第十四章 内能的利用全章综合训练
刷中考
考点1内燃机工作冲程的判断及能量转化
1[2023 四川自贡中考,中]如图所示,图A、B、C、D是四冲程汽油机的工作示意图，图E、F是演示实验的示意图。B图是 冲程，与它原理相同的是 图所示的演示实验。
2[2023辽宁鞍山中考，中]如图所示的汽油机处于 (填“压缩”或“做功”)冲程，这个冲程将 能转化为 能。某单缸四冲程汽油机的飞轮转动速度是2 400 r/ min,则此汽油机每秒对外做功 次。
考点2热值、热机效率
3[2022湖北宜昌中考，中]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.燃料的热值与质量和燃烧状态无关
D.燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多
4[2023 湖北随州中考，中]汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是 ( )
A.甲图是压缩冲程，活塞对汽缸内的气体做功，气体的温度升高
B.由乙图可知该汽油机的效率是30%
C.汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值
D.为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的热值
考点3能量的转化与守恒
5[2023 山东聊城中考，中]如图所示是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板，里面有一个蓄电池，可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列说法错误的是 ( )
A.太阳能电池板将太阳能转化为电能
B.给蓄电池充电时将电能转化为化学能
C.蓄电池放电时将化学能转化为电能
D.小风扇工作时将化学能转化为机械能
考点4热量相关计算(
6[2023 山东枣庄中考，中]为全面推进“乡村振兴”工程，加快农业农村绿色发展，我市部分农村地区已经使用上了天然气烧水煮饭。小明同学用他家的天然气灶将质量为 2kg，初温为20℃的水加热到100℃，水吸收的热量是 J；消耗了0.03 m 的天然气，则此天然气灶的热效率为 。[水的比热容 天然气的热值
7[2023 甘肃兰州中考，中]一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了 108 km，所用时间为1 h，消耗汽油10 kg，汽车在行驶过程中所受阻力恒为1 380 N(汽油的热值 求：
(1)汽车行驶的速度；
(2)牵引力的功率；
(3)汽车发动机的效率。
刷章测
一、选择题(每小题5分，共30分)
1新素材[2024江苏无锡期中，中]食物也是一种“燃料”，营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需A.热量 B.热值
C.比热容 D.内能
2[2023湖南株洲中考，中]如图，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。则 ( )
A.管内水蒸气的内能不变
B.管内水蒸气对橡胶塞做了功
C.水所含的热量增加
D.酒精灯内剩余酒精的热值变小
3[中]下列关于四冲程内燃机的叙述中，正确的是 ( )
A.工作开始时要靠外力启动
B.图甲所示为压缩冲程
C.热机效率越高，表明热机做的有用功越多
D.图乙所示，机械能转化为内能
4[2023江苏扬州期末]某学校飞天社团的同学制作了水火箭，如图是某水火箭的简易原理图。使用打气筒向水火箭内不断打气，当其内部气体压强增大到一定程度时，会使水火箭中的水向下喷出，从而使水火箭升空。结合材料，你认为以下说法错误的是 ( )
A.水火箭加速升空阶段机械能不变
B.水向下喷出会使水火箭升空是由于力的作用是相互的
C.使用打气筒打气时能量转化与汽油机的压缩冲程相同
D.使用打气筒向水火箭内打气的过程中，水火箭内空气的内能在增大
5[中]一台柴油机中的燃料完全燃烧放出了8×10 J的热量,共计损失了4.8×10 J能量,下列说法错误的是 ( )
A.该柴油机的效率为40%
B.用来做有用功的能量为
C.通过科技进步，在未来可以实现能量零损失
D.减少机械间的摩擦可以提高热机效率
6[中]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△t表示(水未沸腾) ( )
A.若m相同，△t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π/LA的值越大，燃料的热值越大
D.若△trl的值越大，燃料的热值越大
二、填空题(每空4分，共28分)
7[2024四川凉山州期中]为向世界传递绿色亚运精神，杭州亚运会的56个场馆均采用光伏发电、风力发电等供电方式。其中，光伏发电是将 能转化成电能；亚运主火炬的燃料“零碳甲醇”在燃烧过程中将化学能转化成 能。
8[2024辽宁本溪质检，中]如图所示是七八十年代街头巷尾经常出现的制作爆米花的情景，将玉米放入爆米花机中加热一段时间，打开机盖时会发出一声巨响，并伴随着大量的“白气”，打开机盖时的能量转化和汽油机的 冲程是相同的，某四冲程汽油机在吸气冲程吸入的是 ，若汽油机每秒钟完成 15 个工作循环，那么每分钟活塞往复运动 次。
9[2023湖南邵阳期末，中]合理分类和利用垃圾能保护环境、变废为宝。在一定条件下，1t生活垃圾能“榨”出140 kg燃料油。若燃料油的热值为 某城市每天产生 100t生活垃圾，则这些垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧释放出的热量为 J。在标准大气压下，这些热量的30%被500 m 、10℃|的水吸收，则水温能升高 ℃[c,=4.2×10 J/( kg·℃),
三、实验题(14分)
10[2024江苏南通质检，中]物理探究小组进行了以下两个热学实验：
(1)在实验中，质量不需要相等的是 。
A.甲实验，液体a和b的质量
B.甲实验，两酒精灯中酒精的质量
C.乙实验，两烧杯中液体c的质量
D.乙实验，酒精和碎纸片的质量
(2)用图甲装置探究不同物质吸热升温的现象，在安装器材时，应该先确定 (填“铁圈”或“铁杆”)的位置，再安装其他器材；如果液体a和b升高了相同的温度，这 (填“能”或“不能”)说明它们吸热相同，理由 是 。
(3)用图乙装置比较不同燃料燃烧时放出的热量，实验应该记录两烧杯中液体c的初始温度，并在 时再次读出它们的温度。
(4)已知酒精的热值为3×10 J/ kg,若燃烧皿中酒精的质量是10g，液体c质量为100g，升高的温度为60℃，估算出液体c的比热容为 J/( kg·℃),估算结果比真实值 (填“大”或“小”)。
四、计算题(28分)
11[偏难]一台单缸四冲程汽油机，汽缸横截面积S为400 cm ,活塞冲程长度L为0.3m,做功冲程中燃气的平均压强p是5×10 Pa,飞轮转速是240 r/ min。已知:汽油的热值为4.2×10 J/ kg。
(1)该汽油机对活塞的平均推力 F 为多大
(2)将活塞从缸顶推到缸底需做功多少
(3)如果该汽油机每分钟消耗汽油60g，汽油完全燃烧所放出的热量为多少
(4)汽油机的效率为多少 (百分号前保留一位小数)
。
全章综合训练
刷中考
i.压缩 E 【解析】A图中，只有进气门开启，活塞下行，是吸气冲程；B图中，两气门都关闭，活塞上行，是压缩冲程，此冲程将机械能转化为内能；C图中，两气门都关闭，活塞下行，火花塞点火，是做功冲程，此冲程将内能转化为机械能；D图中，排气门开启，活塞上行，是排气冲程。E图中用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了硝化棉的着火点，硝化棉就会燃烧，是通过对物体做功来增大物体内能的，将机械能转化为内能；F图中水蒸气膨胀对外做功，将塞子冲出，将内能转化为机械能。综上所述，B图是压缩冲程，与它原理相同的是E图所示的演示实验。
2.压缩 机械 内 20 【解析】由图可知，汽油机两气门都关闭，活塞向上运动，故可以判断这个冲程是压缩冲程，此冲程将机械能转化为内能。汽油机飞轮的转速为 2 400 r/ min,说明1s内汽油机飞轮转动40转，一个工作循环中，飞轮转动两转，对外做功一次，则该汽油机每秒对外做功20次。
3. C 【解析】热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、是否完全燃烧等无关，故A、B错误，C正确；由( 可知，燃料燃烧放出的热量与燃料的质量、热值和燃料是否完全燃烧有关，与燃料燃烧时的温度无关，故D 错误。
4. A 【解析】根据图甲可知，两个气门关闭、活塞上行，为压缩冲程，活塞对汽缸内的气体做功，机械能转化为内能，气体的温度升高，故A正确；热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，由图乙可知，输出有用功所占比例为:100%-36%-30%-6%=28%,即该汽油机的效率为28%,故B错误；热值是燃料本身的一种特性，和燃料燃烧是否充分、温度高低无关，故C、D错误。
5. D 【解析】太阳能电池板将太阳能转化为电能，故A正确；给蓄电池充电，蓄电池将电能转化为化学能，故B 正确；蓄电池放电，蓄电池将化学能转化为电能，故C 正确；小风扇工作时将电能转化为机械能，故D错误。故选D。
6.6.72×10 32% 【解析】水吸收的热量： 天然气完全燃烧放出的热量： 天然气灶的热效率：
7.(1)108km/h (2)41 400 W (3)32.4%
【解析】(1)汽车行驶的速度 108 km/h。(2)汽车沿平直公路匀速行驶时处于平衡状态，受力平衡，根据二力平衡条件可知，牵引力F=f=1 380 N,牵引力做的功 牵引力的功率为 41 400 W。(3)消耗的汽油完全燃烧放出的热量 10 J，汽车发动机的效率
1. B 【解析】一袋饼干的营养成分表上标有“2 361 kJ/100g”,是指每 100 g 饼干所提供的能量为2361 kJ，据此可得每克饼干所提供的能量；而燃料的热值在数值上等于单位质量的某种燃料完全燃烧放出的热量，所以标识的含义与热值类似。故选B。
2. B 【解析】对试管内的水进行加热，水吸收热量，温度升高，水吸热汽化，产生大量的水蒸气，水蒸气对橡胶塞做功，将橡胶塞冲出，管内水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，水蒸气内能减小，故A 错误，B正确；热量是一个过程量，不能说物体含有多少热量，故C 错误；热值是燃料自身的一种特性，与质量无关，所以酒精灯内剩余酒精的热值不变，故D错误。
3. A 【解析】内燃机工作开始时需要依靠外界动力启动，故A 正确；图甲中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，故B 错误；热机做的有用功占燃料完全燃烧放出热量的比例越大，热机效率越高，热机效率的高低与热机做的有用功多少无关，故C 错误；图乙中两气门都关闭，活塞向下运动，火花塞点火，是做功冲程，此冲程中高温高压的燃气对活塞做功，将内能转化为机械能，故D错误。
4. A 【解析】水火箭加速升空阶段，水火箭中的水不断向下喷出，质量变小，水火箭的高度和速度都变大，则水火箭的机械能可能不变、变大或变小，故A 错误；水火箭向下喷水，给水一个向下的力，由于物体间力的作用是相互的，水给水火箭一个向上的力，使水火箭升空，故B正确；向打气筒内打气的过程中将机械能转化为内能，汽油机的压缩冲程将机械能转化为内能，能量转化方式是相同的，故C正确；利用打气筒向水火箭内打气的过程中，压缩水火箭内空气做功，水火箭内空气的内能增大，故D正确。故选A。
5. C 【解析】由题可知，有效利用的能量1 柴油机的效率为 故A、B正确；能量转化过程中，不可避免地要损失能量，故C错误；减少机械间的摩擦可以提高热机效率，故D 正确。
6. D 【解析】燃料热值的大小不能直接测量，需要通过水吸收热量的多少来反映燃料燃烧放出热量的多少，而水吸收热量的多少可通过水的比热容、质量和升高的温度计算，因此为了比较燃料热值的大小，利用 即c水m水Δt= mq可得 水的质量相同，水的比热容一定，由 可知，若m相同，△t越小，燃料的热值越小，故A 错误；水的质量相同，水的比热容一定，由q= 可知，若Δt相同，m越大，燃料的热值越小，故B错误；水的质量相同，水的比热容一定，由 可知，若 的值越大，即卧 的值越小，燃料的热值越小，故C 错误；水的质量相同，水的比热容一定，由q= 可「知，若△π的值越大，燃料的热值越大，故D正确。故选D。
7.太阳 内 【解析】光伏发电是将太阳能直接转化成电能；燃料在燃烧过程中将化学能转化成内能。
8.做功汽油和空气的混合物1800…
【解析】打开机盖时气体对外做功，将内能转化为机械能，与汽油机的做功冲程中的能量转化是相同的；四冲程汽油机在吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物；汽油机每秒钟完成15个工作循环，则每分钟完成15×60=900个工作循环，一个工作循环活塞往复运动两次，故每分钟活塞往复运动1 800 次。
9.5.6×10 80 【解析】100 t生活垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧释放出的热量 由ρ= 得，水的质量 水吸收的热量 由公式 cmΔt 得, 水 升 高 的 温 度
10.(1)B (2)铁圈 不能 不知道加热时间是否相同(3)燃料燃尽 ( 大
【解析】(1)在探究不同物质吸热能力的实验中，应控制热源相同，被加热液体的种类不同，质量相同；在探究不同燃料热值大小的实验中，应控制燃料的质量相同，种类不同，被加热液体的种类、质量均相同；则由图可知，甲实验是探究不同物质吸热能力的实验，乙实验是探究不同燃料热值大小的实验，因此在甲实验中，只需要两酒精灯相同，而酒精灯中酒精的质量不需要相同，故选B。(2)因实验中需要用酒精灯的外焰加热，则安装实验器材时，应按照自下而上的顺序进行安装，所以应先确定铁圈的位置；甲实验中(热源相同)如果液体a和b升高了相同的温度，并不能说明它们吸热相同，因为不知道加热时间是否相同。(3)为了比较不同燃料燃烧时放出的热量，应在燃料燃尽后比较两烧杯中液体c升高的温度，液体升高的温度越大，说明对应燃料燃烧时放出的热量越多。(4)若不计热量损失，根据 可得 cm。Δt =m酒q酒,即 c 10 J/ kg,解得 因为酒精燃烧释放的热量不可能完全被液体 c 吸收，存在热量损失，且酒精不可能完全燃烧，所以会造成估算出的液体c吸收的热量偏大，根据 可知，液体c的比热容的估算结果比真实值大。
11.(1)20 000 N (2)6 000 J (4)28.6% 【解析】(1)已知汽缸横截面积为 ，做功冲程中燃气的平均压强为 由 可知该汽油机对活塞的平均推力
(2)将活塞从缸顶推到缸底需做功 W=FL=20 000 N×0.3m =6000 J。
(3)汽油完全燃烧放出的热量
(4)已知一个做功冲程中汽油对活塞做的功为W=6 000 J,飞轮转速是240 r/ min,飞轮每转两转对外做功一次，所以飞轮转动240转，要对外做功120次，则1分钟内汽油对活塞做的总功为：W总=W×120=6 000 J×120=720 000 J=7.2×10 J，则该汽油机的效率为：
