第十四章 内能与热机
(考试时间：90分钟 满分：100分 得分：________)
一、单项选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分。在给出的四个备选项中，只有一个选项符合题目要求)
1．我国的洲际导弹使用固体燃料代替液体燃料作为推进剂，使用固体燃料主要原因是其具有较大的 （ ）
A．热值 B．质量
C．比热容 D．密度
2．下列汽油机的各个冲程中将机械能转化为内能的是（ ）
3．礼花筒利用筒内的压缩空气膨胀，将彩带喷向空中，如图。在压缩空气膨胀的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．分子的热运动加剧
B．筒内气体的温度升高
C．压缩空气对外做功，内能减少
D．通过热传递的方式改变了空气的内能
4．下列关于四冲程汽油机的工作过程说法中正确的是（ ）
①做功冲程，机械能转化为内能；②做功冲程，内能转化为机械能；③只有做功冲程是燃气对外做功；④汽油机和柴油机的点火方式相同
A．①③ B．②③ C．②④ D.②③④
5．汽车行驶过程中，发动机(汽油机)的冷却水温度升高，油箱里的油减少，则 （ ）
A．油箱里的油热值减小
B．汽油机在图示冲程，将内能转化为机械能
C．某零件传热给冷却水，说明此零件内能大于冷却水
D．用水冷却是因为水比热容大，吸热效果好
6．将冰块放在泡沫箱中可制成简易“冰箱”，把一瓶饮料放入“冰箱”后，冰块和饮料的温度随时间变化的曲线如图所示，在两物体温度达到相同之前，下列说法正确的是（ ）
A．甲是冰块 B．乙吸收热量
C．甲内能增加 D．乙内能减少
7．某湿地公园自然风光迷人，春天蒹葭遍地，夏日绿波万顷，秋来芦花漫天，隆冬百鸟欢唱。下列有关说法错误的是（ ）
A．该湿地对周围的气温起到很好的调节作用是由于水的比热容较大
B．植物叶子上的两滴露珠靠近后能合成一滴，说明分子间存在引力
C．该湿地散发着清新的青草香，说明分子在不停地运动
D．在阳光的照射下，泉水温度升高，含有的热量增多
8．我国幅员辽阔，人文自然资源丰富，下列分析正确的是（ ）
A．新疆吐鲁番的火焰山昼夜温差大，是因为火焰山沙石比热容大
B．云南大理的蝴蝶泉边花香四溢，是因为分子不停地做无规则运动
C．黑龙江哈尔滨寒冷的冰雕不易融化，是因为冰雕没有内能
D．广西玉林的玉柴内燃机工作时，将机械能转化成内能
9．关于热机效率，下列说法中正确的是（ ）
A．通过科技创新，采用先进的制造工艺，热机效率可以达到100%
B．若汽油机甲的热机效率高于乙，则甲消耗的汽油比乙消耗少
C．柴油机的热机效率比汽油机高，这是因为柴油的热值比汽油的大
D．保持汽油机转动部分良好的润滑可以提高汽油机的热机效率
10．相同的A、B两金属块，把它们都加热到100 ℃，然后分别投入装有质量相同、初温都为0 ℃的C、D两杯水中，测量的结果：金属块A使C杯的水温升高了10 ℃，金属块B使D杯的水温升高了20 ℃，设两金属块比热容为cA和cB，则cA与cB的比值为（ ）
A．4 ∶9 B．9 ∶4
C.19 ∶9 D．9 ∶19
二、多项选择题(本大题共2小题，每小题4分，共8分。在每小题列出的四个备选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得 4分，选对但不全得 2分，有选错得0分)
11．如图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 1 800圈(q汽油＝4.6×107 J/kg)，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5 kg汽油，则汽油机做的有用功为
6.9×107 J
C．该汽油机在1 s内做功15次
D．汽油机消耗的燃料越少，效率一定越高
12．小叶同学用酒精灯对冰块加热，研究冰的熔化现象。如图，甲、乙两条图线中的一条是他依据实验数据绘制而成的。已知m冰＝0.1 kg，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，c冰＝2.1×103 J/(kg·℃)。下列分析正确的是（ ）
A．小叶绘制的是乙图线
B．0～1 min 内冰块吸收的热量为1．05×103 J
C．1～3 min内温度不变，说明冰块没有吸收热量
D．如果酒精完全燃烧，酒精灯的加热效率可以达到100%
三、填空题(本大题共6小题，每空1分，共12分)
13．“冰糖葫芦”是把糖块加热成糖浆，再裹在山楂上做成的，将糖熔化成糖浆的过程糖的内能 (选填“增大”或“减小”)，熬制糖浆的过程是通过 的方式改变糖的内能。
14．汽油机在做功冲程时，将燃料燃烧产生的内能转化为 能；若某汽油机飞轮的转速为3 600 r/min，则该汽油机1 s内对外做功 次。
15．楼房中的“暖气”一般采用热水循环的方式将热带到房屋中通过热传递供暖，这是因为水的 大，若暖气中50 kg的水，温度降低2 ℃，放出的热量是 J。[c水＝4.2×103 J(kg·℃)]
16．将质量都为1 kg，初始温度都为15 ℃的铁、铝、铜三个金属块(比热容c铝＞c铁＞c铜)浸没于沸水中煮足够长的时间后，三个金属块的温度 (选填“相同”或“不相同”)，从沸水吸收热量最少的是 (选填“铝”“铁”或“铜”)金属块。
17．如果相互接触的两个物体之间发生了热传递，是因为它们之间具有不同的 (选填“内能”或“温度”)。甲、乙两物块的质量和初温都相同，甲的比热容大于乙的比热容。在它们吸收相同的热量后，将二者相互接触，则接触后热量从 (选填“甲传到乙”或“乙传到甲”)。
18．小文同学用他家的天然气灶将质量为2 kg，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4.2×103 J/(kg·℃)，天然气热值为4.2×107 J/m3]
四、作图题(本大题共1小题，共6分)
19．(1)(3分)海陆风是出现于近海和海岸地区的具有日周期的地方性风。请根据水的比热容和泥土、砂石的比热容的特点来分析炎热的天气里空气的流动方向，在图中虚线框内用箭头表示出日间海陆风的吹拂方向。
第19(1)题图) 第19(2)题图)
(2)(3分)两个相同的加热器同时给质量和初温均相等的水和煤油加热，水的温度随时间的变化关系如图所示，已知煤油的比热容是水的一半，且加热过程中物态不变，请画出给煤油加热后温度随时间变化的关系图像。
五、实验探究题(本大题共4小题，共25分)
20．(5分)课堂上，兴趣小组进行如图所示的热学实验探究。
(1)往图甲、乙两个相同的烧杯中加入初温和质量相同的水和煤油，实验中用相同的酒精灯加热目的是使水和煤油在相同时间内 。
(2)图丙是两种液体的温度—时间关系图像，则 的吸热能力强；由图像可得煤油的比热容为 J/(kg·℃)。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)如图丁，用燃烧皿替换两个相同的酒精灯，取质量相等的酒精和碎纸片分别放入燃烧皿中，给烧杯中质量、初温均相同的 (选填“同种”或“不同种”)液体加热，直到酒精和碎纸片完全燃烧，通过比较 (选填“加热时间”或“液体升高的温度”)来确定酒精和碎纸片热值的大小。
21．(6分)(1)如图甲，把活塞迅速压下去，观察到硝化棉燃烧，下压活塞的过程中是将 能转化为 能。
(2)如图乙，向装有少量水的瓶子内不断打气，使得瓶内的气压增大，最终瓶塞跳起来。瓶塞“跳起”过程中的能量转化情况跟内燃机的 冲程的能量转化情况一样，内能 (选填“增加”或“减少”)。
(3)如图丙，加热试管使水沸腾是通过 (选填“热传递”或“做功”)的方式改变水的内能，在水蒸气驱动下叶轮转动起来，该实验与热机的 冲程原理相同。
22．(7分)如图甲是“探究不同物质吸热升温的现象”实验装置。
(1)实验前，应按 的顺序组装器材。
(2)除了如图甲所示的实验器材外，还需要的器材是天平和 。
(3)实验中应选取初温 (选填“相同”或“不同”)、 (选填“体积”或“质量”)相同的A、B两种液体。
(4)实验中两种液体吸收热量的多少可通过 (选填“液体升高的温度”或“加热时间”)比较。
(5)根据实验数据绘制的温度与时间的关系图像如图乙所示，分析图像可知：质量相等的A和B两种液体，在升高相同温度时， 吸收的热量较多；在吸收相同热量时， 升温较高。
23．(7分)学习了热值之后，小聪设计了一个实验来比较煤油和菜籽油的热值大小，如图甲、乙所示：
(1)为了保证实验结论的可靠性，实验过程中燃料的质量 (选填“相等”或“不相等”)，两个烧杯中水的质量 (选填“相等”或“不相等”)，此种物理实验方法为 。
(2)实验过程中，点燃两盏灯直至燃料完全燃烧后，通过比较
(选填“加热时间”或“温度计示数的变化”)来比较燃料燃烧放出的热量的多少，从而比较两种燃料热值的大小。此过程用了 (填物理实验方法)。
(3)通过实验测得的燃料热值比真实值偏小，是因为 。
(4)如图丙所示，实验时，在燃料燃烧过程中，水已经沸腾了，此实验不能达到目的，理由是 。
六、综合应用题(本大题共2小题，共19分。解答时要求写出必要的文字说明、计算公式和重要的演算步骤，只写出最后答案，未写出主要演算过程的，不得分)
24．(7分)如图为某折叠卡式炉，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[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q丁烷＝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。
25．(12分)国产C919是我国具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机，若C919以200 m/s的速度匀速直线航行2 000 s，消耗航空燃油2×103 kg，飞机发动机的功率为2.2×107 W(航空燃油的热值为 4×107 J/kg)。
(1)消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少？
(2)发动机的效率是多少？
(3)飞机在航行过程中的阻力是多少？第十四章 内能与热机
(考试时间：90分钟 满分：100分 得分：________)
一、单项选择题(本大题共10小题，每小题3分，共30分。在给出的四个备选项中，只有一个选项符合题目要求)
1．我国的洲际导弹使用固体燃料代替液体燃料作为推进剂，使用固体燃料主要原因是其具有较大的 （A）
A．热值 B．质量
C．比热容 D．密度
2．下列汽油机的各个冲程中将机械能转化为内能的是（B）
3．礼花筒利用筒内的压缩空气膨胀，将彩带喷向空中，如图。在压缩空气膨胀的过程中，下列说法正确的是（C）
A．分子的热运动加剧
B．筒内气体的温度升高
C．压缩空气对外做功，内能减少
D．通过热传递的方式改变了空气的内能
4．下列关于四冲程汽油机的工作过程说法中正确的是（B）
①做功冲程，机械能转化为内能；②做功冲程，内能转化为机械能；③只有做功冲程是燃气对外做功；④汽油机和柴油机的点火方式相同
A．①③ B．②③ C．②④ D.②③④
5．汽车行驶过程中，发动机(汽油机)的冷却水温度升高，油箱里的油减少，则 （D）
A．油箱里的油热值减小
B．汽油机在图示冲程，将内能转化为机械能
C．某零件传热给冷却水，说明此零件内能大于冷却水
D．用水冷却是因为水比热容大，吸热效果好
6．将冰块放在泡沫箱中可制成简易“冰箱”，把一瓶饮料放入“冰箱”后，冰块和饮料的温度随时间变化的曲线如图所示，在两物体温度达到相同之前，下列说法正确的是（B）
A．甲是冰块 B．乙吸收热量
C．甲内能增加 D．乙内能减少
7．某湿地公园自然风光迷人，春天蒹葭遍地，夏日绿波万顷，秋来芦花漫天，隆冬百鸟欢唱。下列有关说法错误的是（D）
A．该湿地对周围的气温起到很好的调节作用是由于水的比热容较大
B．植物叶子上的两滴露珠靠近后能合成一滴，说明分子间存在引力
C．该湿地散发着清新的青草香，说明分子在不停地运动
D．在阳光的照射下，泉水温度升高，含有的热量增多
8．我国幅员辽阔，人文自然资源丰富，下列分析正确的是（B）
A．新疆吐鲁番的火焰山昼夜温差大，是因为火焰山沙石比热容大
B．云南大理的蝴蝶泉边花香四溢，是因为分子不停地做无规则运动
C．黑龙江哈尔滨寒冷的冰雕不易融化，是因为冰雕没有内能
D．广西玉林的玉柴内燃机工作时，将机械能转化成内能
9．关于热机效率，下列说法中正确的是（D）
A．通过科技创新，采用先进的制造工艺，热机效率可以达到100%
B．若汽油机甲的热机效率高于乙，则甲消耗的汽油比乙消耗少
C．柴油机的热机效率比汽油机高，这是因为柴油的热值比汽油的大
D．保持汽油机转动部分良好的润滑可以提高汽油机的热机效率
10．相同的A、B两金属块，把它们都加热到100 ℃，然后分别投入装有质量相同、初温都为0 ℃的C、D两杯水中，测量的结果：金属块A使C杯的水温升高了10 ℃，金属块B使D杯的水温升高了20 ℃，设两金属块比热容为cA和cB，则cA与cB的比值为（A）
A．4 ∶9 B．9 ∶4
C.19 ∶9 D．9 ∶19
二、多项选择题(本大题共2小题，每小题4分，共8分。在每小题列出的四个备选项中，有多个选项符合题目要求，全部选对得 4分，选对但不全得 2分，有选错得0分)
11．如图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 1 800圈(q汽油＝4.6×107 J/kg)，则下列说法正确的是（BC）
A．图中所示冲程是做功冲程
B．若该汽油机完全燃烧5 kg汽油，则汽油机做的有用功为
6.9×107 J
C．该汽油机在1 s内做功15次
D．汽油机消耗的燃料越少，效率一定越高
12．小叶同学用酒精灯对冰块加热，研究冰的熔化现象。如图，甲、乙两条图线中的一条是他依据实验数据绘制而成的。已知m冰＝0.1 kg，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，c冰＝2.1×103 J/(kg·℃)。下列分析正确的是（AB）
A．小叶绘制的是乙图线
B．0～1 min 内冰块吸收的热量为1．05×103 J
C．1～3 min内温度不变，说明冰块没有吸收热量
D．如果酒精完全燃烧，酒精灯的加热效率可以达到100%
三、填空题(本大题共6小题，每空1分，共12分)
13．“冰糖葫芦”是把糖块加热成糖浆，再裹在山楂上做成的，将糖熔化成糖浆的过程糖的内能增大(选填“增大”或“减小”)，熬制糖浆的过程是通过热传递的方式改变糖的内能。
14．汽油机在做功冲程时，将燃料燃烧产生的内能转化为机械能；若某汽油机飞轮的转速为3 600 r/min，则该汽油机1 s内对外做功30次。
15．楼房中的“暖气”一般采用热水循环的方式将热带到房屋中通过热传递供暖，这是因为水的比热容大，若暖气中50 kg的水，温度降低2 ℃，放出的热量是4.2×105J。[c水＝4.2×103 J(kg·℃)]
16．将质量都为1 kg，初始温度都为15 ℃的铁、铝、铜三个金属块(比热容c铝＞c铁＞c铜)浸没于沸水中煮足够长的时间后，三个金属块的温度相同(选填“相同”或“不相同”)，从沸水吸收热量最少的是铜(选填“铝”“铁”或“铜”)金属块。
17．如果相互接触的两个物体之间发生了热传递，是因为它们之间具有不同的温度(选填“内能”或“温度”)。甲、乙两物块的质量和初温都相同，甲的比热容大于乙的比热容。在它们吸收相同的热量后，将二者相互接触，则接触后热量从乙传到甲(选填“甲传到乙”或“乙传到甲”)。
18．小文同学用他家的天然气灶将质量为2 kg，初温为15 ℃的水加热到95 ℃，水吸收的热量是6.72×105J；若此过程的热效率为40%，则此过程消耗天然气0.04m3。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，天然气热值为4.2×107 J/m3]
四、作图题(本大题共1小题，共6分)
19．(1)(3分)海陆风是出现于近海和海岸地区的具有日周期的地方性风。请根据水的比热容和泥土、砂石的比热容的特点来分析炎热的天气里空气的流动方向，在图中虚线框内用箭头表示出日间海陆风的吹拂方向。
第19(1)题图) 第19(2)题图)
(2)(3分)两个相同的加热器同时给质量和初温均相等的水和煤油加热，水的温度随时间的变化关系如图所示，已知煤油的比热容是水的一半，且加热过程中物态不变，请画出给煤油加热后温度随时间变化的关系图像。
五、实验探究题(本大题共4小题，共25分)
20．(5分)课堂上，兴趣小组进行如图所示的热学实验探究。
(1)往图甲、乙两个相同的烧杯中加入初温和质量相同的水和煤油，实验中用相同的酒精灯加热目的是使水和煤油在相同时间内吸收相等的热量。
(2)图丙是两种液体的温度—时间关系图像，则水的吸热能力强；由图像可得煤油的比热容为2.1×103J/(kg·℃)。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)如图丁，用燃烧皿替换两个相同的酒精灯，取质量相等的酒精和碎纸片分别放入燃烧皿中，给烧杯中质量、初温均相同的同种(选填“同种”或“不同种”)液体加热，直到酒精和碎纸片完全燃烧，通过比较液体升高的温度(选填“加热时间”或“液体升高的温度”)来确定酒精和碎纸片热值的大小。
21．(6分)(1)如图甲，把活塞迅速压下去，观察到硝化棉燃烧，下压活塞的过程中是将__机械__能转化为__内__能。
(2)如图乙，向装有少量水的瓶子内不断打气，使得瓶内的气压增大，最终瓶塞跳起来。瓶塞“跳起”过程中的能量转化情况跟内燃机的__做功__冲程的能量转化情况一样，内能__减少__(选填“增加”或“减少”)。
(3)如图丙，加热试管使水沸腾是通过热传递(选填“热传递”或“做功”)的方式改变水的内能，在水蒸气驱动下叶轮转动起来，该实验与热机的做功冲程原理相同。
22．(7分)如图甲是“探究不同物质吸热升温的现象”实验装置。
(1)实验前，应按自下而上的顺序组装器材。
(2)除了如图甲所示的实验器材外，还需要的器材是天平和秒表。
(3)实验中应选取初温相同(选填“相同”或“不同”)、质量(选填“体积”或“质量”)相同的A、B两种液体。
(4)实验中两种液体吸收热量的多少可通过加热时间(选填“液体升高的温度”或“加热时间”)比较。
(5)根据实验数据绘制的温度与时间的关系图像如图乙所示，分析图像可知：质量相等的A和B两种液体，在升高相同温度时，A吸收的热量较多；在吸收相同热量时，B升温较高。
23．(7分)学习了热值之后，小聪设计了一个实验来比较煤油和菜籽油的热值大小，如图甲、乙所示：
(1)为了保证实验结论的可靠性，实验过程中燃料的质量_相等_ (选填“相等”或“不相等”)，两个烧杯中水的质量__相等__(选填“相等”或“不相等”)，此种物理实验方法为__控制变量法__。
(2)实验过程中，点燃两盏灯直至燃料完全燃烧后，通过比较
__温度计示数的变化__(选填“加热时间”或“温度计示数的变化”)来比较燃料燃烧放出的热量的多少，从而比较两种燃料热值的大小。此过程用了__转换法__(填物理实验方法)。
(3)通过实验测得的燃料热值比真实值偏小，是因为__燃料对液体进行加热时，会有部分热量损失，没有全部被液体吸收__。
(4)如图丙所示，实验时，在燃料燃烧过程中，水已经沸腾了，此实验不能达到目的，理由是__水在沸腾过程中，继续加热，温度保持不变，从水的温度变化不能反映燃料放出热量的多少__。
六、综合应用题(本大题共2小题，共19分。解答时要求写出必要的文字说明、计算公式和重要的演算步骤，只写出最后答案，未写出主要演算过程的，不得分)
24．(7分)如图为某折叠卡式炉，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[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q丁烷＝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)壶中水的质量：m水＝ρ水V水＝1.0×103 kg/m3×2×10－3 m3＝2 kg；
(2)水吸收热量：Q水＝c水m水Δt水
＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100－25) ℃＝6.3×105 J；
(3)丁烷放热：Q丁烷＝m丁烷q丁烷＝2.5×10－2 kg×4.8×107 J/kg＝1.2×106 J，
加热效率：η＝×100%＝×100%＝52.5%。
25．(12分)国产C919是我国具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机，若C919以200 m/s的速度匀速直线航行2 000 s，消耗航空燃油2×103 kg，飞机发动机的功率为2.2×107 W(航空燃油的热值为 4×107 J/kg)。
(1)消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少？
(2)发动机的效率是多少？
(3)飞机在航行过程中的阻力是多少？
解：(1)消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq＝2×103 kg×4×107 J/kg＝8×1010 J；
(2)飞机航行2 000 s牵引力做功：
W＝Pt＝2.2×107 W×2 000 s＝4.4×1010 J，
发动机的效率：η＝×100%＝×100%＝55%；
(3)飞机飞行时的牵引力：F＝＝＝1.1×105 N，
因为飞机做匀速直线运动，受到牵引力和阻力是平衡力，故
f＝F＝1.1×105 N。
