資源簡介

第十四章　內能的利用
　本章總結提升　
　　　　　　　
熱點一　熱機的沖程及能量轉化
　　　　　　　　　　　　　　　
1．［新素材·安全與健康］救災汽車正在公路上急馳，突然發現山體滑坡，緊急剎車。此時剎車片和輪胎都變熱，汽車的機械能轉化為　 　能，但能量的總量是　 　的。
2．如圖所示為氫氣爆炸實驗裝置，向紙杯中通入適量的氫氣與空氣混合，用火柴點燃氣體，發生爆炸，紙杯被崩起，此過程的能量轉化與汽油機的　 　沖程相同。
第2題圖　　　　第3題圖
3．小明家買了輛家用轎車，小明很喜歡。一天，當爸爸檢查發動機時，發現發動機上有火花塞，據此可以判斷這臺發動機是　 　油機，如圖所示是　 　沖程。
4．［新素材·安全與健康］在消防安全教育中，消防員給同學們做了“面粉爆炸實驗”，如圖所示，在無蓋小筒里放入干燥面粉，點燃蠟燭，用筒蓋蓋上大筒，向小筒內鼓入空氣，使面粉彌漫在大筒內，面粉迅速被點燃引發爆炸，把筒蓋沖起。筒蓋被沖起的過程與汽油機的　 　沖程能量轉化情況相同。
5．［新課標·模型建構］上世紀人類制成了世界上第一盞用海浪發電的航標燈。它的氣室示意圖如圖所示，其工作原理是利用海浪上下起伏將空氣吸入氣室，推入工作室后再壓縮，然后推動渦輪機帶動發電機發電。下列說法錯誤的是( )
A．當海水下降時，類似于汽油機的吸氣沖程
B．當海水上升時，類似于汽油機的壓縮沖程
C．推動渦輪氣流，類似于手搖發電機的外力
D．整個工作原理，和四沖程汽油機完全一樣
6．一臺四沖程內燃機轉速為600 r/min，則( )
A．每分鐘內做功150次，共有600個沖程
B．每分鐘內做功600次，共有1 200個沖程
C．每秒鐘內做功20次，共有10個沖程
D．每秒鐘內做功5次，共有20個沖程
熱點二　熱機的效率
7．某臺四沖程汽油機的轉速為1 200 r/min，在1 s內汽油機對外做了　 　次功。如果汽油機在某段時間內消耗了400 g汽油，則汽油完全燃燒可放出熱量為　 　J。(q汽＝4.6×107 J/kg)
8．［跨學科·物理學與日常生活］冬天利用循環流動熱水可為房間供暖，一段時間內提供的熱水質量為1 000 kg、溫度為60 ℃，出水的溫度為40 ℃，則這段時間水向外界放出　 　 J的熱量。若這些熱量全部由天然氣完全燃燒提供，需要燃燒　 　m3天然氣。［c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q天然氣＝7×107 J/m3］
9．汽車以某速度在一段平直公路上勻速行駛27 km，消耗汽油2 L，汽油完全燃燒放出的熱量為　 　J；若汽油機的效率為30%，汽車的牽引力為　 　N。(q汽油＝4.5×107 J/kg，ρ汽油＝0.75×103 kg/m3)
10．甲、乙兩輛汽車的熱機效率η甲＜η乙，在水平高速公路上勻速行駛時動力相同。甲車行駛50 km消耗的汽油為4 L，則乙車行駛100 km消耗的汽油可能為( )
A．7 L　　B．8 L　　C．9 L　　D．10 L
11．雙燃料汽車以天然氣或汽油作為燃料，以下說法正確的是( )
A．燃料的熱值越大，燃燒時放出的熱量越多
B．以天然氣為燃料，汽車發動機的效率可以達到100%
C．在壓縮沖程中，燃料混合物的溫度升高，內能增大
D．與天然氣相比，汽油燃燒時對環境的污染較小
12．［新素材·現代科技］2024年11月，搭載燃氫發動機的國產大卡車成功下線，標志著我國自主研發的大馬力燃氫發動機技術邁向實際應用。某次測試中該卡車行駛1 h，消耗氫氣25 kg，發動機輸出功率350 kW。已知氫氣的熱值為1.4×108 J/kg。求：
(1)氫氣完全燃燒放出的熱量。
(2)燃氫發動機的效率。
熱點三　能的轉化和守恒
13．［跨學科·物理學與日常生活］“溜溜球”是學生喜愛的一種玩具。如圖所示，使用時將線繞好，然后手持繩的上端自由釋放。假如手不提拉，由于空氣阻力，“溜溜球”上升的高度將越來越小，這一過程中　 　能轉化為　 　能；為使“溜溜球”上升的高度不變，在其上升的過程中，人必須提拉繩子，提拉的過程實質上是人通過繩對“溜溜球”　 　(選填“做功”或“熱傳遞”)的過程，從而使它的機械能得到不斷補充。
第13題圖　　　　第15題圖
14．［中華優秀傳統文化］中華藝術“烙畫”相傳源于秦朝，即用火燒鐵桿(現代發展為電烙鐵)在物體上熨出烙痕作畫。電烙鐵通電升溫的過程是能量的　 　過程，“畫布”升溫的過程是能量的　 　(前兩空均選填“轉化”或“轉移”)過程。整個過程中，能量　 　(選填“是”或“不是”)守恒的。
15．世界上還有許多欠發達地區至今用不上電，美國哈佛大學的學生設計制作了一種發電足球。球在被踢的過程中，其內部裝置能夠發電，并將產生的電能儲存在蓄電池中，用來點亮LED燈，該過程中的能量轉化形式是( )
A．動能→電能→化學能→光能
B．電能→動能→化學能→光能
C．動能→電能→光能→化學能
D．電能→動能→光能→化學能
熱點四　能量轉化和轉移的有關計算
16．如圖所示為四缸發動機工作原理：內燃機通過連桿把四個氣缸的活塞連在一根曲軸上，并使各氣缸的做功過程錯開，在飛輪轉動的每半周里，都有一個氣缸在做功，其他三個氣缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作。
(1)發動機在做功沖程里，高溫、高壓的燃氣推動活塞向下運動，對外做功，同時將　 　能轉化為　 　能。
(2)有一臺四缸發動機，其主要技術指標如表所示。其中排量等于四個氣缸工作容積的總和，氣缸工作容積指活塞從上止點到下止點所掃過的容積，又稱單缸排量，它取決于活塞的面積和活塞上下運動的距離(即沖程長)。轉速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉的周數。
排量 2.0 L
輸出功率 120 kW
轉速 6 000 r/min
①該發動機在1 s內做功　 　J，單缸排量　 　L。
②在每個做功沖程里，發動機做功W＝　 　J。
(3)在做功沖程里，燃氣對活塞所做的功可表示為W＝pV，式中p表示燃氣對活塞的壓強，則p＝　 　Pa。(1 L＝10－3 m3)
17．某家庭用燃氣熱水器將質量為100 kg，溫度為20 ℃的自來水加熱到50 ℃，消耗的天然氣體積為0.4 m3(假設天然氣完全燃燒)。已知水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃)，天然氣的熱值為3.5×107 J/m3。求：
(1)水吸收的熱量。
(2)該熱水器工作時的熱效率。第十四章　內能的利用
　本章總結提升　
　　　　　　　
熱點一　熱機的沖程及能量轉化
　　　　　　　　　　　　　　　
1．［新素材·安全與健康］救災汽車正在公路上急馳，突然發現山體滑坡，緊急剎車。此時剎車片和輪胎都變熱，汽車的機械能轉化為　內　能，但能量的總量是　守恒　的。
2．如圖所示為氫氣爆炸實驗裝置，向紙杯中通入適量的氫氣與空氣混合，用火柴點燃氣體，發生爆炸，紙杯被崩起，此過程的能量轉化與汽油機的　做功　沖程相同。
第2題圖　　　　第3題圖
3．小明家買了輛家用轎車，小明很喜歡。一天，當爸爸檢查發動機時，發現發動機上有火花塞，據此可以判斷這臺發動機是　汽　油機，如圖所示是　吸氣　沖程。
4．［新素材·安全與健康］在消防安全教育中，消防員給同學們做了“面粉爆炸實驗”，如圖所示，在無蓋小筒里放入干燥面粉，點燃蠟燭，用筒蓋蓋上大筒，向小筒內鼓入空氣，使面粉彌漫在大筒內，面粉迅速被點燃引發爆炸，把筒蓋沖起。筒蓋被沖起的過程與汽油機的　做功　沖程能量轉化情況相同。
5．［新課標·模型建構］上世紀人類制成了世界上第一盞用海浪發電的航標燈。它的氣室示意圖如圖所示，其工作原理是利用海浪上下起伏將空氣吸入氣室，推入工作室后再壓縮，然后推動渦輪機帶動發電機發電。下列說法錯誤的是( D )
A．當海水下降時，類似于汽油機的吸氣沖程
B．當海水上升時，類似于汽油機的壓縮沖程
C．推動渦輪氣流，類似于手搖發電機的外力
D．整個工作原理，和四沖程汽油機完全一樣
6．一臺四沖程內燃機轉速為600 r/min，則( D )
A．每分鐘內做功150次，共有600個沖程
B．每分鐘內做功600次，共有1 200個沖程
C．每秒鐘內做功20次，共有10個沖程
D．每秒鐘內做功5次，共有20個沖程
熱點二　熱機的效率
7．某臺四沖程汽油機的轉速為1 200 r/min，在1 s內汽油機對外做了　10　次功。如果汽油機在某段時間內消耗了400 g汽油，則汽油完全燃燒可放出熱量為　1.84×107　J。(q汽＝4.6×107 J/kg)
8．［跨學科·物理學與日常生活］冬天利用循環流動熱水可為房間供暖，一段時間內提供的熱水質量為1 000 kg、溫度為60 ℃，出水的溫度為40 ℃，則這段時間水向外界放出　8.4×107　 J的熱量。若這些熱量全部由天然氣完全燃燒提供，需要燃燒　1.2　m3天然氣。［c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q天然氣＝7×107 J/m3］
9．汽車以某速度在一段平直公路上勻速行駛27 km，消耗汽油2 L，汽油完全燃燒放出的熱量為　6.75×107　J；若汽油機的效率為30%，汽車的牽引力為　750　N。(q汽油＝4.5×107 J/kg，ρ汽油＝0.75×103 kg/m3)
10．甲、乙兩輛汽車的熱機效率η甲＜η乙，在水平高速公路上勻速行駛時動力相同。甲車行駛50 km消耗的汽油為4 L，則乙車行駛100 km消耗的汽油可能為( A )
A．7 L　　B．8 L　　C．9 L　　D．10 L
11．雙燃料汽車以天然氣或汽油作為燃料，以下說法正確的是( C )
A．燃料的熱值越大，燃燒時放出的熱量越多
B．以天然氣為燃料，汽車發動機的效率可以達到100%
C．在壓縮沖程中，燃料混合物的溫度升高，內能增大
D．與天然氣相比，汽油燃燒時對環境的污染較小
12．［新素材·現代科技］2024年11月，搭載燃氫發動機的國產大卡車成功下線，標志著我國自主研發的大馬力燃氫發動機技術邁向實際應用。某次測試中該卡車行駛1 h，消耗氫氣25 kg，發動機輸出功率350 kW。已知氫氣的熱值為1.4×108 J/kg。求：
(1)氫氣完全燃燒放出的熱量。
(2)燃氫發動機的效率。
解：(1)消耗的氫氣完全燃燒產生的熱量Q放＝qm＝1.4×108 J/kg×25 kg＝3.5×109 J。
W有＝P輸出t＝350 kW×1 h＝350 000 W×3 600 s＝1.26×109 J，發動機的效率η＝×100%＝36%。
熱點三　能的轉化和守恒
13．［跨學科·物理學與日常生活］“溜溜球”是學生喜愛的一種玩具。如圖所示，使用時將線繞好，然后手持繩的上端自由釋放。假如手不提拉，由于空氣阻力，“溜溜球”上升的高度將越來越小，這一過程中　機械　能轉化為　內　能；為使“溜溜球”上升的高度不變，在其上升的過程中，人必須提拉繩子，提拉的過程實質上是人通過繩對“溜溜球”　做功　(選填“做功”或“熱傳遞”)的過程，從而使它的機械能得到不斷補充。
第13題圖　　　　第15題圖
14．［中華優秀傳統文化］中華藝術“烙畫”相傳源于秦朝，即用火燒鐵桿(現代發展為電烙鐵)在物體上熨出烙痕作畫。電烙鐵通電升溫的過程是能量的　轉化　過程，“畫布”升溫的過程是能量的　轉移　(前兩空均選填“轉化”或“轉移”)過程。整個過程中，能量　是　(選填“是”或“不是”)守恒的。
15．世界上還有許多欠發達地區至今用不上電，美國哈佛大學的學生設計制作了一種發電足球。球在被踢的過程中，其內部裝置能夠發電，并將產生的電能儲存在蓄電池中，用來點亮LED燈，該過程中的能量轉化形式是( A )
A．動能→電能→化學能→光能
B．電能→動能→化學能→光能
C．動能→電能→光能→化學能
D．電能→動能→光能→化學能
熱點四　能量轉化和轉移的有關計算
16．如圖所示為四缸發動機工作原理：內燃機通過連桿把四個氣缸的活塞連在一根曲軸上，并使各氣缸的做功過程錯開，在飛輪轉動的每半周里，都有一個氣缸在做功，其他三個氣缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作。
(1)發動機在做功沖程里，高溫、高壓的燃氣推動活塞向下運動，對外做功，同時將　內　能轉化為　機械　能。
(2)有一臺四缸發動機，其主要技術指標如表所示。其中排量等于四個氣缸工作容積的總和，氣缸工作容積指活塞從上止點到下止點所掃過的容積，又稱單缸排量，它取決于活塞的面積和活塞上下運動的距離(即沖程長)。轉速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉的周數。
排量 2.0 L
輸出功率 120 kW
轉速 6 000 r/min
①該發動機在1 s內做功　1.2×105　J，單缸排量　0.5　L。
②在每個做功沖程里，發動機做功W＝　600　J。
(3)在做功沖程里，燃氣對活塞所做的功可表示為W＝pV，式中p表示燃氣對活塞的壓強，則p＝　1.2×106　Pa。(1 L＝10－3 m3)
17．某家庭用燃氣熱水器將質量為100 kg，溫度為20 ℃的自來水加熱到50 ℃，消耗的天然氣體積為0.4 m3(假設天然氣完全燃燒)。已知水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃)，天然氣的熱值為3.5×107 J/m3。求：
(1)水吸收的熱量。
(2)該熱水器工作時的熱效率。
解：(1)溫度變化量為50 ℃－20 ℃＝30 ℃，水吸收的熱量Q吸＝cmΔt＝4.2×103 J/( kg·℃)×100 kg×30 ℃＝1.26×107 J。
(2)天然氣完全燃燒放出的熱量Q放＝V天然氣q＝0.4 m3×3.5×107 J/m3＝1.4×107 J，該熱水器工作時的熱效率η＝×100%＝90%。

展開更多......

收起↑