第14章 内能的利用
一、单选题
1．（2023·广东深圳·中考真题）端午节煮粽子是中华文化的传统习俗，下列说法正确的是（ ）
A．燃料燃烧为内能转化为化学能 B．打开锅盖上面的白雾是水蒸气
C．加热粽子是利用做功增加内能 D．闻到粽子的香味是因为扩散现象
2．（2023·广东广州·中考真题）某路灯照明系统的太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，对下图方框中能量形式判断正确的是（ ）
A．甲是“电能” B．乙是“太阳能” C．丙是“电能” D．丁是“机械能”
3．（2015·天津·中考真题）下图为四冲程汽油机工作过程中的某冲程示意图，该冲程为（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
4．（2016·辽宁沈阳·中考真题）如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（ ）
A．图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，空气的内能减少
B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能增大
C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气的内能减少
D．图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能增大
5．（2023·广东·模拟预测）如图所示，用酒精灯给试管中的水加热，水温上升，直至沸腾一段时间后，会看到试管口的橡皮塞被冲出。下列描述正确的是（ ）
A．试管中的水在升温过程中是通过做功的方式增加内能的
B．乙醇的燃烧过程是将化学能转化为机械能
C．水蒸气对橡皮塞做功，水蒸气的内能增加
D．橡皮塞被冲出，其能量转化与汽油机做功冲程的能量转化相同
6．（2023九年级·广东·专题练习）下面是对生活中一些事例的判断，其中正确的是（ ）
A．冰熔化时温度不变，内能也不变
B．钻木取火利用热传递改变内能
C．汽油机做功冲程气缸内燃气的内能增加
D．高压锅应用了气压增大水的沸点升高的原理
7．（2023·广东深圳·三模）如图所示，用完全相同的装置利用燃料加热液体。已知燃料的质量、烧杯内的液体质量、加热方式等均相同，不计热量损失，将燃料点燃直至燃尽，甲、乙、丙三套装置的烧杯中液体升高的温度随时间变化的图像如图丁所示，则下列说法错误的是（ ）
A．选择甲、乙两图可比较不同燃料的热值
B．选择甲、丙两图可比较不同液体的比热容
C．实验过程中，液体的比热容不变，燃料的热值不变
D．由丁得，燃料1和燃料2的热值之比为3：4
8．（2023·广东广州·二模）燃烧消耗10cm3天然气给水加热，水吸收的热量为120J（天然气的热值为36J/cm3），消耗的天然气（ ）
A．是可再生能源
B．燃烧过程中将内能转化为化学能
C．完全燃烧放出的热量都被水吸收
D．燃烧放出的全部能量不会自动聚集起来
9．（2023·广东河源·二模）燃放烟花实质上是烟花内的火药被点燃，产生高压燃气瞬间冲破纸膜的过程，此过程能量转化与热机工作循环的哪个冲程相似（ ）
A． B．
C． D．
10．（2023·广东·模拟预测）下列有关热和能的说法中，正确的是（ ）
A．夏天在室内洒水降温，利用了水的比热容较大的性质
B．一块 0℃的冰熔化成 0℃的水后，温度不变，所含热量增加
C．发生热传递时，热量总是从高温物体传递给低温物体
D．内燃机的压缩冲程，能量转化主要内能转化为机械能
11．（2023·广东佛山·二模）液态氢通常被用作运载火箭燃料之一，主要是因为液态氢具有较大的（ ）
A．热值 B．密度 C．沸点 D．比热容
12．（2023·广东江门·二模）下列说法中不正确的是（ ）
A．汽油机采用“点燃式”方式点火
B．用水作汽车冷却剂是利用了水的比热容大的特点
C．“破镜不能重圆”说明分子间斥力太大了
D．汽油机的压缩冲程是靠飞轮惯性完成的
二、填空题
13．（2023·广东东莞·二模）“低碳环保”是当今世界环境主题，天然气是一种低污染燃料，在我市已普遍使用。天然气属于 能源（选填“可再生”或“不可再生”）。天然气热值为，完全燃烧的天然气所释放的热量为 J，若这些能量被水吸收，能使 kg的水温度升高。
14．（2023·广东江门·二模）小平骑自行车下斜坡时他的重力势能逐渐 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；到达坡底一段距离后刹车，车很快就停了下来，这时他发现刹车片很烫，这是通过 （选填“热传递”或“做功”）的方式改变刹车片的内能，此过程中能量转化关系与四冲程汽油机中的 冲程相同。
15．（2023·广东汕尾·模拟预测）汽车已经走进了很多普通家庭。在加油站给汽车加油时，会闻到汽油味，这是 现象。如图所示是四冲程汽油机工作时的 冲程，汽车是从汽油机的 冲程获得动力。
16．（2023·广东惠州·二模）如图是我国古代发明的取火器模型图，把木制推杆迅速推入牛角套筒时，杆前端的艾绒就会立刻燃烧起来，这是通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式，使筒内空气内能增加，温度升高，达到艾绒的着火点。这与四冲程汽油机工作循环中的 冲程类似，把机械能转化为 。
17．（2023·广东惠州·二模）小箕和小秋为了探究煤油和菜籽油的热值大小关系，组装了如图所示的装置进行实验。实验时煤油和菜籽油的 （填“质量”或“体积”）应取相同量，实验中应通过 （填“加热时间”或“温度计示数的变化”）来反映煤油和菜籽油放出热量的多少。小琳组装了如图丙所示的装置，烧杯内装的是符合实验条件的煤油，如果想要进一步探究煤油和水的吸热能力，应该与 （填“甲”或“乙”）装置的实验数据进行比较，这个实验中能反映水和煤油所吸收热量的物理量是 （填“加热时间”或“温度计示数的变化”）。
18．（2023·广东珠海·二模）小明在炒菜时闻到了菜的香味，这是 现象。炒菜过程中，菜的温度升高，这是通过 的方式改变其内能。煤气燃烧越充分，其热值 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
19．（2023·广东佛山·模拟预测）如图是2022年5月10日，我国发射的“天舟四号”货运飞船与“天和号”核心舱在太空成功对接。对接后，它们一起绕地球转动。火箭加速升空过程与汽油机 冲程的能量转化形式相同，运载火箭用液态氢做燃料，是因其 较大，对接后以“天舟四号”为参照物，“天和号”是 的。
20．（2023·广东佛山·模拟预测）飞天梦不再失重，科学梦张力无限中国空间站多次推出“天宫课堂”。
（1）运载火箭实现了华夏千年飞天梦，火箭燃料应具备安全系数大、热值较 的特点；
（2） “天宫课堂”上，两块透明板上的水球相接触后粘在了一起，慢慢拉开板后形成了一个长长的“液桥”，该现象主要说明了水分子间存在 力；
（3）中国空间站绕地球运行时，受到 （平衡非平衡）力的作用。
21．（23-24九年级上·全国·课前预习）当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率会 （选填“升高”、“降低”或“不变”）。某型号汽车发动机的能量流向图如图所示，该发动机完全燃烧0.2kg的汽油能够获得 J的能量，这些能量能产生 J的有用功。（汽油的热值为4.6×107J/kg）
22．（2023·广东江门·一模）如图所示是四冲程汽油机的 冲程，该冲程利用汽缸内燃料燃烧产生的内能转化为活塞的 能；0.5kg汽油完全燃烧后放出的热量的42%被质量为100kg、初温为25℃的水吸收，可使水温升高到 ℃。（，）
三、实验题
23．（2023·广东佛山·模拟预测）为了比较水和食用油的吸热能力，以及比较不同燃料的热值，实验室有如下装置供选择，则比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验；比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验。
（1）在‘研究物质吸热能力’的实验中，小明用相同规格的加热器对水和食用油加热，得到了如下数据：
物质 质量/g 初始温度/℃ 加热时间/min 最后温度/℃
水 60 20 6 45
食用油 60 20 6 68
则加热六分钟时水吸收的热量 食用油吸收的热量；加热两分钟时水和食用油内能改变量分别为W1和W2，则W1 W2；若温度升高10摄氏度时水和煤油吸收热量分别为Q1和Q2，则Q1 Q2。（以上三空均选填“大于”“等于”或者“小于”）通过对上表中的数据分析可以知道 吸热能力更强；
（2）在“比较不同燃料的热值”的实验中不必要的器材是 ；
A温度计 B砝码 C秒表
（3）若实验中通过用煤油作为燃料给水加热，最后发现所计算出的燃料热值相比实际值偏小的原因可能是：
24．（2023·广东广州·一模）（1）已知酒精完全燃烧释放的热量是，完全燃烧酒精释放的热量为 J；
（2）完全燃烧酒精释放的热量全部被的液体吸收，不考虑散热，液体的温度升高了，现用图所示装置加热的该液体，燃烧了酒精，液体升高的温度小于，下列导致这个结果的原因，表述正确的有 （选填以下对应的字母）；
A．液体散热 B．酒精没有完全燃烧
C．液体汽化，汽化过程不断放热 D．石棉网、烧杯吸收了部分温度
（3）小羽利用如图所示的实验装置观察水的沸腾．在水温升高到后，每隔读取一次温度计的示数，直到水沸腾并持续足够长时间．将所得数据记录，如表1。
表1
时间/ 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 …
温度/ 85 86 88 90 92 94 96 98 98 98 98 …
通过分析可知：从读取温度计示数开始计算，第时水的温度为 ；
②水沸腾后，烧杯里的水越来越少，小羽发现温度计的玻璃泡已经不能全部浸没在水中，于是她往烧杯中迅速加了一些冷水，用同样大的火直到使水再次沸腾。不考虑气压对实验的影响，下面能大致反映温度计的玻璃泡开始露出水面后到水再次沸腾的过程中，温度计示数随时间变化的图象是 （选填以下对应的字母）。
四、计算题
25．（2023·广东惠州·二模）2023年2月25日，由中国航空工业集团自主研制的第四架大型灭火、水上救援水陆两栖飞机“鲲龙”AG600M在广东珠海成功首飞。如图所示，若“鲲龙”AG600M以的速度匀速直线滑行，消耗航空煤油675kg，飞机发动机的功率为2.25×107W，求：航空煤油的热值为4×107J/kg，g取
（1）飞机停止在水面上时，舱底距水面1.5m处所受到的水的压强；
（2）飞机在匀速直线滑行过程中受到的阻力；
（3）发动机的效率。
26．（2023·广东惠州·二模）一辆行驶在水平公路上的小汽车，汽车总质量为，其轮胎与地面的总接触面积为。求：
（1）汽车静止时对水平路面的压强；（）
（2）汽车以的速度匀速行驶时，发动机的输出功率为，求此过程中汽车的牵引力；
（3）汽车以的速度匀速行驶一百公里耗油10kg，则发动机的效率是多少？，结果精确到
27．（2023·广东深圳·三模）如图所示是我国“63A”型两栖坦克，坦克上安装有激光距仪、弹道计算机和传感器等先进装备。坦克发动机最大功率为420kW，满载时重力是2.2×105N，在野外的最高车速是60km/h，在水中最大速度是14km/h。请完成下列问题：（已知ρ水＝1×103kg/m3，g＝10N/kg）
（1）坦克满载在水中行进时，排开水的体积是多少？
（2）坦克履带与地面的接触总面积是4m2、满载时对水平地面的压强多大？
（3）在某场演习中，“63A”以最大功率和最大速度在水中行驶10min，该坦克发动机的效率是40%，在此次演习中燃烧柴油放出的热量是多少？
28．（2023·广东·一模）随着经济的发展，汽车已进入了普通百姓的家庭。据统计，武汉市2020年汽车的保有量已经破400万辆。燃油汽车的大量增长排放的尾气对环境造成了巨大影响。油电混合动力小汽车，具有省油、能量利用率高等特点，某款油电混合汽车其相关信息如表。在某次水平道路测试中，该车以中速匀速行驶170km，共消耗汽油10L。测试过程中，内燃机既向车轮提供能量，又向蓄电池充电，同时蓄电池又将部分能量通过电动机向车轮输送，此时，内燃机和电动机共同驱动。
（1）在水平道路中匀速行驶过程中，若平均阻力为1200N，牵引力做的功是多少？
（2）在水平道路中匀速行驶过程中，若该车的综合热效率为60％，此过程最终使蓄电池电能增加了多少能量？（忽略蓄电池和电动机的热损失，汽油=0.8×103kg/m3，q汽油=4.6×107J/kg）
（3）提高燃油汽车的效率对节能减排有重大意义，每辆燃油汽车全年平均耗油1.8t，内燃机的效率平均值取30％。若能把现有所有汽车都替换成该款油电混合汽车，若能把内燃机的效率提高1%，则2020年武汉全市的汽车节约的燃油完全燃烧大约能释放出多少焦耳的热量？
驱动模式
纯电动 启动、低速
油电混动 中速
汽车质量 1200kg
车轮与地面的接触面积 0.096m2
五、综合题
29．（2023·广东江门·二模）某水电站总装机容量1600万千瓦，居全球第二、该水电站年均发电量可达6×1010kW h，在满足电力系统用电需求的同等情况下，该水电站相比于火力发电站，每年可节约标准煤约2×107t（标准煤热值约为3×107J/kg），减少排放二氧化碳约5.16×107t。这对我国碳达峰、碳中和目标实现以及对促进西部开发具有深远的意义。
（1）水电站中的发电机组是一个由 能转化为电能的装置，它是利用 原理工作的；
（2）拦河大坝形状建成上窄下宽的原因是因为水的压强随水的深度增加而 ；
（3）2×107t标准煤完全燃烧放出的热量为 J；
（4）请估算，该水力发电站发电效率为 %；
（5）请说出一个利用水力发电的优点： 。
30．（2023·广东广州·二模）小华家使用天然气热水器M，M的热效率η为天然气完全燃烧所释放的化学能转化为水的内能的比例。将温度t1=20℃的水输入M，M输出体积V=50L（1L=1×10﹣3m3）、温度t2=60℃的热水，读出消耗天然气的体积为。已知天然气热值q=3.2×107J/m3，ρ水=1×103kg/m3，）。
（1）M的铭牌标有“3级能效”，由图推断M的热效率可能是哪些？ ；
A．98% B．90% C．86% D．82%
（2）根据公式 ，求出输出水的质量为 kg；根据公式 ，求出该部分水吸收的热量，即转化为水的内能为 J；
（3）η= （用题目中出现的物理量符号表示）。
能效等级 3级 2级 1级
热效率 84% 88% 96%
31．（2023·广东佛山·模拟预测）单缸四冲程汽油机工作原理：汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在吸气冲程中被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生内能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机一个工作循环在包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。
科学家在四冲程发动机的基础上发明了“六冲程引擎”发动机。这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力。第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸的水。“六冲程引擎”发动机的优点是环保、效率高。
工程师还制造了四缸四冲程汽油机。制造时通过连杆把四个四冲程汽油机的活塞连在一根曲轴上如图所示。四缸四冲程汽油机分为两种：一种是同步汽油机，一种是异步汽油机。同步汽油机，四个汽缸在同一时间都是做的相同工作：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。异步汽油机，各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别做吸气、压缩和排气工作。
Q195型汽油机的部分技术规格如下表所示
汽缸数 单缸排量 额定功率 转速 燃气气压
1 0.5×10﹣3m3 2400 R/min 5×10 6 Pa
“额定功率”是指汽油机正常工作时对外所做机械功的功率；“单缸排量”是活塞从上止点到下止点所扫过的容积。“燃气气压”是指汽油机在做功冲程中燃气对活塞的平均压强。
（1）汽油机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将 能转化为 能。
（2）“六冲程引擎”，中第五和第六冲程分部相当于四冲程热机的 和 冲程。
（3）有关四缸四冲程同步汽油机和异步汽油机说法正确的是 。
A．四缸四冲程同步汽油机，飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功
B．四缸四冲程异步汽油机，四个汽缸在同一时间都是做的相同工作
C．若每个汽缸做功功率相同，同步汽油机的平均功率大于异步汽油机平均功率
D．异步机各汽缸的做功冲程错开，机械能输出更平稳
（4）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W＝pV，式中p表示燃气对活塞的平均压强，则单缸Q195型汽油机的额定功率 W（不考虑机械能的损失）。
六、科普阅读题
32．（2023·广东·模拟预测）阅读下列短文，回答问题.
航速优化
化石燃料的广泛应用加快了人类文明的进程，但同时也污染了环境。因为大量燃烧化石燃料使大气中CO2浓度增加，引起温室效应而导致全球变暖.人们意识到环境保护的重要性，开始从各个方面着手减少碳排放。
船舶航行大多使用柴油发动机，航行时受到的阻力通常和航行速度的平方成正比.降低航速可以大大减小航行阻力，发动机对推进设备做功的功率即推进功率就会大大减小，从而减少燃油消耗.但航速不是越小越好，因为船舶航行过程中除了推进设备，还有其他辅助设备工作，需要发动机做功.航速减小后，一段航程所需的航行时间就会延长，虽然推进功减少，但辅助功增加了.（发动机要做的功包括推进功和辅助功两部分）航速优化就是要找到合适的航速，使发动机做的总功减少，达到节能减排的目的。
（1）在柴油发动机的工作循环中，排出CO2等气体的冲程是 ；
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
（2）某船舶航行时，每公里航程的推进功、辅助功和航速的关系如图所示，则最省油的航速约为 m/s；
（3）若船舶以速度v匀速直线航行，航行时受到的阻力为f=kv2（k为常量），则理想情况下，推进功率和速度的关系为P推= ；
（4）若题（3）中船舶的最大航速为10m/s，柴油发动机做的功为 J。若柴油发动机的效率为40%，柴油的热值为4.3×107J/kg，则航速从最大航速降低到最省油航速，每公里航程船舶少消耗柴油约 kg。
参考答案：
1．D
2．C
3．C
4．C
5．D
6．D
7．D
8．D
9．A
10．C
11．A
12．C
13． 不可再生 25
14． 减小 做功 压缩
15． 扩散 压缩 做功
16． 做功 压缩 内能
17． 质量 温度计示数的变化 甲 加热时间
18． 扩散 热传递 不变
19． 做功 热值 静止
20． 大 相互作用的引 非平衡
21． 降低 9.2×106 2.76×106。
22． 做功 机械 48
23． 甲丙 甲乙 等于 等于 大于 水 C 燃料不能完全燃烧，燃料燃烧放出的热量没有完全被水全部吸收，存在热损失
24． AB 98 C
25．解：（1）舱底距水面处所受到的水的压强
（2）飞机滑行的速度
飞机滑行10min飞行的距离
发动机做的功
飞机发动机的牵引力
飞机在匀速直线滑行过程中，受力平衡，阻力为
（3）消耗的航空煤油完全燃烧放出的热量
发动机的效率
答：（1）飞机停止在水面上时，舱底距水面1.5m处所受到的水的压强是；
（2）飞机在匀速直线滑行过程中受到的阻力是；
（3）发动机的效率是。
26．解：（1）小汽车对地面的压力为
小汽车对地面的压强为
（2）小汽车的行驶速度为
由公式
可得，小汽车受到的牵引力为
（3）根据速度公式得，汽车以的速度匀速行驶一百公里用时
做的功为
燃油完全燃烧所产生的热量
热机效率
答：（1）汽车静止时对水平路面的压强是；
（2）此过程中汽车的牵引力是2500N；
（3）发动机的效率是。
27．解：（1）坦克漂浮在水中受到的浮力
由可得，此时它排开水的体积
（2）坦克满载时静止在地面上，对地面的压力等于其重力，即
坦克满载时对水平地面的压强
（3）“63A”以最大功率和最大速度在水中行驶10min，牵引力所做的功为
该坦克发动机的效率为40%，则柴油放出的热量为
答：（1）坦克满载在水中行进时，排开水的体积是22m3；
（2）满载时坦克对水平地面的压强是5.5×104Pa；
（3）在此次演习中燃烧柴油放出的热量是6.3×108J。
28．解：（1）车在水平道路中匀速行驶，所以
则牵引力做的功为
（2）由 可知，车消耗汽油的质量为
汽油完全燃烧放出的热量为
由 可得，内燃机输出的有用能量为
最终蓄电池增加的能量为
（3）由于内燃机效率提高前后有用功是相同的，由
可得
由题中信息可得
解得提高效率后消耗汽油的质量 ，则400万辆车每年节约燃油为
这些汽油完全燃烧放出的热量为
答：（1）牵引力做的功是；
（2）此过程最终使蓄电池电能增加了的能量；
（3）汽车节约的燃油完全燃烧大约能释放出焦耳的热量。
29． 机械 电磁感应 增大 6×1017 36 清洁无污染
30． C 50 8.4×106
31． 内能 机械能 做功 排气 D
32． D 6
