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第十四章内能的利用
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．依据你所学的热学知识，下列说法正确的是（　　）
A．炽热的铁水具有内能，冰冷的铁块不具有内能
B．物体吸收热量，温度不一定升高
C．汽车发动机用水做冷却物质，是因为水的比热容比较小
D．天然气燃烧越充分，其热值越大
2．下列有关能量转化或转移的说法中正确的是(　 　)
A．电动机通过热传递的方式将电能转化为机械能
B．古人钻木取火是通过做功的方式将机械能转化为内能
C．内燃机是通过做功的方式将机械能转化为内能
D．冷天搓手感到手掌发热，这是通过热传递的方式将机械能转化为内能
3．汽车的发动机大多数是内燃机，内燃机是热机的一种，下列关于热机和环境保护的说法，正确的是（　　）
A．热机排出的尾气没有内能 B．热机的效率能达到100%
C．热机的大量使用会造成环境污染 D．汽油机的做功冲程是将机械能转化成内能
4．一台柴油机，柴油完全燃烧放出的热量是8107J，在工作过程中损失了4.8107J的热量，则此柴油机的效率是
A．30% B．40% C．42% D．48%
5．下列说法正确的是
A．热值与燃料的燃烧情况有关
B．固体很难被压缩，是因为分子之间只存在斥力的作用
C．比热容与物体吸收或放出的热量有关
D．做功和热传递是改变物体内能的两种方式
6．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，在做功同样多的情况下消耗的燃料越多
C．使燃料燃烧更充分，可以提高热机的效率
D．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的
7．如图所示的实验，试管口木塞冲出过程中，下列说法错误的是（　　）
A．试管口出现的白雾是水蒸气液化形成的
B．试管口出现白雾说明水蒸气内能增加
C．能量转化情况与内燃机做功冲程相同
D．水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能减少
8．下列四种现象中，只有能的转移而不发生能的转化过程的是( )
A．冬天，用手摸户外金属时感到凉 B．植物吸收太阳光进行光合作用
C．汽车紧急刹车停住后，车胎发热 D．双手互搓，手心发烫
二、填空题
9．用煤气灶把质量为1kg、初温为20℃的水烧到70℃，消耗了10g煤气．已知水的比热容是 4.2×103J/（ kg·℃），煤气的热值为 4.2×107J/kg，则水吸收的热量为 J，煤气灶烧水的效率为 %．
10．汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，如图所示的是其中的 冲程，在压缩冲程中，能量转化是将机械能转化为 ，这是通过 方式增加气体内能的。
11．如图所示为汽油机的两个冲程，其中能够为汽油机提供动力的冲程是 （填“甲”或“乙”）图。若该汽油机由于润滑油缺少使活塞所受摩擦力增大，则该汽油机的效率会 （填“变大”、 “变小”或“不变”），若该汽油机刚好在1min内完成1200个工作循环，则1秒钟飞轮转 转。
12．内燃机的一个工作循环有 个冲程，每个工作循环活塞对外做功 次，曲轴转动 周。如图所示是某内燃机的构造示意图，则该内燃机为 （填“汽油机”或“柴油机”）。

三、作图题
13．如图甲所示，这是四冲程内燃机吸气冲程的示意图，请在图乙中画出压缩冲程中进气门、排气门的开闭情况。
四、实验题
14．现代生活越来越离不开热机，因此全面了解和认清热机的结构和工作过程对我们的生活至关重要，请你完成下面围绕“热机”展开的一些问题：
（1）如图所示的流程图是用来说明汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况，请将其补充完整，① ；② ；③ ；④ ；
（2）如图所示，在试管中装些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾后，水蒸气把橡皮塞冲出的过程中是 能转化为 能，图中情景可用来演示四冲程汽油机工作过程中的 冲程；
（3）单缸四冲程汽油机工作时，有些冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的 来完成，只有一个冲程不是这样，这个冲程是 冲程；
（4）我们发现热机工作时，一般要在汽缸的外面安装一个水箱用来降低汽缸的温度，是利用水 的特性，这是采用 的方式来减小汽缸的内能。的．
五、计算题
15．在一标准大气压下，将50L的水从40℃加热到沸点．求：
（1）水需要吸收的热量
（2）提供这些热量，需要完全燃烧焦炭的质量（q焦炭=3.0×107J/kg）．
六、综合题
16．现代生活中最重要的交通运输工具——汽车，与我们的生活走得越来越近了．
(1)某单缸汽油发动机汽缸的活塞面积是120 cm2，做功冲程中活塞移动的距离是30 cm，气体的平均压强是5×105 Pa．气体一次膨胀对活塞做的功是 J；废气温度 ，内能 ．
(2)汽油机的效率很低，主要原因之一是 带走了大量的能量．
《第十四章内能的利用》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 B B C B D C B A
1．B
【详解】A．由于一切物体都有内能，所以A是错误的；
B．物体吸热，温度不一定升高，这种说法是对的，比如晶体熔化过程和液体的沸腾过程就是这种情况；
C．汽车发动机用水来冷却，是因为水的比热容较大，温度升高时吸热较多，所以C的说法是错误的；
D．燃料的热值是燃料自身的一种性质，与燃料质量和燃烧情况无关，D错误。
故选B。
2．B
【详解】电动机消耗电能，输出机械能，是通过做功的方式将电能转化为机械能；A说法错误；古人钻木取火时消耗机械能，最后木头温度升高，内能增大，是通过做功的方式将机械能转化为内能，B说法错误；内燃机是通过做功的方式将内能转化为机械能，C说法错误；冷天搓手感到手掌发热，消耗机械能，人的手掌发热内能增加，这是通过做功的方式将机械能转化为内能，D说法错误；答案选B．
3．C
【详解】A．一切物体在任何温度下都有内能，所以热机排放的尾气也有内能，故A错误；
B．热机在工作时不可避免地要损失一部分能量（如散热、克服机械部件间的摩擦），所以热机的效率不可能达到100%，故B错误；
C．热机在使用时会排放出一些有害的气体，会造成环境污染，故C正确；
D．汽油机的做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，故D错误。
故选C。
4．B
【详解】柴油机工作时的用来做有用功的能量为：
W有=8×107J-4.8×107J=3.2×107J，
柴油机的效率为：
η=×100%=×100%=40%.
5．D
【详解】A、1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫这种燃料的热值，热值与燃料的燃烧情况无关，故A错误；B、固体很难被压缩，是因为分子之间存在斥力，但分子之间还有引力，故B错误；C、比热容是物质的特性，与物体吸收或放出的热量的多少无关，故C错误；D、做功和热传递是改变物体内能的两种方式，其作用是等效的，故D正确．
点睛：1、本题考查了热值、比热容、做功的两种方式、分子间作用力等知识，难度不大，考查知识比较基础；2、热值是指1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量，是燃料的一种性，它的大小仅与燃料的种类有关；3、比热容是指单位质量的某种物质，温度升高或降低1℃时，吸收或放出的热量，是物质的一种特性，仅与物质的种类有关；4、做功和热传递是改变物体内能的两种方式，它们在改变物体内能上是等效的．
6．C
【详解】A．热机的效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，与做功快慢无关，故A错误；
B．由热机效率的概念可知，在做功同样多的情况下，消耗的燃料越少，则有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即热机的效率越高，故B错误；
C．使燃料燃烧更充分，可以提高燃料的利用率，即可以提高热机效率，故C正确；
D．热机损失的能量中，废气温度最高，带走热量最多，故D错误。
故选C。
7．B
【详解】如图所示实验中，木塞冲出时，是试管内水蒸气对木塞做功，将水蒸气的内能转化为木塞的机械能，那么水蒸气的内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水珠，于是试管口出现了白雾，而内燃机的做功冲程是内能转化为机械能，所以这个能量转化与内燃机做功冲程相同，故ACD正确，不符合题意，B错误，符合题意。
故选B。
8．A
【详解】A. 冬天，用手摸户外金属时感到凉，是热传递的过程，即内能从手转移到金属，没有能的转化，故A符合题意；
B. 植物吸收太阳光进行光合作用，太阳能转化为化学能，有能的转化，故B不符合题意；
C. 汽车紧急刹车停住后，车胎发热，是摩擦生热，即机械能转化为内能，有能的转化，故C不符合题意；
D. 双手互搓，手心发烫，是摩擦生热，即机械能转化为内能，有能的转化，故D不符合题意；
故选A．
【点睛】牢记改变物体内能的两种方式是解题的关键，即热传递和做功，两种方式对于内能的改变是等效的，两种方式很容易区分，做题不难．
9． 2.1×105 50
【详解】试题分析：水吸收的热量为Q吸=cmΔt=4.2×103J/（ kg·℃）×1kg×50℃=2.1×105 J；煤气完全燃烧放出的热量为Q放=qm=4.2×107J/kg×0.01kg=4.2×105J，由此可知，煤气灶的烧水效率为50%．
考点：热量的计算；效率
10． 排气 内 做功
【详解】[1]根据图示可知，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，汽缸容积减小，因此是排气冲程。
[2]在汽油机一个工作循环的四个冲程中，压缩冲程活塞向上运动，压缩燃料混合物对其做功，使汽缸内的气体的内能增加，温度升高，故是将机械能转化为内能，是通过做功的方式增加气体内能的。
11． 乙 变小 40
【详解】[1]由图可知，甲图中两个气门都关闭，活塞上行，为压缩冲程，图乙中，两个气门关闭，活塞下行，为做功冲程，为汽车提供动力的冲程是做功冲程。
[2]若该汽油机由于润滑油缺少使活塞所受摩擦力增大，该汽油机摩擦做功增加，则该汽油机的效率会变小。
[3]热机完成一个工作循环，飞轮转动2周，完成1200个工作循环，则飞轮转动2400周，则1秒钟飞轮的转数为
12． 4 1 2 柴油机
【详解】[1][2][3]内燃机的四个冲程为吸气、压缩、做功、排气，一个工作循环中，曲轴转动两周；对外做一次功。
[4]由图可知，该内燃机有喷油嘴，该内燃机为柴油机。
13．
【详解】在内燃机的压缩冲程中，两个气门都关闭，活塞向上运动，如下图所示：
。
14． 压缩冲程 机械能转化为内能 做功冲程 内能转化为机械能 内 机械 做功 惯性 做功 比热容大 热传递
【详解】（1）[1][2][3][4]内燃机的四个冲程是吸气冲程、压缩冲程(压缩冲程活塞压缩燃料混合物做功，将机械能转化为内能)、做功冲程(做功冲程高温高压的燃气推动活塞对活塞做功，将内能转化为机械能)、排气冲程。
（2）[5][6][7]当加热试管到一定程度时，水蒸气的内能足够大会将塞子冲出，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能；此过程的能量转化关系是内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程类似。
（3）[8][9]在内燃机的做功冲程中，燃气的内能转化为活塞的机械能，而吸气冲程、压缩冲程、排气冲程都是靠飞轮的惯性完成的。
（4）[10][11]一般要在汽缸的外面安装一个水箱用来降低汽缸的温度，是因为水的比热容相对较大，所以在质量相同的情况下可以吸收更多的热量，这是采用热传递的方式来减小汽缸的内能的。
15．（1）1.26×107J；（2）0.42kg．
【详解】1）水的体积：
V=50L=50dm3=0.05m3，
由ρ=m/V得，水的质量：
m=ρV=1.0×103kg/m3×0.05m3=50kg，
在一标准大气压下，水的沸点t=100℃，则水需要吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg ℃）×50kg×（100-40）℃=1.26×107J；
（2）由题意知，焦碳完全燃烧放出的热量：
Q放=Q吸=1.26×107J，
由Q放=mq得，需要完全燃烧焦碳的质量：
m焦炭==0.42kg．
16． 1 800 降低 减少 废气
【详解】（1）内燃机只有做功冲程对外做功，气体对活塞的压力大小为F=pS=5×105 Pa×120 cm2=6000N，气体一次膨胀对活塞做的功是W=Fs=6000N×0.3m=1800J；气体对外做功时，废气的温度降低，内能是减小的；（2）由于废气带走了大量的能量，使得汽油的效率很低．
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