人教版九年级物理全册复习分层复习训练：内能的利用　能源与可持续发展（含答案）

内能的利用　能源与可持续发展
基础过关
一、选择题
1.把1 kg初温为35 ℃的水加热到85 ℃,消耗了10 g的煤气,下列说法正确的是(煤气的热值q煤=4.2×107 J/kg) (　　)
A.燃烧过程中燃料的热值不断减小 B.水吸收的热量为4.2×105 J
C.加热装置的热效率为50% D.水加热过程中比热容一直在增大
2.[2020·海南]如图1所示,用酒精灯加热试管里的水,产生的水蒸气将试管塞冲向空中。在这个过程中,能量转化的顺序为 (　　)

图1
A.内能—机械能—化学能 B.化学能—内能—机械能
C.机械能—内能—化学能 D.内能—化学能—机械能
3.(多选)[2020·北京]如图19-2所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉,迅速压下活塞,观察到硝化棉燃烧起来。关于该实验,下列说法正确的是 (　　)

图2
A.硝化棉被点燃,表明筒内气体的温度升高
B.下压活塞的过程中,筒内气体内能减小
C.下压活塞的过程中,活塞对筒内气体做了功
D.下压活塞的过程中,气体的内能转化为活塞的机械能
4.[2020·南京]图3甲是内燃机某冲程的工作示意图,图乙四个实例中能量转化与之相同的是 (　　)

图3
5.下列关于能源的说法,正确的是(　　)
A.风能是不可再生能源
B.太阳能、水能是一次能源
C.人类已建成的核电站是利用核聚变发电的
D.太阳的惊人能量来自内部的核裂变
二、填空题
6.[2019·海南] 2019年6月5日,我国首次用固体燃料运载火箭把“文昌物联一号”卫星成功送上太空。火箭发射时要选用热值　　　(选填“大”或“小”)的固体燃料,燃料的质量减少时,燃料的热值　　　(选填“变小”或“不变”)。?
7.[2020·赤峰]家庭轿车的发动机是四冲程内燃机,内燃机在工作过程中将内能转化为机械能的是　　　　冲程;某款轿车百公里耗油6 kg,这些汽油完全燃烧放出　　　　　　J的热量。汽油是由石油提炼出来的,石油等化石能源是　　　　　　(选填 “可再生”或“不可再生”)能源。(汽油的热值是4.6×107 J/kg)?
8.[2019·苏州]如图4所示,在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的棉花,用力将活塞迅速下压,棉花被点燃,此过程的能量转化方式与汽油机的　　　　冲程相同;某效率为25%的汽油机在一次工作中消耗了4 kg汽油,该汽油机对外做的机械功为　　　　　J。(汽油热值为4.6×107 J/kg)?

图4
9.[2020·广元]汽油机工作时将燃料燃烧时产生的　　　　能转化为　　　　能,一台单缸四冲程汽油机,飞轮转速是4800 r/min,该汽油机每秒对外做功　　　　次。?
10.[2020·南充]若一辆小汽车一年行驶一万公里,消耗1 t汽油,这些汽油完全燃烧可放出　　　　J的热量;某次行驶过程中,该汽车汽油机曲轴的转速为3600 r/min,则在1 s内汽油机对外做功　　　　次。(q汽=4.6×107 J/kg)?
11.[2020·黄石]可燃冰是一种新能源,它是水和天然气在高压低温下形成的类似冰状的结晶物质,主要成分是甲烷,我国可燃冰的开采技术处于世界领先水平。用燃气锅炉烧水时,将500 kg初温20 ℃的水加热到100 ℃,共燃烧了0.1 m3的可燃冰,这个过程中水吸收的热量为　　　J。完全燃烧0.1 m3可燃冰放出的热量为　　　J,燃气锅炉烧水时的效率为　　　　。[水的比热容c水=4.2×103 J/(kg· ℃),可燃冰的热值q=6.0×109 J/m3]?
12.天然气已经被广泛利用,它是一种　　　　(选填“可”或“不可”)再生能源,完全燃烧0.07 m3天然气释放的热量为　　　　J,若这些热量的30%被水吸收,可以将4 kg的水由20 ℃加热到　　　　℃。[q天然气=4×107 J/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]?
三、计算题
13.[2020·凉山州]2020年5月13日,备受大家关注的“悬崖村”的村民们逐渐搬进位于凉山州昭觉县城的易地扶贫搬迁安置点,实现了“拎包入住”。易地扶贫搬迁安置户小强同学家里有一个容积为5 L的水壶,水壶里装有3.5 kg初温为50 ℃的水,他用家里的液化气炉具把水加热到70 ℃使用。[已知液化气的热值为q=4.9×107 J/m3,水的比热容c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)求烧水过程中水吸收的热量。
(2)若实际使用了0.02 m3的液化气,则该液化气炉具的效率是多少?














能力提升
14.[2020·衡水一模]在日常生活中,我们常用的家用热水器有太阳能热水器、电热水器、燃气热水器。小明将家中除电热水器以外的其他用电器均关闭,用电热水器将50 L水由30 ℃加热到50 ℃,家里标有“3000 r/(kW·h)”的电能表圆盘转动了5000转,则水至少吸收了　　　　　J的热量,该热水器的热效率为　　　　;如果改用燃气热水器,且不考虑能量转化过程中的损失,需要完全燃烧　　　　m3的天然气。[c 水=4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为3.0×107 J/m3] ?
15.[2019·泸州]截至2019年4月14日,泸州云龙机场已开通31条航线。从云龙机场飞往北京的某航班在水平跑道上加速的初始阶段,牵引力沿水平方向,大小为9.2×104 N,经过的路程为1000 m,则牵引力所做的功为　　　　　J;若飞机发动机的效率为25%,在此过程中,消耗的汽油为　　　kg,这些汽油的体积为　　　　m3。(汽油的密度ρ=0.7×103 kg/m3,汽油的热值q=4.6×107 J/kg,最后一空结果保留三位有效数字)?
16.五一期间,小明爸爸利用家中汽车进行了自驾旅游,小汽车以120 km/h的速度行驶了2 h,从油量指示表上估计出消耗汽油约16 L。汽油密度ρ= 0.75×103 kg/m3,汽油热值q= 4.5×107 J/kg。小明从物理书上了解到汽油机的效率约为30%。求:
(1)16 L汽油完全燃烧放出的热量。
(2)汽车发动机输出的有用功。
(3)汽车匀速行驶过程中所受的阻力。




参考答案
1.C
2.B　[解析] 用酒精加热试管中的水,酒精的化学能转化为水的内能;水蒸气将试管塞冲向空中,水蒸气的内能转化为试管塞的机械能,故选B。
3.AC
4.A　[解析] 图甲中,两气门均关闭,活塞向下运动,是做功冲程,将内能转化为机械能;瓶塞冲出,是将内能转化为机械能;搓手取暖、压缩气体和钻木取火,都是将机械能转化为内能,故选A。
5.B
6.大　不变
7.做功　2.76×108　不可再生
8.压缩　4.6×107
9.内　机械　40
[解析] 汽油机工作时将燃料燃烧时产生的内能转化为机械能。由题意可知,该单缸四冲程汽油机的飞轮转速是4800 r/min,即每秒钟转80圈,完成160个冲程,对外做功40次。
10.4.6×1010　30
[解析] 这些汽油完全燃烧放出的热量Q放=mq汽=1000 kg×4.6×107 J/kg=4.6×1010 J;该汽油机曲轴的转速为3600 r/min,则该汽油机1 s内曲轴转动的圈数为60圈,曲轴转2圈对外做功1次,则1 s内该汽油机对外做功30次。
11.1.68×108　6.0×108　28%
[解析] 水吸收的热量Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×500 kg×(100 ℃-20 ℃)=1.68×108 J;完全燃烧0.1 m3可燃冰放出的热量Q放=Vq=0.1 m3×6.0×109 J/m3=6.0×108 J;燃气锅炉烧水时的效率η=Q吸Q放=1.68×108J6.0×108J=28%。
12.不可　2.8×106　70
[解析]天然气是不可再生能源;完全燃烧0.07 m3天然气释放的热量Q放=q天然气V=4×107 J/m3×0.07 m3=2.8×106 J;水吸收的热量Q吸=ηQ放=30%×2.8×106 J=8.4×105 J,水升高的温度Δt=Q吸c水m=8.4×105 J4.2×103 J/(kg·℃)×4kg=50 ℃,则水的末温t=t0+Δt=20 ℃+50 ℃=70 ℃。
13.解:(1)水吸收的热量
Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×3.5 kg×(70 ℃-50 ℃)=2.94×105 J。
(2)0.02 m3的液化气完全燃烧放出的热量Q放=Vq=0.02 m3×4.9×107 J/m3=9.8×105 J,
液化气炉具的效率η=Q吸Q放=2.94×105J9.8×105J=30%。　
14.4.2×106　70%　0.14
[解析] 水吸收的热量至少为Q吸=c水m水(t-t0)=c水ρ水V水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×1.0×103 kg/m3×50×10-3 m3×(50 ℃-30 ℃)=4.2×106 J;消耗的电能W电=5000 r3000 r/(kW·h)=53 kW·h=6×106 J,则该热水器的热效率η=Q吸W电=4.2×106J6×106J=70%;改用燃气热水器,且不考虑能量转化过程中的损失,则需要完全燃烧天然气的体积为V=Q放q=Q吸q=4.2×106J3.0×107J/m3=0.14 m3。
15.9.2×107　8　1.14×10-2
[解析]飞机行驶1000 m的过程中牵引力做的功为W=Fs=9.2×104 N×1000 m=9.2×107 J;由η=WQ可得,汽油完全燃烧放出的热量为Q=Wη=9.2×107 J25%=3.68×108 J;由Q=mq可得,消耗的汽油质量为m=Qq=3.68×108 J4.6×107 J/kg=8 kg;由ρ=mV可得,这些汽油的体积V=mρ=8kg0.7×103 kg/m3≈1.14×10-2 m3。
16.解:(1)消耗的汽油的体积V=16 L=16 dm3=1.6×10-2 m3,
汽油的质量为m=ρV=0.75×103 kg/m3×1.6×10-2 m3=12 kg,
这些汽油完全燃烧放出的热量Q=qm=4.5×107 J/kg×12 kg=5.4×108 J。
(2)汽车发动机输出的有用功为W有=Qη=5.4×108 J×30%=1.62×108 J。
(3)汽车行驶的路程s=vt=120 km/h×2 h=240 km=2.4×105 m,
由W=Fs得,汽车牵引力为F=W有s=1.62×108J2.4×105m=675 N,
因汽车匀速行驶,故行驶过程中所受的阻力
f=F=675 N。