第十四章 内能的利用
一、选择题
1．如图是烟花弹燃放时的情形。火药点燃，推动烟花前进，这个过程与四冲程汽油机的哪一个冲程中的能量转化是相同的（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
2．关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（ ）
A．没有燃烧的燃料，热值等于零 B．燃料完全燃烧时，它的热值最大
C．燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多 D．燃料的热值与质量和燃烧状态无关
3．如图所示是四冲程汽油机工作的一个冲程，关于该冲程的说法正确的是（ ）
A．吸气冲程，只吸入空气 B．压缩冲程，机械能转化成内能
C．做功冲程，内能转化成机械能 D．排气冲程，排放废气
4．为了提高热机效率，你认为下列方法目前不可能的是（ ）
A．尽量使燃料充分燃烧 B．尽量减少各种热散失
C．尽量减少因克服摩擦而损失的能量 D．想办法把燃料燃烧产生的全部热量都用来做有用功
5．2022年11月29日晚，搭载神舟十五号载人飞船的长征二号遥十五运载火箭点火升空，成功将航天员费俊龙、邓清明、张陆送入太空，打响了中国空间站建造阶段的收官之战。火箭喷气发动机是火箭的动力。下列说法中正确的是（ ）
A．火箭喷气发动机不属于热机
B．火箭通常选用热值较大的物质作为燃料
C．火箭发射升空，燃料的化学能全部转化为火箭的机械能
D．如果燃料燃烧得不充分，其热值就会减小
6．图示课本四个示例中的能量转化过程，与汽油机做功冲程相同的是（ ）
A．甲图中反复弯折铁丝 B．乙图中压缩空气
C．丙图中盒内燃气推出盒盖 D．丁图中取暖器通电后电热丝发热
7．在工农业生产中，常用的内燃机有汽油机和柴油机，汽油机比较轻巧，常用在汽车、飞机和小型农业机械上。下列有关说法错误的是（ ）
A．汽油机的压缩冲程主要是通过热传递的方式增大缸内气体的内能
B．汽油机的做功冲程主要将内能转化为机械能
C．使燃料燃烧更充分，可以提高热机的效率
D．若柴油的热值为4×107J/kg，则完全燃烧0.2 kg柴油放出的热量是8×106J
8．图甲所示为一款新型水杯，将沸水倒入杯中，轻摇几下后，水温便可降至55℃左右，并能保温3小时。图乙为其内部结构图，杯壁的不锈钢夹层中有晶体传热材料，其在常温下是固态，会随着温度的变化发生可逆的固液转换。取300g该晶体材料，用酒精灯对其进行加热，其温度与吸收的热量关系如图丙所示。已知酒精的热值为3×107J/kg。下列分析错误的是（ ）
A．该晶体材料的熔点为50℃
B．该晶体材料的比热容为0.88×103J/（kg·℃）
C．在BC段，该晶体材料的内能保持不变
D．若加热到C点状态时，测得消耗酒精1g，则酒精灯的加热效率为26.4%
二、填空题
9．“涡轮增压”是利用热机排出的废气带动涡轮旋转，使废气的内能转化成 能，这样做合理利用了废气所带走的能量， （选填“提高”或“降低”）热机的效率。
10．某家用燃气热水器将2kg的水从20℃加热到100℃，燃烧了的天然气，水吸收的热量是 J，燃气热水器的热效率是 。[，]
11．如图甲所示，这是四冲程汽油机的 冲程。如图乙，这是我国自主生产的某品牌小汽车，已知汽油的热值是，若该汽车发动机的效率是，消耗汽油使该汽车在水平路面上匀速行驶了，则该汽车发动机的牵引力为 N。
12．爱自己，爱绿色！“低碳生活”是当今社会所倡导的绿色生活方式。太阳能热水器吸收的热量，可将 kg的水从20℃加热到60℃。相同情况，若使用效率为84%的天然气热水器，需燃烧 天然气。[水的比热容为，天然气的热值为]
13．如图为某汽油机工作时的能量流向图，该汽油机的效率为 ，图中废气带走的能量可使质量为500g的水温度升高 ℃。废气带走的能量不能再次利用，说明能量的转化和转移具有 。[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
三、实验探究题
14．如图所示，甲、乙、丙三图的装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。
（1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量，是通过 来反映的（选填“温度计上升示数”或“加热时间”）；
（2）比较不同物质吸热升温的特点：
①应选择 两图进行实验；实验用到温度计、天平外，还需要用到 ；
②不同物质吸热的多少是通过 来反映的（选填“温度计上升示数”或“加热时间”）；
③若液体B的比热容是4.0×102J/（kg ℃），液体A的比热容是 J/（kg ℃）；
（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： 。
四、计算题
15．某校积极创造条件为学生供应开水，已知锅炉的热效率为30%，若用该锅炉将300kg的水从20℃加热到100℃。c水=4.2×103J/（kg ℃），q煤=3×107J/kg，求：
（1）水吸收的热量
（2）燃烧煤的质量
（3）某同学将3kg、100℃的开水和质量为5kg的20℃的冷水混合，若不计混合过程的热量损失，则混合后温水的温度为多少
16．2022年北京冬奥会示范运营1000多辆氢燃料电池车，该车排放物是水，不产生任何污染物，是当前世界新能源汽车重要的发展方向。假设某国产氢燃料电池车总质量为。在某次测试中该车匀速行驶时受到的阻力是车重的0.02倍（不计驾驶员质量），在0.2h内行驶了14km的路程，消耗的氢能源为0.2kg（不考虑氢能源燃料消耗对车质量的影响）。求该测试过程中氢燃料电池车：（已知，g取10N/kg）
（1）该车行驶的平均速度为多少；
（2）牵引力做的功；
（3）氢能源燃烧释放的能量转化为机械能的效率。
17． 太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进千家万户。如图所示，某家庭太阳能热水器阳光照射时，平均每小时吸收的太阳能，若热水器吸收8h的太阳能，可以使质量为100kg的水温度升高50oC。已知水的比热容，天然气的热值。求：
（1）水吸收的热量；
（2）该太阳能热水器的效率；
（3）若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少m3的天然气。
参考答案
1．C
2．D
3．B
4．D
5．B
6．C
7．A
8．C
9．机械；提高
10．；64％
11．吸气；
12．200；1.25
13．30%；4；方向性
14．甲乙；温度计上升示数；甲丙；秒表；加热时间；2.0×102J/（kg ℃）；水吸收的热量小于煤油释放的热量
15．（1）解： 300kg的水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×300kg×（100℃-20℃）=1.008×108J；
（2）解： 根据 得煤完全燃烧放出的热量为：
根据Q放=m2q算出煤的质量为：
（3）解： 设冷水温度从20℃升高到t，吸收热量为Q1，热水温度从100℃降低到t，放出的热量为Q2，
不计热损失，Q1=Q2，
即：cm1（t-20℃）=cm2（100℃-t），
即：4.2×103J/（kg ℃）×5kg×（t-20℃）=4.2×103J/（kg ℃）×3kg×（100℃-t），
解得：t=50℃。
16．（1）解： 该车行驶的平均速度为
答：该车行驶的平均速度为70km/h；
（2）解： 汽车做匀速直线运动，汽车的牵引力
牵引力做的功
答：牵引力做的功1.4×107J；
（3）解： 氢能源燃烧释放的能量
转化为机械能的效率
答：氢能源燃烧释放的能量转化为机械能的效率50%。
17．（1）水吸收的热量为
（2）太阳能热水器在8h内吸收的热量为
所以，太阳能热水器的效率为
（3）解：若这些热量由天然气提供
则所需天然气的体积
