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第六节 能量转化与守恒
一、单选题
1．劳动课已成为大中小学的一门独立课程。小明同学积极参加家务劳动，利用周末时间学做菜。关于做菜的过程中涉及的物理知识，下列判断正确的是（　　）
A．天然气燃烧越充分，其热值越大
B．铁锅的导热性好，可以用来烧菜，是利用铁的比热容大
C．小明在给菜加热的过程中菜的内能保持不变
D．做菜时所用的天然气在燃烧时是将化学能转化为内能
2．如图所示是我国古代发明的取火器模型图，把推杆迅速推入牛角套筒时，套筒内空气被压缩，推杆前端的艾绒立刻燃烧起来，关于这个过程，下列说法正确的是（　　）
A．主要利用了热传递来改变套筒内空气的内能
B．与热机工作过程中的压缩冲程原理相同
C．艾绒燃烧时，内能转化成化学能
D．将艾绒更换为热值更高的材料可以提高这个装置的效率
3．如图是内燃机的某个冲程．下列四图情况与该冲程能量的转化方式一致的是
A． 火箭升空
B． 搓手发热
C． 滚摆上升
D． 太阳能加热水
4．关于能量，下列说法错误的是（　　）
A．划过天际的流星具有机械能
B．冬天，用热水温牛奶的过程是内能的转移
C．风力发电是机械能转化为电能
D．充电宝给手机充电是电能转化为化学能
5．某机器的能量流向图如图所示，据此推测该机器可能是（　　）
A．热机 B．电动机 C．发电机 D．电热水器
6．用电器是将电能转化为其他形式能的器件，下列用电器中，利用电能转化为机械能的是（　　）
A．电熨斗 B．电灯 C．洗衣机 D．电视机
二、填空题
7．电饭锅做饭过程是将电能转化为　 　能，电池充电的过程将电能转化为　 　能。
8．如图为火箭发射的场景，火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的　 　大，火箭发射升空时，燃料的化学能转化为　 　能，再转化为火箭的机械能，这个过程中火箭的机械能　 　（选填“守恒”或“不守恒”）。
9．玉兔二号巡视器所在的月球背面着陆区，月夜的最低温度达到-190℃。我国科研人员能设计了如图所示的保温装置.该装置以氨为工作物质，液态氨通过蒸发器时，吸收核酸混释放的热量变为高温蒸气，蒸气经汇流器聚集，沿蒸气管路到达巡视器本体结构的铝线索结构板，为结构板加热并变为液态氨，再沿着液体管路经储液器、分流器进入蒸发器，罐平往复.保温装置中的核热源将核能转化为氨的　 　能.氨在蒸发器中发生　 　(填涂态变化名称)吸收热量，在铝蜂窝结构板发生液化，　 　热量.
10．2023年5月30日，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉发射成功。火箭加速升空时，通过燃烧助推将燃料的化学能最终转化为整体的　 　能；几分钟后，第一级火箭残核脱离并坠落，坠落时残核已无燃料但自身会燃烧殆尽，这是利用　 　的方法改变物体的内能。
11．4月20日，我国的大型运载火箭把重达8吨的天舟1号货运飞船从地面送入轨道，这个过程中化学能主要转化为　 　；两天后，天舟1号与已经在轨飞行近1年的空间实验室天宫2号成功对接，连为一体，为其送去各种物资补偿，如图，以天宫2号为参照物，天舟1号是　 　．
12． 2015年9月 20日7时1分，我国新型运载火箭长征六号在太原卫星发射中心点火发射，成功将20颗微小卫星送入太空，创造了中国航天一箭多星发射的亚洲纪录.火箭发射时，高温的火焰向下喷射，大量的“白气”从发射台底部的大水池中涌出.如图所示.长征六号首次采用了我国最新研制的高压、大推力、无毒、无污染的补燃循环液氧煤油发动机.采用液氧煤油，每次发射可以节约推进剂费用上千万元.液氧煤油发动机集多项新技术于一身，突破了高压补燃关键技术80余项.高压大功率的涡轮泵技术使得“发动机的心脏”涡轮泵成为强劲的动力源泉.液氧煤油发动机的泵产生的最高压强达到500个大气压，相当于把上海黄浦江的水打到海拔5000米的地方.
请仿照示例写出与热学有关的物理现象与物理知识
示例：物理现象：煤油燃烧
物理知识：将化学能转化为内能
作答：物理现象：　 　.
物理知识：　 　.
三、计算题
13． 一辆满载后总质量为的厢式冷藏车，以的速度在平直公路上匀速行驶，冷藏车受到的牵引力为，该车柴油发动机的效率为，柴油热值取。求：
（1）满载的冷藏车静止在水平地面上时，轮胎与地面的总接触面积为，则车对地面的压强是多大？
（2）牵引力做功的功率多大？
（3）要把货物送到距出发地的冷库，如果途中不加油，在出发前至少要给车加多少柴油？
14．一辆汽车在一段平直公路上匀速行驶，能量流向图如图，消耗燃油1.5×10-3m3（假设燃油完全燃烧）。若燃油的密度ρ=0.8×103kg/m3，汽油的热值为q=4×107J/kg，求：
（1）在这段时间内所消耗的燃油完全燃烧所产生的热量？
（2）该汽车的热机效率？
（3）汽车输出的有用功？
（4）若利用燃油完全燃烧所产生的热量烧水，可将质量为20kg水从20℃加热到100℃，水吸收的热量是多少？
15．已知太阳正射到地球表面每平方米上的功率为1.0kW，现有一太阳能热水器，其收集阳光的面积为3.0×8.0m2 ，转换太阳辐射能为水的内能的效率为80%.假设此热水器的进水温度与室温皆为25℃，该热水器的热量损失率正比于热水器内水温与室温之温差.当热水器出水口关闭时，经过长时间照射后，热水器内的水温可以达到85℃，问：当热水器以每分钟6L的流量出水，经过一段时间后，其稳定的出水温度为多少摄氏度？
四、综合题
16．观察下列物理情景图回答问题。
如图1是我们在学习分子动理论时做过的一些实验，图甲：硫酸铜溶液与清水开始界面十分清晰，一段时间之后，两种液体混合均匀了；图乙：玻璃板的下表面接触水面，向上提起，发现拉力大于玻璃板的重力；图丙：水和酒精充分混合后的总体积小于混合前水和酒精的总体积；图丁：将红墨水滴入水中，可以看到它在水中扩散开来；图戊：将两个底面干净、平整的铅块紧压在一起，两个铅块就会结合在一起，下面吊一个较重的物体也不会将它们拉开。
如图2是火力发电的示意图，火力发电一般是指利用煤炭、石油、天然气或其他燃料燃烧时产生的热能来加热水，使水变成高温高压的水蒸气，推动汽轮发电机转动来发电的方式总称。
（1）图甲和图丁两个实验形成实验现象的原因相同，实验表明：一切物质的分子都在不停地做　 　运动；
（2）图乙和图　 　两个实验形成实验现象的原因相同，实验表明：分子间存在　 　；
（3）在图2的③过程中，是把水蒸气的内能转化为汽轮机的　 　能，通过　 　（选填“做功”或“热传递”）的方式推动汽轮使水蒸气的内能减小；
（4）在图2的①过程中，是把燃料的　 　能转化为水的内能。
五、科普阅读题
17．阅读材料，回答问题。
燃气热水器是一种使用方便快捷，不受天气影响的家用热水设备。下图为燃气热水器的结构和工作原理示意图。燃气热水器工作时，用电子点火器点火，燃气在燃烧器内燃烧，产生1700℃的高温烟气。同时风机转动，使高温烟气上升到达热交换器（回环形的金属管），冷水从A处流入管内，被管外的高温燃气加热，变成热水从B处源源不断流出，温度降低后的烟气从排烟管排出。
（1）燃气燃烧时把　 　能转化为　 　能；
（2）在热交换器中冷水变热，是通过　 　的方式改变了水的内能；
（3）燃气热水器工作过程中，热水吸收的热量和天然气完全燃烧放出的热量的比值称为效率，下列措施中不能提高燃气热水器效率的是（　　）
A．使燃料充分燃烧 B．减少燃烧产生能量的损失
C．尽量降低散热 D．换用热值更高的燃气
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】热传递改变物体内能；比热容的定义及其计算公式；燃料的热值；能量的转化或转移
2．【答案】B
【知识点】做功改变物体内能；热机的效率；热机的四个冲程；能量的转化或转移
3．【答案】A
【知识点】热机；能量的转化或转移
4．【答案】D
【知识点】机械能及其转化；能量的转化或转移
5．【答案】B
【知识点】能量的转化或转移
6．【答案】C
【知识点】能量的转化或转移
7．【答案】内；化学
【知识点】能量的转化或转移
8．【答案】热值；内；不守恒
【知识点】燃料的热值；能量的转化或转移
9．【答案】内；汽化；放出
【知识点】汽化及汽化吸热的特点；液化及液化放热；能量的转化或转移
10．【答案】机械能和内；做功
【知识点】做功改变物体内能；能量的转化或转移
11．【答案】机械能；静止的
【知识点】能量的转化或转移；参照物及其选择
12．【答案】白气怎么产生的；水蒸气的液化
【知识点】液化及液化放热；能量的转化或转移
13．【答案】（1）解：该货车停在水平公路上时，对地面的压力：，
对地面的压强：；
答：该货车停在水平公路上时，对地面的压强是；
（2）解：因货车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，
所以，货车牵引力的大小：，
车的速度为：，
这段时间内货车牵引力的功率：；
答：这段时间内货车牵引力的功率是；
（3）解：牵引力做的功：，
由可得，消耗柴油完全燃烧释放的热量：，
由可得，消耗柴油的质量：。
答：货车在这次行驶中要消耗的柴油。
【知识点】功率的计算；压强的大小及其计算；能量的存在形式
14．【答案】（1）解： 由可得 消耗汽油的质量：
m油=ρ油V油=0.8×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.2kg，
汽油完全燃烧放出的热量：
Q放=m油q油=1.2kg×4×107J/kg=4.8×107J；
（2）解： 该汽车的热机效率：η＝100%﹣33%﹣30%﹣3%＝30%；
（3）解： 由可得 ，汽车输出的有用功：
W有用=ηQ放=30%×4.8×107J=1.44×107J；
（4）解： 水吸收的热量为：
Q吸=c水m水（t-t0）=4.2×103 J/（kg ℃）×20kg×（100℃-20℃）=6.72×106J。
【知识点】燃料的热值；热机的效率；能量守恒定律
15．【答案】解：太阳能热水器的输入功率为P=3.0×8.0×1.0×103×0.8W=1.92×104 W
设热水器的损失功率为P=k(T-T0).当没有出水时，热水器水温维持在85℃ ，这时能量的输入功率和热损失功率相等，有
1.92×104=k(85- 25)=>k=320W/℃
当热水器出水时，设其稳定的出水温度为T' ，由能量守恒得
×c水×(T'-T0) +k(T'-T0)=P
代入数值计算得T'=51℃
【知识点】能量的转化或转移
16．【答案】无规则；戊；引力；机械；做功；化学
【知识点】做功改变物体内能；能量的转化或转移；分子间相互作用力；分子动理论基本观点
17．【答案】（1）化学；内
（2）热传递
（3）D
【知识点】热传递改变物体内能；热机；热机的效率；能量的转化或转移
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