第十四章 内能的利用 单元练习（含答案） 2023-2024学年人教版九年级全一册物理

第十四章 内能的利用
(时间:85分钟　分值:80分)
一、填空题(共16分,每空1分)
1.某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比,叫这种燃料的　　　　。燃料燃烧是化学能转化为　　　　。
2.我国部分卫星发射使用“长征五号”运载火箭,该种火箭通常使用液态氢作为燃料,是因为液氢具有　　　　(选填“较大”或“较小”)的热值,火箭中的液氢在燃烧一半后,其热值　　　　(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
3.传说我国著名的工匠鲁班发明了一只木鸢,这种木鸢可以载人飞行到很远的地方,即使是现在,如果没有电池、燃油等动力,这也令人难以置信。小明同学设想了如图所示的方案,先利用水力发电,然后再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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
4.如图所示,这是火箭发射的场景。火箭发射升空时相当于热机的　　　　冲程,这个过程中火箭的机械能　　　　(选填“守恒”或“不守恒”)。
5.如图所示,这是路面汽油磨光机,汽油机在工作过程中,压缩冲程将　　　　能转化为内能,若汽油燃烧不充分,热值会　　　　(选填“变大”、“保持不变”或“变小”)。
6.如图所示,这是一台单缸四冲程汽油机的工作示意图。将内能转化为机械能的是　　　　图;若汽油机飞轮转速为3600 r/min,则汽油机1 s内对外做功　　　　次。
7.“卡路里”简称“卡”,是热量的另一个单位,现在仍被广泛使用在营养计量和健身手册中。1卡是这样规定的:在一个标准大气压下,1 g水温度升高1 ℃吸收的热量,那么1卡=　　　　焦耳。一辆汽车发动机的效率是35%,那么该车完全燃烧1 kg汽油做的有用功是　　　　J。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q汽=4.6×107 J/kg]
8.如图所示,这是一个　　　　　　　(选填“柴油机”或“汽油机”)模型。家用汽车一般选用　　　　(选填“柴油机”或“汽油机”)作为发动机。
二、选择题(共14分,把你认为正确选项的代号填在题后的括号内。第9~12小题,每小题只有一个正确答案,每小题2分;第13、14小题为不定项选择,每小题有一个或几个正确答案,每小题3分,全部选择正确得3分,选择正确但不全得1分,不选、多选或错选得0分)
9.关于热值和热机效率,下列说法正确的是 (　　)
A.使燃料燃烧更充分,可以增大热值
B.燃料燃烧释放的热量越多,热值越大
C.使燃料燃烧更充分,可以提高热机效率
D.热机使用的燃料的热值越大,热机的效率就越高
10.内燃机是最常见的一种热机,关于内燃机,下列说法错误的是 (　　)
A.除做功冲程外,其他三个冲程靠飞轮的惯性完成
B.燃料燃烧时将化学能转化为燃气的内能
C.做功冲程中将燃气的内能转化为飞轮的机械能
D.柴油的热值比汽油低,所以柴油机的效率比汽油机低
11.请你认真阅读表格,根据表格内容判断,下列说法正确的是 (　　)
燃料 热值
无烟煤 3.4×107 J/kg
酒精 3.0×107 J/kg
氢 1.4×108 J/kg
A.氢的热值比酒精的小
B.用酒精灯烧水时,热损失很大,但酒精的热值不变
C.用1 kg的无烟煤烧水,水可以吸收3.4×107 J的热量
D.0.5 kg的酒精热值为1.5×107 J/kg
12.下列关于热机和环境保护的说法中正确的是 (　　)
A.热机内的燃料完全燃烧也会对环境造成影响
B.当前热机的效率可以达到100%
C.汽车排出的尾气越浓,汽油机的效率越高
D.热机是通过燃料燃烧获取化学能并转化为机械能的装置
13.下列说法正确的是 (　　)
A.甲汽油机的热机效率比乙的高,表明甲做功比乙快
B.煤的热值大于木柴,所以完全燃烧时,1 kg煤比1 kg木柴放出的热量多
C.采取措施使燃料充分燃烧,就可以提高燃料的热值
D.在四冲程内燃机中减少废气带走的热量可以提高热机的效率
14.如图所示,这是某内燃机工作时的能量流向图,下列说法正确的是 (　　)
A.该内燃机的热机效率是32%
B.热机效率高可以节约能源,减少污染
C.通过改进和创新减少各种能量损失,可以提高热机效率
D.此热机可能是汽油机
三、计算题(共22分,第15、16小题各7分,第17小题8分)
15.小明去遂川汤湖泡温泉时发现,有一口自喷状态地热水出水口,出水温度为90 ℃,出水流量为150 m3/h。
(1)求每小时流出的地热水温度降低到50 ℃所放出的热量。
(2)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热,且天然气蒸汽锅炉的热效率为90%,每小时需要天然气释放多少热量
(3)利用上述地热能供暖,每小时可以节约多少天然气 [ρ水=1.0×103 kg/m3, c水=4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为4×107 J/m3]
16.随着国民经济的发展,汽车已走进家庭。一辆小汽车以某一速度在平直路面上匀速行驶100 km,消耗汽油10 L。若这些汽油完全燃烧,放出的热量有26%用来驱动汽车做有用功。(q汽油=4.6×107 J/kg,ρ汽油=0.7×103 kg/m3)求:
(1)10 L汽油完全燃烧放出的热量。
(2)汽车以该速度匀速行驶时受到的阻力。
17.随着科技的发展和环保意识的增强,氢燃料新能源公交车在多地投放使用。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点,被认为是22世纪最理想的能源。[c水=4.2×103 J/(kg·℃); q氢=1.4×108 J/kg]
(1)求质量为300 g的氢燃料完全燃烧放出的热量。
(2)若这些热量全部被质量为200 kg、温度为15 ℃的水吸收,求水升高的温度。
(3)某氢能源公交车以140 kW的恒定功率做匀速行驶,如果300 g的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等,求这些热量能让该公交车匀速行驶的时间。
四、实验与探究题(共28分,每小题7分)
18.如图所示,反映了热机的工作原理,试管里装有适量的水,用软木塞轻轻塞住,点燃酒精灯加热。
(1)酒精灯燃烧过程,　　　　能转化为　　　　能。
(2)试管里的水通过　　　　的方式获得热量,其温度会不断　　　　, 达到沸点后开始沸腾。
(3)水沸腾一段时间后,会观察到软木塞被弹出,此过程将　　　　能转化为　　　　能,其转化方式是　　　　。
19.木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料,对它们取不同质量进行完全燃烧,得到了下表的数据:
燃料的质量/g 100 200 300 400
燃料完全燃烧 放出的热量 Q木柴/J 1.3×106 2.6×106 3.9×106 5.2×106
Q焦炭/J 3.0×106 6.0×106 9.0×106 12.0×106
Q木炭/J 3.4×106 6.8×106 10.2×106 13.6×106
(1)从表中的数据可以得到,相同质量的不同燃料,它们完全燃烧所释放的热量是　　　　的;对于同一种燃料,质量越大,完全燃烧所释放的热量越　　　　。
(2)从表中的数据还可以看出,对于同一种燃料,完全燃烧　　　　　　　　　　之比是不变的,这个不变的比值,反映了燃料本身的一种性质,物理学中把它称之为　　　　　,它是用来描述燃料完全燃烧时,释放热量能力大小的物理量。
(3)如果完全燃烧0.01 m3的天然气放出的热量完全用于加热水,可使　　　　kg的水温度升高10 ℃;实际加热这些水所燃烧的天然气比上述要多许多,原因是用燃气灶烧水时,除了水吸收的热量外,一部分传给了盛水的容器,另外一部分传给了　　　　(答一个即可)。[q天然气=4.2×107 J/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(4)在烧水过程中,人们关心的是燃烧天然气所放出的热量中有多少被水吸收,为了衡量水吸收的热量在完全燃烧天然气放出的热量中所占比例,物理中引入热效率来描述,我们总是希望它的值越　　　　(选填“高”或“低”)越好。
20.如图所示,甲、乙、丙三个实验装置完全相同,燃料的质量都是10 g,烧杯内液体的质量都相等。
(1)安装甲图中实验器材时,应按照　　　　(选填“自上而下”或“自下而上”)的顺序进行安装。
(2)“比较不同燃料的热值”应选择　　　　两个装置, “比较不同物质的比热容”应选择　　　　两个装置。在“比较不同物质的比热容”的实验中,液体吸收热量的多少,是通过　　　　来反映的;在“比较不同燃料的热值”的实验中,燃料完全燃烧放出热量的多少,是通过　　　　来反映的。
(3)比较不同物质的比热容,选用上图合适装置加热相同一段时间后,绘制出温度-时间图像如图丁,由图像可比较出液体a的比热容　　　　液体b的比热容。在液体a和液体b中,选择　　　　作为汽车发动机的冷却剂较好。
21.某同学学习了燃料的热值后,自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系。他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置(假设相同时间内消耗的燃料质量相同),并每隔1 min记录一次杯中水的温度(见下表)。
加热的时间/min 0 1 2 3 4 5 6
甲杯水温/℃ 25 27 29 32 34 36 38
乙杯水温/℃ 25 26 27 28 29 30 31
(1)为保证实验结论的可靠,实验时应控制两套装置中相同的量有　　　　和水的　　　　　　　　。
(2)通过表中记录的数据,你认为煤油和菜籽油两种燃料中,热值较大的是　　　　　　。
(3)该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两灯中燃料的质量,并根据记录的数据,利用公式Q吸=cm(t-t0)计算出了水吸收的热量,他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值。其实他计算的热值不可靠,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)他又用两个完全相同的酒精灯,分别给质量和初温都相同的甲、乙两种液体同时加热,分别记录加热时间和升高的温度,根据记录的数据作出了两种液体的温度随时间变化的图像,如图丙所示。已知甲的比热容是1.8×103 J/(kg·℃),则乙的比热容是　　　　J/(kg·℃)。
①如果甲、乙为同种液体,则　　　　液体的质量较大;
②此实验中,甲、乙吸热的多少是通过　　　　　　(选填“温度计示数”或“加热时间”)来反映的。
参考答案
1.热值　内能
2.较大　　不变
3.不可行　违背了能量守恒定律
4.做功　不守恒
5.机械　保持不变
6.丙　30
7.4.2　1.61×107
8.柴油机　汽油机
9.C　10.D　11.B　12.A　13.BD　14.ABC
15.解:(1)已知出水流量为150 m3/h,
由ρ=得,水的质量:
m水=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×150 m3=1.5×105 kg　(1分)
水放出的热量:
Q=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×1.5×105 kg×(90 ℃-50 ℃)=2.52×1010 J　(2分)
(2)天然气蒸汽锅炉的热效率为90%,
由η=得,天然气需要放出的热量:
Q'===2.8×1010 J　(2分)
(3)由Q'=Vq得,天然气的体积:
V===700 m3。　(2分)
16.解:(1)汽油的质量:
m汽油=ρ汽油V汽油=0.7×103 kg/m3×10×10-3 m3=7 kg　(1分)
10 L汽油完全燃烧放出的热量:
Q放=m汽油q汽油=7 kg×4.6×107 J/kg=3.22×108 J　(2分)
(2)用来驱动汽车做的有用功:
W有=26%Q放=26%×3.22×108 J=8.372×107 J　(2分)
小汽车的牵引力:
F===837.2 N
小汽车匀速行驶,受平衡力作用,受到阻力的大小等于牵引力的大小:
f=F=837.2 N　(2分)
17.解:(1)300 g的氢燃料完全燃烧放出的热量:
Q放=q氢m=1.4×108 J/kg×300×10-3 kg=4.2×107 J　(2分)
(2)由题可知水吸收的热量: Q吸=Q放=4.2×107 J,
由Q吸=cmΔt可知,水升高的温度:
Δt===50 ℃　(2分)
(3)300 g的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等,则W=Q放=4.2×107 J;已知该氢能源公交车的功率P=140 kW=1.4×105 W　(1分)
由P=可知匀速行驶的时间:
t===300 s　(2分)
18.(1)化学　内
(2)热传递　升高
(3)内　机械　做功　
评分标准:每空1分,共7分;有其他合理答案均参照给分
19.(1)不同　多
(2)放出的热量与其质量　热值
(3)10　空气
(4)高
评分标准:每空1分,共7分;有其他合理答案均参照给分
20.(1)自下而上
(2)甲、乙　甲、丙　加热时间　温度计示数的变化
(3)小于　b
评分标准:每空1分,共7分;有其他合理答案均参照给分
21.(1)加热时间　质量和初温
(2)煤油
(3)燃料不能完全燃烧或燃料燃烧后放出的热量不可能全部被水吸收
(4)2.4×103
①乙
②加热时间
评分标准:每空1分,共7分;有其他合理答案均参照给分