第十四章 内能的利用 课时练习（含解析） 初中物理人教版 九年级全一册

内能的利用
一、单选题（共10小题，每小题4分，共40分）
1.在做功冲程中，汽油机燃气的压强可达，柴油机燃气的压强可达，如果汽油机和柴油机的活塞面积、活塞运动的距离都相同，则在一个做功冲程中柴油机与汽油机做功之比是( )
A.1∶2 B.1∶1 C.2∶1 D.4∶1
2.下图是汽油机一个工作循环的四个冲程，不是靠飞轮惯性完成的冲程是( )
A. B. C. D.
3.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
4.提高热机效率的有效途径是( )
A.采用优质燃料 B.减少热机的各种热损失，保证良好润滑
C.降低热机的功率 D.避免使用热机
5.下列选项可能符合汽车等热机能量流向的是( )
A.
B.
C.
D.
6.煤油的热值为、比热容为，以下说法中正确的是( )
A.煤油的热值、比热容与质量大小无关
B.燃烧1 kg煤油一定放出的热量
C.1 kg煤油用去一半，煤油的热值减小，比热容不变
D.1 kg煤油温度升高1 ℃需要放出的热量
7.汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是( )
A.甲图是压缩冲程，活塞对汽缸内的气体做功，气体的温度升高
B.由乙图可知该汽油机的效率是30%
C.汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值
D.为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的热值
8.某路灯照明系统的太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，对如图方框中能量形式判断正确的是( )
A.甲是“电能” B.乙是“太阳能” C.丙是“电能” D.丁是“机械能”
9.1964年人类制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯，如图所示是它的气室示意图。它是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室，压缩后再推入工作室，然后被压缩的空气推动涡轮机带动发电机发电。下列说法正确的是( )
A.当关闭，开启时，空气的内能转化为海水的机械能
B.当关闭，开启时，海水的机械能转化为空气的内能
C.当开启，关闭时，空气的内能转化为海水的机械能
D.当开启，关闭时，空气的内能转化为涡轮机的机械能
10.关于能源、环境保护及能量守恒定律，下列说法正确的是( )
A.可燃冰、石油都属于可再生能源
B.废旧电池可以随意丢弃
C.用电动汽车替代燃油汽车，可以减少二氧化碳的排放
D.随着时代的进步，永动机是可以造出的
二、填空题（共30分）
11.汽油机和柴油机在构造上相比，汽油机顶部有一个__________，柴油机顶部有一个__________。一台四冲程汽油机，飞轮的转速为1800r/min，则此汽油机每秒钟内完成__________个冲程，做了__________次功。
12.如图为单缸四冲程汽油机的______冲程，该冲程活塞移动时，汽缸内燃料混合气体的压强变______。若该汽油机转速为2400 r/min，测它每分钟完成______个如图所示的冲程。
13.建筑工地上有一台大型汽车吊，把100 t建筑材料从地面吊到15 m高处，汽车吊做的有用功为_____J。在这过程中，汽车吊消耗柴油的质量为2.0 kg，则完全燃烧2.0 kg柴油释放的内能为_____J，该过程中汽车吊的效率为_____%。（柴油的热值为取10 N/kg）
14.2023年10月26日神舟十七号发射成功，中国的航天事业令中华儿女为之自豪。
（1）火箭起飞时，采用液态氢作为燃料，燃烧时，把液氢的______能转化为内能，产生大量高温高压的气体，气体对火箭做功，气体的内能会______；
（2）燃料燃烧后喷出的高温气体，通过______（填改变物体内能的方式）使发射台温度急剧升高，为了避免破坏，下面建造了一个巨大的水池，使其降温；
（3）小园在网络上查找了某型号火箭（有两种发动机）的一些数据。
发动机 个数 燃料
种类 质量/t 热值/
芯一级 1 液氢 22 1.4
助推器 4 煤油 30 0.46
①火箭的芯一级内燃料完全燃烧放出的热量是______J；
②火箭发射前加注液氢时，箭体内某个100 kg的铝制部件温度会降低，该部件从18 ℃降到0 ℃的过程中放出的热量为______J（几种金属的比热容如图）。
15.如图是一位“发明家”设计的一种水动机。利用上水池的水使水轮发电机发电，然后，利用发电机发出的电能驱动抽水机把下水池的水再抽回上水池（一部分电能供用电器使用）。这样不断循环下去，就可以制成一个永动机。这个永动机______（填“能”或“不能”）持续运转，因为它违背了______定律。
16.扬州是全国著名路灯制造基地，近年智能化光电互补式路灯大量使用，该路灯装有太阳能发电装置，白天将获得的电能储存在蓄电池内，夜间由蓄电池或交流电源对路灯供电，太阳能发电装置是将_______能转化为_______能，电源是将_______能转化为_______能的装置。
第16题图 第17题图
17.如图所示是一种设想中的永动机，根据能量守恒定律可知，这种永动机________（选填“能”或“不能”）制造出来。火箭发射升空时，燃料燃烧将燃料的化学能转化为燃气的__________能，再转化为火箭的__________能。
三、计算题（共30分）
18.（12分）发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质。若某台以93号汽油为燃料的汽车。其发动机的相关数据如下表所示。表中空燃比指的是汽缸内空气和燃油的质量比。
1min内完成的 工作循环数 2400次 汽缸内汽油和空气混合气体的密度
汽缸的工作容积 1.8L 汽油的热值
发动机最大功率 82.8kW 空燃比 12：1
（1）汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程，一个汽缸正常工作四个冲程的顺序是_______（对甲、乙、丙、丁重新排序），其中内能转化为机械能的冲程是图________。
（2）汽车以120km/h的速度匀速运动时发动机的输出功率最大，此时汽车lmin内做的有用功是多少？
（3）汽车完成一个工作循环时，汽缸内吸入的汽油和空气混合气体的质量是多少？燃料完全燃烧放出的热量是多少？
（4）当汽车以120km/h的速度匀速行驶时，发动机的效率是多大？
19.（8分）天然气灶使用方便、经济环保。如图所示，在一个标准大气压下，天然气灶将1.5 L、温度为20 ℃的水加热至沸腾，大约需要5 min。已知水的比热容为，天然气的热值为，求：
（1）水吸收的热量；
（2）若天然气完全燃烧放出的热量50%被水吸收，烧开这壶水需要多少天然气。
20.（10分）图为汽油机做功冲程的示意图。若某型号单缸四冲程汽油机的活塞直径为60mm（面积近似取），活塞冲程长度为L=0.06m，某种工作状态下做功冲程燃气的平均压强为，活塞以次/分钟作往复运动，汽油机往复运动两次，对外做功一次。
（1）汽油机在此工作状态下的功率是多少？
（2）如果此工作状态下每分钟消耗20g汽油，那么汽油机把内能转化为机械能的效率是多少？（、不计摩擦）
答案以及解析
1.答案：C
解析：汽油机和柴油机的活塞面积、活塞运动的距离都相同，则说明汽油机和柴油机的活塞面积之比为1∶1；运动距离之比为1∶1；燃气压强之比为
则柴油机与汽油机做功之比为
故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
2.答案：B
解析：在汽油机的四个冲程中只有做功冲程对外做功，其他三个冲程都是靠飞轮的惯性完成的.A.图中排气门打开，活塞向上运动，汽缸容积减小，是排气冲程，故不符合题意；B.图中两气门都关闭，活塞向下运行，火花塞点火，汽缸容积增大，是做功冲程，故符合题意；C.图中两气门都关闭，活塞向上运行，汽缸容积减小，是压缩冲程，故不符合题意；D.图中进气门打开，活塞向下运行，汽缸容积增大，是吸气冲程，故不符合题意.
3.答案：C
解析：图中的气门关闭，活塞下行，因此这是做功冲程；在做功冲程中，将内能转化机械能，故选C。
4.答案：B
解析：热机效率是有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。要提高热机的效率，就要想办法减少各种热量的损失。
A.采用优质的燃料，提高燃料的热值，并不能提高热机的效率，故A不符合题意；
B.减少热机的各种热损失，保证良好的润滑，减少摩擦，可以提高有效利用的能量与总能量之比，故B符合题意；
C.降低热机的功率，不能改变热机效率，故C不符合题意；
D.不使用热机，并不能提高热机的效率，故D不符合题意。
故选B。
5.答案：D
解析：热机燃烧燃料放出的能量，有部分转化为提供热机动力的机械能，还有相当部分能量散失了。而汽油机的效率一般为20%~30%，则机械能约为
散失的内能
故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
6.答案：A
解析：比热容和热值都是物质的特性，其大小与质量无关，故A正确；煤油的热值为，表示完全燃烧1 kg煤油可放出的热量，故B错误；1 kg煤油用去一半，煤油的热值不变，比热容不变，故C错误；煤油的比热容为，它表示1 kg煤油的温度升高1 ℃需要吸收的热量，故D错误。
7.答案：A
解析：根据图甲可知，两个气门关闭、活塞上行，为压缩冲程，活塞对汽缸内的气体做功，机械能转化为内能，气体的温度升高，故A正确；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，由图可知，输出有用机械能所占比例为，即该汽油机的效率为28%，故B错误；热值是燃料本身的一种特性，只与燃料种类有关，和燃料的质量、放出热量的多少、燃烧是否充分、温度高低无关，故C、D错误。
8.答案：C
解析：太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，其能量转化过程如下：太阳能→电能→化学能→电能→光能。故C正确，A、B、D错误。
9.答案：D
解析：AB.当关闭，开启时，空气进入气室，空气内能与海水机械能间不存在转化关系，故AB错误；
CD.当开启，关闭时，压缩空气进入工作室推动涡轮机转运，空气的内能转化为涡轮机的机械能，故C错误，D正确。
故选D。
10.答案：C
解析：可燃冰、石油等能源在地球上的储量是有限的，消耗后不可能短时间内再生，属不可再生能源，故A错误；废旧电池含有有毒的重金属，随意丢弃会污染环境，故B错误；用电动汽车替代燃油汽车，可以减少二氧化碳的排放，故C正确；永动机违背了能量守恒定律，是不可能被制造出来的，故D错误。
11.答案：火花塞；喷油嘴；60；15
解析：汽油机和柴油机在构造上的区别是：汽油机顶部有个火花塞，柴油机顶部有个喷油嘴。
由于内燃机一个工作循环四个冲程，对外做功一次，飞轮转2周；根据题意飞轮每秒转数为
故每秒钟内完成冲程
对外做功
12.答案：压缩；大；1200
解析：图中活塞向上运动，两气门关闭因此是压缩冲程；压缩冲程中，汽缸内部体积变小，压强变大；若该汽油机转速是2400 r/min，表示每分钟飞轮转动2400圈，汽油机飞轮每转两圈，完成一个工作循环，故它每分钟完成1200个压缩冲程。
13.答案：；；17.4
解析：，建筑材料的重力为，汽车吊做的有用功为；，柴油完全燃烧放出的热量为；汽车吊的效率为。
14.答案：（1）化学；减小
（2）热传递
（3）①；②
解析：（1）燃料燃烧过程中，将化学能转化为气体的内能，气体对火箭做功，又将气体的内能转化为火箭的机械能，所以气体的内能会减小；
（2）火箭发射时，燃料燃烧后喷出的高温气体通过热传递的方式使发射台温度急剧升高；
（3）①根据表中数据，火箭的芯一级内燃料完全燃烧放出的热量为；
（2）由图知，，该部件从18 ℃降到0 ℃的过程中放出的热量为。
15.答案：不能；能量守恒
解析：因为抽水发电，发电又抽水的过程中，是机械能与电能的相互转化，在此过程中，有部分机械能和部分电能会转化为内能，即机械能和电能都会逐渐减少，所以机械能和电能的总量不守恒，发电机和抽水机就不可能不停地运转下去。不可能永远有供用电器工作的电。
16.答案：太阳；电；其他形式的；电
解析：太阳能发电装置是将太阳能转化为电能，电源是将其他形式的能转化为电能的装置。
17.答案：不能；内；机械
解析：永动机不能制造出来，这是因为永动机违背了能量守恒定律。
在火箭升空时，燃料通过燃烧将化学能转化为燃气的内能。
18.答案：（1）乙甲丁丙；丁；（2）；（3）；；（4）25%
解析：（1）甲图进气口和出气口关闭，活塞向上运动，压缩气体做功，是压缩冲程，乙进气口开，出气口关闭，为进气冲程，丙进气口关闭出气口开，为排气冲程，丁图中进出气口关闭，活塞向下运动，是做功冲程，故一个工作循环的顺序是乙甲丁丙：其中丁是做功冲程，将内能转化为机械能。
（2）汽车做的有用功
（3）一个工作循环汽缸内吸入的汽油和空气混合气体的质量是多少
汽油的质量是
一个工作循环汽油全部燃烧释放的能量
（4）汽车lmin内汽油燃烧释放的热量是
发动机的效率是
19.答案：（1）
（2）
解析：（1）由可知，水的质量：；在一个标准大气压下，水的沸点是100 ℃，水吸收的热量：；
（2）根据题意可知，天然气完全燃烧放出的热量：；由可知，消耗天然气的体积：。
20.答案：（1）2070W
（2）13.5%
解析：解：（1）
燃气对活塞的压力
做一次功为
功率为
（2）每分钟汽油燃烧释放的热量为
机械效率为
答：（1）汽油机在此工作状态下的功率是2070W；
（2）在此工作状态下汽油机把内能转化为机械能的效率是13.5%。