初中物理第十四章 内能的利用综合与测试课后练习题

这是一份初中物理第十四章 内能的利用综合与测试课后练习题，共8页。试卷主要包含了热机是利用　　　　能做功的机械等内容，欢迎下载使用。
如图所示,用橡胶塞塞住试管口,用酒精灯对水加热,一段时间后,观察到橡胶塞突然被推出.试管内的水蒸气对橡胶塞 ,水蒸气的 能转化为橡胶塞的机械能.
2.热机是利用 能做功的机械.汽油机和柴油机的一个工作循环包括 四个冲程.
3.0.5 m3的天然气完全燃烧放出的热量是 J(q天然气=4×107 J/m3),用掉一部分天然气后,剩余天然气的热值 .(选填“变大”“变小”或“不变”)
4.如图甲所示是单缸四冲程汽油机的某个冲程,该冲程的能量转化情况为 .该汽油机的能量流向如图乙所示,则该汽油机的效率为 .
5.(2020·江苏无锡期中)压缩空气储能是一项全新的储能技术,它将多余的电能利用压缩机把空气压缩到密闭容器中,将能量转化为气体的 并储存;需要时,使压缩空气膨胀推动机器转动,这一过程类似于四冲程汽油机的 冲程.
6.如图所示是一种设想中的永动机,它通过高处的水流冲击叶片,叶片的转动用来对外做功,同时带动抽水器从低处将水抽到高处,从而循环工作.这种永动机 (选填“能”或“不能”)一直工作下去,你判断的依据是 .
7.某种单缸四冲程汽油机满负荷工作时的一个做功冲程可对外做功150 J,飞轮的转速是1 500 r/min,该汽油机每分钟消耗10 g汽油.该汽油机满负荷工作时将内能转化为机械能的效率是 .若将该汽油机的效率提高5%,则其满负荷工作5 h可以节省汽油 kg.(汽油的热值取4.5×107 J/kg)
二 选择题(每小题4分,共40分.多选题每小题至少有2个选项符合题意,全部选择正确得3分,选择正确但不全得1分,有错选的不得分)
8.(2020·广东实验中学期中改编)科幻影片《流浪地球》中,人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体,将地球推开,这一情景中涉及的能量转化与下列内燃机的哪个冲程中的相同( )

A B C D
9.关于汽油机与柴油机,下列说法正确的是( )
A.汽油机上的火花塞可以用柴油机的喷油嘴代替
B.柴油机和汽油机在吸气冲程中,吸入汽缸的都是空气
C.在做功冲程中,柴油机汽缸内的燃气温度和压强比汽油机中的低
D.汽油机和柴油机在压缩冲程中都是将机械能转化为内能
10.柴油机甲比柴油机乙的效率高,这说明( )
A.甲柴油机的功率大
B.甲柴油机消耗的燃料少
C.工作时间相同,甲柴油机用的燃料少
D.甲柴油机将燃料释放的能量变成有用功的比例大
11.下列四幅图中,关于能量转化的说法错误的是 ( )
甲 乙 丙 丁
A.图甲,过山车向下运动时将重力势能转化为动能
B.图乙,水电站将水的机械能转化为电能
C.图丙,自行车运动员奋力蹬车时,人体内的一部分化学能转化为动能
D.图丁,汽车在刹车过程中,刹车片会发热,将内能转化为动能
12.如图甲、乙所示分别为喷气式飞机和火箭在空中飞行的场景,下列关于它们的说法正确的是( )

甲 乙
A.两者使用的发动机,都是利用空气来助燃的
B.两者使用的发动机,都不是利用空气来助燃的
C.两者都是利用高温、高压气体产生的反作用力来飞行的
D.两者都是利用机械能转化为内能实现飞行的
13.为了合理利用能源,人们一直在努力提高热机效率,以下是一些提高热机效率的方法:①尽量减少各种热损;②加润滑油减少机器各部件之间的摩擦;③使用热值高的燃料.其中合理的一组是 ( )
A.①② B.①③ C.②③ D.①②③
14.(2021·辽宁鞍山期中改编)双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料,下列说法正确的是( )
A.天然气的热值约为4×107 J/m3,说明燃烧1 m3天然气所放出的热量是4×107 J
B.汽车发动机用水作冷却物质,是因为水的比热容较小
C.燃料的热值越大,燃烧时放出的热量越多
D.汽油的热值大小与其是否充分燃烧无关
15.能量与生活息息相关,下列有关说法正确的是( )
A.随着科学技术的不断发展,永动机是可以制成的
B.人们对太阳能的开发和利用,说明能量可以凭空产生
C.有些新型燃料汽车实现了“零排放”,但它的效率不可能达到100%
D.一个单摆摆动多次后最终停了下来,说明能量的总量逐渐减少
16.(多选)2021年1月20日,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,成功将天通一号03星发射升空.卫星顺利进入预定轨道,任务圆满成功,中国航天发射迎来2021年开门红.下列说法正确的是( )
A.燃料燃烧时,将化学能转化为内能
B.卫星上的太阳能电池板将太阳能转化为内能
C.火箭的燃料使用了液态氢,主要是因为其密度小、热值大
D.火箭升空时动能转化为重力势能
17.(多选)动车组列车进站前的减速过程分为两个阶段:第一阶段采用“再生刹车”技术,列车速度从250 km/h减至90 km/h,这期间停止动力供给,列车依靠惯性继续前行,并带动发电机发电;第二阶段采用机械刹车,列车速度从90 km/h开始不断减小直至停止.关于列车进站过程中的能量转化,下列说法中正确的是( )
A.第一阶段减少的动能全部转化为电能,即电能等于减少的动能
B.第一阶段减少的动能有一部分转化为电能,即电能小于减少的动能
C.第二阶段减少的动能主要转化为内能,且内能小于减少的动能
D.第二阶段减少的动能主要转化为内能,且内能大于减少的动能
三 实验探究题(共10分)
18. 如图所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同.燃料的质量都是10 g,烧杯内的液体质量、初温均相同.
(1)比较不同燃料的热值,应选择 两图进行实验,在此实验中,通过 (选填“加热时间的长短”或“液体升高的温度”)来体现液体吸收热量的多少,并进一步反映燃料燃烧放出热量的多少.
i
(2)若在比较不同燃料的热值时,质量为200 g的水为被加热液体,记录的数据如表所示.
根据表中数据计算:燃料1加热的水吸收的热量为 J,燃料1的热值是 J/kg.查阅资料可知燃料1的热值实际为4.6×107 J/kg,通过实验得到的燃料热值与实际相比偏小,你认为出现这种情况的主要原因是
[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
四 综合应用题(共22分)
19.(6分)某物理兴趣小组的同学用煤炉给10 kg的水加热,同时,他们绘制了如图所示的加热过程中水的温度随时间变化的图像.假设在6 min内完全燃烧了0.2 kg的煤,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),煤的热值约为3×107 J/kg.求:
(1)0.2 kg的煤完全燃烧产生的热量;
(2)经过6 min加热,水所吸收的热量;
(3)煤炉烧水时的效率.
20.(7分)2020年2月17日,两张“运-20机票”在微信朋友圈刷屏,“运-20飞机票致敬白衣战士”登上微博热搜榜,无数网友点赞.若运-20在高空中飞行时在恒定的水平推力F的作用下,以720 km/h的速度沿水平方向匀速航行1 h,需要完全燃烧航空煤油4 800 kg.已知飞机发动机的机械功率是3.2×107 W,航空煤油的热值为4×107 J/kg.试求:
(1)4 800 kg航空煤油完全燃烧放出的热量;
(2)发动机获得的水平推力F;
(3)该飞机发动机的效率.
21.(2021·江苏扬州期中)(9分)太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备.某品牌太阳能热水器平均每小时接收4.2×106 J的太阳能.在6 h的有效照射时间内,该太阳能热水器可使质量为100 kg、初温为10 ℃的水的温度升高至30 ℃.[水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)求太阳能热水器中水吸收的热量Q.
(2)求太阳能热水器的效率η.
(3)若改用煤气来继续加热太阳能热水器中的水,需要使水温上升到40 ℃,假设煤气完全燃烧放出的热量全部被水吸收,则需要完全燃烧多少煤气?(设煤气的热值q=4×107 J/m3)
第十四章 内能的利用
1.做功 内
2.内 吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程
3.2×107 不变
【解析】完全燃烧0.5 m3的天然气放出的热量Q=Vq天然气=0.5 m3×4×107 J/m3=2×107 J;热值是燃料的一种特性,与燃料的质量大小无关,故用掉一部分天然气后,剩余天然气的热值不变.
4.机械能转化为内能 30%
【解析】从题图甲中可以看出,两气门都关闭,活塞向上运动,是压缩冲程,压缩冲程中机械能转化为内能.由题图乙可知,该汽油机的效率η=100%-33%-30%-7%=30%.
5.内能 做功
【解析】压缩空气膨胀推动机器转动时,压缩空气的内能转化为机器的机械能;在汽油机的做功冲程中,高温、高压气体对活塞做功,气体的内能转化为活塞的机械能,所以压缩空气膨胀推动机器转动的过程类似于四冲程汽油机的做功冲程.
6.不能 违反了能量守恒定律
【解析】设想中的永动机不能一直工作下去,因为抽水器在工作过程中,有一部分机械能会转化为内能,即机械能会逐渐减少,根据能量守恒定律可知,抽水器最后会停止工作.
【素养落地】以永动机为素材考查了能量守恒定律,引导学生对科学和技术有正确的态度.
7.25% 0.5
【解析】因单缸四冲程汽油机满负荷工作时,一个工作循环飞轮转2转,完成4个冲程,对外做功1次,且飞轮的转速是1 500 r/min,所以该汽油机每分钟对外做功750次,则该汽油机满负荷工作1 min时对外做的功W=150 J×750=1.125×105 J;该汽油机每分钟消耗10 g汽油,10 g汽油完全燃烧释放的热量Q放1=m1q=10×10-3 kg×4.5×107 J/kg=4.5×105 J,则该汽油机满负荷工作时将内能转化为机械能的效率η=×100%=×100%=25%.若将该汽油机的效率提高5%,则汽油机的效率η'=η+Δη=25%+5%=30%,因每分钟需要的机械能不变,所以,此时需要汽油完全燃烧释放的热量Q放2= ==3.75×105 J,由Q放=mq可得,所需汽油的质量m2= == kg= g,则该汽油机满负荷工作5 h可以节省汽油的质量Δm=n(m1-m2)=5×60×(10 g- g)=500 g=0.5 kg.
8.C
9.D 汽油机的火花塞是为了产生火花,柴油机的喷油嘴是喷油用的,二者不可互换,A中说法错误;汽油机在吸气冲程中吸入的是空气和汽油的混合物,柴油机在吸气冲程中吸入的是空气,B中说法错误;在做功冲程中,柴油机汽缸内的燃气温度和压强比汽油机中的高,C中说法错误.
10.D 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热机的效率,热机的效率与其功率大小无关,与燃料的多少也无关.
11.D 题图甲中,过山车向下运动时高度减小,重力势能减小,速度增大,动能增大,重力势能转化为动能,故A中说法正确;题图乙中,水电站里水轮机带动发电机发电,将水的机械能转化为电能,故B中说法正确;题图丙中,自行车运动员奋力蹬车时,人体内的一部分化学能转化为动能,故C中说法正确;题图丁中,汽车在刹车过程中,刹车片会发热,将动能转化为内能,故D中说法错误,符合题意.故选D.
12.C 喷气式飞机利用空气喷气发动机提供动力,需要用空气中的氧气来助燃;火箭利用火箭喷气发动机提供动力,它工作时用自带的氧化剂助燃,故A、B均错误.喷气式飞机和火箭都是利用高温、高压气体产生的反作用力来飞行的,发动机将内能转化为机械能,故C正确、D错误.
13.A 燃料的热值高低不会影响热机的效率,③不合理;通过减少各种热损、加润滑油等可以减少能量损失,从而提高热机效率,①②合理.故选A.
14.D 天然气的热值是4×107 J/m3,说明完全燃烧1 m3天然气所放出的热量是4×107 J,故A错误;汽车发动机用水作冷却物质,是因为水的比热容较大,升高相同的温度能吸收较多的热量,故B错误;由Q放=mq可知,燃料燃烧时放出的热量与燃料的热值和质量有关,另外还与燃料燃烧程度有关,故C错误.
15.C
16.AC
17.BC 第一阶段减速过程中,列车在带动发电机发电的同时还受到摩擦力的作用,所以这一阶段动能(或机械能)在转化为电能的同时还有一部分转化为内能,即转化为的电能小于减少的动能,故A错误,B正确.第二阶段,因为是机械刹车,所以动能主要转化为内能,但是因为发电机还没有停止工作,所以还有一小部分动能转化为电能,由此可知内能小于减少的动能,C正确、D错误.
18.(每空2分)(1)甲、乙 液体升高的温度 (2)1.68×104 1.68×106
存在热散失,燃料完全燃烧放出的热量没有全部被水吸收(合理即可)
【解析】(2)水吸收的热量为Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.2 kg×20 ℃=1.68×104 J,燃料1的热值q1==1.68×106 J/kg.
19.(1)0.2 kg煤完全燃烧产生的热量 Q放=qm煤=3×107 J/kg×0.2 kg=6×106 J(2分)
(2)由图可知,经6 min后,水温上升了60 ℃,故水吸收的热量 Q吸=cm水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×60 ℃=2.52×106 J(2分)
(3)煤炉烧水时的效率 η=×100%=×100%=42%(2分)
20.(1)航空煤油完全燃烧放出的热量
Q放=qm=4×107 J/kg×4 800 kg=1.92×1011 J (2分)
(2)运-20沿水平方向匀速航行的速度v=720 km/h= m/s=200 m/s
由P===Fv得,发动机获得的水平推力F===1.6×105 N(2分)
(3)该飞机沿水平方向匀速航行1 h,则发动机做的有用功
W=Pt=3.2×107 W×3 600 s=1.152×1011 J (1分)
发动机的效率η==×100%=60% (2分)
21.(1)太阳能热水器中水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(30 ℃-10 ℃)=8.4×106 J(2分)
(2)太阳能热水器6 h内接收的太阳能E=4.2×106 J/h×6 h=2.52×107 J(2分)
太阳能热水器的效率η=×100%=×100%≈33.3%(2分)
(3)由题意可得Vq = cmΔt,
即V×4×107 J/m3 = 4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(40 ℃-30 ℃)(2分)
解得V=0.105 m3(1分)燃料
加热前水的温度/℃
燃料燃尽时水的温度/℃
燃料1
15
35
燃料2
15
25
选项
分析
正误
A
根据能量守恒定律可知,永动机不可能被制造出来
✕
B
人们开发和利用太阳能,是消耗了太阳的能量,能量不能凭空产生
✕
C
“零排放”不等于不做额外功,该汽车的效率不可能达到100%
√
D
单摆最终停下来是因为机械能转化为了内能,但能量的总量是不变的
✕
选项
分析
正误
A
燃料燃烧时,将化学能转化为内能
√
B
卫星上的太阳能电池板将太阳能转化为电能
✕
C
火箭的燃料使用了液态氢,主要是因为液态氢的密度小且热值大,与其他燃料相比,在同样情况下,可以释放更多的热量
√
D
火箭发射升空时,发动机内燃料燃烧,将燃料的化学能转化为火箭的机械能
✕