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第十四章内能的利用
一、选择题（共15题）
1．下列关于热机说法正确的是（ ）
A．热机是利用热量做功的机械 B．吊车上使用的滑轮组是一种热机
C．热机是将内能转化为机械能的机械 D．随着技术的进步，热机的效率能达到100%
2．下列有关热和能的说法中，正确的是 （　　）
A．一块0℃的冰熔化成0℃的水后，温度不变，内能变大
B．内燃机的压缩冲程，主要通过热传递增加了汽缸内物质的能
C．发生热传递时，温度总是从高温物体传递给低温物体
D．燃料的热值越大，燃烧过程放出的热量越多
3．关于热机下列说法正确的是（ ）
A．随着科学技术的发展，热机的效率可达到100%
B．柴油机上安装一个笨重的飞轮，是为了提高它的效率
C．汽油机在工作过程中，进气门和排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程
D．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大
4．运载火箭不用航空汽油而采用液态氢做为燃料，最主要的原因是液态氢具有（　　）
A．较大的热值 B．较大的密度
C．较大的比热容 D．较高的凝固点
5．2020年11月24日，我国在海南昌航天发射场，用长征五号运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器 长征五号火箭采用波发氢液氧推进剂，使用液氢作为燃料是因为液氢具有较大的（　　）
A．比热容 B．热值 C．热量 D．内能
6．甲、乙两个物体间发生热传递，甲物体温度升高，乙物体温度降低，结果甲、乙两物体温度相同，在这一过程中甲物体内能增加了100J，则
A．甲物体的热量也增加了100J
B．乙物体放出100J内能，热量减少100J
C．乙物体的内能减少了100J
D．热传递后，甲、乙两个物体的内能相等
7．热机甲的热机效率比热机乙的热机效率大，这句话的意思是（　　）
A．甲的功率比乙的功率大
B．甲对燃料燃烧释放的热能的利用率比乙高
C．甲比乙能做更多的功
D．甲在单位时间内的用料比乙少
8．下列有关热学知识的认识，正确的是（　　）
A．只有热传递可以改变物体的内能
B．热机的做功冲程是将机械能转化为内能
C．物体的温度越高，分子运动的越快，物体的动能越大
D．沿海地区昼夜温差小，主要原因是水的比热容较大
9．把一乒乓球压入盛有水的烧杯底部（如图所示），松手后，乒乓球上升至水面最后漂浮在水面上。乒乓球在上升的过程中，它的机械能不断增加。下列关于乒乓球机械能来源的说法中正确的是（　　）
A．是由水的内能转化来的 B．是由水的重力势能转化来的
C．是由乒乓球的内能转化来的 D．是由乒乓球的化学能转化来的
10．如图反映了一台机器正常工作时能量流向情况，下列说法错误的是（　　）
A．该图说明了能量可以发生转化
B．该图说明了能量可以发生转移
C．该机器遵循能量守恒定律
D．该机器的效率为75%
11．在平直的公路上行驶的汽车刹车后滑行一段距离后停下来；流星在夜空中坠落并发出明亮的光芒；降落伞在空中匀速下降；上述三个过程中包含相同的物理过程是（　　）
A．物体的动能转化为势能 B．物体的势能转化为动能
C．物体的内能转化为机械能 D．物体的机械能转化为内能
12．甲、乙、丙三个装置完全相同，燃料的质量、烧杯内液体初温和质量也相同，不考虑热量损失且液体均未沸腾，下列选项正确的是（　　）
A．对比甲、乙两图：如果燃料2的热值较高，最终乙图中a液体内能较大
B．对比乙、丙两图：根据液体a、b最终升温，可以比较两种液体的比热容
C．对比乙、丙两图：若液体b最终升温较高，则燃料1的热值较大
D．对比甲、丙两图：若液体b的比热容比a大，则升高相同的温度，液体a加热时间长
13．下列说法正确的是（　　）
A．冰水混合物的温度为0℃
B．物体放出热量时，温度一定降低
C．燃料的热值与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧程度无关
D．汽油机的压缩冲程是把机械能转化为内能
14．如图所示，用同样的装置进行“比较不同物质的吸热本领”和“比较不同燃料的热值”的实验，则以下说法中正确的是（　　）
A．这两个实验都要控制被加热的物质的种类一样
B．这两个实验都要控制被加热的物质的质量一样
C．前一实验中，加热相同时间后，比热容大的物质吸收热量一定多
D．后一实验中，加热相同时间后，若温度计示数升高的越多，则该燃料的热值一定越大
15．下列说法正确的是（　　）
A．热值与燃料的种类和质量有关
B．喷气式发动机的热机效率可达到100%
C．小球落地后弹起的高度虽然越来越小，但能量守恒
D．根据能量守恒定律，不需外界能量的永动机是无法制成的
二、综合题
16．如图甲所示，炒菜时，燃料燃烧，将化学能转化为_____能。如图乙所示，在海边沙滩，我们经常发现，沙子滚烫，而海水依旧凉爽，这主要是因为海水的_____比沙子大。
17．如图是微软公司在苏格兰海底的一个数据中心，它运行时要消耗电能，同时产生大量的热，此过程中电能转化为____能．数据中心建在海底可以很好地解决冷却降温的问题，这是利用了水的比热容____的知识．
18．人人讨厌垃圾，对其避之不及，现在人们已可将垃圾变废为宝，如通过在封闭的炉中焚烧垃圾，臭气能得到分解，焚烧时产生的热可以用来发电，利用化学方法将焚烧时产生的一些物质可合成多种化工产品，某处理厂在高温高压下通过催化剂可以用1吨某种垃圾产生出170kg的燃料油．
问：若燃料油的热值为4.2×107J/kg,完全燃烧1kg这种燃料油放出的热量是______J．这些热量可以使___kg的水温度从70℃升高到100℃．
19．2019年3月10日，长征三号乙运载火箭将“中星6C”通信卫星成功送入太空，火箭发射用了四氧化二氮和偏二甲肼作为推进剂，已知燃料偏二甲肼的热值是4.25×107J/kg，若在火箭中加入偏二甲肼1200kg，如果燃烧其中一半，剩余偏二甲肼的热值_____（填变大、不变或变小），则完全燃烧600kg偏二甲肼所放出的热量为_____J。
20．已知煤气的热值为1.26×107J/m3，现有0.2m3的煤气，求：
（1）完全燃烧这些煤气放出的热量；
（2）若这些热量的50%被的水吸收，求水吸收的热量；
（3）水吸收的这些热量能使质量为10kg水升高的温度。
21．500g酒精完全燃烧，能放出多少热量？（酒精的热值3×107J/kg）
22．小明家每天需要将20kg、10℃的水加热到60℃作为生活用热水，利用煤气灶烧水，需燃烧的煤气。已知水的比热容为，煤气的热值为。
（1）的煤气完全燃烧放出的热量是多少____？
（2）水吸收的热量是多少_____？
（3）煤气灶烧水的效率是多少____？
23．全球汽车保有量在迅速增长，截止2020年，全球处于使用状态的汽车数量较世纪初翻了两番，石油能耗大幅增加，提高汽车内燃机的效率成为节约能源的有效措施，假设全球汽车数量为，平均每辆车每年的里程数为s，平均每辆汽车每年耗油量为，油料的热值为q。采用新技术可将汽车内燃机的效率从提高到，这样每年可以节约的油料质量？
参考答案
1．C
【详解】
AC．热机是将内能转化为机械能的机械，故A错误，C正确；
B．滑轮组是一种为了省力而使用的简单机械，并不需要使用内能，所以滑轮组不是热机，故B错误；
D．使用任何机械都不可避免的产生额外功，所以使用任何机械的效率都不能达到100%，故D错误。
故选C。
2．A
【详解】
A．一块0℃的冰在熔化过程中，不断从外界吸收热量，内能增大，温度保持在熔点不变，故A正确；
B．内燃机的压缩冲程，活塞对汽缸内物质做功，物质的温度升高，内能增大，故B错误；
C．发生热传递时，热量总是从高温物体传递给低温物体，故C错误；
D．由可知，燃料燃烧放出热量的多少与燃料的质量和热值等因素有关，故D错误。
故选A。
3．C
【详解】
A．通过技术改造只能提高热机的效率，但不可能达到100%，故A说法不正确；
B．飞轮旋转产生的惯性带动曲轴旋转，不为了提高效率，故B说法不正确；
C．压缩冲程是进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，做功冲程是在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，是燃料猛烈燃烧，高温高压的气体推动活塞向下运动，对外做功，此时进气门和排气门都关闭，故C说法正确；
D．柴油机的效率比汽油机的高，主要是因为柴油机为压燃式，压缩的程度更高，气缸内温度更高，能量转化的程度更高，和热值无关，故D说法不正确。
故选C。
4．A
【详解】
运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量，故A符合题意．
5．B
【详解】
火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以放出更多的热量，故B正确。
故选B。
6．C
【详解】
热传递传递的是内能而不是温度，能的形式没有发生变化；甲物体内能增加了100 J，则乙物体的内能就减少了100 J.
故选C.
7．B
【详解】
热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。跟功率大小、做功多少没有关系。甲的效率高，则甲用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比大，即甲对燃料释放的热能的利用率比乙高。故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
8．D
【详解】
A．做功和热传递是改变物体内能的两种方式，故A错误；
B．在热机的做功冲程中，燃料燃烧生成高温高压的燃气，燃气推动活塞运动，活塞从而带动曲轴转动，使汽车获得动力，在此过程中，将内能转化为机械能，故B错误；
C．物体的温度越高，分子运动得越快，但物体的动能不一定大，故C错误；
D．沿海地区水多，内陆地区水少、沙石多，因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得沿海地区昼夜的温差小，故D正确。
故选D。
9．B
【详解】
松手后，乒乓球上升到水面最后漂浮在水面上，乒乓球上升的过程中，水的重心不断降低，重力势能减小，重力势能转化为乒乓球的机械能。
故选B。
10．D
【详解】
A．由图可知，有一部分内能转化为了机械能，这说明了能量可以发生转化，故A正确，不符合题意；
B．由图可知，内能输入后，有内能输出，说明了能量可以发生转移，故B正确，不符合题意；
C．机器发生了能量的转化和转移，在能量的转化和转移中，都要遵循能量守恒定律，故C正确，不符合题意；
D．该机器是利用内能来做功的，内能转化为机械能，效率为
故D错误，符合题意。
故选：D。
11．D
【详解】
行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下来是由于受到摩擦力的缘故，即克服摩擦力做功，该过程中把机械能转化为了内能；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰，即其与空气摩擦生热，即把机械能转化为了光能和热能，其过程也是克服阻力做功；降落伞在空中匀速下降，该过程中，其动能不变，重力势能减小，故机械能减小，即减小的机械能转化为内能，也是克服阻力做功。据上面的分析不难看出，上述三个过程中均是克服阻力做功，均是消耗了机械能，即通过做功的方式改变物体的内能，最终是将机械能或转化为内能。
故选D。
12．A
【详解】
A．燃料质量相同，燃料2热值较高，则乙图中液体a获得热量更多，内能较大，故A正确；
B．乙、丙两图没有控制燃料种类相同，无法比较两种液体的比热容，故B错误；
C．乙、丙两图没有控制被加热液体种类相同，无法根据温度比较两种燃料的热值，故C错误；
D．甲、丙两图，燃料相同，液体a、b升高相同温度，若液体b比热容大，则b需要吸收更多热量，加热时间更长，故D错误。
故选A。
13．CD
14．B
【详解】
A．比较不同物质的吸热本领时，需要改变物质的种类，比较不同燃料的热值时，需要加热相同种类的物体，故A错误；
B．前一实验中，需要改变物质的种类，但质量保持不变，加热相同时间，通过比较温度的变化，比较物质的吸热本领；后一实验中，需要加热相同种类同质量的物体，通过比较温度的变化，比较不同燃料的热值，故B正确；
C．前一实验中，则需要燃烧相同的燃料（研究对象），加热相同的时间， 使物质吸收相同的热量，故C错误；
D．后一实验中，加热相同时间后，同种物质，质量相同，若越大，说明吸收的热量多，但是不知道燃料燃烧的质量多少，不能确定该燃料的热值大小，故D错误。
故选B。
15．CD
【详解】
A．热值是燃料的一种特性，与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，故A错误；
B．喷气式发动机的热机效率较高，但由于克服摩擦、热散失等，所以其热机效率不会达到100%，故B错误；
C．小球落地后弹起的高度越来越小，是由于与地面碰撞和与空气摩擦，一部分机械能转化为内能，但能的总量保持不变，这一过程同样遵循能量守恒定律，故C正确；
D．永动机违背了能量守恒定律，所以不需外界能量的永动机是无法制成的，故D正确。
故选CD。
16．内 比热容
【详解】
炒菜时，燃料燃烧，将燃料储存的化学能转化为菜的内能。
由Δt=可知，在吸收热量和物质的质量相同时，物质升高的温度和物质的比热容成反比，因为海水比热容比沙子大，所以在海边沙滩，沙子滚烫，而海水依旧凉爽。
17．内 大
【详解】
数据中心运行时产生大量的热，因此是将电能转化为内能；
相同质量的水和其它物质，水的比热容大，吸收相同的热量升高的温度低，因此是很好的冷却剂；
18．4.2×107 125
19．不变 2.55×1010
【详解】
热值与燃料的质量无关，因此燃烧一半后，热值仍为4.25×107J/kg。
完全燃烧600kg偏二甲肼所放出的热量
20．（1）2.52J；（2）1.26J；（3）30℃
【详解】
解：（1）完全燃烧这些煤气放出的热量
=1.26×107J/m3 ×0.2m3 =2.52J
（2）由得
=50%×2.52J =1.26J
（3）由得
= =30℃
答：（1）完全燃烧这些煤气放出的热量为2.52J；
（2）水吸收的热量1.26J；
（3）水吸收的这些热量能使质量为10kg水升高30℃。
21．1.5×107J
【解析】解：500g酒精完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝0.5kg×3×107J/kg＝1.5×107J．
答：500g酒精完全燃烧放出的热量为1.5×107J．
22． 50%
【解析】 (1)煤气完全燃烧放出的热量：Q放＝Vq＝0.21m3×4×107J/m3＝8.4×106J；(2)水吸收的热量：Q吸＝cm(t t0)＝4.2×103J/(kg ℃)×20kg×(60℃ 10℃)＝4.2×106J，(3)该热水器烧水的效率：η＝×100%＝×100%＝50%.
23．
【详解】
解：因为对于一辆车来说每年的里程数一定，所以每年内燃机做的有用功是一定的，即
所以
提高内燃机的效率后
用功一定，故
即采用新技术后一辆车一年消耗的油料质量
这样一辆车一年节约的油料为
所以全球所有的车辆每年节约的油料
答：每年可以节约的油料质量是。

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