3 5物体的内能（热量的计算和热机） 同步练习 浙教版九年级上册科学

热量的计算和热机一．热量的计算1．如图所示，为了解白纸和黑纸的吸热性能，小明将质量都是1kg、初温相同的水分别倒入两个完全相同的瓶中，再用大小、形状和厚薄相同的白纸和黑纸将瓶包起来，然后将两个瓶子放在太阳光下。在30min内，小明每隔3min测一次水的温度，记录在下面的表格中。根据小明的实验和记录可知[水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃）]（）日照时间t/min036912151821242730白纸瓶水温t1/℃2324252526272728292930黑纸瓶水温t2/℃2325262728293031323334相同的条件下，白纸的吸热性能好于黑纸 相同的条件下，黑纸的吸热性能好于白纸 C．30min内，白纸瓶中的水内能增加了1.26×105J D．30min内，黑纸瓶中的水内能增加了4.62×105J2．甲、乙两物体的比热容之比为2：1，密度之比为3：2，体积之比为3：4，当甲吸收的热量为乙吸收热量的3倍时，两个物体的状态保持不变。则在不计热量损失的前提下，甲、乙两物体升高的温度之比为（）A．1：1 B．4：27 C．4：3 D．9：43．我校某同学查阅资料了解到质量为1kg的某种晶体物质在完全熔化时所吸收的热量叫做该物质的熔化热，不同晶体的熔化热一般不同。老师鼓励小红去探究冰的熔化热。小红在实验室利用电热器加热，完成了冰的熔化实验，并描绘出冰的温度随加热时间变化的关系图线如图所示。实验时，冰的质量为0.5kg，相同时间冰和水吸收的热量相同。水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。下列说法中正确的是（）A．CD段水吸收的热量是4.2×105J B．AB段冰吸收的热量是2.1×106J C．根据上述信息算出冰的比热容2.1×104J/（kg•℃） D．根据图中信息，冰的熔化热是3.36×105J/kg4．浅层地热能是指蕴藏在地表以下一定浓度范围内的岩土体、地下水和地表水中具有开发利用价值的天然绿色能源。请回答：（1）地热供应建筑夏季供热的工作原理示意图如图甲所示。它在地下热器装有内管，分别形成进水管和出水管，与地面上方蛇形散热管相接，这一设备是利用地源热泵系统消耗少量电能来完成一个封闭地醒冷水的循环系统。夏天，水泵将套管中被地热冷却的水引入安装在室内的蛇形散热器，不断向室内吸热，然后被引入地下再次改变温度，如此循环就起到调节室内温度的作用，这属于利用的方式改变了内能。夏天，第1kg的水从30℃的房间充分吸热后，流到深约为100m、温度约为20℃的地层，可以向地层放出多大的热量？（请列式计算）举世闻名的西藏羊八井热电路，利用了深层地热发电，其发电原理图如图乙所示，地热井口喷出来的水汽混合物经处理后，蒸汽送入汽轮机进行发电，现总装机容量已经达到2.5×107W．若该站一天的发电量可供100台“220V1000W的微波炉正常工作150天，该发电站的供电效率是多少？（请列式计算）。5．下面为王锐同学在实验室做的一组探究实验，请根据实验情景回答问题：加热时间/min02468温度/℃煤油2022242628水2021232324（1）如图1所示，将两个表面光滑的铅块相互紧压后黏在一起说明。（2）如图2所示是“探究不同物质吸热的情况”的实验。将质量相等的水和煤油分别装在两个相同的烧杯中，然后用两个相同的酒精灯加热并不断搅拌，每隔2min记录一次温度，实验记录如表：①本次实验采用的科学方法是。A．控制变量法B．理想实验法C．比值定义法D．类比法②分析表格数据可知：升高相同的温度，吸收热量少的物质是。二．燃料的热值及其计算6．下列说法，正确的是（）A．煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧木柴放出的热量一定多 B．关于四冲程内燃机，若转速为2400r/min，则每秒钟对外做功40次 C．在使用实验室常用温度计测量物体温度时，可以离开被测物体读数 D．金属、大地是导体，因其内部有大量能够自由移动的电荷7．一辆小轿车以某一速度在平直路面上匀速行驶100km，消耗汽油10L，若这些汽油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功，所用汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.7×103kg/m3，则以下说法正确的是（）①小轿车是将机械能转化为内能的机器；②这些汽油完全燃烧放出的热量为3.22×108J；③汽车消耗的有用热量即有用功为9.66×107J；④这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力为966NA．①②③④均正确B．只有①②③正确C．只有②③④正确 D．只有②④正确8．以下关于热量和内能的说法中正确的是（）A．四冲程汽油机的压缩冲程将机械能转化为内能 B．质量相等的两种燃料，热值高的燃料燃烧放出的热量一定高于热值低的燃料 C．热传递时温度会自发的从高温物体转移到低温物体 D．克服摩擦做功可使物体具有的热量增加三．内燃机的四个冲程9．汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，下列四个选项图中表示做功冲程的是（）A．B．C． D．10．在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（）A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程11．如图甲为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图乙为汽油机的工作冲程。下列判断不正确的是（）A．牵引索与蒸汽活塞连接的两个滑轮均是定滑轮 B．舰载机获得的牵引力是因为气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞 C．气缸内的蒸汽推动活塞后，内能增加 D．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图乙中C所示的原理相似12．光发动机是一种把光能转化为机械能的装置，主要结构如下图所示。在太阳光照射下，化学反应室内密封着的气态物质N2O4发生反应：N2O4O2+2NO，导致室内气压增大；在无光条件下，室内发生“逆向反应”，导致室内气压减小。当窗口有光射入时，活塞移动，该过程相当于下图汽油机四个冲程中的（）A．B．C． D．13．上世纪人类制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯。它的气室示意图如图所示，其工作原理是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室，压缩后再推入工作室，然后推动涡轮机带动发电机发电。那么（）A．当海水下降时，阀门K1开启，阀门K2关闭 B．当海水上升时，阀门K1关闭，阀门K2开启C．当海水下降时，类似于汽油机的做功冲程 D．当海水上升时，类似于汽油机的压缩冲程14．某汽车在平直路面上从A处以90km/h的速度匀速行驶1h到达B处，此过程中耗汽油完全燃烧所放出的热量的3/5用于驱动汽车行驶，1/5随废气通过如图所示能量回收装置转化为电能。行驶过程中所受的阻力为2000N，汽油热值近似取q＝5×107J/kg，设汽油在气缸内完全燃烧。（1）图示时刻，四冲程汽油机正处于冲程；若该汽油机每分钟完成4800个冲程，则它每秒完成个工作循环；（2）求题述过程中消耗汽油的质量；（3）若能量回收装置将废弃能量转化为电能的效率为20%，求题述过程中回收的电能E电。15．某汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽油，汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置。如图所示，汽油热值近似取q＝5×107J/kg，设汽油在气缸内完全燃烧。（1）若该汽油机每分钟完成7200个冲程，则它每秒钟完成个工作循环，在设计制造时，汽缸外有一个“水套”，利用水吸热降低汽缸温度，这是利用了；（2）若上述过程中汽油燃烧释放能量的30%用来驱动汽车行驶，求汽车所受的阻力f；（3）研究表明新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到15%，据此计算，上述过程中随废气排放的能量通过转换装置后可获得多少电能？这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作多长时间？四．有关热机的计算16．一单缸四冲程汽油机飞轮转速3600r/min，做功时气缸平均压强为2×105Pa，活塞面积为500cm2，活塞行程为10cm，求：（1）活塞受到的推力；（2）一个做功冲程中燃气所做的功；（3）该汽油机的功率。17．某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30cm2，气缸容积为150mL；满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1800r，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），若1min消耗汽油10g，汽油的热值为4.6×107J/kg，求：（1）一个做功冲程中燃气对活塞做的功；（2）该汽油机的效率。18．小亮家有一辆轿车，爸爸在给他讲车的性能时，总是说“2.0的排量”，却很少说“功率”，为此小亮特地从网上查到了排量的定义：活塞从上止点移动到下止点所通过的“工作容积”称为气缸排量。如果发动机有若干个气缸，所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量。小亮从说明书上查到家中的轿车采用的是LFX直列四缸发动机，排量为2.0L；从网上查找到了这种轿车的输出功率与转速的关系如图所示。（已知所使用汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.72×103kg/m3）（1）根据如图分析，在发动机转速为1000～5000r/min范围内，它的输出功率与转速大致成比。（2）当发动机转速为3000r/min时，则发动机每个工作循环所需要的时间为s；设做功冲程燃气对活塞的平均压强是p0，发动机排量为V排，每个活塞的受力面积为S，活塞移动距离为L，则发动机转速为n时，该轿车的输出功率P与发动机排量为V排的关系式为A． B．np0V排 C.2np0V排 D.4np0V排19．为了比较不同物质的吸热本领，用两个规格相同的烧杯，加入初温相同、质量相同的水和食用油，用两个规格相同的电加热器加热水和食用油，用两个相同的温度计测量水和食用油的温度，并配备了秒表用来计时，实验装置如图甲、乙所示。根据实验数据绘制水和食用油的温度随加热时间变化的图像，如图丙所示。则下列说法中正确的是（）A．实验中用相同电加热器，目的是保证水和食用油温度变化相同 B．实验中用温度计的示数变化表示水和食用油吸收热量的多少 C．由图像可知，升高相同温度，食用油所需加热时间较短，所以比热容大 D．由图像可知，升高相同温度，水需要加热时间较长，所以比热容较大20．如图甲、乙所示是小科比较物质比热容的实验仪器，主要由保温性能较好且相同的两容器、两个相同加热电阻A和B、电源（为加热电阻传感器供电）和温度传感器等部分组成。温度传感器可以将液体中的温度信息传入电脑，通过电脑处理得到温度T和时间t的关系图像。（1）老师观察装置后指出该装置缺少装置，会使液体受热不均匀，导致实验失败。（2）小科对装置改进后，在甲、乙两容器中分别装入100g初温相同的两种不同液体a和b，打开电源，通过电脑得到了如图丙的图像，从丙图中可以看出液体（选填“a”或“b”）比热容较大。（3）若小科保持其他条件不变，将a、b两种液体的质量都增加到150g再次实验，则得到的图像中两条线的夹角α较原来相比将（选填“增大”、“减小”或“不变”）。

参考答案1．如图所示，为了解白纸和黑纸的吸热性能，小明将质量都是1kg、初温相同的水分别倒入两个完全相同的瓶中，再用大小、形状和厚薄相同的白纸和黑纸将瓶包起来，然后将两个瓶子放在太阳光下。在30min内，小明每隔3min测一次水的温度，记录在下面的表格中。根据小明的实验和记录可知[水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃）]（）日照时间t/min036912151821242730白纸瓶水温t1/℃2324252526272728292930黑纸瓶水温t2/℃2325262728293031323334A．相同的条件下，白纸的吸热性能好于黑纸 B．相同的条件下，黑纸的吸热性能好于白纸 C．30min内，白纸瓶中的水内能增加了1.26×105J D．30min内，黑纸瓶中的水内能增加了4.62×105J【解答】解：由题知，两瓶内水的质量相同、初温相同，∵Q吸＝cm△t，在相同的时间内（30min），白纸瓶水温升高的少，水吸热少，∴黑纸的吸热性能好于白纸，故A错、B正确。白纸瓶中的水吸热：Q吸＝cm（t1﹣t0）＝1kg×4.2×103J/（kg•℃）×（30℃﹣23℃）＝2.94×104J，故错误；黑纸瓶中的水吸热：Q吸′＝cm（t2﹣t0）＝1kg×4.2×103J/（kg•℃）×（34℃﹣23℃）＝4.62×104J，故D错误。故选：B。2．甲、乙两物体的比热容之比为2：1，密度之比为3：2，体积之比为3：4，当甲吸收的热量为乙吸收热量的3倍时，两个物体的状态保持不变。则在不计热量损失的前提下，甲、乙两物体升高的温度之比为（）A．1：1 B．4：27 C．4：3 D．9：4【解答】解：由吸热公式，和密度公式可得；Q＝cmΔt＝cρVΔt，则甲、乙两个物体升高的温度之比：＝＝＝×××＝＝4：3；故选：C。3．我校某同学查阅资料了解到质量为1kg的某种晶体物质在完全熔化时所吸收的热量叫做该物质的熔化热，不同晶体的熔化热一般不同。老师鼓励小红去探究冰的熔化热。小红在实验室利用电热器加热，完成了冰的熔化实验，并描绘出冰的温度随加热时间变化的关系图线如图所示。实验时，冰的质量为0.5kg，相同时间冰和水吸收的热量相同。水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。下列说法中正确的是（）A．CD段水吸收的热量是4.2×105J B．AB段冰吸收的热量是2.1×106J C．根据上述信息算出冰的比热容2.1×104J/（kg•℃） D．根据图中信息，冰的熔化热是3.36×105J/kg【解答】解：A、冰的质量为0.5kg，冰熔化成水，状态变化，但质量不变，则水的质量为0.5kg，由图象知，CD段水从0℃升高到20℃，所以，水吸收的热量为：Q水吸＝c水m水△t水＝0.5kg×4.2×103J/（kg•℃）×20℃＝4.2×104J，故A错误；BC、由图象知，CD段水从0℃升高到20℃，用了10min的时间，则1min吸收的热量为：＝4.2×103J/min，由图象知，AB段冰从﹣20℃吸收热量升高到0℃，需要了5min，则冰吸收的热量：Q冰＝4.2×103J/min×5min＝2.1×104J，冰的比热容为：c冰＝＝＝2.1×103J/（kg•℃），故BC错误；D、由图象知，0.5kg冰从5min开始熔化到45min全部熔化，需要40min，则该过程中冰熔化所吸收的热量：Q熔化＝4.2×103J/min×40min＝1.68×105J，由题意可得，冰的熔化热为：＝＝3.36×105J/kg，故D正确。故选：D。4．浅层地热能是指蕴藏在地表以下一定浓度范围内的岩土体、地下水和地表水中具有开发利用价值的天然绿色能源。请回答：（1）地热供应建筑夏季供热的工作原理示意图如图甲所示。它在地下热器装有内管，分别形成进水管和出水管，与地面上方蛇形散热管相接，这一设备是利用地源热泵系统消耗少量电能来完成一个封闭地醒冷水的循环系统。夏天，水泵将套管中被地热冷却的水引入安装在室内的蛇形散热器，不断向室内吸热，然后被引入地下再次改变温度，如此循环就起到调节室内温度的作用，这属于利用热传递的方式改变了内能。夏天，第1kg的水从30℃的房间充分吸热后，流到深约为100m、温度约为20℃的地层，可以向地层放出多大的热量？（请列式计算）（2）举世闻名的西藏羊八井热电路，利用了深层地热发电，其发电原理图如图乙所示，地热井口喷出来的水汽混合物经处理后，蒸汽送入汽轮机进行发电，现总装机容量已经达到2.5×107W．若该站一天的发电量可供100台“220V1000W的微波炉正常工作150天，该发电站的供电效率是多少？（请列式计算）。【解答】解：（1）根据题意知：改变室内温度是通过热传递的方式改变了内能；放出的热量：Q放＝cm（t0﹣t）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（30℃﹣20℃）＝4.2×104J；（2）一天的发电量：W1＝P1t1＝2.5×104kW×24h＝6×105kW•h微波炉消耗的总电能W2＝P2t2＝1kW×150×24h×100＝3.6×105kW•h供电效率η＝＝×100%＝60%。故答案为：（1）热传递；第1kg的水从30℃的房间充分吸热后，流到深约为100m、温度约为20℃的地层，可以向地层放出4.2×104J的热量；（2）该发电站的供电效率是60%。5．下面为王锐同学在实验室做的一组探究实验，请根据实验情景回答问题：加热时间/min02468温度/℃煤油2022242628水2021232324（1）如图1所示，将两个表面光滑的铅块相互紧压后黏在一起说明分子间存在引力。（2）如图2所示是“探究不同物质吸热的情况”的实验。将质量相等的水和煤油分别装在两个相同的烧杯中，然后用两个相同的酒精灯加热并不断搅拌，每隔2min记录一次温度，实验记录如表：①本次实验采用的科学方法是A。A．控制变量法B．理想实验法C．比值定义法D．类比法②分析表格数据可知：升高相同的温度，吸收热量少的物质是煤油。【解答】解：（1）将两个表面光滑的铅块相互紧压后黏在一起说明分子之间存在引力；（2）①根据题意可知，加热质量相等的煤油和水，吸收的热量相同，升高的温度不同，因此该实验是采用吸收相同的热量比较升高的温度来探究的，故采用了控制变量法，故选A；②分析表中数据可知，对于质量相等的煤油和水：吸收相等热量，升温较快的是煤油；若使两者升高相同的温度，水加热时间较长，煤油加热时间短，说明水吸收的热量较多，煤油吸收的热量较少。故答案为：（1）分子间存在引力；（2）①A；②煤油。6．下列说法，正确的是（）A．煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧木柴放出的热量一定多 B．关于四冲程内燃机，若转速为2400r/min，则每秒钟对外做功40次 C．在使用实验室常用温度计测量物体温度时，可以离开被测物体读数 D．金属、大地是导体，因其内部有大量能够自由移动的电荷【解答】解：A、燃料燃烧放出热量的多少不仅与燃料的热值大小有关，还与燃料的质量以及燃烧程度有关，故A错误；B、一台四冲程内燃机飞轮的转速为2400r/min，则该内燃机每秒钟转40圈，完成20个工作循环，每秒钟对外做功20次，故B错误；C、使用温度计测量液体的温度，读数时玻璃泡要继续留在被测液体中，故C错误；D、金属、大地是导体，因其内部有大量能够自由移动的电荷，故D正确。故选：D。7．一辆小轿车以某一速度在平直路面上匀速行驶100km，消耗汽油10L，若这些汽油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功，所用汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.7×103kg/m3，则以下说法正确的是（）①小轿车是将机械能转化为内能的机器②这些汽油完全燃烧放出的热量为3.22×108J③汽车消耗的有用热量即有用功为9.66×107J④这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力为966NA．①②③④均正确 B．只有①②③正确 C．只有②③④正确 D．只有②④正确【解答】解：①小轿车是将内能转化为机械能的机器，故①错误；②消耗汽油的体积：V＝10L＝10dm3＝10×10﹣3m3，由ρ＝可得，行驶100km消耗汽油的质量：m＝ρV＝0.7×103kg/m3×10×10﹣3m3＝7kg；这些汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝7kg×4.6×107J/kg＝3.22×108J，故②正确；③根据η＝可得用来驱动汽车做的有用功：W有用＝ηQ放＝30%×Q放＝30%×3.22×108J＝9.66×107J，故③正确；④由W有用＝Fs得轿车的牵引力：F＝＝＝966N，又因为轿车匀速行驶，所以轿车受到的阻力：f＝F＝966N，故④正确。故选：C。8．以下关于热量和内能的说法中正确的是（）A．四冲程汽油机的压缩冲程将机械能转化为内能 B．质量相等的两种燃料，热值高的燃料燃烧放出的热量一定高于热值低的燃料 C．热传递时温度会自发的从高温物体转移到低温物体 D．克服摩擦做功可使物体具有的热量增加【解答】解：A、在汽油机工作的四个冲程中，压缩冲程将机械能转化为内能，故A正确；B、由Q放＝mq可知，质量相等的两种燃料，完全燃烧时，热值大的燃料放出的热量多，故B错误；C、在发生热传递时，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，内能总是从高温物体转移到低温物体，不是传递温度，故C错误；D、克服摩擦做功可使物体的内能增加，但不能说物体具有热量或物体的热量，故D错误。故选：A。9．汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，下列四个选项图中表示做功冲程的是（）A．B．C． D．【解答】解：A、进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，故A不符合题意；B、两气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，故B不符合题意；C、两气门都关闭，活塞向下运行，火花塞点火，气缸容积增大，是做功冲程，故C符合题意；D、进气门打开，排气门关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，故D不符合题意。故选：C。10．在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（）A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程【解答】解：当放电针放电时，汽油燃烧，圆筒内气体的内能增加，气体对软木塞做功，软木塞被高温高压的气体冲出，而汽油机的做功冲程对外做功，因此该实验可模拟四冲程汽油机工作时的做功冲程。故选：C。11．如图甲为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图乙为汽油机的工作冲程。下列判断不正确的是（）A．牵引索与蒸汽活塞连接的两个滑轮均是定滑轮 B．舰载机获得的牵引力是因为气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞 C．气缸内的蒸汽推动活塞后，内能增加 D．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图乙中C所示的原理相似【解答】解：A、定滑轮是轴的位置固定不动的滑轮，由图可知，牵引索与蒸汽活塞连接的两个滑轮为定滑轮；故A正确；BCD、气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，其内能减小，同时推动活塞，使舰载机获得巨大的牵引力，该过程中内能转化为机械能，燃气的内能减小；丁图中进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，是汽油机的做功冲程，也是内能转化为机械能的过程，故BD正确，C错误；本题选错误的；故选：C。12．光发动机是一种把光能转化为机械能的装置，主要结构如下图所示。在太阳光照射下，化学反应室内密封着的气态物质N2O4发生反应：N2O4O2+2NO，导致室内气压增大；在无光条件下，室内发生“逆向反应”，导致室内气压减小。当窗口有光射入时，活塞移动，该过程相当于下图汽油机四个冲程中的（）A． B． C． D．【解答】解：当太阳光照射时，反应室内发生化学反应，导致室内气压增大，这时将化学能转化为机械能，从而推动活塞移动，相当于汽油机的做功冲程。A．图中两气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，故A符合题意；B．图中进气门打开，是吸气冲程，故B不合题意；C．图中排气门打开，是排气冲程，故C不合题意；D．图中两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故D不合题意。故选：A。13．上世纪人类制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯。它的气室示意图如图所示，其工作原理是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室，压缩后再推入工作室，然后推动涡轮机带动发电机发电。那么（）A．当海水下降时，阀门K1开启，阀门K2关闭 B．当海水上升时，阀门K1关闭，阀门K2开启 C．当海水下降时，类似于汽油机的做功冲程 D．当海水上升时，类似于汽油机的压缩冲程【解答】解：由题知，海浪发电的工作原理是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室，压缩后再推入工作室，然后推动涡轮机带动发电机发电；由图分析可知：海水下降时，气室的容积增大，其内部气体压强减小，阀门K1关闭，阀门K2开启，将空气吸入气室，类似于汽油机的吸气冲程，故AC错误；海水上升时，气室的容积减小，其内部气体压强增大，阀门K1开启，阀门K2关闭，压缩后将空气推入工作室，类似于汽油机的压缩冲程，故B错误，D正确。故选：D。14．某汽车在平直路面上从A处以90km/h的速度匀速行驶1h到达B处，此过程中耗汽油完全燃烧所放出的热量的3/5用于驱动汽车行驶，1/5随废气通过如图所示能量回收装置转化为电能。行驶过程中所受的阻力为2000N，汽油热值近似取q＝5×107J/kg，设汽油在气缸内完全燃烧。（1）图示时刻，四冲程汽油机正处于排气冲程；若该汽油机每分钟完成4800个冲程，则它每秒完成20个工作循环；（2）求题述过程中消耗汽油的质量；（3）若能量回收装置将废弃能量转化为电能的效率为20%，求题述过程中回收的电能E电。【解答】解：（1）由图可知，排气门打开，活塞上行，属于排气冲程；该汽油机每分钟完成4800个冲程，故每秒完成80个冲程，热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，若该汽油机每秒完成80个冲程，则每秒它对外做功20次，完成20个工作循环；（2）汽车行驶的路程为：s＝vt＝90km/h×1h＝90000m；由于汽车做匀速直线运动个，阻力等于牵引力，即F＝f＝2000N；牵引力所在的功为：W＝Fs＝2000N×90000m＝1.8×108J；汽车行驶时，汽油完全燃烧所放出的热量的＝0.6用于驱动汽车行驶，则汽油完全燃烧放出的热量为：Q＝＝＝3×108J；汽油的质量为：m＝＝＝6kg；（3）由题意可知，废气的能量为燃料燃烧能量的＝0.2；能量回收装置将废弃能量转化为电能的效率为20%，则回收的电能E电＝3×108J×0.2×20%＝1.2×107J。故答案为：（1）排气；20；（2）汽油的质量为6kg；（3）回收的电能E电为1.2×107J。15．某汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽油，汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置。如图所示，汽油热值近似取q＝5×107J/kg，设汽油在气缸内完全燃烧。（1）若该汽油机每分钟完成7200个冲程，则它每秒钟完成30个工作循环，在设计制造时，汽缸外有一个“水套”，利用水吸热降低汽缸温度，这是利用了水的比热容大；（2）若上述过程中汽油燃烧释放能量的30%用来驱动汽车行驶，求汽车所受的阻力f；（3）研究表明新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到15%，据此计算，上述过程中随废气排放的能量通过转换装置后可获得多少电能？这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作多长时间？【解答】解：（1）该汽油机每分钟完成7200个冲程，故每秒完成120个冲程，热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，若该汽油机每秒完成120个冲程，则每秒它对外做功30次，完成30个工作循环，飞轮转动60周；用水作为冷却剂，源于水的比热容大，即相同质量的水和其他的液体相比较时，若都是升高1℃时，水能吸收的热量最多，故用水冷却效果最好。（2）汽油放出的热量为：Q放＝mq＝5kg×5×107J/kg＝2.5×108J所做的功为：W＝Q放η＝2.5×108J×30%＝7.5×107J通过的距离为：s＝vt＝75km/h×1h＝75km＝7.5×104m牵引力为：F＝＝＝1000N；因为汽车匀速平直行驶，牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，所以f＝F＝1000N；（3）汽油燃烧释放能量的40%，Q′＝Qη1＝2.5×108J×40%＝1×108J，转换的电能：W′＝Q′η2＝1×108J×15%＝1.5×107J；由P＝可得，这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作的时间：t＝＝＝1.5×104s。故答案为：（1）30；水的比热容大；（2）汽车所受的阻力f是1000N；（3）随废气排放的能量通过转换装置后可获得1.5×107J的电能；这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作1.5×104s。16．一单缸四冲程汽油机飞轮转速3600r/min，做功时气缸平均压强为2×105Pa，活塞面积为500cm2，活塞行程为10cm，求：（1）活塞受到的推力；（2）一个做功冲程中燃气所做的功；（3）该汽油机的功率。【解答】解：（1）由公式p＝可得，活塞受到的推力为：F＝pS＝2×105Pa×500×10﹣4m2＝104N；（2）一个做功冲程中燃气所做的功为：W＝Fs＝104N×10×10﹣2m＝103J；（3）汽油机在一个工作循环中，飞轮转动两周，对外做功一次，该汽油机的飞轮转速为：3600r/min＝60r/s，即该汽油机1s做功30次，则该汽油机1s做的总功为：W总＝30×W＝30×103J＝3×104J；该汽油机的功率为：P＝＝＝3×104W。答：（1）活塞受到的推力为104N；（2）一个做功冲程中燃气所做的功为103J；（3）该汽油机的功率为3×104W。17．某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30cm2，气缸容积为150mL；满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1800r，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），若1min消耗汽油10g，汽油的热值为4.6×107J/kg，求：（1）一个做功冲程中燃气对活塞做的功；（2）该汽油机的效率。【解答】解：（1）气缸容积V＝150mL＝150cm3＝1.5×10﹣4m3，一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W0＝FL＝pSL＝pV＝9.0×105Pa×1.5×10﹣4m3＝135J；（2）因飞轮每转两圈对外做功一次，所以，由1800r/min可知，飞轮1min转动1800周，做功900次，则1min燃气对活塞做的功：W＝W0×900＝135J×900＝1.215×105J，1min消耗汽油完全燃烧释放的热量：Q放＝mq＝10×10﹣3kg×4.6×107J/kg＝4.6×105J，该汽油机的效率：η＝×100%＝×100%≈26.4%。答：（1）一个做功冲程中燃气对活塞做的功为135J；（2）该汽油机的效率为26.4%。18．小亮家有一辆轿车，爸爸在给他讲车的性能时，总是说“2.0的排量”，却很少说“功率”，为此小亮特地从网上查到了排量的定义：活塞从上止点移动到下止点所通过的“工作容积”称为气缸排量。如果发动机有若干个气缸，所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量。小亮从说明书上查到家中的轿车采用的是LFX直列四缸发动机，排量为2.0L；从网上查找到了这种轿车的输出功率与转速的关系如图所示。（已知所使用汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.72×103kg/m3）（1）根据如图分析，在发动机转速为1000～5000r/min范围内，它的输出功率与转速大致成正比。（2）当发动机转速为3000r/min时，则发动机每个工作循环所需要的时间为0.04s；设做功冲程燃气对活塞的平均压强是p0，发动机排量为V排，每个活塞的受力面积为S，活塞移动距离为L，则发动机转速为n时，该轿车的输出功率P与发动机排量为V排的关系式为AA． B．np0V排 C.2np0V排 D.4np0V排【解答】解：（