考点八 内能的利用—2026年中考物理二轮复习高频考点突破专项训练
一、单选题
1.给电动自行车充电的过程中,下列说法正确的是( )
A.化学能转化为电能 B.电能转化为化学能
C.机械能转化为电能 D.电能转化为机械能
2.下图为汽油机工作时的四个冲程,能使汽车获得动力的冲程是( )
A. B. C. D.
3.下列说法错误的是( )
A.糖在热水中溶解的快说明分子的运动与温度有关
B.划燃火柴是利用做功的方式使火柴温度升高的
C.冬季取暖用水做媒介是因为水的比热容较大
D.破镜难圆是因为分子间只有斥力没有引力
4.如图所示,是汽油机工作时的四个冲程,其中使汽车获得动力的是( )
A.④ B.②③ C.①③ D.③
5.下列说法中正确的是()
A.一桶水的比热容比一杯水的比热容大
B.水壶里的水烧开时,水蒸气把壶盖顶起,机械能转化为内能
C.用锯条锯木板时,锯条发热,锯条的内能没有增加
D.糖放入水中,过一段时间后整杯水都变甜了,表明分子在不停地做无规则运动
6.如图所示是汽油机工作时的四个冲程,其中说法正确的是( )
A.按一个工作循环,其正确的排列顺序是丁、乙、丙、 甲
B.甲冲程中的能量转换过程为机械能转换为内能
C.使用热值更高的燃料可提高热机的工作效率
D.丁冲程中活塞向下运动汽缸内压强变大,大气压将空气压入汽缸
7.用酒精灯给试管中的水加热,如图所示,在软木塞被冲出试管口的过程中,下列说法正确的是( )
A.水蒸气对软木塞做功,水蒸气的内能增大
B.水蒸气的内能转化为软木塞的机械能
C.能量的转化形式与热机压缩冲程能量转化相同
D.软木塞的机械能守恒
8.历史上热机的出现曾标志着人类利用能源的巨大进步,早期的蒸汽机是将水加热至高温,利用高温高压蒸汽推动机器转到的,与现在的内燃机相比,蒸汽机的效率较低,除了机械造的技术因素外,还有一个重要的原因是:( )
A.内燃机所用燃料的热值高 B.内热机燃料高温、高压、功率大
C.蒸汽机工作是水蒸气带走了大部分能量 D.蒸汽机工作过程不符合能的转化规律
9.在四冲程热机工作时,将内能转化为机械能的是( )
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
10.如图所示,用同一个实验装置分别加热100g的甲、乙两种液体(其中一种是水),用测得的数据绘制了温度随时间变化的图线,乙从20℃加热至沸腾刚好消耗了8g酒精。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等。已知c水=4.2×103J/(kg·℃),q酒精=3×107J/kg,下列说法中( )
①c乙=2.4×103J/(kg·℃) ②该酒精灯的加热效率为17.5%
③0~8min乙吸收的热量为3.36×104J ④乙的吸热能力大于甲的吸热能力
A.只有①③正确 B.只有②③正确 C.只有③④正确 D.只有①④正确
二、填空题
11.中国探索火星探测器“天问一号”的成功发射,是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。在使用火箭发射探测器时,该火箭带了液态氢燃料,这些燃料完全燃烧放出的热量是 J,可以将 kg初温为20℃的水加热至沸腾;使用液态氢做燃料的好处是 。[,,当地大气压为1标准大气压,不计热量损失]
12.小红把图钉按在铅笔的一端,手握铅笔让图钉冒在课桌上来回摩擦几下后,发现图钉冒变烫了,这是用 的方法改变了物体的内能.把瓶装水放在冰箱里,一会儿变凉了,这是用 的方法改变了物体的内能.小红的体温一般要保持在37℃左右.食物也可以说是一种“燃料”,营养成分在人体细胞里与氧结合,提供维持人体体温所需的能量是食物的 能转变为人体的内能。
13.汽油机是热机的一种,如图所示是四冲程汽油机工作状态示意图,由图可以看出,此时它正处在 冲程;在汽油机内完全燃烧2kg汽油能放出 J的热量。(汽油的热值为4.6×107 J/kg)
14.在生活中通常用水作为冷却剂主要是因为水的比热容较 ;如图所示是热机的四个冲程,其中将机械能转化为内能的是 (填图中的序号)。
15.自然界中,能量不但可以从一个物体转移到其他物体,而且可以从一种形式转化为其他形式。例如泉城广场荷花音乐喷泉利用电动机把水喷向空中时,电动机将 转化为机械能和内能,此过程中能的总量 (选填“逐渐增大”“保持不变”或“逐渐减小”)。
16.如图A所示,迅速来回拉动绳子,可以看到塞子被顶出,塞子被顶出过程的能量转化相当于B图中的 (甲/乙/丙/丁)冲程能量转化过程。若B图中的四缸四冲程柴油机中某一缸的各参数如图C所示,1s内该缸对外做功 次,在每个做功冲程里该单缸对外做功 J,若该冲程消耗柴油0.0625g,理论上该冲程的热机效率为 %。()
三、作图题
17.请在如图坐标系中画出煤油的热值与其完全燃烧所放出的热量Q的关系图象。
18.如图所示物体在拉力F的作用下沿粗糙的斜面做匀速直线运动,斜面的长为S,高为h,试解答一下问题:
⑴作出物体还受到其它力的示意图
⑵请利用功和能的知识证明物体受到的拉力F大于物体在斜面受到的摩擦力f
四、实验探究题
19.在“比较不同燃料燃烧时放出的热量”实验中,实验装置如图所示
(1)实验中通过比较 来比较酒精和碎纸片燃烧放出热量的多少。
(2)根据表格中记录的实验数据可知酒精和碎纸片这两种燃料中,热值较大的是
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃
酒精 20 35
碎纸片 20 25
20.某实验小组利用如图所示的实验装置粗略测量蜡烛的热值q,图中A为穿有小木棍的容器(内装有水),B为下部开了许多通气孔的罩子.
物理量 测量值
容器中水的质量m/g 150
容器中水的初温t1/℃ 25
容器中水的末温t2/℃ 40
燃烧前蜡烛的质量m1/g 20.6
燃烧后蜡烛的质量m2/g 20
(1)观察实验装置可知,实验小组同学是通过测量 间接测量蜡烛燃烧放出的热量.
(2)要完成本实验,除了图中的实验器材,还需要的测量工具是 和 .
(3)某次实验测得的数据如下表,则粗略测得这支蜡烛的热值q= J/kg.
(4)本实验测出的热值会比真实值更 .
21.小明用实验估测薯条的热值,实验器材有:铁架台、温度计、烧杯(注有质量已知为m的煤油)、5角硬币(已知质量为m0)、质量不计的长薄木板、圆柱铅笔、塑料刻度尺、打火机、铁丝等器材。实验过程如下:
⑴组装器材。按照如图甲所示的装置安装实验器材。
⑵测定薯条的质量。因为没有天平,聪明的小明将圆柱铅笔放在桌子上,把圆柱铅笔作为支点位置并标记为O,5角硬币、薯条放在长薄木板的两端,调整圆柱铅笔的位置使薄木板处于水平平衡状态,如图乙所示。用刻度尺分别量出L1、L2,则薯条的质量表达式为 。(用给定的量表示)
⑶测量煤油的初始温度t0
⑷将薯条点燃,放入燃烧皿中,用铁丝搅拌使其充分燃烧,待其充分燃烧完,煤油温度稳定时迅速记下煤油的末温t.若煤油的比热容为C煤油,则煤油吸收的热量表达式为 (用给定的量表示);薯条的热值表达式为 (用给定的量表示).薯条热值的测量值与真实值比 (选填“偏大”或“偏小”)
五、计算题
22.某家庭需要将50kg 20℃的水加热到60℃作为生活用热水,他们利用煤气灶烧水,需燃烧0.4kg煤气。已知煤气的热值q=4.2×107J/kg,水的比热容c=4.2×103J/(kg ℃)。求:
(1)50kg
20℃的水加热到60℃需吸收的热量;
(2)完全燃烧0.4kg煤气放出的热量;
(3)煤气灶烧水的效率。
23.港珠澳大桥于2018年10月24日上午9时正式通车.港珠澳大桥全长 ,其中珠海口岸至香港口岸约 ,设计速度 ,一辆家用轿车按设计时速从珠海口岸到香港口岸消耗汽油 ,汽油热值 ,轿车受到的阻力恒为 .求:
(1)家用轿车在这一行驶过程中消耗的汽油若完全燃烧能放出多少热量?
(2)这些汽油完全燃烧放出的热量如果都被水吸收,可使常温下的多少质量的水温度升高46℃?
(3)轿车在这一行驶过程中消耗汽油最终克服阻力做功的效率是多少?
答案解析部分
1.【答案】B
【解析】【解答】给电动车电池充电时,消耗电能,将电能转化为化学能储存在电池内,故ACD错误,B正确。
故选B。
【分析】是为电池充电时,将电能转化为化学能。
2.【答案】B
【解析】【解答】做功冲程内能转化为机械能,可以使汽车获得动力,而做功冲程中两气门均关闭,活塞向下运动气缸内气体体积减小,A选项进气门打开,是吸气冲程;B选项两气门关闭,活塞向下运动,是做功冲程;C选项排气门打开,是排气冲程;D选项两气门关闭,活塞向上运动,是压缩冲程;B符合题意。
故答案为:B。
【分析】内燃机的压缩冲程是把机械能转化成气体的内能,内燃机的做功冲程是把气体的内能转化成机械能。
3.【答案】D
【解析】【解答】A.糖在热水中溶解快,说明分子运动和温度有关,A不符合题意;
B.划火柴时,利用摩擦增大火柴头的内能,是做功改变内能,B不符合题意;
C.冬季取暖利用水作介质,因为水的比热容大,C不符合题意;
D.破镜难圆是因为分子间距离太大,作用力极小,不是没有引力,D符合题意。
故答案为:D.
【分析】分子运动和温度有关,做功可以改变内能,利用水的比热容较大方便供暖,分子间存在引力和斥力。
4.【答案】D
【解析】【解答】A. 进气门开启,气体流入汽缸,是吸气冲程;A不符合题意。
B. 两气门都关闭,活塞上行,汽缸容积变小,是压缩冲程;B不符合题意;
C. 两气门都关闭,活塞下行,汽缸容积变大,是做功冲程;内燃机的内能转化为机械能,为汽车提供动力。C符合题意;
D. 排气门开启,气体流出汽缸,是排气冲程;D不符合题意;
故答案为:D.
【分析】热机的做功冲程中把内能转化为机械能,为汽车提供动力.
5.【答案】D
【解析】【解答】A.比热容是物质的一种属性,与质量大小无关,所以一桶水的比热容和一杯水的比热容是相等的,A不符合题意;
B.水壶里的水烧开时,水蒸气具有大量内能,把壶盖顶起,内能转化为机械能,B不符合题意;
C.用锯条锯木板时,锯条发热,是通过做功的方式增加了锯条的内能,C不符合题意;
D.糖放入水中,过一段时间后整杯水都变甜了,是扩散现象,表明分子在不停地做无规则运动,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】分子在不停的做无规则运动,分子运动的宏观体现是扩散现象.
6.【答案】B
【解析】【解答】A、四冲程的顺序为进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程,所以为丁、甲、丙、乙,A错误
B、甲为压缩冲程能量转化为 机械能转换为内能 ,B正确
C、机械效率与燃料热值无关,C错误
D、 丁冲程中为进气冲程活塞向下运动汽缸内压强变小,大气压将空气压入汽缸 ,D错误
综上选B
【分析】根据热机四冲程判识选项
1、汽油机四个冲程包括:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程,根据特点进行识别。
吸气冲程特点:活塞向下运动汽缸内压强变小,大气压将空气压入汽缸 ,进气后打开,排气口关闭,活塞下移;压缩冲程:进气后关闭,排气口关闭,活塞上移,能量转化为机械能转化为内能,气缸内空气内能增加;做功冲程:进气后关闭,排气口关闭,火花塞点燃,高温高压的气体推动活塞下移,气体内能减小,能量转化为内能转化为机械能;排气冲程:进气后关闭,排气口打开,活塞上移,排除废气。
7.【答案】B
【解析】【解答】A、水蒸气对软木塞做功,水蒸气内能减小,温度降低,该选项说法不正确;
B、软木塞冲出的过程中是水蒸气的内能转化为软木塞机械能的过程,选项说法正确;
C、热机压缩冲程中把机械能转化成内能,与软木塞被冲出试管口的过程能量的转化不同,该选项说法不正确;
D、此过程中软木塞的动能和势能都增大,因此机械能增大,该选项说法不正确.
故答案为:B.
【分析】(1)对物体做功时,机械能转化为物体的内能,物体的内能增大;(2)物体对外做功时,物体的内能转化为机械能,物体的内能减小.
8.【答案】C
【解析】【解答】解:
(1)热机的效率等于用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值,与所用的燃料和热机的功率无关,所以A、B说法错误;
(2)蒸气机工作时水蒸气带走了大部分热量,导致转化成的机械能比较少,因此效率低;
(3)蒸汽机工作时把内能转化成机械能,符合能量转化规律,因此D说法错误.
故选C.
【分析】(1)热机的效率等于用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值,是衡量热机性能的重要指标;
(2)早期的蒸气机是将水加热高温,利用高温高压蒸气推动机器转动的,因此蒸气机工作时水蒸气带走了大部分能量,导致蒸汽机效率很低.
9.【答案】C
【解析】【解答】解:
内燃机的四个冲程是吸气、压缩、做功、排气冲程.压缩冲程将汽油和空气的混合物压缩,将机械能转化内能;在做功冲程中高温高压燃气推动活塞向下运动做功,将内能转化为机械能,故C正确.
故选C.
【分析】掌握四个冲程中的能量转化情况,吸气和排气冲程不发生能量转化,压缩冲程将机械能转化为内能;做功冲程将内能转化为机械能.
10.【答案】B
【解析】【解答】 解:①④、根据图乙可知,质量相同的甲和乙升高相同的温度,甲的加热时间是乙的加热时间的2倍,则甲吸收的热量是乙吸收热量的2倍,则甲的吸热能力大于乙的吸热能力,因水的比热容较大,吸热能力强,所以甲为水;
根据可知,甲的比热容是乙的比热容的2倍,乙的比热容为:,故①④错误;②③、用相同的酒精灯加热,在相同的时间内,水吸收的热量等于乙吸收的热量,0~8min乙吸收的热量等于甲吸收的热量:Q乙=Q水=c水m水Δt=4.2×103J/(kg ℃)×0.1kg×(100℃-20℃)=3.36×104J;
酒精完全燃烧放出的热量为:Q放=m酒精q=0.008kg×3×107J/kg=2.4×105J;
乙从加热到沸腾吸收的热量为:;
酒精灯的加热效率为:,故②③正确。
故选:B。
【分析】 (1)根据可求出乙的比热容;水的比热容较大,吸热能力强;
(2)根据Q吸=cmΔt求出乙吸收的热量;根据Q放=mq求出酒精完全燃烧放出的热量,根据效率公式求出效率。
11.【答案】;;氢的热值大(无污染)
【解析】【解答】根据氢的热值,计算完全燃烧放出的热量:
当热量全部被水吸收,则有
标准大气压下水的沸点为100℃,水的质量为:
;
火箭用液态氢作为火箭的燃料,是液态氢具有较高的热值,消耗相同质量的燃料时,液态氢释放更多的热量。故第1空填:;第2空填:;第3空填:氢的热值大。
【分析】根据Q=mq,计算燃料燃烧放出的热量;根据,计算加热的水的质量;氢的热值大,消耗相同质量,放出的热量多。
12.【答案】做功;热传递;化学
【解析】【解答】手握铅笔让图钉冒在课桌上来回摩擦几下后,发现图钉冒变烫了,这是用做功的方法改变了物体的内能,在这一过程中,机械能转化为内能;
把瓶装水放在冰箱里,一会儿变凉了,这是用热传递的方法改变了物体的内能;
食物也可以说是一种“燃料”,营养成分在人体细胞里与氧结合,提供维持人体体温所需的能量是食物的化学能转变为人体的内能.
故答案为:做功;热传递;化学.
【分析】做功和热传递都可以改变物体的内能.对物体做功,物体的内能增大,温度升高,将机械能转化为内能;物体对外做功,内能减小,将内能转化为机械能;做功改变物体内能属于能量的转化;热传递改变物体内能属于内能的转移.
人体的温度不变,说明人体需要一定的能量,人体吃的食物可以产生能量提供给人体.
13.【答案】做功;9.2×107
【解析】【解答】从图中可以看出,火花塞点火和活塞向下移动的特点,可以判断这个冲程是做功冲程;汽油完全燃烧放出的热量: .
故答案为:做功;9.2×107.
【分析】内燃机可分为汽油机和柴油机,它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程.一个工作循环中对外做功1次,活塞往复2次,曲轴转2周.
再利用Q=mq求得燃料燃烧放出的热量.
14.【答案】大;甲
【解析】【解答】对于相同质量的水和其他液体相比较时,在升高相同温度的情况下,由于水的比热容最大,即其所吸收的热量最多,冷却效果会最好。
由图知道,甲图中的气门关闭,活塞上行,所以是压缩冲程,压缩冲程是将机械能转化为内能的过程;
乙图中的进气门关闭,排气门打开,活塞上行,所以是排气冲程;
丙图中的气门关闭,活塞下行,所以是做功冲程,做功冲程是将内能转化为机械能的过程;
丁图中的进气门打开,排气门关闭,活塞下行,所以是吸气冲程。
故在如图所示是热机的四个冲程,其中将机械能转化为内能的是甲。
【分析】对于相同质量的水和其他液体相比较时,在升高相同温度的情况下,由于水的比热容最大,即其所吸收的热量最多,冷却效果会最好。
汽油机一个工作循环有四个冲程,分别是吸气、做功、压缩和排气,各冲程的特点不同,因此根据气门的状态和活塞的运行方向确定冲程;并且只有做功冲程对外做功,将内能转化为机械能;另外还有压缩冲程有能量转化,将机械能转化为内能。
15.【答案】电能;保持不变
【解析】【解答】电动机工作时消耗电能,将电转化为机械能和内能,此过程中能的总量保持不变。
故答案为:电能;保持不变。
【分析】电动机消耗电能,根据能量守恒定律,能的转化过程,总量保持不变。
16.【答案】乙;25;1000;40
【解析】【解答】图A中,塞子被顶出时,内能转化为机械能,与内燃机的做功冲程能量转化相同;B图中,乙冲程进排气门同时关闭,活塞向下运动,是做功冲程,相当于B图中的乙冲程能量转化过程。
如图C,柴油机转速3000r/min,则50r/s,转数是做功数的2倍,则每秒做功25次。
单缸的功率为,
每个做功冲程对外做功为:;
每个做功冲程消耗柴油的质量为:
柴油完全燃烧放出的热量是:
热机效率为:。故第1空填:乙;第2空填:25;第3空填:1000;第4空填:40。
【分析】柴油机的气门都关闭,活塞向下,是做功冲程,将内能转化为机械能;飞轮转数是做功数的2倍,结合转数,可以计算做功次数;根据W=Pt,计算做功多少,利用Q=mq,计算燃料燃烧放出的热量,利用,计算热机效率。
17.【答案】
【解析】【解答】热值是燃料的一种特性,它只与燃料的种类有关,与燃料的质量、燃烧程度等均无关。对于煤油来说,其热值q是一个定值,不随完全燃烧所放出的热量Q的变化而变化。根据Q=mq,当q不变时,Q与m成正比,但q始终保持不变,所以煤油的热值与其完全燃烧所放出的热量Q的关系图象是与横轴平行的直线,如图:
【分析】 这道题考查的内容是热值的特性,热值是燃料的固有属性,与燃料完全燃烧放出的热量无关,因此图像是一条平行于横坐标的直线。
18.【答案】解:如图所示:
【解析】【解答】(1)物体还受重力竖直向下,支持力垂直斜面向上,摩擦力沿斜面向下,如图所示:
;
(2)根据能量守恒定律可知:FL=Gh+fL ,即:F-f= >0 即F>f
【分析】(1)物体除受到拉力的作用外,还受到竖直向下的重力G、垂直于斜面向上的支持力F支,由于物体在拉力F的作用下沿粗糙的斜面向上运动,故物体还受到平行于斜面向下的摩擦力f; 这3个力的作用点都可以画在物体的重心上;
(2)根据W总=W有用+W额外进行证明.
19.【答案】(1)水的温度差
(2)酒精
【解析】【解答】(1)实验中,酒精和碎纸片燃烧释放的热量被水吸收,可以通过烧杯中水的温度差来判断酒精和碎纸片放出热量多少;
(2)表格中酒精释放的热量让水温度上升的更高,故酒精热值较大;
【分析】考查热值相关实验。
20.【答案】(1)水吸收的热量
(2)温度计;天平
(3)1.575×107
(4)小
【解析】【解答】解:(1)由实验装置可知,蜡烛燃烧给水加热,通过测量A容器中水升高的温度和水的质量可以间接测量蜡烛燃烧放出的热量;(2)要完成本实验,需要测量水的温度与水和蜡烛的质量,因此还需要温度计与天平;(3)这支蜡烛的热值q= = = = =1.575×107J/kg;(4)实验过程中蜡烛燃烧放出的热量没有全部被水吸收,因此实验测出的热值比真实值小.故答案为:(1)水吸收的热量;(2)温度计;天平;(3)1.575×107;(4)小.
【分析】(1)根据图示实验装置分析答题;(2)实验过程中需要测水的温度、水的质量、蜡烛的质量,据此选择实验器材;(3)蜡烛释放的热量等于水所吸收的热量,由热量公式与燃烧值公式可以求出蜡烛的燃烧值;(4)蜡烛燃烧释放的热量没有被水完全吸收,蜡烛可能没有完全燃烧,据此分析燃烧值的测量值与真实值间的关系.
21.【答案】;c煤油m(t﹣t0);;偏小
【解析】【解答】解:(1)因为杠杆平衡时,动力乘以动力臂等于阻力乘以阻力臂,G硬币L1=G薯条L2,m0gL1=m薯条gL2,m薯条= ;(2)根据公式Q吸=Q放得:c煤油m(t﹣t0)=m薯片q,q= = = (3)由于薯条在燃烧过程中放出的热量不可能被煤油完全吸收,有一部分散失,故测量值比真实值偏小。
故答案为:(2) ;(4)c煤油m(t﹣t0); ;偏小。
【分析】根据杠杆平衡条件根据力臂计算物体的质量,根据物体的比热容、质量和温度差计算吸收的热量,利用热量和燃料质量的比值计算热值,由于热损失,计算的热值偏小。
22.【答案】(1)解:水吸收的热量:Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg ℃)×50kg×(60℃﹣20℃)=8.4×106J
答:水吸收的热量为8.4×106J
(2)解:0.4kg煤气完全燃烧放出的热量:Q放=mq=0.4kg×4.2×107J/kg=1.68×107J
答:煤气完全燃烧放出的热量为1.68×107J
(3)解:煤气灶烧水的效率:
答:煤气灶烧水的效率为50%
【解析】【分析】根据 Q吸=cm△t 可得 水吸收的热量,根据 Q放=mq可得 0.4kg煤气完全燃烧放出的热量,根据热机效率公式可求出煤气灶烧水的效率.
23.【答案】(1)汽油燃烧放出的热量为;
(2)根据水的吸热和水的比热容、温度差计算水的质量为;
(3)轿车受到的牵引力等于阻力,根据轿车牵引力和行驶距离的乘积计算有用功,
发动机的效率为。
【解析】【分析】(1)根据燃料的质量和热值的乘积计算燃烧放出的热量;
(2)根据水的吸热、比热容和温度差计算水的质量;
(3)利用力和距离的乘积计算有用功,有用功和总热的比值计算热机效率。
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