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第6讲 内能的利用
热值
1．关于燃料及其热值，下列说法中正确的是()
A．燃料完全燃烧时，它的热值最大
B．没有燃烧的燃料，热值等于零
C．煤燃烧时放出的热量，一定比计算值小
D．燃料燃烧时，产生的温度越高，放出的热量越多
2．(2017·临夏)2016年8月，我国发射了全球首颗量子卫星，为了纪念墨子，这颗卫星被命名为“墨子号”．发射卫星的火箭常使用液态氢作为燃料，主要是因为液态氢具有()
A．较小的密度 B．较大的比热容
C．较低的沸点 D．较高的热值
热机 能量转化与守恒
3．(2018·滨州)如图是内燃机工作循环中的一个冲程，它是()
A．压缩冲程，将化学能转化成内能
B．压缩冲程，将机械能转化成内能
C．做功冲程，将内能转化成机械能
D．做功冲程，将机械能转化成内能
4．世界上还有许多欠发达地区至今用不上电．美国哈佛大学的学生设计制作了一种发电足球，球在被踢的过程中，其内部装置能够发电，并将产生的电能储存在蓄电池中，用来点亮LED灯，该过程中的能量转化形式是()
A．动能→电能→化学能→光能
B．电能→动能→化学能→光能
C．动能→电能→光能→化学能
D．电能→动能→光能→化学能
5．(2017·内江)不同能量之间可以相互转化，在转化过程中，能量的总量保持________．除此之外，能量的转化还存在一定的________性．
热效率
6．(2017·枣庄)如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是()
A．25% B．35% C．40% D．75%
7．某物理兴趣小组的同学用煤炉给10
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dm3的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线．若在6 min内完全燃烧了2 kg的煤，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，煤的热值约为3×107 J/kg.求：
(1)煤完全燃烧产生的热量；
(2)经过6 min时间加热，水所吸收的热量；
(3)煤炉烧水时的热效率．
重难点1 能量的转化
(2018·黑龙江)生活中能量转化的实例很多，下列描述中正确的是()
A．摩擦生热是把内能转化为机械能
B．燃料燃烧放热是把内能转化为化学能
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．摩擦起电是把电能转化为机械能
【变式训练1】 下列现象中，能量如何转化：
(1)篮球加速下落时，________能转化为________能．
(2)陨石坠入大气层剧烈燃烧的过程中，________能转化为________能．
(3)电池放电，将________能转化为________能．
(4)植物的光合作用，将________能转化为________能．
(5)给蓄电池充电，将________能转化为________能．
(6)电热水器烧水，将________能转化为________能．
重难点2 热效率的相关计算
(2018·连云港)天然气热水器将40 kg的水由22 ℃加热到42 ℃，水的内能增加了________J，水的内能增加是通过________方式实现的，若天然气燃烧放出的热量有84%被水吸收，需要消耗________kg的天然气．[已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q天然气＝4×107 J/kg]
【变式训练2】
(2017·福建)用一辆汽车为50 km长的新建大桥进行通车测试，如图所示．汽车总质量为1.5 t，以100 km/h的速度匀速通过大桥，受到的阻力是总重的0.08倍，全程消耗了4 kg的汽油．g取10 N/kg，求汽车通过大桥：
(1)所需的时间；
(2)牵引力所做的功；
(3)汽油机的效率．(q汽油＝4.6×107 J/kg)
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1．(2017·乌鲁木齐)目前我国已将发动机研发列为国家重大科技专项．下列我国“陆、海、空、天”装备中动力机械不属于热机(利用内能做功的机械)的是()
A．中国高铁交流异步牵引电动机
B．052D型导弹驱逐舰燃气轮机
C．歼－20战机涡扇15煤油发动机
D．长征五号火箭液氢液氧发动机
2．(2018·黔南)如图表示的是汽油机工作时的()
A．吸气冲程
B．压缩冲程
C．做功冲程
D．排气冲程
3．(2018·邵阳)小型汽车上的四冲程汽油机中，主要把机械能转化为内能的冲程是()
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
4．(2018·益阳)下列关于热值的说法正确的是()
A．2 kg煤的热值大于1 kg煤的热值
B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多
C．燃料燃烧不完全时热值变小
D．燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关
5．(2018·内江)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
6．(2017·益阳)为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施不能提高热机效率的是()
A．让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全
B．在设计与制造热机时要不断改进与创新，以减少能量的损失
C．尽量减少热机内部各部件间的摩擦
D．尽量增加热机的工作时间
7．大量的研究表明，自然界的能量是守恒的，科学家们将研究的结果概括为能量守恒定律(law of conservation of energy)，即：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式________为其他形式，或者从一个物体________到其他物体，而能的总量保持不变．
8．(2018·临沂)图甲中，迅速向下压活塞，能量的转化情况是________________．图乙内燃机的工作过程中与图甲能量转化情况相同的是________(填图中的代号)．
甲
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A B C D
乙
9．(2018·南充)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．如果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＝4.6×107 J/kg)
10．(2018·咸宁)用天然气烧水，水烧开后，壶盖不断向上跳动，此过程中能量转化与四冲程汽油机的________冲程的能量转化相同；若天然气完全燃烧放出的热量有50%被水吸收，在标准大气压下把5 kg的水从20 ℃加热至沸腾，需完全燃烧________m3天然气．[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q天然气＝4×107 J/m3]
11．(2018·遂宁)我国于2017年5月18日在南海海域成功试采“可燃冰”，“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力，在相同条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量可达到天然气的数十倍．如果“可燃冰”热值是天然气的10倍，设天然气热值为4.2×107 J/kg，完全燃烧0.5 kg“可燃冰”放出的热量为________J；若在不考虑热量损失的情况下，这些热量能使800 kg、45 ℃的水刚好达到沸点，则此时水的沸点是________℃，水面上方的气压________(填“大于”“小于”或“等于”)1标准大气压．[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
12． (2018·河北)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________(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．燃料燃烧时，________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)
13．天然气是一种热值高、污染小的清洁能源，2016年三明市迎来了天然气时代．完全燃烧0.035 m3的天然气放出多少热量？若这些热量完全被水吸收，能使质量为多少的水温度升高50 ℃？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q天然气＝4×107 J/m3]
14．(2018·兰州)下列关于四冲程内燃机的说法中正确的是()
A．热机效率越高，所做的有用功就越多
B．汽油机在吸气冲程中吸入气缸的是空气
C．一个工作循环对外做功一次
D．压缩冲程中将内能转化为机械能
15．(2018·泰安)某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9 km，用时5 min 45 s，消耗燃油1.5 kg，已知汽车的牵引力是2 000 N，燃油的热值为4.6×107 J/kg，假设燃油完全燃烧．通过计算可知，下列结果正确的是()
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①汽车行驶速度是20 km/h ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107 J ③汽车牵引力做功的功率是30 kW ④汽车发动机的效率是20%
A．只有①和② B．只有②和③
C．只有①和④ D．只有②和④
16．(2018·恩施)如图，质量为0.1 kg的铁球从高为2.3 m的斜面顶端无摩擦下滑后，撞击到水平地面上的金属块．假设撞击时铁球的机械能有20%转化成内能，并全部被自身吸收[c铁＝0.46×103 J/(kg·℃)，假设铁球在整个运动过程中与接触面无摩擦、不计空气阻力，g取10 N/kg]．
(1)求铁球下滑到斜面底端的过程中，重力做功多少？
(2)求铁球升高的温度为多少？
答案
基础得分训练
1．C 2.D 3.C 4.A 5.不变 方向 6.B 7.(1)2 kg煤完全燃烧产生的热量：Q放＝mq＝2 kg×3×107 J/kg＝6×107 J
(2)10 dm3水的质量：m＝ρV＝1×103 kg/m3×10×10－3 m3＝10 kg 水所吸收的热量：Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×(80 ℃－20 ℃)＝2.52×106 J (3)煤炉烧水时的热效率：η＝Q吸,Q放＝2.52×106 J,6×107 J＝4.2%
导学提分训练
例1 C
【变式训练1】 (1)重力势 动 (2)机械 内 (3)化学 电
(4)太阳 化学 (5)电 化学 (6)电 内
例2 3.36×106 热传递 0.1
【变式训练2】 (1)由v＝s,t可得，所需的时间：t＝s,v＝50 km,100 km/h＝0.5 h (2)汽车总质量：m车＝1.5 t＝1.5×103 kg
汽车的总重力：G＝m车g＝1.5×103 kg×10 N/kg＝1.5×104 N
汽车受到的阻力：f＝0.08G＝0.08×1.5×104 N＝1.2×103 N
因为汽车匀速通过大桥，所以牵引力：F＝f＝1.2×103 N 牵引力所做的功：W＝Fs＝1.2×103 N×5×104 m＝6×107 J
(3)汽油完全燃烧放出的热量：Q＝m油q＝4 kg×4.6×107 J/kg＝1.84×108 J 汽油机的效率：η＝W,Q＝6×107 J,1.84×108 J＝32.6%
课后提分训练
1．A 2.C 3.B 4.D 5.B 6.D 7.转化 转移 8.机械能转化为内能 B 9.15 2.3×107 10.做功 0.084
11．2.1×108 107.5 大于 12.全部燃烧 化学能 小
13．完全燃烧0.035 m3的天然气放出的热量：Q＝Vq天然气＝0.035 m2×4×107 J/m3＝1.4×106 J 由Q＝cmΔt可得，这些热量完全被水吸收后可加热水的质量：m＝Q,c水Δt＝1.4×106 J,4.2×103 J/(kg·℃)×50 ℃≈6.67 kg 14.C 15.D
16．(1)铁球的重力：G＝mg＝0.1 kg×10 N/kg＝1 N 铁球下滑到斜面底端的过程中，重力做功：W＝Gh＝1
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N×2.3 m＝2.3 J (2)由于铁球从斜面顶端无摩擦下滑，所以该过程中铁球的机械能没有损失，则撞击时铁球的机械能等于最初的重力势能，即W机＝W＝2.3 J 根据题意和Q＝cmΔt可得，铁球升高的温度：Δt＝Q,cm＝2.3 J×20%,0.46×103 J/(kg·℃)×0.1 kg＝0.01 ℃
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