第1章内能 第2章改变世界的热机 过关检测
（考试时间：100分钟 满分：100分）
一、选择题（每小题2分，共24分）
1．近年来我国重大装备层出不穷，国人倍感自豪。下列装备的动力装置不是热机的是( )
A．新能源电动汽车 B．东风号远洋轮船
C．国产大飞机C919 D．长征五号运载火箭
2．端午节期间，小明在家煮粽子，厨房里粽香四溢。这个现象主要说明( )
A．分子间有引力 B．分子间有斥力
C．分子间有空隙 D．分子是运动的
3．以下实验能说明分子间存在空隙的是( )
A．用肉眼观察海绵，发现海绵内部有许多空隙
B．将等体积的酒精和水充分混合后，总体积变小
C．用铅笔画出连续直线，用放大镜观察到碳粒间有空隙
D．用光学显微镜观察血细胞涂片，发现细胞间有间隙
4．我们常吃的月饼是在烤箱里“烤”的，但根据南宋《武林旧事》记载，最早的月饼出自笼屉，青海就保留着用蒸笼“蒸”月饼的传统习俗。下列情境中，改变物体内能的方式与“蒸”“烤”相同的是( )
5．为了合理利用能源，人们一直在努力提高热机的效率，以下是一些提高热机的效率的方法：①提高热机的功率；②尽量减少各种热损；③加润滑油减少机器各部件之间的摩擦；④使用热值高的燃料。其中合理的一组是( )
A．①④ B．②③ C．②④ D．①③
6．关于温度、内能、热量，下列说法正确的是( )
A．温度高的物体含有的热量多
B．物体吸收热量，温度一定升高
C．气体膨胀对外做功，自身内能会减少
D．热传递过程中，温度从高温物体传递给低温物体
7．关于柴油机和汽油机，下列说法正确的是( )
A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B．进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程
C．柴油机在吸气冲程中将柴油和空气吸入汽缸
D．柴油机的压缩冲程中，内能转化为机械能
8．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，铜熔化时内能不断增加
C．浇铸的过程中，铜所含热量不断减少
D．打磨过程的能量转化与四冲程汽油机的做功冲程相同
9．下列事例中，与“水的比热容较大”这个特性无关的是( )
A．汽车发动机用水作冷却剂
B．人游泳之后从水中出来，风一吹感觉更冷
C．海边昼夜温度变化比沙漠中小，适于居住
D．生物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度
10．关于热机，下列说法正确的是( )
A．蒸汽机的效率通常高于汽油机
B．热机效率一定小于100%
C．如果一个热机飞轮的转速是1 200 r/min，那么一秒钟该热机对外做功20次
D．柴油机装配有火花塞，点火方式是点燃式
11．（多选）如图甲所示为一款新型水杯，将沸水倒入杯中，轻摇几下后，水温便可降至55 ℃左右，并能保温3小时。图乙为其内部结构图，杯壁的不锈钢夹层中有晶体传热材料，其在常温下是固态，会随着温度的变化发生可逆的固液转换。取0.3 kg该晶体材料，对其进行加热，其温度与吸收的热量关系如图丙所示。下列分析正确的是( )
甲 乙 丙
A.该晶体材料的熔点为55 ℃
B．在BC段，该晶体材料的内能保持不变
C．在AB段，该晶体材料的分子热运动变剧烈
D．该晶体材料的比热容为0.88×103 J/(kg·℃)
12．（多选）图甲是汽油机的某冲程原理图，图乙为某汽车内汽油机的能量流向图，图丙是水蒸气冲开试管塞子的实验。下列说法正确的是( )
甲 乙 丙
A．甲图是压缩冲程，做功使气体的温度升高
B．根据乙图信息可知该汽油机的效率是25%
C．用尾气中的余热供暖，能提高汽油机效率
D．图丙的实验基本反映了汽油机的工作原理
二、填空题（每空2分，共30分）
13．成都别称芙蓉城、蓉城，这座以花为名的城市自古与花结缘，大诗人陆游魂萦梦牵的诗中美景“二十里中香不断，青羊宫到浣花溪”依旧是成都一道靓丽的风景线，诗人闻到花香属于 现象。诗句“花气袭人知骤暖”所蕴藏的物理知识是：分子做无规则运动的剧烈程度与 有关。
14．如图所示，气球内的气体喷出时，气体的内能将 （填“增大”“不变”或“减小”），该过程的能量转化与汽油机的 冲程相同。
15．某单缸四冲程内燃机剖面图如图所示。由图可知，该内燃机是 （填“汽油机”或“柴油机”），内燃机工作时燃料燃烧释放的能量 （填“只有一部分”或“全部”）用来做有用功。
16．质量相同的铜和铅吸收相同的热量时，铜比铅的温度升高得 （填“多”或“少”）；质量相同的铜和铅升高相同的温度，吸收热量多的是 （填“铜”或“铅”）。[已知c铜＝0.39×103 J/(kg· ℃)，c铅＝0.13×103 J/(kg·℃)]
17．我们总是会把卡路里和食物联系在一起。“卡路里”简称“卡”，1卡是这样规定的：在1个标准大气压下，质量为1 g的水，温度每升高1 ℃所吸收的热量。那么1卡＝ J，水温升高后，水的比热容 （填“增大”“减小”或“不变”）。
18．某单缸四冲程汽油机的飞轮转速为3 000 r/min，则该汽油机每分钟做功 次。完全燃烧500 g汽油放出的热量是 J。（汽油的热值是4.6×107 J/kg）
19．小兵利用图示装置测算酒精的热值。燃烧皿中酒精的质量为12 g，烧杯中水的质量为200 g，初温为23 ℃，点燃酒精，当水温升高到43 ℃时，立即熄灭火焰。该过程水吸收的热量Q＝ J。他想利用Q放＝Q计算酒精的热值，还需进行的实验操作是 ，他所测算出的热值与真实值相比偏 。[c水＝4.2×103 J/(kg· ℃)]
三、综合题（共4小题，第20小题16分，第21小题12分，第22小题8分，第23小题10分，共46分）
20．为了比较水和食用油的吸热能力，小明用两个相同的装置做了如图所示的实验，实验数据记录如下。
物质 质量/g 初始温度/℃ 加热时间/min 最后温度/℃
水 60 20 6 45
食用油 60 20 6 68
(1)在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是（甲图中）：先调整固定 的位置，再调整固定 的位置。（均填“A”或“B”）
(2)为保证实验结论的可靠性，实验时应控制两套装置中相同的量有：酒精灯中火焰的大小、水和食用油（ρ水＞ρ食用油）的 和 。
(3)实验中食用油和水吸热的多少是通过 （填“温度计升高的温度”或“加热时间的长短”）来反映的。
(4)在此实验中，如果要使水和食用油的最后温度相同，就要给水加热更长的时间，此时，水吸收的热量 （填“大于”“小于”或“等于”）食用油吸收的热量。
(5)实验表明， （填“水”或“食用油”）吸热的能力更强，通过实验可以得到不同的物质吸热能力不同，用物理量 反映物质的吸热能力。
甲 乙
21．阅读短文，回答文后的问题。
汽油发动机汽车与空气动力汽车
汽油发动机是一般汽车的动力源。汽油机以汽油为燃料，使活塞在汽缸中往复运动，一个工作循环经历进气、压缩、做功和排气四个冲程，汽油机的性能和汽缸排量有关。
空气动力汽车是近十多年科技发展的产物，它利用高压压缩空气为动力源，将压缩空气存储的压力能转化为其他形式的机械能，从而驱动汽车运行。空气动力发动机的工作冲程与传统内燃机相似，但由于使用空气作为动力能源，在汽缸里没有高温高压的气体燃烧过程，只通过单纯的气体膨胀做功来达到功率输出的目的，因此不再需要复杂的冷却系统，机体也可以选用较低强度、轻质的材料和简单的结构，所以结构简单、尺寸小、重量轻、造价低。
(1)汽油机工作时将燃料燃烧后产生的 转化为机械能。
(2)汽油发动机一个工作循环中，为汽车提供动力的是 冲程，汽车发动机的冷却系统选用水来冷却是因为 。
(3)某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30 cm2，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50 mm，满负荷工作时做功冲程的平均压强为9.0×105 Pa，一次做功冲程中燃气对活塞做功 J。
(4)空气动力汽车获得动力是将压缩空气的压力能转化为汽车的 能，压缩空气存储瓶向外释放压缩空气做功时，瓶内的温度 （填“升高”“不变”或“下降”）。
22．（8分）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。
23．（10分）以汽油为燃料的汽车其发动机的性能和汽缸排量有关。汽缸排量指活塞一个冲程中活塞在汽缸内通过的容积。如果发动机有多个汽缸，所有汽缸“工作容积”之和称为发动机排量，如图所示发动机有4个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程。
(1)某车以平均车速100 km/h行驶了100 km，共耗汽油8 L，若发动机转速稳定为2 000 r/min，它的输出功率为P＝30 kW。参考以上数据，这辆车在此状态下行驶，发动机的效率为多少？（已知汽油的热值为5.0×107 J/kg，密度为0.7×103 kg/m3）
(2)发动机的输出功率与其排量有一定的关系，可据此计算出汽缸在做功冲程中的平均压强。从说明书上查到家中的轿车采用LFX直列四缸发动机，排量为2.0 L，请你计算当发动机转速为4 000 r/min且它的输出功率P＝60 kW时，做功冲程中汽缸内的平均压强？第1章内能 第2章改变世界的热机 过关检测
（考试时间：100分钟 满分：100分）
一、选择题（每小题2分，共24分）
1．近年来我国重大装备层出不穷，国人倍感自豪。下列装备的动力装置不是热机的是(A)
A．新能源电动汽车 B．东风号远洋轮船
C．国产大飞机C919 D．长征五号运载火箭
2．端午节期间，小明在家煮粽子，厨房里粽香四溢。这个现象主要说明(D)
A．分子间有引力 B．分子间有斥力
C．分子间有空隙 D．分子是运动的
3．以下实验能说明分子间存在空隙的是(B)
A．用肉眼观察海绵，发现海绵内部有许多空隙
B．将等体积的酒精和水充分混合后，总体积变小
C．用铅笔画出连续直线，用放大镜观察到碳粒间有空隙
D．用光学显微镜观察血细胞涂片，发现细胞间有间隙
4．我们常吃的月饼是在烤箱里“烤”的，但根据南宋《武林旧事》记载，最早的月饼出自笼屉，青海就保留着用蒸笼“蒸”月饼的传统习俗。下列情境中，改变物体内能的方式与“蒸”“烤”相同的是(D)
5．为了合理利用能源，人们一直在努力提高热机的效率，以下是一些提高热机的效率的方法：①提高热机的功率；②尽量减少各种热损；③加润滑油减少机器各部件之间的摩擦；④使用热值高的燃料。其中合理的一组是(B)
A．①④ B．②③ C．②④ D．①③
6．关于温度、内能、热量，下列说法正确的是(C)
A．温度高的物体含有的热量多
B．物体吸收热量，温度一定升高
C．气体膨胀对外做功，自身内能会减少
D．热传递过程中，温度从高温物体传递给低温物体
7．关于柴油机和汽油机，下列说法正确的是(B)
A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B．进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程
C．柴油机在吸气冲程中将柴油和空气吸入汽缸
D．柴油机的压缩冲程中，内能转化为机械能
8．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(B)
A．加热时推动鼓风机可以提高燃料的热值
B．熔炼过程中，铜熔化时内能不断增加
C．浇铸的过程中，铜所含热量不断减少
D．打磨过程的能量转化与四冲程汽油机的做功冲程相同
9．下列事例中，与“水的比热容较大”这个特性无关的是(B)
A．汽车发动机用水作冷却剂
B．人游泳之后从水中出来，风一吹感觉更冷
C．海边昼夜温度变化比沙漠中小，适于居住
D．生物体内水的比例很高，有助于调节生物体自身的温度
10．关于热机，下列说法正确的是(B)
A．蒸汽机的效率通常高于汽油机
B．热机效率一定小于100%
C．如果一个热机飞轮的转速是1 200 r/min，那么一秒钟该热机对外做功20次
D．柴油机装配有火花塞，点火方式是点燃式
11．（多选）如图甲所示为一款新型水杯，将沸水倒入杯中，轻摇几下后，水温便可降至55 ℃左右，并能保温3小时。图乙为其内部结构图，杯壁的不锈钢夹层中有晶体传热材料，其在常温下是固态，会随着温度的变化发生可逆的固液转换。取0.3 kg该晶体材料，对其进行加热，其温度与吸收的热量关系如图丙所示。下列分析正确的是(CD)
甲 乙 丙
A.该晶体材料的熔点为55 ℃
B．在BC段，该晶体材料的内能保持不变
C．在AB段，该晶体材料的分子热运动变剧烈
D．该晶体材料的比热容为0.88×103 J/(kg·℃)
AB.根据图示可知，晶体在BC段吸收热量，内能变大，温度不变，为熔化过程，熔点为50 ℃，故A、B错误；C.在AB段，该晶体材料的温度升高，分子热运动变剧烈，故C正确；D.根据Q＝cmΔt可知，该物质的比热容c＝＝＝0.88×103 J/(kg·℃)，故D正确。
12．（多选）图甲是汽油机的某冲程原理图，图乙为某汽车内汽油机的能量流向图，图丙是水蒸气冲开试管塞子的实验。下列说法正确的是(AB)
甲 乙 丙
A．甲图是压缩冲程，做功使气体的温度升高
B．根据乙图信息可知该汽油机的效率是25%
C．用尾气中的余热供暖，能提高汽油机效率
D．图丙的实验基本反映了汽油机的工作原理
A.根据图甲可知，两个气门关闭、活塞上行，为压缩冲程，活塞对气体做功，气体内能增加，温度升高，故A正确；B.因为热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，所以由汽油机的能量流向图可得，该汽油机的热机效率η＝100%－36%－30%－6%－3%＝25%，故B正确；C.利用尾气中的余热供暖，该举措可以提高能量的利用效率，但不能提高汽油机的热机效率，故C错误；D.由图可知，燃料燃烧，将燃料的化学能转化为水和水蒸气的内能，水蒸气推动塞子做功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，此过程与蒸汽机的工作过程相似，反映了蒸汽机的工作原理，故D错误。
二、填空题（每空2分，共30分）
13．成都别称芙蓉城、蓉城，这座以花为名的城市自古与花结缘，大诗人陆游魂萦梦牵的诗中美景“二十里中香不断，青羊宫到浣花溪”依旧是成都一道靓丽的风景线，诗人闻到花香属于扩散现象。诗句“花气袭人知骤暖”所蕴藏的物理知识是：分子做无规则运动的剧烈程度与温度有关。
14．如图所示，气球内的气体喷出时，气体的内能将减小（填“增大”“不变”或“减小”），该过程的能量转化与汽油机的做功冲程相同。
15．某单缸四冲程内燃机剖面图如图所示。由图可知，该内燃机是汽油机（填“汽油机”或“柴油机”），内燃机工作时燃料燃烧释放的能量只有一部分（填“只有一部分”或“全部”）用来做有用功。
16．质量相同的铜和铅吸收相同的热量时，铜比铅的温度升高得少（填“多”或“少”）；质量相同的铜和铅升高相同的温度，吸收热量多的是铜（填“铜”或“铅”）。[已知c铜＝0.39×103 J/(kg· ℃)，c铅＝0.13×103 J/(kg·℃)]
17．我们总是会把卡路里和食物联系在一起。“卡路里”简称“卡”，1卡是这样规定的：在1个标准大气压下，质量为1 g的水，温度每升高1 ℃所吸收的热量。那么1卡＝4.2 J，水温升高后，水的比热容不变（填“增大”“减小”或“不变”）。
质量为1 g的水，温度每升高1 ℃所吸收的热量Q＝cmΔt＝4.2×103 J/(kg·℃)×1×10-3 kg×1 ℃＝4.2 J，故1卡＝4.2 J。比热容的大小与物质的种类和状态有关，与物质的质量、温度和热量无关，故水温升高后，水的比热容不变。
18．某单缸四冲程汽油机的飞轮转速为3 000 r/min，则该汽油机每分钟做功1 500次。完全燃烧500 g汽油放出的热量是2.3×107J。（汽油的热值是4.6×107 J/kg）
19．小兵利用图示装置测算酒精的热值。燃烧皿中酒精的质量为12 g，烧杯中水的质量为200 g，初温为23 ℃，点燃酒精，当水温升高到43 ℃时，立即熄灭火焰。该过程水吸收的热量Q＝1.68×104J。他想利用Q放＝Q计算酒精的热值，还需进行的实验操作是测出剩余酒精的质量，他所测算出的热值与真实值相比偏小。[c水＝4.2×103 J/(kg· ℃)]
三、综合题（共4小题，第20小题16分，第21小题12分，第22小题8分，第23小题10分，共46分）
20．为了比较水和食用油的吸热能力，小明用两个相同的装置做了如图所示的实验，实验数据记录如下。
物质 质量/g 初始温度/℃ 加热时间/min 最后温度/℃
水 60 20 6 45
食用油 60 20 6 68
(1)在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是（甲图中）：先调整固定B的位置，再调整固定A的位置。（均填“A”或“B”）
(2)为保证实验结论的可靠性，实验时应控制两套装置中相同的量有：酒精灯中火焰的大小、水和食用油（ρ水＞ρ食用油）的质量和初温。
(3)实验中食用油和水吸热的多少是通过加热时间的长短（填“温度计升高的温度”或“加热时间的长短”）来反映的。
(4)在此实验中，如果要使水和食用油的最后温度相同，就要给水加热更长的时间，此时，水吸收的热量大于（填“大于”“小于”或“等于”）食用油吸收的热量。
(5)实验表明，水（填“水”或“食用油”）吸热的能力更强，通过实验可以得到不同的物质吸热能力不同，用物理量比热容反映物质的吸热能力。
甲 乙
21．阅读短文，回答文后的问题。
汽油发动机汽车与空气动力汽车
汽油发动机是一般汽车的动力源。汽油机以汽油为燃料，使活塞在汽缸中往复运动，一个工作循环经历进气、压缩、做功和排气四个冲程，汽油机的性能和汽缸排量有关。
空气动力汽车是近十多年科技发展的产物，它利用高压压缩空气为动力源，将压缩空气存储的压力能转化为其他形式的机械能，从而驱动汽车运行。空气动力发动机的工作冲程与传统内燃机相似，但由于使用空气作为动力能源，在汽缸里没有高温高压的气体燃烧过程，只通过单纯的气体膨胀做功来达到功率输出的目的，因此不再需要复杂的冷却系统，机体也可以选用较低强度、轻质的材料和简单的结构，所以结构简单、尺寸小、重量轻、造价低。
(1)汽油机工作时将燃料燃烧后产生的内能转化为机械能。
(2)汽油发动机一个工作循环中，为汽车提供动力的是做功冲程，汽车发动机的冷却系统选用水来冷却是因为水的比热容大。
(3)某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30 cm2，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50 mm，满负荷工作时做功冲程的平均压强为9.0×105 Pa，一次做功冲程中燃气对活塞做功135J。
(4)空气动力汽车获得动力是将压缩空气的压力能转化为汽车的机械能，压缩空气存储瓶向外释放压缩空气做功时，瓶内的温度下降（填“升高”“不变”或“下降”）。
22．（8分）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。
(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)水吸收的热量Q水＝c水m水Δt水＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(100－25) ℃＝6.3×105 J
(3)丁烷放出的热量Q丁烷＝m丁烷q丁烷＝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%
答：(1)壶中水的质量为2 kg；(2)水吸收的热量为6.3×105 J；(3)卡式炉的加热效率为52.5%。
23．（10分）以汽油为燃料的汽车其发动机的性能和汽缸排量有关。汽缸排量指活塞一个冲程中活塞在汽缸内通过的容积。如果发动机有多个汽缸，所有汽缸“工作容积”之和称为发动机排量，如图所示发动机有4个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程。
(1)某车以平均车速100 km/h行驶了100 km，共耗汽油8 L，若发动机转速稳定为2 000 r/min，它的输出功率为P＝30 kW。参考以上数据，这辆车在此状态下行驶，发动机的效率为多少？（已知汽油的热值为5.0×107 J/kg，密度为0.7×103 kg/m3）
(2)发动机的输出功率与其排量有一定的关系，可据此计算出汽缸在做功冲程中的平均压强。从说明书上查到家中的轿车采用LFX直列四缸发动机，排量为2.0 L，请你计算当发动机转速为4 000 r/min且它的输出功率P＝60 kW时，做功冲程中汽缸内的平均压强？
(1)某车以平均车速100 km/h行驶了100 km，则行驶时间t1＝＝＝1 h＝3 600 s
根据W＝Pt可得，发动机做的有用功W1＝P1t1＝30×103 W×3 600 s＝1.08×108 J
由密度公式可得，汽车行驶100 km消耗汽油的质量m汽油＝ρ汽油V汽油＝0.7×103 kg/m3×8×10-3 m3＝5.6 kg
则这些汽油完全燃烧放出的热量Q放＝m汽油q汽油＝5.6 kg×5.0×107 J/kg＝2.8×108 J
发动机的效率η＝×100%＝×100%≈38.6%
(2)由题意可知，四缸发动机是每转0.5周对外做功一次，转速为4 000 r/min，每秒钟的做功冲程数n＝×＝
设做功冲程中汽缸内的平均压强为p，则有用功功率P＝＝＝＝＝
则p＝＝＝9×105 Pa
答：(1)发动机的效率为38.6%；(2)做功冲程中汽缸内的平均压强为9×105 Pa。
