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- 2021-11-10 发布
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检测内容:第十四章内能的利用
得分________卷后分________评价________
一、选择题(本大题共 10 小题,每小题 2 分,共 20 分)
1.下列交通工具中,动力设备不是利用热机的是(B)
A.远洋轮船 B.电动摩托车 C.战斗机 D.载重汽车
2.下面是汽油机工作时的各个冲程示意图,其中将机械能转化为内能的是(B)
3.关于内燃机,下列说法正确的是(C)
A.内燃机的实际工作效率可达 100%B.汽油机和柴油机使用同种燃料
C.汽油机和柴油机均属于内燃机 D.在压缩冲程中,内能转化为机械能
4.热机效率的高低,决定于(C)
A.热机功率的大小,功率越大,热机效率越高
B.热机的燃料的热值,燃料热值大的放出热量多,效率就高
C.热机对燃料的利用率,利用率高的热量损失少,效率就高
D.热机做功的本领,做功本领大的效率就一定高
5.下列常见的现象中,能量转化的描述正确的是(C)
A.弯折铁丝——内能转化为机械能 B.保温瓶的瓶盖蹦起——机械能转化为内能
C.燃料燃烧——化学能转化为内能 D.干电池供电——电能转化为化学能
6.(2019·宁夏)2019 年春节期间热映的《流浪地球》被誉为开启了中国科幻电影元年。
这部电影讲述了多年以后太阳急速衰老膨胀,无法再给地球提供能量,人类为了拯救地球而
点燃木星周围的可燃气体,逃离太阳系的故事。其中“点燃木星”将地球推开相当于内燃机
的(C)
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
7.如图所示是某科技馆的一台“永动机”,它由 5 根轻杆和转轴构成,轻杆的末端装
有形状记忆合金制成的叶片,进入热水后因叶片伸展“划水”而转动,离开热水后形状记忆
合金迅速复原。关于该“永动机”的说法正确的是(D)
A.科技发展制造了永动机
B.转动会使水温升得更高
C.“永动机”依靠自身惯性转动,不需要消耗外界能量
D.水的内能转化为转轮的机械能
8.下列说法中错误的是(A)
A.能的转化和守恒定律只适用于物体内能的变化
B.只要有能的转化和转移,就一定遵循能量守恒定律
C.能的转化和守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器
D.任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中,消耗多少某种形式的能量,就
能得到多少其他形式的能量,而能的总量保持不变
9.关于汽油机的做功冲程,下列说法正确的是(C)
A.该冲程活塞往复运动两次 B.该冲程机械能转化为内能
C.该冲程内能转化为机械能 D.随着汽油的燃烧,汽油的热值会减小
10.将装有酒精的金属管固定在桌子上,并用塞子塞紧,快速来回拉动绕在管上的绳子,
过一会儿塞子跳起来,金属管中有雾。如图所示,关于这一过程,下列说法中错误的是(C)
A.拉动绳子的过程,绳子对金属管做功,使温度升高,内能增加
B.塞子跳起的现象和热机中的做功冲程相似
C.“雾”是酒精气体对外做功后温度降低,液化成小液滴造成的
D.塞子跳起时,管内气体的内能转化为塞子的机械能
二、填空题(本大题共 8 小题,每空 1 分,共 20 分)
11.(2019·海南)2019 年 6 月 5 日,我国首次用固体燃料运载火箭把“文昌物联一号”
卫星成功送上太空。火箭发射时要选用热值大(填“大”或“小”)的固体燃料,燃料的质量
减少,热值不变(填“变小”或“不变”)。
12.(2019·菏泽期中)世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意,比如:蒸
汽机和汽油机,它们工作时,能的转化过程是内能转化为机械能,图中乙(填“甲”或“乙”)
是汽油机的工作原理图。
第 12 题图 第 13 题图
13.(2019·广东)某汽油机工作过程有吸气、压缩、做功和排气四个冲程。如图所示为压
缩冲程工作示意图,活塞向上运动,燃料混合物被压缩,在这个过程中机械能转化为内能。
14.焦炭的热值为 3.0×107J/kg,它的物理意义是__1_kg 的焦炭完全燃烧放出的热量为
3.0×107_J__;完全燃烧__0.42__kg 的焦炭放出的热量能使 50kg 水的温度升高 60℃。[不计
热量损失,水的比热容为 4.2×103J/(kg·℃)]
15.转速为 1800r/min 的四冲程内燃机,每秒对外做功__15__次,每秒完成__60__个冲
程;若每次做功 750J,则该内燃机的功率为__11.25__kW。
16.一台四冲程汽油机,除了__做功__冲程,其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成
的;已知所用汽油的热值是 4.6×107J/kg,完全燃烧 2g 汽油所释放的热量是__9.2×104__J;
若热机效率为 40%,燃烧 2g 汽油转化的机械能是__3.68×104__J。
17.如图所示是一种新能源——可燃冰。2017 年 5 月 18 日,我国在南海开采可燃冰获
得成功!1m3 可燃冰可分解释放约 168m3 的天然气。完全燃烧 168m3 的天然气可以释放的热
量为__6.72×109__J,若这些热量全部被水吸收,可以将质量为__32__t 的水由 20℃加热到
70℃。[q 天然气=4×107J/m3,c 水=4.2×103J/(kg·℃)]
18.(2019·广州)(1)完全燃烧 1.4g 酒精释放的热量是完全燃烧 0.7g 酒精释放热量的 2 倍。
0.7g 酒精完全燃烧释放的热量是 2.1×104J。这些热量全部被 100g 的液体 A 吸收,液体的温
度升高了 50℃;完全燃烧 1.4g 酒精释放的热量全部被 200g 的液体 A 吸收,液体的温度升
高了Δt=50℃(不考虑散热)。
(2)现用如图所示装置加热 200g 的液体 A,燃烧了 1.4g 酒精,液体升高的温度小于Δt,
有哪些原因会导致这个结果?加热过程中的各种热损失;燃料没有完全燃烧。(合理即可)
三、作图题(6 分)
19.如图所示,图甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图,图中画出了吸气冲程中活塞与
曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。请在图乙中画出压缩冲程中活塞运动的方向(用
“↑”或“↓”表示)和进气门、排气门的开闭情况。
如图所示:
四、简答题(6 分)
20.人类的生存和发展离不开各种能源,随着世界人口的急剧增加和经济的不断发展,
能源的消耗持续增长,而地壳里储存的能源是有限的,如果长期大规模开采,不久的将来会
消耗殆尽,所以开发新能源是可持续发展的趋势。我国某地建立大型风力发电场,如图所示。
请你根据风力发电的特点和所学物理知识提出相关问题并回答。
(1)问题:风力发电中的能量转化是怎样的?回答:将风能转化为电能。
(2)问题:风叶转动是由什么能转化为什么能 ? 回答:风能转化为风叶的机械能。
五、实验探究题(本大题共 2 小题,共 26 分)
21.(10 分)改变内能有两种不同的方式,如图所示,是通过__热传递__的方式将试管里
的水进行加热的,水沸腾后,水蒸气推动活塞迅速冲出,水蒸气的内能__减小__(填“增大”
或“减小”),温度降低;在活塞被推动的过程中,能量的转化情况与内燃机__做功__冲程
相同,试管口出现了白雾,这是__液化__(填物态变化名称)现象。
22.(16 分)某同学学习了燃料的热值后,自己设计了一个实验来“探究煤油和菜籽油的
热值大小关系”。他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置,并每隔 1 分钟记录
一次杯中水的温度(见下表):
加热的时间/min 0 1 2 3 4 5 6
甲杯水温/℃ 25 27 29 31 33 35 37
乙杯水温/℃ 25 26 27 28 29 30 31
(1)在安装、调整实验器材时,科学合理的顺序是(甲图中):先调整固定__B__的位置,
再调整固定__A__的位置。(均填“A”或“B”)
(2)为了保证实验结论的可靠性,实验时应控制两套装置中相同的量有加热时间和水的
__质量__、__初温__。
(3)本实验是通过温度计示数变化来反映热值大小的,通过表中记录的数据,你认为煤
油和菜籽油两种燃料中,热值较大的是__煤油__。
(4)该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量,并由记录的数
据,利用公式 Q 吸=cm(t-t0)计算出了水吸收的热量,他认为通过这些数据能准确地计算出
煤油和菜籽油的热值。你认为他的计算结果可靠吗?为什么?__不可靠__,__燃料并没有完
全燃烧,且燃烧后所产生的热量并没有全部传递给水,有热量损失__。
六、计算题(本大题共 2 小题,共 22 分)
23.(10 分)某物理兴趣小组的同学,用煤炉给 10kg 的水加热,同时他们绘制了如图所
示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在 6min 内完全燃烧了 2kg 的煤,水的比热容为
4.2×103J/(kg·℃),煤的热值约为 3×107J/kg。求:
(1)煤完全燃烧放出的热量。
(2)经过 6min 时间加热,水所吸收的热量。
(3)煤炉烧水时的热效率。
解:(1)Q 放=m 煤 q 煤=2kg×3×107J/kg=6×107J。
(2)Q 吸=c 水 m 水(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×(80℃-20℃)=2.52×106J。
(3)η=Q 吸
Q 放
×100%=2.52×106J
6×107J
×100%=4.2%。
24.(12 分)如图所示为某型号压路机,整机质量 18t,行驶速度 27km/h,发动机功率
110kW。已知柴
油的热值 q=4.3×107J/kg,请回答下列问题:
(1)该压路机以 27km/h 的速度匀速通过 150m 的距离需要多长时间?
(2)该压路机通过此段路程所受的阻力为多大?
(3)若该压路机的柴油发动机的效率为 40%,则通过此段路程需要完全燃烧多少千克柴
油?(保留两位小数)
解:(1)压路机行驶的速度:v=27km/h=7.5m/s,
行驶的距离:s=150m,
需要时间:t=s
v
= 150m
7.5m/s
=20s。
(2)压路机的发动机功率:P=1.1×105W,
行驶速度:v=7.5m/s,由 W=Pt=Fs=Fvt 得,
牵引力:F=P
v
=1.1×105W
7.5m/s
≈1.47×104N,
因为压路机处于匀速行驶状态,根据二力平衡可知,所受阻力:f=F=1.47×104N。
(3)所需有用功:W 有用=Pt=1.1×105W×20s=2.2×106J,
由η=W 有用
W 总
得,W 总=W 有用
η
故 mq=W 有用
η
,m=W 有用
ηq
= 2.2×106J
40%×4.3×107J/kg
≈0.13kg。