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第14章 内能的利用(易错真题汇编)-最新中考物理一轮复习高频考点精讲与易错题精练(全国通用)
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6.“齐头并进”法:在复习过程中,由于要复习的学科多,所以必须合理安排时间。
第14章 内能的利用(易错真题汇编)
一、选择题
1.(2022•镇江中考)水烧开时产生的水蒸气将壶盖顶起,汽油机的四个冲程中,能量转化与之相同的是( )
A. B. C. D.
解:水烧开时产生的水蒸气将壶盖顶起,水蒸气的内能会转化为壶盖的机械能;
A、汽油机进气门和排气门均关闭,活塞向上运动,是压缩冲程,此冲程机械能转化为内能,故A不符合题意;
B、汽油机进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,是吸气冲程,此冲程没有能量转化,故B不符合题意;
C、汽油机进气门和排气门均关闭,活塞向下运动,是做功冲程,此冲程内能转化为机械能,故C符合题意;
D、汽油机进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,是排气冲程,此冲程没有能量转化,故D不符合题意。
答案:C。
2.(2022•日照中考)喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行了如下游戏探究:瓶中留有少量水,盖上瓶盖(如图甲);扭转瓶子(如图乙);轻轻扭动瓶盖,瓶盖被瓶内的气体冲出,同时瓶内出现白雾(如图丙)。图乙和图丙所示的过程,分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似,这两个冲程是( )
A.吸气冲程和压缩冲程B.压缩冲程和做功冲程
C.做功冲程和排气冲程D.压缩冲程和排气冲程
解:如图乙,扭转瓶子时,小明施加的外力压缩瓶内的气体,是机械能转化为内能,这一过程与四冲程内燃机的压缩冲程相似;当瓶盖被瓶内的气体冲出时,是瓶内气体对瓶盖做功,内能转化为机械能,这一过程与四冲程内燃机的做功冲程相似。所以A、C、D都错,B正确。
答案:B。
3.(2022•十堰中考)为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标,东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下,发动机工作时,尾气中“汽油味”明显降低,动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图,下列有关说法错误的是( )
A.尾气中“汽油味”降低,是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全
B.该冲程为做功冲程,内能转化为机械能
C.汽油在汽缸内完全燃烧,发动机效率可达100%
D.该发动机减少了碳排放,有利于节约能源和环境保护
解:
A、尾气中“汽油味”明显降低,这说明汽油的燃烧率较高,燃烧的较完全,故A正确;
B、两个气门都关闭,火花塞点火,活塞向下运动,为做功冲程,此冲程中内能转化为机械能,故B正确;
C、汽车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C错误;
D、该发动机的尾气中“汽油味”明显降低,动力更强劲,在做相同有用功时,消耗的燃料少,减少了碳排放,有利于节约能源和环境保护,故D正确。
答案:C。
4.(2022•宜昌中考)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
解:(1)热值是燃料本身的特性,只与燃料的种类有关,与燃料的质量无关,与燃料是否完全燃烧无关,与产生的热量无关,故AB错误、C正确;
(2)由Q放=mq可知,燃料燃烧放出的热量,与燃料的质量、热值和是否完全燃烧有关,与燃烧的温度无关,故D错误。
答案:C。
5.(2022•巴中中考)小明家新买了小汽车,下列有关说法错误的是( )
A.汽车长时间行驶轮胎会发热,这是通过做功改变内能
B.汽车启动时,小明闻到汽油味说明分子在不停地做无规则运动
C.汽车内燃机工作时,四个冲程中只有做功冲程把内能转化为机械能
D.小明认为随着科技发展,内燃机效率可以达到100%
解:
A、汽车长时间行驶轮胎会发热,这是通过克服摩擦做功改变轮胎内能的,故A正确;
B、小明闻到汽油味,这是扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动,故B正确;
C、内燃机的做功冲程中,把内能转化为机械能,故C正确;
D、热机在工作过程中,不可避免地要克服机械间的摩擦而做额外功,因此热机效率不可能达到100%,故D错误。
答案:D。
6.(2022•镇江中考)如图所示,用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的水进行加热,两图装置均相同。燃料的质量用m表示,燃料充分燃尽时水升高的温度用Δt表示(水未沸腾)( )
A.若m相同,Δt越小,燃料的热值越大
B.若Δt相同,m越大,燃料的热值越大
C.若mΔt的值越大,燃料的热值越大
D.若Δtm的值越大,燃料的热值越大
解:燃料的热值大小不能直接测量,需要通过水吸收热量的多少来体现燃料燃烧放出热量的多少,而水吸收热量的多少跟水的质量和升高的温度有关,因此为了比较热值大小可以利用Q吸=Q放,而Q吸=c水m水Δt,Q放=mq,即c水m水Δt=mq,解得:q=c水m水Δtm;
A、若m相同,Δt越小,由q=c水m水Δtm可知,燃料的热值越小,故A错误;
B、若Δt相同,m越大,由q=c水m水Δtm可知,燃料的热值越小,故B错误;
C、若mΔt的值越大,即Δtm的值越小,由q=c水m水Δtm可知,燃料的热值越小,故C错误;
D、若Δtm的值越大,由q=c水m水Δtm可知,燃料的热值越大,故D正确。
答案:D。
7.(2022•广西中考)2022年6月5日,长征二号F遥十四运载火箭搭载神舟十四号载人飞船成功发射升空。关于运载火箭发射升空时涉及的物理知识,下列说法正确的是( )
A.使用的燃料热值较小
B.大量“白气”涌向四周是扩散现象
C.燃料燃烧时将内能转化为化学能
D.燃气主要通过热传递使周围的空气内能增大
解:A、火箭发射时要选用热值大的燃料,燃料完全燃烧时,热值大的提供的内能越大,故A错误;
B、大量“白气”涌向四周不是分子运动,而是水蒸气遇冷液化形成的小水珠在做机械运动,故B错误;
C、燃料燃烧的过程是化学能转化为内能,故C错误;
D、燃气主要通过热传递使周围的空气内能增大,故D正确。
答案:D。
8.(2022•柳州中考)下列关于热机的说法正确的是( )
A.热机的效率为100%
B.热机只有汽油机和柴油机两种
C.好的热机工作时不排放废气
D.热机工作时都要利用燃料的化学能
解:A、在使用热机过程中,废气会带走一部分热量、燃料不可能完全燃烧、不可避免的要克服机器部件摩擦做额外功,效率不可能达到100%,故A错误。
B、根据热机的概念,只要将内能转化为机械能的机械都属于热机,蒸汽机、火箭、柴油机、汽油机等都属于热机,故B错误。
C、任何热机工作时都会排放废气,故C错误。
D、热机是把内能转化为机械能的装置,所以热机工作时都要利用燃料的化学能,故D正确。
答案:D。
9.(2022•广州中考)下列选项可能符合汽车热机能量流向的是( )
A. B.
C. D.
解:(1)热机是利用内能来做功的机器,故B错误;
ACD、汽车热机的效率通常为20%~30%左右,只有D选项中汽车热机工作时,有30%的内能转化为机械能,故AC错误、D正确。
答案:D。
10.(2022•益阳中考)下列能量转化或转移的情景中,属于能量转移的是( )
A.燃料燃烧时发热
B.用热水袋取暖
C.钻木取火
D.电动机带动水泵把地下水送到地面
解:A、燃料燃烧时发热,将燃料的化学能转化为内能,属于能量的转化,故A错误。
B、用热水袋取暖,通过热传递改变物体的内能,属于能量的转移,故B正确。
C、钻木取火,通过做功改变物体的内能,属于能量的转化,故C错误;
D、电动机带动水泵把地下水送到地面,将电能转化为水的机械能,属于能量的转化,故D错误。
答案:B。
11.(2022•成都中考)小叶看见面点师傅将面拉成长条,放入滚烫的油中就炸出了香脆可口的油条,于是很想了解油的吸热能力。在老师指导下,他用酒精灯分别加热质量为50g、初温为20℃的油和水,记录的相关数据如下表所示。若单位时间内油吸收的热量与水吸收的热量相等,酒精的热值为3×107J/kg,水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)。下列说法正确的是( )
A.2min内油吸收的热量为3×104J
B.他使用的酒精灯的加热效率为21%
C.油的末温比水的高,所以吸热能力更强
D.油的吸热能力与其吸收的热量多少有关
解:A、2min内水吸收的热量为:
Q水=c水mΔt水=4.2×103J/(kg•℃)×50×10﹣3kg×(50℃﹣20℃)=6.3×103J,
由于单位时间内油吸收的热量与水吸收的热量相等,
所以2min内煤油吸收的热量也为6.3×103J,故A错误;
B、燃料完全燃烧放出的热量为:
Q放=mq=1×10﹣3kg×3×107J/kg=3×104J,
他使用的酒精灯的加热效率为:
η=Q吸Q放×100%=6.3×103J3×104J×100%=21%,故B正确;
C、油的末温比水的末温高,则油的吸热能力比水弱,故C错误;
D、比热容是反映不同物质的吸热能力,比热容与物质的种类和状态有关,与其吸收的热量多少无关,故D错误。
答案:B。
12.(2022•自贡中考)关于能量守恒定律,下列说法正确的是( )
A.能量可以凭空消失
B.能量可以凭空产生
C.能量在转化和转移过程中,能量的总量保持不变
D.热机在工作的过程中不遵循能量守恒定律
解:AB、能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,故AB错误;
C、据能量守恒定律,能量在转化和转移过程中,能量的总量保持不变,故C正确;
D、能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化,故D错误;
答案:C。
二、填空题
13.(2022•张家界中考)常用打火机的打火方式有两种,一种是用一个粗糙的小轮摩擦“火石”打火;另一种是利用高压电装置打火。从能量转化角度看,前者是把 机械 能转化为内能;后者是把 电 能转化为内能。
解:从能量转化的角度看,摩擦点火,是将机械能转化为内能;高电压火花点火,是电能转化为内能。
答案:机械;电。
14.(2022•广东中考)如图表示四冲程汽油机处于 排气 冲程。汽车尾气带走的能量 不能 (选填“能”或“不能”)自动汇集回来转化成燃料的化学能,这反映了能量的转化具有 方向性 。
解:图中排气门打开,活塞上行,气体流出汽缸,是排气冲程;
大量向外散失的能量不会自动再汇集回来,说明能量转化和转移是具有方向性;
答案:排气;不能;方向性。
15.(2022•日照中考)使用天然气烧水,天然气燃烧所消耗的 化学 能转化为水的内能。小明想测量家中利用天然气烧开一壶水的效率,他记录了水壶的容积、水的比热容和密度、当地水的沸点、天然气的热值、燃烧的天然气体积,还应记录 水的初温 就可完成测量。
解:(1)使用天然气烧水时,消耗了天然气的化学能,转化为水的内能。
(2)要测量利用天然气烧开一壶水的效率,要算出水吸收的热量和天然气放出的热量。根据题目给出额条件可知,要算出水吸收的热量,还要知道水温度的变化量,也就是要测量出水的初温。
答案:化学能;水的初温。
16.(2022•齐齐哈尔中考)某燃气热水器使用天然气作为燃料,若使用中消耗掉0.02m3的天然气,则这些天然气完全燃烧放出的热量为 6.4×105 J(q天然气=3.2×107J/m3)。如果这些热量完全被水吸收,则水的内能 增大 (选填“增大”、“不变”或“减小”)。
解:0.02m3天然气完全燃烧释放的热量是:Q=Vq天然气=0.02m3×3.2×107J/m3=6.4×105J;
在此过程中,水吸收热量,内能增大。
答案:6.4×105;增大。
17.(2022•安徽中考)小明利用家中的燃气表和温度计测量燃气灶烧水的效率。将1kg的水从20℃加热到60℃,消耗了0.01m3的天然气(假设天然气完全燃烧),已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),天然气的热值为4.0×107J/m3,则此次燃气灶烧水的效率为 42% 。
解:水吸收的热量:Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×1kg×(60℃﹣20℃)=1.68×105J;
天然气完全燃烧放出的热量:Q放=Vq=0.01m3×4.0×107J/m3=4×105J;
此次燃气灶烧水的效率:η=Q吸Q放×100%=1.68×105J4×105J×100%=42%。
答案:42%。
18.(2022•菏泽中考)水从高处流向低处后,无法自发回到同样的高度,说明能量的转化具有 方向性 ,所以尽管能量是守恒的,我们仍然要节约能源。请列举一例可再生能源: 水能 。
解:水从高处流向低处的过程中,水的重力势能转化为动能;水从高处流向低处后,无法自发回到同样的高度,即无法自发地将水的动能转化为重力势能,所以这一现象说明能量的转化具有方向性;
水能、风能、太阳能等都属于可再生能源。
答案:方向性;水能。
三、实验探究题
19.(2022•湖北中考)(1)如图甲所示,在试管内装些水,用橡胶塞塞住管口,给水加热。这是通过 热传递 的方式改变水的内能。加热一段时间后,橡胶塞在水蒸气压力的作用下冲出去。其能量转化情况与四冲程热机的 做功 冲程相同。
(2)如图乙所示,在测量滑动摩擦力大小的实验中,用弹簧测力计拉着木块水平向右做 匀速直线 运动,木块受到的滑动摩擦力大小等于拉力大小。这里通过测量拉力大小来间接测出摩擦力大小,运用了 转换法 (选填“转换法”或“放大法”)。
解:(1)在试管内装些水,用橡胶塞塞住管口,给水加热,水吸收热量,内能增大,温度升高,这是通过热传递的方式改变水的内能;
加热一段时间后,橡胶塞在水蒸气压力的作用下冲出去,在这个过程中,把水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能;其能量转化情况与四冲程热机的做功冲程相同;
(2)在测量滑动摩擦力大小的实验中,用弹簧测力计拉着木块水平向右做匀速直线运动,木块受力平衡,木块受到的滑动摩擦力大小等于拉力大小;
这里通过测量拉力大小来间接测出摩擦力大小,运用了转换法。
答案:(1)热传递;做功;(2)匀速直线;转换法。
20.(2022•泰州中考)在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出的热量”实验中。
(1)由于燃料充分燃烧放出热量的多少不仅与燃料种类这一个因素有关,因此实验时必须控制酒精和碎纸片的 质量 相等;实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同,以便于 通过水升高的温度来反映燃料完全燃烧放出的热量 。
(2)如图是小明安装好的实验装置,其中存在的错误是 温度计的玻璃泡没有充分浸入到烧杯的水中 。
(3)小华纠正了小明的错误,又组装了一套相同的实验装置,备好秒表。在两燃烧皿中分别加入准备好的酒精和碎纸片,读出水的初温后,进行如下操作:
①先点燃酒精,再点燃碎纸片。
②保证酒精和碎纸片燃烧时间相同,读取温度计的示数。
③待酒精和碎纸片充分燃烧结束,分别读取温度计的示数。
小红认为上述操作中,操作 ② 是错误的。小明根据正确操作获得的数据,算出了燃料的热值,发现结果小于该燃料的实际热值,原因是 燃料不完全燃烧且燃料燃烧放出的热量有一部分会散失到空气中 。
解:(1)由Q放=mq可知,燃料充分燃烧放出热量的多少与燃料的种类和燃料的质量有关,因此实验是必须控制酒精和碎纸片的质量相同;控制被加热的水的质量和初温均相同,便于通过水升高的温度来反映燃料完全燃烧放出的热量;
(2)用温度计测量液体的温度时,应该让温度计的玻璃泡与被测液体充分接触,不能碰到容器的底部和侧壁,由图可知,温度计的玻璃泡没有充分浸入到烧杯的水中;
(3)实验过程中要控制完全燃烧燃料的质量相同,燃烧时间相同并不能保证燃烧燃料的质量相同,所以保证酒精和碎纸片燃烧时间相同,读取温度计的示数的操作是错误;
由于燃料不完全燃烧且燃料燃烧放出的热量有一部分会散失到空气中,又或被烧杯等实验装置吸收的部分热量,使Q放大于Q吸,依此计算出燃料的热值比实际要偏小些。
答案:(1)质量;通过水升高的温度来反映燃料完全燃烧放出的热量;(2)温度计的玻璃泡没有充分浸入到烧杯的水中;(3)②;燃料不完全燃烧且燃料燃烧放出的热量有一部分会散失到空气中。
四、计算题
21.(2022•大连中考)用天然气热水器加热水,将40kg水从25℃加热到50℃,完全燃烧0.15m3天然气。已知天然气的热值为3.5×107J/m3,水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)。试求:
(1)此过程中水吸收的热量是多少?
(2)0.15m3天然气完全燃烧放出的热量是多少?
(3)该热水器加热这些水的效率是多少?
解:(1)此过程中水吸收的热量:
Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×40kg×(50℃﹣25℃)=4.2×106J;
(2)0.15m3天然气完全燃烧放出的热量:
Q放=Vq=0.15m3×3.5×107J/m3=5.25×106J;
(3)该热水器加热这些水的效率:
η=Q吸Q放×100%=4.2×106J5.25×106J×100%=80%。
答:(1)此过程中水吸收的热量是4.2×106J;
(2)0.15m3天然气完全燃烧放出的热量是5.25×106J;
(3)该热水器加热这些水的效率是80%。
22.(2022•镇江中考)北京冬奥会上使用的氢燃料电池汽车,是利用氢与氧发生化学反应产生电能,供给电动机而驱动汽车行驶的。如图所示,该类型汽车甲在平直公路上从A地出发,以90km/h的速度行驶1h到达B地,消耗0.8kg氢燃料,所产生电能E电的80%用于维持汽车匀速行驶,所受阻力为1000N。已知每加注1kg氢燃料所需的费用为30元。
(1)求A、B两地之间距离。
(2)求此过程中产生的电能E电。
(3)燃油汽车乙也在该公路上从A地出发,以90km/h的速度匀速行驶。所受阻力与甲车相同,汽油在气缸内完全燃烧,且燃烧所释放热量的30%用来维持汽车匀速行驶,汽油热值取q=5×107J/kg。已知每加注1kg汽油所需的费用为12元。则在与甲车花费相同燃料费用的情况下:
①求乙车消耗的汽油完全燃烧所放出的热量。
②请通过计算判断乙车能否到达B地。
解:(1)由v=st可知,A、B两地之间距离:
sAB=vt=90km/h×1h=90km;
(2)由二力平衡条件可知,汽车匀速行驶时的牵引力:
F=f=1000N,
汽车牵引力做的功:
W=FsAB=1000N×90××103m=9×107J,
由η电=WE电×100%可知,此过程中产生的电能:
E电=Wη电=9×107J80%=1.125×108J;
(3)①由每加注1kg氢燃料所需的费用为30元可知,消耗0.8kg氢燃料的费用为0.8kg×30元/kg=24元,
由每加注1kg汽油所需的费用为12元可知,在与甲车花费相同燃料费用的情况下,乙车消耗的汽油:
m=24元12元/kg=2kg,
乙车消耗的汽油完全燃烧所放出的热量:
Q放=mq=2kg×5×107J/kg=1×108J;
②由η汽=WQ放×100%可知,燃烧汽油时汽车获得的机械能:
W机械=η汽Q放=30%×1×108J=3×107J,
由W=Fs可知,汽车行驶的距离:
s=W机械F=3×107J1000N=3×104m=30km<90km,
因此乙车不能到达B地。
答:(1)A、B两地之间距离为90km;
(2)此过程中产生的电能为1.125×108J;
(3)①乙车消耗的汽油完全燃烧所放出的热量为1×108J;②乙车不能到达B地。
加热时间(min)
消耗酒精(g)
末温(℃)
油
2
1
88
水
2
1
50
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