资源简介

第十四章 内能的利用
备考指南
考点分布
考查频率
考点内容
命题趋势
1.热机
★★★
1.了解四冲程汽油机的工作原理。
2.认识热值，会计算热机的效率.
3.知道能量守恒定律。能用能量转化和守恒的观点分析物理现象。
本章常考内容有：热机的工作原理、热机效率影响因素、燃料热值热机效率的计算、能量转化和守恒。2021年可能考有关热机效率的计算、热机工作原理和能量转化守恒的选择题填空题。
2.热机的效率
★★★★
3. 能量的转化和守恒
★★★
知识详单
知识点一：热机
热机：利用内能做功的机械叫热机，其工作原理图是
2.热机的工作过程：汽油机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，完成一个工作循环曲轴转两圈，对外做功一次，压缩冲程是将机械能转化为内能，做功冲程是将内能转化为机械能。
3.四冲程内燃机的一个工作循环中只有做功冲程是靠燃气推动活塞对外做功的，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。
知识点二：热机的效率
1.热值：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比叫做这种燃料的热值，其单位是J/kg(或J/m3)，燃料完全燃烧放热公式Q放＝mq（Vq）。热值反映了燃料在燃烧过程中化学能转化为内能本领的大小。
2.热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系。
3.热机效率：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率，提高热机效率的途径：使燃料充分燃烧；减少各种热损失；减少机械磨损消耗的能量。
4.热机造成的污染主要表现在大气污染和噪声污染。
知识点三：能量的转化和守恒
1.能量的转化和守恒定律的内容：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
2.能的转化是通过物体做功来实现的。能的转化过程中，能量的形式发生了改变。能的转移过程中能量的形式没有发生变化。
3.能量守恒定律不同于机械能守恒定律。所有的能量转化和转移过程，都遵循能量守恒定律，而机械能守恒是有一定条件的。
易错警示
易错点1　误认为内燃机的飞轮转一圈对外做功一次。
典例1：（2020?寿宁县校级模拟）如图是汽油机工作时的四个冲程，下列说法正确的是（　　）
A．汽油机吸气冲程汽缸吸进物质是汽油
B．甲是压缩冲程是将内能转化为机械能，丁是做功冲程是将机械能转化为内能
C．该车内燃机的四个冲程正确的工作顺序是乙→甲→丁→丙
D．活塞在汽缸内往复运动一次，该汽油机对外做功一次
【错解】D。理由：内燃机的活塞在汽缸内上下往复运动一次，飞轮转动一周，内燃机对外做功一次。
【析错】在内燃机的一个工作循环中，曲轴转动2周，活塞往复运动2次，对外做功1次。
【正解】选C，理由：甲中的两个气门都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，将机械能转化为内能，是第二冲程；乙中的进气门打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，是第一冲程；丙中的排气门打开，活塞向上运动，所以为排气冲程，是第四冲程；丁中的两个气门都关闭，活塞下运动，所以为做功冲程，将内能转化为机械能，是第三冲程；
在内燃机的一个工作循环中，曲轴转动2周，活塞往复运动2次，对外做功1次；
A、汽油机吸气冲程汽缸吸进物质是汽油和空气的混合物，故A错误；
B、甲冲程中将机械能转化为内能，丁冲程中将内能转化为机械能，故B错误；
C、四个冲程的正确顺序是乙→甲→丁→丙，故C正确；
D、在内燃机的一个工作循环中，曲轴转动2周，活塞往复运动2次，对外做功1次，故D错误。故选：C。
知识精讲
知识点一：热机
典例1：（2020秋?成都月考）下列关于汽油机和柴油机的主要区别，错误的是（　　）
A．柴油机的汽缸顶部是火花塞，汽油机的汽缸顶部是喷油嘴
B．柴油机的点火方式为压燃式，汽油机的点火方式为点燃式
C．一般情况下，柴油机比汽油机效率高
D．柴油机与汽油机的工作过程基本相同
【考查方向】热机．
【名师点睛】（1）构造和点火方式：柴油机顶部没有火花塞，有一喷油嘴，是压燃式；汽油机顶部有火花塞，为点燃式；（2）通常情况下，柴油机的效率高于汽油机；（3）柴油机与汽油机在工作时都分为四个冲程，分别为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。
【答案】A
【解析】A、柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞，故A错误；B、柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火，故B正确；C、一般情况下，柴油机比汽油机效率高，故C正确；D、柴油机与汽油机在工作时都分为四个冲程，分别为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程，工作过程基本相同，故D正确。故选：A。
533908032385典例2：（2020?淮安）如图所示，用力将空气压缩引火仪的活塞迅速下压，玻璃筒底部的棉花冒烟燃烧，下压过程将机械能转化为 能，此过程与汽油机的 冲程能量转化形式相同。
【考查方向】内燃机的四个冲程．
【名师点睛】改变内能的方法有：做功和热传递；当对物体做功，物体的内能将增大，温度升高；汽油机有四个冲程，在压缩冲程中，活塞压缩汽油和空气的混合物做功，将机械能转化为内能。
【答案】内；压缩。
【解析】用力将空气压缩引火仪的活塞迅速下压，玻璃筒底部的棉花冒烟燃烧，说明压缩筒内空气做功，筒内气体的内能增加、温度升高，当达到棉花的燃点，棉花冒烟燃烧，其能量转化方式是机械能转化为内能；
在汽油机的压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物做功，将机械能转化为内能，所以它们的能量转化情况相同。故答案为：内；压缩。
典例3：（2020?衡阳）如图所示为内燃机四冲程工作示意图，下列说法正确的是（　　）。
A．一个工作循环的正确顺序是：甲乙丙丁
B．乙图冲程能获得动力
C．丁图冲程有明显机械能转化为内能的过程
D．丙图冲程存在化学能转化为内能的过程
【考查方向】内燃机的四个冲程．
【名师点睛】四冲程内燃机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，根据气门的状态、活塞运动的方向确定冲程的种类；其中只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能。
【答案】C。
【解析】甲图中两个气阀都关闭，火花塞点火，活塞下运动，是做功冲程，此冲程将内能转化为机械能；乙图中进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程；丙图中排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程；丁图中两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是机械能转化为内能；A、四个冲程的正确顺序是乙丁甲丙，故A错误；B、乙图为吸气冲程，内燃机在做功冲程能获得动力，故B错误；
C、丁图为压缩冲程，在该冲程中将机械能转化为内能，故C正确；D、丙图为排气冲程，而在做功冲程存在化学能转化为内能的过程，故D错误。故选：C。
知识点二：燃料的热值
典例3：（2020秋?锦江区月考）我国新一代运载火箭，“冰箭”采用无毒、无污染的液氢液氧推进剂，属于绿色环保大型液体运载火箭。全箭总长约60米，芯级直径达到5米，捆绑四枚3.3米直径的液氧煤油助推器，与国际上主流运载火箭的运载能力相当。使用液态氢原因是液态氢具有（　　）
A．较大的比热容 B．较低的沸点 C．较大的热值 D．较高的凝固点
【考查方向】燃料的热值及其计算．
【名师点睛】热值是燃料的一种特性，质量一定时，热值越大的燃料在完全燃烧时，释放出的热量越多，所以在选择火箭燃料时首先应该考虑燃料热值的大小。
【答案】C
【解析】运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢和其它燃料相比，可以释放出更多的热量，对外做更多的功，故C正确。
故选：C。
典例5：（2020秋?重庆期中）汽油机是汽车的“心脏”，汽油机工作时要产生大量的热，通常采用水循环将热量带走，这是利用水的 特性。某品牌汽车行驶100km路程消耗汽油7kg，则油箱中剩余汽油的热值将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【考查方向】燃料的热值及其计算．
【名师点睛】（1）对水的比热容大的理相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少；升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多；（2）热值是物质的一种特性，热值与物质的种类有关，与物体的质量无关。
【答案】比热容大；不变。
【解析】（1）汽油机工作时要产生大量的热，通常采用水循环将热量带走，是因为水的比热容较大，在质量相同、升高的温度相同时，水可以吸收更多的热量；（2）热值是物质的一种特性，热值与物质的种类有关，与物体的质量无关，因此油箱中的汽油用去一部分后，剩余汽油的热值不变。故答案为：比热容大；不变。
知识点三：热机的效率
典例4：（2020?广州一模）汽车发动机一般是汽油机，汽油的热值为4.6×107J/kg，阅读了某汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图所示，下列回答错误的是（　　）
3658235139065A．发动机压缩冲程把燃料燃烧产生的内能转化为机械能
B．1kg的汽油完全燃烧能够释放4.6×107J 的能量
C．为确保发动机正常工作，需用水对其冷却
D．该内燃机的效率为30%
【考查方向】燃料的热值及其计算；热机的效率；内燃机的四个冲程．
【名师点睛】（1）内燃机的压缩冲程将机械能转化为内能。（2）热值的意义：1kg燃料完全燃烧放出的热量。（3）水的比热容较大，可用于发动机的冷却。（4）内燃机的效率：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的热量之比。
【答案】A
【解析】A、发动机压缩冲程把机械能转化为内能。故A错误。B、汽油的热值为4.6×107J/kg，表示1kg的汽油完全燃烧能够释放4.6×107J 的能量。故B正确。C、水的比热容较大，在同等升温时吸收的热量较多，故为确保发动机正常工作，需用水对其冷却。故C正确。D、由图示可知，输出的有用功占的百分比为：W有=100%-30%-33%-7%=30%，故该内燃机的效率为30%，故D正确。故选：A。
典例6：（2020秋?成都月考）热机的效率是热机性能的一个重要指标，下面关于热机效率的叙述中正确的是（　　）
A．在设计和制造上，要不断改进和革新，以减少各种能量损失，就有可能使热机的效率达到100%
B．两辆型号相同的小汽车，以相同的速度行驶相同的路程，耗油量小的那辆车效率高
C．使用热值大的燃料可以提高热机的效率
D．发动机的功率越大，热机的效率越高
【考查方向】热机的效率．
【名师点睛】A、C可利用热机效率来分析，热机效率是有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的总能量之比，热机工作过程中存在的各种形式的能量损失，热机排出的废气损失能量，克服摩擦做功损失损失能量，机械吸收能量等。B、两辆型号相同的小汽车，以相同的速度行驶相同的路程，由公式t=false可知其时间关系，再由公式W=Pt判断所做有用功的关系，再由耗油量判断车效率的高低。D、热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比。功率是表示物体做功快慢的物理量。
【答案】B
【解析】A、热机效率是有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的总能量之比，热机工作过程中存在的各种形式的能量损失，故热机的效率不可能达到100%．故A错误；B、以相同的速度行驶相同的路程，由公式t=false可知，其时间相等，而型号相同，故功率相同，由公式W=Pt可知，所做的有用功相同，从而可知，耗油量小的那辆车效率高。故B正确；C、热机要正确使用、注意保养，可以减小能量的损耗，故可提高效率。故C错误。
热机做功越快，表示热机的功率越大，与效率无关，故D错误。故选：B。
知识点四：能量的转化
典例7：（2020春?洪山区月考）如图是某地区使用的“风光互补”景观照明灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。下列解释合理的478853565405是（　　）
A．光电池板是将太阳能转化为化学能
B．照明灯工作时，LED 灯是将内能转化为电能
C．利用风力发电时，“小风扇”将机械能转化为电能
D．蓄电池夜晚放电时，蓄电池将化学能转化为光能
【考查方向】能量的转化．
【名师点睛】分析电池板、照明灯、小风扇、蓄电池工作时消耗和获得的能量是什么，可逐一做出判断。
【答案】C
【解析】A、光电池板是将太阳能转化为电能，而不是化学能，故A错误；B、照明灯工作时，将电能转化为光能，故B错误；C、利用风力发电时，“小风扇”将机械能转化为电能，故C正确；D、蓄电池夜晚放电，将化学能转化为电能，而不是将化学能转化为光能，故D错误。故选：C。
典例8 （2020?黑龙江）目前，市区里的老旧小区正在进行水路改造，改造中用到了一种打孔工具--冲击钻，冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下，不断地冲击墙壁打出圆孔，如图，冲击钻在工作过程中，关于其能量转化正确的是（　　）
423672098425A．内能转化为机械能
B．内能转化为电能
C．只有机械能和内能的转化
D．有电能、机械能和内能的转化
【考查方向】能量的转化．
【名师点睛】（1）冲击钻在工作时，有电流通过电动机，电流做功，消耗电能转化为机械能，同时也转化为内能，电动机发热；（2）钻头冲击墙壁，克服摩擦做功，消耗机械能转化为内能，使钻头内能增加、温度升高，用手摸，烫手。
【答案】D
【解析】（1）当电流通过电动机时，电流做功，消耗电能转化为机械能和内能；（2）钻头冲击墙壁，克服摩擦做功，将机械能转化为内能；由此分析可知，在该过程中存在电能、机械能和内能的转化。故选：D。
达标检测
第十四章 内能的利用达标检测题
一．选择题（共15小题，满分30分，每小题2分）
1．（2分）（2020秋?成都月考）两台汽油机，甲的效率比乙的效率高，其意义是（　　）
A．甲的功率比乙的大
B．甲消耗的汽油比乙的少
C．在消耗相同的汽油时，甲输出的功率比乙的大
D．在消耗相同的汽油时，甲做的有用功比乙的多
2．（2分）下列关于热值的说法正确的是（　　）
A．燃料燃烧越充分，热值越大
B．2 kg的煤完全燃烧比1 kg的煤完全燃烧热值大
C．热值是燃料的一种属性，与燃料的质量无关，不同的物质热值一般不同
D．1 kg煤燃烧放出3×105J的热量，则煤的热值为3×105J/kg
3．（2分）关于热机错误的说法是（　　）
A．一切热机的工作过程都包括四个冲程
B．蒸汽机、内燃机、燃气轮机、喷气发动机都叫热机
C．利用内能来做功的机器叫热机
D．用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率
4．（2分）（2020秋?成都月考）下列关于汽油机和柴油机的主要区别，错误的是（　　）
A．柴油机的汽缸顶部是火花塞，汽油机的汽缸顶部是喷油嘴
B．柴油机的点火方式为压燃式，汽油机的点火方式为点燃式
C．一般情况下，柴油机比汽油机效率高
D．柴油机与汽油机的工作过程基本相同
5．（2分）（2020秋?东昌府区校级月考）关于内燃机，下列说法正确的是（　　）
A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B．柴油机在吸气过程中，将柴油和空气的混合物吸入气缸中
C．汽油机在做功冲程中，进气门关闭，排气门打开
D．四个冲程中，做功冲程是唯一一个对外做功的冲程
6．（2分）（2020秋?南岗区校级月考）单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图如图所示，下列四个冲程的顺序排列正确的是（　　）
A．丙丁乙甲 B．乙丁甲丙 C．乙甲丁丙 D．甲乙丙丁
7．（2分）（2020秋?新洲区月考）下列关于热机效率的表述正确的是（　　）
A．燃料的热值越大，效率越高
B．热机做的有用功越多，热机效率越高
C．做相同多的功，耗油少的机械，热机效率高
D．做功快的热机，效率高
8．（2分）（2020春?五河县期末）关于能的概念，下列说法正确的是（　　）
A．在空中飞行的子弹，因为它能做功，所以它具有机械能
B．用线悬挂着的物体，它没有做功，它不具有机械能
C．甲物体的运动速度比乙物体的大，则甲物体的动能一定比乙物体的大
D．甲物体的高度比乙物体的高度大，则甲物体的势能一定比乙物体的大
9．（2分）（2020?武汉一模）关于下列四幅图，下列说法中不正确的是（　　）
A．图甲装置在持续加热一段时间后，塞子飞出的过程中，瓶内气体内能减少
B．图乙装置从打气到瓶塞跳出之前，瓶内气体和打气筒内能改变方式相同
C．如图丙显示的是汽油机的做功冲程，在这个工作过程中内能不断增大
D．图丁中火箭加速上升阶段，搭载的卫星的机械能增大
10．（2分）（2020?包头）下列说法正确的是（　　）
A．扩散现象只能发生在气体之间
B．色拉油加热后比热容变大
C．夏天在地面上酒水会感到凉快，是因为水蒸发吸热
D．内燃机的做功冲程，机械能转化为内能
11．（2分）（2020?龙岩二模）如图所示的四个情景，下列说法中正确的是（　　
1072515-36195
A．甲图中蓝墨水在热水中扩散得快，说明温度越高分子无规则运动越剧烈
B．乙图中两个铅块紧压在一起后能吊住重物。说明分子间存在斥力
C．丙图中厚玻璃简内的空气被压缩时，空气的内能减小
D．丁图中进气门和排气门均关闭且活塞向下运动，这是内燃机的做功压缩冲程
12．（2分）（2020?淄川区一模）关于热和能，正确的说法是（　　）
A．热传递过程中，热量从内能大的物体传向内能小的物体
B．热机压缩冲程中，机械能转化为内能
C．物体内能减少，温度一定降低
D．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
13．（2分）（2020?房山区二模）如图是汽油机工作的四个冲程，其中把机械能转化为内能的是（　　）
A． B． C． D．
14．（2分）（2020?宝安区二模）如图是深圳街头常见的雾炮车。喷向空中的水雾能使尘埃粒子快速沉降到地面，起到净化空气的作用。下列关于雾炮车的说法正确的是（　　）
41567104445A．雾炮车在水平路面匀速行驶并不断向外喷水时，机械能不变
B．喷向空中的水雾很快散失，是升华现象
C．雾炮车的柴油发动机做功冲程实现了内能转化为机械能
D．尘埃粒子快速沉降到地面，说明分子热运动减慢了
48698151079515．（2分）（2020?无锡模拟）如图所示热机工作示意图，下列说法中正确的是（　　）
A．该冲程是做功冲程 B．该冲程机械能转化为内能
C．这种汽车对环境没有污染 D．此发动机的效率可达90%
二．多选题（共2小题，满分6分，每小题3分）
16．（3分）（2020?章丘区模拟）下列四种机器中，不属于热机的是（　　）
A．抽气机 B．蒸汽机 C．发电机 D．滑翔机
17．（3分）（2020?平谷区一模）下列说法正确的是（　　）
A．沸水的温度总是100℃
B．用扫帚把水泥地面上的积水向四周扫开，能使水蒸发加快
C．内燃机做功冲程将内能转化为机械能
D．沿海地区通常比内陆地区昼夜温差小，原因之一是水的比热容比砂石的比热容大
三．填空题（共10小题，满分20分，每小题2分）
18．（2分）（2020秋?皇姑区校级月考）人们在选购轿车时，常常听到导购员介绍这辆车耗油少，这里耗油少是指汽油机的　 　高，行驶相同的路程，消耗燃料　 　。
19．（2分）（2020秋?皇姑区校级月考）发动机（汽油机）效率高低是区分汽车优劣的指标之一，有经验的司机可以通过闻尾气的气味做出初步判断，输出功率相同时，气味越淡，汽车发动机效率越　 　，原因是　 　。
341503047815520．（2分）（2020秋?聊城校级月考）在热机的四个冲程中，把机械能转化为内能的是　 　冲程。把内能转化为机械能的是　 　冲程。
21．（2分）（2020秋?青羊区校级月考）如图是内燃机的能量流向图，根据图中给出的信息，该内燃机的效率为　 　，在汽油机中，燃料在汽缸内燃烧，而且燃料与空气混合，燃烧得比较充分，因此汽油机的效率比蒸汽机更　 　（选填“高”或“低”）。
46691558890022．（2分）（2020秋?南岗区校级月考）如图所示装置中使小风车转动的能量转化是　 　；　 　就是根据这个原理制成的。
352615578295523．（2分）（2020春?雨花区月考）某柴油机的能量流向如图所示，其中内能输入为1kg柴油完全燃烧放出的能量，那么，从能量流向图可以得出，该汽油机的效率为　 　，汽油的热值为　 　J/kg。
24．（2分）（2020春?高唐县期末）物体能够对外做功，我们就说这个物体具有　 　，它的单位与功的单位相同，也是　 　。
51822352349525．（2分）（2020?姜堰区二模）如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部，放入一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，玻璃筒内的空气温度升高，空气的内能　 　（填“增加”或“减少”），筒内的棉花由于温度升高到着火点而燃烧，棉花的内能是通过　 　方式改变的。某汽油机工作时，1s内完成60个冲程，则汽油机的转速为　 　r/min。
501586549530026．（2分）（2020?呼伦贝尔）汽油机的转速为3000r/min，则1s内汽油机对外做功　 　次，活塞往复运动　 　次。
27．（2分）（2020?和平区二模）如图是汽油机的压缩冲程，该冲程是通过　 　方式改变了气缸内气体的内能，在压缩的过程中，以活塞为参照物，火花塞是　 　的（选填“运动”或“静止”）。
四．解答题（共4小题，满分19分）
28．（4分）（2020春?射阳县校级期末）阅读短文，回答问题：
涡轮喷气发动机
如图所示为某轴流式涡喷发动机，其结构由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成。其中压气机与涡轮装在同一条转轴上。工作时，空气首先进入发动机的进气道，当飞机飞行时，可以看作气流以飞行速度流向发动机，由于飞机飞行的速度是变化的，而进入压气机气流速度有一定限制，因而进气道的功能就是通过可调管道来调整气流速度，使进入进气道的气体全部通过可调管道。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。这部分气体在燃烧室中与燃料燃烧，产生的高温高压气流推动涡轮，一边带动压气机正常工作，一边从尾喷管喷出推动飞机飞行。
一架搭载某涡轮喷气发动机的飞机，其部分参数如下表。其中热效率是指涡轮喷气发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，而推进效率则是指涡轮喷气发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与其获得的机械能之比。
热效率η1
40%
推进效率η2
60%
航空燃油热值q
5.0×107J/kg
（1）工作中，涡轮喷气发动机常用循环流动的水进行冷却，这是因为水的　 　。
（2）关于涡轮喷气发动机，下列说法中正确的是　 　。
A．进气道中吸入的是空气和燃气的混合气体
B．燃烧室中，内能转化为机械能
C．燃料耗尽后还可利用压气机压缩气体推动涡轮转动
D．尾喷管中喷出的气流对飞机做功
（3）设进气道入风口面积为S1，可调管道的通风口面积为S2，进入压气机气流速度设置为200m/s。当飞机加速飞行时，应使S2　 　（选填“变大”、“不变”或“变小”）。
（4）已知上述飞机所受空气阻力与运行速度的关系如图乙所示，当飞机以200m/s的水平速度匀速巡航时，在巡航0.5h的过程中，飞机克服阻力做的功为　 　J，此时需要　 　kg的航空燃油。
464820054800529．（5分）（2020?白云区模拟）小华利用如图所示的实验装置粗略测量蜡的热值q，图中A为穿有小木棍的容器（内装有水），B为下部开了许多通气孔的罩子。
（1）除了图中的实验器材，还必需的测量工具是　 　和　 　；
（2）小华设计的测量数据如下，其中多余的是　 　；
A．测出容器中水的质量m1 B．测出容器中水升高的温度△t
C．测出蜡烛燃烧的质量m2 D．测出蜡烛燃烧的时间T
（3）蜡热值q的表达式为　 　（用测量量和已经量的符号表达）；
（4）小华通过本实验测出的热值会比真实值偏　 　，造成这一偏差的原因是　 　（选填一条）。
30．（5分）（2020春?岳麓区校级月考）如图，是前不久美国航天局“洞察号”火星探测器在火星表面安全着陆的情形。探测器通过高分辨率摄像机，进行360度无死角的拍摄，并向地球发回信息，人类得以看到关于火星的很多珍贵画面，火星上一片荒原，有的只是灰蒙蒙的天空和一片死寂根本听不到任何声音。
在人类探索火星的历史上，从1997年开始。美国航天局已先后四次发射火星探测器，都是可以接受地面遥控的自主式机器人车辆，设计寿命从七天到三个月不断延长；在火星球上的行驶距离从90多米到45.16公里不断进步。由于火星车经常在火星上遇到遮天蔽日的沙尘暴，导致太阳能电池板蒙尘，所以火星探测器电力供应一直都在持续下降中，直到大风吹掉太阳能电池板上的灰尘，火星车的电力才能得到恢复。其中第二代“勇气号”火星车在经过特洛伊沙地时，车轮陷入沙地当中，从此以后，这台火星车就变成了半死不活的“植物人”。第三代“机遇号”安全着陆火星表面，截止到2018年，已经在火星上漫游了14年多，它发现了火星上的第一个陨石，研究了维多利亚撞击坑，为搜寻和描绘火星表面有水流动过的痕迹提供了丰富证据，并且获得了许多火星330454017145天文和大气资料。由于火星上遮天蔽日的沙尘暴，使美国宇航局终究与它失去了联系。我们期待第四代洞察号带给人类更多的惊喜，也希望爱好太空的同学为人类做出自己的贡献。
（1）太阳能电池板是将太阳能转化为　 　能的装置；
（2）高分辨率的摄像机的镜头是由　 　透镜组成；
（3）从文中提出一个与物理知识相关的问题，并做出正确回答，要求与上述两问不重复。
提问：　 　；
回答：　 　。
406654077216031．（5分）（2020秋?蜀山区月考）某物理兴趣小组的同学，用煤炉给100kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg?℃），煤的热值约为3×107J/kg．求：
（1）煤完全燃烧产生的热量：
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量；
（3）煤炉烧水时的热效率。
（4）就小火炉的使用，谈谈你的看法：　 　（写出一点即可）。
五．计算题（共5小题，满分25分，每小题5分）
32．（5分）（2020秋?成华区校级月考）最新一款无人驾驶汽车，该款车以72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8km时，消耗汽油2.5L，假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为40%，在这段运动过程中，（已知：汽油的密度为0.8×103kg/m3，汽油的热值为4.5×107J/kg）求：
（1）该汽车发动机做的有用功是多少焦？
（2）该汽车的受到的阻力为多少牛？
33．（5分）（2020秋?思明区校级月考）一辆轿车在平直的高速公路上匀速行驶0.9km，所受阻力为1.6×103N消耗汽油0.125kg求在此过程中：
（1）轿车所受牵引力大小以及牵引力所做的功；
（2）该汽车的效率（q＝4.6×107/kg，结果保留至整数）。
436435593980034．（5分）（2020秋?蜀山区月考）发动机的效率是汽车经济性能指标之一。厂家提供某汽车出厂部分参数如下：①测试数据：汽车在平直公路匀速行驶时，车上的速度表如图所示；百公里耗油量为10（L）；发动机输出功率为20（kW）；使用燃料：92#汽油[热值为4.6×107（J/kg）、密度为0.7×103kg/m3]，请用以上参数推算出在测试条件下：
（1）发动机所做的有用功是多少？
（2）该汽车发动机的效率多大？
35．（5分）（2020春?潜山市月考）一辆使用汽油为燃料的小汽车，在路面水平的高速公路以90km/h的速度匀速行驶，行驶了60km，消耗汽油5L．已知发动机的效率为30%，求：
（1）该路段上汽油完全燃烧所放出的热量；
（2）该路段上发动机给汽车行驶提供的牵引力。（汽油密度ρ＝0.7×103kg/m3，汽油热值为4×107J/kg）
36．（5分）（2020?香洲区二模）一辆轿车在平直的高速公路上匀速行驶0.9km，所受阻力为1.6×103N，求在此过程中：
（1）轿车所受牵引力大小以及牵引力所做的功；
（2）若轿车消耗汽油0.125kg，其发动机的效率多大？（q汽油＝4.6×107J/kg，结果保留整数）
第十四章 内能的利用达标检测题
参考答案与试题解析
一．选择题（共15小题，满分30分，每小题2分）
1．【解答】A、甲的效率比乙的效率高，与甲乙的功率大小无关，故A错误。
B、甲的效率比乙的效率高，说明在做同样多的有用功时，甲消耗汽油少，故B错误。
C、甲的效率比乙的效率高，说明在消耗相同的汽油时，甲做的有用功多，故C错误。
D、甲的效率比乙的效率高，说明在消耗相同的汽油时，甲做的有用功比乙的多，故D正确。
故选：D。
2．【解答】
A、燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的燃烧程度无关，故A错误
B、燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的质量无关，故B错误；
C、热值是燃料的一种属性与燃料的质量无关，不同的物质热值一般不同，故C正确；
D、由于不确定燃料是否完全燃烧，不能计算煤的热值，故D错误。
故选：C。
3．【解答】
A、热机并不都是4冲程的，也有2冲程的，故A错误；
B、蒸汽机、内燃机、燃气轮机、喷气发动机都叫热机，故B正确；
C、热机就是利用内能来工作的机器，故C正确；
D、用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫热机的效率，故D正确。
故选：A。
4．【解答】
A、柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞，故A错误；
B、柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火，故B正确；
C、一般情况下，柴油机比汽油机效率高，故C正确；
D、柴油机与汽油机在工作时都分为四个冲程，分别为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程，工作过程基本相同，故D正确。
故选：A。
5．【解答】
A、汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故A错误；
B、汽油机在吸气过程中，将汽油和空气的混合物吸入气缸中，柴油机在吸气过程中，将空气吸入气缸中，故B错误；
C、汽油机在做功冲程中，进气门关闭，排气门也关闭，故C错误；
D、热机的四个冲程中，做功冲程是唯一一个对外做功的冲程，故D正确。
故选：D。
6．【解答】
甲图中两个气门都关闭，火花塞点火，此时活塞向下运动，应该是第三个冲程﹣﹣做功冲程；
乙图中进气门打开，排气门关闭，应该是第一个冲程﹣﹣吸气冲程；
丙图中进气门关闭，排气门打开，应该是第四个冲程﹣﹣排气冲程；
丁图中两个气门都关闭，火花塞没有点火，此时活塞向上运动，应该是第二个冲程压缩冲程。
按照四个冲程的先后顺序应该是乙、丁、甲、丙。
故选：B。
7．【解答】
A、热机效率是指用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值，与燃料热值的大小无关，故A错误；
B、热机效率是指用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值，有用功越多，不知道总功的多少，热机效率不一定越高，故B错误；
C、热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，则有用功占总功的比例越高，即效率一定越高，故C正确；
D、热机做功越快，表示热机的功率越大，与效率无关，故D错误。
故选：C。
8．【解答】
A、空中飞行的子弹由于运动而具有动能，并且能够做功，所以具有机械能，故A正确；
B、悬挂着的物体，具有做功的本领，具有重力势能，也就具有机械能，故B错误；
C、决定物体动能大小的因素是质量越大速度越大，具有的动能就越大，本选项中甲和乙的质量没有确定无法比较它们动能的大小，故C错误；
D、决定重力势能大小的因素是质量越大举得越高，具有的重力势能越大，本选项中甲和乙的质量没有确定无法比较它们重力势能的大小，故D错误。
故选：A。
9．【解答】
A、在试管内装些水，用橡胶塞塞住，加热使水沸腾，会看到塞子受到水蒸气的压力而冲出去，此过程蒸气对外做功，内能减小，温度降低，故A正确；
B、用打气筒向瓶内打气的过程中压缩瓶内空气做功，机械能转化为内能；活塞克服与筒壁间的摩擦做功，机械能转化为内能，属于做功改变物体的内能，瓶内气体和打气筒内能改变方式相同，故B正确；
C、汽油机的做功冲程中，燃气对活塞做功，燃气的内能转化为机械能，所以燃气的内能减少，故C错误；
D、火箭加速上升的过程中，搭载的卫星的质量不变，其速度增大、高度增大，所以动能和重力势能都增大，即机械能增大，故D正确。
故选：C。
10．【解答】
A、扩散现象不仅发生在在气体之间，也能发生在气体和液体之间、固体之间、固体与气体之间，故A错误；
B、比热容是物质的一种特性，与物体的温度无关，例如，10℃和20℃的水的比热容相同，故B错误；
C、炎热的夏天，在室内地面上洒水，水蒸发会从周围吸热而降低周围环境的温度，使人感到凉爽，故C正确；
D、内燃机的做功冲程是把内能转化为机械能，而不是机械能转化为内能，故D错误。
故选：C。
11．【解答】
A、甲图中蓝墨水在热水中扩散的比冷水中快，说明温度越高，分子运动速度越快，故A正确；
B、乙图中两个压紧的铅块能吊起钩码，是由于分子间存在引力，故B错误；
C、图中厚玻璃筒内的空气被压缩时，活塞对筒内空气做功，筒内空气的内能变大，故C错误；
D、图中进气门和排气门均关闭，火花塞点火和活塞向下移动，可以判断这个冲程是做功冲程，故D错误。
故选：A。
12．【解答】
A、热传递的条件是有温度差，热量总是从高温物体传给低温物体（或从同一物体的高温部分传给低温部分），热量不是从内能大的物体传向内能小的物体，故A错误；
B、热机在压缩冲程中，通过对气体做功的方法将机械能转化为内能，故B正确；
C、物体内能减少，温度不一定降低，比如晶体在凝固过程中放热，内能减小，但温度不变，故C错误；
D、在质量相同的情况下，燃料的热值越大，燃烧时放出的热量才越多，故D错误。
故选：B。
13．【解答】机械能转化为内能的冲程是压缩冲程。
A、进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程。故A不符合题意；
B、气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程。故B符合题意；
C、气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程。故C不符合题意；
D、排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程。故D不符合题意。
故选：B。
14．【解答】
A、雾炮车在水平路面匀速行驶并不断向外喷水的过程中，其速度不变，高度不变，但质量变小，所以雾炮车的动能变小，重力势能变小，机械能也变小，故A错误；
B、喷向空中的水雾很快散失，是小水滴由液态变为气态，发生了汽化现象，故B错误；
C、柴油发动机在做功冲程中，将柴油燃烧释放的内能转化为机械能，从而驱动雾炮车前进，故C正确；
D、尘埃粒子不是分子，尘埃粒子沉降到地面是宏观物体的机械运动，该现象不能说明分子热运动减慢了，故D错误。
故选：C。
15．【解答】
AB、由图可知，热机进气门和排气门关闭，活塞上行，所以该冲程是压缩冲程，其能量转化是机械能转化为内能，故A错误、B正确；
C、该汽车的燃料是汽油，排放的尾气会污染空气，故C错误；
D、汽油机的效率在20%﹣30%左右，不可能达到90%，故D错误。
故选：B。
二．多选题（共2小题，满分6分，每小题3分）
16．【解答】抽气机可以改变容器内的气压，不属于热机。蒸汽机工作时，将内能转化为机械能，属于热机。发电机实现了将机械能转化为电能，不属于热机。滑翔机利用流速与气压的关系工作，不属于热机。
故选：ACD。
17．【解答】
A、水的沸点与气压有关，气压越大，沸点越高，反之气压越低，沸点越低，在标准大气压下水沸腾的温度是100℃，故A错误；
B、用扫帚把地面上的积水扫开，增大液体的表面积从而加快了水的蒸发，故B正确；
C、内燃机在做功冲程中将燃气内能转化为机械能，故C正确；
D、内陆地区比沿海地区昼夜温差大，原因内陆地区多砂石，沿海地区多水，砂石的比热容比水的比热容小，同样受冷和受热时温度变化大，故D正确。
故选：BCD。
三．填空题（共10小题，满分20分，每小题2分）
18．【解答】
耗油少是指汽油机的效率高，行驶相同的路程，消耗燃料少。
故答案为：效率；少。
19．【解答】输出功率相同的汽车，燃烧相同的燃料（或汽油），消耗的总能量相同，汽油味越淡，说明燃烧的越充分，燃烧放出的热量越多，转化成的有用功越多，使得发动机的效率越高。
故答案为：高； 燃料燃烧充分，效率高。
20．【解答】
热机的压缩冲程中，活塞的机械能转化成燃气的内能；在做功冲程中，高温高压燃气推动活塞做功，内能减少、转化成活塞的机械能。
故答案为：压缩；做功。
21．【解答】
（1）由发动机的能量流向图可知，该汽油机的效率为（即输出有用功在燃料完全放出热量中的百分比）：η＝100%﹣33%﹣30%﹣7%＝30%；
（2）汽油机中，燃料在汽缸内燃烧，而且燃料与空气混合充分，燃烧得比较完全，再就是燃料在气缸内部燃烧热量损失少，用来做有用功的能量多，而蒸汽机是外燃机，燃料在气缸的外部燃烧，热量损失多，用来做有用功的能量少，因此汽油机的效率比蒸汽机更高。
故答案为：30%；高。
22．【解答】装置中使小风车转动的能量转化是内能转化为机械能。热机就是利用内能转化为机械能工作的。
故答案为：内能转化为机械能；热机。
23．【解答】
1kg汽油完全燃烧放出的能量为：Q放＝3.01×107J+1.29×107J＝4.3×107J，
该汽油机的效率为η＝＝×100%＝30%；
由公式Q放＝mq得汽油的热值为：q＝＝＝4.3×107J/kg。
故答案为：30%；4.3×107。
24．【解答】
物体能够对外做功，表示这个物体具有能量，简称能，单位焦耳。
故答案为：能量；焦耳。
25．【解答】
（1）迅速向下压活塞，活塞会压缩空气做功，机械能转化为内能，使空气的内能增加，温度升高，这是通过做功的方法增大空气内能的；空气的内能传递给棉花，当温度达到棉花的燃点时，棉花就会燃烧，这是通过热传递的方式增加棉花的内能的；
（2）汽油机在1s内完成了60个冲程，飞轮转动的圈数×60＝30r，则1min转30×60＝1800r，故该汽油机工作时飞轮的转速为1800r/min。
故答案为：增加；热传递；1800。
26．【解答】
汽油机转速为3000r/min＝50r/s，说明1s飞轮转过50r，
因为飞轮转2r，活塞往复运动2次，对外做功1次，
所以，飞轮转50r，活塞往复运动50次，对外做功25次。
故答案为：25；50。
27．【解答】
（1）汽油机的压缩冲程中，活塞向上压缩气体，使得气缸内气体的内能增加，温度升高，故是通过做功改变物体内能的；
（2）以活塞为参照物，火花塞相对于活塞的位置发生变化，故火花塞是运动的。
故答案为：做功；运动。
四．解答题（共4小题，满分19分）
28．【解答】
（1）因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，水能带走较多的热量，冷却效果好，所以用水做汽车发动机的冷却剂；
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，因此对气体做功，气体的内能增加；
（2）A、根据题中信息可知进气道中吸入的气体类别是空气，而不是空气与燃气的混合气体，故A错误；
B、对气体在燃烧室中与燃料燃烧，产生的高温高压气流推动涡轮，所以气体对外做功，内能转化为机械能，故B正确；
C、压缩气体时，机械能转化为内能，不能推动涡轮转动，故C错误；
D、由于力的作用是相互的，尾喷管中喷出的气流对飞机有一个向上的力，对飞机做功，故D正确；
（3）由流体压强与流速的关系知流速越快的地方压强越小、流速越慢的地方压强越大，机加速飞行时外界空气流速大压强小，将大量空气压入进气道入风口，所以可调管道的通风口面积S2应变大；
（4）如图乙所示，当飞机以200m/s的水平速度匀速巡航时，受到的阻力为3.6×104N；在巡航0.5h的过程中克服阻力做的功为：
W＝fvt＝3.6×104N×200m/s×0.5×3600s＝1.296×1010J，
所以获得的机械能为：W机＝＝2.16×1010J，
由公式Qη＝W得：
Q＝＝＝5.4×1010J；
耗油得质量为：m＝＝＝1080kg。
故答案为：（1）比热容大；（2）BD；（3）变大；（4）1.296×1010；1080。
29．【解答】（1）要完成本实验，需要测量水的温度与水和蜡烛的质量，因此还需要温度计与天平；
（2）由于燃料的热值与燃烧时间无关，故不必记录燃烧时间，即D属于多余的；
（3）这支蜡烛的热值q＝＝＝；
（4）实验过程中蜡烛燃烧产生的热量有部分散失于空气中，蜡烛燃烧放出的热量没有全部被水吸收，因此实验测出的热值比真实值小。
故答案为：（1）温度计；天平；（2）D；（3）q＝；（4）小；蜡烛燃烧放出的热量没有被水完全吸收。
30．【解答】
（1）由题意可知，太阳能电池板可将太阳能转化为电能；
（2）摄像机的镜头相当于一个凸透镜，其成像的原理是：当物距大于二倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像；
（3）①提问：火星探测器是通过什么方式向地球发回信息的？
回答：火星和地球之间的大部分区域是真空，声音不能在真空中传播，电磁波可以在真空中传播，故科研人员通过电磁波向地球发回信息；
②提问：大风吹掉太阳能电池板上的灰尘，大风使灰尘的什么发生改变？
回答：大风吹掉太阳能电池板上的灰尘，说明风使灰尘的运动状态发生了改变。
故答案为：（1）电；（2）凸；（3）火星探测器是通过什么方式向地球发回信息的？通过电磁波向地球发回信息（答案不唯一）。
31．【解答】
（1）2kg煤完全燃烧产生的热量Q放＝mq＝2kg×3×107J/kg＝6×107J；
（2）水所吸收的热量Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×100kg×（80℃﹣20℃）＝2.52×107J；
（3）煤炉烧水时的热效率η＝＝×100%＝42%。
（4）家用煤炉效率较低，原因是：煤炭不容易完全燃烧、热量散失到空气中、废气带走很大一部分热量等。
答：
（1）煤完全燃烧产生的热量为6×107J；
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量为2.52×107J；
（3）煤炉烧水时的热效率为42%；
（4）小火炉的热效率太低，能源利用率低。
五．计算题（共5小题，满分25分，每小题5分）
32．【解答】
（1）由ρ＝得，消耗汽油的质量为：
m＝ρV＝0.8×103kg/m3×2.5×10﹣3m3＝2kg，
汽油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq＝2kg×4.5×107J/kg＝9×107J；
由η＝得该汽车发动机做的有用功是：
W＝ηQ放＝40%×9×107J＝3.6×107J；
（2）由W＝Fs得汽车发动机的牵引力：
F＝＝＝4.5×103N，
汽车受到的阻力：f＝F＝4.5×103N。
答：
（1）该汽车发动机做的有用功为3.6×107J；
（2）汽车受到的阻力为4.5×103N。
33．【解答】
（1）汽车做匀速直线运动，处于平衡状态，即阻力与牵引力是一对平衡力，由平衡条件得：车所受的牵引力为：F＝f＝1.6×103N；
汽车的牵引力所做的功：
W＝Fs＝1.6×103N×0.9×103m＝1.44×106J；
（2）汽油燃烧释放的能量：
Q＝mq＝0.125kg×4.6×107J/kg＝5.75×106J，
所以发动机的效率：
η＝＝×100%≈25%。
答：
（1）牵引力所做的功为1.44×106J；
（2）若轿车发动机的效率为25%。
34．【解答】
（1）由图可知汽车的速度为：v＝90km/h，
由公式v＝可知行驶100千米所用的时间为：t＝＝＝h＝4000s，
在一百公里内发动机做的功为：W＝Pt＝20×103W×4000s＝8×107J；
（2）由公式ρ＝可知所用汽油的质量为：m＝ρV＝10×10﹣3m3×0.7×103kg/m3＝7kg，
汽油完全燃烧放出的热量：Q＝mq＝7kg×4.6×107（J/kg）＝3.22×108J，
发动机的效率为：η＝＝×100%≈24.8%。
答：
（1）发动机所做的有用功是＝8×107J；
（2）该汽车发动机的效率是24.8%。
35．【解答】（1）汽油的体积为V＝5L＝0.005m3
汽油的质量为m＝ρV＝0.7×103kg/m3×0.005m3＝3.5kg
汽油完全燃烧所放出的热量为：
Q放＝mq＝3.5kg×4×107J/kg＝1.4×108J
（2）由η＝得，所做有用功：
W＝30%Q放＝30%×1.4×108J＝4.2×107J，
s＝60km＝6×104m，
由W＝Fs可得牵引力：F＝＝＝700N。
答：（1）该路段上汽油完全燃烧所放出的热量为1.4×108J；
（2）该路段上发动机给汽车行驶提供的牵引力为700N。
36．【解答】
（1）汽车做匀速直线运动，处于平衡状态，即阻力与牵引力是一对平衡力，由平衡条件得：车所受的阻力f＝F＝1.6×103N；
汽车的牵引力所做的功：
W＝Fs＝1.6×103N×0.9×103m＝1.44×106J；
（2）汽油燃烧释放的能量：
Q＝mq＝0.125kg×4.6×107J/kg＝5.75×106J，
所以发动机的效率：
η＝＝×100%≈25%。
答：
（1）轿车所受牵引力大小为1.6×103N，牵引力所做的功为1.44×106J；
（2）若轿车发动机的效率为25%。

展开更多......

收起↑