第十四章 内能的利用单元测试
一、单选题(共25题;共50分)
1.以下关于热现象的说法,不正确的是(? )
A.?腊梅是我市的市花,在隆冬无风的夜晚,腊梅园中飘来阵阵花香,说明花香分子在做无规则运动
B.?发生热传递时,内能从内能大的物体向内能小的物体传递
C.?物体吸收热量后,物体的温度不一定升高
D.?四冲程内燃机的做功冲程发生的能量转化与高压锅内的高温高压水蒸汽冲开限压阀时的能量转化是相同的
2.关于能量及能量之间的转化,下列说法正确的是(?? )
A.?火山具有内能,冰山不具有内能??????????????B.?火箭在加速上升时,机械能保持不变
C.?拦河大坝使水位升高,增大了水的动能????D.?坠落的陨石在空中划过一道亮光时,机械能转化为内能
3.将热水倒进玻璃杯中,玻璃杯会变热,下列说法正确的是(?? )
A.?水将温度传给了玻璃杯???????????????????????????????????????B.?水含有的热量减少
C.?玻璃杯增加的内能大于水减少的内能??????????????????D.?能的总量保持不变
4.如图所示是汽油机的四个冲程,其中表示内能转化为机械能的冲程是( )
A.???????????????????????B.???????????????????????C.???????????????????????D.?
5.以下关于热量、温度、比热容、热值的说法中正确的是:(???? )
A.?物体温度升高,一定是吸收了热量??????????????????B.?物体吸收了热量,温度一定升高
C.?燃料不完全燃烧时,热值变小?????????????????????????D.?物质的比热容与温度、质量、吸放热等因素均无关
6.下列为小华同学的物理笔记,说法不合理的是(?? )
A.?物体吸收了热量,内能增加,温度一定升高????????????B.?丝绸摩擦玻璃棒的过程中丝绸得到电子
C.?用水冷却汽车发动机,利用了水比热容大的性质?????D.?使燃料燃烧更充分可提高热机的效率
7.下列现象中,用物理知识解释正确的是( )
A.?物体的温度高,是因为它具有较多的热量
B.?风吹过,人便感到凉爽,主要是因为流动的空气加快了人身上汗液的升华
C.?吃冰棒感觉凉爽,是因为熔化要吸热
D.?运载火箭的燃料采用液氢,是因为液氢的比热容大
8.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
9.关于下列四幅图的说法正确的是( ???)
A.?甲图中温度计的示数为16℃????????????????????????????B.?乙图中某晶体熔化图象中bc段,晶体内能不变
C.?丙图是柴油机的做功冲程????????????????????????????????D.?丁图中冬天搓手取暖是通过热传递改变物体内能的
10.提高燃料的利用率,节约燃料措施正确的是( )
A.?充分利用余热,减少烟气带走热量??????????????????????B.?增大燃料燃烧面积,提供充足氧气
C.?增大受热面积,受热物体尽量使用良导体???????????D.?以上措施都对
11.如图反映了一只“220V 100W”白炽灯正常工作时能量转化情况,以下说法错误的是(?? )
A.?图中括号内应该填写光能???????????????????????????????????B.?使用这种灯泡,电能利用效率高,有利于节能
C.?图中电能是白炽灯正常工作1 min消耗的电能????D.?白炽灯正常工作时电能转化为光能的效率是10%
12.提高热机效率的有效途径是( ??)
A.?采用优质能源??????B.?减少热机的各种热损失,减小摩擦??????C.?降低热机的功率??????D.?避免使用热机
13.下列说法正确的是(??? )
A.?能量是守恒的,所以无须节约能源?????????????????????????????????????B.?物体的温度越高,含有的热量越多
C.?热量只能自发地从高温物体转移到低温物体,不能相反?????D.?相同质量的0℃的水比0℃的冰内能少
14.我国随着航天事业发展需要,正在研制大功率液氢发动机.这种发动机主要是因为氢是有(? )
A.?较小的密度??????????????????????B.?较大的比热容??????????????????????C.?较高的热值??????????????????????D.?较低的沸点
15.安庆市郊区在农村推广沼气池建设,沼气作为一种燃料,在燃烧时主要是将()
A.?机械能转化为内能???????????B.?化学能转化为内能???????????C.?内能转化为光能???????????D.?电能转化为内能
16.热机的广泛使用已成为一个国家工业化程度的标志,人类的现代生活已越来越离不开各种热机,热机从根本上改变着我们的世界。下列相关说法正确的是()
A.?热机是把机械能转变为内能的装置??????????????????????B.?四冲程内燃机的一个工作循环对外做功1次
C.?使用热值大的燃料可提高热机效率??????????????????????D.?采取有效的措施可以使热机效率达到100%
17.福州江滨大道缤纷园入口处,安装了两盏“风光互补”景观节能灯,如图2所示,它“头顶”小风扇,“肩扛”太阳能电池板。关于节能灯的设计解释合理的是??????(? )
A.?太阳能电池板是将太阳能转化为电能??????????????????B.?小风扇是用来给太阳能电池板散热的
C.?小风扇是风力发电机,将电能转化为机械能????????D.?蓄电池在夜晚放电时,将电能转化为化学能
18.如图所示,2018年4月2日8时15分左右,天宫一号目标飞行器进入大气层,绝大部分器件在进入大气层过程中烧蚀销毁,剩余部分落入南太平洋中部区域。天宫一号飞行器在这个过程中,下列说法正确的是(??? )
A.?动能和重力势能都增加???????????????????????????????????????B.?机械能保持不变
C.?内能是通过做功的方式改变的?????????????????????????????D.?减少的重力势能全部转化成内能
19.在四冲程汽油机工作过程中,将内能转化成机械能的冲程是(? )
A.?吸气冲程???????????????????????????B.?压缩冲程???????????????????????????C.?做功冲程???????????????????????????D.?排气冲程
20.四冲程内燃机工作时,把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
21.现有两个使用同一种燃料的加热器,用它们分别对甲、乙两种不同的物质加热.已知甲物质的比热是乙物质的2倍,甲物质的质量是乙物质的1313 , 当甲物质升高的温度是乙物质的3434时(甲、乙物质的物态都不发生改变),加热甲物质所用燃料是加热乙物质的1212 , 则两加热器利用热能的效率之比是( )
A.?3:4? ? ? ? ??????????????????????????????????B.?1:1?????????????????????????????????C.?3:2?????????????????????????????????D.?2:1
22.小明用煤气灶烧水时,进行了如下思考,正确的是(??? )
?
A.?煤气燃烧越充分,其热值越大?????????????????????????????B.?加热过程中水的比热容变大
C.?壶内水温度升高的过程中内能减少??????????????????????D.?加热过程中水的比热容不变,煤气的热值不
23.根据能量守恒定律,以下情形可能发生的是(? )
A.?出膛的子弹射穿木板,以更快的速度继续前进
B.?电水壶里的水沸腾了,给该电水壶断电,水的沸腾却永远不会停止
C.?两个斜面相对接,小球从左斜面滚下后,继续冲上右斜面
D.?孤岛上被人们遗忘的一只机械表,默默地走了几十年
24.小欣尝到了知识归纳整理的甜头,学习物理后,对知识归纳如下,错误的( )
A.?
B.?
C.?
D.?
25.甲内燃机比乙内燃机的效率高 , 表示(?? )
A.?甲的功率大?????????????????????????????????????????????????????????B.?甲燃料的热值比乙燃料的热值大
C.?工作时间相同 , 甲耗油较少?????????????????????????????????D.?甲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较大
二、计算题(共3题;共45分)
26.2017年6月10日,作为中国大陆核电的发源地一一秦山核电基地安全运行100堆年(一座核反应堆运行一年为一堆年).从被誉为“国之光荣“”的秦山核电站站1991年12月15日投入运行开始,秦山核电基地一直保持安全稳定运行,目前每分钟的安全发电量相当于少消耗烟煤13.0t,减排二氧化碳约40.6t、二氧化硫约0.2t,氮氧化物约0.8t.秦山核电基地目前共有9台运行机组,年发电量约500亿千瓦时,是目前我国核电机组数量最多、堆型品种最丰富、装机容量最大的核电基地,[下列(1)(2)题答案用科学记数法表示][第(3)题结果保留两位有效数字]
(1)13.0t烟煤如果完全燃烧,放出的热量为多少.(烟煤的热值为29×107J/kg)
(2)假设13.0t烟煤在煤炉中完全燃烧,放出的热量部分被水吸收,可以使4×105kg的水从20℃升高到100℃,求水吸收的热量为多少J[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
(3)求煤炉加热水的热效率.
27.小明家每天需要将20kg、10℃的水加热到60℃作为生活用热水,利用煤气灶烧水,需燃烧0.21立方米0.21m3 的煤气。已知水的比热容为c水=4.2×103J/(kg·℃) ,煤气的热值为 。
(1)0.21m3 的煤气完全燃烧放出的热量是多少?
(2)0.21立方米水吸收的热量是多少?
(3)煤气灶烧水的效率是多少?
28.如图所示是工程师们设计的一款质量为700kg的太阳能汽车,每个汽车轮胎与地面的接触面积为25cm2 , 时速最高为72km/h。已知地面上1m2的面积上接受太阳光的功率为1.4kW,太阳能电池的能量转化效率为40%,汽车行驶过程中的平均阻力为车重的0.02倍,车身最多能敷设的太阳能电池板的面积为6m2。老式汽车发动机把汽油燃烧能量转化为动能的效率为10%。汽油的热值是4.6×103Jkg,g取10N/kg,求:
(1)太阳能汽车静止在水平地面上时,它对地面的压强多大?
(2)太阳能汽车以最高时速匀速行驶时,汽车电动机的效率是多少?
(3)如果太阳能汽车以最高时速匀速行驶100km,与老式汽车相比,可节约多少汽油?
三、实验探究题(共3题;共20分)
29.小明学习了燃料的热值后,自己设计了一个实验来研究煤油和花生油热值的大小关系,他组装了如图所示的两套完全相同的装置加热两个烧杯中质量和初温都相等的水,实验数据如下:
燃料
加热前的水温/℃
燃料燃尽后的水温/℃
煤油
25
44
花生油
25
34
(1)为了保证实验结论可靠,小明在实验中还应控制:煤油和花生油的________相同。
(2)分析得出:煤油和花生油两种燃料中,热值较大的________。
(3)小明同学还想利用这种实验方案计算出两种燃料的热值,那么还需增加的实验仪器是:________。利用此实验方法计算出的热值将比真实值________(选填“偏大”或“偏小”),原因是:________。
30.如图所示,甲、乙、丙三个实验装置完全相同,燃料的质量都为10g,烧杯内液体的质量都相同。
(1)比较不同燃料的热值应选择________两个装置,比较不同物质的比热容应选择________两个装置(选填装置序号甲、乙、丙),选择的理由是我们物理中研究问题常用到的一种方法是________法。
(2)在“比较不同燃料的热值”的实验中,通过观察温度计________比较燃料燃烧放出热量的多少,这种研究问题的方法叫做________法。
(3)若甲图烧杯中为500g的水,10g酒精完全燃烧温度计示数升高了20℃,水吸收的热量是________J,如果认为若酒精完全燃烧且放出的热量全部被水吸收,则酒精的热值是________J/kg。[水的比热容是4.2×103J/(kg?℃)]
31.下面三个探究实验中:
(1)如图甲所示实验(h1>h2)是探究动能大小与________的关系,实验中,小车动能的大小是通过________来反映的;
①实验中观察到木块移动的距离s1、s2接近,为使实验现象更明显,下列措施一定可行的是________;
A.增大h1
B.增大h2
C.图(a)实验用质量更小的木块
D.图(b)实验用更粗糙的水平面
②改进实验方案,完成实验后,得出正确结论,下列现象可以用该结论解释的是________;
A.高速公路对货车限高??? B.高速公路对货车限重
C.桥梁对货车限重???????? D.高速公路对货车限速
(2)图乙的实验是通过加热相同时间,比较________来探究沙子和水吸热升温的特点,根据________的现象可判断出水的比热容比沙子的比热容大;
(3)图丙实验是“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”,燃料燃烧前,要控制酒精和碎纸片的质量________,小明认为在本实验中,两杯水质量一定要相同,但两杯水的初温不一定要相同,小明这样分析依据的原理公式是________。
四、综合题(共1题;共15分)
32.水地暖在暖通行业被称为最舒适的采暖方式.随着人们生活水平的提高,越来越多的家庭采用“水地暖”进行取暖.其原理是以温度不高于60℃的热水为热媒,在埋置于地面以下填充层中的管道内循环流动,加热整个地板,通过地面以热传递方式向室内供热的一种供暖方式.
(1)某房间一段时间内循环流动的水质量为1200kg,进水温度为55℃,出水温度为40℃.这段时间里水向外界放出多少热量?[水的比热容为4.2×103J/(kg?℃)]
(2)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热,若该水暖的热效率为90%,这段时间要消耗多少立方米的天然气?(假设天然气完全燃烧)[天然气的热值为7.2×107J/m3)]
(3)“水地暖”以水为媒介,利用了水的什么性质,请具体说明为什么要利用这一特性.
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 B
【解析】【解答】A.分子在永不停息的做无规则运动,腊梅园中飘来阵阵花香,说明花香分子在做无规则运动,A正确,不符合题意;
B.能发生热传递的两个物体存在温度差,且热量从温度高的向温度低的物体传递,B错误,符合题意;
C.晶体的熔化、沸腾的过程中,持续吸热,温度不变,所以物体吸收热量后,物体的温度不一定升高,C正确,不符合题意;
D.四冲程内燃机的做功冲程中是将燃料的内能转化为机械能,四冲程内燃机的做功冲程发生的能量转化与高压锅内的高温高压水蒸汽冲开限压阀时的能量转化是相同的,D正确,不符合题意。
故答案为:B。
【分析】当两个物体存在温度差时,热量就会由高温物体传向低温物体。
2.【答案】 D
【解析】【解答】A. 任何物体都具有内能,冰山和火山都有内能,A不符合题意;
B. 火箭加速上升时,动能增大,重力势能也增大,因此机械能是增大的,B不符合题意;
C. 拦河坝使水位升高,增大了水的重力势能,C不符合题意;
D. 陨石在空中运动出现亮光,是因为它与空气摩擦,机械能转化为内能,温度升高而燃烧的现象,D符合题意。
故答案为:D.
【分析】内能是与分子运动相对应的能量,机械能是与整个物体的机械运动相对应的能量;物体总是具有内能,但不一定总是具有机械能.
判断能量的转化,我们主要看它要消耗什么能量,得到什么能量,因为总是消耗的能量转化为得到的能量.
3.【答案】 D
【解析】【解答】A.温度是指物体冷热的程度,温度不能传递;将热水倒进玻璃杯中,玻璃杯会变热,是水将热量传给玻璃杯,A不符合题意;
B.热量是一过程量,只能用“吸收”和“放出”描述,不能用“含有”描述,B不符合题意;
C.将热水倒进玻璃杯中,温度高的热水放出热量,温度低的玻璃杯吸收热量,水的内能减少,玻璃杯的内能增大;此过程中,热水放出的热量会有一部分被空气吸收,玻璃杯不能完全吸收热水放出的热量,所以玻璃杯增加的内能小于水减少的内能,C不符合题意;?
D.根据能量守恒定律可知,某种形式的能量减少,一定有其他形式的能量增加,能的总量保持不变,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】温度不同的物体间可以进行热传递,能量在转化和转移时,总量保持不变。
4.【答案】 C
【解析】【解答】A.是进气门打开,排气门关闭,活塞向下吸入气缸的气体和汽油的混合体,是汽油机的吸气冲程;B.是进气门和排气门关闭,活塞向上运动,燃料的混合物被压缩,是压缩冲程,是将机械能转化为内能不符合题意;C.是在压缩冲程结束时,火花塞产生电火花,使燃料燃烧,产生高温高压的气体推动活塞向下做功,是做功冲程,是将内能转化为机械能,C符合题意;D.排气门打开,进气门关闭,活塞向上,将废气排出气缸,是排气冲程。
故答案为:C
【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.
5.【答案】 D
【解析】【解答】A. 物体温度升高,可能是物体吸收了热量,也可能是对物体做了功,A不符合题意;
B. 物体吸收了热量,内能一定增大,温度不一定升高,如冰熔化,内能增加,温度不变,B不符合题意;
C. 热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量,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,C不符合题意;
D. 热值、比热容、密度都是物质的一种特性,与物质的种类、状态有关,与温度、质量、吸放热等因素均无关,D符合题意。
故答案为:D
【分析】物体温度改变了,物体不一定要吸收或放出热量,也可能是由于对物体做功(或物体对外做功)使物体的内能变化了,温度改变了.
热量与温度的关系物体吸收或放出热量,温度不一定变化,这是因为物体在吸热或放热的同时,如果物体本身发生了物态变化(如冰的熔化或水的凝固).这时,物体虽然吸收(或放出)了热量,但温度却保持不变.
热值、比热容、密度都是物质的一种特性,与物质的种类、状态有关,与温度、质量、吸放热等因素均无关.
6.【答案】 A
【解析】【解答】A.物体吸收热量,内能增加,但温度不一定变化,如:晶体熔化过程中,吸收了热量,它的温度不变,A错误,符合题意;
B.摩擦起电是电子的转移,得到电子的显负电,失去电子的显正电,丝绸带负电,则丝绸得到电子,B正确,不符合题意;
C.用水冷却汽车发动机,利用了水比热容大的性质,C正确,不符合题意;
D.使燃料燃烧更充分,可以增大有效利用的能量,提高热机的效率,D正确,不符合题意。
故答案为:A。
【分析】这道题目主要考查的是温度、热量和内能三者之间的关系,温度是衡量物体冷热程度的物理量,内能是指组成物体的分子动能和势能的总和,任何物体都具有内能,再热传递过程中,传递的内能叫做热量,物体吸收热量,温度不一定升高,比如说晶体熔化时吸收热量,但温度不变。
7.【答案】 C
【解析】【解答】解:
A、物体的温度高可能是吸收了热量,但不能说是具有较多的热量,热量是热传递过程中能量改变的多少.故A错误;
B、风吹过,加快了空气流动,加快了汗液蒸发,蒸发吸热;故B错误;
C、吃冰棒感觉凉爽,是因为熔化吸热.故C正确;
D、运载火箭的燃料采用液氢,是因为液氢的热值大,密度小,而和它的比热容无关.故D错误.
故选C.
【分析】要解答本题需掌握:①加快空气流动可加快蒸发,蒸发吸热;
②冰棒熔化吸热,所以吃冰棒感觉凉爽;
③热量是传递过程中能量改变的多少,与物体温度的高度无关;
④液态氢的热值大,密度小,所以用它做燃料.
8.【答案】 D
【解析】【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。
故答案为:D
【分析】判断能量的转化,我们主要看它要消耗什么能量,得到什么能量,因为总是消耗的能量转化为得到的能量.
9.【答案】 C
【解析】【解答】A.根据图像,温度计的示数是-4℃,A不符合题意;
B.根据图像,晶体熔化的时间是bc段,物体吸收热量,内能增大,B不符合题意;
C.图像中柴油机的气门关闭,活塞下行,是做功冲程,C符合题意;
D.搓手取暖利用做功的方式改变内能,D不符合题意。
故答案为:C.
【分析】根据温度计液柱位置测量温度,晶体熔化时吸收热量,内能增大,根据内燃机的气门和活塞的运行判断冲程,做功是能量的转化,可以改变内能。
10.【答案】 D
【解析】【解答】解:
A、充分利用余热,减少烟气带走热量,可以减少热量散失,故A正确;
B、把煤炭磨成粉状可以增大煤与氧气的接触面积,提供充足氧气,可以促进燃料的燃烧,故B正确;
C、增大受热面积,受热物体尽量使用良导,充分利用热量,可以减少热量散失,故C正确;
D、因为A、B、C都正确,所以D正确.
故选D.
【分析】日常生活中的燃料都是很难被完全燃烧的,燃料不能完全燃烧就会白白的浪费一部分能源,另外减少热能的损耗,提高燃料的利用率也可以节约能源.
11.【答案】 B
【解析】【解答】解:A、从电灯的工作方式及能量转化图知,6000J的电能转化成了5400J的内能和600J的光能,故A说法正确;
B、从能量转化图中我们就可看到转化为内能的为5400J,而光能只有600J,所以其效率低,不利于节能,故B说法错误;
C、由功与功率关系得,W=Pt=100W×60s=6000J,所以图中是白炽灯正常工作1min消耗的电能,故C说法正确;
D、从能量转化图和效率计算公式得,η= 600J6000J600J6000J ×100%=10%,故D说法正确.
故选B.
【分析】A、从电灯的工作方式看,电能转化为内能和光能两部分;
B、从能量转化图中我们就可看到转化为光能的部分只占少部分,其效率较低;
C、有白炽灯的铭牌型号和功与功率关系我们可以计算白炽灯正常工作1s消耗的电能;
D、从能量转化图和效率计算公式可以计算出转化效率.
12.【答案】 B
【解析】【解答】热机效率是热机做的有用功和燃料燃烧放出的热量的比值,采用优质能源不能提高比值,A不符合题意;减少热机的损失可以提高能量的利用率,能提高热机效率,B符合题意;降低功率是减慢做功速度,不能提高效率,C不符合题意;不使用热机不能提高效率,D不符合题意。
故答案为:B.
【分析】提高热机效率是增大热机做的有用功和燃烧放出的总能量的比值,可以通过减少损失来实现。
13.【答案】 C
【解析】【解答】A. 能量是守恒的,能源是十分有限的,所以必须节约能源,A不符合题意;
B. 热量是一个过程量,只能说吸收或放出热量,不能说含有热量;B不符合题意;
C. 热传导是有方向性,热量只能自发地从高温物体转移到低温物体,不能相反,C符合题意;
D. 冰是晶体,在熔化时吸热温度不变。因此,相同质量的0℃的水比0℃的冰内能多。D不符合题意。
故答案为:C.
【分析】热传递发生在温度不同的物体间,转移的能量叫热量.
14.【答案】 C
【解析】【解答】火箭燃料燃烧,必须释放很大的能量.根据这个需要,选择液氢来做燃料,原因就是热值比较大.
故选C.
【分析】单位质量的某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值,燃料的热值越高,在质量相同时,完全燃烧时放出的热量越大.
15.【答案】 B
【解析】【分析】分析沼气在燃烧时消耗了什么形式的能,同时产生了什么形式的能,即可判断出该过程是能量转化.
【解答】沼气是一种燃料,在燃料燃烧时,消耗了其内部的化学能,产生了内能,故该过程是将化学能转化为内能的过程.
故选B.
【点评】对于能量转化问题,能正确的判断消耗了什么形式的能,同时产生了什么形式的能是解题的关键.
16.【答案】 B
【解析】
【分析】(1)热机是将内能转化为机械能的机器.
(2)四冲程内燃机的一个工作循环包括四个冲程,分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程.
(3)燃料的热值:1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值;热机的效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比.
(4)热机的效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,减少热的损失,可以提高效率.
【解答】解;A、热机是利用内能来工作的机器,其中能量的转化是将内能转化为机械能.不符合题意.
B、四冲程内燃机的一个工作循环包括四个冲程,一个工作循环对外做一次功;说法正确,符合题意.
C、燃料的热值是燃料的特性,燃料的热值大,只能说明完全燃烧1kg的燃料放出的热量多,而热机的效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,采用使用热值大的燃料,并不能提高热机的效率.故C不符合题意.
D、热机工作时,总要克服摩擦做功、总有部分能量散失到空中,用来做有用功的能量一定小于燃料完全燃烧产生的能量,所以热机效率一定小于1.故D不符合题意.
故选B.
【点评】本题考查内燃机的四个冲程以及热机的效率;明确内燃机的四个冲程中压缩冲程、做功冲程能量的转化,以及燃料的燃烧和能量的转化的知识点;注意无论采取什么措施,热机的效率总小于1.
17.【答案】 A
【解析】
【分析】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.
【解答】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;
所以明确“风光互补”景观节能灯的各部分功能后,即可得知A选项正确.
故选A.
【点评】风能和太阳能都是清洁能源,且能量取之不尽用之不竭,能够巧妙的设计利用是关键.
18.【答案】 C
【解析】【解答】A.天宫一号目标飞行器进入大气层,克服摩擦阻力做功,机械能转化为内能,温度升高,绝大部分器件在进入大气层过程中烧蚀销毁,质量变小,速度增加,但不能确定动能的变化,高度降低,重力势能减小,A不符合题意。
B.由于飞行器克服空气的摩擦阻力做功,一部分机械能转化为内能,所以其机械能减小,B不符合题意;
C.飞行器克服摩擦做功,内能增加,内能是通过做功的方式改变的,C符合题意。
D.飞行过程中,减少的重力势能一部分转化为动能,一部分转化为内能,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】动能大小的影响因素:质量、速度.质量越大,速度越大,动能越大;重力势能大小的影响因素:质量、被举得高度.机械能:动能和势能的统称.(机械能=动能+势能)
在只有重力或弹力做功的物体系统内(或者不受其他外力的作用下),物体系统的动能和势能(包括重力势能和弹性势能)发生相互转化,但机械能的总能量保持不变.这个规律叫做机械能守恒定律.
改变物体的内能两种方法:做功和热传递,这两种方法对改变物体的内能是等效的.物体对外做功,物体的内能减小;外界对物体做功,物体的内能增大.物体吸收热量,当温度升高时,物体内能增大;物体放出热量,当温度降低时,物体内能减小.
19.【答案】 C
【解析】【解答】解:在做功冲程中,两个气门关闭,活塞下行带动曲轴转动做功,气体的内能转化为机械能;
故选:C.
【分析】汽油机的四个冲程中只两个冲程伴随能量的转化.压缩冲程中活塞向上运动,汽油和空气的混合物被压缩,内能增大,温度升高,活塞运动的动能转化为混合气体的内能;做功冲程中,火花塞冒出电火花,将混合气体点燃,混合气体剧烈燃烧,产生高温高压的燃气,推动活塞运动,燃气的内能转化为活塞运动的动能.内燃机属于热机,热机就是利用内能来工作的机械,将内能转化为机械能.内燃机中涉及到的能量转化是经常考查的知识点,需要引起注意.
20.【答案】 C
【解析】【解答】解:内燃机的一个工作循环包括:吸气、压缩、做功、排气四个冲程.压缩冲程活塞向下运动,压缩燃料混合物做功,将机械能转化为内能;做功冲程是高温高压的燃气推动活塞做功,是将内能转化为机械能的过程,带动曲轴转动,对外提供动力.
故选C.
【分析】内燃机的一个工作循环有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程组成,将机械能转化为内能的是压缩冲程,将内能转化为机械能的是做功冲程;只有做功冲程对外输出功,其它三个冲程依靠飞轮惯性完成.
21.【答案】 B
【解析】【解答】解:由题意可知,c甲=2c乙 , m甲= 1313m乙 , △t甲= 3434△t乙 , m甲′= 1212?m乙′,
由Q吸=cm△t可得,甲乙物质吸收的热量之比:
由Q放=mq可得,两加热器消耗燃料完全燃烧释放的热量之比:
由η=×100%可得,两加热器利用热能的效率:
故选B.
【分析】知道甲乙物质的质量之比和比热容之比以及升高的温度之比,根据Q吸=cm△t求出两物质吸收的热量之比,又知道它们消耗燃料的比值,根据Q放=mq求出燃料完全燃烧释放的热量之比,利用η=×100%求出两加热器利用热能的效率之比.
22.【答案】 D
【解析】【解答】A. 热值是燃料的一种特性,只与燃料的种类有关,与燃料燃烧是否充分等无关,故A错误,不符合题意;
B.
比热是物质的一种特性,它只与物质的种类和状态有关,与是否吸热无关,故B错误,不符合题意;
C.
壶内水温度升高的过程中内能增加,故C错误,不符合题意;
D.
加热过程中水的种类和状态不变,所以比热容不变;煤气的种类也不变所以,热值也不变,故D正确,符合题意。
故答案为:D。
【分析】(1)热值:我们把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;热值是燃料的一种特性,只与燃料的种类有关,与燃料的质量、燃烧是否充分等无关;
(2)
比热是物质的一种特性,它只与物质的种类和状态有关,与物质的体积、质量、位置、温度、是否吸热或放热无关,只要物质的种类和状态相同,比热就相同;
(3)
内能与温度有关:物体的温度升高,内能增大,温度降低,内能减小。
?
?
23.【答案】C
【解析】【解答】A、子弹射穿木板时,由于克服摩擦力做功,有一部分机械能转化为内能,所以它的动能减小,它的速度减慢,故A错误;
B在电水壶的使用过程中,消耗电能消耗电能产生热量,断电后不能放出热量,水不能吸收热量,水的沸腾会停止,故B错误;
C两个斜面相对接,小球从左斜面滚下后,到达斜面底端时由于具有动能,所以会继续冲上右斜面,故C正确;
D机械表工作将表内弹簧的弹性势能转化为机械能,几天就会消耗完毕,不会默默地走了几十年,故D错误。
故选C
【分析】能量既不会消灭,也不会创生,它只能从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中,能量的总量不变,这就是能量守恒定律.能量的转化和转移具有方向性。
24.【答案】 A
【解析】【解答】解:在A答案中,出现了一处错误﹣﹣﹣﹣﹣发电机:电能转化为机械能.
将电能转化为机械能的是电动机;发电机是将机械能转化为电能的装置.
故选A.
【分析】涉及到的知识面比较广,这就要求在平时的学习中多多的积累知识,另外就是要注意把知识系统化和准确化,不要出现“张冠李戴”的现象.
25.【答案】 D
【解析】【解答】A、热机效率的高低和功率的大小没有直接的联系,A不合题意;
B、甲的效率高说明汽油的化学能转化为机械能的百分比大,与燃料的热值无关,B不合题意;
C、做相同的功,甲耗油较少,与工作时间无关,C不合题意;???
D、甲用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧所放出的能量的比值比乙大,D符合题意 .
故答案为:D .
【分析】热机的效率指用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧所放出的能量的比值,功率表示做功的快慢 .
二、计算题
26.【答案】 (1)解:Q吸=mq=13.0 kg 脳2.mbrimbri9脳107脳2.mbrimbri9脳107 J/kg=3.77×1011J
(2)解:Q水吸=c水m水 螖t螖t =4.2 J/kg kg = 1.344×1011J
(3)解:
【解析】【分析】利用水的质量、比热容和温度差计算水吸收的热量,利用燃料的质量和热值计算燃烧放出的热量,吸收的热量和放出的总量的比值是燃料的利用率.
27.【答案】 (1)解:煤气完全燃烧放出的热量:Q放=Vq=0.21m3×4×107J/m3=8.4×106J;
(2)解:水吸收的热量:Q吸=cm(t?t0)=4.2×103J/(kg?℃)×20kg×(60℃?10℃)=4.2×106J,
(3)解:该热水器烧水的效率:η= ×100%= ×100%=50%.
【解析】【分析】(1)利用Q放=Vq计算煤气完全燃烧放出的热量;
(2)利用吸热公式Q吸=c水m水(t-t0)求水吸收的热量;
(3)水吸收的热量是有用的能量,煤气完全燃烧放出的热量为总能量,利用效率公式求煤气灶烧水的效率.
28.【答案】 (1)解:该车静止在水平地面上时,对地面的压力: ,受力面积: ,对地面的压强:
(2)解:太阳光照射到电池板的辐射总功率 ,太阳能电池的能量转化效率为40%,电功率为 ,太阳能汽车以最高时速匀速行驶时, 72km/h=20m/s72km/h=20m/s , ,汽车行驶过程中的平均阻力为车重的0.02倍,则 ,机械功率为
,汽车电动机的效率
(3)解:太阳能汽车以最高时速匀速行驶100km,机械能为 ,所需热量 ,汽油的质量
【解析】【分析】(1)根据p=FSFS求出汽车对路面的压强;
(2)已知每平方米面积上能接收到太阳能的功率(总功率),还知道太阳能电池产生的电压和供电动机正常工作的电流,可求电动机工作时的功率(有用功率),根据效率公式求太阳能电池将太阳能转化为电能的效率;
(3)根据转化效率求出汽车转化的机械能,然后根据Q=mq的变形公式即可求出节约的汽油.
三、实验探究题
29.【答案】 (1)质量
(2)煤油
(3)天平;偏小;燃烧放出的热会散失到空气中
【解析】【解答】(1)探究不同燃料的热值大小时,要选择相同质量的煤油和花生油;(2)在燃烧不同燃料加热相同的水时,煤油可以让谁温度升高更多,说明煤油放热更多,煤油的热值更大;(3)若计算燃料的热值,还要测量水和煤油、花生油的质量,需要天平,利用水吸收的热量和燃料的质量的比值计算热值,结果会偏小,因为燃料放出的热量有损失,会散失到空气中。
【分析】(1)探究不同燃料的热值时,要选择相同质量的燃料进行实验;
(2)燃料的热值越大,放出的热量越多,水吸热后升温越高;
(3)计算热值的热值时,利用水的吸热等于燃料燃烧放热,因为有热损失,热值偏小。
30.【答案】 (1)乙丙;甲乙;控制变量
(2)示数的变化;转换
(3)4.2×104 ;4.2×106
【解析】【解答】解:(1)为了比较不同燃料的热值要用不同的燃料,加热同一种液体,且液体的质量相同,通过温度计示数的变化得出吸热多少,进而判断热值大小,由图知应选择乙和丙两图进行实验;为了比较两种液体的比热容,需要燃烧相同的燃料,加热不同的液体,让液体的质量和温度的变化相同,通过比较加热时间,进而判断两种比热容的大小关系,应选择甲和乙两图进行实验,这用到了控制变量法;(2)在“比较不同燃料的热值”的实验中,燃料燃烧放出的热量的多少,是通过温度计示数的变化来反映的,这用到了转换法;(3)水吸收的热量:Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg?℃)×0.5kg×20℃=4.2×104J;
如果认为酒精完全燃烧且放出的热量全部被水吸收,则Q放=Q吸=4.2×104J;
根据Q放=mq可得酒精的热值:
q酒精= = =4.2×106J/kg。
故答案为:(1)乙丙;?? 甲乙;? 控制变量;(2)示数的变化;转换;(3)4.2×104 ;? 4.2×106? 。
【分析】(1)探究不同燃料的热值时,选择不同燃料加热相同的液体;探究不同物质的比热容时,利用相同的燃料加热不同的液体,实验利用了控制变量法;
(2)利用温度计示数的变化反应燃料放出热量的多少,利用了转换法;
(3)根据液体的比热容、质量和温度差的乘积计算吸收的热量,利用热量和质量的比值计算燃料的热值。
31.【答案】 (1)速度;木快被撞击过后移动距离的大小;A;D
(2)温度计升高的示数;水升温比沙子慢
(3)相等;
【解析】【解答】(1)让相同的小车从不同高处自由滑下,是为了使小车到达平面的速度不同,由控制变量法可知图甲所示实验是探究动能大小与速度的关系。实验中采用转换法,小车动能的大小是通过木快被撞击过后移动距离的大小来反映的。A.增大h1可使第一次小车运动到平面的速度更快,撞击木块移动的距离更远,从而增大s1、s2的差距,使实验现象更明显,A符合题意;
B.增大h2可使第二次小车运动到平面的速度变快,撞击木块移动的距离变远,从而减小s1、s2的差距,使实验现象更不明显,B不符合题意;
C.由控制变量法可知应控制两次实验用的木块相同,不能只让图(a)实验用质量更小的木块,C不符合题意;
D.由控制变量法可知应控制两次实验水平面的粗糙程度相同,不能只让图(b)实验用更粗糙的水平面,D不符合题意。
故答案为:A。本实验可得出的结论是:物体的质量一定时,物体的速度越大动能越大。高速公路对货车限速就是通过质量一定时控制货车的速度来控制货车的动能大小,D项可以用本实验结论解释,ABC不能用本实验的结论解释。故答案为:D。(2)图乙的实验中水和沙子的质量相同,热源相同,通过加热相同时间,比较温度计升高的示数来探究沙子和水吸热升温的特点,实验中可以看到水升温比沙子慢,由此可知水的比热容比沙子的比热容大。(3)图丙“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”,由控制变量法可知燃料燃烧前,要控制酒精和碎纸片两种燃料的质量相等。由控制变量法可知两杯水质量一定要相同,根据公式 ,只需比较两杯水温度升高的量即可得出两杯水吸收的热量,从而间接比较出两种燃料放出的热量多少,所以两杯水的初温不一定要相同。
【分析】(1)小球在相同高度释放,使得小球进入水平面的速度相同;通过物块移动的距离长短表示物体动能大小,这用到了转换法;当小球的速度相同时,质量越大,动能越大;当小球的质量相同时,速度越大,动能越大;
(2)相同质量的物体吸收或释放相同的热量,比热容大的物体温度变化小;
(3)比较不用燃料的热值,需要控制燃料的质量相同即可;烧杯内的液体温度升高的越多,说明燃料释放的热量越多,燃料的热值越大。
四、综合题
32.【答案】 (1)解:Q水放=cmΔt=4.2×103J/(kg?℃)×1200kg×(55℃-40℃)=7.56×107J;
(2)解:若这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热,Q有=Q水放=7.56×107J;Q放η=Q有;即qVη=Q有; ?;
(3)解:“水地暖”以水为媒介,利用了水的比热容大的性质,由于水的比热容较大,在质量相同、降低的温度相同时,水释放的热量较多。
【解析】【分析】根据水的质量和温度差,结合比热容,计算水放出的热量的多少,利用放出的热量和效率,结合燃料的热值计算燃料的体积.