第十四章 内能的利用（综合题26道）【刷好题】2024-2025学年九年级物理上册热点题型专练（2024人教版）

第十五章 电第十五章第十四章 内能的利用（综合题26道） 第十四章 内1．不同形式的能量可以在一定条件下相互转化，如图所示。请你判断以下事例中发生的能量转化（只需考虑最主要的能量转化），并将图中能量转化对应的字母序号填写在相应的横线上。 (1)电热水器工作时： 。 (2)钻木取火： 。 (3)给手机充电时： 。 (4)植物吸收太阳光进行光合作用： 。 (5)烧水时水蒸气顶起壶盖： 。 【答案】(1)K (2)C (3)J (4)G (5)D 【详解】（1）（1）电热水器工作时，消耗电能，使水的内能增加，是电能转化为内能。从图中看到，从电能到内能的能量转化对应的字母序号为K 。 （2）（2）钻木取火时，克服摩擦力做功，消耗机械能，产生内能，是机械能转化为内能。从图中看到，从机械能到内能的能量转化对应的字母序号是C 。 （3）（3）给手机充电时，消耗电能，使手机电池内的化学能增加，是电能转化为化学能。从图中看到，从电能到化学能的能量转化对应的字母序号为J 。 （4）（4）植物吸收太阳光进行光合作用，吸收光能，合成有机物，使化学能增加，是光能转化为化学能。从图中看到，从光能到化学能的能量转化对应的字母序号是G 。 （5）（5）烧水时水蒸气顶起壶盖，水蒸气膨胀对外做功，消耗内能，使壶盖获得机械能，是内能转化为机械能。从图中看到，从内能到机械能的能量转化对应的字母序号为D 。 2．小阳在错题记录本中记录了如下错题，请你帮他找出错误之处，分析错因并写出正确的解答过程。 错题记录 错题改正 历史上最著名的永动机是亨内考提出的“魔轮”永动机，如图所示。“魔轮”通过安放在转轮上一系列可动的悬臂实现永动，向下行方向的悬臂在重力作用下会向下落，进而驱动“魔轮”的转动。请你分析“魔轮”的钢珠在转动过程中的能量转化并说明理由。 答：“魔轮”的钢珠从高处落下的过程中，重力势能转化为动能；上升过程中，动能又转化为重力势能，继而往复转动。在往复转动过程中，不需要消耗其他形式的能量，所以“魔轮”会一直不停地转动。 错误之处： 错因分析： 正确答案： 【答案】 见解析 见解析 见解析 【详解】[1]错误之处：在往复转动过程中，不需要消耗其他形式的能量，所以“魔轮”会一直不停地转动。 [2]错因分析：这个错误在于没有考虑到能量在转化过程中的损失。在“魔轮”的转动过程中，虽然钢珠的重力势能和动能之间可以相互转化，但由于空气阻力、摩擦阻力等因素的存在，一部分机械能会转化为内能。因此，“魔轮”并不能一直不停地转动下去，而是会逐渐停止。 [3]正确答案：“魔轮”的钢珠从高处落下的过程中，重力势能转化为动能；上升过程中，动能又转化为重力势能。但在能量转化的过程中，由于空气阻力、摩擦阻力等因素，一部分机械能会转化为内能，使得“魔轮”在转动过程中机械能总量不断减少。因此，“魔轮”不能一直不停地转动下去，而是会逐渐停止。这说明了永动机是不可能制成的，它违反了能量守恒定律。 3．阅读短文，回答问题。 热岛效应，指由于人为原因，改变了城市地表的局部温度、湿度、空气对流等因素，进而引起的城市小气候变化现象。该现象属于城市气候最明显的特征之一。由于城市化的速度加快，城市建筑群密集，柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的吸热率和更小的比热容，使得相同的日照情况下，城市地区升温较快，并向四周和大气中大量辐射，造成了同一时间城区气温普遍高于周围的郊区气温，高温的城区处于低温的郊区包围之中，如同汪洋大海中的岛屿，人们把这种现象称之为城市热岛效应。在热岛效应的作用下，城市中每个地方的温度并不一样，而是呈现出一个个闭合的高温中心。在这些高温区内，空气密度小，气压低，容易产生气旋式上升气流，使得周围各种废气和有害气体不断对高温区进行补充。在这些有害气体作用下，高温区的居民极易患上呼吸系统或神经系统疾病。 (1)减弱热岛效应的措施之一：增大城区的绿地、水体面积，多植树。城区的水体、绿地对减弱夏季城市热岛效应起着十分可观的作用，这主要是利用了水的 的特性。 (2)减弱热岛效应的措施之二：人工蒸发补偿。解决城市大气热污染的首要办法是增大蒸发量，受城市安装条件的限制，采用喷雾系统是一种高效且经济的办法，这是利用了水 （填物态变化名称）有 （选填“吸热”或“放热”）的作用。 (3)研究表明，现在城市机动车保有量越来越大，机动车也是造成热岛效应的因素之一。以四冲程发动机小车为例，回答下列问题： 实现机械能转化为内能的是 冲程；实现内能转化为机械能的是 冲程。 在紧急刹车时，刹车片会发烫，这是通过 的方式增加物体的内能。 【答案】(1)比热容大 (2) 汽化 吸热 (3) 压缩 做功 做功 【详解】（1）水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，吸收相同热量时温度变化较小，因此利用水的比热容大特性可有效调节城区温度。 （2）[1][2]喷雾系统中的水雾通过汽化（蒸发）过程吸收周围环境的热量，从而降低温度，汽化属于吸热过程。 （3）[1][2]压缩冲程中活塞压缩气体做功，机械能转化为内能；做功冲程中高温高压气体推动活塞做功，内能转化为机械能。 [3]刹车片与车轮摩擦时，通过做功的方式将机械能转化为内能，使刹车片温度升高。 4．指出下列现象中能量的转化形式。 (1)汽车刹车时刹车片发热： ； (2)用燃料烧水： ； (3)给手机充电：； ； (4)植物进行光合作用： 。 【答案】(1)机械能转化为内能 (2)化学能转化为内能 (3)电能转化为化学能 (4)光能转化为化学能 【详解】（1）刹车时，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，表现为刹车片发热。 （2）燃料燃烧释放储存的化学能，将化学能转化为内能。 （3）充电时，消耗电能，将电能转化为化学能存储在电池内部。 （4）光合作用中，植物吸收光能并转化为有机物中的化学能储存，即将光能转化为化学能。 5．新疆出产的长绒棉是世界上最好的棉花之一，收成时，棉农广泛使用采棉机进行机械化采摘。 (1)如图所示是某款小型采棉机的动力装置，这种内燃机是 （选填“汽油机”或“柴油机”）。 (2)内燃机散热常用水作为冷却剂，是利用了水的 的特性。 (3)这台单缸四冲程内燃机的转速为1200r/min，则该内燃机每秒完成 个冲程，对外做功 次。 【答案】(1)汽油机 (2)比热容大 (3) 40 10 【详解】（1）汽油机气缸顶部是火花塞，柴油机气缸顶部是喷油嘴。由图可知，气缸的顶部有个火花塞，是汽油机。 （2）水的比热容最大，和质量相同的其它物质比较，升高相同温度吸收热量多，所以内燃机散热器常用水作为冷却剂。 （3）[1][2]内燃机的转速为1200r/min，1s内内燃机转动的周数为，单缸四冲程内燃机一个工作循环中，完成4个冲程，转动2周，对外做功1次，故内燃机1s内转动20周，完成40个冲程，对外做功10次。 6．地效飞行器是一种可以低空高速飞行的飞机，它能停要水面或地面上，某型号飞行器的总质量为，最大飞行速度为720km/h，以最大速度飞行时的运输效率为25，运输效率是指飞行器飞行时的总重与发动机推力的比值。（g取10N/kg） （1）飞行器停在水平地面上时，对地面压力大小为 N； （2）飞行器飞行时，机翼上方气流比下方气流的流速 ； （3）油箱中汽油的质量为30t，完全燃烧放出的热量为 J；（汽油的热值为4.6×10 7 J/kg） （4）飞行器以最大速度飞行1440km，需要 h，发动机推力的功率为 W（可以认为飞行器的总重不变）。 【答案】 快 2 【详解】（1）[1]飞机对地面的压力 （2）[2]飞行器飞行时，机翼上表面凸起，下表面较平，机翼上方气流比下方气流的流速大，机翼下方的大气压强大于上方的大气压强，从而产生向上的压力差，使获得向上的升力。 （3）[3]汽油的质量 汽油完全燃烧所放出的热量 （4）[4]由可得飞行器以最大速度飞行1440km，需要的时间 以最大速度飞行时的运输效率为25，指飞行器飞行时的总重与发动机推力的比值 解得发动机的推力 发动机推力的功率 7．飞机最大起飞质量为，最大飞行高度达，最大航行速度达2.5倍声速（合），最大载油量为，该飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系如下表所示。 速度 100 200 300 400 500 阻力f/N (1)根据表格提供的信息分析，该飞机航行时所受的阻力f与其速度v的关系式为 。（不用写出单位） (2)已知该飞机发动机中燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是，燃油的热值为。在飞机油箱中加满燃油后，该飞机以的速度巡航，则其最大航程约是 。 【答案】(1) (2)2800 【详解】（1）由表中数据可知，该飞机航行时所受的阻力与速度的平方的比值为 故该飞机航行时所受的阻力与航行速度的关系式是。 （2）燃油完全燃烧放出的热量 飞机发动机做的有用功 根据表中数据可知，以的速度巡航时，飞机所受的阻力为，匀速行驶时，牵引力与阻力是一对平衡力，大小为F=f=7.5×104N 则飞机的最大航程 8．在一定条件下，各种形式的能量是可以 的。 （1）摩擦生热， 能转化为 能。 （2）水电站里水轮机带动发电机发电， 能转化为 能。 （3）电动机带动水泵把水送到高处， 能转化为 能。 （4）植物吸收太阳光进行光合作用， 能转化为 能。 （5）燃料燃烧时发热， 能转化为 能。 【答案】 相互转化 机械 内 机械 电 电 机械 光 化学 化学 内 【详解】[1]自然界中各种形式的能量不是孤立的，不同形式的能量会发生相互转化，即在一定条件下，各种形式的能量是可以转化的。 （1）[2][3]摩擦生热，指的是克服摩擦做功，使相互摩擦的两个物体温度升高。这是机械能转化为内能。 （2）[4][5]水轮机带动发电机发电，水轮机对发电机做了功，结果产生了电能，这是机械能转化为电能。 （3）[6][7]电动机带动水泵把水送到高处，消耗了电能，水泵对水做了功，这是电能转化为机械能。 （4）[8][9]植物吸收太阳光进行光合作用，是将太阳能转化为化学能。 （5）[10][11]燃料燃烧时发热，发生化学反应，放出内能，是将化学能转化为内能。 9．某公司自主研发的汽油热机效率是40%，某次测试中，汽车在平直公路上以108km/h的速度匀速行驶了30min40s，已知牵引力的大小为500N，汽油的热值为。求： (1)在测试汽车过程中，牵引力做的功。 (2)目前市面上的汽油机的效率普遍为30%，则进行相同测试时，使用该公司的汽油机能节约的汽油质量。 (3)请从节能、减排等方面对燃油汽车提出技术改进建议。 【答案】(1) (2)0.5kg (3)见解析 【详解】（1）汽车匀速行驶时，牵引力。速度 时间 在测试汽车过程中，行驶距离 牵引力做功 （2）有用功 ，汽油热值 。市面上的汽油机普遍效率为 时，消耗汽油质量 公司研发的汽油机效率为 时，消耗汽油质量 节约质量 （3）节能：优化燃烧室结构，提高热机效率；减少机械摩擦（如使用低阻力轮胎）。 减排：加装催化转化器处理尾气；研发混合动力系统回收制动能量。 综合：采用轻量化材料降低整车质量，减少能耗。 10．如图甲所示，2025年4月24日，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。 (1)载人飞船随火箭发射过程中，载人飞船的机械能 （选填“增大”“减小”或“不变”）； (2)长征二号F遥二十运载火箭的燃料选用密度小、 （选填“比热容”或“热值”）大的气体燃料，采用降低温度和压缩体积的方法使其液化。燃料燃烧时将燃料的 能转化为内能； (3)如图乙所示，“喷水降温降噪系统”主要是通过 的方式减少火箭发射台的内能，从而达到保护火箭发射台的效果； (4)2025年4月30日，神舟十九号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图丙所示，神舟十九号返回舱进入地球时，看上去像一个大火球，是因为返回舱通过大气层时，与大气层摩擦， 能转化为 能，通过 的方法改变了返回舱的内能。 【答案】(1)增大 (2) 热值 化学 (3)热传递 (4) 机械 内 做功 【详解】（1）载人飞船随火箭发射过程中，飞船的高度与速度不断增大，则动能与势能不断增大，载人飞船的机械能增大。 （2）[1]等质量的不同种燃料，热值大的燃料完全燃烧放出的热量更多，长征二号遥二十运载火箭的燃料选用密度小、热值大的气体燃料。 [2]燃料在燃烧过程中，通过化学变化，产生高温高压的气体，将化学能转化为内能。 （3） 喷水降温是利用水汽化吸热的原理降温的，故主要是通过热传递的方式减少火箭发射台的内能。 （4）[1][2][3]神舟十九号返回舱进入地球大气层时，高度速度不断减小，与大气层摩擦，温度快速上升，机械能不断减小，故将机械能转化为内能，通过做功的方法改变了返回舱的内能。 11．2024年11月12日，第十五届中国航展在珠海开幕。图是我国自主研制的大型水陆两栖飞机“鲲龙”，具备强大的灭火救援能力，是国家应急救援体系建设中必备的重大航空装备。航展上，“鲲龙”飞机飞行表演525s，消耗航空燃油500kg，发动机的平均功率为。 (1)飞机飞行过程中将航空燃油燃烧放出的内能转化为飞机的 能； (2)不考虑热量损失，消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量可使多少的水温度升高？ (3)发动机的效率是多少？ 【答案】(1)机械 (2) (3) 【详解】（1）飞机飞行过程中，燃油燃烧放出的内能转化为飞机的机械能，提供飞行动力。 （2）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量为 不考虑热量损失，则 由可知，水的质量 （3）发动机做的有用功 发动机的效率 12．据统计，每燃烧1kg燃油约排放3.3kg二氧化碳。为实现碳达峰、碳中和的目标，氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大，使用氢燃料电池的交通工具不断丰富，其应用流程如下。 (1)下列说法正确的是 ； A．采用氢燃料是利用氢的比热容大 B．氢能源汽车工作过程，氢燃料电池将电能转化为化学能 C．氢能源汽车工作过程中，剩余氢的热值不变 D．使用热值更大的燃料，一定可以增大热机效率 (2)储氢瓶在高压下储存氢气时，瓶内气体的温度会升高，该过程中氢气的内能 （选填“增大”“减小”或“不变”）；汽车冷却系统中，水箱内的液态水通过 （填写物态变化名称）吸收热量，有效降低发动机温度； (3)以氢燃料电池卡车为例，若卡车在水平路面上匀速行驶72km用时1h，功率为172kW; ①求以当前速度卡车行驶72km消耗的能量为 J； ②与燃油卡车相比，氢燃料电池卡车行驶72km 可减排二氧化碳的质量为 。（燃油机的效率取36%，燃油的热值q取 4.3×107 J/kg） 【答案】(1)C (2) 增大 汽化 (3) 6.192×108 132kg 【详解】（1）A．等质量的氢燃料和其他燃料，氢燃料完全燃烧放出的热量更多，所以采用氢燃料是利用氢的热值大，故A错误； B．电池为电路提供电能。氢能源汽车工作过程，氢燃料电池将化学能转化为电能，故B错误； C．热值是燃料的特性，与燃料的质量、完全燃烧放出的热量以及燃烧情况等无关，只与燃料本身有关，所以氢能源汽车工作过程中，剩余氢的热值不变，故C正确； D．热机的效率与燃料的热值无关，所以使用热值更大的燃料，不一定会增大热机效率，故D错误。 故选C。 （2）[1]内能大小与物体的质量、温度等有关。所以储氢瓶在高压下储存氢气时，瓶内气体的温度会升高，该过程中氢气的内能增大。 [2]汽车冷却系统中，水箱内的液态水通过汽化变成水蒸气，该过程吸收热量，能有效降低发动机温度。 （3）[1]以当前速度卡车行驶72km消耗的能量为W=Pt=172×103W×3600s=6.192×108J [2]燃油完全燃烧释放的热量为 燃烧燃油的质量为 可减排二氧化碳的质量为 m二氧化碳=3.3m=3.3×40kg=132kg 13．某品牌汽车的汽油机工作时的能量流向如图所示。 (1)由图中信息可知，汽油机工作过程中输出有用功的效率为 。完全燃烧2kg的汽油，该汽车获得的机械能是 J。（已知） (2)汽油机工作一段时间后，油箱里的汽油没有发生变化的是 （填序号）。 ①质量  ②密度  ③比热容  ④热值 (3)汽油机的效率很低，主要原因之一是 带走了大量的能量。 (4)汽油机在月球 （选填“能”或“不能”）使用。 【答案】(1) 35% (2)②③④ (3)废气 (4)不能 【详解】（1）[1]由图可知，有用机械能占燃料燃烧内能，所以汽油机工作过程中输出有用功的效率为。 [2]已知汽油质量，，完全燃烧释放的热量 汽车获得的机械能即有用功，由可得该汽车获得的机械能 （2）汽油燃烧后质量会减少，因此质量发生变化。密度是物质的特性，与质量、体积无关，汽油种类不变，密度不变。比热容是物质的特性，仅与物质种类和状态有关，汽油种类不变，比热容不变。热值是燃料的特性，仅与燃料种类有关，汽油种类不变，热值不变。故②③④符合题意，①不符合题意。 故选②③④。 （3）汽油机工作时，能量损失包括废气带走的热量、机械摩擦损失、散热损失等。其中，废气温度高，流速快，带走了大量的能量，是效率低的主要原因之一。 （4）汽油机属于内燃机，工作时需要吸入空气中的氧气助燃。而月球上没有空气，无法满足燃烧条件，因此汽油机在月球不能使用。 14．我国自主研制的“祥云”AS700载人飞艇如图甲所示，于2024年3月30日成功完成首飞。飞艇靠艇体内部充满的浮力气体（如氢气或氦气）所产生的浮力来实现升空，吊舱位于艇体下方，用来供人员乘坐或者装载货物。发动机作为推进装置，输出的能量主要用于克服空气阻力推动飞艇水平飞行做功，以及为艇载设备供电，其中用来供电的输出功率恒定。飞艇部分参数见如表，忽略气囊厚度及气囊外其他部分受到的浮力。问： 空载质量（不含氦气） 3700kg 气囊总容积 发动机额定输出功率 供电功率 发动机效率 最大速度 (1)飞艇水平飞行时，需要发动机提供动力，四冲程内燃机的 冲程可以给飞艇提供动力。 (2)某次飞行全程共消耗10kg燃油，则发动机输出的能量是多少？（燃油热值q油=4.5×107 J/kg） (3)当飞艇低速（v≤12m/s）水平直线飞行时，其受到的空气阻力F阻与速度的关系如图乙所示。则当飞艇以10m/s的速度匀速直线飞行时，消耗10kg燃油可飞行的最大距离为多少km？ 【答案】(1)做功 (2)1.62×108J (3)16.2km 【详解】（1）四冲程内燃机的做功冲程将燃气内能转化为机械能，可以给飞艇提供动力。 （2）发动机输出的能量为 则发动机输出的能量为 （3）由图乙可知，飞艇受到的空气阻力 根据题意可知 且辅助功的功率恒定，则 由题知推动功，根据速度公式可得，所以可得 代入数据有 整理可得飞艇飞行的距离 当时，飞行的最大距离为 15．如图所示的“汉海5号”是湖北省建造的全国内河最先进、装载量最大的集装箱船，它是介于江船与海船之间的跨界船，满载时，总吨位（船体和货物的总质量），吃水（船下表面浸入水中的深度）。 (1)“汉海5号”配备两台高效电控柴油机，总功率约为，柴油机工作时将柴油燃烧产生的 能转化为 能。 (2)某集装箱质量为，长，宽，高，将其平放在水平甲板上，它对甲板的压强为多少？ (3)满载的“汉海5号”船底受到水的压强为多少？ (4)满载的“汉海5号”到达上海洋山港码头，工人卸下部分集装箱后，船体吃水深度减少了。若船体吃水与总吨位的关系如表格所示，则船体在水下的体积变化了多少立方米？ 总吨位/ 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 吃水/m 6.9 6.75 6.5 6.15 5.7 5.2 4.65 【答案】(1) 内 机械 (2) (3) (4) 【详解】（1）[1][2]柴油机工作时，燃料燃烧的过程是将化学能转化为内能，然后内能再转化为机械能。所以柴油机工作时将柴油燃烧产生的内能转化为机械能。 （2）某集装箱质量为，长，宽，高，将其平放在水平甲板上，它对甲板的压强为 （3）满载时，吃水（船下表面浸入水中的深度），船底受到水的压强为 （4）满载时，吃水深度为6.9m，总吨位（船体和货物的总质量），卸下部分集装箱之后，吃水深度为6.9m-1.7m=5.2m，从表格可以看出此时总吨位为。 因为漂浮在水面上的船体所受的浮力与所受的总重力大小相等，即有 则船体在水下的体积变化为 16．如图甲是我市云洲公司在珠海航展上展示的自主研发的大型无人作战艇，其动力系统采用柴油机及电动机双模推进。由于采用了特殊的结构设计和涂有特殊材料，使它在战区航行时敌方军舰的雷达几乎探测不到它，从而达到“隐身”效果。通过北斗卫星可遥控指挥该艇发射导弹及鱼雷进行作战。 (1)该艇采用的柴油机如乙图中的 （选填“A”或“B”）。 (2)该艇船头的尖锐设计，是为了减小航行时的 ；它由内河航行到海洋，其吃水深度会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 (3)该艇受到敌方雷达照射时能够 （选填“吸收”、“反射”或“发射”）更多的电磁波，达到“隐身”效果。 (4)若该无人艇在某次直线航行动力测试中.采用柴油模式总消耗柴油，航行的总路程为。设发动机当前消耗柴油质量占总消耗柴油质量的百分比为，图丙为对应发动机输出功率，图丁为对应该艇的航行速度，表格中数据为相应阶段内行驶距离.在和两段距离内该艇的发动机输出功率相同，航行速度也相同（图像中未画出），柴油发动机效率为35%。则在此次动力测试中，完全燃烧柴油放出的热量为 （已知：，）。 D 0-10% 10%-60% 60%-65% 65%-95% 95%-100% s 4.65Km 【答案】(1)B (2) 阻力 变小 (3)吸收 (4) 9×1010J 5 【详解】（1）柴油机有喷油嘴，故是图乙中的B。 （2）[1]尖锐前端能使流体沿物体表面平滑分离，避免在物体前方堆积形成高压区，减少因流体冲击产生的‌阻力‌。 [2]该艇在内河和海洋中都处于漂浮状态，受到的浮力都与重力相等，即受到的浮力不变，根据阿基米德原理可知，在浮力不变的条件下，由于海水的密度大于淡水的密度，所以在海水中排开的液体体积比在内河中排开液体体积小些，则吃水深度小些，故它由内河航行到海洋，其吃水深度会变小。 （3）“隐身”效果是物体表面不反射或者反射较少量的电磁波，从而不被雷达发现，故要能够吸收电磁波。 （4）[1]完全燃烧2t柴油释放出的热量 [2]在行驶距离为s2段时： 消耗的柴油的质量 这些柴油完全燃烧放出的热量 柴油发动机做的有用功 艇行驶距离s2所需时间 艇行驶距离 同理可知在行驶距离为s4段时，艇行驶的距离 因为在和两段距离内该艇的发动机输出功率相同，航行速度也相同，则有s3=s5 所以由得到，则s3的距离 17．阅读短文，回答文后问题。 载人飞艇 2024年，我国自主研制的“祥云”AS700载人飞艇成功首飞。某飞艇如图甲所示，其气囊体积巨大，采用轻质材料制作，飞艇采用氦气作为浮升气体，因其化学性质稳定且密度（0.18kg/m³）远小于空气（1.29kg/m³）。飞艇升空靠浮力来实现，水平飞行靠发动机提供动力。发动机输出的能量用于做推动功和辅助功∶推动功指推力推动飞艇水平飞行做的功；辅助功指发动机驱动飞艇上发电机工作所做的功，辅助功的功率恒定。 当飞艇低速（v≤12m/s）水平直线飞行时，其受到的空气阻力F阻与速度v的关系如图乙所示，飞艇部分参数如下表所示。忽略气囊厚度及气囊外其他部分受到的浮力。 空载质量（不含氦气） 3500kg 气囊总容积 4000m3 发动机额定输出功率 3×105W 辅助功的功率 5×104W 发动机效率 36% 最大速度 72km/h (1)气囊采用轻质材料制作是为了减小 ； (2)气囊内装满氦气的质量为 kg； (3)飞艇先后以2m/s和6m/s的速度水平匀速直线飞行相同的时间，推动功分别为W1和W2，则W1∶W2= ； (4)经过测试发现：当消耗20kg燃油时，飞艇以10m/s的速度水平匀速直线飞行，可运动的最远。则飞行的最大距离为 km。（燃油热值） 【答案】(1)质量 (2)720 (3)1∶9 (4)32.4 【详解】（1）轻质材料的密度较小，在体积一定时，物体的密度越小，质量越小，因此气囊采用轻质材料制作是为了减小质量。 （2）将气囊充满氦气，此时氦气质量为 （3）由图乙可知，空气阻力F阻与速度v的图线为一条过原点的斜线，即F阻=kv,当速度为12m/s时，空气阻力为6×103N，解得：k=500N•s/m；飞艇先后以2m/s和6m/s的速度水平匀速直线飞行时受到的阻力分别为 因飞艇水平匀速直线飞行，则 故 （4）20kg燃油完全燃烧放出的热量为 则发动机输出的能量为（即发动机所做的总功） 由图乙可知，飞艇受到的空气阻力F阻=500N•s/m×v，据题意可知W=W推+W辅，且辅助功的功率恒定，则W辅=P辅t，由题知推动功W推=F阻s，根据速度公式可得，所以可得W=F阻s+P辅t，代入数据有 整理可得飞艇飞行的距离 由不等式知识可知，当v=10m/s时，此时距离s有最大值，飞行的最大距离为 18．新能源电动汽车具有节能、环保的特点。如图所示，一辆电动汽车在停车场的集中充电桩处充电，满载时整车质量为1.5t，轮胎与地面的总接触面积为600cm2。在某段平直路面上，该车满载时90s内匀速行驶了1.8km，电动汽车受到的阻力为2500N。求：（g取10N/ kg） (1)电动汽车充电时，电能转化为 （填“机械”或“化学”）能； (2)电动汽车90s内匀速行驶时的速度； (3)满载的电动汽车静止时对水平地面的压强； (4)求电动汽车电动机的功率。 【答案】(1)化学 (2) (3) (4) 【详解】（1）电动汽车充电过程中，电池内部发生化学反应，将电能储存为化学能，属于能量的转化过程。 （2）根据速度公式，由已知条件可得电动汽车内匀速行驶时的速度 （3）满载时整车的重力 汽车静止时对水平地面的压力 根据压强公式可得，汽车静止时对水平地面的压强 （4）汽车匀速行驶时，汽车的牵引力与受到的阻力是一对平衡力，根据二力平衡条件可知汽车的牵引力，根据功率可得，电动汽车电动机的功率 19．跨学科实践 制作简易汽轮机模型 热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料组装了如图所示的汽轮机模型。 实验时向易拉罐内部注入大约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。 (1)汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能 ； (2)某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，出现这种现象的原因可能 ；（答出一条即可） (3)热机发展史也是一部热机效率提高史，在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们提出一个可行性措施： 。 【答案】(1) 内能 机械能 (2)见解析 (3)见解析 【详解】（1）[1][2][3]酒精燃烧，是将酒精内部的化学能转化为内能释放出来，然后将内能通过热传递转移给水和易拉罐，水吸热迅速的汽化，形成大量的水蒸气，水蒸气对扇叶做功，将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能。 （2）在测试过程中，发现扇叶不转动，可能水蒸气的内能太小，笔尖喷出的蒸汽太少。 （3）在易拉罐上半部分覆盖保温层，可以减少热量的损失，提高汽轮机效率。 20．2024年4月30日，全球最大压缩空气储能项目并网发电，这是我国新型储能技术应用的一个里程碑。该项目工作原理如图2所示，用电低谷时段，将电网多余的电能通过空气压缩机把空气压缩到地下盐穴中（地下盐层中的洞穴）；用电高峰时段，将储存在盐穴中的高压空气释放，驱动空气膨胀机转动，连接发电机发电。 该工程就像一个“超级充电宝”，储存1度电最终能放出0.72度电，装机功率300兆瓦。每年发电量可达6亿度，能够保障超过20万户家庭用电需求。每年可节约标准煤约1.9×108kg，减少二氧化碳排放约4.9×103kg。可连续放电6小时，使用期长达40年。 (1)该项目储能过程中，电网中多余的电能通过电动机转化为 能，再通过空气压缩机转化为 能； (2)换热器是将热流体的部分内能转移给冷流体的装置，常温高压空气在“换热器2”处 热； (3)该项目每年节约的标准煤完全燃烧释放多少能量？（标准煤热值为2.9×107J/kg） (4)请计算该项目的能量转换效率是多少？ (5)从工程建设角度，要增加项目储存的能量，请提出一条建议： 。 【答案】(1) 机械 内 (2)吸 (3)5.51×1015 (4)72% (5)增加地下盐穴数量 【详解】（1）[1][2]电动机工作时，扇叶转动带动空气流动，将电能转化为空气的机械能；空气压缩机压缩空气时，通过做功的方式增大了空气的内能，将机械能转化为内能。 （2）常温高压空气通过换热器2变成高温高压空气，故常温高压空气在“换热器2”处吸热。 （3）该项目每年节约的标准煤完全燃烧，释放的能量为 （4）该项目的能量转换效率为 （5）地下盐穴的体积越大，可储存的能量越大。故增大地下盐穴的体积，可以增大内能的转化量，从而增加项目储存的能量。所以可做如下建议：增加地下盐穴数量。 21．目前，我国在航天领域处于世界领先地位。请你结合物理知识完成下列问题： (1)如图甲所示，火箭被点燃后加速升空，载人飞船中的宇航员的动能 ，机械能 ；（均选填“增大”“减小”或“不变”） (2)如图所示，乙（a）为火箭四冲程内燃机压缩冲程的示意图，图中画出了压缩冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况，请在图乙（b）中，画出另一个冲程中活塞运动的方向（用“↑”或“↓”表示）和进气门、排气门的开闭情况。 【答案】(1) 增大 增大 (2) 【详解】（1）[1][2]火箭加速升空的过程中，航天员的速度增大，质量不变，高度增加，所以航天员的动能和重力势能增大；机械能等于动能与势能之和，因此火箭的机械能增大。 （2）由图乙（b）可知，此冲程火花塞点火，是四冲程内燃机的做功冲程，在内燃机在做功冲程中，两气门都关闭，活塞向下运动，如图所示： 22．为实现碳达峰、碳中和的目标，作为零排放、无污染的载运工具，氢燃料电池汽车是未来新能源清洁动力汽车的主要发展方向之一。 (1)氢燃料电池将化学能直接转化为 能。 (2)储氢瓶内气体压强很高，可达 3.5×107 Pa，此时瓶内壁 1cm2的面积上受到的压力是多大? (3)我国某汽车公司研制的一款氢燃料电池卡车，自重15 t，载重高达15 t，储氢罐可容30 kg，氢燃料电池额定功率达200 kW，续航里程高达500 km。某次运行时，在水平路面上卡车以额定功率匀速行驶72 km，用时1 h，卡车的行驶速度为多大?运行过程中所受阻力是多少? 【答案】(1)电 (2)3.5×103N (3)20m/s ，1×104N 【详解】（1）氢燃料电池发生化学反应，将化学能直接转化为电能，供用电器使用。 （2）由可得，瓶内壁的面积上受到的压力为 （3）卡车的行驶速度 根据可得，卡车发动机做功 卡车匀速运动过程中，所受阻力等于牵引力，由 可得卡车匀速行驶过程中所受阻力 23．如图所示，2025年2月21日，由中航工业自主研制的电动型载人飞艇“祥云”AS700D在湖北荆门成功完成科研首飞，其部分技术参数见下表。g取10N/kg。 最大起飞质量 4t 最大飞行高度 3000m 最大飞行速度 80km/h (1)飞艇是利用空气的 升空的。飞艇在加速上升过程中，机械能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 (2)飞艇利用激光测距仪探测前方建筑物距离，光脉冲往返时间为，求飞艇距离前方建筑物的距离 （光速取）。 (3)飞艇以最大起飞质量悬停在空中时，所受的浮力为多大 ? (4)若飞艇在水平方向上沿直线匀速飞行时，推进器提供的水平推力为F，飞艇推进系统的效率为η。按设计最大航程s计算，请推导飞艇携带的锂电池至少需要储存的电能W的表达式 。 【答案】(1) 浮力 增大 (2) (3) (4) 【详解】（1）[1][2]飞艇浸没在空气中，受到竖直向上的浮力，飞艇是利用空气的浮力升空的。飞艇在加速上升过程中，质量不变，速度增大，高度升高，飞艇的动能、重力势能都增大，机械能等于动能与重力势能之和，因此飞艇的重力势能增大。 （2）飞艇距离前方建筑物的距离 （3）飞艇悬停时，受到的浮力和重力是一对平衡力，大小相等；飞艇以最大起飞质量悬停时受到的浮力 （4）飞艇推进器做的有用功 飞艇推进系统的效率为η，锂电池至少需要储存的电能 24．历经多年努力，一条长达3046km的绿色阻沙防护带终于在塔克拉玛干沙漠边缘形成，如同给塔克拉玛干沙漠戴上了“绿色围脖”，锁边塔克拉玛干。请回答下列问题： (1)草方格沙障主要是通过增加地表的 （选填“面积”或“粗糙程度”）来降低风速，减少风沙的搬运能力，实现固沙； (2)在塔克拉玛干沙漠里安装光伏发电板既可以阻挡部分风沙的流动，又可以将 能转化为电能，为了提高发电效率，光伏发电板应面朝 （选填“东”“南”“西”“北”）； (3)一种分析沙尘暴的模型如下：竖直向上运动的气流将大量沙尘颗粒（每个颗粒可视为质量分布均匀的球体）扬起后悬浮在空中并保持不动，每个沙尘颗粒的体积V，其所受气流竖直向上的作用力f，其中ρ是空气密度、r是沙尘颗粒的半径、v是竖直向上的气流流速，忽略沙尘颗粒所受浮力。根据该模型可知，悬浮在空中的沙粒受 （选填“平衡”“非平衡”）力，某区域竖直向上的气流流速越大，可悬浮在空中的沙尘颗粒的半径越 。经过工程固沙等措施治理后，测得某区域发生沙尘暴时竖直向上的气流流速v降为4m/s，取该区域空气密度ρ=1.25kg/m3、沙尘颗粒的密度ρ0=3×103kg/m3，可知此次沙尘暴中悬浮在空中的沙尘颗粒的半径r= mm。 【答案】(1)粗糙程度 (2) 太阳 南 (3) 平衡 大 0.25 【详解】（1）草方格沙障通过增加地表的粗糙程度，增大摩擦，降低风速，从而减少风沙搬运能力。 （2）[1]光伏发电板吸收太阳能，将太阳能转化为电能。 [2]在北半球，为最大化接收阳光，光伏板应朝向正南方向。 （3）[1]沙粒悬浮时处于静止，即平衡状态，受力平衡。 [2]根据平衡条件 化简得 当流速增大时，与成正比，故沙粒半径越大。 [3]已知，代入数据 取，可得 25．按要求填空： (1)图甲左为四冲程汽油机在某冲程时的示意图，图中画出了活塞、连杆、曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。在图甲右中画出：压缩冲程中活塞、曲轴、连杆的位置和进气门、排气门的开闭情况 ； (2)有一种“涡轮增压”（T型）轿车，通过给发动机更足量的空气使汽油更充分地燃烧，比普通轿车（L型）更节能，排气更清洁。同样的汽油（如97#）加在T型轿车内比加在L型轿车内热值 （填“更大”或“一样大”或“更小”）； (3)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 （选填“升高”，“不变”或“降低”）； (4)汽油机的能量流向如图所示，以下说法正确的是 。（选填以下对应的序号） ① ② ③    ④热机效率 ⑤热机效率 【答案】(1) (2)一样大 (3)降低 (4)③⑤ 【详解】（1）在内燃机的压缩冲程中，两个气门都关闭，活塞向上运动，曲轴和连杆在左边，故如图所示： （2）热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，所以汽油加在T型轿车内与加在L型轿车内热值是一样大。 （3）冒“黑烟”说明燃料燃烧不充分，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的比值就小，所以发动机的效率将降低。 （4）①实际放出的热量为，故①错误； ②燃料完全燃烧放出的能量为，故②错误； ③燃料完全燃烧放出的能量为，故③正确； ④⑤热机效率，故④错误；⑤正确。 故选③⑤。 26．阅读短文，回答问题。 我市岫岩龙潭抽水蓄能电站规划装机容量高达1200MW，年发电量20.3亿kW·h。上、下水库总库容分别达881万和1249万m3，将成为我省能源结构优化与电力安全保障的关键支柱。 抽水蓄能电站的工作原理是用电低谷时（如深夜），电站利用电网多余电能把水从下水库抽到上水库中储存起来；用电高峰时，再利用上水库中的水发电，如图甲，其工作原理如图乙。 若上水库水面面积为1.5×106m2，抽水机每天从深夜0时至清晨5时抽水使上水库水面增高1m，放水发电时，重力做功的80％转化为电能。（g取10N／kg，ρ水=1.0×103kg／m3） (1)水由上水库流向下水库过程中， 能转化为动能。 (2)每天清晨抽水结束时，上水库库底受到水的压强会增大 Pa。 (3)该电站抽水蓄能时，下列实验能说明抽水机工作原理的是 （选填）。 A． B． C． D． (4)抽水机夜间抽水时对水做功 J，（忽略水面高度的变化），若此段时间抽水耗电3.2×105kW·h，则抽水机的效率是 。 (5)每燃烧1吨标准煤可以发电3000kW·h，排放二氧化碳2.5t，则夜间抽到山顶上水库的水全部用来发电，可减少 t二氧化碳的排放。 【答案】(1)重力势 (2)1.0×104 (3)D (4) 1.08×1012 93.75% (5)200 【详解】（1）水由上水库流向下水库过程中，水的位置不断降低，水的重力势能减小，同时水流速度变快，水的动能增大，故是将水的重力势能转化成了动能。 （2）每天抽水结束后，上水库库底受到水的压强增大了 （3）由题可知，抽水是利用电能带动抽水机将水从下水库抽到上水库，是利用“电”带动抽水机的转动，是利用通电导体在磁场中受到力的作用的原理工作。 A．是电磁感应现象，故A不符合题意； B．是电流的磁效应，故B不符合题意； C．是探究电磁铁磁性强弱的影响因素，故C不符合题意； D．是通电导体在磁场受到力的作用，故D符合题意。 故选D。 （4）[1] 抽水机夜间抽到上水库的水的体积 抽水机夜间抽到上水库的水的质量 抽水机夜间抽到上水库的水受到的重力 抽水机抽水时对水做的功等于克服水的重力做的功，此时抽水机做的功为 [2]抽水机抽水时消耗的电能 抽水机抽水时的效率 （5）抽的水全部用来发电时水的重力做的功 抽的水全部用来发电能获得的电能 产生的电能相当于燃烧标准煤的质量 减少二氧化碳的排放量为 能的利用（综合题26道） 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第14章 内能的利用（综合题26道） 1．不同形式的能量可以在一定条件下相互转化，如图所示。请你判断以下事例中发生的能量转化（只需考虑最主要的能量转化），并将图中能量转化对应的字母序号填写在相应的横线上。 (1)电热水器工作时： 。 (2)钻木取火： 。 (3)给手机充电时： 。 (4)植物吸收太阳光进行光合作用： 。 (5)烧水时水蒸气顶起壶盖： 。 2．小阳在错题记录本中记录了如下错题，请你帮他找出错误之处，分析错因并写出正确的解答过程。 错题记录 错题改正 历史上最著名的永动机是亨内考提出的“魔轮”永动机，如图所示。“魔轮”通过安放在转轮上一系列可动的悬臂实现永动，向下行方向的悬臂在重力作用下会向下落，进而驱动“魔轮”的转动。请你分析“魔轮”的钢珠在转动过程中的能量转化并说明理由。 答：“魔轮”的钢珠从高处落下的过程中，重力势能转化为动能；上升过程中，动能又转化为重力势能，继而往复转动。在往复转动过程中，不需要消耗其他形式的能量，所以“魔轮”会一直不停地转动。 错误之处： 错因分析： 正确答案： 3．阅读短文，回答问题。 热岛效应，指由于人为原因，改变了城市地表的局部温度、湿度、空气对流等因素，进而引起的城市小气候变化现象。该现象属于城市气候最明显的特征之一。由于城市化的速度加快，城市建筑群密集，柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的吸热率和更小的比热容，使得相同的日照情况下，城市地区升温较快，并向四周和大气中大量辐射，造成了同一时间城区气温普遍高于周围的郊区气温，高温的城区处于低温的郊区包围之中，如同汪洋大海中的岛屿，人们把这种现象称之为城市热岛效应。在热岛效应的作用下，城市中每个地方的温度并不一样，而是呈现出一个个闭合的高温中心。在这些高温区内，空气密度小，气压低，容易产生气旋式上升气流，使得周围各种废气和有害气体不断对高温区进行补充。在这些有害气体作用下，高温区的居民极易患上呼吸系统或神经系统疾病。 (1)减弱热岛效应的措施之一：增大城区的绿地、水体面积，多植树。城区的水体、绿地对减弱夏季城市热岛效应起着十分可观的作用，这主要是利用了水的 的特性。 (2)减弱热岛效应的措施之二：人工蒸发补偿。解决城市大气热污染的首要办法是增大蒸发量，受城市安装条件的限制，采用喷雾系统是一种高效且经济的办法，这是利用了水 （填物态变化名称）有 （选填“吸热”或“放热”）的作用。 (3)研究表明，现在城市机动车保有量越来越大，机动车也是造成热岛效应的因素之一。以四冲程发动机小车为例，回答下列问题： 实现机械能转化为内能的是 冲程；实现内能转化为机械能的是 冲程。 在紧急刹车时，刹车片会发烫，这是通过 的方式增加物体的内能。 4．指出下列现象中能量的转化形式。 (1)汽车刹车时刹车片发热： ； (2)用燃料烧水： ； (3)给手机充电：； ； (4)植物进行光合作用： 。 5．新疆出产的长绒棉是世界上最好的棉花之一，收成时，棉农广泛使用采棉机进行机械化采摘。 (1)如图所示是某款小型采棉机的动力装置，这种内燃机是 （选填“汽油机”或“柴油机”）。 (2)内燃机散热常用水作为冷却剂，是利用了水的 的特性。 (3)这台单缸四冲程内燃机的转速为1200r/min，则该内燃机每秒完成 个冲程，对外做功 次。 6．地效飞行器是一种可以低空高速飞行的飞机，它能停要水面或地面上，某型号飞行器的总质量为，最大飞行速度为720km/h，以最大速度飞行时的运输效率为25，运输效率是指飞行器飞行时的总重与发动机推力的比值。（g取10N/kg） （1）飞行器停在水平地面上时，对地面压力大小为 N； （2）飞行器飞行时，机翼上方气流比下方气流的流速 ； （3）油箱中汽油的质量为30t，完全燃烧放出的热量为 J；（汽油的热值为4.6×10 7 J/kg） （4）飞行器以最大速度飞行1440km，需要 h，发动机推力的功率为 W（可以认为飞行器的总重不变）。 7．飞机最大起飞质量为，最大飞行高度达，最大航行速度达2.5倍声速（合），最大载油量为，该飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系如下表所示。 速度 100 200 300 400 500 阻力f/N (1)根据表格提供的信息分析，该飞机航行时所受的阻力f与其速度v的关系式为 。（不用写出单位） (2)已知该飞机发动机中燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是，燃油的热值为。在飞机油箱中加满燃油后，该飞机以的速度巡航，则其最大航程约是 。 8．在一定条件下，各种形式的能量是可以 的。 （1）摩擦生热， 能转化为 能。 （2）水电站里水轮机带动发电机发电， 能转化为 能。 （3）电动机带动水泵把水送到高处， 能转化为 能。 （4）植物吸收太阳光进行光合作用， 能转化为 能。 （5）燃料燃烧时发热， 能转化为 能。 9．某公司自主研发的汽油热机效率是40%，某次测试中，汽车在平直公路上以108km/h的速度匀速行驶了30min40s，已知牵引力的大小为500N，汽油的热值为。求： (1)在测试汽车过程中，牵引力做的功。 (2)目前市面上的汽油机的效率普遍为30%，则进行相同测试时，使用该公司的汽油机能节约的汽油质量。 (3)请从节能、减排等方面对燃油汽车提出技术改进建议。 10．如图甲所示，2025年4月24日，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。 (1)载人飞船随火箭发射过程中，载人飞船的机械能 （选填“增大”“减小”或“不变”）； (2)长征二号F遥二十运载火箭的燃料选用密度小、 （选填“比热容”或“热值”）大的气体燃料，采用降低温度和压缩体积的方法使其液化。燃料燃烧时将燃料的 能转化为内能； (3)如图乙所示，“喷水降温降噪系统”主要是通过 的方式减少火箭发射台的内能，从而达到保护火箭发射台的效果； (4)2025年4月30日，神舟十九号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图丙所示，神舟十九号返回舱进入地球时，看上去像一个大火球，是因为返回舱通过大气层时，与大气层摩擦， 能转化为 能，通过 的方法改变了返回舱的内能。 11．2024年11月12日，第十五届中国航展在珠海开幕。图是我国自主研制的大型水陆两栖飞机“鲲龙”，具备强大的灭火救援能力，是国家应急救援体系建设中必备的重大航空装备。航展上，“鲲龙”飞机飞行表演525s，消耗航空燃油500kg，发动机的平均功率为。 (1)飞机飞行过程中将航空燃油燃烧放出的内能转化为飞机的 能； (2)不考虑热量损失，消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量可使多少的水温度升高？ (3)发动机的效率是多少？ 12．据统计，每燃烧1kg燃油约排放3.3kg二氧化碳。为实现碳达峰、碳中和的目标，氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大，使用氢燃料电池的交通工具不断丰富，其应用流程如下。 (1)下列说法正确的是 ； A．采用氢燃料是利用氢的比热容大 B．氢能源汽车工作过程，氢燃料电池将电能转化为化学能 C．氢能源汽车工作过程中，剩余氢的热值不变 D．使用热值更大的燃料，一定可以增大热机效率 (2)储氢瓶在高压下储存氢气时，瓶内气体的温度会升高，该过程中氢气的内能 （选填“增大”“减小”或“不变”）；汽车冷却系统中，水箱内的液态水通过 （填写物态变化名称）吸收热量，有效降低发动机温度； (3)以氢燃料电池卡车为例，若卡车在水平路面上匀速行驶72km用时1h，功率为172kW; ①求以当前速度卡车行驶72km消耗的能量为 J； ②与燃油卡车相比，氢燃料电池卡车行驶72km 可减排二氧化碳的质量为 。（燃油机的效率取36%，燃油的热值q取 4.3×107 J/kg） 13．某品牌汽车的汽油机工作时的能量流向如图所示。 (1)由图中信息可知，汽油机工作过程中输出有用功的效率为 。完全燃烧2kg的汽油，该汽车获得的机械能是 J。（已知） (2)汽油机工作一段时间后，油箱里的汽油没有发生变化的是 （填序号）。 ①质量  ②密度  ③比热容  ④热值 (3)汽油机的效率很低，主要原因之一是 带走了大量的能量。 (4)汽油机在月球 （选填“能”或“不能”）使用。 14．我国自主研制的“祥云”AS700载人飞艇如图甲所示，于2024年3月30日成功完成首飞。飞艇靠艇体内部充满的浮力气体（如氢气或氦气）所产生的浮力来实现升空，吊舱位于艇体下方，用来供人员乘坐或者装载货物。发动机作为推进装置，输出的能量主要用于克服空气阻力推动飞艇水平飞行做功，以及为艇载设备供电，其中用来供电的输出功率恒定。飞艇部分参数见如表，忽略气囊厚度及气囊外其他部分受到的浮力。问： 空载质量（不含氦气） 3700kg 气囊总容积 发动机额定输出功率 供电功率 发动机效率 最大速度 (1)飞艇水平飞行时，需要发动机提供动力，四冲程内燃机的 冲程可以给飞艇提供动力。 (2)某次飞行全程共消耗10kg燃油，则发动机输出的能量是多少？（燃油热值q油=4.5×107 J/kg） (3)当飞艇低速（v≤12m/s）水平直线飞行时，其受到的空气阻力F阻与速度的关系如图乙所示。则当飞艇以10m/s的速度匀速直线飞行时，消耗10kg燃油可飞行的最大距离为多少km？ 15．如图所示的“汉海5号”是湖北省建造的全国内河最先进、装载量最大的集装箱船，它是介于江船与海船之间的跨界船，满载时，总吨位（船体和货物的总质量），吃水（船下表面浸入水中的深度）。 (1)“汉海5号”配备两台高效电控柴油机，总功率约为，柴油机工作时将柴油燃烧产生的 能转化为 能。 (2)某集装箱质量为，长，宽，高，将其平放在水平甲板上，它对甲板的压强为多少？ (3)满载的“汉海5号”船底受到水的压强为多少？ (4)满载的“汉海5号”到达上海洋山港码头，工人卸下部分集装箱后，船体吃水深度减少了。若船体吃水与总吨位的关系如表格所示，则船体在水下的体积变化了多少立方米？ 总吨位/ 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 吃水/m 6.9 6.75 6.5 6.15 5.7 5.2 4.65 16．如图甲是我市云洲公司在珠海航展上展示的自主研发的大型无人作战艇，其动力系统采用柴油机及电动机双模推进。由于采用了特殊的结构设计和涂有特殊材料，使它在战区航行时敌方军舰的雷达几乎探测不到它，从而达到“隐身”效果。通过北斗卫星可遥控指挥该艇发射导弹及鱼雷进行作战。 (1)该艇采用的柴油机如乙图中的 （选填“A”或“B”）。 (2)该艇船头的尖锐设计，是为了减小航行时的 ；它由内河航行到海洋，其吃水深度会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 (3)该艇受到敌方雷达照射时能够 （选填“吸收”、“反射”或“发射”）更多的电磁波，达到“隐身”效果。 (4)若该无人艇在某次直线航行动力测试中.采用柴油模式总消耗柴油，航行的总路程为。设发动机当前消耗柴油质量占总消耗柴油质量的百分比为，图丙为对应发动机输出功率，图丁为对应该艇的航行速度，表格中数据为相应阶段内行驶距离.在和两段距离内该艇的发动机输出功率相同，航行速度也相同（图像中未画出），柴油发动机效率为35%。则在此次动力测试中，完全燃烧柴油放出的热量为 （已知：，）。 D 0-10% 10%-60% 60%-65% 65%-95% 95%-100% s 4.65Km 17．阅读短文，回答文后问题。 载人飞艇 2024年，我国自主研制的“祥云”AS700载人飞艇成功首飞。某飞艇如图甲所示，其气囊体积巨大，采用轻质材料制作，飞艇采用氦气作为浮升气体，因其化学性质稳定且密度（0.18kg/m³）远小于空气（1.29kg/m³）。飞艇升空靠浮力来实现，水平飞行靠发动机提供动力。发动机输出的能量用于做推动功和辅助功∶推动功指推力推动飞艇水平飞行做的功；辅助功指发动机驱动飞艇上发电机工作所做的功，辅助功的功率恒定。 当飞艇低速（v≤12m/s）水平直线飞行时，其受到的空气阻力F阻与速度v的关系如图乙所示，飞艇部分参数如下表所示。忽略气囊厚度及气囊外其他部分受到的浮力。 空载质量（不含氦气） 3500kg 气囊总容积 4000m3 发动机额定输出功率 3×105W 辅助功的功率 5×104W 发动机效率 36% 最大速度 72km/h (1)气囊采用轻质材料制作是为了减小 ； (2)气囊内装满氦气的质量为 kg； (3)飞艇先后以2m/s和6m/s的速度水平匀速直线飞行相同的时间，推动功分别为W1和W2，则W1∶W2= ； (4)经过测试发现：当消耗20kg燃油时，飞艇以10m/s的速度水平匀速直线飞行，可运动的最远。则飞行的最大距离为 km。（燃油热值） 18．新能源电动汽车具有节能、环保的特点。如图所示，一辆电动汽车在停车场的集中充电桩处充电，满载时整车质量为1.5t，轮胎与地面的总接触面积为600cm2。在某段平直路面上，该车满载时90s内匀速行驶了1.8km，电动汽车受到的阻力为2500N。求：（g取10N/ kg） (1)电动汽车充电时，电能转化为 （填“机械”或“化学”）能； (2)电动汽车90s内匀速行驶时的速度； (3)满载的电动汽车静止时对水平地面的压强； (4)求电动汽车电动机的功率。 19．跨学科实践 制作简易汽轮机模型 热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料组装了如图所示的汽轮机模型。 实验时向易拉罐内部注入大约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。 (1)汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能 ； (2)某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，出现这种现象的原因可能 ；（答出一条即可） (3)热机发展史也是一部热机效率提高史，在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们提出一个可行性措施： 。 20．2024年4月30日，全球最大压缩空气储能项目并网发电，这是我国新型储能技术应用的一个里程碑。该项目工作原理如图2所示，用电低谷时段，将电网多余的电能通过空气压缩机把空气压缩到地下盐穴中（地下盐层中的洞穴）；用电高峰时段，将储存在盐穴中的高压空气释放，驱动空气膨胀机转动，连接发电机发电。 该工程就像一个“超级充电宝”，储存1度电最终能放出0.72度电，装机功率300兆瓦。每年发电量可达6亿度，能够保障超过20万户家庭用电需求。每年可节约标准煤约1.9×108kg，减少二氧化碳排放约4.9×103kg。可连续放电6小时，使用期长达40年。 (1)该项目储能过程中，电网中多余的电能通过电动机转化为 能，再通过空气压缩机转化为 能； (2)换热器是将热流体的部分内能转移给冷流体的装置，常温高压空气在“换热器2”处 热； (3)该项目每年节约的标准煤完全燃烧释放多少能量？（标准煤热值为2.9×107J/kg） (4)请计算该项目的能量转换效率是多少？ (5)从工程建设角度，要增加项目储存的能量，请提出一条建议： 。 21．目前，我国在航天领域处于世界领先地位。请你结合物理知识完成下列问题： (1)如图甲所示，火箭被点燃后加速升空，载人飞船中的宇航员的动能 ，机械能 ；（均选填“增大”“减小”或“不变”） (2)如图所示，乙（a）为火箭四冲程内燃机压缩冲程的示意图，图中画出了压缩冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况，请在图乙（b）中，画出另一个冲程中活塞运动的方向（用“↑”或“↓”表示）和进气门、排气门的开闭情况。 22．为实现碳达峰、碳中和的目标，作为零排放、无污染的载运工具，氢燃料电池汽车是未来新能源清洁动力汽车的主要发展方向之一。 (1)氢燃料电池将化学能直接转化为 能。 (2)储氢瓶内气体压强很高，可达 3.5×107 Pa，此时瓶内壁 1cm2的面积上受到的压力是多大? (3)我国某汽车公司研制的一款氢燃料电池卡车，自重15 t，载重高达15 t，储氢罐可容30 kg，氢燃料电池额定功率达200 kW，续航里程高达500 km。某次运行时，在水平路面上卡车以额定功率匀速行驶72 km，用时1 h，卡车的行驶速度为多大?运行过程中所受阻力是多少? 23．如图所示，2025年2月21日，由中航工业自主研制的电动型载人飞艇“祥云”AS700D在湖北荆门成功完成科研首飞，其部分技术参数见下表。g取10N/kg。 最大起飞质量 4t 最大飞行高度 3000m 最大飞行速度 80km/h (1)飞艇是利用空气的 升空的。飞艇在加速上升过程中，机械能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。 (2)飞艇利用激光测距仪探测前方建筑物距离，光脉冲往返时间为，求飞艇距离前方建筑物的距离 （光速取）。 (3)飞艇以最大起飞质量悬停在空中时，所受的浮力为多大 ? (4)若飞艇在水平方向上沿直线匀速飞行时，推进器提供的水平推力为F，飞艇推进系统的效率为η。按设计最大航程s计算，请推导飞艇携带的锂电池至少需要储存的电能W的表达式 。 24．历经多年努力，一条长达3046km的绿色阻沙防护带终于在塔克拉玛干沙漠边缘形成，如同给塔克拉玛干沙漠戴上了“绿色围脖”，锁边塔克拉玛干。请回答下列问题： (1)草方格沙障主要是通过增加地表的 （选填“面积”或“粗糙程度”）来降低风速，减少风沙的搬运能力，实现固沙； (2)在塔克拉玛干沙漠里安装光伏发电板既可以阻挡部分风沙的流动，又可以将 能转化为电能，为了提高发电效率，光伏发电板应面朝 （选填“东”“南”“西”“北”）； (3)一种分析沙尘暴的模型如下：竖直向上运动的气流将大量沙尘颗粒（每个颗粒可视为质量分布均匀的球体）扬起后悬浮在空中并保持不动，每个沙尘颗粒的体积V，其所受气流竖直向上的作用力f，其中ρ是空气密度、r是沙尘颗粒的半径、v是竖直向上的气流流速，忽略沙尘颗粒所受浮力。根据该模型可知，悬浮在空中的沙粒受 （选填“平衡”“非平衡”）力，某区域竖直向上的气流流速越大，可悬浮在空中的沙尘颗粒的半径越 。经过工程固沙等措施治理后，测得某区域发生沙尘暴时竖直向上的气流流速v降为4m/s，取该区域空气密度ρ=1.25kg/m3、沙尘颗粒的密度ρ0=3×103kg/m3，可知此次沙尘暴中悬浮在空中的沙尘颗粒的半径r= mm。 25．按要求填空： (1)图甲左为四冲程汽油机在某冲程时的示意图，图中画出了活塞、连杆、曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。在图甲右中画出：压缩冲程中活塞、曲轴、连杆的位置和进气门、排气门的开闭情况 ； (2)有一种“涡轮增压”（T型）轿车，通过给发动机更足量的空气使汽油更充分地燃烧，比普通轿车（L型）更节能，排气更清洁。同样的汽油（如97#）加在T型轿车内比加在L型轿车内热值 （填“更大”或“一样大”或“更小”）； (3)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 （选填“升高”，“不变”或“降低”）； (4)汽油机的能量流向如图所示，以下说法正确的是 。（选填以下对应的序号） ① ② ③    ④热机效率 ⑤热机效率 26．阅读短文，回答问题。 我市岫岩龙潭抽水蓄能电站规划装机容量高达1200MW，年发电量20.3亿kW·h。上、下水库总库容分别达881万和1249万m3，将成为我省能源结构优化与电力安全保障的关键支柱。 抽水蓄能电站的工作原理是用电低谷时（如深夜），电站利用电网多余电能把水从下水库抽到上水库中储存起来；用电高峰时，再利用上水库中的水发电，如图甲，其工作原理如图乙。 若上水库水面面积为1.5×106m2，抽水机每天从深夜0时至清晨5时抽水使上水库水面增高1m，放水发电时，重力做功的80％转化为电能。（g取10N／kg，ρ水=1.0×103kg／m3） (1)水由上水库流向下水库过程中， 能转化为动能。 (2)每天清晨抽水结束时，上水库库底受到水的压强会增大 Pa。 (3)该电站抽水蓄能时，下列实验能说明抽水机工作原理的是 （选填）。 A． B． C． D． (4)抽水机夜间抽水时对水做功 J，（忽略水面高度的变化），若此段时间抽水耗电3.2×105kW·h，则抽水机的效率是 。 (5)每燃烧1吨标准煤可以发电3000kW·h，排放二氧化碳2.5t，则夜间抽到山顶上水库的水全部用来发电，可减少 t二氧化碳的排放。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $