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，可以提高熱機效率；C．燃料燃燒釋放的熱量越大，熱值越大；D．熱值和熱機效率都是定值，與外界條件無關(guān)【答案】B?！窘馕觥緼、熱值是燃料的特性，與燃燒情況無關(guān)，故A錯誤。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關(guān)，故C錯誤。D、熱值取決與燃料種類，與外界條件無關(guān)；而燃料的燃燒情況、能量的損失都會影響熱機效率，故D錯誤。故選：B2.下列所示的工具工作過程中使用熱機的是() A.自行車 B.柴油車 C.腳踏船 D.皮筏艇【答案】B【解析】熱機是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置.自行車、腳踏船、皮筏艇消耗人體的化學能,將其轉(zhuǎn)化為機械能;柴油車是熱機的一種,將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能.故選B.3.下列流程圖是用來說明單缸四沖程汽油機的一個工作循環(huán)及涉及到的主要能量轉(zhuǎn)化情況。關(guān)于對圖中①②③④的補充正確的是（）。A．①做功沖程

②內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能

③壓縮沖程

④機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；B．①壓縮沖程

②內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能

③做功沖程

④機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；C．①壓縮沖程

②機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

③做功沖程

④內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；D．①做功沖程

②機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

③壓縮沖程

④內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能【答案】C?！窘馕觥克臎_程汽油機的一個循環(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)化為機械能。關(guān)于對圖中補充解釋正確的是C。4.如圖所示是四沖程汽油機一個工作循環(huán)中的三個沖程,缺少的一個沖程的名稱及順序,下列判斷正確的是（）甲乙丙A.吸氣沖程,應在甲圖之前 B.壓縮沖程,應在甲、乙圖之間C.做功沖程,應在乙、丙圖之間 D.排氣沖程,應在丙圖之后【答案】C【解析】甲圖進氣門打開、排氣門關(guān)閉,活塞向下運動,所以為吸氣沖程;乙圖中進氣門、排氣門都關(guān)閉,活塞向上運動,所以為壓縮沖程;丙圖進氣門關(guān)閉、排氣門打開,活塞向上運動,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.對于下列四幅圖,說法正確的是()A.甲圖中軟木塞飛出時,管內(nèi)水蒸氣的內(nèi)能增加B.乙圖中兩個壓緊的鉛塊能吊起重物,主要是因為大氣壓強的存在C.丙圖中活塞向上運動,表示內(nèi)燃機的做功沖程D.丁圖中小朋友下滑時,將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【答案】D【解析】甲圖中軟木塞飛出時,管內(nèi)水蒸氣的內(nèi)能減少,故A錯誤;乙圖中兩個壓緊的鉛塊能吊起重物,主要是因為分子間存在引力,故B錯誤;丙圖中活塞向上運動,進氣門關(guān)閉,排氣門打開,是內(nèi)燃機的排氣沖程,故C錯誤;丁圖中小朋友下滑時,將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,故D正確.6.古語道:“人要實,火要虛.”此話的意思是說做人要腳踏實地,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錯誤.故選D.7.目前,我國北方地區(qū)正在大力推進“煤改氣”,即將原來的燃煤鍋爐、取暖爐改為燃燒燃氣,這主要是因為()A.燃氣的熱值比煤炭大 B.燃氣燃燒時的溫度比煤炭高C.燃氣便于運輸、成本低 D.燃燒燃氣的有害排放少,利于保護環(huán)境【答案】D【解析】我國北方地區(qū)霧霾越來越嚴重,大力推進“煤改氣”,主要原因是燃燒燃氣的有害排放比煤炭少,利于保護環(huán)境.故選D.8.一臺效率為40%的柴油機，當輸出3.44×107J有用功時，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的效率，利用效率公式求柴油機工作消耗的總能量，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：因為，所以柴油機工作消耗的總能量（柴油完全燃燒放出的熱量），因為Q放=mq，所以消耗柴油的質(zhì)量：；故選B。9.一臺四沖程內(nèi)燃機的飛輪轉(zhuǎn)速為3600r/min,以下說法正確的是()A.工作過程中能量轉(zhuǎn)化順序是內(nèi)能→化學能→機械能B.它在1s內(nèi)完成了120個沖程C.完成一個工作循環(huán)所花的時間為1120D.每個做功沖程對活塞做功1500J,則它的平均功率為10kW【答案】B【解析】內(nèi)燃機工作過程中能量轉(zhuǎn)化順序是化學能→內(nèi)能→機械能,故A錯誤;已知內(nèi)燃機的飛輪轉(zhuǎn)速是3600r/min,即每秒鐘轉(zhuǎn)60圈,完成30個工作循環(huán),120個沖程,因此完成一個工作循環(huán)的時間為130s,故B正確,C錯誤;已知每個做功沖程對活塞做功1500J,則它的平均功率P=Wt=1500J130s10.做同樣多的功,甲柴油機工作3h,消耗2kg柴油;乙柴油機工作2h,消耗3kg柴油.下列說法正確的是()A.甲柴油機的功率大,效率高 B.甲柴油機的功率大,效率低C.乙柴油機的功率大,效率高 D.乙柴油機的功率大,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、乙柴油機做相同的功,甲柴油機用的時間長,乙柴油機用的時間短,由P=Wt可知,乙柴油機的功率大;由Q=mq可知,乙柴油機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能電池板．白天，太陽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：太陽能→內(nèi)能→電能B．白天：太陽能→電能→化學能C．晚上：化學能→電能→太陽能D．晚上：化學能→電能→化學能【答案】B。【解析】南沙某島礁上安裝了太陽能電池板．白天，太陽能電池板吸收太陽能，直接將太陽能轉(zhuǎn)化成電能利用，也可以將多余的太陽能給蓄電池充電，將電能轉(zhuǎn)化成化學能儲存起來，以便在晚上使用；所以在白天太陽能電池板給蓄電池充電是將太陽能→電能→化學能；在晚上，蓄電池給探照燈供電，只是將化學能轉(zhuǎn)化成電能使用。故選B。12.（多選）隨著人們生活水平的提高,汽車走進了千家萬戶.關(guān)于小汽車涉及的知識,下列說法正確的是()A.用甘油作發(fā)動機的冷卻劑 B.發(fā)動機的做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能C.即使精心保養(yǎng)也不可使發(fā)動機的效率達到100% D.排放的尾氣對環(huán)境沒有任何污染【答案】BC【解析】汽車發(fā)動機用水作冷卻劑,是因為水的比熱容大,在質(zhì)量和升高溫度相同的情況下,水吸收的熱量多,A錯誤;發(fā)動機在做功沖程中,將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能,B正確;不論怎樣保養(yǎng),發(fā)動機的效率都不可能達到100%,C正確;汽車排放的尾氣會對環(huán)境造成污染,D錯誤.二、填空題(每空1分,共17分)13.人們在選購轎車時,常常聽到導購員介紹這輛車耗油少,這里耗油少是指汽油機的高,行駛相同的路程,消耗燃料.

【答案】效率少14.一臺單缸四沖程汽油機，飛輪轉(zhuǎn)速是1800r/min，該汽油機每秒鐘內(nèi)完成______個工作循環(huán),對外做功_______次。【答案】900；900?！窘馕觥?800r/min說明飛輪每分鐘轉(zhuǎn)1800r，而汽油機完成1個工作循環(huán)，完成四個沖程，飛輪轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)，對外做功1次，所以汽油機每分鐘完成900個工作循環(huán)，對外做功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,因為Q吸=Q放,所以水升高的溫度為Δt=Q吸c水m水=1.05×107J16.在汽油機的四個沖程中,機械能轉(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.汽油機是熱機的一種，若轉(zhuǎn)速是1800r/min，此汽油機每秒鐘完成個做功沖程，當汽油在發(fā)動機內(nèi)燃燒不充分時會冒“黑煙”，這時發(fā)動機的效率將（升高/不變/降低）。【答案】15；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30r，飛輪轉(zhuǎn)動30r，燃氣對外做功15次，完成15個工作循環(huán)。（2）冒“黑煙”說明燃燒不充分，用來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.科學家發(fā)明了一種單缸六沖程內(nèi)燃機,它每一個工作循環(huán)的前四個沖程與單缸四沖程內(nèi)燃機相同,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,推動活塞再次做功,在水蒸氣推動活塞做功的過程中,主要的能量轉(zhuǎn)化情況是,從而提高了熱機的效率.

【答案】內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能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________J，燃燒時燃料油的化學能轉(zhuǎn)化為___________能?！敬鸢浮?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燃料油的化學能轉(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,請按表中示例完成表格.能量轉(zhuǎn)化實例化學能轉(zhuǎn)化為電能干電池對外供電用電熨斗熨衣服機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【答案】能量轉(zhuǎn)化實例化學能轉(zhuǎn)化為電能干電池對外供電電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能搓手取暖內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能汽油機的做功沖程【解析】本題為開放題,答案只要合理即可.三、實驗探究題(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)生任何殘渣，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%?？扇急纳捎腥齻€基本條件：首先要求低溫，可燃冰在0~10℃時生成，超過20℃便會分解，海底溫度一般保持在2~4℃左右；其次是高壓，可燃冰在0℃時，只需海水產(chǎn)生29個標準大氣壓即可生成，而以海洋的深度，此高壓容易保證；最后是充足的氣源，海底的有機物沉淀，其中豐富的碳經(jīng)過生物轉(zhuǎn)化，可產(chǎn)生充足的氣源。在溫度、壓強、氣源三者都具備的條件下，可燃冰就會生成。請回答下列問題：[1個標準大氣壓取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_______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，在標準大氣壓下，至少可以將質(zhì)量為______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?！窘馕觥浚?）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個標準大氣壓，即海水的壓強為：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，所以海水對其底部沒有向上的壓力，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，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.小明和小輝學習了燃料的熱值后,他們一起設(shè)計了一個實驗來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所示的裝置進行實驗,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)為了保證實驗結(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.但對于兩杯水的初溫他們的看法卻不同.請將下列他們的想法補充完整.

①小輝認為實驗中是直接用來表示煤油和菜籽油放出熱量的多少的,所以實驗中兩杯水的初溫可以不同.

②小明認為因為探究過程中他們采用了法,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,所以實驗時必須控制水的初溫相同.

③你認為(填“小明”或“小輝”)的想法更合理.

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

(3)小明和小輝在實驗前用天平分別測出了燒杯中水的質(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)計算出了水吸收的熱量.小輝想通過這些數(shù)據(jù)計算出煤油和菜籽油的熱值.你認為他的計算結(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茖W家勇攀世界科技高峰的又一標志性成就.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,小汽車越來越多地走進了普通家庭.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,發(fā)動機的實際功率為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)動機的效率為25%.求小汽車在這段路程中:(1)運動的時間;(2)發(fā)動機所