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第4章内能的利用
一、单选题
1．一瓶汽油用掉一半之后，下列关于它的说法正确的是（　　）
A．它的密度为原来的一半 B．它的比热容变为原来的一半
C．它的热值变为原来的一半 D．它的热值不变
2．如图所示是内燃机工作时的某冲程示意图，以下事例中能量的转化与其相同的是（　　）
A．火箭升空 B．用电炉加热水
C．衣服在阳光下暴晒升温 D．双手摩擦生热
3．下列表示四冲程汽油机处于压缩冲程的是　　
A． B．
C． D．
4．下列有关热和能的说法中正确的是（　　）
A．物体内能增大，一定从外界吸收热量
B．物体吸收了热量，温度一定升高
C．物体的温度越高，分子无规则运动越剧烈
D．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
5．下列有关热和能的说法中正确的是（　　）
A．0℃的冰熔化成0℃的水内能变大
B．生活烧水，是利用做功的方法增大水的内能
C．内燃机的做功冲程，是将机械能转化为内能
D．1t煤炭的热值大于1g同种煤炭的热值
6．下列关于四冲程内燃机的说法中正确的是（　　）
A．热机效率越高，所做的有用功就越多
B．汽油机在吸气冲程中吸入汽缸的是空气
C．汽车在行驶时，内燃机把油料中的化学能全部转化成有用的机械能
D．一单缸四冲程汽油机的飞轮转速为3000r/min，则1s内该汽油机活塞做功25次
二、多选题
7．如图1所示为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒内达到起飞速度，如图2所示为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断正确的是（　　）
A．图1中气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力
B．气缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小
C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图A所示的原理相似
D．汽油机一个工作循环的正确顺序是ABCD
三、填空题
8．如图所示是演示点火爆炸的实验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去，燃气的　 　能转化为盒盖的机械能，这与四冲程汽油机的　 　冲程的能量转化相同；完全燃烧汽油，放出的热量是　 　J（已知汽油的热值为）。
9． “摩擦焊接”由于效率高、质量好，在制造业中获得广泛应用。它利用工件端面相互摩擦，使工件的内能 　 　（选填“增大”或“减小”），该过程的能量转化方式与四冲程内燃机的 　 　 冲程相同。
10．汽车发动机工作时把内能转化为　 　，当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率　　 　（选填“升高”、“不变”、“降低”）。
11．一杯热水慢慢变凉后不会自己重新变热，说明能量的转移和转化具有　 　；杯中的水很难被压缩，这是因为分子间存在　 　。
12．小明的妹妹玩滑梯从最高点滑下，根据能量守恒定律，妹妹开始下滑时具有1500J的机械能，而滑到中点时她只剩下1300J的机械能，假设妹妹受到的摩擦力大小不变，那么到滑梯底部她的动能为　 　J
13．农作物的秸秆可以回收加工制成秸秆煤。完全燃烧0.5kg的秸秆煤可放出　 　J的热量；若这些热量被质量为25kg，初温为20℃的水完全吸收，则可使水温升高到　 　℃。（已知，）
四、计算题
14．如图所示，网红“木桶鱼”是在木桶里放入高温的鹅卵石，再加入质量为2kg、初温为60℃的鱼汤，鹅卵石放热能使鱼汤沸腾[在一标准大气压下，鱼汤的比热容和沸点视为和水相同c汤=4.2×103J/(kg·℃)]。气压看作标准大气压。求：
（1）鱼汤所吸收的热量为多少；
（2）若天然气完全燃烧放出的热量被鹅卵石全部吸收，而鹅卵石放出热量的80%被鱼汤吸收。求此过程需要燃烧多少m3天然气？（q天然气=3.5×104J/m3）
15．为了解决大量农作物秸秆被随意焚烧造成的环境污染问题，科学家们已研制出利用秸杆生产的节能环保型燃料一秆浆煤。小明对此很感兴趣，他查知秆浆煤的热值为2.4×107J／kg，水的比热容是C水=4.2×10 3J／(kg·℃)，小明用秆浆煤烧水，产生的热量有20％被水吸收。把质量为20kg、温度为20℃的水加热到60℃，求：
（1）水需要吸收的热量Q吸。
（2）实际消耗的秆浆煤的质量m煤。
五、实验探究题
16．小明学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来研究煤油和花生油热值的大小关系，他组装了如图甲、乙所示的两套完全相同的装置，加热两个烧杯中质量和初温都相等的水，实验数据如下表所示。
燃料 加热前水温/℃ 燃料燃尽后水温/℃
煤油 20 48
花生油 20 38
（1）小明组装如图甲、乙所示的两套装置时，正确的顺序是　 　（选填“自上而下”或“自下而上”）；
（2）为了保证实验结论可靠，小明在实验中还应控制煤油和花生油的　 　相同；
（3）分析得出：煤油和花生油两种燃料中，热值较大的是　 　；
（4）小明同学还想利用这种实验方案计算出两种燃料的热值，除了图中的器材外，还需增加的实验仪器是　 　，利用此实验方法计算出的热值将比真实值　 　（选填“偏大”或“偏小”）。
六、综合题
17．随着生活条件的改善，小明家住上了新楼房，新楼使用的是天然气．小明想：将一壶水烧开究竟需要多少天然气呢？他通过实践收集如下数据：水壶里放入2000cm3、20℃的水，大火加热直至沸腾．又在物理书中查到天然气热值为8×107J/m3．[气压为1标准大气压；c水=4.2×103J/（kg ℃）]
（1）烧开这壶水，水需要吸收多少热量？
（2）如果小明家天然气炉具的效率是40%，烧开这壶水，需要燃烧多少m3的天然气？
18． 随着生活水平的提高，汽车已经进入平常百姓家庭，它给我们的生活提供了便利，促进了社会经济的发展；汽车应用了许多物理知识，请你运用所学的物理知识解答下列问题：
（1）汽油机是汽车的“心脏”，汽油机工作中要完成四个冲程，其中只有　 　冲程燃气推动活塞做功，其他三个冲程是靠飞轮转动的　 　来完成的。
（2）在工作时，发动机的温度会升得很高，通常在发动机外装有水套，用水作为冷却剂的主要原因是　 　。
（3）在挑选汽车时，发动机（汽油机）效率的高低是区分汽车优劣的重要指标之一，有经验的司机可以通过闻尾气的气味做出初步的判断，输出功率相同时，汽油味越淡，汽车发动机效率越　 　，原因是　 　。
（4）汽车给我们带来交通便利同时，也给我们带来了环境污染等一些社会问题，人们已经致力于研究利用电能来做动力的新型汽车，工作过程中，负责将电能转化为机械能的部件是（　　）
A．刹车系统 B．电动机 C．发电机 D．蓄电池
19．据报导，上海一对父子在草坪上做“聚光”实验，结果引燃大片草坪。受到行政处罚。
当时气温 15℃
阳光的强度 800J/（m2 s）
枯草的比热容 1.5×103J/（kg ℃）
枯草的着火点 415℃
枯草的热值 7.5×106J/kg
空气的密度 1.2kg/m3
空气的比热容 1.0×103J/（kg ℃）
（1）他们用面积为50cm2的透镜正对阳光，将阳光聚焦在0.1g的枯草上，其他信息见表，至少经过多少时间可将枯草点燃？
（2）若每1m2的草坪上有枯草40g，枯草燃烧产生的热量有10%被近地面5cm内的空气吸收，则大片草坪燃烧后，近地面的这层空气的平均气温可达多少℃？（不计枯草所占体积）
七、双选题
20．关于内能、热量、比热容和热值，下列说法正确的是（　　）
A．一个物体的机械能可能为零，它的内能不可能为零
B．在热传递过程中，物体吸收热量温度就会升高
C．在海南陵水的全球首个商用海底数据中心，用水给数据处理器降温，其原因之一是水的比热容比较大
D．燃料完全燃烧时放出的热量越多，其热值越大
八、科普阅读题
21．阅读短文，回答问题：
混合动力汽车
广义上说，混合动力汽车（Hybrid Vehicle）是指车辆驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系统单独或共同提供。
通常所说的混合动力汽车，一般是指油电混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle， HEV），即采用传统的内燃机（柴油机或汽油机）和电动机作为动力源，也有的发动机经过改造使用其他替代燃料，例如压缩天然气、丙烷和乙醇燃料等。混合动力电动汽车的动力系统主要由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分构成。
根据混合动力驱动的联结方式，一般把混合动力汽车分为三类：
①串联式混合动力汽车（SHEV）主要由发动机、发电机、驱动电机等三大动力总成用串联方式组成了HEV的动力系统。
②并联式混合动力汽车（PHEV）的发动机和驱动电机都是动力总成，两大动力总成的功率可以互相叠加输出，也可以单独输出。
③混动式混合动力汽车（PSHEV）综合了串联式和并联式的结构而组成的电动汽车，主要由发动机、电动-发电机和驱动电机三大动力总成组成。
混合动力汽车优点：
①与传统汽车相比，由于内燃机总是工作在最佳工况，油耗非常低。目前国内的内燃机主要是汽油机，其热效率已经能做到不小于45%；
②内燃机主要工作在最佳工况点附近，燃烧充分，排放气体较干净；起步无怠速（怠速停机）；
③可以不依赖外部充电系统，一次充电续驶里程、基础设施等问题得到解决；
④电池组的小型化使成本和重量低于电动汽车；
目前大部分混合动力汽车是可以用家用电路充电的，对于短途交通成本较低，使用方便。
（1）对于混合动力汽车下列说法正确的是　 　；
A．混合动力汽车就是利用燃料燃烧产生的内能直接发电产生动力的汽车
B．混合动力汽车最大的优点就是总能让发动机在最佳工作区间工作，能节能减排，减少用车成本
C．混合动力的汽车电动机驱动车辆时将机械能转化为电能
D．混合动力汽车的发动机是不能直接驱动车辆的
（2）混动汽车电池的存储的可用电能容量单位通常用“kW·h”，1kW·h=3.6×106J。某品牌国产混动汽车电池的电能可用容量是36kW·h，一次充满电后能纯电匀速行驶160km，若电动机将电能转化为机械能的效率为90%，则该汽车行驶过程受到的阻力是　 　N；
（3）在有些混动汽车中，人们还给它增加了变速箱给汽车传递动力，对于变速箱作用下列说法错误的是　 　；
A．能省力 B．能省距离 C．能省功 D． 能改变力的方向
（4）一台热效率为40%、100kW的汽油机，通过发电机给69kW·h蓄电池发电，假设发出的电能有90%转化为蓄电池的化学能，发电效率为80%，不计其它能量损失，给蓄电池充满69kW·h的电能需要消耗的汽油　 　kg；（汽油的热值为4.6×107J/kg，1kW·h=3.6×106J）
（5）对于混合动力驱动的联结方式的理解，下列说法中你觉得不合理的是　 　。
A．串联式混合动力汽车就是利用发动机在高效区间产生动力带动发电机发电，发电机给驱动电机供电，然后再由驱动电机带动车辆行驶；此间模式下三个装置中只要一个装置损坏不能使用，车辆就不能行驶
B．并联式混合动力汽车可以由电动机、发动机分别单独提供动力，也可以同时提供动力，因而同等情况下能提供的功率可大可小，即使其中一个动力单元损坏不能使用，车辆仍然能够依靠剩下的动力源行驶
C．混动式混合动力汽车比前两者能提供更多的动力选择，因而能够适应更多的路况，更加节能
D．由于串联式混合动力汽车相比其它两种驱动方式结构简单，因而其同等条件下能量转换效率最高
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】密度及其特性；比热容的定义及其计算公式；燃料的热值
2．【答案】A
【知识点】热机的四个冲程；能量的转化或转移
3．【答案】C
【知识点】热机的四个冲程
4．【答案】C
【知识点】温度、热量与内能的关系；热传递改变物体内能；燃料的热值；分子热运动
5．【答案】A
【知识点】温度、热量与内能的关系；做功改变物体内能；热传递改变物体内能；燃料的热值
6．【答案】D
【知识点】热机；热机的效率；热机的四个冲程
7．【答案】A,B,D
【知识点】热机；热机的四个冲程
8．【答案】内；做功；2.3×107
【知识点】做功改变物体内能；燃料的热值；热机
9．【答案】增大；压缩
【知识点】做功改变物体内能；热机的四个冲程
10．【答案】机械能；降低
【知识点】热机的效率；热机的四个冲程
11．【答案】方向性；斥力
【知识点】能量的转化或转移；分子间相互作用力
12．【答案】1100
【知识点】机械能及其转化；能量守恒定律
13．【答案】1.05×107；100
【知识点】比热容的定义及其计算公式；燃料的热值
14．【答案】解：（1）鱼汤所吸收的热量为；
（2）天然气完全燃烧放出的热量，此过程需要燃烧天然气的体积为
答：（1）鱼汤所吸收的热量为；
（2）此过程需要燃烧0.012m3天然气。
【知识点】比热容的定义及其计算公式；燃料的热值；热机的效率
15．【答案】（1）解：Q吸=C水m×(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×20kg×(60℃-20℃)=3.36×106 J
（2）解：Q放=Q吸/20％=3.36×106 J/20％=1.68×107J
由Q放=qm得：m=Q放/q=1.68×107J/2.4×107J／kg=0.7kg
【知识点】热量的计算；燃料的热值
16．【答案】自下而上；质量；煤油；天平；偏小
【知识点】燃料的热值
17．【答案】（1）解：已知水的体积和密度，根据公式可求水的质量，还知水的初温你和末温，根据公式Q=cm△t可求水吸收的热量．烧开这壶水吸收的热量Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/（kg℃）×2kg×80℃=6.72×106J；
（2）解：根据天然气炉具的效率是40%，利用Q=Vq可求得需要燃烧多少m3的天然气.天然气炉具效率，解得V=Q/q=0.21m3.
【知识点】比热容的定义及其计算公式；热量的计算；燃料的热值
18．【答案】（1）做功；惯性
（2）水的比热容大
（3）高；燃料燃烧更充分
（4）B
【知识点】比热容的定义及其计算公式；热机的效率；热机的四个冲程；能量的转化或转移
19．【答案】（1）枯草温度达到着火点时吸收热量
1s内从阳光吸收热量为
至少所需时间
（2）40g枯草燃烧放热
近地空气吸热
1m2近地空间空气的质量
由可得近地空气的温度变化
空气末温
【知识点】热量的计算；燃料的热值
20．【答案】A,C
【知识点】温度、热量与内能的关系；燃料的热值
21．【答案】B；729；C；18.75；D
【知识点】热机的效率；功的计算及应用
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
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