第14章 内能的利用（易错真题汇编）

第十四章内能的利用一、选择题（共12小题）1．（2023•上海）在四冲程汽油机的工作循环中，将内能转化为机械能的冲程是（）A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程2．（2023•盐城）汽油机的一个工作循环中，能量转化方式与图示“爆炸”过程相同的是（）A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程3．（2023•营口）下列四幅图中，属于做功冲程的是（）A． B． C． D．4．（2022•宜昌）关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（）A．没有燃烧的燃料，热值等于零 B．燃料完全燃烧时，它的热值最大 C．燃料的热值与质量和燃烧状态无关 D．燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多5．（2023•株洲）如图，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，橡胶塞被冲出。则（）A．管内水蒸气的内能不变 B．管内水蒸气对橡胶塞做了功C．水所含的热量增加 D．灯中剩余酒精的热值变小6．（2023•随州）汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（）A．甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高 B．由乙图可知该汽油机的效率是30% C．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值D．为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的热值7．（2023•邵阳）2023年5月30日，长征二号F遥十六运载火箭搭载神舟十六号载人飞船成功发射（如图）。火箭使用一种叫做偏二甲肼的液体燃料，是因为该燃料具有较大的（）A．热值 B．比热容 C．密度 D．体积8．（2023•成都）我们生活在能量的世界，社会的进步和发展离不开能量。对于能量、能源的认识，下列说法正确的是（）A．做功过程实质是能量的转化或转移过程 B．能量转化具有方向性，所以能量不守恒 C．核燃料能量转化效率可达100%，需大力发展 D．煤、石油、天然气提供的能量源自地球本身9．（2022•十堰）为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法错误的是（）A．尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全 B．该冲程为做功冲程，内能转化为机械能 C．汽油在汽缸内完全燃烧，发动机效率可达100% D．该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护10．（2022•自贡）关于能量守恒定律，下列说法正确的是（）A．能量可以凭空消失 B．能量可以凭空产生 C．能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变 D．热机在工作的过程中不遵循能量守恒定律11．（2022•广州）下列选项可能符合汽车热机能量流向的是（）A．B． C．D．12．（2022•上海）瀑布从高峰倾泻而下，驱动发动机转动发电，在此过程中能量转化的顺序为（）A．动能→重力势能→电能 B．重力势能→动能→电能 C．电能→重力势能→动能 D．重力势能→电能→动能二、填空题（共6小题）13．（2023•苏州）工地上太阳暴晒的钢筋热得烫手，钢筋内能是通过的方式增加的。用切割机切割钢筋，切割片温度急剧上升，该过程内能变化情况与热机的冲程相同。14．（2023•镇江）如图为单缸四冲程汽油机的冲程，该冲程活塞移动时，汽缸内燃料混合气体的压强变。若该汽油机转速为2400r/min，则它每分钟完成个如图所示的冲程。15．（2023•广元）某研学活动小组在实践活动期间，粗略测量了一农家柴火灶的热效率。同学们在柴火灶的铁锅里倒入5kg水，盖上锅盖，完全燃烧了1kg干木柴使水温从20℃升高到80℃，水吸收的热量为，该柴火灶的热效率为。[水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），这种干木柴的热值是1.0×107J/kg]16．（2022•日照）使用天然气烧水，天然气燃烧所消耗的能转化为水的内能。小明想测量家中利用天然气烧开一壶水的效率，他记录了水壶的容积、水的比热容和密度、当地水的沸点、天然气的热值、燃烧的天然气体积，还应记录就可完成测量。17．（2023•盐城）氢能源作为新型能源，其热值大，有着巨大的开发使用潜力。1kg氢能源完全燃烧放出的热量为J。若有21%的热量被水吸收，可以使kg的水从20℃升高到70℃。与化石能源相比，“氢能源”的优势还有（写出一个即可）。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），q氢＝1.43×108J/kg]18．（2023•济南）随着我国人民生活水平的不断提高，汽车已进入寻常百姓家。汽车发动机的主要部分是汽油机，是把汽油燃烧放出的转化为机械能的装置。汽油机工作时，克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量以及废气排出带走的能量，都不能再自动地用来驱动汽车，这是由于能量转化具有，而我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。三、实验探究题（共2小题）19．（2023•常州）压缩空气动力车。（1）小明将充满气的气球捆绑在小车上，制成压缩空气动力小车，当气球向右喷气时，静止的小车向左运动起来，如图甲所示，该现象说明力的作用是；还说明力可以改变物体的。（2）为制造压缩空气动力汽车，工程师将装有压缩空气的钢瓶与空气动力发动机连接，该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，如图乙所示。发动机对外做功的是（进气/排气）冲程，此过程中钢瓶内压缩空气的温度。若该发动机的转速为1200r/min，则1s内发动机对外做功次。汽车行驶一段路程后，钢瓶内压缩空气的密度。20．（2022•泰州）在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出的热量”实验中。（1）由于燃料充分燃烧放出热量的多少不仅与燃料种类这一个因素有关，因此实验时必须控制酒精和碎纸片的相等；实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同，以便于。（2）如图是小明安装好的实验装置，其中存在的错误是。（3）小华纠正了小明的错误，又组装了一套相同的实验装置，备好秒表。在两燃烧皿中分别加入准备好的酒精和碎纸片，读出水的初温后，进行如下操作：①先点燃酒精，再点燃碎纸片。②保证酒精和碎纸片燃烧时间相同，读取温度计的示数。③待酒精和碎纸片充分燃烧结束，分别读取温度计的示数。小红认为上述操作中，操作是错误的。小明根据正确操作获得的数据，算出了燃料的热值，发现结果小于该燃料的实际热值，原因是。四、计算题（共2小题）21．（2023•广安）小红一家到某基地露营时，用火炉将质量为2kg、初温为20℃的水加热到60℃，燃烧了100g木炭。已知：水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），木炭的热值q＝3.36×107J/kg。求：（1）水吸收的热量；（2）该火炉烧水的热效率。22．（2023•娄底）如图所示是一台手扶双轮压路机，质量为550kg，水箱容积为15L。在一次压路作业中，以0.2m/s的速度在水平路面上匀速行驶10min，行驶过程中受到的平均阻力是总重的0.4倍。求：（g取10N/kg，柴油的热值取4×107J/kg）（1）压路机在这次压路作业中运动的距离是多少？（2）压路机静止在水平路面上时，与地面的接触面积为0.02m2，该压路机对路面的压强是多少？（3）压路机在这次压路作业中牵引力做的功是多少？（4）若发动机效率为30%，这次作业要消耗多少千克柴油？（5）水箱装满水是为了降低发动机的温度，确保发动机正常工作，当满水箱的水从20℃上升到80℃可以吸收多少热量？水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。

第十四章内能的利用（解析版）一、选择题（共12小题）1．（2023•上海）在四冲程汽油机的工作循环中，将内能转化为机械能的冲程是（）A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程解：四冲程汽油机的一个工作循环由四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；其中压缩冲程将机械能转化为内能；做功冲程将内能转化为机械能，故C正确。答案：C。2．（2023•盐城）汽油机的一个工作循环中，能量转化方式与图示“爆炸”过程相同的是（）A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程解：如图所示，在实验中通过做功方式将内能转化为机械能，该过程对应着汽油机工作循环中的做功冲程，故C正确。答案：C。3．（2023•营口）下列四幅图中，属于做功冲程的是（）A． B． C． D．解：A、两气门都关闭，活塞向上运动，气缸容积减小，是压缩冲程，故A不符合题意；B、进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，气缸容积增大，是吸气冲程，故B不符合题意；C、两气门都关闭，火花塞喷出电火花，活塞向下运动，气缸容积增大，是做功冲程，故C符合题意；D、排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，故D不符合题意。答案：C。4．（2022•宜昌）关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（）A．没有燃烧的燃料，热值等于零 B．燃料完全燃烧时，它的热值最大C．燃料的热值与质量和燃烧状态无关 D．燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多解：（1）热值是燃料本身的特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，与燃料是否完全燃烧无关，与产生的热量无关，故AB错误、C正确；（2）由Q放＝mq可知，燃料燃烧放出的热量，与燃料的质量、热值和是否完全燃烧有关，与燃烧的温度无关，故D错误。答案：C。5．（2023•株洲）如图，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，橡胶塞被冲出。则（）A．管内水蒸气的内能不变 B．管内水蒸气对橡胶塞做了功C．水所含的热量增加 D．灯中剩余酒精的热值变小解：AB、对试管加热，水吸收热量，温度升高，水吸热迅速的汽化，产生大量的水蒸气，水蒸气对橡胶塞做功，将橡胶塞推出去，水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，内能减小，故A错误，B正确；C、热量是一个过程量，不能说物体含有多少热量，故C错误；D、热值是燃料自身的一种特性，与质量无关，所以剩余的酒精热值不变，故D错误。答案：B。6．（2023•随州）汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（）A．甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高 B．由乙图可知该汽油机的效率是30% C．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值D．为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的热值解：A、根据图甲可知，两个气门关闭、活塞上行，为压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，机械能转化为内能，气体的温度升高，故A正确；B、热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，由图可知，输出有用功所占比例为：100%﹣36%﹣30%﹣6%＝28%，即该汽油机的效率为28%，故B错误；CD、热值是燃料本身的一种特性，只与燃料本身决定，和燃料的质量、放出热量的多少、燃烧是否充分、温度高低无关，故CD错误。答案：A。7．（2023•邵阳）2023年5月30日，长征二号F遥十六运载火箭搭载神舟十六号载人飞船成功发射（如图）。火箭使用一种叫做偏二甲肼的液体燃料，是因为该燃料具有较大的（）A．热值 B．比热容 C．密度 D．体积解：火箭使用一种叫做偏二甲肼的液体燃料，主要的原因是它具有较大的热值，完全燃烧相同质量的该液体燃料时，可以释放出更多的热量，故A正确，BCD错误。答案：A。8．（2023•成都）我们生活在能量的世界，社会的进步和发展离不开能量。对于能量、能源的认识，下列说法正确的是（）A．做功过程实质是能量的转化或转移过程 B．能量转化具有方向性，所以能量不守恒 C．核燃料能量转化效率可达100%，需大力发展 D．煤、石油、天然气提供的能量源自地球本身解：A、做功的过程是能量转化或转移的过程，例如：摩擦生热，机械能转化为内能；风吹帆船前行，属于机械能的转移，故A正确；B、能量的转移与转化具有方向性，所有能量在转化和转移的过程中，能量是守恒的，故B错误；C、由于有不可避免的损耗，核燃料能量转化的效率不可能达100%，故C错误；D、远古时期陆地和海洋的植物通过光合作用，将太阳能转化为生物质能，它们死后身体埋藏在地下和海底腐烂，多年之后形成化石能源，所以煤、石油、天然气等化石能源其根本来源是太阳能，故D错误。答案：A。9．（2022•十堰）为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法错误的是（）A．尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全 B．该冲程为做功冲程，内能转化为机械能 C．汽油在汽缸内完全燃烧，发动机效率可达100% D．该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护解：A、尾气中“汽油味”明显降低，这说明汽油的燃烧率较高，燃烧的较完全，故A正确；B、两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为做功冲程，此冲程中内能转化为机械能，故B正确；C、汽车在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率一定小于100%，故C错误；D、该发动机的尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲，在做相同有用功时，消耗的燃料少，减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护，故D正确。答案：C。10．（2022•自贡）关于能量守恒定律，下列说法正确的是（）A．能量可以凭空消失 B．能量可以凭空产生 C．能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变 D．热机在工作的过程中不遵循能量守恒定律解：AB、能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，故AB错误；C、据能量守恒定律，能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变，故C正确；D、能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，故D错误；答案：C。11．（2022•广州）下列选项可能符合汽车热机能量流向的是（）A．B． C．D．解：（1）热机是利用内能来做功的机器，故B错误；ACD、汽车热机的效率通常为20%～30%左右，只有D选项中汽车热机工作时，有30%的内能转化为机械能，故AC错误、D正确。答案：D。12．（2022•上海）瀑布从高峰倾泻而下，驱动发动机转动发电，在此过程中能量转化的顺序为（）A．动能→重力势能→电能 B．重力势能→动能→电能 C．电能→重力势能→动能 D．重力势能→电能→动能解：瀑布从高峰倾泻而下，将重力势能转化为动能，驱动发动机转动发电，又将动能转化为电能，所以能量转化是重力势能→动能→电能。答案：B。二、填空题（共6小题）13．（2023•苏州）工地上太阳暴晒的钢筋热得烫手，钢筋内能是通过热传递的方式增加的。用切割机切割钢筋，切割片温度急剧上升，该过程内能变化情况与热机的压缩冲程相同。解：工地上太阳暴晒的钢筋热得烫手，钢筋内能是通过热传递的方式增加的；切割机切割钢筋时，切割片克服摩擦做功，机械能转化为内能，使切割片的内能增加、温度升高，该过程内能变化情况与热机的压缩冲程相同。答案：热传递；压缩。14．（2023•镇江）如图为单缸四冲程汽油机的压缩冲程，该冲程活塞移动时，汽缸内燃料混合气体的压强变大。若该汽油机转速为2400r/min，则它每分钟完成1200个如图所示的冲程。解：图中活塞向上运动，两气门关闭，因此是压缩冲程；压缩冲程过程中，汽缸内部体积变小，压强变大；若该汽油机转速是2400r/min，表示每分钟飞轮转动2400圈，它每分钟完成1200个压缩冲程。答案：压缩；大；1200。15．（2023•广元）某研学活动小组在实践活动期间，粗略测量了一农家柴火灶的热效率。同学们在柴火灶的铁锅里倒入5kg水，盖上锅盖，完全燃烧了1kg干木柴使水温从20℃升高到80℃，水吸收的热量为1.26×106J，该柴火灶的热效率为12.6%。[水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），这种干木柴的热值是1.0×107J/kg]解：（1）1kg的干木柴完全燃烧放出的热量：Q放＝m干木柴q干木柴＝1kg×1.0×107J/kg＝1×107J；（2）水吸收的热量是：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（80℃﹣20℃）＝1.26×106J；（3）该柴火灶的效率：η=Q吸Q答案：1.26×106J；12.6%。16．（2022•日照）使用天然气烧水，天然气燃烧所消耗的化学能转化为水的内能。小明想测量家中利用天然气烧开一壶水的效率，他记录了水壶的容积、水的比热容和密度、当地水的沸点、天然气的热值、燃烧的天然气体积，还应记录水的初温就可完成测量。解：（1）使用天然气烧水时，消耗了天然气的化学能，转化为水的内能。（2）要测量利用天然气烧开一壶水的效率，要算出水吸收的热量和天然气放出的热量。根据题目给出额条件可知，要算出水吸收的热量，还要知道水温度的变化量，也就是要测量出水的初温。答案：化学；水的初温。17．（2023•盐城）氢能源作为新型能源，其热值大，有着巨大的开发使用潜力。1kg氢能源完全燃烧放出的热量为1.43×108JJ。若有21%的热量被水吸收，可以使143kg的水从20℃升高到70℃。与化石能源相比，“氢能源”的优势还有清洁无污染（写出一个即可）。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），q氢＝1.43×108J/kg]解：完全燃烧1kg氢放出的热量：Q放＝mq＝1kg×1.43×108J/kg＝1.43×108J；由题知，水吸收的热量：Q吸＝Q放×21%＝1.43×108J×21%＝3.003×107J；由Q吸＝cmΔt可得，水的质量：m'=Q通常情况下，氢气与氧气燃烧后只生成水，对环境非常友好，清洁无污染。答案：1.43×108J；143；清洁无污染。18．（2023•济南）随着我国人民生活水平的不断提高，汽车已进入寻常百姓家。汽车发动机的主要部分是汽油机，是把汽油燃烧放出的内能转化为机械能的装置。汽油机工作时，克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量以及废气排出带走的能量，都不能再自动地用来驱动汽车，这是由于能量转化具有方向性，而我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。解：汽油机是把汽油燃烧放出的内能转化为机械能的装置；能量的转化和转移，都是有方向性的，因此汽油机工作时，克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量以及废气排出带走的能量，都不能再自动地用来驱动汽车。答案：内能；方向性。三、实验探究题（共2小题）19．（2023•常州）压缩空气动力车。（1）小明将充满气的气球捆绑在小车上，制成压缩空气动力小车，当气球向右喷气时，静止的小车向左运动起来，如图甲所示，该现象说明力的作用是相互的；还说明力可以改变物体的运动状态。（2）为制造压缩空气动力汽车，工程师将装有压缩空气的钢瓶与空气动力发动机连接，该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，如图乙所示。发动机对外做功的是进气（进气/排气）冲程，此过程中钢瓶内压缩空气的温度降低。若该发动机的转速为1200r/min，则1s内发动机对外做功20次。汽车行驶一段路程后，钢瓶内压缩空气的密度减小。解：（1）当气球向右喷气时，对给周围的空气有一个向右的力，由于物体间力的作用是相互的，空气也给气球有一个向左的力，所以静止的小车向左运动起来，该现象说明力的作用是相互的，还说明力可以改变物体的运动状态；（2）如图乙所示，进气冲程中压缩空气进入气缸，压缩空气对活塞做功，将内能转化为机械能，钢瓶内压缩空气的内能减少，温度降低；该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，若该发动机飞轮的转速为1200r/min＝20r/s，则1s内发动机有20个工作循环，对外做功20次；汽车行驶一段路程后，压缩空气的质量减小，体积不变，由ρ=m答案：（1）相互的；运动状态；（2）进气；降低；20；减小。20．（2022•泰州）在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出的热量”实验中。（1）由于燃料充分燃烧放出热量的多少不仅与燃料种类这一个因素有关，因此实验时必须控制酒精和碎纸片的质量相等；实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同，以便于通过水升高的温度来反映燃料完全燃烧放出的热量。（2）如图是小明安装好的实验装置，其中存在的错误是温度计的玻璃泡没有充分浸入到烧杯的水中。（3）小华纠正了小明的错误，又组装了一套相同的实验装置，备好秒表。在两燃烧皿中分别加入准备好的酒精和碎纸片，读出水的初温后，进行如下操作：①先点燃酒精，再点燃碎纸片。②保证酒精和碎纸片燃烧时间相同，读取温度计的示数。③待酒精和碎纸片充分燃烧结束，分别读取温度计的示数。小红认为上述操作中，操作②是错误的。小明根据正确操作获得的数据，算出了燃料的热值，发现结果小于该燃料的实际热值，原因是燃料不完全燃烧且燃料燃烧放出的热量有一部分会散失到空气中。解：（1）由Q放＝mq可知，燃料充分燃烧放出热量的多少与燃料的种类和燃料的质量有关，因此实验时必须控制酒精和碎纸片的质量相同；控制被加热的水的质量和初温均相同，便于通过水升高的温度来反映燃料完全燃烧放出的热量；（2）用温度计测量液体的温度时，应该让温度计的玻璃泡与被测液体充分接触，不能碰到容器的底部和侧壁，由图可知，温度计的玻璃泡没有充分浸入到烧杯的水中；（3）实验过程中要控制完全燃烧燃料的质量相同，燃烧时间相同并不能保证燃烧燃料的质量相同，所以保证酒精和碎纸片燃烧时间相同，读取温度计的示数的操作是错误；由于燃料不完全燃烧且燃料燃烧放出的热量有一部分会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸收的部分热量，使Q放大于Q吸，依此计算出燃料的热值比实际要偏小些。答案：（1）质量；通过水升高的温度来反映燃料完全燃烧放出的热量；（2）温度计的玻璃泡没有充分浸入到烧杯的水中；（3）②；燃料不完全燃烧且燃料燃烧放出的热量有一部分会散失到空气中。四、计算题（共2小题）21．（2023•广安）小红一家到某基地露营时，用火炉将质量为2kg、初温为20℃的水加热到60℃，燃烧了100g木炭。已知：水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），木炭的热值q＝3.36×107J/kg。求：（1）水吸收的热量；（2）该火炉烧水的热效率。解：（1）水吸收的热量：Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（