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第十四章 内能的利用物理·人教版·九年级全一册第1节 热机1.下列交通工具中,没有利用热机的是 ( )A.蒸汽火车B.飞机C.轮船D.自行车答案1.D 【解题思路】 蒸汽火车、飞机、轮船的发动机均是一种把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的装置,即热机.故选D.2.热机在人类生活中发挥着重要的作用,推动了社会的快速发展,现代化的交通运输工具都靠它提供动力.如图是热机工作过程中的能量转化原理图,其中①、②、③分别代表的是 能、 能、 能.答案2.【参考答案】 化学 内 机械 【解题思路】 热机工作时需要燃料,通过燃料燃烧将化学能转化为内能,而后通过内能做功,将内能转化为机械能.3.[2020湖南衡阳中考]如图为内燃机四冲程工作示意图,下列说法正确的是 ( )A.一个工作循环的正确顺序是:甲乙丙丁B.乙图冲程能获得动力C.丁图冲程有明显机械能转化为内能的过程D.丙图冲程存在化学能转化为内能的过程答案3.C 【解题思路】 甲图中,进气门和排气门都关闭,活塞向下运动,是做功冲程.乙图中,进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,是吸气冲程.丙图中,进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,是排气冲程.丁图中,进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,是压缩冲程.内燃机的一个工作循环是吸气、压缩、做功、排气,因此正确的顺序应是乙丁甲丙,故A 错误;获得动力的冲程是做功冲程,即甲图所示冲程,故B错误;将机械能转化为内能的冲程是压缩冲程,即丁图所示冲程,故C正确;排气冲程将废气排出,不存在将化学能转化为内能的过程,故D错误.4.[2021河南郑州一中月考]如图所示是小普同学跟爷爷学习气功的四个基本动作.由此他联想到热机的四个冲程,以下与做功冲程最相似的是 ( )A.鼻孔吸气B.气沉丹田C.排山倒海D.打完收功答案4.C 【解题思路】 鼻孔吸气类似于吸气冲程,气沉丹田类似于压缩冲程,排山倒海类似于做功冲程,打完收功类似于排气冲程.故C符合题意.5.比较汽油机和柴油机的不同点,将表格补充完整.汽油机柴油机不同点构造汽缸顶部有一个火花塞燃料吸气冲程中吸入汽缸的物质点火方式功率较小较大一些应用小型汽车、摩托车载重汽车、大型拖拉机答案5.【参考答案】 如表所示.汽油机柴油机不同点构造汽缸顶部有一个火花塞汽缸顶部有一个喷油嘴燃料汽油柴油吸气冲程中吸入汽缸的物质汽油和空气的混合物空气点火方式点燃式压燃式功率较小较大一些应用小型汽车、摩托车载重汽车、大型拖拉机1.[2021江西九江一中期中]如图所示,甲、乙是两个演示实验的示意图,丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图.下列说法正确的是 ( )A.丙图所示的是做功冲程,其工作原理如甲图所示的实验B.丙图所示的是压缩冲程,其工作原理如乙图所示的实验C.丁图所示的是压缩冲程,其工作原理如甲图所示的实验D.丁图所示的是做功冲程,其工作原理如乙图所示的实验答案1.B 【解题思路】 图甲中往瓶中打气后,瓶内的压缩气体推动瓶塞做功,将内能转化为机械能;图乙中用力将活塞压下,活塞对空气做功,空气的内能增大,温度升高,达到硝化棉的着火点后,硝化棉就会燃烧,将机械能转化为内能;图丙中两气门都关闭,活塞向上运动,是汽油机的压缩冲程,将机械能转化为内能;图丁中两气门都关闭,火花塞产生电火花,活塞向下运动,是汽油机的做功冲程,将内能转化为机械能.2.[2019河北保定定州新华中学月考]如图所示是四冲程汽油机工作状态示意图,由图可以看出,此时它正处在 冲程.某单缸四冲程汽油机在1 s内完成了15个循环,则该汽油机工作时飞轮的转速为 r/min.答案2.【参考答案】 做功 1 800【解题思路】 从题图中可以看出,该冲程具有火花塞点火和活塞向下运动的特点,可以判断这个冲程是做功冲程.汽油机在1 s内完成了15个循环,即转15×2=30(r),则1 min转30×60=1 800(r),故该汽油机工作时飞轮的转速为1 800 r/min.3.[2020浙江温州中考]英国物理学家斯特林于1816年发明了“斯特林发动机”.斯特林发动机气缸内工作介质易汽化、易液化,该介质通过吸热膨胀、冷却压缩的循环过程输出动力,因此又被称为热气机.某工程师按照“斯特林发动机”的原理设计了如图甲所示的模型机,工作过程中飞轮持续旋转如图乙.请结合所学知识解释飞轮能持续转动的工作原理.答案3.【参考答案】 酒精灯加热将化学能转化为内能,热气缸中的工作介质吸热汽化膨胀推动活塞A向右运动做功,将内能转化为机械能;由于飞轮具有惯性,带动活塞A向左运动,活塞A将热气缸中的工作介质推入冷气缸并液化,活塞B 又将介质推回热气缸.如此反复.第2节 热机的效率1.关于燃料的热值,下列说法正确的是 ( )A.任何物质都有热值B.燃料燃烧时才有热值C.热值是某种燃料完全燃烧时放出的热量D.热值是某种燃料完全燃烧时放出的热量与所用燃料的质量之比答案1.D 【解题思路】 热值是某种燃料完全燃烧时放出的热量与所用燃料的质量之比.2.对于q=的理解,下列说法正确的是 ( )A.热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比B.燃料燃烧不充分时,部分能量将被浪费掉,热值将减小C.燃料燃烧时,放出的热量越多,燃料的热值越大D.某种燃料的热值大小与是否充分燃烧无关答案2.D 【解题思路】 热值是燃料本身的特性,只与燃料的种类有关,与燃烧程度、放出热量的多少和是否燃烧无关,故选D.3.木柴、焦炭、木炭都是常用的燃料,取不同质量的这些燃料进行完全燃烧,得到了下表所示数据:(1)从表中的数据可以得到,相同质量的不同燃料,它们完全燃烧所释放的热量是 的;对于同一种燃料,质量越大,完全燃烧所释放的热量越 .(2)从表中的数据还可以看出,对于同一种燃料, 和 的比值是不变的,这个不变的比值,反映了燃料本身的一种性质,物理学中把它称之为 .燃料的质量/g100200300400燃料完全燃烧放出的热量Q 木柴/J 1.3×106 2.6×106 3.9×106 5.2×106Q 焦炭/J 3.0×106 6.0×1069.0×106 1.2×107Q 木炭/J3.4×1066.8×1061.02×1071.36×107答案3.【参考答案】 (1)不同 多 (2)完全燃烧放出的热量 质量 热值【解题思路】 (1)由表格中数据可知,完全燃烧质量相同的木柴、焦炭、木炭放出的热量不同;对于同一种燃料,质量越大,完全燃烧所释放的热量越多.(2)对于同一种燃料,完全燃烧放出的热量与燃料的质量成正比,即完全燃烧放出的热量与质量的比值不变,物理学中用热值表示燃料的这一特性.4.[2020河北唐山路北区二模]我们每天都会产生大量的垃圾,合理分类和利用垃圾是我们面临的一个重大课题.某垃圾处理厂处理垃圾时提炼出了200 kg燃料油,燃料油的热值为4.0×107 J/kg,其物理意义是 ,将这些燃料油的一半完全燃烧,放出的热量为 J,燃料油燃烧时将化学能转化为 能,剩余燃料油的热值为 J/kg.答案4.【参考答案】 1 kg燃料油完全燃烧放出的热量是4.0×107 J 4.0×109 内 4.0×107【解题思路】 燃料油完全燃烧放出的热量Q放=mq=200 kg×12×4.0×107 J/kg=4.0×109 J;燃料油燃烧时放出热量,将化学能转化为内能.5.一个成年人参加一次长跑运动身体消耗的能量为6.24×104 J,这些能量相当于完全燃烧160克的脂肪放出的热量,则脂肪的热值为 J/kg.答案5.【参考答案】 3.9×105【解题思路】 由Q放=mq可得脂肪的热值q=放=6.24×104J0.16 kg=3.9×105 J/kg.6.[2021山东聊城实验中学月考]关于热机的效率,下列说法正确的是 ( )A.热机做的有用功越多,效率一定越高B.热机消耗的燃料越少,效率一定越高C.热机做一定的有用功,消耗的燃料越少,效率一定越高D.热机做功越快,效率一定越高答案6.C 【解题思路】 用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧释放出来的能量之比,叫做热机的效率,故C正确,A、B错误;热机做功的快慢与效率无关,D错误.7.甲、乙两台热机,甲的效率比乙的低,其含义是( )A.甲热机消耗的燃料多B.甲热机比乙热机做功少C.甲热机的功率比乙热机的小D.做相同的有用功,甲损失的能量比乙损失的多答案7.D 【解题思路】 不知道有用功的大小,所以不能确定消耗的燃料多少,故A错误;效率高低与做功的多少和快慢无关,故B、C错误;做相同的有用功时,甲的效率低,说明损失的能量多,故D正确.8.[2020河北石家庄二十二中月考]“涡轮增压”是目前在各种汽油机和柴油机中被广泛采用的一项节能、提高热机功率的技术.它是利用热机排出的废气带动涡轮旋转,先将新鲜空气压缩后再送入内燃机的进气口.这样做的好处是 (填“增加”或“减少”)排出废气所带走的能量, (填“提高”或“降低”)内燃机的效率.答案8.【参考答案】 减少 提高【解题思路】 在热机的能量损失中,废气带走了大部分的能量,所以“涡轮增压”利用热机排出的废气带动涡轮旋转,再次利用了废气带走的能量,从而提高了热机的效率.9.[2020安徽安庆二中月考]某家庭需要将50 kg、20 ℃的水加热到60 ℃作为生活用水,利用煤气灶烧水,需燃烧0.8 kg煤气.已知煤气的热值q=4.2×107 J/kg,水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃).求:(1)50 kg、20 ℃的水加热到60 ℃需吸收的热量.(2)完全燃烧0.8 kg煤气放出的热量.(3)煤气灶烧水的效率.答案9.解:(1)水吸收的热量:Q吸=cm1Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×50 kg×(60 ℃-20 ℃)=8.4×106 J.(2)0.8 kg煤气完全燃烧放出的热量:Q放=m2q=0.8 kg×4.2×107 J/kg=3.36×107 J.(3)煤气灶烧水的效率:×100%=8.4×106J3.36×107J×100%=25%.η= 吸放1.中国的货运飞船天舟一号是从海南文昌航天发射中心,由长征七号遥二运载火箭发射升空的,火箭燃料中有液态氢,液态氢常作为燃料,是因为液态氢有 ( )A.较多的热量B.较大的密度C.较大的比热容D.较大的热值答案1.D 【解题思路】 运载火箭采用液态氢作为燃料,是因为液态氢不仅密度小,而且具有较高的热值,故D正确.2.一杯酒精倒出一半,剩余酒精的质量、密度、比热容和热值的变化情况,下列说法正确的是 ( )A.质量、密度、比热容和热值不变B.质量变为原来的一半,密度、比热容和热值不变C.质量和密度变为原来的一半,比热容和热值不变D.质量和热值变为原来的一半,密度和比热容不变答案2.B 【解题思路】 物质的比热容、热值、密度三个物理量,只与物质的种类和状态有关,一杯酒精倒出一半,则剩下的酒精的比热容、热值、密度不变,质量减半.3.[2020四川甘孜中考改编]下列关于热值和热机效率的描述,正确的是 ( )A.使燃料燃烧更充分,可以增大热值B.使燃料燃烧更充分,可以提高热机效率C.燃料燃烧释放的热量越多,热值越大D.热值和热机效率都是定值,与外界条件无关答案3.B 【解题思路】 热值是燃料本身的一种特性,它只与燃料的种类有关,A、C错误;使燃料燃烧更充分,可以增大有效利用的能量,提高热机的效率,故B正确;热值大小取决于燃料的种类,与外界条件无关,而燃料的燃烧情况、能量的损失情况都会影响热机的效率,故D错误.4.[2020河北承德兴隆期中]干木柴、焦炭、无烟煤的热值如图所示,以下说法不正确的是 ( )A.都是完全燃烧的情况下,无烟煤放出的热量最多B.都完全燃烧1 kg,干木柴放出的热量最少C.焦炭的热值是3×107 J/kg,完全燃烧2 kg焦炭放出的热量是6×107 JD.焦炭的热值是3×107 J/kg,0.5 kg焦炭的热值也为3×107 J/kg答案4.A 【解题思路】 燃料燃烧放出热量的多少还与燃料的质量等有关,只根据热值无法判定放出热量的多少,故A 错误;都完全燃烧1 kg,由于干木柴的热值小,根据公式Q=mq可知,干木柴放出的热量最少,故B正确;焦炭的热值是3×107 J/kg,完全燃烧2 kg焦炭放出的热量是Q=mq=2 kg×3×107 J/kg=6×107 J,故C正确;热值的大小与质量无关,焦炭的热值是3×107 J/kg,0.5 kg焦炭的热值也为3×107 J/kg,故D正确.故选A.5.[2021河北邢台临西月考]为了节约能源,需要提高热机的效率,下列措施不能提高热机效率的是 ( )A.让燃料与空气混合充分,使燃料燃烧得比较完全B.在设计与制造热机时要不断改进与创新,以减少能量的损失C.尽量减少热机内部各部件间的摩擦D.尽量增加热机的工作时间答案5.D 【解题思路】 热机效率是指做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,所以使燃料充分燃烧和减少热量的损失都可以提高热机效率,减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失,提高效率,故A、B、C不符合题意;增加热机的工作时间,不能提高热机效率,故D符合题意.6.一台柴油机中的燃料完全燃烧放出了8×107 J的热量,共计损失了4.8×107 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3.2×107 JC.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答案6.C 【解题思路】 有效利用的能量W有用=8×107 J-4.8×107 J=3.2×107 J,该柴油机的效率×100%= 3.2×107J8×107J× 100%=40%,故A、B正确;能量转化过程中能量损失不可避免,故C错误;减少机械间η=有用放的摩擦可以提高热机效率,故D正确.7.为比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值,小明采用如图所示的装置进行实验:他将一定质量的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中,点燃它们,分别给装有初温相同、质量均为200 g水的两个相同烧杯加热,直至酒精和碎纸片完全燃烧.(1)小明设计了一张记录实验数据的表格,其中有一个栏目漏写了,请你在表格中横线上帮他补充完整. 温度加热前水温/℃燃料燃尽时的水温/℃水温的变化/℃燃料 10 g酒精(2)某次实验中,用酒精和碎纸片加热后的水温变化分别是40 ℃和18 ℃,这表明了本次实验中相同质量的酒精放出的热量 (填“大于”或“小于”)碎纸片放出的热量.(3)实验后,聪明的小明利用公式Q=cmΔt算出了a图中水吸收的热量,然后根据Q吸=Q放这一关系式,又算出了酒精的热值,结果他发现测出的值比书上给出的酒精的热值要 (填“大”或“小”)很多,这是因为 ,你认为本实验装置 (填“能”或“不能”)用来准确测量酒精或碎纸片的热值.答案7.【参考答案】 (1)10 g碎纸片 (2)大于 (3)小 酒精完全燃烧放出的热量不能被水完全吸收 不能【解题思路】 (1)根据控制变量法的思想,酒精和碎纸片的质量必须相等.(2)根据公式Q=cmΔt,用酒精加热的水的温度升高得较多,所以本实验中酒精放出的热量大于碎纸片放出的热量.(3)由于酒精完全燃烧放出的热量不能被水完全吸收,所以测出的酒精热值要小于书上给出的酒精的热值,因此不能用本装置来准确测量酒精和碎纸片的热值.专项 热量、效率的综合计算1.[2021四川成都三十六中期中]小高家里原来用液化石油气烧水,每天用60 ℃的热水100 kg.她参加“探究性学习”活动后,在老师和同学的帮助下,制造了一台简易的太阳能热水器.(1)若用这台热水器将100 kg的水从20 ℃加热到60 ℃,这些水吸收的热量是多少?[水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃)](2)若液化石油气燃烧放出的热量有70%被水吸收,她家改用太阳能热水器后平均每天可节约液化石油气多少?(液化石油气的热值是8.0×107 J/kg)答案1.解:(1)因为c=4.2×103 J/(kg·℃),m=100 kg,Δt=t-t0=60 ℃-20 ℃=40 ℃,所以水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×40 ℃=1.68×107 J.(2)因为Q吸=Q放×70%,所以液化石油气燃烧放出的热量Q放=吸70%=1.68×107J70%=2.4×107 J,因为Q放=m气q气,所以液化石油气的质量为:m气.4×107J.7/=0.3 kg.=放气22.[2021安徽芜湖联考]一定气压下,某种晶体熔化成同温度液体时所吸收的热量与其质量之比叫该晶体的熔化热,用字母λ表示.在标准大气压下,用一个热效率为40%的酒精炉为热源,将500 g初温为0 ℃的冰全部熔化为0 ℃的水,共燃烧了14 g 酒精,酒精的热值为3×107 J/kg.求:(1)冰熔化过程中吸收的热量;(2)在标准大气压下,冰的熔化热λ冰.答案2.解:(1)14 g酒精完全燃烧放出的热量Q放=mq=0.014 kg×3×107 J/kg=4.2×105 J,由酒精炉热效率η=吸得,冰熔化成水共吸收热量Q吸=Q放η=4.2×105 J×40%=1.68×105 J;放(2)冰的熔化热λ冰=吸冰=1.68×105J0.5 kg=3.36×105 J/kg.3.当今太阳能热水器应用普遍.已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里,能将8 ℃、100 L水加热到38 ℃.则:[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),水的密度为1.0×103 kg/m3](1)热水器中水的质量是多少?(2)在此过程中,水吸收了多少热量?(3)若此期间太阳辐射到热水器的热量为4.2×107 J,则该热水器的效率是多少?答案3.解:(1)太阳能热水器中水的体积:V=100 L=100 dm3=0.1 m3.水的质量:m=ρV=1.0×103 kg/m3×0.1 m3=100 kg.(2)在此过程中,水吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(38 ℃-8 ℃)=1.26×107 J.(3)该热水器的效率:×100%=1.26×107J.7×100%=30%.η=吸辐射4.汽车的发动机工作时,吸入汽缸的汽油和空气的比例,决定了汽车的动力性能和经济性能.某汽车四冲程汽油发动机的汽缸总排量为2 L(发动机每个工作循环吸入或排出的流体体积称为汽缸排量),发动机工作时,吸入汽缸的是由汽油和空气所形成的混合物,混合物的密度ρ=1.44 kg/m3,汽油和空气的质量比为1∶15,汽油的热值q=4.5×107 J/kg.如果发动机曲轴1 min转动3×103 r,发动机的效率为40%,那么,在这种情况下:(1)汽车1 min做的有用功是多少?(2)汽车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力f=3×103 N,汽车行驶的速度是多少?答案4.解:(1)根据ρ=可得,一次吸入混合物的质量m1=ρV=1.44 kg/m3×2×10-3 m3=2.88×10-3 kg,因为曲轴每转动两周,完成一个工作循环,吸气一次,也做一次功,所以,发动机曲轴在1 min转动3×103 r,吸气和做功均为1 500 次,汽油和空气的质量比为1∶15,可见汽油占混合物总质量的11,答案则发动机在1 min内吸入汽油的总质量m=m×1 500×116=2.88×10-3 kg×1 500×116=0.27 kg,1这些汽油完全燃烧放出的热量Q=mq=0.27 kg×4.5×107 J/kg=1.215×107 J,根据η=有用×100%可得汽车1 min做的有用功W有用=Qη=1.215×107 J×40%=4.86×106 J.(2)汽车1 min做的有用功的功率为P=有用=4.86×106J60 s=8.1×104 W,因为汽车匀速行驶,所以汽车受到的阻力与牵引力是一对平衡力,大小相等,即F=f=3×103 N,根据P=Fv可得,汽车行驶的速度:v==8.1×104W3×103N=27 m/s.第3节 能量的转化和守恒1.[2020山西太原师范学院附属中学月考]如图所示,国产“和谐号”动车进站前的减速过程分两个阶段进行:第一阶段采用“再生刹车”技术,在这期间关闭动力,动车依靠惯性前行并带动发电机发电,速度从250 km/h 减至90 km/h;第二阶段采用传统的“机械刹车”,速度从90 km/h 不断减小直至停下来.国产“和谐号”动车在进站前减速的整个过程中,发生的能量转化情况主要是 ( )A.第一阶段:动能转化为电能.第二阶段:动能转化为内能B.第一阶段:电能转化为动能.第二阶段:动能转化为内能C.第一阶段:动能转化为电能.第二阶段:内能转化为动能D.第一阶段:电能转化为动能.第二阶段:内能转化为动能知识点1 能量的转化和转移答案1.A 【解题思路】 第一阶段减速过程中,由于速度变小,所以动能变小,由于继续行驶并带动发电机发电,故将一部分动能转化为电能.动车在第二阶段采用“机械刹车”过程中,动车的质量不变,其速度减小,其动能减小,据摩擦生热知,该过程中减小的动能转化成了内能.2.写出下列过程中能量转化或转移的情况.(1)火箭点燃后腾空而起: .(2)流星拖着一条发光的尾巴: .(3)晒太阳感到暖和: .(4)植物的光合作用: .答案2.【参考答案】 (1)内能——机械能 (2)机械能——内能 (3)太阳能——内能 (4)太阳能——化学能3.[2021广东深圳红岭中学月考]各种形式的能在一定条件下可以相互转化,请你仿照图中给出的两个示例,分别写出电能转化为机械能、化学能转化为电能、光能转化为内能的实例.答案3.【参考答案】 电能转化为机械能:电风扇化学能转化为电能:干电池光能转化为内能:太阳能热水器(答案合理即可)4.有关能量守恒定律,下列说法正确的是 ( )A.能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化B.能量守恒定律只适用于能量转化过程C.“摩擦生热”是创造了热,它不符合能量守恒定律D.按照能量守恒定律,宇宙中的能量总和永远不会增减答案4.D 【解题思路】 能量守恒适用于所有情况,A、B错误;“摩擦生热”不是创造了热,而是通过做功将其他形式的能量转化为内能,C错误.5.根据能量守恒定律,下列情形可能发生的是 ( )A.出膛的子弹射穿木板,以更快的速度继续前进B.电水壶里的水沸腾了,给该电水壶断电,水的沸腾却永远不会停止C.两个斜面相对接,小球从左斜面滚下后,继续冲上右斜面D.孤岛上被人们遗忘的一只机械表,指针一直运动下去答案5.C 【解题思路】 出膛的子弹射穿木板时,要对木板做功,机械能减少,故它的速度会变慢, 故A错误;持续沸腾需要持续吸热,断电后,电能转化为内能停止,水不再吸收热量,水的沸腾会停止,故B错误;两个斜面相对接,小球从左斜面滚下后,由于具有动能,会继续冲上右斜面,动能转化成重力势能,故C正确;机械表工作时要消耗弹簧的弹性势能,经过一定时间就会消耗完,不会一直运动下去,故D错误.6.关注生活物理救灾汽车正在公路上急驰,突然发现山体滑坡,司机紧急刹车.此时刹车片和轮胎都变热,汽车的机械能转化为 能,这一过程是通过 实现的,但能量的总量是 的.答案6.【参考答案】 内 做功 守恒1.下列四种现象中,只发生能的转移而不发生能的转化的过程是( )A.冬天,用手摸户外的金属杆时手感觉到冷B.闭合开关后,灯泡发光C.烧水时,水蒸气顶起壶盖D.给电动自行车的蓄电池充电答案1.A 【解题思路】 冬天用手摸户外的金属杆时手感觉到冷,是通过热传递改变了手的内能,是能量的转移过程;闭合开关后,灯泡发光,是通过电流做功将电能转化为光能和内能,是能量的转化过程;水蒸气顶起壶盖,是内能转化为机械能;给电动自行车的蓄电池充电,是将电能转化为化学能储存起来,是能量的转化过程.2.学习了内能及能量的转化和守恒后,同学们在一起梳理知识时交流了以下想法,你认为不正确的是 ( )A.做功改变物体的内能是不同形式的能的相互转化B.热传递改变物体的内能是不同形式的能的相互转化C.燃气推动嫦娥五号探测器调整姿态发生了能量的转化D.能量在转化和转移的过程中总会有损耗,但能量的总量保持不变答案2.B 【解题思路】 做功过程是能量转化过程,做功改变物体的内能是不同形式的能的相互转化,故A正确;热传递是能量的转移过程,热传递改变物体的内能是同一形式的能在不同物体间或同一物体的不同部分间转移的过程,故B 不正确;探测器通过喷气做功调整姿态,燃气的内能转化为其他形式的能,故C正确;能量在转化和转移的过程中总会有损耗,但能量的总量保持不变,故D正确.。
第十四章 内能的利用物理·人教版·九年级全一册一、选择题(每小题4分,共16分)1.[2021河北保定期中]如图所示是四冲程汽油机的剖面图,关于其四个冲程的描述正确的是 ( )A.吸气冲程中,汽油和空气的混合物进入汽缸B.压缩冲程中,通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小C.做功冲程中,燃料释放的能量绝大部分转化为机械能D.排气冲程中,废气带走了燃料释放的能量的极少部分答案1.A 【解题思路】 汽油机在吸气冲程中,将汽油和空气的混合物吸进汽缸,故A正确;压缩冲程中,通过做功方式使汽缸内气体的内能增加,温度升高,故B错误;做功冲程中,燃料燃烧释放的能量只有一部分转化为机械能,相当一部分都在克服摩擦、废气排放等过程中散失了,故C错误;在热机的能量损失中,废气带走的能量最多,故D错误.2.[2020山东枣庄中考]关于热机的效率,下列说法正确的是 ( )A.在做功同样多的情况下,热机的效率越高消耗的燃料越多B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高C.热机的效率越高说明做功越快D.热机损失的能量中,废气带走的能量较少,主要是由于机械摩擦损失的答案2.B 【解题思路】 热机的效率越高,有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大,即在做功相同的情况下,消耗的燃料较少,或在消耗相同燃料的情况下,做功较多,故A错误.热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值,热机的效率越大说明有用功与总功的比值越大;功率表示做功的快慢,功率越大说明做功越快,效率和功率是两个不同的物理量,二者之间没有必然联系,故C错误.热机损失的能量中,废气带走的能量较多,故D错误.3.[2020江苏南京中考]下图是内燃机某冲程的工作示意图,下列选项中能量转化与之相同的是 ( )A.瓶塞冲出B.搓手取暖C.压缩气体D.钻木取火答案3.A 【解题思路】 由题图可知,此冲程中两个气门都关闭,活塞向下运动,火花塞产生电火花,因此该冲程为做功冲程,内能转化为机械能.瓶塞被冲出的过程中,水蒸气对瓶塞做功,水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能,故A符合题意;搓手取暖过程中克服摩擦做功,机械能转化为内能,故B不符合题意;用力向下压活塞,活塞对筒内空气做功,筒内空气被压缩,空气的内能增大、温度升高,此过程中机械能转化为内能,故C不符合题意;钻木取火过程中克服摩擦做功,机械能转化为内能,故D不符合题意.4.如图所示是一种设想中的永动机,它通过高处的水冲击叶片,叶片转动对外做功.同时带动抽水器从低处将水抽到高处,从而循环工作.下面关于这款永动机的分析正确的是 ( )A.这一设想不符合能量守恒定律B.这款永动机可以在现实中推广C.这款永动机利用内能对外做功D.高处水下落冲击叶片的过程中机械能守恒答案4.A 【解题思路】 这款永动机不能一直工作下去,因为抽水器在工作过程中,有部分机械能会转化为内能,即机械能会逐渐减少,根据能量守恒定律,最后会停止工作;永动机违背了能量守恒定律.故A正确,B、C、D错误.二、填空题(每空2分,共26分)5.[2020河北唐山乐亭期中]有如图所示的两套相同装置,分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料,点燃后加热质量相等的同种液体,通过比较燃料 (填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”)后温度计示数的变化,来判断两种燃料的热值的大小.燃料燃烧, 转化为内能,用比热容 的液体可以使实验现象更明显.(实验中液体没有沸腾)答案5.【参考答案】 全部燃烧 化学能 较小【解题思路】 热值是燃料完全燃烧放出的热量与质量的比值,因此实验时要令相同质量的燃料完全燃烧,比较放出热量的多少;本实验利用了转换法的思想,用被加热液体升高的温度显示燃料燃烧放出热量的多少,在液体的质量和液体吸收的热量一定的情况下,使用比热容较小的液体,液体的温度变化量会更大,实验现象会更明显.6.[2020湖北宜昌中考]扣动步枪扳机,射出一颗子弹,弹壳内火药燃烧将 能转化为燃气的内能,燃气推动子弹在枪膛中运动,该过程相当于内燃机的 冲程.答案6.【参考答案】 化学 做功【解题思路】 火药燃烧,将化学能转化为内能,燃气推动子弹做功,内能转化成子弹的机械能,该过程与内燃机的做功冲程中的能量转化相同.7.如图所示是汽油机的 冲程.在压缩冲程中,是通过 的方式增加燃气的内能的.汽油机的转速为3 000 r/min,则1 s内汽油机对外做功 次.答案7.【参考答案】 做功 做功 25【解题思路】 由题图知,火花塞点火,活塞向下移动,这是汽油机的做功冲程;汽油机在压缩冲程中把机械能转化为内能,是通过做功的方式增大燃气的内能的;四冲程汽油机曲轴每转2 r做功一次,汽油机的转速为3 000 r/min,则1 s内汽油机曲轴转50 r,对外做功25次.8.[2021山东枣庄市中区期中]某同学在烧杯中装入质量为100 g、初温为20 ℃的水,然后用酒精灯给水加热一段时间后,水的温度升高到70 ℃,此过程中水的内能增加了 J,水增加的内能 (填“大于”“小于”或“等于”)消耗的酒精完全燃烧所放出的热量.[已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)]答案8.【参考答案】 2.1×104 小于【解题思路】 加热过程中水的内能增加量等于水吸收的热量,Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.1 kg×(70 ℃-20 ℃)= 2.1×104 J.酒精完全燃烧放出的热量还会被烧杯吸收和散失到空气中,所以水增加的内能小于消耗的酒精完全燃烧放出的热量.9.(1)完全燃烧1.4 g酒精释放的热量是完全燃烧0.7 g酒精释放热量的 倍.0.7 g酒精完全燃烧释放的热量是2.1×104 J.这些热量全部被100 g的液体A吸收,液体A的温度升高了50 ℃;完全燃烧1.4 g 酒精释放的热量全部被200 g的液体A吸收,液体A的温度升高了Δt= ℃(不考虑散热).(2)现用如图所示装置加热200 g的液体A,燃烧了1.4 g酒精,液体升高的温度小于Δt,有哪些原因会导致这个结果? .答案9.【参考答案】 (1)2 50 (2)烧杯和石棉网吸收了一部分热量(或酒精燃烧释放的热量有一部分散失在空气中,或酒精没有完全燃烧,合理即可)【解题思路】 (1)根据Q =mq 可知,热值相同时,物体完全燃料释放的热量与物体的质量成正比,所以完全燃烧1.4 g 酒精释放的热量是完全燃烧0.7 g 酒精释放热量的2倍.由于完全燃烧0.7 g 酒精释放的热量Q =2.1×104 J,所以完全燃烧1.4 g 酒精释放的热量Q'=2Q =4.2×104 J;由题可知,液体A 的比热容c A =吸Ε=Ε=2.1×104J 0.1 kg ×50 ℃=4.2×103J/(kg·℃),故Δt =′′=4.2×104J 4.2×103J /(kg ·℃)×0.2 kg =50 ℃.三、计算题(共8分)10.为了减少环境污染,部分农村地区改用液化气烧菜做饭.某钢瓶装有液化气10 kg,已知液化气的热值为4.2×107 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃).则:(1)这瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是多少?(2)若(1)中放出的热量有40%被初温为20 ℃的水吸收,在标准大气压下可将多少质量的水烧开?答案10.解:(1)10 kg液化气完全燃烧释放热量Q放=mq=10 kg×4.2×107 J/kg=4.2×108 J.(2)水吸收的热量Q吸=40%Q放=40%×4.2×108 J=1.68×108 J,1标准大气压下水的沸点为100 ℃,即水的末温为100 ℃,水的质量m水=吸Ε=1.68×108 J4.2×103J/(kg·℃)×(100 ℃−20 ℃)=500 kg.谢谢观看 Thank You。
