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

物理(人教版)九年级全一册 3 第十四章拔尖测评 ◎ 满分:100分 ◎ 时间:45分钟 姓名: 得分: 一、 选择题(每小题2分,共20分) 1. 燃烧相同质量的氢气和其他燃料,氢气放出的热量较多,说明氢气 具有较大的 ( ) A. 密度 B. 热值 C. 比热容 D. 热效率 2. 如图所示,在一个罐子的盖子和底部各开两个小洞,将小铁块用细 绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中,橡皮筋两端穿过小洞用竹签进行固 定,做好后用力推,使它从不太陡的斜面滚下,观察到罐子在斜面上 来回滚动,直到停止运动,则下列对能量转化情况的分析,错误的是 ( ) A. 向下滚动时,罐子的重力势能转化为罐子的动能和橡皮筋的弹 性势能 B. 向上滚动时,橡皮筋的弹性势能转化为罐子的动能和重力势能 C. 其中每个阶段都有机械能的损耗,所以罐子最终会停止运动 D. 罐子在斜面上来回滚动,直到停止运动,这说明能量不守恒 (第2题) (第4题) 3. 关于比热容和热值,下列说法中正确的是 ( ) A. 升高相同的温度,比热容大的物体,吸收的热量多 B. 相同质量的不同物体,吸收相同的热量,末温低的物体比热容大 C. 燃料热值与其是否充分燃烧无关 D. 燃料完全燃烧放出的热量较多的燃料热值较大 4. 如图所示,天宫一号飞行器进入大气层,绝大部分器件在进入大气 层的过程中被烧蚀销毁。在天宫一号飞行器进入大气层的这个过 程中,下列说法正确的是 ( ) A. 动能和重力势能都增加 B. 机械能保持不变 C. 克服大气摩擦使内能增大 D. 减少的重力势能全部转化成内能 5. 热力发动机在工业时代扮演了至关重要的角色。关于汽油机,下列 说法中正确的是 ( ) A. 燃料在气缸内燃烧越充分,燃料的热值越大 B. 做功冲程中,能量转化的主要方式是内能转化为机械能 C. 压缩冲程中,能量转化的主要方式是化学能转化为内能 D. 汽油机利用水循环来降低温度,主要是利用水蒸发时吸热的 特性 6. 科学家们经过长期探索,发现能量转化是非常普遍的。下列关于能 的转化的描述,错误的是 ( ) A. 摩擦生热,机械能转化为内能 B. 电动机把水抽到高处,电能转化为机械能 C. 植物进行光合作用,光能转化为电能 D. 水轮机带动发电机发电,机械能转化为电能 7. 汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分,燃油汽车多数采用汽 油机作为发动机,如图所示为四冲程汽油机的工作循环示意图,下 列说法中,错误的是 ( ) (第7题) A. 甲冲程是把机械能转化为内能 B. 完成乙冲程依靠的是飞轮的惯性 C. 丙冲程是把内能转化为机械能 D. 丁冲程中汽油机只吸入空气 8. 在2024年世界内燃机大会上,潍柴动力发布了由我国自主研制的 全球首款热机效率为53.09%的柴油机,创造了当今世界内燃机效 率的最高纪录。四款柴油机的效率如表所示,下列说法中,错误 的是 ( ) 柴油机型号 初代柴油机 潍柴动力柴油机 2020年 2022年 2024年 热机效率 约38% 50.23% 52.28% 53.09% A. 在柴油机的吸气冲程中,吸进气缸的只有空气 B. 在柴油机的做功冲程中,进气门和排气门都关闭 C. 在柴油机的压缩冲程中,存在着内能转化为机械能的过程 D. 若输出的有用功相同,则四款柴油机中2024年生产的潍柴动力 柴油机消耗的柴油最少 9. 现有两个使用同一种燃料的加热器,用它们分别对甲、乙两种不同 的物质进行加热。已知甲物质的比热容是乙物质的2倍,甲物质的 质量是乙物质的1 3 ,当甲物质升高的温度是乙物质的3 4 时(甲、乙物 质的物态都不发生改变),加热甲物质所用燃料质量是加热乙物质 的1 2 ,则两加热器利用热能的效率之比是 ( ) A. 1∶1 B. 1∶2 C. 3∶2 D. 2∶1 10. (多选题)某汽车以20m/s的速度在平直的公路上匀速行驶时,柴 油发动机的功率为2.1×105W,每行驶43s消耗柴油700g,柴油 的热值为4.3×107J/kg。下列说法中,正确的有 ( ) A. 完全燃烧700g柴油放出的热量为3.01×107J B. 该柴油发动机的效率为70% C. 汽车的牵引力为1.05×104N D. 汽车行驶8.6km消耗柴油7kg 二、 填空题(每空2分,共42分) (第11题) 11. 如图所示为我国传统的“走马灯”。点燃底部的蜡 烛,热空气上升驱动扇叶转动,观众看到小纸片人 的影子动了起来,在此过程中,能量的转化方式是 热空气的 能转化为扇叶的机械能,这与四 冲程汽油机的 冲程相同。某汽油机每秒 对外做功15次,则该汽油机飞轮的转速为 r/min。 12. 在汽油机的一个工作循环中,内能转化为机械能的是 冲 程,其他三个冲程都是靠飞轮的 来完成的。若一台单缸 四冲程汽油机,它的转速是1200r/min,则它每秒做功 次。当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”,这时发动机的 效率将 (填“升高”“降低”或“不变”)。 13. 使用电烙铁的过程是将电能转化成 能,电烙铁接触焊锡 丝,通过 (填“做功”或“热传递”)的方式使焊锡丝的内能 增大,与电烙铁接触的焊锡丝质量小,比热容 (填“大”或 “小”),熔点 (填“较低”或“较高”)。焊锡丝的温度升高达到 熔点后,继续吸热,温度将 (填“升高”“降低”或“不变”)。 14. 小明家里买了一款燃气热水器,推销员向他们推销这款热水器时 说热效率可达80%,小明对其进行了测量,他将出水温度设定为 50℃,测出冷水的温度为20℃,小明打开热水器工作4min,接收 了20L热水,燃气表显示此过程消耗燃气0.1m3,通过计算可知 推销员 (填“有”或“没有”)虚假宣传。[已知水的比热容 为4.2×103J/(kg·℃),天然气的热值取4×107J/m3] 15. 一辆汽车在50km长的新建的大桥上进行通车测试,汽车总质量 为1.5t,以100km/h的速度匀速通过大桥,受到的阻力是总重的 8%,全程消耗了4kg的汽油;g取10N/kg,汽车在通过大桥的过 程中:(q汽油取4.6×107J/kg) (1) 汽油机的效率: 。(结果精确到0.1%) 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 4 (2) 汽油的质量减少了,其热值 (填“变大”“变小”或 “不变”)。 16. 明朝时期,万户利用火药制作了一个由47支火箭推动的装置,如 图甲所示,进行了“飞天”尝试,成为人类飞行史上的先驱。 (第16题) (1) 万户的火箭原理与现代火箭发动机相似,通过点燃火药产生的 高温气体从后端喷出,从而获得前进的动力,此过程把燃料燃烧的 内能转化为火箭的 能,此过程类似于内燃机的 冲程。 (2) 如图乙所示为现代液体火箭喷气发动机的工作原理示意图,输 送系统把燃料和氧化剂喷入燃烧室,燃烧产生的气体高速从尾部 喷出,产生强大的反冲推力使火箭前进。火箭发射时选用液态氢 作燃料是因为氢具有较大的 (填“内能”“比热容”或“热 值”),火箭喷气发动机 (填“能”或“不能”)在大气层外 工作。 (3) 在火箭发射架下方的池子里储存大量的水,原因是水的 (填“内能”“比热容”或“热值”)比较大,且汽化时能吸收较多的热 量,保护火箭发射架不被高温毁坏。 (4) 火箭在大气层内高速运动时,头部整流罩与空气剧烈摩擦,内 能增加,温度升高到上千摄氏度,这是通过 (填“做功”或 “热传递”)的方式来改变整流罩内能的。 三、 解答题(共38分) 17. (12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,烧杯内的液体质量和初温也相同。 (第17题) (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 图像,如图丁所示: ① 不同物质吸热的多少是通过 来反映的。 ② 由图可以看出, 液体的吸热本领较大。 ③ 如果已知b液体的比热容是1.8×103J/(kg·℃),那么a液体 的比热容是 J/(kg·℃)。 (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吸=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。该热 值与实际燃料的热值相比,会 (填“偏大”或“偏小”)。 (3) 以上“探究不同物质的吸热能力”和“探究不同燃料的热值”这 两个实验中都采用的科学思维方法有 。(多选) A. 控制变量法B. 转换法 C. 放大法 D. 理想实验法 18. (10分)如图所示为某种固体酒精火锅,为了测定该固体酒精火锅 的热效率,在炉中放70g的固体酒精,固体酒精燃烧完,锅中1kg 水的温度从20℃升高到70℃。[已知固体酒精的热值为1.5× 107J/kg,水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃)] (1) 若固体酒精完全燃烧,则放出的热量是多少? (2) 水吸收的热量是多少? (3) 该固体酒精火锅的热效率是多少? (4) 请写出固体酒精火锅的热效率不高的一个原因。 (第18题) 19. (16分)阅读短文,回答问题。 混合动力汽车 如图甲所示为我国自主研制生产的一种环保混合动力实验汽 车。启动时,内燃机不工作,车内蓄电池输出能量;当高速行驶或 蓄电池储存电能过低时,内燃机启动,既可以向车轮输出能量,同 时可以向蓄电池充电;当车辆需要全力加速时,内燃机、蓄电池可 以同时向车轮输出能量。测试人员驾驶该车在平直公路上以 50km/h的速度匀速行驶1h,观察仪表盘,发现这段时间内燃机 消耗燃油10kg,蓄电池储存的能量由最大值的60%增大至最大 值。该车行驶时所受阻力f 和车速v的关系如图乙所示。蓄电池 储存的最大能量为1.0×108J,蓄电池额定功率为25kW。(汽油 的热值为4.6×107J/kg) (第19题) (1) 该混合动力汽车的内燃机是一台单缸四冲程汽油机,汽油机工 作时,实现内能转化为机械能的是 冲程,若飞轮转速是 1800r/min,则每秒完成 个工作循环。 (2) 下列说法中,错误的是 。 A. 行驶过程中轮胎发热,轮胎内能一定增大 B. 汽车冷却系统用水来冷却,这是利用水的比热容大 C. 使轮胎形变的力是轮胎对地面的压力 D. 汽车设计为流线型,高速行驶时对路面的压力会比静止时小 (3) 在此测试过程中,该车牵引力做的功是 J。在交通运 输中,常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能,“客运效率”指 每消耗单位能量时对应的载客数和行驶路程的乘积,即客运效 率= 人数×路程 消耗能量 。1人骑电动自行车,每消耗106J的能量可行驶 20km,则此电动自行车与这辆汽车(测试过程车内有2人)的客运 效率之比是 。 (4) 在测试过程中,该车内燃机能量转化效率为 (结果精确 到0.1%)。若内燃机不工作,车内蓄电池输出能量,该车 (填“能”或“不能”)保持50km/h的速度匀速行驶。 (5) 该车制动减速的过程中,机械能转化为电能和内能,当该车在 平直公路上制动减速时,转化的电能W电 与内能W内 之比为9∶ 16,如图丙是机械能的变化量ΔW 与速度变化量Δv的关系图像, 若该车从22m/s开始减速,转化的电能为3.6×104J,则该车的速 度将会减小到 m/s。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 变大,时间变长,所以放出热量的时间 变长,从而增强供暖效果。(5) 水降 低的温度Δt水=85℃-35℃=50℃, 这段时间水放出的热量Q=c水 m水· Δt水 =4.2×103 J/(kg·℃)× 39kg×50℃=8.19×106J;则该时间 段热水为房间提供的热量为8.19× 106J,由ρ= m V 可知,房间内空气的质 量m空=ρ空V空=1.3kg/m3×5m× 5m×4m=130kg,由Q吸=cmΔt可 知,房间的温度变化量Δt空= Qc空m空= 8.19×106J 2.5×103J/(kg·℃)×130kg = 25.2℃。 20. (1) 由图像知道,BC 段为冰的熔 化过程,此过程中虽然冰吸收热量,但 温度保持0℃不变。因为冰的质量为 0.5kg,冰熔化成水,质量不变,所以 水的质量为0.5kg,由图像知道,CD 段水从0℃升温到20℃,由 Q吸= cmΔt 知 道 水 吸 收 的 热 量 Q水吸 = c水m水Δt水=4.2×103J/(kg·℃)× 0.5kg×20℃=4.2×104J (2) 由 图像知道,CD 段水从0℃升温到 20℃,用了10min的时间,所以,加热 过程 中 1min 吸 收 的 热 量 Q1 = 4.2×104J 10 =4.2×10 3J,由图像知 道,冰从-20℃吸收热量升温到 0℃,用了5min,故冰吸收的热量 Q冰吸=5Q1=5×4.2×103J=2.1× 104J,所 以,冰 的 比 热 容 c冰 = Q冰吸 mΔt冰 = 2.1×104J 0.5kg×20℃ = 2.1 × 103J/(kg·℃) (3) 由图像知道, 0.5kg冰从第5min开始熔化,到第 45min时熔化结束,用时40min,该 过程中冰熔化所吸收的热量Q吸= 40Q1=40×4.2×103J=1.68× 105J,所以,冰的熔化热λ= Q吸 m = 1.68×105J 0.5kg =3.36×10 5J/kg 第十四章拔尖测评 一、 1. B 2. D 3. C 4. C 解析:天宫一号飞行器进入大 气层,克服摩擦力做功,机械能转化为 内能,即机械能减小;温度升高,绝大 部分器件在进入大气层的过程中被烧 蚀销毁,质量变小,速度增加,不能确 定动能的变化,高度降低,重力势能减 小,故A、B错误;飞行器克服摩擦力 做功,内能增大,主要通过做功的方式 来改变内能,故C正确;飞行过程中, 减少的重力势能,一部分转化为动能, 一部分转化为内能,故D错误。 5. B 6. C 7. D 解析:甲冲程是压缩冲程,把机 械能转化为内能,故A正确,不符合 题意;热机的吸气冲程、压缩冲程、排 气冲程都是辅助冲程,完成这些冲程 依靠的是飞轮的惯性,乙冲程为排气 冲程,完成乙冲程依靠的是飞轮的惯 性,故B正确,不符合题意;丙冲程是 做功冲程,把内能转化为机械能,故C 正确,不符合题意;丁冲程中汽油机吸 入空气和汽油的混合物,故D错误, 符合题意。 8. C 解析:在柴油机的吸气冲程中, 吸进气缸的只有空气,故A正确,不 符合题意;在柴油机的做功冲程中,进 气门和排气门都关闭,故B正确,不 符合题意;在柴油机的压缩冲程中,存 在着机械能转化为内能的过程,故C 错误,符合题意;若输出的有用功相 同,则四款柴油机中2024年生产的潍 柴动力柴油机消耗的柴油最少,因为 其效率最高,故D正确,不符合题意。 9. A 解析:由 题 意 可 知,c甲 = 2c乙,m甲 = 13 m乙 ,Δt甲 = 3 4Δt乙 ,m甲'=12m乙' ,由Q吸=cmΔt 可得,甲、乙物质吸收的热量之比 Q吸甲 Q吸乙 = c甲 m甲Δt甲 c乙 m乙Δt乙 = 2c乙×13m乙× 3 4Δt乙 c乙 m乙Δt乙 = 1 2 , 由 Q放=mq可得,两加热器消耗燃料完 全燃烧时释放的热量之比 Q放甲 Q放乙 = m甲'q m乙'q= m甲' m乙'= 1 2m乙' m乙' = 1 2 ,由η= Q吸 Q放×100% 可得,两加热器利用热能 的效 率 之 比η甲 η乙 = Q吸甲 Q放甲 Q吸乙 Q放乙 = Q吸甲 Q吸乙 × Q放乙 Q放甲= 1 2× 2 1= 1 1 ,故A符合题意; B、C、D不符合题意。 10. ACD 解析:完全燃烧700g柴油 放出的热量Q放=m柴油q=0.7kg× 4.3×107J/kg=3.01×107J;柴油发 动机做的功W=Pt=2.1×105 W× 43s=9.03×106J,柴油发动机的效 率η= W Q放 ×100%= 9.03×106J 3.01×107J× 100%=30%;由P=Wt = Fs t =Fv 得,汽 车 的 牵 引 力 F = Pv = 2.1×105W 20m/s =1.05×10 4N;汽车行驶 8.6km 做的功 W'=Fs'=1.05× 104N×8.6×103m=9.03×107J,需 要完全燃烧柴油放出的热量Q放'= W' η =9.03×10 7J 30% =3.01×10 8J,消耗 柴 油 的 质 量 m' = Q放' q = 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 36 3.01×108J 4.3×107J/kg =7kg。故 A、C、D 正确。 二、 11. 内 做功 1800 解析:热 空气上升驱动扇叶转动,热空气对扇 叶做了功,空气内能减小,能量的转化 方式是热空气的内能转化为扇叶的机 械能,在做功冲程中,高温高压的燃气 推动活塞对外做功,将内能转化为机 械能,故这与四冲程汽油机的做功冲 程相同;汽油机每秒对外做功15次, 则飞轮每秒转动30次,故1min转动 1800次,飞轮的转速为1800r/min。 12. 做功 惯性 10 降低 解析:在 汽油机的一个工作循环中,内能转化 为机械能的是做功冲程,其他三个冲 程都是靠飞轮的惯性来完成的。四冲 程 汽 油 机 的 飞 轮 转 速 为 1200r/min=20r/s,即汽油机的飞轮 每秒转20圈,由于汽油机的1个工作 循环完成4个冲程,飞轮和曲轴转 2圈,对外做功1次,则该汽油机每秒 做功10次。汽油在发动机内燃烧不 充分时,转化成的有用功将会减少,则 发动机的热机效率会降低。 13. 内 热传递 小 较低 不变 解析:使用电烙铁时,电能转化为内 能。电烙铁接触焊锡丝,通过热传递 的方式使焊锡丝的内能增大,焊锡丝 的质量小,比热容小,温度升高得快, 很快达到熔点。而焊锡丝是晶体,熔 化时温度不变。 14. 有 解析:被热水器加热的水的 质量 m=ρ水 V=1×103kg/m3× 20×10-3m3=20kg,热水器中水吸 收 的 热 量 Q =cmΔt =4.2× 103J/(kg·℃)×20kg×(50℃- 20℃)=2.52×106J,燃气放出的热 量Q'=V'q=0.1m3×4×107J/m3= 4×106J,热水器的热效率η= Q Q'× 100%=2.52×10 6J 4×106J ×100%=63% , 推销员推销时说热效率可达80%,推 销员有虚假宣传。 15. (1) 32.6% (2) 不变 解析:(1) 由题可知,汽车总质量m= 1.5t=1.5×103kg,根据重力的计算 公式可得,汽车的总重力G=mg= 1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N, 汽车受到的阻力是总重的8%,即 f=0.08G=0.08×1.5×104N= 1.2×103N,因为匀速通过大桥,所以 牵引力F=f=1.2×103N,由做功的 计算公式可得,牵引力所做的功W= Fs=1.2×103N×50×103m=6× 107J。根据热值的计算公式可得,汽 油 完 全 燃 烧 放 出 的 热 量 Q = m汽油q汽油=4kg×4.6×107J/kg= 1.84×108J,由热机效率的计算公式 可得,汽油机的效率η= W Q×100%= 6×107J 1.84×108J × 100% ≈ 32.6%。 (2) 汽油的热值与其种类有关,与其 质量变化无关,故汽油的质量减少时, 其热值不变。 16. (1) 机械 做功 (2) 热值 能 (3) 比热容 (4) 做功 解析:(1) 万 户的火箭原理与现代火箭发动机相 似,通过点燃火药产生的高温气体从 后端喷出,从而获得前进的动力,此过 程把燃料燃烧的内能转化为火箭的机 械能,此过程类似于内燃机的做功冲 程。(2) 火箭发射时选用液态氢作燃 料是因为氢具有较大的热值,火箭喷 气发动机能在大气层外工作。(3) 在 火箭发射架下方的池子里储存大量的 水,原因是水的比热容比较大,且汽化 时能吸收较多的热量,保护火箭发射 架不被高温毁坏。(4) 火箭在大气层 内高速运动时,头部整流罩与空气剧 烈摩擦,克服摩擦做功使头部整流罩 内能增加,温度升高到上千摄氏度,这 是通过做功的方式来改变整流罩内 能的。 三、 17. (1) 甲、丙 ① 加热时间 ② b ③ 0.9×103 (2) 偏小 (3) AB 解析:(1) 为了研究不同物 质的吸热能力,根据控制变量法应控 制燃料的种类相同,利用其中甲、丙两 幅图进行实验,① 不同物质吸热的多 少是通过加热时间来反映的;② 由图 示图像可知,a和b升高相同的温度, 如温度都升到80℃,a需要的时间是 10min,b需要的时间是20min,b需 要更长的加热时间,这也就说明了b 的吸热能力强,a的吸热能力弱,所以 b 液 体 的 比 热 容 较 大;③ 根 据 Q吸=cmΔt可知,在质量和吸收的热 量一定时,温度的变化值和比热容成 反比。我们可以用相同的燃料1加热 10min,a和b吸收的热量就是相同 的,a 的温度变化值Δt甲=80℃- 20℃=60℃,b的温度在20min内变 化了60℃,则10min内的变化值为 Δt乙=30℃,据Q吸=cmΔt得,a 液 体吸收的 热 量 Qa吸 =camΔta,b 液 体 吸 收 的 热 量 Qb吸 = cbmΔtb,则camΔta=cbmΔtb,所 以 a 的 比 热 容 ca = cbΔtb Δta = 1.8×103J/(kg·℃)×30℃ 60℃ =0.9× 103J/(kg·℃)。(2) 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吸= 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。计算 结果不可靠,因为燃料燃烧产生的热 量不能完全被液体吸收,存在热损失, 所以直接计算得出的热值比实际值要 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 46 小。(3) 做“探究不同物质的吸热能 力”和“探究不同燃料的热值”这两个 实验时,要用到控制变量法和转换法, 故选AB。 18. (1) 固体酒精的质量m=70g= 0.07kg,固体酒精完全燃烧放出的热 量 Q放 =mq=0.07kg×1.5× 107J/kg=1.05×106J (2) 水吸收 的热量Q吸=c水 m水(t-t0)=4.2× 103J/(kg·℃)×1kg×(70℃- 20℃)=2.1×105J (3) η= Q吸 Q放× 100%=2.1×10 5J 1.05×106J×100%=20% (4) 废气带走一部分能量(或固体酒 精燃烧不充分,没有完全燃烧;或有一 部分热散失在空气中,合理即可) 19. (1) 做功 15 (2) C (3) 1× 108 92∶1 (4) 30.4% 不能 (5) 12 解析:(1) 汽油机工作时,将 内能转化为机械能的冲程是做功冲 程;由飞轮转速为1800r/min可知, 飞轮1s转动30圈;四冲程汽油机每 个工作循环,飞轮转动2圈,故每秒完 成15个工作循环。(2) 行驶过程中 地面对轮胎的摩擦力对轮胎做功使轮 胎发热,轮胎的内能一定增大,故A 正确;汽车冷却系统用水来冷却,这是 因为水的比热容较大,升高相同的温 度,水吸收的热量多,故B正确;使轮 胎形变的力是地面对轮胎的支持力, 故C错误;汽车外形是流线型,当汽 车高速行驶时,相同时间内,空气经过 上方的路程比下方路程长,即上方空 气流速大、压强小,而下方空气流速 小、压强大,汽车在压强差下产生向上 的升力,使汽车对路面的压力减小,小 于汽车的重力,因此该种汽车在高速 行驶时对路面的压力会比静止时小, 故D正确。(3) 测试中,车以50km/h 的速度匀速运动,由图乙知,阻力是 2000N,由于车匀速运动,则牵引力 与阻力是一对平衡力,大小相等,即 F=f=2000N,汽车行驶的路程s= vt=50km/h×1h=50km=5× 104m,牵引力做功W1=Fs=2000N× 5×104m=1×108J;根据题意可得, 电 动 自 行 车 的 客 运 效 率 η1 = 1×20km 106J =2×10 -5km/J,汽车的客 运效率η2= 2×50km 4.6×107J/kg×10kg = 1 4.6×106 km /J,则 η1:η2 =2× 10-5km/J∶ 14.6×106km /J=92∶1。 (4) 蓄电池储存的能量W2=1.0× 108J-1.0×108J×60%=4×107J, 内燃机输出的有用能量W有=W1+ W2=1×108J+4×107J=1.4× 108J,燃 油 完 全 燃 烧 放 出 的 热 量 Q放=mq=10kg×4.6×107J/kg= 4.6×108 J;η= W有 Q放 ×100% = 1.4×108J 4.6×108J×100% ≈30.4%;由P= W t= Fs t =Fv 得,汽车的速度v= P F = 25×103W 2000N = 12.5 m /s= 45km/h<50km/h,故内燃机不工作 该车不能保持50km/h的速度匀速行 驶。(5) 由 W电 W内= 9 16 可得,转化的内 能W内=169W电= 16 9×3.6×10 4J= 6.4×104J,则减小的机械能ΔW= W电 +W内 =3.6×104J+6.4× 104J=1×105J,由图丙可知,汽车减 小的速度为10m/s,则汽车的速度将 会减小到22m/s-10m/s=12m/s。 第十五章拔尖测评 一、 1. A 2. C 3. B 4. B 5. D 解析:毛皮摩擦过的橡胶棒带 负电,有多余电子,当橡胶棒与验电器 甲接触后,一部分多余电子会从橡胶 棒转移到验电器甲上,使得验电器甲 也带负电;故用带绝缘柄的金属杆将 两个验电器的金属球接触时,验电器 甲上的自由电子向验电器乙转移,正 电荷并没有发生定向移动,故A、B不 符合题意;电子定向移动方向与电流 的方向相反,因为电子从甲流向乙,所 以电流方向是由乙到甲,故C不符合 题意,D符合题意。 6. A 解析:分析电路图可知,两灯串 联。若灯L1 发生短路,则电路为L2 的简单电路,L1 熄灭,L2 发光,故A 正确;串联电路中各用电器相互影响, 若灯L1发生断路或灯L2 发生断路, 则两灯都不会发光,故B、D错误;若 灯L2发生短路,则电路为L1 的简单 电路,L2熄灭,L1发光,故C错误。 7. A 解析:由题意可知,感应器会使 开关S1 闭合,报警器响,且窗户自动 打开,同时也可手动闭合开关S2,报 警器响且窗户自动打开,由此可得开 关S2与S1并联,再和电铃、制动机串 联,符合要求的只有电路A。 8. A 9. C 解析:由图可知,L1 和L2 并 联,电流表A测干路电流,电流表A1 测通过L1的电流,由电流表所选量程 可知,干路电流I=0.3A,通过L1 的 电流I1=0.2A,根据并联电路的电 流规律可知,通过L2 的电流I2=I- I1=0.3A-0.2A=0.1A,因为并联 电路中各用电器互不影响,所以若L1 断路,则L2会正常发光,故A、B、D错 误,C正确。 10. C 解析:用导线连接d、f,再闭 合开关,灯L2亮,灯L1 不亮,故A错 误;用导线连接b、f,灯L2直接亮,无 论是否闭合开关,L1 都不亮,故B错 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 56