第十四章 内能与热机 （举一反三·单元测试）物理沪科版2024九年级全一册

第十四章 内能与热机 （满分100分 考试用时90分钟） 一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题只有一个选项符合题意） 1. 下列实例中属于做功改变物体内能的是（　　） A. 图甲中，炉火烧水 B. 图乙中，搓手取暖 C. 图丙中，用暖手宝暖手 D. 图丁中，热鸡蛋放在冷水中冷却 2. 如图是小明煮的一碗冒着“白气”的面条。他将木筷和金属勺同时放入其中，过一会感觉金属勺烫手而木筷不烫手。下列说法正确的是（　　） A. 木材的导热性比金属好 B. 木筷不烫手其内能不变 C. 金属勺通过热传递变烫 D. “白气”是由汽化形成的 3. 小丽为妈妈的生日做了一桌美食（如图所示），下列对美食制作过程说法正确的是（ ） A. 锅中冒出的“白气”是水蒸气液化形成的 B. 砂锅煲汤是通过热传递的方式减小内能 C. 冰冻食物在解冻过程中温度不断降低 D. 食物香气四溢是因为分子之间存在引力 4. 如图所示是一个香蕉炉，点燃炉内蜡烛加热香蕉液，一会儿，房间内充满了香气，对这过程分析正确的是（ ） A. 蜡烛燃烧将内能转化为化学能 B. 香蕉液通过做功增加内能 C. 香蕉液吸热升华变成香气 D. 香气弥漫是扩散现象 5. 关于温度、内能、热量、功的说法错误的是（ ） A. 物体温度升高，不一定吸收了热量 B. 物体温度升高，内能一定增加 C. 物体内能增加，一定是外界对它做了功 D. 物体吸收热量，温度可能不变 6. 下列关于燃料的热值说法正确的是（　　） A. 燃料燃烧越充分，其热值越大 B. 燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少 C. 一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小 D. 焦炭的热值是，完全燃烧1kg焦炭能放出的热量 7. 汽车的发动机大多数是内燃机，内燃机是热机的一种，下列关于热机和环境保护的说法，正确的是（　　） A. 热机排出的尾气没有内能 B. 热机的效率能达到100% C. 热机的大量使用会造成环境污染 D. 汽油机的做功冲程是将机械能转化成内能 8. 内燃机的发明是第二次工业革命中应用技术领域的一项重大成就。如图所示为单缸四冲程汽油机的一个冲程示意图，若该汽油机的效率为30%，飞轮每分钟转动1800圈（），则下列说法正确的是（　　） A. 图中所示冲程是做功冲程 B. 若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的有用功为 C. 该汽油机在1s内做功30次 D. 汽油机消耗的燃料越少，效率一定越高 9. 我国研制的全球首款本体热效率达53.09%的柴油机正式亮相世界内燃机大会，刷新了柴油机热效率的世界纪录。下图所示内燃机的四个冲程，气缸内气体的内能最小的是（　　） A. B. C. D. 10. 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 二、多项选择题（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题至少有两个选项符合题意，都选对得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11. 图甲所示为一款新型水杯，将沸水倒入杯中，轻摇几下后，水温便可降至左右，并能保温3小时。图乙为其内部结构图，杯壁的不锈钢夹层中有晶体传热材料，其在常温下是固态，会随着温度的变化发生可逆的固液转换。取0.3kg该晶体材料，对其进行加热，其温度与吸收的热量关系如图丙所示。下列分析正确的是（ ） A. 该晶体材料的熔点为 B. 在BC段，该晶体材料的内能保持不变 C. 在AB段，该晶体材料分子热运动变剧烈 D. 该晶体材料的比热容为 12. 长征五号遥八运载火箭携带嫦娥六号月球探测器从中国文昌航天发射场成功发射。飞行约37分钟后，将嫦娥六号探测器送入地月转移轨道，由此开启世界首次月背“挖宝”之旅。下列说法正确的是（ ） A. 火箭应选用密度小、热值大的燃料 B. 火箭点火时，底座的温度升高，含有的热量增大 C. 火箭升空时，向下喷气获得推力与内燃机的压缩冲程相似 D. 地面监控通信系统通过电磁波监控火箭发射过程 三、填空题（本题共10小题，每空1分，共23分） 13. 熨斗古代亦称“火斗”，最早出现于西汉，以青铜质地为主，用高温熨平衣物，是通过_________方式改变物体内能的。宋元时期，出现了如图所示带木把的熨斗，相比金属把，使用更安全，是由于木头具有_________的物理属性。 14. 两个相同的容器中分别装入质量相同的甲、乙两种液体，使用相同的热源为其加热，液体温度与加热时间的关系如图所示，若甲、乙两液体吸收相同的热量，则__________液体升高的温度较多；两者比较，__________液体更适合作汽车的冷却剂。 15. 2024年4月30日，全球最大的压缩空气储能项目在我国并网发电，工作原理如图。在用电低谷时段利用电网多余电能驱动压缩机压缩空气，使空气______增大（填能量形式）；在用电高峰时段高压空气被释放，膨胀对外______，使膨胀机转动，将内能转化为______，带动发电机产生电能输送至电网。 16. 我国运载火箭将“神舟十二号”载人飞船准确送入预定轨道。以火箭为参照物，该飞船是______的；火箭工作时将______能转化为机械能；火箭______热机（选填“属于”或“不属于”）。 17. 如图所示是四冲程汽油机内部剖面图，此为________冲程；汽油机需要用冷却液进行降温，是利用了冷却液的________大的特性。 18. 冬季夜晚，池塘里有60m3的水凝固成冰，则这些冰的质量为_______kg，此过程中是通过______方式来减少内能的。（ρ水=1.0×103kg/m3） 19. 一台汽油机飞轮的转速为3600 r/min， 在1s内汽油机对外做了_______ 次功。如果汽油机在一段时间内消耗了 0.5kg汽油，若这些汽油完全燃烧，可放出热量______ J。汽油机用水作冷却液，是利用水的_______大的特点。（q汽油=4.6×107J/kg） 20. 用某型号天然气热水器烧水，完全燃烧热值为3.2×107J/m3的天然气0.125m3，放出热量______J；若该热水器的加热效率为84%，则能将40kg初始温度为20℃的水加热至_____ ℃，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。 21. 楼房中的“暖气”一般采用热水循环的方式将热带到房屋中通过热传递供暖，这是因为水的______大，若暖气中50kg的水，温度降低2℃，放出的热量是___________J。 22. 汽油机在______冲程中将内能转化为机械能。若某汽车的汽油机在一段时间内所做的有用功为，效率为25%，则该汽油机在这段时间内消耗______kg的汽油（汽油的热值取）。 四、简答与作图题（本题共3小题，每小题2分，共6分） 23.夏天，烈日炎炎的中午，小聪去露天游泳池游泳。赤脚站在池边的水泥台上感觉烫脚，而进入水中却感觉水是凉爽的。上岸后，风一吹，感觉有些凉。请你解释： （1）为什么小聪感觉水泥台是烫脚的，而水是凉爽的？ （2）为什么小聪上岸后，风一吹感觉有些凉？ 24. 把图钉按在铅笔的一端，手握铅笔使图钉帽在粗糙的硬纸板上来回摩擦，图钉帽会发热发烫。请用所学的物理知识解释这种现象。 25.英国物理学家斯特林于1816年发明了“斯特林发动机”。斯特林发动机气缸内工作介质易汽化、易液化，该介质经过吸热膨胀，冷却压缩的循环过程输出动力，因此又被称为热气机。某工程师按照“斯特林发动机”原理设计了如图甲所示的模型机，工作过程中飞轮持续旋转如图乙。请结合所学知识解释飞轮能持续转动的工作原理。 五、实验探究题（本题共2小题，共15分） 26. （7分）小姜利用如图1所示的装置“比较不同物质吸热的情况”。 （1）器材：相同规格的电加热器、烧杯、温度计各两个，以及______（填测量工具）、托盘天平（含砝码）、水和煤油； （2）选取两个相同规格的电加热器进行实验，目的是为了通过比较______来比较物质吸收热量的多少； （3）实验中选取初温不同、______相同的水和煤油，分别倒入烧杯中，用电加热器加热，当它们吸收相同的热量时，通过比较______来比较不同物质吸热能力的强弱； （4）如图2所示，小姜正确使用温度计测量液体的温度，按照图中______（选填“A”、“B”或“C”）方法读数是正确的；实验中某时刻温度计示数如图3所示为______℃； （5）部分实验数据如下表所示，分析数据可得出结论：______（选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强。 加热时间/min 0 1 2 3 4 …… 10 水的温度/℃ 30 34 38 42 46 …… 70 煤油温度/℃ 10 18 26 34 42 …… 90 27．（8分）如图所示，A、B、C三个实验装置完全相同，燃料的质量都为10g，烧杯内所装液体的质量都相同。 （1）要比较不同燃料的热值应选择 两个装置，要比较不同物质的比热容应选择 两个装置（选填装置序号A、B、C）； （2）在“比较不同燃料的热值”的实验中，通过观察温度计的 来比较燃料燃烧放出热量的多少，已知酒精的热值为3.0×107J/kg，10g酒精完全燃烧放出的热量是 J。 六、综合能力题（含计算、阅读理解等）（本题共4小题，共20分） 28. （3分）如图是质量为200g的某物质温度随加热时间的变化图象，前10min它吸收的热量是9×103J.求该物质的比热容。 29. （6分）小华家里用的是天然气灶，他尝试估测该灶的效率。小华在水壶中加入5L水，水的初温是20℃，然后将水烧开，他观察天然气表发现此次烧水用了0.1m3天然气，天然气的热值为3.2×107J/m3，水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃），当地大气压为标准大气压。求： （1）水吸收的热量Q吸（不计水的热量损失）； （2）天然气完全燃烧放出的热量Q放； （3）天然气灶的效率η。 30．（6分）小明同学从说明书中了解到她家汽车内燃机的能量流向如图所示。某段时间内，汽车消耗了70g汽油。（汽油的热值q=4.6×107J/kg水的比热容）求： （1）求70g汽油完全燃烧放出的热量； （2）内燃机的工作效率； （3）使用时需不断地对气缸周围进行水冷却，如果流入气缸周围的冷却水温度是60℃，从气缸周围流出的冷却水温度达到83℃，则这段时间内流过气缸周围冷却水的质量是多少千克？ 31. （5分）阅读短文，回答问题。 喷气发动机 喷气发动机分为火箭喷气发动机和空气喷气发动机。2023年，我国的长征四号丙运载火箭，成功将一颗卫星送入预定轨道。该运载火箭靠火箭喷气发动机获得推进力。 火箭喷气发动机本身带有燃料和氧化剂，不需要外界空气来助燃，其燃料有固体的和液体的。如图甲所示是液体火箭喷气发动机的工作原理示意图，燃料和氧化剂分别装在两个箱子里，由输送系统按时按量地把燃料和氧化剂喷入燃烧室，用电火花点燃，燃烧产生的气体以很高的速度从尾部喷出，对火箭产生强大的反冲推力使它前进。 空气喷气发动机本身只携带燃料，需要从外界空气中获得足够的氧来助燃。空气喷气发动机的种类很多，如图乙所示为空气涡轮喷气发动机结构图。工作过程中，机身在空气中高速前进，空气从进气口进入，被压缩机压缩后进入燃烧室和从喷雾器喷出的燃料混合，由火花塞点火燃烧，产生大量气体向后喷出，冲击燃气轮机叶轮转动，最后气体以极大的速度从尾部喷管喷出，使机身得到巨大的反冲推力向前飞行。 （1）地面控制中心与卫星之间是通过发射和接收______进行通信的； （2）火箭喷气发动机工作过程中，先将燃料的化学能转化为______能，然后再将其转化为火箭的______能； （3）______（选填“火箭”或“空气”）喷气发动机不能在大气层外工作； （4）如图乙所示的空气涡轮喷气发动机工作过程中，气体温度是不断变化的。下列图像中，能大致反映气体的温度随时间变化的是______。 A. B. C. D. 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十四章 内能与热机 （满分100分 考试用时90分钟） 一、单项选择题（本题共10小题，每小题3分，共30分。每小题只有一个选项符合题意） 1. 下列实例中属于做功改变物体内能的是（　　） A. 图甲中，炉火烧水 B. 图乙中，搓手取暖 C. 图丙中，用暖手宝暖手 D. 图丁中，热鸡蛋放在冷水中冷却 【答案】B 【解析】ACD．炉火烧水、用暖手宝暖手、热鸡蛋放在冷水中冷却是通过热传递改变物体内能；故ACD不符合题意； B．搓手取暖是克服摩擦做功，使物体的内能增大，温度升高，是通过做功改变物体的内能，故B符合题意。故选B。 2. 如图是小明煮的一碗冒着“白气”的面条。他将木筷和金属勺同时放入其中，过一会感觉金属勺烫手而木筷不烫手。下列说法正确的是（　　） A. 木材的导热性比金属好 B. 木筷不烫手其内能不变 C. 金属勺通过热传递变烫 D. “白气”是由汽化形成的 【答案】C 【解析】A．一般情况下，金属的导热性能比非金属的好，所以金属勺比木筷导热性好，故A错误； B．木筷放入热水中也会吸收热量，内能增加，故B错误； C．金属勺变烫，是因为面条的温度高于金属勺的温度，面条向金属勺传递热量，故C正确； D．“白气”是面条中冒出的水蒸气遇冷液化形成的小水滴，故D错误。故选C。 3. 小丽为妈妈的生日做了一桌美食（如图所示），下列对美食制作过程说法正确的是（ ） A. 锅中冒出的“白气”是水蒸气液化形成的 B. 砂锅煲汤是通过热传递的方式减小内能 C. 冰冻食物在解冻过程中温度不断降低 D. 食物香气四溢是因为分子之间存在引力 【答案】A 【解析】A．“白气”是锅中出来的热的水蒸气遇冷的空气放热液化而成，故A正确； B．砂锅煲汤是通过热传递的方式增大内能，故B错误； C．冰是晶体，冰冻食物在解冻的过程中温度保持不变，故C错误； D．食物香气四溢是因为分子在做无规则运动，故D错误。故选A。 4. 如图所示是一个香蕉炉，点燃炉内蜡烛加热香蕉液，一会儿，房间内充满了香气，对这过程分析正确的是（ ） A. 蜡烛燃烧将内能转化为化学能 B. 香蕉液通过做功增加内能 C. 香蕉液吸热升华变成香气 D. 香气弥漫是扩散现象 【答案】D 【解析】A．蜡烛燃烧过程中将化学能转化为内能，故A错误； B．做功和热传递是改变内能的两种方法，香蕉液通过热传递增加内能，故B错误； C．物质由固态直接变为气态的过程叫升华，香蕉液吸热汽化变为香气，故C错误； D．香气弥漫说明分子永不停息地做无规则运动，是扩散现象，故D正确。 故选D。 5. 关于温度、内能、热量、功的说法错误的是（ ） A. 物体温度升高，不一定吸收了热量 B. 物体温度升高，内能一定增加 C. 物体内能增加，一定是外界对它做了功 D. 物体吸收热量，温度可能不变 【答案】C 【解析】A．物体温度升高，内能增大，可能是从外界吸收了热量，也可能是外界对物体做功，故A正确； B．物体温度升高，分子运动加剧，内能一定增加， 故B正确； C．物体内能增加，可能是外界对它做了功，也有可能是热传递，故C错误； D．物体吸收热量，温度可能不变，比如晶体在熔化时，吸收热量，内能增大，温度不变，故D正确。 故选C。 6. 下列关于燃料的热值说法正确的是（　　） A. 燃料燃烧越充分，其热值越大 B. 燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少 C. 一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小 D. 焦炭的热值是，完全燃烧1kg焦炭能放出的热量 【答案】D 【解析】A．燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的燃烧程度无关，故A错误； B．根据Q=mq可知，放出的热量与热值、质量有关，故B错误； C．一瓶酒精用去三分之一后，质量变化、热值不变，故C错误； D．焦炭的热值是3.0×107J/kg，它表示的意思是1kg的焦炭完全燃烧时放出的热量是3.0×107J，故D正确。 故选D。 7. 汽车的发动机大多数是内燃机，内燃机是热机的一种，下列关于热机和环境保护的说法，正确的是（　　） A. 热机排出的尾气没有内能 B. 热机的效率能达到100% C. 热机的大量使用会造成环境污染 D. 汽油机的做功冲程是将机械能转化成内能 【答案】C 【解析】A．一切物体在任何温度下都有内能，所以热机排放的尾气也有内能，故A错误； B．热机在工作时不可避免地要损失一部分能量（如散热、克服机械部件间的摩擦），所以热机的效率不可能达到100%，故B错误； C．热机在使用时会排放出一些有害的气体，会造成环境污染，故C正确； D．汽油机的做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，故D错误。故选C。 8. 内燃机的发明是第二次工业革命中应用技术领域的一项重大成就。如图所示为单缸四冲程汽油机的一个冲程示意图，若该汽油机的效率为30%，飞轮每分钟转动1800圈（），则下列说法正确的是（　　） A. 图中所示冲程是做功冲程 B. 若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的有用功为 C. 该汽油机在1s内做功30次 D. 汽油机消耗的燃料越少，效率一定越高 【答案】B 【解析】A．图中所示冲程两气阀关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，故A错误； B．若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的有用功为 故B正确； C．飞轮每分钟转动1800圈，则每秒转动30圈，该汽油机飞轮转动2圈对外做功一次，则在1s内做功15次，故C错误； D．由得，汽油机消耗的燃料越少，完全燃烧释放的热量越少，做的有用功不知，无法比较效率高低，故D错误。故选B。 9. 我国研制的全球首款本体热效率达53.09%的柴油机正式亮相世界内燃机大会，刷新了柴油机热效率的世界纪录。下图所示内燃机的四个冲程，气缸内气体的内能最小的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】A．如图，两气门关闭，活塞下行，为做功冲程，缸内气体推动活塞对外做功； B．如图，进气门关闭，排气门打开，为排气冲程； C．如图，两气门关闭，活塞上行，为压缩冲程，活塞压缩缸内气体，对气体做功，机械能转化为内能； D．如图，进气门打开，排气门关闭，为吸气冲程； 顺序为吸气、压缩、做功、排气，压缩冲程后气体温度都对吸气冲程中气体的温度高，故吸气冲程中气缸内气体的内能最小，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 10. 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 【答案】A 【解析】A．如图甲所示，进气孔和排气孔都关闭，活塞向上运动，压缩气体，对气体做功，气体温度升高，这是汽油机的压缩冲程，故A正确； B．由乙图可知该汽油机的效率为 η=100%-6%-30%-36%=28% 故B错误； CD．热值是燃料完全燃烧时的放出的热量和质量之比，燃料的热值只与燃料的种类和状态有关，与燃料是否完全燃烧无关，燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的利用率，不会降低燃料的热值；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利用率，不能提高燃料的热值，故CD错误。故选A。 二、多项选择题（本题共2小题，每小题3分，共6分。每小题至少有两个选项符合题意，都选对得3分，选对但不全的得2分，有选错的得0分） 11. 图甲所示为一款新型水杯，将沸水倒入杯中，轻摇几下后，水温便可降至左右，并能保温3小时。图乙为其内部结构图，杯壁的不锈钢夹层中有晶体传热材料，其在常温下是固态，会随着温度的变化发生可逆的固液转换。取0.3kg该晶体材料，对其进行加热，其温度与吸收的热量关系如图丙所示。下列分析正确的是（ ） A. 该晶体材料的熔点为 B. 在BC段，该晶体材料的内能保持不变 C. 在AB段，该晶体材料分子热运动变剧烈 D. 该晶体材料的比热容为 【答案】CD 【解析】A．该晶体常温下是固态，会随着温度的变化发生可逆的固液转换，熔化过程温度不变，不变的温度即是熔点，由图丙可知，在BC段温度保持不变，则该晶体熔点为50℃，故A错误； B．由图丙可知，BC段是晶体的熔化过程，晶体熔化过程吸收热量，温度保持不变，物体吸收了热量，内能一定增加，则该晶体材料的内能增大，故B错误； C．分子热运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子热运动越剧烈；在BC段温度升高，所以该晶体材料的分子热运动变剧烈，故C错误； D．由图丙可知，当0.3kg晶体材料，由30℃加热到50℃，其吸收的热量为5.28×103J，根据Q=cmΔt可得，其比热容为 故D正确。故选CD。 12. 长征五号遥八运载火箭携带嫦娥六号月球探测器从中国文昌航天发射场成功发射。飞行约37分钟后，将嫦娥六号探测器送入地月转移轨道，由此开启世界首次月背“挖宝”之旅。下列说法正确的是（ ） A. 火箭应选用密度小、热值大的燃料 B. 火箭点火时，底座的温度升高，含有的热量增大 C. 火箭升空时，向下喷气获得推力与内燃机的压缩冲程相似 D. 地面监控通信系统通过电磁波监控火箭发射过程 【答案】AD 【解析】A．火箭在选用燃料时，应选用密度小、热值大的燃料，因为在燃烧相同燃料时，可以释放更多的热量，故A正确； B．火箭点火时，底座的温度升高，含有的内能增大，热量是过程量，不能说含有，故B错误； C．火箭升空时，向下喷气获得推力是利用力的作用是相互的，内燃机的压缩冲程是将机械能转化为内能，因此不同，故C错误； D．电磁波可以传递信息且传播不需要介质，因此地面监控通信系统是通过电磁波监控火箭发射过程，故D正确。故选AD。 三、填空题（本题共10小题，每空1分，共23分） 13. 熨斗古代亦称“火斗”，最早出现于西汉，以青铜质地为主，用高温熨平衣物，是通过_________方式改变物体内能的。宋元时期，出现了如图所示带木把的熨斗，相比金属把，使用更安全，是由于木头具有_________的物理属性。 【答案】 热传递 隔热性好/导热性差 【解析】用高温熨平衣物，是通过热传递的方式改变物体内能的。 木头具有导热性差的物理属性，所以相比金属把，使用更安全。 14. 两个相同的容器中分别装入质量相同的甲、乙两种液体，使用相同的热源为其加热，液体温度与加热时间的关系如图所示，若甲、乙两液体吸收相同的热量，则__________液体升高的温度较多；两者比较，__________液体更适合作汽车的冷却剂。 【答案】 甲 乙 【解析】由图像可知，甲、乙两液体吸收相同的热量，即加热相同的时间，甲升高的温度较多。 由图像可知，甲、乙两液体升高相同的温度，乙需要吸收更多的热量，说明乙的比热容大，乙液体更适合作汽车的冷却剂。 15. 2024年4月30日，全球最大的压缩空气储能项目在我国并网发电，工作原理如图。在用电低谷时段利用电网多余电能驱动压缩机压缩空气，使空气______增大（填能量形式）；在用电高峰时段高压空气被释放，膨胀对外______，使膨胀机转动，将内能转化为______，带动发电机产生电能输送至电网。 【答案】 内能 做功 机械能 【解析】在用电低谷时段利用电网多余电能驱动压缩机压缩空气，对空气做功，使空气内能增大。 在用电高峰时段高压空气被释放，膨胀对膨胀机做功，使膨胀机转动，将内能转化为机械能，带动发电机产生电能输送至电网。 16. 我国运载火箭将“神舟十二号”载人飞船准确送入预定轨道。以火箭为参照物，该飞船是______的；火箭工作时将______能转化为机械能；火箭______热机（选填“属于”或“不属于”）。 【答案】 静止 内能 属于 【解析】运载火箭将载人飞船送入预定轨道，以火箭为参照物，飞船的位置不变，是静止的。 利用内能做功的机器叫热机，火箭工作时，利用燃料燃烧获得的内能做功，使火箭和飞船升空，将内能转化为机械能，故火箭属于热机。 17. 如图所示是四冲程汽油机内部剖面图，此为________冲程；汽油机需要用冷却液进行降温，是利用了冷却液的________大的特性。 【答案】 做功；比热容 【解析】内燃机的压缩冲程是把机械能转化成气体的内能，内燃机的做功冲程是把气体的内能转化成机械能;水的比热容大，相同质量的水可以吸收更多的热量，冷却效果更好；相同质量的水可以放出更多的热量，取暖效果更好。 四冲程汽油机的四个冲程分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。分析图，此时汽油机进气门、排气门都关闭，活塞向下运动，火花塞正在点火，由此判断是四冲程汽油机的做功冲程。 通常选用比热容大的物质做冷却液，相同质量的该种物质，吸收相同的热量，温度升高得少。 18. 冬季夜晚，池塘里有60m3的水凝固成冰，则这些冰的质量为_______kg，此过程中是通过______方式来减少内能的。（ρ水=1.0×103kg/m3） 【答案】 热传递 【解析】水凝固成冰，质量不变，则这些冰的质量 则这些冰的质量为。 水凝固成冰，需要放出热量，这是通过热传递来减少内能的。 19. 一台汽油机飞轮的转速为3600 r/min， 在1s内汽油机对外做了_______ 次功。如果汽油机在一段时间内消耗了 0.5kg汽油，若这些汽油完全燃烧，可放出热量______ J。汽油机用水作冷却液，是利用水的_______大的特点。（q汽油=4.6×107J/kg） 【答案】 30 比热容 【解析】四冲程汽油机的飞轮转速为 3600r/min=60r/s 即在1s内飞轮转60r，汽油机完成了120个冲程，对外做功30次。 这些汽油完全燃烧，可放出热量 水比热容大，其他条件相同情况下，可吸收更多的热量，冷却效果更好。 20. 用某型号天然气热水器烧水，完全燃烧热值为3.2×107J/m3的天然气0.125m3，放出热量______J；若该热水器的加热效率为84%，则能将40kg初始温度为20℃的水加热至_____ ℃，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。 【答案】 4.0×106 40 【解析】燃烧0.125m3的天然气放出的热量 Q放=qV=3.2×107J/m3×0.125m3=4.0×106J 水吸收的热量 Q吸=Q放η=4.0×106J×84%=3.36×106J 水升高的温度 水的末温 t=t0+Δt=20℃+20℃=40℃ 21. 楼房中的“暖气”一般采用热水循环的方式将热带到房屋中通过热传递供暖，这是因为水的______大，若暖气中50kg的水，温度降低2℃，放出的热量是___________J。 【答案】 比热容 【解析】因为水的比热容较大，所以相同质量的水和其他物质相比较，放出同样热量的情况下，水的温度变化小，故采用热水循环的方式取暖。 水放出的热量 22. 汽油机在______冲程中将内能转化为机械能。若某汽车的汽油机在一段时间内所做的有用功为，效率为25%，则该汽油机在这段时间内消耗______kg的汽油（汽油的热值取）。 【答案】 做功 2 【解析】汽油机在做功冲程中，燃料燃烧产生高温高压的燃气，燃气推动活塞，将内能转化为机械能。 汽油完全燃烧放出的热量为 则汽油的质量为 四、简答与作图题（本题共3小题，每小题2分，共6分） 23.夏天，烈日炎炎的中午，小聪去露天游泳池游泳。赤脚站在池边的水泥台上感觉烫脚，而进入水中却感觉水是凉爽的。上岸后，风一吹，感觉有些凉。请你解释： （1）为什么小聪感觉水泥台是烫脚的，而水是凉爽的？ （2）为什么小聪上岸后，风一吹感觉有些凉？ 【答案】（1）水的比热容比水泥的比热容大，在同样受热的条件下，水的温度变化比水泥的温度变化小，所以感觉水泥台烫脚而水是凉爽的。（2）风一吹，加快了皮肤的水分蒸发，蒸发吸热，所以感到有些凉。 【解析】（1）要知道比热容的物理意义，根据物体质量一定，吸热一定的情况下，温度变化与该物体比热容成反比。（2）要知道影响蒸发快慢的因素和蒸发制冷。 24. 把图钉按在铅笔的一端，手握铅笔使图钉帽在粗糙的硬纸板上来回摩擦，图钉帽会发热发烫。请用所学的物理知识解释这种现象。 【答案】见解析 【解析】使图钉帽在粗糙的硬纸板上来回摩擦，克服摩擦做功，使图钉发热，温度升高，这一过程中将机械能转化为内能，这是通过做功方式来改变了物体的内能。 25.英国物理学家斯特林于1816年发明了“斯特林发动机”。斯特林发动机气缸内工作介质易汽化、易液化，该介质经过吸热膨胀，冷却压缩的循环过程输出动力，因此又被称为热气机。某工程师按照“斯特林发动机”原理设计了如图甲所示的模型机，工作过程中飞轮持续旋转如图乙。请结合所学知识解释飞轮能持续转动的工作原理。 【答案】酒精灯加热将化学能转化为内能，热气缸中的工作物质吸热汽化膨胀，推动活塞A向右运动做功，将内能转化为机械能：由于飞轮具有惯性，带动活塞A向左运动，活塞A将气缸中的工作物质推入冷气缸并液化，活塞B又将物质推回热气缸。如此反复。 【解析】气体对外做功，气体的内能转化为机械能，根据图示可知，酒精灯加热将化学能转化为内能，热气缸中的工作物质吸热汽化膨胀，推动活塞A向右运动做功，将内能转化为机械能：由于飞轮具有惯性，带动活塞A向左运动，活塞A将气缸中的工作物质推入冷气缸并液化，活塞B又将物质推回热气缸。如此反复。 五、实验探究题（本题共2小题，共15分） 26. （7分）小姜利用如图1所示的装置“比较不同物质吸热的情况”。 （1）器材：相同规格的电加热器、烧杯、温度计各两个，以及______（填测量工具）、托盘天平（含砝码）、水和煤油； （2）选取两个相同规格的电加热器进行实验，目的是为了通过比较______来比较物质吸收热量的多少； （3）实验中选取初温不同、______相同的水和煤油，分别倒入烧杯中，用电加热器加热，当它们吸收相同的热量时，通过比较______来比较不同物质吸热能力的强弱； （4）如图2所示，小姜正确使用温度计测量液体的温度，按照图中______（选填“A”、“B”或“C”）方法读数是正确的；实验中某时刻温度计示数如图3所示为______℃； （5）部分实验数据如下表所示，分析数据可得出结论：______（选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强。 加热时间/min 0 1 2 3 4 …… 10 水的温度/℃ 30 34 38 42 46 …… 70 煤油温度/℃ 10 18 26 34 42 …… 90 【答案】 （1）停表 （2）加热时间 （3） 质量 升高的温度 （4） B 66 （5）水 【解析】（1）比较不同物质吸热的情况实验中需要测量加热时间，因此缺少的实验器材是秒表。 （2）实验中用两个相同的电加热器加热，加热时间越长，物质吸收的热量越多，因此通过比较加热时间的长短来比较物质吸收热量的多少。 （3）根据比较不同物质吸热能力的两种方法可知，实验中要控制不同物质的质量相等，即实验中应量取质量相等的水和煤油，分别倒入相同的烧杯中，用相同的电加热器加热，当它们吸收相同热量时，通过比较升高的温度来判断吸热能力的强弱。 （4）使用温度计测量液体的温度时，视线要与液柱的上表面相平，故B正确。 由图3可知，温度计的分度值为1℃，此时是零上，因此温度计示数为66℃。 （5）由表格中数据可知，水和煤油加热相同的时间，水升高的温度较低，说明水的吸热能力更强。 27．（8分）如图所示，A、B、C三个实验装置完全相同，燃料的质量都为10g，烧杯内所装液体的质量都相同。 （1）要比较不同燃料的热值应选择 两个装置，要比较不同物质的比热容应选择 两个装置（选填装置序号A、B、C）； （2）在“比较不同燃料的热值”的实验中，通过观察温度计的 来比较燃料燃烧放出热量的多少，已知酒精的热值为3.0×107J/kg，10g酒精完全燃烧放出的热量是 J。 【答案】（1）B、C；A、B；（2）示数变化；3.0×105。 【解析】（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B和C两图进行实验。 为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间，进而判断两种比热容的大小关系，应选择A和B两图进行实验； （2）燃料完全燃烧放出的热量的多少，是通过被加热物质吸收热量后，使用温度计测量被加热物质，温度计示数的变化来反应。 10g酒精完全燃烧放出的热量Q放=mq=10×10−3kg×3.0×107J/kg=3.0×105J。 六、综合能力题（含计算、阅读理解等）（本题共4小题，共20分） 28. （3分）如图是质量为200g的某物质温度随加热时间的变化图象，前10min它吸收的热量是9×103J.求该物质的比热容。 【答案】1.5×103J/（kg•℃）。 【解析】由图象可知，该物质10min升高温度：△t＝50℃﹣20℃＝30℃， 由Q吸＝cm△t得，该物质的比热容： c＝＝＝1.5×103J/（kg•℃）。 答：该物质的比热容为1.5×103J/（kg•℃）。 29. （6分）小华家里用的是天然气灶，他尝试估测该灶的效率。小华在水壶中加入5L水，水的初温是20℃，然后将水烧开，他观察天然气表发现此次烧水用了0.1m3天然气，天然气的热值为3.2×107J/m3，水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃），当地大气压为标准大气压。求： （1）水吸收的热量Q吸（不计水的热量损失）； （2）天然气完全燃烧放出的热量Q放； （3）天然气灶的效率η。 【答案】（1）1.68×106J；（2）3.2×106J；（3）52.5% 【解析】（1）水的质量 水吸收的热量 （2）天然气放出的热量 （3）天然气灶的效率 答：（1）水吸收的热量为； （2）天然气放出的热量为； （3）天然气灶的效率。 30．（6分）小明同学从说明书中了解到她家汽车内燃机的能量流向如图所示。某段时间内，汽车消耗了70g汽油。（汽油的热值q=4.6×107J/kg水的比热容）求： （1）求70g汽油完全燃烧放出的热量； （2）内燃机的工作效率； （3）使用时需不断地对气缸周围进行水冷却，如果流入气缸周围的冷却水温度是60℃，从气缸周围流出的冷却水温度达到83℃，则这段时间内流过气缸周围冷却水的质量是多少千克？ 【答案】（1）3.22×106J；（2）30%；（3）10kg 【解析】（1）70g汽油完全燃烧放出的热量 （2）内燃机的工作效率 （3）水的质量 答：（1）70g汽油完全燃烧放出的热量为3.22×106J； （2）内燃机的工作效率为30%； （3）水的质量为10kg。 31. （5分）阅读短文，回答问题。 喷气发动机 喷气发动机分为火箭喷气发动机和空气喷气发动机。2023年，我国的长征四号丙运载火箭，成功将一颗卫星送入预定轨道。该运载火箭靠火箭喷气发动机获得推进力。 火箭喷气发动机本身带有燃料和氧化剂，不需要外界空气来助燃，其燃料有固体的和液体的。如图甲所示是液体火箭喷气发动机的工作原理示意图，燃料和氧化剂分别装在两个箱子里，由输送系统按时按量地把燃料和氧化剂喷入燃烧室，用电火花点燃，燃烧产生的气体以很高的速度从尾部喷出，对火箭产生强大的反冲推力使它前进。 空气喷气发动机本身只携带燃料，需要从外界空气中获得足够的氧来助燃。空气喷气发动机的种类很多，如图乙所示为空气涡轮喷气发动机结构图。工作过程中，机身在空气中高速前进，空气从进气口进入，被压缩机压缩后进入燃烧室和从喷雾器喷出的燃料混合，由火花塞点火燃烧，产生大量气体向后喷出，冲击燃气轮机叶轮转动，最后气体以极大的速度从尾部喷管喷出，使机身得到巨大的反冲推力向前飞行。 （1）地面控制中心与卫星之间是通过发射和接收______进行通信的； （2）火箭喷气发动机工作过程中，先将燃料的化学能转化为______能，然后再将其转化为火箭的______能； （3）______（选填“火箭”或“空气”）喷气发动机不能在大气层外工作； （4）如图乙所示的空气涡轮喷气发动机工作过程中，气体温度是不断变化的。下列图像中，能大致反映气体的温度随时间变化的是______。 A. B. C. D. 【答案】 （1） 电磁波 （2）内 机械 （3） 空气 （4） C 【解析】（1）地面控制中心与卫星之间是通过发射和接收电磁波进行通信的，因为电磁波可以在真空中传播，而卫星处于大气层外，无法使用其他介质进行通信。 （2）火箭喷气发动机在工作过程中，首先通过燃烧将燃料的化学能转化为内能，然后利用这些内能来推动火箭运动，从而将内能转化为火箭的动能和势能，即机械能。 （3）空气喷气发动机需要空气中的氧气来助燃，因此不能在大气层外工作。而火箭喷气发动机本身带有燃料和氧化剂，不需要外界空气来助燃，因此可以在大气层外工作。 （4）在空气涡轮喷气发动机工作过程中，气体首先被压缩，温度会升高，然后燃料和空气混合燃烧，温度会再次升高，最后气体被喷出，温度会降低。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$