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第13章　内能　内能的利用
命题点分子动理论
1．(2025广东)明代《天工开物》中记载“取诸麻、菜子入釜，文火慢炒，透出香气”。用“文火”改变内能的方式属于______(选填“做功”或“热传递”)；“透出香气”属于______现象；温度越高，分子热运动越______。
2．分子很小，看不见、摸不着，但我们可以通过一些现象来认识分子，对于分子的认识，下列说法正确的是(　　)
A．破镜很难重圆，说明分子间有斥力
B．固体很难被压缩，说明固体分子间无间隙
C．闻到远处的花香，说明分子在不停地做无规则运动
D．塑料吸盘能“吸”在墙壁上，说明分子间存在引力
命题点内能及其改变方式
3.(2024苏州改编)熨斗古代亦称“火斗”，最早出现于西汉，以青铜质地为主，用高温熨平衣物，是通过________的方式改变物体内能。宋元时期，出现了如图1所示带木把的熨斗，相比金属把，使用更安全，是由于木头具有导热性____(选填“好”或“差”)的物理属性。
图1
4. 如图2所示，盾构机是一种隧道掘进的专用工程机械，是基建的核心装备。刀盘旋转击碎石料的过程中，温度升高，这是通过______(选填“做功”或“热传递”)的方式改变了刀盘的内能。请你举出一例与此改变内能方式相同的实例：___________________________________________________________。
图2
命题点比热容的理解及应用
5．(2025湖北)某种温室大棚由棚膜和土墙搭建而成。为使大棚白天吸收太阳更多的能量，科研人员指导农户用水墙替换土墙，如图3。这是利用水比土有更大的(　　)
图3
A．比热容 B．密度 C．电阻 D．质量
6．(2025威海)在两只相同石锅内分别添加质量、初温均相同的高汤和清水(c高汤＜c清水)，用相同热源加热，______升温较快；若清水和高汤升高相同的温度，______吸收的热量更多。(均选填“高汤”或“清水”)
命题点 热机　能量的转化与守恒
7．图4甲是四冲程汽油机的某冲程，图乙是该汽油机的能量流向图。下列有关说法正确的是(　　)
图4
A．甲图是做功冲程，活塞对气缸内的气体做功
B．由乙图可知，该汽油机的效率是30%
C．设法利用废气的能量可以提高燃料的利用率
D．汽车尾气有“汽油味”说明燃料燃烧得不充分，这会降低燃料的热值
8．(2025兰州改编)课外活动中，小亮将刚喝完水的空矿泉水瓶的瓶盖拧上但不拧紧，用手握住瓶子的上、下两部分，用力迅速拧成如图5所示状态时，瓶盖被弹出并伴有爆响声，同时瓶口出现白雾。关于上述过程，下列说法错误的是(　　)
图5
A．用力拧瓶子，是用做功的方式改变瓶内气体的内能
B．瓶盖弹出前，拧瓶子的过程与汽油机的做功冲程类似
C．瓶盖被弹出时，瓶内压缩气体的内能转化为瓶盖的机械能
D．瓶口出现的白雾，是水蒸气温度降低后液化形成的小水滴
9．(2025福建)抽水蓄能电站被称为“超级充电宝”，用电低谷时段利用电网多余电能抽水至上水库，用电高峰时段再放水至下水库发电，如图6。关于抽水蓄能电站，下列说法正确的是(　　)
图6
A．用电低谷时，以电能的形式储能 B．用电高峰时，机械能转化为电能
C．选址时，上下水库的高度差要小 D．存储的能量可以全部转化为电能
10．(2024泰安改编)某地利用地热资源建立温泉浴池。某温泉浴池注入了6×103 kg的水，初始水温为40 ℃，一段时间后水温降低了10 ℃，则水放出的热量为__________J，这相当于完全燃烧______m3的天然气放出的热量。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q天然气＝4.0×107 J/m3]
命题点 比较不同物质吸收热量的能力
11．为了比较水和煤油比热容的大小，小华用相同规格的电加热器分别加热水和煤油，实验装置如图7 所示。
图7
(1)实验中应控制水和煤油的______(选填“体积”或“质量”)相同。
(2)小华记录的实验数据如下表所示，分析表中数据可知，加热4 min，水和煤油吸收的热量______(选填“相同”或“不同”)，______的温度升高得较多，由此可判断____的比热容更大。
物质 初温/℃ 加热时间/min 末温/℃
水 20 4 30
煤油 20 4 40
(3)若在水和煤油中选择一种作为发动机的冷却剂，____的冷却效果更好。
(4)【拓展】若水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，则煤油的比热容是____________J/(kg·℃)。
12．(RJ跨学科)(2025山西)热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制订了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料组装了如图8所示的汽轮机模型。
图8
实验时向易拉罐内部注入大约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。
(1)汽轮机模型工作过程的能量转化情况：化学能→______→________。
(2)某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，出现这种现象的原因可能是____________________。(答出一条即可)
(3)热机发展史也是一部热机效率提高史，在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机的效率，同学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们提出一个可行性措施：____________________。
微专题(3)——热效率及热机效率的相关计算
考点热效率相关计算
1．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。在此过程中水吸收的热量为____________J，这些木炭完全燃烧放出的热量为__________J，该火炉烧水的热效率为______。若换用热值为4×107 J/m3的燃气加热，不计热损失，需要消耗__________m3燃气。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q木炭＝3.36×107 J/kg]
2．(RJ新增习题改编)垃圾分类有利于资源的回收再利用，焚烧垃圾可以实现综合热利用。图1展示的是我国最大的垃圾焚烧发电站，日处理生活垃圾6 000 t，1 t垃圾焚烧时能产生2.1×109 J的电能。
(1)1 t垃圾焚烧时产生的电能如果用来加热水，加热效率为60%。这些电能可以将10 t、20 ℃的水温度升高多少？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(2)如果1 t垃圾焚烧时产生的电能改由火力发电机来提供，且火力发电机工作时煤炭燃烧产生热量的40%转化为电能，则需要完全燃烧多少千克煤炭？(q煤炭＝3×107 J/kg)
图1
考点热机效率相关计算
3．(2025广元改编)图2所示的是我国自行研制的大型客机C919，若它在高空水平定速巡航飞行10 km消耗的燃料为100 kg，受到的阻力为1.15×105 N，则牵引力做的功为__________ J，飞机发动机的效率为____%为节能减排，现设法回收未利用的能量，若回收的能量占汽油完全燃烧放出能量的21%，这些能量可使__________kg水的温度升高50 ℃。[q燃料＝4.6×107 J/kg，c水＝4.2×103J/(kg·℃)]
图2
4．每年夏收，素有“中原粮仓”之称的河南都会投入数百万台农业机械参与麦收。某台收割机的相关参数如下表所示。[ρ柴油＝0.8×103 kg/m3，q柴油＝4.0×107 J/kg，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
功率(kW) 120
发动机效率 40%
油箱容积(L) 200
(1)收割机的四冲程柴油发动机工作时，内能转化为机械能的是______冲程。
(2)20 kg水在该柴油机的冷却系统中温度升高50 ℃，吸收的热量是多少？
(3)该收割机工作1 h所做的功是多少？此过程中需要消耗柴油多少千克？
(4)该收割机加满柴油能工作多少小时？(结果保留一位小数)
参考答案：
1．热传递　扩散　剧烈　2.C　3.热传递　差　4．做功　钻木取火　5.A　6.高汤　清水　7.C　8.B
9．B　【解析】A.用电低谷时，抽水蓄能电站利用电网多余电能将水抽至上水库，将电能转化为水的机械能，故A错误；B.用电高峰时，水从上水库放出到下水库，使水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能，故B正确；C.重力势能的大小与质量和高度有关，质量越大，高度越高，重力势能越大，故应该使上下水库的高度差大一些，故C错误；D.由于能量有损耗，存储的能量不可能100%转化为电能，故D错误。
10．2.52×108　6.3
11．(1)质量　(2)相同　煤油　水　(3)水　(4)2.1×103
(4)【解析】根据题意可知，质量相等的水和煤油在实验中吸收的热量相等，水的温度上升10 ℃，煤油的温度上升20 ℃。由比热容公式c＝可知，在Q、m相等的情况下，c水∶c煤油＝Δt煤油∶Δt水＝2∶1，即 c煤油＝c水＝×4.2×103 J/(kg·℃)＝2.1×103 J/(kg·℃)。
12．(1)内能　机械能　(2)注入的水过少，产生的蒸汽量不足　(3)增加易拉罐的保温性能
微专题(3)——热效率及热机效率的相关计算
1．3.36×105　3.36×106　10%　8.4×10－3
2．解：(1)水吸收的热量Q吸＝W电η1＝2.1×109 J×60%＝1.26×109 J
水升高的温度Δt＝＝＝30 ℃
(2)煤炭燃烧产生的热量Q放＝＝＝5.25×109 J
煤炭的质量m煤炭＝＝＝175 kg
3．1.15×109　25　4__600　4．(1)做功
解：(2)水吸收的热量Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103 J/(kg·℃)×20 kg×50 ℃＝4.2×106 J
(3)该收割机工作1 h所做的功W＝Pt＝120×103 W×1×60×60 s＝4.32×108 J
消耗的柴油完全燃烧放出的热量Q放＝＝＝1.08×109 J
消耗柴油的质量m柴油＝＝＝27 kg
(4)油箱能装柴油的体积V＝200 L＝200×10－3 m3＝0.2 m3
油箱能装柴油的质量m总＝ρ柴油V＝0.8×103 kg/m3×0.2 m3＝160 kg
收割机能工作的时间t＝≈5.9 h

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