第14课时 内能的利用
知能优化训练
中考回顾
1.(2018·四川成都中考)在四冲程汽油机的工作过程中,内能转化为机械能的是( )
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程 答案C 2.(2018·四川眉山中考)以下说法正确的是( ) A.物体吸收热量,温度一定升高 B.热机的大量使用有利于环境的保护 C.燃料的热值与燃料的质量没有关系
D.热机的工作过程只是将内能转化成机械能的过程 答案C 3.(2018·四川内江中考)根据能量守恒定律,下列情形可能发生的是( ) A.随着科学技术不断发展和提高,永动机是可以制成的 B.两个斜面相对连接,小球从左斜面滚下后冲上右斜面 C.电水壶里的水沸腾后断电,水的沸腾却一直持续下去 D.出枪膛的子弹射穿木板后,以更快的速度继续运动 答案B 4.(2018·四川南充中考)某台汽油机飞轮的转速为1 800 r/min,在1 s内,汽油机完成了 个工作循环。汽油机在一段时间内消耗了500 g汽油,若这些汽油完全燃烧,可放出热量 J。(q汽油=4.6×10 J/kg) 答案15 2.3×10
5.(2018·湖南常德中考)在四冲程汽油机工作过程中,实现机械能转化为内能的是 冲程。汽油机产生2.3×10 J的热量需要完全燃烧 kg的汽油。(汽油的热值为4.6×10 J/kg) 答案压缩 0.5
7
7
77
1
6.(2018·河北秦皇岛中考)有如图所示的两套相同装置,分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料,点燃后加热质量相等的同种液体,通过比较燃料 (选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”)后温度计示数的变化,来判断两种燃料的热值的大小。燃料燃烧, 转化为内能,用比热容 的液体可以使实验现象更明显。(实验中液体没有沸腾) 答案全部燃烧 化学能 小
模拟预测
1.如图所示实验,试管口木塞冲出过程( ) A.试管口出现的白雾是水蒸气 B.试管口出现白雾说明水蒸气内能增加 C.能量转化情况与内燃机压缩冲程相同 D.水蒸气对木塞做功,水蒸气的内能减少 答案D 解析试管口出现的白雾是水蒸气液化成的小液滴,选项A错误;液化放热,所以内能变小,选项B错误;此过程是将内能转化为机械能,与内燃机的做功冲程相似,选项C错误;水蒸气对外做功,内能减少,选项D正确。
2.生活中能量转化的实例很多。下列描述错误的是( ) A.摩擦生热是把机械能转化为内能 B.摩擦起电是把电能转化为机械能
C.电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能 D.燃料燃烧放热是把化学能转化为内能 答案B 解析摩擦生热是克服摩擦做功,把机械能转化为内能,故A正确;摩擦起电是电子的转移,可以把机械能转化为电能,故B错误;电动机带动水泵把水送到高处是把电能转化为机械能,故C正确;燃料燃烧放热是把自身蕴含的化学能转化为内能,故D正确。 3.关于热机,下列说法错误的是( ) A.通过技术改进,可以使热机的效率达到100%
B.减少城市热岛效应的措施之一就是倡导“绿色出行”
C.用水而不用其他循环物质降低热机的温度,主要是利用水的比热容大的特性 D.严寒的冬天,有人晚上把热机水箱中的水放出,是防止气温降低时,水凝固而胀坏水箱 答案A 解析任何机器的效率都小于100%,热机的效率不可能达到100%,选项A的说法是错误的;选项B、C、D中的说法都是正确的。
2
4.下列说法正确的是( )
A.升高相同温度时,吸收热量越多的物体比热容越大 B.燃料不完全燃烧时,热值变小 C.物体吸收热量,温度不一定升高
D.扫地时尘土飞扬,是分子不停地无规则运动造成的 答案C 解析由Q吸=cmΔt可知,升高相同的温度时,吸收的热量多,比热容不一定大,选项A错误;燃料不完全燃烧时,其热值不变,选项B错误;物体吸收热量,温度可能升高,也可能不变,如晶体熔化过程及液体沸腾过程中,虽然吸收热量但温度保持不变,故选项C正确;扫地时尘土飞扬,是物体的机械运动,不是分子的运动,选项D错误。
5.发射卫星的火箭使用的燃料主要是液态氢,这是利用了氢燃料的( ) A.热值大 C.密度大 答案A 解析发射火箭采用液态氢作为火箭的燃料,原因是液态氢具有较高的热值,完全燃烧相同质量的氢时,可以释放出更多的热量,故A正确。
6.关于能量的转化和转移,下列说法错误的是( ) A.电池充电,电能转化为化学能 B.暖瓶塞被热气冲开,机械能转化为内能 C.电动机工作,电能转化为机械能 D.摩擦生热,机械能转化为内能 答案B 解析暖瓶塞被热气冲开,是暖瓶内空气受热膨胀对瓶塞做功,把内能转化为机械能,故选项B错误。 7.关于能量的转移和转化,下列判断正确的是( ) A.热量可以从低温物体转移到高温物体 B.能量转移和转化没有方向性
C.电取暖器辐射到房间里的热量可以再利用
D.汽车由于刹车散失的热量可以再自动地用来驱动汽车 答案A 解析热量不可以自发地从低温物体转移到高温物体,在外界的影响下,热量可以从低温物体转移到高温物体,例如电冰箱在压缩机消耗电能的情况下,热量可以从低温物体转移到高温物体,故A正确;能量转移和转化有方向性,故B错误;电取暖器辐射到房间里的热量被人和房间吸收,不可以再利用,故C错误;汽车刹车时,由于摩擦,汽车的动能转化为地面、空气的内能,这些能量会散发到周围的环境中,无法再回收利用,因此不能驱动汽车,故D错误。
8.2017年4月20日19时41分在文昌航天发射场,长征七号重型运载火箭搭载天舟一号货运飞船发射升空。该型号火箭以液氧煤油为燃料,在火箭加速上升过程中( ) A.液氧煤油燃烧放出的热量全部转化为火箭和天舟一号的机械能 B.液氧煤油燃烧放出的热量全部转化为火箭和天舟一号的动能
B.比热容大 D.以上说法都不正确
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C.天舟一号的动能和重力势能都增大 D.天舟一号的动能转化为重力势能 答案C 解析火箭升空时,液氧煤油燃烧放出的热量大部分转化为火箭和天舟一号的机械能,但不是全部,故A错误;天舟一号加速上升,质量不变,速度增加,所以动能变大,同时质量不变,高度增加,故重力势能变大,因此转化的火箭和天舟一号的机械能包括动能和重力势能,故B错误,C正确;动能变大,重力势能也变大,故该过程不可能存在动能和重力势能的转化,故D错误。
9.一台单缸四冲程内燃机正常工作时的转速为1 800 r/min,该内燃机每秒共经历了 个冲程。 答案60 解析已知转速为1800r/min=30r/s,四冲程内燃机曲轴转一圈,完成2个冲程,故内燃机每秒钟转30r,故共经过30×2=60个冲程,做功15次。
10.工程师设计了一款单缸六冲程内燃机,它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同。在第四冲程结束后,立刻向汽缸内喷水,水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气,推动活塞再次做功,水蒸气温度 (选填“升高”“降低”或“不变”),其内能 (选填“增加”“减少”或“不变”)。这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能,提高了热机的 。为进入下一个工作循环,这款内燃机的第六冲程是 冲程。 答案降低 减少 效率 排气
解析水蒸气推动活塞做功时,水蒸气的内能减小,温度降低,水蒸气的内能转化为机械能,这样在六个冲程中两次做功,提高了热机的效率,水蒸气推动活塞做功后,进入下一个工作循环前,必须先将剩余的废气排出汽缸,即第六冲程应是排气冲程。
11.在下图所示的四幅图中,甲、乙是两个演示实验示意图,丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图。与压缩冲程原理相同的是 图所示的演示实验。汽油机利用内能来做功的冲程是 图。
答案乙 丙
解析与汽油机压缩冲程原理相同的是图乙,均将机械能转化为内能;利用内能做功的冲程为做功冲程,为图丙,高温高压的燃气推动活塞向下运动,对活塞做功。
12.把1 kg初温为35 ℃的水加热到85 ℃,消耗了10 g的煤气,此过程水吸收的热量为 J,加热装置的效率为 。(煤气的热值q煤气=4.2×10 J/kg) 答案2.1×10 50%
解析水吸收的热量为Q吸=cmΔt=4.2×10J/(kg·℃)×1kg×(85℃-35℃)=2.1×10J,
煤气完全燃烧放出的热量为Q放=m煤气q=1×10kg×4.2×10J/kg=4.2×10J,加热装置的效率为η=
放
-2
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5
3
5
5
7
吸
×100%=50%。
4
13.某团队在海拔3 000多米的高山上野营时,使用铁锅烧水,他们发现把体积为2 L的水从10 ℃加热到85 ℃时,共消耗了5 kg的干木柴,已知水的比热容为4.2×10 J/(kg·℃),干木柴的热值为1.2×10 J/kg。求: (1)干木柴完全燃烧放出的热量; (2)水吸收的热量; (3)铁锅烧水的效率;
(4)他们也发现在高山上用铁锅煮马铃薯时,尽管锅里的水沸腾了很长时间,马铃薯还是煮不软,为什么?
答案(1)6×10 J (2)6.3×10 J (3)1.05% (4)在海拔3 000多米的高山上,大气压较低,水的沸点较低,即锅内水虽然沸腾了,但温度比较低,故而尽管水沸腾了很长时间,马铃薯还是煮不软。 解析(1)干木柴完全燃烧放出的热量
7
5
7
3
Q放=mq=5kg×1.2×107J/kg=6×107J。
(2)2L的水的质量
m水=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg,
水吸收的热量Q吸=cm水Δt=4.2×10J/(kg·℃)×2kg×(85℃-10℃)=6.3×10J。 (3)铁锅烧水的效率 η=
放 吸
3
5
×100%=1.05%。
(4)液体的沸点随气压的减小而降低;大气压随高度的增加而减小。山上气压低,水的沸点低,所以不易把马铃薯煮软。
14.王大刚同学和家人在郊外野餐,用木炭烧水。铁锅内装有5 kg水,把水从18 ℃加热至98 ℃,已知水的比热容为4.2×10 J/(kg·℃)。如果木炭的热值为3.4×10 J/kg,它燃烧放出的热有10%被水吸收。求:
(1)在这个过程中水吸收的热量; (2)在这个过程中用掉多少木炭。 答案(1)1.68×10 J (2)0.49 kg 解析(1)吸收的热量Q吸=cm(t-t0)
6
3
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=4.2×103J/(kg·℃)×5kg×(98℃-18℃) =1.68×106J;
(2)由η= 得Q放=
放
吸 吸
=1.68×10J,由Q放=mq得需要的木炭m=
7
放
≈0.49kg。
15.阅读下面的短文,回答问题。
空气能热水器
空气能热水器(如图甲)是吸收空气的内能来给水加热的装置。其耗能约为电热水器的四分之一。空气能属于可再生的新能源,拥有先天的节能环保的优势。
图乙是空气能热水器的工作原理示意图,它主要由储水箱、毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器等部件组成。制冷剂在毛细管、蒸发器、压缩机、冷凝器之间的循环过程与我们所熟悉的电冰箱的制冷循环过程相同,其工作过程如下:
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