第二十一讲 内能的利用
【基础达标】
一、选择题
1.下列实例中,属于内能转化为机械能的是(A)
A.水蒸气顶起壶盖 B.用热水袋取暖
C.弯折铁丝发烫 D.钻木取火
2.(2024·连云港中考)下列关于燃料的热值说法正确的是(D)
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3.0×107 J/kg,完全燃烧1 kg焦炭能放出3.0×107 J的热量
3.(2024·齐齐哈尔中考)关于单缸四冲程汽油机,下列说法不正确的是(B)
A.加润滑油可以减小汽油机零部件间的摩擦
B.通过改进可以使汽油机的效率达到100%
C.除做功冲程外,其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的
D.若飞轮的转动速度为1 200 r/min,则该汽油机每秒钟对外做功10次
4.(2024·湖南中考)有关能量的转移、转化和利用,下列说法正确的是(C)
A.电烤炉取暖,是电能转移到人体
B.钻木取火,是内能转化为机械能
C.中医提倡的热水泡脚,是通过热传递的方式增大脚部的内能
D.用嘴对着手哈气取暖,主要是通过做功的方式增大手的内能
5.汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分,汽车多数采用汽油机作为发动机,如图是四冲程汽油机的工作循环示意图,下列说法错误的是(A)
A.汽油机一个工作循环正确的顺序是:丁丙甲乙
B.甲冲程中的能量转化是:机械能转化为内能
C.丙冲程中存在的能量转化是:内能转化为机械能
D.依靠曲轴惯性完成的冲程是:甲、乙、丁冲程
二、填空题
6.如图为中国03式远火弹道导弹发射时的情景。发射后导弹加速升空,机械能 变大 (选填“变小”“不变”或“变大”)。导弹引爆后会产生极大的破坏力,引爆时 化学 能被释放出来,转化为内能、光能等,这一过程能量的总量 不变 (选填“变小”“不变”或“变大”)。
【能力提升】
7.(2024·普宁月考)为了比较两种燃料的热值,小明采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验,烧杯内水的初温和质量相同,实验中忽略热量损失。
(1)实验前调整铁夹A的位置,其目的是使 石棉网 (选填“石棉网”或“温度计”)处于适当的高度。
(2)实验中应控制燃烧燃料的 质量 (选填“时间”或“质量”)相同,根据 温度计上升的示数 比较燃料燃烧放出热量的多少。
(3)小明选用了燃料a和燃料b进行实验。当燃料燃尽后,小明根据各个时刻烧杯中的水温,绘制了如图乙所示的图象,则可初步判断燃料 b 的热值大。
(4)另一组的小华也用图甲的两套完全相同的装置进行实验,并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水,在燃料烧完后也画出了水的温度随时间变化的图象如图丙所示,根据丙图象,燃料1和燃料2的热值之比为 8∶3 。
(5)小明同学还想利用这种实验方案计算出两种燃料的热值,利用此实验方法计算出的热值将比真实值 偏小 (选填“偏大”或“偏小”),原因是 燃料燃烧放出的热量会有部分散失,不能被水全部吸收 。
8.(2023·广州模拟)甲物体质量2 kg,乙物体质量1 kg,当两者都升高1 ℃,吸收热量如图1所示。甲、乙完全燃烧放出的热量如图2所示,则:
(1)甲的比热容为 2×103 J/(kg·℃),甲的比热容 小于 (选填“大于”“小于”或“等于”)乙的比热容;
(2)乙的热值 大于 (选填“大于”“小于”或“等于”)甲的热值。
9.(2024·山西中考)山西拥有丰富的历史文化遗产。暑假期间小明一家从平遥古城自驾前往五台山,进行古建筑研学旅行。平遥古城到五台山全程约360 km,驾车前往大约需要4 h。(汽油的热值q取4.5×107 J/kg,汽油的密度ρ取0.8×103 kg/m3)
(1)求汽车的平均速度。
(2)汽车全程消耗汽油25 L,求汽油完全燃烧放出的热量Q。
(3)若汽车发动机全程的平均功率为25 kW,求汽车发动机的效率。
解:(1)汽车的平均速度:v===90 km/h
(2)全程消耗汽油的体积为:V=25 L=0.025 m3
汽油的质量为:m=ρV=0.8×103 kg/m3×0.025 m3=20 kg
汽油完全燃烧放出的热量:Q=mq=20 kg×4.5×107 J/kg=9×108 J
(3)汽车全程所做的有用功为:W=Pt=25×103 W×4×3 600 s=3.6×108 J
则汽车发动机的效率:η=×100%=×100%=40%
10.(2023·广东中考)小明了解到有种说法“在室内穿两件薄衣服比只穿一件厚衣服更保暖”。他采用如图的装置进行实验:在甲、乙两个相同的瓶子中装入等体积的热水,用两层灰色薄棉布包裹着甲瓶(内层紧贴,外层相对宽松),用一层灰色厚棉布紧贴包裹着乙瓶,用数显温度计测量瓶中热水的温度,测得有关数据如表所示。
室温:25 ℃
时间/min 0 20 40 60 80
甲瓶水温/℃ 61.0 56.6 62.5 50.9 48.5
乙瓶水温/℃ 61.0 55.6 52.3 49.0 45.7
(1)表中有一个温度值记录错误,该错误的温度值是 62.5 ℃。水温会先降到41.0 ℃的是 乙 瓶。已知瓶中水的体积是350 mL,该瓶中水的温度降至41.0 ℃时,其放出的热量是多少 (写出计算过程)[c水=4.2×103 J/(kg·℃),ρ水=1.0×
103 kg/m3]
答:随着时间的增加,水的温度逐渐降低,所以甲瓶水40 min时的温度62.5 ℃是错误的;由表格数据知乙瓶水的温度降低得快,水温会先降到41.0 ℃;由ρ=知水的质量为:m水=ρ水V=1.0×103 kg/m3×350×10-6 m3=0.35 kg;
水放出的热量是:Q放=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×0.35 kg×
(61.0 ℃-41.0 ℃)=29 400 J;
(2)如果把瓶中的热水换成冰块, 甲 瓶中的冰块熔化较慢。分析实验结果,可猜想“在室内穿两件薄衣服比只穿一件厚衣服更保暖”的原因可能是两件薄衣服中间有 空气 。
(3)请写出一个生活中与你的猜想相符合的例子: 羽绒服很蓬松,中间有很多空气,由于空气是热的不良导体,可有效防止身体的热量的散失 。
【项目式学习】
11.(跨学科实践)我国航天技术已达到世界领先水平。在跨学科实践课上,某小组开展了“制作火箭模型”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程,请帮助完成下列内容:
(1)了解火箭的相关知识:2024年10月30日,搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭点火发射。火箭刚发射时,高温火焰向下喷射到发射台的地面,发射台遇到这样的高温容易发生 熔化 。为了保护发射台,在发射台底建了一个大水池,让火焰喷射到水中,利用水的 汽化 来吸收大量的热量(前两空均填物态变化)火箭升空的瞬间,伴有庞大白色气团实质是 小水滴 (选填“小水滴”“烟雾”或“水蒸气”)。
(2)制作并发射:火箭模型小组的同学制作了水火箭并进行发射,如图甲,图乙是其结构示意图,对水火箭打气,打开阀门,水向下喷出,水火箭一飞冲天。使用打气筒打气时能量转化过程与汽油机的 压缩 冲程相同,使水火箭上升的施力物体是 喷出的水 (选填“地球”或“喷出的水”)。
(3)项目评估:各个小组制作好了“水火箭”后开展飞行比赛,发现“水火箭”在竖直方向飞行上升的高度不容易测量。同学们讨论后认为可以通过测量 飞行时间 来评选出“最佳飞行奖”。(写出一种方法即可) 第二十一讲 内能的利用
【基础达标】
一、选择题
1.下列实例中,属于内能转化为机械能的是( )
A.水蒸气顶起壶盖 B.用热水袋取暖
C.弯折铁丝发烫 D.钻木取火
2.(2024·连云港中考)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3.0×107 J/kg,完全燃烧1 kg焦炭能放出3.0×107 J的热量
3.(2024·齐齐哈尔中考)关于单缸四冲程汽油机,下列说法不正确的是( )
A.加润滑油可以减小汽油机零部件间的摩擦
B.通过改进可以使汽油机的效率达到100%
C.除做功冲程外,其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的
D.若飞轮的转动速度为1 200 r/min,则该汽油机每秒钟对外做功10次
4.(2024·湖南中考)有关能量的转移、转化和利用,下列说法正确的是( )
A.电烤炉取暖,是电能转移到人体
B.钻木取火,是内能转化为机械能
C.中医提倡的热水泡脚,是通过热传递的方式增大脚部的内能
D.用嘴对着手哈气取暖,主要是通过做功的方式增大手的内能
5.汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分,汽车多数采用汽油机作为发动机,如图是四冲程汽油机的工作循环示意图,下列说法错误的是( )
A.汽油机一个工作循环正确的顺序是:丁丙甲乙
B.甲冲程中的能量转化是:机械能转化为内能
C.丙冲程中存在的能量转化是:内能转化为机械能
D.依靠曲轴惯性完成的冲程是:甲、乙、丁冲程
二、填空题
6.如图为中国03式远火弹道导弹发射时的情景。发射后导弹加速升空,机械能 (选填“变小”“不变”或“变大”)。导弹引爆后会产生极大的破坏力,引爆时 能被释放出来,转化为内能、光能等,这一过程能量的总量 (选填“变小”“不变”或“变大”)。
【能力提升】
7.(2024·普宁月考)为了比较两种燃料的热值,小明采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验,烧杯内水的初温和质量相同,实验中忽略热量损失。
(1)实验前调整铁夹A的位置,其目的是使 (选填“石棉网”或“温度计”)处于适当的高度。
(2)实验中应控制燃烧燃料的 (选填“时间”或“质量”)相同,根据 比较燃料燃烧放出热量的多少。
(3)小明选用了燃料a和燃料b进行实验。当燃料燃尽后,小明根据各个时刻烧杯中的水温,绘制了如图乙所示的图象,则可初步判断燃料 的热值大。
(4)另一组的小华也用图甲的两套完全相同的装置进行实验,并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水,在燃料烧完后也画出了水的温度随时间变化的图象如图丙所示,根据丙图象,燃料1和燃料2的热值之比为 。
(5)小明同学还想利用这种实验方案计算出两种燃料的热值,利用此实验方法计算出的热值将比真实值 (选填“偏大”或“偏小”),原因是 。
8.(2023·广州模拟)甲物体质量2 kg,乙物体质量1 kg,当两者都升高1 ℃,吸收热量如图1所示。甲、乙完全燃烧放出的热量如图2所示,则:
(1)甲的比热容为 J/(kg·℃),甲的比热容 (选填“大于”“小于”或“等于”)乙的比热容;
(2)乙的热值 (选填“大于”“小于”或“等于”)甲的热值。
9.(2024·山西中考)山西拥有丰富的历史文化遗产。暑假期间小明一家从平遥古城自驾前往五台山,进行古建筑研学旅行。平遥古城到五台山全程约360 km,驾车前往大约需要4 h。(汽油的热值q取4.5×107 J/kg,汽油的密度ρ取0.8×103 kg/m3)
(1)求汽车的平均速度。
(2)汽车全程消耗汽油25 L,求汽油完全燃烧放出的热量Q。
(3)若汽车发动机全程的平均功率为25 kW,求汽车发动机的效率。
10.(2023·广东中考)小明了解到有种说法“在室内穿两件薄衣服比只穿一件厚衣服更保暖”。他采用如图的装置进行实验:在甲、乙两个相同的瓶子中装入等体积的热水,用两层灰色薄棉布包裹着甲瓶(内层紧贴,外层相对宽松),用一层灰色厚棉布紧贴包裹着乙瓶,用数显温度计测量瓶中热水的温度,测得有关数据如表所示。
室温:25 ℃
时间/min 0 20 40 60 80
甲瓶水温/℃ 61.0 56.6 62.5 50.9 48.5
乙瓶水温/℃ 61.0 55.6 52.3 49.0 45.7
(1)表中有一个温度值记录错误,该错误的温度值是 ℃。水温会先降到41.0 ℃的是 瓶。已知瓶中水的体积是350 mL,该瓶中水的温度降至41.0 ℃时,其放出的热量是多少 (写出计算过程)[c水=4.2×103 J/(kg·℃),ρ水=1.0×
103 kg/m3]
(2)如果把瓶中的热水换成冰块, 瓶中的冰块熔化较慢。分析实验结果,可猜想“在室内穿两件薄衣服比只穿一件厚衣服更保暖”的原因可能是两件薄衣服中间有 。
(3)请写出一个生活中与你的猜想相符合的例子: 。
【项目式学习】
11.(跨学科实践)我国航天技术已达到世界领先水平。在跨学科实践课上,某小组开展了“制作火箭模型”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程,请帮助完成下列内容:
(1)了解火箭的相关知识:2024年10月30日,搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭点火发射。火箭刚发射时,高温火焰向下喷射到发射台的地面,发射台遇到这样的高温容易发生 。为了保护发射台,在发射台底建了一个大水池,让火焰喷射到水中,利用水的 来吸收大量的热量(前两空均填物态变化)火箭升空的瞬间,伴有庞大白色气团实质是 (选填“小水滴”“烟雾”或“水蒸气”)。
(2)制作并发射:火箭模型小组的同学制作了水火箭并进行发射,如图甲,图乙是其结构示意图,对水火箭打气,打开阀门,水向下喷出,水火箭一飞冲天。使用打气筒打气时能量转化过程与汽油机的 冲程相同,使水火箭上升的施力物体是 (选填“地球”或“喷出的水”)。
(3)项目评估:各个小组制作好了“水火箭”后开展飞行比赛,发现“水火箭”在竖直方向飞行上升的高度不容易测量。同学们讨论后认为可以通过测量 来评选出“最佳飞行奖”。(写出一种方法即可)
