第17讲 第14章 内能的利用 自我检测卷-【暑假衔接】新九年级物理暑假精品课讲义（人教版）

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第14章 内能的利用 自我检测卷
总分100分，时间45分钟
一、单选题(本题共13小题，每题3分，共39分）
1．能量的转化是自然界普遍的现象。下列关于能量转化的观点错误的是（ ）
A．水果电池是化学能转化为电能
B．光合作用是光能转化为化学能
C．钻木取火是机械能转化为内能
D．电磁感应现象是电能转化为机械能
【答案】D
【详解】A．水果电池是化学能转化为电能，故A正确，不符合题意；
B．光合作用是光能转化为化学能，故B正确，不符合题意；
C．钻木取火是机械能转化为内能，故C正确，不符合题意；
D．电磁感应现象是机械能转化为电能，故D错误，符合题意。
故选D。
2．关于四冲程汽油机，下列说法中正确的是（ ）
A．在吸气冲程，吸入汽缸内的是空气
B．在压缩冲程，燃料燃烧，化学能转化为内能
C．在做功冲程，内能转化为机械能
D．在排气冲程，进气门和排气门都打开
【答案】C
【详解】A．在汽油机的吸气冲程中，吸入汽缸内的是空气和汽油的混合物，故A错误；
B．在汽油机的压缩冲程中，活塞压缩汽缸内的混合气体，对混合气体做功，将机械能转化为内能，故B错误；
C．在汽油机的做功冲程中，高温高压的燃气对活塞做功，将内能转化为机械能，故C正确；
D．在汽油机的排气冲程中，进气门关闭和排气门打开，故D错误。
故选C。
3．下列关于热机和热值的说法正确的是（ ）
A．热值与燃料的质量有关
B．使燃料燃烧更充分，可以增大热值
C．热机消耗的燃料越少，效率一定越高
D．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
【答案】D
【详解】A．热值是燃料的特性，与燃烧情况、燃料的质量无关，故A错误；
B．热值是燃料的特性，与燃烧情况、燃料的质量无关，故B错误；
C．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；当热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高；做功的多少不确定，热机效率的高低也不一定，故C错误；
D．使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故D正确。
故选D。
4．如图是四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，下列关于冲程及其能量转化判断正确的是
A．做功冲程，将机械能转化为内能
B．做功冲程，将内能转化为机械能
C．压缩冲程，将机械能转化为内能
D．压缩冲程，将内能转化为机械能
【答案】B
【详解】如图所示，两个气门关闭，活塞向下运动，为做功冲程，燃料在缸内燃烧，将燃料的内能转化成机械能，ACD错误，B正确。故选B。
5．关于热机，下列说法正确的是（ ）
A．随着科学技术的发展，热机的效率可达到100%
B．四冲程汽油机在工作过程中，进气门和排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程
C．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
D．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大
【答案】B
【详解】A．通过技术改造只能提高热机的效率，但不可能达到100%，故A错误；
B．压缩冲程是进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，做功冲程是在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，是燃料猛烈燃烧，高温高压的气体推动活塞向下运动，对外做功，此时进气门和排气门都关闭，故B正确；
C．汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故C错误；
D．柴油机的效率比汽油机的高，主要是因为柴油机为压燃式，压缩的程度更高，汽缸内温度更高，能量转化的程度更高，和热值无关，故D错误。
故选B。
6．我国随着航天事业发展需要，正在研制大功率液氢发动机．这种发动机主要是因为氢是有（ ）
A．较小的密度B．较大的比热容C．较高的热值D．较低的沸点
【答案】C
【详解】大功率发动机要求燃烧相同质量的燃料释放出的内能越大越好，由Q=qm可知燃料热值越大越好．故研制大功率液氢发动机的主要原因是氢的热值较高．C选项符合题意．
7．摩托车上的热机工作时提供动力的是（ ）
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
【答案】C
【详解】在四冲程内燃机的做功冲程中，燃料燃烧产生大量的高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能．做功冲程中将燃料燃烧产生的内能转化为机械能，为热机工作提供动力；故选C．
8．一般汽油机的一个工作循环分为四个冲程，每个冲程都伴随着能量的转移或转化，其中主要将机械能转化为内能的冲程是（ ）
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
【答案】B
【分析】汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气；做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；压缩冲程也有能量转化，将机械能转化为内能．
【详解】在汽油机一个工作循环的四个冲程中，压缩冲程活塞向上运动，压缩燃料混合物对其做功，使汽缸内的气体的内能增加，温度升高，故是将机械能转化为内能，故B正确．
故选B．
【点睛】此题主要考查了内燃机的四个冲程及能量转化情况，是一道基础性题目．
9．年月，我国发射全球首颗量子通信卫星，发射卫星的火箭使用液态氢气作燃料，是因为它具有（ ）
A．较大的热值B．较大的比热容
C．较低的沸点D．较高的凝固点
【答案】A
【详解】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时，可以释放出更多的热量，可以做更多的功。
故选A。
10．如图所示是内燃机的能量流向图，则热机效率（）等于（ ）
A．B．
C．D．
【答案】B
【详解】热机效率是指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。由图示知，燃料完全燃烧放出的能量为E，用来做有用功的能量为E2，且E2=E-E1-E3-E4
所以热机效率 ，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
11．把一瓶酒精倒去一半，则剩下的酒精（ ）
A．比热容和热值均变为原来的一半
B．比热容变为原来的一半，热值不变
C．热值变为原来的一半，比热容不变
D．比热容和热值都不变
【答案】D
【详解】比热容是物质的一种特性，不同物质的比热容一般不同，比热容的大小与物质的种类、状态有关，和其质量、体积大小无关，所以剩下的酒精的比热容不变；热值是燃料的一种特性，与燃料的质量m和燃烧程度无关，所以剩下的酒精的热值不变；故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
12．如图所示是某老师的自制教具，他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，实验时从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸筒即刻飞出。关于此实验，分析不正确的是（ ）
A．酒精不完全燃烧时热值不变
B．能闻到酒精的气味说明分子在永不停息的做无规则运动
C．燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的压缩冲程
D．纸筒飞出后瓶内气体的内能减小，温度降低
【答案】C
【详解】A．热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料是否充分燃烧无关，故A正确，不符合题意；
B．能闻到酒精的气味，是因为有酒精的“分子”飘到我们鼻子里，说明酒精分子在永不停息的做无规则运动，故B正确，不符合题意；
C．内燃机压缩冲程将机械能转化为内能，而燃气推动纸筒飞出的过程中将内能转化为机械能，故C错误，符合题意；
D．瓶内气体对纸筒做功，气体的内能减小，温度降低，故D正确，不符合题意。
故选C。
13．汽油机工作时的热损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦损耗10%，则完全燃烧2g汽油（热值为4.6×107J/kg）获得的机械能是（ ）
A．2.76×104JB．3.22×104JC．2.3×104JD．0.92×104J
【答案】C
【详解】汽油机的效率为η=100%-30%-35%-10%=25%
2g汽油完全燃烧产生的热量为Q放=mq=2×10-3kg×4.6×107J/kg=9.2×104J
根据可知，获得的机械能为W有用=ηQ放=25%×9.2×104J=2.3×104J
故选C。
二、填空题(本题共9小题，每空1分，共22分）
14．小明家买了一辆家用轿车，小明非常喜欢，整天围着轿车转来转去，一天当父亲检查发动机时，小明发现发动机上有火花塞，据此判断这台发动机是____油机，火花塞工作后的一个冲程，发动机把____能转化为____能．
【答案】 汽 内 机械
【分析】（1）柴油机和汽油机在构造上的不同是：汽油机顶部有一个火花塞，柴油机顶部有一个喷油嘴；（2）内燃机的四个冲程包括：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程，其中做功冲程是高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，为其提供能量．汽油机在一个工作循环中，火花塞是在压缩冲程末工作．
【详解】由于发动机上有火花塞，则这台发动机是汽油机；由于火花塞是在压缩冲程末工作，所以火花塞工作后的一个冲程是做功冲程，由于做功冲程是将内能转化为机械能，所以火花塞工作后的一个冲程是将内能转化为机械能．
15．汽车刹车过程中，因摩擦将机械能转化为地面、轮胎和空气的内能。转化获得的这些能量，将无法重新自动地转化为汽车行驶所需的能量，此现象说明能量的转化具有______性；能量的转化或转移过程中，能的总量保持______。
【答案】 方向 不变
【详解】[1][2]汽车在刹车过程中需克服摩擦做功，将机械能转化为内能，这些能量无法再转化为使汽车行驶所需要的能量，是因为能量转化和转移是有方向性的，根据能量守恒定律可知，能量在转化或转移的过程中总量保持不变。
16．汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成，其中对外做功______ 次．为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这是通过______ 的方式减少汽缸内能．
【答案】 一 热传递
【详解】(1)汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，只有做功冲程对外做功，因此一个工作循环对外做功一次；(2) 水的比热容较大，在同等情况下可以吸收更多的热量，常用来做发动机的冷却剂．汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，即通过水吸收热量而使得汽缸温度降低，这是通过热传递的方式改变内能的．
【点睛】（1）内燃机的一个工作循环有吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，压缩冲程活塞由上向下运动，压缩空气做功，使汽缸内气体内能增加温度升高；（2）改变内能有两种方式：即做功和热传递，做功是能量的转化过程，热传递是能量的转移过程．
17．科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，如图所示是四冲程汽油机的______冲程。在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功。在推动活塞做功的过程中，水蒸气的内能将______（选填“变大”或“变小”），如果这种单缸六冲程内燃机飞轮转速是2700r/min，则该汽油机每秒钟对外做功______次。
【答案】 压缩 变小 30
【详解】[1]气门都关闭，活塞向上运行，此冲程为压缩冲程。
[2]水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功。在推动活塞做功的过程中，内能转化为机械能，水蒸气的内能将变小。
[3]单缸六冲程内燃机一个工作循环，6个冲程，燃气对外做功2次；如果这种单缸六冲程内燃机飞轮转速是2700r/min，则该内燃机每秒钟转45圈，完成90个冲程，对外做功30次。
18．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。此过程中的能量转化方式与汽油机的________冲程类似。实验时在盒内滴入2×10-4kg的酒精，这些酒精完全燃烧放出的热量是________J。（q酒精=3×107J/kg）
【答案】 做功 6000
【详解】[1][2]按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去，这是因为酒精燃烧产生的燃气对外做功，消耗燃气的内能，转化成盒盖的机械能，故与汽油机的做功冲程类似。酒精完全燃烧放出的热量
Q放=mq酒精=2×10-4kg×3.0×107J/kg=6000J
19．川人爱吃辣，色香味俱佳的红油辣子是川人家常必备。红油辣子制作关键是对油温的控制，用菜油制作红油辣子的最佳温度为150℃。用沼气将0.1kg菜油从室温17℃加热到制作红油辣子的最佳温度，则菜油吸收了_______J的热量，燃烧了________m3的沼气。已知沼气燃烧释放的热量有50%被菜油吸收，沼气热值取1.9×107Ｊ/m3，取ｃ菜油=2.0×103J·（kg·℃ ）-1。
【答案】 2.66×104 2.8×10-3
【详解】[1]采油吸收的热量为
[2]燃烧沼气需要释放的热量为
需要燃热的沼气体积为
20．2017年5月18日，我国在海南海域“可燃冰”采取成功。科技人员拿其中的一小部分到实验室后其热值______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。经测算，它的热值约为1.4×1010J/m3，2m3的可燃冰完全燃烧后可放出的热量，若这些热量60%被水吸收，可以将______kg初温为0℃的水煮沸。水的比热容为
【答案】 不变 4×104
【详解】[1]热值是燃料的一种特性，与燃料的质量和体积无关；所以，科技人员拿其中的一小部分到实验室后，其热值不变。
[2]2m3的可燃冰完全燃烧释放的热量
由可得，水吸收的热量
由可得，加热水的质量
21．一台汽油机飞轮的转速为3600 r/min， 在1s内汽油机对外做了_______ 次功。如果汽油机在一段时间内消耗了 0.5kg汽油，若这些汽油完全燃烧，可放出热量______ J。汽油机用水作冷却液，是利用水的_______大的特点。（q汽油=4.6×107J/kg）
【答案】 30 比热容
【详解】[1]四冲程汽油机的飞轮转速为3600r/min=60r/s
即在1s内飞轮转60r，汽油机完成了120个冲程，对外做功30次。
[2]这些汽油完全燃烧，可放出热量
[3] 水比热容大，其他条件相同的情况下，可吸收更多的热量，冷却效果更好。
22．汽油机作为汽车的“心脏”，在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈地燃烧，将_______能转化成_______能，完成___________冲程。一辆汽车一年行驶三万公里，消耗汽油2t，这些汽油完全燃烧放出________J的热量。
【答案】 化学 内 做功
【详解】[1][2][3]汽油机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，其中压缩冲程将机械能转化成内能，压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈地燃烧产生高温高压的气体是化学能转化为内能，通过做功冲程将内能转化成机械能。
[4]根据题意，，由热量公式可得完全燃烧2t汽油放出热量
三、实验题(本题共2小题，每空2分，共18分）
23．小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知．(注：燃料完全燃烧放热用Q放＝mq计算，某燃料的热值用q表示；其质量用m表示)．自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系．他组装了图所示的装置进行实验，记录结果见下表：
(1)为了保证实验结论可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的________相同；另外，甲乙两烧杯内水的质量要________(选填“相等”或“不相等”)．
(2)分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是________．
(3)小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的实验仪器是：________.利用此实验方法计算出的热值将比真实值________(偏大或偏小)．
【答案】 质量 相等 煤油 天平 偏小
【详解】(1)因燃料放出的热量与质量有关，必须控制燃料的质量相等，由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响，所以在实验中应控制水的质量相等，两个烧杯相同，受热面积就相同；
(2)由图表数据可知在燃烧相同质量的燃料后，甲杯中的水温度升高的多，甲杯中的水吸收的热量多，即煤油燃烧放出的热量多，根据，所以煤油的热值较大；
(3) 计算出煤油和菜籽油的热值，小明还需要补充实验仪器天平来测量燃料的质量；由于燃料燃烧放出的热不能被水全部吸收，燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸，并且燃料也不会完全燃烧，依此计算出煤油和菜籽油的热值比实际要偏小些．
24．物理小组的同学们组装了下图所示的装置，在完全相同的烧杯中分别装有质量相同的A、B两种液体，在完全相同的燃料盒中分别装有两种不同的燃料
(1)若要比较液体的吸热本领，应选 ________ 两图的实验装置进行实验
(2)实验过程中，若浸在液体中的温度计示数都升高50 ℃，加热时间较短的液体比热容较 ________ ．
(3)为了比较不同燃料的热值应选 ________ 两图的实验装置进行实验；实验过程中，加热时间相同，若浸存液体中的温度计小数升高多，说明这种燃料的热值 ________ ．
【答案】 甲、丙 小 甲乙 大
【分析】（1）比较不同物质的吸热本领，应该在保证吸收热量相同时，选择不同种类的液体；
（2）比较比热容的大小通过两种液体升高相同的温度，吸收热量的多少．吸热越多，则比热较大；（3）比较不同燃料的燃烧值，应控制被加热液体的种类相同而燃料不同；燃料完全燃烧释放的热量可以通过液体温度计示数变化来反应．不计热量损失，则Q吸＝Q放，根据甲乙两图中温度的变化大小，可知两种相同质量的两种燃料完全燃烧放出热量的多少，根据q＝可分析出热值的大小关系．
【详解】(1)根据控制变量法的思路可知：要比较不同物质的吸热本领，必须保证不同物质的质量相等，相同时间吸收的热量相同，所以选择甲丙；(2) 相同时间吸收的热量相同，加热时间较短则液体吸收的热量少，若温度计示数都升高了50℃，根据Q＝cm可知加热时间短的液体比热容较小；(3)比较不同燃料的热值，应选择不同的燃料加热相同的物质，即用甲乙两图进行实验；若消耗质量相同两种燃料，甲中温度升高较多，不考虑热损失，则说明燃料放出的热量较多，又燃料的质量相同，所以可得燃料的热值较大．
四、计算题(本题共3小题，其中26题、27题各6分，28题9分）
25．天然气灶烧水，燃烧0.5m3的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃。已知水的比热容为c=4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值为q=7.0×107J/m3。求：
（1）0.5m3天然气完全燃烧放出的热量Q放；
（2）燃气灶的效率。
【答案】（1）5×107J；（2）60%
【详解】解：（1）天然气完全燃烧放出的热量Q放=qV=7.0×107J/m3×0.5m3=3.5×107J
（2）水吸收的热量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(70℃-20℃)=2.1×107J
燃气灶的效率
答：（1）0.5m3天然气完全燃烧放出的热量是5×107J；
（2）燃气灶的效率是60%。
26．如图所示的是一个家用电熨斗，该电熨斗底板的金属片的质量为350g，此时室内温度为20℃．用该电熨斗熨烫衣服时需要将底板的金属片加热至170℃，且该过程共用时2min，求：[金属片的比热容是0.44×103J/（kg•℃），焦炭的热值为3.0×107J/kg，忽略热损失]
（1）该电熨斗在能够熨烫衣服时吸收的热量．
（2）若（1）中的热量全部由焦炭来提供，则相当于完全燃烧的焦炭的质量．
【答案】（1）23100J；（2）0.77g
【分析】（1）已知金属片的比热容、质量、温度升高值，由热量的计算公式可求得吸收的热量；
（2）燃烧的焦炭放出热量与金属片吸收热量相同，利用计算焦炭质量．
【详解】（1）金属片吸收的热量：
（2）由题可知，焦炭完全燃烧放出热量：，由得，需要焦炭质量：．
答：（1）该电熨斗在能够熨烫衣服时吸收热量23100J；
（2）若金属片吸收的热量全部由焦炭来提供，则相当于完全燃烧0.77g的焦炭．
【点睛】本题考查吸热公式和燃料燃烧放热公式的运用，关键是要灵活运用所学公式．
27．某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮lmin转动1800r，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），试求：
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力是多少？
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功是多少？
（3）汽油机的功率是多少？
【答案】（1）2700N；（2）135J；（3）2025W
【详解】（1）燃气对活塞的平均压强为9.0×105Pa，活塞面积为30cm2，根据压强公式的变形式可直接计算出做功冲程中燃气对活塞的平均压力
（2）汽油机在做功冲程时，汽缸内高温高压的气体推动活塞做功，根据功的公式可直接计算出一个做功冲程中，燃气对活塞做的功
（3）汽油机在一个工作循环中只有一次做功冲程，对外做功1次，飞轮转动2圈。由题意，飞轮转动1800圈，说明汽油机做了900个工作循环，对外做功900次。该汽油机在1min内做功
汽油机的功率
答：（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力是2700N；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功是135J；
（3）汽油机的功率是2025W。
燃料
加热前的水温/℃
燃料燃尽后的水温/℃
煤油
25
44
菜籽油
25
34