期末复习专题二 内能的利用
一、填空题
1.当今社会,人类制造了很多垃圾,对垃圾的处理非常重要。垃圾填埋气发电厂将垃圾填埋后,采用科学方法使其发酵,并把产生的填埋气收集起来用于发电,这个过程是将垃圾的 化学 能转化成电能,既能缓解用电问题,又能解决环境污染。
2.图甲中,迅速向下压活塞,能量的转化情况是 机械能转化为内能 。图乙内燃机的工作过程中与图甲能量转化情况相同的是 B (填字母)。
3.如图所示,用酒精灯给水加热一段时间后,观察到软木塞冲出试管口。
(1)软木塞冲出试管口,说明力能改变物体的 运动状态 ;
(2)此过程中,水蒸气减少的内能 大于 (选填“大于”“等于”或“小于”)软木塞增加的机械能,这与热机的 做功 冲程相似。
4.一个成年人参加一次长跑,身体消耗的能量为6.6×106 J,这些能量相当于完全燃烧0.55 kg的干木柴才能得到,则干木柴的热值为 1.2×107 J/kg,干木柴用掉一半后,剩余干木柴的热值将 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
5.某台汽油机飞轮的转速为1800 r/min,在1 s内,汽油机完成了 15 个工作循环。某台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,则可放出热量 2.3×107 J(q汽油=4.6×107 J/kg)。
6.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”的热值是天然气的10倍,则完全燃烧0.5 kg“可燃冰”放出的热量为 2.1×108 J;若在不考虑热量损失的情况下,这些热量能使800 kg、45 ℃的水刚好沸腾,则此时水的沸点是 107.5 ℃,水面上方的气压 大于 (选填“大于”“小于”或“等于”)1个标准大气压[q天然气=4.2×107 J/kg,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]。
二、选择题
7.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 (B)
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
8.小明用煤气灶烧水时,进行了如下思考,正确的是 (C)
A.煤气燃烧越充分,其热值越大
B.加热过程中水的比热容变大
4
C.壶内水温度升高的过程中内能增大
D.水沸腾过程中吸收热量,温度不断升高
9.智轨列车融合了有轨电车和公共汽车的优势,零排放、无污染。智轨列车的动力系统在输出动力的过程中 (A)
A.电能转化为机械能
B.内能转化为机械能
C.机械能转化为电能
D.机械能转化为内能
10.根据能量守恒定律,下列情形可能发生的是 (B)
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
11.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2000 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 (D)
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
三、实验题
12.小明同学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的大小关系。
(1)小明是这样设想的:从热值的概念看,燃料热值=。热值的大小可由两个量计算得出,类比物体运动快慢、做功快慢的比较,他想比较两种燃料的热值大小需要关注两个量:第一个是燃料完全燃烧放出的热量。热量在初中物理中没有办法直接测量进行比较,可以转化为“比较水吸收的热量”。第二个是在实验中还应控制煤油和菜籽油的 质量 相同。根据上述实验设计思想,他组装了如图所示的装置进行实验,这两套装置除酒精灯中燃料外其余完全相同;
(2)小明记下温度计的示数,点燃灯具开始对水进行加热,当灯中燃料燃尽时,又记录了温度计的示数。实验记录如表所示,分析可得:煤油和菜籽油两种燃料中,热值较大的是 煤油 ;
燃料
加热前的水温/℃
燃料燃尽后的水温/℃
煤油
25
44
25
34
4
菜籽油
(3)小明同学还设想:根据水的质量和变化的温度计算出水吸收的热量,它等于燃料燃烧放出的热量,再除以燃料的质量就可以准确地计算出两种燃料热值的具体数值。他这种设想不可行的原因是 燃料燃烧放出的热量并未全部被水吸收(合理即可) (写出一种即可)。
四、计算题
13.用天然气灶给水加热,在一个标准大气压下,把体积为10 L,温度为15 ℃的水加热到沸腾,求:
(1)水吸收了多少热量[ρ水=1.0×103 kg/m3,c水=4.2×103 J/(kg·℃)]?
(2)若不计热量损失,需要燃烧多少立方米的天然气(q天然气=4.2×107 J/m3)?
解:(1)水的体积
V=10 L=10 dm3=10-2 m3
水的质量
m=ρ水V=1.0×103 kg/m3×10-2 m3=10 kg
水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×(100 ℃-15 ℃)=3.57×106 J
(2)不计热量损失,则有Q吸=Q放,由Q放=Vq可知,需要天然气的体积
V==0.085 m3
14.在一个标准大气压下,用炉子将10 kg的水从20 ℃加热至沸腾,燃烧了0.5 kg的焦炭,已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),焦炭的热值为3.0×107 J/kg。求:
(1)水吸收的热量;
(2)0.5 kg焦炭完全燃烧释放的热量;
(3)炉子烧水的效率。
解:(1)水吸收的热量
Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×106 J
(2)0.5 kg焦炭完全燃烧释放的热量
Q放=m焦炭q=0.5 kg×3.0×107 J/kg=1.5×107 J
(3)炉子烧水的效率
η=×100%=×100%=22.4%
4
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