第十四章 内能的利用 复习题 2022-2023学年人教版物理九年级（四川地区）（含答案）

第十四章 内能的利用 复习题
一、单选题
1．如图所示，四冲程内燃机工作循环中一个冲程的示意图，它是（　　）
A．压缩冲程，将内能转化为机械能
B．压缩冲程，将机械能转化为内能
C．做功冲程，将内能转化为机械能
D．做功冲程，将机械能转化为内能
2．关于汽油机和柴油机描述正确的是（　　）
A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中，柴油和空气的混合物进入汽缸
C．做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能
D．排气冲程中，废气带走了燃料释放的极大部分能量
3．关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法；上述说法中正确的是（　　）
①在压缩冲程中，是机械能转化为内能；
②在做功冲程中，是内能转化为机械能；
③只有做功冲程是燃气对外做功；
④汽油机和柴油机的点火方式相同。
A．只有①②③ B．只有①③ C．只有②④ D．只有②③④
4．关于热机的效率，下列说法正确的是（　　）
A．一般情况下汽油机的效率比柴油机的高
B．热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的燃料越多
C．热机的效率越高说明做功越快
D．热机损失的能量中，废气带走的能量最多
5．我国自主研发的氢燃料电动汽车已经亮相，氢燃料电池使用氢做燃料。与传统内燃机驱动汽车相比，它的能量转化效率高达 60~80%。燃料电池的燃料是氢和氧，生成物是水，实现了零排放。下列有关氢燃料电池和四冲程内燃机的说法中，正确的是（　　）
A．氢燃料电池用氢作为燃料是因为氢的比热容大
B．此电动车的效率更高，所以做的有用功更多
C．四冲程内燃机的四个冲程中，将内能转化为机械能的冲程是做功冲程
D．飞轮的转速为 1800r/min 的四冲程内燃机，每秒钟的做功次数为30次
6．小明利用图甲装置研究某燃料热值，他取少量燃料置于燃烧皿中，点燃后对100g的热水加热4min，然后立即将其熄灭，测得消耗燃料4.2g，并根据实验数据绘制了水温随时间变化的图像如图乙中a线所示。已知此过程中燃料均匀燃烧放热，所放出热量只有60%被水吸收。水的比热容为4.2×103J/(kg ℃)，整个过程中忽略水的质量变化。下列说法中正确的是（　　）
A．通过图像计算得知4min水吸收到的热量为2520J
B．通过计算得出该燃料的热值为2×106J/kg
C．这种方法计算出的热值比实际的热值偏大
D．若实验装置和热损失比例均不变，利用该燃料加热另一杯水绘出了如图乙中b线所示图像，则这杯水的质量小于上一杯水的质量
7．如图所示的四个热学实验中，叙述不正确的是（　　）
A． 挤压两铅块使它们合在一起，铅块下面可悬挂钩码，这是由于分子间引力的作用
B． 试管内的水沸腾后，水蒸气将软木塞推出，水蒸气的内能转化为木塞的机械能
C． 抽去玻璃隔板后，两瓶中的气体逐渐混合，这说明上面瓶中的空气密度较大
D． 拉动缠在金属管外的皮绳，橡皮塞从管口飞出，整个过程中能量是守恒的
8．如图所示，是载有“天问一号”的火箭发射升空时的情景，下列描述正确的是（　　）
A．火箭发射时出现的大量“白气”是汽化现象
B．火箭点火升空过程中是由机械能转化为内能
C．火箭喷出燃气后周围空气分子的热运动减缓
D．燃气主要通过热传递使周围的空气内能增大
9．下列关于能量的转化正确的是（　　）
A．钻木取火﹣﹣﹣内能转化为机械能
B．光合作用﹣﹣﹣光能转化为内能
C．日光灯﹣﹣﹣光能转化为电能
D．电饭锅﹣﹣﹣电能转化为内能
10．关于热和能的知识，下列说法正确的是（ ）
A．生火烧水，是利用做功的方法增大水的内能
B．北方冬天的“暖气”输送，用水作介质，是因为水具有比热容大的特点
C．内燃机的做功冲程，是将电能转化为内能
D．燃料燃烧时放出了热量，所以能的总量增加
二、填空题
11．不管是汽油机还是柴油机，都是利用了燃料燃烧后的 ___________转化成机械能。一台单缸四冲程柴油机，其飞轮的转速为3600r/min，则该柴油机1s内完成 ___________个冲程，对外做功 ___________次。
12．如图所示为四冲程汽油机的_________冲程，在该冲程中，气缸内气体的内能_________；汽油机以水为冷却剂，是因为水具有较大的_________（选填“热值”、“密度”或“比热容”）。
13．在内燃机的四个冲程中，能够将内能转化为机械能的是______冲程。某品牌汽车每行驶100km耗油8kg，这些汽油完全燃烧放出的热量______。（汽油的热值q=4.6×107J/kg）
14．酒精的热值为3.0×107J/kg，50g酒精完全燃烧放出的热量为_____J，若放出的这些热量有84%被水吸收，则可以使_____kg的水从10℃升高到30℃[水的比热容c＝4.2×103J/(kg·℃)]。
15．2021年10月16日，神舟十三号载人飞船通过长征二号F遥运载火箭发射成功，顺利将3名航天员送入太空。火箭上升过程中燃料的______能转化为燃气的内能，火箭选用液氢作为燃料是因为液氢的______大且燃烧后无污染。
三、实验题
16．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，而水的比热容已知。他自己设计了一个实验来比较煤油和菜籽油的热值的大小关系。他组装了如图所示的装置进行实验，记录结果如表。
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）取质量 ___________（选填“相等”或“不相等”）的煤油和菜籽油做燃料，制成煤油灯和菜籽油灯。为了保证实验结论的可靠，小明在实验中应控制水的初温和 ___________相同；
（2）在安装、调整甲图中实验器材时，应当 ___________（选填“点燃”或“不点燃”）煤油灯；按 ___________（选填“自上而下”或“自下而上”）的顺序组装器材；
（3）实验中通过比较 ___________来比较煤油和菜籽油燃烧放出的热量不同；
（4）通过表格中记录的数据，你认为煤油和菜籽油中，热值较大的是 ___________；
（5）小明利用水的比热容及实验中所测的数据 ___________（选填“能”或“不能”）准确算出煤油和菜籽油的热值大小，原因是 ___________；
（6）另一名同学用同样的装置进行实验，但在两种燃料燃尽之前水都沸腾了，小明认为这样无法比较出两种燃料的热值。为避免这种情况的出现，请你对该同学提出，一条改进建议：___________。
四、计算题
17．《人民日报》报道，截至2021年11月23日15时，中国石化西南石油局新建产能12.4亿立方米，生产天然气首超70亿立方米，惠及长江经济带沿线6省70多个城市，上千家企业和2亿多居民，全力以赴保障冬季天然气供应。用天然气将1kg初温为20℃的一壶水加热到100℃，若不考虑热损失，求：
（1）此过程中水吸收的热量；（水的比热容为4.2×103J/(kg ℃)
（2）加热这壶水需要完全燃烧多少立方米天然气。（天然气的热值为4×107J/m3）
18．用天然气灶烧水时，将5kg的水从20℃加热到100℃，燃烧了0.28m3的天然气。水的比热容是4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值约为3×107J/m3.求：
（1）水吸收的热量。
（2）该天然气灶烧水时的热效率。
19．大英县商业步行街外小巷中有很多小吃摊，他们使用的燃料大都是瓶装液化气。如果每瓶中装入12kg液化气，液化气的热值取4.2×107J/kg，则：
（1）每瓶液化气全部完全燃烧放出多少热量？
（2）若放出的热量有40%被利用，在标准大气压下可把多少kg的水从20℃加热至沸腾？[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
20．2019年10月1日，中国自主研制的新一代隐身战斗机歼-20在天安门广场上方翱翔。若歼-20在高空中飞行时在恒定的水平推力F作用下，以720km/h的速度沿水平方向匀速航行1h，需要燃烧航空煤油6000kg。已知飞机发动机提供的机械功率是3.2×107W，航空煤油的热值为4×107J/kg，试求在这1h内：
（1）航空煤油完全燃烧放出的热量；
（2）发动机获得水平推力F；
（3）该飞机发动机的热机效率。
参考答案：
1．C
【解析】图中的气门关闭，活塞下行，火花塞点火，是做功冲程；在做功冲程中，将内能转化机械能，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
2．D
【解析】A．汽油机吸入燃料和空气的混合物，靠顶部的火花塞来点火；柴油机只吸入空气，将空气进行压缩，使空气变成高温高压的气体，再从顶部的喷油嘴将柴油喷出，柴油机靠压缩空气点燃柴油，故A错误；
B．柴油机在吸气冲程中，只将空气吸入气缸；汽油机在吸气冲程中，将汽油和空气的混合物吸入气缸，故B错误；
C．在做功冲程中，燃料燃烧释放的内能大部分需要用来克服摩擦、发生热传递而散失，只有一少部分转化为机械能，故C错误；
D．在排气冲程中，排出的废气温度仍很高，废气带走了燃料释放的大部分能量，故D正确。
故选D。
3．A
【解析】①在压缩冲程中，活塞向上运动，对气体进行压缩做功，将活塞的机械能转化成内能，使气缸内温度升高，故①正确；
②在做功冲程中，燃料燃烧产生高温高压的气体，推动活塞向下运动，对外做功，内能转化成机械能，故②正确；
③在内燃机的四个冲程中，其中吸气、压缩、排气都是靠外力或飞轮的惯性来完成的，只有做功冲程对外做功，故③正确；
④汽油机是火花塞点火，柴油机是直接通过压缩将气缸内温度升高，喷油嘴直接将柴油喷入燃烧，属于压燃式，两者的点火方式不相同，故④错误。
综合上述分析，故A正确，BCD错误。
故选A。
4．D
【解析】A．柴油机的燃料压缩比高于汽油机，因此一般情况下柴油机的效率高于汽油机，故A错误；
B．热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，因此热机效率越高，在做功同样多的情况下消耗的燃料越少，故B错误；
C．由热机效率的概念可知，效率与做功快慢无关，故C错误；
D．热机损失的能量中，废气的温度最高，因此废气带走的能量最多，故D正确。
故选D。
5．C
【解析】A．氢燃料电池用氢作为燃料，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错误；
B．电动车的效率更高，做的有用功不一定更多，做有用功的多少与机械效率无关，故B错误；
C．四冲程内燃机压缩冲程中，活塞向上运动，对汽缸内的气体做功，使其内能增加，将机械能转化为内能；做功冲程中，活塞向下运动，高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化成机械能，故C正确；
D．飞轮转速为1800 r/min=30r/s，所以内燃机每秒钟经过60个冲程，做功15次，故D错误。
故选C。
6．B
【解析】A．由图乙知，a图线水在前2min内温度由93℃升到99℃，2~4温度保持不变，已经沸腾，则前2min吸收的热量
Q吸=cm水(t-t)=4.2×103J/(kg ℃)×0.1kg×(99-93)℃=2.52×103J
燃料燃烧过程是均匀放热，那么4min内吸收的热量
Q吸′=2Q吸=2×2.52×103J=5040J
故A错误；
BC．据得，燃烧燃料放出的热量
则该燃料的热值
而在燃烧过程中，燃料不能完全燃烧，则用此方法算得的Q放偏小，那么算得的热值比实际值偏小，故B正确，C错误；
D．由图乙知，b图线加热至沸腾的时间比a图线的长，在实验装置和热损失比例均不变的情况下，b图线加热时间更长可能是b图线中所用的水的初温比a的低及b图线中所用的水的质量比a的多，故D错误。
故选B。
7．C
【解析】A．挤压在一起的铅块下面可以挂钩码，是因为分子间存在引力，故A正确，A不符合题意；
B．试管内的水蒸气将软木塞推出，水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，故B正确，B不符合题意；
C．抽去玻璃隔板后，两瓶中的气体逐渐混合，说明分子在不停地做无规则运动，故C错误，C符合题意；
D．迅速拉动缠在金属管外的皮绳，克服摩擦做功，使金属管和内部气体的温度升高，内能增加，高压气体会推动橡皮塞做功，使橡皮塞从管口飞出，整个过程中能量是守恒的，故D正确，D不符合题意。
故选C。
8．D
【解析】A．火箭发射时，高温的火焰向下喷射，大量的“白气”从发射台底部的大水池中涌出，这些“白气”产生的原因是：水池内的水汽化形成高温的水蒸气，水蒸气遇冷液化形成，故A错误；
B．火箭上升过程中，速度增大、高度增大，则火箭的动能增大，重力势能增大，机械能增大，将燃料的化学能转化为机械能，故B错误；
C．火箭喷出燃气后周围空气温度升高，分子的热运动加剧，故C错误；
D．燃气主要通过热传递使周围的空气温度升高，内能增大，故D正确。
故选D。
9．D
【解析】A．钻木取火是把机械能转化为内能，故A不符合题意；
B．光合作用是把光能转化为化学能，故B不符合题意；
C．日光灯是把电能转化为光能，故C不符合题意；
D．电饭锅是应用电流热效应工作的，把电能转化为内能，故D符合题意。
故选D。
10．B
【解析】A．生火烧水，是利用了热传递的方法增大水的内能的，故选项A不合题意；
B．水的比热容较大，这是暖气中用水做介质的真正原因，故选项B符合题意；
C．内燃机做功冲程中，是将内能转化为机械能，选项C不合题意；
D．燃料燃烧放出热量，是因为化学能转化成了内能，而能的总量保持不变，故选项D不合题意．
11． 内能 120 30
【解析】[1]汽油机和柴油机都属于热机，工作时，首先燃料燃烧将化学能转化为内能，对外做功时再将内能再转化为机械能。
[2][3]飞轮转速3600r/min，则
即该柴油机1s完成60转，单杠4冲程柴油机一个工作循环有4个冲程，飞轮转2周，做功一次，因此1s完成120个冲程，对外做功30次。
12． 压缩 增大 比热容
【解析】[1][2]由图可知，气门都关闭，活塞向上运动，故可以判断这个冲程是压缩冲程，此冲程活塞对气缸内的气体做功，将活塞机械能转化为气体的内能，气缸内气体的内能增大。
[3]选择用水作为冷却剂，因为水的比热容相对较大，质量相同的水和其他物质，升高相同的温度，水可以吸收更多的热量。
13． 做功 3.68×108J
【解析】[1]内燃机的四个冲程中，实现将机械能转化成内能的是压缩冲程；实现将内能转化为机械能的是做功冲程。
[2]8kg汽油完全燃烧要放出的热量为
Q=qm=4.6×107J/kg×8kg=3.68×108J
14． 1.5×106 15
【解析】[1]完全燃烧50g酒精放出的热量
[2]由得，水吸收的热量
由得，水的质量
15． 化学能 热值
【解析】[1]火箭选用液氢作为燃料, 火箭上升过程中燃料燃烧，将燃料的化学能转化为燃气的内能，燃气对火箭做功，推动火箭上升。
[2]选用液氢作为燃料是因为液氢的热值大且燃烧后无污染，根据可知，燃烧同样质量的氢和其他燃料，氢气放出的热量更多，因此选用液氢作为火箭的燃料。
16． 相等 质量 点燃 自下而上 温度计示数的变化 煤油 不能 加热时有热损失 应增加水的质量或减少燃料的质量
【解析】（1）[1][2]为比较煤油和菜籽油热值的大小，实验过程中应采用控制变量法，需要控制煤油和菜籽油的质量相同，被加热的水的质量和初温相同。
（2）[3][4]实验中需要点燃煤油灯，为保证用火焰的外焰加热，且温度计的玻璃泡不能接触容器底和容器壁，所以先安装下面器材，再安装上面器材，便于调节器材间的距离，故按自下而上的顺序组装器材。
（3）[5]实验中通过温度计示数的变化来比较煤油和菜籽油燃烧放出的热量的多少，采用的是转换法。
（4）[6]由表格数据可知，在其它条件相同时，煤油加热的水的温度升的高，吸收的热量多，所以煤油的热值大。
（5）[7][8]由于给水加热时有热损失，因此根据Q吸=cm(t﹣t0)计算出水吸收的热量要比煤油完全燃烧放出的热量小，利用这个热量计算出煤油的热值，要比课本中给出的煤油热值偏小，故不能准确的算出煤油和菜籽油的热值大小。
（6）[9]因为水沸腾后吸热，但温度保持不变，则无法比较两燃料燃烧放出热量的多少，所以在实验中两种燃料完全燃烧完之前都使得水沸腾了，将不能比较两种燃料的热值；为避免出现在实验中水沸腾的现象，应增加水的质量或减少燃料的质量。
17．（1）3.36×105J；（2）8.4×10-3m3
【解析】解：（1）水吸收的热量为
（2）不考虑热损失，则
Q放＝Q吸＝3.36×105J
由Q放＝Vq得需要完全燃烧天然气的体积为
答：（1）此过程中水吸收的热量3.36×105J；
（2）加热这壶水需要完全燃烧8.4×10-3m3的天然气。
18．（1）1.68×106J；（2）20%
【解析】解：（1）根据吸热的计算公式可得，水吸收的热量为
（2）天然气完全燃烧时放出的热量为
Q放=qV=3.0×107J/m3×0.28m3=8.4×106J
天然气炉具的效率
答：（1）水吸收的热量为1.68×106J；
（2）天然气炉具烧水的效率为20%。
19．（1）5.04×108J；（2）600kg
【解析】解：（1）由知道，每瓶液化气完全燃烧释放热量
Q放=mq=12kg×4.2×107J/kg=5.04×108J
（2）水吸收的热量
Q吸=Q放η=5.04×108J×40%=2.016×108J
加热水的质量
答：（1）每瓶液化气全部完全燃烧放出热量5.04×108J；
（2）在标准大气压下可把600kg的水从20℃加热至沸腾。
20．（1）2.4×1011J；（2）1.6×105N；（3）48%
【解析】解：（1）已知燃烧航空煤油的质量为6000kg，则航空煤油完全燃烧放出的热量为
Q放=qm=4×107J/kg×6000kg=2.4×1011J
（2）已知飞机飞行的速度为
v=720km/h=200m/s
发动机的水平推力为
（3）1h内飞机发动机做的功为
W发=Pt=3.2×107W×1×3600s=1.152×1011J
则该飞机发动机的效率为
答：（1）航空煤油完全燃烧放出的热量为2.4×1011J；
（2）发动机获得水平推力F为1.6×105N；
（3）该飞机发动机的热机效率为48%。