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第十四章内能的利用 单元能力测评卷
一、选择题(每小题4分，共32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2分，有错选的不得分)
1.热机的利用推动了工业和社会的快速发展。以下机械不属于热机的是 ( )
A.蒸汽机 B.火箭
C.洗衣机 D.汽油机
2.在跨学科实践活动中，小华调查“家用燃料的变迁与合理使用”时发现，爷爷、奶奶小时候使用柴草作为家用燃料；爸爸、妈妈小时候用煤炭，年轻的时候用液化气；如今小华家使用天然气。使用天然气为家用燃料，主要原因是天然气的 ( )
A.密度较大 B.热值较大
C.比热容较大 D.沸点较高
3.如图是四冲程汽油机的工作示意图，下列说法正确的是 ( )
A.一个工作循环中，这四个冲程的正确顺序是乙→甲→丁→丙
B.靠惯性完成的冲程是甲、乙、丁
C.甲冲程中内能转化为机械能
D.丁冲程中内能转化为化学能
4.与汽油机相比，下列关于柴油机的描述正确的是 ( )
A.气缸顶部无火花塞，吸入气缸的是柴油，效率高
B.气缸顶部有喷油嘴，吸入气缸的是空气，效率高
C.气缸顶部有火花塞，吸入气缸的是空气，效率低
D.气缸顶部有火花塞，吸入气缸的是柴油和空气的混合燃料，效率高
5.关于 的理解，下列说法中正确的是 ( )
A.热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比，与燃料质量成反比
B.若燃料不完全燃烧，部分能源将被浪费掉，热值将减小
C.当燃料未燃烧时，其热值为零
D.某种燃料的热值大小与燃料的质量、燃烧是否充分均无关
6.为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，某汽车集团研发了一款新型燃油汽车。与某款燃油汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法正确的是 ( )
A.“汽油味”降低，说明汽油在气缸中完全燃烧
B.图示活塞向下运动，该冲程为压缩冲程
C.该发动机效率可达100%
D.该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护
7.下列有关能量转化和守恒，说法正确的是 ( )
A.能量守恒定律只适用于能量的转化过程
B.即使科技再发达也不可能制造出永动机
C.“摩擦生热”是凭空创造了热量
D.根据能量守恒定律，人类不需要节约能源
8.[多选]下列能正确描述图中各物理量之间关系的是 ( )
二、填空题(每空1分，共20分)
9.燃气灶、电饭煲和太阳能热水器这几种家用设备，在使用时，将化学能转化为内能的是 ；将光能转化为内能的是 ；将电能转化为内能的是 。
10.某老师发明了一款新能源自行车(如图所示)，不用脚蹬，只要有空气就能跑。他将空气压缩后存储在高压气罐中，通过控制压缩空气的释放来驱动自行车。该车在行驶时将 能转化为自行车的机械能。空气动力自行车行驶时完全不依赖汽油或电池， (填“违背”或“不违背”)能量守恒定律。
11.如图为内能及其利用的部分知识结构图，图中线条表示知识间的联系。
(1)图中A 代表改变物体内能的方式是 ，B代表的吸(放)热公式为 。
(2)热机的工作原理是将内能转化为 能。
12.如图所示，丙图为四冲程汽油机的 冲程，与该冲程中能量转化情况相同的是 (填“甲”或“乙”)图。
13.如图是某同学制作的“酒精冲天炮”，使用时首先将少量酒精喷入塑料瓶，接着用热水淋湿瓶子，迅速将瓶子安装在装有电子打火器的发射器前端，随后按动开关引燃酒精蒸汽，发现瓶子向下喷气的同时腾空而起。淋湿瓶子过程中瓶内气体的内能 (填“增大”“减小”或“不变”)；瓶内酒精燃烧，瓶子冲出过程的能量转化与汽油机的 冲程相同。
14.如图所示，2024年10月30 日，搭载着神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。若火箭发射时携带了3×10 kg液氢燃料(液氢的热值为1.4×10 J/ kg),这些液氢燃料完全燃烧能释放 J的热量，随着燃烧，燃料的质量越来越小，其热值 (填“增大”“减小”或“不变”)。
15.某内燃机的能量流向是气缸散热损失25%的能量，废气带走30%的能量，摩擦等机械损耗15%的能量，则它的效率是 。若消耗2k g的汽油，则它做的有用功是 (汽油热值4.6×10 J/ kg)。
16.杜姐姐家有一“天然气灶A”和一“煤炉B”，用哪一个烧水热效率更高呢 为探究这个问题，杜姐姐开始了实验，首先她用天然气灶A 将质量为2k g、初温为50℃的水加热到100℃,灶的热效率为 则消耗的总能量为 J；接着用煤炉B加热相同质量、相同初温的水至100℃，发现需要完全燃烧煤0.05 kg。已知 则用 (填“A”或“B”)烧水更高效。
17.在城市中央的游乐园里，阳光明媚，树木茂密，叶片正在进行光合作用产生大量氧气。小朋友正在从滑梯上往下滑，在到达滑梯底端时会感觉屁股有些发烫。道路旁边的小摊上有美味的烧烤，木炭正燃烧自己提供能量，同时可以看到路上有很多人骑着单车锻炼身体。请你从上述描述的情景中选择一个并说明其中的能量转化，不能与示例重复。
【示例】场景：叶片正在进行光合作用。
能量转化：太阳能转化为化学能。
场景: 。
能量转化： 。
三、实验探究题(12分)
18.小明利用如图装置，可完成以下两个探究实验：
实验一：“探究不同物质吸热升温的现象”。
实验二：“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”。
(1)“探究不同物质吸热升温的现象”的实验，甲、乙虚线框中应选择的器材组合是 (填“A、C”“A、D”“B、C”或“B、D”),物质吸收热量的多少是通过比较 (填“温度计升高的示数”或“加热时间的长短”)来反映的。小明设计了两个方案比较不同物质吸热升温的性质，方案一：加热相同时间，比较升高的温度；方案二：升高相同的温度，比较加热的时间。你认为 (填“方案一”“方案二”或“两个方案都”)可行。
(2)“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”的实验，正确选择实验器材，燃料燃烧放出热量的多少是通过比较 (填“温度计升高的示数”或“加热时间的长短”)来反映的。若实验过程中燃料还未燃尽，某一烧杯内水就沸腾了，此时小明立即在该烧杯中添加了少量水继续实验，直至燃料燃尽后测量水温。这样操作是否可行 ，理由是 。
四、综合应用题(12分)
19.阅读下列短文，回答问题。
燃油汽车是现代社会的一个重要工具，也是科技的化身。发动机是燃油汽车的心脏，如图是燃油汽车内的四缸发动机工作示意图，内燃机通过连杆把四个气缸的活塞连在一根曲轴上，飞轮每转动半周，就有一个气缸在做功。
科学家在四冲程发动机的基础上发明了“六冲程引擎”发动机。这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入气缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为燃油汽车提供动力。第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入气缸的水。“六冲程引擎”发动机的优点是环保、效率高。
(1)汽油机工作时将燃料燃烧的内能转化为 能,甲图中 (填“A”“B”“C”或“D”)图所示的冲程中内燃机给汽车提供动力。
(2)若这台四缸四冲程汽油机的飞轮转速为6 000 r/ min,则1 s内该汽油机做功 次。
(3)为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，气缸外有一个水套，这是通过 的方式减少气缸内能的。
(4)如图乙所示为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为 。
(5)“六冲程引擎”中第五冲程相当于四冲程热机的 冲程。
五、计算题(第20 小题12分,第21 小题12 分,共24分)
20.健康饮食与运动对青少年的健康成长至关重要，表1为青少年每天正常生活需要的热量，表2为几种食物被人体吸收后释放的热量，表3为各项活动消耗3.8×10 J热量所需要的时间。则：
表1
男生每天需要的热量 女生每天需要的热量
表2
食物 每克的热量Q/J
淀粉 1.72×10
蛋白质 1.76×10
脂肪 3.91×10
表3
活动项目 时间/ min
铺床、扫地等做家务 30
打排球、羽毛球、网球 15
长跑、打篮球、踢足球 10
(1)某男同学早饭摄入50g 淀粉和10g 蛋白质，获得的热量是多少
(2)通常午餐的热量要占一天总量的40%，该同学已经吃了150g的米饭(淀粉)，剩下的能量如果通过摄入脂肪获得，则还需要摄入多少克的脂肪 (结果保留整数)
(3)若该同学今天多摄入了5g 脂肪，通过打羽毛球来消耗多余的热量需要多长时间 (结果保留整数)
21.如图所示是一台手扶双轮压路机，质量为550 kg(水箱未装水时的质量)，水箱容积为15 L。在一次压路作业中(水箱装满水)，以0.2m/s的速度在水平路面上匀速行驶10 min，行驶过程中受到的平均阻力是总重的0.4倍。 g取10 N/ kg,柴油的热值取4×10 J/ kg)
(1)压路机在这次压路作业中牵引力做的功是多少
(2)若发动机效率为30%，这次作业要消耗多少千克柴油
(3)水箱装满水是为了降低发动机的温度，确保发动机正常工作，满水箱的水从20℃上升到80 ℃可以吸收多少热量 [水的比热容为
第十四章内能的利用 单元能力测评卷
一、选择题(每小题4分，共32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2分，有错选的不得分)
1.热机的利用推动了工业和社会的快速发展。以下机械不属于热机的是 (C)
A.蒸汽机 B.火箭
C.洗衣机 D.汽油机
2.在跨学科实践活动中，小华调查“家用燃料的变迁与合理使用”时发现，爷爷、奶奶小时候使用柴草作为家用燃料；爸爸、妈妈小时候用煤炭，年轻的时候用液化气；如今小华家使用天然气。使用天然气为家用燃料，主要原因是天然气的 (B)
A.密度较大 B.热值较大
C.比热容较大 D.沸点较高
3.如图是四冲程汽油机的工作示意图，下列说法正确的是 (A)
A.一个工作循环中，这四个冲程的正确顺序是乙→甲→丁→丙
B.靠惯性完成的冲程是甲、乙、丁
C.甲冲程中内能转化为机械能
D.丁冲程中内能转化为化学能
4.与汽油机相比，下列关于柴油机的描述正确的是
(B)
A.气缸顶部无火花塞，吸入气缸的是柴油，效率高
B.气缸顶部有喷油嘴，吸入气缸的是空气，效率高
C.气缸顶部有火花塞，吸入气缸的是空气，效率低
D.气缸顶部有火花塞，吸入气缸的是柴油和空气的混合燃料，效率高
5.关于 的理解，下列说法中正确的是 (D)
A.热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比，与燃料质量成反比
B.若燃料不完全燃烧，部分能源将被浪费掉，热值将减小
C.当燃料未燃烧时，其热值为零
D.某种燃料的热值大小与燃料的质量、燃烧是否充分均无关
6.为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，某汽车集团研发了一款新型燃油汽车。与某款燃油汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法正确的是 (D)
A.“汽油味”降低，说明汽油在气缸中完全燃烧
B.图示活塞向下运动，该冲程为压缩冲程
C.该发动机效率可达100%
D.该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护
7.下列有关能量转化和守恒，说法正确的是 (B)
A.能量守恒定律只适用于能量的转化过程
B.即使科技再发达也不可能制造出永动机
C.“摩擦生热”是凭空创造了热量
D.根据能量守恒定律，人类不需要节约能源
8.[多选]下列能正确描述图中各物理量之间关系的是 (AC)
二、填空题(每空1分，共20分)
9.燃气灶、电饭煲和太阳能热水器这几种家用设备，在使用时，将化学能转化为内能的是 燃气灶 ；将光能转化为内能的是太阳能热水器 ；将电能转化为内能的是 电饭煲 。
10.某老师发明了一款新能源自行车(如图所示)，不用脚蹬，只要有空气就能跑。他将空气压缩后存储在高压气罐中，通过控制压缩空气的释放来驱动自行车。该车在行驶时将 内 能转化为自行车的机械能。空气动力自行车行驶时完全不依赖汽油或电池，不违背 (填“违背”或“不违背”)能量守恒定律。
11.如图为内能及其利用的部分知识结构图，图中线条表示知识间的联系。
(1)图中A 代表改变物体内能的方式是 做功 ，B代表的吸(放)热公式为Q=cmΔt 。
(2)热机的工作原理是将内能转化为 机械 能。
12.如图所示，丙图为四冲程汽油机的压缩 冲程，与该冲程中能量转化情况相同的是甲(填“甲”或“乙”)图。
13.如图是某同学制作的“酒精冲天炮”，使用时首先将少量酒精喷入塑料瓶，接着用热水淋湿瓶子，迅速将瓶子安装在装有电子打火器的发射器前端，随后按动开关引燃酒精蒸汽，发现瓶子向下喷气的同时腾空而起。淋湿瓶子过程中瓶内气体的内能增大 (填“增大”“减小”或“不变”)；瓶内酒精燃烧，瓶子冲出过程的能量转化与汽油机的 做功 冲程相同。
14.如图所示，2024年10 月30 日，搭载着神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。若火箭发射时携带了3×10 kg液氢燃料(液氢的热值为11.4×10 J/ kg),这些液氢燃料完全燃烧能释放 的热量，随着燃烧，燃料的质量越来越小，其热值 不变 (填“增大”“减小”或“不变”)。
15.某内燃机的能量流向是气缸散热损失25%的能量，废气带走30%的能量，摩擦等机械损耗15%的能量，则它的效率是 30% 。若消耗2kg的汽油,则它做的有用功是2.76×10 J (汽油热值4.6×10 J/ kg)。
16.杜姐姐家有一“天然气灶 A”和一“煤炉 B”，用哪一个烧水热效率更高呢 为探究这个问题，杜姐姐开始了实验，首先她用天然气灶A 将质量为2kg、初温为50℃的水加热到100℃，灶的热效率为 则消耗的总能量为 8.4×10 J；接着用煤炉B加热相同质量、相同初温的水至100℃，发现需要完全燃烧煤0.05 kg。已知 则用 A (填“A”或“B”)烧水更高效。
17.在城市中央的游乐园里，阳光明媚，树木茂密，叶片正在进行光合作用产生大量氧气。小朋友正在从滑梯上往下滑，在到达滑梯底端时会感觉屁股有些发烫。道路旁边的小摊上有美味的烧烤，木炭正燃烧自己提供能量，同时可以看到路上有很多人骑着单车锻炼身体。请你从上述描述的情景中选择一个并说明其中的能量转化，不能与示例重复。
【示例】场景：叶片正在进行光合作用。
能量转化：太阳能转化为化学能。
场景： 到达滑梯底端时会感觉屁股有些发烫 。
能量转化：机械能转化为内能 。
三、实验探究题(12分)
18.小明利用如图装置，可完成以下两个探究实验：
实验一：“探究不同物质吸热升温的现象”。
实验二：“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”。
(1)“探究不同物质吸热升温的现象”的实验，甲、乙虚线框中应选择的器材组合是 B、C (填“A、C”“A、D”“B、C”或“B、D”),物质吸收热量的多少是通过比较加热时间的长短 (填“温度计升高的示数”或“加热时间的长短”)来反映的。小明设计了两个方案比较不同物质吸热升温的性质，方案一：加热相同时间，比较升高的温度；方案二：升高相同的温度，比较加热的时间。你认为两个方案都 (填“方案一”“方案二”或“两个方案都”)可行。
(2)“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”的实验，正确选择实验器材，燃料燃烧放出热量的多少是通过比较温度计升高的示数(填“温度计升高的示数”或“加热时间的长短”)来反映的。若实验过程中燃料还未燃尽，某一烧杯内水就沸腾了，此时小明立即在该烧杯中添加了少量水继续实验，直至燃料燃尽后测量水温。这样操作是否可行 不可行 ，理由是实验中水的质量应相同 。
四、综合应用题(12分)
19.阅读下列短文，回答问题。
燃油汽车是现代社会的一个重要工具，也是科技的化身。发动机是燃油汽车的心脏，如图是燃油汽车内的四缸发动机工作示意图，内燃机通过连杆把四个气缸的活塞连在一根曲轴上，飞轮每转动半周，就有一个气缸在做功。
科学家在四冲程发动机的基础上发明了“六冲程引擎”发动机。这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入气缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为燃油汽车提供动力。第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入气缸的水。“六冲程引擎”发动机的优点是环保、效率高。
(1)汽油机工作时将燃料燃烧的内能转化为机械 能,甲图中 C (填“A”“B”“C”或“D”)图所示的冲程中内燃机给汽车提供动力。
(2)若这台四缸四冲程汽油机的飞轮转速为6 000 r/ min,则l s内该汽油机做功200 次。
(3)为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，气缸外有一个水套，这是通过热传递的方式减少气缸内能的。
(4)如图乙所示为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为 C 。
(5)“六冲程引擎”中第五冲程相当于四冲程热机的 做功 冲程。
五、计算题(第20 小题12 分,第21 小题12 分,共24 分)
20.健康饮食与运动对青少年的健康成长至关重要，表1为青少年每天正常生活需要的热量，表2为几种食物被人体吸收后释放的热量，表3为各项活动消耗 热量所需要的时间。则：
表1
男生每天需要的热量 女生每天需要的热量
1.0×10 J 0.97×10 J
表2
食物 每克的热量Q/J
淀粉
蛋白质
脂肪
表3
活动项目 时间/ min
铺床、扫地等做家务 30
打排球、羽毛球、网球 15
长跑、打篮球、踢足球 10
(1)某男同学早饭摄入50g 淀粉和10g 蛋白质，获得的热量是多少
(2)通常午餐的热量要占一天总量的40%，该同学已经吃了150g的米饭(淀粉)，剩下的能量如果通过摄入脂肪获得，则还需要摄入多少克的脂肪 (结果保留整数)
(3)若该同学今天多摄入了5g 脂肪，通过打羽毛球来消耗多余的热量需要多长时间 (结果保留整数)
解：(1)由热量公式可知，早饭摄入50g淀粉，获得的热量
摄入 10g 蛋白质，获得的热量
早饭获得的热量
(2)通常午餐的热量要占一天总量的40%，则午餐需要获得的热量Q =40%Q =40%×1.0×
150g的米饭(淀粉)提供的热量
则还需要获得的热量 还需要摄入脂肪的质量
(3)多余的热量
由题中表格数据可知，打羽毛球消耗多余的热量需要的时间 15 min≈77 min。
21.如图所示是一台手扶双轮压路机，质量为550 kg(水箱未装水时的质量)，水箱容积为15 L。在一次压路作业中(水箱装满水)，以0.2m/s的速度在水平路面上匀速行驶10 min，行驶过程中受到的平均阻力是总重的0.4倍。 g取10 N/ kg,柴油的热值取4×10 J/ kg)
(1)压路机在这次压路作业中牵引力做的功是多少
(2)若发动机效率为30%，这次作业要消耗多少千克柴油
(3)水箱装满水是为了降低发动机的温度，确保发动机正常工作，满水箱的水从20℃上升到80℃可以吸收多少热量 [水的比热容为
解：(1)根据密度公式得，水箱中水的质量 15000g=15 kg,水箱中水的重力G水= m水g = 15 kg×10 N/ kg=150 N,
压路机的重力G压路机 =m压路机g=550 kg×10 N/ kg=5500 N,
压路机与水的重力之和 5500 N+150 N=5650 N,
压路机匀速前进时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，二力大小相等，即 0.4G总=0.4×5650 N=2260 N,
由 可知，压路机在这次压路作业中运动的距离s= vt =0.2m/s×10×60s=120 m,
压路机在这次压路作业中牵引力做的功 2260 N×120m=2.712×10 J。
(2)由 得，柴油完全燃烧释放的热量
由 可得，消耗柴油的质量
水吸收的热量 10 J。

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