第十四章 内能的利用 整合拔尖-【拔尖特训】2025-2026学年新教材九年级全一册物理(人教版2024)

23 第十四章整合拔尖 ▶ “答案与解析”见P9 考点一 能量转化与守恒 典例1 (2024·枣庄)古代的人们曾发明一种 活塞式点火器,如图所示,以牛角作套筒,木质 推杆前端黏附艾绒,取火时,一手握住套筒,另 一手猛推推杆,艾绒即燃。下列事例与猛推推 杆入筒的过程中,能量转化情况不同的是( ) (典例1图) A. 内燃机的做功冲程 B. 内燃机的压缩冲程 C. 钻木取火 D. 流星雨的形成 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十四章　内能的利用 24 [跟踪训练] 1. (2024·广安期末)下列关于能量的转化和守 恒的说法,正确的是 ( ) A. 钻木取火是将内能转化为机械能 B. 氢气燃烧是将化学能转化为内能 C. 汽油机工作过程中,燃料完全燃烧放出的 内能只有部分转化为机械能,剩下的能量 消失了 D. 人们对太阳能的开发和利用说明能量可 以凭空产生 考点二 汽油机及柴油机 典例2 (2024·黄冈期中)一台单缸四冲程汽 油机,气缸横截面积S 为400cm2,活塞冲程长 L 为0.3m,做功冲程中燃气的平均压强p 是 5×105Pa,飞轮转速是2400r/min。该汽油机 对活塞的平均推力F 大小为 N,将活塞 从缸顶推到缸底需做功 J,1s的时间飞 轮转 r、对外做功 次。 推力根据燃气的平均压强计算,计算时,活塞的 受压面积就是气缸的横截面积。 [跟踪训练] 2. (2024·聊城期中)关于热机,下列说法中正 确的是 ( ) A. 汽油机顶部有喷油嘴,柴油机顶部有火 花塞 B. 柴油机在吸气冲程中,将柴油和空气的混 合气体吸入气缸 C. 汽油机和柴油机除了做功冲程外,其他三 个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的 D. 汽油机和柴油机的四个冲程,先后顺序适 当调整也能正常工作 考点三 热机效率 典例3 (2024·成都期末)国庆长假,小明家自 驾外出旅游。汽车以108km/h的速度在高速 公路上匀速直线行驶时受到的阻力是1000N, 若汽车以这样的状态行驶90km,消耗了5kg的 汽油(汽油的热值取4.5×107J/kg),这段路程 中牵引力的功率是 W,发动机的效率 是 。 [跟踪训练] 3. 图像法 (2024·福州段考)混合动力汽车具 有节能、低排放等优点,成为汽车研究与开发 领域的重点之一。某新型混合动力汽车启动 时,内燃机不工作,蓄电池向车轮输送能量, 当需要高速行驶或蓄电池电量过低时,内燃 机启动,既可以向车轮输送能量,又可以给蓄 电池充电,车速与所受阻力的关系如图所示。 在某次测试中,蓄电池储满7.6×108J电能, 启动时,消耗了20%的电能输送给车轮。当 汽车速度达到50km/h时,其能量由内燃机 提供,接下来汽车匀速行驶一段路程,共消耗 燃料14kg,蓄电池充满电,已知内燃机效率 为40%。求:(忽略蓄电池和电动机的热损 失,q燃料=4.5×107J/kg) (1) 当汽车速度达到50km/h时,汽车受到 的牵引力大小。 (2) 汽车匀速行驶的一段路程,燃料完全燃 烧放出的热量。 (3) 内燃机给车轮供能的效率。(结果保留 至 0.1%) (第3题) 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(人教版)九年级全一册 25 1. 如图所示为“探究不同物质吸热升 温现象”和“比较不同燃料燃烧时放 出的热量”的实验。关于这两个实 验,下列说法中正确的是 ( ) (第1题) A. 研究对象都是容器中被加热的物体 B. 图甲是通过加热时间来反映物体吸收热 量的多少,图乙是通过温度计上升的示数 来比较燃料燃烧放出热量的多少 C. 甲、乙两实验中都要控制燃料的质量相 同,被加热物体的质量相同 D. 除了图中所示的测量器材,两个实验都要 用到天平和秒表 2. (2024·菏泽)家用汽车常用汽油机提供动 力,下列说法中,正确的是 ( ) A. 汽油燃烧时它的热值减小 B. 汽油机的冷却液温度越高,含有的热量 越多 C. 汽油机的做功冲程,内能转化为机械能 D. 汽车尾气的汽油味越浓说明汽油燃烧越 充分 3. 关于四冲程汽油机,下列说法中正确的是 ( ) A. 吸气冲程中,只有空气进入气缸 B. 压缩冲程中,气缸内物体的内能不变 C. 做功冲程中,燃料释放的能量只有一小部 分转化为机械能 D. 排气冲程中,废气带走了极少部分燃料释 放的能量 4. 某型号汽油机工作时气缸散热损失30%的能 量,废气带走35%的能量,机械摩擦损耗 10%的能量。由于汽油容易挥发等,其利用 率只有90%,则2kg汽油中能利用的部分完 全燃烧获得的机械能是(汽油热值为4.6× 107J/kg) ( ) A. 0.09×107J B. 3.39×107J C. 0.88×107J D. 2.07×107J 5. 新情境·古代科技 (2024·济宁期末)《食经》 中对醋的制作工艺有记载:“作大豆千岁苦酒 法:用大豆一斗,熟汰之,渍令泽。炊,暴极 燥,以酒醅灌之。”蒸煮是酿醋过程中的一个 重要工序。如图所示为将大豆进行蒸煮的过 程,则(苦酒:现代的醋) ( ) A. 灶里木柴燃烧时,将化学能转化成内能 B. 用火种引燃木柴是通过做功改变内能的 C. 煮大豆的过程中,大豆含有的热量增加了 D. 将木柴架空一些,火能燃烧更旺,可以提 高木柴的热值 (第5题) (第6题) 6. (2024·临汾期末)如图所示为班里的“智多 星”小明同学制作的一款由形状记忆合金、 5根轻杆、转轮、转轴、热水设计而成的装置, 他设想轻推转轮后,进入热水的叶片因伸展 而“划水”,推动转轮转动;离开热水,叶片形 状迅速恢复。由此转轮便可以永不停息地自 主转动下去。你认为这个设想 (填 “能”或“不能”)实现,判断的依据是 定律。 7. (2024·广元)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1.4×108J/kg,水的比热容为 4.2×103J/(kg·℃)。如果一辆汽车平均每 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十四章　内能的利用 26 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,则可使 kg水的温度从20℃ 升高到100℃。 8. (2023·镇江)小兵利用图示装置来测算酒精 的热值。燃烧皿中酒精的质量为12g,烧杯 中水的质量为200g,初温为23℃,点燃酒 精,当水温升高到43℃时,火焰立即熄灭。 该过程中水吸收的热量Q= J。他 想利用Q放=Q 来计算酒精的热值,还需进 行的实验操作是 ,他 所测算出的热值与真实值相比,偏 (填“大”或“小”)。[c水=4.2×103J/(kg·℃)] (第8题) 9. 如图甲所示,向盒内滴入数滴酒精,再将盒盖 盖紧,然后按动电火花发生器的按钮,看到盒 盖飞出去了。图 (填“乙”或“丙”)中 汽油机的工作过程与这个过程中能量的转化 是一致的。 (第9题) 若某汽油机在工作时其飞轮转速为3600r/min, 则每分钟完成 个冲程。若该汽油机 的效率为30%,则完全燃烧10kg的汽油可 以对外做功 J。(汽油的热值为 4.6×107J/kg) 10. (2024·温州模考)如图甲所示,离手后的篮 球在空中依次从 A 点运动到D 点,在 点时动能最大。图乙为它在两个 等高点B 和D 的能量柱状图,则篮球在B 点时的机械能 (填“大于”“小于”或 “等于”)在D 点时的机械能。整个过程中 能量 (填“守恒”或“不守恒”)。 (第10题) 11. 跨学科实践·工程实践 (2024·贵阳段考)小 东学习了热机后,想制作一个压缩空气动力 小车。 (1) 小东将充满气的气球捆绑在小车上,制 成压缩空气动力小车,当气球向右喷气时, 静止的小车向左运动,如图甲所示。说明力 可以改变物体的 。细心的小东还 发现喷完气的气球嘴内壁处湿漉漉的,原因 是 。 甲 乙 (第11题) (2) 为制造压缩空气动力汽车,工程师将装 有压缩空气的钢瓶与空气动力发动机连接, 该发动机的一个工作循环分为进气冲程和 排气冲程,如图乙所示。该发动机对外做功 的是 (填“进气”或“排气”)冲程。 若该发动机的转速为1200r/min,则1s内 发动机对外做功 次。 (3) 和传统汽油车相比,压缩空气动力车的 优点是 。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(人教版)九年级全一册 27 12. 新情境·社会发展 (2024·烟台期末)据某城 市统计,全市每天厨余垃圾高达400t,将厨 余垃圾有序处理成为垃圾资源化利用的项 目之一。根据行业专家调研,每吨厨余垃圾 经过厌氧发酵,可产生100m3以上的沼气, 这些沼气经过提纯净化后,至少可以产生 60m3的天然气。已知沼气的热值约为1.9× 107J/m3,水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)。 (1) 若这个城市将每天厨余垃圾经厌氧发 酵而产生的沼气全部燃烧,则至少可以放出 多少热量? (2) 若利用每天产生的沼气提纯净化后的 天然气燃烧来给水加热,刚好能使1000t、 20℃的水在标准大气压下加热到沸腾,已 知锅炉的效率为35%,则提纯后的天然气 的热值为多少焦每立方米? 13. 某战斗机最大起飞质量为37t,最 大飞行高度达20000m,该飞机发 动机的热效率和推进效率都较高, 所谓热效率是指发动机获得的机械能W机械 与燃料完全燃烧产生的内能Q放 之比,而推 进效率是指发动机传递给飞机的推进功(推 力所做的功W推力)与其获得的机械能之比, 飞 机 使 用 的 航 空 燃 油 的 热 值 取 5× 107J/kg。该 飞 机 的 推 力 做 功 3.375× 1010J消耗了燃油2.5t。(燃油完全燃烧) (1) 消耗燃油2.5t放出多少热量? (2) 若该发动机此时的热效率为50%,则此 过程中发动机的推进效率为多大? (3) 汽车发动机的效率也是汽车的经济性 能指标之一。厂家提供的某汽车出厂的部 分参数如下: ① 测试数据:汽车在平直公路上以v的速 度匀速行驶时,100km耗油量为m,发动机 输出功率为P。 ② 使用燃料:93号汽油,热值为q。 请用以上参数推算出在测试条件下,该汽车 发动机的效率(以上各量均为国际单位)。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十四章　内能的利用 1012J=1.68×1012J,由Q吸=cmΔt 得,这些热量能使5×106kg、初温为 30℃的水升高的温度Δt= Q吸 c水m水= 1.68×1012J 4.2×103J/(kg·℃)×5×106kg = 80℃,水的末温t=t0+Δt=30℃+ 80℃=110℃,而标准大气压下水的 沸点为100℃,则水的末温为100℃ (3) 1.5kg氢燃料完全燃烧释放的热 量 Q放'=m'q=1.5kg×1.4× 108J/kg=2.1×108J,由P= W t 得, 氢能源车的牵引力做的功W=Pt时= 70×103W×20×60s=8.4×107J, 该发动机的效率η= W Q放'×100%= 8.4×107J 2.1×108J×100%=40% 第4节　跨学科实践：制作 简易热机模型 1. A 2. D 解析:在这个实验中,燃料的化 学能转化为内能,内能再转化为风车 的机械能,故A错误;在能量转化过 程中会有能量的损耗,燃料燃烧产生 的热量不能完全传给水和水蒸气,故 B错误;能量在转化过程中会有损耗, 水蒸气的内能不能全部转化成风车的 机械能,故C错误;试管内水蒸气的 内能可以转化为风车的机械能,故该 实验基本展示了蒸汽机的工作原理, 蒸汽机属于热机,故D正确。 3. (1) 热传递 (2) 内 机械 做功 解析:(1) 蜡烛燃烧放出热量被水吸 收而增大水的内能,这是通过热传递 的方式改变水的内能的。(2) 当管向 右喷蒸汽时“船体”向左运动,这个过 程的能量转化是内能减小,机械能增 大,内能转化为机械能。这与热机的 做功冲程相同。 4. (1) 蛋壳在加热过程中不会被烧 坏破裂。因为水沸腾时温度保持在沸 点,不再升高,一般情况下,水沸腾的 温度低于蛋壳被烧坏的温度,同时水 蒸气也可通过塑料管排出,蛋壳不会 因内部压力过大而破裂,故蛋壳在这 样的温度下不会被烧坏 (2) 因为一 部分高压水蒸气受到鸡蛋内其他水蒸 气压力而向后喷出,喷出的水蒸气同 时对内部的水蒸气有一个反作用力, 这个力就是推动纸船航行的力,它的 施力物体是喷出的水蒸气 (3) 首先 是酒精燃烧时,把它的化学能转化为 火焰的内能,火焰的内能通过热传递 转移给水,从而形成高温高压的水蒸 气,水蒸气喷射后,把内能转化为纸船 的机械能 第十四章整合拔尖 ［高频考点突破］ 典例1 A 解析:猛推推杆入筒的过 程中,推杆压缩筒内空气做功,使筒内 气体温度升高,内能增加,将机械能转 化为内能。内燃机的做功冲程中,燃 气推动活塞做功,将内能转化为机械 能,故A符合题意;内燃机的压缩冲 程中,活塞压缩燃料做功,将机械能转 化为内能,故B不符合题意;钻木取 火时,将机械能转化为内能,故C不 符合题意;流星穿过大气层时,与空气 剧烈摩擦做功,将机械能转化为内能, 故D不符合题意。 [跟踪训练] 1. B 典例2 20000 6000 40 20 解析: 燃气对活塞的平均推力F= pS=5×105Pa×0.04m2=20000N, 一个做功冲程燃气对活塞做功W= FL=20000N×0.3m=6000J; 2400r 1min= 2400r 60s =40r /s,1s时间内 飞轮转40r,飞轮每转2r做1次功, 故1s内汽油机对外做功的次数为 40 2=20 。 [跟踪训练] 2. C 典例3 3×104 40% 解析:因为 汽车匀速行驶时,处于平衡状态,受到 的牵引力和阻力是一对平衡力,所以 汽车受到的牵引力F=f=1000N, 汽车速度v=108km/h=30m/s,牵 引力做功 W=Fs=1000N×9× 104m=9×107J,这时汽车牵引力做 功的功率P=Wt= Fs t=Fv=1000N× 30m/s=3×104W。汽油完全燃烧放 出的热量Q放 =mq=5kg×4.5× 107J/kg=2.25×108J,汽车发动机 的 效 率 η = W Q放 × 100% = 9×107J 2.25×108J×100%=40% 。 [跟踪训练] 3. (1) 由图像得,当汽车 速度达到50km/h时,汽车受到的阻 力为4000N,由二力平衡知识得,牵 引力大小F=f=4000N (2) 汽车 匀速行驶的一段路程,燃料完全燃烧 放出的热量Q放 =mq燃料 =14kg× 4.5×107J/kg=6.3×108J (3) 内 燃机做的有用功W有=ηQ放=40%× 6.3×108J=2.52×108J,蓄电池充满 电时获得的电能W电=η'E=20%× 7.6×108J=1.52×108J,车获得的机 械能W机械=W有-W电=2.52×108J- 1.52×108J=1×108J,内燃机给车轮 供能的效率η″= W机械 Q放 ×100%= 1×108J 6.3×108J×100% ≈15.9% ［综合素能提升］ 1. B 2. C 3. C 4. D 解析:由于汽油容易挥发等,其 利用率只有90%,则2kg汽油能利用 部分的质量m=2kg×90%=1.8kg, 这部分汽油完全燃烧放出的热量 Q放=qm=4.6×107J/kg×1.8kg= 8.28×107J,由题可知汽油机的效率 η=100%-30%-35%-10%= 25%,则获得的机械能 W=Q放η= 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 9 8.28×107J×25%=2.07×107J,故 D正确。 5. A 解析:灶里木柴燃烧时,将化学 能转化成内能,故A正确;煮大豆、用 火种引燃木柴都是通过热传递的方式 增加内能,故B错误;热量是过程量, 不能说“含有”热量,故C错误;热值 是燃料的一种特性,只取决于燃料的 种类,与质量和燃烧情况等无关,故D 错误。 6. 不能 能量守恒 7. 4.2×109 1.25×104 解析:氢 燃料的质量m=30kg,氢燃料完全燃 烧释放的热量Q放 =mq=30kg× 1.4×108J/kg=4.2×109J。氢燃料 完全燃烧释放出热量全部被初始温度 为20℃的水吸收,则水吸收的热量 Q吸 =Q放 =4.2×109 J,由 公 式 Q吸=cm水Δt得:4.2×109J=4.2× 103J/(kg·℃)×m水 ×(100℃- 20℃),解得m水=1.25×104kg。 8. 1.68×104 测量出剩余酒精的质 量 小 解析:根据题意可得,水吸 收的热量Q=c水m(t-t0)=4.2× 103J/(kg·℃)×200×10-3 kg× (43℃-23℃)=1.68×104J。根据 题意可知,Q放 已知,由q= Q放 m 可知, 还需计算出燃烧酒精的质量,才能计 算酒精的热值,所以应测量出剩余酒 精的质量;由于存在热量损失,酒精燃 烧放出的热量没有被水全部吸收,即 Q<Q放,又因为燃烧酒精的质量是一 定的,根据q= Q放 m 可知,所测算出的 热值与真实值相比,偏小。 9. 丙 7200 1.38×108 解析:图 甲中向盒内滴入数滴酒精,再将盒盖 盖紧,然后按动电火花发生器的按钮, 酒精气体燃烧膨胀,对外做功,内能转 化为盒盖的机械能,可以看到盒盖飞 出去了。图乙中,气门都关闭,活塞向 上运动,是汽油机的压缩冲程,此时机 械能转化为内能。图丙中,气门都关 闭,活塞向下运动,是做功冲程,这一 过程中,内能转化为机械能,故图丙中 汽油机的工作过程与电火花发生器能 量的转化是一致的。因为汽油机在 1个工作循环中,飞轮转动2圈,对外 做1次功,完成4个冲程,飞轮的转速 为3600r/min,所以每分钟完成的冲 程数为3600×2=7200,完全燃烧 10kg的汽油放出的热量Q放=qm= 4.6×107J/kg×10kg=4.6×108J, 由η= W有 Q放 ×100% 可知,对外做的功 W有=ηQ放 =30%×4.6×108J= 1.38×108J。 10. A 大于 守恒 解析:离手后 的篮球在空中从A 点运动到D 点,在 A 点时速度最大,则在A 点时动能最 大。根据篮球在两个等高点B 和D 的能量柱状图可知,篮球在B 点和D 点时重力势能相等,在D 点的动能小 于在B 点的动能,动能和势能统称为 机械能,则篮球在B 点的机械能大于 在D 点的机械能。根据能量守恒定 律可知,整个过程中能量守恒。 11. (1) 运动状态 球内气体对外做 功,导致内能减小、温度降低,水蒸气 遇冷液化形成小水滴 (2) 进气 20 (3) 无污染 解析:(1) 当气球向右喷 气时,对喷出的气体有一个向右的力, 因物体间力的作用是相互的,则喷出 的气体会给气球一个向左的力,所以 静止的小车向左运动起来,这说明力 可以改变物体的运动状态;喷气是气 体对外做功的过程,球内气体的内能 减小,气球嘴处的温度降低,水蒸气会 在气球嘴处液化成小水珠,所以喷完 气的气球嘴内壁处湿漉漉的。(2) 空 气动力发动机的一个工作循环分为进 气冲程和排气冲程,进气冲程时,进气 门打开,排气门关闭,钢瓶内的压缩空 气进入气缸,压缩空气对活塞做功,将 内能转化为机械能,使汽车获得动力, 所以该发动机对外做功的是进气冲 程;由题意和图示可知,该发动机的一 个工作循环有两个冲程,飞轮转一周, 对外做功一次,若该发动机的转速为 1200r/min=20r/s,则1s内飞轮转 20周,发动机对外做功20次。(3) 使 用传统汽油车时,会造成环境污染,而 压缩空气动力车的优点是无污染。 12. (1) 每天至少得到沼气的体积 V沼气=100m3/t×400t=40000m3, 沼气全部燃烧,至少可以放出的热量 Q放=V沼气q沼气=40000m3×1.9× 107J/m3=7.6×1011J (2) 在标准 大气压下,水的沸点为100℃,即水的 末 温 为 100 ℃,水 吸 收 的 热 量 Q吸 =c水m水 (t-t0)=4.2× 103J/(kg·℃)×1000×103kg× (100℃-20℃)=3.36×1011J;由 η= Q吸 Q放×100% 可得天然气完全燃烧 放 出 的 热 量 Q放' = Q吸 η = 3.36×1011J 35% =9.6×10 11J,提纯后的 天然气的体积V'=60m3/t×400t= 24000m3,提纯后的天然气的热值 q天然气 = Q放' V' = 9.6×1011J 24000m3 =4× 107J/m3 13. (1) 燃油的质量m燃油=2.5t= 2.5×103kg,消耗燃油2.5t放出的 热量Q燃油=m燃油q燃油=2.5×103kg× 5×107J/kg=1.25×1011J (2) 该 发动机此时的热效率为50%,热效率 是指发动机获得的机械能W机械 与燃 料完全燃烧产生的内能Q放 之比,则 W机械 =η热Q燃油 =50% ×1.25× 1011J=6.25×1010J。因为该飞机的 推力做功为3.375×1010J,则此过程 中发动机的推进效率η推= W推力 W机械 × 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 01 100%=3.375×10 10J 6.25×1010J×100%=54% (3) 汽车在平直公路上以v的速度匀 速行驶的距离s=100km=1×105m, 则汽车匀速行驶的时间t=sv = 1×105m v ,因为发动机输出功率为 P,所以发动机所做的功 W=Pt= P·1×10 5m v = 105m×P v ,汽车在平 直公 路 上 以 v 的 速 度 匀 速 行 驶 100km耗油量为m,93号汽油热值 为q,则燃料完全燃烧放出的热量 Q汽=mq,该汽车发动机的效率η= W Q汽×100%= 105m×P v mq ×100%= 105m×P qmv ×100% 第十五章　电流和电路 第1节　两种电荷 1. C 2. B 3. A 4. 负 得到 解析:毛皮摩擦过的橡 胶棒带负电,同种电荷相互排斥;若摩 擦过的梳子与毛皮摩擦过的橡胶棒靠 近时相互排斥,则可推断梳子带负电, 梳子在摩擦过程中得到电子。 5. B 6. D 7. B 解析:电荷间的相互作用规律 是同种电荷相互排斥、异种电荷相互 吸引,且带电体能吸引轻小物体。甲 带正电,甲与乙相互排斥,则甲、乙都 带正电;甲与丙相互吸引,则丙可能带 负电,也可能不带电,故B正确。 利用电荷间的相互作用解题 利用电荷间的相互作用规律 进行分析即可,若两小球相斥,则 表明一定都带电,且带的是同种电 荷;若两小球相吸,则有两种可能, 即可能都带电,且是异种电荷,也 可能一个带电,另一个不带电。 8. D 解析:吸管和餐巾纸摩擦起电 时,一个物体因为失去电子带上了正 电,另一个物体因为得到电子带了负 电,故它们带上了异种电荷,所以,摩 擦起电的实质是电子发生了转移,故 A错误;摩擦后吸管带负电荷,说明吸 管束缚电子的能力强一些,吸管得到 电子,故B错误;摩擦后吸管能吸引 纸屑,是因为带电体能吸引轻小物体, 故C错误;用餐巾纸摩擦另一根相同 的饮料吸管,由于吸管带相同的电荷, 它们靠近时会发生排斥现象,故 D 正确。 9. A 解析:观察图甲可知,石蜡的原 子核对核外电子的束缚能力强于丝 绸,则现用丝绸摩擦石蜡,电子会从丝 绸转移到石蜡上,丝绸带正电,石蜡带 负电,石蜡接触了验电器的金属球后, 验电器的金属箔片就带负电,验电器 相当于得到了电子,故A正确,D错 误;由上述解析可知,石蜡带负电,将 该石蜡靠近轻质小球,发现它们相互 排斥,根据同种电荷互相排斥,可知轻 质小球也带负电,不可能不带电,否则 因带电物体会吸引轻质物体,石蜡会 吸引轻质小球,故B错误;由图甲可 知,丝绸和石蜡摩擦过程中,石蜡对电 子的束缚能力强,故石蜡会得到电子, 失去电子的是丝绸,故C错误。 10. 带电 吸引轻小物体 人体是导 体 解析:通过摩擦,塑料板能带电; 由带电物体具有吸引轻小物体的性质 可知,经过摩擦的塑料板能吸引轻小 的物体;再用手指在塑料板上写了一 个“中”字,因为人体是导体,可将电荷 导走,这样干木屑就能够掉下来。 11. C 第2节　电流和电路 1. C 2. A 3. A 解析:当向杯中倒入盐水,使镁 片和碳片都浸入盐水中时,小车就能 缓缓向前运动,说明插入镁片和碳片 的盐水杯给小车提供了电能,在电路 中相当于电源。 4. 断开 闭合 5. A 6. B 解析:二极管右侧的长脚是正 极,此时二极管发光,说明干电池的右 侧是正极,所以电流从电池的右边流 出,从电池的左边流进;因自由电子定 向移动的方向与电流方向相反,所以 自由电子从LED较短的引脚流入,从 较长的引脚流出,电路是通路,故A、 C不正确,B正确;因为发光二极管 LED具有单向导电性,所以把电源 正、负极对调,LED不会发光,故D不 正确。 7. C 8. C 解析:由图和题意可知,闭合开 关,两个灯泡都发光;用一根导线接在 小灯泡L2 的两端,L2 被短路不能发 光,但L1仍然有电流通过,照常发光。 9. A 解析:甲图电路中,由于开关断 开,则是断路;对比乙、丙两图,乙图电 路中,多了一根导线,直接将电源正负 两极相连,引起电源短路;丙图电路中 处处连通,则是通路。故A正确。 10. 短路 电 11. 电源 电 解析:甲的上表面和 乙的下表面分别聚集了不同性质的电 荷,将甲、乙接入电路后产生电流,则 甲、乙整体相当于电路中的电源;摩擦 过程中,甲、乙的机械能转化为电能。 12. (1) C、E (2) E A、F(或B、 D) A、D(或B、F) 解析:(1) 连接 A 和B,将测通器的m 连接在D 上, 当n连接F 时小灯泡亮,说明电路是 连通的,则剩下的C、E 就是同一根导 线的两端。(2) 由于C、E 是一根导 线,故连接了C 后,必须连接E;另一 端连接F,若小灯泡亮,则ECAF 是 通路,则A、F 是同一根导线的两端, B、D 是同一根导线的两端;若小灯泡 不亮,无法形成通路,则A、D 是同一 根导线的两端,B、F 是同一根导线的 两端。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 11