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第十四章 内能的利用 单元培优测评卷
一、单选题
1．下列关于能量的说法，正确的是（ ）
A．金属汤勺放在热汤中，汤勺温度升高，这说明内能是可以转移的
B．小孩从滑梯上滑下，机械能不变
C．电水壶工作时，将内能转化为电能
D．“神舟十号”飞船在加速升空过程中，它的动能增加，机械能不变
2．如图所示，把热水壶放在煤气灶上烧水的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．煤气的燃烧过程是化学能转化为内能
B．煤气燃烧越充分，它的热值越大
C．水的温度越高，水的比热容越大
D．烧水的过程是通过做功的方式改变水的内能
3．2022年5月10日1时56分，由“长征七号”火箭助推发射的“天舟四号”货运飞船顺升空，8时54分成功对接空间站“天和”核心舱后向端口。下列说法正确的是（ ）
A．“天舟四号”离开地面后就不受重力作用
B．“天舟四号”的太阳能电池将太阳能转化为机械能
C．对接后，以“天和”核心舱为参照物，“天舟四号”向前运动
D．对接后，“天和”核心舱从近地点向远地点运动时机械能守恒
4．热机工作时能量的转化过程是（ ）
A．热能→化学能→机械能 B．化学能→热能→机械能
C．化学能→机械能→热能 D．热能→机械能→化学能
5．2021年10月16日0时23分，我国神舟十三号飞船发射，之后成功与空间站对接。担任本次任务的运载火箭长征2F遥13使用液态氢作燃料，主要是由于该燃料（ ）
A．比热容大 B．热值大 C．所含热量多 D．内能大
6．2024年4月20日，我国研制的全球首款本体热效率达53.09%的柴油机正式亮相世界内燃机大会，刷新了柴油机热效率的世界纪录。如图所示，内燃机的四个冲程中，将机械能转化为内能的是（ ）
A． B．
C． D．
7．“羲和”逐日、“天问”登火、“嫦娥”探月、“天宫”揽胜……展示着我国航天事业取得举世瞩目的成就，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。我国探索空间的火箭一般使用液氢作为燃料，主要是因为液氢（ ）
A．密度大 B．比热容大 C．热值大 D．沸点低
8．上世纪人类制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯。它的气室示意图如图所示，其工作原理是利用海浪上下起伏将空气吸入气室，推入工作室后再压缩，然后推动涡轮机带动发电机发电。那么（ ）
A．当海水上升时，空气的内能转化为海水的机械能
B．当海水下降时，是活塞吸力将空气吸入气室
C．当海水下降时，空气从气室被推入工作室
D．当海水上升时，S1打开，S2关闭
9．0.7g的酒精完全燃烧放出的热量为Q1，Q1全部被100g的液体A吸收后，液体A的温度升高了t1；完全燃烧1.4g的酒精放出的热量为Q2，Q2全部被200g的液体A吸收后，液体A的温度升高了Δt2。则（ ）
A．Q1=Q2 B．Q1=2Q2 C．Δt2=Δt1 D．Δt2=2Δt1
10．如图，我国空间站正在航行。下列关于空间站的说法正确的是（ ）
A．质量为零
B．全部由超导体材料构成
C．通过超声波与地面联系
D．消耗的电能主要由太阳能电池板提供
二、填空题
11．汽油机用水做冷却剂，利用了水的 较大，如果该汽油机飞轮转速是2400r/min，该汽油机每秒钟对外做功 次。
12．四冲程汽油机工作时，将内能转化为机械能的冲程是 冲程；靠飞轮的动能来完成的其余冲程有 ．
13．某实验小组利用一酒精炉给质量为1kg、温度为18℃的水加热，加热结束时，酒精质量减少了8.4g，若测得水温恰好升高了36℃，则酒精炉的效率为 %。[已知c=4.2×103J/(kg·℃)，q=3.0×107J/kg]
14．汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成，如图所示是表示汽油机的 冲程，汽车汽油机工作过程中，水箱中的水温度会升高，这是通过 的方式使水的内能增加。若汽车水箱内装有质量为2kg、温度为25℃的水，一段时间过后水的温度变成了45℃，那么水吸收的热量为 J（c水＝4.2×103J/（kg ℃））
15．如表是广受欢迎的长城WEV VV 6汽车的四缸四冲程发动机配置表（部分）。从表中可以看出，发动机每分钟对外做功 次。发动机工作过程中，把燃料燃烧产生的内能转化为汽车的 能。油箱加满油之后，完全燃烧可以产生热量 J（q汽油＝3×107J/kg，ρ汽油＝0.8×103kg/m3）。
型号 排量（L） 最大功率（kW） 最大转速（r/min） 燃料形式 燃油标号 油箱容积（L）
E20CB 2 167 5500 汽油 92 56
16．农作物的秸秆可以回收加工制成秸秆煤．完全燃烧0.5kg的秸秆煤可放出 J的热量；若这些热量完全被质量为100kg，初温为20℃的水吸收，可使水温升高到 ℃[已知q秸秆煤=2.1×107J/kg，C水=4.2×103J/（kg ℃）]．
17．小明家安装了新的燃气热水器，热水器是通过 方式增加水的内能，他在某次洗澡时，将20kg的水从10℃加热到60℃，完全燃烧了0.21m3的煤气。水吸收的热量是 J，热水器烧水的效率是 。（水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg ℃），煤气的热值为4.0×107J/m3 ）
18．质量相等的甲、乙两个物体，若它们的比热容之比为2∶1，吸收的热量之比为3∶4，则甲、乙两个物体升高的温度之比为 ；长征五号Ｂ运载火箭搭载新一代载人试验飞船在海南文昌发射，运载火箭以液氢为燃料是利用液氢的 大，燃料燃烧会释放出巨大的内能，通过 方式使火箭和实验飞船的机械能增加。
三、计算题
19．燃气热水器具有高效、快捷、节能、安全和多样等多种优势，是家庭热水应用的理想选择之一。某家庭用燃气热水器将质量为100kg、温度为20℃的自来水加热到50℃，消耗的天然气体积为1m3（假设天然气完全燃烧）。已知天然气的热值为3.5×107/m3，水的比热容为4.2×103J/(kg ℃)。求：
（1）1m3天然气完全燃烧放出的热量；
（2）此过程水吸收的热量；
（3）该热水器的热效率。
20．随着经济水平的不断提高，小汽车越来越多地走进了我市普通家庭，下表为小军家小汽车的相关数据：
总质量：1600kg 额定功率：100kW
车轮与地面的总接触面积： 水箱容量：5L
（1）当水箱装满水，水温升高20℃时，需要吸收的热量为多少？（）
（2）该车静止在水平地面上时，对地面的压强为多少？
（3）假如该车在水平路面上以46kW的功率匀速行驶10min，消耗汽油1.5 kg，则小汽车发动机的效率为多少？（）
四、作图题
21．163甲是小型汽油耕作机，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“↑”“↓”的箭头表示活塞运动方向，画出做功冲程活塞的运动方向。
22．如图所示，图（甲）中画出了吸气冲程中进气门、排气门的开闭情况（用“T”表示气门），请在图（乙）压缩冲程的气门情况。
23．甲为四冲程汽油机的吸气冲程示意图，请在图乙、丙中分别画出做功和排气冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况．
五、实验探究题
24．利用刻度尺测量薯条的质量。
实验器材：刻度尺（30cm）、砝码（10g）、圆柱形铅笔。实验步骤：
（1）如图(a)、(b)所示，将质量为m0=10g的砝码放在刻度尺左边某一刻度处，此时应沿 (顺针/逆时针）旋转铅笔，使刻度尺向 （选填“左”或者“右”）移动，直到刻度尺在铅笔上水平平衡，读出左侧力臂（支点到砝码重心的距离）l1=9cm和右侧力臂（支点到刻度尺重心的距离）l2=6cm；
（2）取下砝码，并在该位置放上3根薯条，旋转铅笔，使刻度尺再次在水平位置平衡，此时左侧力臂l3=12.5cm，右侧力臂l4= cm；
（3）根据杠杆的平衡条件，可以计算出刻度尺质量M= g，3根薯条的总质量m= g；
（4）小华利用燃烧薯条加热水的方法，估测薯条的热值。下表是她记录的实验数据：
薯条总质量/g 空杯质量/g 烧杯和水的总质量/g 加热前水温/℃ 加热后水温/℃
37.8 77.8 21 61
利用上表数据，计算可得薯条的热值为 J/kg，该测量值比真实值 （选填“大”或“小”），这是由于 。
25．
（1）煤油的热值是4.6×107J/kg，比热容是2.1×103J/ (kg·℃)，将一杯煤油倒掉一半后，剩余煤油的热值 ，比热容 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
（2）如图所示，在试管内装些水，用软木塞塞住。再用酒精灯加热使水沸腾，直至水蒸气将木塞冲开。
①酒精在被点燃时，将 能转化为 能；
②试管内的水被加热时温度不断升高，这是通过 方式增加物体的内能；
③水蒸气冲开瓶塞时的能量转化过程相当于四冲程内燃机的 冲程。
26．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。
（1）比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验，通过 来判断液体比热容的大小。
（2）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验。点燃燃料，经过相同的一段时间后，小明发现其中一只烧杯中的液体温度升高得多， （选填“能”或“不能”）据此判断出该烧杯下方的燃料热值大。
（3）在图甲中，若已知水吸收的热量和燃料1的质量，计算出了燃料1的热值，这种做法是 的（选填“可靠”或“不可靠”），原因是 。
27．普通汽车行驶时，发动机将燃料燃烧产生的内能变为机械能。如图是某型号的普通汽车发动机的能量流向图，请依据图中提供的信息，计算该汽车发动机的效率是 ；若该车汽油机的转速为3840r/min，则单个气缸活塞每秒对外做功 次。
六、综合题
28． 使用如图实验装置，加热使水沸腾，发现风车开始转动。请回答下列问题：
（1）图实验中能量转化方式与图b中汽油机的 冲程相同填序号；
（2）图c是某汽油机的能流图，这台汽油机的效率 ；
（3）汽油机工作时温度会升高，通常在汽油机外装有水箱，水箱内有水，某次运行中水的温度从升高到，这些水吸收了 的热量。
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第十四章 内能的利用 单元培优测评卷
一、单选题
1．下列关于能量的说法，正确的是（ ）
A．金属汤勺放在热汤中，汤勺温度升高，这说明内能是可以转移的
B．小孩从滑梯上滑下，机械能不变
C．电水壶工作时，将内能转化为电能
D．“神舟十号”飞船在加速升空过程中，它的动能增加，机械能不变
【答案】A
【解析】【解答】解：A、在热传递情况下，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，热能（内能）从高温物体转移到低温物体，故该项正确；
B、小孩从滑梯上滑下，克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能减小；故该选项错误；
C、电水壶工作时，将电能转化为内能，故该选项错误；
D、“神舟十号”在加速升空的过程中，质量不变，速度增大，其动能增大；同时其质量不变，高度增大，重力势能增大，机械能增大，故该选项错误；
故选：A．
【分析】（1）对于改变物体内能的途径有两个：做功和热传递．做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，但它们的本质不同，前者属于能的转化，是一种能量转化为另一种能量；后者是能量的转移，是能量从高温物体转移到低温物体；（2）克服摩擦做功，机械能转化为内能；（3）用电器做功的过程，消耗电能，得到其他形式的能量；（4）动能大小取决于物体的质量和物体运动的速度；而重力势能取决于物体的质量和物体的高度；机械能等于动能和势能的和．
2．如图所示，把热水壶放在煤气灶上烧水的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．煤气的燃烧过程是化学能转化为内能
B．煤气燃烧越充分，它的热值越大
C．水的温度越高，水的比热容越大
D．烧水的过程是通过做功的方式改变水的内能
【答案】A
【解析】【解答】A.煤气的燃烧时，消耗化学能，得到内能，将化学能转化为内能，A符合题意；
B.热值是燃料的特性，煤气燃烧充分，热值不变，B不符合题意；
C.比热容是物质的特性，和温度无关，水的温度高，比热容不变，C不符合题意；
D.烧水时，温度不同，通过热传递改变水的内能，D不符合题意。
故答案为：A.
【分析】燃料燃烧，将化学能转化为内能；热值是燃料的特性，比热容是物质的特性，和质量无关；温度不同的物体间，通过热传递改变内能。
3．2022年5月10日1时56分，由“长征七号”火箭助推发射的“天舟四号”货运飞船顺升空，8时54分成功对接空间站“天和”核心舱后向端口。下列说法正确的是（ ）
A．“天舟四号”离开地面后就不受重力作用
B．“天舟四号”的太阳能电池将太阳能转化为机械能
C．对接后，以“天和”核心舱为参照物，“天舟四号”向前运动
D．对接后，“天和”核心舱从近地点向远地点运动时机械能守恒
【答案】D
【解析】【解答】A．地球上的一切物体都受到地球的吸引，“天舟四号”离开地面后就仍然受重力作用，A不符合题意；
B．“天舟四号”的太阳能电池将太阳能转化为电能，B不符合题意；
C．对接后，相对于“天和”核心舱，“天舟四号”的位置保持不变，即以“天和”核心舱为参照物，“天舟四号”是静止的，C不符合题意；
D．由于太空中是真空，“天和”核心舱围绕地球运动的过程中没有能量损失，从近地点向远地点运动的过程中动能转化为重力势能，总的机械能保持不变，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】地球上的一切物体都受到地球的吸引，即重力；太阳能电池将太阳能转化为电能；相对于参照物，没有位置变化时，物体是静止的，有位置变化，物体是运动的；真空中没有阻力，机械能保持不变。
4．热机工作时能量的转化过程是（ ）
A．热能→化学能→机械能 B．化学能→热能→机械能
C．化学能→机械能→热能 D．热能→机械能→化学能
【答案】B
【解析】【解答】热机工作时需要燃料，即通过燃料燃烧将化学能转化为内能，而后通过内能做功，即将内能转化为机械能。
故答案为：B。
【分析】热机工作时，将燃料的化学能转化为内能，再转化为机械能。
5．2021年10月16日0时23分，我国神舟十三号飞船发射，之后成功与空间站对接。担任本次任务的运载火箭长征2F遥13使用液态氢作燃料，主要是由于该燃料（ ）
A．比热容大 B．热值大 C．所含热量多 D．内能大
【答案】B
【解析】【解答】根据题意可知，液态氢具有较高的热值，即完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量，因此运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
【分析】热值是表示燃料燃烧放热本领大小的物理量。
6．2024年4月20日，我国研制的全球首款本体热效率达53.09%的柴油机正式亮相世界内燃机大会，刷新了柴油机热效率的世界纪录。如图所示，内燃机的四个冲程中，将机械能转化为内能的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】【解答】内燃机的压缩冲程中，将机械能转化为内能。
A中排气门打开，为排气冲程；B中气门关闭，活塞向上运动，则为压缩冲程；C中火花塞点火，为做功冲程；D中进气门打开，为吸气冲程。
故选B。
【分析】四冲程内燃机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，根据气门的状态、活塞运动的方向确定冲程的种类；其中只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能。
7．“羲和”逐日、“天问”登火、“嫦娥”探月、“天宫”揽胜……展示着我国航天事业取得举世瞩目的成就，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。我国探索空间的火箭一般使用液氢作为燃料，主要是因为液氢（ ）
A．密度大 B．比热容大 C．热值大 D．沸点低
【答案】C
【解析】【解答】液态氢热值较大，完全燃烧相同质量的氢和其他燃料，液态氢放出的热量多，有更多的内能转化成机械能，适合作火箭使的燃料，C符合题意。
故选C。
【分析】氢燃料的热值大，消耗相同质量，放出的热量更多。
8．上世纪人类制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯。它的气室示意图如图所示，其工作原理是利用海浪上下起伏将空气吸入气室，推入工作室后再压缩，然后推动涡轮机带动发电机发电。那么（ ）
A．当海水上升时，空气的内能转化为海水的机械能
B．当海水下降时，是活塞吸力将空气吸入气室
C．当海水下降时，空气从气室被推入工作室
D．当海水上升时，S1打开，S2关闭
【答案】D
【解析】【解答】AD．图中，海水上升时，向上压缩气室体积，海水的机械能转化为空气的内能，压强增大，阀门S1开启，阀门S 2关闭，空气推入工作室，类似于汽油机的压缩冲程，故A不符合题意，D符合题意；
BC．海水下降时，气室体积增大，压强减小，在大气压的作用下，阀门S 1关闭，阀门S2开启，空气吸入气室，故BC不符合题意。
故选D。
【分析】根据海水的升降，分析气室内体积，判断压强和气门状态；压缩体积时，机械能转化为内能。
9．0.7g的酒精完全燃烧放出的热量为Q1，Q1全部被100g的液体A吸收后，液体A的温度升高了t1；完全燃烧1.4g的酒精放出的热量为Q2，Q2全部被200g的液体A吸收后，液体A的温度升高了Δt2。则（ ）
A．Q1=Q2 B．Q1=2Q2 C．Δt2=Δt1 D．Δt2=2Δt1
【答案】C
【解析】【解答】AB．热值是燃料的一种特性，根据Q=mq可知，1.4g是0.7g的二倍，所以完全燃烧1.4g酒精释放的热量是完全燃烧0.7g酒精释放热量的二倍；AB错误，不符合题意；
CD．液体A的比热容不变，完全燃烧1.4g酒精释放的热量是完全燃烧0.7g酒精释放热量的二倍，完全燃烧1.4g酒精加热液体A的质量是完全燃烧0.7g酒精加热液体A的质量的二倍，根据Q=cmΔt可知，液体A升高的温度相同，C正确，符合题意，D错误，不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据Q=mq及Q=cm△t分析计算。
10．如图，我国空间站正在航行。下列关于空间站的说法正确的是（ ）
A．质量为零
B．全部由超导体材料构成
C．通过超声波与地面联系
D．消耗的电能主要由太阳能电池板提供
【答案】D
【解析】【解答】A、质量是物体的属性，质量不可能为零，故A错误。
B、超导材料一般是用来制作输送电能的设备，故B错误。
C、通过电磁波与地面进行联系，不是超声波，故C错误。
D、消耗了电能，主要是由太阳能电池提供，故D正确。
故答案为：D
【分析】（1）质量是物体的一种属性。
（2）超导体指的是没有电阻。
（3）超声波的传播需要介质，电磁波的传播不需要介质。
（4）太阳能电池将太阳能转化为电能。
二、填空题
11．汽油机用水做冷却剂，利用了水的 较大，如果该汽油机飞轮转速是2400r/min，该汽油机每秒钟对外做功 次。
【答案】比热容；20
【解析】【解答】水的比热容大，在质量和升高的温度相同时，由公式知，水吸收的热量多，冷却效果最好。汽油机飞轮转2圈，对外做功1次，飞轮转速，即每秒飞轮转40圈，该汽油机每秒对外做功20次。
【分析】比热容的应用：水的比热容较大，用水做冷却剂。
热机转速和做功的关系，热机转2次，对应一次做功，对应四个冲程。
12．四冲程汽油机工作时，将内能转化为机械能的冲程是 冲程；靠飞轮的动能来完成的其余冲程有 ．
【答案】做功；吸气冲程、压缩冲程、排气冲程
【解析】【解答】四冲程汽油机工作时，做功冲程将内能转化为机械能；
在内燃机的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，不用靠飞轮的惯性来完成的，其它三个冲程靠飞轮的惯性完成，即吸气冲程、压缩冲程、排气冲程。
故答案为：做功；吸气冲程、压缩冲程、排气冲程．
【分析】内燃机一个工作循环有四个冲程，其中只有做功冲程对外做功，带动飞轮转动做功，其它三个冲程靠飞轮的惯性完成．
13．某实验小组利用一酒精炉给质量为1kg、温度为18℃的水加热，加热结束时，酒精质量减少了8.4g，若测得水温恰好升高了36℃，则酒精炉的效率为 %。[已知c=4.2×103J/(kg·℃)，q=3.0×107J/kg]
【答案】60
【解析】【解答】酒精完全燃烧放出的热量：Q放=m酒q酒=8.4×10-3kg×3.0×107J/kg=2.52×105J；
水吸收的热量：Q吸=c水m水（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×1kg×36℃=1.512×105J；
酒精灯的效率：。
【分析】 根据Q放=mq，求出放出的热量；根据Q吸=cm（t-t0），求出水吸收的热量；酒精灯的效率等于水吸收的热量与酒精完全燃烧产生的热之比。
14．汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成，如图所示是表示汽油机的 冲程，汽车汽油机工作过程中，水箱中的水温度会升高，这是通过 的方式使水的内能增加。若汽车水箱内装有质量为2kg、温度为25℃的水，一段时间过后水的温度变成了45℃，那么水吸收的热量为 J（c水＝4.2×103J/（kg ℃））
【答案】做功；热传递；1.68×105
【解析】【解答】（1）根据图片可知，两个气门关闭，活塞向下运动，则为做功冲程；
（2）汽车汽油机工作过程中，水箱中的水温度会升高，这是通过热传递的方式使水的内能增加。
（3）水吸收的热量Q=cm△t= 4.2×103J/（kg ℃） ×2kg×（45℃-25℃）=1.68×105J。
【分析】（1）根据气门的开合和活塞的运行方向确定冲程名称；
（2）改变物体内能的方式：做功和热传递；
（3）根据公式Q=cm△t计算水吸收的热量。
15．如表是广受欢迎的长城WEV VV 6汽车的四缸四冲程发动机配置表（部分）。从表中可以看出，发动机每分钟对外做功 次。发动机工作过程中，把燃料燃烧产生的内能转化为汽车的 能。油箱加满油之后，完全燃烧可以产生热量 J（q汽油＝3×107J/kg，ρ汽油＝0.8×103kg/m3）。
型号 排量（L） 最大功率（kW） 最大转速（r/min） 燃料形式 燃油标号 油箱容积（L）
E20CB 2 167 5500 汽油 92 56
【答案】2750；机械；1.344×109
【解析】【解答】根据发动机的转速，计算每分钟做功次数为；
发动机工作时，将燃料燃烧产生的内能转化为机械能；
油箱加满油，质量为m=ρV=0.8×103kg/m3×56×10-3m3=44.8kg，完全燃烧产生的热量为Q=mq=44.8kg×3×107J/kg=1.334×109J。
【分析】根据汽油机飞轮转数可以计算做功次数；根据密度和体积的乘积计算质量；质量和热值的乘积计算产生的热量。
16．农作物的秸秆可以回收加工制成秸秆煤．完全燃烧0.5kg的秸秆煤可放出 J的热量；若这些热量完全被质量为100kg，初温为20℃的水吸收，可使水温升高到 ℃[已知q秸秆煤=2.1×107J/kg，C水=4.2×103J/（kg ℃）]．
【答案】1.05×107；45
【解析】【解答】解：（1）秸秆煤完全燃烧放出的热量Q=qm=2.1×107J/kg×0.5kg=1.05×107J；
（2）由Q吸=cmΔt可得，
所以水吸收热量温度升高到t1=t0+25℃=45℃.
故答案为：1.05×107；45．
【分析】（1）已知秸秆煤的质量和秸秆煤的热值，利用公式Q放=mq即可计算秸秆煤完全燃烧放出的热量；
（2）根据Q放=Q吸=cm△t计算水升高的温度，再计算水的末温（注意水的末温为100℃，水沸腾时，吸热但温度不变）．
17．小明家安装了新的燃气热水器，热水器是通过 方式增加水的内能，他在某次洗澡时，将20kg的水从10℃加热到60℃，完全燃烧了0.21m3的煤气。水吸收的热量是 J，热水器烧水的效率是 。（水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg ℃），煤气的热值为4.0×107J/m3 ）
【答案】热传递；4.2×106；50%
【解析】【解答】 热水器是通过热传递方式增加水的内能；水吸收的热量为
Q吸=c水m水（t-t0）= 4.2×103J/（kg ℃） ×20kg×（60℃-10℃）=4.2×106J；
煤气完全燃烧放出的热量是Q放=qV= 4.0×107J/m3 × 0.21m3 =8.4×106J，
则热水器烧水的效率是。
故答案为：第1空、热传递；
第2空、4.2×106；
第3空、50%。
【分析】（1）改变内能的方式有做功和热传递，燃气热水器是煤气燃烧放出的热量传递给水，水的内能增加，温度上升，属于热传递方式；
（2）通过公式Q吸=c水m水（t-t0）求出水吸收的热量；
（3）通过公式Q放=qV求出煤气完全燃烧放出的热量，通过公式求出热水器烧水的效率。
18．质量相等的甲、乙两个物体，若它们的比热容之比为2∶1，吸收的热量之比为3∶4，则甲、乙两个物体升高的温度之比为 ；长征五号Ｂ运载火箭搭载新一代载人试验飞船在海南文昌发射，运载火箭以液氢为燃料是利用液氢的 大，燃料燃烧会释放出巨大的内能，通过 方式使火箭和实验飞船的机械能增加。
【答案】3∶8；热值；做功
【解析】【解答】由Q=cmΔt可得，则甲、乙两个物体升高的温度之比
由于液氢的热值比较大，由Q放=mq得，相同质量的液氢比其他燃料完全燃烧时放出的热量多，因此选择液氢作为燃料。
液氢燃烧时燃气对火箭做功，即液氢燃烧释放巨大的内能通过做功的方式使火箭和实验飞船的机械能变大。
【分析】根据Q吸=cmΔt求出它们升高的温度之比。
热值是指1千克的某种燃料完全燃烧后释放的能量，热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时，释放出的热量越多，所以在选择火箭燃料时首先应该考虑燃料热值的大小。改变物体内能的方法有两个：做功和热传递。
三、计算题
19．燃气热水器具有高效、快捷、节能、安全和多样等多种优势，是家庭热水应用的理想选择之一。某家庭用燃气热水器将质量为100kg、温度为20℃的自来水加热到50℃，消耗的天然气体积为1m3（假设天然气完全燃烧）。已知天然气的热值为3.5×107/m3，水的比热容为4.2×103J/(kg ℃)。求：
（1）1m3天然气完全燃烧放出的热量；
（2）此过程水吸收的热量；
（3）该热水器的热效率。
【答案】解：（1）1m3天然气完全燃烧放出的热量
（2）此过程水需要吸收的热量
（3）该热水器的热效率
答：（1）1m3天然气完全燃烧放出的热量为3.5×107J；
（2）此过程水吸收的热量为1.26×7J；
（3）该热水器的热效率为36%。
【解析】【分析】（1）根据Q放=mq，计算燃料放出的热量；
（2）根据Q吸=cmΔt，计算水吸收的热量；
（3）根据，计算热效率。
20．随着经济水平的不断提高，小汽车越来越多地走进了我市普通家庭，下表为小军家小汽车的相关数据：
总质量：1600kg 额定功率：100kW
车轮与地面的总接触面积： 水箱容量：5L
（1）当水箱装满水，水温升高20℃时，需要吸收的热量为多少？（）
（2）该车静止在水平地面上时，对地面的压强为多少？
（3）假如该车在水平路面上以46kW的功率匀速行驶10min，消耗汽油1.5 kg，则小汽车发动机的效率为多少？（）
【答案】（1）解：5L水的质量为m=ρV=1.0×103kg/m3×5.0×10-3m3=5kg
水吸收的热量
答：水吸收的热量为4.2×105J；
（2）解：车对地面的压力F=G=mg=1600kg×10N/kg=1.6×104N
车对地面的压强
答：车静止在水平地面上时，对地面的压强为2×105pa；
（3）解：汽油释放的热量Q=qm=4.6×107J/kg×1.5kg=6.9×107J
汽车做的功W有用=Pt=46000W×600s=2.76×107J
发动机效率
答：小汽车发动机的效率为40%。
【解析】【分析】（1）根据密度和体积的乘积计算质量；根据物体的比热容、质量和温度差的乘积计算热量；
（2）根据质量计算重力，利用压力和受力面积的比值，计算压强；
（3）根据燃料的质量和热值的乘积计算热量，利用功率和时间的乘积计算做功多少；根据功和总热的比值，计算热机效率。
四、作图题
21．163甲是小型汽油耕作机，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“↑”“↓”的箭头表示活塞运动方向，画出做功冲程活塞的运动方向。
【答案】
【解析】【解答】四冲程汽油机的做功冲程特点：进气门和排气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，将内能转化为机械能。
所以在图丙中：
进气门的开闭情况：用 “T” 表示进气门关闭（因为做功冲程进气门关闭）。活塞运动方向：用 “↓” 箭头表示活塞向下运动。
如图所示：
【分析】熟练掌握四冲程汽油机四个冲程（吸气、压缩、做功、排气）的气门开闭情况和活塞运动方向：
吸气冲程：进气门开，排气门闭，活塞向下。
压缩冲程：进气门、排气门均闭，活塞向上。
做功冲程：进气门、排气门均闭，活塞向下。
排气冲程：进气门闭，排气门开，活塞向上。
能根据冲程特点，准确在示意图中标记气门状态和活塞运动方向。
22．如图所示，图（甲）中画出了吸气冲程中进气门、排气门的开闭情况（用“T”表示气门），请在图（乙）压缩冲程的气门情况。
【答案】
【解析】【解答】根据题意可知，在内燃机的压缩冲程中，两个气门都关闭，活塞向上运动，如下图所示：
【分析】根据活塞的运行方向和气门的开合情况，确定冲程的名称。
23．甲为四冲程汽油机的吸气冲程示意图，请在图乙、丙中分别画出做功和排气冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况．
【答案】解：如图所示：
【解析】【解答】做功冲程，两个气门都关闭，活塞向下运动；排气冲程，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，如下图所示：
【分析】由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程.
五、实验探究题
24．利用刻度尺测量薯条的质量。
实验器材：刻度尺（30cm）、砝码（10g）、圆柱形铅笔。实验步骤：
（1）如图(a)、(b)所示，将质量为m0=10g的砝码放在刻度尺左边某一刻度处，此时应沿 (顺针/逆时针）旋转铅笔，使刻度尺向 （选填“左”或者“右”）移动，直到刻度尺在铅笔上水平平衡，读出左侧力臂（支点到砝码重心的距离）l1=9cm和右侧力臂（支点到刻度尺重心的距离）l2=6cm；
（2）取下砝码，并在该位置放上3根薯条，旋转铅笔，使刻度尺再次在水平位置平衡，此时左侧力臂l3=12.5cm，右侧力臂l4= cm；
（3）根据杠杆的平衡条件，可以计算出刻度尺质量M= g，3根薯条的总质量m= g；
（4）小华利用燃烧薯条加热水的方法，估测薯条的热值。下表是她记录的实验数据：
薯条总质量/g 空杯质量/g 烧杯和水的总质量/g 加热前水温/℃ 加热后水温/℃
37.8 77.8 21 61
利用上表数据，计算可得薯条的热值为 J/kg，该测量值比真实值 （选填“大”或“小”），这是由于 。
【答案】（1）逆时针；左
（2）2.5
（3）15；3
（4）2.24×106；小；有热量损失（薯条不能完全燃烧）
【解析】【解答】实验器材：刻度尺（30cm）、砝码（10g）、圆柱形铅笔。实验步骤：
(1)如图(a)、(b)所示，将质量为m0=10g的砝码放在刻度尺左边某一刻度处，此时左端高，应向左调整刻度尺，即逆时针旋转铅笔，直到刻度尺在铅笔上水平平衡。
(2)取下砝码，并在该位置放上3根薯条，旋转铅笔，使刻度尺再次在水平位置平衡，由于砝码/薯条与刻度尺重心间的距离不变，则右侧力臂为l4=l1+ l2- l3=9cm+6cm-12.5cm=2.5cm
(3)根据第一次测量时的杠杆平衡条件可知m0g l1=Mg l2
则刻度尺质量为
由杠杆新的平衡条件可知mg l3=Mg l4
3根薯条的总质量为
(4)由表中数据可知，水的质量为m水=m总-m杯=77.8g-37.8g=40g
水温度从21℃升高到61℃需吸收的热量为
燃烧薯条产生的热量为
则薯条的热值为 因为有热量损失或薯条不能完全燃烧，根据热值的计算公式可知，测量值比真实值小。
【分析】（1）根据杠杆向右偏，将支点向左调，使杠杆平衡；（2）根据总长度，计算力臂长度；（3）根据杠杆平衡条件，计算杠杆上力的大小；（4）利用物体的比热容、质量和温度差计算吸收的热量，结合燃料的质量计算热值大小。
25．
（1）煤油的热值是4.6×107J/kg，比热容是2.1×103J/ (kg·℃)，将一杯煤油倒掉一半后，剩余煤油的热值 ，比热容 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
（2）如图所示，在试管内装些水，用软木塞塞住。再用酒精灯加热使水沸腾，直至水蒸气将木塞冲开。
①酒精在被点燃时，将 能转化为 能；
②试管内的水被加热时温度不断升高，这是通过 方式增加物体的内能；
③水蒸气冲开瓶塞时的能量转化过程相当于四冲程内燃机的 冲程。
【答案】（1）不变；不变
（2）化学；热；热传递；做功
【解析】【解答】（1）将一杯煤油倒掉一半后，煤油的质量和体积减小，但是物质种类和状态不变，因此剩余煤油的热值不变，比热容也不变。
（2）①酒精在被点燃时，将化学能转化为热能；
②试管内的水被加热时温度不断升高，这是通过热传递方式增加物体的内能；
③蒸气冲开瓶塞时，将内能转化为机械能，其能量转化过程相当于四冲程内燃机的做功冲程。
【分析】（1）根据热值和比热容的特点解答；
（2）①根据能量转化的知识解答；
②改变物体内能的方法：①做功；②热传递；
③内燃机的压缩冲程，将机械能转化为内能；做功冲程，将内能转化为机械能。
26．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。
（1）比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验，通过 来判断液体比热容的大小。
（2）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验。点燃燃料，经过相同的一段时间后，小明发现其中一只烧杯中的液体温度升高得多， （选填“能”或“不能”）据此判断出该烧杯下方的燃料热值大。
（3）在图甲中，若已知水吸收的热量和燃料1的质量，计算出了燃料1的热值，这种做法是 的（选填“可靠”或“不可靠”），原因是 。
【答案】（1）甲丙；温度计升高的示数
（2）甲乙；不能
（3）不可靠；燃料燃烧时放出的热量不可能全部被水吸收
【解析】【解答】（1）为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲和丙两图进行实验；
（2）为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲和乙两图进行实验。燃料燃烧相同的时间无法比较已经燃烧的燃烧的燃料的质量相同，所以不能说明热值的大小；
（3）在图甲中，若已知水吸收的热量和酒精的质量，计算出了酒精的热值，这种方法不可靠，因为加热的过程中有热量损失 .
【分析】（1）为了比较两种液体的比热容，应使不同的液体吸收相同的热量，通过比较两种液体温度的变化，判断两种比热容的大小关系；
（2）为了比较热值大小，要用不同的燃料，加热同种、同质量的液体，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断燃料热值的大小；
（3）燃料不一定完全燃烧、燃烧时放出的热量不可能全部被水吸收，用此方法计算出的热值不准确 .
27．普通汽车行驶时，发动机将燃料燃烧产生的内能变为机械能。如图是某型号的普通汽车发动机的能量流向图，请依据图中提供的信息，计算该汽车发动机的效率是 ；若该车汽油机的转速为3840r/min，则单个气缸活塞每秒对外做功 次。
【答案】20%；32
【解析】【解答】该汽车发动机的效率为：η=W有用/Q放 ×100%，η=6×108J/3×109J ×100%=20%，故该空填“20%”
(2)3840r/min=64r/s，而一个工作循环曲轴连杆转2圈，所以每秒有32个工作循环，一个工作循环做功一次，所以每秒对外做功的次数是32次。故该空填“32”。
【分析】（1）从发动机的能量流向图可找到有用功和总功，利用效率公式：η=W有用/Q放 ×100%求出该汽车发动机的效率；
(2)求出汽油机每秒转的圈数，一个工作循环，曲轴连杆转2圈，所以可以得到1秒有多少个工作循环，一个工作循环做功一次，所以每秒对外做功的次数就可以得到。
六、综合题
28． 使用如图实验装置，加热使水沸腾，发现风车开始转动。请回答下列问题：
（1）图实验中能量转化方式与图b中汽油机的 冲程相同填序号；
（2）图c是某汽油机的能流图，这台汽油机的效率 ；
（3）汽油机工作时温度会升高，通常在汽油机外装有水箱，水箱内有水，某次运行中水的温度从升高到，这些水吸收了 的热量。
【答案】（1）丙
（2）30%
（3）
【解析】【解答】（1）根据a图可知，水蒸气推动风车转动，将内能转化为机械能，这和汽油机的做功冲程相似，故选丙。
（2）热机效率；
（3）水的质量为：m=ρV=103kg/m3×0.003m3=3kg；
则水吸收的热量：Q=cm△t=4.2×103J/（kg·℃）×3kg×（80℃-30℃）=6.3×105J。
【分析】（1）在四冲程内燃机中，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能；
（2）根据热机效率计算；
（3）首先根据m=ρV计算水的质量，再根据Q=cm△t计算水吸收的热量。
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