【课时培优】浙教版科学九上 3.5物体的内能

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九年级上册科学第3章 能量的转化与守恒
第5节 物体的内能
一、基础达标
1．关于内能，有以下四个观点，你认为正确的是（　　）
①热机在压缩冲程中机械能转化为内能
②物体温度越低，内能越小，所以0℃的物体没有内能
③两物体相互接触时，热量总是从内能大的物体转移到内能小的物体
④做功和热传递都能改变物体内能
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
2． 关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　）
A．0℃的冰块内能为0
B．温度高的物体含有的热量多
C．汽油机做功冲程气缸内燃气的内能增加
D．两个发生热传递的物体之间一定存在温度差
3．“胜哥”寒假去哈尔滨游玩，发现一只小鸟的双脚被冻结在栏杆上。“胜哥”慢慢接近，小鸟受惊拍动翅膀；为了避免小鸟双脚受伤，他便一把抓住，试图以手的温度让冰融化。由于效果不佳，他干脆吹气融冰。经过他的不断努力，小鸟获得了自由。根据上述材料，下列分析不合理的是（　　）
A．以手的温度让冰熔化，是通过做功的方式实现
B．吹气融冰，是用热传递的方式让冰熔化
C．小鸟双脚被冻结在铁栏杆上，与铁是热的良导体有关
D．小鸟拍动翅膀，消耗体内有机物，将化学能转化为机械能
4．质量相等的水、铝块、铜块和水银(c水>c铝>c铜>c水银)，它们的温度分别从20℃降低到10℃，放出热量最多的是（　 　）
A．水 B．铝块 C．铜块 D．水银
5．小科通过微信公众号“胜哥课程”观看了《内燃机的工作原理》科学视频，对四冲程有了深刻的理解。单缸四冲程内燃机工作时，依靠飞轮的惯性来完成的冲程有（　　）
A．吸气、做功和排气冲程 B．吸气、压缩和做功冲程
C．压缩、做功和排气冲程 D．吸气、压缩和排气冲程
6．构成物质的分子永不停息地做无规则的　 　。温度越　 　，分子无规则热运动就越剧烈，分子具有的　 　能就越大。由于分子之间存在　 　，因此分子之间具有　 　能。物体内部所有分子热运动的动能和势能的总和，叫作物体的　 　，俗称　 　。内能的单位是　 　。物体的内能可以通过　 　和　 　两种途径来改变。
7．如图，用酒精灯加热弯曲的钢棒，发现杯内水的温度会升高，即水的内能会　 　，这一实验表明用　 　的方法可以使物体的内能发生改变。
8．能量的转化事实在学习和生活中比比皆是，完成下列关于能量转化的问题：
（1）李白在《望庐山瀑布》中写道： “日照香炉生紫烟”，这是通过 　 　 (选填“做功”或 “热传递”)的方式来改变香炉峰的内能，加快了水的蒸发而生成“紫烟”；
（2）将开水灌入保温瓶，未灌满时就塞好瓶塞，瓶塞通常会被喷出。瓶塞被喷出过程中的能量转 化与汽油机的 　 　 冲程中的能量转化相同。
9．2021年10月16日，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭精准发射，该火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为氢的热值　 　，燃气对火箭做功，燃气的内能会　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
10．农作物的秸秆可以回收加工制成秸秆煤。完全燃烧0.5kg的秸秆煤可放出　 　J的热量；若这些热量完全被质量为100kg，初温为20℃的水吸收，可使水温升高到　 　℃[已知q秸秆煤＝2.1×107J/kg，c水＝4.2×103J/(kg·℃)]。
11．内燃机就是燃料在　 　燃烧的热机。以汽油为燃料的内燃机叫做　 　，以　 　为燃料的内燃机叫做柴油机。 大部分的汽油机都是由　 　、　 　 、　 　 、　 　四个冲程的循环往复来保证机器正常工作的。
12．某太阳能热水器的水箱内装有50千克的水，太阳光照射一段时间后，水温从20℃升高到60℃，则水吸收的热量是多少焦耳？[已知水的比热容c水=4.2×103焦/(千克·℃)]
二、巩固提升
13．如图甲所示，用活塞式打气筒为自行车轮胎打气的过程中，发现气筒上部筒壁只是略有发热，而气筒下部温度更高，气筒底部附近筒壁温度最高。筒壁温度为什么升高呢 小虞在老师的指导下，设计了如图乙装置进行进一步验证。
第1步：实验前，用温度传感器测出被测部位的温度为 T0。
第2步：关闭K，使活塞上下往复移动50次，记下被测部位温度T1。
第3步：打开K，待被测部位温度恢复为T0，重复第2步操作，记下被测部位温度T2。实验测量结果：T1>T0、T2>T0且 有关该实验的分析合理的是
A．第2步中使活塞上下往复移动50次的目的是寻求普遍规律
B．第3步操作是为了排除活塞克服筒壁摩擦做功使筒壁温度升高的影响
C．导致气筒底部筒壁发热的主要原因是活塞克服筒壁摩擦做功，筒壁内能增大，温度升高
D．导致气筒底部筒壁发热的主要原因是活塞压缩气体做功，气体内能增加，温度升高
14．在北方寒冷的冬季，将梨放在室外冰冻便成了“冻梨”，吃的时候放在冷水中“缓”一下，当周围结出了一圈冰后就可以吃了，“缓”梨的过程中（　　）
A．冻梨放热 B．冷水吸热
C．冻梨内能增大 D．冷水凝华
15．凝胶暖手宝美观小巧，深受同学们的喜爱。首次使用前，需用热水烫几分钟，使里面的固态凝胶变成液态。使用时只需用手掰动几下里面的小铁片就能取暖了。下列分析中错误的是（　　）
A．凝胶的比热容较大，相同质量降低相同的温度放出的热量较多
B．用手掰动小铁片的过程相当于内燃机的做功冲程
C．固态的凝胶也具有内能
D．暖手时，通过热传递使手的内能增加
16．关于温度、热量、内能、比热容，以下说法正确的是（　　）
A．一块0℃的冰没有内能，它的分子不会运动
B．一个物体吸收了热量，它的温度一定会升高
C．一个物体温度升高了，它的内能就一定增加
D．物体的质量越大，温度越高，它的比热容就越大
17． 一水平放置静止的气缸内充满了空气，在大小为F的恒力作用下，活塞沿着粗糙的气缸壁向左运动，下列说法正确的是 (　　)
A．活塞向左运动，气缸内气体分子运动速度不变，但是气缸内气体的内能增加了
B．若活塞在恒力F作用下向左运动了S长的距离，则活塞克服气缸壁摩檫力做功的大小为： W=FS
C．恒力F推动活塞向左运动过程中，活塞的机械能始终保持不变
D．力F 推动活塞向左运动，这一过程中能量转化形式和四冲程汽油机的压缩冲程的能量转化相同
18．国家速滑馆在冬奥会历史上首次采用“二氧化碳跨临界直冷制冰”技术。技术原理简化如图所示， 则CO2经过()
A．压缩机后温度降低 B．冷凝器后内能增大
C．膨胀阀后分子间距减小 D．蒸发器时吸收热量
19．“围炉煮茶”近年来成为一种新颖、时尚的生活方式。小科发现淡茶过程中蕴含着丰富的科学知识，下列说法不合理的是（　　）
A．炉中的木炭在燃烧过程中热值不变
B．壶嘴冒出的“白气”是汽化形成的现象
C．茶香扑鼻是因为分子在不停地做无规则运动
D．沸腾时盖子顶起能量转化和热机的做功冲程相同
20．2024年3月20日，我国用长征八号遥三运载火箭成功发射鹊桥二号中继星，开启探月新征程！长征系列火箭使用液态氢作燃料，主要是由于该燃料（　　）
A．密度大 B．内能大 C．热值大 D．比热容大
21．科学中存在着各种“系统”，下列关于“系统”的分析，正确的是（　　）
A．太阳系可视作一个天体系统，地球作为太阳系的行星围绕太阳公转
B．人体可视作一个生命系统，生长发育阶段异化作用强度大于同化作用
C．汽油机可视作一个动力系统，汽油机做功冲程气缸内燃气的内能增加
D．自来水厂可视作一个水净化系统，通过过滤除去水中固体颗粒属于化学变化
22．“胜哥”将玉米粒放入锅中加热，玉米内的水分逐渐变成水蒸气，加热到一定程度时，玉米粒迅速爆开，变成了爆米花，如图所示。
甲 乙
（1）加热时，玉米内水发生的物态变化为　 　。
（2）玉米爆开时，能量转化与热机　 　冲程相同（填序号）。
23．一台四冲程汽油机每秒钟做功20次，则它的飞轮转速为　 　转/分；某品牌汽车在某路段以1500牛的恒定牵引力匀速行驶80千米，牵引力做的功为　 　焦；若发动机将获得的机械能用来推进汽车行驶做功的效率为80%，汽车汽油机的能量流程图如图所示，则此次行驶过程中需要完全燃烧　 　千克的汽油（汽油的热值q=5.0×107焦/千克）。
24．同学们做了不同食物中所含能量多少的实验后，尽管能够比较出相同质量的不同食物所含能量不同，但是实验所测得数据是否就是这些食物实际所含的能量值 于是项目化学习小组展开进一步实验与探究。
【初步测定】同学们以花生种子为材料，使用如图甲装置进行测定。在撰写实验报告时，发现第三组中有一数据被污损看不清了，他们尝试根据其余数据进行分析，经计算该数据为　 　。(已知：水的比热为
组别 种子质量/g 试管中水加热前水温/℃ 试管中水加热后水温/℃ 试管中水体积/mL 吸收能量/J
1 0.5 20.4 28.5 50 1701
2 0.5 20.7 28.9 50 1722
3 0.5 21.1 　 50 1680
小组同学要重复测定3次来获得实验数据，其目的是　 　。
通过查阅资料，发现每克花生种子实际所含的能量高达23528J，可见大量热量并没有被试管中的水分吸收。
【实验改进】同学们分析了导致测量值与实际值之间巨大差异的可能原因，针对分析结果，对实验进行了反复迭代改进，最后设计了如图乙所示的装置，其中通入氧气的目的是　 。
根据改进的实验设计，实验时还需增加一个数据记录表，请在答题纸上填写该表格的表头栏目的内容。
【继续完善】通过改进实验，测得每克花生种子所含能量为11848J，远大于使用图甲实验所测得的值，但与实际所含能量依然存在很大差异，于是同学们进一步完善改进实验……
25．如图甲为某品牌打桩机，其内部部分构造如图乙所示。打桩机启动时先用起重机把大铁块吊起来，铁块底部有一个圆形空间（气缸），下面是一个活塞，当铁块被提起时，气缸内充满空气，释放铁块自由落下，气缸内的空气被压缩，温度升高至300℃左右。恰在此时，由高压泵喷入燃料，燃料会剧烈燃烧，把大铁块重新推到最高点，此时气缸内的废气会自动释放，新鲜空气重新填充到气缸内。大铁块在重力的作用下重新落下，如此循环往复。
燃料 着火点 热值
乙醇(70%) 363℃ 3.0×107焦/升
汽油 280℃ 4.4×107焦/升
航空煤油 256℃ 4.3×107焦/升
柴油 210℃ 3.3×107焦/升
请用所学相关科学知识及以上资料信息完成下列问题：
（1）大铁块下降时，缸内的空气被压缩，此过程中大铁块的重力势能转化为桩的动能和缸内气体的　 　能；这个过程类似于燃油发动机的　 　。
A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程
（2）喷入高压气缸内的燃料通常会选用柴油，理由是　 　；
（3）若铁块下落时打在活塞上的压力为5×105N，活塞上表面面积为0.04m2，求此时铁块对活塞的压强；
（4）若打桩机每天消耗柴油200升，计算它们完全燃烧时产生的能量是多少焦？
26．有一款汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽油，汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，如图所示，汽油热值近似取q＝5×107J/kg，设汽油在气缸内完全燃烧；
（1）若上述过程中汽油燃烧释放能量的30%用来驱动汽车行驶，求汽车所受的阻力；
（2）研究表明新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到15%，据此计算，上述过程中随废气排放的能量通过转换装置后可获得多少电能？
27．“鲲龙”AG600水陆两栖飞机，上半身是飞机，下半身是轮船。发动机热效率和推进效率是反映飞机性能的重要指标。发动机的热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，推进效率是指发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与获得的机械能之比。（飞机的部分参数如下表所示）
（1）“鲲龙”的机腹中部设计有一明显断阶，可形成空气层分离机体和水面，能减小　 　。
（2）“鲲龙”执行某任务时总质量为48t，总体积约5×103m3。该飞机停在水平地面时，起落架的触地总面积是 1.2m2，求此时飞机对地面的压强。
（3）若“鲲龙”以最大速度满载巡航2h，消耗燃油5000kg，求燃油完全燃烧获得的内能及此过程发动机的推进效率。（燃油的热值q=4.6×107J/kg）
WJ6发动机数量 4台 最大起飞质量 53.5t
最大巡航速度 500km/h 发动机巡航推力 4.6×104N
发动机热效率 40% 发动机推进效率 ……
28．小科通过微信公众号“胜哥课程”观看了《内燃机的工作原理》科学视频，对内燃机有了深入的了解。汽油机、柴油机都属于热机中的内燃机，它们的结构(模型如图所示)和工作原理基本相似。飞轮可看成一个杠杆，活塞、连杆是固定连接，为飞轮旋转提供动力，使其克服曲轴的阻力并带动曲轴旋转，进而使车辆运行。同排量(汽缸总容积相同)的情况下，汽油机动力小、机械效率一般为20%~30%：柴油机动力大、机械效率可达45%。下表是汽油机和柴油机相关参数的比较，试分析两者的动力、机械效率存在差别的原因。
汽油机 柴油机
燃料种类及性质 汽油，密度小，易挥发，燃烧较快，燃烧效率低 柴油，密度大，不易挥发，燃烧较慢，燃烧效率高
构造 汽缸、连杆较短，飞轮较小 汽缸、连杆较长，飞轮较大
吸入汽缸的物质 汽油和空气的混合物 空气
压缩冲程前后汽缸容积比 10：1 23：1
点火方式 上方有火花塞，在压缩冲程末点燃汽缸内的混合物 上方有喷油嘴，在压缩冲程末喷出雾状柴油液滴，遇到汽缸里的高温空气迅速汽化并燃烧
29．氢能是一种清洁高效的能源，促进制氢技术发展和氢能利用，是我国实现“双碳”目标和能源结构转型的必然途径。阅读材料，回答问题：
材料1：如图所示为我国科学家研发的循环制氢和贮存氢气的新工艺。
材料2：为了促进氢能利用，科学家设计了如图所示的人工光合作用系统，模拟植物利用太阳能合成糖类的过程。
（1）在“循环制氢”中需要不断补充加入的物质是　 　。
（2）“贮存氢气”中发生反应的化学方程式为　 　。
（3）科学家设计的人工光合作用系统与绿色植物光合作用消耗二氧化碳量相等的情况下，人工光合作用系统中糖类的积累量高于绿色植物，其原因是　 　。
（4）已知1kg氢气完全燃烧时放出的热量是1.4×108J，以氢气作为燃料的某氢能源汽车的发动机效率为60%，若该车在道路上行驶时，获得的平均牵引力为8.4×102N，则行驶100km的路程消耗的氢气大约是多少kg？
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】温度、热量与内能的关系；物体内能的改变方法；热机
【解析】【分析】（1）做功冲程将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能；
（2）一切物体都有内能；
（3）热量的传递方向：从高温物体到低温物体，或者从物体的高温部分到低温部分；
（4）改变物体内能的两种方式：做功和热传递。
【解答】①热机在压缩冲程将机械能转化为内能，故①正确；
②0℃的物体也有内能，故②错误；
③两个物体相互接触，热量总是从温度高的物体转移到温度低的物体，故③错误；
④做功和热传递都能改变物体内能，故④正确。
故选C。
2．【答案】D
【知识点】温度、热量与内能的关系
【解析】【分析】根据对温度、热量和内能的理解判断。
【解答】A.一切物体都有内能，故A错误；
B.温度高的物体含有的内能多，故B错误；
C.汽油机的做功冲程中，将燃气的内能转化为飞轮的机械能，即内能减少，故C错误；
D.两个物体之间发生热传递，肯定存在温度差，故D正确。
故选D。
3．【答案】A
【知识点】物体内能的改变方法
【解析】【分析】改变内能的方式有做功和热传递；金属的导热性良好，容易把人体的热量导出，所以感觉更冷一些；动物活动时，消耗化学能，机械能增加。
【解答】A、手和冰之间发生热传递，使冰熔化，是通过热传递的方式改变物体的内能，故A说法错误；
B、吹气融冰，是用热传递的方式改变冰的内能，故B说法正确；
C、小鸟双脚被冻结在铁栏杆上，是因为铁是热的良导体，故C说法正确；
D、小鸟拍动翅膀，消耗体内有机物，将化学能转化为机械能，故D说法正确。
故答案为：A。
4．【答案】A
【知识点】热量的计算
【解析】【分析】根据公式Q=cm△t分析判断。
【解答】根据公式Q=cm△t可知，当物质的质量和降低的温度相同时，比热容越大，放出的热量越多。因为水的比热容最大，所以水放出的热量最多，故A正确，而B、C、D错误。
故选A。
5．【答案】D
【知识点】热机
【解析】【解答】四冲程内燃机工作时，依靠飞轮的惯性来完成的冲程有吸气冲程、压缩冲程和排气冲程；故选D．
【分析】内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，只有做功冲程对外输出功，其它三个冲程依靠飞轮惯性迅速完成．
6．【答案】热运动；高；动；相互作用力；势；内能；热能；焦耳；做功；热传递
【知识点】内能；物体内能的改变方法
【解析】【分析】根据内能的定义、影响因素、单位和改变方式的知识解答。
【解答】（1）构成物质的分子永不停息地做无规则的热运动。
（2）温度越高，分子无规则热运动就越剧烈，分子具有的动能就越大。由于分子之间存在相互作用力，因此分子之间具有势能。物体内部所有分子热运动的动能和势能的总和，叫作物体的内能，俗称热能。
（3）内能的单位是焦耳。
（4）物体的内能可以通过做功和热传递两种途径来改变。
7．【答案】增加；热传递
【知识点】内能；物体内能的改变方法
【解析】【分析】温度越高，物体的内能越多。但要注意：温度不是内能变化的惟一标志。
【解答】同一杯水温度升高，内能增加。通过热传递的方法改变内能。
8．【答案】（1）热传递
（2）做功
【知识点】物体内能的改变方法；热机
【解析】【分析】（1）做功改变物体内能的本质为能量的转化，而热传递改变物体内能的本质是能量的转移；
（2）四冲程汽油机的压缩冲程，将机械能转化为内能；做功冲程，将内能转化为机械能。
【解答】（1）“日照香炉生紫烟”，这是通过热传递的方式来改变香炉峰的内能，加快了水的蒸发而生成“紫烟”；
（2）将开水灌入保温瓶，未灌满时就塞好瓶塞，瓶塞通常会被喷出，此时将水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能，这和汽油机的做功冲程的能量转化相同。
9．【答案】大；减小
【知识点】物体内能的改变方法；燃料的热值
【解析】【分析】（1）热值是表示燃料完全燃烧时放热本领的物理量；
（2）物体对外界做功，它的内能会减小；外界对物体做功，它的内能会增大。
【解答】（1）该火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为氢的热值大；
（2）燃气对火箭做功，将燃气的内能转化为火箭的机械能，则燃气的内能会减小。
10．【答案】1.05×107；45
【知识点】热量的计算；燃料的热值
【解析】【分析】（1）根据公式Q=qm计算秸秆煤放出的热量；
（2）根据公式Q=cm（t-t0）计算水升高到的温度。
【解答】（1）秸秆煤放出的热量：Q=qm=2.1×107J/kg×0.5kg=1.05×107J；
（2）根据公式Q=cm（t-t0）得到：1.05×107J=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×（t-20℃）；
解得：t=45℃。
11．【答案】机器气缸内；汽油机；柴油；吸气；压缩；做功；排气
【知识点】热机
【解析】【分析】根据内燃机的定义、分类和工作过程解答。
【解答】内燃机就是燃料在机器气缸内燃烧的热机。以汽油为燃料的内燃机叫做汽油机，以柴油为燃料的内燃机叫做柴油机。 大部分的汽油机都是由吸气、压缩、做功 、排气四个冲程的循环往复来保证机器正常工作的。
12．【答案】水吸收的热量是Q=cm△t=4.2×103J/(kg·℃)×50kg×（60℃-20℃）=8.4×106J。
【知识点】热量的计算
【解析】【分析】根据公式Q=cm△t计算水吸收的热量。
13．【答案】D
【知识点】内能；物体内能的改变方法
【解析】【分析】做功可以改变物体的内能。
【解答】A、第2步中使活塞上下往复移动50次的目的不是寻求普遍规律，故A错误。
B、第3步操作不是为了排除活塞克服筒壁摩擦做功使筒壁温度升高的影响，故B错误。
CD、导致气筒底部筒壁发热的主要原因是对气体做功，增加了气体的内能，温度升高，故C错误，D正确。
故答案为：D。
14．【答案】C
【知识点】凝华及凝华现象；内能
【解析】【分析】物体吸收热量，内能增大；物体放出热量，内能减小，据此分析判断。
【解答】将梨放在室外冰冻便成了“冻梨”，吃的时候放在冷水中“缓”一下，当周围结出了一圈冰后就可以吃了，这个过程说明周围的水放热发生凝固现象，而冻梨吸收热量后内能增大。
故C正确，而A、B、D错误。
故选C。
15．【答案】B
【知识点】内能；物体内能的改变方法
【解析】【分析】（1）根据Q=cmΔt判断分析。
（2）内燃机的做功冲程是内能转化为机械能。
（3）一切物体都有内能。
（4）改变物体内能的两种方式：做功和热传递。做功是能量的转化，热传递是能量的转移。
【解答】A、质量相同的凝胶和其它物质比较，降低相同的温度，根据Q=cmΔt，比热容大的物质，放出的热量多，所以凝胶的比热容较大，凝胶放出的热量较多，故A正确。
B、内燃机的做功冲程中内能转化为机械能，用手掰动小铁片的过程是机械能转化为内能，故B错误。
C、一切物体都有内能，固态的凝胶也具有内能，故C正确。
D、暖手时，凝胶由液态变为固态，放出热量，暖手宝温度升高，热量由暖手宝传递给手，所以是通过热传递使手的内能增加，故D正确。
故答案为：B。
16．【答案】C
【知识点】温度、热量与内能的关系
【解析】【分析】A.一切物体都有内能，组成所有物质的分子都在不停地做无规则运动；
B.当晶体熔化、液体沸腾时，都要吸收热量，但温度不变；
C.内能的大小跟质量、温度有关；
D.比热容是物质的一种特性，与物质的状态有关，与物质的温度、质量位置没有关系。
【解答】A.因为物体的分子永不停息地做无规则的运动，所以任何物体都有内能，0℃的冰仍具有内能，故A错误；
B.一个物体吸收了热量，它的温度不一定会升高，如晶体熔化、液体沸腾时，都要吸收热量，但温度不变，故B错误；
C.一个物体温度升高时，分子的无规则运动速度也越快，内能增加，故C正确；
D.因为比热容是物质的一种特性，与吸收或放出的热量、温度、质量都没有关系，故D错误。
故答案为：C。
17．【答案】D
【知识点】物体内能的改变方法
【解析】【分析】（1）温度越高，分子热运动越剧烈；
（2）活塞克服气缸壁摩擦力做功的大小为：W=fs；
（3）活塞克服摩擦力做功，机械能减小；
（4）力F推动活塞将机械能转化为内能，和四冲程汽油机的压缩冲程的能量转化相同。
【解答】A.活塞向左运动，对气体做功，气体内能增加，温度升高，分子运动速度增大，故A错误；
B.若活塞在恒力F作用下向左运动了S长的距离，则活塞克服气缸壁摩擦力做功的大小为：W=fs，其中f为摩擦力，故B错误；
C.恒力F推动活塞向左运动过程中，活塞克服摩擦力做功，机械能减小，故C错误；
D.力F推动活塞向左运动，对气体做功，将机械能转化为内能，这一过程中能量转化形式和四冲程汽油机的压缩冲程的能量转化相同，故D正确。
故答案为：D。
18．【答案】D
【知识点】汽化及汽化吸热的特点；物体内能的改变方法
【解析】【分析】A.做功可以改变物体的内能，对物体做功，物体的内能增加；
BCD.物质从液态变为气态的过程叫做汽化，物质从气态变为液态的过程叫做液化，汽化吸热，液化放热。
【解答】 A.CO2经过压缩机时，对CO2做功，CO2的内能增大，温度升高，故A错误；
B.CO2经过冷凝器时由气态变成液态，发生了液化放热，内能减小，故B错误；
C.由图可知，液态CO2经过膨胀阀时一部分变为气态CO2，则此过程中发生了汽化，分子间的距离变大，故C错误；
D.CO2经过蒸发器时由液态变成了气态，发生了汽化现象，汽化吸热，故D正确。
故选D。
19．【答案】B
【知识点】分子的热运动；液化及液化现象；燃料的热值；热机
【解析】【分析】A.热值是燃料的一种性质，只与燃料的种类有关；
B.根据物质的初始态和终末态确定物态变化的名称；
C.根据分子运动的知识判断；
D.热机的压缩冲程，将机械能转化为内能；做功冲程，将内能转化为机械能。
【解答】A.炉中的木炭在燃烧过程中，燃料的种类不变，因此热值不变，故A正确不合题意；
B.壶嘴冒出的“白气”是水蒸气从气态变成液态发生液化现象，故B错误符合题意；
C.茶香扑鼻是因为分子在不停地做无规则运动，故C正确不合题意；
D.沸腾时盖子顶起时，将内能转化为机械能，和热机的做功冲程相同，故D正确不合题意。
故选B。
20．【答案】C
【知识点】燃料的热值
【解析】【分析】热值是燃料的一种特性；在完全燃烧相同质量的不同燃料时，热值越大的燃料燃烧释放出的热量越多。
【解答】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。
故答案为：C。
21．【答案】A
【知识点】器官和系统；热机；水的净化；太阳系的组成；行星及其卫星
【解析】【分析】 同化作用是生物新陈代谢当中的一个重要过程，作用是把消化后的营养重新组合，形成有机物和贮存能量的过程。 异化作用就是生物的分解代谢。是生物体将体内的大分子转化为小分子并释放出能量的过程。呼吸作用是异化作用中重要的过程。
【解答】A. 太阳系可视作一个天体系统，地球作为太阳系的行星围绕太阳公转 ，A正确；
B. 人体可视作一个生命系统，生长发育阶段同化作用强度大于异化作用，B错误；
C. 汽油机可视作一个动力系统，汽油机做功冲程气缸内燃气的内能减少，此过程将内能转化为机械能，C错误；
D. 自来水厂可视作一个水净化系统，通过过滤除去水中固体颗粒属于物理变化，没有新物质的产生，D错误；
故答案为：A.
22．【答案】（1）汽化
（2）③
【知识点】汽化及汽化吸热的特点；热机
【解析】【分析】（1）根据物质的初始态和终末态确定物态变化的名称；
（2）热机的压缩冲程，将机械能转化为内能；做功冲程，将内能转化为机械能。
【解答】（1） 加热时，玉米内水吸热从液态变成气态发生汽化现象；
（2）玉米爆开时，将内能转化为机械能，与热机的做功冲程相同，故选③。
23．【答案】2400；；10
【知识点】功的计算公式的应用；燃料的热值；热机；机械效率的计算
【解析】【分析】（1）在四冲程内燃机中，一个工作循环飞轮转动2周，对外做功1次；
（2）根据W=Fs计算牵引力做的功；
（3）首先根据计算发动机获得的机械能，再根据图片确定热机的效率，最后根据计算燃料放出的热量，根据计算需要燃烧汽油的质量。
【解答】（1） 一台四冲程汽油机每秒钟做功20次，则它的飞轮转速为每秒钟20×2=40次，则飞轮转速为：40×60=2400转/分；
（2）牵引力做的功为W=Fs=1500N×80×103m=1.2×108J；
（3）发动机获取的机械能：；
根据图片可知，热机的效率：η'=1-33%-30%-7%=30%；
则汽油燃烧放出的热量：；
则需要燃烧汽油的质量：。
24．【答案】29.1；多次测量求平均值，减少误差；使种子充分燃烧
组别 烧杯中水加热前水温/℃ 烧杯中水加热后水温/℃ 烧杯中水体积/mL 吸收能量/J)
【知识点】温度、热量与内能的关系
【解析】【分析】根据的变形公式计算出第三次实验中水升高的温度，从而计算出水的末温；三次测量求平均值可减小误差；根据燃烧的条件进行解答。
【解答】【初步测定】第三次实验中，，则；
小组同学要重复测定3次来获得实验数据，其目的是多次测量求平均值，减少误差；
【实验改进】同学们分析了导致测量值与实际值之间巨大差异的可能原因，针对分析结果，对实验进行了反复迭代改进，最后设计了如图乙所示的装置，其中通入氧气的目的是使种子充分燃烧；
根据改进的实验设计，实验时还需增加一个数据记录表，表格设计如下：
组别 烧杯中水加热前水温/℃ 烧杯中水加热后水温/℃ 烧杯中水体积/mL 吸收能量/J)
故答案为：29.1；多次测量求平均值，减少误差；使种子充分燃烧；
组别 烧杯中水加热前水温/℃ 烧杯中水加热后水温/℃ 烧杯中水体积/mL 吸收能量/J)
25．【答案】（1）内；B
（2）柴油的着火点最低，最容易燃烧
（3）根据压强公式得：P=F/S=5×105N/0.04m2=1.25×107Pa
（4）根据热量公式得：Q=Vq=200L×3.3×107J/L=6.6×109J
【知识点】压强的大小及其计算；热量的计算；热机；燃烧与灭火
【解析】【分析】冲程汽油机的一个工作循环的四个冲程中，压缩冲程是将机械能转化为内能的过程，做功冲程是将内能转化为机械能的过程。
【解答】（1）铁块对缸内气体做功，导致缸内气体内能变大，温度升高， 这个过程类似于燃油发动机的压缩冲程将机械能转化为内能；
（2）由表格数据可知柴油的着火点最低，最容易燃烧。
（3）压力除以受力面积等于压强。
（4） 完全燃烧时产生的能量等于热值乘以体积。
26．【答案】（1）解：汽油放出的热量为：Q放＝mq＝5kg×5×107J/kg＝2.5×108J；所做的功为：W＝Q放η＝2.5×108J×30%＝7.5×107J；通过的距离为：s＝vt＝75km/h×1h＝75km＝7.5×104m
牵引力为：＝1000N；
因为汽车匀速平直行驶，牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，所以f＝F＝1000N；
（2）解：汽油燃烧释放能量的40%为：Q'＝Qη1＝2.5×108J×40%＝1×108J，
转换的电能：W'＝Q'η2＝1×108J×15%＝1.5×107J。
【知识点】二力平衡的条件及其应用；功的计算公式的应用；热量的计算
【解析】【分析】（1）首先求出放出的热量，然后求出所做的有用功，根据W=Fs求出牵引力；
（2）汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，可求转化的能量，由提高到15%可求转换的电能。
27．【答案】（1）阻力 （摩擦力）
（2）F=G=mg=4.8×104kg×10N/kg=4.8×105N
（3）Q=mq=5000kg×4.6×107J/kg=2.3×1011J
W机=40%Q=40%×2.3×1011J=9.2×1010J
W推=FS=4.6×104N×（500km/h×2h）=4.6×1010J
=4.6×1010J/4.6×1010J ×100 \% =50%
【知识点】增大或减小摩擦的方法；压强的大小及其计算；功的计算公式的应用；燃料的热值
【解析】【分析】 (1) 形成空气层分离机体和水面， 类似于气垫船，能减小摩擦力；
（2）压力等于重力大小，压力除以受力面积等于压强；
（3） 燃油完全燃烧获得的内能等于热值乘以质量，总热量乘以发动机热效率等于获得的机械能， 推力所做的功等于推力乘以作用距离， 推力所做的功除以获得的机械能等于推进效率。
28．【答案】动力大：①柴油机压缩冲程前后汽缸容积比大，做功冲程活塞受到的压力大，推动飞轮转动的力大；②柴油机飞轮大，动力臂大，根据F1L1=F2L2，可以克服更大的阻力。
机械效率高：①柴油机吸入的是空气，同排量的情况下，氧气更充足，有利于柴油的充分燃烧；②柴油以雾状油滴的形式喷出，遇到高温迅速汽化，增大了可燃物与助燃剂的接触面积，燃烧更充分；③柴油机的汽缸长度长，燃油推动活塞的距离大；④柴油机压缩冲程前后压缩比大，缸内气压大，燃气对活塞的压力大，根据W=FS， 燃气对活塞做的功多，转化得到的机械能大。
上述6点，一点一分，写出任意4点即得满分
【知识点】功的计算公式的应用；热机；杠杆的平衡条件
【解析】【分析】理解表中参数，区分汽油机和柴油机在动力和效率方面不同点。结合杠杆平衡条件F1L1 =F2L2和做功W=FS进行分析。
【解答】
由表中数据可知，汽油机和柴油机在动力方面：
①柴油机压缩冲程前后汽缸容积比大，做功冲程活塞受到的压力大，推动飞轮转动的力大。
②柴油机飞轮大，动力臂大，根据F1L1=F2L2可以克服更大的阻力。
机械效率方面：
①柴油机吸入的是空气，同排量的情况下，氧气更充足，有利于柴油的充分燃烧。
②柴油以雾状油滴的形式喷出，遇到高温迅速汽化，增大了可燃物与助燃剂的接触面积，燃烧更充分。
③柴油机的汽缸长度长，燃油推动活塞的距离大。
④柴油机压缩冲程前后压缩比大，缸内气压大，燃气对活塞的压力大，根据W=FS，燃气对活塞做的功多，转化得到的机械能大。
29．【答案】（1）水
（2）Mg2Cu+3H2MgCu2+3MgH2
（3）人工光合作用系统进行呼吸作用消耗糖类；植物进行光合作用同时进行呼吸作用
（4）汽车行驶100km消耗的机械能：W=Fs= 8.4×102N ×100×103m=8.4×107J；
氢气燃烧放出的热量：；
那么需要氢气的质量为：。
【知识点】功的计算公式的应用；燃料的热值；书写化学方程式、文字表达式
【解析】【分析】（1）根据图片确定循环制氢的原理，从而确定要加入的物质；
（2）根据图片确定反应物、反应条件和生成物，据此写出反应的方程式；
（3）可从是否进行呼吸作用从而消耗糖类的角度分析；
（4）首先根据W=Fs计算行驶100km做的功，再根据计算氢气燃烧放出的热量，最后根据计算消耗氢气的质量。
【解答】（1）根据图片可知。“循环制氢”的过程，其实就是水分解为氢气和氧气的过程，因此需要不断加入的物质为水；
（2）根据图片可知，“贮存氢气”的过程，其实就是Mg2Cu和氢气反应，生成MgCu2和MgH2的过程，即方程式为： Mg2Cu+3H2MgCu2+3MgH2。
（3）科学家设计的人工光合作用系统与绿色植物光合作用消耗二氧化碳量相等的情况下，人工光合作用系统中糖类的积累量高于绿色植物，其原因是：人工光合作用系统进不行呼吸作用消耗糖类；植物进行光合作用同时进行呼吸作用消耗糖类。
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