10.5 火箭 同步练习（含解析）

《火箭》同步练习
基础题
一、单选题:
1.关于热机，下列说法正确的是（　　）
A. 改进技术，能使热机的效率达到100%
B. 柴油机的压缩冲程使得气缸内的气体内能减小
C. 利用循环水可为热机降温，主要是利用水蒸发时吸热的特性
D. 汽油除了做功冲程外，其它三个冲程都依靠飞轮的惯性完成
2.关于热机，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. 柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入气缸
C. 汽油机上安装一个笨重的飞轮，是为了提高它的效率
D. 四个冲程中，做功冲程是唯一一个对外做功的冲程
3.下列说法不正确的是（　　）
A. 固体很难被压缩也很难被拉长，说明分子间既存在斥力也存在引力
B. 温度越高的物体，其内部分子无规则运动的剧烈程度就越大
C. 柴油机的压缩冲程是将机械能转化为内能
D. 内能增大的物体，其温度一定升高
4.热机的广泛使用已经成为一个国家工业化程度的标志．下列有关热机的说法中正确的是（　　）
A. 通过不断的改进和创新可以使热机的效率达到100%
B. 热机的做功冲程是把机械能转化为内能
C. 提高热机的效率可以节约能源减少污染
D. 使用热值大的燃料可以提高热机的效率
5.如图是内燃机的某个冲程，下列几种情况中与该冲程能的转化方式一致的是（　　）
A. B. C. D.
滚摆上升 火箭升空 钻木取火 瀑布
二、填空题:
6.如图所示是火箭发射时的壮观景象，运载火箭选用液态氢做燃料，主要是因为液态氢具有较大的______ ，火箭发射升空时燃气的______ 能转化为火箭的______ 能；冬天用热水袋暖手，是通过______ 方式改变物体内能的，里面装水，是利用了水的______ 较大。
7.如图，“长征五号”系列运载火箭又称“大火箭”，是我国运载能力最大、尺寸最大的火箭，火箭的燃料采用液态氢是由于其______ 大，为了使氢气和氧气液化，采用了先______ 再进行压缩体积的方式，所以俗称“冰箭”；近地轨道最大运载质量达25 ______ （填上合适的单位）。
8.火箭用液态氢作燃料，是因为它的______ 大，且体积______ 便于运输。
9.现代火箭选用液态氢作燃料，这是因为氢______ 。燃料燃烧时______ 能转化为______ 能。
能力题
一、单选题：
1.关于如图所示实验的说法，错误的是（　　）
A. 试管口出现的白雾是液化的结果
B. 该实验基本能反映热机的工作原理
C. 木塞冲出的过程机械能转化为内能
D. 该实验可以说明做功能改变物体的内能
2.汽油机和柴油机相比较，下列叙述中正确的是（　　）
A. 柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入的是空气
B. 在压缩冲程中它们的压缩程度是一样的
C. 柴油机里推动活塞做功的燃气的压强比汽油机里的高
D. 在压缩冲程末，汽油机汽缸内的温度比柴油机的高
3.下列有关热和能的说法中正确的是（　　）
A. 物体内能的大小只与物体的温度有关 B. 0℃的冰变成0℃的水，温度不变，内能增加
C. 燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多 D. 机械能为零的物体，内能一定也为零
4.如图，把热水壶放在煤气灶上烧水的过程中，下列说法不正确的是（　　）
A. 煤气的燃烧是将化学能转化为内能
B. 煤气燃烧的越充分，它的热值越大
C. 壶中水的温度越高，水分子运动越剧烈
D. 烧水的过程既有做功又有热传递在改变水的内能
二、多选题：
5.关于内能及其应用（已知c水＞c煤油），下列说法正确的是（　　）
A. 燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
B. 物体的温度升高，内能一定增加
C. 热机效率高的汽油机甲比热机效率低的汽油机乙消耗的汽油多
D. 质量、初温相同的水和煤油放出相同的热量后，水的温度高于煤油的温度
6.神州十一号于2016年10月17日30分在酒泉发射中心由长征二号FY11运载火箭发射成功，此次发射任务之一是：与天宫二号空间实验室对接形成组合体，进行航天员中期驻留，同时开展有人参与的航天医学实验室对接形成组合体，进行航天员中期驻留，同时开展有人参与的航天医学实验，空间科学实验，以及科普活动，下列说法正确的是（　　）
A. 长征二号FY11运载火箭是热机的一种，升空的过程中将内能转化为机械能
B. 长征二号FY11运载火箭所选择的燃料热值一般较小
C. 习近平总书记在航天指挥中心，通过电磁波与神州十一号航天员亲切通话
D. 交会对接形成组合体后，神州十一号飞船相对于天宫二号是静止的
三、填空题：
7.干木材的热值是1.2×107J/kg，其物理意义是______。我国“长征三号丙”运载火箭采用液态氢为火箭的燃料，原因是液态氢______ 。
8.四冲程汽油机经过______ 个冲程，飞轮旋转一周；若这台汽油机的转速是1200r/min，则在1min内，这台汽油机做功冲程出现了______ 次。
9.2011年9月29日，我国成功发射了“天宫一号”卫星。点火后燃气向后高速喷出，推动运载火箭腾空而起，这个能量转化过程和四冲程汽油机一个工作循环中的______ 冲程相同（选填“压缩”或“做功”）；运载火箭选用液态氢做燃料，主要是因为液态氢具有较大的______ （选填“密度”、“热值”或“比热容”）。
提升题
一、单选题：
1.下列说法中正确的是（　　）
A. 物体的温度不变，它的内能一定不变
B. 热值大的燃料，完全燃烧放出的热量多
C. 物体的温度越高，含有的热量越多
D. 热机是把内能转化为机械能的机器
2.对于如图情境中热学知识的总结，下列说法正确的是（　　）
A. B.
热机利用机械能转化成内能来工作 海边昼夜温差小是因为水的比热容小
C. D.
小孩从滑梯下滑时臀部发热， 试管内水蒸气将木塞冲出，
小孩的机械能转化为内能 水蒸气温度升高，其内能增加
3.单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1800r/min，此汽油机在每秒钟内（　　）
A. 完成120个冲程，做功30次 B. 完成60个冲程，做功15次
C. 完成30个冲程，做功15次 D. 完成60个冲程，做功30次
4.下列关于热量的说法，正确的是（　　）
A. 温度高的物体，热量越多 B. 内能大的物体，具有的热量也多
C. 物体的内能增加，一定是吸收了热量 D. 热量是物体在热传递过程中内能的改变量
5.热机的效率是热机性能的一个重要指标，下面说法中正确的是（　　）
A. 热机的效率越高，热机的功率就越大
B. 热机的效率越高，在单位时间内消耗的燃料越少
C. 热机的效率越高，在同样的时间内转化的机械能多
D. 热机的效率越高，燃料释放的内能转化为机械能的百分比越大
6.下列有关热机的说法中不正确的是（　　）
A. 可以采用增大热机功率的方法来增大热机的效率
B. 热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程
C. 热机的大量使用会造成环境污染
D. 在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率
二、计算题：
7.一辆汽车，发动机的输出功率是40kW，热机效率为20%，它带有16kg汽油，如果车速72km/h，它能行驶多远？（汽油的热值为4.6×107J/kg）
8.图1为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各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做吸气、压缩和排气工作。
（1）发动机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将______ 能转化为______ 能。
（2）有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（既冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。
排量 2.0L
输出功率 120kW
转速 6000r/min
①该发动机在1s内做功______ J，单缸排量V= ______ L。
②在每个做功冲程里，发动机做功W= ______ J。
（3）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p= ______ Pa。（1L=10-3m3）
（4）图2为发动机在做功冲程中的示意图．下面给出了公式W=pV的证明，请将推导过程补充完整（要求各表达式均用S、l或p表示）：
设活塞的面积为S，冲程长为l，燃气对活塞的压强为p，则燃气对活塞的压力F= ______ ，燃气对活塞所做的功W= ______ ，又根据数学知识可知发动机的单缸排量V= ______ ，故W=pV。
答案和解析
基础题
【答案】
1. D 2. D 3. D 4. C 5. C
6. 热值；内；机械；热传递；比热容
7. 热值；降低温度；t
8. 热值；小
9. 热值大；化学；内
【解析】
1.【解析】选D。A．热机工作过程中存在的各种形式的能量损失，如克服机器部件摩擦做额外功等，热机的效率不可能达到100%，故A不正确；
B．柴油机的压缩冲程中，机械能转化为内能，使得气缸内的气体内能增加，故B不正确；
C．水的比热容比较大，在升高相同的温度需要吸收更多的热量，所以利用水来降低热机的温度，故C不正确；
D．汽油机和柴油机除了做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的，故D正确。
故选D。
（1）热机工作过程中存在的各种形式的能量损失，热机排出的废气损失能量，克服摩擦做功损失损失能量，机械吸收能量等；
（2）热机工作过程中，在压缩冲程机械能转化为内能，做功冲程内能转化为机械能；
（3）用水循环来降低热机的温度，是因为水在升高相同的温度时可以吸收更多的热量，冷却效果好；
（4）内燃机的四个冲程：吸气、压缩、做功、排气冲程，其中只有做功冲程燃气推动活塞做功，其余依靠飞轮的惯性来完成。
2.【解析】选D。A、汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴；故A错误；
B、柴油机在吸气冲程中，将空气吸入气缸；故B错误；
C、柴油机上安装笨重的飞轮，是为了靠它的惯性完成吸气、压缩和排气冲程，不为了提高效率，故C错误；
D、四个冲程中，做功冲程是唯一一个对外做功的冲程，基余冲程靠飞轮的惯性来完成．此选项正确。
故选D。
3.【解析】选D。A、固体很难被压缩也很难被拉长，说明分子间既存在斥力也存在引力，故A叙述正确；
B、温度越高的物体，其内部分子无规则运动的剧烈程度就越大，故B叙述正确；
C、柴油机的压缩冲程是将机械能转化为内能，故C叙述正确；
D、内能增大的物体，其温度可能保持不变，如晶体熔化时，内能增大，温度保持不变，故D叙述错误；
故选：D。
4.【解析】选C。A、通过不断的改进和创新可以提高热机的效率，但永远不可能使热机的效率达到100%，故A错误；
B、热机的做功冲程中，是将燃料燃烧释放的内能转化为机械能，故B错误；
C、提高热机的效率可以节约能源减少污染，故C正确；
D、热机的效率是指有效利用的能量占燃料完全燃烧释放总能量的百分比，与燃料热值的大小没有关系，故D错误。
故选C。
5.【解析】选C。如图，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，因此是压缩冲程，压缩冲程中机械能转化为内能；
A、滚摆上升时，质量不变，速度减小，高度增加，故将动能转化为了重力势能，不符合题意；
B、火箭升空时，将内能转化为机械能，不符合题意；
C、钻木取火是克服摩擦做功，将机械能转化为了内能，符合题意；
D、瀑布是将水的重力势能转化为了水的动能，不符合题意。
故选C。
6.【解析】（1）运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量．
（2）火箭升空时的能量转化：燃料的化学能先转化为内能，然后通过内燃机把燃气内能转化为火箭的机械能．
（3）用热水袋暖手是把暖水袋的热量转移到手上，使手的内能增加、温度升高即通过热传递的方式改变手的内能；水的比热容较大，质量相同的水和其它液体相比较，降低相同的温度放出的热量较多，故采用水做取暖剂．
故答案为：热值；内；机械；热传递；比热容．
7.【解析】（1）由于氢的热值较大，在质量相同的情况下，液态氢燃烧时放出的热量多，因此运载火箭中，采用液态氢作燃料。
（2）使气体液化的方法有降低温度和压缩体积两种；长征系列运载火箭所用的燃料就是液态的氢和氧是通过采用了先降低温度再压缩体积方式液化的。
（3）质量的单位有：kg、g、t，由经验可知，近地轨道最大运载质量达25t。
故答案为：热值；降低温度；t。
（1）热值是燃料一种特性，热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时，放出的热量越多，在选择火箭燃料时要选择热值较大的燃料。
（2）物体由气态变为液态的过程叫液化，使气体液化有两种方式：降低温度和压缩体积。
（3）根据对生活中常见物体长度和时间的估测，结合对生活的了解和对长度、时间单位的认识，填上符合实际的单位即可。
8.【解析】运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量。
气态氢液化后，体积大幅度变小，便于存储和运输。
故答案为：热值；小。
（1）热值是燃料的一种特性，热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时，释放出的热量越多；
（2）气体液化后体积变小。
9.【解析】（1）火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以放出更多的热量。
（2）燃料燃烧释放的化学能转化为内能。
故答案为：热值大；化学；内。
（1）热值是燃料的一种特性，热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时，放出的热量越多。
（2）燃料燃烧是一个化学变化，是化学能转化成内能的过程。
能力题
【答案】
1. C 2. C 3. B 4. B 5. BD 6. ACD
7. 1kg干木材完全燃烧放出的热量为1.2×107J；热值高
8. 2；600
9. 做功；热值
【解析】
1.【解析】选C。
A、试管口出现的白雾是水蒸气遇冷液化形成的小水珠，故A正确；
B、内燃机的做功冲程是内能转化为机械能，该实验中是水蒸气对活塞做功，内能转化为机械能，该实验基本能反映热机的工作原理，故B正确；
C、木塞冲开，水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能转化为木塞的机械能，故C错误；
D、木塞冲开，水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能减少，此实验说明做功能改变物体的内能，故D正确。
故选C。
2.【解析】选C。A、汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入的是空气，该选项说法不正确；
B、在压缩冲程末，柴油机将燃料混合物压缩得程度更大，该选项说法不正确；
C、柴油机里推动活塞做功的燃气的压强比汽油机里的高，该选项说法正确；
D、在压缩冲程末，柴油机汽缸内的温度比汽油机的高，该选项说法不正确。
故选C。
3.【解析】选B。A、物体内能的大小与物体的质量、温度、状态有关，故A错误；
B、冰是晶体，冰在熔化过程中，吸收热量，内能变大，但温度不变，故B正确；
C、由Q=mq可知，燃料放出的热量与质量和热值有关，因此仅热值无法确定放出热量的多少，故C错误；
D、物体的内能与机械能的大小无关，机械能为零的物体，内能一定不为零，故D错误。
故选：B。
4.【解析】选B。
A、煤气在燃烧过程是化学能转化为内能，故A正确；
B、燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的燃烧程度、质量都无关，故B错误；
C、分子的运动快慢与温度有关，水的温度越高，水分子运动越剧烈，故C正确；
D、烧水时水从火焰中吸收热量，温度升高，是利用热传递的方式改变水内能的，水沸腾后，水蒸气把壶盖顶开，对壶盖做功，水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，所以在烧水的过程既有做功又有热传递在改变水的内能，故D正确。
故选B。
（1）燃料燃烧时，化学能转化为内能；
（2）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；
（3）组成物质的分子不停地做无规则地运动，温度越高，分子运动越剧烈；
（4）改变物体内能的方式有做功和热传递。
5.【解析】选BD。
A、燃料燃烧放出的热量与燃料是否完全燃烧、燃料的热值和质量都有关系，因此热值大的燃料燃烧时放出的热量不一定多，故A错误；
B、同一物体，温度升高，内能一定增加，故B正确；
C、汽油机的效率是汽油机用来做有用功的能量与汽油完全燃烧放出的能量之比；甲汽油机效率比乙汽油机效率高，说明甲汽油机用来做有用功的能量与汽油完全燃烧放出的能量之比大，由于两汽油机所做的有用功未知，所以不能说明甲汽油机消耗的汽油多，故C错误；
D、质量相同、初温相同的水和煤油，放出相同的热量；水的比热容大，由Q放=cm△t可知，水降低的温度少，则水的温度高于煤油的温度，故D正确。
故选BD。
6.【解析】选ACD。
A、长征二号FY11运载火箭是热机的一种，升空的过程中燃料燃烧时的内能转化为机械能，故A正确；
B、长征二号FY11运载火箭所选择的燃料热值大的氢气，故B错误；
C、在航天指挥中心，通过电磁波与神州十一号航天员亲切通话，故C正确；
D、对接后，飞船与“天宫二号”的位置在不再发生改变，故天宫二号相对于神州十一号是静止的；故D正确。
故选ACD。
7.【解析】干木材的热值是1.2×107J/kg，其物理意义是：1kg干木材完全燃烧放出的热量为1.2×107J；运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢和其它燃料相比，可以释放出更多的热量。
故答案为：1kg干木材完全燃烧放出的热量为1.2×107J；热值高。
8.【解析】据课本可知，四冲程汽油机工作时，飞轮旋转一周，活塞运动两次，进行两个冲程；四冲程汽油机的飞轮转速为1200r/min．因为一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，所以飞轮转1200圈，共600个冲程，共做功600次。
故答案为：2；600。
9.【解析】火箭升空时的能量转化：燃料的化学能先转化为内能，然后通过内燃机把内能转化为火箭的机械能；所以和内燃机的做功冲程的原理相同；运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢和其它燃料和氢比较，氢可以释放出更多的热量。
故答案为：做功；热值。
提升题
【答案】
1. D 2. C 3. B 4. D 5. D 6. A
7.解:汽油完全燃烧放出的热量：
Q放=mq=4.6×107J/kg×16kg=7.36×108J，
根据η=可知发动机做功：
W=20%×Q放=20%×7.36×108J=1.472×108J；
根据P=可知汽车行驶的时间：
t===3680s≈1.02h，
车速v=72km/h=20m/s，
根据v=可知汽车通过的距离：
s=vt=20m/s×3680s=73.6km．
答：这些油能供汽车行驶73.6km．
8.内；机械；1.2×105；0.5；600；1.2×106；pS；pSl；Sl
【解析】
1.【解析】选D。
A、晶体熔化时，温度保持熔点不变，内能增大；晶体凝固时，温度保持不变，内能减小；液体沸腾时，温度保持不变，内能增大。由以上可知，物体温度不变时，其内能可能变化。此选项错误；
B、燃料完全燃烧放出的热量多少跟燃料的热值和燃料的质量大小有关，所以热值高的燃料完全燃烧放出的热量不一定比热值低的燃料完全燃烧放出的热量多．此选项错误；
C、热量是在热传递过程中传递内能得多少，是一个过程量，不能说物体含有热量。此选项错误；
D、热机工作过程中，燃料在汽缸中燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞做功，将内能转化为机械能。此选项正确。
故选D。
2.【解析】选C。A、热机在工作时，内能转化为机械能；故A错误；
B、水的比热容大，同样受冷或受热时温度变化小，所以海边昼夜温差小，故B错误；
C、在滑梯上下滑时，摩擦生热，机械能转化成内能，是通过做功增加了物体的内能，故C正确；
D、水蒸气将木塞冲出，气体膨胀对外做功，内能减小，温度降低，故D错误。
故选C。
3.【解析】选B。飞轮转速为1800r/min=30r/s，
因一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次，完成4个冲程，
所以，该汽油机1s内完成60个冲程，对外做功15次。
故选B。
4.【解析】选D。
A、温度越高的物体，分子运动越剧烈，内能越多，热量是热传递过程中传递的内能多少，不是含有热量多，故A错误；
B、热量是过程量，不能说含有或者具有热量，故B错误；
C、改变物体内能的方式有两种：做功和热传递；物体内能增加可能是吸收了热量，也可能是外界对物体做功，故C错误；
D、热量总从高温物体传递到低温物体，热量只存在于热传递或热交换过程中，因此热量是热传递过程中物体内能的改变量，故D正确。
故选D。
5.【解析】选D。A、热机效率是有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的总能量之比，功率是功与时间的比值，二者没有关系，故A错误；
BCD、热机的效率越高是指燃料释放的内能转化为机械能的百分比越大，故D正确，BC错误。
故选：D。
6.【解析】选A。
A、用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值叫热机效率，增大热机功率不能增大热机的效率，A错误，符合题意；
B、热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程，B正确，不符合题意；
C、热机的使用，使人类对化石能源的依赖很强，现在大气污染的主要途径就是利用化石能源，C正确，不符合题意．
D、设法利用废气的能量是提高热机效率的重要措施，D正确，不符合题意；
故选A。
7.【解析】（1）知道汽油的质量，利用燃料完全燃烧放热公式Q放=mq求汽油完全燃烧放出的热量，知道汽油机的效率，利用效率公式求有用功（机械能）；
（2）知道汽车的功率，利用P=求做功时间（行驶时间），再利用速度公式求行驶的路程。
8.【解析】（1）在做功冲程里，高温、高压的燃气膨胀做功，将内能转化为机械能；
（2）①根据P=可知，
发动机在1s内做功：
W=Pt=120×103W×1s=1.2×105J，
因为四缸总排量为2.0L，
所以单缸排量：V=×2.0L=0.5L，
②因为发动机在1s内做功1.2×105J，
发动机有四个缸同时工作，
所以每个缸1s内做功：
W=×1.2×105J=3×104J，
又因为转速为6000r/min，四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、做功一次，
所以1s内做功50次，
每个做功冲程做功：
W′=×3×104J=600J．
（3）因为W′=pV，V=0.5L=0.5×10-3m3，
所以燃气对活塞的压强：p===1.2×106Pa；
（4）根据p=可知，
活塞受到的压力：
F=pS，
因为在做功冲程，活塞移动的距离为l，发动机的单缸排量V=Sl，
所以燃气对活塞所做的功：
W=Fl=pSl=pS。
故答案为：（1）燃气；内；机械；（2）①1.2×105；0.5；②600；（3）1.2×106；（4）pS；pSl；Sl。