物理第十三章 内能与热机综合与测试达标测试

第十三章检测卷

(70分 70分钟)

一、填空题(每空2分,共20分;将答案直接填写在横线上,不必写出解题过程)

1.生活中,当我们拔掉自行车轮胎气门芯时,一股气流从气门冲出来,并伴有潮湿的小水珠。这实际上是轮胎内的压缩空气迅速膨胀对外做功,内能 减小 (选填“增大”或“减小”)。 

2.如图,一定质量的空气被密封在一个绝热(指与外界环境无热量交换)的容器中,已知活塞与容器壁之间无摩擦。当用力F快速向右推动活塞,使活塞向右移动一段距离,则在此过程中,容器内空气的温度将不断 升高 (选填“升高”或“降低”)。 

3.“涡轮增压”是目前在各种汽油机和柴油机中采用的一项节能、提高热机功率的技术。它是利用热机排出的废气带动涡轮旋转,先将新鲜空气压缩后再送入内燃机的进气口。这样做的好处是 减小 (选填“增大”或“减小”)排出废气所带走的能量,提高内燃机的效率。 

4.小阳在三个相同的烧杯中,各加入相同质量的甲、乙、丙三种不同的液体,分别放在三个相同的酒精灯上加热,实验数据记录如表所示,通过分析表中的数据可知, 甲 液体的比热容最小。 

5.常规潜艇以四冲程柴油内燃机为动力,工作时包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程,其中机械能转化为内能的是 压缩 冲程。 

6.一台单缸四冲程的汽油机在工作过程中,飞轮的转速是600 r/min,则汽油机每分钟完成 300 个工作循环。 

7.可燃冰作为一种潜力巨大的清洁能源,完全燃烧放出的热量可达到煤气的数十倍(煤气热值q=4.2×107 J/kg),以10倍的关系计算,500 g可燃冰完全燃烧放出的热量为 2.1×108 J。 

8.某液体的沸腾图像如图所示,该液体的质量为0.2 kg,前4 min吸收的热量是6.72×104 J,则此液体的比热容为 2.1×103 J/(kg·℃)。 

9.已知汽车发动机的输出功率为75 kW,该汽车行驶1 h所消耗的柴油是16 kg,q柴油=4.3×107 J/kg,则该汽车发动机的效率约为 39.2% 。 

10.A、B两物体质量相等,温度均为10 ℃;甲、乙两杯水质量相等,温度均为50 ℃,现将A放入甲杯,B放入乙杯,热平衡后,甲杯水温度降低了4 ℃,乙杯水温度降低了8 ℃,不考虑热量的损失,则A、B两物体的比热容之比为 4∶9 。 

二、选择题(每小题2分,共14分;每小题给出的四个选项中,只有一个选项符合题意,请把符合题意的选项序号填入下列表格内,答案未填入表格内的不能得分)

11.20 kg温度为30 ℃的水与30 kg温度为20 ℃的水相比较,下列说法正确的是

A.20 kg温度为30 ℃的水具有的热量多

B.30 kg温度为20 ℃的水具有的热量多

C.两者的比热容相同

D.两者具有相同的内能

12.如图事例中,利用热传递改变物体内能的是

13.如图是内燃机工作循环中的一个冲程,它是

A.压缩冲程,将化学能转化成内能 

B.压缩冲程,将机械能转化成内能

C.做功冲程,将内能转化成机械能 

D.做功冲程,将机械能转化成内能

14.有两个铜块甲和乙,其中甲的质量大于乙的质量,让它们放出相等的热量后,再相互接触,则

A.热量从甲传到乙 B.热量从乙传到甲

C.它们之间不发生热传递 D.无法确定

15.图甲是“探究不同物质吸热升温的现象”实验装置。两个相同的烧杯中分别装有质量和初温都相同的a、b两种液体,用相同的装置加热。根据记录的实验数据绘制的温度与时间的关系图像如图乙所示。下列说法中正确的是

A.组装器材时,先固定上面铁圈的高度

B.升高相同温度,a液体吸收的热量更多

C.a液体的比热容小于b液体的比热容

D.不添加器材,利用本实验装置还可以比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量

16.小明和小华学习了燃料的热值后,他们一起设计了一个实验来探究煤油和菜籽油热值的大小关系。他们组装了如图所示的装置进行实验,为了保证实验结论的可靠性,下列措施不合理的是

A.两杯水的质量应相等 B.两杯水的初温应相等

C.两种燃料的质量应相等 D.燃料燃烧的时间应相等

17.冷水的质量为m,温度为t0,吸收热量Q后,温度升高到t1,另有质量为2m的热水,放出热量Q后,温度降低到t1,那么热水原来的温度为

A. B. C. D.

三、实验题(第18小题8分,第19小题9分,共17分)

18.聪聪为比较酒精和汽油热值的大小,利用如图所示的装置进行了实验:

(1)取质量相等的酒精和汽油作燃料,制成酒精灯和汽油灯。在两个完全相同的烧杯中装入质量和初温都相同的 同种(1分) (选填“同种”或“不同”)液体。同时点燃酒精灯和汽油灯,对两杯液体加热; 

(2)聪聪从开始加热时记录温度计的示数,待燃料 全部燃烧(1分) (选填“全部燃烧”或“燃烧相同的时间”)后,聪聪根据温度计的示数变化绘制出了如图丙所示的图像,由图像可知, 汽油(1分) (选填“酒精”或“汽油”)的热值较大; 

(3)如果该实验选择比热容 小(2分) (选填“大”或“小”)的液体可以使实验现象更加明显; 

(4)若已知液体的比热容、液体的质量及两种燃料的质量,聪聪计算出液体吸收的热量,她通过这些数据 不能(1分) (选填“能”或“不能”)准确地计算出酒精和汽油的热值,因为 有热量损失(2分) 。 

19.如图甲是“探究不同物质吸热升温现象”的实验装置,小华将初温和质量相等的色拉油和水分别装在相同的烧杯中,用酒精灯加热并不断搅拌,每隔0.5 min测量一次温度,数据记录在下表中。

(1)选用相同的酒精灯,是为了使单位时间内色拉油和水 吸收的热量(1分) 相同,不断搅拌的目的是使色拉油和水 均匀受热(1分) ; 

(2)图乙中已经画出色拉油温度随时间变化的图像,开始部分并不是直线,导致此现象的原因是除色拉油外还有 石棉网和烧杯(2分) 吸收热量,为尽量减小这种影响,写出一种改进方法: 用电加热器直接加热色拉油(合理即可,2分) ; 

(3)根据上表实验数据,在图乙中画出水的温度随时间变化的图像,分析图像可知,当色拉油和水升高相同温度时, 色拉油(1分) 需要的时间短。 

答案:如图所示(2分)

四、计算题(第20小题6分,第21小题6分,第22小题7分,共19分;解答要有必要的公式和解答过程,只有最后答案的不能得分)

20.在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中,烧杯中盛有20 ℃、质量为100 g的水,在一个标准大气压下用酒精灯加热至沸腾,假如完全燃烧3 g酒精,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),酒精的热值为3.0×107 J/ kg。求:

(1)水吸收的热量;

(2)此过程中酒精灯烧水的热效率(结果保留到0.1%)。

解:(1)水吸收的热量

Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.1 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×104 J (2分)

(2)酒精完全燃烧放出的热量

Q放=m'q=3×10-3 kg×3.0×107 J/kg=9×104 J (2分)

酒精灯烧水的热效率

η=×100%=×100%≈37.3% (2分)

21.太阳能热水器广受人们青睐。资料表明,晴天地面附近垂直于太阳的表面接收到的太阳能量平均为1.0×103 J/(m2·s),即在1 s内每平方米的面积上接收到的太阳能是1.0×103 J。某品牌太阳能热水器可以将接收到的太阳能的40%用来给水加热,其集热器接收阳光垂直照射的有效面积为2 m2,现向贮水箱中注入100 kg、20 ℃的水,则晴天暴晒在阳光下8 h,求贮水箱中水的末温(假定水的质量保持不变,结果保留小数点后一位)。

解:热水器上接收到的太阳能

E=8×3600×2×1.0×103 J=5.76×107 J (2分)

贮水箱中水吸收的热量

Q=40%E=2.304×107 J (1分)

水箱中水升高的温度

Δt==≈54.9 ℃ (2分)

贮水箱中水的末温

t=20 ℃+Δt=20 ℃+54.9 ℃=74.9 ℃ (1分)

22.奇瑞汽车是安徽的骄傲。2019年3月24日奇瑞官方宣布新型发动机ET15B研制成功,并宣称该发动机的热效率高达36%,即该发动机可以将所消耗汽油能量的36%转化为机械能。若安装了该发动机的汽车质量为1.5 t,匀速行驶时所受的阻力为车重的0.1倍,则该车匀速行驶120 km至少需要消耗汽油多少千克(q汽油=4.7×107 J/kg,g取10 N/kg,假设所输出的机械能均用于克服行驶阻力,结果保留一位小数)?

解:汽车的重力

G=mg=1.5×103 kg×10 N/kg=1.5×104 N (1分)

因为汽车匀速行驶,所以

F牵=f阻=0.1G总=0.1×1.5×104 N=1500 N (1分)

牵引力做的功

W=F牵s=1500 N×120×103 m=1.8×108 J (1分)

根据η=×100%可知,汽油完全燃烧释放的能量

Q===5×108 J (2分)

根据Q=mq可知,汽油的质量

m汽油==≈10.6 kg (2分)