第十四章 内能的利用 单元复习练习 2024-2025学年人教版物理九年级全一册

第十四章 内能的利用 知识点梳理 一、热机 1.热机原理：燃料燃烧把燃料的化学能转化为内能，内能做功又转化成机械能。 2.内燃机：燃料在气缸内燃烧，产生高温高压的燃气，燃气推动活塞做功。 3.常见内燃机：汽油机和柴油机。 4.内燃机的四个冲程：1、吸气冲程；2、压缩冲程（机械能转化为内能）；3、做功冲程内能转化为机械能）；4、排气冲程。一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周。 转速：转速是做圆周运动的物体单位时间内沿圆周绕圆心转过的圈数，其单位为转每分钟，记作R/min。例如：某内燃机的飞轮的转速为1800R/min，表示的物理意义为：每经过一分钟，该飞轮转动1800圈。 二、热机的效率 1.热值的定义：1千克（或立方米）某种固体（气体）燃料完全燃烧放出的热量称为该燃料的热值，属于物质的特性，符号是q，单位是焦耳每千克，符号是J/kg。 2.热值的公式：q=Q放/m(固体）；q=Q放/v(气体），变形公式：Q放=q m(固体）；Q放= qV(气体）。 3.热值的描述：热值反映了燃料燃烧特性，即不同燃料在燃烧过程中化学能转化为内能的本领大小。 4.效率：是指有用功与总功的比值，即η=×100%；效率也分为很多种，比如机械效率、热效率等。 5.热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫热机的效率。的热机的效率是热机性能的一个重要指标。在热机的各种损失中，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。 三、能量的转化和守恒 1.能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，它只会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，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。 练习题 一、选择题 1． 下列机械属于热机的是（　　） A．电动机 B．洗衣机 C．柴油机 D．滑轮组 2．如图所示，2023年11月9日分，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭，成功将中星6E卫星发射升空。该火箭选择的燃料应具有（　　） A．较大的熔点 B．较低的沸点 C．较大的热值 D．较大的比热容 3．如图为某汽车上四冲程汽油机的工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．使汽车获得动力的冲程是丁 B．飞轮转速3000r/min，则该汽油机1s能做功25次 C．甲图中能量转化是机械能转化为内能 D．一个工作循环过程依次是乙、甲、丁、丙 4．水壶中的水烧开后，壶盖会向上跳动．以下四个事例中能量转化与之相同的是（　　） A．甲、丙 B．甲、丁 C．乙、丙 D．乙、丁 5．关于热机，下列说法正确的是（　　） A．采取有效措施，热机效率能达到100% B．柴油机上安装一个笨重的飞轮，是为了提高它的效率 C．热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的能量越少 D．热机的效率越高说明做功越快 6．如图所示依次为甲、乙、丙三部汽油机燃料完全燃烧释放的内能和汽油机输出机械能的二维柱状图。根据图中的信息，下列选项正确的是（　　） A．丙输出的机械能比甲少，所以丙的效率比甲低 B．三部汽油机中，乙的效率最高 C．在消耗燃料质量相同时，乙输出机械能比甲少 D．在输出的机械能相同时，乙比丙消耗更多燃料 7．汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如题甲、乙图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．甲图中汽油机的燃料燃烧得不充分，就会降低燃料的热值 B．甲图是压缩冲程 C．由乙图可知该汽油机的效率是30% D．由乙图可知，在热机的能量损失中，机械能散热耗能最多 8．某人为了测试汽车发动机的效率，开车以60km/h的平均速度行驶了120km，用去汽油25L。已知汽油的密度为0.7×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg，发动机的功率为32.2kW，则该汽车发动机的效率为（　　） A．28.8% B．36.5% C．23.6% D．38% 二、填空题 9．酒精的热值是，表示1kg的酒精　 　放出的热量是，若1kg的酒精燃烧后剩下一半的热值是　 　J/kg。 10．某型号汽油机的飞轮转速是1200r/min，则该汽油机每秒钟完成　 　个做功冲程，其中　 　冲程将内能转化为机械能，当汽油燃烧不充分时，排气管会冒“黑烟”，此时汽油机的效率将　 　（选填“变大”、“不变”或“变小”）。 11． 随着科技发展，人们已经开始将氢能作为一种新能源加以利用。已知氢燃料的热值为，水的比热容为。如果一辆汽车平均每月消耗氢燃料30kg，这些氢燃料完全燃烧释放的热量为　 　J，若这些热量完全被水吸收，可使　 　kg水的温度从20℃升高到100℃。 12．小明使用煤气炉将4kg的水从20℃加热到100℃，在此过程中用掉0.1 kg煤气，则完全燃烧这些煤气可放出的热量为　 　， 此煤气炉烧水时的效率为　 　。 [c水=4.2×103 J/kg•℃），q煤气=4. 2×107 J/kg] 13．如图甲所示，这是四冲程汽油机的　 　冲程。如图乙，这是我国自主生产的某品牌小汽车，已知汽油的热值是，若该汽车发动机的效率是，消耗汽油使该汽车在水平路面上匀速行驶了，则该汽车发动机的牵引力为　 　N。 三、实验探究题 14．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同．燃料的质量都是 10g ，烧杯内的液体初温相同。 燃料 加热前液体温度/℃ 燃料燃尽时液体温度/℃ 燃料的热值/J/kg 1 15 35 2.4×106 2 15 25 ? （1） 比较不同燃料的热值，应选择　 　 两图进行实验； 比较不同物质的比热容，应选择　 　 两图进行实验； （2）若在研究不同燃料热值实验时，记录数据如下表：根据表中数据计算：完全燃烧 10g 燃料 1 放出的热量为　 　 J ，燃料 2 的热值是　 　 J/kg。 （3）通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏 　 　（大/小），你认为出现这样情况的主要原因是：　 　。 四、计算题 15．同学们到研学基地开展实践活动。小明垒好柴火灶为大家煮饭，为了测试柴火灶的效率，他用1kg的干木柴给5kg的水加热，烧完木柴时，水温从20℃升高到60℃。（干木柴的热值q干木柴=1.2×107J/kg，水的比热容c水=4.2×103J/（kg•℃） （1）1kg的干木柴完全燃烧放出的热量是多少J？ （2）水吸收的热量为多少J？ （3）该柴火灶的效率为多少？ 16．成都市政府批复了市民政局《关于环路命名事宜的请示》。经研究，市政府原则同意将第二绕城高速命名为六环路的命名方案，为成都六环路（编号G4202），全长216公里，设计时速100公里，连接青白江区、金堂县、龙泉驿区、双流区、新津县、崇州市、温江区、郫都区、新都区、彭州市、简阳市等12个区（市）县。假如小彤的爸爸驾驶一辆车在成都六环线上以72km/h的速度匀速行驶一周，已知此时发动机的输出功率为46kW，仪表盘上显示2400r/min。求： （1）汽车发动机1min做功　 　次？ （2）汽车的发动机这个过程中一次做功冲程所做的功为多少J？ （3）如果刚上公路时小彤爸爸的汽车里还有10L汽油小彤的爸爸驾车以72km/h绕成都六环一周，至少需要加油多少L的汽油？（已知汽油的热值q＝4.6×107J/kg，汽油密度ρ＝0.8×103kg/m3，开行过程中轿车发动机的效率为60%。） 17．2022年11月8日至13日，第十四届中国航展在珠海国际航展中心举行。我国具有完全自主知识产权的新一代大型喷气式客机C919已完成首次航展试飞，若C919以200m/s的速度匀速直线航行100s，消耗航空燃油3.5×103kg，飞机发动机的功率为。（航空燃油的热值为）求： （1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少？ （2）飞机航行100s牵引力做功是多少？ （3）发动机的效率是多少？ （4）飞机在航行过程中的阻力是多少？ 参考答案 1．C 2．C 3．B 4．A 5．C 6．B 7．B 8．A 9．完全燃烧； 10．10；做功；变小 11．； 12．4.2×106J；32％ 13．吸气； 14．（1）甲乙；甲丙 （2）2.4×104；1.2×106 （3）小；燃料没有完全燃烧（燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收） 15．（1）解：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×1.2×107 J/kg=1.2×107J ； 答：1kg的干木柴完全燃烧放出的热量是1.2×107J； （2）解： 水吸收的热量是：Q吸=c水m（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（60℃-20℃）=8.4×105J； 答：水吸收的热量为8.4×105J； （3）解： 该柴火灶的效率：。 答：该柴火灶的效率为7%。 16．（1）1200 （2）已知此时发动机的输出功率为46kW＝46000W＝46000J/s，即1秒钟对外做功46000J。 仪表盘上显示2400r/min＝2400r/60s＝40r/s，又因内燃机飞轮每转两圈对外做一次功，所以1秒钟对外做功20次。 汽车的发动机一次做功冲程所做的功为：； 答：汽车的发动机这个过程中一次做功冲程所做的功为2300J； （3）根据速度公式可知，小彤的爸爸驾车绕成都六环一周所需时间：； 汽油机对外做的总功为：W＝Pt＝46000W×3×3600s＝4.968×108J； 由公式得需要燃烧汽油释放的总能量：； 由公式Q＝mq得：， 则需要汽油的体积为：； 所以至少需要加油：ΔV＝22.5L-10L＝12.5L 答：至少需要加油12.5L的汽油。 17．（1）解： 消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量为 答：消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是； （2）解： 飞机航行100s牵引力做功为 答：飞机航行100s牵引力做功是； （3）解：发动机的效率为 答：发动机的效率是70%。 （4）解：飞机飞行时的牵引力为 答：飞机在航行过程中的阻力是。 学科网（北京）股份有限公司 $$