人教版（2024）九年级全册第2节 内能精练

这是一份人教版（2024）九年级全册第2节 内能精练，共21页。试卷主要包含了能量守恒定律表明的是，5kg焦炭完全燃烧释放的热量；等内容，欢迎下载使用。

专题14.7 《内能的利用》单元核心素养达标拔高测试题
满分100分，答题时间90分钟
一、选择题（本大题有8道小题，每小题3分，共计24分）
1. （2022湖南邵阳）图是四冲程汽油机其中一个冲程的工作示意图，它表示的是（ ）
A. 吸气冲程B. 压缩冲程
C. 做功冲程D. 排气冲程
2. 如图a为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断不正确的是（ ）
A．图a中气缸内的蒸气体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力
B．气缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小
C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图甲所示的原理相似
D．汽油机一个工作循环的正确顺序是甲、乙、丙、丁
3.能量守恒定律表明的是（ ）
A．动能和势能是守恒的
B．内能和机械能是守恒的
C．能量的变化等于做功的多少
D．能量既不会凭空产生，也不会凭空消失
4. （2022湖北宜昌）关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（ ）
A. 没有燃烧的燃料，热值等于零
B. 燃料完全燃烧时，它的热值最大
C. 燃料的热值与质量和燃烧状态无关
D. 燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多
5. （2022吉林长春）内燃机的能量流向图如图所示。内燃机的效率为（ ）
A. 7%B. 28%C. 31%D. 34%
6. 据2021年9月29日澎湃新闻，广西南宁隆生达发电力科技有限公司声称研发出一款“突破能量守恒定律”的电机组。该公司官网称，这一技术名为“一种电容补偿式自循环发电系统”，下列有关该装置的分析正确的是（ ）
A．根据能量守恒定律，该装置会一直转动下去
B．如果没有能量补充，该装置最终会停下来
C．发电技术突破了能量守恒定律，证明能量可以不守恒
D．不靠任何能量补充，该装置可实现1度电变为10度电
7．某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是（ ）
①汽车行驶速度是20km/h ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J
③汽车牵引力做功的功率是30kW ④汽车发动机的效率是20%
A．只有①和②B．只有②和③C．只有①和④D．只有②和④
8. （2022山东济南）“摘星星的妈妈回来了！”2022年4月16日，“神舟十三号”载人飞船制动减速、从大气层外自由滑行进入返航轨道；返回舱进入大气层后自由降落，与空气剧烈摩擦产生上千摄氏度的高温；又经系列降落伞继续减速、在四台反推发动机保护下平稳着陆在内蒙古东风着陆场。整个过程中，舱壁的烧蚀材料、高性能隔热材料和舱内恒温系统的共同作用保持了返回舱内温度的正常；除“黑障”时段外，地面系统实时监测着返回舱的位置。在上述过程中，对返回舱说法错误的是（ ）
A. 在大气层外自由滑行的阶段仍受重力 B. 在进入大气层之后机械能转化为内能
C. 外壁的烧蚀材料升华吸热以有效降温 D. 位置是通过超声波被地面系统实时监测
二、填空题（本大题有10道小题，每空1分，共26分）
1. （2021安徽）沙漠地区昼夜温差大，主要原因是砂石的比热容较小。初温为20℃，质量为50kg的砂石吸收3.6×106J的热量后，温度升高到______℃ 。[砂石的比热容为0.9×103J(kg·℃)]。
2.在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。摩擦生热是机械能转化为___能；水电站里水轮机带动发电机发电，是机械能转化为____能；电动机带动水泵把水送到高处，是电能转化为_______能；植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能；燃料燃烧时发热，化学能转化为内能，等等。
3．（2022•上海）四冲程热机工作过程中，将内能转化为机械能的是 冲程，李白在《望庐山瀑布》中写道：“日照香炉生紫烟”，这是通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式来改变香炉的内能，加热1千克水，使其温度上升2℃，则加热过程中水吸收的热量
为 焦。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
4. 天然气已经被广泛利用，它是一种 （选填“可”或“不可”）再生能源，完全燃烧0.07m3天然气释放的热量为 J，若这些热量的30%被水吸收，可以将4kg的水由20℃加热到 ℃．[q天然气=4×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg•℃）]
5.用液化气灶烧水，把1.5kg初温为20℃的水加热到100℃，需要吸收的热量为 J．若上述过程中完全燃烧了0.021kg液化气，且只有60%的热量被水吸收，则液化气的热值为 J/kg。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
6. （2022江苏泰州）勤劳的小华发现家里电水壶中水烧开了，就将水灌入保温瓶，水未能灌满保温瓶，她塞好瓶塞没走多远，就听到“嘭”一声，转身看到：瓶塞被喷在空中，瓶口还冒着“白气”瓶塞被喷出过程中的能量转化与汽油机的______冲程中的能量转化相同；“白气”是_______（填物态变化名称）形成的，此过程需_______热量。
7. （2022甘肃兰州）一台单缸四冲程汽油机，只有第三个冲程中燃气对外做功，其他冲程是靠飞轮的 ________来完成的；若飞轮的转速为1200r/min，则该汽油机每秒钟做功________次。
8. （2022•常德）某台四冲程汽油机的转速为1200r/min，在1s内汽油机对外做了 次功。如果汽油机在某段时间内消耗了400g汽油，则汽油完全燃烧可放出热量为 J。（q汽＝4.6×107J/kg）
9.如图表示汽油机的 冲程。汽油属于 能源（可再生/不可再生），完全燃烧0.1kg的汽油，放出热量为 J，如果这些热量全部被质量为100kg、初温为20℃的水吸收，能使水的温度升高 。（q汽油=4.6×107J/kg，c水=4.2×103（J/kg•℃））

10． 如图所示，用酒精灯给水加热一段时间后，观察到软木塞冲岀试管口。
（1）软木塞冲出试管口，说明力能改变物体的 。
（2）此过程中，水蒸气减少的内能 （选填“大于”、“等于”或“小于”）软木塞增加的机械能，这与热机的 冲程相似。
三、简答题（本大题有3道小题，每小题各6分，共18分）
1.某校师生在学习了能量的转化与守恒以后，组织兴趣小组调查学校几种炉灶的能量利用效率。他们发现学校的一个老式锅炉烧水时，经常冒出大量的黑烟，且烧水时锅炉周围的温度很高，锅炉的效率很低。
（1）请你根据调查中发现的现象分析此锅炉效率低的原因，并提出相应的改进措施。
（2）要减少烟气带走的热量，可以采用什么办法？
2. （2022辽宁铁岭）2022年4月16日，神州十三号载人飞船返回舱进入大气层后下落（如图所示）。接近地面时反推发动机点火，最终返回舱在东风着陆场预定区内实现软着陆。
（1）返回舱刚进入大气层下落时，机械能大小如何变化，为什么？
（2）反推发动机属于喷气式发动机，反推发动机是否属于热机？
3. （2022•绍兴）汽车在给人们的出行带来便利的同时，也带来了能源消耗、尾气污染等问题。
材料一：如图是一辆小汽车行驶时的能耗分配图。汽油在汽缸内完全燃烧时放出的能量，大约只有13%用于驱动汽车前进，而其余87%的能量则被损耗掉了。
材料二：排出的尾气除了CO2、H2O外，还有CO、NO、NO2及未燃烧的碳氢化合物等有害气体。
结合材料：
（1）对汽车行驶时能量形式的转化与损耗途径作出分析。
（2）请从节能、减排等方面对燃油汽车提出技术改进建议。

四、实验题（本大题有2道小题，共14分）
1.（6分） 如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，甲、乙烧杯内的液体质量相同。
（1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验；比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验。
（2）若液体a的质量为ma，液体b的质量为mb，为了完成实验，则需ma （选填“大于”、“小于”、或“等于”）mb。
（3）质量和初始温度均相同的A、B两种液体吸热后，它们的温度随时间变化的图象如图丁所示，由图可以看出， 液体的温度升高得较慢， 液体的比热容较大。若其中比热容较大的液体是水，则另一种液体的比热容为 J/（kg•℃）。
2．（8分）（2022·内蒙古包头）利用如图（a）所示的实验装置比较不同物质的吸热能力。
（1）实验时，选取质量_______、初温相同的甲、乙两种不同液体，用相同的酒精灯加热，加热时液体温度升高，这是通过_______方式来增大内能的。
（2）根据实验数据绘制的温度随时间变化关系如图（b）所示，分析可知，________液体的吸热能力更强。
（3）实验完成后，酒精灯中剩余酒精的热值_______（填“变大”“变小”或“不变”）。
五、计算题（本大题有2道小题，共18分）
1.（9分）某品牌汽车汽油机的能量流程图如图所示，某段时间内四冲程汽油机的每个气缸每秒钟做功20次，汽车行驶过程中消耗汽油0.2kg，假设这些汽油完全燃烧，[已知汽油的热值为，]，求在这段时间内：
（1）飞轮的转速；
（2）牵引力做的功；
（3）水箱中20kg的冷却水升高的温度（不计热散失）。
2.（9分）在一个标准大气压下，用炉子将10kg的水从20℃加热至沸腾，燃烧了0.5kg的焦炭，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），焦炭的热值为3.0×107J/kg。求：
（1）水吸收的热量；
（2）0.5kg焦炭完全燃烧释放的热量；
（3）炉子烧水的效率。
2023-2024学年度物理九年级全一册同步（拓展）学讲练测大讲义（人教版通用）
第十四章 内能的利用
专题14.7 《内能的利用》单元核心素养达标拔高测试题
满分100分，答题时间90分钟
一、选择题（本大题有8道小题，每小题3分，共计24分）
1. （2022湖南邵阳）图是四冲程汽油机其中一个冲程的工作示意图，它表示的是（ ）
A. 吸气冲程B. 压缩冲程
C. 做功冲程D. 排气冲程
【答案】C
【解析】如图所示，进气门排气门都关闭，活塞向下运动，火花塞处有火花，是做功冲程，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。
2. 如图a为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断不正确的是（ ）
A．图a中气缸内的蒸气体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力
B．气缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小
C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图甲所示的原理相似
D．汽油机一个工作循环的正确顺序是甲、乙、丙、丁
【答案】C
【解析】A、图 a 中气缸内的蒸气体积膨胀，从而推动活塞，拉动牵引绳，使舰载机获得牵引力，故A正确；
B、气缸内的蒸汽推动活塞时，气体对外做功，内能减小，故 B正确；
C、蒸汽弹射装置是内能转化为机械能，与丙图做功冲程相似，故C错误；
D、甲是吸气冲程、乙是压缩冲程、丙是做功冲程、丁是排气冲程，故D正确。
3.能量守恒定律表明的是（ ）
A．动能和势能是守恒的
B．内能和机械能是守恒的
C．能量的变化等于做功的多少
D．能量既不会凭空产生，也不会凭空消失
【答案】D
【解析】能量既不会消失，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种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．
4. （2022湖北宜昌）关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（ ）
A. 没有燃烧的燃料，热值等于零
B. 燃料完全燃烧时，它的热值最大
C. 燃料的热值与质量和燃烧状态无关
D. 燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多
【答案】C
【解析】ABC．热值是燃料自身的一种属性，大小与燃料的质量、温度、燃烧情况无关，故AB错误，C正确；
D．根据公式Q=mq可知，燃料燃烧放出的热量多少与燃料的热值、燃料的质量有关，与燃烧时的温度无关，故D错误。故选C。
5. （2022吉林长春）内燃机的能量流向图如图所示。内燃机的效率为（ ）
A. 7%B. 28%C. 31%D. 34%
【答案】D
【解析】内燃机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，所以，结合能量流向图可知，该内燃机的效率为34%。故选D。
6. 据2021年9月29日澎湃新闻，广西南宁隆生达发电力科技有限公司声称研发出一款“突破能量守恒定律”的电机组。该公司官网称，这一技术名为“一种电容补偿式自循环发电系统”，下列有关该装置的分析正确的是（ ）
A．根据能量守恒定律，该装置会一直转动下去
B．如果没有能量补充，该装置最终会停下来
C．发电技术突破了能量守恒定律，证明能量可以不守恒
D．不靠任何能量补充，该装置可实现1度电变为10度电
【答案】B。
【解析】AC、发电的过程中，其他形式的能量转化为电能，在转化过程中，会有一部分能量转化为内能，因此，装置不能一直转动下去，但总的能量是守恒的，故AC错误；
B、如果没有能量补充，转化的电能会越来越少，装置最终会停下来，故B正确；
D、根据能量守恒定律可知，不靠任何能量补充，1度电可变为10度电的装置是不能实现的，故D错误。
7．某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是（ ）
①汽车行驶速度是20km/h ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J
③汽车牵引力做功的功率是30kW ④汽车发动机的效率是20%
A．只有①和②B．只有②和③C．只有①和④D．只有②和④
【答案】D
【解析】（1）已知汽车行驶的时间和路程，利用速度公式即可求解；
（2）根据Q放=mq可求热量；
（3）根据车受到的阻力为车重的0.1倍求得车受到的阻力，因为匀速行驶，所以牵引力等于阻力，利用W=Fs可求得该汽车牵引力所做的功，再利用P=求功率；
（4）根据燃油密度和体积求得其质量，利用Q=mq可求得消耗的总能量，再利用效率公式求出该汽车的效率。
①汽车的行驶速度：
v===72km/h，故①错误；
（2）消耗的燃油完全燃烧放出的热量：
Q放=mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J，故②正确；
（3）因为匀速行驶，所以汽车受到的牵引力：F=f=2×103N，
该汽车牵引力所做的功：
W=Fs=2×103N×6.9×103m=1.38×107J，
该汽车牵引力所做功的功率：
P===40000W=40kW，故③错误；
（4）汽车消耗燃油的产生的热量：
Q放=mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J，
该汽车的效率：
η==×100%=20%，故④正确。
8. （2022山东济南）“摘星星的妈妈回来了！”2022年4月16日，“神舟十三号”载人飞船制动减速、从大气层外自由滑行进入返航轨道；返回舱进入大气层后自由降落，与空气剧烈摩擦产生上千摄氏度的高温；又经系列降落伞继续减速、在四台反推发动机保护下平稳着陆在内蒙古东风着陆场。整个过程中，舱壁的烧蚀材料、高性能隔热材料和舱内恒温系统的共同作用保持了返回舱内温度的正常；除“黑障”时段外，地面系统实时监测着返回舱的位置。在上述过程中，对返回舱说法错误的是（ ）
A. 在大气层外自由滑行的阶段仍受重力 B. 在进入大气层之后机械能转化为内能
C. 外壁的烧蚀材料升华吸热以有效降温 D. 位置是通过超声波被地面系统实时监测
【答案】D
【解析】A．在地球附近的物体都受到重力的作用，所以在大气层滑行的返回舱受到重力的作用，故A不符合题意；
B．进入大气层时，返回舱克服空气阻力做功，将机械能转化为内能，舱壁内能增加，温度升高，故B不符合题意；
C．外壁的烧蚀材料克服摩擦做功的过程中，由固态变成气态，是升华过程，需要吸收大量的热量，从而达到降温效果，故C不符合题意；
D．返回舱的位置是通过电磁波传递到地面的实时监测系统，而不是超声波，故D不符合题意。故选ABC。
二、填空题（本大题有10道小题，每空1分，共26分）
1. （2021安徽）沙漠地区昼夜温差大，主要原因是砂石的比热容较小。初温为20℃，质量为50kg的砂石吸收3.6×106J的热量后，温度升高到______℃ 。[砂石的比热容为0.9×103J(kg·℃)]。
【答案】100
【解析】由知道，砂石吸收3.6×106J的热量后温度升高
故吸热后砂石的温度是
2.在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。摩擦生热是机械能转化为___能；水电站里水轮机带动发电机发电，是机械能转化为____能；电动机带动水泵把水送到高处，是电能转化为_______能；植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能；燃料燃烧时发热，化学能转化为内能，等等。
【答案】内；电；机械。
【解析】根据看初始状态与末了状态能量存在的形式来解答本题。
3．（2022•上海）四冲程热机工作过程中，将内能转化为机械能的是 冲程，李白在《望庐山瀑布》中写道：“日照香炉生紫烟”，这是通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式来改变香炉的内能，加热1千克水，使其温度上升2℃，则加热过程中水吸收的热量
为 焦。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
【答案】做功；热传递；8.4×103。
【解析】（1）四冲程热机在做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能；
（2）香炉在阳光照射下，从阳光中吸收热量、内能增加，是通过热传递的方式来改变的内能；
（3）1千克水温度上升2℃吸收的热量为：
Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×2℃＝8.4×103J。
4. 天然气已经被广泛利用，它是一种 （选填“可”或“不可”）再生能源，完全燃烧0.07m3天然气释放的热量为 J，若这些热量的30%被水吸收，可以将4kg的水由20℃加热到 ℃．[q天然气=4×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg•℃）]
【答案】不可；2.8×106；70
【解析】（1）天然气属于化石能源，不可能在短期内从自然界得到补充，属于不可再生能源；
（2）完全燃烧0.07m3天然气释放的热量：
Q放=Vq=0.07m3×4×107J/m3=2.8×106J；
（3）由题知，水吸收的热量：Q吸=30%Q放=30%×2.8×106J=8.4×105J，
由Q吸=cm（t﹣t0）可得：
8.4×105J=4.2×103J/（kg•℃）×4kg×（t﹣20℃），
解得水的末温：t=70℃。
5.用液化气灶烧水，把1.5kg初温为20℃的水加热到100℃，需要吸收的热量为 J．若上述过程中完全燃烧了0.021kg液化气，且只有60%的热量被水吸收，则液化气的热值为 J/kg。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
【答案】5.04×105；4×107。
【解析】（1）水吸收的热量：
Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝5.04×105J；
（2）由题知，Q吸＝Q放×60%＝m液化气q×60%，
需要液化气的体积：
q液化气＝＝＝4×107J/kg。
6. （2022江苏泰州）勤劳的小华发现家里电水壶中水烧开了，就将水灌入保温瓶，水未能灌满保温瓶，她塞好瓶塞没走多远，就听到“嘭”一声，转身看到：瓶塞被喷在空中，瓶口还冒着“白气”瓶塞被喷出过程中的能量转化与汽油机的______冲程中的能量转化相同；“白气”是_______（填物态变化名称）形成的，此过程需_______热量。
【答案】 做功 液化 放出
【解析】瓶塞被喷在空中，水保温瓶中的水蒸气对瓶塞做功，将内能转化为机械能，能量转化与汽油机的做功冲程相同。
保温瓶中的水蒸气对瓶塞做功后，内能减小，温度降低，液化形成了小水珠，也就是“白气”，液化过程会放出热量。
7. （2022甘肃兰州）一台单缸四冲程汽油机，只有第三个冲程中燃气对外做功，其他冲程是靠飞轮的 ________来完成的；若飞轮的转速为1200r/min，则该汽油机每秒钟做功________次。
【答案】 惯性 10
【解析】汽油机的四个冲程，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。只有做功冲程对外做功，提供动力，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的。
单缸四冲程汽油机，一个工作循环，飞轮转2圈，完成4个冲程，对外做功一次。由题可知飞轮的转速
1200r/min＝20r/s
即飞轮每秒钟转动20圈，则该汽油机每秒钟做功10次。
8. （2022•常德）某台四冲程汽油机的转速为1200r/min，在1s内汽油机对外做了 次功。如果汽油机在某段时间内消耗了400g汽油，则汽油完全燃烧可放出热量为 J。（q汽＝4.6×107J/kg）
【答案】10；1.84×107。
【解析】汽油机飞轮1min转1200转，那么飞轮1s内的转数为20转；汽油机飞轮转2转就是一个工作循环，所以1s内的工作循环数：n＝10次；汽油机一个工作循环有4个冲程，但只有1次对外做功，所以1s内对外做功数：n＝10次；
汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq汽＝0.4kg×4.6×107J/kg＝1.84×107J。
9.如图表示汽油机的 冲程。汽油属于 能源（可再生/不可再生），完全燃烧0.1kg的汽油，放出热量为 J，如果这些热量全部被质量为100kg、初温为20℃的水吸收，能使水的温度升高 。（q汽油=4.6×107J/kg，c水=4.2×103（J/kg•℃））

【答案】压缩；不可再生；4.6×106；11℃
【解析】（1）图中，汽油机的两个气阀都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；
（2）汽油来源于石油，石油是经过几百万年的演变形成的，汽油是从石油中提炼出来的，属于不可再生能源；
（3）完全燃烧0.1kg汽油放出的热量：
Q放=m煤油q=0.1kg×4.6×107J/kg=4.6×106J；
（4）根据Q吸=cm△t=Q放可知水温度升高值：
△t=Q吸/ cm =≈11℃。
10． 如图所示，用酒精灯给水加热一段时间后，观察到软木塞冲岀试管口。
（1）软木塞冲出试管口，说明力能改变物体的 。
（2）此过程中，水蒸气减少的内能 （选填“大于”、“等于”或“小于”）软木塞增加的机械能，这与热机的 冲程相似。
【答案】（1）运动状态；（2）大于；做功。
【解析】（1）软木塞冲出试管口，运动状态发生了变化，说明力可以改变物体的运动状态；
（2）水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能减小，水蒸气的内能转化为软木塞的机械能，由于存在热量的散失，故水蒸气减少的内能大于软木塞增加的机械能；该过程与热机的做功冲程能量转化相同。
三、简答题（本大题有3道小题，每小题各6分，共18分）
1.某校师生在学习了能量的转化与守恒以后，组织兴趣小组调查学校几种炉灶的能量利用效率。他们发现学校的一个老式锅炉烧水时，经常冒出大量的黑烟，且烧水时锅炉周围的温度很高，锅炉的效率很低。
（1）请你根据调查中发现的现象分析此锅炉效率低的原因，并提出相应的改进措施。
（2）要减少烟气带走的热量，可以采用什么办法？
【答案】（1）锅炉效率低的原因：
①锅炉冒出大量的黑烟，说明煤燃烧不完全；
②锅炉周围的温度很高，说明锅炉向周围散失的热量太多。
（2）改进措施：尽量使燃料燃烧充分；利用烟气携带的热量对其他的水进行预加热，综合利用内能。
【解析】在当今的低耗、高效的形式下，锅炉效率低是社会关注的焦点问题。在本题中，师生通过共同调查研究，发现了锅炉效率低的主要原因表现症状：经常冒出大量的黑烟；锅炉周围的温度很高。针对这两种表现，通过分析，揭示其效率低的原因：燃烧问题和散热问题。发现问题，分析问题，如何解决问题呢？烟气带走热量，是普遍存在的问题，让同学们提出解决方案，渗透、融合了情感态度价值观的教育，可谓是一箭双雕。
2. （2022辽宁铁岭）2022年4月16日，神州十三号载人飞船返回舱进入大气层后下落（如图所示）。接近地面时反推发动机点火，最终返回舱在东风着陆场预定区内实现软着陆。
（1）返回舱刚进入大气层下落时，机械能大小如何变化，为什么？
（2）反推发动机属于喷气式发动机，反推发动机是否属于热机？
【答案】（1）见解析（2）是
【解析】（1）机械能减小。原因是返回舱刚进入大气层后，降落伞相继打开，临近地面时，反推发动机启动向下喷气，给气体一个向下的力，由于物体间力的作用是相互的，气体给返回舱一个向上的力，迫使返回舱减速“刹车”，由于速度减小，故动能减小；返回舱下落过程中高度减小，故重力势能减小；由于返回舱与大气摩擦，机械能转化为内能，故机械能减小。
（2）热机的种类很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机都属于热机。
3. （2022•绍兴）汽车在给人们的出行带来便利的同时，也带来了能源消耗、尾气污染等问题。
材料一：如图是一辆小汽车行驶时的能耗分配图。汽油在汽缸内完全燃烧时放出的能量，大约只有13%用于驱动汽车前进，而其余87%的能量则被损耗掉了。
材料二：排出的尾气除了CO2、H2O外，还有CO、NO、NO2及未燃烧的碳氢化合物等有害气体。
结合材料：
（1）对汽车行驶时能量形式的转化与损耗途径作出分析。
（2）请从节能、减排等方面对燃油汽车提出技术改进建议。

【解析】（1）汽车行驶时的能量转化分析：汽油的化学能转化为气体内能，然后再转化为活塞机械能，最后为汽车机械能，转化率很低；
损耗途径分析：绝大部分是以热能形式损失的，部分是未完全燃烧的碳氢化合物损失，还有少量是汽油蒸发损失。
（2）技术改进建议：减少散热器、排气管和发动机的热损失；减少汽油的蒸发；使汽油充分燃烧；研制和使用混合动力或者纯电动的新能源汽车。
四、实验题（本大题有2道小题，共14分）
1.（6分） 如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，甲、乙烧杯内的液体质量相同。
（1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验；比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验。
（2）若液体a的质量为ma，液体b的质量为mb，为了完成实验，则需ma （选填“大于”、“小于”、或“等于”）mb。
（3）质量和初始温度均相同的A、B两种液体吸热后，它们的温度随时间变化的图象如图丁所示，由图可以看出， 液体的温度升高得较慢， 液体的比热容较大。若其中比热容较大的液体是水，则另一种液体的比热容为 J/（kg•℃）。
【答案】（1）甲、乙；甲、丙；（2）等于；（3）B；B；2.1×103
【解析】（1）为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲和乙两图进行实验。
比较不同物质的比热容，应控制液体种类不同，燃料相同，由图可知，甲、丙两图所示实验符合要求；
比较不同物质的比热容，
（2）为了完成实验，比较质量相同的不同液体，则甲、丙两图所示实验中的液体的质量ma＝mb。
（3）如果质量和初始温度均相同的A、B两种液体，采用相同燃料供热，由图丁所示可知，吸收相等的热量，B升高的温度低，由Q＝cm△t可知，B液体的比热容较大；
由图象知温度都升高到80℃时，A需要10min，B需要20min，故B吸收的热量是A的2倍，由Q＝cm△t可知，B的比热容是A的2倍，则A比热容是B的1/2倍。
若比热容较大的液体是水，
则另一种液体的比热容为c＝c水/2＝0.5×4.2×103J/（kg•℃）＝2.1×103J/（kg•℃）。
2．（8分）（2022·内蒙古包头）利用如图（a）所示的实验装置比较不同物质的吸热能力。
（1）实验时，选取质量_______、初温相同的甲、乙两种不同液体，用相同的酒精灯加热，加热时液体温度升高，这是通过_______方式来增大内能的。
（2）根据实验数据绘制的温度随时间变化关系如图（b）所示，分析可知，________液体的吸热能力更强。
（3）实验完成后，酒精灯中剩余酒精的热值_______（填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】 （1）相等 热传递 （2）乙 （3）不变
【解析】（1）实验时，根据控制变量法的需要，选取质量相等、初温相同的甲、乙两种不同液体，用相同的酒精灯加热，加热相同的时间，通过比较两种液体的温度变化，来比较两种液体的吸热本领。
加热时烧杯壁吸收酒精灯的热量，再把热量传递给液体，液体温度升高，这是通过热传递的方式来增大内能的。
（2）由乙图可知，加热相同时间，相同质量的两种液体吸收相同的热量时，甲液体的温度变化较大，由此可知甲的吸热能力较差，乙液体的吸热能力更强。
（3）热值是燃料的一种性质，不随质量的变化而变化，因此实验完成后，酒精灯中剩余酒精的热值不变。
五、计算题（本大题有2道小题，共18分）
1.（9分）某品牌汽车汽油机的能量流程图如图所示，某段时间内四冲程汽油机的每个气缸每秒钟做功20次，汽车行驶过程中消耗汽油0.2kg，假设这些汽油完全燃烧，[已知汽油的热值为，]，求在这段时间内：
（1）飞轮的转速；
（2）牵引力做的功；
（3）水箱中20kg的冷却水升高的温度（不计热散失）。
【答案】（1）2400r/min；（2）2.52×106J；（3）30℃
【解析】（1）四冲程汽油机每秒内对外做功20次，因为一个工作循环飞轮转2圈，完成4个冲程，做功1次，所以1s内，飞轮转40圈，1min飞轮转动的圈数为
（2）汽油放出的热量
汽油机输出的有用功的效率
则牵引力做的功是
（3）水吸收的热量
由Q吸＝cm（t﹣t0）得
则水升高的温度为
2.（9分）在一个标准大气压下，用炉子将10kg的水从20℃加热至沸腾，燃烧了0.5kg的焦炭，已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），焦炭的热值为3.0×107J/kg。求：
（1）水吸收的热量；
（2）0.5kg焦炭完全燃烧释放的热量；
（3）炉子烧水的效率。
【答案】（1）水吸收的热量是3.36×106J；
（2）0.5kg焦炭完全燃烧释放的热量是1.5×107J；
（3）炉子烧水的效率是22.4%。
【解析】知道水的质量、水的比热容和水的温度变化，根据Q吸=cm（t﹣t0）求出水吸收的热量；
知道焦炭的热值和质量，根据Q放=mq求出焦炭完全燃烧释放的热量；
水吸收的热量和焦炭完全燃烧放出热量的比值即为炉子烧水的效率。
（1）一个标准大气压下水的沸点为100℃，即需将水加热至100℃，
水吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×10kg×（100℃﹣20℃）=3.36×106J；
（2）0.5kg焦炭完全燃烧释放的热量：
Q放=mq=0.5kg×3.0×107J/kg=1.5×107J；
（3）炉子烧水的效率：
η=×100%=×100%=22.4%。