第十四章 内能的利用单元测试题含答案.docx
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第十四章内能的利用单元测试题含答案
第十四章内能的利用
一、单选题
1.下列用电器工作时,能量转化的主要形式与电饭锅相同的是( )
A.电烤箱
B.空调
C.电风扇
D.洗衣机
2.从本质上来看,内燃机的工作能量来源于( )
A.机械能
B.热能
C.化学能
D.化学能和热能
3.从能量转换的角度看,一台四冲程内燃机在一个循环中,存在着机械能转化为内能过程的是( )
A.吸气冲程
B.压缩冲程
C.做功冲程
D.排气冲程
4.某机器工作时的能量流向图如图所示,据此推测该机器可能是( )
A.热机
B.电动机
C.电热水器
D.发电机
5.四口之家分别单独使用不同种类的燃料时平均月消耗为:
木柴约200kg,烟煤约80kg,液化石油气约30kg,煤气约60kg,这四种燃料中哪一种燃料的热值最高( )
A.液化石油气
B.煤气
C.烟煤
D.木柴
6.在“比较质量相等的不同燃料充分燃烧时放出的热量”的活动中,同学们发现分别使5g的酒精和5g的碎纸片充分燃烧后,被它们加热的各100g、25℃的水的温度分别上升到80℃和45℃,这说明( )
A.酒精的热值比碎纸片的热值大
B.酒精含有的热量比碎纸片大得多
C.燃烧酒精总比燃烧碎纸片放出的热量多
D.酒精的内能比碎纸片内能大得多
7.图中是汽油机上作的四个冲程的示意图,其中表示做功冲程的是( )
A.
B.
C.
D.
二、填空题
8.现有一瓶液体燃料,若倒掉一半后完全燃烧,则( )
A.热值减半,放出的热量减半
B.热值减半,放出的热量不变
C.热值不变,放出的热量减半
D.热值不变,放出的热量不变
9.如图所示,某单缸四冲程汽油机正处于________冲程,此冲程将________能转化为________能,接下来它应该处于________冲程.
10.现在智能手机的屏幕做的越来越大,同时也带来了需要频繁充电的烦恼.于是,一种叫做“充电宝”的便携式充电设备应运而生,平时空闲时,可以通过家中的插座将其充满电,这样等到出门在外、手机没电时,就可以用它给手机充电.如图,“充电宝”正在给一台手机充电,其中主要涉及到能量转化过程为:
_________能→电能→___________能.
11.如图是内燃机中________机的剖面图,图示表示正在进行的是________冲程.
12.如图甲是一台单杠四冲程汽油机工作状态示意图,由图甲可以看出,它此时正处在________冲程,其能量转化情况与________(选填“乙”或“丙”)图相同.如果此汽油机每秒对外做功20次,则汽油机每秒内完成________个冲程,飞轮的转速为________r/min.
13.现在家庭厨房越来越多使用天然气,既方便生活又减少环境污染.每年从塔里木盆地的轮南油气田输送到东部地区的天然气可达1.2×1010m3,若这些天然气完全燃烧放出的热量是________J.(天然气的热值是4×107J/m3)
14.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.
三、实验题
15.小明同学学习了燃料的热值后,自己设计一个实验来探究煤油和酒精的热值的大小关系.他组装了图所示的装置进行实验,记录结果见下表:
(1)为了保证实验结论的可靠,小明同学选择了两套相同装置,在实验中还需控制______相同、________相同.
(2)分析表中数据,煤油和酒精两种燃料中热值较大的是__________.
(3)小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和酒精的热值,是否可行:
_________.
16.比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值,小明采用如图所示的装置进行实验:
他将一定质量的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中,点燃它们,分别给装有质量相等的水的两个相同烧杯加热,直至酒精和碎纸片完全燃烧.
(1)小明设计了一张记录实验数据的表格,其中①②两项内容漏写了,请你帮他补充完整.
(2)实验后小明根据实验数据利用公式Q=cmΔt算出了水吸收的热量,结合“10g酒精”这一数据,算出了酒精的热值,算出的酒精热值是否可靠,请说明理由__________.
17.物理小组的同学们组装了下图所示的装置,在完全相同的烧杯中分别装有质量相同的A、B两种液体,在完全相同的燃料盒中分别装有两种不同的燃料
(1)若要比较液体的吸热本领,应选________两图的实验装置进行实验
(2)实验过程中,若浸在液体中的温度计示数都升高50℃,加热时间较短的液体比热容较________.
(3)为了比较不同燃料的热值应选________两图的实验装置进行实验;实验过程中,加热时间相同,若浸存液体中的温度计小数升高多,说明这种燃料的热值________.
四、计算题
18.国际航空运输协会希望能在2050年实现飞行器的碳排放量为零,瑞士“阳光动力号”太阳能飞机(如图)在这方面作出了大胆的尝试.该飞机的机翼承载200m2的光伏电池面板,太阳辐射功率约为1.44×106J/(m2·h)(太阳辐射功率是指1h内辐射到1m2面积上的太阳能)请解答:
(1)若飞机每天接受光照的时间为10h,光伏电池面板每天接收的太阳能E为多少焦?
(2)用光伏电池面板每天接收的太阳能替代航空燃油,每月(按30天)可节约航空燃油多少千克?
(假设航空燃油完全燃烧,航空燃油的热值q=4.32×107J/kg)
19.一辆小汽车以108km/h的速度在水平路面上匀速行驶了6.9min,已知汽车的质量是1400kg,汽车受到的阻力是汽车重力的0.05倍,汽车在这段时间内消耗了0.63kg汽油,汽油的热值q=4.6×107J/kg,g取10N/kg,试求汽车发动机的:
(1)牵引力;
(2)功率;(3)效率.
五、阅读理解题
20.题文:
科学家发现某种合金具有“形状记忆功能”:
如果在较低温度时将它弯曲成某一形状,然后加热到较高温度时再弯曲成另一形状;那么当降到原来较低温度时,它会自行恢复到低温时的形状.现用它制成如图所示的装置:
在可绕圆心O转动的均匀轻质圆盘上安装了一个用形状记忆合金做成的螺旋圈,它们在温度低时收紧、在温度高时放松.实验表明:
当把该圆盘的下半部分浸在盛有一定量热水的水槽中时,只要给圆盘一个起始转动的力,圆盘就能克服摩擦和水的阻力连续转动起来.
(1)上述装置能否看做是一个“永动机”?
为什么?
(2)发挥你的想象力,提出一个巧妙应用形状记忆合金的设想(参照示例,另举1例).
示例:
用形状记忆合金制作一个“保险丝”,安装在电器内易发热物体附近,当温度过高时,记忆合金就恢复到它高温时的形状,断开电路,防止电器过热.
设想:
(所提的设想应是制作“保险丝”以外的)
21.阅读下文,回答文后问题:
如图展示了一个极具想象力的设想,其大意是:
上面水池中的水流下来,冲击叶轮转动;叶轮带动打磨轮和水泵的轴转动;人利用打磨轮打磨工件,同时,运转的水泵又把流到下面水池水抽到上面的水池中…,只要一开始在上面水池中注满水,就能通过水的上下循环,使机器不停地工作.
(1)按要求填写表中空白
(2)这个设想曾得到不少人的赞许,并把这个装置誉为“永动机”.那么,这个装置真的能“永动”吗?
为什么?
答案解析
1.【答案】A
【解析】电饭锅工作时,主要将电能转化为内能.A项,电烤箱是将电能转化为内能,与电饭锅的能量转化相同,符合题意;B项,空调依靠压缩机工作,将电能转化为机械能,不合题意;C项,电风扇主要将电能转化为机械能,不合题意;D项,洗衣机主要将电能转化为机械能,不合题意.
2.【答案】C
【解析】内燃机工作时,将燃料的化学能通过燃烧燃烧转化为内能,燃气推动活塞做功,把内能转化为机械能.所以说从本质上来看,内燃机的工作能量来源于燃料的化学能.
3.【答案】B
【解析】在内燃机的四个冲程中,做功冲程是气缸内高温高压的燃气对活塞做功,将内能转化为机械能,压缩冲程是将机械能转化为内能的过程.
4.【答案】B
【解析】如图该机器将一部分电能转化成了机械能,还有一部分电能转化成了内能,A项,热机工作时将内能转化为机械能,故A不符合题意;B项,电动机是将大部分的电能转化为了机械能,还将一少部分电能转化为了内能,故B符合题意;C项,发电机工作时将其它形式的能转化为电能,故C不符合题意;D项,电热水器工作时将电能转化为内能,不产生机械能,故D不符合题意.
5.【答案】A
【解析】四口之家使用燃料放出的热量是一定的,放出热量相同的条件下,根据公式:
q=
可知,燃烧的质量越少,热值越大.由题意知,需要的液化石油气30kg,是最少的,故液化石油气的热值最大.
6.【答案】A
【解析】相同质量的不同燃料完全燃烧时,放出的热量越多,则这种燃料的热值越大.5g的酒精和5g的碎纸片充分燃烧后,产生的热量被相同质量、相同初温的水吸收,酒精加热的水温上升的高,反映了酒精产生的热较多;说明酒精的热值比碎纸片的热值大,故A正确;热量是过程量,含有热量的说法是错误的,故B错误;在质量不确定的情况下,无法确定物体燃烧放出的热量,故C错误;内能是与物质种类、质量、温度等因素相关的物理量,与燃烧放热无关,故D错误.
7.【答案】C
【解析】在内燃机的四个冲程中,进气阀和排气阀均关闭的只有压缩冲程和做功冲程,而在压缩冲程中活塞向上运动,做功冲程中活塞向下运动;一个气阀打开,另一个气阀关闭的是吸气冲程和排气冲程,而在吸气冲程中活塞向下运动,排气冲程中活塞向上运动.A项,进气门开启,活塞下行,气体流入汽缸,是吸气冲程;不符合题意;B项,两气门都关闭,活塞上行,汽缸容积变小,是压缩冲程,不符合题意;C项,两气门都关闭,活塞下行,汽缸容积变大,火花塞喷出电火花,是做功冲程,符合题意;D项,排气门开启,活塞上行,气体流出汽缸,是排气冲程;不符合题意.
8.【答案】C
【解析】AB项,热值是燃料本身的一种属性,热值与燃料的种类有关,与燃料的多少等无关,倒掉一半后热值不变,故AB错误;
C、D项,从公式Q放=mq可知,若将一瓶液体燃料倒掉一半,则留下的一半液体燃料完全燃烧放出的热量变为原来的一半,故C正确,D错误.
9.【答案】压缩 机械 内 做功
【解析】在内燃机的四个冲程中,进气阀和排气阀均关闭的只有压缩冲程和做功冲程,而在压缩冲程中活塞向上运动,做功冲程中活塞向下运动;一个气阀打开,另一个气阀关闭的是吸气冲程和排气冲程,而在吸气冲程中活塞向下运动,排气冲程中活塞向上运动.
如图,进气门和排气门都是关闭的,活塞上行,可以判断是压缩冲程,即该过程中,消耗活塞的机械能,变成气缸内燃料的内能,所以是将机械能转化为内能的过程,该冲程结束后,就是做功冲程.
10.【答案】化学 化学
【解析】“充电宝”给手机充电的时候,先是将储存的化学能转化为电能,手机再将电能转化为化学能储存在手机中.
11.【答案】汽油 压缩
【解析】汽油机与柴油机结构上的区别是有汽油机有火花塞,柴油机有喷油嘴.由图可知,该内燃机有火花塞,所以是汽油机;图中的气门闭合、活塞上行,所以是压缩冲程.
12.【答案】做功 丙 80 2400
【解析】
(1)观察甲图可知,两个气门都关闭,活塞向下运动,因此是做功冲程;做功冲程将内能转化为机械能;
(2)乙图是用力将活塞压下,活塞对空气做功,空气的内能增大,温度升高,达到了棉花的着火点,棉花就会燃烧.是通过对物体做功来增大物体内能的,即是将机械能转化为内能的过程.
丙图对试管中的水加热,加快水的蒸发,使试管中水的内能增大,体积膨胀,对外做功,使塞子飞出去,内能转化为塞子的机械能.
因此与做功冲程原理相同的是丙实验.
(3)汽油机每秒内对外做功20次,完成了80个冲程,每分钟做1200次功,飞轮转2400圈,因此飞轮的转速为2400r/min.
13.【答案】4.8×1017J
【解析】已知年输送天然气的体积,根据燃料完全燃烧放出热量公式Q放=Vq计算完全燃烧所放出的热量.
天然气完全燃烧所放出的热量:
Q放=Vq=1.2×1010m3×4×107J/m3=4.8×1017J.
14.【答案】内 机械
【解析】燃料燃烧放出热量,是化学能转化为内能,水吸收热量,内能增加;蒸汽通过对外做功,再将内能转化为机械能,推动蒸汽汽车前进.
15.【答案】
(1)水的质量、燃料的质量
(2)煤油 (3)不可行
【解析】
(1)因燃料放出的热量与质量有关,必须控制燃料的质量相等;由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响,所以在实验中应控制水的质量相等.
(2)由图表数据可知在相同时间内甲杯中的水温度升高的快,所以煤油的热值较大.
(3)小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和酒精的热值,是不可行的,要控制质量相等,需要用天平来测量煤油和酒精的质量.
16.【答案】
(1)①加热后的水温/℃ ②10g碎纸片
(2)酒精完全燃烧放出的热量不能被水全部吸收
【解析】
(1)①需要记录加热前后水的温度,用来计算水吸收的热量;
②根据控制变量法的思想,酒精和碎纸片的质量必须相等;
(2)酒精完全燃烧放出的热量不能被水全部吸收,故算出的酒精热值要小于真实值.
17.【答案】
(1)甲、丙
(2)小 (3)甲乙 大
【解析】
(1)要比较不同物质的吸热本领,必须保证不同物质的质量相等,相同时间吸收的热量相同,所以选择甲丙;
(2)实验过程中,若浸在液体中的温度计示数都升高了50℃,加热时间较短的液体比热容较小;(3)甲、乙两图,被加热的物质相同,燃料的种类不同,通过温度计的变化可以比较不同燃料的热值;实验过程中,加热时间相同,若浸在液体中的温度计示数升高多,说明这种燃料的热值大.
18.【答案】解:
(1)每天接收的太阳能:
E=PSt=1.44×106J/(m2·h)×200m2×10h=2.88×109J,
(2)每月航空燃油完全燃烧放出的热量:
Q放=30E=30×2.88×109J=8.64×1010J,
由Q=mq得:
节约航空燃油的质量:
m=
=
=2000kg.
答:
(1)光伏电池面板每天接受的太阳能E为2.88×109J
(2)可节约的航空燃油2000kg.
【解析】
(1)知道太阳的辐射功率,根据W=Pt求出接收的太阳能;
(2)求出一个月接收的太阳能,即为航空燃油完全燃烧放出的热量,根据Q=mq求出消耗燃油的质量.
19.【答案】解:
(1)汽车在水平路面上匀速行驶时,受到的阻力:
f=0.05G=0.05mg=0.05×1400kg×10N/kg=700N,
因汽车匀速行驶时阻力和牵引力是一对平衡力,
所以,发动机的牵引力:
F=f=700N;
(2)汽车行驶的速度:
v=108km/h=30m/s,
汽车发动机的功率:
P=Fv=700N×30m/s=21000W=21kW;
(3)由p=
可得,发动机做的功:
W=Pt=21000W×6.9×60s=8.694×106J,
汽油完全燃烧释放的热量:
Q放=m′q=0.63kg×4.6×107J/kg=2.898×107J,
汽车发动机的效率:
η=
×100%=
×100%=30%.
答:
(1)汽车发动机的牵引力为700N;
(2)汽车发动机的功率为21kW;
(3)汽车发动机的效率为30%.
【解析】
(1)根据f=0.05G求出汽车受到的阻力,汽车匀速行驶时阻力和牵引力是一对平衡力,二力大小相等;
(2)知道汽车牵引力的大小和行驶的速度,根据p=
=
=Fv求出汽车发动机的功率;
(3)根据W=Pt求出发动机做的功,根据Q放=mq求出燃料完全燃烧释放的热量,利用η=
×100%求出效率.
20.【答案】
(1)不能 运行中要从水中吸收热量
(2)所提设想应能反映记忆合金的特点,并具有一定的优越性(本题属开放性题,只要合理即可)
【解析】
(1)实验中的装置不能看作一个永动机,因为运行中要不断的从水中吸收热量,永动机是不存在的,它违背了能量守恒定律;
(2)所提设想应能反映记忆合金的特点,并利用特点进行相关的应用的设想.
21.【答案】
(1)
(2)不能;不遵循能量守恒.
【解析】
(1)上面水池中的水流下来,冲击叶轮转动是重力势能转化为动能;人们利用打磨轮打磨工件是机械能转化为内能;
(2)这个装置不能能“永动”,由于从上面流到下面水池过程中,由于用来打磨物体消耗能量,故流下来的水不能全部被抽送到上面的水池中.即流下来的水要比抽上去的水多,随着时间的推移,上面水池中的水越来越少,一定时间后便不再有水从上面流下来,所以这个装置不能够“永动”.
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