考点18：内能的利用

一、选择题1.（2019黑龙江省绥化市，题号5，分值2）【答案】B【解析】汽油机的一个循环中有四个冲程，依次是：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，只有在做功冲程中汽油机对外做功，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的；图A是排气冲程，图B是做功冲程，图C是压缩冲程，图D是吸气冲程；故选B.2.（2019鄂州市，题号16，分值2）16．小曦用高压锅帮妈妈煲鸡汤时，联想到了许多物理知识。下列说法不正确的是A．高压锅煲汤更快是因为液面上方的压强越大，液体的沸点越高B．鸡汤沸腾过程中吸收热量，温度不变，内能不变C．煲鸡汤过程中，限压阀转动，此过程的能量转化与内燃机的做功冲程相似D．限压阀口“烟雾缭绕”，这是水蒸气液化形成的小水珠【答案】B【解析】用高压锅煲汤是利用提高锅内气压来提高水的沸点，故A正确；正在沸腾的鸡汤，温度虽然不变，但不断吸收热量，所以其内能增加，故B错误；煲鸡汤过程中，限压阀转动，此过程的能量转化情况是内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程相似，故C正确；限压阀口“烟雾缭绕”，“烟雾”是水蒸气遇冷液化形成的小水珠，故D正确。3.（2019鄂州市，题号17，分值2）17．关于内能、温度和热量，下列说法中正确的是A．0℃的冰没有内能B．质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量越多，其热值越大 C．物体吸收热量，温度不一定升高D．热传递过程中，内能总是从内能多的物体向内能少的物体转移【答案】C【解析】任何物体都有内能，物体的内能不会为零，故A错误；质量相等的不同燃料完全燃烧时放出的热量越多，其热值越大，故B错误；晶体熔化时吸收热量，但温度保持不变，故C正确；热传递过程中，内能总是从温度高的物体向温度低的物体转移，故D错。4.（2019上海市，第5题，2分）【答案】C【解析】四冲程汽油机工作过程中，有两次能的转化，其中压缩冲程把机械能转化为内能，做功冲程把内能转化为机械能，因此本题选C。5.（2019四川省内江市，第9题，4分）下列列说法正确的是A.汽车司机使用安全带是为了减小惯性B.电磁波没有污染，所以没有必要对它采取防护措施C.四冲程汽油机的做功冲程将内能转化为机械能D.扩散现象只能在气体和液体中发生【答案】C【解析】A.汽车司机使用安全带是为了减小由于惯性造成的危害，惯性大小只与质量有关，错误；B.电磁辐射对人体有害，应采取防护措施，错误；C.四冲程汽油机的做功冲程将燃料燃烧释放的内能转化为机械能，正确；D.扩散现象可以在气体、液体和固体中发生，错误。6.（2019云南省昆明市，题号5，分值3） 【答案】C【解析】甲图中两个气门均关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，故A不符合题意；乙图中进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，故B不符合题意；丙图中进气门关闭、排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，故C符合题意；丁图中两个气门均关闭，活塞向下运动，是做功冲程，故D不符合题意.7.（2019山东省潍坊市，题号11，分值4）关于热现象，下列说法正确的是（　　）A．液体很难被压缩，说明分子间有引力B．内能和温度有关，0℃的冰块没有内能C．常用水作冷却剂，是利用了水比热容大这一性质D．四冲程内燃机工作时，压缩冲程将机械能转化为内能【答案】CD【解析】A、液体很难被压缩，说明分子间有斥力，故A错误；B、任何温度的物体都具有内能，故B错误；C、常用水作冷却剂，利用了水比热容较大的性质，这样在同等情况下可以吸收更多的热量，故C正确；D、压缩冲程活塞压缩燃料混合物做功，将机械能转化为内能，故D正确。故选：CD。8.（2019山东省潍坊市，题号3，分值3）西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭，于2019年4月20日将第四十四颗北斗导航卫成功送上太空。下列说法中正确的是（　　） A．火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的比热容大B．火箭升空过程中，燃料燃烧将机械能转化为化学能C．北斗导航卫星加速升空过程中，其动能和重力势能均增大D．北斗导航卫星加速升空过程中，其惯性增大【答案】C【解答】A、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错误；B、火箭升空的过程中，燃料燃烧释放出的内能转化为机械能，故B错误；C、北斗导航卫星加速升空的过程中，速度增大，高度增大，因此动能和重力势能都增大，机械能的总量也增大，故C正确；D、北斗导航卫星加速升空过程中，其质量不变，惯性不变，故D错误。故选：C。9.（2019宁夏省，3，3分）【答案】C【解析】从题意中判断出“点燃木星”将地球推开时能量的转化情况，再根据热机的工作循环中能量的转化情况来分析解答。由题意可知，“点燃木星”将地球推开时，内能转化为机械能，而在热机的工作循环中只有在做功冲程中内能转化为机械能，ABD错误，C正确。故选C。10.（2019黑龙江省大庆市，第6题，4分） 如图是太阳能汽车在平直公路上匀速行驶的情形。若不计空气阻力对汽车的影响，则下列说法正确的是。A.汽车的重力和地面对汽车的支持力是相互作用力。B.汽车受到两对平衡力的作用C.由于速度大。所以惯性大使得汽车急刹车不能立即停止。D.太阳能汽车行驶时是将太阳能直接转化为机械能。【答案】B【解析】汽车的重力和地面对汽车的支持力是一对平衡力，所以A错。汽车竖直方向上受重力和地面对汽车的支持力，水平方向上受向前的牵引力和向后的阻力，所以B正确。惯性只与质量有关，所以C错。太阳能汽车行驶时是将太阳能转化为电能，电能再转化为机械能。所以D错。11.（2019湖北省武汉市，题号11，分值3分）【答案】A【解析】汽油机四个冲程的特点：吸气冲程吸入汽油和空气的混合气体，故A正确；压缩冲程是通过做功的方式使气缸内的内能增加，故B错误；做功冲程中部分能量转化为机械能，大部分能量损失了，故C错误；排气冲程中，废弃带走大部分能量，故D错误；故选A。12.（2019四川省巴中市，第6题，2分）列关于内燃机说法正确的是（）A.柴油机吸气冲程吸人的是柴油和空气的混合物B.汽油机气缸顶部有喷油嘴C.做功冲程中内能转化为机械能D.内燃机功率越大，效率越高【答案】C 【解析】柴油机吸气冲程吸人的只有空气，所以A错。汽油机气缸顶部有火花塞，所以B错。做功冲程中内能转化为机械能，所以C正确。内燃机功率与效率越是两个不同的物理量。没有关系，所以D错。13.（2019江苏省无锡市，题号10，分值2）【答案】D【解析】由题知，电火花发生器点火后将盒盖顶出，此时燃气的内能转化为盒盖的机械能，这与热机的做功冲程的能量转化方式相同，故D选项正确。14.15.16.17.18.19.20.21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.31. 32.33.34.35.36.37.38.39.二、填空题1.（2019贵州省铜仁市，第33题，2分）【答案】做功比热容【解析】四冲程汽油机工作循环中，做功冲程把燃料燃烧释放的内能转化为机械能；汽油机用水作冷却剂，是因为水的比热容大，吸热和质量相同时，温度升高度数小。2.（2019湖北省荆州市，题号27，分值4）27.2018年4月25日上午，习近平总书记来到荆州港码头乘船，沿江察看荆江两岸生态环境和发展建设情况，强调长江经济带建设要“共抓大保护，不搞大开发”．合理分类和利用垃圾可以保护环境、变废为宝．在一定条件下，1t生活垃圾能“榨”出140kg燃料油．若燃料油的热值为4.0×107J/kg，某城镇每天产生50t生活垃圾，则这些垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧释放出的热量为_____________J．在一个标准大气压下，这些热量的30%被500m330℃的水吸收，则水温能升高_______℃．[c水=4.2×103J/（kg•℃），ρ水=1.0×103kg/m3]【答案】）2.8×1011；40；【解析】50t生活垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧释放出的热量：Q放=mq=50×140kg×4.0×107J/kg=2.8×1011J；由得，水的质量：m′=ρV=1.0×103kg/m3×500m3=5×105kg，水吸收的热量：Q吸=30%Q放=30%×2.8×1011J=8.4×1010J，由Q吸=cm△t得，水升高的温度：. 3.（2019年菏泽，题号17，分值2）【答案】2.3×108废气和噪声【解析】汽油完全燃烧可放出的热量：；燃油汽车所产生的废气和噪声会对环境造成污染。4.（2019山西省，题号38，分值2）【答案】不可行能量不可能凭空产生也不能凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式，且能量是守恒的，水和发电机运转过程中，必然要消耗能量，即能量会不变【解析】能量不可能凭空产生也不能凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式，且能量是守恒的，水和发电机运转过程中，必然要消耗能量，即能量会不变，因此不可能实现让水车持续转动的现象.5.（2019四川省眉山市，18，4分）发动机是汽车的核心部件，某汽车发动机是以92号汽油为燃料的内燃机，其一个工作循环的四个冲程如图所示，表中给出了发动机的相关数据（空燃比是指汽缸内空气和燃油的质量比）。单缸四冲程内燃机完成一个工作循环时，图中四个冲程的顺序是__________________，燃料完全燃烧放出的热量是___________J。 【答案】乙、甲、丁、丙；9.2×103。【解析】根据热机的工作循环中四个冲程和热值的计算，结合题意来分析解答即可完成。单缸四冲程内燃机的一个工作循环包含四个冲程，按顺序为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，所以按顺序排列为乙、甲、丁、丙。　由于混合气体的密度为1.3kg/m3，所以m=ρV=1.3kg/m3×2×l0-3m3=2.6×l0-3kg。从空燃比可以看出，其中汽油的质量占总质量的，所以可得其中汽油的质量为。这样便找到了汽缸内混合气体中，汽油的质量。再根据Q＝mq＝2×l0-4kg×4.6×107J/kg＝9.2×103J。6.（2019四川省攀枝花市，题号，分值）【答案】无规则做功【解析】能够闻到酒精的气味，是因为酒精分子运动到了实验者的鼻子周围，说明分子做无规则运动；加热一段时间，塞子被冲出，内能转化为机械能，于此相同能量转化过程的是汽油机的做功冲程.7.（2019四川省攀枝花市，题号19，分值2） 【答案】热传递【解析】天然气燃烧放出热量，传递给水，被水吸收从而改变水的内能；8.（2019四川宜宾，10，4）【答案】8×109内【解析】燃料燃烧放出的热量Q=mq=200kg×4.0×107J/kg=8×109J燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。9.（2019山东省潍坊市，题号20，分值3）截至2019年4月14日，泸州云龙机场已开通31条航线。从云龙机场飞往北京的某航班在水平跑道上加速的初始阶段，牵引力沿水平方向，大小为9.2×104N，经过的路程为1000m，则牵引力所做的功为　9.2×107　J；若飞机发动机的效率为25%，在此过程中，消耗的汽油为　8　kg，这些汽油的体积为　11.42　m3．（取汽油的密度ρ＝0.7×103kg/m3，汽油的热值q＝4.6×107J/kg）【答案】9.2×107；8；11.42。【解析】（1）小汽车行驶1000m，牵引力做的功为W=Fs=9.2×104N×1000m=9.2×107J；因为，所以发动机做的功为； （2）汽油完全燃烧放出的热量为Q=W总=3.68×108J，因为Q=mq，所以消耗的汽油质量为；（3）由可得，这些汽油的体积.10.（2019广西省北部湾经济区，题号20，分值3）汽车的发动机常用水作为降温的物质，这是因为水的________较大的缘故．汽油的热值是4.6×107J/kg，1kg汽油完全燃烧放出的热量是________．目前热机的效率还比较低，在热机的能量损失中，________带走的能量最多，设法利用这部分能量，是提高燃料利用率的重要措施．【答案】比热容4.6×107废气【解析】因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，汽车发动机常用水来做冷却剂；消耗100g汽油释放的热量：Q汽油＝mq＝1kg×4.6×107J/kg＝4.6×107J；在热机的各种热损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气带走的能量，是提高热机效率的重要措施．11.（2019贵州省贵阳市，第15题，4分）【答案】增大，内【解析】柴油机压缩冲程中，活塞向上运动，使气缸的容积变小，所以气缸内密闭空气的密度不断增大；这时活塞的机械能通过做功转化为被压缩空气的内能，使其温度更高、压强更大。12.（2019黑龙江省齐齐哈尔市，题号16，分值2）如图所示是四冲程汽油机内部剖面图，汽油机工作过程中，________冲程可以使汽车获得动力．汽油机工作时会产生大量热，需要用水进行降温，是利用水的________大的特征．【答案】做功比热容【解析】 四冲程汽油机工作时，只有在做功冲程中将燃料燃烧产生燃气的内能转化为机械能，为内燃机工作提供动力，其它三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的；汽油机工作时会产生大量热，需要用水进行降温，是因为水的比热容比较大，在升高相同的温度时可以吸收更多的热量，降低发动机的温度．13.（2019黑龙江省齐齐哈尔市，题号17，分值2）如图所示是观察海波熔化现象的实验装置，海波在熔化过程中温度不变，内能________（选填“变大”、“变小”或“不变”）．实验过程中完全燃烧了5g酒精，放出的热量为________J．（q酒精＝3.0×107J/kg）【答案】变大1.5×105【解析】海波是晶体，熔化过程中吸收热量，内能增加，温度不变；完全燃烧5g酒精放出的热量：Q＝mq＝5×10﹣3kg×3.0×107J/kg＝1.5×105J．14.（2019湖北省武汉市，题号21，分值3）【答案】增大；升高；1.5 【解析】卫星上升时，高度增大，速度增大，机械能增大；火箭外壳与大气发生摩擦，产生大量的热，温度升高；电磁波的速度与光速相同v=3×108m/s,15.（2019吉林省长春市，13，2分）煤是（选填“可”或“不可”）再生能源。相等质量的煤和木柴完全燃烧，煤放出的热量比木柴的多，说明煤的热值比木柴的热值。【答案】不；大。【解析】根据能源的分类和热值的相关知识，结合题意来分析解答。煤燃烧完后，在短时间内不可能恢复，所以属于不可再生能源；由题意可知，质量相同的煤和木柴燃烧，煤放出的热量更多，说明煤的热值更大。16.（2019内蒙赤峰，14，2）【答案】2.1×109J104【解析】这些燃料油完全燃烧时释放出的热量Q=mq=140kg×1.5×107J/kg=2.1×109J这些热量可以使质量为m的水温度升高50̊C：m=Qc∆t=2.1×109J4.2×103J/(kg∙℃)×50℃=104kg17.（2019四川省巴中市，第22题，2分）为了减少大气污染，可对秸秆进行回收加工制成精秆煤，完全燃烧2kg秸秆煤可放出J热量;若这些热量完全被水吸收，可使kg水温度由20℃升高到60℃.(已知)【答案】4.2×107J250【解析】完全燃烧2kg秸秆煤，放出热量。可加热水的质量。 18.（2019江苏省常州市，题号17，分值3）【答案】做功；内；不变【解析】汽车的汽油机是在做功冲程将内能转化为机械能；汽油的热值是汽油的一种属性，与汽油的质量无关，所以在行驶过程中，汽油越来越少，但是汽油的热值保持不变的.19.（2019江苏省常州市，题号27，分值6）【答案】（1）8.4×106；（2）2.5【思路分析】（1）根据Q吸=cm△t求出水吸收的热量；（2）根据求出Q放，根据Q放=mq求出节约的木材质量.【解题过程】（1）桶内的水吸收的热量Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg·℃)×1.0×103kg/m3×50×10-3m3×（60℃-20℃）=8.4×106J；（2）由于木材完全燃烧放出的热量28%被水吸收，则木材完全燃烧放出的热量Q放=Q吸/η=8.4×106J/28%=3×107J，可以节约的木材质量m=Q放/q=3×107J/1.2×107J/kg=2.5kg.20.（2019江苏省无锡市，题号18，分值2）【答案】4.2×105J0.01kg【解析】水吸收热量Q吸=cm水△t=4.2×103J/（kg•℃）×4kg×（50℃-25℃）=4.2×105J。根据水吸收的热量等于煤气燃烧放出的热量，即Q放=Q吸=4.2×105J，根据Q放=mq得煤气的质量 21.22.23.24.25.26.27.28.29.30.31.32.33.34.35.36.37.38.39.三、解答题1.（2019贵州省贵阳市，第20题，3分）【思路分析】在整个过程中，砝码重力做的功会转化为木块和砝码的动能、及由于摩擦产生的内能，虽然不计空气阻力及线与滑轮间的摩擦，但木块与桌面的摩擦同样会产生内能。据此可做出解答和判断。 【解题过程】答：木块增加的动能E小于砝码重力做的功W。因为在往托盘中加砝码后，木块和砝码都会做加速运动，而且木块在桌面上运动时克服摩擦力做功，因而砝码重力做的功会转化为木块和砝码的动能、及由于摩擦产生的内能。所以木块增加的动能E小于砝码重力做的功W。2.（2019内蒙古省通辽市，第24题，4分）【答案】（1）汽车功率为1.2×105W；（2）燃烧汽油的质量为0.22kg。【思路分析】（1）汽车匀速行驶，牵引力等于阻力，可求发动机做功，利用计算功率；（2）已知有用功与效率，可求总功，即燃料燃烧放出热量，利用Q放=mg计算汽油的质量。【解题过程】（1）汽车匀速行驶，牵引力：F=f=4000N，发动机做功：W有=Fs=4000N×1.2×103m=4.8×106J，汽车功率：；（2）由得，汽油燃烧放出的热量：,燃烧汽油的质量：。3.（2019云南省，题号23，分值8）太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进了千家万．如图所示，某家庭太阳能热水器接收太阳能总有效面积为2m2，1m2面积上1h接收到的太阳能平均为2.52×106J，若阳光照射该热水器5h，可以使量为80kg的水温度升高30℃[c＝4.2×103J/(kg·℃)，q干木柴＝1.2×107J/kg]，求（1）水吸收的热量； （2）若这些水吸收的热量全部由燃烧干木柴来提供，需要完全燃烧多少千克干木柴(假设干木柴完全燃烧放出的热量全部被水吸收)；（3）该太阳能热水器的效率及开发利用太阳能的优点．【答案】（1）1.008×107J（2）0.84kg（3）40%节能、环保【解析】（1）水吸收的热量Q水＝cm水△t＝4.2×103J/(kg·℃)×80kg×30℃＝1.008×107J；（2）干木柴完全燃烧放出的热量全部被水吸收：Q放＝Q吸＝1.008×107J；干木柴的质量：；（3）热水器吸收的太阳能：Q＝2.52×106J×2×5＝2.52×107J；太阳能热水器的效率：；太阳能是一种清洁、无污染、可再生能源，它能量丰富，取之不尽用之不竭，是一种新型的能源，越来越被广泛利用．4.（2019贵州省安顺市，题号17，分值6）如图所示是一款新型四轮沙滩卡丁车，其满载时的质量为600kg，每个车轮与沙滩接触的面积为500cm2，卡丁车满载时在水平沙滩上匀速直线运动，10min行驶6km，它的发动机功率恒为11.5kW。（1）当卡丁车满载并静止在水平沙滩上时，它对沙滩的压强为多少帕？（2）此次行驶中卡丁车所受的阻力为多少牛？（3）该卡丁车以汽油为燃料，若在这次行驶中消耗汽油0.6kg，求该卡丁车汽油机的效率。（q汽油＝4.6×107J/kg）网版权所有 【思路分析】（1）知道卡丁车满载时的质量，利用G＝mg求其重力，卡丁车满载时对地面的压力等于其重力，知道受力面积，利用p=FS求出压强；（2）求出卡丁车的行驶速度，利用P＝Fv求此次行驶中卡丁车的牵引力，即f＝F；（3）η=WQ放求汽油机的效率。【解题过程】解：（1）卡丁车满载时的重力：G＝mg＝600kg×10N/kg＝6000N，卡丁车满载时对地面的压力：F＝G＝6000N，受力面积：S＝4×500cm2＝2000cm2＝0.2m2，卡丁车满载时对地面的压强：p=FS=6000N0.2m2=3×104Pa；（2）卡丁车的行驶速度：v=st=6000m600s=10m/s，由P＝Fv得牵引力：F牵=Pv=1.15×104W10m/s=1.15×103N，由于车匀速行驶，牵引力与阻力是一对平衡力，则卡丁车所受的阻力：f＝F牵＝1.15×103N；（3）卡丁车汽油机的效率：η=W有Q放×100%=Ptmq×100%=1.15×104W×600s0.6kg×4.6×107J/kg×100%＝25%。答：（1）当卡丁车满载并静止在水平沙滩上时，它对沙滩的压强为3×104Pa；（2）此次行驶中卡丁车所受的阻力为1.15×103N；（3）该卡丁车以汽油为燃料，若在这次行驶中消耗汽油06kg，卡丁车汽油机的效率为25%。 5.（2019湖北省孝感市，题号16，分值6）一辆厢式小货车某次运货，满载后总质量是5.0×103kg，在平直的公路上匀速行驶100km，耗油10kg，货车受到的阻力是总重力的0.05倍，发动机的牵引功率是50kW（油的热值是5.0×107J/kg，g＝10N/kg），求：（1）货车受到的牵引力；（2）货车匀速行驶的速度；（3）货车发动机的效率。【思路分析】（1）根据G＝mg求出总重力，匀速运动时货车受的牵引力等于阻力，求出货车受到的牵引力；（2）根据P＝Fv求出行驶速度；（3）根据W＝Fs求出牵引力做的功。再根据Q＝mq求出燃油燃烧放出的总能量，根据η=WQ求出效率。【解题过程】解：（1）货车受到的重力：G＝mg＝5.0×103kg×10N/kg＝5.0×104N，货车做匀速运动，所以货车受的牵引力：F＝f＝0.05G＝0.05×5.0×104N＝2500N；（2）由P＝Fv得，货车匀速行驶的速度：v=PF=50000W2500N=20m/s；（3）牵引力做的功：W＝Fs＝2500N×1×105m＝2.5×108J，燃油燃烧放出的总能量：Q＝mq＝10kg×5.0×107J/kg＝5.0×108J，货车发动机的效率：η=WQ×100%=2.5×108J5×108J×100%＝50%。 答：（1）货车受到的牵引力为2500N；（2）货车匀速行驶的速度为20m/s；（3）货车发动机的效率为50%。