第十四章内能的利用 测试卷
时间：70分钟 满分：70分
一、填空题(每小题2分，共20分)
1．目前我国研发出一款新型空气动力汽车，它利用压缩空气膨胀推动活塞做功提供动力，这种车在开动时将空气的 能转化为机械能，这种车与汽油机相比优点是 (填一点即可)。
2．爸爸驾驶汽车带小明去海边沙滩浴场游泳，汽车是依靠发动机(汽油机)工作时的 冲程获得动力的。
3．王磊家最近开通了天然气，细心的他发现同样条件下烧开同一壶水比过去用液化气所用时间短了，这主要是由于两种燃料的 不同。
4．根据燃料的不同，热机分为汽油机和柴油机，完全燃烧相同质量的汽油和柴油，汽油产生的热量 (选填“大于”“小于”或“等于”)柴油产生的热量。(q汽油＝4.6×107 J/kg，q柴油＝3.3×107 J/kg)
5．某四冲程内燃机，飞轮转速为300 r/min，活塞面积为120 cm2，活塞行程L是0.3 m，假如做功冲程中燃气的平均压强是5×105 Pa，则这台内燃机每分钟做功 J。
6.0．21 kg的酒精完全燃烧所放出的热量，全部被质量为50 kg、温度为20 ℃的水吸收，则水温度升高 ℃。［c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q酒精＝3.0×107 J/kg］
7．电动小轿车在平直公路上行驶时是将电能转化为 ，给蓄电池充电时，是将电能转化为 。
8．用煤气灶把2 kg、初温为30 ℃的水烧到80 ℃，消耗了20 g煤气，已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)，煤气的热值为4.2×107 J/kg，则水吸收的热量为 J，煤气灶烧水的效率为 %。
9．释放化学能的过程不断地发生在人体内，食物也是一种“燃料”，营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需的能量。某原味夹心饼干的营养成分表上标有“每100 g能量2 035 kJ”，小华吃了一块20 g的这种饼干，进入体内的化学能是 J，其中的一部分化学能转化为 能，以维持人体温度正常。
10．现代电动汽车为了节能，都安装了能量回收装置，在汽车刹车时带动发电机，将汽车的 能转化为电能，为汽车提供后续运动的能量。有人认为，只要不断改进，这种汽车就可以一边行驶，一边发电，永远运动下去，这种观念违背了 。
二、选择题(每小题2分，共14分；每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意)
11．如图是某内燃机工作过程中的工作示意图，下列说法正确的是( )
A．随着技术的进步，内燃机的效率可以达到100%
B．这是压缩冲程，此冲程中内能转化为机械能
C．内燃机飞轮的转速是2 400 r/min，其每秒对外做功30次
D．热机的效率越高，它将内能转化为机械能的比例越大
12．甲、乙两种燃料的热值之比为1∶4，它们的质量之比为2∶1，那么这两种燃料完全燃烧放出来的热量之比为( )
A．1∶2 B．2∶1 C．1∶4 D．1∶8
13．关于比热容和热值的说法正确的是( )
A．0.5 kg酒精燃烧时放出的热量为1.5×107 J，则此酒精的热值是3×107 J/kg
B．煤油的热值是4.6×107 J/kg，如果将煤油倒去一半，剩下煤油的热值为2.3×107 J/kg
C．由c＝吸收热量Q增大一倍，比热容也会增大一倍
D．沿海地区昼夜温差比内陆地区小，是由于水的比热容比干泥土的比热容大
14．在进行如图所示的实验或用有关装置工作时，能量转化情况相同的是( )
A．丙和丁 B．乙和丁 C．甲和乙 D．甲和丙
15．关于热机的效率，下列说法正确的是( )
A．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
B．热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的能量越多
C．热机的效率越高说明做功越快
D．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的
16．如图所示，材质均匀的弧形轨道固定在水平平面，将小球置于轨道的顶端A点，小球具有的机械能为100 J。让小球从A点由静止开始滚动，到右侧所能达到的最高位置B点时，具有的机械能为80 J，随即小球向左侧滚动，当滚动到左侧所能达到的最高位置时，此过程中小球克服摩擦做的功可能是(不计空气阻力)( )
A．10 J B．20 J
C．60 J D．70 J
17．点燃孔明灯底部的蜡烛后，它就会自动升空。关于这一过程，下列说法不正确的是( )
A．孔明灯内的空气吸收热量，温度升高 B．孔明灯自动升空不遵循能量守恒定律
C．孔明灯上升过程中将内能转化为机械能 D．孔明灯升空和热机工作原理相同
三、实验题(第18题4分，第19题4分，第20题8分，共16分)
18．小华想估测薯片的热值，进行了如下实验。
(1)小华组装的实验装置如图所示，他在器材安装中的一处错误是 。
(2)本实验中，燃料完全燃烧放出热量的多少是通过 来反映的。
(3)小华测出薯片的质量后，根据Q放＝Q吸和Q放＝mq，算出薯片的热值比实际值小得多，原因是 。
19．小明在家里的阳台上向外观望，发现楼下的车越来越多了。小明爸爸说，以前几乎看不到几辆车，近年来，汽车逐步走进了普通百姓的家庭。小明想原来汽车这么平凡而又重要的交通工具，是这几年才渐渐多了起来，他利用初中所学内容去研究汽油机的工作，如图所示：
(1)如图甲所示，汽油机一个工作循环包括四个冲程，这四个冲程的顺序是 (对图甲A、B、C、D重新排序)。
(2)一台单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为1 800 r/min，该汽油机每分钟做功 次，D图所示的汽油机冲程是通过 的方式改变燃气内能的。
(3)图乙所示为某汽油机的能流图，若E＝1 000 J，E1＝350 J，E2＝250 J，E3＝300 J，E4＝100 J，则该汽油机的效率为η＝ 。
20．为比较酒精和汽油的热值大小，小明制定了以下实验方案：
(1)取质量相同的酒精和汽油作燃料，制成酒精灯和汽油灯。
(2)两灯同时点燃后分别给两杯质量 (选填“相同”或“不同”)和初温相同的水加热。
(3)通过观察水温的变化，由此判断两种燃料热值的大小。
请根据上面的设计方案回答：
①当两灯的燃料完全燃烧完后，甲装置中温度计读数是80 ℃，而乙装置中温度计的读数是90 ℃，由此判断 的热值比较大。
②根据Q吸＝cm水(t－t0)计算出水吸收的热量，然后利用这个热量计算出汽油的热值，发现结果与资料中给出的汽油热值相比 (选填“偏大”或“偏小”)了，结合装置图，分析原因： 。
③实验中燃料燃烧放出的热量，通过 的方式使水的内能增大。
四、计算题(第21题5分，第22题7分，第23题8分，共20分；解答要有必要的公式和过程，只有最后答案的不能得分)
21．已知天然气的热值为3.8×107 J/m3，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。求：
(1)完全燃烧1.4×10－2 m3天然气放出多少热量？
(2)若某天然气灶的效率为60%，则这些天然气可将质量为3.8 kg、初温为25 ℃的水加热到多少摄氏度？(当地的大气压强为1个标准大气压)
22．一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了108 km，所用时间为1 h，消耗汽油10 kg，汽车在行驶过程中所受阻力恒为1 380 N(汽油的热值q汽油＝4.6×107 J/kg)。求：
(1)汽车行驶的速度。
(2)牵引力的功率。
(3)汽车发动机的效率。
23．国产055新型导弹驱逐舰的服役，使中国海军的装备又一次得到提升。该型号驱逐舰满载时质量为1.25×104 t，在海面上以恒定功率做直线运动，其牵引力F随时间t的变化关系如图甲所示，其运动速度v随时间t的关系如图乙所示。(ρ柴油＝0.85×103 kg/m3，q柴油＝4.0×107 J/kg，1 L＝1 dm3，g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3)
(1)该驱逐舰在34~44 s内行驶的路程。
(2)该驱逐舰在水下5 m处有一面积为200 cm2的观察窗口，求该窗口受到水的压力大小。
(3)求该驱逐舰满载时在匀速直线航行的过程中所受浮力的大小。
(4)求该驱逐舰在0~34 s内完全燃烧12.5 L柴油的过程中发动机的效率。第十四章内能的利用 测试卷
时间：70分钟 满分：70分
一、填空题(每小题2分，共20分)
1．目前我国研发出一款新型空气动力汽车，它利用压缩空气膨胀推动活塞做功提供动力，这种车在开动时将空气的 内 能转化为机械能，这种车与汽油机相比优点是 环保(答案不唯一) (填一点即可)。
2．爸爸驾驶汽车带小明去海边沙滩浴场游泳，汽车是依靠发动机(汽油机)工作时的 做功 冲程获得动力的。
3．王磊家最近开通了天然气，细心的他发现同样条件下烧开同一壶水比过去用液化气所用时间短了，这主要是由于两种燃料的 热值 不同。
4．根据燃料的不同，热机分为汽油机和柴油机，完全燃烧相同质量的汽油和柴油，汽油产生的热量 大于 (选填“大于”“小于”或“等于”)柴油产生的热量。(q汽油＝4.6×107 J/kg，q柴油＝3.3×107 J/kg)
5．某四冲程内燃机，飞轮转速为300 r/min，活塞面积为120 cm2，活塞行程L是0.3 m，假如做功冲程中燃气的平均压强是5×105 Pa，则这台内燃机每分钟做功 2.7×105 J。
6.0．21 kg的酒精完全燃烧所放出的热量，全部被质量为50 kg、温度为20 ℃的水吸收，则水温度升高 30 ℃。［c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q酒精＝3.0×107 J/kg］
7．电动小轿车在平直公路上行驶时是将电能转化为 动能(机械能) ，给蓄电池充电时，是将电能转化为 化学能 。
8．用煤气灶把2 kg、初温为30 ℃的水烧到80 ℃，消耗了20 g煤气，已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)，煤气的热值为4.2×107 J/kg，则水吸收的热量为 4.2×105 J，煤气灶烧水的效率为 50 %。
9．释放化学能的过程不断地发生在人体内，食物也是一种“燃料”，营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需的能量。某原味夹心饼干的营养成分表上标有“每100 g能量2 035 kJ”，小华吃了一块20 g的这种饼干，进入体内的化学能是 4.07×105 J，其中的一部分化学能转化为 内 能，以维持人体温度正常。
10．现代电动汽车为了节能，都安装了能量回收装置，在汽车刹车时带动发电机，将汽车的 机械 能转化为电能，为汽车提供后续运动的能量。有人认为，只要不断改进，这种汽车就可以一边行驶，一边发电，永远运动下去，这种观念违背了 能量守恒定律 。
二、选择题(每小题2分，共14分；每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意)
11．如图是某内燃机工作过程中的工作示意图，下列说法正确的是( D )
A．随着技术的进步，内燃机的效率可以达到100%
B．这是压缩冲程，此冲程中内能转化为机械能
C．内燃机飞轮的转速是2 400 r/min，其每秒对外做功30次
D．热机的效率越高，它将内能转化为机械能的比例越大
12．甲、乙两种燃料的热值之比为1∶4，它们的质量之比为2∶1，那么这两种燃料完全燃烧放出来的热量之比为( A )
A．1∶2 B．2∶1 C．1∶4 D．1∶8
13．关于比热容和热值的说法正确的是( D )
A．0.5 kg酒精燃烧时放出的热量为1.5×107 J，则此酒精的热值是3×107 J/kg
B．煤油的热值是4.6×107 J/kg，如果将煤油倒去一半，剩下煤油的热值为2.3×107 J/kg
C．由c＝吸收热量Q增大一倍，比热容也会增大一倍
D．沿海地区昼夜温差比内陆地区小，是由于水的比热容比干泥土的比热容大
14．在进行如图所示的实验或用有关装置工作时，能量转化情况相同的是( B )
A．丙和丁 B．乙和丁 C．甲和乙 D．甲和丙
15．关于热机的效率，下列说法正确的是( A )
A．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
B．热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的能量越多
C．热机的效率越高说明做功越快
D．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的
16．如图所示，材质均匀的弧形轨道固定在水平平面，将小球置于轨道的顶端A点，小球具有的机械能为100 J。让小球从A点由静止开始滚动，到右侧所能达到的最高位置B点时，具有的机械能为80 J，随即小球向左侧滚动，当滚动到左侧所能达到的最高位置时，此过程中小球克服摩擦做的功可能是(不计空气阻力)( A )
A．10 J B．20 J
C．60 J D．70 J
17．点燃孔明灯底部的蜡烛后，它就会自动升空。关于这一过程，下列说法不正确的是( B )
A．孔明灯内的空气吸收热量，温度升高 B．孔明灯自动升空不遵循能量守恒定律
C．孔明灯上升过程中将内能转化为机械能 D．孔明灯升空和热机工作原理相同
三、实验题(第18题4分，第19题4分，第20题8分，共16分)
18．小华想估测薯片的热值，进行了如下实验。
(1)小华组装的实验装置如图所示，他在器材安装中的一处错误是 温度计的玻璃泡碰到了烧杯底 。
(2)本实验中，燃料完全燃烧放出热量的多少是通过 温度计的示数 来反映的。
(3)小华测出薯片的质量后，根据Q放＝Q吸和Q放＝mq，算出薯片的热值比实际值小得多，原因是 薯片燃烧放出的热量不能完全被水吸收 。
19．小明在家里的阳台上向外观望，发现楼下的车越来越多了。小明爸爸说，以前几乎看不到几辆车，近年来，汽车逐步走进了普通百姓的家庭。小明想原来汽车这么平凡而又重要的交通工具，是这几年才渐渐多了起来，他利用初中所学内容去研究汽油机的工作，如图所示：
(1)如图甲所示，汽油机一个工作循环包括四个冲程，这四个冲程的顺序是 BADC (对图甲A、B、C、D重新排序)。
(2)一台单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为1 800 r/min，该汽油机每分钟做功 900 次，D图所示的汽油机冲程是通过 做功 的方式改变燃气内能的。
(3)图乙所示为某汽油机的能流图，若E＝1 000 J，E1＝350 J，E2＝250 J，E3＝300 J，E4＝100 J，则该汽油机的效率为η＝ 25% 。
20．为比较酒精和汽油的热值大小，小明制定了以下实验方案：
(1)取质量相同的酒精和汽油作燃料，制成酒精灯和汽油灯。
(2)两灯同时点燃后分别给两杯质量 相同 (选填“相同”或“不同”)和初温相同的水加热。
(3)通过观察水温的变化，由此判断两种燃料热值的大小。
请根据上面的设计方案回答：
①当两灯的燃料完全燃烧完后，甲装置中温度计读数是80 ℃，而乙装置中温度计的读数是90 ℃，由此判断 汽油 的热值比较大。
②根据Q吸＝cm水(t－t0)计算出水吸收的热量，然后利用这个热量计算出汽油的热值，发现结果与资料中给出的汽油热值相比 偏小 (选填“偏大”或“偏小”)了，结合装置图，分析原因： 烧杯没有加盖，在进行热传递时，有部分内能直接散失(答案合理即可) 。
③实验中燃料燃烧放出的热量，通过 热传递 的方式使水的内能增大。
四、计算题(第21题5分，第22题7分，第23题8分，共20分；解答要有必要的公式和过程，只有最后答案的不能得分)
21．已知天然气的热值为3.8×107 J/m3，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。求：
(1)完全燃烧1.4×10－2 m3天然气放出多少热量？
(2)若某天然气灶的效率为60%，则这些天然气可将质量为3.8 kg、初温为25 ℃的水加热到多少摄氏度？(当地的大气压强为1个标准大气压)
解：(1)完全燃烧1.4×10－2 m3天然气放出的热量Q放＝Vq＝1.4×10－2 m3×3.8×107 J/m3＝5.32×105 J。
(2)由η＝×100%可得，水吸收的热量Q吸＝ηQ放＝60%×5.32×105 J＝3.192×105 J，由Q吸＝cmΔt可得，水升高的温度Δt＝＝20 ℃，则水的末温度t＝t0＋Δt＝25 ℃＋20 ℃＝45 ℃。
22．一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了108 km，所用时间为1 h，消耗汽油10 kg，汽车在行驶过程中所受阻力恒为1 380 N(汽油的热值q汽油＝4.6×107 J/kg)。求：
(1)汽车行驶的速度。
(2)牵引力的功率。
(3)汽车发动机的效率。
解：(1)汽车行驶的速度v＝＝108 km/h。
(2)汽车沿平直公路匀速行驶，受力平衡，根据二力平衡条件可知，牵引力F＝f＝1 380 N，牵引力做的功W＝Fs＝1 380 N×108×103 m＝1.490 4×108 J，牵引力的功率P＝＝41 400 W。
(3)消耗的汽油完全燃烧放出的热量Q放＝mq汽油＝10 kg×4.6×107 J/kg＝4.6×108 J，汽车发动机的效率η＝×100%＝×100% ＝32.4%。
23．国产055新型导弹驱逐舰的服役，使中国海军的装备又一次得到提升。该型号驱逐舰满载时质量为1.25×104 t，在海面上以恒定功率做直线运动，其牵引力F随时间t的变化关系如图甲所示，其运动速度v随时间t的关系如图乙所示。(ρ柴油＝0.85×103 kg/m3，q柴油＝4.0×107 J/kg，1 L＝1 dm3，g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3)
(1)该驱逐舰在34~44 s内行驶的路程。
(2)该驱逐舰在水下5 m处有一面积为200 cm2的观察窗口，求该窗口受到水的压力大小。
(3)求该驱逐舰满载时在匀速直线航行的过程中所受浮力的大小。
(4)求该驱逐舰在0~34 s内完全燃烧12.5 L柴油的过程中发动机的效率。
解：(1)由题图乙可知，该驱逐舰在34~44 s做匀速直线运动，速度为5 m/s，则该驱逐舰在34~44 s内行驶的路程s＝vt＝(44 s－34 s)×5 m/s＝50 m。
(2)驱逐舰在水下5 m深处时，h＝5 m，此时观察窗口所受海水的压强p＝ρgh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×5 m＝5×104 Pa。观察窗口的面积S＝200 cm2＝0.02 m2，由压强公式p＝变形得，观察窗口所受压力F＝pS＝5×104 Pa×0.02 m2＝1 000 N。
(3)由题意可知，驱逐舰的排水量为1.25×104 t＝1.25×107 kg，根据阿基米德原理，该舰满载时静止在水面上受到的浮力F浮＝G排＝mg＝1.25×107 kg×10 N/kg＝1.25×108 N。
(4)柴油的质量m＝ρV＝0.85×103 kg/m3×12.5×10－3 m3＝10.625 kg，柴油完全燃烧放出的热量Q放＝mq＝10.625 kg×4.0×107 J/kg＝4.25×108 J，由题图可知，F＝1×106 N时，v＝5 m/s，所以发动机的恒定功率P＝Fv＝1×106 N×5 m/s＝5×106 W，驱逐舰在0~34 s内做的有用功W有＝Pt＝5×106 W×34 s＝1.7×108 J，发动机的效率η＝×100%＝×100%＝40%。
