2021年秋季九年级物理上册优化精练 第十四章 内能的利用（阶段知识整合与训练）

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第十四章
内能的利用
(阶段知识整合与训练)
核心知识梳理
易考易错专练
一、热机
1.下列设备利用了热机的是
(
)
A.纯电动汽车
B.洗衣机
C.发电机
D.发射卫星的火箭
2.关于汽油机和柴油机的区别,下列说法错误的是
(
)
A.柴油机比汽油机的费用低廉,但比较笨重
B.柴油机的效率一般比汽油机的效率高
C.柴油机和汽油机除使用的燃料不同外,在构造上完全相同
D.在构造上,柴油机的汽缸顶部有喷油嘴而没有火花塞
3.如图所示是单缸四冲程汽油机的一个工作循环过程,下列表述正确的是
(
)
A.图甲是吸气冲程,在大气压的作用下,将汽油吸入汽缸
B.图乙是做功冲程,内能转化为机械能
C.图丙是排气冲程,靠飞轮的惯性来完成
D.图丁是压缩冲程,机械能转化为内能
4.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,这与四冲程汽油机中________冲程的能量转化相同。若一台汽油机每秒钟对外做功15次,则汽油机飞轮的转速为________r/min。选择水作为汽车发动机的冷却液,是利用水的________________较大的特点。
5.如图所示是世界上早期的蒸汽汽车模型。燃料燃烧使水温升高,水的________能增加,再转化为汽车的________能,使汽车前进。
6.有一种单缸汽油机在原有四冲程的基础上增加了两个冲程,成为六冲程汽油机,也就是在原有四冲程汽油机完成排气冲程后向汽缸内喷水,水在汽缸内汽化成水蒸气,水蒸气膨胀对外做功。这种汽油机的一个工作循环有六个冲程,做功________次。该汽油机这样设计的目的是________________________________________。
7.如图所示是两个演示实验和四冲程汽油机的两个冲程的示意图,与汽油机做功冲程原理相同的是图________的演示实验。如图丁的汽油机正处于________冲程,在此过程中,燃气的内能________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
二、热机的效率
8.我国南海海底存储着丰富的“可燃冰”资源,可燃冰被视为21世纪的新型绿色能源,它的主要成分是甲烷,1m3的可燃冰完全燃烧放出的热量与完全燃烧164m3的甲烷气体放出的热量相等,这说明可燃冰的
(
)
A.热值大
B.比热容大
C.质量大
D.密度大
9.烧开同样一壶水,若分别用干木柴和无烟煤做燃料且都完全燃烧,所需的干木材与无烟煤的质量不同,是因为干木材和无烟煤具有不同的
(
)
A.热值
B.热量
C.内能
D.比热容
10.古语道:“人要实,火要虚。”这句话的意思是说做人要脚踏实地,才能事业有成；可燃物要架空一些,才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是
(
)
A.增大可燃物的热值
B.降低可燃物的着火点
C.能使可燃物完全燃烧
D.提高了可燃物的利用率
11.如图是某内燃机工作时的能量流向图,该内燃机的效率是
(
)
A.25%
B.35%
C.40%
D.75%
12.2020年3月19日,我国在西昌卫星发射中心用“长征三号”运载火箭成功发射第54颗北斗导航卫星。关于火箭,下列说法错误的是
(
)
A.火箭使用液氢燃料,主要是利用了液氢的热值大
B.火箭升空过程中,燃料燃烧,燃气的内能转化为火箭的机械能
C.液氢燃料燃烧过程中,其热值不断地变小
D.火箭穿越大气层时与空气摩擦,机械能转化为内能
13.小丽为了测试汽车发动机的效率,开车以60km/h的速度行驶了120km,消耗汽油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,假设汽油完全燃烧。则该汽车发动机的效率为
(
)
A.23.6%
B.28.8%
C.36.5%
D.38%
14.如图所示是一种新能源——可燃冰。我国在南海开采可燃冰获得成功,1m3可燃冰可分解释放约168m3的天然气。将168m3的天然气完全燃烧可以释放的热量为________J。若这些热量的60%被水吸收,可以将质量为________t的水由20℃加热到70℃[q天然气＝4.2×107J/m3,c水＝4.2×103J/(kg·℃)
15.1.4g酒精完全燃烧放出的热量是0.7g酒精完全燃烧放出热量的________倍。0.7g酒精完全燃烧放出的热量是2.1×104J,这些热量全部被100g的液体A吸收,液体的温度升高了50℃；1.4g酒精完全燃烧放出的热量全部被200g的液体A吸收,液体的温度升高了________℃。(不考虑散热)
16.如图所示是化学老师演示的氢气与空气混合的爆炸实验。在易拉罐的顶部开一个小孔,收集氢气期间用棉花堵住小孔,收集完毕后拿掉棉花,用点燃的小木条点燃小孔处的氢气,易拉罐内的氢气立即爆炸,易拉罐向上飞起。出现这一现象是因为氢气具有可燃性,且________较大,燃烧后放出大量的________。这一过程与内燃机的________冲程的能量转化情况相同。
17.如图所示,甲、乙、丙三图中装置完全相同,燃料的质量都是10g,烧杯内液体的初温、质量均相同。
(1)实验装置的组装顺序应该是________________(选填“由上到下”或“由下到上”)
(2)本实验是通过比较________的变化,来比较燃料热值的大小。
(3)比较不同燃料的热值,应选择________两图进行实验；比较不同液体的吸热能力,应选择________两图进行实验。
(4)若在研究不同燃料的热值实验时,记录的数据如下表:(若燃料完全燃烧,不考虑热损失)
根据表中数据计算,燃料2的热值为________J/kg。
(5)通过实验得到的燃料热值与实际值相比偏________(选填“大”或“小”),你认为出现这种情况的主要原因是________________________________________________________________________。
18.某物理小组的同学在社会实践活动中,通过实际调查和网上查询,绘制了如图所示的汽车行驶时单位时间的能量流向图,请你参与讨论下列问题。
(1)根据图中的能量流向,说出该汽车行驶时有哪几方面的能量损耗？
(2)若将机器转化为有用功的能量与输入发动机的能量的比值定义为“能量转化效率”,由图中提供的数据可得,该汽车的能量转化效率为________(结果保留一位小数)
(3)汽油机是汽车的“心脏”,一台四冲程汽油机工作时飞轮的转速是1800r/min,此汽油机每秒钟完成________个做功冲程,其中________冲程将机械能转化为内能。
(4)当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”,这时发动机的效率将________(选填“升高”“不变”或“降低”)。
(5)针对如何减少汽车行驶中的能量损耗,请你提出一条建议:________________________________________。
19.若家用天然气的热值为q天然气＝4.2×107J/m3,水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。则:
(1)将0.04m3天然气完全燃烧放出的热量是多少？
(2)某新型天然气灶烧水的效率为40%,完全燃烧0.04m3天然气可使室温下5kg的水温度升高多少？
20.如图所示是新概念卵形汽车Pivo。若车和人的总质量为800kg,最高时速可达180km/h。则:
(1)该车以最高时速沿平直公路进行测试,匀速行驶时的阻力是人和车总重的五分之一,此时该车牵引力的功率是多少？
(2)在测试中,该车以最高时速在平直公路上匀速行驶23km所消耗的电能与1.5kg汽油完全燃烧所释放的能量相同,该车的效率是多少？(q汽油＝4.6×107J/kg,g取10N/kg)
三、能量的转化和守恒
21.关于能量,下列说法正确的是
(
)
①燃料燃烧时,化学能转化为内能
②加热电器工作时,内能转化为电能
③“烤火取暖”,说明内能可以转移
④能量无论是转化还是转移,能量总和会逐渐减少
A.只有①③正确
B.只有①②正确
C.只有③④正确
D.只有②④正确
22.有一种利用玻璃纤维和碳纤维制成的“发热纸”,末端接上电池,不久后就会发热,用它可以包装面包等小食品。这种“发热纸”发生的能量转化是
(
)
A.内能转化为电能
B.电能转化为内能
C.化学能转化为电能
D.电能转化为化学能
23.在自然界中,能量既不会消失,也不会创生,只能发生转化或转移。冬天,用手摸户外的金属杆时,手感觉到冷,这属于能量的________；烧水时,水蒸气顶起壶盖,这属于能量的________________。
24.在我国西藏高原,有一个羊八井地热区,地热电厂担负着拉萨市一部分电力供应。地热电厂工作流程:地下井汽轮机→发电机,如图所示。它的能量转化过程:将________能转化为________能再转化________能。
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《参考答案及解析》
阶段知识整合与训练(二)
核心知识梳理
①内能
②汽油
③柴油
④吸气
⑤压缩
⑥做功
⑦机械内
⑨内
⑩机械
?完全
?热量
?焦每千克(J/kg)
?mq或Vq
?有用功
?能量
?
?产生
?转化
?转移
?转化
?转移
?不变
易考易错专练
1.D
[解析]纯电动汽车、洗衣机工作时,将电能转化为机械能；发电机工作时,将机械能转化为电能。
2.C
[解析]柴油机和汽油机在构造、点火方式有多处不同。
3.B
[解析]图甲是排气冲程。图丙中的气门关闭,活塞上行,是压缩冲程。图丁是吸气冲程。
4.做功
1800
比热容
[解析]点燃盒内酒精,盒盖被打出去,此过程是将内能转化为机械能。汽油机每秒钟对外做功15次,完成了15个工作循环,则汽油机飞轮的转速为30r/s＝1800r/min。
5.内
机械
[解析]燃料燃烧放出热量,化学能转化为内能,水吸收热量,内能增加。蒸汽对外做功,再将内能转化为机械能,推动蒸汽汽车前进。
6.两
提高热机的效率(或节约能源)
[解析]比原有的四冲程汽油机多做一次功,因此六冲程中共做功两次。因为这样设计是利用排气冲程后的余热,所以大大地提高了热机的效率,节约了能源。
7.甲
压缩
增大
[解析]图甲中,对试管中的水加热一段时间后,塞子会飞出去,内能转化为机械能。图丁中,进气门排气门都关闭,活塞向上运动,是压缩冲程,在此过程中,燃气的内能增大。
8.A
[解析]由Q放＝Vq可知,1m3的可燃冰完全燃烧放出的热量与完全燃烧164m3的甲烷气体放出的热量相等,说明“可燃冰”的热值很大。
9.A
[解析]烧开同样一壶水,干木柴和无烟煤完全燃烧所需的质量不同,说明质量相同的两种燃料完全燃烧放出的热量不同,即热值不同。
10.D
[解析]可燃物要架空一些,才能燃烧更旺。这是增大了可燃物与空气的接触面积,使燃烧更旺,提高了可燃物的利用率。
11.B
[解析]内燃机的效率η＝1－25%－40%＝35%。
12.C
[解析]燃料的热值与质量无关,液氢燃烧过程中,其热值不变。
13.B
[解析]汽车行驶的时间t＝＝＝2h＝7200s,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＝mq＝25×10－3m3×0.7×103kg/m3×4.6×107J/kg＝8.05×108J,汽车发动机的效率η＝＝2.3184×108J,8.05×108J＝0.288＝28.8%
14.7.056×109
20.16
[解析]天然气完全燃烧放出的热量Q放＝Vq天然气＝168m3×4.2×107J/m3＝7.056×109J.水吸收的热量Q吸＝ηQ放＝60%×7.056×109J＝4.2336×109J。由此可得,可以加入水的质量m＝＝＝20160kg＝20.16t
15.2
50
[解析]
(1)根据Q＝mq可知,1.4g酒精完全燃烧放出的热量是0.7g酒精完全燃烧放出热量的2倍。由题意可知,m2＝2m1,Q2＝2Q1,c1＝c2,由公式Q＝cm△t可知,△t2＝△t1＝50℃。
16.热值
热量
做功
[解析]易拉罐向上飞起的过程中,氢气燃烧产生的内能转化为机械能。
17.
(1)由下到上
(2)温度计示数
(3)甲、乙
甲、丙
(4)1.2×106
(5)小
有热量散失,燃料燃烧放出的热量没有全部被液体吸收
[解析]
(4)由Q放＝Q吸可得,燃料1:cam△t1＝m1q1,即cam(35℃－15℃)＝m1×2.4×106J
燃料2:camΔt2＝m1q2,即cam(25℃－15℃)＝m1q2.联立以上两式可得q2＝1.2×106J/kg
18.
(1)摩擦损耗、散热器损耗、排放废气损耗、燃料损耗。
(2)12.7%
(3)15
压缩
(4)降低
(5)给机器加润滑油,减少有害摩擦
[解析]
(2)汽车的能量转化效率为η=＝＝12.7%W
(3)已知四冲程汽油机飞轮的转速为1800rmin,此汽油机每秒钟转30圈,完成15个工作循环,对外做功15次。
(4)汽油在发动机内燃烧不充分时,能量损耗将会增加,故发动机的效率会降低。
(5)给机器加润滑油,减少有害摩擦；改进油箱的密闭性,减少蒸发损耗；对排放的尾气进行收集、再利用等。
19.解:
(1)完全燃烧0.04m3天然气放出的热量Q放＝Vq＝0.04m3×4.2×107J/m3＝1.68×106J
(2)由η＝得,水吸收的热量放Q吸＝ηQ放＝1.68×106J×40%＝6.72×105J,由Q吸＝cm△t得,水升高的温度△t＝＝＝32℃。
20.解:
(1)汽车匀速行驶时,受到的牵引力F＝f＝0.2G＝0.2×800kg×10N/kg＝1600N,汽车行驶的速度v＝180km/h＝50m/s,汽车牵引力的功率P=＝＝Fv＝1600N×50m/s＝8×104W
(2)汽车牵引力做的功W＝Fs＝1600N×23×103m＝3.68×107J,消耗的电能W电＝Q放＝mq＝1.5kg×4.6×107J/kg＝6.9×107J,该车的效率η＝＝0.533＝53.3%
21.A
[解析]加热电器工作时,消耗电能,被加热的物体得到内能,电能转化为内能。根据能量守恒可知,能量在转化和转移的过程中,能量的总量会保持不变。
22.B
[解析]发热纸接通电池,不久后就会发热,消耗了电能,得到了内能,是将电能转化为内能。
23.转移
转化
[解析]热传递属于能量的转移,做功属于能量的转化。
24.内
机械
电
[解析]地热电厂发电时,先利用地下井获得地热,将水加热成水蒸气。水蒸气推动活塞,使汽轮机转动工作,此时水蒸气的内能转化为机械能；汽轮机带动发电机工作,此时机械能转化为电能。
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