第十四章 内能的利用 章末巩固训练 2021-2022学年人教版九年级物理全一册（有答案）

第十四章 内能的利用 章末巩固训练
1．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
2．2020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
3．四冲程汽油机工作过程可概括如下:
①高温高压气体膨胀做功,把一部分内能转化为机械能;②燃料燃烧,化学能转化为内能;③工作物质内能减少,温度降低。按正确的顺序排列为 (　　)
A.①③②　　　　　B.②①③　　　　　C.③①②　　　　　D.②③①
4．关于热机的效率,以下说法中正确的是 (　　)
A.热机做的有用功越多,效率就一定越高
B.热机的功率大,效率就一定高
C.热机在单位时间内耗费的燃料少,热机的效率就一定高
D.热机做的有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大,热机的效率就越高
5．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
6．关于四冲程内燃机,下列说法中正确的是 (　　)
A.内燃机一个工作循环曲轴转两周,做功两次
B.若飞轮的转速为4800 r/min,则1 s完成80个冲程
C.进气门和排气门既不能同时关闭,也不能同时打开
D.在做功冲程中,燃料燃烧产生的高温燃气推动活塞向下运动,内能转化为机械能
7．某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9 km,用时5 min 45 s,消耗燃油1.5 kg,已知汽车的牵引力是2000 N,燃油的热值为4.6×107 J/kg,假设燃油完全燃烧。通过计算可知,下列结果正确的是 (　　)
①汽车的行驶速度是72 km/h ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.8×107 J
③汽车发动机的效率是20% ④汽车牵引力做功的功率是30 kW
A.只有①和② 　　　B.只有①和③ 　　　　C.只有②和③ 　　　D.只有②和④
8．一台单缸四冲程汽油机,飞轮的转速为600 r/min,则 (　　)
A.每分钟内做功100次,完成400个冲程
B.每分钟内做功200次,完成200个冲程
C.每秒内做功20次,完成10个冲程
D.每秒内做功5次,完成20个冲程
9．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
10．下表中所列为几种常见燃料的热值。学校在室温10 ℃时,每天向学生供100 kg开水,若使用表中所示的燃料烧这些水,则所需燃料的质量最少的是(燃料完全燃烧) (　　)
几种常见燃料的热值/(J·kg-1)
汽油 酒精 无烟煤 烟煤
4.6×107 3.0×107 约3.4×107 约2.9×107
A.汽油　 B.酒精　 C.无烟煤　 D.烟煤
11．中华艺术“烙画”相传起源于秦朝,即用火烧铁杆(现代发展为烙铁)在物体上熨出烙痕作画。电烙铁通电升温的过程是能量的　　　　过程,“画布”升温的过程是能量的　　　　过程。(均选填“转化”或“转移”)
12．请将下列情况中的能量转化补充完整。
(1)手机充电过程中,将电能转化为　　　　能。
(2)植物吸收太阳光是将　　　　能转化为化学能。
(3)汽车刹车过程中刹车片会发热,是将机械能转化为　　　　能。
(4)发电机工作时是将　　　　能转化为电能。
13．炮弹从炮管中发射出去的过程中,弹药燃烧是　　　　能转化为　　　　能;燃烧后的气体推动炮弹是　　　　能转化为　　　　能;炮弹与炮管之间摩擦生热是　　　　能转化为　　　　能。
14．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,图C是　　　　冲程,与它原理相同的是如图　　　　所示的演示实验。汽油机的工作示意图中机械能转化为内能的冲程是图　　　　。(后两空均选填字母代号)
15．质量为1.4 kg的干木柴完全燃烧,所放出的热量为　　　　J,如果这些热量的50%被质量为50 kg的水吸收,则水的温度将升高　　　　 ℃。[已知:干木柴的热值为1.2×107 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
16．某沙石的比热容约为0.9×103 J/(kg·℃)。若将50 kg的沙石从20 ℃加热到80 ℃,需要吸收　　　　J的热量;若这些热量由热值为3.0×107 J/kg的酒精燃烧来提供(不计热损失),需要完全燃烧　　　　g酒精。
17．如图所示是一种设想中的永动机,它通过高处的水流冲击叶片,叶片的转动带动抽水器从低处将水抽到高处,从而循环工作。请问:
(1)水在实际下落的过程中,机械能会减少吗
(2)这种永动机能不能一直工作下去
(3)什么定律可以支持你的观点
18．如图所示,甲、乙、丙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)为比较不同燃料的热值,应选择　　　　　两图进行实验;为比较不同物质的比热容,应选择　　　　　两图进行实验。
(2)通过　　　　　　　　比较燃料的热值大小,这种方法测得的热值比实际值　　　　(选填“偏大”或“偏小”),这是因为　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)酒精的热值为3.0×107 J/kg,完全燃烧10 g酒精放出的热量为　　　　　　J。
19．现代生活越来越离不开热机,因此全面了解和认清热机的结构及工作过程对我们的生活至关重要。请你回答下面围绕“热机”展开的一些问题:
(1)如图所示是热机完成一个工作循环及相应主要能量转化情况的流程图,请你补充完整。
(2)如图所示,在试管中装一些水,用橡皮塞塞住,加热使水沸腾后,水蒸气把橡皮塞冲出的过程中将　　　　能转化为　　　　能,图中情景可用来演示四冲程汽油机工作过程中的　　　　冲程。
(3)四冲程汽油机工作时,有些冲程是辅助冲程,要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成,只有一个冲程不用靠飞轮的惯性来完成,这个冲程是　　　　冲程。
(4)某热机在工作过程中,它的能量损失所占的百分比分别是废气内能35%、散热损失30%、机械损失10%,则该热机的效率是　　　　。当燃料在某热机内燃烧不充分时会冒“黑烟”,这时热机的效率　　　　(选填“升高”“不变”或“降低”)。
20．“地锅鱼”是东北地区的传统美食。它将鱼、各种蔬菜、秘酱料和水放在锅中,用干木柴做燃料对其进行炖煮,其味香浓郁,深受大家的喜爱。已知,锅内所有食材的平均比热容为4×103 J/(kg·℃),干木柴的热值为1.2×107 J/kg。
(1)将一锅5 kg、10 ℃的食材,加热到100 ℃,食材吸收的热量是多少
(2)炖制过程中,消耗了0.5 kg的干木柴,则炖制地锅鱼的效率是多少
(3)若食材吸收的热量由燃烧煤气获得,则至少要消耗多少立方米的煤气 (不计热量损失,煤气的热值约为4×107 J/m3)
21．某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30 cm2,一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是
50 mm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105 Pa,飞轮的转速为1800 r/min,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦),求:
(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力。
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功。
(3)汽油机的功率。
【参考答案】
1．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。
2．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。
3．B　
4．D
5．C
6．D　
解析： 四冲程内燃机一个工作循环有四个冲程,活塞往复运动两次,曲轴转动两周,对外做功一次,A选项说法错误;若飞轮的转速为4800 r/min,则每秒钟转80圈,完成40个工作循环,完成160个冲程,B选项说法错误;压缩冲程和做功冲程中,进、排气门都关闭,C选项说法错误;做功冲程中,进、排气门关闭,燃气对活塞做功,活塞向下运动,内能转化为机械能,D选项说法正确。
7．B　
解析： 汽车的行驶速度:v===72km/h,故①正确。
消耗的燃油完全燃烧放出的热量:Q放=mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J,故②错误。
汽车的牵引力做的功:W=Fs=2000N×6.9×103m=1.38×107J,该汽车发动机的效率:η=×100%=×100%=20%,故③正确。
该汽车牵引力所做的功:W=Fs=2×103N×6.9×103m=1.38×107J,
该汽车牵引力所做功的功率:P===40000W=40kW,故④错误。
8．D　
解析： 飞轮的转速为600 r/min,即1 min内飞轮转动600 r。四冲程汽油机一个工作循环中,飞轮转动2周,经历4个冲程,所以该汽油机每分钟完成300个工作循环,做功300次,共经历1200个冲程。600 r/min=10 r/s,所以每秒完成5个工作循环,做功5次,共经历20个冲程。
【点石成金】 (1)“600 r/min”表示曲轴和飞轮每分钟转600圈,即每秒转10圈。(2)单缸四冲程内燃机在一个工作循环中,对外做功1次,活塞往复运动2次,曲轴、飞轮转2周,经历4个冲程。
9．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。
10．A　
解析： 由表中数据可知,汽油的热值最大,烟煤的热值最小,加热相同质量的水使其升高相同的温度,需要的热量相同,热值最大的燃料,所需质量最少。
11．转化　转移　
解析： 电烙铁通电升温的过程中,将电能转化为内能,所以属于能量的转化过程;“画布”升温的过程中,能量的形式不变,因此是能量的转移过程。
12．(1)化学　(2)太阳　(3)内　(4)机械
解析： (1)给手机充电的过程中,消耗了电能,得到了化学能,将电能转化为化学能;
(2)植物吸收太阳光进行光合作用,消耗了太阳能,得到了化学能,将太阳能转化为化学能;
(3)汽车刹车过程中刹车片会发热,消耗了机械能,得到了内能,将机械能转化为内能;
(4)发电机工作时消耗机械能,得到了电能,将机械能转化为电能。
13．化学　内　内　机械　机械　内　
14．做功　F　B
解析： 图C中,两气门都关闭,活塞下行,汽缸容积变大,是做功冲程,此冲程将内能转化为机械能。图E,用力将活塞压下,活塞对空气做功,将机械能转化为内能;图F,对试管中的水加热,产生的水蒸气对木塞做功,将内能转化为机械能,因此与做功冲程原理相同的是图F所示的实验。汽油机工作时,将机械能转化为内能的冲程是压缩冲程,即图B。
15．1.68×107　40
解析： 干木柴放出的热量:Q放=m干木柴q=1.4 kg×1.2×107 J/kg=1.68×107 J,
水吸收的热量:Q吸=Q放η=1.68×107 J×50%=8.4×106 J,
由Q=cmΔt得,水升高的温度:Δt===40 ℃。
16．2.7×106　90
解析： 沙石吸收的热量为Q吸=c沙石m沙石Δt=0.9×103 J/(kg·℃)×50 kg×(80 ℃-20 ℃)=2.7×106 J。
不计热损失,即酒精完全燃烧放出的热量完全被沙石吸收,则需要完全燃烧酒精的质量为
m酒精====0.09 kg=90 g。
17．(1)水在实际下落的过程中,机械能会有一部分转化为内能,因此机械能会减少。
(2)因为在此过程中,有部分机械能会转化为内能,即机械能会逐渐减少,所以机械能的总量不守恒,永动机装置不能一直工作下去。
(3)能量守恒定律可以支持这一观点。
解析： 在能量转化的过程中,总会有一部分能量以热的形式向四周扩散,成为无用的能量,所以该装置的机械能会逐渐减少。
18．(1)甲、乙　甲、丙
(2)液体升高的温度　偏小
燃料不能完全燃烧,且燃料燃烧放出的热量不能全部被液体吸收
(3)3.0×105
19．(1)做功　机械能　(2)内　机械　做功 (3)做功　(4)25%　降低
20．(1)食材吸收的热量:
Q吸=cm(t-t0)=4×103 J/(kg·℃)×5 kg×(100 ℃-10 ℃)=1.8×106 J。
(2)干木柴完全燃烧放出的热量:
Q放=qm'=1.2×107 J/kg×0.5 kg=6×106 J,
则炖制地锅鱼的效率:
η=×100%=×100%=30%。
(3)由题意知,煤气完全燃烧放出的热量:
Q放'=Q吸=1.8×106 J,
由Q放=Vq得,需要消耗煤气的体积:
V===0.045 m3。
21．(1)燃气对活塞的平均压力:
F=pS=9.0×105 Pa×30×10-4 m2=2700 N。
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功:
W=Fs=2700 N×0.05 m=135 J。
(3)飞轮每转两圈对外做功一次,所以飞轮转动1800转,要对外做功900次,所以1 min内燃气对活塞做的总功:W总=W×900=135 J×900=1.215×105 J,
汽油机的功率:P===2025 W。