第十四章 内能的利用 章末复习训练 2021-2022学年人教版九年级物理全一册（有解析）

第十四章 内能的利用 章末复习训练
1．2020年10月12日0时57分,在我国西昌卫星发射中心,“长征三号乙”运载火箭托举“高分十三号”卫星直冲云霄,卫星随后进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。长征系列火箭使用液态氢做燃料,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
2．目前我国已将发动机研发列为国家重大科技专项。下列我国“陆、海、空、天”装备中动力机械不属于热机(利用内能做功的机械)的是 (　　)
A.中国高铁交流异步牵引电动机
B.052D型导弹驱逐舰燃气轮机
C.歼-20战机涡扇15煤油发动机
D.“长征五号”火箭液氢液氧发动机
3．古语道:“人要实,火要虚。”此话的意思是说做人要脚踏实地,才能事业有成;可燃物要架空一些,才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是 (　　)
A.增大可燃物的热值
B.降低可燃物的着火点
C.能使可燃物完全燃烧
D.提高可燃物的利用率
4．下列关于汽油机和柴油机的主要区别,说法正确的是 (　　)
A.构造上,汽油机汽缸顶部有喷油嘴,柴油机汽缸顶部有火花塞
B.吸气冲程中,柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物,汽油机吸入汽缸的是空气
C.在压缩冲程末,柴油机的点火方式是点燃式,汽油机的点火方式是压燃式
D.在做功冲程中,柴油机汽缸内的燃气温度和压强比汽油机的高
5．下列关于热值和热机效率的说法,正确的是 (　　)
A.使燃料燃烧更充分,可以增大燃料的热值
B.使燃料燃烧更充分,可以提高热机效率
C.柴油机的热机效率通常为100%
D.燃料燃烧释放的热量越多,其热值越大
6．下列说法中不正确的是 (　　)
A.风力发电机可以将机械能转化为电能
B.太阳能电池可以将太阳能转化为电能
C.电暖器正常工作时,主要将电能转化为机械能
D.电风扇正常工作时,主要将电能转化为机械能
7．如图所示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.图乙冲程能获得动力
C.图丁冲程有明显机械能转化为内能的过程
D.图丙冲程存在化学能转化为内能的过程
8．西昌卫星发射中心用“长征三号”运载火箭,于2019年4月20日将第44颗北斗导航卫星成功送上太空。下列说法中正确的是 (　　)
A.火箭升空过程中,将机械能转化为内能
B.燃料燃烧时将内能转化为化学能
C.火箭使用液态氢燃料,主要是利用了液态氢的比热容较大
D.火箭使用液态氢燃料,主要是利用了液态氢的热值较大
9．“收官之作,星耀全球”。2020年6月23日,“长征三号乙”运载火箭搭载着“北斗三号”最后一颗全球组网卫星成功发射,标志着我国全面完成北斗全球卫星导航系统星座部署。下列说法正确的是 (　　)
A.燃料燃烧时,将化学能转化为内能
B.火箭加速升空时,将动能转化为重力势能
C.卫星上的太阳能电池板将太阳能转化为机械能
D.卫星发射升空的过程不遵循能量守恒定律
10．将一瓶酒精用去,则剩余酒精的密度、比热容和热值 (　　)
A.都不变
B.都变为原来的
C.热值不变,密度、比热容变为原来的
D.热值变为原来的,密度、比热容不变
11．如图所示为“长征六号”运载火箭,它首次采用了我国最新研制的大推力液氧煤油发动机。煤油燃烧推动火箭的过程中能量的转化情况是 　。
12．火箭常以液态氢作为燃料提供动力,原因是液态氢的　　　　比较大。火箭升空时将
　　　　能转化为　　　　能。
13．热机的效率是描述热机性能的重要指标,热机的效率高,在做同样多的有用功时,消耗的燃料较　　　　(选填“多”或“少”),从而节省能源;或者消耗同样多的燃料时,能够做更多的　　　　,燃料有较高的利用率。汽油机与柴油机相比较,在通常情况下,　　　　机的效率较高。
14．一台单缸四冲程汽油机,飞轮转速是4800 r/min,该汽油机每秒对外做功　　 次。另一台单缸四冲程汽油机在1 s内完成了15个工作循环,则该汽油机飞轮转速为　　　r/min。
15．汽油机工作时将燃料燃烧时产生的　　　　能转化为　　　　能,一台单缸四冲程汽油机,飞轮转速是4800 r/min,该汽油机每秒对外做功　　　　次。
16．某燃气热水器将20 kg的水从10 ℃加热到60 ℃,完全燃烧了0.21 m3的煤气。水吸收的热量是　　　　J,热水器烧水的效率是　　　　。[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),煤气的热值为4×107 J/m3]
17．英国物理学家斯特林于1816年发明了“斯特林发动机”。斯特林发动机汽缸内的工作介质易汽化、易液化,该介质经过吸热膨胀,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”的原理设计了如图所示的模型机,工作过程中飞轮持续旋转(如图所示)。请结合所学知识解释飞轮能持续转动的工作原理。
18．目前,国家正在推广乙醇汽油作为汽车的燃料,它是由粮食及各种植物纤维加工成的燃料乙醇,与汽油按一定比例混配形成的。乙醇汽油作为一种新型清洁燃料,可以有效改善油品的性能和质量,降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物的排放,是目前世界上可再生能源的发展重点。
(1)根据题目提供的信息,说明用乙醇汽油的好处。
(2)乙醇汽油与汽油相比,谁的热值高呢 请你设计一个实验来比较它们的热值,要求写出实验方法。(实验所需的器材,如安全燃烧汽油的装置等,都可由实验室提供)
19．图中燃料1与燃料2质量相同,水与油的质量相同。
(1)要比较不同燃料的热值,应选择　　　　两图进行实验;比较不同物质的比热容,应选择　　　　。
(2)在做研究不同燃料的热值的实验时,记录的数据如下表:
燃料序号 加热前液体温度/℃ 燃料燃尽时液体温度/℃ 燃料的热值/(J·kg-1)
10 g燃料1 15 35 2.4×106
10 g燃料2 15 25
根据表中数据计算:完全燃烧10 g燃料1放出的热量为　　　　　　J,燃料2的热值为
　　　　　　J/kg。
(3)通过实验得到的燃料热值与实际相比　　　　(选填“大”或“小”);原因是:　
　。
20．现有一质量为400 g的金属球,放入质量为200 g的冷水中,金属球的初温为320 ℃,冷水的初温为20 ℃,达到热平衡后,金属球和水的共同温度为70 ℃。不计热量损失,求:水吸收的热量和该金属的比热容。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
21．一辆汽车为50 km长的新建大桥进行通车测试,如图所示。汽车总质量为1.5 t,以100 km/h的速度匀速直线通过大桥,受到的阻力是车总重的0.08,全程消耗了4 kg的汽油。求汽车通过大桥:(g取10 N/kg,假设汽油完全燃烧)
(1)所需的时间。
(2)牵引力所做的功。
(3)汽油机的效率。(q汽油=4.6×107 J/kg)
【参考答案】
1．B　
解析： 运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料,原因是液态氢具有较高的热值,完全燃烧相同质量的液态氢时,可以释放出更多的热量。
2．A　
解析： 燃气轮机、煤油发动机和火箭发动机都是热机,工作时把内能转化成机械能,而电动机是把电能转化成机械能,不属于热机。
3．D　
解析： 可燃物要架空一些,才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是增大了可燃物与空气的接触面积,燃烧更旺,提高了可燃物的利用率,故D正确。
4．D　
解析： 柴油机和汽油机的结构不同:柴油机的汽缸顶部有喷油嘴,汽油机的汽缸顶部有火花塞,故A错误;
在吸气冲程中,柴油机吸入汽缸的只是空气,汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物,故B错误;
在压缩冲程末,汽油机的点火方式叫点燃式,柴油机的点火方式叫压燃式,故C错误;
由于柴油机的压缩比例更大,所以在做功冲程中,柴油机汽缸内的燃气温度和压强比汽油机的高,故D正确。
5．B　
解析： 热值是燃料的一种特性,与燃烧情况无关,故A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;
任何机器做功时都不可避免地做额外功,效率不可能达到100%,故C错误;
热值是燃料的一种特性,与放出热量的多少无关,故D错误。
6．C
7．C　
解析： 甲、乙、丙、丁四个冲程分别为做功冲程、吸气冲程、排气冲程和压缩冲程,四个冲程的正确顺序是乙、丁、甲、丙,故A错误;图乙为吸气冲程,内燃机在做功冲程能获得动力,故B错误;图丁为压缩冲程,在该冲程中将机械能转化为内能,故C正确;图丙为排气冲程,而在做功冲程中才存在化学能转化为内能的过程,故D错误。
8．D　
解析： 火箭升空过程中,燃料燃烧释放出的内能转化为火箭的机械能,故A错误;
燃料燃烧时将化学能转化为内能,故B错误;
发射火箭采用液态氢作为火箭的燃料,原因是液态氢具有较高的热值,完全燃烧相同质量的液态氢时,可以释放出更多的热量,故C错误,D正确。
9．A　
解析： 燃料燃烧时,消耗化学能,得到内能,将化学能转化为内能,故A正确;
火箭在加速上升的过程中,利用内能做功,将内能转化为动能和重力势能,故B错误;
卫星上的太阳能电池板将太阳能转化为电能,故C错误;
卫星发射升空的过程遵循能量守恒定律,故D错误。
10．A　
解析： 密度、比热容和热值都是物质的特性,与物体的质量和体积无关。将一瓶酒精用去,剩余酒精的密度、比热容和热值均不变,故A正确。
11．化学能先转化为内能,内能再转化为机械能
解析： 煤油燃烧过程中将化学能转化为燃气的内能;燃气对火箭做功,内能又转化为机械能。
12．热值　内　机械
13．少　有用功　柴油　
解析： 热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比。热机的效率高,在做同样多的有用功时,消耗的燃料较少;或消耗同样多的燃料,效率高的热机做的有用功多。在做功冲程中,柴油机里燃气的压强比汽油机的大,所以柴油机的效率一般比汽油机高。
14．40　1800　
解析： 由题知,该单缸四冲程汽油机的飞轮转速是4800 r/min=80 r/s,因一个工作循环飞轮转2圈,完成4个冲程,对外做功1次,所以该汽油机每秒完成40个工作循环,完成160个冲程,对外做功40次。汽油机在1 s内完成了15个循环,飞轮转15×2=30 r,则1 min转30 r×60=1800 r,故该汽油机工作时飞轮的转速为1800 r/min。
15．内　机械　40
解析： 热机就是利用燃料燃烧时产生的内能来做功的机器,工作时把内能转化为机械能;单缸四冲程汽油机的飞轮转速是4800 r/min=80 r/s,因一个工作循环飞轮转2圈,完成4个冲程,对外做功1次,所以该汽油机每秒完成40个工作循环,完成160个冲程,对外做功40次。
16．4.2×106　50%
解析： (1)水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×20 kg×(60 ℃-10 ℃)=4.2×106 J。
(2)这些煤气完全燃烧放出的热量:Q放=qV=4×107 J/m3×0.21 m3=8.4×106 J;
热水器烧水的效率:η=×100%=×100%=50%。
17．根据图示可知,酒精灯燃烧将化学能转化为内能,热汽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将热汽缸中的工作介质推入冷汽缸并液化,活塞B又将介质推回热汽缸。如此反复。
18．(1)好处:①乙醇汽油是清洁能源,可以有效改善油品的性能和质量,降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物的排放。
(2)实验方法:①取相同的两只烧杯分别装入质量和初温都相等的水。
②取相等质量的乙醇汽油和普通汽油(适量)分别放入安全燃烧的装置内,给两只烧杯分别加热。
③待乙醇汽油与普通汽油完全燃烧后(水不沸腾),用温度计分别测出两烧杯中水的温度。
④温度高的烧杯内的水吸收的热量多,说明该安全燃烧装置内燃料的热值大。
19．(1)A、B　A、C　
(2)2.4×104　1.2×106
(3)小　燃料不能完全燃烧,同时燃料燃烧放出的热量不可能完全被液体吸收
20．水吸收的热量:
Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.2 kg×(70 ℃-20 ℃)=4.2×104 J;
不计热量损失,则金属球放出的热量:Q放=Q吸=4.2×104 J,由公式Q放=cm(t0-t)变形可得,该金属的比热容:c金属===0.42×103 J/(kg·℃)。
21．(1)由v=变形可得,所需的时间:t===0.5 h。
(2)汽车的总质量:m=1.5 t=1.5×103 kg,
汽车的总重力:G=mg=1.5×103 kg×10 N/kg=1.5×104 N,
汽车受到的阻力是车总重的0.08,即f=0.08G=0.08×1.5×104 N=1.2×103 N,
因为汽车匀速直线通过大桥,所以牵引力F=f=1.2×103 N,
牵引力所做的功:W=Fs=1.2×103 N×5×104 m=6×107 J。
(3)汽油完全燃烧放出的热量:Q=m汽油q汽油=4 kg×4.6×107 J/kg=1.84×108 J,
汽油机的效率:η=×100%=×100%≈32.6%。