第14章 内能的利用 （暑假单元培优自测）新九年级物理新教材人教版

**基本信息** 初中物理第14章《内能的利用》暑假单元培优自测卷，以长征火箭、《天工开物》高转筒车等科技与文化情境为载体，覆盖内能转化、热机效率等核心知识，注重物理观念与科学态度培养。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |单选题|13/26|能量转化、热机冲程|结合长征火箭发射考查能量转化（物理观念）| |多选题|3/12|热机原理、能量守恒|蒸汽船模型分析能量转化（科学思维）| |填空题|8/36|热值计算、热机效率|垃圾焚烧发电站能量转化链（科学态度）| |实验题|1/6|比热容、热值比较|不同燃料加热水实验设计（科学探究）| |解答题|1/4|热机冲程能量转化|简易热机模型分析（模型建构）| |计算题|2/16|效率计算、压强功率|雾炮车洒水除尘场景计算（社会热点应用）|

第14章 内能的利用 暑假单元培优自测卷 满分：100分，时间：90分钟 注意事项： 1．试卷结构：单选题（13道）+多选题（3道）+填空题（8道）+实验题（1道）+解答题（1道）+计算题（2道） 2．试卷难度：中等偏上 一、单选题（共26分） 1．（本题2分）下列关于能量及其转化的说法中，正确的是（   ） A．燃料燃烧时发热，将内能转化为光能 B．自发的能量转化和转移具有方向性，即自发的能量转化和转移过程是不可逆的 C．利用水库的水发电，再用这些电把水抽回水库，这样发电机和抽水机就会永远不停地运转下去 D．小球在地面弹跳时高度逐渐减小，说明能量是不守恒的 2．（本题2分）2025年10月31日，长征二号F遥二十一运载火箭成功发射。火箭发射时发动机推动火箭加速上升，该过程中能量转化分析正确的是（　　） A．燃料的化学能直接转化为火箭的机械能 B．燃料燃烧释放的内能转化为火箭的机械能 C．火箭升空过程中机械能大小不变 D．火箭的动能增大，重力势能不变 3．（本题2分）《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具——“高转筒车”（如图所示）。使用时下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断输送到上方农田中。下列说法正确的是（   ） A．该装置不需要消耗人力便可不断做功，属于永动机 B．水被匀速输送到高处的过程中重力势能增加，机械能增大 C．流水驱动轮子转动时将内能转化为机械能 D．该机械不符合能量守恒定律 4．（本题2分）我国古人曾发明一种点火器，以牛角为套筒，把艾绒粘在木质推杆前端，其结构如图所示。取火时一只手握住套筒，另一只手向内猛推推杆，推杆前端的艾绒就会被点燃，拔出推杆后，吹吹艾绒就有火苗产生。关于艾绒被点燃的过程，下列说法不正确的是（     ） A．向内猛推推杆的过程与内燃机的压缩冲程相似 B．艾绒燃烧时将化学能转化为内能 C．向内猛推推杆的过程将内能转化为机械能 D．向内猛推推杆过程中的能量转化与钻木取火的能量转化相同 5．（本题2分）一台四冲程内燃机飞轮的转速为3600r/min，它1s内完成的冲程数和对外做功的次数分别是（　　） A．120个，30次 B．60个，15次 C．120个，60次 D．60个，30次 6．（本题2分）如图A是四冲程汽油机的工作示意图，如图B是我国古代传统走马灯，点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。下列说法正确的是（    ） A．图A中汽油机一个工作循环四个冲程的正确顺序是：乙、丁、甲、丙 B．图A中做功冲程中，燃料燃烧越充分，燃料的热值越大 C．图A中吸气冲程中，活塞向下运动，只有空气进入气缸 D．图B中热空气驱动扇叶转动时的能量转化过程与图A中乙冲程相同 7．（本题2分）课外活动中，小亮将刚喝完水的空矿泉水瓶的瓶盖拧上但不拧紧，用手握住瓶子的上下两部分，用力迅速拧成图示状态时，瓶盖被弹出并伴有爆响声，同时瓶口内出现白雾。关于上述过程，下列说法错误的是（　　） A．矿泉水瓶被用力拧成图示形状，说明力可以使物体发生形变 B．瓶盖弹出前，拧瓶子的过程与汽油机的压缩冲程类似 C．瓶盖被弹出时，瓶内压缩气体的内能转化为瓶盖的机械能 D．瓶口内出现的白雾，是水蒸气汽化形成的小水滴 8．（本题2分）关于汽油机和柴油机的下列说法不正确的是（　　） A．汽油机吸入气缸里的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入气缸里的是空气 B．汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式 C．汽油机的做功冲程使汽车获得动力，其他三个冲程靠惯性完成 D．汽油机转速为3600r/min表示汽油机每秒对外做功15次 9．（本题2分）2024年4月，我国研制的全球首款本体热机效率达53.09%的柴油机正式亮相世界内燃机大会，刷新了柴油机热效率的世界纪录。下列关于四冲程柴油机的说法正确的是（     ） A．压缩冲程通过内能转化为机械能，为外界提供动力 B．若该柴油机飞轮的转速为1800 r/min，则柴油机在1 s内对外做功15次 C．柴油机的热机效率可能达到100% D．做功冲程中通过做功的方式增加了汽缸内气体的内能 10．（本题2分）有甲、乙两台柴油机，已知甲的效率低于乙的效率．则下列说法正确的是（    ）。 A．甲的功率一定大于乙的功率 B．甲消耗的燃料的质量一定多于乙 C．乙将燃料燃烧放出的能量变成有用功的那部分能量的比例比甲大 D．工作相同时间，甲消耗的燃料的质量一定比乙少 11．（本题2分）如图为汽车发动机某冲程的示意图，下列说法不正确的是（　　） A．该冲程为做功冲程，内能转化为机械能 B．若该汽油机飞轮的转速为 3000r/min，则每秒对外做功 50 次 C．即使汽油在汽缸内完全燃烧，发动机热机效率也不能达到 100% D．用水作为汽缸的冷却液是利用水比热容大的特点 12．（本题2分）《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具--“高转筒车”（如图）．使用时下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断输送到上方农田中．下列说法正确的是（    ） A．该装置不需要消耗人力便可不断做功，属于永动机 B．水被输送到高处的过程中重力势能增加 C．流水驱动轮子转动时将内能转化为机械能 D．该机械不符合能量守恒定律 13．（本题2分）如图甲所示是太阳能热水器，天气晴朗时，可将水箱中100kg、10℃的水加热至60℃。图乙是浴室安装的混水阀，通过混水阀可以将冷水管中的冷水与太阳能热水器中的热水按照一定比例混合，使出水温度达到适宜洗澡的温度。某次洗澡时，使出水温度稳定在35℃，共消耗60℃的热水20kg，若不计冷热水混合过程的热损失，，J/kg，则下列说法错误的是（   ） A．水箱中的水吸收热量后，水的温度升高，内能增大，比热容不变 B．水箱中的水吸收的热量是J C．若水箱中的水吸收的热量由加热效率为40%的煤炉提供，至少需要消耗1.75kg的煤 D．洗澡过程中，冷水管出10℃冷水的质量为25kg 二、多选题（共12分） 14．（本题4分）某课外兴趣小组制作的“蒸汽船”模型如图所示，在“船体”上安装一个铜制容器并倒入一定量的水，用蜡烛对铜质容器底部加热，一段时间后容器内水温升高产生蒸汽、铜管会向右喷出蒸汽，“蒸汽船”就会向左行驶，下列说法错误的是（　　） A．“蒸汽船”向左运动主要是机械能转化为内能 B．水变热是通过热传递来改变内能的 C．“蒸汽船”运动时能量转化与热机做功冲程相同 D．水在沸腾时会有热量的散失，所以能量不守恒 15．（本题4分）小麒同学制作了水火箭，简易原理图如图所示。使用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，会使水从水火箭中向下喷出，从而使水火箭升空。以下说法正确的是（    ） A．整个过程中水火箭的总能量保持不变 B．使用打气筒打气时的能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同 C．水火箭中的水是一种热值较大的燃料 D．水喷出时水火箭内气体温度降低 16．（本题4分）田富高同学爸爸驾驶汽车以恒定功率在平直公路上做直线运动，该车总重为2.4×104N，行驶中所受阻力大小为车重的0.1倍且保持不变，其速度随时间变化的图像如图所示，在0~10s内通过的路程为150m，10~15s共燃烧了0.015kg的汽油，汽油的热值q汽油=4.6×107J/kg。下列说法正确的是（　　） A．汽车在0~15s内的平均速度为20m/s B．汽车在0~10s内克服阻力做功2.4×106J C．汽车在10~15s内燃烧汽油放出的热量为6.9×105J D．汽车在10~15s内发动机的工作效率约为34.8% 第II卷（非选择题） 三、填空题（共36分） 17．（本题4分）焚烧垃圾可以实现综合热利用。垃圾焚烧发电站对热值较高的废弃物进行高温焚烧，产生的能量把水加热成高温蒸汽，推动汽轮机转动，再带动发电机发电。在这个过程中，能量是从化学能转化为________，再转化为汽轮机的机械能，最后输出电能，输出的电能_______（选填“大于”“小于”或“等于”）推动汽轮机转动的内能。 18．（本题4分）汽车内燃机中燃料燃烧时，能量流向如图所示，该内燃机的效率为_________。汽车在刹车过程中，机械能转化为地面和轮胎的内能，这些内能无法自动转化为汽车的机械能，说明能量的转化和转移具有_________性，所以我们要有节约能源的意识。 19．（本题6分）(1)汽车是我们生活中常用的交通工具，汽油机是汽车的动力设备。单缸汽油机工作的四个冲程中，将内能转化为机械能的是___________冲程；甲图是___________冲程，乙图是___________冲程。 (2)有一台汽油机转速是3000转/分，这台汽油机的活塞每秒钟经过___________个冲程，完成___________个循环，燃气做了___________次功。 20．（本题4分）如图是汽油机两个冲程的示意图，其中图_____（选填“甲”或“乙”）的冲程为汽车提供了动力。若该汽油机转速为，则它每秒钟对外做功_____次。 21．（本题4分）如图所示是某单缸四冲程汽油机工作时的___________冲程；若该汽油机每秒钟对外做功40次，那么该汽油机飞轮的转速为___________r/min。 22．（本题4分）把质量为2kg、温度为20℃的水加热到80℃，水吸收的热量为_____________ J，若用天然气来提供这些热量（不计热量损失），则需要完全燃烧__________ m3的天然气[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值为3.6×107J/m3]。 23．（本题4分）氢气的热值为，完全燃烧0.5kg的氢气可放出________J的热量；若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值______（选填“变大”、“不变”或“变小”）。 24．（本题6分）小明学习了热机后，对汽车产生兴趣。查阅资料发现：为保证汽车性能，发动机并不直接将动力输出给车辆。而是通过如图所示的液力变矩器来实现“柔性连接”。变矩器内充满传动液。发动机带动输入轴和泵轮转动，将传动液“吹”向涡轮，带动涡轮和输出轴转动，将动力输出给车辆。其传动效率等于输出轴功率与输入轴功率的比值。 (1)小明爸爸踩着刹车等红灯，发动机运转着但输出轴停止了转动，发动机功率为1kW，其能量全部由传动液所受的阻力做功转化成了内能，其中被传动液吸收。则等红灯的10s内，变矩器中5kg的传动液将升温______；（） (2)转动轴上的功率等于轴上的力与轴转动速度的乘积，而泵轮和涡轮没有直接相连，当车辆需要更大动力时，可以不改变发动机的转速和输入功率，涡轮能自动______（选填“提高”或“降低”）转动速度而获得更大的输出动力。若某时刻，输出轴与输入轴上的力之比为4∶2，输出轴与输入轴转动速度之比为2∶5，则此时变矩器的传动效率为______。 四、实验题（共6分） 25．（本题6分）请根据所学知识解决以下问题： (1)如图甲所示为“观察不同物质吸热升温的现象”实验。实验过程中，沙子和水吸收热量的多少可通过____________（选填“升高的温度”/“加热时间”）比较；质量相同的沙子和水，吸收相同的热量，______（选填“沙子”/“水”，下同）升温快；由此可以推理，质量相同的沙子和水升高相同的温度，______需要吸收的热量多。 (2)小明学习了燃料的热值后，自己设计一个实验来比较煤油和菜籽油的热值。他实验的装置如图乙、丙所示，试管中水的质量相同，煤油和菜籽油的质量相同，每隔1分钟记录了试管中水的温度，如下表。 加热时间/min 0 1 3 5 7 … 燃料烧完 乙管水温/℃ 25 27 32 36 40 … 50 丙管水温/℃ 25 26 29 32 34 … 42 ①为完成实验，除温度计和秒表外，还需要的测量工具为_______。 ②通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是________。 ③不计热量散失，根据表中数据，菜籽油的热值为______J/kg。（煤油的热值为4.6×107J/kg）。 五、简答题（共4分） 26．（本题4分）如图所示，是跨学科实践小组制作的简易热机模型。用酒精灯加热易拉罐中的水，水沸腾后产生蒸汽从管口喷出使风车转动。 (1)请说明该热机工作过程相当于四冲程内燃机的哪一个冲程？其能量转化情况是怎样的？ (2)请你从结构的角度思考，帮助他们提出一个提高简易热机效率可行性措施。 六、计算题（共16分） 27．（本题8分）为改善城市空气质量，黄石港区引入了雾炮车洒水除尘。如图为一台正在水平路面上洒水的雾炮车。当雾炮车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动时，其v﹣t图像如图所示，设该车在行驶过程中所受阻力不变，大小为。（g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3，柴油热值取4.0×107J/kg）求： (1)洒水前水箱中水深1m，出水口所受压强； (2)若柴油机效率为40%，则10~20s内需要消耗柴油的质量。 28．（本题8分）如图中甲图所示是一款国产无人驾驶汽车。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，表格是它的部分参数。 整车质量 2000kg 与地面的总接触面积 800cm2 最高速度 120km/h 以最高速度行驶时受到的水平阻力 300N (1)若汽车以最高车速沿水平直线匀速行驶30min，则牵引力做功的功率为多少？ (2)如图乙所示，若该发动机的气缸活塞面积为S（），一个冲程活塞在气缸中移动的距离是L（mm），满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为p（Pa），发动机的转速为N（r/min）；若汽车在平直公路上以100km/h的速度匀速行驶时，汽车发动机的效率为η，汽油的热值为q（J/kg）、汽油的密度为（），求该汽车发动机的百公里耗油量V（）为多少？（结果用题目所给的字母表示） 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第14章 内能的利用 暑假单元培优自测卷 满分：100分，时间：90分钟 注意事项： 1．试卷结构：单选题（13道）+多选题（3道）+填空题（8道）+实验题（1道）+解答题（1道）+计算题（2道） 2．试卷难度：中等偏上 一、单选题（共26分） 1．（本题2分）下列关于能量及其转化的说法中，正确的是（   ） A．燃料燃烧时发热，将内能转化为光能 B．自发的能量转化和转移具有方向性，即自发的能量转化和转移过程是不可逆的 C．利用水库的水发电，再用这些电把水抽回水库，这样发电机和抽水机就会永远不停地运转下去 D．小球在地面弹跳时高度逐渐减小，说明能量是不守恒的 【答案】B 【详解】A．燃料燃烧时发热，是将燃料的化学能转化为内能，故A错误； B．自发的能量转化和转移具有方向性，即自发的能量转化和转移过程是不可逆的，可被利用的能量会变少，故B正确； C．利用水库的水发电，再用这些电把水抽回水库，在这个过程中，由于机械摩擦、电流热效应等因素，会有一部分能量以热量等形式散失掉，导致能量逐渐减少，所以发电机和抽水机不会永远不停地运转下去，故C错误； D．小球在地面弹跳时高度逐渐减小，是因为小球在运动过程中，机械能通过与空气的摩擦以及与地面的碰撞等，逐渐转化为内能，但整个过程中能量的总量是守恒的，故D错误。 故选B。 2．（本题2分）2025年10月31日，长征二号F遥二十一运载火箭成功发射。火箭发射时发动机推动火箭加速上升，该过程中能量转化分析正确的是（　　） A．燃料的化学能直接转化为火箭的机械能 B．燃料燃烧释放的内能转化为火箭的机械能 C．火箭升空过程中机械能大小不变 D．火箭的动能增大，重力势能不变 【答案】B 【详解】AB．火箭发射时，燃料燃烧先将燃料的化学能转化为内能，再通过燃气做功将内能转化为火箭的机械能，故A错误，B正确； CD．火箭加速上升过程中，质量不变，速度增大，动能增大；高度增大，重力势能增大；机械能等于动能与势能之和，因此机械能增大，故C、D错误。 故选B。 3．（本题2分）《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具——“高转筒车”（如图所示）。使用时下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断输送到上方农田中。下列说法正确的是（   ） A．该装置不需要消耗人力便可不断做功，属于永动机 B．水被匀速输送到高处的过程中重力势能增加，机械能增大 C．流水驱动轮子转动时将内能转化为机械能 D．该机械不符合能量守恒定律 【答案】B 【详解】A．永动机是不需要外界输入能量或者只需要一个初始能量就可以永远做功的机器，这种机械违反能量守恒定律，是不可能存在的，而“高转筒车”转动需要流水提供动力，没有流水就不能转动，所以“高转筒车”不是永动机，故A错误； B．水在匀速输送的过程中，竹筒中水的质量不变，速度不变，动能不变；水的高度变大，重力势能增大，机械能变大，故B正确； C．流水驱动轮子转动，是流水的机械能传递给轮子，属于机械能之间的转移，不是内能转化为机械能。故C错误； D．能量守恒定律是自然界普遍存在的规律，任何能量的转化都符合能量的转化和守恒定律，“高转筒车”也不例外，故D错误。 故选B。 4．（本题2分）我国古人曾发明一种点火器，以牛角为套筒，把艾绒粘在木质推杆前端，其结构如图所示。取火时一只手握住套筒，另一只手向内猛推推杆，推杆前端的艾绒就会被点燃，拔出推杆后，吹吹艾绒就有火苗产生。关于艾绒被点燃的过程，下列说法不正确的是（     ） A．向内猛推推杆的过程与内燃机的压缩冲程相似 B．艾绒燃烧时将化学能转化为内能 C．向内猛推推杆的过程将内能转化为机械能 D．向内猛推推杆过程中的能量转化与钻木取火的能量转化相同 【答案】C 【详解】A．向内猛推推杆时，推杆对筒内空气做功，将机械能转化为空气的内能；内燃机压缩冲程中，活塞对气缸内气体做功，也是机械能转化为内能，二者过程相似，故A正确； B．艾绒燃烧时，将自身储存的化学能转化为内能，释放热量，故B正确； C．向内猛推推杆的过程中，推杆的机械能转化为筒内空气的内能，是机械能转化为内能，不是内能转化为机械能，故C错误； D．钻木取火通过摩擦做功，将机械能转化为内能，和向内猛推推杆的能量转化相同，故D正确。 本题选择描述错误的，故选C。 5．（本题2分）一台四冲程内燃机飞轮的转速为3600r/min，它1s内完成的冲程数和对外做功的次数分别是（　　） A．120个，30次 B．60个，15次 C．120个，60次 D．60个，30次 【答案】A 【详解】飞轮转速为3600 r/min，即60 r/s。四冲程内燃机的一个工作循环中，飞轮转2圈，完成4个冲程，对外做功1次。因此该内燃机1s内飞轮转60圈，完成30个工作循环，完成120个冲程，对外做功30次。故选A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 6．（本题2分）如图A是四冲程汽油机的工作示意图，如图B是我国古代传统走马灯，点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。下列说法正确的是（    ） A．图A中汽油机一个工作循环四个冲程的正确顺序是：乙、丁、甲、丙 B．图A中做功冲程中，燃料燃烧越充分，燃料的热值越大 C．图A中吸气冲程中，活塞向下运动，只有空气进入气缸 D．图B中热空气驱动扇叶转动时的能量转化过程与图A中乙冲程相同 【答案】D 【详解】A．甲图：两个气门都关闭，活塞向上，是压缩冲程；乙图：两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下，是做功冲程；丙图：排气门开、进气门关，活塞向上，是排气冲程； 丁图：进气门开、排气门关，活塞向下，是吸气冲程。四冲程正确顺序是吸气、压缩、做功、排气，即丁、丙、乙、甲、，故A错误； B．热值是燃料本身的特性，只和燃料种类有关，和燃烧充分程度无关，故B错误； C．汽油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气的混合物，故C错误； D．图B中热空气驱动扇叶转动，能量转化是内能转化为机械能，和图A中做功冲程（乙）的能量转化相同，故D正确。 故选D。 7．（本题2分）课外活动中，小亮将刚喝完水的空矿泉水瓶的瓶盖拧上但不拧紧，用手握住瓶子的上下两部分，用力迅速拧成图示状态时，瓶盖被弹出并伴有爆响声，同时瓶口内出现白雾。关于上述过程，下列说法错误的是（　　） A．矿泉水瓶被用力拧成图示形状，说明力可以使物体发生形变 B．瓶盖弹出前，拧瓶子的过程与汽油机的压缩冲程类似 C．瓶盖被弹出时，瓶内压缩气体的内能转化为瓶盖的机械能 D．瓶口内出现的白雾，是水蒸气汽化形成的小水滴 【答案】D 【详解】A．由图可知，在力的作用下瓶子的形状发生了改变，说明力可以使物体发生形变，故A正确，不符合题意； B．瓶盖弹出前，拧瓶子时瓶子体积变小，压缩瓶内气体做功，将机械能转化为瓶内气体的内能，瓶内气体内能增大，此过程与汽油机的压缩冲程类似，都是将机械能转化为内能，故B正确，不符合题意； C．瓶盖被弹出时，瓶内压缩气体对瓶盖做功，将自身的内能转化为瓶盖的机械能，使瓶盖飞出，故C正确，不符合题意； D．瓶盖被弹出时，瓶内气体对外做功，内能减小，温度降低，瓶口处的水蒸气因降温液化形成小水滴，从而出现白雾现象，故D错误，符合题意。 故选D。 8．（本题2分）关于汽油机和柴油机的下列说法不正确的是（　　） A．汽油机吸入气缸里的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入气缸里的是空气 B．汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式 C．汽油机的做功冲程使汽车获得动力，其他三个冲程靠惯性完成 D．汽油机转速为3600r/min表示汽油机每秒对外做功15次 【答案】D 【详解】A．汽油机在吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物，柴油机在吸气冲程中吸入气缸的只有空气，故A正确，不符合题意； B．汽油机通过火花塞点燃混合气体，点火方式是点燃式，柴油机通过压缩空气高温引燃柴油，点火方式是压燃式，故B正确，不符合题意； C．汽油机的做功冲程是内能转化为机械能，使汽车获得动力；吸气、压缩、排气冲程都是靠飞轮的惯性完成的，故C正确，不符合题意； D．汽油机转速，四冲程汽油机飞轮每转2圈完成１个工作循环，对外做功1次，所以每秒对外做功30次，故D错误，符合题意。 故选D。 9．（本题2分）2024年4月，我国研制的全球首款本体热机效率达53.09%的柴油机正式亮相世界内燃机大会，刷新了柴油机热效率的世界纪录。下列关于四冲程柴油机的说法正确的是（     ） A．压缩冲程通过内能转化为机械能，为外界提供动力 B．若该柴油机飞轮的转速为1800 r/min，则柴油机在1 s内对外做功15次 C．柴油机的热机效率可能达到100% D．做功冲程中通过做功的方式增加了汽缸内气体的内能 【答案】B 【详解】A．压缩冲程中活塞向上运动压缩气体做功，将机械能转化为内能，没有对外做功，无法提供动力，故A错误； B．四冲程柴油机，一个工作循环包含4个冲程，飞轮转2圈。对外做功1次，转速 故每秒对外做功次数 15 次，故B正确； C．热机工作时会有大量热量损失，热机效率不可能达到100%，故C错误； D．做功冲程是燃气膨胀对外做功，将内能转化为机械能，气体的内能减少，故D错误。 故选B。 10．（本题2分）有甲、乙两台柴油机，已知甲的效率低于乙的效率．则下列说法正确的是（    ）。 A．甲的功率一定大于乙的功率 B．甲消耗的燃料的质量一定多于乙 C．乙将燃料燃烧放出的能量变成有用功的那部分能量的比例比甲大 D．工作相同时间，甲消耗的燃料的质量一定比乙少 【答案】C 【详解】A．功率描述做功快慢，和效率是完全不同的物理量，二者没有必然联系，甲效率低不能推出甲功率更大，故A错误； B．消耗燃料的质量和燃料燃烧放出的总能量有关，不知道甲、乙做功多少，也无法确定燃料燃烧放出的总能量，无法比较消耗燃料的质量，故B错误； C．甲的效率低于乙，根据效率的定义，这意味着甲将燃料燃烧放出的能量变成有用功的那部分能量的比例比乙小，因此乙将燃料燃烧放出的能量变成有用功的那部分能量的比例比甲大，故C正确； D．工作相同时间时，不知道二者做功大小，也无法确定燃料燃烧放出的总能量，因此不能比较消耗燃料的质量，故D错误。 故选C 。 11．（本题2分）如图为汽车发动机某冲程的示意图，下列说法不正确的是（　　） A．该冲程为做功冲程，内能转化为机械能 B．若该汽油机飞轮的转速为 3000r/min，则每秒对外做功 50 次 C．即使汽油在汽缸内完全燃烧，发动机热机效率也不能达到 100% D．用水作为汽缸的冷却液是利用水比热容大的特点 【答案】B 【详解】A．图中火花塞点火、活塞下行，为做功冲程，内能转化为机械能。故A正确，不符合题意； B．飞轮转速，汽油机一个工作循环飞轮转2圈、对外做功1次，故每秒对外做功25次（非50次）。故B错误，符合题意； C．热机效率不可能达到100%（存在能量损失），故C正确，不符合题意； D．水比热容大，吸热能力强，适合做冷却液。故D正确，不符合题意。 故选 B。 12．（本题2分）《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具--“高转筒车”（如图）．使用时下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断输送到上方农田中．下列说法正确的是（    ） A．该装置不需要消耗人力便可不断做功，属于永动机 B．水被输送到高处的过程中重力势能增加 C．流水驱动轮子转动时将内能转化为机械能 D．该机械不符合能量守恒定律 【答案】B 【详解】A．永动机是指不需要外界输入能量或只需要一个初始能量就可以永远持续做功的机器，它违背了能量守恒定律。高转筒车是利用流水的机械能来做功的，消耗了水的能量，所以它不是永动机。故A错误； B．重力势能的大小与物体的质量和被举高的高度有关。水被输送到高处的过程中，水的质量不变，高度增加，所以其重力势能增加。故B正确； C．流水驱动轮子转动时，是流水的机械能（主要是动能）转化为轮子的机械能（动能），而不是内能转化为机械能。故C错误； D．能量守恒定律是自然界普遍遵循的基本定律，任何机械在工作时都遵循能量守恒定律。该装置工作时，流水的机械能一部分转化为被提升的水的重力势能，另一部分因摩擦等转化为内能，总能量是守恒的。故D错误。 故选B。 13．（本题2分）如图甲所示是太阳能热水器，天气晴朗时，可将水箱中100kg、10℃的水加热至60℃。图乙是浴室安装的混水阀，通过混水阀可以将冷水管中的冷水与太阳能热水器中的热水按照一定比例混合，使出水温度达到适宜洗澡的温度。某次洗澡时，使出水温度稳定在35℃，共消耗60℃的热水20kg，若不计冷热水混合过程的热损失，，J/kg，则下列说法错误的是（   ） A．水箱中的水吸收热量后，水的温度升高，内能增大，比热容不变 B．水箱中的水吸收的热量是J C．若水箱中的水吸收的热量由加热效率为40%的煤炉提供，至少需要消耗1.75kg的煤 D．洗澡过程中，冷水管出10℃冷水的质量为25kg 【答案】D 【分析】利用内能、热量的关系及比热容分析得出它们的变化情况；利用比热容公式及热值公式、热效率公式求出水吸收的热量及消耗煤的质量；利用热平衡公式，即可求出冷水质量。 【详解】A．水箱中的水吸收热量后，水的温度升高，内能增大，比热容是物质的一种特性，与物质的种类和状态有关，故水加热后比热容不变，故A正确，不符合题意； B．水箱内水吸收的热量为 故B正确，不符合题意； C．由可知，煤炉放出的热量为 则需要消耗煤的质量为，故C正确，不符合题意； D．由题意可知，，即 解得，故D错误，符合题意。 故选D。 二、多选题（共12分） 14．（本题4分）某课外兴趣小组制作的“蒸汽船”模型如图所示，在“船体”上安装一个铜制容器并倒入一定量的水，用蜡烛对铜质容器底部加热，一段时间后容器内水温升高产生蒸汽、铜管会向右喷出蒸汽，“蒸汽船”就会向左行驶，下列说法错误的是（　　） A．“蒸汽船”向左运动主要是机械能转化为内能 B．水变热是通过热传递来改变内能的 C．“蒸汽船”运动时能量转化与热机做功冲程相同 D．水在沸腾时会有热量的散失，所以能量不守恒 【答案】AD 【详解】A．蒸汽船向左运动，是容器内的水蒸气喷出时，内能转化为船的机械能，故A错误，符合题意； B．蜡烛燃烧放热，通过热传递的方式将热量传递给铜制容器和水，使水的内能增加、温度升高，故B正确，不符合题意； C．热机的做功冲程是内能转化为机械能，蒸汽船运动时也是水蒸气的内能转化为船的机械能，故C正确，不符合题意； D．能量守恒定律是指能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，水沸腾时热量散失，只是能量发生了转移，总能量依然守恒，故D错误，符合题意。 故选AD。 15．（本题4分）小麒同学制作了水火箭，简易原理图如图所示。使用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，会使水从水火箭中向下喷出，从而使水火箭升空。以下说法正确的是（    ） A．整个过程中水火箭的总能量保持不变 B．使用打气筒打气时的能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同 C．水火箭中的水是一种热值较大的燃料 D．水喷出时水火箭内气体温度降低 【答案】BD 【详解】A．使用打气筒向水火箭内打气时，外界对水火箭内的气体做功，气体的内能增加，同时打气过程有能量输入，所以整个过程中水火箭的总能量是增加的，并非保持不变，故A错误； B．使用打气筒打气时，是通过做功的方式将机械能转化为气体的内能；汽油机的压缩冲程，是活塞对气体做功，将机械能转化为气体的内能，二者能量转化过程相同，故B正确； C．热值是燃料的一种特性，水不能燃烧，不是燃料，不存在热值的说法，故C错误； D．水喷出时，水火箭内的气体对外做功，内能减少，温度降低，故D正确。 故选BD。 16．（本题4分）田富高同学爸爸驾驶汽车以恒定功率在平直公路上做直线运动，该车总重为2.4×104N，行驶中所受阻力大小为车重的0.1倍且保持不变，其速度随时间变化的图像如图所示，在0~10s内通过的路程为150m，10~15s共燃烧了0.015kg的汽油，汽油的热值q汽油=4.6×107J/kg。下列说法正确的是（　　） A．汽车在0~15s内的平均速度为20m/s B．汽车在0~10s内克服阻力做功2.4×106J C．汽车在10~15s内燃烧汽油放出的热量为6.9×105J D．汽车在10~15s内发动机的工作效率约为34.8% 【答案】CD 【详解】A.由题可知，汽车在0~10s内通过的路程为150m，汽车在10~15s内以20m/s的速度做匀速直线运动，行驶的路程为 汽车在0~15s内行驶的总路程 则汽车在0~15s内的平均速度为： 故A错误； B.行驶中汽车所受阻力大小为车重的0.1倍且保持不变，则行驶中汽车所受阻力大小为 则汽车在0~10s内克服阻力做功为 故B错误； C. 汽车在10~15s共燃烧了0.015kg的汽油， 则10-15s内燃烧汽油放出的热量为 故C正确； D.由图可知，汽车在10~15s做匀速直线运动，处于平衡状态，牵引力大小等于阻力 汽车在 10~15s内牵引力做功为 发动机的工作效率为 故D正确。 故选CD。 第II卷（非选择题） 三、填空题（共36分） 17．（本题4分）焚烧垃圾可以实现综合热利用。垃圾焚烧发电站对热值较高的废弃物进行高温焚烧，产生的能量把水加热成高温蒸汽，推动汽轮机转动，再带动发电机发电。在这个过程中，能量是从化学能转化为________，再转化为汽轮机的机械能，最后输出电能，输出的电能_______（选填“大于”“小于”或“等于”）推动汽轮机转动的内能。 【答案】 内能 小于 【详解】[1]垃圾燃烧时，储存的化学能通过燃烧释放，转化为水和蒸汽的内能，内能再推动汽轮机转动，转化为汽轮机的机械能，最后发电机把机械能转化为电能。 [2]在能量转化过程中，总会有部分能量因散热、克服摩擦等损耗掉，不可能全部转化为最终需要的能量，因此最终输出的电能小于推动汽轮机转动的内能。 18．（本题4分）汽车内燃机中燃料燃烧时，能量流向如图所示，该内燃机的效率为_________。汽车在刹车过程中，机械能转化为地面和轮胎的内能，这些内能无法自动转化为汽车的机械能，说明能量的转化和转移具有_________性，所以我们要有节约能源的意识。 【答案】 30% 方向 【详解】由能流图可得，输出的有用功在总能量中所占的比例为 所以内燃机的效率为30%；转化后，这些能量将无法再自动转化为使汽车行驶所需要的能量，这种现象说明能量的转化具有方向性。 19．（本题6分）(1)汽车是我们生活中常用的交通工具，汽油机是汽车的动力设备。单缸汽油机工作的四个冲程中，将内能转化为机械能的是___________冲程；甲图是___________冲程，乙图是___________冲程。 (2)有一台汽油机转速是3000转/分，这台汽油机的活塞每秒钟经过___________个冲程，完成___________个循环，燃气做了___________次功。 【答案】(1) 做功 排气 做功 (2) 100 25 25 【详解】（1）汽油机四个冲程中： 吸气：进气开、排气关，活塞下行； 压缩：双气门全闭，活塞上行，机械能→内能； 做功：双气门全闭，火花塞点火，活塞下行，内能→机械能； 排气：排气开、进气关，活塞上行。 将内能转化为机械能的是做功冲程； 甲图：排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动 ，是排气冲程； 乙图：两气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动 ，是做功冲程。 （2）汽油机转速 汽油机1个工作循环包括曲轴转2圈、4个冲程、对外做功1次； 每秒转圈：50圈； 循环数：个 冲程数：个 做功次数：25次。 20．（本题4分）如图是汽油机两个冲程的示意图，其中图_____（选填“甲”或“乙”）的冲程为汽车提供了动力。若该汽油机转速为，则它每秒钟对外做功_____次。 【答案】 乙 15 【详解】为汽车提供动力的是做功冲程， 观察题图：甲图中两个气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；乙图中两个气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，故图乙的冲程为汽车提供了动力。 汽油机的工作规律是：飞轮每转周，完成1个工作循环，对外做功次。 已知汽油机转速为，即每秒飞轮转30周，因此每秒对外做功次。 21．（本题4分）如图所示是某单缸四冲程汽油机工作时的___________冲程；若该汽油机每秒钟对外做功40次，那么该汽油机飞轮的转速为___________r/min。 【答案】 压缩 4800 【详解】[1]由图可知，此时进气门和排气门均关闭，活塞向上运动压缩气体，为压缩冲程。 [2]已知汽油机每秒对外做功40次，则每分钟对外做功次数为40×60次=2400次，由于每对外做功1次，飞轮转动2圈，因此飞轮每分钟转动的圈数为2400×2=4800圈，即转速为4800r/min。 22．（本题4分）把质量为2kg、温度为20℃的水加热到80℃，水吸收的热量为_____________ J，若用天然气来提供这些热量（不计热量损失），则需要完全燃烧__________ m3的天然气[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值为3.6×107J/m3]。 【答案】 0.014 【详解】温度变化 水吸收的热量 不计热损失，天然气完全燃烧放出的热量 天然气的体积 23．（本题4分）氢气的热值为，完全燃烧0.5kg的氢气可放出________J的热量；若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值______（选填“变大”、“不变”或“变小”）。 【答案】 不变 【详解】0.5kg氢气完全燃烧放出热量 热值是燃料的一种固有特性，氢气用去一半后，剩余氢气的热值不变。 24．（本题6分）小明学习了热机后，对汽车产生兴趣。查阅资料发现：为保证汽车性能，发动机并不直接将动力输出给车辆。而是通过如图所示的液力变矩器来实现“柔性连接”。变矩器内充满传动液。发动机带动输入轴和泵轮转动，将传动液“吹”向涡轮，带动涡轮和输出轴转动，将动力输出给车辆。其传动效率等于输出轴功率与输入轴功率的比值。 (1)小明爸爸踩着刹车等红灯，发动机运转着但输出轴停止了转动，发动机功率为1kW，其能量全部由传动液所受的阻力做功转化成了内能，其中被传动液吸收。则等红灯的10s内，变矩器中5kg的传动液将升温______；（） (2)转动轴上的功率等于轴上的力与轴转动速度的乘积，而泵轮和涡轮没有直接相连，当车辆需要更大动力时，可以不改变发动机的转速和输入功率，涡轮能自动______（选填“提高”或“降低”）转动速度而获得更大的输出动力。若某时刻，输出轴与输入轴上的力之比为4∶2，输出轴与输入轴转动速度之比为2∶5，则此时变矩器的传动效率为______。 【答案】(1)0.5 (2)降低 【详解】（1）发动机输出的机械能为 传动液吸收的热量为 则变矩器中5kg的传动液升高的温度为 （2）[1]功率等于轴上的力与轴转动速度的乘积，即，在发动机的转速和输入功率不变的条件下，当车辆需要更大动力时，就需要降低转动速度。 [2]传动效率等于输出轴功率与输入轴功率的比值，功率等于轴上的力与轴转动速度的乘积，即，若某时刻，输出轴与输入轴上的力之比为4∶2，输出轴与输入轴转动速度之比为2∶5，则此时变矩器的传动效率为 四、实验题（共6分） 25．（本题6分）请根据所学知识解决以下问题： (1)如图甲所示为“观察不同物质吸热升温的现象”实验。实验过程中，沙子和水吸收热量的多少可通过____________（选填“升高的温度”/“加热时间”）比较；质量相同的沙子和水，吸收相同的热量，______（选填“沙子”/“水”，下同）升温快；由此可以推理，质量相同的沙子和水升高相同的温度，______需要吸收的热量多。 (2)小明学习了燃料的热值后，自己设计一个实验来比较煤油和菜籽油的热值。他实验的装置如图乙、丙所示，试管中水的质量相同，煤油和菜籽油的质量相同，每隔1分钟记录了试管中水的温度，如下表。 加热时间/min 0 1 3 5 7 … 燃料烧完 乙管水温/℃ 25 27 32 36 40 … 50 丙管水温/℃ 25 26 29 32 34 … 42 ①为完成实验，除温度计和秒表外，还需要的测量工具为_______。 ②通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是________。 ③不计热量散失，根据表中数据，菜籽油的热值为______J/kg。（煤油的热值为4.6×107J/kg）。 【答案】(1)加热时间 沙子 水 (2) 天平 煤油 【详解】（1）实验使用相同热源加热，相同时间内热源放出热量相等，因此沙子和水吸收热量的多少可通过加热时间比较。 沙子的比热容较小，故质量相同的沙子和水吸收相同的热量，沙子升温较快。 水的比热容较大，故质量相同的沙子和水升高相同的温度，水吸收的热量比较多。 （2）由表格信息可知，除了需测量温度和时间外，也需测量物质的质量，所以还需要的测量工具为天平。 同质量的煤油和菜籽油燃烧完后，乙管水温升高较多，说明该组实验中水吸收的热量较多，由此可知，煤油释放的热量较多，其热值较大。 由表格数据可知，乙管中水吸收的热量 煤油释放的热量，且，所以 丙管中水吸收的热量 菜籽油释放的热量，且，所以 又因为， 所以，所以 五、简答题（共4分） 26．（本题4分）如图所示，是跨学科实践小组制作的简易热机模型。用酒精灯加热易拉罐中的水，水沸腾后产生蒸汽从管口喷出使风车转动。 (1)请说明该热机工作过程相当于四冲程内燃机的哪一个冲程？其能量转化情况是怎样的？ (2)请你从结构的角度思考，帮助他们提出一个提高简易热机效率可行性措施。 【答案（1）该工作过程与四冲程内燃机的做功冲程相同，由水蒸气的内能转化为风车的机械能。 （2）提高简易热机效率的措施（从结构角度）从“结构决定功能”的观念出发，可采取以下措施： ①增加易拉罐的保温性能：比如用保温杯套等材料包裹易拉罐，减少热量散失，使水能够吸收更多的热量转化为水蒸气的内能，从而提高效率。因为减少热量损失，能让更多的化学能最终转化为机械能。 ②优化蒸汽喷出通道（中性笔部分）：使蒸汽喷出时的流速更大、更集中，比如选择更细且光滑的笔管，减少蒸汽在通道内的能量损耗，让蒸汽能更有效地推动扇叶转动，提高能量转化效率。 ③改进扇叶结构：设计成更符合空气动力学的形状，比如类似飞机机翼的形状，或者增加扇叶的数量和面积（在合理范围内），使扇叶能更好地捕捉蒸汽的能量，将蒸汽的内能更充分地转化为机械能。 六、计算题（共16分） 27．（本题8分）为改善城市空气质量，黄石港区引入了雾炮车洒水除尘。如图为一台正在水平路面上洒水的雾炮车。当雾炮车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动时，其v﹣t图像如图所示，设该车在行驶过程中所受阻力不变，大小为。（g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3，柴油热值取4.0×107J/kg）求： (1)洒水前水箱中水深1m，出水口所受压强； (2)若柴油机效率为40%，则10~20s内需要消耗柴油的质量。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）洒水前出水口所受压强 （2）由图像可知，10~20s内雾炮车做匀速直线运动，牵引力与阻力是一对平衡力，因此牵引力 则雾炮车的恒定功率 10~20s内牵引力做的功 根据热机效率公式，得柴油完全燃烧放出的热量 所以消耗柴油的质量 28．（本题8分）如图中甲图所示是一款国产无人驾驶汽车。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，表格是它的部分参数。 整车质量 2000kg 与地面的总接触面积 800cm2 最高速度 120km/h 以最高速度行驶时受到的水平阻力 300N (1)若汽车以最高车速沿水平直线匀速行驶30min，则牵引力做功的功率为多少？ (2)如图乙所示，若该发动机的气缸活塞面积为S（），一个冲程活塞在气缸中移动的距离是L（mm），满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为p（Pa），发动机的转速为N（r/min）；若汽车在平直公路上以100km/h的速度匀速行驶时，汽车发动机的效率为η，汽油的热值为q（J/kg）、汽油的密度为（），求该汽车发动机的百公里耗油量V（）为多少？（结果用题目所给的字母表示） 【答案】(1) (2) 【详解】（1）汽车以最高车速匀速行驶，处于平衡状态，其牵引力与水平阻力是一对平衡力。设汽车的牵引力为F，水平阻力为f，则F=f=300N 汽车的最高速度v=120km/h 牵引力做功的功率 （2）汽车行驶100km所用的时间 发动机在此时间内的总转数n总=Nt=Nr/min×60min=60N 因为是四冲程发动机，曲轴每转2周完成一个工作循环，做功1次，所以发动机做功的次数 发动机一个做功冲程做的功W单次=pS'L' 其中活塞面积S'=Scm2=S×10-4m2 活塞移动距离L'=Lmm=L×10-3m 所以，W单次=p×(S×10⁻⁴ m2) × (L×10⁻3m) =pSL×10⁻⁷J 发动机在100km内做的总功（有用功）W总=n×W单次=30N×pSL×10⁻⁷J=3pSLN×10⁻⁶J 设该汽车百公里耗油量为V，消耗汽油的质量m=ρ0V 汽油完全燃烧放出的热量Q放=mq=ρ0Vq 根据发动机效率公式η=可得 所以，该汽车发动机的百公里耗油量 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $