第十四章 《内能的利用》达标检测
时间：45分钟 满分：100分
一．选择题（共20小题，满分40分，每小题2分）
1．（2分）（2019?常德）前不久，据河南南阳炒作很热的“水氢发动机”的宣传说，“水氢发动机”可以利用水来制取氢气，从而为发动机提供高能燃料。中央电视台对此作了专题报道，认为目前的技术尚不成熟，所谓的“水氢发动机”要真正投入实用还有很长的路要走。对此，下列分析不正确的是（ ）
A．氢气燃烧无污染是“水氢发动机”备受关注的原因之一
B．氢气是发动机的一种理想燃料，是因为氢气的热值大
C．“水氢发动机”是利用内能做功的机械
D．目前利用水制取氢气耗能高，因此“水氢发动机”的效率很高
2．（2分）（2019?莱芜区）如图是汽油机工作循环中的一个冲程，下列说法正确的是（ ）
A．该冲程是汽油机的压缩冲程，将机械能转化为内能
B．该冲程是汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能
C．该汽油机工作时冒黑烟，说明汽油燃烧不充分，其热值变小
D．该汽油机的效率越高，在做相同功的情况下消耗的能量越多
3．（2分）（2019?西宁）关于内能及内能的利用，说法正确的是（ ）
A．汽油机的做功冲程将内能转化为机械能
B．温度为0℃的物体没有内能
C．燃料的热值越大，燃烧释放的热量越多
D．增大热机功率一定能提高它的效率
4．（2分）（2019?南通）生活中的“不变”常蕴含丰富的物理道理，下列有关“不变”的判断正确的是（ ）
A．一瓶煤油燃烧一半前后﹣﹣煤油热值不变
B．声音向远处传播过程中﹣﹣声音响度不变
C．酒精与水充分混合前后﹣﹣体积之和不变
D．物体远离平面镜过程中﹣﹣物像间距不变
5．（2分）（2019?仙桃）下列关于热机、热值的说法正确的是（ ）
A．汽油机、柴油机都有火花塞和喷油嘴这两个关键部件
B．某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比叫这种燃料的热值，单位是kg/J
C．柴油机工作的效率是35%，说明它工作时柴油燃烧释放的能量65%转化为有用功
D．四冲程内燃机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的
6．（2分）（2019?玉林）如图所示，是内燃机工作循环中的某个冲程，它是（ ）
A．吸气冲程B．做功冲程C．压缩冲程D．排气冲程
7．（2分）（2019?巴中）下列关于内燃机说法正确的是（ ）
A．柴油机吸气冲程吸入的是柴油和空气的混合物
B．汽油机气缸顶部有喷油嘴
C．做功冲程中内能转化为机械能
D．内燃机功率越大，效率越高
8．（2分）（2019?宁夏）2019年春节期间热映的《流浪地球》被誉为开启了中国科幻电影元年。这部电影讲述了多年以后太阳急速衰老膨胀，无法再给地球提供能量，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，逃离太阳系的故事。其中“点燃木星”将地球推开相当于内燃机的（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
9．（2分）（2019?昆明）如图是汽油机工作的四个冲程，其中表示排气冲程的是（ ）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
10．（2分）（2019?宜昌）前段时间，“加水就能跑的神车”事件一度成为舆论热点，该汽车实际是利用车内水解制氢技术获得氢气，通过氢燃料电池给车提供动力（该技术成本很高，目前仍处在试验阶段），但被曲解为“加水就能跑”。下列对该事件的看法错误的是（ ）
A．氢燃料电池是将氢气的化学能转化为电能
B．水解技术制取氢气的过程一定要消耗其它能量
C．对于热点事件要遵从科学原理，不能盲从更不能以讹传讹
D．该车行驶的能量最终来源于水，水是一种能源
11．（2分）（2019?邵阳）电动自行车、电动摩托车、电动汽车、电动公交车等已广泛应用于现代生活中，它们都是利用电动机来工作的，电动机工作过程中能量转化情况主要是（ ）
A．电能转化成热能 B．电能转化成机械能
C．机械能转化成电能 D．太阳能转化成机械能
12．（2分）（2019?深圳）下列说法正确的是（ ）
A．燃料燃烧越充分，它的热值就越大
B．内燃机用水做冷却液，是因为水的比热容较大
C．敲击大小不同的编钟，发出声音的音色不同
D．在闹市区安装噪声监测装置，可以减弱噪声
13．（2分）（2019?泸州）西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭，于2019年4月20日将第四十四颗北斗导航卫星成功送上太空。下列说法中正确的是（ ）
A．火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的比热容大
B．火箭升空过程中，燃料燃烧将机械能转化为化学能
C．北斗导航卫星加速升空过程中，其动能和重力势能均增大
D．北斗导航卫星加速升空过程中，其惯性增大
14．（2分）（2019?郴州）现在流行一款鞋，穿上它走路时，鞋会发光，站着不动就不会发光。则这款鞋发光的原理，从能量转化的角度分析正确的是（ ）
A．机械能转化为电能，再转化为光能 B．电能转化为机械能，再转化为光能
C．机械能转化为光能，再转化为电能 D．光能转化为机械能，再转化为电能
15．（2分）（2019?淮安）如图所示是演示点火爆炸的实验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精。盒盖迅速飞出。这个过程与四冲程汽油机中的哪一个冲程的能量转化相同（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
16．（2分）（2019?湘西州）多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的，从能量转化的角度看，存在着内能转化为机械能的过程的是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
17．（2分）（2019?武汉）如图所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述正确的是（ ）
A．吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸
B．压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小
C．做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能
D．排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的极少部分
18．（2分）（2019?无锡）如图所示，用电火花发生器点燃塑料盒内的酒精气体，能将盒盖喷出很远，此过程中的能量转化方式与汽油机的哪一个冲程相似？（ ）
A．压缩冲程 B．吸气冲程 C．排气冲程 D．做功冲程
19．（2分）（2019?株洲）一种用于轻型低速飞机的活塞式航空发动机，它有多个气缸，气缸工作时经历进气、压缩、膨胀、排气四个过程，在这四个过程中，能为飞机提供动力的是（ ）
A．进气 B．压缩 C．膨胀 D．排气
20．（2分）（2019?江西）如图所示，是小普同学跟爷爷学习气功的四个基本动作，由此他联想到热机的四个冲程，以下与做功冲程最相似的是（ ）
A． 鼻孔吸气 B．气沉丹田 C． 排山倒海 D． 打完收工
二．填空题（共10小题，满分40分，每小题4分）
21．（4分）（2019?恩施州）如图所示，是四冲程汽油机某一冲程的工作示意图，该冲程是将 能转化为 能。
22．（4分）（2019?恩施州）氢燃料是一种绿色能源，氢燃料电池工作原理如图所示。工作时，向氢电极供应氢气，同时向氧电极供应氧气，在氢电极上由于催化剂的作用氢气变为氢离子向氧电极移动，最后在氧电极上聚集，电子则留在氢电极上，如果将两电极用灯泡连接，则会在灯泡上形成 （选填“向左”或“向右”）的电流。如果已知某氢燃料电池车输出功率为40千瓦，以80km/h的速度行驶100km，则需要消耗氢气 kg（已知燃料电池车能量转化效率为60%，每千克氢气能释放的能量为1.5×108J），这些氢气的总能量大约相当于 kg汽油完全燃烧放出的热量（结果保留一位小数，已知汽油的热值为4.5×107J/kg）。
23．（4分）（2019?朝阳）四冲程汽油机在工作过程中，将内能转化为机械能的是 冲程，如果汽油机的转速表显示3000revs/min，那么该汽油机每秒内做 次功。给汽车加油时能闻到汽油的味道说明 。
24．（4分）（2019?大连）行驶在公路上的汽车，通过汽油机的 冲程将内能转化为机械能来工作；以汽车为参照物驾驶汽车的司机是 （填“运动”或“静止”）的。
25．（4分）（2019?常州）家用轿车常用汽油机驱动，汽油机在 冲程将 能转化为机械能。汽车行驶过程中，油箱内汽油越来越少，汽油的热值 （选填“变小”“不变”或“变大”）。
26．（4分）（2019?镇江）图中单缸四冲程汽油机正处在 冲程，若该汽油机转速为1800r/min，则它每秒钟完成 个冲程。用水循环带走汽油机产生的热量，这是利用了水的 较大的特性。
27．（4分）（2019?怀化）某种国产汽车，当它在某平直公路上以20m/s速度匀速行驶时，每百公里的油耗为6L．当汽车行驶500s，则汽车消耗的汽油是 L．假设汽车在运动过程中受到的平均阻力是495N．则汽油机的效率是 %（已知汽油的热值是3.3×107J/L）。
28．（4分）（2019?桂林）我国于2019年5月17日在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭，成功发射一颗北斗导航卫星。如图所示，长征三号丙运载火箭升空时，燃料燃烧后通过做功，把 能转化为 能。
29．（4分）（2019?辽阳）如图是汽油机两个冲程的示意图，其中 图中的冲程为汽车提供了动力。汽油机在吸气冲程吸入气缸的是 （填“空气”或“汽油和空气”）汽车发动机用水来冷却、是利用了水的 大的特点。
30．（4分）（2019?赤峰）利用先进工艺和科学方法，可以使垃圾变废为宝。若从1吨垃圾中能提炼出140kg燃料油，燃料油的热值为4.5×107J/kg，则这些燃料油完全燃烧时释放出的热量为 J，这些热量可以使 kg的水温度升高50℃．[水的比热容为4.2×103J/（kg?℃）]
三．实验探究题（共1小题，满分4分，每小题4分）
31．（4分）（2019?镇江）在“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”实验中，小林选用碎纸片和酒精为燃料进行了实验。
（1）小林将天平放在水平桌面上并将游码归零后，若指针静止时位置如图1所示，则他应将平衡螺母向 端调节；图2是正确测量所用碎纸片质量时的场景，此时游码所处位置如图3所示，则他还应称量 g的酒精；
（2）小林组装的实验装置如图4所示，他在器材安装中的一处错误是 ；
（3）本实验中，燃料完全燃烧放出热量的多少是通过 来反映的。
（4）正确组装实验装置后，小林用（1）中所称量的碎纸片和酒精分别进行实验，正确采集的数据如表所示，根据实验数据，小林却得出了与事实相反的实验结论：质量相同的碎纸片和酒精完全燃烧后，碎纸片放出的热量较多。你认为他在实验中最有可能遗漏的操作是 。
温度
燃料
加热前的水温/℃
燃料燃尽时的水温/℃
水温的变化/℃
酒精
20
65
45
碎纸片
20
80
60
四．解答题（共1小题，满分4分，每小题4分）
32．（4分）（2019?贵阳）如图所示，足够高的粗糙水平桌面上静止一木块，轻质无弹性细线的一端系在木块上，另一端绕过定滑轮挂有托盘。往托盘中添加砝码后，木块向右做加速运动，在木块运动一段时间的过程中，请判断木块增加的动能E，与砝码重力做的功W的大小关系，并通过完整分析阐述理由。（不计托盘质量，空气阻力/线与滑轮间的摩擦）
五．计算题（共3小题，满分12分，每小题4分）
33．（4分）（2019?镇江）某油电混合动力汽车工作原理如图所示，当它以90km/h的速度匀速行驶10min的过程中，发动机和驱动电机共同为汽车提供动力，驱动汽车行驶所需的能量E1＝3×107J，其中η1＝60%来自于汽油燃烧，而汽油燃烧放出热量的η2＝40%用于驱动汽车行驶和对蓄电池充电，其中用于充电的能量E2＝2×106J，设汽油在发动机气缸内完全燃烧，汽油热值取q＝5×107J/kg。
（1）当该汽车制动刹车时，驱动电机会反转为发电机给蓄电池充电，电机发电的原理是 ，产生的电能是从汽车的 能转化而来的。
（2）求题述过程中汽车受到的阻力；
（3）题述过程中，汽车所消耗汽油的质量用m表示。
①求汽车所消耗汽油的质量m；
②请将下列表达式填写完整：η1E1＝ （用q、m、η2和E2表示）
34．（4分）（2019?兰州）已知天然气的热值为3.8×107J/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg?℃）。求：
（1）完全燃烧1.4×10﹣2m3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3.8kg，初温为25℃的水加热到多少℃？（当地的大气压强为1标准大气压）
35．（4分）（2019?聊城）2019年5月6日，聊城首批30辆氢燃料新能源公交车投放使用。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源，[c水＝4.2×103J/（kg?℃）；q氢＝1.4×108J/kg）求：
（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量；
（2）若这些热量全部被质量为200kg，温度为15℃的水吸收，则水升高的温度；
（3）某氢能源公交车以140kW的恒定功率做匀速行驶，如果0.3kg的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等，则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间。
第十四章 《内能的利用》达标检测
参考答案与试题解析
一．选择题（共20小题，满分40分，每小题2分）
1．【解答】A、氢气燃烧生成水，其燃烧无污染是最大的优点，因此也是“水氢发动机”备受关注的原因之一，故A正确；
B、因为氢气的热值高、密度小，所以氢气是发动机的一种理想燃料，故B正确；
C、“水氢发动机”是利用氢气燃烧释放的内能来对外做功，从而推动机器运转，故C正确；
D、利用水制取氢气耗能高，即消耗其他形式的能量多于氢气燃烧释放的内能，且内能不可能全部转化为机械能，所以“水氢发动机”的效率较低，这也是它没有真正投入使用的重要原因，故D错误。
故选：D。
2．【解答】AB、由图可知，汽油机的两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，所以是做功冲程，该冲程是燃料燃烧推动活塞做功，将内能转化为机械能，故A错误，B正确。
C、热值是燃料的一种特性，与它是否完全燃烧没有关系，排气管冒黑烟，汽油燃烧不充分，其热值不变，故C错误；
D、热机效率越高，做有用功与燃料完全燃烧放出内能的比值越大，即在做功相同的情况下，消耗的能量越少（或消耗的燃料较少），故D错误。
故选：B。
3．【解答】A、汽油机的做功冲程是将内能转化为机械能，故A正确；
B、任何物体都有内能，故0℃的冰也是具有内能的，故B错误；
C、热值是燃料的特性，与放出热量的多少无关，故C错误；
D、用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出热量的比值叫热机效率，热机的效率与功率、做功的本领、燃料的热值等因素无关，故D错误。
故选：A。
4．【解答】A、因为热值是煤油的特性，将一瓶煤油倒掉一半热值不变，故A正确；
B、声音在向远处传播的过程中，响度越来越小，故B错误；
C、酒精与水充分混合，水分子和酒精分子进入彼此的间隙中，混合后体积变小，故C错误；
D、物体远离平面镜时像距增加，物距增加，故物像间距增加，故D错误。
故选：A。
5．【解答】A、汽油机和柴油机构造不同。汽油机有火花塞，柴油机有喷油嘴。故A错误；
B、单位质量的燃料完全燃烧时释放出的热量是燃料的热值，所以热值的单位是J/kg。故B错误；
C、柴油机的效率为35%，说明它工作时柴油完全燃烧放出的热量的35%转化为有用功。故C错误；
D、四冲程内燃机是吸气、压缩、做功、排气四个冲程连续工作的循环过程。故D正确。
故选：D。
6．【解答】图中的气门关闭，活塞下行，并且电火花喷出电火花，这是做功冲程的特点，该冲程是内燃机工作循环中的做功冲程。
故选：B。
7．【解答】A、柴油机在吸气冲程中，将空气吸入气缸，故A错误；
B、汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故B错误；
C、汽油机的做功冲程中，将内能转化成了机械能，故C正确；
D、功率是物体做功快慢的物理量，与热机效率是两个完全不同的概念，故D错误。
故选：C。
8．【解答】影片“流浪地球”中，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，将地球推开，内能转化为机械能，相当于内燃机的做功冲程。
故选：C。
9．【解答】A、两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，故A不符合题意；
B、进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程，故B不符合题意；
C、排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程，故C符合题意；
D、两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，火花塞喷出电火花，是做功冲程，故D不符合题意。
故选：C。
10．【解答】A、氢燃料电池是将氢气的化学能最终转化为电能，再用来驱动汽车的，故A正确；
B、根据能量守恒定律，水解技术制取氢气的过程一定要消耗其它能量，故B正确；
C、由科学常识可知，对于热点事件要遵从科学原理，不能盲从更不能以讹传讹，故C正确；
D、该车行驶的能量最终来源于用水制出的氢气，但不能直接说水是这里的能源，故D错误。
故选：D。
11．【解答】电动机工作过程中，消耗了电能，将其转化为机械能，故B正确。
故选：B。
12．【解答】A．燃料的热值是燃料的特性，与实际燃烧情况无关，故该选项错误；
B．水的比热容比较大，等质量物质在升高相同温度时，水吸收的热量多，适合作为内燃机的冷却液，该选项正确；
C．敲击大小不同的编钟，是音调不同，相同乐器发出的声音的音色相同，该选项错误；
D．噪声监测装置只能监测噪声等级，不能减弱，该选项错误。
故选：B。
13．【解答】A、发射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，故A错误；
B、火箭升空的过程中，燃料燃烧释放出的内能转化为机械能，故B错误；
C、北斗导航卫星加速升空的过程中，速度增大，高度增大，因此动能和重力势能都增大，机械能的总量也增大，故C正确；
D、北斗导航卫星加速升空过程中，其质量不变，惯性不变，故D错误。
故选：C。
14．【解答】穿上鞋走路时，具有机械能，鞋会发光，具有光能；根据题意可知，该鞋（发电鞋）的工作原理是电磁感应现象，先是机械能转化为电能，电能又转化为光能；
故选：A。
15．【解答】如图所示是演示点火爆炸的实验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去，这是因为酒精燃烧产生的燃气对外做功，消耗燃气的内能，转化为盒盖的机械能，故是将内能转化为机械能的过程；
四冲程汽油机中的做功冲程就是利用内能来做功的冲程，也是将内能转化为机械能。
故选：C。
16．【解答】汽油机的做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故C正确。
故选：C。
17．【解答】
A、汽油机在吸气冲程中，进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入汽缸，故A正确；
B、在压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，气体的内能变大，此过程是机械能转化为内能的过程，故B错误；
C、在做功冲程中，燃料燃烧释放的内能大部分需要克服摩擦、发生热传递而散失，只有一少部分转化为机械能，故C错误；
D、在排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的大部分，故D错误。
故选：A。
18．【解答】按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去，这是因为酒精燃烧产生的燃气对外做功，消耗燃气的内能，变成盒盖的机械能，故是将内能转化为机械能的过程；四冲程热机中的做功冲程就是利用内能来做功的冲程，将内能转化为机械能。
故选：D。
19．【解答】内燃机工作时，提供动力的冲程是做功冲程，即气缸工作时经历进气、压缩、膨胀、排气四个过程中的膨胀过程，能为飞机提供动力。
故选：C。
20．【解答】小普同学跟爷爷学习气功的四个基本动作，鼻孔吸气相当于吸气冲程，气沉丹田相当于压缩冲程，打完收工相当于排气冲程；排山倒海时对外做功，相当于做功冲程；
故选：C。
二．填空题（共10小题，满分40分，每小题4分）
21．【解答】由图知，两个气门都关闭，活塞向上运动，此冲程为压缩冲程，压缩冲程将机械能转化内能。
故答案为：机械；内。
22．【解答】（1）由题知，氢离子向氧电极移动，最后在氧电极上聚集，电子则留在氢电极上，可以得出氧电极为电源的正极，则氢电极为电源的负极，因为在电源外部，电流的方向是从正极经用电器回到负极；故灯泡中的电流方向向左。
（2）以80km/h的速度行驶100km，则行驶的时间为：t＝＝＝1.25h＝4500s；
氢燃料电池做的有用功为：W＝Pt＝4×104W×4500s＝1.8×108J；
已知燃料电池车能量转化效率为60%，
故需要氢气提供的能量为：Q＝＝＝3×108J；
则需要氢气的质量为：m＝＝＝2kg；
若氢气的总能量由汽油完全燃烧放出的热量提供，
则需要汽油的质量为：m汽油＝＝≈6.7kg；
故答案为：向左；2；6.7。
23．【解答】
做功冲程中，高温高压的燃气对活塞做功，燃气的内能减小，活塞机械能增加，即将内能转化为机械能；
汽油机完成1个工作循环，完成四个冲程，飞轮转2转，对外做功1次，
3000r/min＝50r/s，即每秒飞轮转50圈，完成25个工作循环，对外做功25次。
汽车加油时能闻到汽油的气味，是因为汽油分子不停地做无规则运动，这是扩散现象。
故答案为：做功；25；分子不停地做无规则运动。
24．【解答】发动机工作时，在做功冲程中将内能转化为机械能；
在汽车行驶过程中，以汽车为参照物，司机相对于汽车的位置没有发生了变化，所以是静止的。
故答案为：做功；静止。
25．【解答】
（1）汽油机工作时，在做功冲程中，燃气膨胀做功，将内能转化为机械能；
（2）汽油的热值与汽油的质量大小无关，所以油箱内汽油越来越少，汽油的热值不变。
故答案为：做功；内；不变。
26．【解答】（1）由图可见，一个气门关闭，一个气门打开，并且活塞向上运动，因此该冲程是排气冲程；
（2）汽油机完成1个工作循环，完成四个冲程，飞轮转2转，对外做功1次，1800r/min＝30r/s，即每秒完成15个工作循环，完成60个冲程，对外做功15次；
（3）用水循环带走汽油机产生的热量，这是利用了水的比热容较大的特性。
故答案为：排气；60；比热容。
27．【解答】（1）由v＝得汽车行驶距离：
s＝vt＝20m/s×500s＝10000m＝10km，
因为每百公里的油耗为6L，
所以行驶10km（公里）消耗汽油：
V＝×6L＝0.6L；
（2）汽油完全燃烧放出的热量：
Q放＝Vq＝0.6L×3.3×107J/L＝1.98×107J，
因为汽车匀速行驶，
所以汽车牵引力：
F＝f＝495N，
牵引力做功：
W＝Fs＝495N×10000m＝4.95×106J，
汽油机的效率：
η＝＝×100%＝25%。
故答案为：0.6；25。
28．【解答】燃料燃烧时化学能转化为内能，燃料燃烧后通过做功，使火箭升空，将内能转化为机械能。
故答案为：内；机械。
29．【解答】由图可知，甲图中两个气门都关闭，活塞上行，为压缩冲程，图乙中，两个气门关闭，活塞下行，为做功冲程，为汽车提供动力的冲程是做功冲程，故图乙是正确的；在吸气冲程中汽油机吸入的是汽油和空气的混合物；
与其它液体相比较，水的比热容最大，在质量和升高的温度相同时，水吸收的热量最多，制冷效果最好。
故答案为：乙；汽油和空气；比热容。
30．【解答】完全燃烧140kg这种燃料油放出的热量：
Q放＝mq＝140kg×4.5×107J/kg＝6.3×109J，
由题知，水吸收的热量Q吸＝Q放＝6.3×109J，
由Q＝cm△t可得，m＝＝＝30000kg。
故答案为：6.3×109；30000。
三．实验探究题（共1小题，满分4分，每小题4分）
31．【解答】（1）把天平放在水平桌面上，将游码调到标尺左端的零刻线处；此时指针偏向右侧，说明天平的左侧上翘，平衡螺母应向左移动；
如图2和3所示，碎纸片的质量m＝5g+1.5g＝6.5g；
为了比较热值大小，要用相同质量的不同的燃料，所以则他还应称量6.5g的酒精；
（2）由图4知，实验中温度计的玻璃泡碰到了容器底；
（3）为了比较热值大小，要用相同质量的不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小；
（4）实验中要用相同质量的不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，而小林却得出了与事实相反的实验结论：质量相同的碎纸片和酒精完全燃烧后，碎纸片放出的热量较多，可能是没有控制被加热水的质量相等。
故答案为：（1）左；6.5；（2）温度计的玻璃泡接触到了容器底；（3）温度计的示数变化；（4）控制被加热水的质量相等。
四．解答题（共1小题，满分4分，每小题4分）
32．【解答】木块增加的动能E小于砝码重力做的功W．因为在往托盘中加砝码后，木块和砝码都会做加速运动，而且木块在桌面上运动时克服摩擦力做功，因而砝码重力做的功转化为木块和砝码的动能、及由于摩擦产生的内能。所以木块增加的动能E小于砝码重力做的功W。
五．计算题（共3小题，满分12分，每小题4分）
33．【解答】（1）电机发电的原理是电磁感应现象，工作时将机械能转化为电能；
（2）根据速度公式v＝知，
以90km/h的速度匀速行驶10min的过程中通过的路程：s＝vt＝90km/h×h＝15km＝15000m，
根据W＝Fs知，
汽车匀速行驶的牵引力为F＝＝＝＝2000N，
因为汽车做匀速直线运动，
所以阻力和牵引力是一对平衡力，大小相等，即f＝F＝2000N；
（3）汽车行驶时，汽油燃烧放出的热量为mq，其中只有η2mq用来行驶和充电，
根据题意，则有η2mq＝E1η1+E2，即E1η1＝η2mq﹣E2，
代入数据得60%×3×107J＝40%×5×107J/kg×m﹣2×106J，
解得：m＝1kg。
答：（1）电磁感应；机械；
（2）汽车受到的阻力为2000N；
（3）①汽车所消耗汽油的质量m为1kg；
②η2mq﹣E2。
34．【解答】（1）完全燃烧1.4×10﹣2m3天然气放出的热量：
Q放＝Vq＝1.4×10﹣2m3×3.8×107J/m3＝5.32×105J；
（2）由η＝可得，水吸收的热量：
Q吸＝ηQ放＝60%×5.32×105J＝3.192×105J；
由Q吸＝cm△t可得，水升高的温度：
△t＝＝＝20℃，
则水的末温度为：t＝t0+△t＝25℃+20℃＝45℃。
答：（1）天然气放出的热量为5.32×105J；
（2）这些天然气可将初温为25℃的水加热到45℃。
35．【解答】（1）0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：
Q＝mq＝0.3kg×1.4×108J/kg＝4.2×107J；
（2）水吸收的热量：Q吸＝Q放＝4.2×107J，
由Q吸＝cm△t得水升高温度：
△t＝＝＝50℃；
（3）公交车所做的功：W＝Q放＝4.2×107J，
由P＝得公交车行驶时间：
t＝＝＝300s。
答：（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出4.2×107J热量；
（2）若这些热量全部被质量为200kg，温度为15℃的水吸收，则水升高50℃.
（3）这些热量能让该公交车匀速行驶300s。
第十四章 内能的利用
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考点分布
考查频率
考点内容
命题趋势
1.热机
★★★
1.了解四冲程汽油机的工作原理。
2.认识热值，会计算热机的效率.
3.知道能量守恒定律。能用能量转化和守恒的观点分析物理现象。
本章常考内容有：热机的工作原理、热机效率影响因素、燃料热值热机效率的计算、能量转化和守恒。2020年可能考有关热机效率的计算、热机工作原理和能量转化守恒的选择题填空题。
2.热机的效率
★★★★
3. 能量的转化和守恒
★★★
/
知识点一：热机
1.热机：利用内能做功的机械叫热机，其工作原理图是
2.热机的工作过程：汽油机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，完成一个工作循环曲轴转两圈，对外做功一次，压缩冲程是将机械能转化为内能，做功冲程是将内能转化为机械能。
3.四冲程内燃机的一个工作循环中只有做功冲程是靠燃气推动活塞做功的，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。
知识点二：热机的效率
1.热值：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比叫做这种燃料的热值，其单位是J/kg(或J/m3)，燃料完全燃烧放热公式Q放＝mq。热值反映了燃料在燃烧过程中化学能转化为内能本领的大小。
2.热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系。
3.热机效率：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率，提高热机效率的途径：使燃料充分燃烧；减少各种热损失；减少机械磨损消耗的能量。
4.热机造成的污染主要表现在大气污染和噪声污染。
知识点三：能量的转化和守恒
1.能量的转化和守恒定律的内容：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
2.能的转化是通过物体做功来实现的。能的转化过程中，能量的形式发生了改变。能的转移过程中能量的形式没有发生变化。
3.能量守恒定律不同于机械能守恒定律。所有的能量转化和转移过程，都遵循能量守恒定律，而机械能守恒是有一定条件的。
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易错点1 误认为内燃机转一圈对外做功一次。
典例1：（2019?威海模拟）热机是把 能转化 能的机器；有一台内燃机的转速是1440转/分，那么在每秒钟内气缸对活塞做功 次。【错解】内；机械；24。理由：内燃机转一圈对外做功一次，该飞轮每秒钟转24圈做了24次功。
【析错】知道内燃机的转速，而内燃机在一个工作循环中对外做功1次，飞轮转动2转，完成4个冲程，据此得出答案。
【正解】选B，理由：由题知，飞轮转速是1440转/分钟=24转/秒，因为飞轮转动2转为一个工作循环，对外做功1次，完成4个冲程，所以内燃机每秒钟曲轴转动24转，燃气对外做功12次，完成48个冲程。故答案为：内；机械；24。
知识点一：热机
典例1：（2019秋?恩阳区期中）热机在工作过程时，能量的转化过程是（ ）
A．内能→化学能→机械能 B．化学能→内能→机械能
C．化学能→机械能→内能 D．化学能→机械能→化学能
【考查方向】热机．
【名师点睛】热机是利用燃烧燃料释放热量来做功的机器，所以据此进行分析判断即可。
【答案】B
【解析】热机工作时需要燃料，即通过燃料燃烧将化学能转化为内能，而后通过内能做功，即将内能转化为机械能。故选：B。
典例2：（2019春?黄冈月考）如图是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述错误的是（ ）
A．吸气冲程中汽油和空气的混合物进入汽缸
B．压缩冲程中，具有明显的机械能转化为内能的过程
C．做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能
D．排气冲程中，废气被排出汽缸
【考查方向】内燃机的四个冲程．
【名师点睛】四冲程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，其中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；根据气门的状态、活塞运动的方向确定冲程的种类。
【答案】C
【解析】A、汽油机在吸气冲程中，进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入汽缸，故A正确； B、在压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，此过程是机械能转化为内能的过程，故B正确； C、在做功冲程中，燃料燃烧释放的内能大部分需要克服摩擦、发生热传递而散失，只有一少部分转化为机械能，故C错误； D、在排气冲程中，进气门关闭、排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸，故D正确。
故选：C。
典例3：（2019?徐州一模）如图所示，汽油机是处在 冲程，此过程中内能 （选填“增大”“减小”或“不变”）某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1min内，汽油机完成 个工作循环。。
【考查方向】有关热机的计算．
【名师点睛】判断冲程可以看气阀门的开关情况和活塞运动情况，结合规律总结进行判断内燃机的冲程；四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，活塞往复1次，1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次。
【答案】做功；减小；1200。
【解析】图中的气门闭合、火花塞点火，活塞下行，所以是做功冲程；做功冲程中内能转化为机械能，气缸内的气体内能的减小；四冲程汽油机一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，活塞往复2次;四冲程汽油机的飞轮转速为2400r/min，所以1min内，飞轮转2400圈，活塞往复运动4800次，共1200个工作循环，4800个冲程，做功1200次。故答案为：做功；减小；1200。
知识点二：燃料的热值
典例3：（2019秋?府谷县月考）下列关于热值的说法正确的是（ ）
A．2kg煤的热值大于1kg煤的热值
B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多
C．燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关
D．燃料燃烧不完全时热值变小
【考查方向】燃料的热值．
【名师点睛】1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值。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。据此分析判断。
【答案】C
【解析】A、燃料的热值仅与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，故A错误； B、燃料的热值越大，只有在相同质量并且完全燃烧的情况下，放出的热量才越多，质量少、燃烧不完全放出的热量就少，故B错误； C、热值是燃料本身的特性，只与燃料的种类有关，与其他因素无关，故C正确； D、热值与燃料是否完全燃烧无关，故D错误。故选：C
典例5：（2019?安徽一模）如图所示，2019年1月3日，“嫦娥四号”探测器成功降落于月球，第一时间通过无线电波发回信息和图片。发射探测器的火箭采用液氢为燃料，是利用液氢的 大的优点：火箭在穿过地球大气层升空时剧烈升温，此过程中通过 （选填“做功”或“热传递”）方式增大了它的内能。
【考查方向】做功改变物体内能；燃料的热值及其计算．
【名师点睛】（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，所以在选择火箭燃料时首先应该考虑燃料热值的大小；（2）改变内能的方式有做功和热传递，做功是能量的转化，而热传递是能量的转移。
【答案】热值；做功。。
【解析】（1）发射探测器的火箭采用液氢作为燃料，原因是液氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以放出更多的热量；（2）探测器穿过大气层时，会与大气层发生剧烈摩擦，克服摩擦做功，内能增加，这是通过做功的方式改变物体的内能。故答案为：热值；做功。
知识点三：热机的效率
典例4：（2019?巴中模拟）小丽为了测试汽车发动机的效率，开车以60km/h的平均速度行驶了120km，用去汽油25L，已知汽油的密度为0.7×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg，发动机的功率为32.2kW，则该汽车发动机的效率为（ ）
A．23.6% B．28.8% C．36.5% D．38%
【考查方向】速度公式及其应用；功的计算；燃料的热值及其计算；热机的效率．
【名师点睛】知道汽车速度和行驶路程，利用速度公式求汽车行驶的时间，再利用W=Pt求发动机对汽车做的功（有用能量）；知道汽油的体积、汽油的密度，利用密度公式求汽油的质量，再利用燃料完全燃烧放热公式求汽油完全燃烧放出的热量（总能量），再利用效率公式求发动机的效率。
【答案】B
【解析】汽车行驶的速度v=60km/h，
由??=
??
??
可得，汽车行驶时间：
??=
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=
120????
60????/?
=2?=7200??
发动机对汽车做的功：
W=Pt=32.2×103W×7200s=2.3184×108J，
汽油完全燃烧放出的热量：
Q放=mq=ρVq=0.7×103kg/m3×25×10-3 m3×4.6×107J/kg=8.05×108J；
汽车发动机的效率：η=
??
??
放
=
2.3184×
10
8
??
8.05×
10
8
??
=28.8%W
故选：B。
典例6：（2019?泰山区二模）关于热机效率，下列说法正确的是（ ）
A．蒸汽机的效率高于汽油机的效率
B．热机所做有用功越多，它的效率就越高
C．内燃机的效率越高，它消耗的燃料就越少
D．热机效率越高，它将内能转化为机械能的比例越大
【考查方向】热机的效率．
【名师点睛】热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，比值越大，则效率越高，据此分析选择。
【答案】D
【解析】A、蒸汽机的燃料是在机器的外部燃烧，热损失最多，效率最低，故A错误； B、热机的有用功多，与燃料完全燃烧放出的能量之比不一定多，故B错误； C、热机消耗的燃料多、燃烧放出的热量多，但用来做有用功的能量可能更多，即效率可能更高，所以据消耗燃料的多少是不能判断热机效率大小的，故C错； D、热机效率越高，热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，比值越大，内能转化为机械能的比例越大，故D正确。故选：D。
典例7：（2019?高密市模拟）如图是“风光互补”景观照明灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“脚踩”蓄电池，“腰”挎照明灯。下列解释合理的是（ ）
A．小风扇是风力发电机，将电能转化为机械能
B．照明灯是将电能转化为热能
C．光电池板是将光能转化为电能
D．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能
【考查方向】能量的转化．
【名师点睛】自然界中的风能和太阳能是能量巨大的资源，现在科学家都在设计装置利用它们的能量；风扇式发电机可以通过风吹动扇片转动，把风能转化为电能；太阳能电池可以把太阳能转化为电能。
【答案】C
【解析】这种新能源的路灯，“肩扛”太阳能电池板也可以把太阳能转化为电能；“头顶”的小风扇可以把风能转化为电能，这样只要有风，这种路灯也可以发电，填补了一点阴天和晚上不能发电的空白，有利于路灯晚上照明使用；蓄电池在夜晚放电时，将化学能转化为电能；同时照明灯消耗电能而发光，即是将电能转化为光能，所以明确“风光互补”景观节能灯的各部分功能后，即可得知C选项正确。故选：C。
典例8 （2019?台安县二模）如图为麻省理工大学课堂演示情景，教授将一个质量为15.5千克的摆球从下巴处放手，结果摆球摆回时并没有碰到他的下巴，教授的一句“物理生效了，我还活着”让人回味悠长，下列关于此实验说法正确的是（ ）
A．摆球在摆动过程中机械能保持不变
B．摆球摆动过程中机械能不断减小
C．摆球摆动过程中内能转化为机械能
D．此过程不符合能量守恒定律
【考查方向】能量转化与守恒观点的应用．
【名师点睛】球摆动过程中，由于空气摩擦，机械能转化为内能；任何能量的转化都符合能量的转化和守恒定律。
【答案】B
【解析】摆球在摆动过程中部分机械能因和空气摩擦转化为内能而导致摆球的机械能减少，这一过程同样符合能量的转化和守恒定律，即能的总量保持不变，故B正确。故选：B。
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