第13章内能与热机综合素质评价（含答案）

第13章综合素质评价
一、填空题(每小题2分，共20分)
1. 【创新题】2021年10月16日，我国成功发射了“神舟十三号”载人航天飞船。火箭升空时，为了防止火箭温度过高，在火箭表面涂上一种易熔化、汽化的特殊的涂料。涂料熔化、汽化吸热使火箭内能________(填“增大”“减少”或“不变”)。
2. 【立德树人·古老的中医】如图所示为我国古老中医疗法——艾灸，用艾条熏烤患者的穴位时，局部有温热感，这是通过________的方式使其内能增加的。
3. 【2021·长丰二模】早春天气比较寒冷，傍晚时农民伯伯会把水________(填“放入”或“放出”)秧田，防止秧苗被冻坏。
4. 【2021·淮南田家庵区月考】2021年6月25日，由我国首个1 500米超深水大气田“深海一号”在海南正式投产，至此中国在南海天然气生产供应能力由此提升到每年130亿方以上，已知天然气的热值为4×107 J/m3，则这些天然气完全燃烧放出的热量为________________________________________J。
5. 【2021·合肥瑶海区期中】某单缸四冲程内燃机，在1 min内曲轴转动3 000 r，做功冲程推动活塞一次做功1 200 J，该内燃机工作时的功率是________W。
6. 【2021·蚌埠蚌山区二模】如图所示，B是一个被销钉锁住的活塞，气缸A密封有少量空气，气缸内气压小于外界气压，C是一支温度计。若活塞与气缸壁之间没有摩擦，当把销钉K拔出后，观察到活塞向左移动，此时温度计的示数_____________________________________(填“变大”“变小”或“不变”)。
7. 【2021·合肥庐阳区一模】小明暑假去研学，中间经过了湘江某处大桥。他坐的汽车速度是36 km/h，汽车匀速直线通过全程花了85 s，受到阻力恒为220 N，通过全程消耗了0.02 kg的汽油，汽油机的效率为________%。(已知汽油的热值为4.4×107J/kg)
8. 【原创题】重型柴油机是大型机械的动力来源，某一挖掘机可一次性将质量为3 t的重物在20 s内提升了3 m，该挖掘机的效率为30%，则该过程中消耗了________L的柴油。(已知柴油的热值为3×107 J/L)
9. 【2021·阜阳颖州区月考】小明在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时，分别用质量均为2 kg的水和甲液体进行了实验，并对实验数据进行了处理，描绘出温度—时间关系图像如图所示，由此可以判断出来甲液体10 min内放出的热量为________J。(甲液体和水在相同的时间内放出的热量相同)
10. 【2021·铜陵铜宫区一模】用两个相同的电加热器，分别给相同质量的水和某种液体加热，在开始和加热3 min时各记录一次温度，如下表所示(加热过程中的热量损失忽略不计)，液体的末温没有达到它的沸点，据此可以计算得出液体的比热容是________J/(kg· ℃)。
加热时间/min 0 3
水的温度/℃ 18 28
液体的温度/℃ 18 43
二、选择题(每小题2分，共14分；每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的)
11. 【立德树人·中国美食文化】如图所示，山粉圆子烧肉是安徽安庆传统的地方名菜，口感粘而不稠、油而不腻。下列关于山粉圆子烧肉制作过程中涉及到的热学知识错误的是(　　)
A．将肉放在锅内翻炒主要是通过做功的方式改变其内能的
B．将和好的白色山粉做成圆子放到肉旁用小火焖上一段时间，山粉圆子内部都变成了酱色，这是扩散现象
C．制作的过程中香气四溢说明分子在永不停息地做无规则运动
D．揭开锅盖，锅面上“白气”环绕，是发生了液化现象
12. 【原创题】下列关于热机的说法正确的是(　　)
A．柴油机的吸气冲程吸入的是柴油与空气的混合气体
B．汽油机和柴油机所用的燃料不同
C．洗衣机属于热机
D．新能源汽车实现了“零排放”，其效率已达到100%
13. 【2021·六安金安区月考】关于温度、热量、内能的说法正确的是(　　)
A．热胀冷缩的“冷”“热”指的是内能
B．甲物体向乙物体传递了热量，说明甲物体内能大
C．一个物体的质量不变，若温度降低，内能一定减小
D．一铁块的温度升高，则铁块一定是吸收了热量
14. 【2021·淮北杜集区月考】如图所示为某单缸四冲程内燃机工作示意图，下列说法中正确的是(　　)
A．一个完整的工作循环顺序是：乙甲丁丙
B．丁冲程发生的能量转化为内能转化为机械能
C．只有甲冲程获得动力，其他冲程都是靠惯性运转的
D．丙冲程中排出的废气没有任何利用的价值
15．【2021·长春改编】合肥市淮河路美食街的某商家使用煤气灶烹饪食物，煤气灶燃烧头如图所示。使用煤气灶时，打开煤气阀门，拧动点火装置，煤气和空气在进口处混合流向燃烧头被点燃。下列说法正确的是(　　)
A．煤气不会从进口处向空气中泄漏，是因为流体中流速越大的位置，压强越小
B．煤气在燃烧过程中热值不断减小
C．出笼的馒头变凉的过程中，馒头所含的热量在减小
D．炖排骨汤时，在汤沸腾后把炖汤的火调小，是为了降低汤的温度
16．A、B两物体的温度相同，A的质量是B的2倍，A的比热容是B的，它们吸收相等的热量后再接触，则(　　)
A．A和B之间不会发生热传递 B．热量从A向B传递
C．热量从B向A传递 D．A和B的末温相同
17. 有甲、乙两台柴油机，在相同的时间内，它们所做的有用功之比是5∶4，消耗柴油的质量之比是3∶2，那么它们的效率之比是(　　)
A．15∶8 B．5∶6
C．6∶5 D．1∶1
三、实验题(第18小题6分，第19小题4分，第20小题6分，共16分)
18. 【2021·马鞍山雨山区月考】小强设计实验探究“不同物质吸热的能力”，用相同的电加热器进行实验，实验中收集的数据记录如下表。
物质种类 质量/g 初温/℃ 末温/℃ 加热时间/s
水 400 25 50 57
食用油 400 25 50 38
在实验过程中选择相同加热器的目的是_______________________________
_________________________________________________________________
______________________________________________________________。
(2)在实验过程中，通过比较________(填字母)来探究水和食用油吸热能力的差异。
A．温度变化 B．物质种类
C．加热时间 D．物体的质量
(3)分析表中数据，质量相等的水和食用油吸收相同的热量，________________(填“水”或“食用油” )升高的温度多些。
19. 【2021·肥西一模】如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是30 g，烧杯内的液体质量相同，均为100 g。
(1)若比较不同燃料的热值：
①应选择甲、乙两图进行实验。
②燃料完全燃烧放出热量的多少，是通过液体温度升高的多少来反映的。
③若甲图烧杯中为水，燃料完全燃烧可使温度计示数升高30 ℃，本实验根据公式qm1＝cm水Δt，计算出燃料的热值比其标准值________(填“偏大”“偏小”或“相等” )。
(2)若比较不同物质吸热升温的特点，应选择________两图进行实验。
20. 【2021·马鞍山期末】为了比较水和煤油的吸热性能，小明做了如图1所示的实验。根据实验数据绘制了水和煤油温度随时间的变化图像，如图2。
(1)在两个相同的烧杯中分别装有初温和________都相同的水和煤油。
(2)实验中发现，水温较低时与水温较高时相比，加热1 min水升高的温度不同。其主要原因是：随着水的温度升高，________(填字母)。
A．水的质量变了
B．水的比热容变了
C．1 min内水向空气传递的热量不同
(3)分析图像可知：水和煤油相比，比热容较大的是________。
四、计算题(第21小题6分，第22小题6分，第23小题8分，共20分；解答要有必要的公式和过程)
21．【2021·益阳】小华家里用的是天然气灶，他尝试估测该灶的效率。小华用容量为5 L的水壶装满水，水的初温是20 ℃，然后将水烧开。烧水前天然气表的示数是2 365.02 m3，水刚烧开时天然气表的示数变为2 365.12 m3，天然气的热值为3.2×107 J/m3 ，水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)，当地大气压为标准大气压。求：
(1)水吸收的热量Q吸。(不计水的热量损失)
(2)天然气完全燃烧放出的热量Q放。
(3)天然气灶的效率η。
22. 学校在冬天积极创造条件为学生供应开水。在这个过程中，用锅炉将500 kg的水从20 ℃加热到100 ℃，完全燃烧了8 m3的天然气。已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)。
(1)若此锅炉的效率为50%，求天然气的热值。
(2)某同学从开水房打了5 kg的100 ℃的开水，让其与20 ℃的冷水混合成40 ℃的温水，若不计混合过程中的热损失，求需要的冷水质量。
23. 随着人们生活水平的不断提高，小轿车已进入普通百姓家。在小轿车行驶的过程中，由于路况和车速的不同，发动机的实际功率也不相同，通常行驶时，实际功率要小于它的最大功率，小轿车的有关数据如下表。(某标号汽油的热值约为4.5×107 J/kg，密度约为0.7×103 kg/m3)
(1)如果小轿车以100 km/h的速度匀速行驶1 h，则小轿车消耗了多少千克的汽油？
(2)如果小轿车发动机的效率是40%，当小轿车以100 km/h的速度匀速行驶时，发动机的实际功率是多少？
(3)在(2)中，小轿车所受到的阻力是多少？
发动机最大功率 90 kW
百公里耗油(以100 km/h的速度匀速行驶) 7.5 L(92号汽油)
最大车速 160 km/h
答案
一、1.减少
2．热传递　点拨：用艾条熏烤患者的穴位时，局部有温热感，是因为身体吸收热量，这是通过热传递的方式改变内能的。
3．放入　点拨：早春天气比较寒冷，晚上在秧田里灌水，是因为水的比热容大，放出热量后温度变化不大，能起到保温作用，防止秧苗被冻坏。
4．5.2×1017　点拨：这些天然气的体积为V＝130亿方＝1.3×1010 m3；这些天然气完全燃烧放出的热量为Q放＝Vq＝1.3×1010 m3×4×107 J/m3＝5.2×1017 J。
5．30000
6．变大　点拨：做功可以改变物体内能。对物体做功，物体内能会增加，温度升高，物体对外做功，物体内能会减小，温度降低；当把销钉K拔出后，活塞向左移动，活塞对气体做功，空气内能增加，温度升高，所以温度计的示数变大。
7．21.25　点拨：汽车行驶的速度为36 km/h＝10 m/s；因为汽车做匀速直线运动时处于平衡状态，汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以F牵＝f阻＝220 N，汽车行驶的路程为s＝vt＝10 m/s×85 s＝850 m，牵引力所做的功W＝F牵s＝220 N×850 m＝1.87×105 J；汽油完全燃烧放出的热量Q放＝mq汽＝0.02 kg×4.4×107 J/kg＝8.8×105 J，汽油机的效率η＝×100%＝×100%＝21.25%。
8．0.01　点拨：挖掘机对重物做的功是W＝Gh＝mgh＝3×103 kg×10 N/kg×3 m＝9×104 J，由η＝×100%得，柴油完全燃烧放出的热量为Q放＝＝＝3×105J，由Q放＝Vq得，消耗柴油的体积为V＝＝＝0.01 L。
9．2.52×105　点拨：由图可知，当t＝20 min时，水末温变为20 ℃，水20 min内放出的热量为Q水＝c水m水Δt水＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(80 ℃－20 ℃)＝5.04×105 J，则水10 min内放出的热量为Q水′＝Q水＝×5.04×105 J＝2.52×105 J，因为甲液体和水在相同的时间内放出的热量相同，则甲液体10 min内放出的热量为Q甲＝Q水′＝2.52×105 J。
10．1.68×103　点拨：因为是用两个相同的电加热器加热相同时间，且加热过程中的热量损失忽略不计，所以Q水＝Q液体，即c水m水(t水－t0)＝c液体m液体(t液体－t0)；又由题意可知，m水＝m液体，故4.2×103 J/(kg·℃)×m水×(28 ℃－18 ℃)＝c液体×m液体×(43 ℃－18 ℃)，解得c液体＝1.68×103 J/(kg·℃)。
二、11.A　点拨：将肉放在锅内翻炒过程中，肉从锅中吸收热量，内能增加，是通过热传递的方式改变肉内能的，故A错误；将和好的白色山粉做成圆子放到肉旁用小火焖上一段时间，山粉圆子内部都变成了酱色，这说明了分子在不停地做无规则运动，属于扩散现象，故B正确；山粉圆子烧肉制作的过程中香气四溢，说明分子在永不停息地做无规则运动，故C正确；揭开锅盖，锅面上“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小水滴，属于液化现象，故D正确。
12．B
13．C
14．C　点拨：甲图中两气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程；乙图中进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程；丙图中排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程；丁图中两气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，所以一个完整的工作循环顺序是：乙丁甲丙，故A错误；丁冲程是压缩冲程，发生的能量转化为机械能转化为内能，故B错误；只有做功冲程，即甲冲程，获得动力，其他冲程都是靠惯性运转的，故C正确；丙冲程是排气冲程，排出的废气可以进一步的利用，故D错误。
15．A
16．B　点拨：因为mA＝2mB，cA＝cB，QA＝QB，所以有＝＝×＝＝＝，所以A物体温度升高的幅度比B物体温度升高的幅度大，又因为A、B两物体的初温相同，所以A物体的末温比B物体的末温高，热量从A传递给B。故选项ACD错误，B正确。
17．B　点拨：两台柴油机的效率之比＝＝＝＝＝。
三、18.(1)加热相同时间使物质吸收的热量相等
(2)C
(3)食用油
19．(1)偏小
(2)甲、丙
点拨：(1)由于燃料燃烧释放的热量不能全部被液体吸收，使实验得到的燃料热值偏小。(2)为了比较不同物质吸热升温的特点，实验中需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同，应选择甲、丙两图进行实验。
20．(1)质量
(2)C
(3)水
四、21.解：(1)水的质量m＝ρ水V水＝1.0×103 kg/m3×5×10－3m3＝5 kg，水吸收的热量Q吸＝cm(t2－t1)＝4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(100 ℃－20 ℃)＝1.68×106 J。
(2)天然气放出的热量Q放＝qV＝3.2×107 J/m3×(2365.12 m3－2365.02 m3)＝3.2×106 J。
(3)天然气灶的效率 η＝×100%＝×100%＝52.5 %。
22．解：(1)水吸收的热量
Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/( kg·℃)×500 kg×(100 ℃－20 ℃)＝1.68×108 J；
由η＝×100%可得，消耗的天然气完全燃烧释放的热量Q放＝＝＝3.36×108 J，由Q放＝Vq可得，天然气的热值q＝＝＝4.2×107 J/m3。
(2)开水的质量m开＝5 kg，开水放出的热量Q放′＝c水m开(t′－t01)＝4.2×103 J/(kg·℃)×5 kg×(100 ℃－40 ℃)＝1.26×106 J；由题知，Q吸′＝Q放′，由Q吸′＝c水m冷(t01－t″)得，需要冷水的质量m冷＝＝＝15 kg。
23．解：(1)小轿车1 h行驶的路程s＝vt＝100 km/h×1h＝100 km，根据表中数据可知，小轿车行驶100 km耗油V＝7.5 L＝7.5×10－3 m3，由ρ＝得耗油的质量为m＝ρV＝0.7×103 kg/m3×7.5×10－3 m3＝5.25 kg。
(2)轿车行驶时间t＝1h时，消耗汽油产生的总热量Q总＝mq＝5.25 kg×4.5×107 J/kg＝2.362 5×108 J；
由η＝×100%得W有＝ηQ总＝40%×2.362 5×108 J＝9.45×107 J；发动机的实际功率P实＝＝＝2.625×104 W。
(3)当小轿车以v＝100 km/h＝ m/s的速度匀速行驶时，f＝F牵，由公式P＝＝＝Fv得，f＝F牵＝＝＝945 N。