课时分层评价卷(二十一)
1．D 2．D 3．C 4．B 5．C 6．A 7．A 8．D 9．D
10．解析：水吸收的热量是Q吸＝c水mΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×2.2 kg×(75 ℃－25 ℃)＝4.62×105 J；若烧水的效率为42%，则放出的热量为Q放＝＝＝1.1×106 J，则此过程中完全燃烧天然气V＝＝＝。
答案：4.62×105 0.025
11．解析：返回舱进入大气层后，会与大气层发生剧烈摩擦，一部分机械能转化为内能，所以返回舱的机械能减小；反推发动机是喷气式发动机属于热机。
答案：返回舱进入大气层后，会与大气层发生剧烈摩擦，一部分机械能转化为内能，所以返回舱的机械能减小 属于
12．解析：完全燃烧0.1 m3的天然气放出的热量Q放＝Vq天然气＝0.1 m3×3×107 J/m3＝3×106 J。这些热量的20%被4 kg的液体吸收，Q吸＝20%×3×106 J＝6×105 J，Q吸＝cmΔt，c＝＝＝3×103 J/(kg·℃)。
答案：3×106 3×103
13．解析：(1)水吸收的热量为Q吸＝c水m水(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×1 kg×(100 ℃－31 ℃)＝2.898×105 J。
(2)液态燃料燃烧放出的热量为Q放＝＝＝6.9×105 J；q液体＝＝＝2.3×107 J/kg。
答案：(1)此过程中，烧杯内水吸收的热量是2.898×105 J
(2)该液态燃料的热值是2.3×107 J/kg
14．D [加热时推动鼓风机可以提高燃料的利用率，但热值与燃料种类有关，热值不变，故A错误；熔炼过程中需要吸热，铜熔化时温度保持不变，但内能增大，故B错误；热量是过程量，不能用含有来描述，故C错误；打磨过程中，铜这种材料不变，铜的密度不变，故D正确。故选D。]
15．A [热传递的条件是有温度差，内能小的物体可能温度高，所以热量可能从内能少的物体传递给内能多的物体，故A正确；物体吸收热量，内能增大，但温度不一定升高，比如晶体在熔化过程中吸收热量，而温度保持不变，故B错误；冰块熔化成水的过程中吸热，虽然温度不变，质量不变，但是状态改变了，故内能增加，故C错误；热机效率是指热机所做有用功与燃料完全燃烧释放的热量之比，这个比值越大，效率就越高，内燃机消耗的燃料越多，所做有用功多少未知，其效率不一定越高，故D错误。故选A。]
16．B [选择甲、乙，液体的质量和种类相同，燃料的种类不同，可以探究热值的大小，实验中燃烧相同的时间，无法判定燃料燃烧的质量的大小，所以无法根据液体升高的温度来反映燃料热值的大小，故A错误；选择甲、丙，燃料的种类相同，液体的质量相同，种类不同，可以探究比热容的大小，实验中用加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少，故B正确；甲、丙所示实验中所用燃料种类与质量相同，相同时间内燃料燃烧释放的热量相等，燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则Qa＝Qb，甲、丙两实验烧杯中液体的初温相等，末温T甲＞T丙，则Δt甲＞Δt丙，即Δta＞Δtb，因为Qa＝Qb，m相等，Q＝cmΔt，所以由c＝可知，ca＜cb，故C错误；甲、乙两实验所使用的燃料质量相同而种类不同，加热质量相同的同种液体，液体温度升高得越多，则表明燃料放出的热量越多，燃料的热值越大，由于T甲＞T乙，所以q1＞q2，故D错误。故选B。]
17．C [“水桥”的形成是因为水分子之间有引力，①正确；返回舱进入大气层时，返回舱与空气摩擦，机械能转化为内能，使返回舱的内能增加，温度升高，是通过做功的方式改变返回舱的内能，②正确；液体结晶是凝固过程，凝固放热，内能减少，③错误；火箭发动机的燃料是氢，这是因为氢的热值大，④错误。故选C。]
18．解析：20 g灯油完全燃烧放出的热量Q放＝mq＝20×10-3 kg×4.6×107 J/kg＝9.2×105 J；热值是燃料的一种特性，灯油质量减小时，热值不变；利用水吸热来减慢油的升温，减少了油的蒸发，达到省油的目的。
答案：9.2×105 不变 减慢
19．解析：这些燃料油完全燃烧放出的热量为Q放＝qm＝4.0×107 J/kg×0.17 kg＝6.8×106 J；由题可知水吸收的热量为Q吸＝42%Q放＝42%×6.8×106 J＝2.856×106 J，由Q吸＝cm(t－t0)可知加热水的质量为m水＝＝＝8.5 kg；燃料油燃烧放出的热量传递给水，因此这是通过热传递的方式改变水的内能。
答案：6.8×106 8.5 热传递
20．解析：(1)质量为6 kg的氢完全燃烧放出的热量Q放＝mq氢＝6 kg×1.4×108 J/kg＝8.4×108 J。
(2)6 kg的氢燃料燃烧放出的热量对公交车做的功W＝Q放＝8.4×108 J；公交车行驶的时间t＝＝＝7 000 s。
答案：(1)质量为6 kg的氢完全燃烧放出的热量是8.4×108 J (2)如果这6 kg的氢完全燃烧放出的热量全部用于驱动车辆行驶，能使一辆恒定功率120 kW的公交车匀速行驶7 000 s
21．A [热值是燃料的一种特性，与燃料的质量大小无关，酒精燃烧过程中，质量减少，热值不变，故A正确；铁块很难被压缩，说明固体分子间存在斥力，故B错误；内燃机在做功冲程中，汽缸内气体温度降低，内能减小，故C错误；内陆地区比沿海地区昼夜温差大，因为内陆地区多砂石，沿海地区多水，砂石的比热容比水的比热容小，同样受冷和受热时砂石的温度变化小、水的温度变化大，故D错误。故选A。]
22．D [热值是燃料的特性，其大小仅与燃料的种类有关，而与燃料的质量和燃烧程度无关，故A、C错误；根据Q放＝mq知在质量相同时，燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少，故B错误；焦炭放出的热量Q放＝mq＝1 kg×3.0×107 J/kg＝3.0×107 J，故D正确。故选D。]
23．解析：题图中活塞向上运动，两气门关闭，因此是压缩冲程；压缩冲程过程中，汽缸内部体积变小，压强变大；若该汽油机转速是2 400 r/min，表示每分钟飞轮转动2 400圈，它每分钟完成1 200个压缩冲程。
答案：压缩 大 1 200
24．解析：氢燃料的质量为m＝30 kg，氢燃料完全燃烧释放的热量为Q放＝mq＝30 kg×1.4×108 J/kg＝4.2×109 J。氢燃料完全燃烧释放出的热量全部被初始温度为20 ℃的水吸收，则水吸收的热量为Q吸＝Q放＝4.2×109 J；由公式Q吸＝cm水Δt得，4.2×109 J＝4.2×103 J/(kg·℃)×m水×(100 ℃－20 ℃)，解得m水＝1.25×104 kg。
答案：4.2×109 1.25×104
25．解析：由于所有的燃料中，氢的热值较大，质量相同的氢与其他燃料相比，完全燃烧时可以放出更多的热量，所以汽车选用氢做燃料；汽车的速度v＝108 km/h＝30 m/s，由P＝＝＝Fv得，汽车发动机的牵引力F＝＝＝2 500 N，因为汽车在平直公路上匀速行驶，所以汽车受到的阻力f＝F＝2 500 N。
答案：热值 2 500
26．解析：(1)汽车平均速度为v＝＝＝90 km/h。
(2)消耗汽油的质量为m＝ρV＝＝20 kg；燃烧释放的热量为Q＝qm＝4.5×107 J/kg×20 kg＝9×108 J。
(3)汽车发动机做的机械功为W＝Pt＝25 kW×4 h＝3.6×108 J；发动机的机械效率为η＝×100%＝＝40%。
答案：(1)汽车的平均速度为90 km/h (2)汽油完全燃烧放出的热量Q为9×108 J (3)汽车发动机的效率为40%
27．解析：(1)由题图可知，氢燃料电池是将氢的化学能直接转化为电能。
(2)根据p＝可知，当储氢瓶内气体压强为3.5×107 Pa时，则瓶内壁1 cm2的面积上受到的压力为F＝pS＝3.5×107 Pa×1×10-4 m2＝3.5×103 N。
(3)①卡车的行驶速度为v＝＝＝72 km/h＝20 m/s；②卡车所做的机械功为W＝Pt＝172×103 W×3 600 s＝6.192×108 J，根据W＝Fs可知，卡车所受牵引力为F＝＝＝8.6×103 N；③根据η＝可知，燃油完全燃烧放出的热量为Q放＝＝＝1.72×109 J，消耗燃油的质量为m＝＝＝40 kg，则减排二氧化碳的质量为m′＝3.3 m＝3.3×40 kg＝132 kg。
答案：(1)电 (2)瓶内壁1 cm2的面积上受到的压力为3.5×103 N (3)①卡车的行驶速度为20 m/s ②卡车所受牵引力为8.6×103 N ③与燃油卡车相比，氢燃料电池卡车行驶72 km可减排二氧化碳的质量为132 kg课时分层评价卷(二十一) 内能的利用
1．(2024·泰山区校级模拟)如图所示是汽油机工作的四个冲程，其中表示机械能转化为内能的冲程是( )
A B
C D
2．(2024·岱岳区校级模拟)以下机械的动力装置不属于热机的是( )
A．燃油汽车 B．喷气式飞机
C．火箭 D．“玉兔号”月球车
3．下列关于热学知识的表述正确的是( )
A．燃料不完全燃烧时，燃料的热值会变小
B．一个物体的温度不变时，内能也一定不变
C．四冲程内燃机工作时的压缩冲程是通过做功改变内能的
D．热量总是从内能多的物体传递到内能少的物体
4．下列说法不正确的是( )
A．做功和热传递都可以改变物体的内能
B．水的比热容大，因此水含有的热量多
C．汽油不能完全燃烧，放出的热量会变小
D．汽油机顶部的结构叫做火花塞，吸气冲程吸入的是汽油和空气
5．下列运载工具中，不需要利用热机的是( )
A．喷气式飞机 B．柴油拖拉机
C．纯电动汽车 D．长征系列火箭
6．如图甲、乙所示是“探究不同物质吸热升温的现象”和“比较不同燃料燃烧时放出的热量”的两组实验装置，下列关于该两组实验的说法正确的是( )
A．每组实验中，烧杯中物质的质量应该相等
B．甲组实验中，可以根据温度计示数变化来比较吸热的多少
C．乙组实验中，燃料燃烧的时间必须相等
D．乙组实验中，可以根据加热时间的长短来比较吸热的多少
7．我国完全自主研发的某航空涡轴发动机，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。关于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
8．如图所示的是甲、乙、丙三部汽油机的参数。甲、乙、丙相比，正确的是( )
A．甲输出的机械能比丙多，效率比丙高
B．在消耗质量相同的同种燃料时，乙输出机械能与甲一样多
C．在输出的机械能相同时，乙比丙消耗更多的同种燃料
D．三部汽油机中，乙的效率最高
9．2024年4月25日，搭载着“神舟十八号”载人飞船的“长征二号”F遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是( )
A．火箭的燃料燃烧得越充分，热值越大
B．火箭发动机工作过程中的热机效率是100%
C．火箭“体内”的液氢燃料温度低至－253 ℃，内能为零
D．火箭搭载着飞船升空的过程中，飞船的重力势能越来越大
10．用天然气灶将质量为2.2 kg、初温为25 ℃的水加热到75 ℃，水吸收的热量是________J。若烧水的效率为42%，则此过程中完全燃烧天然气________m3。[q天然气＝4.4×107 J/m3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
11．2023年10月31日，“神舟十六号”载人飞船返回舱进入大气层后下落，接近地面时反推发动机点火，最终返回舱在东风着陆场成功着陆，返回舱刚进入大气层下落时，机械能减小，请解释其原因：______________________________；
反推发动机是喷气式发动机，它__________(选填“属于”或“不属于”)热机。
12．完全燃烧0.1 m3的天然气放出的热量是____________J；若这些热量的20%被4kg的液体吸收，使其温度升高50 ℃，则该液体的比热容是____________ J/(kg·℃)。(q天然气＝3.0×107 J/m3)
13．中国工程师利用焦炉气中的氢气与工业尾气中的二氧化碳，合成液态燃料，作为第19届亚洲运动会主火炬的燃料。工程师在科普馆用如图所示的装置为同学们演示模拟实验，测量该燃料的热值。
①在空酒精灯内加入适量该液态燃料，得到“燃料灯”；
②在空烧杯内加入1 kg水，测得水的初温为31 ℃，点燃“燃料灯”开始加热；
③当水恰好沸腾时，立即熄灭“燃料灯”，测得“燃料灯”消耗燃料30 g。
已知实验时气压为1标准大气压，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，用该装置加热水的效率为42%。求：
(1)此过程中，烧杯内水吸收的热量。
(2)该液态燃料的热值。
14．如图所示，是《天工开物》中记录的铸造铜钟的过程，大致分为“制模—熔炼—浇铸—脱模—打磨”五个步骤。下列说法正确的是( )
A．加热时推动鼓风机可以提高燃料的热值
B．熔炼过程中，铜的温度和内能都不变
C．浇铸过程中，铜所含热量不断减少
D．打磨过程中，铜的密度不变
15．下列说法正确的是( )
A．在热传递过程中，能量也可能从内能少的物体转移到内能多的物体
B．物体吸收热量，其温度一定升高
C．冰熔化过程中温度保持不变，所以内能不变
D．内燃机消耗的燃料越多，其效率越高
16．如图所示，甲、乙、丙装置完全相同，燃料的质量、液体的质量和初温都相等，当燃料燃尽时(烧杯内的液体均未沸腾)，温度计示数为T甲＞T乙＞T丙。下列说法正确的是( )
A．选择甲、乙，可以用燃烧相同时间比较液体升高温度来反映燃料热值的大小
B．选择甲、丙，可以用加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少
C．液体a的比热容ca与液体b的比热容cb相比，有 ca＞cb
D．燃料1的热值q1与燃料2的热值q2相比，有 q1＜q2
17．2022年真是我国“超级航天年”，中国航天带给了国人无数的惊喜与浪漫。3月23日，航天员在“天宫课堂”做了将水连接在两块玻璃板之间形成“水桥”、液体结晶使“冰球发热”等实验。4月16日，“神舟十三号”载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，返回舱进入大气层时，与大气剧烈摩擦，发出耀眼的光。6月5日，“长征二号”F遥十四运载火箭用氢做燃料助推“神舟十四号”发射成功。下列判断正确的是( )
①“水桥”的形成是因为分子之间存在引力 ②返回舱进入大气层发出光是重力做功改变了返回舱的内能 ③液体结晶的球发热是因为液体结晶过程中内能增加 ④火箭发动机的燃料是氢，这是因为氢的比热容很大
A．①③ B．②③
C．①② D．①
18．如图所示的省油灯，隔层上层盛油，下层注水，棉绳做灯芯。灯油的热值q＝4.6×107 J/kg，若有20 g的油完全燃烧，则放出的热量为________J；燃烧过程中，灯油质量在不断减小，热值________(选填“变大”“变小”或“不变”)；下层注水相比用其他物质的优势是________(选填“加快”或“减慢”)油的升温，减少了油的蒸发，达到省油的目的。
19．合理分类和利用垃圾可以变废为宝，在一定条件下，1 kg 垃圾能“榨”出0.17 kg燃料油，若燃料油的热值为4.0×107 J/kg，则这些燃料油完全燃烧释放出的热量为________J，如果这些热量的42%被水吸收，则可以使________kg的水温度从20 ℃升高到100 ℃，这是通过________的方式改变水的内能。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
20．氢内燃汽车是以内燃机燃烧氢气及空气中的氧气产生动力。如图所示的氢能源公交车属于氢内燃汽车，目前在我国多地投入使用。氢具有清洁无污染、效率高等优点。已知q氢＝1.4×108 J/kg，通过计算回答：
(1)质量为6 kg的氢完全燃烧放出的热量是多少？
(2)如果这6 kg的氢完全燃烧放出的热量全部用于驱动车辆行驶，能使一辆恒定功率120 kW的公交车匀速行驶多长时间？
21．(2024·眉山)热学知识与人类生活息息相关。下列说法正确的是( )
A．酒精燃烧过程中，质量减少，热值不变
B．铁块很难被压缩，说明固体分子之间不存在间隙
C．内燃机在做功冲程中，汽缸内气体温度升高，内能增大
D．内陆地区比沿海地区昼夜温差大，是由于砂石的比热容比水的比热容大
22．(2024·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，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
23．(2023·镇江)如图所示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2 400 r/min，则它每分钟完成____________个如图所示的冲程。
24．(2024·广元)随着科技发展，人们已经开始将氢能作为一种新能源加以利用。已知氢燃料的热值为1.4×108 J/kg，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。如果一辆汽车平均每月消耗氢燃料30 kg，这些氢燃料完全燃烧释放的热量为________J，若这些热量完全被水吸收，可使________kg水的温度从20 ℃升高到100 ℃。
25．(2024·宜宾)2024年4月19日，两辆以氢为燃料的汽车，实现了从北京到上海1 500千米长距离运输的首次测试。选用氢为燃料是因为氢的________大。假设汽车在一段平直公路上以恒定功率 75 kW匀速行驶，速度为108 km/h，则汽车所受阻力为________N。
26．(2024·山西)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。
27．(2024·湖北)据统计，每燃烧1 kg燃油约排放 3.3 kg 二氧化碳。氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大，使用氢燃料电池的交通工具不断丰富，其应用流程如下。
(1)氢燃料电池将化学能直接转化为________能。
(2)当储氢瓶内气体压强为3.5×107 Pa时，求瓶内壁1 cm2的面积上受到的压力。
(3)以氢燃料电池卡车为例，若卡车在水平路面上匀速行驶72 km用时1 h，功率为172 kW。
①求卡车的行驶速度。
②求卡车所受牵引力。
③与燃油卡车相比，氢燃料电池卡车行驶72 km可减排二氧化碳的质量为多少？
(燃油机的效率取36%，燃油的热值q取4.3×107 J/kg)
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