专题14 内能的利用（解析版）

专题14内能的利用【思维导图】【知识点回顾】知识点一、内能的利用内能的利用方式利用内能来加热：实质是热传递。利用内能来做功：实质是内能转化为机械能。知识点二、热机热机：定义：热机是利用内能来做功，把内能转化为机械能的机器。热机的种类：蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等内燃机：内燃机活塞在汽缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。四冲程内燃机包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复2次，做功1次。3、汽油机和柴油机的比较：①汽油机的气缸顶部是火花塞；柴油机的气缸顶部是喷油嘴。②汽油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气组成的燃料混合物；柴油机吸气冲程吸入气缸的是空气。③汽油机做功冲程的点火方式是点燃式；柴油机做功冲程的点火方式是压燃式。④柴油机比汽油及效率高，比较经济，但笨重。⑤汽油机和柴油机在运转之前都要靠外力辅助启动。4、热值燃料燃烧，使燃料的化学能转化为内能。定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。用符号q表示。单位：固体燃料的热值的单位是焦耳每千克（J/kg）、气体燃料的热值的单位是焦耳每立方米（J/m3）。热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧等无关。公式：、①Q＝qmm=eq\f(Q,q)q=eq\f(Q,m)Q——放出的热量——焦耳（J）；q——热值——焦耳每千克（J/kg）；m——燃料质量——千克（kg）。②Q＝qVV=eq\f(Q,q)q=eq\f(Q,V)Q——放出的热量——焦耳（J）；q——热值——焦耳每立方米（J/m3）；V——燃料体积——立方米（m3）。物理意义：酒精的热值是3.0×107J/kg，它表示：1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。煤气的热值是3.9×107J/m3，它表示：1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。知识点三、热机效率影响燃料有效利用的因素：一是燃料很难完全燃烧，二是燃料燃烧放出的热量散失很多，只有一小部分被有效利用。有效利用燃料的一些方法：把煤磨成粉末状、用空气吹进炉膛（提高燃烧的完全程度）；以较强的气流，将煤粉在炉膛里吹起来燃烧（减少烟气带走的热量）。热机的效率：热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。热机的效率是热机性能的一个重要标志，与热机的功率无关。公式：Q总=eq\f(Q有用,η)Q有用=Q总η由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1。热机能量损失的主要途径：废气内内、散热损失、机器损失。提高热机效率的途径：①使燃料充分燃烧，尽量减小各种热量损失；②机件间保持良好的润滑，减小摩擦。③在热机的各种能量损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。常见热机的效率：蒸汽机6%～15%、汽油机20%～30%、柴油机30%～45%内燃机的效率比蒸汽机高，柴油机的效率比汽油机高。【例题精析】（2022•镇江）如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的水进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时水升高的温度用Δt表示（水未沸腾）（）A．若m相同，Δt越小，燃料的热值越大 B．若Δt相同，m越大，燃料的热值越大 C．若mΔt的值越大，燃料的热值越大D．若Δtm【解答】解：燃料的热值大小不能直接测量，需要通过水吸收热量的多少来体现燃料燃烧放出热量的多少，而水吸收热量的多少跟水的质量和升高的温度有关，因此为了比较热值大小可以利用Q吸＝Q放，而Q吸＝c水m水Δt，Q放＝mq，即c水m水Δt＝mq，解得：q=cA、若m相同，Δt越小，由q=c水mB、若Δt相同，m越大，由q=c水mC、若mΔt的值越大，即Δtm的值越小，由q=cD、若Δtm的值越大，由q=c水故选：D。（2022•滨州）关于内能和内能的利用。下列说法中正确的是（）A．5月的街头，杨花飞絮随风舞，好似雪花满天飞，说明分子在不停地做热运动 B．新能源汽车实现了“零排放”，其效率达到了100% C．我国“长征五号B”大型运载火箭使用氢作燃料，是因为氢的密度小 D．内燃机的压缩冲程，主要通过做功的方式增大汽缸内物质的内能【解答】解：A、5月的街头，杨花飞絮随风舞，好似雪花满天飞，描述的是宏观物体的机械运动，不属于分子热运动，故A错误；B、新能源汽车实现了“零排放”，但是不能排除机械间的摩擦，不能排除热量的散失，所以机械效率不会达到100%，故B错误；C、运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较大的热值，完全燃烧相同质量的液态氢和其它燃料相比，液态氢可以释放出更多的热量，故C错误；D、内燃机的压缩冲程，活塞压缩气缸内物质做功，机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能，故D正确。故选：D。（2022•广西）2022年6月5日，长征二号F遥十四运载火箭搭载神舟十四号载人飞船成功发射升空。关于运载火箭发射升空时涉及的物理知识，下列说法正确的是（）A．使用的燃料热值较小 B．大量“白气”涌向四周是扩散现象 C．燃料燃烧时将内能转化为化学能 D．燃气主要通过热传递使周围的空气内能增大【解答】解：A、火箭发射时要选用热值大的燃料，燃料完全燃烧时，热值大的提供的内能越大，故A错误；B、大量“白气”涌向四周不是分子运动，而是水蒸气遇冷液化形成的小水珠在做机械运动，故B错误；C、燃料燃烧的过程是化学能转化为内能，故C错误；D、燃气主要通过热传递使周围的空气内能增大，故D正确。故选：D。（2022•泸州）2022年6月5日上午，神舟十四号载人飞船搭乘长征二号F运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。3名航天员将在太空进行为期6个月的科学实验探究和生活，长征二号F运载火箭用了液态氢作燃料，下列说法正确的是（）A．火箭选用液态氢作燃料，是因为液态氢具有较大的热值 B．火箭加速升空的过程中，火箭的动能转化为重力势能 C．火箭加速升空的过程中，航天员的机械能保持不变 D．载人飞船进入预定轨道稳定运行时，处于平衡状态【解答】解：A、火箭使用液氢做燃料，液氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的液氢和其他燃料，液氢可以释放更多的热量，故A正确；B、火箭加速升空过程中，速度和高度都增加，动能增加，重力势能增加，机械能增加，不是动能转化为重力势能，故B错误；C、火箭加速升空过程中，航天员随火箭加速升空，航天员质量不变，速度增加动能增加，高度增加重力势能增加，机械能增加，故C错误；D、载人飞船进入预定轨道稳定运行时，其运动的方向发生了变化，处于非平衡状态，故D错误。故选：A。（2022•成都）小叶看见面点师傅将面拉成长条，放入滚烫的油中就炸出了香脆可口的油条，于是很想了解油的吸热能力。在老师指导下，他用酒精灯分别加热质量为50g、初温为20℃的油和水，记录的相关数据如下表所示。若单位时间内油吸收的热量与水吸收的热量相等，酒精的热值为3×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。下列说法正确的是（）加热时间（min）消耗酒精（g）末温（℃）油2188水2150A．2min内油吸收的热量为3×104J B．他使用的酒精灯的加热效率为21% C．油的末温比水的高，所以吸热能力更强 D．油的吸热能力与其吸收的热量多少有关【解答】解：A、2min内水吸收的热量为：Q水＝c水mΔt水＝4.2×103J/（kg•℃）×50×10﹣3kg×（50℃﹣20℃）＝6.3×103J，由于单位时间内油吸收的热量与水吸收的热量相等，所以2min内煤油吸收的热量也为6.3×103J，故A错误；B、燃料完全燃烧放出的热量为：Q放＝mq＝1×10﹣3kg×3×107J/kg＝3×104J，他使用的酒精灯的加热效率为：η=Q吸Q放×100%=6.3×1C、油的末温比水的末温高，则油的吸热能力比水弱，故C错误；D、比热容是反映不同物质的吸热能力，比热容与物质的种类和状态有关，与其吸收的热量多少无关，故D错误。故选：B。（2022•遂宁）今年，我国发射的“天舟四号”货运飞船与“天和号”核心舱在太空成功对接。对接后，它们一起绕地球转动。对这一过程所涉及的物理知识说法错误的是（）A．火箭加速升空过程与汽油机做功冲程的能量转化形式相同 B．运载火箭用液态氢做燃料，是因其热值较大 C．对接后以“天舟四号”为参照物，“天和号”是运动的 D．地面工作人员利用电磁波传递信息来控制对接过程【解答】解：A、火箭加速升空过程与汽油机做功冲程的能量转化都是内能转化为机械能，故A正确；B、运载火箭用液态氢做燃料，是因其热值较大，故B正确；C、天舟四号”货运飞船与“天和号”对接后一起绕地球转动，以“天舟四号”为参照物，“天和号”是静止的，故C错误；D、电磁波能在真空中传播，地面工作人员利用电磁波传递信息来控制对接过程，故D正确。故选：C。（2022•铜仁市）全球汽车保有量在迅速增长，截止2011年，全球处于使用状态的汽车数量已突破10亿辆。设汽车的燃油为汽油，每辆汽车每年耗油约2.1t，若不计热量损失，这些燃料完全燃烧可供1×106kg的水温度升高23℃；汽车内燃机的效率平均值取30%，如果能把内燃机的效率提高1%，全球每年可以节约1×1011kg燃油，从而减小全球的碳排放，为环保作出贡献。[已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），汽油的热值为4.6×107J/kg]【解答】解：（1）由题知，这些汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝2.1×103kg×4.6×107J/kg＝9.66×1010J；由题知，不计热量损失，水吸收的热量为Q吸＝Q放＝9.66×1010J，由Q吸＝cm△t可得水升高的温度：△t=Q吸（2）每辆汽车做有用功所需燃油：2.1t×30%＝0.063t，内燃机效率提高后为：30%+1%＝31%，效率提高后每辆汽车每年所需燃油量：0.63t31%每辆车每年节约燃油：2.1t﹣2t＝0.1t全球每年节约燃油：1.0×109×0.1t＝1×108t＝1×1011kg。故答案为：23；1×1011。（2022•常州）天然气热水器将40kg的水从15℃加热到65℃，此过程中天然气完全燃烧释放热量的84%被水吸收，水吸收热量8.4×106J，天然气完全燃烧释放热量1×107J，需要消耗天然气0.25kg，这是通过热传递方式改变水的内能。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），q天然气＝4×107J/kg]【解答】解：（1）水吸收的热量：Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（65℃﹣15℃）＝8.4×106J，由η=Q吸Q放=Q吸η=8.4×10由Q放＝mq得，需要消耗天然气的质量：m=Q放（2）用天然气烧水的过程中，水吸收热量，温度升高，内能增大，这是通过热传递的方式改变水的内能。故答案为：8.4×106；1×107；0.25；热传递。（2022•上海）四冲程热机工作过程中，将内能转化为机械能的是做功冲程，李白在《望庐山瀑布》中写道：“日照香炉生紫烟”，这是通过热传递（选填“做功”或“热传递”）的方式来改变香炉的内能，加热1千克水，使其温度上升2℃，则加热过程中水吸收的热量为8.4×103焦。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]【解答】解：（1）四冲程热机在做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能；（2）香炉在阳光照射下，从阳光中吸收热量、内能增加，是通过热传递的方式来改变的内能；（3）1千克水温度上升2℃吸收的热量为：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×2℃＝8.4×103J。故答案为：做功；热传递；8.4×103。（2022•赤峰）（1）2022年6月5日，搭载神舟十四号载人飞船的长征运载火箭点火升空，中国空间站建造阶段首次载人飞行任务发射告捷。神舟十四号飞船与火箭共同加速升空的过程中，燃料燃烧提供火箭升空所需的能量，本身质量不断减小，热值不变（选填“变大”、“不变”或“变小”）；若以神舟十四号飞船为参照物，大地是运动的。（2）一位质量为48kg的同学背着2kg的书包站立在水平地面上，地面对这位同学的支持力大小是500N，方向是竖直向上的。（g＝10N/kg）【解答】解：（1）热值是燃料的特性，与燃料的质量无关；所以燃料燃烧提供火箭升空所需的能量，本身质量不断减小，热值不变；以神舟十四号飞船为参照物，大地在远离飞船，所以是运动的；（2）质量为48kg的同学背着2kg的书包，总重力为：G＝mg＝（48kg+2kg）×10N/kg＝500N；人对地面的压力方向竖直向下，大小等于人和书包的总重力，即：F压＝G＝500N；地面给人的支持力与人对地面的压力是一对相互作用力，大小相等，方向相反，即：地面对这位同学的支持力大小是500N，方向是竖直向上的。故答案为：（1）不变；运动；（2）500；向上。（2022•鄂尔多斯）国产055新型导弹驱逐舰的服役，使中国海军的装备又一次得到提升。该型号驱逐舰满载时质量为1.25×104t，在海面上以恒定功率做直线运动，其牵引力F随时间t的变化关系如图甲所示，其运动速度v随时间t的关系如图乙所示，求该驱逐舰：（ρ柴油＝0.85×103kg/m3，q柴油＝4.0×107J/kg，1L＝1dm3）（1）在34～44s内行驶的路程。（2）在水下5m处有一面积为200cm2的观察窗口，窗口受到水的压力大小。（ρ水＝1.0×103kg/m3）（3）满载时在匀速航行的过程中所受浮力的大小。（4）在0～34s内完全燃烧12.5L柴油的过程中发动机的效率。【解答】解：（1）由图乙可知，驱逐舰在34～44s做匀速直线运动，速度为5m/s，驱逐舰在34～44s内行驶的路程：s＝vt＝（44s﹣34s）×5m/s＝50m；（2）驱逐舰在水下5m深处时，h＝5m；此时观察窗口所受海水的压强：p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×5m＝5×104Pa。观察窗口的面积：S＝200cm2＝0.02m2，由压强公式p=FS变形得，观察窗口所受压力为：F＝pS＝5×104Pa×0.02m2＝（3）由题意可知，驱逐舰的排水量为1.25×104t＝1.25×107kg，根据阿基米德原理该舰满载时静止在水面上受到的浮力：F浮＝G排＝mg＝1.25×107kg×10N/kg＝1.25×108N；（4）柴油的质量m＝ρV＝0.85×103kg/m3×12.5×10﹣3m3＝10.625kg，汽油完全燃烧放出的热量Q放＝mq＝10.625kg×4×107J/kg＝4.25×108J，由图甲乙可知，F＝1×106N时，v＝5m/s，所以发动机的恒定功率为：P＝Fv＝1×106N×5m/s＝5×106W，驱逐舰在0～34s内做的有用功：W有＝Pt＝5×106W×34s＝1.7×108J，发动机的效率：η=W有Q放×100%答：（1）在34～44s内行驶的路程为50m。（2）在水下5m处有一面积为200cm2的观察窗口，窗口受到水的压力大小为1000N。（3）满载时在匀速航行的过程中所受浮力的大小为1.25×108N。（4）在0～34s内完全燃烧12.5L柴油的过程中发动机的效率为40%。（2022•镇江）北京冬奥会上使用的氢燃料电池汽车，是利用氢与氧发生化学反应产生电能，供给电动机而驱动汽车行驶的。如图所示，该类型汽车甲在平直公路上从A地出发，以90km/h的速度行驶1h到达B地，消耗0.8kg氢燃料，所产生电能E电的80%用于维持汽车匀速行驶，所受阻力为1000N。已知每加注1kg氢燃料所需的费用为30元。（1）求A、B两地之间距离。（2）求此过程中产生的电能E电。（3）燃油汽车乙也在该公路上从A地出发，以90km/h的速度匀速行驶。所受阻力与甲车相同，汽油在气缸内完全燃烧，且燃烧所释放热量的30%用来维持汽车匀速行驶，汽油热值取q＝5×107J/kg。已知每加注1kg汽油所需的费用为12元。则在与甲车花费相同燃料费用的情况下：①求乙车消耗的汽油完全燃烧所放出的热量。②请通过计算判断乙车能否到达B地。【解答】解：（1）由v=st可知，A、sAB＝vt＝90km/h×1h＝90km；（2）由二力平衡条件可知，汽车匀速行驶时的牵引力：F＝f＝1000N，汽车牵引力做的功：W＝FsAB＝1000N×90××103m＝9×107J，由η电=WEE电=Wη电=9×10（3）①由每加注1kg氢燃料所需的费用为30元可知，消耗0.8kg氢燃料的费用为0.8kg×30元/kg＝24元，由每加注1kg汽油所需的费用为12元可知，在与甲车花费相同燃料费用的情况下，乙车消耗的汽油：m=24元乙车消耗的汽油完全燃烧所放出的热量：Q放＝mq＝2kg×5×107J/kg＝1×108J；②由η汽=WQW机械＝η汽Q放＝30%×1×108J＝3×107J，由W＝Fs可知，汽车行驶的距离：s=W机械F=3×107J1000N=因此乙车不能到达B地。答：（1）A、B两地之间距离为90km；（2）此过程中产生的电能为1.125×108J；（3）①乙车消耗的汽油完全燃烧所放出的热量为1×108J；②乙车不能到达B地。【习题巩固】一．选择题（共9小题）1．（2022•莲湖区二模）如图是生活中常用的高压锅。当高压锅内的气压达到一定值时，限气阀会被高压蒸汽顶起。这一过程高压锅内气体内能会发生变化，下列说法正确的是（）A．限气阀被顶起的过程与汽油机的做功冲程发生的能量转化相同 B．高压锅喷嘴处的“白气”是水蒸气汽化形成的 C．用明火加热高压锅，是通过做功改变内能 D．高压锅是利用大气压来工作的【解答】解：A、限气阀会被高压蒸汽顶起，锅内气体膨胀对外做功，气体的内能转化为瓶塞的机械能，这一过程与汽油机的做功冲程发生的能量转化相同，故A正确；B、高压锅喷嘴处的“白气”是高温水蒸气遇到外部较冷的空气液化而成的小水滴，故B错误；C、用明火加热高压锅，锅内食物吸收热量、温度升高，是通过热传递的方式改变物体的内能，故C错误；D、高压锅可以增大锅内液面上方气体的压强，使锅内液体的沸点升高，但高压锅不是利用大气压工作的，故D错误。故选：A。2．（2022•江宁区二模）关于温度、内能和热量的说法中，正确的是（）A．物体吸收热量时内能增加，温度一定升高 B．在汽油机的压缩冲程中，机械能转化为内能 C．用锯条锯木板，锯条从木板吸收了热量，锯条的温度升高 D．人们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量较多【解答】解：A、晶体熔化过程中，吸热但温度不变，故A错误；B、汽油机在压缩冲程中把机械能转化为内能，使汽油和空气混合物的内能增加，温度升高，故B正确；C、用锯条锯木板，摩擦生热，机械能转化成内能，锯条的温度升高，是通过做功的方式增加了锯条和木板的内能，故C错误；D、热量是过程量，只能说吸收或放出多少热量，不能说含有多少热量，故D错误。故选：B。3．（2022•平邑县模拟）2022年4月16日9时56分，神舟十三号载人飞船返回舱反推发动机成功点火后，神十三号安全降落在东风着陆场预定区域（如图所示为飞船返回过程模拟示意图）。下列有关说法正确的是（）A．火箭的燃料燃烧的过程是内能转化为化学能 B．反推发动机点火后，发动机工作是机械能转化为内能 C．火箭选用液态氢作燃料，主要是因为氢具有较大的比热容 D．在大气层内的降落过程中，与空气摩擦是机械能转化成内能【解答】解：A、火箭的燃料燃烧的过程是化学能转化为内能，故A错误；B、反推发动机点火后，发动机工作是内能转化为机械能，故B错误；C、火箭选用液态氢作燃料，主要是因为氢具有较大的热值，故C错误；D、在大气层内的降落过程中，克服摩擦力做功，是机械能转化成内能，故D正确；故选：D。4．（2022•白云区二模）做同样的有用功，甲、乙柴油机用时和消耗柴油对比如下，下列说法中正确的是（）柴油机完成工作量时间消耗柴油甲相同3h5kg乙2h6kgA．甲的功率较大，热机效率较低 B．甲的功率较大，热机效率较高 C．乙的功率较大，热机效率较高 D．乙的功率较大，热机效率较低【解答】解：由表格数据可知，完成工作量相同，甲所用时间大于乙所用时间，功率是指单位时间内完成的功；则甲的功率较小；由表格数据可知，完成工作量相同，甲消耗柴油少，乙消耗柴油多，则乙做的额外功多，由η=W有用W总可知，乙的热机效率较低，故故选D。5．（2022•黔东南州一模）2021年10月16日，搭载“神舟十三号”载人飞船的“长征二号“F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射，并顺利将三名航天员送入太空。如图所示是运载火箭发射升空时的情景，下列说法正确的是（）A．火箭周围出现大量的“白气”是水汽化形成的 B．火箭升空时以“神舟十三号”载人飞船为参照物，地面是静止的 C．火箭升空利用了物体间力的作用是相互的 D．火箭升空时燃料燃烧放出的能量全部转化为机械能【解答】解：A、火箭周围出现大量的“白气”是水液化形成的，故A错误；B、火箭升空时，以“神舟十三号”载人飞船为参照物，地面与飞船之间有位置变化，所以地面是运动的，故B错误；C、火箭升空时向后喷出高温气体，同时高温气体给火箭一个向上的推力，所以火箭升空利用了物体间力的作用是相互的，故C正确；D、火箭升空时燃料燃烧放出的热量一部分转化为机械能，一部分转化为其他形式的能量，故D错误。故选：C。6．（2022•拱墅区校级一模）光发动机是一种把光能转化为机械能的装置，其核心部分工作原理如图示：带有活塞的密闭化学反应室中有气态物质，当光从窗口射入时，可使气态物质接受光能而反应生成液态物质。而无光照射情况下反应逆向进行，重新生成气态物质。因此可通过控制窗口处射入的光能使气室中的气态物质循环反应，从而推动活塞输出机械能。则光发动机该装置中的活塞向右运动时，相当于选项中汽油机四个冲程中的（）A． B． C． D．【解答】解：由题知，通过控制窗口处射入的光能使气室中的气态物质循环反应，从而推动活塞输出机械能；这里将光能转化为机械能，使活塞向右运动（气室内的空气对活塞做功），相当于汽油机的做功冲程，此时两个气门关闭，燃气膨胀对活塞做功，使活塞向下运动，观察可知只有C符合题意。故选：C。7．（2022•费县二模）如图甲所示是小聪同学“探究固体的熔化过程”的实验装置图，图乙是他描绘出的温度随时间变化的图象，则下列说法正确的是（）A．烧杯内的水温度升高，含有的热量也随之增多 B．B、C两点的温度相同，具有的内能也相同 C．该物质液态的比热容大于固态时的比热容 D．随着酒精灯中酒精量的减少，酒精的热值也在减小【解答】解：A、烧杯内的水温度升高，其内能增大；热量是热传递过程中传递的内能多少，不能用“含有”来修饰，故A错误；B、图中的BC段表示晶体的熔化过程，不断吸收热量，温度不变，但内能增大，所以该物质在B点的内能小于在C点的内能，故B错误；C、由Q＝cm△t可知：当吸收的热量和质量都相同时，△t越小比热容就越大；由图象可知，此物质固态时在相同时间内温度升高10℃，而液态时温度升高5℃，故液态时的比热容大于固态时的比热容，故C正确；D、热值是燃料的一种特性，酒精灯中酒精燃烧的过程中，酒精的热值不变，故D错误；故选：C。8．（2022•青羊区校级模拟）人们的生产与生活总离不开能量及其转化。下列说法正确的是（）A．提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心 B．全自动洗衣机工作时，电能全部转化为机械能 C．水力发电，将电能转化为机械能 D．用燃气灶烧水，只要调大火力，燃气灶的加热效率就提高【解答】解：A、现在节能的主要措施中，提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心，故A正确；B、全自动洗衣机工作时，大部分电能转化为机械能，还有少部分转化为内能，故B错误；C、水力发电是将水蕴含的机械能最终转化为电能，故C错误；D、热效率是指有效利用的能量占燃料完全燃烧释放总能量的百分比；用燃气灶烧水时，调大火力，散失的热量也会增加，则水吸收的热量占燃气完全燃烧释放总能量的百分比不一定增大，因此燃气灶的加热效率不一定会提高，故D错误。故选：A。9．（2022•东营模拟）2017年4月22日“天宫二号”与“天舟一号”成功对接，天宫二号空间实验室是继天宫一号后中国自主研发的第二个空间实验室。下列有关说法中错误的是（）A．发射“天舟一号”的火箭主要用液态氢作为燃料，原因是它的热值大 B．火箭在发射加速升空的过程中，将动能转化为重力势能 C．成功对接后，以“天宫二号”为参照物，“天舟一号”是静止的 D．在天宫二号空间实验室里无法使用天平测物体的质量【解答】解：A、运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量，故A正确；B、天宫二号火箭从地面发射升空的过程中，火箭是加速升空的，火箭的质量不变，速度增大，动能增大；高度增大，重力势能增大，是燃料燃烧放出的内能转化为火箭的机械能，故B错误；C、“天宫二号”与“天舟一号”成功对接后，“天宫二号”与“天舟一号”的位置保持不变，以“天宫二号”为参照物，“天舟一号“是静止的，故C正确；D、天平的原理是杠杆的平衡条件，在失重状态下，无法测量重力，故无关测量质量，故D正确。故选：B。二．实验探究题（共3小题）10．（2022•雨花区校级二模）如图是老师在科学课上做的热机工作原理的模拟实验，在玻璃管中先加入少量酒精，将橡皮塞放入玻璃管并向下压缩气体，然后用电子点火器点火，橡皮塞会向上弹出。（1）橡皮塞向下压时，其能量转化与汽油机工作四冲程中的压缩冲程相同；（2）如果想让橡皮塞弹得更远，你的方法是橡皮塞下压更长距离（答出一条即可）。【解答】解：（1）汽油机在压缩冲程中，将机械能转化为内能；图中橡皮寨向下压时，橡皮塞压缩瓶内气体做功，机械能转化内能，其能量转化与汽油机的压缩冲程相同；（2）点火后橡皮塞向上弹出，此时气体的内能转化塞子的机械能，如果想让橡皮塞弹得更远，可以使橡皮塞下压更长距离。故答案为：（1）压缩；（2）橡皮塞下压更长距离。11．（2022•南京三模）如图甲是质量100g某物质的熔化实验装置，根据实验数据绘制出的曲线图如图乙所示。（1）该物质是晶体（选填“晶体”或“非晶体”），B、C两点的内能大小分别为E1、E2，则E1小于E2。（2）根据图像和相关知识，该物质从第6min至第8min共吸收1.2×104J的热量【物质液态时的比热容c＝3×103J/（kg•℃）】。（3）如果从开始记录到刚沸腾时，完全燃烧了热值为3.0×107J/kg的酒精5g。根据图像信息和相关知识，此过程中的热转化效率是32%。【解答】解：（1）BC过程表示该物质在熔化过程中吸收热量、温度不变，所以物质是晶体；在熔化过程中，吸热，内能变大，所以该物质在B点时的内能小于在C点时的内能；（2）物质的质量m＝100g＝0.1kg，由图像知，在第6min物质的温度为50℃，在第8min的温度为90℃，则：Q吸＝cm（t﹣t0）＝3×103J/（kg•℃）×0.1kg×（90℃﹣50℃）＝1.2×104J；（3）5g酒精完全燃烧放出的热量：Q总＝m酒精q酒精＝5×10﹣3kg×3.0×107J/kg＝1.5×105J；从第6min到第8min该物质共吸热1.2×104J，由于相同时间吸收的热量是相等的，所以该物质每分钟吸热为0.6×104J，从开始记录到刚沸腾共用时8min，则该物质共吸热8×0.6×104J＝4.8×104J；酒精灯的热转化效率为η=Q吸Q放×100%故答案为：（1）晶体；小于；（2）1.2×104；（3）32。12．（2022•兴化市二模）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料及烧杯内的液体质量也相同。（1）比较不同物质的比热容，应选择甲、丙两图的装置进行实验，理由是：被加热的物质不同，热源和加热方法相同（以上两空均选填“相同”或“不同”）；（2）比较不同燃料热值的实验中，同时点燃燃料后，需等待燃料充分燃烧完毕（选填“燃烧相同时间”或“充分燃烧完毕”），然后通过观察升高的温度来比较两种燃料热值大小，下列实验中也用到这种思想方法的是D。A.为了更好地描述光的传播路径和方向引入光线B.逐渐抽出玻璃罩内空气后听到罩内闹钟铃声逐渐变小，据此推理得出真空不能传声。C.探究重力势能大小与质量的关系时，让质量不同的物块从同一高度落下D.探究影响导体电阻大小的因素时，用电流表的示数反映导体电阻的大小【解答】解：（1）比较不同物的比热容的实验中，应控制燃料的种类相同而被加热的液体不同，由图示可知，应选择甲、丙两图进行实验；理由是：甲、丙两图中，被加热的物质不同，热源和加热方法相同；（2）比较不同燃料热值的实验中，同时点燃料后，需等待燃料充分燃烧，通过观察升高的温度来比较两种燃料热值大小；这个研究方法叫做转换法；A.为了更好地描述光的传播路径和方向引入光线，所用的物理方法是模型法，故A错误；B.逐渐抽出玻璃罩内空气后听到罩内闹钟铃声逐渐变小，据此推理得出真空不能传声，所用的物理方法是实验推理法，故B错误；C.探究重力势能大小与质量的关系时，让质量不同的物块从同一高度落下，所用的物理方法是控制变量法，故C错误；D.探究影响导体电阻大小的因素时，用电流表的示数反映导体电阻的大小，所用的物理方法是转换法，故D正确；故选D。故答案为：（1）甲、丙；不同；相同；（2）充分燃烧完毕；D。三．计算题（共7小题）13．（2022•博望区二模）一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其v−t图像如图，在第10s时速度达到20m/s，通过的路程为120m，设汽车在行驶过程中所受阻力不变，大小为f＝4×103N，求：（1）在0～10s内汽车的平均速度；（2）在0～10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功；（3）若发动机的效率为30%，则在0～10s内，需要燃烧多少克的汽油（已知汽油的热值为5×107J/kg，结果保留两位小数）。【解答】解：（1）在0～10s内汽车的平均速度：v=st（2）据图可知，汽车匀速直线运动时，牵引力与阻力是一对平衡力，即F＝f，汽车行驶时的功率为：P=Wt=Fst=Fv′＝fv′＝4×103N×20m/s＝在0～10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功：W＝Pt＝8×104W×10s＝8×105J；（3）由η=WQ放=Wη=8×105由Q放＝mq可得需要燃烧汽油的质量：m=Q放q=答：（1）在0～10s内汽车的平均速度为12m/s；（2）在0～10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功为8×105J；（3）需要燃烧汽油的质量为53.33g。14．（2022•东阿县三模）如图为自走式柴油微耕机，广泛适用于平原、山区、丘陵的旱地、水田、果园等。犁地时，柴油机每工作一小时消耗3kg的柴油，柴油机正常工作时对外输出的有用机械功的功率为15kW。工作时，为防止柴油机温度过高，其循环水散热器中装有质量为10kg、初温为20℃的水。[柴油的热值q＝4.3×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]求：（1）标准大气压下，散热器中的水从开机到沸腾吸收的热量Q吸；（2）工作1小时消耗的柴油完全燃烧产生的热量Q放；（2）柴油机工作时的热机效率（结果保留整数）。【解答】解：（1）标准大气压下水的的沸点为100℃，即水的末温为100℃，散热器中的水从开机到沸腾吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×10kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×106J；（2）工作1小时消耗的柴油完全燃烧产生的热量：Q放＝mq＝3kg×4.3×107J/kg＝1.29×108J；（3）有用机械功的功率为15kW，工作1小时做的有用功：W有用＝Pt＝15000W×3600s＝5.4×107J；柴油机工作时的热机效率η=W有用Q放×100%答：（1）标准大气压下，散热器中的水从开机到沸腾吸收的热量Q吸为3.36×106J；（2）工作1小时消耗的柴油完全燃烧产生的热量Q放为1.29×108J；（2）柴油机工作时的热机效率为42%。15．（2022•绥中县一模）高考期间，各县市开展了“爱心助考车”活动，考生出示高考准考证或相关证件可免费乘车。如图所示，该“爱心助考车”整车质量为1.5t，四轮与地面接触总面积为120cm2。该车以54km/h的速度沿水平路面匀速行驶时的输出功率为36kW。【g＝10N/kg，q汽油＝4.5×107J/kg】求：（1）该“爱心助考车”空车静止在水平路面上时，对水平路面的压强。（2）该车以54km/h的速度水平匀速直线行驶时，所受阻力的大小。（3）该车以54km/h的速度匀速行驶10分钟，消耗1.2kg的汽油，发动机的效率多大。【解答】解：（1）该“爱心助考车”空车的重力G＝mg＝1.5×103kg×10N/kg＝1.5×104N，该“爱心助考车”空车静止在水平路面上时，对水平路面的压力F＝G＝1.5×104N，对水平路面的压强p=FS=1.5×104（2）该车行驶的速度：v＝54km/h＝15m/s，因该车水平匀速直线行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，由P＝Fv可得该车受到的阻力：F阻＝F牵=Pv=36×103（3）由P=WW＝Pt＝36×103W×10×60s＝2.16×107J，消耗的汽油完全燃烧释放的热量：Q放＝m汽油q汽油＝1.2kg×4.5×107J/kg＝5.4×107J，爱心助考车发动机的效率：η=QQ放=答：（1）该“爱心助考车”空车静止在水平路面上时，对水平路面的压强是1.25×106Pa；（2）该车以108km/h的速度水平匀速直线行驶时所受的阻力是2.4×103N；（3）爱心助考车发动机的效率是40%。16．（2022•天宁区校级二模）小明在“探究不同物质放热降温现象”时，分别用质量均为0.5kg的甲、乙两种液体进行对比实验，并根据实验数据作出了如图所示的图像。实验过程中，甲、乙两种液体在相同时间内放出的热量相等。（1）若乙液体的比热容为2.1×103J/（kg•℃），则甲液体的比热容大小是多少？（2）甲液体在0～15min内放出的热量与完全燃烧多少千克的干木柴放出的热量相同？（q干木柴＝1.2×107J/kg）【解答】解：（1）由图象知，放热15min，甲降低的温度为60℃﹣40℃＝20℃，乙降低的温度为60℃﹣20℃＝40℃，也就是乙降温幅度是甲的2倍，已知甲、乙质量相同，15min时间内放出的热量相同，由公式c=QmΔt知，甲的比热容是乙的2倍，所以c甲＝2×2.1×103J/（kg•℃）＝4.2×103J/（（2）由图象知，在0﹣15min，甲降低的温度为Δt＝60℃﹣40℃＝20℃，甲液体放出的热量为Q甲＝c甲m甲Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×20℃＝4.2×104J，已知Q干木柴＝Q甲，因为Q＝mq，所以需要完全燃烧的干木柴质量为m干木柴=Q干木柴q=4.2×104答：（1）甲液体的比热容大小是4.2×103J/（kg•℃）；（2）甲液体在0～15min内放出的热量与完全燃烧3.5×10﹣3kg的干木柴放出的热量相同。17．（2022•营口一模）质量1500kg，轮胎与地面的总接触面积为0.1m2的轿车，在平直公路上行驶的45s内，其速度v、动力F与时间t的关系图像分别如图甲、乙所示，已知前10s轿车运动的路程为100m，整个过程耗油80g。（g＝10N/kg，q＝4.6×107J/kg）求：（1）轿车静止时对水平地面的压强；（2）动力F做的总