单元评价检测(二)(第十四章)
(90分钟 90分)
一、选择题(本题共8个小题,每小题3分,共24分。第1~6题为单项选择题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。第7、8题为多项选择题,在每小题给出的四个选项中,至少有两项是符合题目要求的,全选对得3分,选对但不全的得1分,选错或不选得0分)
1.(2024·黔东南期中)日常生活中没有利用热机的交通工具是 (C)
A.蒸汽火车 B.喷气飞机
C.山地自行车 D.越野摩托车
2.(2024·毕节期末)如图所示是汽油机工作时某个冲程的示意图,下列说法正确的是 (C)
A.该冲程是压缩冲程
B.该冲程汽缸内的气体内能增加
C.该冲程将内能转化为机械能
D.随着汽油的燃烧,汽油的热值会减小
3.小花回家,发现家里的洗衣机转筒在转动洗衣,电饭煲在煮饭,妈妈的手机在充电,而这些电能,都是城郊的发电厂输送过来的,下列关于能量转化的说法,正确的是 (C)
A.洗衣机转筒转动是电动机把电能转化成内能
B.电饭煲是把内能转化成电能
C.手机在充电是把电能转化成化学能
D.发电厂是把电能转化成机械能
4.夜幕下的广场,孩子们都喜欢骑上能发光的滑板车遛弯,这种滑板车在人的助力下可以滑行起来,同时轮子会发光,停下来时就不发光。关于这种滑板车发光的原理,从能量转化的角度分析正确的是 (A)
A.机械能转化为电能,再转化为光能
B.电能转化为机械能,再转化为光能
C.机械能转化为光能,再转化为电能
D.光能转化为机械能,再转化为电能
5.下列关于热机的说法正确的是 (D)
A.热机的效率为100%
B.热机只有汽油机和柴油机两种
C.好的热机工作时不排放废气
D.热机工作时都要利用燃料的化学能
6.电动机通电后,电动机带动其他机器运转,一段时间后,电动机的外壳会变得烫手,则下列关于能量的转化和守恒的说法正确的是 (B)
A.电能全部转化为机械能,总的能量守恒
B.电能一部分转化为机械能,另一部分转化为内能,总的能量守恒
C.电能全部转化为内能,内能守恒
D.电能转化为机械能和内能,机械能守恒
7.(多项选择)某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶9 km,用时10 min,消耗汽油1 kg,已知汽车的牵引力是2 000 N,汽油的热值为4.5×107 J/kg,假设汽油完全燃烧。通过计算可知,下列结果正确的有 (B、C)
A.汽车行驶速度是90 km/h
B.消耗的燃油完全燃烧放出的热量是4.5×107 J
C.汽车牵引力做功的功率是30 kW
D.汽车发动机的效率是60%
8.(多项选择)如图所示,图甲为四冲程汽油机的一个冲程,图乙为该汽油机燃料燃烧后的能量转化比例图。下列说法正确的是 (B、C)
A.该汽油机的效率为90%
B.该汽油机一个工作循环可以对外做功1次
C.甲图的冲程使汽车获得动力,将内能转化为机械能
D.相同时间内燃烧的汽油质量越大,汽油机的效率越高
二、填空题(本题共4个小题,每空2分,共10分)
9.(2024·贵阳期中)暑假,小明随爸爸去4S店保养车。小明爸爸问师傅“该换什么了 ”师傅告诉小明爸爸“该换火花塞了”,通过此对话你判断他家的车用的机器是内燃机中的 汽油机 (选填“汽油机”或“柴油机”)。
10.(2024·贵州期中)若单缸四冲程汽油机的飞轮转速为20 r/s,则1 min该发动机共完成 2 400 个冲程。
11.小明利用家中的燃气表和温度计测量燃气灶烧水的效率。将1 kg的水从20 ℃加热到60 ℃,消耗了0.01 m3的天然气(假设天然气完全燃烧),已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为4.0×107 J/m3,则此次燃气灶烧水的效率为
42% 。
12.(2024·贵州质检)如图所示是某型号单缸四冲程汽油机使用时的能量流向示意图,则该汽油机工作时的效率为 40% 。若将该型号的汽油机加以改装,改装为六冲程的汽油机,改装后,它的每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程汽油机相同,在第四冲程结束后,立即向汽缸内喷水,水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气,再次推动活塞做功。分析可知,改装后的单缸六冲程汽油机的热机效率将 大于 (选填“大于”“小于”或“等于”)原单缸四冲程汽油机的热机效率。
三、作图题(本题共3个小题,每小题2分,共6分)
13.请在如图坐标系中画出煤油的热值与其完全燃烧所放出的热量Q的关系图象。
答:
14.(2024·铜仁期末)图甲是小型汽油机耕作机,图乙是它的吸气冲程示意图,图中画出了吸气冲程进气门、排气门的开闭情况与活塞的运动情况。请在图丙中用“T”画出做功冲程进气门的开闭情况;用“↑”或“↓”表示活塞运动方向,画出做功冲程活塞的运动方向。
答:
15.(2024·贵阳期中)汽油机的压缩冲程和做功冲程中,气缸内的气体的内能都在发生相应的变化。请在坐标图中画出从压缩冲程开始到做功冲程结束时,气缸内的气体内能E随时间t的变化的大致图象。
答:
四、简答题(本题共2个小题,每小题3分,共6分)
16.(2024·贵阳期末)如图所示利用扇形统计图表示两台不同型号内燃机工作过程中各部分能量的占比情况,若内燃机燃烧相同燃料,请从图中的数据判断哪台内燃机的热机效率高 对于另一台内燃机可以采取哪些措施提高热机效率。(至少写出两条)
答:乙内燃机对外做功能量大于甲内燃机,并且尾气带走能量、散热损失能量、摩擦损失能量都比甲内燃机少,所以乙内燃机热机效率高;要提高甲内燃机的效率就要让燃料充分燃烧,减少热量的损失,即减少机械摩擦损失、减少机械散热和废气带走热量。
17.热机的效率是衡量汽车发动机性能的关键指标。潍柴在潍坊发布全球首款本体热机效率52.28%的商业化柴油机,远远高于目前市场主流产品的平均热机效率。假如你是该项目的工程师,为再次提升产品的热效率,结合影响热机效率的因素,你可以在哪些方面改进创新 假如你研制的产品实现了商业化应用,会给我们的生活带来哪些影响 (写出一条即可)
答:内燃机的重力、内燃机各部件之间的摩擦、废气带走的能量都会影响热机效率的大小;所以改良热机结构、减小摩擦、利用废气的能量都可以提高热机效率;热机效率提高后,可以节省燃料、减少有害气体的排放等。
五、实验与科学探究题(本题共3个小题,第18题8分,第19、20题各10分,共28分)
18.同学们设计了一个实验来比较“煤油和菜籽油的热值大小关系”,他们的实验装置如图所示,在实验过程中他们收集和记录的数据如表所示。
项目 燃烧前水的 温度t1/℃ 完全燃烧后水 的温度t2/℃
煤油 20 46
菜籽油 20 35
(1)实验中除需要装置相同,甲、乙两杯水的初温和质量相同之外,还应保持相同的物理量是 燃料的质量 ;
(2)根据实验中收集的数据,可以看出煤油和菜籽油两种燃料中,热值较大的是
煤油 。
(3)小明同学在加热前用天平测出烧杯中水的质量及油灯中煤油和菜籽油的质量,根据Q放=Q吸,利用实验中测得的数据,算出了煤油和菜籽油的热值,和燃料热值表中的数值相比较发现偏小了很多,不可能的原因是 C (有一个选项正确,将正确的选项字母填在横线上);
A.煤油和菜籽油没有完全燃烧
B.烧杯吸收了部分热量
C.测出的煤油和菜籽油的质量偏小
D.煤油和菜籽油燃烧放出的热量散失到空气中一部分
(4)释放化学能的过程不断地发生在人体内,食物也是一种“燃料”;小董同学发现某巧克力营养成分表上标有“2 850 kJ/100 g”,该标识的含义与 热值 (选填“热量”“热值”或“比热容”)类似。
19.小明想估测薯片的热值,进行了如下实验。
(1)将天平放在水平面上并将游码归零,发现指针偏左,则应将平衡螺母向 右 端调节;测量质量时,调节天平再次平衡,右盘中的砝码和游码位置如图甲,其质量为 6.2 g。
(2)如图乙,将薯片放在燃烧皿中充分燃烧后,烧杯中0.2 kg的水温度升高了5 ℃,则水吸收的热量Q吸= 4.2×103 J。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)根据Q放=Q吸和Q放=mq,算出薯片的热值比实际值 小 。原因是: 薯片燃烧放出的热量不能完全被水吸收 。
20.(2024·黔东南州质检)如图所示甲、乙、丙三个装置完全相同。
(1)实验中除了用到图示的测量器材外,还需要用到的测量仪器有天平和 秒表 。
(2)要比较“不同燃料的放热能力”,应选择 甲、乙 两图进行实验,该实验中燃料燃烧时放出热量的多少是通过比较 温度计升高的示数 (选填“温度计升高的示数”或“加热时间”)来判断的。
(3)若甲装置中消耗的燃料的质量为m1,使质量为m2的水温度升高了Δt(水未沸腾),则燃料1的热值为 (用m1、m2、c水、Δt表示),该方法测出的热值会比真实值 小 ,原因是 燃料没有完全燃烧(或燃烧产生的热量没有完全被水吸收) (写出一条即可)。
六、综合应用题(本题共2个小题,每小题8分,共16分。解答时需写出必要的文字说明、计算公式及过程,若只写出计算结果将不得分)
21.(2024·黔东南州质检)小华尝试估测家中天然气热水器的热效率,以核对铭牌上的数值是否准确。他把家里自动洗衣机的“水量”设置为50 kg,用热水器输出的热水注入到洗衣机,当注入水的质量达到50 kg时,洗衣机会自动停止注水。已知当时自来水的温度是20 ℃,热水器输出热水的温度为40 ℃,注水过程消耗天然气0.2 m3。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为4.0×107 J/m3。求:
(1)水吸收的热量;
(2)天然气完全燃烧放出的热量;
(3)该热水器的热效率。
解:(1)热水器中的水吸收的热量:Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×50 kg×(40 ℃-20 ℃)=4.2×106 J;
(2)天然气完全燃烧放出的热量:
Q放=qV=4.0×107 J/m3×0.2 m3=8×106 J;
(3)热水器的热效率η===52.5%。
22.(2024·遵义期末)全球碳排放引起的气候异常对我们的生活已经产生了影响。我国已郑重宣布:中国将采取有力政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取于2060年前实现碳中和。为了实现这一目标,某汽车品牌推出了新款混合动力汽车,该汽车可根据实际需要选择电能驱动和内燃机驱动,当内燃机工作时,可以在驱动车辆前进的同时给蓄电池充电,以达到减排增效的目的。某次测试中,内燃机驱动汽车匀速行驶5 min,消耗汽油0.3 L,百公里油耗为9 L。求:(ρ汽油=0.7×103 kg/m3,q汽油=4.5×107 J/kg)
(1)本次测试中消耗的汽油完全燃烧释放的热量;
(2)本次测试中汽车的行驶速度;
(3)若本次测试中内燃机的效率为40%,驱动车辆前进的功率为10 kW,蓄电池增加的电能。
解:(1)本次测试中消耗汽油的质量:
m汽油=ρ汽油V汽油=0.7×103 kg/m3×0.3×10-3 m3=0.21 kg;
Q总=m汽油q汽油=0.21 kg×4.5×107 J/kg=9.45×106 J;
(2)汽车行驶的路程:s=×100 km= km;
汽车的行驶速度v===40 km/h;
(3)驱动车辆前进所做的功:W=Pt=104 W×300 s=3×106 J;
有用能量W有=Q总η=9.45×106 J×40%=3.78×106 J;
则蓄电池增加的电能W电=W有-W=3.78×106 J-3×106 J=7.8×105 J。单元评价检测(二)(第十四章)
(90分钟 90分)
一、选择题(本题共8个小题,每小题3分,共24分。第1~6题为单项选择题,在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。第7、8题为多项选择题,在每小题给出的四个选项中,至少有两项是符合题目要求的,全选对得3分,选对但不全的得1分,选错或不选得0分)
1.(2024·黔东南期中)日常生活中没有利用热机的交通工具是 ( )
A.蒸汽火车 B.喷气飞机
C.山地自行车 D.越野摩托车
2.(2024·毕节期末)如图所示是汽油机工作时某个冲程的示意图,下列说法正确的是 ( )
A.该冲程是压缩冲程
B.该冲程汽缸内的气体内能增加
C.该冲程将内能转化为机械能
D.随着汽油的燃烧,汽油的热值会减小
3.小花回家,发现家里的洗衣机转筒在转动洗衣,电饭煲在煮饭,妈妈的手机在充电,而这些电能,都是城郊的发电厂输送过来的,下列关于能量转化的说法,正确的是 ( )
A.洗衣机转筒转动是电动机把电能转化成内能
B.电饭煲是把内能转化成电能
C.手机在充电是把电能转化成化学能
D.发电厂是把电能转化成机械能
4.夜幕下的广场,孩子们都喜欢骑上能发光的滑板车遛弯,这种滑板车在人的助力下可以滑行起来,同时轮子会发光,停下来时就不发光。关于这种滑板车发光的原理,从能量转化的角度分析正确的是 ( )
A.机械能转化为电能,再转化为光能
B.电能转化为机械能,再转化为光能
C.机械能转化为光能,再转化为电能
D.光能转化为机械能,再转化为电能
5.下列关于热机的说法正确的是 ( )
A.热机的效率为100%
B.热机只有汽油机和柴油机两种
C.好的热机工作时不排放废气
D.热机工作时都要利用燃料的化学能
6.电动机通电后,电动机带动其他机器运转,一段时间后,电动机的外壳会变得烫手,则下列关于能量的转化和守恒的说法正确的是 ( )
A.电能全部转化为机械能,总的能量守恒
B.电能一部分转化为机械能,另一部分转化为内能,总的能量守恒
C.电能全部转化为内能,内能守恒
D.电能转化为机械能和内能,机械能守恒
7.(多项选择)某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶9 km,用时10 min,消耗汽油1 kg,已知汽车的牵引力是2 000 N,汽油的热值为4.5×107 J/kg,假设汽油完全燃烧。通过计算可知,下列结果正确的有 ( )
A.汽车行驶速度是90 km/h
B.消耗的燃油完全燃烧放出的热量是4.5×107 J
C.汽车牵引力做功的功率是30 kW
D.汽车发动机的效率是60%
8.(多项选择)如图所示,图甲为四冲程汽油机的一个冲程,图乙为该汽油机燃料燃烧后的能量转化比例图。下列说法正确的是 ( )
A.该汽油机的效率为90%
B.该汽油机一个工作循环可以对外做功1次
C.甲图的冲程使汽车获得动力,将内能转化为机械能
D.相同时间内燃烧的汽油质量越大,汽油机的效率越高
二、填空题(本题共4个小题,每空2分,共10分)
9.(2024·贵阳期中)暑假,小明随爸爸去4S店保养车。小明爸爸问师傅“该换什么了 ”师傅告诉小明爸爸“该换火花塞了”,通过此对话你判断他家的车用的机器是内燃机中的 (选填“汽油机”或“柴油机”)。
10.(2024·贵州期中)若单缸四冲程汽油机的飞轮转速为20 r/s,则1 min该发动机共完成 个冲程。
11.小明利用家中的燃气表和温度计测量燃气灶烧水的效率。将1 kg的水从20 ℃加热到60 ℃,消耗了0.01 m3的天然气(假设天然气完全燃烧),已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为4.0×107 J/m3,则此次燃气灶烧水的效率为
。
12.(2024·贵州质检)如图所示是某型号单缸四冲程汽油机使用时的能量流向示意图,则该汽油机工作时的效率为 。若将该型号的汽油机加以改装,改装为六冲程的汽油机,改装后,它的每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程汽油机相同,在第四冲程结束后,立即向汽缸内喷水,水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气,再次推动活塞做功。分析可知,改装后的单缸六冲程汽油机的热机效率将 (选填“大于”“小于”或“等于”)原单缸四冲程汽油机的热机效率。
三、作图题(本题共3个小题,每小题2分,共6分)
13.请在如图坐标系中画出煤油的热值与其完全燃烧所放出的热量Q的关系图象。
14.(2024·铜仁期末)图甲是小型汽油机耕作机,图乙是它的吸气冲程示意图,图中画出了吸气冲程进气门、排气门的开闭情况与活塞的运动情况。请在图丙中用“T”画出做功冲程进气门的开闭情况;用“↑”或“↓”表示活塞运动方向,画出做功冲程活塞的运动方向。
15.(2024·贵阳期中)汽油机的压缩冲程和做功冲程中,气缸内的气体的内能都在发生相应的变化。请在坐标图中画出从压缩冲程开始到做功冲程结束时,气缸内的气体内能E随时间t的变化的大致图象。
四、简答题(本题共2个小题,每小题3分,共6分)
16.(2024·贵阳期末)如图所示利用扇形统计图表示两台不同型号内燃机工作过程中各部分能量的占比情况,若内燃机燃烧相同燃料,请从图中的数据判断哪台内燃机的热机效率高 对于另一台内燃机可以采取哪些措施提高热机效率。(至少写出两条)
17.热机的效率是衡量汽车发动机性能的关键指标。潍柴在潍坊发布全球首款本体热机效率52.28%的商业化柴油机,远远高于目前市场主流产品的平均热机效率。假如你是该项目的工程师,为再次提升产品的热效率,结合影响热机效率的因素,你可以在哪些方面改进创新 假如你研制的产品实现了商业化应用,会给我们的生活带来哪些影响 (写出一条即可)
五、实验与科学探究题(本题共3个小题,第18题8分,第19、20题各10分,共28分)
18.同学们设计了一个实验来比较“煤油和菜籽油的热值大小关系”,他们的实验装置如图所示,在实验过程中他们收集和记录的数据如表所示。
项目 燃烧前水的 温度t1/℃ 完全燃烧后水 的温度t2/℃
煤油 20 46
菜籽油 20 35
(1)实验中除需要装置相同,甲、乙两杯水的初温和质量相同之外,还应保持相同的物理量是 ;
(2)根据实验中收集的数据,可以看出煤油和菜籽油两种燃料中,热值较大的是
。
(3)小明同学在加热前用天平测出烧杯中水的质量及油灯中煤油和菜籽油的质量,根据Q放=Q吸,利用实验中测得的数据,算出了煤油和菜籽油的热值,和燃料热值表中的数值相比较发现偏小了很多,不可能的原因是 (有一个选项正确,将正确的选项字母填在横线上);
A.煤油和菜籽油没有完全燃烧
B.烧杯吸收了部分热量
C.测出的煤油和菜籽油的质量偏小
D.煤油和菜籽油燃烧放出的热量散失到空气中一部分
(4)释放化学能的过程不断地发生在人体内,食物也是一种“燃料”;小董同学发现某巧克力营养成分表上标有“2 850 kJ/100 g”,该标识的含义与 (选填“热量”“热值”或“比热容”)类似。
19.小明想估测薯片的热值,进行了如下实验。
(1)将天平放在水平面上并将游码归零,发现指针偏左,则应将平衡螺母向 右 端调节;测量质量时,调节天平再次平衡,右盘中的砝码和游码位置如图甲,其质量为 g。
(2)如图乙,将薯片放在燃烧皿中充分燃烧后,烧杯中0.2 kg的水温度升高了5 ℃,则水吸收的热量Q吸= J。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)根据Q放=Q吸和Q放=mq,算出薯片的热值比实际值 。原因是: 。
20.(2024·黔东南州质检)如图所示甲、乙、丙三个装置完全相同。
(1)实验中除了用到图示的测量器材外,还需要用到的测量仪器有天平和 。
(2)要比较“不同燃料的放热能力”,应选择 两图进行实验,该实验中燃料燃烧时放出热量的多少是通过比较 (选填“温度计升高的示数”或“加热时间”)来判断的。
(3)若甲装置中消耗的燃料的质量为m1,使质量为m2的水温度升高了Δt(水未沸腾),则燃料1的热值为 (用m1、m2、c水、Δt表示),该方法测出的热值会比真实值 ,原因是 (写出一条即可)。
六、综合应用题(本题共2个小题,每小题8分,共16分。解答时需写出必要的文字说明、计算公式及过程,若只写出计算结果将不得分)
21.(2024·黔东南州质检)小华尝试估测家中天然气热水器的热效率,以核对铭牌上的数值是否准确。他把家里自动洗衣机的“水量”设置为50 kg,用热水器输出的热水注入到洗衣机,当注入水的质量达到50 kg时,洗衣机会自动停止注水。已知当时自来水的温度是20 ℃,热水器输出热水的温度为40 ℃,注水过程消耗天然气0.2 m3。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为4.0×107 J/m3。求:
(1)水吸收的热量;
(2)天然气完全燃烧放出的热量;
(3)该热水器的热效率。
22.(2024·遵义期末)全球碳排放引起的气候异常对我们的生活已经产生了影响。我国已郑重宣布:中国将采取有力政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取于2060年前实现碳中和。为了实现这一目标,某汽车品牌推出了新款混合动力汽车,该汽车可根据实际需要选择电能驱动和内燃机驱动,当内燃机工作时,可以在驱动车辆前进的同时给蓄电池充电,以达到减排增效的目的。某次测试中,内燃机驱动汽车匀速行驶5 min,消耗汽油0.3 L,百公里油耗为9 L。求:(ρ汽油=0.7×103 kg/m3,q汽油=4.5×107 J/kg)
(1)本次测试中消耗的汽油完全燃烧释放的热量;
(2)本次测试中汽车的行驶速度;
(3)若本次测试中内燃机的效率为40%,驱动车辆前进的功率为10 kW,蓄电池增加的电能。
