第14章 内能的利用【B卷 培优卷】-2024-2025学年九年级物理全一册单元速记·巧练（辽宁专用）

2024-2025学年九年级物理上册单元测试卷（人教版） 第十四章 内能的利用 （B卷•培优卷） （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版八年级上册第14章。 一．选择题（本题共9小题，每小题2分，共18分。在每小题给出的四个选项中，第1-6题只有一项符合题目要求，选对的得2分；第7-9题有多项符合题目要求，全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分) 1．下列说法正确的是（　　） A．内燃机的压缩冲程是将内能转化为机械能 B．一根铁丝很难被拉断，表明固体分子间存在相互作用的斥力 C．沙漠的昼夜温差大的主要原因是沙石的比热容较小 D．热机工作时可以将燃料中的化学能全部转化为机械能 2．如图所示，甲、乙是课堂上看到的两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的其中两个过程示意图，下列说法正确的是（　　） A．甲图的能量转化是内能转化为机械能 B．乙图的能量转化是机械能转化为内能 C．丙图是汽油机的做功冲程 D．丁和乙图是利用内能来做功 3．2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭，在酒泉卫星发射中心成功发射，火箭发射过程中涉及的物理知识，下列说法正确的是（　　） A．火箭燃料在燃烧的过程中，化学能转化为内能 B．火箭燃料燃烧的越充分，燃料的热值就越大 C．火箭使用液态氢作为燃料，是因为液态氢比热容大 D．火箭燃料燃烧推动其升空过程，机械能转化为内能 4．如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（　　） A．小球弹起的高度越来越小，说明在此过程中能量不守恒 B．在此过程中小球的机械能总量是保持不变的 C．小球运动到相同的高度，具有相同的动能 D．在小球的运动中，有一部分机械能转化成了内能 5．如图是某内燃机的能量流向图。下列有关说法正确的是（　　） A．①是废气带走的热量 B．该内燃机是在压缩冲程获得动力 C．该内燃机的效率为28% D．改进构造减小摩擦可提高③所占百分比 6．关于如图所示的四个情景，下列说法正确的是（　　） A．甲图中两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊住重物，主要是由于大气压强的作用 B．乙图中红墨水在热水中比在冷水中扩散快，说明分子做无规则运动的剧烈程度与温度有关 C．丙图双手互搓取暖，是通过热传递方式改变手的内能 D．丁图试管中水蒸气推动风车转动，其能量转化与汽油机压缩冲程相同 7．小明妈妈在煤气灶上煮了一碗老友粉，如图所示，下列分析正确的是（　　） A．用煤气作为燃料，是因为煤气的比热容大 B．米粉入锅后温度升高，其内能增加 C．煮好的老友粉香气四溢，是因为分子在不停地做无规则运动 D．小明不敢大口地喝热气腾腾的汤，是因为面汤含有的热量多 8．如图甲所示是一辆在水平路面上高速行驶的轿车，驾驶员系好安全带全神贯注地驾驶着汽车，如图乙所示，他的座位上有一个头枕。下列说法正确的是（　　） A．小轿车对地面的压力小于其重力 B．安全带能在小轿车急刹车时保护驾驶员 C．该轿车行驶时发动机的工作效率可达到100% D．头枕能在小轿车突然加速时保护驾驶员 9．学校科技节活动中，组织水火箭制作比赛。如图9甲为自制的水火箭结构示意图，图乙为使用打气筒向水火箭内不断打气示意图。当水面上方压强增大到一定程度时，会使水向下喷出，从而使水火箭升空。关于水火箭以下说法正确的是（　　） A．利用打气筒向水火箭内打气，水火箭中空气的内能增大 B．水向下喷出会使水火箭升空，是由于力的作用是相互的 C．水火箭落回地面的过程中，若以水火箭为参照物，地面是向下运动的 D．打气筒将空气压入水火箭内时，能量转化的过程与汽油机的做功冲程相同 二．填空题（本题共6小题，每空1分，共12分） 10．一台单缸四冲程汽油机，工作了一段时间消耗了汽油0.5kg，这些汽油完全燃烧放出的热量为 　 　J；若飞轮的转速为1200r/min，则该汽油机每秒钟做功 　 　次。（汽油的热值为4.6×107J/kg） 11．2023年5月30日，在酒泉基地发射的“神舟十六号”载人飞船升空过程中，燃料舱内的液态氢的热值 　 　（选填“变大”、“不变”或“变小”）；若100g液态氢完全燃烧放出的热量有60%被水吸收，水温升高了50℃，则水的质量为 　 　kg。[q氢＝1.4×108J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 12．小明家使用太阳灶烧水，某次用太阳灶将100kg、25℃的水加热到95℃，那么这些水吸收的热量为 　 　J；若使用木柴加热这些水，假设木柴完全燃烧放出的热量有10%被水吸收，则需要木柴的质量为 　 　kg。[q柴＝1.2×107J/kg] 13．2020年6月23日，我国用长征三号乙运载火箭成功发射第55颗导航卫星，北斗全球卫星导航系统星座部署完美收官。火箭所搭载的导航卫星在离开地面加速上升过程中，机械能不断 　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）；火箭燃料燃烧时将 　 　能转化为内能。 14．如图所示的实验装置是通过 　 　的方式使试管内的水内能增大。水沸腾后，当塞子从试管口喷出，此过程的能量转化与四冲程汽油机 　 　冲程的能量转化情况相同。 15．如图所示是单缸四冲程汽油机某一冲程工作示意图，该冲程是 　 　冲程。若汽油燃烧不充分时，汽油的热值将 　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。 三．作图题（本题共2小题，每小题2分，共4分） 16．如图为汽油机的排气冲程示意图，请在图中A、B方框中分别标出曲轴转动方向及气流流动方向（曲轴转动方向用“”或“”表示，气流流动方向用“←”或“→”表示）。 17．如图甲是某汽油机的吸气冲程时的气门开闭情况和活塞的运动方向，仿照甲图在乙图中画出压缩冲程时的气门开闭和活塞和连杆的大致位置。 四．实验题（本题共4小题，共24分） 18．（4分）某实验小组用如图甲所示的装置比较水和煤油的吸热本领。 （1）加热前，在一个烧杯中倒入320mL的水，为了使水和煤油的质量相同，需要在另一个相同烧杯中倒入 　 　mL的煤油。（ρ油＝0.8g/cm3，ρ水＝1.0g/cm3） （2）用两个相同规格的电加热器来加热水和煤油，每隔1min记录一次温度，整个实验操作无误．图乙中，若图线②反映水的温度随时间的变化规律，则图线 　 　（填序号）可以反映煤油的温度随时间的变化规律，加热过程中，煤油的热值 　 　（选填“变大”“不变”或“变小”）。 （3）同时停止加热，在相同质量的水和煤油温度降低的过程中，水放出的热量与降低的温度之比 　 　（选填“大于”“等于”或“小于”）煤油放出的热量与降低的温度之比。 19．（6分）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量相等，烧杯内的液体质量和初温也相同。 （1）探究不同物质吸热升温的特点，应选择 　 　两图进行实验，如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象，如图丁。由图可以看出，液体 　 　的吸热能力较强，若a的比热容为1.2×103J/（kg•℃），则b的比热容为 　 　J/（kg•℃）； （2）比较不同燃料的热值，应选择 　 　两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过 　 　来反映的（选填“温度计的示数”或“加热时间”）：利用上述装置测得的燃料的热值是 　 　（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）的。 20．（5分）为了比较不同燃料的热值，陆久帅同学设计了如下实验方案。用天平量取相同质量的酒精和碎纸片，组装了如图所示的装置进行实验，请帮助小董完成以下环节： （1）实验中选择用水吸热升温来反映燃料燃烧放出热量的多少，装置中两烧杯中水的质量需要 　 　（选填“相同”或“不同”）。 （2）在组装实验装置时应按照 　 　（选填“先下后上”或“先上后下”）的顺序。 （3）当两种燃料均燃尽后，发现甲装置中温度计示数上升较多，可知道 　 　的热值更大。 （4）陆久帅同学测出了水的质量，结合公式计算出水在这个过程中吸收的热量，然后利用公式q＝，计算得出酒精的热值，请分析陆久帅同学测得的酒精热值的数值 　 　（选填“准确”或“偏小”或“偏大”），请你说明原因：　 　。 21．（9分）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，烧杯内的液体质量也相同。 （1）比较不同燃料的热值，应选择 　 　两图进行实验；比较不同物质的吸热能力，应选择 　 　两图进行实验。 （2）在这两个实验中，仪器安装到位后，都要用到的测量器材是温度计和 　 　。 （3）为了比较液体a和液体b的吸热能力，在设计实验方案时，需要确定以下需要控制的变量，你认为其中多余的是 　 　。 A.采用的加热方式 B.酒精灯里所加酒精量 C.液体a和液体b的质量 D.盛放液体a和液体b的容器 （4）为了比较燃料1和燃料2的热值，应该在燃料完全燃烧后，通过比较 　 　来得出结论（温度计示数/加热时间）。 （5）根据实验测得的数据，分别描绘出a、b两种液体的温度随加热时间变化的图象，如图戊所示，分析图象可知液体 　 　（a/b）的吸热能力更强。若加热过程中无热量损失，则a、b两种液体的比热容之比ca：cb＝　 　。 （6）某同学用图丁装置测酒精的热值。加热前酒精灯的质量为m1，加热一段时间后变为m2，烧杯中水的质量为M，水的初温t1，末温t2，水的比热容用c表示。用以上物理量代入公式，可以粗略算出酒精热值为 　 　。但是，这种方法测出的热值偏 　 　（大/小）。 五、综合应用题（本题共3小题，共22分） 22．（7分）某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤的热值约为3×107J/kg。求： （1）煤完全燃烧产生的热量； （2）经过6min时间加热，水所吸收的热量； （3）煤炉烧水时的热效率。 23．（9分）小王制作了一艘潜水艇模型，使用的燃料热值为2×108J/kg。一次在河里试航，潜水艇以4km/h的速度航行2h。假设潜水艇克服水的阻力做功为3.6×106J，水的密度为1×103kg/m3，g取10N/kg。 （1）该模型在这段时间内，行驶的路程是多少？ （2）潜水艇所受水的阻力是多少？ （3）如果利用燃料的效率为40%，则消耗燃料的质量是多少？ 24．（6分） 汽油机与柴油机谁的热机效率高？ 内燃机的活塞在汽缸里做往复运动时，活塞顶部离开汽缸盖最近时的位置，叫作上止点；活塞顶部离开汽缸盖最远时的位置，叫作下止点。上、下止点的距离叫作活塞行程，简称冲程。活塞在下止点时，活塞上面的空间叫作“汽缸总容积”；活塞在上止点时，活塞上面的空间叫作“燃烧室容积”；汽缸总容积与燃烧室容积的比值叫作“压缩比”。 压缩比表示空气（或燃料混合物）在汽缸中被压缩的程度。压缩比越大，汽缸内气体压缩后的压强越大，温度越高。压缩比是内燃机的主要技术规格之一，汽油机和柴油机的压缩比是不同的。例如：上海生产的165型汽油机的压缩比是6，压缩终了时的压强约为106Pa，温度可达到430℃；东风195型柴油机的压缩比是20，压缩终了时的压强约为3×106Pa～4×106Pa，温度可达到500℃～700℃。压缩比越大，热机效率就越高。 在汽油机里，吸入汽缸内的是燃料混合物，由汽化器把空气和汽油按一定比例进行均匀混合雾化而成，燃料混合物被压缩后，用火花塞点火引爆。汽油机的压缩比在5～8之间，不能任意提高。因为压缩比过大，压缩终了时的气体温度太高，密度太大，使点火时气体的燃烧太剧烈，会造成某一局部压力增长太快，对汽缸和活塞产生巨大的冲击力，发出很大的响声和震动，这种现象叫作“爆震”。发生爆震不仅对机件保养不利，而且使功率显著降低，经济性能大为恶化。 柴油机的点火方式与汽油机不同，当压缩冲程快结束前，由喷油嘴喷出雾状柴油，会自动着火。由于柴油机汽缸里压缩的只是纯空气，没有“爆震”问题，提高压缩比不受此限制。但由于汽缸、活塞等部件能承受的压力限制，柴油机的压缩比也不能过大，通常限制在12～20之间。与汽油机相比，柴油机的热机效率更高一些，其自重也比同样功率的汽油机要大些。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）内燃机的“压缩比”是指 　 　的比值。压缩比越大，热机效率越高。 （2）在汽油机里，当火花塞产生电火花点燃燃料混合物时，会产生高温高压气体推动活塞向下运动，在此过程中将内能转化为 　 　。 （3）通常汽油机的压缩比要小于柴油机的压缩比，其原因在于它们的 　 　不同。 （4）某汽车发动机是以92号汽油为燃料的内燃机，后面表中给出了发动机的相关数据（空燃比是指汽缸内空气和燃油的质量比）。单缸四冲程内燃机完成一个工作循环时，燃料完全燃烧放出的热量是 　 　J。 1min内完成的工作循环数 2400次 汽缸内汽油和空气混合气体的密度 1.3kg/m3 汽缸的工作容积 2.0L 汽油的热值 4.6×107J/kg 发动机最大功率 82.8kW 空燃比 12：1 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年九年级物理上册单元测试卷（人教版） 第十四章 内能的利用（B卷•培优卷） （考试时间：90分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：人教版八年级上册第14章。 一．选择题（本题共9小题，每小题2分，共18分。在每小题给出的四个选项中，第1-6题只有一项符合题目要求，选对的得2分；第7-9题有多项符合题目要求，全部选对的得2分，选对但不全的得1分，有选错的得0分) 1．下列说法正确的是（　　） A．内燃机的压缩冲程是将内能转化为机械能 B．一根铁丝很难被拉断，表明固体分子间存在相互作用的斥力 C．沙漠的昼夜温差大的主要原因是沙石的比热容较小 D．热机工作时可以将燃料中的化学能全部转化为机械能 【答案】C 【解答】解：A、内燃机工作时，压缩冲程中将机械能转化为内能，故A错误； B、由于分子间存在引力，因此一根铁丝很难被拉断，故B错误； C、根据Q＝cmΔt，质量和吸收相同热量时，沙漠地区主要是沙石，沙石的比热容小，沙石的温度变化量大，所以昼夜温差大，故C正确； A、内燃机工作时，并不能将燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有用功，转化为机械能，有很大一部分能量在工作过程中损耗掉了，故D错误。 故选：C。 2．如图所示，甲、乙是课堂上看到的两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的其中两个过程示意图，下列说法正确的是（　　） A．甲图的能量转化是内能转化为机械能 B．乙图的能量转化是机械能转化为内能 C．丙图是汽油机的做功冲程 D．丁和乙图是利用内能来做功 【答案】D 【解答】解：甲图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧。是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程。 乙图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能。 丙图两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，压缩冲程是把机械能转化为内能的过程。 丁图两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，火花塞点火，是做功冲程，做功冲程将内能转化为机械能。 综上所述，ABC错误，D正确。 故选：D。 3．2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭，在酒泉卫星发射中心成功发射，火箭发射过程中涉及的物理知识，下列说法正确的是（　　） A．火箭燃料在燃烧的过程中，化学能转化为内能 B．火箭燃料燃烧的越充分，燃料的热值就越大 C．火箭使用液态氢作为燃料，是因为液态氢比热容大 D．火箭燃料燃烧推动其升空过程，机械能转化为内能 【答案】A 【解答】解：A．火箭燃料在燃烧时发生化学变化经，燃烧的过程中将化学能转化成内能，故A符合题意； B．燃料的热值是燃料本身具有的性质，与燃烧是否充分无关，故B不符合题意； C．热值表示燃料燃烧的放热本领，比热容表示在热传递过程中的吸热或放热本领，使用液态氢作为燃料是因为液态氢的热值大，在质量一定时，燃烧放热多，故C不符合题意； D．火箭推动升空过程应该是内能转化为机械能，故D不符合题意。 故选：A。 4．如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是（　　） A．小球弹起的高度越来越小，说明在此过程中能量不守恒 B．在此过程中小球的机械能总量是保持不变的 C．小球运动到相同的高度，具有相同的动能 D．在小球的运动中，有一部分机械能转化成了内能 【答案】D 【解答】解：AB、小球质量不变，运动过程中弹起的高度越来越小，说明重力势能越来越小；小球速度越来越慢，说明动能越来越小；机械能等于动能和势能的总和，则小球的机械能减少；机械能减少的原因是克服与空气摩擦做功，与地面撞击做功，能量的总量是不变的，故AB错误； C、小球运动到相同的高度，质量不变，速度不同，动能不同，重力势能相同，故C错误； D、在小球的运动中，与空气摩擦做功或与地面撞击做功，有一部分机械能转化成了内能，故D正确。 故选：D。 5．如图是某内燃机的能量流向图。下列有关说法正确的是（　　） A．①是废气带走的热量 B．该内燃机是在压缩冲程获得动力 C．该内燃机的效率为28% D．改进构造减小摩擦可提高③所占百分比 【答案】C 【解答】解：A、在热机的能量损失中，废气带走了大部分的热量，故A错误； B、做功冲程中高温高压的燃气推动活塞向下运动，将内能转化为机械能，使机器获得动力，故B错误； C、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，由图乙可知，输出有用机械能所占比例为：100%﹣36%﹣30%﹣6%＝28%，即该汽油机的效率为28%，故C正确； D、改进构造减小摩擦不会提高废气带走了的热量比例，故D错误。 故选：C。 6．关于如图所示的四个情景，下列说法正确的是（　　） A．甲图中两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊住重物，主要是由于大气压强的作用 B．乙图中红墨水在热水中比在冷水中扩散快，说明分子做无规则运动的剧烈程度与温度有关 C．丙图双手互搓取暖，是通过热传递方式改变手的内能 D．丁图试管中水蒸气推动风车转动，其能量转化与汽油机压缩冲程相同 【答案】B 【解答】解：A、甲图中两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊住重物，主要是由于分子引力的作用，故A错误； B、乙图中红墨水在热水中比在冷水中扩散快，说明分子做无规则运动的剧烈程度与温度有关，故B正确； C、丙图双手互搓取暖，是通过做功的方式改变手的内能，故C错误； D、丁图试管中水蒸气推动风车转动，其能量转化是内能转化为机械能，其能量转化与汽油机压缩冲程不相同，故D错误。 故选：B。 7．小明妈妈在煤气灶上煮了一碗老友粉，如图所示，下列分析正确的是（　　） A．用煤气作为燃料，是因为煤气的比热容大 B．米粉入锅后温度升高，其内能增加 C．煮好的老友粉香气四溢，是因为分子在不停地做无规则运动 D．小明不敢大口地喝热气腾腾的汤，是因为面汤含有的热量多 【答案】BC 【解答】解：A．用煤气作为燃料，是因为煤气的热值比较高，故A错误； B．米粉入锅后温度升高，其内能增加，故B正确； C．分子永不停息地做无规则运动。煮好的老友粉香气四溢的原因是老友粉温度很高，香气分子无规则运动的速度加剧，所以“香气四溢”，故C正确； D．不敢大口地喝热气腾腾的汤，是因为汤温度较高，不能说含有的热量较多，故D错误。 故选：BC。 8．如图甲所示是一辆在水平路面上高速行驶的轿车，驾驶员系好安全带全神贯注地驾驶着汽车，如图乙所示，他的座位上有一个头枕。下列说法正确的是（　　） A．小轿车对地面的压力小于其重力 B．安全带能在小轿车急刹车时保护驾驶员 C．该轿车行驶时发动机的工作效率可达到100% D．头枕能在小轿车突然加速时保护驾驶员 【答案】ABD 【解答】解：A．小轿车上方成弧线形，上方空气流速大，压强小，汽车受到一个大气压产生的向上的力，所以对地面的压力小于重力，故A正确； B．在小轿车急刹车时，驾驶员由于惯性会继续向前运动，安全带起到保护驾驶员的作用，故B正确； C．机械在使用过程中不可避免的会产生额外功，所以该轿车行驶时发动机的工作效率不可能达到100%，故C错误； D．在小轿车突然加速时，驾驶员由于惯性会保持原来的运动状态，后方的头枕可以保护驾驶员，防止椅子撞击对驾驶员头部造成伤害，故D正确。 故选：ABD。 9．学校科技节活动中，组织水火箭制作比赛。如图9甲为自制的水火箭结构示意图，图乙为使用打气筒向水火箭内不断打气示意图。当水面上方压强增大到一定程度时，会使水向下喷出，从而使水火箭升空。关于水火箭以下说法正确的是（　　） A．利用打气筒向水火箭内打气，水火箭中空气的内能增大 B．水向下喷出会使水火箭升空，是由于力的作用是相互的 C．水火箭落回地面的过程中，若以水火箭为参照物，地面是向下运动的 D．打气筒将空气压入水火箭内时，能量转化的过程与汽油机的做功冲程相同 【答案】AB 【解答】解：A、利用打气筒向水火箭内打气的过程中，压缩筒内空气做功，水火箭中空气的内能在增大，故A正确； B、水火箭向下喷水，给水一个向下的力，由于物体间力的作用是相互的，水给水火箭一个向上的力，使水火箭升空，故B正确； C、水火箭落回地面的过程中，若以水火箭为参照物，地面与火箭之间的距离变小，地面是向上运动的，故C错误； D、向打气筒内打气的过程是机械能转化为内能，汽油机的压缩冲程中机械能转化为内能，能量转化方式相同，故D错误。 故选：AB。 二．填空题（本题共6小题，每空1分，共12分） 10．一台单缸四冲程汽油机，工作了一段时间消耗了汽油0.5kg，这些汽油完全燃烧放出的热量为 　2.3×107　J；若飞轮的转速为1200r/min，则该汽油机每秒钟做功 　10　次。（汽油的热值为4.6×107J/kg） 【答案】故答案为：2.3×107；10。 【解答】解：； 内燃机一个工作循环，经历4个冲程，燃气对外做功2次，活塞往返2次，曲轴转动2圈，飞轮转速是1200r/min，一个工作循环中转动2圈才做功1次，所以汽油机每分钟可以做功600次，每秒钟做功10次。 故答案为：2.3×107；10。 11．2023年5月30日，在酒泉基地发射的“神舟十六号”载人飞船升空过程中，燃料舱内的液态氢的热值 　不变　（选填“变大”、“不变”或“变小”）；若100g液态氢完全燃烧放出的热量有60%被水吸收，水温升高了50℃，则水的质量为 　40　kg。[q氢＝1.4×108J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 【答案】不变；40。 【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； （2）100g液态氢完全燃烧释放出的热量：Q放＝m氢q氢＝0.1kg×1.4×108J/kg＝1.4×107J； 水吸收的热量：Q吸＝ηQ放＝60%×1.4×107J＝8.4×106J， 由Q吸＝cmΔt得水的质量为：m水＝＝＝40kg。 故答案为：不变；40。 12．小明家使用太阳灶烧水，某次用太阳灶将100kg、25℃的水加热到95℃，那么这些水吸收的热量为 　2.94×107　J；若使用木柴加热这些水，假设木柴完全燃烧放出的热量有10%被水吸收，则需要木柴的质量为 　24.5　kg。[q柴＝1.2×107J/kg] 【答案】2.94×107；24.5。 【解答】解：（1）根据吸热公式可知水吸收的热量： Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（95℃﹣25℃）＝2.94×107J； （2）根据效率公式可知完全燃烧木柴放出的热量： Q放＝＝＝2.94×108J； 由Q放＝mq得，加热这些水需要燃烧木柴的质量： m柴＝＝＝24.5kg。 故答案为：2.94×107；24.5。 13．2020年6月23日，我国用长征三号乙运载火箭成功发射第55颗导航卫星，北斗全球卫星导航系统星座部署完美收官。火箭所搭载的导航卫星在离开地面加速上升过程中，机械能不断 　变大　（选填“变大”“变小”或“不变”）；火箭燃料燃烧时将 　化学　能转化为内能。 【答案】变大；化学。 【解答】解：导航卫星在离开地面加速上升过程中，质量不变，速度增大，高度增大，因此动能和重力势能都增大，机械能也增大。燃料燃烧时，消耗化学能，产生内能，将燃料的化学能转化为内能。 故答案为：变大；化学。 14．如图所示的实验装置是通过 　热传递　的方式使试管内的水内能增大。水沸腾后，当塞子从试管口喷出，此过程的能量转化与四冲程汽油机 　做功　冲程的能量转化情况相同。 【答案】热传递；做功。 【解答】解：如图，实验装置用酒精灯对水进行加热，水从酒精灯火焰吸收热量，是通过热传递的方式使试管内的水内能增大。 水沸腾后，当塞子从试管口喷出，此过程中，水蒸气对塞子做功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能；汽油机的做功冲程中，缸内气体体积膨胀，推动活塞做功，将内能转化为机械能，所以，图中的此过程的能量转化与四冲程汽油机做功冲程的能量转化情况相同。 故答案为：热传递；做功。 15．如图所示是单缸四冲程汽油机某一冲程工作示意图，该冲程是 　压缩　冲程。若汽油燃烧不充分时，汽油的热值将 　不变　（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】压缩；不变。 【解答】解：（1）由图可知，该热机的进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，所以该冲程是压缩冲程； （2）燃料完全燃烧放出的热量与燃料质量之比叫作燃料的热值，热值是燃料的一种属性，故汽油燃烧不充分时，汽油的热值仍然不变。 故答案为：压缩；不变。 三．作图题（本题共2小题，每小题2分，共4分） 16．如图为汽油机的排气冲程示意图，请在图中A、B方框中分别标出曲轴转动方向及气流流动方向（曲轴转动方向用“”或“”表示，气流流动方向用“←”或“→”表示）。 【答案】。 【解答】解：排气冲程中，进气门关闭，排气门打开，气体流出气缸，活塞向上运动： 。 17．如图甲是某汽油机的吸气冲程时的气门开闭情况和活塞的运动方向，仿照甲图在乙图中画出压缩冲程时的气门开闭和活塞和连杆的大致位置。 【答案】 【解答】解：在内燃机的压缩冲程中，两个气门都关闭，活塞向上运动；如下图所示： 。 四．实验题（本题共4小题，共24分） 18．（4分）某实验小组用如图甲所示的装置比较水和煤油的吸热本领。 （1）加热前，在一个烧杯中倒入320mL的水，为了使水和煤油的质量相同，需要在另一个相同烧杯中倒入 　400　mL的煤油。（ρ油＝0.8g/cm3，ρ水＝1.0g/cm3） （2）用两个相同规格的电加热器来加热水和煤油，每隔1min记录一次温度，整个实验操作无误．图乙中，若图线②反映水的温度随时间的变化规律，则图线 　①　（填序号）可以反映煤油的温度随时间的变化规律，加热过程中，煤油的热值 　不变　（选填“变大”“不变”或“变小”）。 （3）同时停止加热，在相同质量的水和煤油温度降低的过程中，水放出的热量与降低的温度之比 　大于　（选填“大于”“等于”或“小于”）煤油放出的热量与降低的温度之比。 【答案】（1）400；（2）①；不变；（3）大于。 【解答】解：（1）水的体积：V水＝320mL＝320cm3， 根据ρ＝知水的质量为： m水＝ρ水V水＝1.0g/cm3×320cm3＝320g， 由题知，煤油的质量：m油＝m水＝320g， 煤油的体积： V油＝＝＝400cm3＝400mL； （2）可观察图象，在加热时间相同的情况下，水和煤油吸收的热量相同，①的温度变化量大，故①的吸热能力弱，又因②是水的温度随时间的变化规律图象，水的比热容又大于煤油的比热容，故图线①可以反映煤油的温度随时间的变化规律； 热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，所以加热过程中，煤油的热值大小不变； （3）由Q放＝cmΔt可知，放出的热量与降低的温度之比＝cm， 在质量相同的情况下，水的比热容大于煤油的比热容，水放出的热量与降低的温度之比大于煤油放出的热量与降低的温度之比。 故答案为：（1）400；（2）①；不变；（3）大于。 19．（6分）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量相等，烧杯内的液体质量和初温也相同。 （1）探究不同物质吸热升温的特点，应选择 　甲、丙　两图进行实验，如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象，如图丁。由图可以看出，液体 　B　的吸热能力较强，若a的比热容为1.2×103J/（kg•℃），则b的比热容为 　2.4×103　J/（kg•℃）； （2）比较不同燃料的热值，应选择 　甲、乙　两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过 　温度计的示数　来反映的（选填“温度计的示数”或“加热时间”）：利用上述装置测得的燃料的热值是 　偏小　（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）的。 【答案】（1）甲、丙；b；2.4×103；（2）甲、乙；温度计的示数；偏小。 【解答】解：（1）比较不同物质吸热升温的特点：应控制燃料相同而吸热物质不同，选择甲、丙两图进行实验； 如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体，由图可以看出，b液体的温度升高得较慢，b液体的比热容较大；液体b的吸热能力较强； 由20℃升到80℃，a用时10min，b用时20min，即b吸收的热量是a的2倍，而两种液体的质量相等，根据Q＝cmΔt可知，在质量和升高的温度相同的情况下，吸热与比热容成正比，则b的比热容为：c＝2×1.2×103J/（kg•℃）＝2.4×103J/（kg•℃）； （2）比较不同燃料的热值，应控制被加热液体的种类相同而燃料不同；故应选择甲、乙两图进行实验。根据转换法，同时点燃燃料后，需等待燃料燃尽后然后通过观察比较烧杯内液体升高的温度来比较两种燃料热值大小； 比较不同物质的比热容，应控制物质的质量、燃料相同和加热时间相同而吸热的物质种类不同，故应甲、丙两图进行实验；实验中通过加热时间反映吸收热量的多少；在加热的过程中，燃料不能完全燃烧，测量的放出的热量偏少，故热值的测量值偏小。 故答案为：（1）甲、丙；b；2.4×103；（2）甲、乙；温度计的示数；偏小。 20．（5分）为了比较不同燃料的热值，陆久帅同学设计了如下实验方案。用天平量取相同质量的酒精和碎纸片，组装了如图所示的装置进行实验，请帮助小董完成以下环节： （1）实验中选择用水吸热升温来反映燃料燃烧放出热量的多少，装置中两烧杯中水的质量需要 　相同　（选填“相同”或“不同”）。 （2）在组装实验装置时应按照 　先下后上　（选填“先下后上”或“先上后下”）的顺序。 （3）当两种燃料均燃尽后，发现甲装置中温度计示数上升较多，可知道 　酒精　的热值更大。 （4）陆久帅同学测出了水的质量，结合公式计算出水在这个过程中吸收的热量，然后利用公式q＝，计算得出酒精的热值，请分析陆久帅同学测得的酒精热值的数值 　偏小　（选填“准确”或“偏小”或“偏大”），请你说明原因：　酒精燃烧放出的热量不能完全被 水所吸收且酒精可能没有完全燃烧　。 【答案】（1）相同；（2）先下后上；（3）酒精；（4）偏小，酒精燃烧放出的热量不能完全被 水所吸收且酒精可能没有完全燃烧。 【解答】解：（1）根据Q＝cmΔt知，实验中选择用水吸热升温来反映燃料燃烧放出热量的多少，比热容相同，必须质量相同，温度变化越大，表示吸热越多，故装置中两烧杯中水的质量需要相同； （2）为了确保用酒精灯的外焰加热，应按自下而上的顺序组装。 （3）当两种燃料均燃尽后，发现甲装置中温度计示数上升较多，说明甲燃料放出的热量较多，而质量相等，根据Q＝qm知，酒精的热值更大。 （4）陆久帅同学测出了水的质量，结合公式 计算出水在这个过程中吸收的热量，然 后利用公式计算得出酒精的热值，由于酒精不可能完全燃烧，且加热过程存在热损失，则计算的热量偏小。 故答案为：（1）相同；（2）先下后上；（3）酒精；（4）偏小，酒精燃烧放出的热量不能完全被 水所吸收且酒精可能没有完全燃烧。 21．（9分）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，烧杯内的液体质量也相同。 （1）比较不同燃料的热值，应选择 　甲、乙　两图进行实验；比较不同物质的吸热能力，应选择 　甲、丙　两图进行实验。 （2）在这两个实验中，仪器安装到位后，都要用到的测量器材是温度计和 　天平　。 （3）为了比较液体a和液体b的吸热能力，在设计实验方案时，需要确定以下需要控制的变量，你认为其中多余的是 　B　。 A.采用的加热方式 B.酒精灯里所加酒精量 C.液体a和液体b的质量 D.盛放液体a和液体b的容器 （4）为了比较燃料1和燃料2的热值，应该在燃料完全燃烧后，通过比较 　温度计示数　来得出结论（温度计示数/加热时间）。 （5）根据实验测得的数据，分别描绘出a、b两种液体的温度随加热时间变化的图象，如图戊所示，分析图象可知液体 　a　（a/b）的吸热能力更强。若加热过程中无热量损失，则a、b两种液体的比热容之比ca：cb＝　2：1　。 （6）某同学用图丁装置测酒精的热值。加热前酒精灯的质量为m1，加热一段时间后变为m2，烧杯中水的质量为M，水的初温t1，末温t2，水的比热容用c表示。用以上物理量代入公式，可以粗略算出酒精热值为 　　。但是，这种方法测出的热值偏 　小　（大/小）。 【答案】（1）甲、乙；甲、丙；（2）天平；（3）B；（4）温度计示数；（5）a；2：1；（6）；小。 【解答】解：（1）为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲、乙两图进行实验； 为了比较两种液体的比热容，需要燃烧同种燃料，加热不同的液体，且液体的质量相同，在加热时间相同时，通过温度计的示数高低进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲、丙两图进行实验； （2）根据控制变量法可知，比较不同物质的吸热能力时，需要控制两种物质的质量和初温相同；比较不同燃料的热值时，需要控制两种燃料的质量相同，需要用温度计测量液体升高的温度；所以都需要用到温度计和天平； （3）AD、采用完全相同的加热方式，是为了使热源放出相同的热量；盛放a液体和b液体的容器相同，目的使a和b两种液体在相同的时间吸收相同的热量，故AD有必要； B、酒精灯里所加酒精量相同，B没有必要； C、根据比较吸热能力的2种方法，要控制不同物质的质量相同，C有必要； 所以B选项多余； （4）实验时应比较相同质量的燃料1和燃料2完全燃尽后液体升高的温度，即根据温度计上升的示数比较燃料热值的大小； （5）由图乙可知，相同质量的a、b液体，被加热相同的，时间（吸收相同的热量），a液体升温慢，b液体升温快，说明a液体的吸热本领强； 根据图乙可知，a、b都加热5min，A温度变化量为30℃﹣10℃＝20℃，B温度变化量为50℃﹣10℃＝40℃； 由Qa＝Qb＝cmΔt可得：camΔta＝cbmΔtb；caΔta＝cbΔtb； 则：ca：cb＝Δtb：Δta＝2：1； （6）水吸收的热量Q吸＝cM（t2﹣t1）； 酒精灯放出的热量Q放＝Q吸＝cM（t2﹣t1）； 燃烧酒精的质量m＝m1﹣m2， 由Q＝mq可得酒精的热值q＝＝；因为燃料无法完全燃烧以及没有考虑在加热过程中热量的散失，所以测量值比课本中的“标准值”偏小。 故答案为：（1）甲、乙；甲、丙；（2）天平；（3）B；（4）温度计示数；（5）a；2：1；（6）；小。 五、综合应用题（本题共3小题，共22分） 22．（7分）某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤的热值约为3×107J/kg。求： （1）煤完全燃烧产生的热量； （2）经过6min时间加热，水所吸收的热量； （3）煤炉烧水时的热效率。 【答案】（1）煤完全燃烧产生的热量为6×107 J； （2）经过6min时间加热，水所吸收的热量为2.52×106J； （3）煤炉烧水时的热效率为4.2%。 【解答】解：（1）煤完全燃烧产生的热量： Q放＝mq＝2kg×3×107 J/kg＝6×107J； （2）水的质量m水＝10kg，加热6min水温度升高度数Δt＝80℃﹣20℃＝60℃， Q吸＝cm水Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×10kg×60℃＝2.52×106J； （3）煤炉烧水时的热效率： η＝×100%＝×100%＝4.2% 答：（1）煤完全燃烧产生的热量为6×107 J； （2）经过6min时间加热，水所吸收的热量为2.52×106J； （3）煤炉烧水时的热效率为4.2%。 23．（9分）小王制作了一艘潜水艇模型，使用的燃料热值为2×108J/kg。一次在河里试航，潜水艇以4km/h的速度航行2h。假设潜水艇克服水的阻力做功为3.6×106J，水的密度为1×103kg/m3，g取10N/kg。 （1）该模型在这段时间内，行驶的路程是多少？ （2）潜水艇所受水的阻力是多少？ （3）如果利用燃料的效率为40%，则消耗燃料的质量是多少？ 【答案】（1）该模型在这段时间内，行驶的路程是8km； （2）潜水艇所受水的阻力是450N； （3）如果利用氢能的效率为40%，则消耗燃料的质量是4.5×10﹣2kg。 【解答】解：（1）由知道，该模型在这段时间内，行驶的路程是s＝vt＝4km/h×2h＝8km； （2）由W＝Fs知道，牵引力大小 ， 因为潜水艇匀速行驶，所以，潜水艇所受水的阻力是f＝F＝450N； （3）由知道，燃料燃烧放出的热量 Q放＝W总＝＝＝9×106J， 消耗燃料的质量是m＝＝＝4.5×10﹣2kg。 答：（1）该模型在这段时间内，行驶的路程是8km； （2）潜水艇所受水的阻力是450N； （3）如果利用氢能的效率为40%，则消耗燃料的质量是4.5×10﹣2kg。 24．（6分） 汽油机与柴油机谁的热机效率高？ 内燃机的活塞在汽缸里做往复运动时，活塞顶部离开汽缸盖最近时的位置，叫作上止点；活塞顶部离开汽缸盖最远时的位置，叫作下止点。上、下止点的距离叫作活塞行程，简称冲程。活塞在下止点时，活塞上面的空间叫作“汽缸总容积”；活塞在上止点时，活塞上面的空间叫作“燃烧室容积”；汽缸总容积与燃烧室容积的比值叫作“压缩比”。 压缩比表示空气（或燃料混合物）在汽缸中被压缩的程度。压缩比越大，汽缸内气体压缩后的压强越大，温度越高。压缩比是内燃机的主要技术规格之一，汽油机和柴油机的压缩比是不同的。例如：上海生产的165型汽油机的压缩比是6，压缩终了时的压强约为106Pa，温度可达到430℃；东风195型柴油机的压缩比是20，压缩终了时的压强约为3×106Pa～4×106Pa，温度可达到500℃～700℃。压缩比越大，热机效率就越高。 在汽油机里，吸入汽缸内的是燃料混合物，由汽化器把空气和汽油按一定比例进行均匀混合雾化而成，燃料混合物被压缩后，用火花塞点火引爆。汽油机的压缩比在5～8之间，不能任意提高。因为压缩比过大，压缩终了时的气体温度太高，密度太大，使点火时气体的燃烧太剧烈，会造成某一局部压力增长太快，对汽缸和活塞产生巨大的冲击力，发出很大的响声和震动，这种现象叫作“爆震”。发生爆震不仅对机件保养不利，而且使功率显著降低，经济性能大为恶化。 柴油机的点火方式与汽油机不同，当压缩冲程快结束前，由喷油嘴喷出雾状柴油，会自动着火。由于柴油机汽缸里压缩的只是纯空气，没有“爆震”问题，提高压缩比不受此限制。但由于汽缸、活塞等部件能承受的压力限制，柴油机的压缩比也不能过大，通常限制在12～20之间。与汽油机相比，柴油机的热机效率更高一些，其自重也比同样功率的汽油机要大些。 请根据上述材料，回答下列问题： （1）内燃机的“压缩比”是指 　汽缸总容积与燃烧室容积　的比值。压缩比越大，热机效率越高。 （2）在汽油机里，当火花塞产生电火花点燃燃料混合物时，会产生高温高压气体推动活塞向下运动，在此过程中将内能转化为 　机械能　。 （3）通常汽油机的压缩比要小于柴油机的压缩比，其原因在于它们的 　点火方式和吸入物质　不同。 （4）某汽车发动机是以92号汽油为燃料的内燃机，后面表中给出了发动机的相关数据（空燃比是指汽缸内空气和燃油的质量比）。单缸四冲程内燃机完成一个工作循环时，燃料完全燃烧放出的热量是 　9.2×103　J。 1min内完成的工作循环数 2400次 汽缸内汽油和空气混合气体的密度 1.3kg/m3 汽缸的工作容积 2.0L 汽油的热值 4.6×107J/kg 发动机最大功率 82.8kW 空燃比 12：1 【答案】（1）汽缸总容积与燃烧室容积；（2）机械能；（3）点火方式和吸入物质；（4）9.2×103。 【解答】解：（1）由题意知汽缸总容积与燃烧室容积的比值叫作“压缩比”，压缩比越大，热机效率就越高； （2）在汽油机里，当火花塞产生电火花点燃燃料混合物时，将燃料的化学能转化为内能，高温高压气体推动活塞向下运动将内能转化为活塞的机械能； （3）根据题意知汽油机和柴油机的点火方式不同、吸入物质不同以及气缸里被压缩的物质不同使得汽油机的压缩比要小于柴油机的压缩比； （4）由表格可知汽缸内汽油和空气混合气体的密度ρ＝1.3kg/m3， 汽缸的工作容积即汽油和空气混合气体的体积：V＝2.0L＝2dm3＝2×10﹣3m3， 由可知汽油和空气混合气体的质量为：m＝ρV＝1.3kg/m3×2×10﹣3m3＝2.6×10﹣3kg， 汽油的质量为：m′＝2.6×10﹣3kg×＝2×10﹣4kg， 则汽油完全燃烧放出的热量为：Q放＝qm′＝4.6×107J/kg×2×10﹣4kg＝9.2×103J。 故答案为：（1）汽缸总容积与燃烧室容积；（2）机械能；（3）点火方式和吸入物质；（4）9.2×103。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$