資源簡介

第十四章 內(nèi)能的利用
能力提優(yōu)測試卷
時間:60分鐘　　滿分:100分
題序 一 二 三 四 評卷人 總分
得分
一、填空題(本題共8小題,每空2分,共32分)
1.如圖所示,這是我國自主研制的大飛機(jī)“運(yùn)-20”,其使用航空煤油作為燃料,這是因為航空煤油的　　　　(選填“熱值”或“比熱容”)較大;“運(yùn)-20”使用的航空發(fā)動機(jī)　　　　(選填“屬于”或“不屬于”)熱機(jī)。
2.當(dāng)汽油在發(fā)動機(jī)內(nèi)燃燒不充分時會冒“黑煙”,這時發(fā)動機(jī)的效率　　　　(選填“升高”“不變”或“降低”),此時汽油的熱值　　　　(選填“變大”“變小”或“不變”)。
3.如圖所示,這是一位“發(fā)明家”設(shè)計的一種永動機(jī),設(shè)想“利用上水池的水向下的沖力使水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電,然后,利用發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能驅(qū)動抽水機(jī)把下水池的水再抽回上水池(在此過程中,水輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的部分電能供用電器使用),這樣不斷循環(huán)下去,就可以制成一個永動機(jī)”。這個永動機(jī)　　　　(選填“能”或“不能”)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。實際中,抽水機(jī)和發(fā)電機(jī)工作時會發(fā)熱,有一部分能量轉(zhuǎn)化為　　　　能。
4.中華武術(shù)和中醫(yī)藥文化是中華文化的瑰寶,其中蘊(yùn)含了許多物理知識。圖甲中與內(nèi)燃機(jī)做功沖程相似的氣功動作是　　　　　　;圖乙利用艾條燃燒產(chǎn)生的熱量刺激人體穴位,達(dá)到防病治病的目的,若一根質(zhì)量為0.05 kg的艾條完全燃燒能放出1.4×106 J的熱量,則該艾條的熱值為　　　　J/kg。
5.如圖所示,這是甲、乙兩熱機(jī)某次做功的參數(shù)。甲、乙兩熱機(jī)相比,　　　　熱機(jī)損失的能量較多,　　　　熱機(jī)的效率較高。
6.小明在吹氣球時,沒好好握住吹大了的氣球,氣球一下就飛出去了,如圖甲所示,此過程中發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化與圖　　　　(選填“乙”或“丙”)所示汽油機(jī)工作沖程中的能量轉(zhuǎn)化相同;若該汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為1 800 r/min,則汽油機(jī)每秒完成　　　　個沖程。
7.《天工開物》中的“生熟煉鐵爐”如圖所示,古人將鐵料熔煉成鐵水,炙熱的鐵水沿管道流入較低處的水塘,完成淬火,最終制成熟鐵塊。鐵的熔點(diǎn)約為1 525 ℃,室溫約為25 ℃,在熔煉鐵水時,將爐內(nèi)1 000 kg的鐵從室溫加熱到剛要熔化時,鐵吸收的熱量是　　　　J,如果鐵吸收的熱量全部由木炭燃燒提供,木炭的熱效率只有30%,則熔煉這么多鐵需要　　　　kg的木炭。[假設(shè)木炭完全燃燒,c鐵=0.46×103 J/(kg·℃),q木炭=3.4×107 J/kg,計算結(jié)果保留一位小數(shù)]
8.我國新型潛艇以氫燃料電池作為潛艇的備用動力,氫燃料電池比常規(guī)的發(fā)電機(jī)有更多的優(yōu)勢,主要是動力效率高,而且工作時無振動、無噪聲。若潛艇攜帶2.4×103 kg的氫燃料,則這些氫燃料完全燃燒放出的熱量為　　　J。若這些熱量的80%被用來驅(qū)動潛艇航行,且潛艇勻速航行時受到的阻力為2.4×105 N,則該潛艇可勻速航行的距離為　　　m。(q氫=1.4×108 J/kg)
二、選擇題(本題共8小題,每小題4分,共32分)
9.如果請你設(shè)計一輛在月球上使用的月球車,因月球上沒有大氣,則以下哪個動力裝置在月球上可以用 (　　)
A.柴油機(jī) B.汽油機(jī)
C.噴氣式發(fā)動機(jī) D.電動機(jī)
10.關(guān)于能量轉(zhuǎn)化,下列說法不正確的是 (　　)
A.電飯鍋工作時,將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能
B.電風(fēng)扇工作時,將電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
C.水果電池供電時,將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
D.核電站發(fā)電時,將核能轉(zhuǎn)化為電能
11.光發(fā)動機(jī)可用于衛(wèi)星的能源補(bǔ)充,其原理如圖所示,密閉化學(xué)反應(yīng)室中N2O4在光照下會分解,使反應(yīng)室氣壓增大,推動活塞右移,無光條件下發(fā)生逆反應(yīng),控制光照即可實現(xiàn)活塞往復(fù)運(yùn)動。活塞右移過程相當(dāng)于汽油機(jī)的 (　　)
A.吸氣沖程
B.壓縮沖程
C.做功沖程
D.排氣沖程
12.如圖所示,用蒸鍋在天然氣灶上燒水蒸包子的過程中,下列說法正確的是 (　　)
A.天然氣燃燒越充分,其熱值越大
B.包子的溫度越高,其所含熱量越多
C.蒸包子是通過做功的方式改變包子的內(nèi)能
D.天然氣燃燒的過程中將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
13.如圖所示,這是某汽油機(jī)的主要能量流向和相關(guān)參數(shù)圖,下列說法正確的是 (　　)
A.有用機(jī)械能所占比例最大
B.廢氣帶走能量占比為25%
C.該汽油機(jī)的效率為35%
D.減小機(jī)械摩擦不能提高汽油機(jī)的效率
14.如圖所示,這是四沖程汽油機(jī)工作時某個沖程的示意圖,下列說法正確的是 (　　)
A.該沖程是排氣沖程
B.該沖程氣缸內(nèi)的物質(zhì)只有空氣
C.該沖程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
D.該沖程氣缸內(nèi)物質(zhì)的內(nèi)能在減小
15.在某學(xué)校科技運(yùn)動會上,比賽設(shè)有水火箭比高等項目。如圖甲所示,這是小明用可樂瓶制作的水火箭,圖乙是水火箭的示意圖。小明先在瓶里裝適量水,然后將帶有閥門的金屬管插入瓶塞,旋緊瓶塞后用打氣筒往瓶里打足氣,打開閥門后,水從尾部的金屬管向下噴出,水火箭向上飛向空中。下列分析錯誤的是 (　　)
A.使用打氣筒打氣時,能量轉(zhuǎn)化的過程與汽油機(jī)的壓縮沖程相同
B.水從水火箭中噴出相當(dāng)于內(nèi)燃機(jī)的排氣沖程
C.水火箭升空過程中,高壓氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為水火箭的機(jī)械能
D.在整個過程中,能量的總量保持不變
16.下列關(guān)于如圖所示的某單缸四沖程汽油機(jī)的說法中,正確的是 (　　)
A.靠飛輪的慣性完成的沖程是甲、乙、丁
B.四沖程內(nèi)燃機(jī)一個工作循環(huán)中的工作過程依次是丁、丙、甲、乙
C.若飛輪轉(zhuǎn)速為3 000 r/min,則該汽油機(jī)1 s能做功25次
D.丁圖中氣缸內(nèi)氣體的溫度會降低
三、實驗探究題(本題共1小題,共18分)
17.關(guān)于燃料的熱值,某同學(xué)做了以下實驗,如圖所示,甲、乙、丙三圖中的裝置完全相同。燃料的質(zhì)量都是10 g,燒杯內(nèi)的液體質(zhì)量也相同。
(1)比較不同燃料的熱值,應(yīng)選擇　　　　兩圖進(jìn)行實驗。可通過　　　　　　　　　反映熱值的大小。
(2)假如燃料1為酒精,其熱值為3×107 J/kg,完全燃燒10 g酒精放出的熱量為　　　　J。假如液體a為水,小明根據(jù)實驗數(shù)據(jù)利用公式算出了水吸收的熱量,結(jié)合“10 g酒精”這一數(shù)據(jù)算出了酒精的熱值,這種做法　　　　(選填“可靠”或“不可靠”),理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)選用　　　　兩圖進(jìn)行實驗,可探究“比較不同種類物質(zhì)的吸熱能力”。
四、計算題(本題共2小題,每小題9分,共18分)
18.李華家新裝的天然氣熱水器如圖所示,銘牌標(biāo)注能效等級為2級。國家規(guī)定能效等級為2級的熱水器,其熱效率值不低于88%。李華想通過洗澡來估測一下這款天然氣熱水器的能效等級是否達(dá)標(biāo),于是他將天然氣熱水器的溫度設(shè)定在40 ℃(水從熱水器流出的溫度),某次洗澡用水90 kg,洗澡一次使用天然氣0.2 m3。已知進(jìn)入熱水器的冷水溫度為5 ℃。[水的比熱容c=4.2×103 J/(kg·℃),天然氣的熱值q=7×107 J/m3]
(1)求消耗的天然氣完全燃燒放出的熱量。
(2)求水吸收的熱量。
(3)通過計算判定該款熱水器能效等級是否達(dá)標(biāo)。
19.水上摩托是集高科技、觀賞、競技和驚險刺激于一體的水上運(yùn)動。如圖所示的摩托艇油箱容積為10 L,加滿一次燃油最多能使摩托艇以20 m/s的速度勻速航行1 h,該過程中牽引力做的功為1.44×108 J。[ρ燃油=0.8×103 kg/m3,q燃油=4.5×107 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)摩托艇一滿箱燃油完全燃燒放出的熱量為多少
(2)該過程中摩托艇發(fā)動機(jī)的熱機(jī)效率是多少
(3)若一滿箱燃油完全燃燒放出熱量的70%被水吸收,可將多少千克水的溫度從20 ℃升高到80 ℃
參考答案
一、填空題
1.熱值　屬于　解析:“運(yùn)-20”使用航空煤油作為燃料,是因為航空煤油具有較高的熱值,完全燃燒相同質(zhì)量的航空煤油時,可以放出更多的熱量;航空發(fā)動機(jī)屬于熱機(jī)的一種。
2.降低　不變　解析:當(dāng)汽油在發(fā)動機(jī)內(nèi)燃燒不充分時會冒“黑煙”,此時汽油的熱值不變,由于尾氣中帶走的熱量過多,因此發(fā)動機(jī)的效率降低。
　　燃料的熱值是燃料本身的一種特性,與燃料的質(zhì)量及燃燒條件無關(guān)。燃料燃燒得越充分,燃料的燃燒效果越好,不能說其熱值越大。
3.不能　內(nèi)　解析:因為抽水發(fā)電,發(fā)電又抽水的過程中,機(jī)械能與電能相互轉(zhuǎn)化,在此過程中,有部分機(jī)械能和部分電能會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,即機(jī)械能和電能都會逐漸減少,所以機(jī)械能和電能的總量不守恒,發(fā)電機(jī)和抽水機(jī)就不可能不停地運(yùn)轉(zhuǎn)下去,不可能永遠(yuǎn)有供用電器工作的電。
4.排山倒海　2.8×107　解析:圖中排山倒海是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,內(nèi)燃機(jī)的做功沖程中將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;艾條的熱值q===2.8×107 J/kg。
5.乙　甲　解析:由圖可知,甲熱機(jī)損失的能量為500 J,乙熱機(jī)損失的能量為5 000 J,因此乙熱機(jī)損失的能量較多。甲熱機(jī)的效率η甲===50%,乙熱機(jī)的效率η乙==≈33.3%,所以甲熱機(jī)的效率較高。
6.丙　60　解析:圖甲中氣球噴出氣體時,球內(nèi)氣體對氣球做功,氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化成氣球的機(jī)械能;在圖丙中,進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉,活塞向下運(yùn)動,屬于汽油機(jī)的做功沖程,該沖程中,高溫高壓的燃?xì)馔苿踊钊龉?將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,與圖甲所示現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化是一致的;因為汽油機(jī)在1個工作循環(huán)中,飛輪轉(zhuǎn)動2圈,對外做功1次,完成4個沖程,所以該汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為=30 r/s,則汽油機(jī)每秒完成60個沖程。
7.6.9×108　67.6　解析:鐵吸收的熱量Q吸=c鐵m(t-t0)=0.46×103 J/(kg·℃)×1 000 kg×(1 525 ℃-25 ℃)=6.9×108 J,木炭完全燃燒放出的熱量Q放===2.3×109 J,需要木炭的質(zhì)量m木炭==≈67.6 kg。
8.3.36×1011　1.12×106　解析:氫燃料完全燃燒放出的熱量Q放=mq氫=2.4×103 kg×1.4×108 J/kg=3.36×1011 J;潛艇動力做的有用功W=ηQ放=80%×3.36×1011 J=2.688×1011 J,潛艇勻速航行時受到的阻力為2.4×105 N,則潛艇所受的牽引力F=f=2.4×105 N,根據(jù)W=Fs可知,潛艇可勻速航行的距離s===1.12×106 m。
二、選擇題
9 10 11 12 13 14 15 16
D A C D C C B C
9.D　解析:月球表面沒有空氣,燃料不能燃燒,所以柴油機(jī)、汽油機(jī)、噴氣式發(fā)動機(jī)都不能使用,可以使用電動機(jī)。
10.A　解析:電飯鍋工作時,將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;電風(fēng)扇工作時,將電能主要轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;水果電池工作時,將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能;核電站發(fā)電時,將核能轉(zhuǎn)化為電能。
11.C　解析:當(dāng)太陽光照射時,反應(yīng)室內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致室內(nèi)氣壓增大,這時將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,內(nèi)能再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,從而推動活塞移動,相當(dāng)于汽油機(jī)的做功沖程。
12.D　解析:熱值是燃料本身的一種特性,熱值由燃料本身決定,與燃料是否充分燃燒無關(guān),故A選項錯誤;熱量是一個過程量,不能用“含有”“具有”來描述,故B選項錯誤;蒸包子時,包子吸收熱量,內(nèi)能增大,溫度升高,這是通過熱傳遞的方式改變包子的內(nèi)能,故C選項錯誤;天然氣燃燒的過程中將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故D選項正確。
13.C　解析:由甲、乙兩圖可知,燃料完全燃燒的內(nèi)能轉(zhuǎn)化的有用機(jī)械能占比為35%,即該汽油機(jī)的效率為35%;廢氣帶走的能量占比為40%,機(jī)械自身消耗的能量占比為25%,故A、B選項錯誤,C選項正確;減小機(jī)械摩擦能提高汽油機(jī)的效率,故D選項錯誤。
14.C　解析:由圖可知,汽油機(jī)的兩氣門都關(guān)閉,活塞上行,是壓縮沖程,故A選項錯誤;汽油機(jī)在吸氣時,吸入的是汽油和空氣的混合物,所以該沖程氣缸內(nèi)的物質(zhì)是汽油和空氣的混合物,故B選項錯誤;汽油機(jī)在壓縮沖程中,壓縮混合氣體做功,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,混合氣體的溫度升高、內(nèi)能增加,故C選項正確,D選項錯誤。
15.B　解析:向打氣筒內(nèi)打氣的過程中,將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,汽油機(jī)的壓縮沖程中將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,能量轉(zhuǎn)化的過程是相同的,故A選項正確;水從水火箭中噴出時,里面的氣體對外做功,相當(dāng)于內(nèi)燃機(jī)的做功沖程,故B選項錯誤;水火箭升空過程中,高壓氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為水火箭的機(jī)械能,故C選項正確;根據(jù)能量守恒定律可知,在整個過程中,能量的總量是保持不變的,故D選項正確。
16.C　解析:甲圖中兩氣門都關(guān)閉,活塞下行,火花塞點(diǎn)燃,是做功沖程;乙圖中進(jìn)氣門打開,排氣門關(guān)閉,活塞下行,是吸氣沖程;丙圖中,進(jìn)氣門關(guān)閉,排氣門打開,活塞上行,是排氣沖程;丁圖中兩氣門都關(guān)閉,活塞上行,是壓縮沖程,所以正確的排序是乙、丁、甲、丙;內(nèi)燃機(jī)的一個工作循環(huán)有四個沖程,只有在做功沖程中使汽車獲得動力,此沖程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,其他三個沖程均為輔助沖程,依靠飛輪的慣性完成,即依靠飛輪的慣性完成的沖程是乙、丙、丁,故A、B選項錯誤。四沖程汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為3 000 r/min,因為一個工作循環(huán)飛輪轉(zhuǎn)2圈,完成四個工作沖程,做功1次,所以該汽油機(jī)1 s飛輪轉(zhuǎn)50圈,共25個工作循環(huán),完成100個工作沖程,對外做功25次,故C選項正確;丁圖是壓縮沖程,此沖程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,氣缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增加,溫度升高,故D選項錯誤。
　　“1421”巧記汽油機(jī)的工作過程:1個工作循環(huán),4個沖程,2次能量轉(zhuǎn)化,1次做功。可根據(jù)氣門的開閉和活塞的運(yùn)動方向來判斷汽油機(jī)的四個沖程。
三、實驗探究題
17.(1)甲、乙　溫度計示數(shù)的變化　(2)3×105　不可靠　酒精不能完全燃燒且燃燒放出的熱量沒有全部被水吸收　(3)甲、丙
四、計算題
18.解:(1)天然氣完全燃燒放出的熱量Q放=qV=7×107 J/m3×0.2 m3=1.4×107 J。 (3分)
(2)水吸收的熱量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×90 kg×(40 ℃-5 ℃)=1.323×107 J。 (3分)
(3)熱水器的熱效率η===94.5%>88%,因此該款熱水器能效等級達(dá)標(biāo)。 (3分)
19.解:(1)油箱容積V=10 L=0.01 m3,根據(jù)ρ=,一滿箱燃油的質(zhì)量m=ρ燃油V=0.8×103 kg/m3×0.01 m3=8 kg,一滿箱燃油完全燃燒放出的熱量Q放=q燃油m=4.5×107 J/kg×8 kg=3.6×108 J。 (3分)
(2)摩托艇發(fā)動機(jī)的熱機(jī)效率η===40%。 (3分)
(3)根據(jù)題意可得,水吸收的熱量Q吸=70%Q放=70%×3.6×108 J=2.52×108 J,由Q吸=cmΔt可得,水的質(zhì)量m水===1 000 kg。 (3分)
　　有關(guān)效率問題的計算:
有用功 總功 效率
熱水器效率問題 燃?xì)鉄崴?Q吸=cmΔt Q放=Vq η=
太陽能熱水器 W太陽=PSt η=
汽車效率問題 燃油汽車 W機(jī)=Fs 或 W機(jī)=P車t Q放=mq η=
太陽能汽車 W太陽=PSt η=

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