第二章 改變世界的熱機(jī) 章末檢測卷（解析版）

學(xué)而優(yōu)教有方第二章內(nèi)能的利用改變世界的熱機(jī)單元檢測卷（解析版）一、選擇題（每小題3分，共39分）1.下列過程中，屬于利用內(nèi)能做功的例子是（）。A．用砂輪磨刀，有火星迸出；B．太空中的星體碎片墜入大氣層，成為流星；C．壺中的水沸騰時，壺蓋不斷地跳動；D．用打氣筒給輪胎打氣【答案】C?！窘馕觥緼、砂輪打磨工件時火星四濺，是砂輪與工件之間發(fā)生摩擦，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，不符合題意；B、隕石墜入地球大氣層成為流星，是隕石和空氣摩擦生熱的過程，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，不符合題意；C、水燒開的時候，壺蓋不斷“跳動”，是水蒸氣對壺蓋做功的結(jié)果，把水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為壺蓋的機(jī)械能，符合題意；D、打氣時克服筒壁之間的摩擦做功，所以是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，不符合題意，故選C。2.下列流程圖是用來說明單缸四沖程汽油機(jī)的一個工作循環(huán)及涉及到的主要能量轉(zhuǎn)化情況.關(guān)于對圖中①②③④的補(bǔ)充正確的是（）。A．①做功沖程②內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能③壓縮沖程④機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；B．①壓縮沖程②內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能③做功沖程④機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；C．①做功沖程②機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能③壓縮沖程④內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；D.①壓縮沖程②機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能③做功沖程④內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能【答案】D。【解析】熱機(jī)的四個沖程，吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。壓縮沖程中，活塞上升壓縮氣缸內(nèi)的氣體，使氣體內(nèi)能增大，燃料燃燒產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)猓瑱C(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程中，高溫高壓的燃?xì)馔苿踊钊蛳逻\動，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。故選D。3.如圖是四沖程內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)中的一個沖程，它是（）。A．壓縮沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能B．壓縮沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D．做功沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【答案】B?！窘馕觥繄D中的氣門關(guān)閉，活塞上行，因此這是壓縮沖程；在壓縮沖程中，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。4.汽油機(jī)和柴油機(jī)相比較，其中正確的是（）。A、汽油機(jī)頂部有噴油嘴，吸入的是空氣，效率高；B、汽油機(jī)頂部有火花塞，吸入的是汽油和空氣的混合物，效率高；C、柴油機(jī)頂部有火花塞，吸入的是柴油和空氣的混合物，效率高；D、柴油機(jī)頂部有噴油嘴，吸入的是空氣，效率高【答案】D。【解析】汽油機(jī)頂部有火花塞，吸入的是汽油和空氣的混合物。熱機(jī)效率是指用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比，與柴油機(jī)相比，汽油機(jī)在壓縮沖程結(jié)束時，燃?xì)鈮簭?qiáng)和溫度比較低，因此在做功沖程中，用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的能量之比較小，所以汽油機(jī)效率較低。選項A、B錯誤。柴油機(jī)頂部有噴油嘴，吸入的是空氣，效率高。選項C錯誤，選項D正確。5.如圖所示是四沖程汽油機(jī)的其中一個沖程的剖面圖，下列說法正確的是（）。A．該沖程是壓縮沖程；B．該沖程中活塞向上運動；C．該沖程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程；D．該沖程是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程【答案】C。【解析】根據(jù)圖示可知，兩個氣門都關(guān)閉，火花塞點火，活塞向下運動，氣缸容積增大，因此是做功沖程。在做功沖程中將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故A、B、D錯，C正確。6.汽車已經(jīng)成為現(xiàn)代生活不可缺少的一部分，汽車多數(shù)采用汽油機(jī)作為發(fā)動機(jī)，如圖是四沖程汽油機(jī)的工作循環(huán)示意圖，下列說法中不正確的是（）。A、甲沖程是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；B、乙沖程是排氣沖程；C、丙沖程是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；D、丁沖程是吸氣沖程【答案】C?！窘馕觥繜釞C(jī)的四個沖程，吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。甲圖：氣門都關(guān)閉，活塞向上運行，氣缸容積減小，是壓縮沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能，A正確；乙圖：排氣門打開，活塞向上運動，氣缸容積減小，是排氣沖程，B正確；丙圖：氣門都關(guān)閉，活塞向下運行，氣缸容積增大，是做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為了機(jī)械能，C錯誤；丁圖：進(jìn)氣門打開，活塞向下運行，氣缸容積增大，是吸氣沖程，D正確。7.關(guān)于熱機(jī)效率以下幾種說法中，正確的是（）。A.有用功跟燃料燃燒值的比值；B.用來做有用功的那部分能量跟燃料燃燒所放出的能量之比；C.用來做有用功的那部分能量跟燃料完全燃燒所放出的能量之比；D.燃料完全燃燒所放出的能量跟用來做有用功的那部分能量之比【答案】C。【解析】熱機(jī)所做有用功（有效利用的能量）與燃料完全燃燒釋放的熱量之比叫做熱機(jī)效率。（熱機(jī)工作時總是有能量的損失，所以熱機(jī)效率始終小于1）。故選C。8.（多選）下列現(xiàn)象中利用內(nèi)能加熱的是（）。A、晾曬稻谷B、噴氣式飛機(jī)在空中飛行C、用高爐熔化鐵D、燃?xì)馔苿影l(fā)動機(jī)葉輪【答案】AC?！窘馕觥窟x項A中太陽照在稻谷上，使稻谷的溫度升高，內(nèi)能增大，能量的形式末變，是利用內(nèi)能加熱；選項B中，燃料燃燒獲得的內(nèi)能轉(zhuǎn)化成了飛機(jī)的機(jī)械能，能量的形式發(fā)生了變化；選項C中，爐子傳熱給鐵，使鐵熔化，能量的形式未發(fā)生變化；選項D中，燃?xì)馔苿影l(fā)動機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動，燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為葉輪的機(jī)械能，能量的形式發(fā)生了變化，所以選項C和A正確。9.關(guān)于四沖程內(nèi)燃機(jī)，下面說法錯誤的是（）。A．內(nèi)燃機(jī)是利用內(nèi)能來做功的機(jī)器；B．在做功沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；C．在壓縮沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；D．四個沖程依次為吸氣、壓縮、做功、排氣沖程【答案】C?！窘馕觥緼、內(nèi)燃機(jī)是利用內(nèi)能來做功的機(jī)器，故A正確；B、做功沖程高溫高壓燃?xì)馔苿踊钊蛳逻\動，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故B正確；C、壓縮沖程活塞向上運動，壓縮氣體對氣體做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故C錯誤；D、內(nèi)燃機(jī)的四個沖程是吸氣、壓縮、做功、排氣沖程，故D正確；故選：C。10．關(guān)于熱機(jī)和能量守恒定律的說法中不正確的是（）。A．汽油機(jī)做功沖程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；B．汽油機(jī)的效率低于柴油機(jī)的效率；C．任何一種熱機(jī)工作時要遵守能量守恒定律；D．蒸汽機(jī)的效率為6%～15%，工作時不遵守能量守恒定律【答案】D?！窘馕觥緼、汽油機(jī)做功沖程中，高溫高壓的燃?xì)鈱ν庾龉Γ瑢?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故A正確；B、由熱機(jī)的特點可知，汽油機(jī)的效率低于柴油機(jī)的效率，故B正確；CD、任何一種熱機(jī)工作時要遵守能量守恒定律，蒸汽機(jī)也不例外，故C正確，D錯誤。故選：D。11.為節(jié)約能源，需提高熱機(jī)的效率，下列措施中不能提高熱機(jī)效率的是（）。A．盡量使燃料充分燃燒 B．盡量減少熱機(jī)部件間的摩擦C．盡量減少廢氣帶走的熱量 D．盡量增加熱機(jī)的工作時間【答案】D?！窘馕觥繙p少熱量的損失可以提高熱機(jī)的效率，所以使燃料充分燃燒、減少廢氣帶走的熱量、減少熱機(jī)部件間的摩擦都可以減少熱量的損失，提高效率。增加熱機(jī)的工作時間，并不能減少熱量的損失，所以不能提高熱機(jī)的效率。12.為體現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的理念，上海世博會充分利用太陽能發(fā)電技術(shù)，其主題館屋面太陽能板的面積達(dá)3×104m2，年發(fā)電量3×106kW?h。若這些電能由火力發(fā)電站提供（煤的熱值為3×107J/kg，煤完全燃燒釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是30%），則僅此一項每年可節(jié)約煤炭的質(zhì)量為（）。A．2.0×104kgB．1.2×105kgC．3.6×105kgD．1.2×106kg【答案】D。【解析】由題知，利用太陽能年發(fā)電量：；∵若這些電能有火力發(fā)電站提供：；∴用火力發(fā)電需要煤炭：；每年可節(jié)約煤炭1.2×106kg。13.下列關(guān)于熱機(jī)和環(huán)境保護(hù)的說法中，正確的是（）。A．熱機(jī)排出的尾氣沒有內(nèi)能；B．熱機(jī)的效率能達(dá)到100%；C．熱機(jī)都是使用汽油作燃料；D．熱機(jī)的大量使用會造成環(huán)境污染【答案】D。【解析】A、一切物體在任何溫度下都有內(nèi)能，所以熱機(jī)排放的尾氣也有內(nèi)能，所以A是錯誤的；B、熱機(jī)在工作時不可避免的要克服機(jī)械部件間的摩擦做額外功，機(jī)械效率不可能達(dá)到100%，所以B是錯誤的；C、汽油機(jī)燃燒汽油，柴油機(jī)燃燒柴油，蒸汽機(jī)燃燒煤，并不是所有的熱機(jī)都燃燒汽油的，所以C是錯誤的；D、熱機(jī)在使用時會排放出一些有害的氣體，造成環(huán)境污染，所以D是正確的。二、填空題（每空1.5分，共30分）14.如圖所示，工作中的四沖程汽油機(jī)正處于沖程，該沖程將轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，若該汽油機(jī)每秒完成40個沖程，則每秒它對外做功次、飛輪轉(zhuǎn)過圈。【答案】做功；內(nèi)能；10；20?！窘馕觥浚?）如圖，進(jìn)氣門和排氣門都是關(guān)閉的，火花塞放電，活塞下行，可以判斷是做功沖程，做功沖程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。（2）熱機(jī)完成一個工作循環(huán)，要經(jīng)過4個沖程，燃?xì)鈱ν庾龉?次，活塞往返2次，飛輪轉(zhuǎn)動2周，若該汽油機(jī)每秒完成40個沖程，則每秒它對外做功10次，飛輪轉(zhuǎn)動20周。15.內(nèi)燃機(jī)的大量使用，促進(jìn)了社會的進(jìn)步，使人們享受了現(xiàn)代文明，但在使用內(nèi)燃機(jī)的同時又給人類帶來了污染，如排放過多二氧化碳，引起了________，內(nèi)燃機(jī)廢氣和冷卻水帶走總熱量的60%，使內(nèi)燃機(jī)成為城市的________元兇之一。在內(nèi)燃機(jī)工作過程中，如圖所示的是內(nèi)燃機(jī)能流圖，它的能量損失所占的百分比是：廢氣內(nèi)能35%，散熱損失30%，機(jī)械能損失10%，則內(nèi)燃機(jī)的熱機(jī)效率是________。我們在高效利用能源的同時，也必須重視環(huán)境保護(hù)?！敬鸢浮看髿猓辉肼?；25%?！窘馕觥浚?）內(nèi)燃機(jī)在使用過程中，排放過多二氧化碳引起了溫室效應(yīng)，產(chǎn)生的廢氣是熱島效應(yīng)的元兇；（2）在內(nèi)燃機(jī)的能流圖中，廢氣損失內(nèi)能35%，散熱損失30%，機(jī)械能損失10%，因此內(nèi)燃機(jī)的效率是η=1-35%-30%-10%=25%。故答案為：溫室效應(yīng)；熱島效應(yīng)；25%。16.100℃的水能自動地把內(nèi)能轉(zhuǎn)移給低溫的空氣，低溫的空氣________（填“也能”或“不能”）自動地把內(nèi)能轉(zhuǎn)移給100℃的水；汽車制動時，由于摩擦，汽車的________轉(zhuǎn)變?yōu)榈孛?、空氣的?nèi)能，這些散失到空氣和地面的內(nèi)能，不能自動地用來再次開動汽車，這說明能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有________?！敬鸢浮坎荒?；機(jī)械能；方向性。【解析】100℃的水溫度較高，能自動地把內(nèi)能轉(zhuǎn)移給低溫的空氣，反向不能傳遞；

汽車制動由于摩擦，汽車的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榈孛?、空氣的?nèi)能；這些散失到空氣和地面的內(nèi)能，不能自動地用來再次開動汽車，這說明能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性。故答案為：不能，機(jī)械能，方向性。17．能量可以導(dǎo)致事物的發(fā)生、引起物質(zhì)的變化，它無處不在，并有多種形式。我們聽見的聲音是一種能，叫做；看見的光也是一種能，叫做；感到的熱也是一種能，叫做；物體運動也具有能，叫做等等。【答案】聲能；光能；內(nèi)能；動能?！窘馕觥课覀兟犚姷穆曇羰且环N能，叫做聲能；看見的光也是一種能，叫做光能；感到的熱也是一種能，叫做內(nèi)能；物體運動也具有能，叫做動能等等。故答案為：聲能；光能；內(nèi)能；動能。18．能量既不會憑空，也不會憑空，它只會從一種形式為其他形式，或者從一個物體到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持，這就是能量守恒定律?！敬鸢浮肯麥?；產(chǎn)生；轉(zhuǎn)化；轉(zhuǎn)移；不變?！窘馕觥磕芰渴睾愣桑耗芰考炔粫{空消滅，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上，在轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化過程中，能的總量保持不變。故答案為：消滅；產(chǎn)生；轉(zhuǎn)化；轉(zhuǎn)移；不變。19.如圖甲所示的某品牌插秧機(jī)使用北斗導(dǎo)航，農(nóng)民只需在作業(yè)前進(jìn)行相關(guān)設(shè)定，即可實現(xiàn)24小時無人值守自動作業(yè)。(1)北斗導(dǎo)航衛(wèi)星是通過電磁波向插秧機(jī)發(fā)送位置信息的；(2)該插秧機(jī)使用四沖程汽油機(jī)，圖乙中汽油機(jī)處于沖程。如果該汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速是60r/s，則汽油機(jī)每秒鐘對外做功次；(3)汽油屬于（選填“清潔”或“非清潔”）能源，某段時間插秧機(jī)消耗汽油0.21kg，汽油完全燃燒放出的熱量是J；若這些熱量完全被40kg初溫15°C的水吸收，則水溫升高°C。[q汽油=4.6×107J/kg，c水=4.2×103J/（kg·°C）]【答案】(2)壓縮；30；(3)非清潔；9.66×106J；57.5?！窘馕觥?1)電磁波可以在真空中傳播，可以傳遞信息，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在實現(xiàn)定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)時，主要是利用電磁波傳遞信息的。(2)從圖中可以看出，活塞向上運動，是壓縮沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能。飛輪的轉(zhuǎn)速是60r/s，飛輪轉(zhuǎn)動2圈完成一個沖程，所以1s汽油機(jī)每秒鐘對外做次數(shù)是30次。(3)由于汽油燃燒后會產(chǎn)生污染大氣的廢氣，所以汽油屬于非清潔能源。汽油完全燃燒放出的熱量：Q放=mq=0.21kg×4.6×107J/kg=9.66×106J；由Q放=cm△t得水溫升高的溫度為：△t===57.5℃。三、解答題（31分）20.（6分）如圖所示為汽油機(jī)做功沖程的示意圖。若某型號單缸四沖程汽油機(jī)的活塞直徑為60mm（面積近似取S=3.0×10-3m2），活塞沖程長度為L=0.06m，某種工作狀態(tài)下做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為p=1.0×106Pa，活塞以n=1380次/min做往復(fù)運動，汽油機(jī)往復(fù)運動兩次，對外做功一次。（1）汽油機(jī)在此工作狀態(tài)下的功率是多少？（2）如果此工作狀態(tài)下每分鐘消耗20g汽油，那么汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少？（q汽油=4.6×107J/kg，不計摩擦）【解析】（1）燃?xì)鈱钊耐屏Γ篎=pS一次做功：W=FL=pSL=1.0×106Pa×3.0×10-3m2×0.06m=180J，汽油機(jī)的功率：；（2）每分鐘汽油燃燒放出的熱量：機(jī)械效率：。21．（10分）太陽能熱水器是直接利用太陽能給水加熱的裝置，下表是小明家的太陽能熱水器某天在陽光照射下的相關(guān)信息太陽照射時間/h裝水量/kg吸熱板面積/m2水升高的溫度/℃水的比熱容/J（kg?℃）﹣1太陽輻射功率/J（m2?h）﹣1101002.5504.2×1031.68×106（其中太陽輻射功率是指1h內(nèi)投射到1m2面積上的太陽能。）求：（1）水在10h內(nèi)吸收的熱量；（2）如果水吸收的熱量用天然氣來提供，需要完全燃燒多少m3的天然氣；（天然氣的熱值為8.4×l07J/m3，天然氣完全燃燒放出的熱量全部給水吸收）。（3）該太陽能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率?！窘馕觥浚?）水在10h內(nèi)吸收的熱量（有用能量）：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×100kg×50℃＝2.1×107J；（2）由題意可知，Q放＝Q吸＝2.1×107J，由Q放＝Vq可得需要天然氣的體積：V＝＝＝0.25m3；（3）10h太陽能熱水器吸收的太陽能（總能量）：Q總＝1.68×106J/（m2?h）×2.5m2×10h＝4.2×107J，該太陽能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率：η＝×100%＝×100%＝50%。答：（1）水在10h內(nèi)吸收的熱量為2.1×107J；（2）如果水吸收的熱量用天然氣來提供，需要完全燃燒0.25m3的天然氣；（3）該太陽能熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率為50%。22.（12分）發(fā)動機(jī)是汽車的核心部件，發(fā)動機(jī)的質(zhì)量決定了整車的性能和品質(zhì)。若某臺以93號汽油為燃料的汽車，其發(fā)動機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示。表中空燃比指汽缸內(nèi)空氣和燃油的質(zhì)量比。1min內(nèi)完成的工作循環(huán)數(shù)2400次汽缸內(nèi)汽油和空氣混合氣體的密度1.3kg/m3汽缸的工作容積1.8L汽油的熱值4.6×107J/kg發(fā)動機(jī)最大功率8.28kW空燃比12：1（1）汽車內(nèi)燃機(jī)一個工作循環(huán)包括四