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人教版2024九年级全册物理同步精讲精炼学案（全国通用）
第十四章 内能的利用
专题13 《内能的利用》单元核心素养达标检测试卷
（考试时间：90分钟 满分：100分）
一、单项选择题（本题共10小题，每小题2分，共20分。每小题只有一个选项符合题目要求）
1. 关于图中四个事例的能量转化，下列说法中不正确的是（ ）
A．甲图中原始人类“钻木取火”，把内能转化为机械能
B．乙图中水轮机带动发电机发电，把水能转化为电能
C．丙图中行驶的高速电动列车，把电能转化为机械能
D．丁图中楼顶的太阳能热水器，把太阳能转化为内能
2．以下现象中只有能量转移的是（　　）
A．煤气炉将水烧开 B．足球在草坪上越滚越慢
C．通电后小灯泡发光 D．抱着热水袋取暖
3. 根据能量守恒定律，以下情形可能发生的是（ ）
A．孤岛上被人们遗忘的一只机械表，默默地走了几十年
B．电水壶里的水沸腾了，给该电水壶断电，水的沸腾却永远不会停止
C．出膛的子弹射穿木板，以更快的速度继续前进
D．两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，继续冲上右斜面
4．下列设备不属于热机的是（ ）
A．洗衣机 B．汽油机 C．柴油机 D．蒸汽机
5．如图为四冲程汽油机内部结构图，下列说法正确的是（　　）
A．汽油机吸气冲程吸入的只有空气
B．汽车利用汽油机的压缩冲程获得动力
C．图中冲程能量转化是将机械能转为内能
D．飞轮每转2转，汽油机对外做功1次
6．如图所示是单缸四冲程汽油机的四个冲程的示意图，下列关于这种汽油机一个工作循环中四个冲程的排列顺序，正确的是（ ）
A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丁、丙
C．乙、丁、甲、丙 D．丙、丁、乙、甲
7. 关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（　　）
A．没有燃烧的燃料，其热值等于零
B．燃料的热值与其质量和燃烧状态无关
C．燃料完全燃烧时，它的热值最大
D．燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多
8. 如图所示，是汽车能量转化示意图，关于汽车的效率其中正确的是（ 　）
A．33% B．30% C．37% D．40%
9．小范同学用相同的酒精灯分别对质量均为的水和甲液体进行加热，内各消耗酒精，用得到的部分实验数据绘制出了如图所示图像。若单位时间内两液体吸收的热量相等，酒精的热值为，水的比热容为，则下列说法正确的是（　　）
A．甲液体在内吸收的热量为
B．升高相同的温度，甲吸收的热量更多
C．甲的比热容为
D．酒精灯对甲的加热效率为
10．小明自制了如图所示的“水火箭”。用打气筒对水火箭打气，水向下喷出，水火箭一飞冲天。下列说法正确的是（ ）
A．打气后气筒会发热，这是通过热传递改变气筒的内能
B．水从水火箭中喷出相当于内燃机的排气冲程
C．上升过程中，水火箭瓶内气体的内能减少
D．水火箭冲天时受到向上的推力，推力的施力物体是空气
二、多项选择题（本题共3小题，每小题3分，共9分。每小题给出的四个选项中，至少有两个选项符合题目要求）
11. 如图甲为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图乙为汽油机的工作冲程。下列判断不正确的是（ ）
A．汽缸内的蒸汽推动活塞后，内能增加
B．舰载机获得的牵引力是因为汽缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞
C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图乙中（3）所示的原理相似
D．从能量转化角度讲，图乙中（2）冲程是把内能转化为机械能能
12. 小明做了一个如图所示的简易热机，用酒精灯加热使易拉罐内的水沸腾后，蒸汽吹动小风扇转动。加热过程中忽略罐内气压的变化，则下列说法正确的是（　　）
A．罐内水的内能是通过做功方式改变的
B．扇叶周围的“白气”是水蒸气液化形成的
C．热机工作过程中将内能转化为机械能
D．加热过程中酒精的热值变大
13.如图甲所示的汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽油，汽油在气缸内完全燃烧释放能量的40% 随废气通过热电转换装置，如图乙所示，汽油热值取q=5×107J/kg．则下列选项说法正确的是（ ）
甲 乙
A.乙图示时刻，四冲程汽油机处于压缩冲程；
B.若该汽油机每分钟完成7200个冲程，则它每秒钟完成30个工作循环；
C.若上述过程中汽油完全燃烧释放能量的30%用来驱动汽车匀速行驶，汽车牵引力所做的功为7.5×107J；
D.若上述过程中汽油完全燃烧释放能量的30%用来驱动汽车匀速行驶，汽车所受的阻力为7.5×107N。
三、填空题（本题共7小题，每空1分，共17分）
14. 汽车在刹车过程中，机械能转化为地面和轮胎的内能，这些内能将无法自动地转化为汽车的机械能，这种现象说明自发的能量转化过程是有一定______性的，但在能量的转化和转移过程中，能的总量_____（选填“不断减少”、“保持不变”或“不断增加”）。
15. 一台单缸四冲程汽油机，只有第三个冲程中燃气对外做功，其他冲程是靠飞轮的　 来完成的；若飞轮的转速为1200r/min，则该汽油机每秒钟做功　　 次。
16. 如图所示，用酒精灯加热试管中水，当水沸腾一段时间以后，塞子被试管内水蒸气推出。这是通过　　 的方式将水蒸气的内能转化为塞子的机械能（选填“做功”或“热传递”）。图　　 （选填“甲”或“乙”）中汽油机的工作过程与这一实验过程中原理是一致的。
17. 如图所示是单缸四冲程汽油机的 冲程，汽油机工作时，需要用水为其降温，这是利用水
的 较大的特点。《本草纲目》记载：“琥珀如血色，以布拭热，吸得芥子者真也”。“拭”指摩擦，“以布拭热”是通过 的方式改变琥珀的内能。
18. 我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭与远征一号上面级，成功发射第五十九颗、六十颗北斗导航卫星（如图）。火箭的发动机____（选填“属于”或“不属于”）热机。火箭采用液态氢做燃料，是因为它的____大，燃料燃烧时将____能转化为内能。
19. 有一台汽油机在一个工作循环中消耗了10g汽油（热值为4.6×107J/kg），这些汽油完全燃烧产生的热量是______J。若这台汽油机的效率为30%，则一个工作循环中输出的有用机械能为_____J。
20．汽油通常从石油中提炼而成，现有汽油0.01kg，完全燃烧，汽油放出的热量是 J；若上述放出的热量全部被水吸收，温度升高10℃（未沸腾），则水的质量为 kg（保留整数）；如图为某汽油机工作时的能量转化图，该汽油机的效率是 。[已知水的比热容为，汽油的热值为]
四、探究实践题（含作图、跨学科实践，本题共5道题，共27分）
21. （2分）如图甲是某汽油机的吸气冲程时的气门开闭情况和活塞的运动方向，仿照甲图在乙图中画出压缩冲程时的气门开闭和活塞和连杆的大致位置。
甲 乙
22．（7分）仔细观察图，回答下列问题。
A． B． C． D．
A．铁球从高处滑下刚接触弹簧片
B．铁球把弹簧片进一步压弯
C．弹簧片把铁球弹回
D．铁球滚回高处
（1）铁球从高处下落到又被弹回高处的一个循环过程中，能量转化的顺序是：铁球的 能→ 能→弹簧片的 能→铁球的 能→ 能；
（2）从图中可看出，铁球滚回的高度比刚下落时的高度略低，说明在这个过程中，铁球的机械能总量 了，有一部分机械能转化成其他形式的能量了，但能的总量 （填“增大”、“减少”或“不变”）。
23. （6分）能量转化和守恒定律是许多科学家经过长期探索才建立起来的，是科学史上重大发现之一。
材料一：十七至十八世纪，多位科学家对能量的量度提出了不同的观点。1664年，笛卡尔用物体的质量（单位kg ）和其速度（单位m/s）的乘积来表示“能量”；1684年，莱布尼兹用物体的质量和其速度平方的乘积来表示“能量”；1743年，达朗贝尔用“活力”（即物体受力作用通过一定距离）来表示“能量”。
材料二：温度计的不断改进给热与功研究的精确化提供了必要条件。
材料三：焦耳通过400多次的实验，为能量守恒定律的确立奠定了定量的实验基础。
（1）材料一中，笛卡尔所表示的“能量”的单位是 ；
（2）如图所示是焦耳实验的装置，通过重物的上下运动，带动叶片转动，这个过程中 （填能的一种形式）转化为水的内能；
（3）结合材料分析，以下观点正确的是 。
A．伟大科学家的观点都是正确的
B．测量工具的发展有助于科学理论的研究
C．对科学的认识是一个不断修正完善的过程
24．（4分）某兴趣小组成员看到火箭发射的报道后非常激动，一起制作了一个以酒精为燃料的模拟火箭发射装置（如图甲所示）。先用喷雾器在瓶中喷入适量酒精，按下开关，触发点火装置，火箭就可以升空了。小明很好奇，影响酒精火箭发射高度的因素是什么？于是做了如图乙所示的探究实验：
实验序号 箭体质量/g 火箭配重质量/g 燃料质量（喷酒精次数） 发射高度/m
1 80 90 2 1.2
2 80 80 2 1.8
3 80 80 4 2.7
（1）小明根据实验数据得出结论：当箭体质量一定时， ，火箭发射高度越大，此实验用喷酒精的次数来替代燃料质量，这里用到的实验方法是 ；
（2）同组的小华指出仅做3次实验得出的结论不太可靠，理由是 ；
（3）根据生活经验，你认为还有哪些因素影响酒精火箭的发射高度，请你提出一个可探究的科学问题：________________________。
25. （8分）如图甲所示，小明用该装置粗测花生米的热值，过程如下：用电子秤取30g水放入烧杯中，将温度传感器插入水中，并连接电脑；取0.7g花生米穿在细铁丝上，点燃花生米，立即移到烧杯正下方，给水加热，传感器获得温度一时间的图像如图乙所示。（c水=4.2×103J/(kg·℃)）
（1）实验中花生米燃烧放出的热量是通过 来显示；
（2）①实验过程中老师提醒小明要适当转动花生米，这样做的目的是 ；
②根据乙图像，粗略测得花生米的热值为 J/kg。在实验中小明看到花生米燃烧冒大量的黑烟，这会导致测得的热值 真实值。
五、简答与阅读理解题（本题共2道题，共10分）
26. （5分）为了纪念伟大的物理学家爱因斯坦在100年前完成的三项重大科学发现，联合国把2005年定为“国际物理年”，在纪念活动中，小伟展示给大家一幅“特殊烧水装置”图，表达了他对自然界中能量转化规律的理解。
（1）请结合本图内容，说明能量在自然界中的转化规律。
（2）在生产、生活中有许多涉及多次能量转化的事例，请试举一例（至少涉及两次能量转化）
27.（5分）阅读理解，回答问题。
汽油机
内燃机就是指燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。最常见的内燃机，以汽油或柴油为燃料，分别叫做汽油机和柴油机。汽油机指汽油在汽缸内燃烧、生成高温高压燃气，燃气推动活塞而做功，燃气内能转化为活塞运动的机械能。
（1）构造：进气门，排气门，火花塞，气缸，活塞，连杆，曲轴。冲程：活塞从气缸一端运动到另一端的单向运动叫做一个冲程。
（2）工作原理。内燃机的工作过程以一个循环为一个单元，一个循环又分为四个冲程。
吸气冲程：开始工作前，活塞位于气缸上端，进、排气门军关闭。工作时，活塞由上向下运动，进气门打开，排气门仍关闭。由于缸内体积增大，压强减小，空气和汽油的混合气体被吸入气缸。这是第一个冲程。
压缩冲程：活塞运动到最下端，就开始转为向上运动。这时进气门、排气门都关闭，混合气体被强行压缩，使气体的温度升高，压强增大。这是第二个冲程。
做功冲程：压缩结束时虽然温度较高，但未能达到燃料的燃点。在压缩冲程结束的瞬间，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压燃气推动活塞向上向下运动，通过连杆带动曲轴转动。实现了内能向机械能的转化。这是第三个冲程。
排气冲程：做功冲程结束，活塞继续向下向上运动，进气门关闭，排气门打开，燃烧后的废气被活塞推出缸外。这是最后一个冲程。
此后，活塞又由上向下运动，从此进入下一轮循环。在一个工作循环中有四个冲程，活塞往复两次，曲轴转两周，对外做一次功。
（3）能的转化：在做功冲程燃气对活塞做功，内能转化为机械能。其余三个冲程靠消耗飞轮的机械能来完成。
问题：
A.内能转化为机械能的过程是　　 冲程完成的。
B. 汽油机的构造由进气门，排气门，　　 ，气缸，活塞，连杆，曲轴组成。
C.活塞从气缸一端运动到另一端的　　 运动叫做一个冲程。
D.活塞在一个工作循环中有四个冲程，活塞往复　　 次，曲轴转　　 周，对外做一次功。 六、综合应用题（本题共2道题，共17分）
28. （8分）汽车的排气量是指发动机汽缸的工作容积，一般情况下发动机排气量越大，功率越大。某款汽车使用四缸发动机，每个汽缸活塞行程均为8cm，活塞面积均为50cm2，燃气对活塞的平均压强为106Pa，飞轮转速为6000r/min。求：
（1）它的总排气量；
（2）一个做功冲程中，燃气对活塞做的功。
29. （9分）用烟煤烧水时，将10kg的水从20℃加热到100℃，燃烧了1.4kg的烟煤。水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），烟煤的热值约为3×107J/kg。试求：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）1.4 kg的烟煤完全燃烧放出的热量是多少？
（3）热效率是多少
（4）分析热效率不高的两种原因。
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第十四章 内能的利用
专题13 《内能的利用》单元核心素养达标检测试卷
（考试时间：90分钟 满分：100分）
一、单项选择题（本题共10小题，每小题2分，共20分。每小题只有一个选项符合题目要求）
1. 关于图中四个事例的能量转化，下列说法中不正确的是（ ）
A．甲图中原始人类“钻木取火”，把内能转化为机械能
B．乙图中水轮机带动发电机发电，把水能转化为电能
C．丙图中行驶的高速电动列车，把电能转化为机械能
D．丁图中楼顶的太阳能热水器，把太阳能转化为内能
【答案】A
【解析】A．“钻木取火”是克服摩擦做功，把机械能转化为内能，故A不正确，符合题意；
B．根据能量转化特点可知，水轮机带动发电机发电，将水的机械能转化为电能，B正确，不符题意；
C．根据能量转化特点可知，高速电动列车的电动机工作时，将电能转化为机械能，动车高速运动起来，故C正确，不符合题意；
D．根据能量转化特点可知，太阳能热水器直接把太阳能转化为内能，故D 正确，不符合题意。
故A正确。
2．以下现象中只有能量转移的是（　　）
A．煤气炉将水烧开 B．足球在草坪上越滚越慢
C．通电后小灯泡发光 D．抱着热水袋取暖
【答案】D
【解析】A．煤气炉燃烧过程将化学能转化为内能，属于能量的转化；将水烧开，水吸收热量，利用热传递改变物体的内能，属于能量的转移，故A不符合题意；
B．足球在草坪上越滚越慢，是因为受到摩擦力作用，足球克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，属于能量的转化，故B不符合题意；
C．通电后小灯泡发光，将电能转化内能和光能，属于能量的转化，故C不符合题意；
D．抱着热水袋取暖，热量从热水袋传递到人体上，属于能量的转移，故D符合题意。
故选D。
3. 根据能量守恒定律，以下情形可能发生的是（ ）
A．孤岛上被人们遗忘的一只机械表，默默地走了几十年
B．电水壶里的水沸腾了，给该电水壶断电，水的沸腾却永远不会停止
C．出膛的子弹射穿木板，以更快的速度继续前进
D．两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，继续冲上右斜面
【答案】D
【解析】A．机械表工作是靠表内弹簧的弹性势能转化为机械能，所以，不会默默地走了几十年，故A不符合题意；
B．在电水壶的使用过程中，消耗了电能，温度升高，内能增加，断电后，水不再继续吸收热量，所以，沸腾会停止，故B不符合题意；
C．子弹高速运动时，由于摩擦生热会使动能减小，速度减慢，故C不符合题意；
D．两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，由于具有动能，会继续冲上右斜面，将动能转化为部分重力势能，故D符合题意。
故选D。
4．下列设备不属于热机的是（ ）
A．洗衣机 B．汽油机 C．柴油机 D．蒸汽机
【答案】A
【解析】汽油机、柴油机、蒸汽机都是燃料燃烧产生的内能最终转化为机械能，都属于热机，而洗衣机是将电能转化为机械能，不属于热机。
故选A。
5．如图为四冲程汽油机内部结构图，下列说法正确的是（　　）
A．汽油机吸气冲程吸入的只有空气
B．汽车利用汽油机的压缩冲程获得动力
C．图中冲程能量转化是将机械能转为内能
D．飞轮每转2转，汽油机对外做功1次
【答案】D
【解析】A．汽油机吸入气缸的是空气和汽油的混合物，故A错误；
B．汽油机的做功冲程中，将内能转化为机械能，所以汽车是利用汽油机的做功冲程获得动力，故B错误；
C．图中两气门关闭，活塞向下运动，火花塞点火，是做功冲程，将内能转化为机械能，故C错误；
D．由汽油机的工作过程可知，飞轮每转2转，汽油机对外做功1次，故D正确。
故选D。
6．如图所示是单缸四冲程汽油机的四个冲程的示意图，下列关于这种汽油机一个工作循环中四个冲程的排列顺序，正确的是（ ）
A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丁、丙
C．乙、丁、甲、丙 D．丙、丁、乙、甲
【答案】C
【解析】甲图中，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，属于做功冲程；
乙图中，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，属于吸气冲程；
丙图中，排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，属于排气冲程；
丁图中，两个气门都关闭，活塞向上运动，属于压缩冲程。
按照四个冲程的先后顺序应该是乙、丁、甲、丙，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
7. 关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（　　）
A．没有燃烧的燃料，其热值等于零
B．燃料的热值与其质量和燃烧状态无关
C．燃料完全燃烧时，它的热值最大
D．燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多
【答案】B。
【解析】ABC. 1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值，热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关，故AC错误，B正确；
D. 由Q=mq可知，燃料燃烧放出的热量与热值和质量有关，与温度无关，D错误。
所以选B.
8. 如图所示，是汽车能量转化示意图，关于汽车的效率其中正确的是（ 　）
A．33% B．30% C．37% D．40%
【答案】B.
【解析】用总功减去各种能量损失即得汽车的效率为
η＝1-33%-30%-7%＝30%
故B符合题意，ACD不符合题意。所以选B.
9．小范同学用相同的酒精灯分别对质量均为的水和甲液体进行加热，内各消耗酒精，用得到的部分实验数据绘制出了如图所示图像。若单位时间内两液体吸收的热量相等，酒精的热值为，水的比热容为，则下列说法正确的是（　　）
A．甲液体在内吸收的热量为
B．升高相同的温度，甲吸收的热量更多
C．甲的比热容为
D．酒精灯对甲的加热效率为
【答案】C
【解析】ACD．由图像可知，在4min内甲液体升高的温度为
由图像可知，在4min内水升高的温度为
因为单位时间内两液体吸收的热量相等，并且水和甲液体质量相等，所以
甲的比热容为
4min内酒精完全燃烧放出的热量
4min内甲液体在4min内吸收的热量为
酒精灯对甲的加热效率
故AD错误，C正确；
B．因为水和甲液体质量相等，水的比热容大于甲的比热容，升高相同温度时，根据可知，水吸收的热量更多，故B错误。故选C。
10．小明自制了如图所示的“水火箭”。用打气筒对水火箭打气，水向下喷出，水火箭一飞冲天。下列说法正确的是（ ）
A．打气后气筒会发热，这是通过热传递改变气筒的内能
B．水从水火箭中喷出相当于内燃机的排气冲程
C．上升过程中，水火箭瓶内气体的内能减少
D．水火箭冲天时受到向上的推力，推力的施力物体是空气
【答案】C
【解析】A．打气后气筒会发热，是因为打气时活塞压缩气体做功，使气体内能增加，通过做功的方式改变气筒内能，并非热传递，故A错误；
B．水从水火箭中喷出，是高压气体对外做功，将内能转化为机械能，而内燃机排气冲程是排出废气，没有能量转化，二者不同，故B错误；
C．上升过程中，水火箭内高压气体推动水向下喷出，对外做功，自身内能减少，故C正确；
D．水火箭冲天时，水向下喷出，根据力的作用是相互的，水对水火箭有向上的反作用力，施力物体是水，不是空气，故D错误。
故选C。
二、多项选择题（本题共3小题，每小题3分，共9分。每小题给出的四个选项中，至少有两个选项符合题目要求）
11. 如图甲为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图乙为汽油机的工作冲程。下列判断不正确的是（ ）
A．汽缸内的蒸汽推动活塞后，内能增加
B．舰载机获得的牵引力是因为汽缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞
C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图乙中（3）所示的原理相似
D．从能量转化角度讲，图乙中（2）冲程是把内能转化为机械能能
【答案】AD
【解析】A．汽缸内的蒸汽推动活塞后，内能转化为机械能，内能减小，故A错误，符合题意；
B．舰载机获得的牵引力是因为汽缸内的蒸气体积膨胀，从而推动活塞，内能转化为机械能，故B正确，不符合题意；
C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时将内能转化为机械能，与图乙中（3）所示的做功冲程原理相似，故C正确，不符合题意；
D．从能量转化角度讲，图乙中（2）是压缩冲程，将机械能转化为内能，故D错误，符题意。
故选AD。
12. 小明做了一个如图所示的简易热机，用酒精灯加热使易拉罐内的水沸腾后，蒸汽吹动小风扇转动。加热过程中忽略罐内气压的变化，则下列说法正确的是（　　）
A．罐内水的内能是通过做功方式改变的
B．扇叶周围的“白气”是水蒸气液化形成的
C．热机工作过程中将内能转化为机械能
D．加热过程中酒精的热值变大
【答案】BC
【解析】A．用酒精灯给易拉罐内的水加热是通过热传递的方式增大其内能的，故A错误；
B．扇叶周围的“白气”是易拉罐内喷出的水蒸气在空气中遇冷液化形成的小液滴，故B正确；
C．该热机工作过程中高温高压的水蒸气推动风扇转动，水蒸气的内能转化为小风扇的机械能，故C正确；
D．热值是燃料的特性，与燃料的质量、燃烧放出的热量以及燃烧情况等无关，所以加热过程中酒精的热值不变，故D错误。故选 BC。
13.如图甲所示的汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽油，汽油在气缸内完全燃烧释放能量的40% 随废气通过热电转换装置，如图乙所示，汽油热值取q=5×107J/kg．则下列选项说法正确的是（ ）
甲 乙
A.乙图示时刻，四冲程汽油机处于压缩冲程；
B.若该汽油机每分钟完成7200个冲程，则它每秒钟完成30个工作循环；
C.若上述过程中汽油完全燃烧释放能量的30%用来驱动汽车匀速行驶，汽车牵引力所做的功为7.5×107J；
D.若上述过程中汽油完全燃烧释放能量的30%用来驱动汽车匀速行驶，汽车所受的阻力为7.5×107N。
【答案】ABC
【解析】由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程；热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，根据这个关系可以判断A、B选项正确与否。根据Q放=mq求得总的能量，已知燃烧效率为30%，可求得有用功；根据求得的汽车在这段时间内所做的有用功，利用W=Fs可求得汽车匀速行驶过程中的牵引力，再利用二力平衡条件可知其所受的阻力，这样C、D选项正确与否便可以知道。（1）由图可知，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，可以判断是压缩冲程，A选项正确；
（2）该汽油机每分钟完成7200个冲程，故每秒完成120个冲程。
热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，若该汽油机每秒完成120个冲程，则每秒它对外做功30次，完成30个工作循环，飞轮转动60周，B选项正确；
（3）汽油完全燃烧释放的热量：Q放=mq汽油=5kg×5×107J/kg=2.5×108J；
根据η=可得有用功：W有=ηW总=30%×2.5×108J=7.5×107J，C选项正确；
（4）W有=7.5×107J
由v=可得，汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，
通过的路程：s=vt=75km/h×1h=75km=75000m，
由W=Fs可得，汽车匀速直线行驶，F=f，
f=F===103N，D选项错误。
三、填空题（本题共7小题，每空1分，共17分）
14. 汽车在刹车过程中，机械能转化为地面和轮胎的内能，这些内能将无法自动地转化为汽车的机械能，这种现象说明自发的能量转化过程是有一定______性的，但在能量的转化和转移过程中，能的总量_____（选填“不断减少”、“保持不变”或“不断增加”）。
【答案】 方向 保持不变
【解析】汽车在刹车过程中，机械能可以自发地转化为地面和轮胎的内能，但这些内能将无法自发地转化为汽车的机械能，这说明自发的能量转化过程是有一定方向性的。
由能量守恒定律可知，在能量的转化和转移过程中，能的总量保持不变。
15. 一台单缸四冲程汽油机，只有第三个冲程中燃气对外做功，其他冲程是靠飞轮的　 来完成的；若飞轮的转速为1200r/min，则该汽油机每秒钟做功　　 次。
【答案】 惯性 10
【解析】汽油机的四个冲程，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。只有做功冲程对外做功，提供动力，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的。
单缸四冲程汽油机，一个工作循环，飞轮转2圈，完成4个冲程，对外做功一次。由题可知飞轮的转速1200r/min＝20r/s
即飞轮每秒钟转动20圈，则该汽油机每秒钟做功10次。
16. 如图所示，用酒精灯加热试管中水，当水沸腾一段时间以后，塞子被试管内水蒸气推出。这是通过　　 的方式将水蒸气的内能转化为塞子的机械能（选填“做功”或“热传递”）。图　　 （选填“甲”或“乙”）中汽油机的工作过程与这一实验过程中原理是一致的。
【答案】 做功 乙
【解析】塞子被试管内水蒸气推出，气体膨胀对外做功，将气体的内能转化为机械能，涉及能量的转换，故是做功。
如图甲所示，进气门关、排气门关，活塞向上，压缩气体做功，将机械能转化为内能，而乙图是进气门关、排气门关，活塞向下，高温高压气体对活塞做功，将内能转化为机械能，故图乙中能量转化与气体对活塞做功实验的原理相同。
17. 如图所示是单缸四冲程汽油机的 冲程，汽油机工作时，需要用水为其降温，这是利用水
的 较大的特点。《本草纲目》记载：“琥珀如血色，以布拭热，吸得芥子者真也”。“拭”指摩擦，“以布拭热”是通过 的方式改变琥珀的内能。
【答案】 压缩 比热容 做功
【解析】从图中可以看出，进气门和排气门关闭，活塞向上运动，即此时处于压缩冲程。
汽油机工作时，会产生大量的热，水的比热容较大，升高相同的温度，水可以吸收较多的热量，因此用水为其降温。
由题意可知，用布擦拭琥珀，布与琥珀摩擦，对琥珀做功，使琥珀的内能增大，温度升高，这是通过做功的方式改变琥珀的内能。
18. 我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭与远征一号上面级，成功发射第五十九颗、六十颗北斗导航卫星（如图）。火箭的发动机____（选填“属于”或“不属于”）热机。火箭采用液态氢做燃料，是因为它的____大，燃料燃烧时将____能转化为内能。
【答案】属于，热值，化学。
【解析】 热机是指各种利用内能做功的机械，火箭发动机工作时，将燃料燃烧放出的内能转化为机械能，所以火箭发动机属于热机。
用液氢作为燃料，是因为液氢的热值较大，与其它燃料相比，燃烧相同质量的液氢放出的热量更多。
液态氢燃烧过程中，消耗燃料，放出热量，将燃料的化学能转化为内能。
19. 有一台汽油机在一个工作循环中消耗了10g汽油（热值为4.6×107J/kg），这些汽油完全燃烧产生的热量是______J。若这台汽油机的效率为30%，则一个工作循环中输出的有用机械能为_____J。
【答案】4.6×105J，1.38×105J.
【解析】由题意知消耗汽油的质量m=10g=0.01kg
汽油完全燃烧产生的热量Q=mq=0.01kg×4.6×107J/kg=4.6×105J
根据热机效率η=，汽油机输出的有用机械能
W有= Q放η=4.6×105J × 30%=1.38×105J
20．汽油通常从石油中提炼而成，现有汽油0.01kg，完全燃烧，汽油放出的热量是 J；若上述放出的热量全部被水吸收，温度升高10℃（未沸腾），则水的质量为 kg（保留整数）；如图为某汽油机工作时的能量转化图，该汽油机的效率是 。[已知水的比热容为，汽油的热值为]
【答案】 11 40%
【解析】汽油完全燃烧放出的热量
Q放 =mq=0.01kg×4.6×107J/kg=4.6×105J
由题知，水吸收的热量Q吸=Q放=4.6×105J
由Q吸 =cmΔt得水的质量
由能量转化图可知，汽油完全燃烧放出的总能量
W总=500J+600J+150J++250J=1500J
用来做有用功的能量W有=600J，则汽油机的效率
四、探究实践题（含作图、跨学科实践，本题共5道题，共27分）
21. （2分）如图甲是某汽油机的吸气冲程时的气门开闭情况和活塞的运动方向，仿照甲图在乙图中画出压缩冲程时的气门开闭和活塞和连杆的大致位置。
甲 乙
【答案】如图所示
【解析】在内燃机的压缩冲程中，两个气门都关闭，活塞向上运动；如图所示。
22．（7分）仔细观察图，回答下列问题。
A． B． C． D．
A．铁球从高处滑下刚接触弹簧片
B．铁球把弹簧片进一步压弯
C．弹簧片把铁球弹回
D．铁球滚回高处
（1）铁球从高处下落到又被弹回高处的一个循环过程中，能量转化的顺序是：铁球的 能→ 能→弹簧片的 能→铁球的 能→ 能；
（2）从图中可看出，铁球滚回的高度比刚下落时的高度略低，说明在这个过程中，铁球的机械能总量 了，有一部分机械能转化成其他形式的能量了，但能的总量 （填“增大”、“减少”或“不变”）。
【答案】（1） 重力势 动 弹性势 动 重力势 （2） 减少 不变
【解析】（1）小球在从斜槽高处滚下到水平槽时，质量不变,高度在降低，重力势能减少；速度越来越快，动能在增加，所以重力势能转化为动能。小球接触到弹簧片到静止，小球压迫弹簧片发生形变，动能减少，弹性势能增加，所以是动能转化为弹性势能。小球由静止到弹簧片将小球弹回的过程中，弹簧片逐渐的恢复，弹性势能逐渐的减少，小球的速度越来越快，动能在增加，所以是弹性势能转化为小球的动能。故铁球从高处下落到又被弹回高处的一个循环过程中，能量转化的顺序是：铁球的重力势能→动能→弹簧片的弹性势能→铁球的动能→重力势能。
（2）从图中可看出，铁球滚回的高度比刚下落时的高度略低，说明在这个过程中有能量的损失，铁球的机械能总量减小了，有一部分机械能转化成其他形式的能量了，据能量的守恒定律可知，该过程中能的总量是不变的。
23. （6分）能量转化和守恒定律是许多科学家经过长期探索才建立起来的，是科学史上重大发现之一。
材料一：十七至十八世纪，多位科学家对能量的量度提出了不同的观点。1664年，笛卡尔用物体的质量（单位kg ）和其速度（单位m/s）的乘积来表示“能量”；1684年，莱布尼兹用物体的质量和其速度平方的乘积来表示“能量”；1743年，达朗贝尔用“活力”（即物体受力作用通过一定距离）来表示“能量”。
材料二：温度计的不断改进给热与功研究的精确化提供了必要条件。
材料三：焦耳通过400多次的实验，为能量守恒定律的确立奠定了定量的实验基础。
（1）材料一中，笛卡尔所表示的“能量”的单位是 ；
（2）如图所示是焦耳实验的装置，通过重物的上下运动，带动叶片转动，这个过程中 （填能的一种形式）转化为水的内能；
（3）结合材料分析，以下观点正确的是 。
A．伟大科学家的观点都是正确的
B．测量工具的发展有助于科学理论的研究
C．对科学的认识是一个不断修正完善的过程
【答案】（1） kg·m/s （2） 机械能 （3） BC
【解析】（1）笛卡尔用物体的质量和其速度的乘积表示能量。所以其单位是kg m/s。
（2）叶片转动过程中，叶片与水间有摩擦，通过克服摩擦做功，将机械能转化为内能，所以水的内能增大，温度升高。
（3）A．物体能对外做功，所以说物体具有能量。而物体对外做功的等于力与力的方向上移动的距离的乘积，所以其单位为N/m，那么笛卡尔对于能量的研究是错误的，所以伟大科学家的观点不一定正确。故A错误；
B．测量工具的发展，能让科学测量更精确，所以对科学理论的研究有帮助，故B正确；
C．能量的研究过程经过多位科学的研究，然后得到更加完善的能量的相关结论，所以对科学的认识是一个不断修正完善的过程，故C正确。
故选BC。
24．（4分）某兴趣小组成员看到火箭发射的报道后非常激动，一起制作了一个以酒精为燃料的模拟火箭发射装置（如图甲所示）。先用喷雾器在瓶中喷入适量酒精，按下开关，触发点火装置，火箭就可以升空了。小明很好奇，影响酒精火箭发射高度的因素是什么？于是做了如图乙所示的探究实验：
实验序号 箭体质量/g 火箭配重质量/g 燃料质量（喷酒精次数） 发射高度/m
1 80 90 2 1.2
2 80 80 2 1.8
3 80 80 4 2.7
（1）小明根据实验数据得出结论：当箭体质量一定时， ，火箭发射高度越大，此实验用喷酒精的次数来替代燃料质量，这里用到的实验方法是 ；
（2）同组的小华指出仅做3次实验得出的结论不太可靠，理由是 ；
（3）根据生活经验，你认为还有哪些因素影响酒精火箭的发射高度，请你提出一个可探究的科学问题：________________________。
【答案】（1） 火箭配重质量越小，燃料质量越大 转换法（2） 见解析 （3） 见解析
【详解】（1）由表中1、2次数据可知，箭体质量和燃料质量不变，火箭配重质量越小，火箭发射高度越大；由表中2、3次数据可知，箭体质量和火箭配重质量不变，燃料质量越大，火箭发射高度越大。
此实验用喷酒精的次数来替代燃料质量，喷酒精的次数越多，燃料的质量越大，用到转换法。
（2）实验次数少，结论不具有普遍性，所以仅做3次实验得出的结论不太可靠。
（3）影响酒精火箭的发射高度：酒精火箭发射高度可能与喷雾器的形状有关。
25. （8分）如图甲所示，小明用该装置粗测花生米的热值，过程如下：用电子秤取30g水放入烧杯中，将温度传感器插入水中，并连接电脑；取0.7g花生米穿在细铁丝上，点燃花生米，立即移到烧杯正下方，给水加热，传感器获得温度一时间的图像如图乙所示。（c水=4.2×103J/(kg·℃)）
（1）实验中花生米燃烧放出的热量是通过 来显示；
（2）①实验过程中老师提醒小明要适当转动花生米，这样做的目的是 ；
②根据乙图像，粗略测得花生米的热值为 J/kg。在实验中小明看到花生米燃烧冒大量的黑烟，这会导致测得的热值 真实值。
【答案】（1）水升高的温度；（2）使花生米燃烧充分 5.4×106 小于
【解析】（1）本实验采用转换法，通过水升高的温度来间接表示花生米燃烧放出热量的多少。
（2）实验过程中适当转动花生米，可以使花生米燃烧充分。
根据乙图像，根据Q=cmΔt可以求得，水吸收的热量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×0.03kg×(44.6℃-14.6℃)=3.78×103J
不计热量损失，则有Q吸=Q放，粗略测得花生米的热值为
由于花生燃烧放出的热量没有全部被水吸收，因此这种计算方法不准确，计算结果与真实值相比偏小。
五、简答与阅读理解题（本题共2道题，共10分）
26. （5分）为了纪念伟大的物理学家爱因斯坦在100年前完成的三项重大科学发现，联合国把2005年定为“国际物理年”，在纪念活动中，小伟展示给大家一幅“特殊烧水装置”图，表达了他对自然界中能量转化规律的理解。
（1）请结合本图内容，说明能量在自然界中的转化规律。
（2）在生产、生活中有许多涉及多次能量转化的事例，请试举一例（至少涉及两次能量转化）
【答案】见解析.
【解析】（1）太阳→西红柿：太阳能转化为化学能；人→车轮：人的能量转化为车轮的机械能；车轮→发电机：机械能转化为电能；发电机→电炉子：电能转化为内能；气体发声：内能转化为声能。规律：自然界中的能量是守恒的；能量既不会消灭，也不会创生；它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体；在转化和转移过程中，能量的总量不变。
（2）举例：火电站在工作过程中：燃料燃烧，化学能转化为内能，热机把内能转化为机械能；发电机把机械能转化为电能。
27.（5分）阅读理解，回答问题。
汽油机
内燃机就是指燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。最常见的内燃机，以汽油或柴油为燃料，分别叫做汽油机和柴油机。汽油机指汽油在汽缸内燃烧、生成高温高压燃气，燃气推动活塞而做功，燃气内能转化为活塞运动的机械能。
（1）构造：进气门，排气门，火花塞，气缸，活塞，连杆，曲轴。冲程：活塞从气缸一端运动到另一端的单向运动叫做一个冲程。
（2）工作原理。内燃机的工作过程以一个循环为一个单元，一个循环又分为四个冲程。
吸气冲程：开始工作前，活塞位于气缸上端，进、排气门军关闭。工作时，活塞由上向下运动，进气门打开，排气门仍关闭。由于缸内体积增大，压强减小，空气和汽油的混合气体被吸入气缸。这是第一个冲程。
压缩冲程：活塞运动到最下端，就开始转为向上运动。这时进气门、排气门都关闭，混合气体被强行压缩，使气体的温度升高，压强增大。这是第二个冲程。
做功冲程：压缩结束时虽然温度较高，但未能达到燃料的燃点。在压缩冲程结束的瞬间，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压燃气推动活塞向上向下运动，通过连杆带动曲轴转动。实现了内能向机械能的转化。这是第三个冲程。
排气冲程：做功冲程结束，活塞继续向下向上运动，进气门关闭，排气门打开，燃烧后的废气被活塞推出缸外。这是最后一个冲程。
此后，活塞又由上向下运动，从此进入下一轮循环。在一个工作循环中有四个冲程，活塞往复两次，曲轴转两周，对外做一次功。
（3）能的转化：在做功冲程燃气对活塞做功，内能转化为机械能。其余三个冲程靠消耗飞轮的机械能来完成。
问题：
A.内能转化为机械能的过程是　　 冲程完成的。
B. 汽油机的构造由进气门，排气门，　　 ，气缸，活塞，连杆，曲轴组成。
C.活塞从气缸一端运动到另一端的　　 运动叫做一个冲程。
D.活塞在一个工作循环中有四个冲程，活塞往复　　 次，曲轴转　　 周，对外做一次功。
【答案】A.做功 B. 火花塞 C.单向 D.两， 两。
【解析】阅读短文，认真理解分析。答案就在短文里面找到。
六、综合应用题（本题共2道题，共17分）
28. （8分）汽车的排气量是指发动机汽缸的工作容积，一般情况下发动机排气量越大，功率越大。某款汽车使用四缸发动机，每个汽缸活塞行程均为8cm，活塞面积均为50cm2，燃气对活塞的平均压强为106Pa，飞轮转速为6000r/min。求：
（1）它的总排气量；
（2）一个做功冲程中，燃气对活塞做的功。
【答案】（1）1600cm3；（2）400J
【解析】（1）由题意可知，该汽车单个汽缸的排气量为活塞面积乘以行程，即
V=Sh=50cm2×8cm=400cm3
汽车使用四缸发动机，则总的排气量为
V总=4V=4×400cm3=1600cm3
（2）由p=F/S可得，燃气对活塞的压力大小为
由功的计算公式可得，燃气对活塞所做功为
答：（1）总排气量为1600cm3；
（2）燃气对活塞所做的功为400J。
29. （9分）用烟煤烧水时，将10kg的水从20℃加热到100℃，燃烧了1.4kg的烟煤。水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），烟煤的热值约为3×107J/kg。试求：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）1.4 kg的烟煤完全燃烧放出的热量是多少？
（3）热效率是多少
（4）分析热效率不高的两种原因。
【答案】（1）3.36×106J；（2）4.2×107J；（3）8%；（4）见解析。
【解析】（1）Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg ℃）×10kg×（100-20）℃=3.36×106J
（2）Q放＝mq＝1.4kg×3×107J/kg＝4.2×107J
（3）η=== 8%
（4）热效率不高的原因有：烟煤没有完全燃烧，热传递的过程中有热量损失等。
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