第14章內(nèi)能的利用單元綜合檢測

第14章內(nèi)能的利用單元綜合檢測參考答案1．如圖為四沖程汽油機工作過程中的某沖程示意圖，該沖程為（）A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程【解析】觀察圖可知，進氣門打開，排氣門關閉。活塞由上端向下端運動，汽油和空氣組成的燃料混合物從進氣門吸入氣缸，是吸氣沖程。故選：A。2．如圖，是單缸四沖程內(nèi)燃機的四個沖程的示意圖，符合內(nèi)燃機的工作循環(huán)順序的是（）A．丙、丁、乙、甲 B．乙、甲、丁、丙 C．甲、乙、丁、丙 D．乙、丁、甲、丙【解析】甲圖中兩氣門都關閉，活塞下行，汽缸容積變大，是做功沖程；乙圖中進氣門開啟，活塞下移，氣體流入汽缸，是吸氣沖程；丙圖中排氣門開啟，活塞上行，氣體流出汽缸，是排氣沖程；丁圖中兩氣門都關閉，活塞上行，汽缸容積變小，是壓縮沖程；所以正確的排序是乙、丁、甲、丙。故選：D。3．下列說法正確的是（）A．燃料的熱值與燃料燃燒情況無關 B．容易燃燒的燃料的熱值一定大 C．煤的熱值大于干木柴的熱值，燃燒煤放出的熱量比燃燒干木柴放出的熱量一定多 D．1kg的煤的熱值是2kg煤的熱值的一半【解析】A、燃料的熱值只與燃料的種類有關，與燃料的燃燒情況無關，故A正確；B、熱值大小與燃料是否容易燃燒無關，故B錯誤；C、煤的熱值比干木柴大，說明1kg的煤完全燃燒放出的熱量比1kg干木柴完全燃燒放出的熱量多，本選項的說法中兩者質量不一定相等，故C錯誤；D、熱值是燃料的一種特性，它只與燃料的種類有關，與燃料的質量、燃燒程度等均無關，故D錯誤。故選：A。4．以下關于能量轉化與守恒定律說法不正確的是（）A．小華家使用的天然氣熱水器是將電能轉化為內(nèi)能 B．子彈沒擊中目標，最后下落陷在土地中，子彈的機械能轉化為內(nèi)能 C．LED燈發(fā)光效率高是因為它將電能絕大部分轉化為光能 D．人體維持37℃，是因為人體內(nèi)不斷將食物的化學能轉化為內(nèi)能【解析】A、使用的天然氣熱水器是將化學能轉化為內(nèi)能，故A錯誤；B、子彈沒擊中目標，最后下落陷在土地中，子彈的克服摩擦力做功，子彈機械能轉化為內(nèi)能，故B正確；C、LED燈發(fā)光效率高是因為它將電能絕大部分轉化為光能，故C正確；D、人體維持37℃，是因為人體內(nèi)不斷將食物的化學能轉化為內(nèi)能，故D正確。故選：A。5．下列流程圖是用來說明單缸四沖程汽油機的一個工作循環(huán)及涉及到的主要能量轉化情況。關于對圖中①②③④的補充正確的是（）A．①做功沖程②內(nèi)能轉化為機械能③壓縮沖程④機械能轉化為內(nèi)能 B．①壓縮沖程②內(nèi)能轉化為機械能③做功沖程④機械能轉化為內(nèi)能 C．①壓縮沖程②機械能轉化為內(nèi)能③做功沖程④內(nèi)能轉化為機械能 D．①做功沖程②機械能轉化為內(nèi)能③壓縮沖程④內(nèi)能轉化為機械能【解析】熱機的四個沖程，吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。壓縮沖程中，活塞上升壓縮氣缸內(nèi)的氣體，使氣體內(nèi)能增大，即機械能轉化為內(nèi)能；做功沖程中，高溫高壓的燃氣推動活塞向下運動，內(nèi)能轉化為機械能。故選：C。6．單缸四沖程汽油機的飛輪轉速是1800r/min，此汽油機在每秒鐘內(nèi)（）A．完成120個沖程，對外做功30次 B．完成60個沖程，對外做功15次 C．完成30個沖程，對外做功15次 D．完成60個沖程，對外做功30次【解析】飛輪轉速為1800r/min＝30r/s，因一個工作循環(huán)活塞往復2次，曲軸轉動2周，做功1次，完成4個沖程，所以，該汽油機1s內(nèi)完成60個沖程，對外做功15次。故選：B。7．如圖所示為內(nèi)燃機的能流圖，則內(nèi)燃機的效率可表示為（）A．η＝×100% B．η＝×100% C．η＝×100% D．η＝×100%【解析】由能流圖可知：燃料完全燃燒放出的熱量為E，有用機械能即有用功為E2，所以內(nèi)燃機的效率可表示為η＝×100%＝×100%。故選：C。8．如圖所示，用酒精燈加熱試管里的水，產(chǎn)生的水蒸氣將試管塞沖向空中。在這個過程中，能量轉化的順序為（）A．內(nèi)能﹣機械能﹣化學能 B．化學能﹣內(nèi)能﹣機械能 C．機械能﹣內(nèi)能﹣化學能 D．內(nèi)能﹣化學能﹣機械能【解析】用酒精燈加熱水的過程中，酒精的化學能轉化為試管和水的內(nèi)能；當水沸騰時產(chǎn)生大量的水蒸氣，試管內(nèi)的氣體壓強增大，大于外界大氣壓，就會將塞子沖出；此時試管內(nèi)水蒸氣對塞子做功，水蒸氣的內(nèi)能減小，轉化為塞子的機械能，即能量轉化的順序為化學能→內(nèi)能→機械能，故B正確。故選：B。9．兩臺汽油機，甲的功率是乙的1.5倍，甲的效率為20%，乙的效率為25%，那么甲與乙每小時消耗油量之比為（）A．6：5 B．15：8 C．5：6 D．8：15【解析】設甲的功率為P甲，其效率為η甲，乙的功率為P乙，其效率為η乙，汽油的熱值為q，做功時間為t，由題意知：＝1.5，＝＝，甲在時間t內(nèi)做的有用功：W甲＝P甲t，由η＝可得，甲在時間t內(nèi)消耗的總能量：Q甲＝＝，由Q＝mq可得，甲在時間t內(nèi)的耗油量：m甲＝＝。同理可得乙在時間t內(nèi)的耗油量的表達式：m乙＝。甲乙兩汽油機在相同時間內(nèi)的耗油量之比：＝：＝＝＝＝15：8。故選：B。10．柴油機的效率比汽油機的效率高，主要原因是（）A．柴油的熱值比汽油熱值大 B．柴油機和汽油機的點火方式不同 C．汽油機的做功沖程用電火花點燃方式，浪費了一部分能量 D．做功沖程中柴油機汽缸內(nèi)的燃氣產(chǎn)生的壓強和溫度比汽油機里的高【解析】柴油機的效率比汽油機的效率高說明柴油機損耗的能量比汽油機損耗的能量少。是因為柴油機在壓縮沖程中，壓縮的程度比汽油機大，燃燒更充分，燃氣產(chǎn)生的壓強更大，轉化成的有用功更多。故選：D。11．表格中列出了某些物質的熱值，下列判斷正確的是（）酒精3.0×107J/kg液氫1.4×108J/kg焦炭3.0×107J/kg煤氣3.9×107J/m3汽油4.6×107J/kg沼氣1.9×107J/m3A．火箭利用液氫做燃料，是因為它的熱值較大 B．液態(tài)物質的熱值比氣態(tài)的大 C．2kg焦炭的熱值是1kg焦炭的兩倍 D．所有燃料的熱值都是不相等的【解析】A、火箭利用液氫做燃料，原因是液氫具有較高的熱值，完全燃燒相同質量的液氫時，可以釋放出更多的熱量，故A正確；BCD、熱值是燃料的一種特性，熱值的大小與質量、狀態(tài)等都沒有關系，不同燃料的熱值可能不同，也可能會相同，故BCD錯誤。故選：A。12．汽車發(fā)動機一是汽油機，汽油的熱值為4.6×107J/kg，閱讀了某汽車發(fā)動機的說明書后，將內(nèi)燃機的能量流向制成如圖，下列回答不正確的是（）A．該內(nèi)燃機的效率為30% B．1kg的汽油完全燃燒能夠釋放4.6×107J的能量 C．為確保發(fā)動機正常工作，需用水對其冷卻 D．發(fā)動機壓縮沖程把燃料燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能轉化為機械能【解析】A、由圖可知，有用功的能量：100%﹣33%﹣30%﹣7%＝30%，所以該內(nèi)燃機的效率為30%，故A正確；B、汽油的熱值為4.6×107J/kg，表示完全燃燒1kg的汽油釋放的能量4.6×107J，故B正確；C、因為水的比熱容較大，相同質量的水和其它物質比較，升高相同的溫度，水吸收的熱量多，所以可作為冷卻劑，故C正確；D、內(nèi)燃機的四個沖程中，壓縮沖程把燃料燃燒產(chǎn)生的機械能轉用化為內(nèi)能，故D錯誤。故選：D。二．填空題（共5小題）13．如圖單缸四沖程汽油機正處在排氣沖程。若該汽油機轉速為1800r/min，則它5分鐘完成18000個沖程。用水循環(huán)帶走汽油機產(chǎn)生的熱量，這是利用了水的比熱容較大的特性。【解析】（1）由圖可見，一個氣門打開，另一個氣門關閉，并且活塞向上運動，因此該沖程是排氣沖程；（2）汽油機完成1個工作循環(huán)，完成四個沖程，飛輪轉2轉，對外做功1次，1800r/min，即每分鐘完成3600個沖程，則5分鐘完成18000個沖程；（3）因為水的比熱容大，相同質量的水和其它物質比較，升高相同的溫度，水吸收的熱量多，所以汽車發(fā)動機的冷卻循環(huán)系統(tǒng)用水做工作物質，利用了水的比熱容較大的特性。故答案為：排氣；18000；比熱容。14．農(nóng)作物的秸稈可以回收加工制成秸稈煤。完全燃燒0.5kg的秸稈煤可放出1.05×107J的熱量；若這些熱量被質量為20kg，初溫為20℃的水吸收，可使水溫升高到70℃，則水吸收了4.2×106J的熱量，此時燒水效率為40%[已知q秸稈煤＝2.1×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg?℃）]?！窘馕觥拷斩捗和耆紵尫诺臒崃浚篞放＝m秸稈煤q＝0.5kg×2.1×107J/kg＝1.05×107J。水吸收的熱量：Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×20kg×（70℃﹣20℃）＝4.2×106J；此時燒水效率：η＝＝×100%＝40%。故答案為：1.05×107；4.2×106；40%。15．如圖所示，是A、B兩種燃料完全燃燒釋放的熱量Q與其質量m的關系圖，從圖中可看出A燃料的熱值小于（選填：“大于”、“小于”或“等于”）B燃料的熱值，在燃燒的過程中，A燃料的熱值不變（選填：“變大”、“變小”或“不變”）。【解析】（1）取相同質量m0，由圖可知，QA＜QB根據(jù)q＝可知，qA＜qB；（2）熱值是燃料的特性，只與燃料的種類有關，與其是否燃燒和燃燒是否充分無關，所以在燃燒的過程中，A燃料的熱值將不變。故答案為：小于；不變。16．汽車剎車的過程，伴隨著能量從機械能轉化為內(nèi)能，內(nèi)能散失到空氣中，此過程能量的總和不變（增大/不變/縮?。Ｉ⑹У娇諝庵械膬?nèi)能無法自動轉化為機械能再用來驅動汽車，這是因為能量的轉移和轉化具有方向性?！窘馕觥繐?jù)能量的守恒定律可知，汽車剎車的過程，通過做功，將機械能轉化為內(nèi)能，內(nèi)能散失到空氣中，此過程能量的總和是不變的；散失到空氣中的內(nèi)能無法自動轉化為機械能再用來驅動汽車，這是因為能量的轉移和轉化具有方向性。故答案為：機械能；不變；方向。17．焦炭的熱值為3.0×107J/kg，它表示1kg的焦炭完全燃燒時所釋放出的熱量是3.0×107J。若把50kg的水溫升高60℃，需完全燃燒0.42千克的焦炭。[不計熱量損失，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）]【解析】（1）已知焦炭的熱值為3.0×107J/kg，它表示的意思是1kg的焦炭完全燃燒時所釋放出的熱量是3.0×107J；（2）把50kg水的溫度升高60℃所吸收的熱量：Q＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×50kg×60℃＝1.26×107J；要產(chǎn)生此熱量需要完全燃燒的焦炭質量可由熱量公式Q＝qm變形可得：m＝＝＝0.42kg；故答案為：1kg的焦炭完全燃燒時所釋放出的熱量是3.0×107J；0.42。三．實驗探究題（共2小題）18．在“比較質量相等的不同燃料燃燒時放出的熱量”實驗中。（1）實驗裝置如圖甲、乙所示，你認為圖中橫桿、溫度計、燒杯、鐵圈、燃具等器件在鐵架臺上的安裝順序應是由下而上（填“由下而上”或“由上而下”）。（2）實驗中除了酒精和碎紙片的質量應該相等之外還應保持燒杯內(nèi)水的質量相同（舉出一條即可）。（3）實驗中通過比較水升高的溫度來比較酒精和碎紙片燃燒放出的熱量不同。（4）根據(jù)表格中記錄的實驗數(shù)據(jù)可知酒精和碎紙片這兩種燃料中，熱值較大的是酒精。燃料加熱前的水溫/℃燃料燃盡后的水溫/℃酒精1535碎紙片1525【解析】（1）為了利用酒精燈的外焰給燒杯充分加熱，并且溫度計不要碰到燒杯壁和燒杯底，應按照由下往上的順序組裝器材；（2）為了比較相同質量的酒精和碎紙片燃燒放出熱量的多少，必須控制二者的質量相等、燒杯內(nèi)水的質量相等、兩個燒杯相同；（3）實驗中，用酒精和碎紙片燃燒給水加熱，可通過水升高的溫度來比較酒精和碎紙片放出的熱量多少；（4）相同質量的酒精和碎紙片燃燒放熱，酒精燃燒放出的熱量可以將水的溫度升高20℃，碎紙片燃燒放出的熱量可以將水的溫度升高10℃，可見酒精的熱值是碎紙片的2倍。故答案為：（1）由下而上；（2）燒杯內(nèi)水的質量；（3）水升高的溫度；（4）酒精。19．如圖所示，甲、乙、丙三圖中的裝置完全相同。燃料的質量都是10g，燒杯內(nèi)的液體質量也相同。（1）比較不同燃料的熱值，應選擇甲乙兩圖進行實驗，實驗時要觀察溫度計示數(shù)的變化比較兩種燃料的熱值大?。槐容^不同物質的比熱容，應選擇甲丙兩圖進行實驗，實驗通過加熱時間的長短反映物體吸熱的多少。（2）比較不同物質的比熱容，選用上圖合適裝置加熱相同一段時間后，液體a升溫多，由此可知：質量相同的液體a與b，升高相同的溫度時，液體a吸收的熱量小于（選填“大于”或“小于”）液體b吸收的熱量。（3）若甲圖燒杯中為500g的水，10g酒精完全燃燒溫度計示數(shù)升高了20℃，水吸收的熱量是4.2×104J，若酒精燃燒放出的熱量全部被水吸收，則酒精的熱值是4.2×106J/kg，算出的熱值比標準值偏小。（選填“偏大”、“偏小”或“一樣”）。[水的比熱容是4.2×103J/（kg?℃）]【解析】（1）為了比較不同燃料的熱值，要用不同的燃料，加熱同一種液體，讓液體的質量相同，通過液體升高的溫度得出吸熱多少，進而判斷熱值大小，應選擇甲和乙兩圖進行實驗；為了比較兩種液體的比熱容，需要燃燒相同的燃料，加熱不同的液體，讓液體的質量和溫度的變化相同，通過比較加熱時間（即比較吸收熱量的多少），進而判斷兩種比熱容的大小關系，應選擇甲和丙兩圖進行實驗；實驗是通過加熱時間的長短反映物體吸熱的多少。（2）比較不同物質的比熱容，選用甲、丙兩實驗，加熱相同一段時間，兩種液體吸收的熱量相等，液體a升溫多，由Q吸＝cm△t可知，a的比熱容小；a的比熱容小，質量相同的液體a與b，在升高相同的溫度時，由Q吸＝cm△t可知，液體a吸收的熱量小于液體b吸收的熱量；（3）水吸收的熱量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×0.5kg×20℃＝4.2×104J；根據(jù)題意可知，Q放＝Q吸，由Q放＝qm可得，酒精的熱值為：q＝＝＝4.2×106J/kg；由于酒精完全放出的熱量并沒有全部被水吸收，所以算出的熱值比標準值偏小。故答案為：（1）甲乙；溫度計示數(shù)的變化；甲丙；加熱時間的長短；（2）小于；（3）4.2×104；4.2×106；偏小。20．油電混合動力汽車是新型節(jié)能汽車。這種汽車在內(nèi)燃機啟動時，可以給車提供動力，同時也給動力蓄電池組充電。已知某型號混合動力汽車所用的蓄電池能夠儲存的最大電能是1.0×108J，若該車以80km/h的車速勻速直線行駛了0.5h，此時所受阻力f大小為900N，蓄電池組的電能也增加了最大電能的10%，內(nèi)燃機共消耗燃油2.5kg。（q油＝4.6×107J/kg）則：（1）該汽車此次行駛中，若燃油完全燃燒可放出多少熱量？（2）該汽車行駛中牽引力做了多少功？（3）該汽車內(nèi)燃機的效率是多大？【解析】（1）燃油完全燃燒放出的熱量為：Q＝mq油＝4.6×107J/kg×2.5kg＝1.15×108J；（2）因為汽車勻速直線行駛，所以牽引力F＝f＝900N；通過的路程為：s＝vt＝80km/h×0.5h＝40km＝4×104m，汽車行駛中牽引力所做的功為：W＝Fs＝900N×4×104m＝3.6×107J；（3）蓄電池增加的電能：W′＝1.0×108J×10%＝1.0×107J，汽車內(nèi)燃機的效率為：η＝×100%＝×100%＝40%。答：（1）該汽車此次行駛中，若燃油完全燃燒可放出1.15×108J熱量；（2）該汽車行駛中牽引力做功3.6×107J；（3）該汽車內(nèi)燃機的效率是40%。21．今年5月18日，我國在世界上第一次對可燃冰實現(xiàn)安全可控開采。假設1m3可燃冰分解后，可釋放出約180m3天然氣，（已知q天然氣＝3×107J/m3，在1標準大氣壓下）．求：（1）1m3可燃冰釋放出的天然氣完全燃燒，放出的熱量是多少？（2）若這些熱量用來加熱水，50%的熱量被水吸收，可將初溫為20攝氏度，質量為2×104kg的水加熱到多少℃？【解析】（1）由題知，1m3可燃冰分解后，可釋放出約180m3天然氣，這些天然氣完全燃燒放出的熱量：Q放＝Vq＝180m3×3×107J/m3＝5.4×109J；（2）由題知，水吸收的熱量：Q吸＝50%Q放＝50%×5.4×109J＝2.7×109J；由Q吸＝cm（t﹣t0）可得，水的末溫：t＝+t0＝+20℃≈52℃。答：（1）1m3可燃冰釋放出的天然氣完全燃燒，放出的熱量約是5.4×109J；（2）若上述熱量全部被水吸收，可將2×104kg的水從20℃加熱至52℃。22．某中學為學生供應開水，用鍋爐將200kg的水從25℃加熱到100℃，燃燒了6kg的無煙煤。無煙煤的熱值是3.4×107J/kg。求：（1）鍋爐內(nèi)的水吸收的熱量是多少？（2）無煙煤完全燃燒放出的熱量是多少？（3）此鍋爐的效率是多少？【解析】（1）水吸收的熱量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×200kg×（100℃﹣25℃）＝6.3×107J；（2）無煙煤燃燒放出的熱量：Q放＝m′q＝6kg×3.4×107J/kg＝2.04×108J；（3）鍋爐的效率：η＝＝×100%≈30.9%。答：（1）鍋爐內(nèi)的水吸收的熱量是6.3×107J；（2）無煙煤完全燃燒放出的熱量是