初中人教版（2024）第2节 内能课后作业题

这是一份初中人教版（2024）第2节 内能课后作业题，共21页。试卷主要包含了写出能量守恒定律的内容，假如完全燃烧0等内容，欢迎下载使用。

专题14.6 《内能的利用》单元核心素养达标基础测试题
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．关于内能的利用，下列说法正确的是（ ）
A．比热容是物质的特性，跟温度上升的多少无关
B．燃料燃烧更充分，可以增大燃料的热值
C．容易燃烧的燃料，热值一定大
D．单缸四冲程柴油机，飞轮每转1圈，柴油机对外做功1次
2.在内燃机的四个冲程中，如图所示的是（ ）

A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
3. （2022江苏南通）如图所示，是四冲程内燃机其中一个冲程的示意图，该冲程的能量转化情况是( )
A. 化学能转化成内能
B. 机械能转化成内能
C. 机械能转化成化学能
D. 内能转化成机械能
4. （2022黑龙江牡鸡）关于热现象，下列说法正确的是（ ）
A. 晶体在熔化过程中，随着持续吸收热量，温度不断升高
B. 热机的效率无法达到100%
C. 热传递的实质是热量从内能大的物体传递到内能小的物体
D. 冬天在家洗澡时，会发现浴室内出现“白气”，这些“白气”是水蒸气
5. 如图所示，某学习小组设计实验来比较酒精、煤油和汽油的热值大小。甲、乙、丙三个装置中水的质量和初温及三种燃料的质量均相同。当三种燃料完全燃烧后，水的末温（均未沸腾）关系为t甲＝t丙＞t乙，由此可粗略判断出它们热值q的大小关系为（ ）
A．q甲＞q乙＞q丙B．q甲＞q乙＝q丙
C．q甲＝q乙＞q丙D．q甲＝q丙＞q乙
6. （2022湖南湘西）以下情景中，将电能转化为机械能的是（ ）
A. 核电站利用反应堆产生内能B. 电动机通电转动的过程
C. 光伏电池充电的过程D. 汽油机的做功冲程
7.下列关于能量转化的说法，正确的是（ ）

A B C D
A.图中，风力发电将空气的动能转化为电能
B．图中，拉开的弹弓将石子弹出的过程，弹性势能增大
C．图中，“神舟五号”载人飞船成功返航，返回舱在减速着陆过程中机械能守恒
D．图中，水平路面上疾驰的汽车，将重力势能转化为动能
8. （2022山东潍坊）图甲所示是一种自行车上的装置，车前端的灯泡与该装置内部线圈相连，自行车车轮的转动带动该装置上端的小轮转动，小轮带动内部的磁铁转动，灯泡便发光照明，图乙是其结构示意图。下列分析正确的是（ ）
A. 该装置是一种电动机B. 该装置将机械能转化为电能
C. 增大车轮转速灯泡亮度变小D. 车轮与小轮间应尽量光滑
二、填空题（本大题有10道小题，每空1分，共25分）
1.写出能量守恒定律的内容：能量既不会凭空出现，也不会凭空消失，它只会从一种形式______为其他形式，或者从一个物体_________到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保不变。这就是能量守恒定律。
2.在摩擦生热的现象中机械能能转化为____能；在气体膨胀做功的现象中内能转化为____能；在热传递的过程中，高温物体的内能_____，低温物体的内能______，内能从高温物体转移到低温物体，而能的总量________．
3. （2022•锦州）2022年6月5日10时44分，搭载着神舟十四号载人飞船的长征二号F火箭成功发射。火箭起飞过程中，以发射塔为参照物，火箭是 （选填“运动”或“静止”）的；火箭喷气发动机将燃料燃烧后燃气的内能转化为 能，此能量转化过程与四冲程汽油机的 冲程相同。
4．（1）2021年10月16日，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号火箭在酒泉发射，火箭加速升空的动力由航天发动机提供，此发动机 （是或不是）热机。
（2）2022年3月23日，神舟十三号航天员在空间站现场直播授课，王亚平老师在演示“液桥实验”时，将两块透明板上的水球互相靠近、接触，合成一个大水球；再慢慢将两块透明板分开，水形成一个长约10cm的液桥（如图），说明了分子间存在 。
5. （2022湖南张家界）如图是汽油机工作过程中的 ____冲程。一单缸四冲程汽油机的飞轮转速是3600r/min，则该汽油机每秒内对外做功______次。
6. 甲图中，迅速向下压活塞，能量的转化情况是 。乙图内燃机的工作过程中与甲图能转化情况相同的是 (选填图中的代号)。
7. （2022甘肃金昌）如图所示，用酒精灯加热试管中水，当水沸腾一段时间以后，塞子被试管内水蒸气推出。这是通过______的方式将水蒸气的内能转化为塞子的机械能（选填“做功”或“热传递”）。图 _______（选填“甲”或“乙”）中汽油机的工作过程与这一实验过程中原理是一致的。
8. （2021湖北鄂州）合理分类和利用垃圾可以变废为宝，在一定条件下，1kg垃圾能“榨”出0.17kg燃料油，若燃料油的热值为4.0×107J/kg，则这些燃料油完全燃烧释放出的热量为______J，燃烧时燃料油的化学能转化为______能；如果这些热量的42%被水吸收，则可以使______kg的水温度从20℃升高到100℃，这是通过______的方式改变水的内能。
9.假如完全燃烧0.2m3天然气放出的热量全部被100kg初温为25℃的水吸收，可以使水的温度升高到________℃[已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），q天然气＝4.2×107J/m3]。
10.把一个薄壁金属管固定在桌上，里面放一些酒精，用塞子塞紧，拿一根绳子在管外绕几圈，并迅速地来回拉动绳子，过一会儿，你会看到塞子跳了起来，如图所示。从能量的角度分析,这个现象表明______转化______能。
三、简答题（本大题有2道小题，每小题各8分，共16分）
1.请阅读下面的介绍，回答相关问题。
焦耳是一位伟大的物理学家，他成功地发现了焦耳定律，测出了热功当量……。但他在探索科学真理的道路上，也走过弯路。年轻的时候，焦耳也和许多人一样设想能制作出一种“永动机”——不需要给它提供任何动力（即不消耗任何能源）就能自动工作起来的机械装置。他曾通宵达旦地冥思苦想，不断地设计、制作，但没有一次是成功的。接连的失败引起了焦耳的深思，他没有像有些人那样“执迷不悟”，而是反思原来的设想，重新确定新的探究课题。经过不懈地努力，他终于在新的研究领域中取得了成功，发现了科学真理。
（1）“永动机”制造一直失败的原因是：它违背了______________________。
（2）你从焦耳科学探究的历程中得到的启示是: ______________________。
2. （2022黑龙江龙东）飞越苍弯，筑梦星河。2022年6月5日10时44分07秒，神舟十四号载人飞船成功发射。火箭点火后，向下快速喷出气体，推动火箭加速上升。请你结合实际，分析并解答下列问题：
（1）火箭向下快速喷出气体，推动火箭加速上升，此过程包含哪些力学知识，请你说出两点。
（2）请分析发射过程中存在哪些能量转化。
四、实验题（本大题有1道小题，共10分）
1．（2022·江苏泰州）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______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______；
（2）如图是小明安装好的实验装置，其中存在的错误是______；
（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______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______。
五、计算题（本大题有3道小题，共25分）
1.（6分）中国科学家首次在南海试采可燃冰取得圆满成功，实现了我国天然气水合物开发的历史性突破。可燃冰清洁无污染，储量巨大，是一种非常理想的新型能源。可燃冰的热值很大，是天然气热值的10倍以上，若按15倍计算。[c水=4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q=7.0×107J/m3]求：
（1）体积为0.0lm3的可燃冰完全燃烧放出的热量为多少？
（2）若这些热量的90%被质量为100kg的水吸收，则水升高的温度是多少？
2．（9分）小明家新买来一台燃气热水器，如图所示，该燃气热水器主要是利用天然气燃烧来加热水的，假设该燃气热水器每秒能放出100mL、末温为50℃的热水，水的初温为15℃，某次洗漱时小明放了10s的水，该过程消耗了0.014m3的天然气（只有有水流出时，该热水器才会工作）[q天然气=4.2×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg•℃）]。求：
（1）10s内放出的水吸收的热量；
（2）该过程中热水器加热水的效率；（假设该过程中天然气完全燃烧）
（3）若天然气完全燃烧产生的热量全部由干木柴来提供，需要完全燃烧0.049kg干木柴，则干木柴的热值。
3．（10分）某汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽油，汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，如图所示，汽油热值近似取q=5×107J/kg，设汽油在气缸内完全燃烧．
（1）图示时刻，四冲程汽油机处于 冲程；若该汽油机每分钟完成7200个冲程，则它每秒钟完成 个工作循环
（2）若上述过程中汽油燃烧释放能量的30%用来驱动汽车行驶，求汽车所受的阻力f；
（3）研究表明新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到15%，据此计算，上述过程中随废气排放的能量通过转换装置后可获得多少电能？这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作多长时间？
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14.6 《内能的利用》单元核心素养达标基础测试题
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．关于内能的利用，下列说法正确的是（ ）
A．比热容是物质的特性，跟温度上升的多少无关
B．燃料燃烧更充分，可以增大燃料的热值
C．容易燃烧的燃料，热值一定大
D．单缸四冲程柴油机，飞轮每转1圈，柴油机对外做功1次
【答案】A
【解析】A．比热容是物质的特性，跟温度上升的多少无关，故A正确；
B．燃料的热值是物质本身所具有的性质，热值只与燃料的种类有关，跟燃烧的充不充分无关，故B错误；
C．燃料的热值是物质本身所具有的性质，热值只与燃料的种类有关，容易燃烧的燃料，热值不一定大，故C错误；
D．单缸四冲程柴油机，飞轮每转2圈，柴油机对外做功1次，故D错误。
2.在内燃机的四个冲程中，如图所示的是（ ）

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】内燃机的四个冲程中有两个冲程发生能量转化，一是压缩冲程中机械能转化为内能；二是做功冲程中内能转化为机械能。判断出是哪个冲程，再判断能量是怎样转化的。由图可以看出：内燃机的两个气阀关闭，活塞向下运动，所以是做功冲程。
3. （2022江苏南通）如图所示，是四冲程内燃机其中一个冲程的示意图，该冲程的能量转化情况是( )
A. 化学能转化成内能
B. 机械能转化成内能
C. 机械能转化成化学能
D. 内能转化成机械能
【答案】B
【解析】由图可知，两个气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，该过程消耗机械能获得内能，是将机械能转化为内能．故B符合题意．
4. （2022黑龙江牡鸡）关于热现象，下列说法正确的是（ ）
A. 晶体在熔化过程中，随着持续吸收热量，温度不断升高
B. 热机的效率无法达到100%
C. 热传递的实质是热量从内能大的物体传递到内能小的物体
D. 冬天在家洗澡时，会发现浴室内出现“白气”，这些“白气”是水蒸气
【答案】B
【解析】A．晶体在熔化的过程中要持续吸热，但温度保持不变，故A错误；
B．因为总存在各种形式的能量损失，所以热机的效率是无法达到100%，故B正确；
C．热传递的过程中热量是从温度高的物体传向温度低的物体，故C错误；
D．浴室中的“白气”是水蒸气液化形成的小水珠，故D错误。故选B。
5. 如图所示，某学习小组设计实验来比较酒精、煤油和汽油的热值大小。甲、乙、丙三个装置中水的质量和初温及三种燃料的质量均相同。当三种燃料完全燃烧后，水的末温（均未沸腾）关系为t甲＝t丙＞t乙，由此可粗略判断出它们热值q的大小关系为（ ）
A．q甲＞q乙＞q丙B．q甲＞q乙＝q丙
C．q甲＝q乙＞q丙D．q甲＝q丙＞q乙
【答案】D
【解析】由题意可知，在燃烧了质量相等的酒精、煤油和汽油，加热三个烧杯中质量相等的水时，乙杯水的温度升高的较低，即酒精燃烧产生的热量少，所以酒精的热值小，甲和丙两杯水升高的温度相同，且高于乙杯水升高的温度，说明煤油和汽油的热值相同，且大于酒精的热值；故D正确。
故选：D。
6. （2022湖南湘西）以下情景中，将电能转化为机械能的是（ ）
A. 核电站利用反应堆产生内能B. 电动机通电转动的过程
C. 光伏电池充电的过程D. 汽油机的做功冲程
【答案】B
【解析】A．核电站利用反应堆产生内能，将核能转化为内能，故A不符合题意；
B．电动机通电转动的过程，将电能转化为机械能，故B符合题意；
C．光伏电池充电的过程，将光能转化为电能，故C不符合题意；
D．汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能，故D不符合题意。故选B。
7.下列关于能量转化的说法，正确的是（ ）

A B C D
A.图中，风力发电将空气的动能转化为电能
B．图中，拉开的弹弓将石子弹出的过程，弹性势能增大
C．图中，“神舟五号”载人飞船成功返航，返回舱在减速着陆过程中机械能守恒
D．图中，水平路面上疾驰的汽车，将重力势能转化为动能
【答案】A
【解析】A.风力发电是将机械能转化为电能，故A正确；
B.拉开的弹弓发生了弹性形变，具有弹性势能，当放开石子时，弹弓的弹性形变程度变小，所以弹性势能变小，故B错误；
C.当飞船减速着陆时，飞船的质量不变，速度减小，动能减小；质量不变，高度越来越小，重力势能越来越小，机械能减小，故C错误；
D.汽车在水平路面上匀速行驶的过程中，质量不变，速度和高度也不变，则汽车的动能和重力势能都不变，故D错误。
8. （2022山东潍坊）图甲所示是一种自行车上的装置，车前端的灯泡与该装置内部线圈相连，自行车车轮的转动带动该装置上端的小轮转动，小轮带动内部的磁铁转动，灯泡便发光照明，图乙是其结构示意图。下列分析正确的是（ ）
A. 该装置是一种电动机B. 该装置将机械能转化为电能
C. 增大车轮转速灯泡亮度变小D. 车轮与小轮间应尽量光滑
【答案】B
【解析】ABC．如图乙知，磁铁在线圈内部做切割磁感线转动，产生感应电流，所以该装置是一种发电机，将机械能转化为电能，而且转速越大产生电流越大，所以灯泡越亮，故A错误，B正确；C错误。
D．小轮是靠车轮与小轮间摩擦力使其转动的，车轮与小轮间应尽量粗糙，故D错误。故选B。
二、填空题（本大题有10道小题，每空1分，共25分）
1.写出能量守恒定律的内容：能量既不会凭空出现，也不会凭空消失，它只会从一种形式______为其他形式，或者从一个物体_________到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保不变。这就是能量守恒定律。
【答案】转化，转移。
【解析】能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，它揭示了各种形式能量之间的深刻联系，应重点掌握。
2.在摩擦生热的现象中机械能能转化为____能；在气体膨胀做功的现象中内能转化为____能；在热传递的过程中，高温物体的内能_____，低温物体的内能______，内能从高温物体转移到低温物体，而能的总量________．
【答案】内；机械；减少；增加；保持不变．
【解析】分析此题的关键在于如何理解“能量守恒定律”中的“转化”、“转移”和“守恒”这几个关键的词，当能量发生转化时一定表现为：一种形式的能减少而变化成另一种形式的能，则另一种形式的能增大．而“转移”则是指一种形式的能在物体与物体间，或同一物体的不同部分间发生了数量的变化，即增加与减少，而没有形式的变化．但能的总量却保持不变．所以无论在摩擦生热现象中，气体膨胀做功的过程中及热传递的过程中，都服从“能量守恒”定律．
3. （2022•锦州）2022年6月5日10时44分，搭载着神舟十四号载人飞船的长征二号F火箭成功发射。火箭起飞过程中，以发射塔为参照物，火箭是 （选填“运动”或“静止”）的；火箭喷气发动机将燃料燃烧后燃气的内能转化为 能，此能量转化过程与四冲程汽油机的 冲程相同。
【答案】运动；机械；做功。
【解析】（1）火箭发射过程中，火箭与发射塔之间的相对位置发生变化，因此火箭是运动的；
（2）火箭起飞过程中，将内能转化为火箭的机械能，四冲程汽油机做功冲程将燃料燃烧释放的内能转化为机械能，火箭发射过程的能量转化与内燃机的做功冲程的原理是相同的。
4．（1）2021年10月16日，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号火箭在酒泉发射，火箭加速升空的动力由航天发动机提供，此发动机 （是或不是）热机。
（2）2022年3月23日，神舟十三号航天员在空间站现场直播授课，王亚平老师在演示“液桥实验”时，将两块透明板上的水球互相靠近、接触，合成一个大水球；再慢慢将两块透明板分开，水形成一个长约10cm的液桥（如图），说明了分子间存在 。
【答案】（1）是；（2）引力。
【解析】（1）火箭升空过程中，相当于热机的做功冲程，内能转化为机械能，所以航天发动机属于热机；
（2）在天宫课堂“液桥”实验中，两块透明板上的水球接触后合成一个液桥，说明分子间存在引力。
5. （2022湖南张家界）如图是汽油机工作过程中的 ____冲程。一单缸四冲程汽油机的飞轮转速是3600r/min，则该汽油机每秒内对外做功______次。
【答案】 做功 30
【解析】图中进气门和排气门关闭，活塞向下运动，火花塞产生电火花，故此冲程为汽油机的做功冲程。
汽油机的一个工作循环中，经历四个冲程，飞轮转动两周，对外做功一次，因为该汽油机飞轮的转速是3600r/min=60r/s，所以飞轮每秒转动60周，则汽油机每秒钟对外做功30次。
6. 甲图中，迅速向下压活塞，能量的转化情况是 。乙图内燃机的工作过程中与甲图能转化情况相同的是 (选填图中的代号)。
【答案】机械能转化为内能；B。
【解析】（1）对物体做功，是机械能转化为内能；
（2）由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程；四个冲程中压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能，排气和吸气冲程没有能的转化。
图甲中，迅速向下压活塞，活塞的机械能转化为筒内空气的内能；
图乙中：
A.进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，没有能量转化；
B.两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故B符合题意；
C.两个气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能；
D.排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程，没有能量转化。
7. （2022甘肃金昌）如图所示，用酒精灯加热试管中水，当水沸腾一段时间以后，塞子被试管内水蒸气推出。这是通过______的方式将水蒸气的内能转化为塞子的机械能（选填“做功”或“热传递”）。图 _______（选填“甲”或“乙”）中汽油机的工作过程与这一实验过程中原理是一致的。
【答案】 做功 乙
【解析】塞子被试管内水蒸气推出，气体膨胀对外做功，将气体的内能转化为机械能，涉及能量的转换，故是做功。
如图甲所示，进气门关、排气门关，活塞向上，压缩气体做功，将机械能转化为内能，而乙图是进气门关、排气门关，活塞向下，高温高压气体对活塞做功，将内能转化为机械能，故图乙中能量转化与气体对活塞做功实验的原理相同。
8. （2021湖北鄂州）合理分类和利用垃圾可以变废为宝，在一定条件下，1kg垃圾能“榨”出0.17kg燃料油，若燃料油的热值为4.0×107J/kg，则这些燃料油完全燃烧释放出的热量为______J，燃烧时燃料油的化学能转化为______能；如果这些热量的42%被水吸收，则可以使______kg的水温度从20℃升高到100℃，这是通过______的方式改变水的内能。
【答案】 6.8×106 内 8.5 热传递
【解析】若燃料油的热值为4.0×107J/kg，则0.17kg燃料油完全燃烧释放出的热量为
燃料燃烧时消耗化学能得到内能，故燃烧时燃料油时燃料油的化学能转化为内能。
如果这些热量的42%被水吸收，则水吸收的热量
水温从20℃升高到100℃水的质量为
改变物体内能的方法有做功和热传递两种方式，水吸热升温是通过热传递的方式改变水的内能。
9.假如完全燃烧0.2m3天然气放出的热量全部被100kg初温为25℃的水吸收，可以使水的温度升高到________℃[已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），q天然气＝4.2×107J/m3]。
【答案】 45
【解析】利用燃料完全燃烧放热公式Q放=mq求放出的热量；再由Q放=Q吸=cm△t得到水升高的温度.
完全燃烧0.2m3天然气放出的热量：
Q放＝V天然气q＝0.2m3×4.2×107J/kg＝8.4×106J；
根据Q吸＝cm△t＝Q放可知，
水温度升高值：
△t＝Q吸/cm＝8.4×106J/4.2×103J/（kg•℃）×100kg＝20℃，
水的末温度为：t＝t0+△t＝25℃+20℃＝45℃。
10.把一个薄壁金属管固定在桌上，里面放一些酒精，用塞子塞紧，拿一根绳子在管外绕几圈，并迅速地来回拉动绳子，过一会儿，你会看到塞子跳了起来，如图所示。从能量的角度分析,这个现象表明______转化______能。
【答案】内能和机械能之间可以相互转化（和转移）
【解析】绳子与金属管摩擦，机械能转化为内能；高温筒壁对酒精加热，这是能量的转移；高温酒精推动塞子做功，使塞子跳起，内能转化为机械能。所以在整个过程中，存在着内能和机械能之间的相互转化，也存在着能量的转移。能答出“内能和机械能之间可以相互转化”即可。
三、简答题（本大题有2道小题，每小题各8分，共16分）
1.请阅读下面的介绍，回答相关问题。
焦耳是一位伟大的物理学家，他成功地发现了焦耳定律，测出了热功当量……。但他在探索科学真理的道路上，也走过弯路。年轻的时候，焦耳也和许多人一样设想能制作出一种“永动机”——不需要给它提供任何动力（即不消耗任何能源）就能自动工作起来的机械装置。他曾通宵达旦地冥思苦想，不断地设计、制作，但没有一次是成功的。接连的失败引起了焦耳的深思，他没有像有些人那样“执迷不悟”，而是反思原来的设想，重新确定新的探究课题。经过不懈地努力，他终于在新的研究领域中取得了成功，发现了科学真理。
（1）“永动机”制造一直失败的原因是：它违背了______________________。
（2）你从焦耳科学探究的历程中得到的启示是: ______________________。
【答案】（1）能量守恒定律（2）科学探究要善于思考，认清方向，经常反思，不懈努力。
【解析】解决此类问题，首先要静下心来读题，先粗读，知道题目叙述的概况；后精读，分析有关题目的内容和特征。然后提取相关信息，排出干扰因素，弄清物理情景、物理过程，建立物理模型，找出物理规律。最后应用所学知识解答题目中的问题。
2. （2022黑龙江龙东）飞越苍弯，筑梦星河。2022年6月5日10时44分07秒，神舟十四号载人飞船成功发射。火箭点火后，向下快速喷出气体，推动火箭加速上升。请你结合实际，分析并解答下列问题：
（1）火箭向下快速喷出气体，推动火箭加速上升，此过程包含哪些力学知识，请你说出两点。
（2）请分析发射过程中存在哪些能量转化。
【答案】（1）见解析；（2）见解析
【解析】（1）火箭向下快速喷出气体，推动火箭加速上升，可得物体间力的作用是相互的；火箭加速上升可得力可以改变物体的运动状态；有力产生时至少出现两个物体，可得力是物体对物体的作用。
（2）燃料燃烧过程中，化学能转化为内能；火箭加速上升过程中，内能转化为机械能；与空气摩擦过程中，机械能转化为内能。
四、实验题（本大题有1道小题，共10分）
1．（2022·江苏泰州）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______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______；
（2）如图是小明安装好的实验装置，其中存在的错误是______；
（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______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______。
【答案】 （1）质量 根据温度计示数确定水吸收热量的多少 （2）温度计液泡没有浸没在水中
（3） ① 燃烧过程中有热量损失
【解析】（1）燃料充分燃烧放出热量的多少还与燃料的质量有关，所以要控制质量相等。
根据，实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同，观察末态温度，末态温度高说明吸收热量多，反之，吸收热量少。
（2）使用温度计测量液体，应将温度计液泡完全浸没在液体中。
（3）应当同时点燃酒精和碎纸片，保证燃烧时间相同。
燃烧过程中有热量损失，水吸收的热量小于燃料燃烧放出的热量。
五、计算题（本大题有3道小题，共25分）
1.（6分）中国科学家首次在南海试采可燃冰取得圆满成功，实现了我国天然气水合物开发的历史性突破。可燃冰清洁无污染，储量巨大，是一种非常理想的新型能源。可燃冰的热值很大，是天然气热值的10倍以上，若按15倍计算。[c水=4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q=7.0×107J/m3]求：
（1）体积为0.0lm3的可燃冰完全燃烧放出的热量为多少？
（2）若这些热量的90%被质量为100kg的水吸收，则水升高的温度是多少？
【答案】（1）0.1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为1.05×l07J；
（2）水升高度的温度是22.5℃。
【解析】（1）由题意可得，可燃冰的热值：q可燃冰=15q天然气=15×7.0×107J/m3=1.05×109J/m3；
0.01m3“可燃冰”完全燃烧放出的热量：
Q放=Vq可燃冰=0.01m3×1.05×109J/m3=1.05×l07J；
（2）由η=得被水吸收的热量：
Q吸=ηQ放=90%×1.05×l07J=9.45×106J；
由Q吸=cm△t可得，
水升高的温度：△t===22.5℃。
2．（9分）小明家新买来一台燃气热水器，如图所示，该燃气热水器主要是利用天然气燃烧来加热水的，假设该燃气热水器每秒能放出100mL、末温为50℃的热水，水的初温为15℃，某次洗漱时小明放了10s的水，该过程消耗了0.014m3的天然气（只有有水流出时，该热水器才会工作）[q天然气=4.2×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg•℃）]。求：
（1）10s内放出的水吸收的热量；
（2）该过程中热水器加热水的效率；（假设该过程中天然气完全燃烧）
（3）若天然气完全燃烧产生的热量全部由干木柴来提供，需要完全燃烧0.049kg干木柴，则干木柴的热值。
【答案】（1）1.47×105J；（2）25%；（3）1.2×107J/kg
【解析】（1）燃气热水器10s内放出水的体积
V=100mL/s×10s=1000mL=1L=1×10﹣3m3
由知道，燃气热水器10s内放出水的质量
m=ρV=1×103kg/m3×1×10﹣3m3=1kg
10s内放出的水吸收的热量
Q吸=c水m（t﹣t0)=4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（50℃﹣15℃)=1.47×105J
（2）天然气完全燃烧放出的热量
Q放=Vq天然气=0.014m3×4.2×107J/m3=5.88×105J
该过程中热水器加热水的效率

（3）由题意可知，干木柴完全燃烧放出的热量
Q干木柴=Q放=5.88×105J
则干木柴的热值
3．（10分）某汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽油，汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，如图所示，汽油热值近似取q=5×107J/kg，设汽油在气缸内完全燃烧．
（1）图示时刻，四冲程汽油机处于 冲程；若该汽油机每分钟完成7200个冲程，则它每秒钟完成 个工作循环
（2）若上述过程中汽油燃烧释放能量的30%用来驱动汽车行驶，求汽车所受的阻力f；
（3）研究表明新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到15%，据此计算，上述过程中随废气排放的能量通过转换装置后可获得多少电能？这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作多长时间？
【答案】（1）压缩；30；（2）汽车所受的阻力f是103N；（3）随废气排放的能量通过转
换装置后可获得1.5×107J的电能；这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作 1.5×104s．
【解析】由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程；热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，根据这个比例关系可以求出答案；根据W=Q放=mq求得总功，已知燃烧效率为30%，可求得有用功；根据求得的汽车在这段时间内所做的有用功，利用W=Fs可求得汽车匀速行驶过程中的牵引力，再利用二力平衡条件可知其所受的阻力；汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，可求转化的能量，由提高到15%可求转换的电能，由W=Pt可求时间．
（1）由图可知，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，可以判断是压缩冲程；
该汽油机每分钟完成7200个冲程，故每秒完成120个冲程，热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，若该汽油机每秒完成120个冲程，则每秒它对外做功30次，完成30个工作循环，飞轮转动20周；
（2）汽油完全燃烧释放的热量：
Q放=mq汽油=5kg×5×107J/kg=2.5×108J；
根据η=可得有用功：
W有=ηW总=30%×2.5×108J=7.5×107J；
由v=可得，汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，
通过的路程：s=vt=75km/h×1h=75km=75000m，
由W=Fs可得，汽车匀速直线行驶，F=f，
f=F===103N；
（3）汽油燃烧释放能量的40%，由公式Q′=Qη1=2.5×108J×40%=1×108J，
转换的电能：W′=Q′η2=1×108J×15%=1.5×107J；
由P=可得，这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作的时间：
t===1.5×104s．