《5.5 热机》同步练习
一、单选题
1．关于图所示的四个情景，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊住重物，说明铅块之间存在磁力
B．乙图中酒精灯通过做功的方式使试管内的水内能增加
C．丙图中红墨水在热水中扩散得快，说明温度越高分无规则运动越剧烈
D．丁图中活塞向下运动，这是内燃机的压缩冲程
2．在汽油机中，下列描述正确的是（ ）
A．吸气冲程中，只将空气吸入汽缸
B．压缩冲程中，是通过做功的方式使汽缸内气体的内能增加
C．做功冲程中，燃料燃烧释放的能量全部转化为机械能
D．排气冲程中，是将机械能转化为内能
3．热学知识在日常生活中有广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A．秋季的田野里瓜果飘香，说明分子间有引力
B．完全燃烧1kg的煤和1kg的干木柴放出的热量不同
C．热机通过压缩冲程将内能转化为机械能
D．暖气片内用水作为导热介质是因为水的沸点较高
4．下图表示四冲程内燃机工作时各冲程的示意图，它们正确的排列顺序为( )
A．甲、乙、丙、丁
B．甲、丙、乙、丁
C．丁、丙、乙、甲
D．丁、丙、甲、乙
5．热机的四个冲程依次工作顺序正确的是（ ）
A．压缩冲程→吸气冲程→做功冲程→排气冲程
B．吸气冲程→压缩冲程→做功冲程→排气冲程
C．做功冲程→吸气冲程→压缩冲程→排气冲程
D．吸气冲程→做功冲程→压缩冲程→排气冲程
6．下列关于燃料热值的说法中正确的是（ ）
A．热值大的燃料燃烧时放出的热量一定多
B．热值大的燃料完全燃烧时放出的热量一定多
C．燃料完全燃烧放出热量的多少，不仅和热值大小有关而且和燃料的质量有关
D．以上说法都是错误的
7．要提高热机的效率，下列做法不可行的是
A．尽量减少废气带走的热量
B．尽量保持机械部件之间有良好的润滑
C．尽量减少曲轴传递给飞轮的机械能
D．尽量减少散热损失
8．如图所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，橡胶塞被冲出，在此过程中（ ）
A．水所含的热量增加
B．管内水蒸气的内能不变
C．灯中剩余酒精的热值变小
D．管内水蒸气对橡胶塞做了功
9．下列没有利用热机的交通工具是（ ）
A．蒸汽火车 B．山地自行车
C．喷气式飞机 D．越野摩托车
10．为保障防疫期间特殊情况下的用电，许多医院用柴油机发电，关于柴油机下列说法正确的是（ ）
A．向柴油机汽缸内多通入空气可以提高柴油的热值
B．压缩冲程中汽缸内气体的内能增大
C．柴油机吸气冲程吸入的是柴油和空气的混合物
D．用水循环来降低柴油机的温度主要是利用水的比热容较小
二、多选题
11．如图甲两手很快地牵动绳子，让绳子跟铜管摩擦，一会儿铜管中乙醚沸腾，沸腾的乙醚蒸气把软木塞冲起；乙图是用酒精灯给试管加热，一会儿试管里的水沸腾了，沸腾的水蒸气也把软木塞向上冲起。针对这两种现象，下列说法正确的是（ ）
A．甲图中是通过做功来增加铜管中乙醚的内能
B．乙图中是通过热传递来增加试管中水的内能
C．甲图和乙图中软木塞被冲起，都是“蒸气”的内能转化为软木塞的机械能，这个过程相当于内燃机的做功冲程
D．图甲、图乙两种途径都能改变物体的内能，所以“做功”和“热传递”是一回事情
12．关于内能、温度和热量，下列说法正确的是（ ）
A．物体的内能跟物体的运动速度、物体的温度和物质状态都有关系
B．不同燃料燃烧时，放出热量越多的热值越大
C．质量和初温相同的水和煤油，放出相同热量时煤油温度降低得多
D．热传递过程中，热量由高温物体传向低温物体
三、填空题
13．某种单缸四冲程汽油机满负荷工作时的一个做功冲程可对外做功150J，飞轮的转速是1500r/min，该汽油机每分钟消耗10g汽油。该汽油机满负荷工作时将内能转化为机械能的效率是 。若将该汽油机的效率提高5%，则其满负荷工作5h可以节省汽油 kg。（汽油的热值取4.5×107J/kg）
14．氢能源具有来源广，热值高，无污染等优点.氢气的热值为1.4X108J/kg，完全燃烧 的氢气即可放出7X107J的热量;若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值将 (选填“增大”、“减小”或“不变”).
15．氢能源具有来源广、热值高、无污染等优点，火箭中运用了液态氢做燃料．已知氢气的热值为，表示的意义是 。若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值 （填“增大”“减小”或“不变”）。
16．2023年10月26日，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。运载火箭一般要选用热值 （选填“大”或“小”）的燃料；发射过程中随着燃料质量的减少，其热值 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
四、实验题
17．在热学实验中：
（1）小明用相同的酒精灯分别给水和煤油加热（图甲）以探究水和煤油的吸热能力： ① 在两个相同的烧杯中应加入初温和 相同的水和煤油，实验中用相同的酒精灯加热的目的是：使水和煤油在相同时间内 ；
②水和煤油温度随时间变化如图乙所示，根据图乙可判断出 a物质是 ；
（2）如图丙所示，为比较酒精和碎纸片的热值，小明用两个相同规格的烧杯装相等 质量的水，取质量 （选填“相等”或“不相等”）的酒精和碎纸片，分别放入两个燃烧皿中。分别给烧杯加热直到酒精和碎纸片完全燃烧。通过比较升高的温度来确定酒精和碎纸片热值的大小；
（3）该实验过程主要应用了两种物理研究方法是 。
18．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，图中搅拌器未画出。燃料的质量都为10g，烧杯内的液体初温相同：
温度/°C 20 30 40 50
加热时间/s 液体a 0 40 82 126
液体b 0 18 40 64
(1)在组装器材时应该先固定 （选填“A”或“B”）的位置；在实验中，三个烧杯中a、b液体的质量必须 （选填“相等”或“不等”）；
(2)若要比较不同物质的比热容大小，则：
①应选择 两图进行实验；实验中，用 （选填“加热时间”或“升高温度”）来表示两种液体吸收热量的多少；
②分析表中数据：你认为两种液体中，比热容较小的是液体 （选填“a”或“b”）；
(3)若要比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验。实验中，用液体 （选填“加热时间”或“升高温度”）来表示两种燃料释放热量的多少。
五、综合题
19．读下面短文并回答问题
混合动力汽车
下图是我国自主研制生产的一种环保混合动力实验汽车启动时，内燃机不工作，车内蓄电池输出能量；当高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输出能量，同时可以向蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机、蓄电池可以同时向车轮输出能量。测试人员驾驶该车在平直公路上以 50km/h 的速度匀速行驶 1h，观察仪表盘，发现这段时间内燃机消耗燃油 10kg，蓄电池储存的能量由最大值的 60%增大至最大值。该车行驶时所受阻力 f 和车速 v 的关系如图甲所示，蓄电池的参数如图乙所示。
输出电压/V 300
额定功率/kW 25
最大容量/kW·h 30
质量/kg 120
(1)该混合动力汽车的内燃机是一台单缸四冲程汽油机，若飞轮转速是 1800r/min，则每秒对外做功 次；
(2)下列说法错误的是 ；
A．蓄电池充电时化学能转化为电能
B．方向盘上适当增加花纹是为了增大摩擦力
C．使轮胎形变的力是轮胎对地面的压力
D．汽车设计为流线型，则该车在高速行驶时对路面的压力会比静止时小
(3)在交通运输中，常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能，“客运效率”指每消耗单位能量时对应的载客数和行驶路程的乘积，即客运效率=人数×路程/消耗能量。1人骑电动自行车，每消耗 106J 的能量可行驶 30km，则此电动自行车与这辆汽车（测试过程车内有两人）的客运效率之比是 ；（汽油的热值为4.6×107J/kg）
(4)测试过程中该车内燃机能量转化效率为 （结果保留一位小数）。若内燃机不工作，该车 （填“能”或“不能”）保持 50km/h 的速度匀速行驶。
20．普光气田是我国川东第一大气田，随着该气田的开发和利用，大大改善了我们的生活环境。如图是四冲程汽油机正在进行的某一个冲程，该冲程中的能量转化情况是 。已知汽油机工作时每秒钟做功10次，那该汽油机的转速为 r/min。汽油的热值为4.6×107J/kg，则完全燃烧100g汽油放出的热量为 J。
六、计算题
21．一热水器使用天然气时，把100kg的水从14℃加热到54℃，天然气表的示数由1335.00m3变为1335.60m3[已知c水＝4.2×103J/（kg·℃），q天然气＝3.5×107J/m3]。求：
（1）水吸收的热量。
（2）消耗的天然气完全燃烧放出的热量。
（3）该热水器的效率。
22．一辆轿车在平直的高速公路上匀速行驶1.8km，轿车上的速度表如图所示，在此过程中
（1）轿车速度为多少km/h 合多少m/s
（2）若轿车发动机的功率为40kW，则该车行驶中所受阻力多大？
（3）若轿车消耗汽油0.25kg，其发动机的效率多大？（q汽油＝4.6×107J/kg）
参考答案：
1．C
【详解】A．甲图中两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊住重物，说明铅块分子之间有吸引力，故A错误；
B．乙图中酒精灯通过热传递的方式使试管内的水内能增加，故B错误；
C．丙图中红墨水在热水中扩散得快，说明温度越高分无规则运动越剧烈，故C正确；
D．丁图中汽油机两气门关闭，顶部火花塞产生电火花，活塞向下运动，这是内燃机做功冲程的特点，故D错误。
故选C。
2．B
【详解】A．汽油机的吸气冲程，将汽油和空气的混合物吸入汽缸，故A错误；
B．在压缩冲程中，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，气体的内能变大，此过程机械能转化为内能，是通过做功的方式使汽缸内气体的内能增大，故B正确；
C．内燃机工作时，不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功，有很大一部分能量在工作中损耗掉了，只有一部分转化为机械能，故C错误；
D．压缩冲程中，将机械能转化为内能，在排气冲程中，排出废气，没有能量转化，故D错误。
故选B。
3．B
【详解】A．秋季的田野里瓜果飘香，是瓜果的芳香分子无规则运动的结果，故A错误；
B．由于不同燃料的热值不同，所以，完全燃烧1kg的干木材和煤，放出的热量不同，故B正确；
C．在热机（内燃机）的压缩冲程中，将机械能转化为内能，故C错误；
D．暖气片内用水作为导热介质是因为水的比热容较大，质量相同的水和其它物质相比，升高相同的温度，水吸热多，故D错误。
故选B。
4．B
【详解】图甲中的进气门打开，活塞向下运行，汽缸容积增大，是吸气冲程；
图乙中的气门都关闭，活塞向下运行，汽缸容积增大，是做功冲程；
图丙中的气门都关闭，活塞向上运行，汽缸容积减小，是压缩冲程；
图丁中的排气门打开，活塞向上运动，汽缸容积减小，是排气冲程；
故正确的顺序是甲、丙、乙、丁；故B符合题意，ACD不符合题意．
5．B
【详解】内燃机的四个冲程按照顺序排列有进气门开，排气门关，活塞向下运动，即吸气冲程；然后两气门关，活塞向上运动，即压缩冲程；燃气燃烧产生高温高压气体推动活塞向下运动对外做功，即做功冲程；最后排气门打开，活塞向上运动，推出废气，即排气冲程；故B正确，ACD错误。
故选B。
6．C
【详解】根据，可知，燃料完全燃烧放出热量的多少，与热值大小有关和燃料的质量有关，故C正确，ABD错误．
选C．
点睛：重点是热值的物理概念和燃料燃烧释放热量多少的判断，燃料燃烧释放热量多少根据判断，而热值是燃料的特性，由燃料种类决定，与质量、燃烧程度等均无关．
7．C
【详解】ABD．保持机件之间良好的润滑减少克服摩擦消耗的能量、减少机器的散热损失以及减少废气带走的内能，可以减少能量的损失，提高热机的效率，故ABD说法正确；不符合题意；
C．热机是将内能转化为机械能的机器，在做功冲程将内能转化为活塞、曲轴、飞轮的机械能，而减少了曲轴传给飞轮的机械能，反而会降低热机的效率，故C说法不正确．符合题意．
8．D
【详解】A．热量是在热传递过程中传递内能的多少，是一个过程量，不能说所含有热量，故A不符合题意；
B．用橡胶塞塞住管口，随着酒精灯给试管不断加热，试管内的水和水蒸气吸收热量，内能都在不断增大，故B不符合题意；
C．热值是燃料的固有属性，热值的大小和物质种类有关，和质量、体积、是否完全充分燃烧都没有关系，所以灯中剩余酒精的热值不变，故C不符合题意；
D．将水加热一段时间后，橡胶塞被冲出，这是管内水蒸气对橡胶塞做了功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，故D符合题意。
故选D。
9．B
【详解】ACD．蒸汽火车、喷气飞机、越野摩托车工作时都要使用化石能源作燃料，将内能转化为机械能，也就是利用内能做功，所以都是使用热机工作的，故ACD不符合题意；
B．山地自行车靠人力作为动力，没有使用热机；故B符合题意。
故选B。
10．B
【详解】A．热值大小仅与燃料的种类有关，与柴油机汽缸内空气的多少无关，故A错误；
B．柴油机的压缩冲程中汽缸内气体的内能增大，温度升高，故B正确；
C．柴油机在吸气冲程中吸入空气，故C错误；
D．用水循环来降低热机的温度，主要是利用水比热容较大的特性，故D错误。
故选B。
11．ABC
【详解】A．如图甲两手很快地牵动绳子，让绳子跟铜管摩擦，属于摩擦生热，是手对铜管做功，使铜管温度升高，从而增加铜管中乙醚的内能，故A正确；
B．乙图中是酒精燃烧产生的热量，通过试管传递给水的，是通过热传递来增加试管中水的内能，故B正确；
C．甲图和乙图中软木塞被冲起，都是“蒸气”体积膨胀，对塞子做功，同时把蒸汽的内能转化为软木塞的机械能，这个过程相当于内燃机的做功冲程，故C正确；
D．图甲、图乙两种途径都能改变物体的内能，所以“做功”和“热传递”是改变物体内能的两种不同方式，不是一回事，故D错误。
故选ABC。
12．CD
【详解】A．物体的内能与物体的质量、温度和状态有关，与物体的运动速度无关，故A错误；
B．由Q=mq有，比较热值时，要同时考虑燃料完全燃烧放出的热量、燃料的质量，不同燃料燃烧时，放出热量越多的热值不一定越大，故B错误；
C．根据
故有
质量相同、初温相同的水和煤油，放出相同的热量；因为煤油的比热容较小，放出相同热量时煤油温度降低得多，故C正确；
D．热传递的条件是两物体间存在温度差，热传递的过程中，热量由高温物体传向低温物体，故D正确。
故选CD。
13． 25% 0.5
【详解】[1]每分钟汽油燃烧产生的热量为
Q放=m汽油q汽油=0.01kg×4.5×107J/kg=4.5×105J
飞轮的转速为1500r/min，则每分钟对外做功次数为750次，则机械效率为
[2]效率提高5%，则每分钟消耗汽油质量为
则工作5h节约汽油
14． 0.5kg 不变
【详解】由Q放 =mq知道，氢气完全燃烧放出的热量是1.4×108 J/kg时，燃烧的氢气的质量是：m= Q放 /q=7×107 J/kg /1.4×108 J/kg=0.5kg；由于热值是燃料本身的一种特性，其大小仅与燃料种类有关，与燃料的质量无关，所以，若一罐氢气用去了一半，氢气的热值不变．
15． 1m3的氢气完全燃烧放出的热量是 不变
【详解】[1]氢气的热值为，表示的物理意义是，1m3的氢气完全燃烧放出的热量是 。
[2]因为热值是燃料的一种性质，只与燃料的种类和状态有关，故一罐氢气用去了一半，则剩余氢气种类不变，热值不变。
16． 大 不变
【详解】[1]火箭升空时，需要火箭的燃料在燃烧时释放出巨大的能量，才能获得较大的机械能，因此在燃料质量一定时，要选用热值大的燃料。
[2]燃料的热值大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量、是否完全燃烧等因素无关，所以燃料的质量减少时，其热值不变。
17． 质量 吸收热量相同 水 相等 控制变量法、转换法
【详解】（1）[1]根据控制变量法可知探究水和煤油的吸热能力时，要控制不同物质的质量相同，比较不同物质吸收相同热量后升高的温度，得到吸热能力大小或者比较不同物质升高相同的温度后吸收热量，得到吸热能力大小。
[2]实验中用相同的酒精灯加热，加热相同时间，酒精灯放出热量相同，目的是：使水和煤油在相同时间内吸收热量相同。
[3]水的比热容较大，相同质量的水和煤油，加热相同时间，吸收热量相同，水升高温度较少，则图乙中的a物质是水。
（2）[4]为比较酒精和碎纸片的热值，应使酒精与碎纸片的质量相同，完全燃烧加热质量相同的同种物质，通过比较物质升高的温度得到热值大小。
（3）[5][6]实验中都控制了物质的质量相同，用到控制变量法；比热容与热值都无法通过肉眼看出，都用到了转换法。
18． B 相等 甲、丙 加热时间 b 甲、乙 升高温度
【详解】(1)[1]在组装器材时，为了能使用酒精灯的外焰加热，应该先固定B位置。
[2]无论是探究不同物质的比热容，还是不同燃料的热值，都需要利用控制变量法，控制三个烧杯中a、b液体的质量必须相等。
(2)①[3]比较不同物质的比热容，应选择相同的酒精灯，相同时间放出的热量相同，液体吸收的热量相同，加热质量和初温都相同的不同液体，比较相同时间液体升高的温度，所以应选择甲、丙两图进行实验。
[4]在此实验中，加热时间相同，两种液体吸收的热量相同，用加热时间来表示两种液体吸收热量的多少。
②[5]两种液体的质量相同，升高相同的温度，液体b加热的时间短，吸收的热量少，根据可知，比热容较小的是液体b。
(3)[6]比较不同燃料的热值，应选择质量相同的不同燃料，加热质量相同的同种液体，比较燃料燃尽后，液体的温度变化，所以选择甲、乙两图进行实验。
[7]由图被加热的同种液体的质量、初温相同，此时可以通过液体升高温度来表示两种燃料释放热量的多少。
19． 15 A 105.6：1 45.2% 不能
【详解】(1)[1]该混合动力汽车的内燃机是一台单缸四冲程汽油机，一个工作过程有4个冲程，活塞往复2次，曲轴飞轮转2周，只做功1次；则若飞轮转速是1800r/min，即每秒飞轮转30周，则每秒对外做功15次。
(2)[2]蓄电池充电过程是电能转化为电池内部的化学能，A错误；方向盘上适当增加花纹是为了增大粗糙度从而增大摩擦力，B正确；轮胎对地面产生压力，施力物体是轮胎，故是轮胎发生弹性形变对地面的力，C正确；小汽车外型是流线型，当汽车高速行驶时，车身上方空气流速大，压强小，小汽车受到了一个向上的升力，减小了小汽车对地面的压力，D正确；故选A。
(3)[3]由客运效率=人数×路程/消耗能量，可知自行车的客运效率为
1×30km/106J
测试过程中车消耗燃油能量为
蓄电池储存的能量由最大值的60%增大至最大值，蓄电池的最大容量为30kW h，则转化成的电能为
则测试过程中车实际消耗能量为
车的客运效率为
2×50km/3.52×108J
则此电动自行车与这辆汽车（测试过程车内有两人）的客运效率之比是
1×30km/106J：2×50km/3.52×108J=105.6：1
(4)[4]当测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速行驶时，根据图表可知此时车受摩擦阻力为2000N，由水平方向上二力平衡可知，车的牵引力也是2000N，则测试过程中该车有用功为
总的有用功包括牵引力做功与转化成的蓄电池电能，则内燃机能量转化效率为
[5]测试过程中该车牵引力功率为
而蓄电池的额定功率为25kW，则若内燃机不工作，该车不能保持50km/h的速度匀速行驶。
20． 内能转化为机械能 1200 4.6×106
【详解】[1]根据图示可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，汽缸容积增大，因此是做功冲程；在内燃机的做功冲程中，火花塞点燃，所以燃气被点燃，推动活塞做功，内能转化为机械能。
[2]由题意可知，每秒钟做功10次，该汽油机每秒钟完成10个工作循环，即10×4=40个冲程，所以飞轮应该转20转，所以1min飞轮应该转动20×60=1200转，故飞轮转速是1200r/min。
[3]完全燃烧100g汽油放出的热量
Q=mq=0.1kg×4.6×107J/kg=4.6×106J
21．（1）1.68×107J；（2）2.1×107J；（3）80%
【详解】解：（1）水吸收的热量为
Q吸＝c水m水(t﹣t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(54℃-14℃)＝1.68×107J
（2）消耗天然气的体积为
V＝1335.60m3﹣1335.00m3＝0.6m3
天然气完全燃烧放出的热量为
Q放＝Vq天然气＝0.6m3×3.5×107J/m3＝2.1×107J
（3）热水器的效率
答：（1）水吸收的热量为1.68×107J；
（2）消耗的天然气完全燃烧放出的热量为2.1×107J；
（3）该热水器的效率为80%。
22．（1）90km/h，25m/s；（2）1600N；（3）25%
【详解】试题分析：（1）轿车的速度为90km/h，；
（2）由P=Fv，得：，因轿车匀速运动，受力平衡，所以阻力f=F=1600N；
（3）汽油燃烧释放的热量为： ，牵引力做功为：
，∴发动机效率为：．
考点：有关匀速直线运动的计算
