人教版物理中考复习第4单元第14课时内能的利用练习含答案

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1.(2022·四川成都中考改编)小叶看见面点师傅将面拉成长条,放入滚烫的油中就炸出了香脆可口的油条,于是很想了解油的吸热情况。在老师指导下,他用酒精灯分别加热质量为50 g、初温为20 ℃的油和水,记录的相关数据如下表所示。假设单位时间内油吸收的热量与水吸收的热量相等,酒精的热值为3×107 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。下列说法正确的是( )
A.2 min内油吸收的热量为3×104 J
B.他使用的酒精灯的加热效率为21%
C.油的末温比水的高,所以油的比热容比水的大
D.油的比热容与其吸收的热量多少有关
答案:B
2.(2022·四川内江中考)如图所示,在试管里盛适量的水,用带玻璃管的胶塞塞住试管口,加热试管使水沸腾,玻璃管口冒出的“白气”推动管口处的小叶轮转动。下列说法正确的是( )
A.水在沸腾的过程中,不断吸收热量,温度升高
B.实验过程中试管中的水通过热传递的方式增大了内能
C.玻璃管口冒出的“白气”是水汽化形成的水蒸气
D.“白气”使小叶轮转动的过程相当于汽油机的压缩冲程
答案:B
3.(2023·湖北随州中考)汽车是现代生活中最常见的一种交通工具,图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是( )
A.甲图是压缩冲程,活塞对汽缸内的气体做功,气体的温度升高
B.由乙图可知该汽油机的效率是30%
C.汽车尾气中的“汽油味”越浓,燃料燃烧得越不充分,这会降低燃料的热值
D.为节能,冬天,某些汽车会利用尾气中的余热给车内供暖,该举措大大提高了燃料的热值
答案:A
解析:根据题图甲可知,两个气门关闭,活塞上行,为压缩冲程,活塞对汽缸内的气体做功,机械能转化为内能,气体的温度升高,选项A正确。热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值,由题图乙可知,输出有用功所占比例为100%-36%-30%-6%=28%,即该汽油机的效率为28%,选项B错误。热值是燃料本身的一种特性,只由燃料本身决定,和燃料的质量、放出热量的多少、燃烧是否充分、温度高低无关,选项C、D错误。
4.(2022·四川南充中考)用某型号天然气热水器烧水,完全燃烧热值为3.2×107 J/m3的天然气0.125 m3,放出热量 J;若该热水器的加热效率为84%,则能将40 kg初始温度为20 ℃的水加热至 ℃,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。
答案:4×106 40
5.(2023·云南中考)质量为1 kg的水温度升高10 ℃吸收的热量为 J。右图是汽油机的 冲程。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
答案:4.2×104 做功
解析:水吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×10 ℃=4.2×104 J。汽油机的四个冲程是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。气门都关闭,活塞向下运动,是做功冲程。
6.(2023·四川广安中考)小红一家到某基地露营时,用火炉将质量为2 kg、初温为20 ℃的水加热到60 ℃,燃烧了100 g木炭。已知:水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),木炭的热值q=3.36×107 J/kg。
(1)求水吸收的热量。
(2)求该火炉烧水的热效率。
答案:(1)3.36×105 J (2)10%
解析:(1)水吸收的热量Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(60 ℃-20 ℃)=3.36×105 J。
(2)木炭完全燃烧放出的热量Q放=m木炭q=100×10-3 kg×3.36×107 J/kg=3.36×106 J
火炉烧水的效率η=Q吸Q放×100%=3.36×105 J3.36×106 J×100%=10%。
模拟预测
1.如图所示实验,试管口木塞冲出过程( )
A.试管口出现的白雾是水蒸气
B.试管口出现白雾说明水蒸气内能增加
C.能量转化情况与内燃机压缩冲程相同
D.水蒸气对木塞做功,水蒸气的内能减少
答案:D
解析:试管口出现的白雾是水蒸气液化成的小液滴,选项A错误;液化放热,所以内能变小,选项B错误;此过程是将内能转化为机械能,与内燃机的做功冲程相似,选项C错误;水蒸气对外做功,内能减少,选项D正确。
2.生活中能量转化的实例很多。下列描述错误的是( )
A.摩擦生热是把机械能转化为内能
B.摩擦起电是把电能转化为机械能
C.电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能
D.燃料燃烧放热是把化学能转化为内能
答案:B
解析:摩擦生热是克服摩擦做功,把机械能转化为内能,故A正确;摩擦起电是电子的转移,可以把机械能转化为电能,故B错误;电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能,故C正确;燃料燃烧放热是把自身蕴含的化学能转化为内能,故D正确。
3.关于热机,下列说法错误的是( )
A.通过技术改进,可以使热机的效率达到100%
B.减少城市热岛效应的措施之一就是倡导“绿色出行”
C.用水而不用其他循环物质降低热机的温度,主要是利用水的比热容大的特性
D.严寒的冬天,有人晚上把热机水箱中的水放出,是防止气温降低时,水凝固而胀坏水箱
答案:A
解析:任何机器的效率都小于100%,热机的效率不可能达到100%,选项A的说法是错误的;选项B、C、D中的说法都是正确的。
4.下列说法正确的是( )
A.升高相同的温度时,吸收热量越多的物体比热容越大
B.燃料不完全燃烧时,热值变小
C.物体吸收热量,温度不一定升高
D.扫地时尘土飞扬,是分子不停地做无规则运动造成的
答案:C
解析:由Q吸=cmΔt可知,升高相同的温度时,吸收的热量多,比热容不一定大,选项A错误;燃料不完全燃烧时,其热值不变,选项B错误;物体吸收热量,温度可能升高,也可能不变,如晶体熔化过程及液体沸腾过程中,虽然吸收热量但温度保持不变,故选项C正确;扫地时尘土飞扬,是物体的机械运动,不是分子的运动,选项D错误。
5.关于能量的转化和转移,下列说法错误的是( )
A.电池充电,电能转化为化学能
B.暖瓶塞被热气冲开,机械能转化为内能
C.电动机工作,电能转化为机械能
D.摩擦生热,机械能转化为内能
答案:B
解析:暖瓶塞被热气冲开,是暖瓶内空气受热膨胀对瓶塞做功,把内能转化为机械能,故选项B错误。
6.根据能量守恒定律,下列情形可能发生的是( )
A.随着科学技术不断发展和提高,永动机是可以制成的
B.两个斜面相对连接,小球从左斜面滚下后冲上右斜面
C.电水壶里的水沸腾后断电,水的沸腾却一直持续下去
D.出枪膛的子弹射穿木板后,以更快的速度继续运动
答案:B
7.某台汽油机飞轮的转速为1 800 r/min,在1 s内,汽油机完成了 个工作循环。汽油机在一段时间内消耗了500 g汽油,若这些汽油完全燃烧,可放出热量 J。(q汽油=4.6×107 J/kg)
答案:15 2.3×107
8.在如图所示的四幅图中,甲、乙是两个演示实验示意图,丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图。与压缩冲程原理相同的是 图所示的演示实验。汽油机利用内能来做功的冲程是 图。
答案:乙 丙
解析:与汽油机压缩冲程原理相同的是图乙,均将机械能转化为内能;利用内能做功的冲程为做功冲程,为图丙,高温高压的燃气推动活塞向下运动,对活塞做功。
9.把1 kg初温为35 ℃的水加热到85 ℃,消耗了10 g的煤气,煤气的热值q煤气=4.2×107 J/kg,水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃),此过程水吸收的热量为 J,加热装置的效率为 。
答案:2.1×105 50%
解析:水吸收的热量为Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(85 ℃-35 ℃)=2.1×105 J,
煤气完全燃烧放出的热量为Q放=m煤气q=1×10-2 kg×4.2×107 J/kg=4.2×105 J,加热装置的效率为η=Q吸Q放=2.1×105 J4.2×105 J×100%=50%。
10.某团队在海拔3 000多米的高山上野营时,使用铁锅烧水,他们发现把体积为2 L的水从10 ℃加热到85 ℃时,共消耗了5 kg的干木柴,已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),干木柴的热值为1.2×107 J/kg。
(1)求干木柴完全燃烧放出的热量。
(2)求水吸收的热量。
(3)求铁锅烧水的效率。
(4)他们也发现在高山上用铁锅煮马铃薯时,尽管锅里的水沸腾了很长时间,马铃薯还是煮不软,为什么?
答案:(1)6×107 J (2)6.3×105 J (3)1.05% (4)在海拔3 000多米的高山上,大气压较低,水的沸点较低,即锅内水虽然沸腾了,但温度比较低,所以尽管水沸腾了很长时间,马铃薯还是煮不软。
解析:(1)干木柴完全燃烧放出的热量
Q放=mq=5 kg×1.2×107 J/kg=6×107 J。
(2)2 L的水的质量
m水=ρV=1.0×103 kg/m3×2×10-3 m3=2 kg,
水吸收的热量Q吸=cm水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(85 ℃-10 ℃)=6.3×105 J。
(3)铁锅烧水的效率
η=Q吸Q放=6.3×105 J6×107 J×100%=1.05%。
(4)液体的沸点随气压的减小而降低;大气压随高度的增加而减小。山上气压低,水的沸点低,所以不易把马铃薯煮软。
11.右图是某火箭发射时的场景,目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料,液态氧作为助燃剂。火箭燃料的发展如表1所示,表2是一些燃料的热值。
表1
表2
(1)使用氢作为燃料的主要优点是 和 。
(2)某火箭发射时携带了3×104 kg液态氢燃料,这些燃料完全燃烧最多能将多少千克初温为20 ℃的水加热至沸腾?c水=4.2×103 J/(kg·℃),当地大气压为标准大气压。
(3)氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在汽缸中燃烧。某次测试中,一辆氢能源车以70 kW的功率匀速行驶0.5 h,消耗了2 kg燃料,求该发动机的效率。
答案:(1)热值大 无污染 (2)1.25×107 kg (3)45%
比较项
加热时间/min
消耗酒精/g
末温/℃
油
2
1
88
水
2
1
50
项目
第1代
第2代
第3代
第4代
燃料
氧气和汽
油混合
偏二甲肼
煤油
液态氢
氧化剂
四氧化二氮
液态氧
液态氧
燃料
热值
燃料
热值
汽油
4.6×107 J/kg
煤油
4.6×107 J/kg
柴油
4.3×107 J/kg
氢
1.4×108 J/kg