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2024-2025学年九年级物理上册单元测试卷（人教版）
第十四章 内能的利用 （B卷）
（考试时间：80分钟 试卷满分：80分）
注意事项：
1．测试范围：人教版九年级上册第14章。
第Ⅰ卷 选择题
选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1、（2024江苏连云港）下列关于燃料的热值说法正确的是（ ）
A. 燃料燃烧越充分，其热值越大
B. 燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少
C. 一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小
D. 焦炭的热值是，完全燃烧1kg焦炭能放出的热量
2、2023年3月30日，长征二号丁运载火箭将宏图一号01组卫星发射升空，该组卫星是国际上首个四星编队飞行的对地成像系统。下列说法正确的是（ ）
A. 火箭用液态氢作燃料，因为氢的比热容较大
B. 火箭升空过程中，以火箭为参照物，发射台是运动的
C. 卫星在绕地球运行过程中运动状态不变
D. 卫星升空过程中，动能增大，重力势能不变
3、（2024年青海）与固体燃料相比，液体燃料火箭无需人工雕刻火药。甲烷是天然气的主要成分。液态甲烷作为火箭发射的燃料之一，其密度约为0.42×103kg/m3，热值为5.0×107J/kg。酒精的密度为0.8×103kg/m3，热值为3.0×107J/kg，下列关于液态甲烷和酒精的叙述正确的是（ ）
A. 酒精的密度比液态甲烷的密度小
B. 液态甲烷燃烧时，内能转化为化学能
C. 相同体积的液态甲烷和酒精，液态甲烷的质量更大
D. 10kg的液态甲烷完全燃烧，放出的热量为5.0×108J
4、如图所示，在四冲程汽油机工作过程中，获得动力的冲程是（ ）
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程
C. 做功冲程 D. 排气冲程
5、下列说法正确的是（ ）
A. “钻木取火”是通过做功来改变物体的内能
B. 内燃机的吸气冲程是将内能转化为机械能的过程
C. 物体的质量越大比热容越大
D. 0℃的冰没有内能
6、（2023年湖北随州）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，活塞对气缸内的气体做功，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
7、（2022四川达州）热学世界真了不起，揭开了隐藏在物质世界深处的秘密，瓦特发明的蒸汽机推动了第一次工业革命……。下列有关热现象描述正确的是（ ）
A．物体吸收热量后内能一定增大，温度一定升高
B．不同物质组成的质量相同的物体，放出同样多的热量时，降温较多的物体其物质比热容较大 C．柴油机在吸气冲程中吸入汽缸的是柴油和空气的混合物
D．登山运动员在高山上用高压锅煮饭，是因为高山上气压小，液体沸点低，米饭不易煮熟
8、为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法错误的是（ ）
A. 尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全
B. 该冲程为做功冲程，内能转化为机械能
C. 汽油在汽缸内完全燃烧，发动机效率可达100%
D. 该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护
9、（2024年四川广安）内燃机的发明是第二次工业革命中应用技术领域的一项重大成就。如图所示为单缸四冲程汽油机的一个冲程示意图，若该汽油机的效率为30%，飞轮每分钟转动1800圈（），则下列说法正确的是（ ）
A. 图中所示冲程是做功冲程
B. 若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的有用功为
C. 该汽油机在1s内做功30次
D. 汽油机消耗的燃料越少，效率一定越高
10、（2023年湖南长沙）砖的制作工艺流传数千年，从晒制到烧制，从青砖到红砖，小小的砖块见证了人类迈向文明的历程，下列说法正确的是（ ）
A. 晒制泥坯时，泥坯温度越高含有的热量越多
B. 高温烧制时，通过热传递的方式改变砖块的内能
C. 烧制红砖时，燃料燃烧越充分，其热值越大
D. 在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的密度变小
第Ⅱ卷 非选择题
填空题（本题共5小题，每空1分，共13分）
11、使用清洁能源天然气有助于国家提出的2060年前实现碳中和的目标。小明同学用他家的天然气灶将质量为2kg，初温为15℃的水加热到95℃，水吸收的热量是_______J：若此过程的热效率为40%，则此过程消耗天然气_______m3。（水的比热容为4．2103J/（kg·℃），天然气热值为4.2107/m3）
12、（2023年江苏无锡） 如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，棉花会立即燃烧，下压过程中活塞对筒内空气______，空气的______能增大，该能量转化过程与汽油机的______冲程相同。
13、（2023年山东枣庄）如图所示，给试管内水加热至一定程度，发现试管口木塞会被推出。给水加热是通过__________的方式使水的内能增加；四冲程内燃机的__________冲程与上述实验木塞被推出过程的能量转化相同。
14、（2023年广西） 2023年5月30日，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭发射成功。火箭升空时，燃料燃烧释放的内能转化为___________能，散失的能量越少，发动机效率越___________（选填“高”或“低”）。
15、在四冲程汽油机中，将机械能转化为内能的冲程是 冲程；汽车发动机工作时飞轮转了3600r/min，1s做 次功。若该汽油机1s对外做功20次，则汽油机飞轮转速为 r/min；发动机工作时会产生大量的热量，为让它正常工作，“水冷”是冷却方式之一，这是因为水的 较大。
三．实验题（本题共2小题，共15分）
16、物理探究小组进行了以下两个热学实验：
(1)在实验中，质量不需要相等的是（ ）
A．甲实验，液体a和b质量 B．甲实验，两酒精灯中酒精的质量
C．乙实验，两杯中液体C的质量 D．酒精和碎纸片的质量
(2)用图甲装置探究不同物质吸热升温的现象，在安装器材时，应该先确定 （选填“铁圈、铁杆”）的位置，再安装其它器材；如果液体a和b高了相同的温度， （选填“能、不能”）说明它们吸热相同，理由是 ；
(3)用图乙装置比较不同燃料燃烧时放出的热量，实验应该记录两烧杯中C的初始温度，并在 时再次读出它们的温度；
(4)已知酒精的热值为，若燃烧皿中酒精的质量是10g，被加热的液体c质量为100g，升高的温度为60℃，估算出液体c的比热容为 ，估算结果比真实值 （选填“大、小）。
17、如图甲所示的水火箭是一种广受学生喜爱的科技制作，其结构示意图如图乙所示。将水火箭竖立于地面，利用打气筒通过打气管向瓶内打气，当瓶内压强增大到一定时，瓶塞脱落，瓶内的水向下喷出，水火箭就接近竖直地向上飞起。小明对同一个水火箭能飞行的最大高度产生了兴趣，于是他提出问题：水火箭能飞行的最大高度与哪些因素有关？接着他作出如下猜想：
猜想①：可能与起飞前瓶内的最大气压有关
猜想②：可能与瓶内所装水的体积有关
请你回答下列问题：（不考虑水火箭容积的变化）
(1)瓶内的水向下喷出时能量转化相当于内燃机的 冲程；
(2)实验中无法直接测量水火箭竖直上升的最大高度，可以转换为测量水火箭从发射到落地的 来间接反映这个高度；
(3)在探究猜想①时，小明控制瓶内水的体积一定，通过改变瓶塞的松紧程度从而改变水火箭起飞前 。通过多次实验，并将记录的数据绘制为如图丙所示的图像，分析图像可以得到水火箭飞行的最大高度与起飞前瓶内最大气压的关系是 ；
(4)在探究猜想②时，小明控制瓶塞松紧程度一定，改变瓶内水的体积，通过多次实验，并将记录的数据绘制为如图丁所示的图像。由此得出结论：起飞前瓶内的最大气压一定时，水火箭飞行高度随瓶内水的体积先增大后减小。你认为小明根据这一实验过程得出的结论是否可信并说明理由： 。
四．计算题（本题共2小题，共12分）
18、中国首次火星探索任务“天问一号”探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。火箭燃料的发展如表1所示，表2是一些燃料的热值。
表1
第1代 第2代 第3代 第4代
燃料 氧气和汽油混合 偏二甲肼 煤油 液态氢
氧化剂 四氧化二氮 液态氧 液态氧
表2
燃料 热值 燃料 热值
汽油 4.6×107J/kg 煤油 4.6×107J/kg
柴油 4.3×107J/kg 氢 1.4×108J/kg
（1）使用氢作为燃料的主要优点是： 热值大 和 无污染 。
（2）某火箭发射时携带了3×104kg液态氢燃料，这些燃料完全燃烧最多能将多少千克初温为20℃的水加热至沸腾？[c水＝4.2×103J/（kg ℃），当地大气压为1标准大气压]
（3）氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在气缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源车以70kW的功率匀速行驶0.5h，消耗了2kg燃料，求该发动机的效率。
19、以汽油为燃料的某品牌卡丁车额定功率为23kW，其满载时的质量为640kg， 轮胎与沙滩接触的总面积为0.32m2。它在水平沙滩上匀速直线运动5min，行驶了3km。求：
(1)当卡丁车满载并静止在水平沙滩上时，它对沙滩的压强为多大？
(2)此次行驶中，卡丁车运动的速度和受到的水平阻力各是多少？
(3)若卡丁车的汽油机效率为25%，此次行驶中，卡丁车需要燃烧汽油的质量是多少千克？（g取10N/kg，q汽油=4.6×107J/kg）
科普阅读题与简答题（共2小题，共10分）
20、如图所示，热机发明后，一直在持续的改进和发展中。
材料一：1769年，法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车（图甲），传统蒸汽机的燃料在气缸外部燃烧（图乙）。
材料二：1862年，法国人德罗夏提出内燃机（内燃指燃料在气缸内燃烧）的四冲程循环理论：①气缸的向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入气缸；②通过气缸的向内运动对进入气缸里的燃料进行压缩；③高压燃烧气体产生巨大爆发力；④将已经燃烧的废气从气缸中排出。
材料三：1876年，德国人奥托制造出以四冲程为依据的燃气内燃机，利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复。阅读上面材料，回答下列问题：
（1） 根据材料知道内燃机一个工作循环有四个冲程，请你判断图丙中表示的是 冲程，内燃机中的燃料在燃烧过程中热值 （选填“不变”、 “变大”或“变小”）；
（2） 汽车发动机是常见的一种内燃机，它工作时用水而不用其他液体来做冷却剂，这是因为水的 。某汽车散热器中装有质量为5kg、温度为20°C的水，在水温升高40℃的过程中，水吸收的热量是 J；[水的比热容为 4.2×103J/（kg °C）]
（3） 某汽车发动机的能量流向如图丁所示，请根据给出的信息计算；完全燃烧0.2kg的汽油能够获得 J的能量，这些能量能产生 J的有用功。 （汽油的热值为 4.6×107J/kg）
21、汽车作为人们的代步工具，给人们的生活提供极大的便利，但是由于汽车的发动机在工作过程中有较大的能量损失，形成了“高能耗，低效率”的现状，同时也给环境带来了一定的污染。请回答下列问题：
（1）请分析汽车发动机“低效率”的原因；（至少写出两点）
（2）请写出一条“节能减排，低碳生活”的措施。
34题
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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2024-2025学年九年级物理上册单元测试卷（人教版）
第十四章 内能的利用 （B卷）
（考试时间：80分钟 试卷满分：80分）
注意事项：
1．测试范围：人教版九年级上册第14章。
第Ⅰ卷 选择题
选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1、（2024江苏连云港）下列关于燃料的热值说法正确的是（ ）
A. 燃料燃烧越充分，其热值越大
B. 燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少
C. 一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小
D. 焦炭的热值是，完全燃烧1kg焦炭能放出的热量
【答案】D
【解析】
【详解】A．燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的燃烧程度无关，故A错误；
B．根据Q=mq可知，放出的热量与热值、质量有关，故B错误；
C．一瓶酒精用去三分之一后，质量变化、热值不变，故C错误；
D．焦炭的热值是3.0×107J/kg，它表示的意思是1kg的焦炭完全燃烧时放出的热量是3.0×107J，故D正确。
故选D。
2、2023年3月30日，长征二号丁运载火箭将宏图一号01组卫星发射升空，该组卫星是国际上首个四星编队飞行的对地成像系统。下列说法正确的是（ ）
A. 火箭用液态氢作燃料，因为氢的比热容较大
B. 火箭升空过程中，以火箭为参照物，发射台是运动的
C. 卫星在绕地球运行过程中运动状态不变
D. 卫星升空过程中，动能增大，重力势能不变
答案：B
解析：A．用液态氢作火箭燃料，是因为液态氢的热值较大，完全燃烧相同质量的氢与其它燃料相比，放出的热量更多，故A错误；
B．以火箭为参照物，火箭升空过程中，与发射台的位置不断发生变化，所以发射台是运动的，故B正确；
C．该卫星在绕行过程中速度和高度不断变化，所以运动状态是变化的，故C错误；
D．卫星在升空的过程中，由于质量不变，速度和高度都增大，所以动能和重力势能都增大，故D错误。
故选B。
3、（2024年青海）与固体燃料相比，液体燃料火箭无需人工雕刻火药。甲烷是天然气的主要成分。液态甲烷作为火箭发射的燃料之一，其密度约为0.42×103kg/m3，热值为5.0×107J/kg。酒精的密度为0.8×103kg/m3，热值为3.0×107J/kg，下列关于液态甲烷和酒精的叙述正确的是（ ）
A. 酒精的密度比液态甲烷的密度小
B. 液态甲烷燃烧时，内能转化为化学能
C. 相同体积的液态甲烷和酒精，液态甲烷的质量更大
D. 10kg的液态甲烷完全燃烧，放出的热量为5.0×108J
【答案】D
【解析】
【详解】A．液态甲烷密度约为0.42×103kg/m3，酒精密度为0.8×103kg/m3，酒精的密度比液态甲烷的密度大，故A错误；
B．液态甲烷燃烧时，化学能转化为内能，故B错误；
C．酒精的密度比液态甲烷的密度大，根据，相同体积的液态甲烷和酒精，液态甲烷的质量较小，故C错误；
D．10kg的液态甲烷完全燃烧，放出的热量为
故D正确。
故选D。
4、如图所示，在四冲程汽油机工作过程中，获得动力的冲程是（ ）
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程
C. 做功冲程 D. 排气冲程
答案：C
解析：
四冲程汽油机工作时，只有在做功冲程中将燃料燃烧产生燃气的内能转化为机械能，为内燃机工作提供动力，其它三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的，故C符合题意；故ABD不符合题意。
故选C。
5、下列说法正确的是（ ）
A. “钻木取火”是通过做功来改变物体的内能
B. 内燃机的吸气冲程是将内能转化为机械能的过程
C. 物体的质量越大比热容越大
D. 0℃的冰没有内能
答案：A
解析：
A．“钻木取火”将机械能转化为内能，涉及能量转化，故是通过做功来改变物体的内能，故A正确；
B．内燃机吸气冲程没有涉及能量转化，故B错误；
C．比热容是物体的特性，描述物质吸收热量的能力，比热容的大小与质量无关，故C错误；
D．由于分子是在永不停息的做无规则运动，故任何物体都具有内能，故D错误。
故选A。
6、（2023年湖北随州）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，活塞对气缸内的气体做功，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
答案：A
解析：A．如图甲所示，进气孔和排气孔都关闭，活塞向上运动，压缩气体，对气体做功，气体温度升高，这是汽油机的压缩冲程，故A正确；
B．由乙图可知该汽油机的效率为
η=100%-6%-30%-36%=28%
故B错误；
CD．热值是燃料完全燃烧时的放出的热量和质量之比，燃料的热值只与燃料的种类和状态有关，与燃料是否完全燃烧无关，燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的利用率，不会降低燃料的热值；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利用率，不能提高燃料的热值，故CD错误。
故选A。
7、（2022四川达州）热学世界真了不起，揭开了隐藏在物质世界深处的秘密，瓦特发明的蒸汽机推动了第一次工业革命……。下列有关热现象描述正确的是（ ）
A．物体吸收热量后内能一定增大，温度一定升高
B．不同物质组成的质量相同的物体，放出同样多的热量时，降温较多的物体其物质比热容较大 C．柴油机在吸气冲程中吸入汽缸的是柴油和空气的混合物
D．登山运动员在高山上用高压锅煮饭，是因为高山上气压小，液体沸点低，米饭不易煮熟
答案：D。
解析：
A、物体吸收热量，内能一定增大，但温度不一定升高，例如：晶体在熔化过程中，继续吸热，但温度是不变的，内能增大，故A错误；
B、根据Q＝cmΔt可知，不同物质组成的质量相同的物体，当放出同样热量时，降温较多的物体其物质比热容较小，故B错误；
C、内燃机工作过程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气，故C错误；
D、高山上煮饭，不容易煮熟，是因为高山上大气压低导致水的沸点低，故D正确。
8、为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法错误的是（ ）
A. 尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全
B. 该冲程为做功冲程，内能转化为机械能
C. 汽油在汽缸内完全燃烧，发动机效率可达100%
D. 该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护
答案：C
解析：
A．尾气中“汽油味”明显降低，这说明汽油的燃烧率较高，燃烧较完全，故A正确，不符合题意；
B．如图所示，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为做功冲程，此冲程燃气的内能转化为活塞的机械能，故B正确，不符合题意；
C．汽车在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率一定小于100%，故C错误，符合题意；
D．尾气中“汽油味”明显降低，这说明汽油的燃烧率较高，在做相同有用功时，消耗的燃料少，减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护，故D正确，不符合题意。
故选C。
9、（2024年四川广安）内燃机的发明是第二次工业革命中应用技术领域的一项重大成就。如图所示为单缸四冲程汽油机的一个冲程示意图，若该汽油机的效率为30%，飞轮每分钟转动1800圈（），则下列说法正确的是（ ）
A. 图中所示冲程是做功冲程
B. 若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的有用功为
C. 该汽油机在1s内做功30次
D. 汽油机消耗的燃料越少，效率一定越高
【答案】B
【解析】
【详解】A．图中所示冲程两气阀关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，故A错误；
B．若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的有用功为
故B正确；
C．飞轮每分钟转动1800圈，则每秒转动30圈，该汽油机飞轮转动2圈对外做功一次，则在1s内做功15次，故C错误；
D．由得，汽油机消耗燃料越少，完全燃烧释放的热量越少，做的有用功不知，无法比较效率高低，故D错误。
故选B。
10、（2023年湖南长沙）砖的制作工艺流传数千年，从晒制到烧制，从青砖到红砖，小小的砖块见证了人类迈向文明的历程，下列说法正确的是（ ）
A. 晒制泥坯时，泥坯温度越高含有的热量越多
B. 高温烧制时，通过热传递的方式改变砖块的内能
C. 烧制红砖时，燃料燃烧越充分，其热值越大
D. 在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的密度变小
答案：B
解析：A．热量是一个过程量，只能说吸收（或者放出）了多少热量，不能说某物体含有多少热量，故A错误；
B．高温烧制时，砖吸收热量，内能增加，即通过热传递的方法增加砖块的内能，故B正确；
C．燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的燃烧程度、质量都无关，故C错误；
D．若在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的质量变小，体积也减小，由于组成砖的材料没有发生变化，则砖的密度不会变化，故D错误。
故选B。
第Ⅱ卷 非选择题
填空题（本题共5小题，每空1分，共13分）
11、使用清洁能源天然气有助于国家提出的2060年前实现碳中和的目标。小明同学用他家的天然气灶将质量为2kg，初温为15℃的水加热到95℃，水吸收的热量是_______J：若此过程的热效率为40%，则此过程消耗天然气_______m3。（水的比热容为4．2103J/（kg·℃），天然气热值为4.2107/m3）
答案： ①. ②.
解析：水吸收的热量是
故水吸收的热量是。
[2] 若此过程的热效率为40%，则天然气的释放的热量为
则天然气的体积为
则天然气的体积为。
12、（2023年江苏无锡） 如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，棉花会立即燃烧，下压过程中活塞对筒内空气______，空气的______能增大，该能量转化过程与汽油机的______冲程相同。
答案： ①. 做功 ②. 内 ③. 压缩
解析：[1][2]将活塞迅速下压，活塞对压缩引火仪内的空气做功，活塞的机械能转化为空气的内能，空气内能增大，温度升高，达到棉花的着火点而燃烧。
[3]汽油机的压缩冲程中，活塞压缩汽油和空气的混合物做功，活塞的机械能转化为混合气体的内能，所以与该过程的能量转化与汽油机的压缩冲程相同。
13、（2023年山东枣庄）如图所示，给试管内水加热至一定程度，发现试管口木塞会被推出。给水加热是通过__________的方式使水的内能增加；四冲程内燃机的__________冲程与上述实验木塞被推出过程的能量转化相同。
答案： 热传递 做功
解析：用酒精灯加热水的过程中，水从酒精灯火焰吸收热量，是通过热传递的方式使水的内能增加的。
试管口木塞会被推出时，水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能转化为软木塞的机械能，则水蒸气内能变小；四冲程内燃机的做功冲程，高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化机械能，与这个原理相同。
14、（2023年广西） 2023年5月30日，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭发射成功。火箭升空时，燃料燃烧释放的内能转化为___________能，散失的能量越少，发动机效率越___________（选填“高”或“低”）。
答案： ①. 机械 ②. 高
解析：[1]火箭升空时，燃料燃烧过程中，将化学能转化为燃气的内能，又将内能转化为火箭的机械能。
[2]内燃机的效率等于用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，散失的能量越少，燃烧放出的热量越多，转化成的有用功越多，使得发动机的效率越高。
15、在四冲程汽油机中，将机械能转化为内能的冲程是 冲程；汽车发动机工作时飞轮转了3600r/min，1s做 次功。若该汽油机1s对外做功20次，则汽油机飞轮转速为 r/min；发动机工作时会产生大量的热量，为让它正常工作，“水冷”是冷却方式之一，这是因为水的 较大。
【答案】 压缩 30 2400 比热容
【详解】[1]汽油机的压缩冲程是活塞向上运动，压缩汽油和空气的混合物，机械能转化为内能。
[2]汽油机的转速为
说明1s内汽油机曲轴的转动次数为60转，曲轴转动两周，对外做功1次，则1s内做功30次。
[3]若该汽油机1s对外做功20次，则1s曲轴转动40周，则飞轮的转数为
[4]用水做冷却剂是因为水的比热容较大，与其他物质相比，升高相同的温度，水吸收的热量较多，所以发动机散热器常用水做冷却剂。
三．实验题（本题共2小题，共15分）
16、物理探究小组进行了以下两个热学实验：
(1)在实验中，质量不需要相等的是（ ）
A．甲实验，液体a和b质量 B．甲实验，两酒精灯中酒精的质量
C．乙实验，两杯中液体C的质量 D．酒精和碎纸片的质量
(2)用图甲装置探究不同物质吸热升温的现象，在安装器材时，应该先确定 （选填“铁圈、铁杆”）的位置，再安装其它器材；如果液体a和b高了相同的温度， （选填“能、不能”）说明它们吸热相同，理由是 ；
(3)用图乙装置比较不同燃料燃烧时放出的热量，实验应该记录两烧杯中C的初始温度，并在 时再次读出它们的温度；
(4)已知酒精的热值为，若燃烧皿中酒精的质量是10g，被加热的液体c质量为100g，升高的温度为60℃，估算出液体c的比热容为 ，估算结果比真实值 （选填“大、小）。
【答案】(1)B
(2) 铁圈 不能 物质的种类不同
(3)燃料燃烧完
(4) 大
【详解】（1）A．甲实验，应控制液体a和b质量与吸收热量相同，通过比较液体升高的温度比较液体吸热能力大小，故A符合题意；
B．甲实验，此案用相同的加热装置，只需要控制加热时间，就可以使液体吸收的热量相同，因此两酒精灯中酒精的质量不用相等，故B符合题意；
CD．乙实验，通过质量相同的C液体温度升高的多少比较质量相同的酒精与碎纸片完全燃烧释放热量的多少，故CD不符合题意。
故选B。
（2）[1]用图甲装置探究不同物质吸热升温的现象，在安装器材时，为了确保酒精灯用外焰加热，温度计的玻璃泡浸没在被测液体中，且不碰到杯壁与杯底，应该先确定铁圈的位置，再安装其它器材。
[2]质量相同的液体a和b高了相同的温度，物质的种类不同，比热容不同，由得，不能说明它们吸热相同。
（3）用图乙装置比较不同燃料燃烧时放出的热量，应确保燃料燃烧的质量相同，则实验应该记录两烧杯中C的初始温度，并在燃料燃烧完时再次读出它们的温度。
（4）[1]10g酒精完全燃烧释放的热量为
由得，液体c的比热容为
[2]由于燃料燃烧过程中，存在热量损失，则液体c吸收的热量小于酒精燃烧释放的热量，而计算过程中，将酒精燃烧释放的热量当作液体c吸收的热量，则会导致测得的结果比真实值大。
17、如图甲所示的水火箭是一种广受学生喜爱的科技制作，其结构示意图如图乙所示。将水火箭竖立于地面，利用打气筒通过打气管向瓶内打气，当瓶内压强增大到一定时，瓶塞脱落，瓶内的水向下喷出，水火箭就接近竖直地向上飞起。小明对同一个水火箭能飞行的最大高度产生了兴趣，于是他提出问题：水火箭能飞行的最大高度与哪些因素有关？接着他作出如下猜想：
猜想①：可能与起飞前瓶内的最大气压有关
猜想②：可能与瓶内所装水的体积有关
请你回答下列问题：（不考虑水火箭容积的变化）
(1)瓶内的水向下喷出时能量转化相当于内燃机的 冲程；
(2)实验中无法直接测量水火箭竖直上升的最大高度，可以转换为测量水火箭从发射到落地的 来间接反映这个高度；
(3)在探究猜想①时，小明控制瓶内水的体积一定，通过改变瓶塞的松紧程度从而改变水火箭起飞前 。通过多次实验，并将记录的数据绘制为如图丙所示的图像，分析图像可以得到水火箭飞行的最大高度与起飞前瓶内最大气压的关系是 ；
(4)在探究猜想②时，小明控制瓶塞松紧程度一定，改变瓶内水的体积，通过多次实验，并将记录的数据绘制为如图丁所示的图像。由此得出结论：起飞前瓶内的最大气压一定时，水火箭飞行高度随瓶内水的体积先增大后减小。你认为小明根据这一实验过程得出的结论是否可信并说明理由： 。
【答案】(1)做功
(2)时间
(3) 瓶内的最大气压 起飞前瓶内最大气压越大，水火箭飞行的高度就越高
(4)见解析
【详解】（1）瓶内的水向下喷出时是瓶内高压气体对水做功，气体的内能转化为水的机械能，内燃机的做功冲程中高温高压气体推动活塞做功，也是内能转化为机械能。所以瓶内的水向下喷出时能量转化相当于内燃机的做功冲程。
（2）火箭上升的高度越高，到落地时所需的时间就越大，所以实验中可以测量水火箭从发射到落地的时间来间接反映这个高度。
（3）[1]在探究猜想①时，根据控制变量法可知，实验中要控制瓶内水量一定，通过改变瓶塞的松紧程度从而改变水火箭起飞前瓶内最大气压的大小。
[2]根据丙图可知，起飞前瓶内最大气压越大，水火箭飞行的高度就越高。
（4）在探究猜想②时，根据控制变量法可知，需要控制瓶内最大气压相同，瓶内气体的体积相同，水的质量不同。而实验中改变了水的质量，会改变瓶内气体的体积的大小，瓶内最大气压的大小会改变，所以实验结论是不可信的。
四．计算题（本题共2小题，共12分）
18、中国首次火星探索任务“天问一号”探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。火箭燃料的发展如表1所示，表2是一些燃料的热值。
表1
第1代 第2代 第3代 第4代
燃料 氧气和汽油混合 偏二甲肼 煤油 液态氢
氧化剂 四氧化二氮 液态氧 液态氧
表2
燃料 热值 燃料 热值
汽油 4.6×107J/kg 煤油 4.6×107J/kg
柴油 4.3×107J/kg 氢 1.4×108J/kg
（1）使用氢作为燃料的主要优点是： 热值大 和 无污染 。
（2）某火箭发射时携带了3×104kg液态氢燃料，这些燃料完全燃烧最多能将多少千克初温为20℃的水加热至沸腾？[c水＝4.2×103J/（kg ℃），当地大气压为1标准大气压]
（3）氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在气缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源车以70kW的功率匀速行驶0.5h，消耗了2kg燃料，求该发动机的效率。
解析：（1）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，另外氢气燃烧的生成物是水，不会造成污染；
（2）3×104kg液态氢完全燃烧释放的热量：Q＝mq＝3×104kg×1.4×108J/kg＝4.2×1012J，
一标准大气压下水的沸点为100℃，
水的质量为：m′＝＝＝1.25×107kg；
（3）氢能源车所做的功为：W＝Pt＝70000W×0.5×3600s＝1.26×108J，
2kg燃料完全燃烧释放的热量：Q′＝m″q＝2kg×1.4×108J/kg＝2.8×108J，
该发动机的效率为：η＝100%＝100%＝45%。
答：（1）热值大；无污染；
（2）这些燃料完全燃烧最多能将1.25×107kg初温为20℃的水加热至沸腾；
（3）该发动机的效率为45%。
19、以汽油为燃料的某品牌卡丁车额定功率为23kW，其满载时的质量为640kg， 轮胎与沙滩接触的总面积为0.32m2。它在水平沙滩上匀速直线运动5min，行驶了3km。求：
(1)当卡丁车满载并静止在水平沙滩上时，它对沙滩的压强为多大？
(2)此次行驶中，卡丁车运动的速度和受到的水平阻力各是多少？
(3)若卡丁车的汽油机效率为25%，此次行驶中，卡丁车需要燃烧汽油的质量是多少千克？（g取10N/kg，q汽油=4.6×107J/kg）
答案：
科普阅读题与简答题（共2小题，共10分）
20、如图所示，热机发明后，一直在持续的改进和发展中。
材料一：1769年，法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车（图甲），传统蒸汽机的燃料在气缸外部燃烧（图乙）。
材料二：1862年，法国人德罗夏提出内燃机（内燃指燃料在气缸内燃烧）的四冲程循环理论：①气缸的向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入气缸；②通过气缸的向内运动对进入气缸里的燃料进行压缩；③高压燃烧气体产生巨大爆发力；④将已经燃烧的废气从气缸中排出。
材料三：1876年，德国人奥托制造出以四冲程为依据的燃气内燃机，利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复。阅读上面材料，回答下列问题：
（1） 根据材料知道内燃机一个工作循环有四个冲程，请你判断图丙中表示的是 冲程，内燃机中的燃料在燃烧过程中热值 （选填“不变”、 “变大”或“变小”）；
（2） 汽车发动机是常见的一种内燃机，它工作时用水而不用其他液体来做冷却剂，这是因为水的 。某汽车散热器中装有质量为5kg、温度为20°C的水，在水温升高40℃的过程中，水吸收的热量是 J；[水的比热容为 4.2×103J/（kg °C）]
（3） 某汽车发动机的能量流向如图丁所示，请根据给出的信息计算；完全燃烧0.2kg的汽油能够获得 J的能量，这些能量能产生 J的有用功。 （汽油的热值为 4.6×107J/kg）
【答案】 压缩 不变 比热容大
【详解】（1）[1]由图丙可知，两气门关闭，活塞上行，因此表示的是压缩冲程。
[2]热值是指单位质量的燃料完全燃烧放出的热量，是燃料的一种特性，与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等无关。所以，在内燃机中，燃料在燃烧过程中的热值不变。
（2）[3]因为水的比热容大，质量一定时，升高相同的温度时，吸收的热量多，温度升高的慢，故可以用水来降低汽缸体的温度。
[4]水吸收的热量是
（3）[5]完全燃烧0.2kg的汽油能够获得的能量为
[6]由图丁可知，发动机的机械效率为
所以，这些能量能产生的有用功为
21、汽车作为人们的代步工具，给人们的生活提供极大的便利，但是由于汽车的发动机在工作过程中有较大的能量损失，形成了“高能耗，低效率”的现状，同时也给环境带来了一定的污染。请回答下列问题：
（1）请分析汽车发动机“低效率”的原因；（至少写出两点）
（2）请写出一条“节能减排，低碳生活”的措施。
【答案】见解析
【详解】（1）汽车发动机“低效率”的原因有：
①汽油不能完全燃烧会造成燃料燃烧放出的热量减少；②机械散热会损失一部分能量；③克服机械摩擦做功会消耗一部分能量；④废气带走相当大一部分能量。
（2）出行少开私家车，尽量选择步行、骑自行车或乘坐公共交通工具都可以“节能减排，低碳生活”。
34题
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