第十四章 内能的利用 单元培优-2025-2026学年人教版（2024）物理九年级上册

第14章 内能的利用 一．选择题（共8小题） 1．下列装置把机械能转化为电能的是（　　） A．电动机 B．汽油机 C．发电机 D．蒸汽机 2．在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。以下现象或事实与其主要能量转化对应关系正确的是（　　） A．电池充电——化学能转化为电能 B．燃料燃烧时发热——光能转化为内能 C．电动机带动水泵把水送到高处——电能转化为机械能 D．电饭锅工作，电能转化成化学能 3．下列关于能量转化的实例，你认为说法正确的是（　　） A．水轮机带动发电机发电——电能转化为机械能 B．燃料燃烧——化学能转化为内能 C．电灯发光——机械能转化为光能 D．电炉通电——内能转化为电能 4．以下情景中，关于能量转化的说法正确的是（　　） A．钻木取火的过程中，内能转化为机械能 B．电动机在通电转动过程中，机械能转化为电能 C．蓄电池充电时，电能转化为机械能 D．汽油机工作过程中，化学能转化为机械能 5．某混合动力型汽车的动力装置由汽油发动机和电动机组成。一般情况下，蓄电池为电动机供电，由电动机提供动力；当需要较大动力时，由汽油发动机和电动机共同提供动力；当汽车制动减速时，电动机还可作为发电机为蓄电池充电。关于该车动力装置在工作时的能量转化情况，以下分析不正确的是（　　） A．汽油发动机做功冲程把内能转化为机械能 B．电动机在提供动力时把电能转化为机械能 C．发电机为蓄电池充电时把电能转化为化学能 D．制动减速发电的过程中把内能转化为电能 6．在各种形式的能量相互转化过程中，下列说法中正确的是（　　） A．机械能一定守恒 B．每种形式的能量都是守恒的 C．各种形式的能的总量守恒 D．只有机械能转化为内能才守恒 7．四冲程汽油机在工作过程中，将机械能转化为内能的冲程是（　　） A．吸气冲程 B．排气冲程 C．做功冲程 D．压缩冲程 8．下列关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（　　） A．柴油机汽缸顶部有个火花塞，汽油机汽缸顶部有个喷油嘴 B．柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火 C．汽油机与柴油机使用的燃料不同 D．汽油机吸入汽缸里的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入汽缸里的是空气 二．多选题（共7小题） （多选）9．下列关于能量的说法中，正确的是（　　） A．洗衣机工作时是将电能主要转化为机械能 B．风能、光能、机械能、电能可以相互转化，说明能量的转化是没有方向性的 C．用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转移 D．能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少 （多选）10．下列关于能量的说法，不正确的是（　　） A．电水壶工作时，将内能转化为电能 B．在汽油机的压缩冲程中，内能转化为机械能 C．“神十”飞船加速升空时，它的动能增加，机械能不变 D．金属汤勺放在热汤中，汤勺温度升高，这说明内能是可以转移的 （多选）11．汽车作为我们生活中常用的交通工具，为我们的生活带来了极大的便利。下列关于汽车的表述正确的是（　　） A．汽车的汽油机是将内能转化为机械能 B．汽车在刹车时是将机械能转化为内能 C．汽车的倒车雷达是利用超声波工作的 D．汽车上的发电机是将电能转化为机械能 （多选）12．2022年4月16日9时56分，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，神舟十三号载人飞行任务取得圆满成功，下列说法正确的是（　　） A．火箭内燃料燃烧时，将化学能转化为内能 B．火箭升空时，内能转化为机械能 C．空间站的太阳能电池板将电能转化为太阳能 D．返回舱进入大气层后与大气摩擦，机械能转化为内能 （多选）13．小华同学将生活中常见的例子与能量的转化联系起来，其中对应关系正确的是（　　） A．弯折铁丝——机械能转化为内能 B．保温瓶的瓶盖蹦起——内能转化为机械能 C．燃料燃烧——化学能转化为内能 D．电风扇转动——机械能转化为电能 （多选）14．通常的锅炉燃料利用率低，下列提高锅炉效率的方案中可行的是（　　） A．击碎大煤块，磨成煤粉 B．让煤在炉膛内充分燃烧 C．用吹风机把空气吹进炉膛 D．冬季供暖时采取分户供暖 （多选）15．下面对于能量转化的各种描述中，正确的是（　　） A．汽油机的压缩冲程是机械能转化为内能 B．火箭发射升空的过程，是内能转化为机械能 C．太阳能电池可以把太阳能直接转化为化学能 D．汽车急刹车时是机械能转化为内能 三．填空题（共9小题） 16．某手机厂家宣传某充电器充电效率可以达到100%，小明在使用过程中触摸了一下充电器，明显感觉到发热。请你判断该厂家的宣传 　 　 （选填“属实”或“不属实”）。请从能量转化的角度说出原因：　 　 。 17．一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1200r/min，则汽油机每秒钟做功　 　 次，活塞往复运动 　 　 次。 18．2024年11月15日，搭载着天舟八号货运飞船的长征七号遥九运载火箭，在我国文昌航天发射场点火发射，发射任务取得圆满成功。火箭发动机工作时，先将燃料的化学能转化为内能，再将内能转化为 　 　 能；高温高压的燃气对火箭做功，燃气的内能 　 　 （选填“增大”或“减小”）。 19．《宋史•兵志》记载：“又造突火枪，以钜竹为简，内安子窠（弹丸），如烧放，焰绝然后子窠发出，如炮声，远闻百五十余步。”如图所示，弹丸被喷出的过程能量转化与四冲程汽油机的 　 　 冲程相同。 20．汽油机是一种将内能转化为机械能的机器，某单缸四冲程汽油机每秒对外做功20次，则该汽油机飞轮的转速为 　 　 r/min。 21．2022年7月24日14时22分，搭载问天实验舱的长征五号B遥三运载火箭，在我国文昌航天发射中心发射成功。运载火箭利用物体间力的作用是 　 　 的上升，发射时燃料的化学能转化为 　 　 能再转化为机械能。 22．人吃下食物后，食物的 　 　 能一部分转化为 　 　 能以维持人正常的体温，一部分转化为 　 　 能维持人的心跳或做跑跳等运动。 23．一台四冲程柴油机飞轮的转速为2400r/min，在1s内，柴油机完成　 　 个冲程。 24．追溯能量的来源，你将会发现，我们生活中的大部分能量来自 　 　 ，这说明不同形式的能量之间可以相互 　 　 。 四．作图题（共2小题） 25．如图甲给出热机吸气冲程的气门示意图，请在图乙中作出做功冲程气门的示意图。 26．如图，甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中画出了吸气冲程中进气门、排气门的开闭情况和曲轴的位置。请在图乙、丙中画出进气门、排气门的开闭情况和曲轴的位置。 五．实验探究题（共2小题） 27．在“比较不同液体的吸热能力”的实验中。 （1）在图﹣1的装置中，分别给初温相同且 　 　 相等的水和食用油加热；这么做目的是为了 　 　 （选填“便于比较”或“控制变量”）。 （2）在图﹣1的装置中，用相同酒精灯给两种液体加热相同时间，其目的是为了保证两种液体 　 　 相同。 （3）在图﹣1的装置中，两种液体升高相同的温度，需要给水加热更长时间，说明 　 　 （选填“水”或“食用油”）吸热能力强。 （4）下列事实能用上述实验结果解释的是 　 　 （填选项）。 A.沿海地区昼夜温差会比内陆地区小 B.夏天给教室洒水，感觉凉爽 C.用盐水腌蛋，一段时间后蛋会变咸 D.长期堆放煤的水泥地面变成黑色 （5）图﹣2的装置中两个相同烧杯装有相同质量的水，灯中煤油和酒精的质量相等，进行“比较煤油和酒精的热值大小”的实验，假设6min两种燃料全部烧完，实验数据如表，分析数据可知：热值较大的是 　 　 （选填“煤油”或“酒精”）。 加热时间/min 0 1 2 3 4 5 6 A杯水温/℃ 25 27 29 32 34 36 38 B杯水温℃ 25 26 27 28 29 30 31 （6）通过实验数据直接计算出的燃料的热值将 　 　 （选填“偏大”或“偏小”）。 28．为比较酒精和汽油热值的大小，制定了以下实验方案： （1）实验时应按照 　 　 （选填“自上而下”或“自下而上”）的顺序组装器材。 （2）取 　 　 （选填“质量”或“体积”）相同的酒精和汽油作燃料，制成酒精灯和汽油灯；两灯同时点燃后分别给两杯质量和初温相同的水加热（烧杯质量相同，如图所示）。 （3）通过观察水温的变化，由此判断两种燃料热值的大小。 请根据上面的设计方案回答： ①当两灯的燃料 　 　 （选填“燃烧相同时间”或“完全燃烧完后”），甲装置中温度计读数是80℃，而乙装置的读数是90℃。由此判断 　 　 的热值比较大。 ②实验中燃料燃烧放出的热量，通过 　 　 方式使水的内能增大。 ③根据Q吸＝cm水（t﹣t0）计算出水吸收的热量，然后利用这个热量计算出汽油的热值，发现结果与资料中给出的汽油热值相比 　 　 （选填“偏大”或“偏小”），主要原因是 　 　 。 六．计算题（共4小题） 29．小明想知道家中天然气烧水的热效率。他将5kg水倒入锅中，用温度计测出水温为20℃，再将水加热至80℃。烧水前天然气表的示数是2365.89m3，烧水后变为2365.99m3。已知水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为3.5×107J/m3，假设天然气完全燃烧。求： （1）水吸收的热量。 （2）天然气燃烧放出的热量。 （3）此次烧水过程中天然气灶的热效率。 30．有一款无人驾驶汽车，自动驾驶时使用雷达传感器和激光测距仪来了解周围的交通状况。这款车以72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了16km，消耗汽油2.4kg。假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为30%。已知汽油的热值为4.5×107J/kg，在这段运动过程中，求： （1）这款无人驾驶汽车发动机做功的功率； （2）汽车发动机的牵引力。 31．用图甲装置探究水沸腾前后温度变化特点，某段时间内水的温度变化如图乙所示。经测量，烧杯中水的质量为0.5kg，消耗酒精0.003kg。知c水＝4.2×103J/（kg•℃），酒精的热值为3×107J/kg，计算这段时间内： （1）水吸收的热量； （2）酒精完全燃烧放出的热量； （3）烧水的效率（精确到0.1%）。 32．某型号汽车在车型测试中，在一段平直公路上匀速行驶了36km，用时0.5h，车的总质量为3×103kg，受到的阻力为车重的0.12倍，已知这一过程消耗燃油15L，假设燃油完全燃烧，燃油密度为0.8×103kg/m3，燃油热值为4.5×107J/kg，求： （1）若该汽车在平直的公路上匀速行驶的路程为s，发动机牵引力为F，其发动机效率η，汽油的热值为q，请推导该汽车在这段路程内消耗汽油质量的表达式m。 （2）该汽车发动机的效率； 七．综合能力题（共2小题） 33．如图所示，国产大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600，是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要，研制的大型特种用途民用飞机，它装有4台国产WJ6涡轮螺旋桨发动机，既能在陆地上起降，又能在水面上起降，是一艘会飞的船。飞机发动机的热效率和推进效率是反映飞机性能的重要指标。发动机的热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，推进效率是指发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与获得的机械能之比，飞机的部分参数如下表所示：（燃油的热值q＝4.6×107J/kg） WJ6发动机数量 4台 最大起飞质量 53.5t 最大巡航速度 500km/h 发动机巡航推力 4.6×104N 发动机的热效率 40% 发动机的推进效率 ...... （1）机翼外形做成上凸下平的流线型是利用了　 　 的原理，从而产生较大的升力； （2）AG600以最大速度满载巡航2h，消耗燃油5000kg，燃油完全燃烧获得的内能为多少？ （3）在上述过程中发动机的推进效率为多少？ 34．如图所示，是最新一款无人驾驶汽车图片。汽车自动驾驶时使用雷达传感器，以及激光测距器来了解周围的交通状况。该款车先以某一功率从静止开始在平直公路上加速，经过250m后速度达到以25m/s，然后再以此速度匀速行驶了12km，整个过程中该汽车受到的阻力不变、功率不变，匀速运动阶段消耗汽油1.6kg，假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为30%（汽油的热值取4.5×107J/kg），求： （1）匀速运动阶段中汽油完全燃烧放出的热量； （2）匀速运动阶段该汽车发动机所做的有用功； （3）该汽车受到的阻力； （4）在加速阶段汽油机输出的有用功一方面使汽车动能增加，另一方面使汽车克服阻力做功。加速过程中汽车动能增加了2.25×105J，该车在加速段消耗汽油的质量约为多少kg？ 第14章 内能的利用 参考答案与试题解析 一．选择题（共8小题） 1．下列装置把机械能转化为电能的是（　　） A．电动机 B．汽油机 C．发电机 D．蒸汽机 【答案】C 【分析】能量转化的过程中，必定有一种能量减少，另一种能量增加；分析能量转化时，就看什么能量减少了，什么能量增加，总是减少的能量转化为增加的能量。 【解答】解：A、电动机工作时，消耗电能，将电能转化为机械能的装置，故A不合题意。 B、汽油机工作时，将燃料燃烧产生的内能转化为机械能，故B不合题意。 C、发电机工作时，消耗电能，把机械能转化为电能的装置，故C符合题意。 D、蒸汽机工作时，蒸汽通过做功的方式将内能转化为机械能，故D不合题意。 故选：C。 【点评】此题考查能量的转化与转移，明确题目中涉及到的装置在工作时消耗了什么能，得到了什么能是关键。 2．在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。以下现象或事实与其主要能量转化对应关系正确的是（　　） A．电池充电——化学能转化为电能 B．燃料燃烧时发热——光能转化为内能 C．电动机带动水泵把水送到高处——电能转化为机械能 D．电饭锅工作，电能转化成化学能 【答案】C 【分析】电池充电是电能转化为化学能；燃料燃烧是化学能转化为内能；电动机将电能转化为机械能；电饭锅电能转化为内能。 【解答】解：A．电池充电过程中，消耗了电能，是电能转化为化学能，故A错误； B．燃料燃烧时发热，消耗化学能，内能增大，是化学能转化为内能，故B错误； C．电动机带动水泵把水送到高处，将电能转化为机械能，故C正确； D．电饭锅工作时，是电能转化为内能，故D错误。 故选：C。 【点评】本题考查能量的转化，要求灵活运用所学知识，属于基础题！ 3．下列关于能量转化的实例，你认为说法正确的是（　　） A．水轮机带动发电机发电——电能转化为机械能 B．燃料燃烧——化学能转化为内能 C．电灯发光——机械能转化为光能 D．电炉通电——内能转化为电能 【答案】B 【分析】能量转化的过程中，必定有一种能量减少，另一种能量增加。分析能量转化时，就看什么能量减少了，什么能量增加，总是减少的能量转化为增加的能量。结合实例，明确转化过程中能量的变化情况，可做出判断。 【解答】解：A、水轮机带动发电机发电是将机械能转化为电能的过程，故A错误； B、燃料燃烧，将燃料的化学能转化为内能，故B正确； C、电灯发光，将电能转化为光能和内能，故C错误； D、电炉通电，将电能转化为内能，故D错误。 故选：B。 【点评】能量转化的过程都是有规律可循的，在平常的学习中要注意总结归纳。例如燃料燃烧都是将化学能转化成内能、用电器都是利用电能工作的。 4．以下情景中，关于能量转化的说法正确的是（　　） A．钻木取火的过程中，内能转化为机械能 B．电动机在通电转动过程中，机械能转化为电能 C．蓄电池充电时，电能转化为机械能 D．汽油机工作过程中，化学能转化为机械能 【答案】D 【分析】判断能量的转化，我们主要看它要消耗什么能量，得到什么能量，因为总是消耗的能量转化为得到的能量。 【解答】解：A．钻木取火的过程中，机械能转化为内能，故A错误； B．电动机工作时消耗电能，将电能转化为机械能，故B错误； C．蓄电池充电时，是电能转化为化学能，故C错误； D．汽油机工作过程中，燃料的化学能转化为内能，内能对外做功，转化为机械能，故D正确。 故选：D。 【点评】本题考查了对能量的转化和转移的理解，在做这类题时，我们要注意分析哪种能量增加了，哪种能量减少了，因为总是减少的这种能量转化为增加的那种能量。能量转化的过程都是有规律可循的，在平常的学习中要注意总结归纳。 5．某混合动力型汽车的动力装置由汽油发动机和电动机组成。一般情况下，蓄电池为电动机供电，由电动机提供动力；当需要较大动力时，由汽油发动机和电动机共同提供动力；当汽车制动减速时，电动机还可作为发电机为蓄电池充电。关于该车动力装置在工作时的能量转化情况，以下分析不正确的是（　　） A．汽油发动机做功冲程把内能转化为机械能 B．电动机在提供动力时把电能转化为机械能 C．发电机为蓄电池充电时把电能转化为化学能 D．制动减速发电的过程中把内能转化为电能 【答案】D 【分析】（1）汽油机利用内能来做功的冲程是做功冲程，它是将内能转化为机械能的； （2）电动机消耗电能得到机械能，将电能转化为机械能； （3）发动机为蓄电池充电时，蓄电池发生化学反应，将电能转化为化学能储存在蓄电池中； （4）制动减速发电的过程是将电动机作为发电机来使用的，将机械能转化为电能。 【解答】解：A、汽油发动机做功冲程是利用内能来做功的冲程，把内能转化为机械能，正确； B、电动机在提供动力时把电能转化为机械能，正确； C、发动机为蓄电池充电时，蓄电池发生化学反应，将电能转化为化学能，正确； D、当汽车制动减速时，电动机还可以作为发电机为蓄电池充电，将机械能转化为电能，故D错误。 本题选择不正确的。 故选：D。 【点评】此题主要考查的是学生对汽油机和发动机、发电机工作过程中能量转化情况的了解和掌握，基础性题目。 6．在各种形式的能量相互转化过程中，下列说法中正确的是（　　） A．机械能一定守恒 B．每种形式的能量都是守恒的 C．各种形式的能的总量守恒 D．只有机械能转化为内能才守恒 【答案】C 【分析】根据能量守恒的定义进行分析解答。 【解答】解：A．如果只有动能和势能的相互转化，机械能守恒，如果存在其他形式的力做功（如摩擦力、空气阻力等），机械能就会发生变化，转化为其他形式的能（如内能）。故A错误； B．能量有多种形式，如机械能、内能、电能、化学能等，它们之间可以相互转化。但是，并不是每种形式的能量都单独守恒，而是各种形式的能的总量守恒。故B错误； C．根据能量守恒定律可知，各种形式的能的总量守恒。故C正确； D．能量守恒定律适用于所有形式的能量转化和转移，不仅仅是机械能转化为内能。故D错误。 故选：C。 【点评】此题考查了能量守恒定律的知识点，要求学生牢固掌握。 7．四冲程汽油机在工作过程中，将机械能转化为内能的冲程是（　　） A．吸气冲程 B．排气冲程 C．做功冲程 D．压缩冲程 【答案】D 【分析】在内燃机的做功冲程中能量转化是内能转化为机械能，压缩冲程中能量转化是机械能转化为内能。 【解答】解：在压缩冲程中，活塞压缩汽油与空气形成的燃料混合物，活塞对气体做功，将机械能转化为气体的内能。 故选：D。 【点评】解决此题要结合内燃机的四个冲程工作特点进行分析解答，基础性题目。 8．下列关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（　　） A．柴油机汽缸顶部有个火花塞，汽油机汽缸顶部有个喷油嘴 B．柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火 C．汽油机与柴油机使用的燃料不同 D．汽油机吸入汽缸里的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入汽缸里的是空气 【答案】A 【分析】（1）汽油机顶部有火花塞，吸气冲程吸入汽油和空气的混合物，采用点燃式点火。 （2）柴油机顶部有喷油嘴，吸气冲程吸入空气，采用压燃式点火。 【解答】解：A、柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞，故A说法不正确； B、柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火，故B说法正确； C、汽油机与柴油机使用的燃料不同，故C说法正确； D、汽油机吸入汽缸里的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入汽缸里的是空气，故D说法正确。 故选：A。 【点评】知道汽油机和柴油机的区别，可解答此题。 二．多选题（共7小题） （多选）9．下列关于能量的说法中，正确的是（　　） A．洗衣机工作时是将电能主要转化为机械能 B．风能、光能、机械能、电能可以相互转化，说明能量的转化是没有方向性的 C．用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转移 D．能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少 【答案】AC 【分析】能量可以发生转化或转移，能量的转化和转移具有方向性，能量在转化和转移的过程中，能量的总和保持不变。 【解答】解：A、洗衣机工作时是将电能主要转化为机械能，故A正确； B、不同形式的能量可以相互转化，能量的转化是有方向性的，故B错误； C、用热水泡脚，身体会感觉暖和，是内能发生了转移，故C正确； D、根据能量守恒定律，能量无论是转化还是转移，能量总和不会改变，故D错误。 故选：AC。 【点评】本题考查了对能量的转化和转移的理解与应用，属基础题，难度不大。 （多选）10．下列关于能量的说法，不正确的是（　　） A．电水壶工作时，将内能转化为电能 B．在汽油机的压缩冲程中，内能转化为机械能 C．“神十”飞船加速升空时，它的动能增加，机械能不变 D．金属汤勺放在热汤中，汤勺温度升高，这说明内能是可以转移的 【答案】ABC 【分析】（1）（2）判断清楚该过程中消耗了哪种形式的能，转化为了哪种形式的能即可； （3）动能和物体的质量、速度有关，重力势能和物体的质量、高度有关，动能和势能统称为机械能； （4）对于改变物体内能的途径有两个：做功和热传递。做功和热传递在改变物体的内能上是等效的，但它们的本质不同，前者属于能的转化，是一种能量转化为另一种能量；后者是能量的转移，是能量从高温物体转移到低温物体。 【解答】解：A、电水壶工作时，消耗电能，转化为内能，故是电能转化为内能的过程，故A错误； B、在汽油机的压缩冲程中，消耗机械能，转化为内能，所以是将机械能转化为内能的过程，故B错误； C、“神十”飞船加速升空时，它的质量不变、速度增大，故动能增大；同时质量不变，高度增加，所以势能增加，故机械能增大，故C错误； D、金属汤勺放在热汤中，汤勺吸收热量，温度升高，这是通过热传递的方式改变内能的，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，这说明热能（内能）从高温物体转移到低温物体，故D正确。 故选：ABC。 【点评】此题考查了能量转化的判断、动能和势能的理解、热传递的理解等知识点，是一道综合题。 （多选）11．汽车作为我们生活中常用的交通工具，为我们的生活带来了极大的便利。下列关于汽车的表述正确的是（　　） A．汽车的汽油机是将内能转化为机械能 B．汽车在刹车时是将机械能转化为内能 C．汽车的倒车雷达是利用超声波工作的 D．汽车上的发电机是将电能转化为机械能 【答案】ABC 【分析】分析各项转化前的能量形式和转化后的能量形式，得出结论；声音可以传递信息和能量。 【解答】解： A、汽车的汽油机在工作时，将燃烧燃烧产生的内能转化为机械能，故A正确； B、汽车在刹车时克服摩擦做功，是将机械能转化为内能，故B正确； C、声音可以传递信息和能量，汽车的倒车雷达是利用超声波工作的，故C正确； D、汽车上的发电机是将机械能转化为电能，故D错误。 故选：ABC。 【点评】本题考查了能量的转化和声音的利用，属于基础题。 （多选）12．2022年4月16日9时56分，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，神舟十三号载人飞行任务取得圆满成功，下列说法正确的是（　　） A．火箭内燃料燃烧时，将化学能转化为内能 B．火箭升空时，内能转化为机械能 C．空间站的太阳能电池板将电能转化为太阳能 D．返回舱进入大气层后与大气摩擦，机械能转化为内能 【答案】ABD 【分析】分析能量转化过程中消耗了哪种形式的能，产生了哪种形式的能，进而可以判断该过程中的能量转化。 【解答】解：A、火箭内燃料燃烧时，将燃料的化学能转化为内能，故A正确； B、火箭升空时，将燃气的内能转化为机械能，故B正确； C、空间站的太阳能电池板将太阳能转化为电能，故C错误； D、返回舱进入大气层后与大气摩擦，一部分机械能转化为内能，故D正确。 故选：ABD。 【点评】本题考查了能量的转化，判断出消耗的和增加的能量是解答的关键，属于基础知识。 （多选）13．小华同学将生活中常见的例子与能量的转化联系起来，其中对应关系正确的是（　　） A．弯折铁丝——机械能转化为内能 B．保温瓶的瓶盖蹦起——内能转化为机械能 C．燃料燃烧——化学能转化为内能 D．电风扇转动——机械能转化为电能 【答案】ABC 【分析】能量的转化，主要是看哪种能量减少了，哪种能量增加，总是减少的能量转化为增加的能量。能量的转移发生在热传递过程中。 【解答】解：A、弯折铁丝是通过做功的方式将机械能转化为内能，故A正确； B、保温瓶的瓶盖蹦起，是气体对外做功，将内能转化为机械能，故B正确； C、燃料燃烧的过程是化学能转化为内能的过程，故C正确； D、电风扇是用电器，转动时消耗电能，电能主要转化为动能，故D错误。 故选：ABC。 【点评】此题考查的是我们对于能量转化现象的分析能力以及能量转移的判断，属于基础题。 （多选）14．通常的锅炉燃料利用率低，下列提高锅炉效率的方案中可行的是（　　） A．击碎大煤块，磨成煤粉 B．让煤在炉膛内充分燃烧 C．用吹风机把空气吹进炉膛 D．冬季供暖时采取分户供暖 【答案】ABC 【分析】锅炉的效率和燃料的利用率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。 【解答】解：要提高锅炉的效率和燃料的利用率，需使燃料充分燃烧，并且减少锅炉向外散热。 A、B和C都可以使煤充分燃烧，所以A、B、C方法是可行的； 冬季供暖时采取分户供暖会增大锅炉向外散热，故不能提高燃料的利用率，所以D说法不正确。 故选：ABC。 【点评】此题主要考查了提高燃料利用率和炉子效率的方法，很具有实际意义。 （多选）15．下面对于能量转化的各种描述中，正确的是（　　） A．汽油机的压缩冲程是机械能转化为内能 B．火箭发射升空的过程，是内能转化为机械能 C．太阳能电池可以把太阳能直接转化为化学能 D．汽车急刹车时是机械能转化为内能 【答案】ABD 【分析】自然界中存在不同形式的能量，各种不同的能量可以相互转化，同种能量也可在不同物体间进行转移，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。 【解答】解：A．汽油机压缩冲程中，把机械能转化为内能，故A正确； B．火箭升空时是利用燃料燃烧后将化学能转化内能，燃气对火箭做功又将内能转化为火箭的机械能，故B正确； C．太阳能电池可将太阳能直接转化为电能，故C错误； D．汽车急刹车时消耗了机械能，获得了内能，是机械能转化为内能，故D正确。 故选：ABD。 【点评】分析清楚上述过程中，消耗了哪种形式的能，进而又产生了哪种形式的能，是解决该题的关键。 三．填空题（共9小题） 16．某手机厂家宣传某充电器充电效率可以达到100%，小明在使用过程中触摸了一下充电器，明显感觉到发热。请你判断该厂家的宣传 　不属实　 （选填“属实”或“不属实”）。请从能量转化的角度说出原因：　充电器发热说明部分电能转化成了内能　 。 【答案】不属实；充电器发热说明部分电能转化成了内能。 【分析】充电器发热说明有一部分转化成了内能，因此充电器充电效率不会达到100%。 【解答】解：充电器发热说明并不是所有电能都转化为了化学能，而是有一部分转化成了内能，所以充电器充电效率不能达到100%，故厂家的宣传不属实。 故答案为：不属实；充电器发热说明部分电能转化成了内能。 【点评】此题考查能量的转化和转移，属于基础题目，难度不大。 17．一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1200r/min，则汽油机每秒钟做功　10　 次，活塞往复运动 　20　 次。 【答案】10；20。 【分析】内燃机一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次，完成4个冲程。 【解答】解：已知飞轮转速为1200r/min＝20r/s， 一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次，完成4个冲程，该汽油机1s完成40个冲程，对外做功10次，活塞往复20次。 故答案为：10；20。 【点评】本题主要考查了内燃机的四冲程中做功次数与飞轮转数之间的关系。关键要搞清一个工作循环包括四个冲程，飞轮转两周，对外做功一次。 18．2024年11月15日，搭载着天舟八号货运飞船的长征七号遥九运载火箭，在我国文昌航天发射场点火发射，发射任务取得圆满成功。火箭发动机工作时，先将燃料的化学能转化为内能，再将内能转化为 　机械　 能；高温高压的燃气对火箭做功，燃气的内能 　减小　 （选填“增大”或“减小”）。 【答案】机械；减小。 【分析】判断能量的转化主要看消耗了什么能量，得到了什么能量；燃气对外做功的过程是将内能转化为机械能的过程。 【解答】解：火箭发动机工作时，先将燃料的化学能转化为内能，产生高温高压的燃气，这些燃气对火箭做功，将内能转化为机械能，燃气的内能减小。 故答案为：机械；减小。 【点评】本题主要考查了对火箭工作过程中能量转化和做功情况的分析，属基础题。 19．《宋史•兵志》记载：“又造突火枪，以钜竹为简，内安子窠（弹丸），如烧放，焰绝然后子窠发出，如炮声，远闻百五十余步。”如图所示，弹丸被喷出的过程能量转化与四冲程汽油机的 　做功　 冲程相同。 【答案】做功。 【分析】做功冲程中内能转化为机械能。 【解答】解：弹丸被喷出的过程中，气体对弹丸做功，气体的内能转化为弹丸的机械能，与汽油机的做功冲程的能量转化形式相同。 故答案为：做功。 【点评】本题主要考查了做功冲程能量的转化，难度不大。 20．汽油机是一种将内能转化为机械能的机器，某单缸四冲程汽油机每秒对外做功20次，则该汽油机飞轮的转速为 　2400　 r/min。 【答案】2400 【分析】内燃机每进行一个工作循环，要经过四个冲程，燃气推动活塞做功一次，活塞往返两次，飞轮转动两周。 【解答】解：一个工作循环中，对外做功一次，飞轮转动2圈，则汽油机每秒对外做功20次时，汽油机的转速为40r/s，即2400r/min。 故答案为：2400。 【点评】本题考查了内燃机工作循环的计算，属于基础题。 21．2022年7月24日14时22分，搭载问天实验舱的长征五号B遥三运载火箭，在我国文昌航天发射中心发射成功。运载火箭利用物体间力的作用是 　相互　 的上升，发射时燃料的化学能转化为 　内　 能再转化为机械能。 【答案】相互；内。 【分析】物体间力的作用是相互的；火箭发射过程中，将燃料的化学能最终转化为机械能。 【解答】解：火箭发射时向下喷出高温高压的气体，气体对火箭产生反作用力，从而推动火箭上升，利用了物体间力的作用是相互的； 加速升空的过程中将燃料的化学能先转化为内能，再通过做功最终转化为机械能。 故答案为：相互；内。 【点评】本题通过火箭发射的情景，考查了对力的相互作用、能量的转化的掌握，属基础题。 22．人吃下食物后，食物的 　化学　 能一部分转化为 　内　 能以维持人正常的体温，一部分转化为 　机械　 能维持人的心跳或做跑跳等运动。 【答案】化学；内；机械。 【分析】人吃下食物后，食物的一部分用来维持体温，将化学能转化为内能；一部分将化学能转化为机械能，提供人跑步、行走的动力；一部分是被人体所利用的化学能。 【解答】解：人吃下食物后，食物的化学能一部分转化为内能以维持人正常的体温，一部分转化为机械能维持人的心跳或做跑跳等运动。 故答案为：化学；内；机械。 【点评】此题主要考查的是学生对能量相互转化的了解和掌握，基础性题目。 23．一台四冲程柴油机飞轮的转速为2400r/min，在1s内，柴油机完成　80　 个冲程。 【答案】80 【分析】在四冲程内燃机的一个工作循环中，完成4个冲程，并对外做功1次，曲轴和飞轮转2圈。 【解答】解：一台柴油机飞轮的转速为2400r/min，则该柴油机每秒钟转40圈，完成20个工作循环，柴油机完成80个冲程。 故答案为：80。 【点评】解决此题要结合内燃机的四个冲程工作特点进行分析解答，记住相关的数据大小，会根据转速进行相关计算。 24．追溯能量的来源，你将会发现，我们生活中的大部分能量来自 　太阳　 ，这说明不同形式的能量之间可以相互 　转化　 。 【答案】太阳；转化。 【分析】地球上人类所需的几乎所有的能量都来自太阳，利用能量的过程，就是能量转移和转化的过程，能量不仅可以从一个地方转移到另一个地方，不同形式的能量之间还可以相互转化。 【解答】解：我们生活中的大部分能量都是从太阳能转化而来的，也就是说我们生活中的大部分能量来自太阳，这说明不同形式的能量之间可以相互转化。 故答案为：太阳；转化。 【点评】此题考查能量的转化和转移，属于基础知识考查，难度不大。 四．作图题（共2小题） 25．如图甲给出热机吸气冲程的气门示意图，请在图乙中作出做功冲程气门的示意图。 【答案】 【分析】四冲程内燃机一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程；在做功冲程中，两个气门都关闭，活塞向下运动，据此作图。 【解答】解：在做功冲程中，两个气门都关闭，活塞向下运动，如图所示： 【点评】熟悉每个冲程的特点是作图的关键。 26．如图，甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中画出了吸气冲程中进气门、排气门的开闭情况和曲轴的位置。请在图乙、丙中画出进气门、排气门的开闭情况和曲轴的位置。 【答案】 【分析】四冲程内燃机一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程；做功冲程中，两个气门关闭，活塞下行；排气冲程中，进气门关闭、排气门打开，活塞上行。 【解答】解：在内燃机的做功冲程中，两个气门关闭，活塞下行；排气冲程中，进气门关闭、排气门打开，活塞上行，如图所示： 【点评】熟悉每个冲程的特征是作图的关键；本题的难点是准确作图。 五．实验探究题（共2小题） 27．在“比较不同液体的吸热能力”的实验中。 （1）在图﹣1的装置中，分别给初温相同且 　质量　 相等的水和食用油加热；这么做目的是为了 　便于比较　 （选填“便于比较”或“控制变量”）。 （2）在图﹣1的装置中，用相同酒精灯给两种液体加热相同时间，其目的是为了保证两种液体 　吸热　 相同。 （3）在图﹣1的装置中，两种液体升高相同的温度，需要给水加热更长时间，说明 　水　 （选填“水”或“食用油”）吸热能力强。 （4）下列事实能用上述实验结果解释的是 　A　 （填选项）。 A.沿海地区昼夜温差会比内陆地区小 B.夏天给教室洒水，感觉凉爽 C.用盐水腌蛋，一段时间后蛋会变咸 D.长期堆放煤的水泥地面变成黑色 （5）图﹣2的装置中两个相同烧杯装有相同质量的水，灯中煤油和酒精的质量相等，进行“比较煤油和酒精的热值大小”的实验，假设6min两种燃料全部烧完，实验数据如表，分析数据可知：热值较大的是 　煤油　 （选填“煤油”或“酒精”）。 加热时间/min 0 1 2 3 4 5 6 A杯水温/℃ 25 27 29 32 34 36 38 B杯水温℃ 25 26 27 28 29 30 31 （6）通过实验数据直接计算出的燃料的热值将 　偏小　 （选填“偏大”或“偏小”）。 【答案】（1）质量；便于比较； （2）吸热； （3）水； （4）A； （5）煤油； （6）偏小。 【分析】（1）（2）（3）我们使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法； 比较物质吸热能力的2种方法： ①使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即比较加热时间），吸收热量多的吸热能力强； ②使相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强； （4）根据水的比热容大分析； （5）为了比较热值大小，要用不同的燃料，加热质量相同的同种液体，根据Δt可知，液体升温越高，则燃料放出的热量越多，根据q可知，这种燃料热值越大； （6）在实验的过程中，有热量的散失，据此分析。 【解答】解：（1）在“比较不同液体的吸热能力”时，应控制两种物质的初温和质量是相同的，这样做的目的是便于比较吸热能力的大小； （2）用相同的加酒精灯给两种物质加热，在相同的时间内，酒精灯放出的热量相同，则两种液体吸热相同； （3）在甲组装置中，两种液体升高相同的温度，需要给水加热更长时间，水吸收的热量多，这说明水的吸热能力强； （4）水的吸热能力强，则水的比热容大； A．沿海地区昼夜温差会比内陆地区小，是因为水的比热容较大，相同质量的水比其他物质在吸收或放出相等的热量，水的温度变化量较小，故A符合题意； B．夏天给教室洒水，感觉凉爽，是因为水蒸发吸热，带走一部分热量，故B不符合题意； CD．用盐水腌蛋，一段时间后蛋会变咸；长期堆放煤的水泥地面变成黑色，二者都是扩散现象，说明分子永不停息地做无规则运动，故CD不符合题意； 故选：A； （5）由表格中的数据可知，加热时间相同，吸热相同，A杯水的温度升高的快一些，根据Q＝cmΔt，则A杯中的水吸收的热量多，即表明相同时间煤油放出的热量多，根据q，故煤油的热值大； （6）在实验的过程中，由于存在热量的散失，所以实验测得的热值会偏小。 故答案为： （1）质量；便于比较； （2）吸热； （3）水； （4）A； （5）煤油； （6）偏小。 【点评】本题是比较不同液体的吸热能力实验，会用控制变量法和转换法设计探究实验是本题的解题关键，为热学重要实验。 28．为比较酒精和汽油热值的大小，制定了以下实验方案： （1）实验时应按照 　自下而上　 （选填“自上而下”或“自下而上”）的顺序组装器材。 （2）取 　质量　 （选填“质量”或“体积”）相同的酒精和汽油作燃料，制成酒精灯和汽油灯；两灯同时点燃后分别给两杯质量和初温相同的水加热（烧杯质量相同，如图所示）。 （3）通过观察水温的变化，由此判断两种燃料热值的大小。 请根据上面的设计方案回答： ①当两灯的燃料 　完全燃烧完后　 （选填“燃烧相同时间”或“完全燃烧完后”），甲装置中温度计读数是80℃，而乙装置的读数是90℃。由此判断 　汽油　 的热值比较大。 ②实验中燃料燃烧放出的热量，通过 　热传递　 方式使水的内能增大。 ③根据Q吸＝cm水（t﹣t0）计算出水吸收的热量，然后利用这个热量计算出汽油的热值，发现结果与资料中给出的汽油热值相比 　偏小　 （选填“偏大”或“偏小”），主要原因是 　燃料燃烧的热量不可能被完全吸收　 。 【答案】（1）自下而上；（2）质量；（3）①完全燃烧后；汽油；②热传递；③偏小；燃料燃烧的热量不可能被完全吸收。 【分析】（1）为保证用火焰的外焰加热，且温度计的玻璃泡不能接触容器底和容器壁，安装实验器材时，应按照自下而上的顺序； （2）根据控制变量法分析； （3）①根据水温的变化情况比较酒精和汽油放出热量的多少，然后根据Q放＝mq的变形公式q判断热值的大小； ②掌握热传递的概念。热传递，是热从温度高的物体传到温度低的物体，或者从物体的高温部分传到低温部分的过程。热传递是自然界普遍存在的一种自然现象； ③在此实验中，酒精和汽油燃烧放出的热量大部分未被水吸收。 【解答】解：（1）为保证用火焰的外焰加热，且温度计的玻璃泡不能接触容器底和容器壁，所以先安装下面器材，再安装上面器材，便于调节器材间的距离； （2）为比较酒精和汽油热值的大小，实验过程中应采用控制变量法，需要控制酒精和汽油的质量相同； （3）①当两灯的燃料完全燃烧完后，甲装置中温度计读数是80℃，而乙装置的读数是90℃，根据公式Q吸＝cmΔt可知，在相同情况下，汽油加热的水吸收的热量较多，说明汽油放出的热量较多，根据公式Q放＝mq可知q，所以汽油的热值大于酒精的热值； ②实验中燃料燃烧放出的热量，水吸收热量，是通过热传递的方式使水的内能增大的。 ③燃料燃烧的热量不可能被完全吸收，导致水吸收的热量偏小，或者燃烧不可能完全燃烧，导致放出的热量偏小，从而使计算出的热值偏小。 故答案为：（1）自下而上；（2）质量；（3）①完全燃烧后；汽油；②热传递；③偏小；燃料燃烧的热量不可能被完全吸收。 【点评】此题考查了控制变量法在此实验中的应用，为了比较汽油和酒精的热值，在装置中采用的汽油、酒精的质量相同；水的初温、质量相同。同时考查了热量公式、燃料燃烧放热公式的应用，并能够对实验做出合理的评析。 六．计算题（共4小题） 29．小明想知道家中天然气烧水的热效率。他将5kg水倒入锅中，用温度计测出水温为20℃，再将水加热至80℃。烧水前天然气表的示数是2365.89m3，烧水后变为2365.99m3。已知水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为3.5×107J/m3，假设天然气完全燃烧。求： （1）水吸收的热量。 （2）天然气燃烧放出的热量。 （3）此次烧水过程中天然气灶的热效率。 【答案】（1）水吸收的热量为1.26×106J； （2）天然气燃烧放出的热量为3.5×106J； （3）此次烧水过程中天然气灶的热效率为36%。 【分析】（1）知道水的质量、比热容、初温和末温，利用公式Q吸＝cm（t﹣t0）计算水吸收的热量； （2）求出消耗天然气的体积，利用Q放＝Vq计算天然气完全燃烧放出的热量； （3）天然气灶的热效率等于水吸收的热量与天然气完全燃烧放出热量的比值。 【解答】解：（1）水吸收的热量： Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（80℃−20℃）＝1.26×106J； （2）消耗天然气的体积： V＝2365.99m3﹣2365.89m3＝0.1m3， 天然气完全燃烧放出的热量： Q放＝Vq＝0.1m3×3.5×107J/m3＝3.5×106J； （3）天然气灶的热效率： η100%100%＝36%。 答：（1）水吸收的热量为1.26×106J； （2）天然气燃烧放出的热量为3.5×106J； （3）此次烧水过程中天然气灶的热效率为36%。 【点评】本题考查了吸热公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式的应用，涉及到消耗天然气体积的计算，要细心！ 30．有一款无人驾驶汽车，自动驾驶时使用雷达传感器和激光测距仪来了解周围的交通状况。这款车以72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了16km，消耗汽油2.4kg。假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为30%。已知汽油的热值为4.5×107J/kg，在这段运动过程中，求： （1）这款无人驾驶汽车发动机做功的功率； （2）汽车发动机的牵引力。 【答案】（1）这款无人驾驶汽车发动机做功的功率为4.05×104W； （2）汽车发动机的牵引力2025N。 【分析】（1）根据Q放＝mq求出汽油完全燃烧放出的热量；利用η求出牵引力做的有用功，根据速度公式求出汽车行驶16km所用的时间，利用P求出汽车发动机做功的功率； （2）根据W＝Fs求出汽车发动机的牵引力。 【解答】解：（1）汽油完全燃烧放出的热量为： Q放＝mq＝2.4kg×4.5×107J/kg＝1.08×108J， 牵引力做的有用功为： W＝ηQ液＝30%×1.08×108J＝3.24×107J； 汽车行驶16km所用的时间为： th＝800s， 汽车发动机的功率为： P4.05×104W； （2）汽车发动机的牵引力为： F2025N。 答：（1）这款无人驾驶汽车发动机做功的功率为4.05×104W； （2）汽车发动机的牵引力2025N。 【点评】本题考查热量的计算，主要有速度公式、做功公式、功率公式、燃料完全燃烧放热公式以及热效率公式的应用。 31．用图甲装置探究水沸腾前后温度变化特点，某段时间内水的温度变化如图乙所示。经测量，烧杯中水的质量为0.5kg，消耗酒精0.003kg。知c水＝4.2×103J/（kg•℃），酒精的热值为3×107J/kg，计算这段时间内： （1）水吸收的热量； （2）酒精完全燃烧放出的热量； （3）烧水的效率（精确到0.1%）。 【答案】（1）水吸收的热量2.1×104J； （2）酒精完全燃烧放出的热量9×104J； （3）烧水的效率约为23.3%。 【分析】（1）由图乙可得这段时间内水的初温和末温，知道水的质量、比热容，利用Q吸＝cm（t﹣t0）求水吸收的热量； （2）知道酒精的质量、热值，利用Q放＝mq求酒精完全燃烧放出的热量； （3）烧水的效率等于水吸收的热量与酒精完全燃烧放出热量的比值。 【解答】解：（1）由图乙可得，这段时间内水的初温t＝22℃、末温为32℃， 水吸收的热量： Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×（32℃﹣22℃）＝2.1×104J； （2）酒精完全燃烧放出的热量： Q放＝m酒精q＝0.003kg×3×107J/kg＝9×104J； （3）烧水的效率： η100%100%≈23.3%。 答：（1）水吸收的热量2.1×104J； （2）酒精完全燃烧放出的热量9×104J； （3）烧水的效率约为23.3%。 【点评】本题考查了吸热公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式的应用，属于基础题目。 32．某型号汽车在车型测试中，在一段平直公路上匀速行驶了36km，用时0.5h，车的总质量为3×103kg，受到的阻力为车重的0.12倍，已知这一过程消耗燃油15L，假设燃油完全燃烧，燃油密度为0.8×103kg/m3，燃油热值为4.5×107J/kg，求： （1）若该汽车在平直的公路上匀速行驶的路程为s，发动机牵引力为F，其发动机效率η，汽油的热值为q，请推导该汽车在这段路程内消耗汽油质量的表达式m。 （2）该汽车发动机的效率； 【答案】见试题解答内容 【分析】（1）根据公式Q放＝m×q、w有用＝F×S、η推到可得； （2）先根据公式G＝mg求得汽车的重量，再求得牵引力F牵＝f＝0.12G，从而求得牵引力做功为W机械＝F牵×S．再根据公式m油＝ρ油ν油求出汽油燃烧释放出的热量，最后根据公式η求出该汽车发动机的效率。 【解答】解：①推导：因为Q放＝m×q w有用＝F×S 根得： ηQ放＝W有用 即 ηm×q＝F×S 解得：m ②汽车的重量为G＝mg＝3×103kg×10N/kg＝3×104N 牵引力F牵＝f＝0.12G＝0.12×3×104N＝3.6×103N 牵引力做功为W机械＝F牵×S＝3.6×103N×36×103m＝1.296×108J 燃油的质量为m油＝ρ油V油＝15×10﹣3m3×0.8×103kg/m3＝12kg 燃油燃烧释放的热量为 Q放＝m×q＝12kg×4.5×107J/kg＝5.4×108J 则该汽车发动机的效率为 η100%100%＝24% 答：（1）推导过程见解答；（2）该汽车发动机的效率24%。 【点评】本题主要考查了对热机效率的理解，掌握相关公式的灵活运用，是解答的关键。 七．综合能力题（共2小题） 33．如图所示，国产大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600，是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要，研制的大型特种用途民用飞机，它装有4台国产WJ6涡轮螺旋桨发动机，既能在陆地上起降，又能在水面上起降，是一艘会飞的船。飞机发动机的热效率和推进效率是反映飞机性能的重要指标。发动机的热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，推进效率是指发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与获得的机械能之比，飞机的部分参数如下表所示：（燃油的热值q＝4.6×107J/kg） WJ6发动机数量 4台 最大起飞质量 53.5t 最大巡航速度 500km/h 发动机巡航推力 4.6×104N 发动机的热效率 40% 发动机的推进效率 ...... （1）机翼外形做成上凸下平的流线型是利用了　流体的流速越大压强越小，流速越小压强越大　 的原理，从而产生较大的升力； （2）AG600以最大速度满载巡航2h，消耗燃油5000kg，燃油完全燃烧获得的内能为多少？ （3）在上述过程中发动机的推进效率为多少？ 【答案】（1）流体的流速越大压强越小，流速越小压强越大； （2）AG600以最大速度满载巡航2h，消耗燃油5000kg，燃油完全燃烧获得的内能为2.3×1011J。 （3）在上述过程中发动机的推进效率为50%。 【分析】（1）依据流体压强的特点作答。 （2）知道燃料的质量和热值，利用Q＝mq求出燃料完全燃烧放出的热量。 （3）知道热效率和燃料完全燃烧放出的热量，求出获得的机械能。知道推力和推力移动的距离，利用W＝Fs求发动机传递给飞机的推进功，发动机的推进效率等于发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与获得的机械能之比。 【解答】解： （1）固定翼飞机的机翼外形做成上凸下平的流线型，相同时间内通过机翼上方的路程长、速度大，所以上方的空气流速大、压强小，而机翼下方的空气流速小、压强大，产生了向上的升力，即机翼是利用流体压强跟流速的关系获得升力的。 （2）完全燃烧5000kg燃油获得的内能： Q＝mq＝5000kg×4.6×107J/kg＝2.3×1011J， （3）发动机的热效率为40%，则获得的机械能： W机＝ηQ＝40%×2.3×1011J＝9.2×1010J， AG600以最大速度满载巡航2h，通过的路程： s＝vt＝500km/h×2h＝1000km＝106m， 由表格内容可知，发动机巡航推力：F＝4.6×104N， 以最大速度满载巡航2h的有用功：W有＝Fs＝4.6×104N×106m＝4.6×1010J， 发动机的推进效率： η'100%＝50%。 答：（1）流体的流速越大压强越小，流速越小压强越大； （2）AG600以最大速度满载巡航2h，消耗燃油5000kg，燃油完全燃烧获得的内能为2.3×1011J。 （3）在上述过程中发动机的推进效率为50%。 【点评】本题两次用到效率问题，从燃料燃烧到获得机械能，从机械能到推动机械运动，注意分清这两个过程。 34．如图所示，是最新一款无人驾驶汽车图片。汽车自动驾驶时使用雷达传感器，以及激光测距器来了解周围的交通状况。该款车先以某一功率从静止开始在平直公路上加速，经过250m后速度达到以25m/s，然后再以此速度匀速行驶了12km，整个过程中该汽车受到的阻力不变、功率不变，匀速运动阶段消耗汽油1.6kg，假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为30%（汽油的热值取4.5×107J/kg），求： （1）匀速运动阶段中汽油完全燃烧放出的热量； （2）匀速运动阶段该汽车发动机所做的有用功； （3）该汽车受到的阻力； （4）在加速阶段汽油机输出的有用功一方面使汽车动能增加，另一方面使汽车克服阻力做功。加速过程中汽车动能增加了2.25×105J，该车在加速段消耗汽油的质量约为多少kg？ 【答案】（1）匀速运动阶段中汽油完全燃烧放出的热量为7.2×107J； （2）匀速运动阶段该汽车发动机所做的有用功为2.16×107J； （3）该汽车受到的阻力为1800N； （4）该车在加速段消耗汽油的质量约为0.05kg。 【分析】（1）已知匀速运动阶段消耗的汽油质量，利用Q放＝mq可求出汽油完全燃烧放出的热量； （2）已知汽油机的效率，利用η可求出汽车发动机所做的有用功； （3）已知匀速行驶的路程和匀速阶段汽车做的有用功，利用W＝Fs的变形式可求出汽车的牵引力，由二力平衡可知汽车的阻力大小； （4）已知汽车加速阶段行驶的路程和汽车的阻力，利用W＝fs可求出汽车克服阻力做的功，进而可求出汽油机输出的有用功，利用η变形式可求出汽油完全燃烧放出的热量，最后利用Q放＝mq的变形式求出燃烧汽油的质量。 【解答】解：（1）已知匀速运动阶段消耗汽油m＝1.6kg，则汽油完全燃烧放出的热量为： Q放＝qm＝4.5×107J/kg×1.6kg＝7.2×107J； （2）已知汽油机的效率为30%，根据η可知汽车发动机所做的有用功为： W有＝η•Q放＝30%×7.2×107J＝2.16×107J； （3）已知匀速行驶的路程s＝12km＝12000m，则汽车受到的牵引力为： ， 由二力平衡可知汽车的阻力为f＝F＝1800N； （4）汽车加速阶段行驶的路程s′＝250m，f＝1800N， 则汽车克服阻力做功为： Wf＝fs＝1800N×250m＝4.5×105J， 根据题意汽油机输出的有用功为： W＝Wf+W动＝4.5×105J+2.25×105J＝6.75×105J， 则汽油完全燃烧放出的热量为： ， 燃烧汽油的质量为： 。 答：（1）匀速运动阶段中汽油完全燃烧放出的热量为7.2×107J； （2）匀速运动阶段该汽车发动机所做的有用功为2.16×107J； （3）该汽车受到的阻力为1800N； （4）该车在加速段消耗汽油的质量约为0.05kg。 【点评】本题主要考查了学生对热值、热机效率和功的计算以及二力平衡的应用，解题重点是要灵活运用热机效率和功的计算公式。 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $