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第十四章 内能的利用 综合素质评价
一、选择题（本大题共9个小题；每小题3☆，共27☆。每小题的四个选项中，只有一个选项符合题意）
1．下列四种交通工具中，不是以热机为动力的是（ ）
A. 蒸汽火车头 B. 和谐号动车组 C. 国产客机 D. 长征号火箭
2．下列关于热值的说法正确的是（ ）
A. 汽油在气缸中燃烧越充分其热值越大
B. 的汽油完全燃烧比的汽油完全燃烧热值大
C. 煤燃烧放出的热量，则煤的热值为
D. 热值是燃料的一种特性，与燃料的质量无关，不同的燃料热值一般不同
3．为了节约能源，需要提高热机效率，关于提高热机效率，下列说法正确的是（ ）
A. 尽量使用热值大的燃料
B. 采用先进的制造技术，能将热机的机械效率提高到
C. 尽量增加热机的工作时间
D. 尽量减少废气带走的热量
4．如图所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，加热使水沸腾，塞子受到水蒸气的压力而冲出去。下列说法正确的是（ ）
A. 塞子冲出去时，水蒸气的内能增大 B. 管口出现的“白雾”是汽化现象
C. 燃料不断燃烧，其热值不断减小 D. 这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理
5．【跨学科实践】如图所示，物理兴趣小组制作了一个简易汽轮机装置。在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热，水沸腾后从管口喷出蒸汽使风车转动。简易汽轮机工作过程中（ ）
A. 酒精燃烧将内能转化为化学能 B. 水的内能增加的方式是热传递
C. 蒸汽被喷出后内能保持不变 D. 蒸汽的内能全部转化为风车的机械能
6．如图所示的是汽油机一个工作循环的四个冲程，以下说法正确的是（ ）
A. 图甲是做功冲程 B. 图乙吸入的是空气
C. 图丙是利用飞轮的惯性来实现的 D. 图丁是将机械能转化为内能
7．【工程实践】如图甲所示的氮气弹簧是一种以密闭高压氮气为工作介质的弹性组件，具有体积小、弹力大、工作平稳、使用寿命长等优点。它在生活和工业中具有广泛的应用，其工作结构简图如图乙所示。当活塞顶部受到压力向下运动时，其能量转化类似于热机的哪个工作冲程（ ）
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程
8．如图甲所示的是不同形式的能量的相互转化图，下列说法正确的是（ ）
A. 序号①的实例可以是图丙
B. 序号②的实例可以是图丁
C. 圆圈内的能量形式是电能，序号③的实例可以是图乙
D. 各种形式的能量都可以无条件的相互转化，且转化过程都要遵守能量守恒定律
9．如图所示的是甲、乙两台汽油机燃烧同种燃油的能量流向及比例的饼形图，下列说法正确的是（ ）
A. 行驶同样的里程，甲更省油
B. 若增加燃烧同种燃油的质量，甲汽油机的热机效率可以更高
C. 乙汽油机做有用功的比例比甲汽油机大，乙的热机效率更大
D. 若燃烧质量相同的同种燃油，乙汽油机各种能量损失的总和更多
二、填空题（本大题共5个小题；每空2☆，共24☆）
10．如图所示的是小明同学设计的“燃气内能转化”的实验装置。把电火花发生器紧紧塞进塑料瓶侧边的小孔中，往瓶中喷入雾状酒精，在瓶口上盖一个塑料杯，按动电火花发生器按钮后，观察到塑料杯向上飞起，这个过程中高温高压燃气的内能转化为塑料杯的_ _ _ _ 能，它与四冲程内燃机的_ _ _ _ 冲程的能量转化相同。
（第10题）
11．如图所示的是小明同学制作的一款“永动机”，由形状记忆合金、5根轻杆、转轮、转轴组装而成。他设想轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动；离开热水，叶片形状迅速恢复，转轮便可以永不停息地转动下去。你认为这个设想_ _ _ _ （填“能”或“不能”）实现，判断的依据是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（第11题）
12．若汽油机内对外做功15次，则其曲轴的转速为_ _ _ _ 。为了降低汽油机气缸的温度，气缸外有一个水箱体，使气缸被水包围着，这是通过_ _ _ _ _ _ 的方式减少气缸内能的。
13．冬季多用水取暖，主要是利用水_ _ _ _ _ _ _ _ 的性质。某家庭暖气管道中装有水，当水温达到时开始加热，一段时间后，水温升高至，此过程中水吸收了_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 的热量。这是通过_ _ _ _ _ _ 的方式改变了水的内能的。若这些热量由某燃料完全燃烧获得，其加热效率为，则所需燃料的质量为_ _ _ _ _ _ 。，
14．如图所示的是新农村建设中广泛使用的一种小型农用柴油机，该柴油机为单缸四冲程内燃机，输出功率为。正常工作，柴油机输出的有用功为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，若效率为，这段时间消耗柴油_ _ _ _ 。
三、实验探究题（本大题共1个小题；14☆）
15．为了探究煤油和菜籽油热值的大小关系，小明组装了如图所示的装置进行实验，实验开始时，两装置中燃料和水的质量已知且相等，假设燃料燃烧时均匀放热。
（1） 在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是先调整固定_ _ _ _ （填“”或“”）的位置（图甲）。
（2） 实验时，可以通过比较_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （填“加热时间”或“水升高的温度”）来比较煤油和菜籽油放出热量的多少。
（3） 实验测得的数据如表所示，小明认为燃料燃尽的时间过长，可以在燃烧时就读数比较，你认为这种说法_ _ _ _ _ _ （填“正确”或“不正确”），理由是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
加热时间/ 0 5 10 15
煤油 水温/ 20 100（刚好沸腾） 100（燃料刚好燃尽） /
菜籽油 20 40 60 80（燃料刚好燃尽）
（4） 分析表中数据可知，_ _ _ _ 的热值更大。
（5） 小明利用实验数据计算出了两种燃料的热值。则他计算的燃料热值会比真实值_ _ _ _ （填“偏大”或“偏小”），造成这一偏差的原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （写一条即可）。
四、综合应用题（本大题共3个小题；第16题10☆，第17题13☆，第18题12☆，共35☆）
16．【真实情境】随着人们生活水平的提高，越来越多的家庭采用“水地暖”进行取暖。其原理是在房间地面装饰层下铺设散热管道，通过管道内的热水散热提高室温，如图所示，供水温度一般为。
（1） 若该地暖系统的总水量为，将全部的水从加热至，水至少需要吸收多少热量？
（2） 若用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（煤气的热值，煤气完全燃烧放出的热量的被水吸收）
17．某新型汽车的油箱最多可加燃油，发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是，汽车匀速直线行驶时的阻力与速度的关系如表所示。求：
速度 10 20 30 40
阻力
（1） 当汽车以的速度直线行驶时，汽车发动机的输出功率。
（2） 汽车油箱加满燃油，并以的速度直线行驶时，可行驶的最大距离。
18．阅读短文，回答下列问题。
涡轮喷气发动机
随着航空航天事业发展，普通的内燃机已经不能提供足够的动力。如图甲所示的为涡轮喷气发动机，空气流过压气机时被压气机的旋转叶片压缩后进入燃烧室，压缩后的混合气体在燃烧室内燃烧，燃烧后剧烈膨胀的气体从尾部高速喷出，产生巨大的推力。
飞机发动机的热效率和推进效率是反映飞机性能的重要指标，发动机的热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，推进效率是指发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与获得的机械能之比，其部分参数如表所示。
热效率 推进效率 航空燃油热值
（1） 涡轮喷气发动机在工作中，空气流过压气机时内能_ _ _ _ （填“增大”“减小”或“不变”）；这部分气体与燃料混合后在燃烧室中燃烧，产生的高温高压气流推动涡轮，此过程的能量转化相当于热机的_ _ _ _ 冲程。
（2） 随着航空燃油的不断消耗，其热值将_ _ _ _ （填“增大”“减小”或“不变”）。
（3） 涡轮喷气发动机使压缩后的混合气体在燃烧室燃烧直到膨胀的气体再从尾部喷出过程中，燃气的温度是不断变化的，下列能大致反映燃气温度随时间而变化的图像是_ _ _ _ 。
A. B.
C. D.
（4） 已知涡轮喷气发动机所受空气阻力与运行速度的平方关系如图乙所示，当飞机以的速度水平匀速飞行的过程中，所受阻力为_ _ _ _ _ _ _ _ ，此过程中消耗燃油,发动机的推进效率为_ _ _ _ %。
第十四章 内能的利用 综合素质评价答案
一、选择题（本大题共9个小题；每小题3☆，共27☆。每小题的四个选项中，只有一个选项符合题意）
1．下列四种交通工具中，不是以热机为动力的是（ ）
A. 蒸汽火车头 B. 和谐号动车组 C. 国产客机 D. 长征号火箭
【答案】B
2．下列关于热值的说法正确的是（ ）
A. 汽油在气缸中燃烧越充分其热值越大
B. 的汽油完全燃烧比的汽油完全燃烧热值大
C. 煤燃烧放出的热量，则煤的热值为
D. 热值是燃料的一种特性，与燃料的质量无关，不同的燃料热值一般不同
【答案】D
3．为了节约能源，需要提高热机效率，关于提高热机效率，下列说法正确的是（ ）
A. 尽量使用热值大的燃料
B. 采用先进的制造技术，能将热机的机械效率提高到
C. 尽量增加热机的工作时间
D. 尽量减少废气带走的热量
【答案】D
4．如图所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，加热使水沸腾，塞子受到水蒸气的压力而冲出去。下列说法正确的是（ ）
A. 塞子冲出去时，水蒸气的内能增大 B. 管口出现的“白雾”是汽化现象
C. 燃料不断燃烧，其热值不断减小 D. 这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理
【答案】D
5．【跨学科实践】如图所示，物理兴趣小组制作了一个简易汽轮机装置。在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热，水沸腾后从管口喷出蒸汽使风车转动。简易汽轮机工作过程中（ ）
A. 酒精燃烧将内能转化为化学能 B. 水的内能增加的方式是热传递
C. 蒸汽被喷出后内能保持不变 D. 蒸汽的内能全部转化为风车的机械能
【答案】B
6．如图所示的是汽油机一个工作循环的四个冲程，以下说法正确的是（ ）
A. 图甲是做功冲程 B. 图乙吸入的是空气
C. 图丙是利用飞轮的惯性来实现的 D. 图丁是将机械能转化为内能
【答案】C
7．【工程实践】如图甲所示的氮气弹簧是一种以密闭高压氮气为工作介质的弹性组件，具有体积小、弹力大、工作平稳、使用寿命长等优点。它在生活和工业中具有广泛的应用，其工作结构简图如图乙所示。当活塞顶部受到压力向下运动时，其能量转化类似于热机的哪个工作冲程（ ）
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程
【答案】B
8．如图甲所示的是不同形式的能量的相互转化图，下列说法正确的是（ ）
A. 序号①的实例可以是图丙
B. 序号②的实例可以是图丁
C. 圆圈内的能量形式是电能，序号③的实例可以是图乙
D. 各种形式的能量都可以无条件的相互转化，且转化过程都要遵守能量守恒定律
【答案】A
9．如图所示的是甲、乙两台汽油机燃烧同种燃油的能量流向及比例的饼形图，下列说法正确的是（ ）
A. 行驶同样的里程，甲更省油
B. 若增加燃烧同种燃油的质量，甲汽油机的热机效率可以更高
C. 乙汽油机做有用功的比例比甲汽油机大，乙的热机效率更大
D. 若燃烧质量相同的同种燃油，乙汽油机各种能量损失的总和更多
【答案】C
二、填空题（本大题共5个小题；每空2☆，共24☆）
10．如图所示的是小明同学设计的“燃气内能转化”的实验装置。把电火花发生器紧紧塞进塑料瓶侧边的小孔中，往瓶中喷入雾状酒精，在瓶口上盖一个塑料杯，按动电火花发生器按钮后，观察到塑料杯向上飞起，这个过程中高温高压燃气的内能转化为塑料杯的_ _ _ _ 能，它与四冲程内燃机的_ _ _ _ 冲程的能量转化相同。
（第10题）
【答案】机械； 做功
11．如图所示的是小明同学制作的一款“永动机”，由形状记忆合金、5根轻杆、转轮、转轴组装而成。他设想轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动；离开热水，叶片形状迅速恢复，转轮便可以永不停息地转动下去。你认为这个设想_ _ _ _ （填“能”或“不能”）实现，判断的依据是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
（第11题）
【答案】不能； 该“永动机”违背了能量守恒定律
12．若汽油机内对外做功15次，则其曲轴的转速为_ _ _ _ 。为了降低汽油机气缸的温度，气缸外有一个水箱体，使气缸被水包围着，这是通过_ _ _ _ _ _ 的方式减少气缸内能的。
【答案】1 800； 热传递
13．冬季多用水取暖，主要是利用水_ _ _ _ _ _ _ _ 的性质。某家庭暖气管道中装有水，当水温达到时开始加热，一段时间后，水温升高至，此过程中水吸收了_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 的热量。这是通过_ _ _ _ _ _ 的方式改变了水的内能的。若这些热量由某燃料完全燃烧获得，其加热效率为，则所需燃料的质量为_ _ _ _ _ _ 。，
【答案】比热容大； ； 热传递； 20 000
14．如图所示的是新农村建设中广泛使用的一种小型农用柴油机，该柴油机为单缸四冲程内燃机，输出功率为。正常工作，柴油机输出的有用功为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，若效率为，这段时间消耗柴油_ _ _ _ 。
【答案】； 0.03
三、实验探究题（本大题共1个小题；14☆）
15．为了探究煤油和菜籽油热值的大小关系，小明组装了如图所示的装置进行实验，实验开始时，两装置中燃料和水的质量已知且相等，假设燃料燃烧时均匀放热。
（1） 在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是先调整固定_ _ _ _ （填“”或“”）的位置（图甲）。
（2） 实验时，可以通过比较_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （填“加热时间”或“水升高的温度”）来比较煤油和菜籽油放出热量的多少。
（3） 实验测得的数据如表所示，小明认为燃料燃尽的时间过长，可以在燃烧时就读数比较，你认为这种说法_ _ _ _ _ _ （填“正确”或“不正确”），理由是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
加热时间/ 0 5 10 15
煤油 水温/ 20 100（刚好沸腾） 100（燃料刚好燃尽） /
菜籽油 20 40 60 80（燃料刚好燃尽）
（4） 分析表中数据可知，_ _ _ _ 的热值更大。
（5） 小明利用实验数据计算出了两种燃料的热值。则他计算的燃料热值会比真实值_ _ _ _ （填“偏大”或“偏小”），造成这一偏差的原因是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （写一条即可）。
【答案】（1）
（2） 水升高的温度
（3） 不正确；没有控制燃料燃烧的质量相等
（4） 煤油
（5） 偏小；燃料燃烧放出的热量不能完全被水吸收
四、综合应用题（本大题共3个小题；第16题10☆，第17题13☆，第18题12☆，共35☆）
16．【真实情境】随着人们生活水平的提高，越来越多的家庭采用“水地暖”进行取暖。其原理是在房间地面装饰层下铺设散热管道，通过管道内的热水散热提高室温，如图所示，供水温度一般为。
（1） 若该地暖系统的总水量为，将全部的水从加热至，水至少需要吸收多少热量？
（2） 若用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（煤气的热值，煤气完全燃烧放出的热量的被水吸收）
【答案】
（1） 解：水吸收的热量
。
（2） 由题知，水吸收的热量，
则煤气完全燃烧放出的热量
，
由得，需要完全燃烧煤气的质量
。
17．某新型汽车的油箱最多可加燃油，发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是，汽车匀速直线行驶时的阻力与速度的关系如表所示。求：
速度 10 20 30 40
阻力
（1） 当汽车以的速度直线行驶时，汽车发动机的输出功率。
（2） 汽车油箱加满燃油，并以的速度直线行驶时，可行驶的最大距离。
【答案】（1） 解：由表中数据可知，当汽车以的速度直线行驶时受到阻力，汽车匀速直线行驶时，受到的牵引力与阻力平衡，大小相等，即，根据可得，汽车发动机的输出功率。
（2） 满箱燃油完全燃烧放出的热量
。
由可得，发动机做的有用功
。
由表中数据可知，以的速度直线行驶时，汽车受到的阻力，汽车匀速直线行驶时，受到的牵引力与阻力平衡，大小相等，即。
根据 可得，可行驶的最大距离
。
18．阅读短文，回答下列问题。
涡轮喷气发动机
随着航空航天事业发展，普通的内燃机已经不能提供足够的动力。如图甲所示的为涡轮喷气发动机，空气流过压气机时被压气机的旋转叶片压缩后进入燃烧室，压缩后的混合气体在燃烧室内燃烧，燃烧后剧烈膨胀的气体从尾部高速喷出，产生巨大的推力。
飞机发动机的热效率和推进效率是反映飞机性能的重要指标，发动机的热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，推进效率是指发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与获得的机械能之比，其部分参数如表所示。
热效率 推进效率 航空燃油热值
（1） 涡轮喷气发动机在工作中，空气流过压气机时内能_ _ _ _ （填“增大”“减小”或“不变”）；这部分气体与燃料混合后在燃烧室中燃烧，产生的高温高压气流推动涡轮，此过程的能量转化相当于热机的_ _ _ _ 冲程。
（2） 随着航空燃油的不断消耗，其热值将_ _ _ _ （填“增大”“减小”或“不变”）。
（3） 涡轮喷气发动机使压缩后的混合气体在燃烧室燃烧直到膨胀的气体再从尾部喷出过程中，燃气的温度是不断变化的，下列能大致反映燃气温度随时间而变化的图像是_ _ _ _ 。
A. B.
C. D.
（4） 已知涡轮喷气发动机所受空气阻力与运行速度的平方关系如图乙所示，当飞机以的速度水平匀速飞行的过程中，所受阻力为_ _ _ _ _ _ _ _ ，此过程中消耗燃油,发动机的推进效率为_ _ _ _ %。
【答案】（1） 增大；做功
（2） 不变
（3） C
（4） ；60
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