第14章 内能的利用
一．选择题
1．如图为四冲程汽油机工作过程中某冲程的示意图，此冲程的名称及能量转化是（ ）
A．做功冲程，内能转化为机械能
B．做功冲程，机械能转化为内能
C．压缩冲程，内能转化为机械能
D．压缩冲程，机械能转化为内能
2．关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法：
①在吸气冲程中，都会吸入空气
②在做功冲程中，是机械能转化为内能
③只有做功冲程是燃气对外做功
④汽油机和柴油机的点火方式相同；
以上说法中正确的是（ ）
A．只有①②③ B．只有①③ C．只有②④ D．只有②③④
3．“祝融”是中国上古神话中的火神。“祝融号”火星车高度1.85米，质量达到240kg左右。“祝融号”着陆火星阶段，先随着陆器一起，借助火星的大气来进行气动减速，将着陆器的速度降掉90%左右，随后打开降落伞进一步减速，将速度降至100米/秒时开启反推火箭发动机继续减速，然后在距离火星表面100米的空中悬停，最后降到火星表面。以下说法错误的是（ ）
A．着陆器与火星大气摩擦产生热，通过做功改变了着陆器的内能
B．着陆器打开降落伞后减速下降，着陆器的动能保持不变
C．着陆器悬停期间，反推火箭持续工作，着陆器所受向上推力不做功
D．火箭发动机的燃料应具有热值大，密度小的物理属性
4．关于汽油机的效率，下列说法中正确的是（ ）
A．热机效率越高，即汽油机做的有用功越多
B．单位时间内耗费的汽油越少，效率一定越高
C．做相同有用功，消耗的汽油少效率越高
D．汽油机的功率越大，效率越高
5．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．若的值越大，燃料的热值越大
D．若的值越大，燃料的热值越大
6．如图所示，有关这个小小蒸汽轮机的说法不正确的是（ ）
A．酒精燃烧将内能转化为化学能
B．水吸热发生了汽化现象
C．蒸气的内能转化为轮子的机械能
D．能的一个重要应用是可以用来做功
二．填空题
7．火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料 的特性，0.15kg氢完全燃烧释放出的热量是 J，若这些热量有60%被水吸收，水温升高了80℃（未沸腾），则水的质量为 kg．[q氢＝1.4×108J/kg，c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
8．如图是汽油机两个冲程的示意图，其中 图中的冲程为汽车提供了动力。汽油机在吸气冲程吸入气缸的是 （填“空气”或“汽油和空气”）。
9．如图是单缸四冲程汽油机的 冲程，把 能转化为机械能。此冲程中，气缸内的气体内能 （选填“增大”或“减小”）。
10．在比较不同燃料热值的实验中，小明利用完全相同的两套实验装置，分别在燃烧皿中放入质量相同的燃料甲和燃料乙，小明利用与完全相同的两套实验装置，分别在燃烧皿中放入质量相同的燃料甲和燃料乙，点燃后加热质量都为100g和初温都为20℃的水，加热燃烧相同时间后，发现甲加热后的水温度为30℃，另一杯水温为24℃．此时 （能/不能）说明甲的热值较大，理由是 。
11．某同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系。他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，并每隔1分钟记录了杯中水的温度（见下表）。
加热的时间/min 0 1 2 3 4 5 6
甲杯水温/℃ 25 27 29 32 34 36 38
乙杯水温/℃ 25 26 27 28 29 30 31
（1）在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是（在甲图中）：先调整固定 的位置，再调整固定 的位置（选填“A”或“B”）。
（2）为保证实验结论的可靠性，实验时应控制两套装置中相同的量有加热时间和水的 、 。
（3）通过表中记录本的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是 。
（4）该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量，并根据记录的数据，利用公式Q吸＝cm（t﹣t0）计算出了水吸收的热量，他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值。你认为他的计算结果可靠吗？ ，为什么？ 。
12．汽车发动机工作时会发热，用水来冷却使发动机散热，这是通过 的方式来改变发动机的内能。怠速指汽车不前进时发动机的转速。小轿车发动机的怠速在700﹣900r/min比较合理，某品牌小轿车发动机的怠速为840r/min，则该发动机怠速时1s内对外做功 次；该汽油机燃烧10kg汽油时，对外做的有用功为1.4×108J，该汽油机的效率为 。（q汽油＝5×107J/kg）
13．如图是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，叶片的转动用来带动抽水器从低处将水抽到高处，从而循环工作。这种永动机 （选填“能”或“不能”）一直工作下去，你判断的依据是 。
14．加热试管使水沸腾，观察到小叶轮会转动起来，此过程是水蒸气的内能转化为叶轮的 能，在整个过程中能量的总量 （选填“变化”或“不变”）
三．实验探究题
15．小刚学习了燃料的热值知识后，自己设计一个实验来比较煤油和菜籽油的热值。他实验时组装了如图所示的装置，并每隔1min记录了杯中水的温度（见下表）。
加热时间/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
甲杯水温/℃ 25 27 29 32 34 36 38 40 42 44
乙杯水温/℃ 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34
（1）为了保证实验结论的可靠性，小刚在实验时应控制两套装置中水的 ， 一样；油灯中煤油和菜籽油的质量等。
（2）通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是 。
（3）小刚实验前用天平测出烧杯中水的质量及油灯中燃料的质量并由记录的数据，利用公式Q吸＝cmΔt计算出了水吸收的热量，他想通过这些数据计算出煤油和菜籽油的热值他的计算结果 （选填“没有误差”、“偏小”、“偏大”），因为 。
16．小明设计了“比较不同燃料热值的实验”，步骤如下：
①准备两套与图示完全相同的实验装置；
②分别在燃烧皿中放入质量相同的酒精和碎纸片；
③同时点燃酒精和碎纸片对质量和初温相等的水加热；
④记录燃烧相同时间水升高的温度Δt。
（1）从以上步骤中可看出，实验时通过水升高的温度来比较燃料燃烧放出热量的多少。下列实验中也用到这种思想方法的是 （选填选项前面的序号）。
A．探究重力势能大小与质量的关系时，让质量不同的物块从同一高度落下
B．研究导体中的电流与电阻的关系时，保持导体两端的电压不变
C．探究影响导体电阻大小的因素时，用电流表的示数反映导体电阻的大小
D．为了更好地研究磁场而引入磁感线
（2）小明设计的方案中有一个步骤存在明显的缺陷，请你帮他指出来。
答： （只需填步骤前的序号）。
（3）小华针对小明方案中的缺陷进行修改，简要写出修改后的该项步骤。
答： 。
（4）小华按正确方法进行实验，发现用酒精作为燃料的水升高的温度Δt1是用纸作为燃料水升高的温度Δt2的2倍。由此，她能否得出“酒精的热值是碎纸片的2倍”的结论。
答： （选填“能”/“不能”）。
17．小明同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验，探究煤油和菜籽油的热值大小。他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的实验装置，记录结果如表：
燃料 加热前水温/℃ 燃料燃尽后水温/℃
煤油 25 44
菜籽油 25 34
（1）在安装、调整实验器材时，应先调整、固定（图甲中） （选填“A”或“B”）的位置。
（2）为了保证实验结论的可靠，小明在实验中应控制煤油和菜籽油的 相同，及水的初温和 相同。
（3）通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油中，热值较大的是 。
（4）小明实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两灯中燃料的质量，并根据记录的数据，利用公式Q吸＝cm（t﹣t0）计算出了水吸收的热量，然后再利用这个热量计算出煤油的热值，发现结果与课本中给出的煤油热值相比 （选填“偏大”、“偏小”或“相等”），你认为原因是 。
18．如图所示，燃料1与燃料2质量相同，液体a和b的质量相同，如果要比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验；在比较不同物质的比热容时，得到液体a、b温度随时间变化如图丁所示，则液体 的比热容较大。
四．计算题
19．2022年3月31日午夜，台湾高雄遭遇十多年来最严重的石化爆炸事故，该市前镇区逾6千米长的数条街道因惊人的爆炸而塌陷碎裂，当地居民伤亡惨重，调查结果是40000t的丙烯流入下水道遇到明火而引起爆炸。求：
（1）这些丙烯完全燃烧放出多少热量？（丙烯热值q＝3.6×107J/kg）
（2）如果这些热量全部用来为居民供暖可以使多少kg的水从5℃升高到39℃？[C水＝4.2×103J/（kg ℃）]
（3）若3.6×106J的能量可以发出1度电，则这些热量可以发电多少度？
20．我国是世界“生产”垃圾的大国，垃圾的掩埋处理将占用大量土地并污染土壤和水源，从20世纪70年代起，一些发达国家以着手利用垃圾发电，科学家估测，焚烧1吨的垃圾，其中的有机可燃物可产生1.5×1010焦的热量，若我国城市一年生活垃圾为1.3亿吨，试计算将其全部燃烧用来发电，可与燃烧多少煤炭产生的热量相同？（煤炭的热值约为3.0×107焦/千克）
21．氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是二十一世纪最理想的能源，氢燃料新能源公交车逐渐在山东不少城市投放使用。氢燃料的热值为1.4×108J/kg，c水＝4.2×103J/（kg ℃），求：
（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：
（2）若放出的热量全部被质量为400kg，温度为15℃的水吸收，则水升高的温度：
（3）如果氢燃料公交车的效率为60%，则燃烧0.6kg的氢燃料可使以140kW恒定功率匀速行驶的公交车，匀速行驶多长时间。
答案
1．D
2．B
3．B
4．C
5．D
6．A
7．热值大；2.1×107；37.5
8．乙；汽油和空气
9．做功；内；减小
10．不能；相同时间内，不同燃料燃烧的质量可能不相等
11．（1）B，A．（2）质量，初温。（3）煤油。（4）不可靠，燃料并没有完全燃烧，且燃烧后所产生的热量并没有全部传递给水，有热量损失
12．热传递；7；28%
13．不能；违反了能量守恒定律
14．机械；不变
15．（1）质量；温度；（2）煤油；（3）偏小；煤油和菜籽油不一定完全燃烧，且有热量的损失
16．（1）C；（2）④；（3）比较燃料完全燃烧后水升高的温度；（4）不能
17．（1）B；（2）质量；质量；（3）煤油；（4）偏小；有热量损失（或燃料不可能完全燃烧）
18．甲乙；b
19．（1）1.44×1015J
（2）1×1010kg
（3）4×108度
20． 6.5×1010kg
21．（1）8.4×107J
（2）50℃
（3）360s
