寒假作业02 内能的利用（巩固培优）九年级物理新教材人教版

限时练习：40min 完成时间： 月 日 天气： 作业02 内能的利用 知识点1 热机 定义 利用内能做功的机械叫做热机 分类 汽油机和柴油机 工作原理 燃料的化学能机械能 结构特点 汽油机顶部有火花塞，而柴油机顶部有喷油嘴，另外二者在工作过程中也略有不同 工作过程 每个工作循环分为四个冲程：吸气冲 程 、压缩冲 程 、做功冲程和排气冲程 一个工作循环中只有做功冲程是靠燃气推动活塞做功，其他三个冲程靠安装 在曲轴上的飞轮的惯性来完成 能量转化 在压缩冲程中，机械能转化为内能；在做功冲程中，内能转化为机械能 常考数量 一个工作循环中，需要完成4个冲程，活塞往复运动2次，曲轴转动2圈，对 外做功1次 知识点2 热机的效率 1. 热值：一定质量的某种燃料完全燃烧所放出的热量与燃料质量的比值，叫做这种燃料的 热值，其单位是 J/ kg ，燃料完全燃烧放热公式： mq 。热值是燃料的特征之一。 2. 热机效率：用来做 有用功 的那部分能量与燃料 完全燃烧 放出的能量之比叫做热机的效率，提高热机效率的途径：使燃料 充分燃烧 ；减少各种 热损失 ；减少 机械磨损消耗的能量 。 3.热机造成的污染主要表现在 大气 污染和 噪声 污染。 知识点3 能量的转化和守恒 转化与转移的区别 概念 举例 转化 能量由一种形式转化为另一种形式 电灯发光：电能转化为光能和内能 转移 能量不经过变化直接由一个物体转移到另一个物体 碰撞时，动能从一个物体转移到另一个物体上 能量守恒定律 内容 能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变 说明 ①能量的转化和转移都是有_方向性的_； ②能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 一、单选题 1．福建沙县小吃以其品种繁多、风味独特和经济实惠而著称，成为福建饮食文化百花园中绚烂的一朵花，其中蒸饺、扁肉、拌面、炖罐被称为沙县小吃的“四大金刚”，下列说法错误的是（   ） A．炖罐的温度升高，其内能增大 B．蒸饺被蒸熟，是通过热传递的方式增加内能 C．刚端出来的拌面香气扑鼻是因为分子在做无规则运动 D．煮扁肉时，燃料燃烧的过程中内能转化为化学能 【答案】D 【详解】A．炖罐的温度越高，分子热运动越剧烈，具有的内能越大，故A正确，不符合题意； B．蒸饺被蒸熟，是通过热传递的方式增加内能，故B正确，不符合题意； C．刚端出来的拌面香气扑鼻是因为分子在永不停息地做无规则运动，产生了扩散现象，故C正确，不符合题意； D．煮扁肉时，燃料燃烧产生大量的热，消耗了化学能，获得了内能，主要将化学能转化为内能，故D错误，符合题意。 故选D。 2．关于温度、内能和热量，下列说法正确的是（    ） A．物体内能减少时，一定对外做功 B．物体内能增加时，温度一定升高 C．汽油机的压缩冲程把机械能转化为内能 D．温度高的物体含有的热量比温度低的物体多 【答案】C 【详解】A．物体内能减少时，可能放出了热量，也可能对外做了功，故A错误； B．物体内能增加时，温度可能不变，如冰熔化，吸热内能增加，但温度不变，故B错误； C．汽油机的压缩冲程是通过做功，将机械能转化为内能，故C正确； D．由于热量是个过程量，所以不能说物体含有多少热量，故D错误。 故选C。 3．如图所示的四个情景，下列说法正确的是（　　） A．图甲是将内能转化为机械能 B．图乙中水很难被压缩，说明分子间存在引力 C．图丙中热水袋是通过做功的方式让手热起来 D．图丁中水箱里加水冷却发动机是因为水的沸点高 【答案】A 【详解】A．图甲中气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，该冲程是内燃机的做功冲程，将内能转化为机械能，故A正确； B．图乙中水很难压缩，是因为分子间存在斥力，故B错误； C．图丙中用热水袋取暖，是通过热传递改变物体的内能，让手热起来，故C错误； D．与其它液体相比，水的比热容大，在质量和升高的温度相同时，由公式知，水吸收的热量多，冷却效果好，因此水箱里加水冷却发动机，故D错误。 故选A。 4．如图为单缸四冲程汽油机，下列说法正确的是（   ） A．汽油机是把汽油的内能转化为机械能的装置 B．让汽油在气缸内充分燃烧，能提高汽油的热值 C．图示为汽油机的压缩冲程，将机械能转化为内能 D．汽油机的一个工作循环依次为吸气、压缩、排气和做功冲程 【答案】C 【详解】A．汽油机工作时，将燃料燃烧的内能转化为机械能，故A错误； B．热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃烧程度无关，让汽油在气缸内充分燃烧，汽油的热值不变，故B错误； C．由图可知，进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，压缩汽油和空气的混合气体，机械能转化为内能，故C正确； D．汽油机的一个工作循环依次为吸气、压缩、做功和排气冲程，故D错误。 故选C。 5．起源于南宋的小吃“油条”，已成为早餐上常见食品。如图为小明在家中挑战做油条，他用天然气将油加热至沸腾，将醒好的面拉成条形放入油锅中，变成金黄色即可食用。关于这一过程所涉及的物理知识说法正确的是（　　） A．天然气燃烧越充分，放出的热量越多，热值越大 B．刚出锅的油条烫手，是由于油条含有的热量多 C．醒好的面拉成条形面不断，是因为分子间存在引力 D．炸油条过程是通过做功的方式来改变其内能的 【答案】C 【详解】A．热值表示燃料燃烧时的放热能力，由燃料的种类决定，与消耗的燃料质量、燃烧时放出热量多少无关。故A错误； B．烫手，说明油条的温度高。故B错误； C．组成面的分子间存在着引力，使条形面不容易被分开。故C正确； D．油条从高温的油吸收热量，自身温度升高，内能增大，是通过热传递方式改变内能。故D错误。 故选C。 6．下列有关热现象的说法正确的是（　　） A．尘土飞扬说明分子在不停地做无规则运动 B．实验室常用的液体温度计是根据液体的热胀冷缩原理制成的 C．水通常作为冷却剂，其主要原因是水的比热容较小 D．燃料燃烧越充分，其热值就越大 【答案】B 【详解】A．尘土飞扬是固体小颗粒的机械运动，不是分子的无规则运动。故A错误； B．通常情况下物体具有热胀冷缩的性质。实验室常用的液体温度计就是根据液体的热胀冷缩原理制成的。故B正确； C．水通常作为冷却剂，其主要原因是水的比热容较大，与其他液体相比，在质量和升高的温度相同时，水能吸收更多的热量。故C错误； D．燃料的热值与燃料的种类有关，同种燃料热值一定，与燃烧是否充分无关。故D错误。 故选B。 二、多选题 7．2024年10月30日，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在我国酒泉卫星发射中心成功发射，如图所示。下列说法正确的是（    ） A．火箭与大气摩擦，温度升高，是通过做功的方式增加内能 B．火箭发射时冒出的“白烟”是水汽化形成的水蒸气 C．火箭采用液氢作燃料，是由于液氢的热值较大 D．载人飞船进入太空中后温度降得很低，其内能为零 【答案】AC 【详解】A．火箭与大气摩擦做功，温度升高，内能增大，因此是通过做功的方式增加内能，故A正确； B．火箭发射时冒出白烟，白烟是水蒸气液化变成的小水滴，故B错误； C．火箭采用液氢作燃料，是由于液氢的热值较大，与相同条件的其他燃料相比，可以放出更多的热量，故C正确； D．载人飞船进入太空中后温度降得很低，但仍有温度，内能不为零，故D错误。 故选AC。 三、填空题 8．《齐民要术》中记载了醋的制作工艺，其中蒸煮是酿醋过程中的一道重要工序，如图所示是将大豆进行蒸煮的过程。蒸煮是通过 的方式增大了大豆的内能，干木柴燃烧的过程中将化学能转化为 。 【答案】 热传递 内能 【详解】[1]蒸煮的过程就是干木柴燃烧给大豆加热的过程，这是通过热传递的方式增大了大豆的内能。 [2]干木柴燃烧过程中产生大量的热，在这个过程中将化学能转化为内能。 9．随着人们生活水平的提高，小汽车是现代生活中常见的交通工具，如图是某汽油机的某个冲程图，从图中可以看出，这个冲程表示的是 冲程。 【答案】压缩 【详解】由图分析可知，两气门关闭，活塞向上运动，压缩气体，则活塞对汽缸内的气体做功，气体的内能增加，温度升高，所以这是压缩冲程。 10．如图所示，艾灸是中华医学的瑰宝，利用艾条燃烧产生的热量刺激人体穴位，能够达到防病治病的目的。艾灸过程中是通过 的方式改变人体内能。若一根质量为30g的艾条完全燃烧则可以放出 J的热量。（艾条的热值为） 【答案】 热传递 【详解】[1]进行艾灸时，艾条燃烧产生的热量传给人体，是通过热传递的方式改变了人体的内能。 [2]一根质量为30g的艾条完全燃烧可以放出的热量为 11．烈日炎炎的夏季，白天河岸上沙土热得烫脚，但河水却非常凉爽，是由于水的 大；运载火箭用氢做燃料，是因为氢的 大。 【答案】 比热容 热值 【详解】[1]烈日炎炎的夏季，白天河岸上沙土热得烫脚，但河水却非常凉爽，是由于水的比热容大，质量相同的水与沙子，吸收相同的热量后，水升高的温度较小。 [2]运载火箭用氢做燃料，是因为氢的热值大，与其他燃料相比，完全燃烧的质量相同时，氢放出的热量多。 12．如图所示是汽油机 冲程。若其效率为25%，则完全燃烧1kg汽油转化为机械能是 J（q汽油=4.6×107J/kg）。 【答案】 排气 1.15×107 【详解】[1]由图可知，汽油机的进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，说明是汽油机的排气冲程。 [2]完全燃烧汽油放出的热量 已知效率，由热机效率公式，则消耗汽油转化的机械能 13．如图所示，搭载神舟十九号飞船的火箭采用液氢作为燃料。每的液氢经完全燃烧可放出热量 J；火箭喷出的高温气体，通过 （选填“热传递”或“做功”）使周围的温度升高。（） 【答案】 热传递 【详解】[1]的液氢经完全燃烧可放出热量 [2]火箭发射时，燃料燃烧后喷出的气体温度很高，周围的空气从高温气体吸收热量，这是通过热传递的方式使周围的温度升高。 四、实验题 14．如图甲所示，小明用该装置粗测花生米的热值，过程如下：用电子秤取30g水放入烧杯中，将温度传感器插入水中，并连接电脑；取0.7g花生米穿在细铁丝上，点燃花生米，立即移到烧杯正下方，给水加热，传感器获得温度一时间的图像如图乙所示。（c水=4.2×103J/(kg·℃)） (1)实验中花生米燃烧放出的热量是通过 来显示； (2)①实验过程中老师提醒小明要适当转动花生米，这样做的目的是 ； ②根据乙图像，粗略测得花生米的热值为 J/kg。在实验中小明看到花生米燃烧冒大量的黑烟，这会导致测得的热值 真实值。 【答案】(1)水升高的温度 (2) 使花生米燃烧充分 5.4×106 小于 【详解】（1）本实验采用转换法，通过水升高的温度来间接表示花生米燃烧放出热量的多少。 （2）[1]实验过程中适当转动花生米，可以使花生米燃烧充分。 [2]根据乙图像，根据Q=cmΔt可以求得，水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×0.03kg×(44.6℃-14.6℃)=3.78×103J 不计热量损失，则有Q吸=Q放，粗略测得花生米的热值为 [3]由于花生燃烧放出的热量没有全部被水吸收，因此这种计算方法不准确，计算结果与真实值相比偏小。 一、单选题 1．如图所示的情景中，下列说法正确的是（　　） A．甲图中用煤气烧水，水温越高，水含有的热量越多 B．乙图中水蒸气将瓶塞顶出，是通过热传递的方式改变瓶塞的内能 C．丙图中压缩空气，硝化棉燃烧，此过程能量的转化与汽油机的压缩冲程相同 D．丁图中的水轮机能一直转动下去，该装置可以创造动能 【答案】C 【详解】A．热量是过程量，不能说“含有的热量”，故A错误； B．乙图中水蒸气将瓶塞顶出，水蒸气对瓶塞做功，是通过做功的方式改变瓶塞的内能，故B错误； C．丙图中压缩空气，硝化棉燃烧，此过程能量的转化与汽油机的压缩冲程相同，都是机械能转化为内能，故C正确； D．根据能量守恒定律，能量不可能凭空创造，永动机不可能实现，故D错误。 故选C。 2．关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法：其中正确的是（　　） ①在压缩冲程中，机械能转化为内能；②吸气冲程时，汽油机吸入的是空气； ③只有做功冲程是燃气对外做功；④汽油机和柴油机的点火方式相同。 A．只有①②③ B．只有①③ C．只有②④ D．只有②③④ 【答案】B 【详解】①在压缩冲程，活塞向上运动压缩气体，消耗机械能，使气体内能增加、温度升高，因此机械能转化为内能，故①正确。 ②汽油机在吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合气体，而柴油机吸入的是纯空气，故②错误。 ③在四冲程内燃机中，做功冲程燃气膨胀推动活塞向下运动，对外做功；吸气、压缩和排气冲程靠飞轮惯性完成，均不对外做功，故③正确。 ④汽油机采用点燃式点火，柴油机采用压燃式点火，两者点火方式不同，故④错误。 综上所述，正确的说法为①③，故B正确，ACD错误。 故选B。 3．如图所示，对于图中所描述的物理过程及现象，下列分析中正确的是（   ） A．图甲，小朋友从滑梯上下滑过程，通过热传递增加了内能 B．图乙，该实验说明二氧化氮分子是运动的，空气分子是静止的 C．图丙，厚玻璃筒内的空气被压缩，空气的内能减少 D．图丁，瓶子内的空气推动塞子跳起时，与汽油机的做功冲程能量转化相同 【答案】D 【详解】A．图甲中，小朋友从滑梯上下滑时，需要克服摩擦力做功，这个过程中机械能转化为内能，导致臀部和滑梯的内能增加、温度升高。这是通过做功的方式改变物体的内能，而不是通过热传递，故A错误； B．图乙是气体扩散现象的实验，抽去玻璃板后，密度较大的二氧化氮气体会向上运动，密度较小的空气会向下运动，最终混合均匀。这表明构成空气和二氧化氮的分子都在不停地做无规则运动，故B错误； C．图丙中，当用力向下快速按压活塞时，活塞对筒内的空气做功，使空气的内能增加，温度升高，当温度达到棉花的着火点时，棉花就会燃烧。这个过程是将机械能转化为内能，故C错误； D．图丁中，瓶内的高压空气推动瓶塞跳起，是空气对瓶塞做功，这个过程中空气的内能转化为瓶塞的机械能，所以空气的内能会减少，温度降低。汽油机的做功冲程是高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能。因此，这两个过程的能量转化是相同的，故D正确。 故选D。 4．如图所示，是四冲程内燃机的一个冲程的示意图，关于该冲程的说法，正确的是（　　） A．该冲程是吸气冲程 B．该冲程中内能转化为机械能 C．该冲程工作过程中，燃气的温度升高 D．该冲程需要靠飞轮的惯性来完成 【答案】B 【详解】图中进气门和排气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，这是做功冲程。在做功冲程中，高温高压的气体推动活塞向下运动，对外做功，将气体的内能转化为活塞的机械能，内能减小，温度会降低。做功冲程是内燃机唯一对外做功的冲程，是产生动力的冲程，它不是依靠飞轮的惯性来完成的。吸气、压缩、排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的。 故选B。 5．如图所示，下列说法正确的是（　　） A．图甲，橡皮塞被冲开的过程与内燃机的做功冲程相同，都是机械能转化为内能 B．图乙，小孩从滑梯上面匀速滑下时，动能不变，机械能不变 C．图丙，搓手的过程是通过热传递的方式增加内能 D．图丁，用力向下压缩活塞时，活塞对气体做功，机械能转化为内能 【答案】D 【详解】A．橡皮塞冲出时，是试管内气体的内能转化为橡皮塞增加的机械能，与内燃机的做功冲程能量转化相同，都是内能转化为机械能，故A错误； B．小孩从滑梯上面匀速滑下时，质量不变，动能不变，同时高度减小，故重力势能减小，则机械能减少，故B错误； C．搓手的过程是将机械能转化为内能，手的内能增大，温度升高，是通过做功的方式改变内能，故C错误； D．用力向下压缩活塞时，外力对气体做功，使气体的内能增加，即机械能转化为内能，故D正确。 故选 D。 6．如图所示是我国古代劳动人民的智慧成果“取火器”的模型图，把木质推杆迅速推入内壁光滑的牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来。汽油机的下列冲程中与“取火器”能量转化相同的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】封闭的气体被推杆压缩过程中，活塞对气体做功，所以气体内能增加，则温度升高，达到艾绒的着火点，使艾绒着火达到去火的目的；此过程中是机械能转化为内能，与汽油机的压缩冲程的能量转化相同。 A．图中两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，故A错误； B．图中排气门打开，是排气冲程，故B错误； C．图中两气门都关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，故C正确； D．图中进气门打开，是吸气冲程，故D错误。 故选C。 7．某汽油机的能量流向如图。在未来的汽车市场，零碳内燃机采用绿氢等零碳燃料，在全生命周期可实现零碳排放，前景可观。下列有关说法正确的是（　　） A．零碳内燃机比普通内燃机更环保 B．由图可知该汽油机的效率是6% C．冬天汽车利用尾气中的余热给车内供暖，降低了燃料的利用率 D．汽车尾气中的“汽油味”越浓，说明燃料燃烧得越充分，燃料的热值会降低 【答案】A 【详解】A．零碳内燃机采用绿氢等零碳燃料，在全生命周期可实现零碳排放，则零碳内燃机比普通内燃机更环保，故A正确； B．由图可知该汽油机的效率是 故B错误； C．冬天汽车利用尾气中的余热给车内供暖，使汽车法发动机产生的热量再利用，提高了燃料的利用率，故C错误； D．汽车尾气中的“汽油味”越浓，说明燃料燃烧得越不充分，或降低燃料的利用率，而燃料的热值时燃料本身的一种特性，与燃料的燃烧充分程度无关，则燃料的热值不变，故D错误。 故选A。 二、填空题 8．山东老师发明新能源自行车，不用脚蹬，只要有空气就能跑。他将空气压缩后存储在高压气罐中，通过控制压缩空气的释放来驱动自行车。该车在行驶时将 能转化为自行车的机械能。空气动力自行车行完全不依赖汽油或电池， （选填“违背”或“不违背”）能量守恒定律。 【答案】 内 不违背 【详解】[1]根据题意知道，通过控制压缩空气的释放来驱动自行车，由于空气被压缩，空气内能增大，所以驱动自行车的过程是内能转化为机械能。 [2]空气动力自行车行完全不依赖汽油或电池，但可以通过其他形式的能量转化成机械能，所以并没有违背能量守恒定律。 9．永动机是不可能制成的，因为它违背了 定律。双手相互摩擦时感觉发热，这一过程的能量转化与四冲程汽油机的 冲程相同。内燃机工作的四个冲程中，能够对外提供动力的是 冲程。 【答案】 能量守恒 压缩 做功 【详解】[1]永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律。该定律指出，能量既不会凭空产生也不会消失，只能转化或转移；永动机试图不消耗能量而持续做功，违反此规律。 [2]双手相互摩擦时感觉发热，是机械能转化为内能的过程；这与四冲程汽油机的压缩冲程相同，因为压缩冲程中活塞压缩气体，机械能同样转化为内能，导致温度升高。 [3]内燃机工作的四个冲程（吸气、压缩、做功、排气）中，只有做功冲程能够对外提供动力，因为此冲程中燃料燃烧产生的高温高压气体推动活塞运动，输出机械功。 10．如图所示是一台单缸四冲程汽油机的 冲程，这个冲程是将机械能转化成 能，若此汽油机飞轮的转速为3000r/min，则活塞每秒对外做功 次，一共完成 个冲程。 【答案】 压缩 内能 25 100 【详解】[1]由图可知，单缸四冲程汽油机的进气孔和出气孔都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程。 [2]压缩冲程时，活塞向上运动，对气缸内气体做功，使其内能增大，是将机械能转化成内能。 [3][4]汽油机飞轮的转速为3000r/min，每秒转动50次，汽油机一个工作循环有四个冲程，飞轮转动2圈，对外做功一次，活塞每秒对外做功25次，一共完成100个冲程。 11．运载火箭使用的燃料是液态氢，利用液态氢做燃料，是利用其 的特点。若完全燃烧的液态氢，可放出热量 J，若这些热量有84%被质量为的水吸收，水的温度能够上升 ℃。【】 【答案】 热值大 7×107 14 【详解】[1]火箭使用的燃料主要是液态氢，在质量相同的情况下氢完全燃烧放出的热量最多，这是利用了液态氢燃料的热值大的特点。 [2]若完全燃烧的液态氢，可放出热量 [3]若这些热量有84%被质量为的水吸收，则水吸收的热量为 则水升高的温度为 12．某天然气灶烧水的效率为40%，用此灶将质量为2kg，温度为20℃的水加热至100℃，水的比热容为，天然气的热值为。求消耗天然气的体积 m3。 【答案】0.04 【详解】水吸收的热量为 天然气放出的热量为 消耗天然气的体积为 三、实验题 13．如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体初温相同。 (1)比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，通过本实验得到的燃料热值与实际热值相比偏 （选填“大”或“小”）。 (2)比较不同物质的比热容时，不同物质吸热的多少是通过 来反映的。 (3)若在研究不同燃料热值的实验中，记录数据如下表： 燃料 加热前液体温度（℃） 燃料燃尽时液体温度（℃） 燃料的热值（J/kg） 1 15 35 2 15 25 ？ 根据表中数据计算：燃料2的热值是 J/kg。 【答案】(1) 甲乙 小 (2)加热时间 (3) 【详解】（1）[1]比较不同燃料的热值，应控制被加热物质的种类和质量相同，让不同燃料完全燃烧，比较相同质量的燃料完全燃烧放出热量的多少，故应选甲乙两图。 [2]由于实验过程存在热量散失，燃料完全燃烧放出的热量不能全部被液体吸收，根据公式计算出的燃料热值与实际热值相比偏小。 （2）比较不同物质的比热容时，根据转换法，用相同热源加热，在相同时间内热源放出的热量相同，不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的，加热时间越长，吸收的热量越多。 （3）由表格数据可知，燃料燃尽时，液体升高的温度之比为 根据可知，两液体吸收热量之比，即燃料完全燃烧放出的热量之比为 燃料的质量相同，由可知，燃料的热值之比为，则燃料2的热值 14．小明同学利用如图所示的装置来探究煤油和菜籽油热值的大小关系。实验结果如下表： 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 煤油 20 45 菜籽油 20 35 (1)为了保证实验结论的可靠性，小明同学选择了两套相同装置，他还应控制的物理量有：煤油和菜籽油的质量 ，两烧杯中水的质量 （均选填“相等”或“不相等”）； (2)根据表格中的数据，可以判断热值较大的燃料是 （选填“煤油”或“菜籽油”），利用此实验方法测出的燃料热值将比真实值 （选填“偏大”或“偏小”）。 【答案】(1) 相同 相同 (2) 煤油 偏小 【详解】（1）[1][2]根据控制变量法，为了保证实验结论的可靠性，应选择两套相同装置，还应控制的煤油和菜籽油的质量相同以及水的质量相同，水的质量相同是为了通过温度计升高的温度来反映吸收热量的多少，即燃料完全燃烧放出热量的多少，煤油和菜籽油的质量相同是为了根据燃料放出的热量多少来比较热值的大小。 （2）[1]根据表格中的数据，利用煤油做燃料时，水温度升高得多，说明水吸收的热量较多，则质量相同的煤油和菜籽油，煤油完全燃烧放出的热量多，所以热值较大的燃料是煤油。 [2]利用此实验方法测出的燃料热值将比真实值偏小，其原因是燃料燃烧释放的能量不可能全部被水吸收。 四、计算题 15．如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷作为燃料。水壶装入1kg初温为28℃的水，用卡式炉加热至100℃，消耗了15g丁烷（水的比热容为，丁烷的热值为）。求： (1)水吸收的热量； (2)丁烷完全燃烧放出的热量； (3)卡式炉的加热效率。 【答案】(1) (2) (3)42% 【详解】（1）根据公式可知，水吸收的热量为 （2）根据公式可知，丁烷完全燃烧放出的热量为 （3）根据公式可知，卡式炉的加热效率 16．中国人民解放军力量日益壮大，众多新式战车不断充实着国防力量。如图所示，某辆发动机的功率为的轮式伞兵突击战车在水平路面上匀速行驶12km，用时10min。求：（汽油的热值取） (1)战车此次行驶时，受到的阻力。 (2)若汽油机的效率为32%，消耗汽油的质量（假设汽油完全燃烧）。 【答案】(1)3000N (2)2.5kg 【详解】（1）战车匀速行驶时，牵引力与阻力平衡，即。战车行驶的时间 发动机做功 由得牵引力 因匀速行驶，阻力 （2）汽油机效率 ，则汽油完全燃烧放出的热量 由 得汽油质量 17．快乐寒假即将开始，为方便出行，乐乐家新买了一辆燃油小汽车。细心的乐乐发现行驶的速度不同时，当小汽车以90km/h的速度匀速行驶时最省油，此时发动机的功率为25kW。若小汽车以最省油的速度行驶270km，消耗汽油的质量为20kg。 (1)消耗的汽油完全燃烧放出的热量； (2)汽车发动机的效率。（汽油的热值） 【答案】(1) (2)30% 【详解】（1）已知消耗汽油的质量为20kg，则消耗的汽油完全燃烧放出的热量为 （2）已知汽车行驶的路程为270km，最省油的行驶速度为90km/h，则汽车行驶的时间为 已知汽车发动机的功率为25kW，则发动机做的有用功为 所以汽车发动机的效率为 18．小明想尝试测量自己家燃气热水器的加热效率。他首先测量了当时自来水温度为20℃，将热水读出此时天然气表示数为。然后把热水器输出热水温度设定为40℃，将热水注入水桶中进行称量。当注水量达到10kg时，天然气表示数变为了。（水的比热容为，燃气的热值为）。求： (1)注入热水所吸收的热量； (2)加热这些水时，燃气完全燃烧放出的热量； (3)该燃气热水器烧水的加热效率。 【答案】(1) (2) (3)80% 【详解】（1）已知水的质量m=10kg，水的比热容c=4.2×10³J/(kg·℃)，水的初温t₀=20℃，末温t=40℃ 水吸收的热量为： （2）消耗的天然气体积为：V = 1174.63m³ -1174.60m³ = 0.03m³ 天然气完全燃烧放出的热量为 （3）燃气热水器的加热效率为 19．烟点是把油加热到开始冒烟时的温度，某款花生油的烟点为170℃。若用天然气灶将质量为2kg的花生油从20℃加热到烟点，消耗了的天然气。已知花生油的比热容是，天然气的热值是。求： (1)花生油加热到烟点需吸收的热量； (2)天然气完全燃烧放出的热量； (3)该天然气灶的加热效率。 【答案】(1) (2) (3)30% 【详解】（1）花生油加热到烟点需吸收的热量 （2）天然气完全燃烧放出的热量 （3）该天然气灶的加热效率 一、科普阅读题 1．国家卫健委《儿童青少年肥胖食养指南（2024年版）》中指出，2023年青少年肥胖率为7.9%，相比1982年的0.2%有显著增长；城市青少年肥胖率较高，农村青少年肥胖率增长迅速。为改善这一状况，该指南提出：要养成健康饮食行为，保持合理膳食结构，能量来源比例为碳水化合物55%、蛋白质20%、脂肪25%，早午晚三餐能量比例为3∶4∶3；应坚持每天运动，保证每天至少60分钟以有氧运动为主的中高强度身体活动。请根据下表回答以下问题： 类别 基础代谢 Q/kJ 初三男生 6500 初三女生 6000 运动项目 时间 t/min 消耗能量Q/kJ 跳绳 10 600 跑步 10 500 游泳 10 250 营养物质 生理热值 kJ/g 碳水化合物 15 蛋白质 18 脂肪 38 营养成分表 项目 方便面 每80克 蛋白质 脂肪 碳水化合物 钠 10g 20g 50g 705mg (1)初三男同学小明在一天之内完成了10分钟跳绳，30分钟跑步和20分钟游泳，请计算完成这些运动、共计消耗 kJ能量，这一天总共需要摄入 kJ能量才能满足小明身体的需要。 (2)小明晚上只吃了一个质量为80g的方便面作为晚餐，营养成分表如图所示，请估算，此晚餐能够提供 kJ能量， （选填“能”或“不能”）达到他这一天所需总能量30%，营养物质供能比例 （选填“合理”或“不合理”）， （选填某种营养物质）摄入过多了。 注：a。基础代谢是指人体维持生命的所有器官所需要的最低能量； b。生理热值；该种食物在人体内被吸收时的热值； c。为方便计算，题中数据已做简化处理。 【答案】(1) 2600 9100 (2) 1690 不能 不合理 脂肪 【详解】（1）[1]由表格数据可知，10分钟跳绳消耗能量为，30分钟跑步消耗的能量为 20分钟游泳消耗的能量为 所以完成这些运动共计消耗的能量为 [2]从表格可知初三男生基础代谢能量为6500kJ，一天所需总能量就是基础代谢能量加上运动消耗能量，即 （2）[1]根据营养成分表，方便面中蛋白质10g，蛋白质生理热值为18kJ/g，蛋白质提供的能量为 脂肪20g，脂肪生理热值为38kJ/g，脂肪提供的能量为 碳水化合物50g，碳水化合物生理热值为15kJ/g，碳水化合物提供的能量为 此晚餐能够提供的能量为 [2]一天所需总能量为9100kJ，其30%为 因为，所以不能达到他这一天所需总能量30%。 [3][4]保持合理膳食结构，能量来源比例应该为碳水化合物55%、蛋白质20%、脂肪25%。 该晚餐中蛋白质供能比例为 脂肪供能比例为 碳水化合物供能比例为 对比合理比例可知，脂肪摄入过多，营养物质供能比例不合理。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 限时练习：40min 完成时间： 月 日 天气： 作业02 内能的利用 知识点1 热机 定义 利用内能做功的机械叫做热机 分类 汽油机和柴油机 工作原理 燃料的化学能机械能 结构特点 汽油机顶部有火花塞，而柴油机顶部有喷油嘴，另外二者在工作过程中也略有不同 工作过程 每个工作循环分为四个冲程：吸气冲 程 、压缩冲 程 、做功冲程和排气冲程 一个工作循环中只有做功冲程是靠燃气推动活塞做功，其他三个冲程靠安装 在曲轴上的飞轮的惯性来完成 能量转化 在压缩冲程中，机械能转化为内能；在做功冲程中，内能转化为机械能 常考数量 一个工作循环中，需要完成4个冲程，活塞往复运动2次，曲轴转动2圈，对 外做功1次 知识点2 热机的效率 1. 热值：一定质量的某种燃料完全燃烧所放出的热量与燃料质量的比值，叫做这种燃料的 热值，其单位是 J/ kg ，燃料完全燃烧放热公式： mq 。热值是燃料的特征之一。 2. 热机效率：用来做 有用功 的那部分能量与燃料 完全燃烧 放出的能量之比叫做热机的效率，提高热机效率的途径：使燃料 充分燃烧 ；减少各种 热损失 ；减少 机械磨损消耗的能量 。 3.热机造成的污染主要表现在 大气 污染和 噪声 污染。 知识点3 能量的转化和守恒 转化与转移的区别 概念 举例 转化 能量由一种形式转化为另一种形式 电灯发光：电能转化为光能和内能 转移 能量不经过变化直接由一个物体转移到另一个物体 碰撞时，动能从一个物体转移到另一个物体上 能量守恒定律 内容 能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变 说明 ①能量的转化和转移都是有_方向性的_； ②能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 一、单选题 1．福建沙县小吃以其品种繁多、风味独特和经济实惠而著称，成为福建饮食文化百花园中绚烂的一朵花，其中蒸饺、扁肉、拌面、炖罐被称为沙县小吃的“四大金刚”，下列说法错误的是（   ） A．炖罐的温度升高，其内能增大 B．蒸饺被蒸熟，是通过热传递的方式增加内能 C．刚端出来的拌面香气扑鼻是因为分子在做无规则运动 D．煮扁肉时，燃料燃烧的过程中内能转化为化学能 2．关于温度、内能和热量，下列说法正确的是（    ） A．物体内能减少时，一定对外做功 B．物体内能增加时，温度一定升高 C．汽油机的压缩冲程把机械能转化为内能 D．温度高的物体含有的热量比温度低的物体多 3．如图所示的四个情景，下列说法正确的是（　　） A．图甲是将内能转化为机械能 B．图乙中水很难被压缩，说明分子间存在引力 C．图丙中热水袋是通过做功的方式让手热起来 D．图丁中水箱里加水冷却发动机是因为水的沸点高 4．如图为单缸四冲程汽油机，下列说法正确的是（   ） A．汽油机是把汽油的内能转化为机械能的装置 B．让汽油在气缸内充分燃烧，能提高汽油的热值 C．图示为汽油机的压缩冲程，将机械能转化为内能 D．汽油机的一个工作循环依次为吸气、压缩、排气和做功冲程 5．起源于南宋的小吃“油条”，已成为早餐上常见食品。如图为小明在家中挑战做油条，他用天然气将油加热至沸腾，将醒好的面拉成条形放入油锅中，变成金黄色即可食用。关于这一过程所涉及的物理知识说法正确的是（　　） A．天然气燃烧越充分，放出的热量越多，热值越大 B．刚出锅的油条烫手，是由于油条含有的热量多 C．醒好的面拉成条形面不断，是因为分子间存在引力 D．炸油条过程是通过做功的方式来改变其内能的 6．下列有关热现象的说法正确的是（　　） A．尘土飞扬说明分子在不停地做无规则运动 B．实验室常用的液体温度计是根据液体的热胀冷缩原理制成的 C．水通常作为冷却剂，其主要原因是水的比热容较小 D．燃料燃烧越充分，其热值就越大 二、多选题 7．2024年10月30日，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在我国酒泉卫星发射中心成功发射，如图所示。下列说法正确的是（    ） A．火箭与大气摩擦，温度升高，是通过做功的方式增加内能 B．火箭发射时冒出的“白烟”是水汽化形成的水蒸气 C．火箭采用液氢作燃料，是由于液氢的热值较大 D．载人飞船进入太空中后温度降得很低，其内能为零 三、填空题 8．《齐民要术》中记载了醋的制作工艺，其中蒸煮是酿醋过程中的一道重要工序，如图所示是将大豆进行蒸煮的过程。蒸煮是通过 的方式增大了大豆的内能，干木柴燃烧的过程中将化学能转化为 。 9．随着人们生活水平的提高，小汽车是现代生活中常见的交通工具，如图是某汽油机的某个冲程图，从图中可以看出，这个冲程表示的是 冲程。 10．如图所示，艾灸是中华医学的瑰宝，利用艾条燃烧产生的热量刺激人体穴位，能够达到防病治病的目的。艾灸过程中是通过 的方式改变人体内能。若一根质量为30g的艾条完全燃烧则可以放出 J的热量。（艾条的热值为） 11．烈日炎炎的夏季，白天河岸上沙土热得烫脚，但河水却非常凉爽，是由于水的 大；运载火箭用氢做燃料，是因为氢的 大。 12．如图所示是汽油机 冲程。若其效率为25%，则完全燃烧1kg汽油转化为机械能是 J（q汽油=4.6×107J/kg）。 13．如图所示，搭载神舟十九号飞船的火箭采用液氢作为燃料。每的液氢经完全燃烧可放出热量 J；火箭喷出的高温气体，通过 （选填“热传递”或“做功”）使周围的温度升高。（） 四、实验题 14．如图甲所示，小明用该装置粗测花生米的热值，过程如下：用电子秤取30g水放入烧杯中，将温度传感器插入水中，并连接电脑；取0.7g花生米穿在细铁丝上，点燃花生米，立即移到烧杯正下方，给水加热，传感器获得温度一时间的图像如图乙所示。（c水=4.2×103J/(kg·℃)） (1)实验中花生米燃烧放出的热量是通过 来显示； (2)①实验过程中老师提醒小明要适当转动花生米，这样做的目的是 ； ②根据乙图像，粗略测得花生米的热值为 J/kg。在实验中小明看到花生米燃烧冒大量的黑烟，这会导致测得的热值 真实值。 一、单选题 1．如图所示的情景中，下列说法正确的是（　　） A．甲图中用煤气烧水，水温越高，水含有的热量越多 B．乙图中水蒸气将瓶塞顶出，是通过热传递的方式改变瓶塞的内能 C．丙图中压缩空气，硝化棉燃烧，此过程能量的转化与汽油机的压缩冲程相同 D．丁图中的水轮机能一直转动下去，该装置可以创造动能 2．关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法：其中正确的是（　　） ①在压缩冲程中，机械能转化为内能；②吸气冲程时，汽油机吸入的是空气； ③只有做功冲程是燃气对外做功；④汽油机和柴油机的点火方式相同。 A．只有①②③ B．只有①③ C．只有②④ D．只有②③④ 3．如图所示，对于图中所描述的物理过程及现象，下列分析中正确的是（   ） A．图甲，小朋友从滑梯上下滑过程，通过热传递增加了内能 B．图乙，该实验说明二氧化氮分子是运动的，空气分子是静止的 C．图丙，厚玻璃筒内的空气被压缩，空气的内能减少 D．图丁，瓶子内的空气推动塞子跳起时，与汽油机的做功冲程能量转化相同 4．如图所示，是四冲程内燃机的一个冲程的示意图，关于该冲程的说法，正确的是（　　） A．该冲程是吸气冲程 B．该冲程中内能转化为机械能 C．该冲程工作过程中，燃气的温度升高 D．该冲程需要靠飞轮的惯性来完成 5．如图所示，下列说法正确的是（　　） A．图甲，橡皮塞被冲开的过程与内燃机的做功冲程相同，都是机械能转化为内能 B．图乙，小孩从滑梯上面匀速滑下时，动能不变，机械能不变 C．图丙，搓手的过程是通过热传递的方式增加内能 D．图丁，用力向下压缩活塞时，活塞对气体做功，机械能转化为内能 6．如图所示是我国古代劳动人民的智慧成果“取火器”的模型图，把木质推杆迅速推入内壁光滑的牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来。汽油机的下列冲程中与“取火器”能量转化相同的是（　　） A． B． C． D． 7．某汽油机的能量流向如图。在未来的汽车市场，零碳内燃机采用绿氢等零碳燃料，在全生命周期可实现零碳排放，前景可观。下列有关说法正确的是（　　） A．零碳内燃机比普通内燃机更环保 B．由图可知该汽油机的效率是6% C．冬天汽车利用尾气中的余热给车内供暖，降低了燃料的利用率 D．汽车尾气中的“汽油味”越浓，说明燃料燃烧得越充分，燃料的热值会降低 二、填空题 8．山东老师发明新能源自行车，不用脚蹬，只要有空气就能跑。他将空气压缩后存储在高压气罐中，通过控制压缩空气的释放来驱动自行车。该车在行驶时将 能转化为自行车的机械能。空气动力自行车行完全不依赖汽油或电池， （选填“违背”或“不违背”）能量守恒定律。 9．永动机是不可能制成的，因为它违背了 定律。双手相互摩擦时感觉发热，这一过程的能量转化与四冲程汽油机的 冲程相同。内燃机工作的四个冲程中，能够对外提供动力的是 冲程。 10．如图所示是一台单缸四冲程汽油机的 冲程，这个冲程是将机械能转化成 能，若此汽油机飞轮的转速为3000r/min，则活塞每秒对外做功 次，一共完成 个冲程。 11．运载火箭使用的燃料是液态氢，利用液态氢做燃料，是利用其 的特点。若完全燃烧的液态氢，可放出热量 J，若这些热量有84%被质量为的水吸收，水的温度能够上升 ℃。【】 12．某天然气灶烧水的效率为40%，用此灶将质量为2kg，温度为20℃的水加热至100℃，水的比热容为，天然气的热值为。求消耗天然气的体积 m3。 三、实验题 13．如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体初温相同。 (1)比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，通过本实验得到的燃料热值与实际热值相比偏 （选填“大”或“小”）。 (2)比较不同物质的比热容时，不同物质吸热的多少是通过 来反映的。 (3)若在研究不同燃料热值的实验中，记录数据如下表： 燃料 加热前液体温度（℃） 燃料燃尽时液体温度（℃） 燃料的热值（J/kg） 1 15 35 2 15 25 ？ 根据表中数据计算：燃料2的热值是 J/kg。 14．小明同学利用如图所示的装置来探究煤油和菜籽油热值的大小关系。实验结果如下表： 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 煤油 20 45 菜籽油 20 35 (1)为了保证实验结论的可靠性，小明同学选择了两套相同装置，他还应控制的物理量有：煤油和菜籽油的质量 ，两烧杯中水的质量 （均选填“相等”或“不相等”）； (2)根据表格中的数据，可以判断热值较大的燃料是 （选填“煤油”或“菜籽油”），利用此实验方法测出的燃料热值将比真实值 （选填“偏大”或“偏小”）。 四、计算题 15．如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷作为燃料。水壶装入1kg初温为28℃的水，用卡式炉加热至100℃，消耗了15g丁烷（水的比热容为，丁烷的热值为）。求： (1)水吸收的热量； (2)丁烷完全燃烧放出的热量； (3)卡式炉的加热效率。 16．中国人民解放军力量日益壮大，众多新式战车不断充实着国防力量。如图所示，某辆发动机的功率为的轮式伞兵突击战车在水平路面上匀速行驶12km，用时10min。求：（汽油的热值取） (1)战车此次行驶时，受到的阻力。 (2)若汽油机的效率为32%，消耗汽油的质量（假设汽油完全燃烧）。 17．快乐寒假即将开始，为方便出行，乐乐家新买了一辆燃油小汽车。细心的乐乐发现行驶的速度不同时，当小汽车以90km/h的速度匀速行驶时最省油，此时发动机的功率为25kW。若小汽车以最省油的速度行驶270km，消耗汽油的质量为20kg。 (1)消耗的汽油完全燃烧放出的热量； (2)汽车发动机的效率。（汽油的热值） 18．小明想尝试测量自己家燃气热水器的加热效率。他首先测量了当时自来水温度为20℃，将热水读出此时天然气表示数为。然后把热水器输出热水温度设定为40℃，将热水注入水桶中进行称量。当注水量达到10kg时，天然气表示数变为了。（水的比热容为，燃气的热值为）。求： (1)注入热水所吸收的热量； (2)加热这些水时，燃气完全燃烧放出的热量； (3)该燃气热水器烧水的加热效率。 19．烟点是把油加热到开始冒烟时的温度，某款花生油的烟点为170℃。若用天然气灶将质量为2kg的花生油从20℃加热到烟点，消耗了的天然气。已知花生油的比热容是，天然气的热值是。求： (1)花生油加热到烟点需吸收的热量； (2)天然气完全燃烧放出的热量； (3)该天然气灶的加热效率。 一、科普阅读题 1．国家卫健委《儿童青少年肥胖食养指南（2024年版）》中指出，2023年青少年肥胖率为7.9%，相比1982年的0.2%有显著增长；城市青少年肥胖率较高，农村青少年肥胖率增长迅速。为改善这一状况，该指南提出：要养成健康饮食行为，保持合理膳食结构，能量来源比例为碳水化合物55%、蛋白质20%、脂肪25%，早午晚三餐能量比例为3∶4∶3；应坚持每天运动，保证每天至少60分钟以有氧运动为主的中高强度身体活动。请根据下表回答以下问题： 类别 基础代谢 Q/kJ 初三男生 6500 初三女生 6000 运动项目 时间 t/min 消耗能量Q/kJ 跳绳 10 600 跑步 10 500 游泳 10 250 营养物质 生理热值 kJ/g 碳水化合物 15 蛋白质 18 脂肪 38 营养成分表 项目 方便面 每80克 蛋白质 脂肪 碳水化合物 钠 10g 20g 50g 705mg (1)初三男同学小明在一天之内完成了10分钟跳绳，30分钟跑步和20分钟游泳，请计算完成这些运动、共计消耗 kJ能量，这一天总共需要摄入 kJ能量才能满足小明身体的需要。 (2)小明晚上只吃了一个质量为80g的方便面作为晚餐，营养成分表如图所示，请估算，此晚餐能够提供 kJ能量， （选填“能”或“不能”）达到他这一天所需总能量30%，营养物质供能比例 （选填“合理”或“不合理”）， （选填某种营养物质）摄入过多了。 注：a。基础代谢是指人体维持生命的所有器官所需要的最低能量； b。生理热值；该种食物在人体内被吸收时的热值； c。为方便计算，题中数据已做简化处理。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $