第十四章内能的利用.docx

第十四章内能的利用一、填空题(每空2分,共30分)1 .热机是利用能做功的机械.汽油机和柴油机的一个工作循环包括吸气冲程、压缩冲程、四个冲程.2 .如图所示,在试管内装些水,用塞子塞住,加热使水沸腾.在上述加热过程中燃料的能转化为水的内能;随后会看到塞子被弹出，能转化为能.第2题图第3题图3 .如图所示是单缸四冲程汽油机的某个冲程,该冲程中能转化为能.4 .北京2022年冬奥会在国家体育场“鸟巢”盛大开幕,最后传递的火炬成为本届冬奥会的主火炬台.本届冬奥会首次采用氢能作为火炬燃料,最大限度减少碳排放.200kg的液态氢完全燃烧放出的热量是J(q氢=1.4X10'Jkg).5 .2021年12月31日,国际首套100兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目在张家口顺利并网.压缩空气储能是将多余的电能利用压缩机并储存;需要时,使压缩空气膨胀推动机器转动,这一过程类似于四冲程汽油机的把空气压缩到密闭容器中,将能量转化为气体的冲程.6 .如图所示是一种设想中的永动机,它通过高处的水流冲击叶片,叶片的转动用来对外做功,同时带动抽水器从低处将水抽到高处,从而循环工作.这种永动机（选填“能”或“不能”）一直工作下去,你判断的依据是.7 .某种单缸四冲程汽油机满负荷工作时的一个做功冲程可对外做功150J,飞轮的转速是1500rmin,该汽油机每分钟消耗0.01kg汽油.该汽油机每分钟对外做功J.该汽油机满负荷工作时将内能转化为机械能的效率是.二、选择题（每小题4分,共40分.多选题每小题至少有2个选项符合题意,全部选择正确得4分,选择正确但不全得1分,有错选的不得分）8 .下列所示的工具工作过程中使用热机的是（）A.滑板B.柴油车C.脚踏船D,皮筏艇9 .关于汽油机与柴油机,下列说法正确的是A.汽油机的火花塞可以用柴油机的喷油嘴代替10 柴油机和汽油机在吸气冲程中,吸入汽缸的都是空气C.在做功冲程中,柴油机汽缸内的燃气温度和压强比汽油机中的低D.汽油机和柴油机在压缩冲程中都是将机械能转化为内能10 .油箱内的汽油燃烧掉一半后,剩余的汽油A.质量和热值都变为原来的一半B.质量变为原来的一半,热值不变C.质量没有变化,热值变为原来的一半D.质量和热值都没有变化11 .下列四幅图中,关于能量转化的说法学误的是A.图甲,过山车向下运动时将重力势能转化为动能B.图乙,水电站将水的机械能转化为电能C.图丙,自行车运动员奋力蹬车时,人体内的一部分化学能转化为机械能D.图丁,汽车在刹车过程中,刹车片会发热,将内能转化为机械能12 .如图甲、乙所示分别为喷气式飞机和火箭在空中飞行的场景,下列关于它们的说法正确的是甲乙A.火箭的发动机是利用空气来助燃的B.喷气式飞机的发动机需要自带氧化剂来助燃C.两者都是利用高温、高压气体产生的反作用力来飞行的D.两者都是利用机械能转化为内能实现飞行的13 .关于热机的效率,下列说法正确的是A.热机的效率越高说明做功越快B.热机的效率越高说明做功越多C.在做功同样多的情况下,热机的效率越高,消耗的燃料越少D.热机损失的能量中,废气带走的最少14 .双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料,下列说法正确的是（）A.天然气的热值约为4X1（/Jm说明燃烧1n?天然气所放出的热量是4X107jB.汽车发动机用水作冷却物质,是因为水的比热容较小C.燃料的热值越大,燃烧时放出的热量越多D.汽油的热值大小与其是否充分燃烧无关15 .能量与生活息息相关,下列有关说法正确的是（）A.随着科学技术的不断发展,永动机是可以制成的B.人们对太阳能的开发和利用,说明能量可以凭空产生C.有些新型燃料汽车实现了“零排放”，但它的效率不可能达到100%D.一个单摆摆动多次后最终停了下来,说明能量的总量逐渐减少16 .（多选）2022年2月27日,我国在酒泉卫星发射中心用长征四号丙运载火箭,成功将L-SAR01组B星发射升空.下列说法正确的是（）A.燃料燃烧时,将化学能转化为内能B.卫星上的太阳能电池板将太阳能转化为内能C.火箭是一种热机D.火箭加速升空时,动能转化为重力势能,机械能不变17 .（多选）动车组列车进站前的减速过程分为两个阶段:第一阶段采用“再生刹车”技术,列车速度从250km/h减至90km/h,这期间停止动力供给,列车依靠惯性继续前行,并带动发电机发电;第二阶段采用机械刹车,列车速度从90km/h开始不断减小直至停止,此阶段仍带动发电机发电.关于列车进站过程中的能量转化,下列说法正确的是（）A.第一阶段减少的动能全部转化为电能,即电能等于减少的动能B.第一阶段减少的动能有一部分转化为电能,即电能小于减少的动能C.第二阶段减少的动能主要转化为内能,且内能小于减少的动能D.第二阶段减少的动能主要转化为内能,且内能大于减少的动能三、实验探究题（共IO分）18 .如图所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同.燃料的质量都是10g,烧杯内的液体质量、初温均相同.比较不同燃料的热值,应选择两图进行实验,在此实验中,通过（选填“加热时间的长短”或“液体升高的温度”）来体现液体吸收热量的多少,并进一步反映燃料燃烧放出热量的多少.甲乙丙若在比较不同燃料的热值时,质量为200g的水为被加热液体,记录的数据如表所示.燃料加热前水的温度/°C燃料115燃料215燃料燃尽时水的温度/r3525根据表中数据计算:燃料1加热的水吸收的热量为J,燃料1的热值是Jkg.查阅资料可知燃料1的热值实际为4.6×IO7Jkg,通过实验得到的燃料热值与实际相比偏小,你认为出现这种情况的主要原因是.ctK=4.2×103J（kg）四、综合应用题（共20分）19. （6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的温度随时间变化的图像.假设在6min内完全燃烧了0.2kg的煤,水的比热容为4.2X1（j*g。）,煤的热值约为3X10,Jkg.求：（1）0.2kg的煤完全燃烧产生的热量；经过6min加热,水所吸收的热量；煤炉烧水时的效率.20.(6分)一辆汽车在一段平直公路上匀速行驶,能量流向图如图所示,已知消耗了汽油L5X1(嗔假设汽油完全燃烧).若汽油的密度P=0.8XlO3kgm汽油的热值为=4×107Jkg,>l<:所消耗的汽油完全燃烧产生的热量；(2)该汽车发动机的效率；(3)汽车输出的有用功.燃料完全燃烧放J-,I6¾(1%)废气(33%)>I-j.输出有用功冷却水(30喇f摩擦与辐射(7一A21.（8分）太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备.某品牌太阳能热水器平均每小时接收4.2×106J的太阳能.在6h的有效照射时间内,该太阳能热水器可使质量为100kg、初温为10的水的温度升高至30.水的比热容L4.2X10：'J（kg）求太阳能热水器中水吸收的热量Q.求太阳能热水器的效率11.若改用煤气来继续加热太阳能热水器中的水,需要使水温上升到40°C,假设煤气完全燃烧放出的热量全部被水吸收,则需要完全燃烧多少煤气？（设煤气的热值XlO7Jm3）第十四章内能的利用/选择题答案速查891011121314151617BdbdccdcACBC内做功冲程排气冲程化学内机械机械内【解析】从题图甲中可以看出,两气门都关闭,活塞向上运动,是压缩冲程,压缩冲程中机械能转化为内能.2.8×10,°【解析】200kg的液态氢完全燃烧放出的热量。放加氢。氢=200kg×1.4×108Jkg=2.8×IO10J.内能做功【解析】压缩空气膨胀推动机器转动时,压缩空气的内能转化为机器的机械能;在汽油机的做功冲程中,高温、高压气体对活塞做功,气体的内能转化为活塞的机械能,所以压缩空气膨胀推动机器转动的过程类似于四冲程汽油机的做功冲程.不能违反了能量守恒定律1.125×1025%【解析】因单缸四冲程汽油机满负荷工作时,一个工作循环飞轮转2转,完成4个冲程,对外做功1次,且飞轮的转速是1500rmin,所以该汽油机每分钟对外做功750次,则该汽油机满负荷工作1加时对外做的功M50JX750-1.125X105J；该汽油机每分钟消耗0.01kg汽油,0.01kg汽油完全燃烧释放的热量Q放印qR.01kgX4.5Xl（J/kg司.5X1051则该汽油机满负荷工作时将内能转化为机械能的效率-Xlo0产25、1,JXK）O%5%.Q放I4.5x105j8.B汽油机的火花塞是为了产生火花,柴油机的喷油嘴是喷油用的,二者不可互换,A中说法错误;汽油机在吸气冲程中吸入的是空气和汽油的混合物,柴油机在吸气冲程中吸入的是空气,B中说法错误;在做功冲程中,柴油机汽缸内的燃气温度和压强比汽油机中的高,C中说法错误.油箱内的汽油燃烧掉一半后,剩余的汽油的质量变为原来的一半,热值不变题图甲中,过山车向下运动时高度减小,重力势能减小,速度增大,动能增大,重力势能转化为动能,故A中说法正确;题图乙中,水电站里水轮机带动发电机发电,将水的机械能转化为电能,故B中说法正确;题图丙中,自行车运动员奋力蹬车时,人体内的一部分化学能转化为机械能,故C中说法正确;题图丁中,汽车在刹车过程中,刹车片会发热,将机械能转化为内能,故D中说法错误,符合题意.故选D.喷气式飞机利用空气喷气发动机提供动力,需要用空气中的氧气来助燃;火箭利用火箭喷气发动机提供动力,它工作时用自带的氧化剂助燃,故A、B均错误.喷气式飞机和火箭都是利用高温、高压气体产生的反作用力来飞行的,发动机将内能转化为机械能,故C正确、D错误.热机效率与做功快慢或者做功多少无关,故A、B错误;热机的效率越高,做的有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大,即在做功相同的情况下,消耗的燃料较少,故C正确;热机损失的能量中,废气温度高,带走的热量最多,故D错误.天然气的热值是4X1（Jm说明完全燃烧1?天然气所放出的热量是4X10'J,故A错误;汽车发动机用水作冷却物质,是因为水的比热容较大,升高相同的温度能吸收较多的热量,故B错误;由。放二眼可知,燃料燃烧时放出的热量与燃料的热值和质量有关,另外还与燃料燃烧程度有关,故C错误;热值是燃料本身的一种特性,只与燃料的种类有关,故D正确.15. C16. AC第一阶段减速过程中,列车在带动发电机发电的同时还受到摩擦力的作用,所以这一阶段动能（或机械能）在转化为电能的同时还有一部分转化为内能,即转化为的电能小于减少的动能,故A错误,B正确.第二阶段,因为是机械刹车,所以动能主要转化为内能,但是因为发电机仍在工作,所以还有一部分动能转化为电能,由此可知内能小于减少的动能,C正确、D错误.（每空2分）（1）甲、乙液体升高的温度（2）1.68X10"1.68XlO6存在热散失,燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收（合理即可）【解析】（2）水吸收的热量为。吸二。水力A4.2×103J（kgoC）×0.2kg×20C=L68X10,J,燃料1的热值S-嗡俨1.68X106Jkg.（1）0.2kg煤完全燃烧产生的热量4Fz=3Xl（）7jkgX0.2kg=6×106J（2分）（2）由图可知,经6min后,水温上升了60,故水吸收的热量0吸=c水Z=4.2X及j*gC）Xlokg×60=2.52X1（Tjq分）(2分)煤炉烧水时的效率100=26×100%=42%消耗汽油的质量m=p三0.8×IO3kgm3×1.5×10mi=l.2kg(1分)汽油完全燃烧放出的热量0放二的ZXIO,Jkg×1.2kg=4.8×107J(2分)(2)汽车发动机的效率r<00%-33%-30%-7%=30%(1分)汽车输出的有用功/片0放%)X4.8X1(J=1.44X1(J(2分)太阳能热水器中水吸收的热量0吸=BL幻N2X103j=gOe)XlookgX(30-10C)=8.4X10,J(2分)(2)太阳能热水器6h内接收的太阳能后4.2X1()6JhX6h=2.52×107J(l)太阳能热水器的效率“dxi(三-管叱XlOO%=333%(2分)由题意可得0放二。吸,即Vq=<?/?t,即X4X107Jm3=4.2×103J(kgoC)×100kg×(40-30)(2分)解得V=O.105ml分)