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浙教版（2024）九年级上册第3章 能量的转化与守恒第5节 物体的内能当堂检测题
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这是一份浙教版（2024）九年级上册第3章 能量的转化与守恒第5节 物体的内能当堂检测题，共29页。
【同步练习-解析】
一、选择题
1．（2021·浙江宁波中考真题）在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（ ）
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
2．（2023·浙江一模）开启啤酒瓶盖的瞬间，会听到“嘭”的一声，并看见瓶口有“白气”冒出，该过程与图中内燃机的哪一冲程原理相同（ ）
A． B． C． D．
3．（2023·浙江一模）C919大飞机是中国自行研制，具有自主知识产权的大型喷气式民用飞机（如图所示）。飞机发动机吸入的空气经压缩机压缩后进入燃烧室与燃料混合燃烧。产生的热气体被喷出。为飞机提供动力。气体被压缩的过程中能量转化与汽油机四个冲程中的相同的是（ ）
A． B． C． D．
4．（2023·浙江一模）关于四冲程汽油机的工作过程描述，正确的是（ ）
A．做功冲程中，气缸内物质内能增加B．压缩冲程中，内能转化为机械能
C．加热水后热水瓶塞弹起与排气冲程原理相同D．飞轮转速6000转/分，则每秒钟做功50次
5．（2021·浙江嘉·二模）婚礼上常用的礼花喷射器结构如图，气罐内有高压气体，气罐通过气阀与纸筒相连。使用时转动纸筒打开气阀，气体将纸筒内的礼花快速喷向远处。对该过程的分析正确的是（ ）
A．罐内气体的内能增加 B．气罐内壁的温度降低
C．罐内气体通过热传递方式改变了内能 D．该过程能量转化方式与汽油机压缩冲程类似
6．（浙江台州一模）下列流程图表示四冲程汽油机的一个工作循环。对图中①②的补充正确的是（ ）
A．①是压缩冲程，机械能转化为内能B．①是做功冲程，内能转化为机械能
C．②是做功冲程，机械能转化为内能D．②是压缩冲程，机械能转化为内能
7．小金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，汽油热值为4.6×107J/kg。下列说法正确的是（ ）
A．燃烧1kg的汽油一定释放4.6×107J的能量 B．汽油机在做功冲程把机械能转化为内能
C．该内燃机的效率为40% D．为确保发动机正常工作，可用水对其冷却，利用了水的比热容较大的特性
8．（2022·浙江温州二模）如图是内燃机的压缩冲程，该过程将机械能转化为内能，下图改变内能方式与之不同的是（ ）
A．B．C．D．
9．如图是四冲程汽油机的工作示意图，下列说法错误的是（ ）
A．汽油机工作时各冲程的顺序依次为：丁、甲、丙、乙
B．除了丙冲程以外，其他冲程均靠飞轮的惯性完成
C．甲冲程中能量的转化：内能转化为机械能
D．无论怎样改进汽油机，汽油机的效率也无法达到100%
10．（2022·浙江温州一模）如图所示，吹足气的气球放手后，在空中飞行一段时间，气球喷气口温度降低。下图所示的热机四冲程与上述能量转化原理相同的是（ ）
A．B．C．D．
11．如图是某内燃机工作过程中的工作示意图，下列说法错误的是（ ）
A．热机的效率越高，做同样多的功消耗的燃料越少
B．这是压缩冲程，此冲程中机械能转化为内能
C．若该内燃机的转速为2400r/min，则该内燃机在1S内做功40次
D．这个冲程不给外界提供动力，靠飞轮的惯性完成
12．十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机推动了人类第一次工业革命。如图为蒸汽机的工作原理：打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞达到汽缸顶部时，关闭阀门A、打开阀门B，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小，活塞下降，如此循环往复。下列说法错误的是（ ）
A．用水冷凝蒸汽是利用热传递改变内能 B．蒸汽机在整个工作过程中遵循机械能守恒
C．蒸汽机活塞上行过程与汽油机的做功冲程相似 D．蒸汽推动活塞向外做功后，蒸汽的内能会减小
13．（2022·浙江温州期末）甲图是汽油机的工作原理，乙图是常见的生活现象。下列说法正确的是（ ）
A．①冲程的原理和乙图所示一致B．②冲程把机械能转化成内能
C．③冲程气体被压缩温度升高D．④冲程是汽油机的排气冲程
14．如图所示三种现象或过程中都涉及能量的转化，下列分析正确的是（ ）
A．图甲，塞子被弹起时，热水瓶内水蒸气对塞子做功，瓶内气体内能增大
B．图乙，表示汽油机处于做功冲程，能量转化角度看，与图甲相似
C．图丙，表示汽油机处于压缩冲程，能量转化角度看，与图甲相似
D．图丙，燃料的化学能转化成燃气的内能，再转化成机械能
15．有经验的柴油机维修师，只是靠近柴油机排气管口观察和用鼻子闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台柴油机的节能效果。在同样负荷的情况下，关于柴油机的节能效果，下列判断正确的是( )
A．尾气散失的内能越多，柴油机越节能 B．尾气的温度越低，柴油机越节能
C．尾气的柴油味越浓，柴油机越节能 D．尾气的颜色越黑，柴油机越节能
16．某单缸汽油发动机气缸的活塞面积是120平方厘米，做功冲程中活塞移动的距离是30厘米，气体的平均压强是5×105帕，工作时的热损失情况：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦损耗10%，若某次完全燃烧2克汽油（热值为4.6×107焦/千克），下列说法正确的是（ ）
A．燃料的热值与燃料的燃烧情况有关 B．获得的总机械能是3.22×104焦
C．一个做功冲程气体对活塞做功是1800焦 D．家用轿车常用柴油机作为动力装置
17．如图是某实验小组画出的1kg冰熔化时温度随时间变化的图像。实验中实验小组成员严格控制变量，使冰（水）单位时间内吸收相等的热量。已知水的比热是4.2×103J/(kg·℃)。请根据所学知识并利用图像分析，以下说法正确的是（ ）
A．吸收相等的热量冰和水升高温度相同 B．由图可知，第1分钟后冰全部熔化为水
C．0~1分钟时间内该冰块吸收的热量为2.1×104J D．通过计算可以得出冰的比热容为2.1×103J/(kg·℃)
二、填空题
18．（2022·浙江宁波中考真题）单位质量的气体物质，在体积不变的条件下温度升高1℃所吸收的热量称为该气体的定容比热，已知氦气的定容比热为3100J/(kg·℃)。如图所示，质量为0.02kg的氦气被密封在圆柱形气缸内，气缸内氦气气压与外界大气压相同。用力把活塞AB固定，当氦气的温度从20℃升高到30℃时，氦气吸收的热量是___________J。撤去力，氦气推动活塞做功，这一过程的能量转化形式与四冲程汽油机的___________冲程相同。
19．（2022·浙江杭州二模）目前有一种倍受关注的喷气飞行背包（如图），人背上后能通过该设备获得动力，实现人类自由单人飞翔的梦想。
（1）该背包发动机将汽油燃烧后的气体通过喷气孔喷出，使人获得飞行动力，这利用了物体间力的作用是___________，同时说明了力可以改变物体的运动状态；
（2）该背包燃料为汽油，汽油燃烧将___________能转化为内能，一部分对人和飞行背包做功，还有部分散失到空气中，这些内能却无法再被利用来对人和飞行背包做功，说明能量的转移和转化具有___________；
（3）某次飞行过程中消耗10千克汽油，这些汽油完全燃烧放出的热量为___________焦。（q汽油=4.6×107焦/千克）
20．如图是我国古代发明的取火器的模型图，把木制推杆迅速推入牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来，这是通过______的方式，使筒内空气的内能增大，温度升高，达到艾绒的着火点。艾绒热值约为16000J/g，若一次放入5g艾绒，完全燃烧能释放______J的热量。每次使用完毕后需将推杆拿出，再将套筒甩几下，此过程相当于内燃机的______和进气冲程。
21．如图甲所示，有一半径为R的光滑的1/4圆弧槽与一粗糙的水平面相连接，将质量为m的物体从斜面顶端由静止释放，停下后测出物块在水平面上滑行距离为s1，图乙中有一个半径为R的粗糙的1/4圆弧槽与和图甲中同样粗糙的水平面相连接，将图甲中质量为m的物体也从图乙中斜槽顶端由静止释放，停下后测出物块在水平面上滑行距离为S2，则乙图中物体在水平面上的摩擦力f为___________。 乙中物体在粗糙的弧槽上运动这段时间内，若克服摩擦力做的功全部转化为内能并被该物体吸收，物体能上升温度___________℃（物体比热为c）。
22．下图是四冲程汽油机工作过程的四个冲程，完成下列各题：
A． B． C． D．
（1）A～D四幅图中表示将机械能转化为内能的是____。
（2）吸气冲程时，吸入气缸里的物质是____。
（3）一单缸四冲程汽油机，若该汽油机的转速为600r/min，做功冲程一次对外做功大约为1500J。那么这台汽油机的功率为____kW。
23．在如图所示的四幅图中，甲、乙是两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机关工作过程中的两个冲程示意图。与压缩冲程原理相同的是演示实验____图：汽油机利用内能来做功的冲程是____图。
若某型号单缸四冲程汽油机的活塞面积S=3.0×10-3m2，活塞冲程长度为L=0.06m，某种工作状态下做功冲程燃气的平均压强为p＝1.0×108Pa，飞轮转速1500次/分钟，则汽油机在此工作状态下的功率是____瓦。
三、简答题
24．（2023·浙江一模）舟山正在创建“最美公路”项目，工地上有一辆空载时质量为12t的流动式混凝土搅拌车，轮胎与地面接触的总面积为9000cm2，搅拌车以54km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，发动机的输出功率为192kW。（燃油的热值取）求：
（1）装有6t混凝土的搅拌车静止在水平地面上时，搅拌车对地面的压强；
（2）搅拌车以54km/h的速度匀速直线行驶时，受到的阻力；（拌筒旋转功率忽略不计）
（3）搅拌车行驶时发动机的效率为30%，以54km/h的速度匀速行驶27km，需要消耗多少千克燃油。
25．（2023·浙江杭州三模）小金同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时，选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量均为200g的沙子和水加热。他绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图像分别如图a、图b所示。已知酒精的热值，加热时酒精灯平均每分钟消耗2.8g酒精。已知水的比热容，求：
（1）加热2min时间内水吸收的热量；
（2）这2min时间内酒精灯的加热效率η；
（3）沙子的比热容。
26．太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息：其中太阳辐射功率是指1h内投射到1m2面积上的太阳能。
求：
（1）水在10h内吸收的热量；
（2）如果水吸收的热量用天然气提供，需要完全燃烧多少m3的天然气；（天然气的热值为8.4×107J/m3，天然气完全燃烧的热量全部被水吸收）
（3）太阳能热水器的能量转化效率。
27．我国自主研制的“红旗HQ3”无人驾驶汽车在某段平直公路上进行测试，汽车以18m/s的速度匀速行驶了5min，消耗燃油0.3kg，汽车发动机的牵引力是1000N。已知燃油的热值为4.5×107J/kg。求：
（1）消耗的燃油完全燃烧产生的热量；
（2）汽车牵引力所做的功；
（3）发动机的效率。
28．室温为10℃时，小金利用如图所示装置验证“外界对物体做功，可以使物体的内能增加”。小金用平均为50牛的力将活塞压下12厘米，发现底部浸有0.001千克乙醚的棉花并没有出现燃烧现象。（乙醚的比热容约为1.8×103J/kg·℃，着火点为160℃）
（1）小金的实验没有成功，请帮助他分析原因。
（2）小金对活塞做功多少焦？
（3）0.001千克乙醚温度从10℃升高到着火点至少需要吸收多少热量？
29．当今太阳能热水器已经用得非常普遍了，如图所示。已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里，能将5℃、120L水加热到45℃。[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），水的密度为1.0×103kg/m3]
（1）热水器中水的质量是多少？
（2）在此过程中，水吸收了多少热量？
四、探究题
30．（2023·浙江一模）如图所示实验中，当水蒸气把软木塞冲出试管时，管口会出现水雾；
（1）此实验中的能量转化类似于四冲程汽油机的___________冲程；
（2）若试管中有20mL的水，当温度从20℃升高到100℃时，需要吸收的热量是___________J。（已知水的比热容为）
浙教版九年级上册第三章第五节
内能--内燃机与内能计算
【同步练习-解析】
一、选择题
1．（2021·浙江宁波中考真题）在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（ ）
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
【答案】C
【解析】将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机使放电针放电，当放电针放电时，汽油燃烧，圆筒内气体的内能增加，气体对软木塞做功，软木塞被高温高压的气体冲出，而汽油机的做功冲程对外做功，所以，该实验可模拟四冲程汽油机工作时的做功冲程。
故选C。
2．（2023·浙江一模）开启啤酒瓶盖的瞬间，会听到“嘭”的一声，并看见瓶口有“白气”冒出，该过程与图中内燃机的哪一冲程原理相同（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】开启啤酒瓶盖的瞬间听到“嘭”的一声，瓶内气体将瓶盖冲起，对瓶盖做功，将瓶内气体的内能会转化为瓶盖的机械能；此过程与汽油机的做功冲程类似，在做功冲程中也是燃气的内能转化为活塞的机械能。
A．两个气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，故A不符合题意；
B．排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程，故B不符合题意；
C．两个气门关闭，活塞向下运动，为做功冲程，故C符合题意；
D．进气门打开，活塞向下运动，为吸气冲程，故D不符合题意。
故选C。
3．（2023·浙江一模）C919大飞机是中国自行研制，具有自主知识产权的大型喷气式民用飞机（如图所示）。飞机发动机吸入的空气经压缩机压缩后进入燃烧室与燃料混合燃烧。产生的热气体被喷出。为飞机提供动力。气体被压缩的过程中能量转化与汽油机四个冲程中的相同的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】飞机发动机吸入的空气经压缩机压缩后进入燃烧室与燃料混合燃烧，气体被压缩的过程中，机械能转化为内能；
A．如图，进气阀打开，为吸气冲程，此过程没有能量转化，故A不符合题意；
B．如图，两气阀关闭，活塞向上运动为压缩冲程，该冲程机械能转化为内能，与上述能量转化过程相同，故B符合题意；
C．如图，两气阀关闭，活塞向下移动为做功冲程，该冲程高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故C不符合题意；
D．如图，排气阀打开为排气冲程，此过程没有能量转化，故D不符合题意。
故选B。
4．（2023·浙江一模）关于四冲程汽油机的工作过程描述，正确的是（ ）
A．做功冲程中，气缸内物质内能增加B．压缩冲程中，内能转化为机械能
C．加热水后热水瓶塞弹起与排气冲程原理相同D．飞轮转速6000转/分，则每秒钟做功50次
【答案】D
【解析】A．做功冲程将内能转化成机械能，气缸内物质内能减小，故A错误；
B．压缩冲程中，将机械能转化为内能，故B错误；
C．加热水后热水瓶塞弹起，该过程中水蒸气的内能转化为壶盖的机械能；汽油机的做功冲程中内能转化为机械能，加热水后热水瓶塞弹起与做功冲程原理相同，故C错误；
D．汽油机飞轮转速为每分钟6000转，每秒钟转
飞轮转2转，对外做功1次，则每秒钟做功50次，故D正确。
5．（2021·浙江嘉·二模）婚礼上常用的礼花喷射器结构如图，气罐内有高压气体，气罐通过气阀与纸筒相连。使用时转动纸筒打开气阀，气体将纸筒内的礼花快速喷向远处。对该过程的分析正确的是（ ）
A．罐内气体的内能增加 B．气罐内壁的温度降低
C．罐内气体通过热传递方式改变了内能 D．该过程能量转化方式与汽油机压缩冲程类似
【答案】B
【解析】AB.使用时转动纸筒打开气阀，气体将纸筒内的礼花快速喷向远处，将高压气体的内能转化为礼花的机械能，则气体的内能减小，气罐内壁的温度降低，故A错误，B正确。
C.罐内气体通过做功的方式改变内能，故C错误。
D.该过程将内能转化为机械能，能量转化方式与汽油机的做功冲程类似，故D错误。
故选B。
6．（浙江台州一模）下列流程图表示四冲程汽油机的一个工作循环。对图中①②的补充正确的是（ ）
A．①是压缩冲程，机械能转化为内能B．①是做功冲程，内能转化为机械能
C．②是做功冲程，机械能转化为内能D．②是压缩冲程，机械能转化为内能
【答案】A
【解析】根据内燃机的工作过程可知，第二个冲程是压缩冲程，在此过程中活塞压缩气缸内的气体，将机械能转化为内能，气缸内的气体温度升高。其中汽油机的气缸中的汽油就是由此点燃的。第三个冲程是做功冲程，此时燃料燃烧生成的高温高压的燃气推动活塞对外做功，将内能转化为机械能。故选A。
7．小金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，汽油热值为4.6×107J/kg。下列说法正确的是（ ）
A．燃烧1kg的汽油一定释放4.6×107J的能量
B．汽油机在做功冲程把机械能转化为内能
C．该内燃机的效率为40%
D．为确保发动机正常工作，可用水对其冷却，利用了水的比热容较大的特性
【答案】D
【解析】A．1kg的汽油完全燃烧可以放出4.6×107J的能量，但选项中未明确汽油完全燃烧，因此燃烧1kg的汽油不一定释放4.6×107J的能量，故A错误；
B．汽车的内燃机在做功冲程将内能转化为机械能，故B错误；
C．由图可知，该内燃机的效率为 η=100%-(33%+30%+7%)=30%
故C错误；
D．为确保发动机正常工作，可用水对其冷却，利用了水的比热容较大的特性，因为相同质量的水与其它物质相比，升高相同的温度，水吸收的热量更多，故D正确。
8．（2022·浙江温州二模）如图是内燃机的压缩冲程，该过程将机械能转化为内能，下图改变内能方式与之不同的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【解析】A．试管中的水蒸气将塞子推出的瞬间，对塞子做功，水蒸气的内能减少，将内能转化为机械能，与压缩冲程改变内能的方式不同。故A符合题意；
B．迅速压下活塞时，活塞对下方空气做功，使空气内能增加，将机械能转化为内能，故B不符合题意；
C．向瓶内打气，活塞对空气做功，内能增大，将机械能转化为内能，故C不符合题意；
D．摇晃试管晃动沙子，对沙子做功，温度升高，将机械能转化为内能，故D不符合题意。
故选A。
9．如图是四冲程汽油机的工作示意图，下列说法错误的是（ ）
A．汽油机工作时各冲程的顺序依次为：丁、甲、丙、乙
B．除了丙冲程以外，其他冲程均靠飞轮的惯性完成
C．甲冲程中能量的转化：内能转化为机械能
D．无论怎样改进汽油机，汽油机的效率也无法达到100%
【答案】C
【解析】A．甲图中气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程；乙图中排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程；丙图中气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，丁图中进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，汽油机工作时各冲程的顺序依次为：丁、甲、丙、乙，故A正确，不符合题意；
B．在热机的四个冲程中，只有丙冲程（做功冲程）做功，其他三个冲程是靠飞轮的惯性完成的，故B正确，不符合题意；
C．甲冲程是压缩冲程，将机械能转化为了内能，故C错误，符合题意；
D．热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率一定小于100%，故D正确，不符合题意。
故选C。
10．（2022·浙江温州一模）如图所示，吹足气的气球放手后，在空中飞行一段时间，气球喷气口温度降低。下图所示的热机四冲程与上述能量转化原理相同的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【解析】A．两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，机械能转化为内能，故A不符合题意；
B．排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程，没有能量转化，故B不符合题意；
C．两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，内能转化为机械能，故C符合题意；
D．进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程，没有能量转化，故D不符合题意。
故选C。
11．如图是某内燃机工作过程中的工作示意图，下列说法错误的是（ ）
A．热机的效率越高，做同样多的功消耗的燃料越少
B．这是压缩冲程，此冲程中机械能转化为内能
C．若该内燃机的转速为2400r/min，则该内燃机在1S内做功40次
D．这个冲程不给外界提供动力，靠飞轮的惯性完成
【答案】C
【解析】A．根据公式
可知，当做的功相同时，热机的效率越大，消耗的燃料的质量m越小，故A正确，不合题意。
B．两个气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，将活塞的机械能转化为气体的内能，故B正确，不合题意。
C．若转速为2400r/min，则每秒内转动40r，因为转2圈做功1次，所以1s内做功20次，故C错误，符合题意。
D．压缩冲程不给外界提供动力，依靠飞轮的惯性完成，故D正确，不合题意。
故选C。
12．十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机推动了人类第一次工业革命。如图为蒸汽机的工作原理：打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞达到汽缸顶部时，关闭阀门A、打开阀门B，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小，活塞下降，如此循环往复。下列说法错误的是（ ）
A．用水冷凝蒸汽是利用热传递改变内能 B．蒸汽机在整个工作过程中遵循机械能守恒
C．蒸汽机活塞上行过程与汽油机的做功冲程相似 D．蒸汽推动活塞向外做功后，蒸汽的内能会减小
【答案】B
【解析】A．由于水和蒸汽存在温度差，蒸汽放出热量，水吸收热量，故A正确，不符合题意；
B．在整个工作过程中部分机械能转化为内能，机械能不守恒，故B错误，符合题意；
C．蒸汽机活塞上行过程蒸汽的内能转化为活塞的机械能，故C正确，不符合题意；
D．物体对外做功内能减小温度降低，故D正确，不符合题意。
故选B。
13．（2022·浙江温州期末）甲图是汽油机的工作原理，乙图是常见的生活现象。下列说法正确的是（ ）
A．①冲程的原理和乙图所示一致B．②冲程把机械能转化成内能
C．③冲程气体被压缩温度升高D．④冲程是汽油机的排气冲程
【答案】C
【解析】AD.甲图中的①和④分别是排气冲程和吸气冲程不存在能量的转化，与乙图不同，故AD错误。
B.②两个气门都关闭，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；将内能转化为机械能，故B错误。
C.③两个气门都关闭，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；将机械能转化为内能，故C正确。
故选C。
14．如图所示三种现象或过程中都涉及能量的转化，下列分析正确的是（ ）
A．图甲，塞子被弹起时，热水瓶内水蒸气对塞子做功，瓶内气体内能增大
B．图乙，表示汽油机处于做功冲程，能量转化角度看，与图甲相似
C．图丙，表示汽油机处于压缩冲程，能量转化角度看，与图甲相似
D．图丙，燃料的化学能转化成燃气的内能，再转化成机械能
【答案】D
【解析】A．塞子被弹起时，热水瓶内水蒸气对塞子做功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，所以瓶内水蒸气的内能会减小，故A错误；
B．乙图中，此时两个气门都关闭，活塞由下向上运动，压缩气缸内气体，则该冲程是压缩冲程，即是把机械能转化为内能的过程，与图甲的能量转化不同，故B错误；
CD．丙图中，进气门和排气门都是关闭的，活塞下行，可以判断是做功冲程，此冲程中燃料的化学能转化成燃气的内能，再转化成机械能，与图甲的能量转化相似，故C错误，D正确。
故选D。
15．有经验的柴油机维修师，只是靠近柴油机排气管口观察和用鼻子闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台柴油机的节能效果。在同样负荷的情况下，关于柴油机的节能效果，下列判断正确的是( )
A．尾气散失的内能越多，柴油机越节能 B．尾气的温度越低，柴油机越节能
C．尾气的柴油味越浓，柴油机越节能 D．尾气的颜色越黑，柴油机越节能
【答案】B
【解析】尾气的温度高，说明散失的热量多，柴油机的效率低，反之，柴油机的效率高，即节能。
尾气的柴油味浓、颜色黑都说明柴油没有充分燃烧，浪费了燃料，这样柴油机的效率会低。
故选B。
16．某单缸汽油发动机气缸的活塞面积是120平方厘米，做功冲程中活塞移动的距离是30厘米，气体的平均压强是5×105帕，工作时的热损失情况：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦损耗10%，若某次完全燃烧2克汽油（热值为4.6×107焦/千克），下列说法正确的是（ ）
A．燃料的热值与燃料的燃烧情况有关 B．获得的总机械能是3.22×104焦
C．一个做功冲程气体对活塞做功是1800焦 D．家用轿车常用柴油机作为动力装置
【答案】C
【解析】A.燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况无关，故A错误。
B.2克汽油汽油燃烧放出的热量 Q=mq=2×10-3kg×4.6×107J/kg=9.2×104J
获得的总机械能是
故B错误。
C.气体膨胀对活塞产生的力
气体每次膨胀对活塞做功 W=Fs=6000N×0.3m=1800J
故C正确。
D.小轿车是消耗汽油的，发动机是汽油机，故D错误。
17．如图是某实验小组画出的1kg冰熔化时温度随时间变化的图像。实验中实验小组成员严格控制变量，使冰（水）单位时间内吸收相等的热量。已知水的比热是4.2×103J/(kg·℃)。请根据所学知识并利用图像分析，以下说法正确的是（ ）
A．吸收相等的热量冰和水升高温度相同
B．由图可知，第1分钟后冰全部熔化为水
C．0~1分钟时间内该冰块吸收的热量为2.1×104J
D．通过计算可以得出冰的比热容为2.1×103J/(kg·℃)
【答案】D
【解析】A．从0~1min内冰吸收的热量与4~5min内水吸收的热量相等，但是冰升高了20℃，而水升高了10℃，故A错误；
B．根据图像可知，冰的熔化过程经历了3min，故B错误；
C．从0~1min内冰吸收的热量与4~5min内水吸收的热量相等，即
故C错误；
D．冰升高了20℃，那么冰的比热容为
故D正确。
二、填空题
18．（2022·浙江宁波中考真题）单位质量的气体物质，在体积不变的条件下温度升高1℃所吸收的热量称为该气体的定容比热，已知氦气的定容比热为3100J/(kg·℃)。如图所示，质量为0.02kg的氦气被密封在圆柱形气缸内，气缸内氦气气压与外界大气压相同。用力把活塞AB固定，当氦气的温度从20℃升高到30℃时，氦气吸收的热量是___________J。撤去力，氦气推动活塞做功，这一过程的能量转化形式与四冲程汽油机的___________冲程相同。
【答案】 620 做功
【解析】[1]氦气吸收的热量 Q吸=cmΔt=3100J/(kg·℃)×0.02kg×(30℃-20℃)=620J
[2]撤去力，氦气推动活塞做功，内能转化为机械能，此过程与四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相同。
19．（2022·浙江杭州二模）目前有一种倍受关注的喷气飞行背包（如图），人背上后能通过该设备获得动力，实现人类自由单人飞翔的梦想。
（1）该背包发动机将汽油燃烧后的气体通过喷气孔喷出，使人获得飞行动力，这利用了物体间力的作用是___________，同时说明了力可以改变物体的运动状态；
（2）该背包燃料为汽油，汽油燃烧将___________能转化为内能，一部分对人和飞行背包做功，还有部分散失到空气中，这些内能却无法再被利用来对人和飞行背包做功，说明能量的转移和转化具有___________；
（3）某次飞行过程中消耗10千克汽油，这些汽油完全燃烧放出的热量为___________焦。（q汽油=4.6×107焦/千克）
【答案】 相互的 化学 方向性 4.6×108
【解析】（1）[1]背包发动机将汽油燃烧后的气体通过喷气孔向后喷出，由于物体间力的作用是相互的，从而使人获得飞行动力，使人离地面越来越远，说明了力可以改变物体的运动状态；
（2）[2][3]汽油燃烧时，消耗化学能，产生内能，将化学能转化为内能，用来对人和飞行背包做功，还有部分内能散失到空气中，但这些内能却无法再被利用来对人和飞行背包做功，这是因为能量的转移和转化具有方向性。
（3）[4]10kg汽油完全燃烧放出的热量为 Q放=mq汽油=10kg×4.6×107J/kg=4.6×108J
20．如图是我国古代发明的取火器的模型图，把木制推杆迅速推入牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来，这是通过______的方式，使筒内空气的内能增大，温度升高，达到艾绒的着火点。艾绒热值约为16000J/g，若一次放入5g艾绒，完全燃烧能释放______J的热量。每次使用完毕后需将推杆拿出，再将套筒甩几下，此过程相当于内燃机的______和进气冲程。
【答案】 做功 排气冲程
【解析】[1]封闭的气体被推杆压缩过程中，活塞对气体做功，所以气体内能增加，则温度升高，达到艾绒的着火点，使艾绒着火，达到取火的目的。
[2]若一次放入5g艾绒，完全燃烧能释放的热量为
[3]使用完毕后需将推杆拿出，再将套筒甩几下，将套筒内的气体排出和吸入，此过程相当于内燃机的排气和进气冲程。
21．如图甲所示，有一半径为R的光滑的1/4圆弧槽与一粗糙的水平面相连接，将质量为m的物体从斜面顶端由静止释放，停下后测出物块在水平面上滑行距离为s1，图乙中有一个半径为R的粗糙的1/4圆弧槽与和图甲中同样粗糙的水平面相连接，将图甲中质量为m的物体也从图乙中斜槽顶端由静止释放，停下后测出物块在水平面上滑行距离为S2，则乙图中物体在水平面上的摩擦力f为___________。 乙中物体在粗糙的弧槽上运动这段时间内，若克服摩擦力做的功全部转化为内能并被该物体吸收，物体能上升温度___________℃（物体比热为c）。
【答案】
【解析】[1]乙中重力对物体做的功 W=mgR
甲中物体在水平面上克服摩擦做的功等于物体沿光滑的半圆弧槽下滑重力做的功，所以 mgR =fs1
则水平面对物体的摩擦力
即乙中物体在水平面上的摩擦力
[2]由题可知 mgR=W′+fs2
所以乙中物体在粗糙的弧槽上运动这段时间内，摩擦力对物体做的功
若克服摩擦力做的功全部转化为内能并被该物体吸收，那么 Q=W'
根据Q=cmt可知，物体上升的温度为
22．下图是四冲程汽油机工作过程的四个冲程，完成下列各题：
A． B． C． D．
（1）A～D四幅图中表示将机械能转化为内能的是____。
（2）吸气冲程时，吸入气缸里的物质是____。
（3）一单缸四冲程汽油机，若该汽油机的转速为600r/min，做功冲程一次对外做功大约为1500J。那么这台汽油机的功率为____kW。
【答案】 D 空气和汽油的混合物 7.5
【解析】(1)[1]汽油机四个冲程中将机械能转化为内能的是压缩冲程，由图知道，D图中两个气门都关闭，此时活塞向上运动，是压缩冲程，故符合题意。
(2)[2]汽油机在吸气冲程时，吸入气缸里的物质是空气和汽油的混合物
(3)[3]汽油机一个周期转2圈，该汽油机的转速为600r/min，则每分钟对外做功300次，所以这台汽油机的功率
23．在如图所示的四幅图中，甲、乙是两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机关工作过程中的两个冲程示意图。与压缩冲程原理相同的是演示实验____图：汽油机利用内能来做功的冲程是____图。
若某型号单缸四冲程汽油机的活塞面积S=3.0×10-3m2，活塞冲程长度为L=0.06m，某种工作状态下做功冲程燃气的平均压强为p＝1.0×108Pa，飞轮转速1500次/分钟，则汽油机在此工作状态下的功率是____瓦。
【答案】 乙 丙
【解析】（1）[1][2]甲图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能；
乙图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧，是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程；
丙图两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，做功冲程中将内能转化为机械能；
丁图两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，压缩冲程中将机械能转化为内能；
由以上分析不难看出与压缩冲程原理相同的是乙，汽油机利用内能来做功的冲程是丙图。
（2）[3]汽油机对外做功一次所做的功 W=FL=pSL=1.0×108Pa×3.0×10-3m2×0.06m=18000J
汽油机一分钟做的功
则汽油机做功的功率 。
三、简答题
24．（2023·浙江一模）舟山正在创建“最美公路”项目，工地上有一辆空载时质量为12t的流动式混凝土搅拌车，轮胎与地面接触的总面积为9000cm2，搅拌车以54km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，发动机的输出功率为192kW。（燃油的热值取）求：
（1）装有6t混凝土的搅拌车静止在水平地面上时，搅拌车对地面的压强；
（2）搅拌车以54km/h的速度匀速直线行驶时，受到的阻力；（拌筒旋转功率忽略不计）
（3）搅拌车行驶时发动机的效率为30%，以54km/h的速度匀速行驶27km，需要消耗多少千克燃油。
【答案】（1）；（2）；（3）28.8kg
【解析】解：（1）装有6t混凝土的搅拌车静止在水平地面上时，搅拌车对地面的压力等于搅拌车的总重力，即
根据可得，搅拌车对地面的压强为
（2）搅拌车的速度为
根据
可得，牵引力为
因为搅拌车是做匀速直线运动，因此受到的是平衡力作用，则受到的阻力为
（3）行驶的时间为
牵引力所做的功为
由可得，燃油燃烧放出的热量为
由可得，需要消耗燃油的质量为
答：（1）搅拌车对地面的压强为；
（2）受到的阻力为；
（3）需要消耗28.8千克燃油。
25．（2023·浙江杭州三模）小金同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时，选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量均为200g的沙子和水加热。他绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图像分别如图a、图b所示。已知酒精的热值，加热时酒精灯平均每分钟消耗2.8g酒精。已知水的比热容，求：
（1）加热2min时间内水吸收的热量；
（2）这2min时间内酒精灯的加热效率η；
（3）沙子的比热容。
【答案】（1）4.2×104J；（2）25%；（3）0.91×103J/(kg·℃)
【解析】解：（1）已知沙子和水的质量相等，吸收相同热量时，因沙子的比热容比水小，沙子的温度升高得多，所以图a表示的是沙子吸热升温的过程，图b表示的是水吸热升温的过程；由图b可知，加热2min水温度升高 Δt水=70℃-20℃=50℃
则加热2min时间内水吸收的热量为 Q水吸=c水m水Δt水=4.2×103J/(kg·℃)×0.2kg×(70℃-20℃)=4.2×104J
（2）因为酒精灯平均每分钟消耗2.8g酒精，加热2min时间内消耗酒精的质量为
m=2.8g/min×2min=5.6g=5.6×10-3kg
则酒精完全燃烧放出的热量为 Q放=mq=5.6×10-3kg×3.0×107J/kg=1.68×105J
酒精灯的加热水的效率为
（3）因为两酒精灯完全相同、加热方式也相同，所以相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量，则在2min的时间内，沙子吸收的热量 Q沙吸=Q水吸=4.2×104J
由图a可知加热2min，沙子的温度从20℃上升到250℃ Δt沙=250℃-20℃=230℃ m沙=200g=0.2kg
沙子的比热容
答：（1）加热2min时间内水吸收的热量为4.2×104J；
（2）这2min时间内酒精灯的加热效率为25%；
（3）沙子的比热容为0.91×103J/(kg·℃)。
26．太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息：其中太阳辐射功率是指1h内投射到1m2面积上的太阳能。
求：
（1）水在10h内吸收的热量；
（2）如果水吸收的热量用天然气提供，需要完全燃烧多少m3的天然气；（天然气的热值为8.4×107J/m3，天然气完全燃烧的热量全部被水吸收）
（3）太阳能热水器的能量转化效率。
【答案】（1）2.1×107J；（2）0.25m3；（3）50%
【解析】解：（1）水在10h内升高的温度为50℃，水吸收的热量
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×50℃=2.1×107J
（2）天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收，则天然气完全燃烧放出的热量 Q放=Q吸=2.1×107J
需要完全燃烧天然气的体积
（3）热水器吸收太阳能的热量为 Q太=1.68×106J/(m2·h)×2.5m2×10h=4.2×107J
太阳能热水器能量转化效率为
答：（1）水在10h内吸收的热量为2.1×107J；
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧0.25m3的天然气；
（3）该太阳能热水器的能量转化效率为50%。
27．我国自主研制的“红旗HQ3”无人驾驶汽车在某段平直公路上进行测试，汽车以18m/s的速度匀速行驶了5min，消耗燃油0.3kg，汽车发动机的牵引力是1000N。已知燃油的热值为4.5×107J/kg。求：
（1）消耗的燃油完全燃烧产生的热量；
（2）汽车牵引力所做的功；
（3）发动机的效率。
【答案】（1）1.35×107J；（2）5.4×106J；（3）40%
【解析】解：（1）完全燃烧汽油释放的热量 Q放=mq=0.3kg×4.5×107J/kg=1.35×107J
（2）汽车行驶的路程 s=vt=18m/s×5×60s=5400m
汽车发动机所做的有用功 W=Fs=1000N×5400m=5.4×106J
（3）发动机的效率
答：（1）消耗的燃油完全燃烧产生的热量是1.35×107J；
（2）汽车牵引力所做的功是5.4×106J；
（3）发动机的效率是40%。
28．室温为10℃时，小金利用如图所示装置验证“外界对物体做功，可以使物体的内能增加”。小金用平均为50牛的力将活塞压下12厘米，发现底部浸有0.001千克乙醚的棉花并没有出现燃烧现象。（乙醚的比热容约为1.8×103J/kg·℃，着火点为160℃）
（1）小金的实验没有成功，请帮助他分析原因。
（2）小金对活塞做功多少焦？
（3）0.001千克乙醚温度从10℃升高到着火点至少需要吸收多少热量？
【答案】（1）推活塞的力太小，推动的距离太短，推动的速度太慢，乙醚汽化，氧气含量太低；空气和筒壁发生热传递；（2）6J；（3）270J
【解析】解：（1）根据可燃物燃烧的条件：温度达到可燃物的着火点以及助燃剂。可知推活塞的力太小，推动的距离太短，推动的速度太慢；乙醚汽化，氧气含量太低；空气和筒壁发生热传递等原因会导致棉花没有燃烧。（其它合理均可）
（2）小金对活塞做功 W=F×s=50N×0.12m=6J
（3）乙醚吸收热量 =1.8×103J/kg·℃×0.001kg×（160℃-10℃）=270J
答：（1）推活塞的力太小，推动的距离太短，推动的速度太慢；乙醚汽化，氧气含量太低；空气和筒壁发生热传递；
（2）小金对活塞做功6J；
（3）0.001千克乙醚温度从10℃升高到着火点至少需要吸收270J的热量。
29．当今太阳能热水器已经用得非常普遍了，如图所示。已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里，能将5℃、120L水加热到45℃。[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），水的密度为1.0×103kg/m3]
（1）热水器中水的质量是多少？
（2）在此过程中，水吸收了多少热量？
【答案】（1）120kg；（2）2.016×107J
【解析】解：（1）太阳能热水器中水的体积 V=120L=120dm3=0.12m3
水的质量 m=ρV=1.0×103kg/m3×0.12m3=120kg
（2）水吸收热量 Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×120kg×（45℃-5℃）=2.016×107J
答：（1）热水器中水的质量是120kg；
（2）在此过程中，水吸收了2.016×107J热量。
四、探究题
30．（2023·浙江一模）如图所示实验中，当水蒸气把软木塞冲出试管时，管口会出现水雾；
（1）此实验中的能量转化类似于四冲程汽油机的___________冲程；
（2）若试管中有20mL的水，当温度从20℃升高到100℃时，需要吸收的热量是___________J。（已知水的比热容为）
【答案】 做功 6720
【解析】（1）[1]木塞被冲出时试管口的过程，是将水蒸气的内能转化为木塞的机械能，用来对外做功，跟汽油机做功冲程中能量转化相同。
（2）[2]试管中有20mL的水，当温度从20℃升高到100℃时，需要吸收的热量是
太阳照射时间/h
装水量/kg
吸热板面积/m2
水升高的温度/℃
水的比热容J/(kg·℃)
太阳辐射功率J/(m2·h)
10
100
2.5
50
4.2×103
1.68×106
太阳照射时间/h
装水量/kg
吸热板面积/m2
水升高的温度/℃
水的比热容J/(kg·℃)
太阳辐射功率J/(m2·h)
10
100
2.5
50
4.2×103
1.68×106
【同步练习-解析】
一、选择题
1．（2021·浙江宁波中考真题）在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（ ）
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
2．（2023·浙江一模）开启啤酒瓶盖的瞬间，会听到“嘭”的一声，并看见瓶口有“白气”冒出，该过程与图中内燃机的哪一冲程原理相同（ ）
A． B． C． D．
3．（2023·浙江一模）C919大飞机是中国自行研制，具有自主知识产权的大型喷气式民用飞机（如图所示）。飞机发动机吸入的空气经压缩机压缩后进入燃烧室与燃料混合燃烧。产生的热气体被喷出。为飞机提供动力。气体被压缩的过程中能量转化与汽油机四个冲程中的相同的是（ ）
A． B． C． D．
4．（2023·浙江一模）关于四冲程汽油机的工作过程描述，正确的是（ ）
A．做功冲程中，气缸内物质内能增加B．压缩冲程中，内能转化为机械能
C．加热水后热水瓶塞弹起与排气冲程原理相同D．飞轮转速6000转/分，则每秒钟做功50次
5．（2021·浙江嘉·二模）婚礼上常用的礼花喷射器结构如图，气罐内有高压气体，气罐通过气阀与纸筒相连。使用时转动纸筒打开气阀，气体将纸筒内的礼花快速喷向远处。对该过程的分析正确的是（ ）
A．罐内气体的内能增加 B．气罐内壁的温度降低
C．罐内气体通过热传递方式改变了内能 D．该过程能量转化方式与汽油机压缩冲程类似
6．（浙江台州一模）下列流程图表示四冲程汽油机的一个工作循环。对图中①②的补充正确的是（ ）
A．①是压缩冲程，机械能转化为内能B．①是做功冲程，内能转化为机械能
C．②是做功冲程，机械能转化为内能D．②是压缩冲程，机械能转化为内能
7．小金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，汽油热值为4.6×107J/kg。下列说法正确的是（ ）
A．燃烧1kg的汽油一定释放4.6×107J的能量 B．汽油机在做功冲程把机械能转化为内能
C．该内燃机的效率为40% D．为确保发动机正常工作，可用水对其冷却，利用了水的比热容较大的特性
8．（2022·浙江温州二模）如图是内燃机的压缩冲程，该过程将机械能转化为内能，下图改变内能方式与之不同的是（ ）
A．B．C．D．
9．如图是四冲程汽油机的工作示意图，下列说法错误的是（ ）
A．汽油机工作时各冲程的顺序依次为：丁、甲、丙、乙
B．除了丙冲程以外，其他冲程均靠飞轮的惯性完成
C．甲冲程中能量的转化：内能转化为机械能
D．无论怎样改进汽油机，汽油机的效率也无法达到100%
10．（2022·浙江温州一模）如图所示，吹足气的气球放手后，在空中飞行一段时间，气球喷气口温度降低。下图所示的热机四冲程与上述能量转化原理相同的是（ ）
A．B．C．D．
11．如图是某内燃机工作过程中的工作示意图，下列说法错误的是（ ）
A．热机的效率越高，做同样多的功消耗的燃料越少
B．这是压缩冲程，此冲程中机械能转化为内能
C．若该内燃机的转速为2400r/min，则该内燃机在1S内做功40次
D．这个冲程不给外界提供动力，靠飞轮的惯性完成
12．十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机推动了人类第一次工业革命。如图为蒸汽机的工作原理：打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞达到汽缸顶部时，关闭阀门A、打开阀门B，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小，活塞下降，如此循环往复。下列说法错误的是（ ）
A．用水冷凝蒸汽是利用热传递改变内能 B．蒸汽机在整个工作过程中遵循机械能守恒
C．蒸汽机活塞上行过程与汽油机的做功冲程相似 D．蒸汽推动活塞向外做功后，蒸汽的内能会减小
13．（2022·浙江温州期末）甲图是汽油机的工作原理，乙图是常见的生活现象。下列说法正确的是（ ）
A．①冲程的原理和乙图所示一致B．②冲程把机械能转化成内能
C．③冲程气体被压缩温度升高D．④冲程是汽油机的排气冲程
14．如图所示三种现象或过程中都涉及能量的转化，下列分析正确的是（ ）
A．图甲，塞子被弹起时，热水瓶内水蒸气对塞子做功，瓶内气体内能增大
B．图乙，表示汽油机处于做功冲程，能量转化角度看，与图甲相似
C．图丙，表示汽油机处于压缩冲程，能量转化角度看，与图甲相似
D．图丙，燃料的化学能转化成燃气的内能，再转化成机械能
15．有经验的柴油机维修师，只是靠近柴油机排气管口观察和用鼻子闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台柴油机的节能效果。在同样负荷的情况下，关于柴油机的节能效果，下列判断正确的是( )
A．尾气散失的内能越多，柴油机越节能 B．尾气的温度越低，柴油机越节能
C．尾气的柴油味越浓，柴油机越节能 D．尾气的颜色越黑，柴油机越节能
16．某单缸汽油发动机气缸的活塞面积是120平方厘米，做功冲程中活塞移动的距离是30厘米，气体的平均压强是5×105帕，工作时的热损失情况：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦损耗10%，若某次完全燃烧2克汽油（热值为4.6×107焦/千克），下列说法正确的是（ ）
A．燃料的热值与燃料的燃烧情况有关 B．获得的总机械能是3.22×104焦
C．一个做功冲程气体对活塞做功是1800焦 D．家用轿车常用柴油机作为动力装置
17．如图是某实验小组画出的1kg冰熔化时温度随时间变化的图像。实验中实验小组成员严格控制变量，使冰（水）单位时间内吸收相等的热量。已知水的比热是4.2×103J/(kg·℃)。请根据所学知识并利用图像分析，以下说法正确的是（ ）
A．吸收相等的热量冰和水升高温度相同 B．由图可知，第1分钟后冰全部熔化为水
C．0~1分钟时间内该冰块吸收的热量为2.1×104J D．通过计算可以得出冰的比热容为2.1×103J/(kg·℃)
二、填空题
18．（2022·浙江宁波中考真题）单位质量的气体物质，在体积不变的条件下温度升高1℃所吸收的热量称为该气体的定容比热，已知氦气的定容比热为3100J/(kg·℃)。如图所示，质量为0.02kg的氦气被密封在圆柱形气缸内，气缸内氦气气压与外界大气压相同。用力把活塞AB固定，当氦气的温度从20℃升高到30℃时，氦气吸收的热量是___________J。撤去力，氦气推动活塞做功，这一过程的能量转化形式与四冲程汽油机的___________冲程相同。
19．（2022·浙江杭州二模）目前有一种倍受关注的喷气飞行背包（如图），人背上后能通过该设备获得动力，实现人类自由单人飞翔的梦想。
（1）该背包发动机将汽油燃烧后的气体通过喷气孔喷出，使人获得飞行动力，这利用了物体间力的作用是___________，同时说明了力可以改变物体的运动状态；
（2）该背包燃料为汽油，汽油燃烧将___________能转化为内能，一部分对人和飞行背包做功，还有部分散失到空气中，这些内能却无法再被利用来对人和飞行背包做功，说明能量的转移和转化具有___________；
（3）某次飞行过程中消耗10千克汽油，这些汽油完全燃烧放出的热量为___________焦。（q汽油=4.6×107焦/千克）
20．如图是我国古代发明的取火器的模型图，把木制推杆迅速推入牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来，这是通过______的方式，使筒内空气的内能增大，温度升高，达到艾绒的着火点。艾绒热值约为16000J/g，若一次放入5g艾绒，完全燃烧能释放______J的热量。每次使用完毕后需将推杆拿出，再将套筒甩几下，此过程相当于内燃机的______和进气冲程。
21．如图甲所示，有一半径为R的光滑的1/4圆弧槽与一粗糙的水平面相连接，将质量为m的物体从斜面顶端由静止释放，停下后测出物块在水平面上滑行距离为s1，图乙中有一个半径为R的粗糙的1/4圆弧槽与和图甲中同样粗糙的水平面相连接，将图甲中质量为m的物体也从图乙中斜槽顶端由静止释放，停下后测出物块在水平面上滑行距离为S2，则乙图中物体在水平面上的摩擦力f为___________。 乙中物体在粗糙的弧槽上运动这段时间内，若克服摩擦力做的功全部转化为内能并被该物体吸收，物体能上升温度___________℃（物体比热为c）。
22．下图是四冲程汽油机工作过程的四个冲程，完成下列各题：
A． B． C． D．
（1）A～D四幅图中表示将机械能转化为内能的是____。
（2）吸气冲程时，吸入气缸里的物质是____。
（3）一单缸四冲程汽油机，若该汽油机的转速为600r/min，做功冲程一次对外做功大约为1500J。那么这台汽油机的功率为____kW。
23．在如图所示的四幅图中，甲、乙是两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机关工作过程中的两个冲程示意图。与压缩冲程原理相同的是演示实验____图：汽油机利用内能来做功的冲程是____图。
若某型号单缸四冲程汽油机的活塞面积S=3.0×10-3m2，活塞冲程长度为L=0.06m，某种工作状态下做功冲程燃气的平均压强为p＝1.0×108Pa，飞轮转速1500次/分钟，则汽油机在此工作状态下的功率是____瓦。
三、简答题
24．（2023·浙江一模）舟山正在创建“最美公路”项目，工地上有一辆空载时质量为12t的流动式混凝土搅拌车，轮胎与地面接触的总面积为9000cm2，搅拌车以54km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，发动机的输出功率为192kW。（燃油的热值取）求：
（1）装有6t混凝土的搅拌车静止在水平地面上时，搅拌车对地面的压强；
（2）搅拌车以54km/h的速度匀速直线行驶时，受到的阻力；（拌筒旋转功率忽略不计）
（3）搅拌车行驶时发动机的效率为30%，以54km/h的速度匀速行驶27km，需要消耗多少千克燃油。
25．（2023·浙江杭州三模）小金同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时，选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量均为200g的沙子和水加热。他绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图像分别如图a、图b所示。已知酒精的热值，加热时酒精灯平均每分钟消耗2.8g酒精。已知水的比热容，求：
（1）加热2min时间内水吸收的热量；
（2）这2min时间内酒精灯的加热效率η；
（3）沙子的比热容。
26．太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息：其中太阳辐射功率是指1h内投射到1m2面积上的太阳能。
求：
（1）水在10h内吸收的热量；
（2）如果水吸收的热量用天然气提供，需要完全燃烧多少m3的天然气；（天然气的热值为8.4×107J/m3，天然气完全燃烧的热量全部被水吸收）
（3）太阳能热水器的能量转化效率。
27．我国自主研制的“红旗HQ3”无人驾驶汽车在某段平直公路上进行测试，汽车以18m/s的速度匀速行驶了5min，消耗燃油0.3kg，汽车发动机的牵引力是1000N。已知燃油的热值为4.5×107J/kg。求：
（1）消耗的燃油完全燃烧产生的热量；
（2）汽车牵引力所做的功；
（3）发动机的效率。
28．室温为10℃时，小金利用如图所示装置验证“外界对物体做功，可以使物体的内能增加”。小金用平均为50牛的力将活塞压下12厘米，发现底部浸有0.001千克乙醚的棉花并没有出现燃烧现象。（乙醚的比热容约为1.8×103J/kg·℃，着火点为160℃）
（1）小金的实验没有成功，请帮助他分析原因。
（2）小金对活塞做功多少焦？
（3）0.001千克乙醚温度从10℃升高到着火点至少需要吸收多少热量？
29．当今太阳能热水器已经用得非常普遍了，如图所示。已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里，能将5℃、120L水加热到45℃。[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），水的密度为1.0×103kg/m3]
（1）热水器中水的质量是多少？
（2）在此过程中，水吸收了多少热量？
四、探究题
30．（2023·浙江一模）如图所示实验中，当水蒸气把软木塞冲出试管时，管口会出现水雾；
（1）此实验中的能量转化类似于四冲程汽油机的___________冲程；
（2）若试管中有20mL的水，当温度从20℃升高到100℃时，需要吸收的热量是___________J。（已知水的比热容为）
浙教版九年级上册第三章第五节
内能--内燃机与内能计算
【同步练习-解析】
一、选择题
1．（2021·浙江宁波中考真题）在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（ ）
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
【答案】C
【解析】将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机使放电针放电，当放电针放电时，汽油燃烧，圆筒内气体的内能增加，气体对软木塞做功，软木塞被高温高压的气体冲出，而汽油机的做功冲程对外做功，所以，该实验可模拟四冲程汽油机工作时的做功冲程。
故选C。
2．（2023·浙江一模）开启啤酒瓶盖的瞬间，会听到“嘭”的一声，并看见瓶口有“白气”冒出，该过程与图中内燃机的哪一冲程原理相同（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】开启啤酒瓶盖的瞬间听到“嘭”的一声，瓶内气体将瓶盖冲起，对瓶盖做功，将瓶内气体的内能会转化为瓶盖的机械能；此过程与汽油机的做功冲程类似，在做功冲程中也是燃气的内能转化为活塞的机械能。
A．两个气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，故A不符合题意；
B．排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程，故B不符合题意；
C．两个气门关闭，活塞向下运动，为做功冲程，故C符合题意；
D．进气门打开，活塞向下运动，为吸气冲程，故D不符合题意。
故选C。
3．（2023·浙江一模）C919大飞机是中国自行研制，具有自主知识产权的大型喷气式民用飞机（如图所示）。飞机发动机吸入的空气经压缩机压缩后进入燃烧室与燃料混合燃烧。产生的热气体被喷出。为飞机提供动力。气体被压缩的过程中能量转化与汽油机四个冲程中的相同的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】飞机发动机吸入的空气经压缩机压缩后进入燃烧室与燃料混合燃烧，气体被压缩的过程中，机械能转化为内能；
A．如图，进气阀打开，为吸气冲程，此过程没有能量转化，故A不符合题意；
B．如图，两气阀关闭，活塞向上运动为压缩冲程，该冲程机械能转化为内能，与上述能量转化过程相同，故B符合题意；
C．如图，两气阀关闭，活塞向下移动为做功冲程，该冲程高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故C不符合题意；
D．如图，排气阀打开为排气冲程，此过程没有能量转化，故D不符合题意。
故选B。
4．（2023·浙江一模）关于四冲程汽油机的工作过程描述，正确的是（ ）
A．做功冲程中，气缸内物质内能增加B．压缩冲程中，内能转化为机械能
C．加热水后热水瓶塞弹起与排气冲程原理相同D．飞轮转速6000转/分，则每秒钟做功50次
【答案】D
【解析】A．做功冲程将内能转化成机械能，气缸内物质内能减小，故A错误；
B．压缩冲程中，将机械能转化为内能，故B错误；
C．加热水后热水瓶塞弹起，该过程中水蒸气的内能转化为壶盖的机械能；汽油机的做功冲程中内能转化为机械能，加热水后热水瓶塞弹起与做功冲程原理相同，故C错误；
D．汽油机飞轮转速为每分钟6000转，每秒钟转
飞轮转2转，对外做功1次，则每秒钟做功50次，故D正确。
5．（2021·浙江嘉·二模）婚礼上常用的礼花喷射器结构如图，气罐内有高压气体，气罐通过气阀与纸筒相连。使用时转动纸筒打开气阀，气体将纸筒内的礼花快速喷向远处。对该过程的分析正确的是（ ）
A．罐内气体的内能增加 B．气罐内壁的温度降低
C．罐内气体通过热传递方式改变了内能 D．该过程能量转化方式与汽油机压缩冲程类似
【答案】B
【解析】AB.使用时转动纸筒打开气阀，气体将纸筒内的礼花快速喷向远处，将高压气体的内能转化为礼花的机械能，则气体的内能减小，气罐内壁的温度降低，故A错误，B正确。
C.罐内气体通过做功的方式改变内能，故C错误。
D.该过程将内能转化为机械能，能量转化方式与汽油机的做功冲程类似，故D错误。
故选B。
6．（浙江台州一模）下列流程图表示四冲程汽油机的一个工作循环。对图中①②的补充正确的是（ ）
A．①是压缩冲程，机械能转化为内能B．①是做功冲程，内能转化为机械能
C．②是做功冲程，机械能转化为内能D．②是压缩冲程，机械能转化为内能
【答案】A
【解析】根据内燃机的工作过程可知，第二个冲程是压缩冲程，在此过程中活塞压缩气缸内的气体，将机械能转化为内能，气缸内的气体温度升高。其中汽油机的气缸中的汽油就是由此点燃的。第三个冲程是做功冲程，此时燃料燃烧生成的高温高压的燃气推动活塞对外做功，将内能转化为机械能。故选A。
7．小金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，汽油热值为4.6×107J/kg。下列说法正确的是（ ）
A．燃烧1kg的汽油一定释放4.6×107J的能量
B．汽油机在做功冲程把机械能转化为内能
C．该内燃机的效率为40%
D．为确保发动机正常工作，可用水对其冷却，利用了水的比热容较大的特性
【答案】D
【解析】A．1kg的汽油完全燃烧可以放出4.6×107J的能量，但选项中未明确汽油完全燃烧，因此燃烧1kg的汽油不一定释放4.6×107J的能量，故A错误；
B．汽车的内燃机在做功冲程将内能转化为机械能，故B错误；
C．由图可知，该内燃机的效率为 η=100%-(33%+30%+7%)=30%
故C错误；
D．为确保发动机正常工作，可用水对其冷却，利用了水的比热容较大的特性，因为相同质量的水与其它物质相比，升高相同的温度，水吸收的热量更多，故D正确。
8．（2022·浙江温州二模）如图是内燃机的压缩冲程，该过程将机械能转化为内能，下图改变内能方式与之不同的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【解析】A．试管中的水蒸气将塞子推出的瞬间，对塞子做功，水蒸气的内能减少，将内能转化为机械能，与压缩冲程改变内能的方式不同。故A符合题意；
B．迅速压下活塞时，活塞对下方空气做功，使空气内能增加，将机械能转化为内能，故B不符合题意；
C．向瓶内打气，活塞对空气做功，内能增大，将机械能转化为内能，故C不符合题意；
D．摇晃试管晃动沙子，对沙子做功，温度升高，将机械能转化为内能，故D不符合题意。
故选A。
9．如图是四冲程汽油机的工作示意图，下列说法错误的是（ ）
A．汽油机工作时各冲程的顺序依次为：丁、甲、丙、乙
B．除了丙冲程以外，其他冲程均靠飞轮的惯性完成
C．甲冲程中能量的转化：内能转化为机械能
D．无论怎样改进汽油机，汽油机的效率也无法达到100%
【答案】C
【解析】A．甲图中气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程；乙图中排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程；丙图中气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，丁图中进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，汽油机工作时各冲程的顺序依次为：丁、甲、丙、乙，故A正确，不符合题意；
B．在热机的四个冲程中，只有丙冲程（做功冲程）做功，其他三个冲程是靠飞轮的惯性完成的，故B正确，不符合题意；
C．甲冲程是压缩冲程，将机械能转化为了内能，故C错误，符合题意；
D．热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率一定小于100%，故D正确，不符合题意。
故选C。
10．（2022·浙江温州一模）如图所示，吹足气的气球放手后，在空中飞行一段时间，气球喷气口温度降低。下图所示的热机四冲程与上述能量转化原理相同的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【解析】A．两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，机械能转化为内能，故A不符合题意；
B．排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程，没有能量转化，故B不符合题意；
C．两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，内能转化为机械能，故C符合题意；
D．进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程，没有能量转化，故D不符合题意。
故选C。
11．如图是某内燃机工作过程中的工作示意图，下列说法错误的是（ ）
A．热机的效率越高，做同样多的功消耗的燃料越少
B．这是压缩冲程，此冲程中机械能转化为内能
C．若该内燃机的转速为2400r/min，则该内燃机在1S内做功40次
D．这个冲程不给外界提供动力，靠飞轮的惯性完成
【答案】C
【解析】A．根据公式
可知，当做的功相同时，热机的效率越大，消耗的燃料的质量m越小，故A正确，不合题意。
B．两个气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，将活塞的机械能转化为气体的内能，故B正确，不合题意。
C．若转速为2400r/min，则每秒内转动40r，因为转2圈做功1次，所以1s内做功20次，故C错误，符合题意。
D．压缩冲程不给外界提供动力，依靠飞轮的惯性完成，故D正确，不合题意。
故选C。
12．十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机推动了人类第一次工业革命。如图为蒸汽机的工作原理：打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞达到汽缸顶部时，关闭阀门A、打开阀门B，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小，活塞下降，如此循环往复。下列说法错误的是（ ）
A．用水冷凝蒸汽是利用热传递改变内能 B．蒸汽机在整个工作过程中遵循机械能守恒
C．蒸汽机活塞上行过程与汽油机的做功冲程相似 D．蒸汽推动活塞向外做功后，蒸汽的内能会减小
【答案】B
【解析】A．由于水和蒸汽存在温度差，蒸汽放出热量，水吸收热量，故A正确，不符合题意；
B．在整个工作过程中部分机械能转化为内能，机械能不守恒，故B错误，符合题意；
C．蒸汽机活塞上行过程蒸汽的内能转化为活塞的机械能，故C正确，不符合题意；
D．物体对外做功内能减小温度降低，故D正确，不符合题意。
故选B。
13．（2022·浙江温州期末）甲图是汽油机的工作原理，乙图是常见的生活现象。下列说法正确的是（ ）
A．①冲程的原理和乙图所示一致B．②冲程把机械能转化成内能
C．③冲程气体被压缩温度升高D．④冲程是汽油机的排气冲程
【答案】C
【解析】AD.甲图中的①和④分别是排气冲程和吸气冲程不存在能量的转化，与乙图不同，故AD错误。
B.②两个气门都关闭，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；将内能转化为机械能，故B错误。
C.③两个气门都关闭，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；将机械能转化为内能，故C正确。
故选C。
14．如图所示三种现象或过程中都涉及能量的转化，下列分析正确的是（ ）
A．图甲，塞子被弹起时，热水瓶内水蒸气对塞子做功，瓶内气体内能增大
B．图乙，表示汽油机处于做功冲程，能量转化角度看，与图甲相似
C．图丙，表示汽油机处于压缩冲程，能量转化角度看，与图甲相似
D．图丙，燃料的化学能转化成燃气的内能，再转化成机械能
【答案】D
【解析】A．塞子被弹起时，热水瓶内水蒸气对塞子做功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，所以瓶内水蒸气的内能会减小，故A错误；
B．乙图中，此时两个气门都关闭，活塞由下向上运动，压缩气缸内气体，则该冲程是压缩冲程，即是把机械能转化为内能的过程，与图甲的能量转化不同，故B错误；
CD．丙图中，进气门和排气门都是关闭的，活塞下行，可以判断是做功冲程，此冲程中燃料的化学能转化成燃气的内能，再转化成机械能，与图甲的能量转化相似，故C错误，D正确。
故选D。
15．有经验的柴油机维修师，只是靠近柴油机排气管口观察和用鼻子闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台柴油机的节能效果。在同样负荷的情况下，关于柴油机的节能效果，下列判断正确的是( )
A．尾气散失的内能越多，柴油机越节能 B．尾气的温度越低，柴油机越节能
C．尾气的柴油味越浓，柴油机越节能 D．尾气的颜色越黑，柴油机越节能
【答案】B
【解析】尾气的温度高，说明散失的热量多，柴油机的效率低，反之，柴油机的效率高，即节能。
尾气的柴油味浓、颜色黑都说明柴油没有充分燃烧，浪费了燃料，这样柴油机的效率会低。
故选B。
16．某单缸汽油发动机气缸的活塞面积是120平方厘米，做功冲程中活塞移动的距离是30厘米，气体的平均压强是5×105帕，工作时的热损失情况：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦损耗10%，若某次完全燃烧2克汽油（热值为4.6×107焦/千克），下列说法正确的是（ ）
A．燃料的热值与燃料的燃烧情况有关 B．获得的总机械能是3.22×104焦
C．一个做功冲程气体对活塞做功是1800焦 D．家用轿车常用柴油机作为动力装置
【答案】C
【解析】A.燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况无关，故A错误。
B.2克汽油汽油燃烧放出的热量 Q=mq=2×10-3kg×4.6×107J/kg=9.2×104J
获得的总机械能是
故B错误。
C.气体膨胀对活塞产生的力
气体每次膨胀对活塞做功 W=Fs=6000N×0.3m=1800J
故C正确。
D.小轿车是消耗汽油的，发动机是汽油机，故D错误。
17．如图是某实验小组画出的1kg冰熔化时温度随时间变化的图像。实验中实验小组成员严格控制变量，使冰（水）单位时间内吸收相等的热量。已知水的比热是4.2×103J/(kg·℃)。请根据所学知识并利用图像分析，以下说法正确的是（ ）
A．吸收相等的热量冰和水升高温度相同
B．由图可知，第1分钟后冰全部熔化为水
C．0~1分钟时间内该冰块吸收的热量为2.1×104J
D．通过计算可以得出冰的比热容为2.1×103J/(kg·℃)
【答案】D
【解析】A．从0~1min内冰吸收的热量与4~5min内水吸收的热量相等，但是冰升高了20℃，而水升高了10℃，故A错误；
B．根据图像可知，冰的熔化过程经历了3min，故B错误；
C．从0~1min内冰吸收的热量与4~5min内水吸收的热量相等，即
故C错误；
D．冰升高了20℃，那么冰的比热容为
故D正确。
二、填空题
18．（2022·浙江宁波中考真题）单位质量的气体物质，在体积不变的条件下温度升高1℃所吸收的热量称为该气体的定容比热，已知氦气的定容比热为3100J/(kg·℃)。如图所示，质量为0.02kg的氦气被密封在圆柱形气缸内，气缸内氦气气压与外界大气压相同。用力把活塞AB固定，当氦气的温度从20℃升高到30℃时，氦气吸收的热量是___________J。撤去力，氦气推动活塞做功，这一过程的能量转化形式与四冲程汽油机的___________冲程相同。
【答案】 620 做功
【解析】[1]氦气吸收的热量 Q吸=cmΔt=3100J/(kg·℃)×0.02kg×(30℃-20℃)=620J
[2]撤去力，氦气推动活塞做功，内能转化为机械能，此过程与四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相同。
19．（2022·浙江杭州二模）目前有一种倍受关注的喷气飞行背包（如图），人背上后能通过该设备获得动力，实现人类自由单人飞翔的梦想。
（1）该背包发动机将汽油燃烧后的气体通过喷气孔喷出，使人获得飞行动力，这利用了物体间力的作用是___________，同时说明了力可以改变物体的运动状态；
（2）该背包燃料为汽油，汽油燃烧将___________能转化为内能，一部分对人和飞行背包做功，还有部分散失到空气中，这些内能却无法再被利用来对人和飞行背包做功，说明能量的转移和转化具有___________；
（3）某次飞行过程中消耗10千克汽油，这些汽油完全燃烧放出的热量为___________焦。（q汽油=4.6×107焦/千克）
【答案】 相互的 化学 方向性 4.6×108
【解析】（1）[1]背包发动机将汽油燃烧后的气体通过喷气孔向后喷出，由于物体间力的作用是相互的，从而使人获得飞行动力，使人离地面越来越远，说明了力可以改变物体的运动状态；
（2）[2][3]汽油燃烧时，消耗化学能，产生内能，将化学能转化为内能，用来对人和飞行背包做功，还有部分内能散失到空气中，但这些内能却无法再被利用来对人和飞行背包做功，这是因为能量的转移和转化具有方向性。
（3）[4]10kg汽油完全燃烧放出的热量为 Q放=mq汽油=10kg×4.6×107J/kg=4.6×108J
20．如图是我国古代发明的取火器的模型图，把木制推杆迅速推入牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来，这是通过______的方式，使筒内空气的内能增大，温度升高，达到艾绒的着火点。艾绒热值约为16000J/g，若一次放入5g艾绒，完全燃烧能释放______J的热量。每次使用完毕后需将推杆拿出，再将套筒甩几下，此过程相当于内燃机的______和进气冲程。
【答案】 做功 排气冲程
【解析】[1]封闭的气体被推杆压缩过程中，活塞对气体做功，所以气体内能增加，则温度升高，达到艾绒的着火点，使艾绒着火，达到取火的目的。
[2]若一次放入5g艾绒，完全燃烧能释放的热量为
[3]使用完毕后需将推杆拿出，再将套筒甩几下，将套筒内的气体排出和吸入，此过程相当于内燃机的排气和进气冲程。
21．如图甲所示，有一半径为R的光滑的1/4圆弧槽与一粗糙的水平面相连接，将质量为m的物体从斜面顶端由静止释放，停下后测出物块在水平面上滑行距离为s1，图乙中有一个半径为R的粗糙的1/4圆弧槽与和图甲中同样粗糙的水平面相连接，将图甲中质量为m的物体也从图乙中斜槽顶端由静止释放，停下后测出物块在水平面上滑行距离为S2，则乙图中物体在水平面上的摩擦力f为___________。 乙中物体在粗糙的弧槽上运动这段时间内，若克服摩擦力做的功全部转化为内能并被该物体吸收，物体能上升温度___________℃（物体比热为c）。
【答案】
【解析】[1]乙中重力对物体做的功 W=mgR
甲中物体在水平面上克服摩擦做的功等于物体沿光滑的半圆弧槽下滑重力做的功，所以 mgR =fs1
则水平面对物体的摩擦力
即乙中物体在水平面上的摩擦力
[2]由题可知 mgR=W′+fs2
所以乙中物体在粗糙的弧槽上运动这段时间内，摩擦力对物体做的功
若克服摩擦力做的功全部转化为内能并被该物体吸收，那么 Q=W'
根据Q=cmt可知，物体上升的温度为
22．下图是四冲程汽油机工作过程的四个冲程，完成下列各题：
A． B． C． D．
（1）A～D四幅图中表示将机械能转化为内能的是____。
（2）吸气冲程时，吸入气缸里的物质是____。
（3）一单缸四冲程汽油机，若该汽油机的转速为600r/min，做功冲程一次对外做功大约为1500J。那么这台汽油机的功率为____kW。
【答案】 D 空气和汽油的混合物 7.5
【解析】(1)[1]汽油机四个冲程中将机械能转化为内能的是压缩冲程，由图知道，D图中两个气门都关闭，此时活塞向上运动，是压缩冲程，故符合题意。
(2)[2]汽油机在吸气冲程时，吸入气缸里的物质是空气和汽油的混合物
(3)[3]汽油机一个周期转2圈，该汽油机的转速为600r/min，则每分钟对外做功300次，所以这台汽油机的功率
23．在如图所示的四幅图中，甲、乙是两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机关工作过程中的两个冲程示意图。与压缩冲程原理相同的是演示实验____图：汽油机利用内能来做功的冲程是____图。
若某型号单缸四冲程汽油机的活塞面积S=3.0×10-3m2，活塞冲程长度为L=0.06m，某种工作状态下做功冲程燃气的平均压强为p＝1.0×108Pa，飞轮转速1500次/分钟，则汽油机在此工作状态下的功率是____瓦。
【答案】 乙 丙
【解析】（1）[1][2]甲图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能；
乙图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧，是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程；
丙图两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，做功冲程中将内能转化为机械能；
丁图两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，压缩冲程中将机械能转化为内能；
由以上分析不难看出与压缩冲程原理相同的是乙，汽油机利用内能来做功的冲程是丙图。
（2）[3]汽油机对外做功一次所做的功 W=FL=pSL=1.0×108Pa×3.0×10-3m2×0.06m=18000J
汽油机一分钟做的功
则汽油机做功的功率 。
三、简答题
24．（2023·浙江一模）舟山正在创建“最美公路”项目，工地上有一辆空载时质量为12t的流动式混凝土搅拌车，轮胎与地面接触的总面积为9000cm2，搅拌车以54km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，发动机的输出功率为192kW。（燃油的热值取）求：
（1）装有6t混凝土的搅拌车静止在水平地面上时，搅拌车对地面的压强；
（2）搅拌车以54km/h的速度匀速直线行驶时，受到的阻力；（拌筒旋转功率忽略不计）
（3）搅拌车行驶时发动机的效率为30%，以54km/h的速度匀速行驶27km，需要消耗多少千克燃油。
【答案】（1）；（2）；（3）28.8kg
【解析】解：（1）装有6t混凝土的搅拌车静止在水平地面上时，搅拌车对地面的压力等于搅拌车的总重力，即
根据可得，搅拌车对地面的压强为
（2）搅拌车的速度为
根据
可得，牵引力为
因为搅拌车是做匀速直线运动，因此受到的是平衡力作用，则受到的阻力为
（3）行驶的时间为
牵引力所做的功为
由可得，燃油燃烧放出的热量为
由可得，需要消耗燃油的质量为
答：（1）搅拌车对地面的压强为；
（2）受到的阻力为；
（3）需要消耗28.8千克燃油。
25．（2023·浙江杭州三模）小金同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时，选用了两只完全相同的酒精灯分别给质量均为200g的沙子和水加热。他绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图像分别如图a、图b所示。已知酒精的热值，加热时酒精灯平均每分钟消耗2.8g酒精。已知水的比热容，求：
（1）加热2min时间内水吸收的热量；
（2）这2min时间内酒精灯的加热效率η；
（3）沙子的比热容。
【答案】（1）4.2×104J；（2）25%；（3）0.91×103J/(kg·℃)
【解析】解：（1）已知沙子和水的质量相等，吸收相同热量时，因沙子的比热容比水小，沙子的温度升高得多，所以图a表示的是沙子吸热升温的过程，图b表示的是水吸热升温的过程；由图b可知，加热2min水温度升高 Δt水=70℃-20℃=50℃
则加热2min时间内水吸收的热量为 Q水吸=c水m水Δt水=4.2×103J/(kg·℃)×0.2kg×(70℃-20℃)=4.2×104J
（2）因为酒精灯平均每分钟消耗2.8g酒精，加热2min时间内消耗酒精的质量为
m=2.8g/min×2min=5.6g=5.6×10-3kg
则酒精完全燃烧放出的热量为 Q放=mq=5.6×10-3kg×3.0×107J/kg=1.68×105J
酒精灯的加热水的效率为
（3）因为两酒精灯完全相同、加热方式也相同，所以相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量，则在2min的时间内，沙子吸收的热量 Q沙吸=Q水吸=4.2×104J
由图a可知加热2min，沙子的温度从20℃上升到250℃ Δt沙=250℃-20℃=230℃ m沙=200g=0.2kg
沙子的比热容
答：（1）加热2min时间内水吸收的热量为4.2×104J；
（2）这2min时间内酒精灯的加热效率为25%；
（3）沙子的比热容为0.91×103J/(kg·℃)。
26．太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息：其中太阳辐射功率是指1h内投射到1m2面积上的太阳能。
求：
（1）水在10h内吸收的热量；
（2）如果水吸收的热量用天然气提供，需要完全燃烧多少m3的天然气；（天然气的热值为8.4×107J/m3，天然气完全燃烧的热量全部被水吸收）
（3）太阳能热水器的能量转化效率。
【答案】（1）2.1×107J；（2）0.25m3；（3）50%
【解析】解：（1）水在10h内升高的温度为50℃，水吸收的热量
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×50℃=2.1×107J
（2）天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收，则天然气完全燃烧放出的热量 Q放=Q吸=2.1×107J
需要完全燃烧天然气的体积
（3）热水器吸收太阳能的热量为 Q太=1.68×106J/(m2·h)×2.5m2×10h=4.2×107J
太阳能热水器能量转化效率为
答：（1）水在10h内吸收的热量为2.1×107J；
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧0.25m3的天然气；
（3）该太阳能热水器的能量转化效率为50%。
27．我国自主研制的“红旗HQ3”无人驾驶汽车在某段平直公路上进行测试，汽车以18m/s的速度匀速行驶了5min，消耗燃油0.3kg，汽车发动机的牵引力是1000N。已知燃油的热值为4.5×107J/kg。求：
（1）消耗的燃油完全燃烧产生的热量；
（2）汽车牵引力所做的功；
（3）发动机的效率。
【答案】（1）1.35×107J；（2）5.4×106J；（3）40%
【解析】解：（1）完全燃烧汽油释放的热量 Q放=mq=0.3kg×4.5×107J/kg=1.35×107J
（2）汽车行驶的路程 s=vt=18m/s×5×60s=5400m
汽车发动机所做的有用功 W=Fs=1000N×5400m=5.4×106J
（3）发动机的效率
答：（1）消耗的燃油完全燃烧产生的热量是1.35×107J；
（2）汽车牵引力所做的功是5.4×106J；
（3）发动机的效率是40%。
28．室温为10℃时，小金利用如图所示装置验证“外界对物体做功，可以使物体的内能增加”。小金用平均为50牛的力将活塞压下12厘米，发现底部浸有0.001千克乙醚的棉花并没有出现燃烧现象。（乙醚的比热容约为1.8×103J/kg·℃，着火点为160℃）
（1）小金的实验没有成功，请帮助他分析原因。
（2）小金对活塞做功多少焦？
（3）0.001千克乙醚温度从10℃升高到着火点至少需要吸收多少热量？
【答案】（1）推活塞的力太小，推动的距离太短，推动的速度太慢，乙醚汽化，氧气含量太低；空气和筒壁发生热传递；（2）6J；（3）270J
【解析】解：（1）根据可燃物燃烧的条件：温度达到可燃物的着火点以及助燃剂。可知推活塞的力太小，推动的距离太短，推动的速度太慢；乙醚汽化，氧气含量太低；空气和筒壁发生热传递等原因会导致棉花没有燃烧。（其它合理均可）
（2）小金对活塞做功 W=F×s=50N×0.12m=6J
（3）乙醚吸收热量 =1.8×103J/kg·℃×0.001kg×（160℃-10℃）=270J
答：（1）推活塞的力太小，推动的距离太短，推动的速度太慢；乙醚汽化，氧气含量太低；空气和筒壁发生热传递；
（2）小金对活塞做功6J；
（3）0.001千克乙醚温度从10℃升高到着火点至少需要吸收270J的热量。
29．当今太阳能热水器已经用得非常普遍了，如图所示。已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里，能将5℃、120L水加热到45℃。[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），水的密度为1.0×103kg/m3]
（1）热水器中水的质量是多少？
（2）在此过程中，水吸收了多少热量？
【答案】（1）120kg；（2）2.016×107J
【解析】解：（1）太阳能热水器中水的体积 V=120L=120dm3=0.12m3
水的质量 m=ρV=1.0×103kg/m3×0.12m3=120kg
（2）水吸收热量 Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×120kg×（45℃-5℃）=2.016×107J
答：（1）热水器中水的质量是120kg；
（2）在此过程中，水吸收了2.016×107J热量。
四、探究题
30．（2023·浙江一模）如图所示实验中，当水蒸气把软木塞冲出试管时，管口会出现水雾；
（1）此实验中的能量转化类似于四冲程汽油机的___________冲程；
（2）若试管中有20mL的水，当温度从20℃升高到100℃时，需要吸收的热量是___________J。（已知水的比热容为）
【答案】 做功 6720
【解析】（1）[1]木塞被冲出时试管口的过程，是将水蒸气的内能转化为木塞的机械能，用来对外做功，跟汽油机做功冲程中能量转化相同。
（2）[2]试管中有20mL的水，当温度从20℃升高到100℃时，需要吸收的热量是
太阳照射时间/h
装水量/kg
吸热板面积/m2
水升高的温度/℃
水的比热容J/(kg·℃)
太阳辐射功率J/(m2·h)
10
100
2.5
50
4.2×103
1.68×106
太阳照射时间/h
装水量/kg
吸热板面积/m2
水升高的温度/℃
水的比热容J/(kg·℃)
太阳辐射功率J/(m2·h)
10
100
2.5
50
4.2×103
1.68×106
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