第十四章 内能的利用 达标检测试卷 教师版+学生版

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第十四章 内能的利用 达标检测试卷 学生版
(满分100分，考试用时90分钟)
一、选择题(本大题共10个小题，每个小题只有一个正确选项，每小题3分，共30分)
1．下列四种交通工具，不用热机作为动力机械的是(　 　)
A．自行车 B．轮船
C．卡车 D．飞机
2．传统的燃油汽车能量的利用率很低．经测量某燃油汽车汽缸向外散热占26%，废气带走的能量占32%，摩擦等机械损耗占12%，则它的效率为(　 　)
A．68% B．42%
C．30% D．12%
3．将一瓶酒精用去三分之一，则剩余酒精的密度、比热容和热值(　 　)
A．都不变
B．都变为原来的三分之二
C．热值不变，密度、比热容变为原来的三分之二
D．热值变为原来的三分之二，密度、比热容不变
4．汽油机在压缩冲程中，汽缸中混合气体的温度、内能和体积的变化情况是(　 　)
A．温度升高，内能增加，体积减小
B．温度升高，内能增加，体积增大
C．温度降低，内能减少，体积减小
D．温度降低，内能减少，体积增大
5．下列提高热机的效率的方法中，不可行的是(　 　)
A．减少各种热量损失
B．加润滑油减少机器部件间的摩擦
C．使燃料燃烧更充分些
D．使用热值大的燃料
6．下列说法中正确的是(　 　)
A．电饭锅工作时，将内能转化为电能
B．电风扇工作时，将机械能转化为电能
C．干电池给灯泡供电时，将电能转化为化学能
D．在阳光照射时，太阳能电池将太阳能转化为电能
7．关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法：①在吸气冲程中，都会吸入空气；②在做功冲程中，是机械能转化为内能；③只有做功冲程是燃气对外做功；④汽油机和柴油机的点火方式相同．以上说法中正确的是(　 　)
A．只有①②③ B．只有①③
C．只有②④ D．只有②③④
8．如图所示是某四冲程汽油机的剖面图，其转速为3 000 r/min，则(　 　)
A．该汽油机每秒钟对外做功50次
B．该汽油机每秒钟活塞完成50个冲程
C．图中是压缩冲程，机械能转化为内能
D．图中是做功冲程，内能转化为机械能
9．下列关于热值的说法正确的是(　 　)
A．燃料燃烧越充分，其热值越大
B．2 kg完全燃烧的煤的热值比1 kg完全燃烧的煤的热值大
C．1 kg煤燃烧放出3×105 J的热量，则煤的热值为3×105 J/kg
D．热值是燃料的一种属性，与燃料的质量无关；不同燃料的热值一般不同
10．“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他能量
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．通过技术改进，电池的能量可以100%转化为车的机械能
二、填空题(本大题共11个小题，每小题2分，共22分)
11．中华艺术“烙画”相传源于秦朝，它是用火烧热(现已有专用电烙笔)烙铁在物体上烙出烙痕作画．如图所示，电烙笔通电升温的过程是能的　 　过程，“画布”升温的过程是能的　 　过程．(均选填“转化”或“转移”)
12．自然界的一些生物自身能发光，如萤火虫、水母等(如图所示)，这是生物通过自身化学反应将化学能转化为　 　能的现象．不同能量之间可以相互转化，在转化过程中，能量的总量保持　 　.
13．2020年11月24日，我国用“长征五号遥五”运载火箭成功发射探月工程“嫦娥五号”探测器．火箭以液氢为燃料，原因是它的　 　大．火箭升空，燃料燃烧释放的　
　　能转化为机械能．
14．下表列出了几种燃料的热值．从表中可以看出酒精的热值是3.0×107 J/kg，表示的物理意义是　 　　 　　 　　 　　 　.放出相同的热量，完全燃烧干木柴与无烟煤的质量之比是　 　.
一些常见燃料的热值/(J·kg－1)
干木柴 无烟煤 酒精 煤油 氢气
1.2×107　　 3.4×107 3.0×107 4.6×107 1.4×108
15.柴油机压缩冲程中，随着活塞的运动，汽缸内空气密度不断　 　(选填“增大”“减小”或“不变”)，这时活塞的机械能转化为被压缩空气的　 　能，使其温度更高、压强更大．
16．内燃机一个工作循环有吸气、压缩、做功、排气四个冲程，实现内能转化为机械能的是　 　　 　冲程．某品牌汽车运行100 km耗油8 kg，这些汽油完全燃烧要放出　 　　J的热量．(汽油的热值q＝4.6×107 J/kg)
17．小华家在某偏远的农村，还没用上天然气，使用的是瓶装液化气．如果每瓶中装入20 kg液化气，液化气的热值取4.2×107 J/kg，则每瓶液化气完全燃烧放出的热量是　 　
　J，一次烧水过程中，水烧开后，她看到锅盖向上跳动，其原因是水蒸气的内能转化为锅盖的　 　能．
18．如图所示，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)
19．有如图所示的两套相同装置，分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料，点燃后加热质量相等的同种液体，通过比较燃料　 　(选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”)后温度计示数的变化，来判断两种燃料的热值的大小．燃料燃烧，化学能转化为内能，用比热容　 　的液体可以使实验现象更明显．(实验中液体没有沸腾)
20．汽油的热值为4.6×107 J/kg，这个数值究竟有多大？有人通过一个具体的例子来认识汽油热值的大小：一个60 kg的人，从1楼步行至11楼，每层楼的高度为3 m，他克服重力做了　 　J的功，如果汽油完全燃烧放出的热量在数值上与这些功相等，则需要汽油的质量是　 　g.(g取10 N/kg，结果精确到0.01 g)
21．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．如果已知某氢燃料电池车输出功率为40 kW，以80 km/h的速度行驶100 km，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1.5×108 J)，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4.5×107 J/kg)．
三、实验及探究题(20分)
22．小明和小辉学习了燃料的热值后，他们一起设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系．他们组装了如图所示的装置进行实验，记录结果见下表：
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃
煤油 25 44
菜籽油 25 34
(1)在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是(甲图中)先调整固定　 　(选填“A”或“B”)的位置．
(2)为了保证实验结论的可靠性，小明和小辉选择了两套完全相同的装置，并且控制燃料的质量以及水的质量　 　.但对于两杯水的初温他们的看法却不同．请将下列他们的想法补充完整．
①小辉认为实验中是直接用　 　　 　　 　来表示煤油和菜籽油放出热量的多少，所以实验中两杯水的初温可以不同．
②小明认为因为探究过程中他们采用了　 　法，所以只有燃料的　 　不同，其他因素都必须控制相同．如果两杯水的初温不同，那么水的蒸发快慢以及水与周围环境的温差都不相同，于是两杯水的　 　就不相同，就有可能会出现燃料燃烧放出的热量多，而水吸收的热量少、水温变化低的情况．所以，实验时必须控制水的初温相同．
③你认为　 　(选填“小明”或“小辉”)的想法更合理．
(3)根据他们的实验记录，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是　 　.
(4)小明和小辉在实验前用天平分别测出了烧杯中水的质量以及燃料的质量，并由记录的数据，利用公式Q吸＝cm(t－t0)计算出了水吸收的热量．小辉想通过这些数据计算出煤油和菜籽油的热值，你认为他的计算结果是　 　(选填“可靠”或“不可靠”)的．理由是　 　　 　　 　　 　　 　　 　　 　.
四、综合题(本大题共3个小题，共28分)
23．(8分)某四冲程内燃机，飞轮转速为300 r/min，活塞面积为120 cm2，行程s是0.3 m，假如做功冲程中燃气的平均压强是5×105 Pa，求：
(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力．
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功．
(3)内燃机的功率．
24．(10分)已知天然气的热值为3.8×107 J/m3，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)．问：
(1)完全燃烧1.4×10－2 m3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3.8 kg、初温为25 ℃的水加热到多少摄氏度？(当地的大气压强为标准大气压)
(3)天然气和煤相比，突出的优点有哪些？(请从热学方面阐述；煤的热值为q煤＝3.4×107 J/kg，天然气的密度为0.7 kg/m3)
25．(10分)港珠澳大桥全长55 km，其中珠海口岸至香港口岸约40 km，设计速度100 km/h.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2.1 kg，汽油热值q＝4.6×107 J/kg，轿车受到的阻力恒为1 000 N．求：
(1)该家用轿车在这一行驶过程中消耗的汽油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)该家用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．(结果精确到0.1%)
第十四章 内能的利用 达标检测试卷 教师版
(满分100分，考试用时90分钟)
一、选择题(本大题共10个小题，每个小题只有一个正确选项，每小题3分，共30分)
1．下列四种交通工具，不用热机作为动力机械的是(　A　)
A．自行车 B．轮船
C．卡车 D．飞机
2．传统的燃油汽车能量的利用率很低．经测量某燃油汽车汽缸向外散热占26%，废气带走的能量占32%，摩擦等机械损耗占12%，则它的效率为(　C　)
A．68% B．42%
C．30% D．12%
3．将一瓶酒精用去三分之一，则剩余酒精的密度、比热容和热值(　A　)
A．都不变
B．都变为原来的三分之二
C．热值不变，密度、比热容变为原来的三分之二
D．热值变为原来的三分之二，密度、比热容不变
4．汽油机在压缩冲程中，汽缸中混合气体的温度、内能和体积的变化情况是(　A　)
A．温度升高，内能增加，体积减小
B．温度升高，内能增加，体积增大
C．温度降低，内能减少，体积减小
D．温度降低，内能减少，体积增大
5．下列提高热机的效率的方法中，不可行的是(　D　)
A．减少各种热量损失
B．加润滑油减少机器部件间的摩擦
C．使燃料燃烧更充分些
D．使用热值大的燃料
6．下列说法中正确的是(　D　)
A．电饭锅工作时，将内能转化为电能
B．电风扇工作时，将机械能转化为电能
C．干电池给灯泡供电时，将电能转化为化学能
D．在阳光照射时，太阳能电池将太阳能转化为电能
7．关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法：①在吸气冲程中，都会吸入空气；②在做功冲程中，是机械能转化为内能；③只有做功冲程是燃气对外做功；④汽油机和柴油机的点火方式相同．以上说法中正确的是(　B　)
A．只有①②③ B．只有①③
C．只有②④ D．只有②③④
8．如图所示是某四冲程汽油机的剖面图，其转速为3 000 r/min，则(　D　)
A．该汽油机每秒钟对外做功50次
B．该汽油机每秒钟活塞完成50个冲程
C．图中是压缩冲程，机械能转化为内能
D．图中是做功冲程，内能转化为机械能
9．下列关于热值的说法正确的是(　D　)
A．燃料燃烧越充分，其热值越大
B．2 kg完全燃烧的煤的热值比1 kg完全燃烧的煤的热值大
C．1 kg煤燃烧放出3×105 J的热量，则煤的热值为3×105 J/kg
D．热值是燃料的一种属性，与燃料的质量无关；不同燃料的热值一般不同
10．“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(　D　)
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他能量
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．通过技术改进，电池的能量可以100%转化为车的机械能
二、填空题(本大题共11个小题，每小题2分，共22分)
11．中华艺术“烙画”相传源于秦朝，它是用火烧热(现已有专用电烙笔)烙铁在物体上烙出烙痕作画．如图所示，电烙笔通电升温的过程是能的　转化　过程，“画布”升温的过程是能的　转移　过程．(均选填“转化”或“转移”)
12．自然界的一些生物自身能发光，如萤火虫、水母等(如图所示)，这是生物通过自身化学反应将化学能转化为　光　能的现象．不同能量之间可以相互转化，在转化过程中，能量的总量保持　不变　.
13．2020年11月24日，我国用“长征五号遥五”运载火箭成功发射探月工程“嫦娥五号”探测器．火箭以液氢为燃料，原因是它的　热值　大．火箭升空，燃料燃烧释放的　内　能转化为机械能．
14．下表列出了几种燃料的热值．从表中可以看出酒精的热值是3.0×107 J/kg，表示的物理意义是　1 kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107 J　.放出相同的热量，完全燃烧干木柴与无烟煤的质量之比是　17∶6　.
一些常见燃料的热值/(J·kg－1)
干木柴 无烟煤 酒精 煤油 氢气
1.2×107　　 3.4×107 3.0×107 4.6×107 1.4×108
15.柴油机压缩冲程中，随着活塞的运动，汽缸内空气密度不断　增大　(选填“增大”“减小”或“不变”)，这时活塞的机械能转化为被压缩空气的　内　能，使其温度更高、压强更大．
16．内燃机一个工作循环有吸气、压缩、做功、排气四个冲程，实现内能转化为机械能的是　做功　冲程．某品牌汽车运行100 km耗油8 kg，这些汽油完全燃烧要放出　3.68×108　J的热量．(汽油的热值q＝4.6×107 J/kg)
17．小华家在某偏远的农村，还没用上天然气，使用的是瓶装液化气．如果每瓶中装入20 kg液化气，液化气的热值取4.2×107 J/kg，则每瓶液化气完全燃烧放出的热量是　8.4×108　J，一次烧水过程中，水烧开后，她看到锅盖向上跳动，其原因是水蒸气的内能转化为锅盖的　机械　能．
18．如图所示，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　压缩　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　4.6×107　J.(汽油热值为4.6×107 J/kg)
19．有如图所示的两套相同装置，分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料，点燃后加热质量相等的同种液体，通过比较燃料　 全部燃烧　(选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”)后温度计示数的变化，来判断两种燃料的热值的大小．燃料燃烧，化学能转化为内能，用比热容　小　的液体可以使实验现象更明显．(实验中液体没有沸腾)
20．汽油的热值为4.6×107 J/kg，这个数值究竟有多大？有人通过一个具体的例子来认识汽油热值的大小：一个60 kg的人，从1楼步行至11楼，每层楼的高度为3 m，他克服重力做了　1.8×104　J的功，如果汽油完全燃烧放出的热量在数值上与这些功相等，则需要汽油的质量是　0.39　g.(g取10 N/kg，结果精确到0.01 g)
21．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．如果已知某氢燃料电池车输出功率为40 kW，以80 km/h的速度行驶100 km，则需要消耗氢气　2　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1.5×108 J)，这些氢气的总能量大约相当于　6.7　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4.5×107 J/kg)．
三、实验及探究题(20分)
22．小明和小辉学习了燃料的热值后，他们一起设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系．他们组装了如图所示的装置进行实验，记录结果见下表：
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃
煤油 25 44
菜籽油 25 34
(1)在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是(甲图中)先调整固定　B　(选填“A”或“B”)的位置．
(2)为了保证实验结论的可靠性，小明和小辉选择了两套完全相同的装置，并且控制燃料的质量以及水的质量　相等　.但对于两杯水的初温他们的看法却不同．请将下列他们的想法补充完整．
①小辉认为实验中是直接用　水温升高的多少　来表示煤油和菜籽油放出热量的多少，所以实验中两杯水的初温可以不同．
②小明认为因为探究过程中他们采用了　控制变量　法，所以只有燃料的　种类　不同，其他因素都必须控制相同．如果两杯水的初温不同，那么水的蒸发快慢以及水与周围环境的温差都不相同，于是两杯水的　散热　就不相同，就有可能会出现燃料燃烧放出的热量多，而水吸收的热量少、水温变化低的情况．所以，实验时必须控制水的初温相同．
③你认为　小明　(选填“小明”或“小辉”)的想法更合理．
(3)根据他们的实验记录，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是　煤油　.
(4)小明和小辉在实验前用天平分别测出了烧杯中水的质量以及燃料的质量，并由记录的数据，利用公式Q吸＝cm(t－t0)计算出了水吸收的热量．小辉想通过这些数据计算出煤油和菜籽油的热值，你认为他的计算结果是　不可靠　(选填“可靠”或“不可靠”)的．理由是　燃料不可能完全燃烧且燃料燃烧放出的热量不能完全被水吸收　.
四、综合题(本大题共3个小题，共28分)
23．(8分)某四冲程内燃机，飞轮转速为300 r/min，活塞面积为120 cm2，行程s是0.3 m，假如做功冲程中燃气的平均压强是5×105 Pa，求：
(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力．
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功．
(3)内燃机的功率．
(1)活塞的面积S＝120 cm2＝0.012 m2，由p＝得，做功冲程中燃气对活塞的平均压力F＝pS＝5×105 Pa×0.012 m2＝6 000 N．　(2)气体每次膨胀对活塞做的功W′＝Fs＝6 000 N×0.3 m＝1 800 J．　(3)300 r/ min表示每分钟曲轴转动300转，每两转对外做功一次，所以每分钟做功150次，内燃机每分钟做的功W＝150W′＝150×1 800 J＝2.7×105 J；内燃机的功率P＝＝＝4 500 W.
24．(10分)已知天然气的热值为3.8×107 J/m3，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)．问：
(1)完全燃烧1.4×10－2 m3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3.8 kg、初温为25 ℃的水加热到多少摄氏度？(当地的大气压强为标准大气压)
(3)天然气和煤相比，突出的优点有哪些？(请从热学方面阐述；煤的热值为q煤＝3.4×107 J/kg，天然气的密度为0.7 kg/m3)
(1)完全燃烧1.4×10－2 m3天然气放出的热量Q放＝Vq＝1.4×10－2 m3×3.8×107 J/m3＝5.32×105 J．　(2)由η＝可得，水吸收的热量Q吸＝ηQ放＝60%×5.32×105 J＝3.192×105 J；由Q吸＝cmΔt可得，水升高的温度Δt＝＝＝20 ℃，则水的末温t＝t0＋Δt＝25 ℃＋20 ℃＝45 ℃.　(3)由ρ＝可得，1 kg 天然气的体积V＝＝＝ m3，则1 kg天然气完全燃烧释放的热量Q′放＝Vq＝ m3×3.8×107 J/m3≈5.43×107 J，即天然气的热值为q天然气＝5.43×107 J/kg>q煤＝3.4×107 J/kg.完全燃烧相同质量的天然气和煤时，天然气释放出的热量更多．
25．(10分)港珠澳大桥全长55 km，其中珠海口岸至香港口岸约40 km，设计速度100 km/h.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2.1 kg，汽油热值q＝4.6×107 J/kg，轿车受到的阻力恒为1 000 N．求：
(1)该家用轿车在这一行驶过程中消耗的汽油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)该家用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．(结果精确到0.1%)
(1)2.1 kg汽油完全燃烧能放出的热量为Q放＝mq＝2.1 kg×4.6×107 J/kg＝9.66×107 J．　(2)由题知，Q吸＝Q放＝9.66×107 J；根据Q吸＝cmΔt可得水的质量m水＝＝＝500 kg.　(3)由题知汽车克服阻力做功W＝fs＝1 000 N×40×1 000 m＝4×107 J；在这一行驶过程中消耗汽油最终克服阻力做功的效率η＝＝≈41.4%.
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