第十四章 内能的利用 章末达标训练 2021-2022学年人教版九年级物理全一册（word版含答案）

第十四章 内能的利用 章末达标训练
1．利用以下机器都能得到机械能,其中不属于热机的是 (　　)
A.水轮机 B.汽油机 C.蒸汽机 D.喷气发动机
2．下列关于热值的说法正确的是 (　　)
A.燃料燃烧得越充分其热值越大
B.2 kg的煤完全燃烧比1 kg的煤完全燃烧时热值大
C.1 kg煤燃烧放出3×105 J的热量,则煤的热值为3×105 J/kg
D.热值是燃料的一种属性,与燃料的质量无关,不同的燃料热值一般不同
3．现在流行一款鞋,穿上它走路时,鞋会发光,站着不动就不会发光。则这款鞋发光的原理,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
4．近年来我国重大装备层出不穷,国人倍感自豪,下列机械的动力装置不是使用热机的是(　　)
A.“玉兔号”月球车 B.“山东号”航母
C.C919客机 D.“长征五号”火箭
5．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
6．下列机械设备的动力装置不是利用热机的是 (　　)
A.我国长征系列运载火箭的发动机
B.我国歼 20战机的喷气式发动机
C.我国高铁车头采用的电力机车
D.我国055型导弹驱逐舰配备的燃气轮机
7．一台单缸四冲程汽油机飞轮的转速是800 r/min,做功冲程中燃气推动活塞一次做功1500 J,那么这台汽油机的功率为 (　　)
A.10 kW B.15 kW
C.20 kW D.1200 kW
8．某单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1800 r/min,此汽油机在每秒内 (　　)
A.完成120个冲程,做功30次 B.完成60个冲程,做功15次
C.完成30个冲程,做功15次 D.完成60个冲程,做功30次
9．把一个内表面光滑的圆碗固定在水平桌面上,将一个小球从碗的一侧边缘由静止释放(如图所示),则小球(不计空气阻力) (　　)
A.不能到达碗的另一侧边缘
B.到达碗底时就会静止不动
C.到达碗的另一侧边缘时速度为零
D.能到达碗的另一侧边缘并从碗中飞出
10．如图所示是汽油机的能量流向图,对照此图,下列说法中不正确的是 (　　)
A.废气带走的能量所占比例最大,减少该部分能量损失是提高热机效率的有效手段
B.冷却水能量的二次利用可以提高能量利用率
C.该汽油机的热机效率为70%
D.该汽油机的热机效率为30%
11．汽油机是汽车的“心脏”,汽油机的　　　　冲程将内能转化为机械能。一汽车油箱中的汽油用掉一半后,剩下的汽油热值　　　　(选填“变小”“变大”或“不变”)。汽车的发动机在工作时还会产生大量的热量,通常采用水循环将热量带走,这是利用水的　　　　　的特性。
12．图为某个四冲程内燃机工作过程中某一冲程的示意图,从图上可以看出这种内燃机是　　　　机,在这一冲程中,　　　　能转化为　　　　能。
图
13．永动机真的存在吗 有人设计出如图所示的“永动机”。实际上,这种永动机　
　　　(选填“能够”或“不能够”)永远工作下去。因为能量既不会凭空消灭,也不会凭空产生,它只会从一种形式　　　　为其他形式,或者从一个物体　　　　到其他物体,而在这两个过程中,能量的总量保持不变。
14．南海探明有大量的“可燃冰”,同等条件下,“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍,说明“可燃冰”的　　　　很大;以10倍的关系粗略计算,2 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量可以使　　　　kg的水从20 ℃加热至60 ℃。[q煤气=4.2×107 J/kg,水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃)]
15．小梦在学习完能量转化知识后,设想了如图所示的方案,先利用水力发电,然后利用发出的电驱动抽水机把水抽到蓄水池,这样就可以一直循环下去。你认为这个设计方案　　　　(选填“可行”或“不可行”),理由是　 　。
16．质量为10 kg的水温度升高22 ℃,需要吸收的热量为　　　　　　J;若不考虑热量散失,这些热量需要完全燃烧　　　　g的天然气来提供。[c水=4.2×103J/(kg·℃),
q天然气=4.4×107 J/kg]
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”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．如图所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10 g,烧杯内的液体质量也相同。
(1)比较不同燃料的热值,应选择　　　　两图进行实验,实验中通过观察　　　　　　　　　比较两种燃料的热值;比较不同物质的比热容,应选择　　　　两图进行实验,实验中通过比较　　　　　　　　　　来比较液体吸热的多少。
(2)比较不同物质的比热容,选用图中适合的装置加热相同时间后,液体a升温多,由此可知:质量相同的液体a与b,升高相同的温度时,液体a吸收的热量　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)液体b吸收的热量。
(3)若图甲烧杯中为50 mL的水,10 g酒精完全燃烧使温度计示数升高了20 ℃。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
①水吸收的热量为　　　　　　。
②若酒精完全燃烧放出的热量全部被水吸收,则计算出酒精的热值是　　　　　　。
③算出的酒精的热值与标准值相比　　　　(选填“偏大”“偏小”或“一样大”)。
20．某太阳能热水器,向其中注入50 kg水,阳光照射一段时间后,水温从10 ℃升高到50 ℃,水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),试求:
(1)这段时间该热水器中的水吸收的热量。
(2)如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×107 J,则这段时间该热水器的效率是多少。
(3)若用煤燃烧来提供2.8×107 J的热量,需要完全燃烧多少千克煤。(煤的热值约为3.5×107 J/kg)
21．采购员小明骑着摩托车外出采购食品,小明的质量为70 kg,摩托车的质量为150 kg。(g取10 N/kg)
(1)小明买食品时,将摩托车停在超市门前的水平地面上,摩托车与地面的接触面积为150 cm2,求摩托车对地面的压强。
(2)采购食品后,小明将80 kg的食品装上车,在限速为80 km/h的平直路面上以72 km/h的速度匀速行驶50 s,行驶时受到的阻力为总重力的0.1,若消耗的汽油完全燃烧放出1×106 J的热量,求摩托车发动机的实际输出功率和效率。
参考答案
1．A
2．D　
解析： 热值是燃料的一种属性,仅与燃料的种类有关,而与燃料的燃烧程度、质量等无关。1kg煤燃烧放出3×105J的热量,由于不确定煤是否完全燃烧,故不能计算煤的热值。
3．A
4．A　
解析： 热机工作时需要将燃料在汽缸内燃烧,把燃料的内能转化为机械能。因为月球上没有空气,也就没有氧气,热机无法正常工作,所以月球车不能用热机来驱动,故A符合题意。
“山东号”航母、C919客机、“长征五号”火箭都是利用燃料燃烧产生的内能来做功,把内能转化成机械能的,符合热机的特点,故B、C、D不符合题意。
5．B　
解析： 热机的效率越高,做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量的比值越大,即在做功相同的情况下,消耗的燃料较少,故A错误。
一般情况下柴油机的效率比汽油机高,多用在重型机器上,故B正确。
热机的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,热机的效率越高说明有用功占的比值越大,功率表示做功的快慢,功率越高说明做功越快,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。
根据内燃机的能量流向,热机损失的能量中,废气带走的能量较多,故D错误。
6．C　
解析： 我国长征系列运载火箭的发动机是热机,以液态氢为燃料,以液态氧做助燃剂,故A不符合题意;我国歼 20战机的喷气式发动机是通过燃烧燃料将内能转化为机械能,是利用热机的机械,故B不符合题意;我国高铁车头采用的电力机车,工作时将电能转化为机械能,是电动机,不是热机,故C符合题意;我国055型导弹驱逐舰配备的燃气轮机,工作时将燃气的内能转化为机械能,是利用热机的机械,故D不符合题意。
7．A　
解析： 汽油机飞轮的转速为800 r/min,即每分钟飞轮转动800圈,完成400个工作循环,对外做功400次。做功冲程中,推动活塞一次做功1500 J,1 min做功为W=1500 J×400=6×105 J,这台汽油机的功率:P===1×104 W=10 kW。
8．B　
9．C　
解析： 圆碗内表面光滑且不计空气阻力,所以机械能守恒,故小球可以到达碗的另一侧边缘,且到达碗的另一侧边缘时,动能全部转化为重力势能,其瞬时速度为零,由于到达的高度与释放的高度相同,所以小球不可能从碗中飞出;小球到达碗底时,重力势能转化为动能,其速度最大,不会静止不动。
10．C　
解析： 由图可知,废气带走的能量所占比例最大,所以减少该部分的能量损失是提高热机效率的有效手段,A说法正确;冷却水带走的热量仅次于废气带走的热量,所以冷却水能量的二次利用可以提高能量利用率,B说法正确;该汽油机的热机效率为η=1-33%-30%-7%=30%,C说法错误,D说法正确。
11．做功　不变　比热容较大
12．柴油　内　机械
13．不能够　转化　转移
14．热值　5000　
解析： 在同等条件下(包含质量相同),“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍,说明“可燃冰”的热值很大。2 kg煤气完全燃烧放出的热量:Q放=mq煤气=2 kg×4.2×107 J/kg=8.4×107 J,由题意可得,2 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量:Q放'=Q放×10=8.4×107 J×10=8.4×108 J;由题意可知Q吸=Q放'=8.4×108 J,由Q吸=cmΔt可得加热水的质量:m水===5000 kg。
15．不可行　在电能与水的机械能转化的过程中,由于有能量的损失,所以不能一直循环下去
16．9.24×105　21
17．根据图示可知,酒精灯加热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)甲、乙　温度计示数的变化　甲、丙　加热时间的长短
(2)小于
(3)①4.2×103 J　②4.2×105 J/kg　③偏小
解析： (3)①50 mL水的质量:m水=ρ水V=1.0×103 kg/m3×50×10-6m3=0.05 kg;水吸收的热量:Q吸=cm水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×0.05 kg×20 ℃=4.2×103 J。②根据题意可知,Q吸=Q放,由Q放=qm可知,酒精的热值为q===4.2×105 J/kg。③实际上,酒精不能完全燃烧,且燃烧放出的热量不能全部被水吸收,所以算出的热值比标准值小。
【点拨】燃料完全燃烧放出的热量全部被吸收时,有Q吸=Q放;燃料完全燃烧放出的热量部分被吸收时,有Q吸=ηQ放。
20．(1)水吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×50 kg×(50 ℃-10 ℃)=8.4×106 J。
(2)该热水器的效率:
η=×100%=×100%=30%。
(3)若用煤燃烧来提供2.8×107 J的热量,由Q放=mq得完全燃烧煤的质量:
m煤===0.8 kg。
21．(1)摩托车静止在水平地面上对地面的压力:
F=G=m车g=150 kg×10 N/kg=1500 N,
摩托车与地面的接触面积:
S=150 cm2=1.5×10-2 m2,
摩托车静止在水平地面上对地面的压强:p===1×105 Pa。
(2)由题意,摩托车匀速行驶时受到的摩擦力:
f=0.1G总=0.1(m车+m人+m货)g=0.1×(150 kg+70 kg+80 kg)×10 N/kg=300 N,
因为摩托车匀速直线行驶,则F牵=f=300 N。
摩托车的速度:v=72 km/h=20 m/s,
摩托车的功率:P=F牵v=300 N×20 m/s=6000 W,
即摩托车发动机的实际输出功率为6000 W。
摩托车行驶50 s输出的有用功:W=Pt=6000 W×50 s=3×105 J,
摩托车发动机的效率:
η=×100%=×100%=30%。