第14章 内能的利用
一、单选题
1.(2022秋·吉林长春·九年级期末)如图所示,在四冲程汽油机工作过程中,获得动力的冲程是( )
A. B. C. D.
2.(2022秋·吉林长春·九年级统考期末)如今大部分小汽车的发动机都是四冲程内燃机,内燃机在工作过程中把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
3.(2022秋·吉林长春·九年级期末)关于下图所示的热学实验,叙述正确的是( )
A.甲图中,压紧的两铅块,下面悬挂钩码而不分开,这是由于大气压强的作用
B.乙图中,试管内的水沸腾后,水蒸气将软木塞推出,汽油机吸气冲程应用到此原理
C.丙图中,抽去玻璃隔板后,两瓶中的气体逐渐混合,这说明上面瓶中的空气密度较大
D.丁图中,金属管装有少量乙醚,迅速拉动缠在金属管外的皮绳,可使橡皮塞从管口飞出
4.(2022秋·吉林白山·九年级统考期末)如图所示的实验或机器均改变了物体的内能,其中与另外三个改变内能方法不同的是( )
A. 观察水的沸腾 B. 空气推动塞子时,内能减少
C. 空气被压缩时内能增大 D. 内燃机压缩冲程
5.(2022秋·吉林长春·九年级期末)长征七号火箭采用液氢作为推进剂的主要原因是它的( )
A.密度小 B.颜色好看 C.比热容大 D.热值高
6.(2022秋·吉林长春·九年级统考期末)可燃冰作为新型能源有着巨大的开发潜力,可燃冰完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍,这说明可燃冰具有较大的( )
A.比热容 B.密度 C.热值 D.热量
7.(2022秋·吉林长春·九年级期末)下列关于能量的说法中,正确的是( )
A.洗衣机工作时是将机械能转化为电能
B.蓄电池总是将化学能转化为电能
C.用热水泡脚,身体会感觉暖和,说明内能可以转移
D.能量无论是转化还是转移,能量总和会逐渐减少
二、多选题
8.(2022秋·吉林松原·九年级统考期末)如图所示,锅包肉是沈阳的一道特色菜,很多来沈阳的外地人都会品尝这道美味。下列有关的说法中正确的是( )
A.把锅包肉做熟是通过热传递的方式来增加内能的
B.做菜时,给锅加热的过程也遵循能量守恒定律
C.刚出锅的锅包肉的上方会出现“白气”,这是汽化现象
D.做熟的锅包肉一端上来能闻到香味是扩散现象
三、填空题
9.(2022秋·吉林松原·九年级统考期末)如图所示是四冲程汽油机工作的示意图,属于压缩冲程的是 ;其中是内能转化为机械能的冲程是 。(以上两空均填字母)
A.B.C.D.
10.(2022秋·吉林长春·九年级期末)火箭发射利用液氢做燃料是利用了它的 大。发射时发射塔下方利用水降温是利用了它的 的性质;火箭加速升空的过程中和汽油机 冲程相同,此过程中内能的能量总和 。
11.(2022秋·吉林长春·九年级统考期末)搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭发动机用的是偏二甲肼作为燃料,其热值是4.25×107J/kg,若完全燃烧2吨偏二甲肼,共放出 J热量;发射塔下用水做冷却液,因为水的 。
12.(2022秋·吉林白山·九年级统考期末)抚松县小区的液化气逐渐入户,液化气的热值取4.2×107J/kg,若一月内燃烧10kg的液化气,则液化气全部完全燃烧放出的热量是 J,若放出的热量有40%被利用,在标准大气压下可把 kg的水从20℃加热至沸腾[c水=4.2×103J/(kg·℃)]。
13.(2022秋·吉林松原·九年级统考期末)如图所示是道路维修时常用的路面钻机(俗称“啄木鸟”),该机械利用压缩气体推动活塞将钻头打入路面,气体推动活塞时是将 能转化为 能;“啄木鸟”中用到了柴油机,若其机械效率是40%,则完全燃烧50kg柴油对外做的有用功是 J(柴油的热值是4.3×107J/kg)。
14.(2022秋·吉林松原·九年级统考期末)2022年11月29日搭载神舟十五号载人飞船的长征二号运载火箭发射成功,火箭以液态氢作为燃料,是因为氢具有较大的 ;宇航员完成任务后要乘坐返回舱返回地球,在进入大气层后,返回舱与大气摩擦温度升高,这个过程是将 能转化为 能。
15.(2022秋·吉林长春·九年级期末)如图甲所示,两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊住重物,主要是由于分子间有 。乙图中水蒸气将塞子冲出去的过程中,能量转化情况是 。
四、计算题
16.(2022秋·吉林松原·九年级统考期末)太阳能热水器是直接利用太阳给水加热的装置。某太阳能热水器内装有体积为0.25m3、温度为20℃的水,在阳光的照射下水温升高到60℃。已知水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃),干木柴的热值为q=1.2×107J/kg,求:
(1)该太阳能热水器内水的质量;
(2)这些水吸收的热量;
(3)若用干木柴来加热这些水升高到相同温度,干木柴完全燃烧放出热量的80%被水吸收,则需要干木柴的质量。
17.(2022秋·吉林长春·九年级期末)运20飞机是我国研究制造的新一代大型运输机,具有航程远、载重大、飞行速度快、巡航高度高、低速性能佳等特点。它的发动机是一种热机,通过航空煤油在气室中燃烧,使发动机获得向前的动力。若运20飞机在高空中飞行1h发动机提供的机械功为1.8×1011J,需要燃烧航空煤油5000kg。已知航空煤油的热值为4×107J/kg。试求在这1h内:
(1)航空煤油完全燃烧放出的热量是多少?
(2)该飞机发动机的热机效率是多大?
五、科普阅读题
18.(2022秋·吉林长春·九年级统考期末)小明阅读了某汽车发动机的说明书后,制作了内燃机的能量流
向图,汽油热值为4.6×107J/kg。
(1)发动机在做功冲程把 能转化为 能;
(2)为了确保发动机正常工作,可用水对其冷却,因为 ;
(3)完全燃烧0.5kg的汽油释放 J的能量;
(4)该内燃机的效率为 。
参考答案:
1.C
【详解】A.如图,进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,这是吸气冲程,故A不符合题意;
B.如图,进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,这是压缩冲程,故B不符合题意;
C.如图,进气门和排气门都关闭,火花塞点燃油气混合物,活塞向下运动,这是做功冲程,是机械获得动力的冲程,故C符合题意;
D.如图,进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,这是排气冲程,故D不符合题意。
故选C。
2.C
【详解】AD.在四冲程内燃机工作过程中,吸气冲程和排气冲程没有能量转化,故AD不符合题意;
B.压缩冲程中活塞对汽缸内气体做功,活塞的机械能转化为气体的内能,故B不符合题意;
C.做功冲程中高温高压的燃气推动活塞做功,将燃料的内能转化为活塞的机械能,故C符合题意。
故选C。
3.D
【详解】A.铅块被压紧,下面悬挂钩码而不分开,是因为铅分子之间有相互作用的引力,故A错误;
B.水蒸气将软木塞推出,水蒸气对软木塞做了功,水蒸气的内能转化为软木塞的机械能,和汽油机的做功冲程原理相同,故B错误;
C.抽去玻璃隔板,两瓶气体逐渐混合,是因为空气分子二氧化氮分子不停运动发生了扩散,空气的密度小于二氧化氮的密度,故C错误;
D.迅速拉动金属管外面的皮绳,皮绳克服金属管的摩擦做功,机械能转化为内能,金属管及乙醚温度升高,乙醚汽化产生大量乙醚蒸汽,内部压强增大,乙醚蒸汽对橡皮塞做功,把橡皮塞顶出,故D正确。
故选D。
4.A
【详解】改变内能的两种方法:做功和热传递.选项A是通过热传递的方式改变内能,改变了水的温度;选项B、C、D是通过做功的方式改变内能,A符合题意.
5.D
【详解】长征七号运载火箭采用液氢作为火箭的燃料、推进剂,是因为液氢具有较大的热值,与其他燃料相比,完全燃烧相同质量的液氢时,可以放出更多的热量、做更多的功。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
6.C
【详解】可燃冰完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍,即完全燃烧放出的热量与质量的比值是煤气的10倍,而完全燃烧放出的热量与质量的比值即为热值,故说明可燃冰具有较大的热值,故C正确。
故选C。
7.C
【详解】A.洗衣机工作时主要是将电能转化为机械能,故A错误;
B.蓄电池在充电过程中是将电能转化为化学能储存起来,在放电过程中将化学能转化为电能,故B错误;
C.用热水泡脚,是通过热传递的方式改变脚的内能使身体会感觉暖和的,这个过程是内能的转移过程,说明内能可以转移,故C正确;
D.根据能量守恒定律可知,能量在转化或转移的过程,其总能量总保持不变,不会凭空消失,也不会凭空产生,故D错误。
故选C。
8.ABD
【详解】A.锅包肉是用锅加热将其做熟,锅包肉吸收热量,内能增加,这是通过热传递的方式来增加内能的。故A正确;
B.做菜时给锅加热的过程,锅吸收热量,炉火放出热量,符合能量守恒定律。故B正确;
C.刚出锅的锅包肉的上方会出现“白气”,是锅包肉里面冒出热的水蒸气遇冷的空气变成小水珠,是液化现象。故C错误;
D.做熟的锅包肉一端上来能闻到香味是锅包肉的芳香分子运动到了空气中,属于扩散现象。故D正确。
故选ABD。
9. A C
【详解】[1]A图中,两气门都关闭,活塞上行,汽缸容积变小,是压缩冲程,此冲程将机械能转化为内能。
[2]C图中,两气门都关闭,活塞下行,汽缸容积变大,是做功冲程,此冲程将内能转化为机械能。
10. 热值 比热容比较大 做功 减小
【详解】[1]火箭采用液态氢作为燃料,是因为液态氢具有较大的热值,完全燃烧相同质量的氢和其它燃料相比,可以释放出更多的热量。
[2]因为水的比热容比较大,在质量相同、升高相同的温度相同时,可以吸收更多的热量,防止发射塔被烧坏。
[3][4]火箭发射时是将内能转化为机械能,所以内能减少,汽油机的做功冲程将内能转化为机械能,与汽油机的做功冲程相同。
11. 比热容大
【详解】[1]完全燃烧2吨偏二甲肼所放出的热量为
[2]因为水的比热容较大,相同质量的水和其它物质比较,吸收或放出相同的热量,水的温度升高或降低的少;升高或降低相同的温度,水吸收或放出的热量多。
12. 500
【详解】[1]液化气全部完全燃烧放出的热量
Q放=mq=10kg×4.2×107J/kg=4.2×108J
[2]水吸收的热量
Q吸=Q放η=4.2×108J×40%=1.68×108J
在标准大气压下水的沸点是100℃,水的质量
13. 气体的内 活塞的机械 8.6×108
【详解】[1][2]气体推动活塞,气体对活塞做功,气体的内能转化为活塞的动能。
[3]完全燃烧50kg柴油产生的热量
Q=qm=4.3×107J/kg×50kg=2.15×109J
完全燃烧50kg柴油对外做的有用功
W=Qη=2.15×109J×40%=8.6×108J
14. 热值 机械 内
【详解】[1]燃料的热值是燃料本身的一种特性,液态氢的热值比较大,在相同条件下,与其他燃料相比,完全燃烧液态氢放出的热量较多。
[2][3]飞船返回舱进入大气层时,与空气剧烈摩擦,通过做功的方式,把机械能转化为内能,使内能增加、温度升高。
15. 引力 内能转化为机械能
【详解】[1]两个底面削平的铅块紧压在一起后,不会在重物的拉力的作用下分开,说明分子间有引力。
[2]水蒸气将塞子冲出去的过程中,是将试管内气体的内能转化为塞子的机械能。
16.(1)250kg;(2)4.2×107J;(3)4.375kg
【详解】解:(1)由可得太阳能热水器内水的质量为
(2)太阳能热水器内水在阳光的照射下从20℃升高到60℃吸收的热量
(3)由题意可知,干木柴完全燃烧释放的热量
由可得,需要干木柴的质量
答:(1)该太阳能热水器内水的质量是250kg;
(2)这些水吸收的热量是4.2×107J;
(3)需要干木柴的质量是4.375kg。
17.(1);(2)90%
【详解】解:(1)由题意可知,需要燃烧航空煤油5000kg,航空煤油的热值为4×107J/kg,根据热值公式可知,航空煤油完全燃烧放出的热量为
航空煤油完全燃烧放出的热量为。
(2)由题意可知,在这1h内,发动机提供的机械功为1.8×1011J,由(1)解析可知,在这1h内,航空煤油完全燃烧放出的热量为,则该飞机发动机的热机效率为
该飞机发动机的热机效率为90%。
答:(1)航空煤油完全燃烧放出的热量为;
(2)该飞机发动机的热机效率为90%。
18. 内 机械 见解析 2.3×107 30%
【详解】(1)[1][2]在做功冲程里,高温、高压的燃气膨胀做功,将内能转化为机械能。
(2)[3]为确保发动机正常工作,可用水对其冷却,利用了水的比热容较大的特性,相同质量的水与其它物质相比,升高相同的温度,水吸收的热量更多。
(3)[4]完全燃烧0.5kg的汽油释放的能量
Q放=mq=0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J
(4)[5]由图可知,该内燃机的效率为
η=100%﹣(33%+30%+7%)=30%
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