第六讲 内能及其利用
A层·基础练
一、选择题
1. (2024·福建中考)“煮”的篆体写法如图,表示用火烧煮食物。下列实例与“煮”在改变物体内能的方式上相同的是 ( )
A.热水暖手 B.钻木取火
C.搓手取暖 D.擦燃火柴
2.(2024·无锡中考)四冲程汽油机的工作循环中,主要将机械能转化为内能的冲程是 ( )
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
3.(2024·遵义三模)某太阳能路灯工作的能量流程图如图,对图中能量形式的判断正确的是 ( )
A.甲是“化学能” B.乙是“电能”
C.丙是“内能” D.丁是“机械能”
4.水是生命之源,节约用水,从点滴做起。下列关于水的理解正确的是 ( )
A.水变成冰后,体积变大、比热容不变
B.水温升高,内能一定增大
C.0 ℃的水内能为零
D.30 ℃的水比20 ℃的水所含的热量多
5.(2024·陕西中考)涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发的航空涡轮发动机,其大致工作过程是:空气通过进气道进入压气机,被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合,燃料在燃烧室燃烧后,产生的高温高压气体推动涡轮转动,从而输出动力。该发动机工作过程中的相关说法正确的是 ( )
A.燃烧室中燃料燃烧越充分,发动机效率越高
B.燃料和压缩空气混合后,燃料的热值增大
C.压气机压缩空气,空气的内能减小
D.高温高压气体推动涡轮转动时,将机械能转化为内能
6.(多项选择)(2024·毕节期末)表格中列出了一些物质的比热容,根据表中数据可知,下列判断正确的是 ( )
单位:J/(kg·℃)
水 4.2×103 铝 0.88×103
煤油、冰 2.1×103 干泥土 0.84×103
沙石 0.92×103 铜 0.39×103
A.不同物质的比热容可能相同
B.物质的状态发生变化,比热容也会发生变化
C.质量相等的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量更多
D.质量相等的水和煤油吸收相同的热量,水变化的温度更多
二、填空题
7. (2024·贵阳模拟)艾灸是我国一种传统的中医疗法,点燃艾条在人体特定的穴位上熏灸可调理身体,如图所示。艾灸是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式改变了穴位处的内能。
8.(2024·遵义模拟)遵义湿地公园位于遵义市中心城区东部,是我市目前唯一的大型开放式城市人工湿地景观型综合公园,具有美化环境、调节气候等功能。从物理学的角度分析,湿地公园调节空气温度效果较好,是因为水的 大。
9.随着生活水平的提高,轿车已经进入普通百姓家庭,汽油机是小轿车的“心脏”,汽油机工作时将机械能转化为内能的是 冲程,若单缸四冲程汽油机1 s内对外做功15次,则1 s内完成 个冲程,飞轮的转速是 r/min。
三、简答题
10.早春,人们培育秧苗时,为了保护秧苗在夜间不被冷空气冻坏,常常在傍晚时往农田中灌水,白天再将水放出。运用你所掌握的物理知识解释灌水和放水的理由。
四、实验与科学探究题
11.(2024·毕节期末)如图甲所示,在探究“不同物质吸热能力”的实验中:
(1)在两个相同的烧杯中分别加入初温和 相同的a、b两种液体,用相同的电加热器给它们加热,该物理研究方法是 法。
(2)选用相同的电加热器的目的:使a、b两种液体在相同时间内 。
(3)a、b两种液体的温度随时间变化的关系图像如图乙所示,根据图乙可知 (选填“a”或“b”)的吸热能力更强。
(4)如果两种液体为水和煤油,那么由图乙可知,a是 (选填“水”或“煤油”)。
五、综合应用题
12.(2024·苏州中考)如图所示为某折叠卡式炉,采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2 L初温为25 ℃的水,用卡式炉加热至100 ℃,消耗了25 g丁烷气体[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),丁烷的热值为4.8×107 J/kg]。
求:(1)壶中水的质量;
(2)水吸收的热量;
(3)卡式炉的加热效率。
B层·能力练
13.(2023·黔东南期末)如图所示,用打气筒向瓶内打气,一段时间后瓶塞从瓶口冲出且瓶口冒出少许“白气”。请你根据这一现象画出:从开始打气到“白气”消失一段时间后的过程中玻璃瓶内空气温度随时间变化关系的大致图像。(环境温度为t0)
C层·拓展练
14. (2024·六盘水二模)世界内燃机大会于2024年4月20日在天津拉开帷幕,本届大会发布了中国内燃机行业的最新技术成果——全球首款热效率53.09%的柴油机,进一步推进高效、低碳、环保内燃机发展。如图所示是一台四冲程内燃机的示意图,已知活塞面积S=5×10-4 m2,活塞在压缩冲程移动的距离为0.1 m,相当于2×103 N的恒力使活塞移动相同的距离,压缩气体传递给汽缸的热量为25 J。求:
(1)压缩过程中活塞对气体做的功;
(2)汽缸内气体内能的变化量;
(3)压缩过程活塞承受的压强;
(4)热机效率是衡量汽车发动机性能的关键指标,我国发布的全球首款商业化柴油机,效率已突破50%。为使内燃机效率进一步提高,请结合内燃机四个冲程工作特点,提一条具体提升效率的合理化建议。第六讲 内能及其利用
A层·基础练
一、选择题
1. (2024·福建中考)“煮”的篆体写法如图,表示用火烧煮食物。下列实例与“煮”在改变物体内能的方式上相同的是 (A)
A.热水暖手 B.钻木取火
C.搓手取暖 D.擦燃火柴
2.(2024·无锡中考)四冲程汽油机的工作循环中,主要将机械能转化为内能的冲程是 (B)
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
3.(2024·遵义三模)某太阳能路灯工作的能量流程图如图,对图中能量形式的判断正确的是 (B)
A.甲是“化学能” B.乙是“电能”
C.丙是“内能” D.丁是“机械能”
4.水是生命之源,节约用水,从点滴做起。下列关于水的理解正确的是 (B)
A.水变成冰后,体积变大、比热容不变
B.水温升高,内能一定增大
C.0 ℃的水内能为零
D.30 ℃的水比20 ℃的水所含的热量多
5.(2024·陕西中考)涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发的航空涡轮发动机,其大致工作过程是:空气通过进气道进入压气机,被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合,燃料在燃烧室燃烧后,产生的高温高压气体推动涡轮转动,从而输出动力。该发动机工作过程中的相关说法正确的是 (A)
A.燃烧室中燃料燃烧越充分,发动机效率越高
B.燃料和压缩空气混合后,燃料的热值增大
C.压气机压缩空气,空气的内能减小
D.高温高压气体推动涡轮转动时,将机械能转化为内能
6.(多项选择)(2024·毕节期末)表格中列出了一些物质的比热容,根据表中数据可知,下列判断正确的是 ( A、B、C )
单位:J/(kg·℃)
水 4.2×103 铝 0.88×103
煤油、冰 2.1×103 干泥土 0.84×103
沙石 0.92×103 铜 0.39×103
A.不同物质的比热容可能相同
B.物质的状态发生变化,比热容也会发生变化
C.质量相等的铝和铜升高相同的温度,铝吸收的热量更多
D.质量相等的水和煤油吸收相同的热量,水变化的温度更多
二、填空题
7. (2024·贵阳模拟)艾灸是我国一种传统的中医疗法,点燃艾条在人体特定的穴位上熏灸可调理身体,如图所示。艾灸是通过 热传递 (选填“做功”或“热传递”)的方式改变了穴位处的内能。
8.(2024·遵义模拟)遵义湿地公园位于遵义市中心城区东部,是我市目前唯一的大型开放式城市人工湿地景观型综合公园,具有美化环境、调节气候等功能。从物理学的角度分析,湿地公园调节空气温度效果较好,是因为水的 比热容 大。
9.随着生活水平的提高,轿车已经进入普通百姓家庭,汽油机是小轿车的“心脏”,汽油机工作时将机械能转化为内能的是 压缩 冲程,若单缸四冲程汽油机1 s内对外做功15次,则1 s内完成 60 个冲程,飞轮的转速是 1 800 r/min。
三、简答题
10.早春,人们培育秧苗时,为了保护秧苗在夜间不被冷空气冻坏,常常在傍晚时往农田中灌水,白天再将水放出。运用你所掌握的物理知识解释灌水和放水的理由。
答:傍晚时在秧田里灌水,是因为水的比热容比泥土大,在质量相同、降低的温度相同时,水放出的热量多,使秧苗的温度不至于下降过低,从而可使秧苗不被冻坏;白天放出水,由于泥土的比热容小,吸收相同的热量时,泥土的温度升高得多,有利于秧苗的生长。
四、实验与科学探究题
11.(2024·毕节期末)如图甲所示,在探究“不同物质吸热能力”的实验中:
(1)在两个相同的烧杯中分别加入初温和 质量 相同的a、b两种液体,用相同的电加热器给它们加热,该物理研究方法是 转换 法。
(2)选用相同的电加热器的目的:使a、b两种液体在相同时间内 吸热相同 。
(3)a、b两种液体的温度随时间变化的关系图像如图乙所示,根据图乙可知 a (选填“a”或“b”)的吸热能力更强。
(4)如果两种液体为水和煤油,那么由图乙可知,a是 水 (选填“水”或“煤油”)。
五、综合应用题
12.(2024·苏州中考)如图所示为某折叠卡式炉,采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2 L初温为25 ℃的水,用卡式炉加热至100 ℃,消耗了25 g丁烷气体[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),丁烷的热值为4.8×107 J/kg]。
求:(1)壶中水的质量;
(2)水吸收的热量;
(3)卡式炉的加热效率。
解:(1)由ρ=可得,水的质量:m水=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×2×10-3 m3=2 kg。
(2)水吸收的热量:Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100 ℃-25 ℃)=6.3×105 J。
(3)丁烷气体完全燃烧放出的热量:Q放=mq=2.5×10-2 kg×4.8×107 J/kg=1.2×106 J;
卡式炉的加热效率:η=×100%=×100%=52.5%。
B层·能力练
13.(2023·黔东南期末)如图所示,用打气筒向瓶内打气,一段时间后瓶塞从瓶口冲出且瓶口冒出少许“白气”。请你根据这一现象画出:从开始打气到“白气”消失一段时间后的过程中玻璃瓶内空气温度随时间变化关系的大致图像。(环境温度为t0)
答:
C层·拓展练
14. (2024·六盘水二模)世界内燃机大会于2024年4月20日在天津拉开帷幕,本届大会发布了中国内燃机行业的最新技术成果——全球首款热效率53.09%的柴油机,进一步推进高效、低碳、环保内燃机发展。如图所示是一台四冲程内燃机的示意图,已知活塞面积S=5×10-4 m2,活塞在压缩冲程移动的距离为0.1 m,相当于2×103 N的恒力使活塞移动相同的距离,压缩气体传递给汽缸的热量为25 J。求:
(1)压缩过程中活塞对气体做的功;
(2)汽缸内气体内能的变化量;
(3)压缩过程活塞承受的压强;
(4)热机效率是衡量汽车发动机性能的关键指标,我国发布的全球首款商业化柴油机,效率已突破50%。为使内燃机效率进一步提高,请结合内燃机四个冲程工作特点,提一条具体提升效率的合理化建议。
解:(1)压缩过程中活塞对气体做的功:
W=Fs=2×103 N×0.1 m=200 J。
(2)汽缸内气体内能的变化量:
ΔU=W-Q=200 J-25 J=175 J。
(3)压缩过程活塞承受的压强:
p===4×106 Pa。
(4)热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,要提高效率,首先使燃料充分燃烧,然后减少燃烧产生能量的损失,提高其利用率。
