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第十四章 内能的利用
山西特色章末小练
1.[2022·太原期末]某科幻大片中的主人公为了拯救人类,点燃木星上的可燃气体,借助燃烧产生的高温气体把即将与木星相撞的地球成功推开。“高温气体把地球推开”的过程相当于汽油机的( )
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
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C
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2.关于热值与热机,下列说法不正确的是( )
A.燃料的热值与燃料的种类有关系,与燃料的质量无关
B.做相同有用功,效率越高的热机,消耗的燃料越少,从而节约能源,减少污染
C.在设计和制造热机时,减少各种能量损失可以提高热机的效率
D.燃料不能完全燃烧是因为燃料的热值变小了
D
3.如图所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同,燃料的质量都是10 g,烧杯内的液体质量和初温也相同。
(1)为了研究不同物质的吸热能力,利用其中________两幅图进行实验,根据记录的数据作出了两种液体的温度
随时间变化的关系图,如图丁所示:
①不同物质吸热的多少是通过
_______________来反映的(填
“温度计升高的示数”或“加热时间长短”);
甲、丙
加热时间长短
②由图丁可以看出,________液体的吸热本领较大;
③如果已知b液体的比热容是1.8×103 J/(kg·℃),则a液体的比热容是____________ J/(kg·℃);
b
0.9×103
(2)为了研究不同燃料的热值,正确选择其中两幅图进行实验。在实验前用天平测出了烧杯中液体的质量及燃料的质量,并记录数据,利用公式Q=cm(t-t0)(若a、b液体的比热容已知)计算出了液体吸收的热量,通过这些数据计算出某种燃料的热值。则该热值与实际燃料的热值相比________(填“偏大”“偏小”或“不变”),原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________;
偏小
实验中液体吸收的热量比燃料完全燃烧时放出的热量少,而实验中将液体吸收的热量当作燃料完全燃烧放出的热量,则计算得到的放出的热量偏少,据Q吸=mq求得的热值比实际值小
(3)在学习时,我们把燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比称为热值,用q表示,这里定义热值的方法,我们称之为比值法,热值是能够燃烧的物质的属性。下列几个用比值法定义,并反映物质属性的物理量有:________(填写序号)。
①速度 ②功率 ③比热容 ④压强
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③
4.某同学家使用燃气热水器,平均每天需将100 kg的水从18 ℃加热到58 ℃。若天然气完全燃烧放出热量的70%被水吸收,则热水器平均每天消耗天然气________m3。(q天然气=4.0×107 J/m3)
0.6
【点拨】水吸收的热量Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×(58 ℃-18 ℃)=1.68×107 J,由η= 得,需要天然气放出的热量Q放= =2.4×107 J,由Q放=qV可得,天然气的体积V= =0.6 m3。
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5.火箭发射升空时,燃料通过燃烧将________能转化为内能,火箭加注的燃料是氢,这是因为氢的________大。内燃机有四个工作冲程,下图是内燃机的______冲程。
化学
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热值
做功
6.小林的爸爸最近购买了一辆新型混合动力汽车,小林向爸爸询问了一些汽车实测时的数据:汽车启动或低速行驶时,汽油机不工作,蓄电池向车轮输送能量,当需要高速行驶或蓄电池电能过低时,汽油机启动,既可以向车轮输送能量,又可以给蓄电池充电,汽油机为四缸四冲程发动机,如图1所示;车速与阻力的关系如图2所示。
(1)图3为汽油机的其中一个汽缸一个工作循环示意图,A、B、C、D图中四个冲程正确的工作顺序是________;
(2)当这台四缸四冲程汽油机的飞轮转速为6 000 r/min,则1 s内该汽油机完成______个冲程;
BADC
200
【点拨】(2)已知飞轮转速为6 000 r/min,即100 r/s,因为四冲程汽油机一个工作循环活塞往复2次,曲轴转动2周,做功1次,完成4个冲程,所以该汽油机1 s完成50个工作循环,200个冲程,对外做功50次。
(3)汽车在上坡时,将挡位换成低速挡,以减小行驶的速度,这样做的目的是________;
A.安全 B.省油
C.减小摩擦 D.增大爬坡的牵引力
D
【点拨】由P= =Fv可得,汽车的最大功率一定时,减小行驶速度时,可以获得更大的牵引力,故D符合题意,A、B、C不符合题意。故选D。
(4)在某次测试中,由汽油机提供能量,汽车以100 km/h的速度匀速行驶了0.2 h,同时蓄电池的电能增加了8×106 J。
①该汽车的牵引力做的功为________J;
②所用燃料的热值为4.25×107 J/kg,测试过程中消耗4 kg燃料(假设燃料完全燃烧),则放出的总热量是_________J;
③汽车测试过程中,热机的效率为______。
6×107
1.7×108
40%
【点拨】由v= 得,汽车行驶路程
s=vt=100 km/h×0.2 h=20 km=2×104 m,
由图象可知,汽车速度为100 km/h时,所受阻力为3 000 N,由于汽车匀速行驶,汽车的牵引力F=f=3 000 N,
牵引力做功W=Fs=3 000 N×2×104 m=6×107 J,
燃料完全燃烧放出的热量Q放=mq=4 kg×4.25×107 J/kg=1.7×108 J,增加的电能为8×106 J,所以有用功W有用=W+W电=6×107 J+8×106 J=6.8×107 J,汽油机的效率
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7.[2023年1月吕梁期末]我国已经实现对可燃冰的安全可控开采。1 m3可燃冰分解后,可释放出约150 m3天然气,已知q天然气=2.1×107 J/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)。求:
(1)1 m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧,放出的热量约是多少?
解:(1)根据题意知道,1 m3 可燃冰分解后,可释放出约150 m3天然气,所以,这些天然气完全燃烧放出的热量:Q放=Vq=150 m3×2.1×107 J/m3=3.15×109 J。
7.[2023年1月吕梁期末]我国已经实现对可燃冰的安全可控开采。1 m3可燃冰分解后,可释放出约150 m3天然气,已知q天然气=2.1×107 J/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)。求:
(2)若上述热量全部被水吸收,可将多少千克的水从20 ℃加热至95 ℃?
根据题意知道,水吸收的热量Q吸=Q放=3.15×109 J,
由Q吸=c水m(t-t0)知道被加热水的质量m=
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=
=
=
η=×100%=×100%=40%。
$$