第十四章内能的利用单元练习题（Word版含答案）

第十四章 内能的利用 单元练习题
一、单选题
1．运载火箭不用航空汽油而采用液态氢做为燃料，最主要的原因是液态氢具有（　　）
A．较大的热值 B．较大的密度
C．较大的比热容 D．较高的凝固点
2．我国“神舟七号”载人飞船于2009年9月在火箭的推动下顺利升空．关于火箭发射过程中能量转化的说法，正确的是
A．将燃料的化学能转化为火箭的机械能
B．将燃料的化学能转化为火箭内能
C．将燃料的内能转化为火箭的化学能
D．将燃料的机械能转化为火箭的内能
3．下列关于能量的说法正确的是（　　）
A．汽车发动机的做功冲程将机械能转化为内能
B．水力发电是将化学能转化为电能
C．人造地球卫星从远地点向近地点运动的过程中，动能减小，势能增大
D．人造卫星展开太阳能电池板，把太阳能转化为电能提供给卫星上的用电器
4．下列说法正确的是（　　）
A．热值大小与燃料是否充分燃烧有关
B．热机的压缩冲程中是机械能转化为内能
C．比热容与物体吸收或放出的热量有关
D．燃料的热值越大，热机的效率一定越高
5．以下对电和磁相关描述正确的是（ ）
A．家用电器都用三孔插座
B．摩擦起电的实质是产生了正负电荷
C．磁场周围的磁感应线是真实存在的
D．电烤火炉可以将电能转化为内能
6．如图所示按动电火花发生器按钮，盒盖飞出，以下四个事例中能量转化与此相同的是（　　）
（1）水壶中的水沸腾后，壶盖被水蒸气顶起
（2）两手相互摩擦，手心变热
（3）汽油机的做功冲程
（4）流星与空气摩擦生热、发光
A．（1）（2） B．（1）（3）
C．（2）（3） D．（2）（4）
7．甲、乙两台汽油机，甲的功率比乙的大。则下列说法中正确的是（　　）
A．甲做的功肯定比乙的多
B．做相同的功，甲用的时间比乙的短
C．1kg的汽油在气缸内燃烧放出的热量，就是汽油的热值
D．甲的机械效率肯定比乙的高
二、填空题
8．某家庭需要将 50kg、20℃的水加热到 60℃作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧 0.8kg 煤气。如果已知煤气的热值 q=4.2×107J/kg，水的比热容 c=4.2×103J/kg，则煤气灶烧水的效率为____%。
9．1782年，英国人瓦特改良了往复式蒸汽机，使之成为可以广泛使用的热机．人们以他的名字命名了_____的单位．热机在压缩冲程中_____能转化为_____能．
10．小红同学估算煤气灶烧水时的效率，他在水壶中装入2.5kg水，烧水前，水的温度为20℃，将水加热至100℃，立即关闭煤气，烧水前、后燃气表的示数变化0.105m3，则水吸收的热量为_______J，燃气灶烧水效率是___________%。（煤气的热值取4×107J/m3，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)）
11．某燃气热水器将的水从加热到，完全燃烧了的煤气。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，煤气的热值为）
12．如图所示，汽油机正处于____冲程，这个冲程是将____能转化为____能．如果该汽油机的飞轮转速是1800r/min，则它每秒钟内活塞往复____次，某次通过燃烧汽油，获得3.2×108J机械能的同时，损失了4.8×108J的热量,该汽油机的效率是____．
三、实验题
13．用甲、乙两个完全相同的电加热器，分别给质量相同的、两种液体加热，它们的温度随时间变化的图像如图所示．我们通过_____来比较物体吸热多少，这种研究问题的方法叫做_____法．根据图像可知：加热相同的时间，液体_____的温度升高比较快；两者相比，液体_____的比热容比较小．
14．重庆一中某兴趣小组的同学们对物理实验兴趣高昂，以下是他们对初三热学重点实验进行探究的过程：
（1）兴趣小组的小华同学探究某固态物质熔化实验，实验部分数据如下表所示：
由数据可以推断，该固体物质是________（选填“晶体”或“非晶体”）．在第8min时，物质处于________状态（选填“固态”、“液态”或“固液共存”）．
（2）同组的小丽同学在完成实验后，仍意犹未尽，随后用如图甲所示装置比较不同液体吸热升温特点，在两个相同烧杯中分别加入初温、体积相同的水和食盐水，用完全相同的酒精灯加热直到沸腾．
①分别测量出水和食盐水的沸点，发现食盐水的沸点比水高．其中水沸腾时温度计的局部放大图如图乙所示，水的沸点为________℃．
②实验中加热食盐水到沸腾需要的时间更长，说明食盐水吸收的热量比水________（选填“多”或“少”）．
③能否仅由“加热食盐水到沸腾需要的时间更长”得出食盐水比热容更大的结论？
答：________（选填“能”或“不能”）；其原因是________（假设热量损失相同，写出一个原因即可）．
15．小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热已知。自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系。他组装了图所示的装置进行实验，记录结果见下表：
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后水温/℃
煤油 25 44
菜籽油 25 34
（1）为了保证实验结论的可靠，小明同学应该选择两套完全相同的装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的________（质量/体积）相同，还要控制________相同。
（2）小明仔细观察发现：同一批次同一包装盒子中外形相同的温度计的读数不尽相同，为了选择两只完全相同的温度计小明应该在盒中先挑选多支读数______（相同/不同）的温度计，然后把它们一起放到一杯热水中，稍等一会儿后，再___________。
（3）分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是________。
（4）小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的测量工具是：______。利用此实验方法计算出的热值将比真实值________ （偏大/偏小）．
四、简答题
16．用打气筒给自行车打气，筒壁的温度会升高，为什么？
五、综合题
17．图甲为玩具“跳跳杆”及组成部件（相关信息见下表）．杆内的弹簧可以自由伸缩，人站上踏板后弹簧受拉伸长，随后收缩将人向上弹起，带动跳跳杆一起向上运动．由于重力作用，人和跳跳杆在到达最高处后会下落，杆着地后，人继续往下运动拉长弹簧，接着弹簧又收缩将人向上弹起，……所以人就和杆一起连续跳．
（1）人站在踏板弹簧向下伸长的过程中，下列说法正确的是_____．
A．人的重力势能减小 B．弹簧的弹性势能增大 C．人的机械能守恒
（2）玩跳跳杆需要保持身体的平衡和动作的协调，这主要是_____（选填“大脑”、“小脑”或“脑干”）的功能．
（3）如图乙，质量为60kg、双脚面积为0.04m2的同学在玩跳跳杆，当弹簧的长度为56cm时，踏板与他的双脚完全接触，此时弹簧的弹力通过踏板对脚的压强是多少（踏板的重力忽略不计，弹簧的长度与所受拉力关系如图丙）？________．
（4）上题中的同学在水平地面上连续跳了20次，杆每次上升的高度平均为0.2m，则弹簧克服杆本身重力做功_____J（假设杆始终竖直），从能量利用角度分析，跳跳杆本身的重量应该_____．
18．科学家发现某种合金具有“形状记忆功能”：如果在较低温度时将它弯曲成某一形状，然后加热到较高温度时再弯曲成另一形状；那么当降到原来较低温度时，它会自行恢复到低温时的形状．现用它制成如图所示的装置：在可绕圆心O转动的均匀轻质圆盘上安装了一个用形状记忆合金做成的螺旋圈，它们在温度低时收紧、在温度高时放松．实验表明：当把该圆盘的下半部分浸在盛有一定量热水的水槽中时，只要给圆盘一个起始转动的力，圆盘就能克服摩擦和水的阻力连续转动起来.
(1)上述装置能否看做是一个“永动机”？为什么？
(2)发挥你的想象力，提出一个巧妙应用形状记忆合金的设想(参照示例，另举1例).
示例：用形状记忆合金制作一个“保险丝”，安装在电器内易发热物体附近，当温度过高时，记忆合金就恢复到它高温时的形状，断开电路，防止电器过热.
设想：(所提的设想应是制作“保险丝”以外的)
19．请阅读下面的介绍，回答相关问题。
焦耳是一位伟大的物理学家，他成功地发现了焦耳定律，测出了热功当量……。但他在探索科学真理的道路上，也走过弯路。年轻的时候，焦耳也和许多人一样设想能制作出一种“永动机”——不需要给它提供任何动力(即不消耗任何能源)就能自动工作起来的机械装置。他曾通宵达旦地冥思苦想，不断地设计、制作，但没有一次是成功的。接连的失败引起了焦耳的深思，他没有像有些人那样“执迷不悟”，而是反思原来的设想，重新确定新的探究课题。经过不懈的努力，他终于在新的研究领域中取得了成功，发现了科学真理。
(1)“永动机”制造一直失败的原因是：它违背了___________________；
(2)你从焦耳科学探究的历程中得到的启示是：__________________。
六、计算题
20．燃气灶烧水时，把质量为2.0kg、初温为20℃的水加热到70℃，共燃烧了0.0lm3天然气（假设天然气完全燃烧）已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值为8.4×107J/m3，求：
（1）水吸收的热量；
（2）天然气完全燃烧放出的热量；
（3）燃气灶烧水时的效率。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
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氢时，可以释放出更多的热量，故A符合题意．
2．A
【解析】
【分析】
在火箭点火升空过程，需要给火箭机械能，是内能转化为机械能，而这些内能由燃料的化学能来提供．
【详解】
火箭发射过程中将燃料的化学能先转化为热能，再转化为火箭的机械能；即最终获得的是机械能，故只有选项A符合题意．故选A.
3．D
【解析】
【详解】
A．汽车发动机的做功冲程将燃料燃烧释放的内能转化为机械能，故A错误；
B．水力发电是将水中蕴含的机械能转化为电能，故B错误；
C．人造地球卫星从远地点向近地点运动的过程中，高度降低，速度增大，所以动能增大，势能减小，故C错误；
D．人造卫星展开太阳电池板，把太阳能转化为电能提供给卫星上的用电器，故D正确。
故选D。
【点睛】
(1)在做功冲程中，将内能转化为机械能；(2)水力发是将水的机械能转化为电能；(3)根据动能和势能的影响因素可做出判断；(4)太阳能电池板可以将太阳能转化为电能。
4．B
【解析】
【详解】
A．某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热量的热值。热值是燃料的一种特性，它代表燃料性能的优劣，热值的大小与燃料的种类有关，与燃烧程度、质量的多少以及是否燃烧等均无关，故A错误；
B．热机的压缩冲程中是机械能转化为内能，做功冲程将内能转化机械能，故B正确；
C．比热容是物质本身的一种特性，与物质的种类、状态有关，与吸收热量的多少、升高温度的多少、质量的多少没有关系，故C错误；
D．用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出热量的比值叫热机效率，热机的效率与燃料的热值无关，故燃料的热值越大，热机的效率不一定越高，故D错误。
故选B。
5．D
【解析】
【详解】
A．有金属外壳的大功率用电器要使用三孔插座，这样可防止因外壳漏电而触电，但不是所有电器都用三孔插座，故A错误；
B．摩擦起电的过程是得到和失去电子的过程，因此其实质是电子的转移，不是产生了正负电荷，故B错误；
C．磁感线是人们为了研究磁体的方便而假想出的一个物理模型，地磁场周围的磁感线实际是不存在的，故C错误；
D．电流通过电烤火炉时，电热丝发热，将电能转化为内能，故D正确。
故选D。
6．B
【解析】
【分析】
【详解】
电火花打火时，酒精气体燃烧膨胀做功，使盒盖飞出去，因此将内能转化为盒盖的机械能；
（1）水壶中的水沸腾后，壶盖被水蒸气顶起，内能转化为机械能；
（2）两手相互摩擦，手心变热，机械能转化为内能；
（3）汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能；
（4）流星与空气摩擦生热、发光，机械能转化为内能。
故选B。
7．B
【解析】
【详解】
A．甲的功率比乙的大说明甲做功快、不一定做功多，故A错误；
B．甲的功率比乙的大说明甲做功快，即做相同的功，甲用的时间比乙的短，故B正确；
C．汽油的热值是1kg汽油完全燃烧时放出的热量，故C错误；
D．甲的功率比乙的大说明甲做功快，甲的机械效率不一定高，因为机械效率是有用功和总功的比值，故D错误。
故选B。
8．25%
【解析】
【详解】
水吸收的热量
0.8kg煤气完全燃烧放出的热量
煤气灶烧水的效率
9． 功率 机械 内
【解析】
【详解】
英国人瓦特改良了往复式蒸汽机，使之成为可以广泛使用的热机；人们以他的名字命名了功率的单位 瓦特．热机在压缩冲程将机械能转化为内能．
【点睛】
英国人瓦特改良了往复式蒸汽机，使之成为可以广泛使用的热机；功率的单位是瓦特．四冲程内燃机的四个冲程依次是：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；其中压缩冲程将机械能转化为内能．
10． 8.4×105 20
【解析】
【详解】
[1]水吸收的热量为
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×2.5kg×(100℃-20℃)=8.4×105J
[2]煤气完全燃烧放出的热量
Q放=Vq=0.105m3×4×107J/m3=4.2×106J
煤气灶烧水效率为
11．
【解析】
【详解】
[1]根据吸热公式可知水吸收的热量为
[2]这些煤气完全燃烧放出的热量为
则热水器烧水的效率为
12．做功 内 机械 30 40%
【解析】
【详解】
试题分析：由图示可知，两气门闭合，活塞向下运动，所以是做功冲程状态；做功冲程是把内能转化为机械能；做一次功，飞轮转两圈，活塞往复运动两次，该汽油机的飞轮转速是1800r/min，合每秒转30圈，所以每秒钟内活塞往复30次，该汽油机的效率是η=3.2×108J/（3.2×108J+4.8×108J）=40%．
考点：内燃机及其效率
13． 加热时间的长短 转换 A A
【解析】
【分析】
根据题中“……给两种液体加热……温度……时间……图像……”可知，本题考查探究物质的比热容实验．根据温度变化与吸收热量的关系及实验操作进行分析推断．
【详解】
用两个完全相同的电加热器对液体加热，在相等时间内两种物质吸收的热量相等，加热时间越长，物质吸收的热量越多，因此我们根据观察即热时间的长短比较物体吸热多少，这种研究问题的方法叫做转换法；由图象可知，加热相同的时间（10min），即吸收相同的热量，，，液体A的温度比液体B的温度变化大，即吸收的热量相同时，液体A的温度升高比较快；根据可知，质量相同的A、B两种液体吸收相同的热量，液体温度变化较大的比热容较小，所以两者相比，液体A的比热容比较小．
【点睛】
最后一空易错，关键要认识：在质量、吸收热量相同时，温度变化大的比热容小．整体难度适中．
14． 晶体 固液共存 98 多 不能 没有控制两种物质质量相同（或升高的温度相同）
【解析】
【详解】
（1）从表中可知，随加热的进行，物体的温度从﹣6℃升高到0℃后保持不变，然后温度升高，物质在熔化过程中温度保持0℃不变，故是晶体；
由表可看出，从第3in开始熔化，到第23min结束，因此在第8min物质处于熔化过程当中，为固液共存态；
（2）①根据图中所示，90℃﹣100℃中间有10个格，则1个格表示1℃，图中液面在90℃以上第8个小格，所以温度计示数为98℃，所以水的沸点为98℃；
②用相同的酒精灯对两相同的烧杯加热，要比较吸收热量的多少，就得比较加热时间的多少，而实验中加热食盐水所用时间多，说明加热到沸腾食盐水吸收的热量也多；
③要比较比热容的大小，根据可知，必须控制质量相同、两者升高的温度相同，才可以比较比热容的大小；
因为水和食盐水的密度不同，当体积相同时，二者的质量不同；
再者食盐水和水的初温相同，但因为食盐水的沸点比水的沸点高，所以它们升高的温度不相等，故不能得出食盐水比热容大的结论．
【点睛】
要比较比热容的大小，在知道吸热多少的情况下，必须保证质量不变，两者的温度差相同，才可以比较比热容的大小．题文中质量和升高的温度都不相等，所以不能比较比热容的大小．
15． 质量 水的质量 相同 挑选两支读数相同的温度计 煤油 天平 偏小
【解析】
【详解】
(1)[1][2]根据、可知，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的质量相同，还要控制水的质量相同；
(2)[3][4]为了选择两只完全相同的温度计小明应该在盒中先挑选多支读数相同的温度计，然后把它们一起放到一杯热水中，稍等一会儿后，再挑选两支读数相同的温度计；
(3)[5]从表中数据可以看到，燃料燃尽后水温变化较大的是煤油，根据可知，煤油加热的水温度上升较高，那么煤油加热的水吸收热量较大，根据可知，煤油放出的热量较大，煤油和菜籽油的质量相同，则煤油的热值较大；
(4)[6]要计算出煤油和菜籽油的热值，从、可知，水的比热容、初温、末温都是知道的，但是水的质量和燃料的质量不知道，那么需要天平来测量质量；
[7]由可计算得出水吸收的热量，然后由可测得燃料放出的热量，但实际上燃料放出的热量大于这个测量值，那么根据计算得出的热值会偏小。
16．筒壁温度升高有两方面的原因：一是由于气筒内的活塞与筒壁间的摩擦生热，引起壁温升高；二是由于气筒内的活塞不断压缩气体对气体做功，气体内能增大，温度升高．
【解析】
【详解】
用打气筒给自行车打气时，气筒内的活塞与筒壁间的不断摩擦，这个过程要克服摩擦力做功，使物体内能增大、温度升高，所以会引起壁温升高；另外，气筒内的活塞不断压缩气体对气体做功，使气体内能也不断增大，导致温度升高．基于以上原因，当用打气筒给自行车打气，筒壁的温度就会升高．
【点睛】
本题考查的是做功改变内能，即压缩气体做功和摩擦生热，要求学生能利用所学分析实际问题．
17． A B 小脑 当弹簧长度56 cmm时，弹簧的弹力F=800N，受力面积S=0.004m2×2＝0.008 m2，P＝F/S="800N" /0.008 m2=1×105Pa 100 小一点（或轻一点）
【解析】
【详解】
试题分析：（1）人站在踏板弹簧向下伸长的过程中，人的高度下降，人的重力势能与高度有关，高度越低重力势能越小，所以人的重力势能减小，A正确；弹簧的长度增加，弹簧的弹性势能与弹簧的伸长量有关，弹簧伸长的越长，弹簧的弹性势能越大，所以弹簧的弹性势能增大，B正确；由A可得人的重力势能减小，而人的动能不变，所以人的机械能减小，C错误．故答案选AB．（2）人身体的平衡和动作的协调，主要是小脑来调节的．（3）由丙图可以看出当弹簧的长度为56cm时，弹簧的弹力通过踏板对脚的压力为800N；单个踏板面积为0.004m2，所以受力面积为0.004m2×2=0.008m2，所以弹簧的弹力通过踏板对脚的压强是P＝F/S="800N" /0.008 m2=1×105Pa；（4）杆的重力G=mg=2.5kg×10N/kg=25N；弹簧克服杆本身重力做功W=Gh=25N×20×0.2m=100J；从能量利用角度分析，跳杆的重力越小，弹簧克服杆本身重力做功就越少，弹簧对人做功就越多，所以跳跳杆本身的重量应该小一些．
【考点定位】
能量转化的判断、压强的计算和功的计算
18． 不能．因为它需用热水，消耗热能，如果热水变成了冷水，它也就不转了 用形状记忆合金制作一个“警示铃”，安装在仓库门口附近，当发生火灾温度升高时，记忆合金恢复到高温时的形状，接通电路，电铃响起
【解析】
【分析】
能量即不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变，叫能量守恒定律；根据形状记忆可用于设计因温度的高低变化而引起现象的变化．
【详解】
（1）由于能量的转化或转移具有方向性，如果不给它提供热水，消耗热能（或者如果热水变成了冷水），它也就不转了，因此永动机违背了能量守恒定律；
（2）可类比上述应用，用形状记忆合金制作一个“警示铃”，安装在仓库门口附近，当发生火灾温度升高时，记忆合金恢复到高温时的形状，接通电路，电铃响起．
19． 能量守恒定律 科学探究要善于思考，认清方向，经常反思，不懈努力
【解析】
【详解】
[1]自然界里无论什么运动都会产生热，热向四周扩散，成为无用的能量。如不补给能量，任何运动着的机器都会停下来。因此，永动机的制造过程违背了能量守恒定律。
[2]同时焦耳的科学探究过程也说明：任何科学探究都没有平坦的大道。
【点睛】
自然界中的能量是守恒的，它既不会消灭，也不会创生，但由于能量的转移具有方向性（如热量只能从高温物体传向低温物体），如果不补充能量，任何机械都将停下来，所以无法制造“永动机”。
20．(1)4.2×105J；(2)8.4×105J；(3)50%。
【解析】
【详解】
(1)水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg·℃）×2.0kg×(70℃﹣20℃)＝4.2×105J；
(2)0.01m3天然气完全燃烧放出的热量：
Q放＝Vq＝0.01m3×8.4×107J/m3＝8.4×105J；
(3)燃气灶烧水的效率：
η＝×100%＝50%。
答：(1)水吸收的热量为4.2×105J；
(2)天然气完全燃烧放出的热量为8.4×105J；
(3)燃气灶烧水的效率50%。
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页