第十四章內(nèi)能的利用

第十四章內(nèi)能的利用一、選擇題(每小題3分,共36分)1.下列關(guān)于熱值和熱機(jī)效率的描述，正確的是（）。A．使燃料燃燒更充分，可以增大熱值；B．使燃料燃燒更充分，可以提高熱機(jī)效率；C．燃料燃燒釋放的熱量越大，熱值越大；D．熱值和熱機(jī)效率都是定值，與外界條件無(wú)關(guān)【答案】B?！窘馕觥緼、熱值是燃料的特性，與燃燒情況無(wú)關(guān)，故A錯(cuò)誤。B、使燃料燃燒更充分，可以增大有效利用的能量，提高熱機(jī)的效率，故B正確。C、熱值是燃料的特性，與放出熱量的多少無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤。D、熱值取決與燃料種類，與外界條件無(wú)關(guān)；而燃料的燃燒情況、能量的損失都會(huì)影響熱機(jī)效率，故D錯(cuò)誤。故選：B2.下列所示的工具工作過(guò)程中使用熱機(jī)的是() A.自行車 B.柴油車 C.腳踏船 D.皮筏艇【答案】B【解析】熱機(jī)是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置.自行車、腳踏船、皮筏艇消耗人體的化學(xué)能,將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;柴油車是熱機(jī)的一種,將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.故選B.3.下列流程圖是用來(lái)說(shuō)明單缸四沖程汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)及涉及到的主要能量轉(zhuǎn)化情況。關(guān)于對(duì)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；D．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【答案】C。【解析】四沖程汽油機(jī)的一個(gè)循環(huán)，其工作順序是吸氣沖程→壓縮沖程→做功沖程→排氣沖程；從圖中可以看出，①是壓縮沖程，壓縮沖程是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其內(nèi)能；③是做功沖程，做功沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。關(guān)于對(duì)圖中補(bǔ)充解釋正確的是C。4.如圖所示是四沖程汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)中的三個(gè)沖程,缺少的一個(gè)沖程的名稱及順序,下列判斷正確的是（）甲乙丙A.吸氣沖程,應(yīng)在甲圖之前 B.壓縮沖程,應(yīng)在甲、乙圖之間C.做功沖程,應(yīng)在乙、丙圖之間 D.排氣沖程,應(yīng)在丙圖之后【答案】C【解析】甲圖進(jìn)氣門打開(kāi)、排氣門關(guān)閉,活塞向下運(yùn)動(dòng),所以為吸氣沖程;乙圖中進(jìn)氣門、排氣門都關(guān)閉,活塞向上運(yùn)動(dòng),所以為壓縮沖程;丙圖進(jìn)氣門關(guān)閉、排氣門打開(kāi),活塞向上運(yùn)動(dòng),所以為排氣沖程;綜上所述可以知道,所缺沖程為處于乙和丙圖之間的做功沖程.5.對(duì)于下列四幅圖,說(shuō)法正確的是()A.甲圖中軟木塞飛出時(shí),管內(nèi)水蒸氣的內(nèi)能增加B.乙圖中兩個(gè)壓緊的鉛塊能吊起重物,主要是因?yàn)榇髿鈮簭?qiáng)的存在C.丙圖中活塞向上運(yùn)動(dòng),表示內(nèi)燃機(jī)的做功沖程D.丁圖中小朋友下滑時(shí),將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【答案】D【解析】甲圖中軟木塞飛出時(shí),管內(nèi)水蒸氣的內(nèi)能減少,故A錯(cuò)誤;乙圖中兩個(gè)壓緊的鉛塊能吊起重物,主要是因?yàn)榉肿娱g存在引力,故B錯(cuò)誤;丙圖中活塞向上運(yùn)動(dòng),進(jìn)氣門關(guān)閉,排氣門打開(kāi),是內(nèi)燃機(jī)的排氣沖程,故C錯(cuò)誤;丁圖中小朋友下滑時(shí),將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故D正確.6.古語(yǔ)道:“人要實(shí),火要虛.”此話的意思是說(shuō)做人要腳踏實(shí)地,才能事業(yè)有成;固體可燃物要架空一些,才能燃燒得更旺.“火要虛”的目的是()A.增大固體可燃物的熱值 B.降低固體可燃物的著火點(diǎn)C.使固體可燃物完全燃燒 D.提高固體可燃物的利用率【答案】D【解析】固體可燃物要架空一些,才能燃燒得更旺.“火要虛”的目的是增大固體可燃物與空氣的接觸面積,使燃燒更旺,即提高固體可燃物的利用率,故D正確,A、B、C錯(cuò)誤.故選D.7.目前,我國(guó)北方地區(qū)正在大力推進(jìn)“煤改氣”,即將原來(lái)的燃煤鍋爐、取暖爐改為燃燒燃?xì)?這主要是因?yàn)?)A.燃?xì)獾臒嶂当让禾看?B.燃?xì)馊紵龝r(shí)的溫度比煤炭高C.燃?xì)獗阌谶\(yùn)輸、成本低 D.燃燒燃?xì)獾挠泻ε欧派?利于保護(hù)環(huán)境【答案】D【解析】我國(guó)北方地區(qū)霧霾越來(lái)越嚴(yán)重,大力推進(jìn)“煤改氣”,主要原因是燃燒燃?xì)獾挠泻ε欧疟让禾可?利于保護(hù)環(huán)境.故選D.8.一臺(tái)效率為40%的柴油機(jī)，當(dāng)輸出3.44×107J有用功時(shí)，消耗的柴油質(zhì)量是（）。（柴油的熱值是4.3×107J/kg）A．0.8kg B．2kg C．0.32kg D．2.8kg【答案】B?！窘馕觥恐烙杏霉筒裼蜋C(jī)的效率，利用效率公式求柴油機(jī)工作消耗的總能量，再利用燃料完全燃燒放熱公式Q放=mq求消耗柴油的質(zhì)量。解答：因?yàn)椋圆裼蜋C(jī)工作消耗的總能量（柴油完全燃燒放出的熱量），因?yàn)镼放=mq，所以消耗柴油的質(zhì)量：；故選B。9.一臺(tái)四沖程內(nèi)燃機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速為3600r/min,以下說(shuō)法正確的是()A.工作過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化順序是內(nèi)能→化學(xué)能→機(jī)械能B.它在1s內(nèi)完成了120個(gè)沖程C.完成一個(gè)工作循環(huán)所花的時(shí)間為1120D.每個(gè)做功沖程對(duì)活塞做功1500J,則它的平均功率為10kW【答案】B【解析】?jī)?nèi)燃機(jī)工作過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化順序是化學(xué)能→內(nèi)能→機(jī)械能,故A錯(cuò)誤;已知內(nèi)燃機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速是3600r/min,即每秒鐘轉(zhuǎn)60圈,完成30個(gè)工作循環(huán),120個(gè)沖程,因此完成一個(gè)工作循環(huán)的時(shí)間為130s,故B正確,C錯(cuò)誤;已知每個(gè)做功沖程對(duì)活塞做功1500J,則它的平均功率P=Wt=1500J130s10.做同樣多的功,甲柴油機(jī)工作3h,消耗2kg柴油;乙柴油機(jī)工作2h,消耗3kg柴油.下列說(shuō)法正確的是()A.甲柴油機(jī)的功率大,效率高 B.甲柴油機(jī)的功率大,效率低C.乙柴油機(jī)的功率大,效率高 D.乙柴油機(jī)的功率大,效率低【答案】D【解析】功率是表示物體做功快慢的物理量,而熱機(jī)效率是做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒釋放的能量之比.根據(jù)題意可知,甲、乙柴油機(jī)做相同的功,甲柴油機(jī)用的時(shí)間長(zhǎng),乙柴油機(jī)用的時(shí)間短,由P=Wt可知,乙柴油機(jī)的功率大;由Q=mq可知,乙柴油機(jī)消耗的柴油完全燃燒放出的熱量多,由η=WQ×100%可得,11.為改善駐守在南沙某島礁邊防戰(zhàn)士的工作、生活條件，今年在島上安裝了太陽(yáng)能電池板．白天，太陽(yáng)能電池板給蓄電池充電；晚上，蓄電池為探照燈供電。這樣白天與晚上的能量轉(zhuǎn)化形式是（）。A．白天：太陽(yáng)能→內(nèi)能→電能B．白天：太陽(yáng)能→電能→化學(xué)能C．晚上：化學(xué)能→電能→太陽(yáng)能D．晚上：化學(xué)能→電能→化學(xué)能【答案】B?！窘馕觥磕仙衬硩u礁上安裝了太陽(yáng)能電池板．白天，太陽(yáng)能電池板吸收太陽(yáng)能，直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能利用，也可以將多余的太陽(yáng)能給蓄電池充電，將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲(chǔ)存起來(lái)，以便在晚上使用；所以在白天太陽(yáng)能電池板給蓄電池充電是將太陽(yáng)能→電能→化學(xué)能；在晚上，蓄電池給探照燈供電，只是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能使用。故選B。12.（多選）隨著人們生活水平的提高,汽車走進(jìn)了千家萬(wàn)戶.關(guān)于小汽車涉及的知識(shí),下列說(shuō)法正確的是()A.用甘油作發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑 B.發(fā)動(dòng)機(jī)的做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C.即使精心保養(yǎng)也不可使發(fā)動(dòng)機(jī)的效率達(dá)到100% D.排放的尾氣對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何污染【答案】BC【解析】汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用水作冷卻劑,是因?yàn)樗谋葻崛荽?在質(zhì)量和升高溫度相同的情況下,水吸收的熱量多,A錯(cuò)誤;發(fā)動(dòng)機(jī)在做功沖程中,將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,B正確;不論怎樣保養(yǎng),發(fā)動(dòng)機(jī)的效率都不可能達(dá)到100%,C正確;汽車排放的尾氣會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,D錯(cuò)誤.二、填空題(每空1分,共17分)13.人們?cè)谶x購(gòu)轎車時(shí),常常聽(tīng)到導(dǎo)購(gòu)員介紹這輛車耗油少,這里耗油少是指汽油機(jī)的高,行駛相同的路程,消耗燃料.

【答案】效率少14.一臺(tái)單缸四沖程汽油機(jī)，飛輪轉(zhuǎn)速是1800r/min，該汽油機(jī)每秒鐘內(nèi)完成______個(gè)工作循環(huán),對(duì)外做功_______次。【答案】900；900?！窘馕觥?800r/min說(shuō)明飛輪每分鐘轉(zhuǎn)1800r，而汽油機(jī)完成1個(gè)工作循環(huán)，完成四個(gè)沖程，飛輪轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)，對(duì)外做功1次，所以汽油機(jī)每分鐘完成900個(gè)工作循環(huán)，對(duì)外做功900次。故答案為：900；900。15.農(nóng)作物的秸稈可以回收加工制成秸稈煤.完全燃燒0.5kg的秸稈煤可放出J的熱量;若這些熱量完全被質(zhì)量為100kg,初溫為20℃的水吸收,則可使水溫升高到℃.[已知q秸稈煤=2.1×107J/kg,c水=4.2×103J/(kg·℃)]

【答案】1.05×10745【解析】秸稈煤完全燃燒放出的熱量為Q放=m秸稈煤q秸稈煤=0.5kg×2.1×107J/kg=1.05×107J,因?yàn)镼吸=Q放,所以水升高的溫度為Δt=Q吸c(diǎn)水m水=1.05×107J16.在汽油機(jī)的四個(gè)沖程中,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是沖程.已知汽油的熱值為4.6×107J/kg,則完全燃燒100g汽油放出的熱量為J.

【答案】壓縮4.6×106【解析】汽油燃燒放出的熱量Q=mq=0.1kg×4.6×107J/kg=4.6×106J.17.汽油機(jī)是熱機(jī)的一種，若轉(zhuǎn)速是1800r/min，此汽油機(jī)每秒鐘完成個(gè)做功沖程，當(dāng)汽油在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒不充分時(shí)會(huì)冒“黑煙”，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率將（升高/不變/降低）?！敬鸢浮?5；降低?！窘馕觥浚?）若飛輪轉(zhuǎn)速為1800r/min=30r/s，也就是1s飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)30r，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)30r，燃?xì)鈱?duì)外做功15次，完成15個(gè)工作循環(huán)。（2）冒“黑煙”說(shuō)明燃燒不充分，用來(lái)做有用功的能量占燃料完全燃燒放出的總能量的比值就小，所以效率降低。故答案為：15；降低。18.科學(xué)家發(fā)明了一種單缸六沖程內(nèi)燃機(jī),它每一個(gè)工作循環(huán)的前四個(gè)沖程與單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)相同,在第四沖程結(jié)束后,立刻向汽缸內(nèi)噴水,水在高溫汽缸內(nèi)迅速汽化成高溫、高壓水蒸氣,推動(dòng)活塞再次做功,在水蒸氣推動(dòng)活塞做功的過(guò)程中,主要的能量轉(zhuǎn)化情況是,從而提高了熱機(jī)的效率.

【答案】?jī)?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能19.合理分類和利用垃圾可以變廢為寶，在一定條件下，1噸垃圾能榨出170kg燃料油，若燃料油的熱值為4.0×107J/kg，則這些燃料油完全燃燒釋放出的熱量為_(kāi)_______J，燃燒時(shí)燃料油的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為_(kāi)__________能。【答案】(1).6.8×109；(2)內(nèi)?！窘馕觥咳剂嫌屯耆紵尫懦龅臒崃浚海紵龝r(shí)燃料油的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。20.各種形式的能之間可以在一定的條件下相互轉(zhuǎn)化,請(qǐng)按表中示例完成表格.能量轉(zhuǎn)化實(shí)例化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能干電池對(duì)外供電用電熨斗熨衣服機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【答案】能量轉(zhuǎn)化實(shí)例化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能干電池對(duì)外供電電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能搓手取暖內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能汽油機(jī)的做功沖程【解析】本題為開(kāi)放題,答案只要合理即可.三、實(shí)驗(yàn)探究題(第21小題8分,第22小題9分,共17分)21.閱讀下列短文，回答問(wèn)題?？扇急扇急且环N新型能源，主要成份是甲烷和水，分布在深海沉積物里或陸域的永久凍土中，如圖所示，可燃冰形似冰塊卻能燃燒，燃燒后幾乎不產(chǎn)生任何殘?jiān)?m3的可燃冰分解后可釋放出約0.8m3的水和164m3的天然氣，天然氣中甲烷的含量占80%~99.9%?？扇急纳捎腥齻€(gè)基本條件：首先要求低溫，可燃冰在0~10℃時(shí)生成，超過(guò)20℃便會(huì)分解，海底溫度一般保持在2~4℃左右；其次是高壓，可燃冰在0℃時(shí)，只需海水產(chǎn)生29個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓即可生成，而以海洋的深度，此高壓容易保證；最后是充足的氣源，海底的有機(jī)物沉淀，其中豐富的碳經(jīng)過(guò)生物轉(zhuǎn)化，可產(chǎn)生充足的氣源。在溫度、壓強(qiáng)、氣源三者都具備的條件下，可燃冰就會(huì)生成。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：[1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓取1×105Pa，海水的密度取1×103kg/m3，g取10N/kg，c水=4.2×103J/(kg·℃)，甲烷的熱值取4.2×107J/m3]（1）可燃冰的主要成份是_________。（2）若要在0℃的海底生成可燃冰，海水的深度至少要_________m。（3）如圖所示，海底上有一塊體積為100m3且底部與海底緊密相連的可燃冰A，其受到海水的浮力為_(kāi)______N。（4）0.5m3的可燃冰分解后，其中的甲烷完全燃燒放出的熱量，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，至少可以將質(zhì)量為_(kāi)_____kg溫度為20℃的水加熱至沸騰?！敬鸢浮?1)甲烷和水；(2)290；(3)0；(4)8.2×103。【解析】（1）由短文知，可燃冰的主要成份是甲烷和水；（2）若要在0℃的海底生成可燃冰，需要海水產(chǎn)生29個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，即海水的壓強(qiáng)為：p=29×1×105Pa=2.9×106Pa；由得需要的海水的深度為：；（3）由于可燃冰A的底部與海底緊密相連，所以海水對(duì)其底部沒(méi)有向上的壓力，故可燃冰A受到的浮力為0N；（4）由短文知，1m3的可燃冰分解后可釋放出約0.8m3的水和164m3的天然氣，天然氣中甲烷的含量占80%~99.9%，可見(jiàn)，0.5m3的可燃冰分解后，至少可以分解出甲烷為：0.5×164×0.8m3=65.6m3，這些甲烷完全燃燒釋放出的熱量為，由得，即：。22.小明和小輝學(xué)習(xí)了燃料的熱值后,他們一起設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)探究煤油和菜籽油熱值的大小關(guān)系.他們組裝了如圖1和2所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),記錄的結(jié)果如表所示:

圖1圖2燃料加熱前的水溫/℃燃料燃盡后的水溫/℃煤油2544菜籽油2534(1)為了保證實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可靠性,小明和小輝選擇了兩套完全相同的裝置,并且控制油的質(zhì)量以及水的質(zhì)量.但對(duì)于兩杯水的初溫他們的看法卻不同.請(qǐng)將下列他們的想法補(bǔ)充完整.

①小輝認(rèn)為實(shí)驗(yàn)中是直接用來(lái)表示煤油和菜籽油放出熱量的多少的,所以實(shí)驗(yàn)中兩杯水的初溫可以不同.

②小明認(rèn)為因?yàn)樘骄窟^(guò)程中他們采用了法,所以只有燃料的不同,其他因素都必須控制相同.如果兩杯水的初溫不同,那么水的蒸發(fā)快慢以及水與周圍環(huán)境的溫差都不相同,于是兩杯水就不相同,就有可能會(huì)出現(xiàn)燃料燃燒放出的熱量多,而水最終吸收的熱量少、水溫變化小的情況,所以實(shí)驗(yàn)時(shí)必須控制水的初溫相同.

③你認(rèn)為(填“小明”或“小輝”)的想法更合理.

(2)根據(jù)他們的實(shí)驗(yàn)記錄,你認(rèn)為煤油和菜籽油兩種燃料中,熱值較大的是.

(3)小明和小輝在實(shí)驗(yàn)前用天平分別測(cè)出了燒杯中水的質(zhì)量以及燃油的質(zhì)量,并由記錄的數(shù)據(jù),利用公式Q吸=cm(tt0)計(jì)算出了水吸收的熱量.小輝想通過(guò)這些數(shù)據(jù)計(jì)算出煤油和菜籽油的熱值.你認(rèn)為他的計(jì)算結(jié)果是(填“可靠”或“不可靠”)的,理由是.

【答案】(1)相同①溫度計(jì)示數(shù)的變化②控制變量種類散熱③小明(2)煤油(3)不可靠燃料不可能完全燃燒(或燃料燃燒放出的熱量不可能完全被水吸收)【解析】(1)②欲探究煤油與菜籽油熱值的大小,需要控制燃料的種類不同,而讓其他的物理量相同,這里用到了控制變量的方法.四、計(jì)算題(第23小題8分,第24小題10分,第25小題12分,共30分)23.南?？扇急嚥沙晒κ侵袊?guó)科學(xué)家勇攀世界科技高峰的又一標(biāo)志性成就.已知1m3可燃冰分解后,可釋放出約150m3天然氣,且q天然氣=2.1×107J/m3,c水=4.2×103J/(kg·℃).則:(1)1m3可燃冰釋放出的天然氣完全燃燒,放出的熱量約是多少?(2)若上述熱量全部被水吸收,可將多少千克的水從20℃加熱至95℃?解:(1)1m3可燃冰可釋放出約150m3天然氣,完全燃燒放出的熱量為:Q=q天然氣V=2.1×107J/m3×150m3=3.15×109J;(2)水的質(zhì)量:m=Qc水(t-24.隨著人們生活水平的日益提高,小汽車越來(lái)越多地走進(jìn)了普通家庭.一輛使用汽油為燃料的小汽車,以72km/h的速度在水平路面上勻速行駛時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為20kW.已知小汽車行駛的距離為100km,汽油的熱值q=4.6×107J/kg,小汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為25%.求小汽車在這段路程中:(1)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;(2)發(fā)動(dòng)機(jī)所