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第十四章 内能的利用章节检测
一．选择题（共 10 小题,每题 3 分）
1．（2018•乐山）下列说法中，正确的是（ ）
A．汽油机在做功冲程中是将机械能转换成内能
B．物体的温度降低时内能减少，所以 0℃冰块的水分子不做热运动
C．沿海地区昼夜温差较小，主要原因是水的比热容较大
D．温度从热量高的物体传递给热量低的物体
2．（2018•眉山）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
3．（2018•泰安）某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶 6.9km，用时 5min45s，消耗燃油
1.5kg，已知汽车的牵引力是 2000N，燃油的热值为 4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可
知，下列结果正确的是（ ）
①汽车行驶速度是 20km/h ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是 6.9×107J
③汽车牵引力做功的功率是 30kW 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
4．（2018•山西模拟）如图是四冲程汽油机工作的示意图，其中表示内能转化为机械能的冲程的是
（ ）
A． B． C． D．
5．（2017 秋•苍溪县校级月考）关于热机，下列说法是正确的（ ）
A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入气缸
C．四冲程汽油机在工作过程中，进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程
D．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大2
6．（2018•锡山区一模）2017 年 4 月 22 日“天宫二号”与“天舟一号”成功对接。我国航空航天技
术又上升到一个新的台阶。如图所示是在对接前从天宫看天舟的图片。下列有关说法正确的是（ ）
A．发射“天舟一号”的火箭主要用液态氢作为燃料，选择该燃料的原因是它的比热容大
B．“天舟一号”所使用的供电装置，最可行的是太阳能电池
C．“天宫二号”与“天舟一号”成功对接后，以“天宫二号”为参照物，“天舟一号”是运动的
D．航天员在飞船外共同作业时可以不借助电子设备直接对话
7．（2018•滨湖区模拟）利用如图所示的装置，为了便于比较酒精和碎纸片的热值，下列做法不正确
的是（ ）
A．酒精和碎纸片的质量相同 B．加热时间相同
C．两只烧杯内水的质量相同 D．两个烧杯要相同
8．（2018•龙华区二模）有关能量转化，下列分析正确的是（ ）
A．滚摆上升的过程中，重力势能转化为动能
B．汽油机在压缩冲程中，内能转化为机械能
C．跳伞运动员在空中匀速下落过程中，机械能转化为内能
D．人造地球卫星从近地点飞向远地点运动时，重力势能转化为动能
9．（2018•端州区校级一模）修建水电站，要选择合适的地方筑坝蓄水，水从高处向下泄落，冲击水
轮机的叶轮，带动发电机发电。在这个过程中，能量的转化顺序为（ ）
A．势能﹣电能﹣动能 B．势能﹣动能﹣电能
C．电能﹣动能﹣势能 D．动能﹣势能﹣电能
10．（2017 秋•抚宁县期末）关于能量守恒定律，下列说法中正确的是（ ）
A．在科学技术日常生活中都适用 B．只在物理和化学等学科问题中适用
C．由于能量守恒，理论上可以有永动机 D．由于能量守恒，热机的效率可以达到 100%
二．多选题（共 4 小题，每题 3 分）3
11．（2018•平谷区一模）有关热现象，下列说法中正确的是（ ）
A．打开香水瓶的瓶塞后，能闻到香水味，这说明香水分子不停地运动
B．燃料的热值越大，完全燃烧时放出的热量越多
C．在四冲程内燃机中，压缩冲程将机械能转化为内能
D．固体在熔化过程中吸收热量，温度保持不变
12．（2017•青羊区模拟）下表是某品牌小轿车的一些技术参数，下列说法不正确的是（ ）
车型 某品牌小轿车
排气量 2.0L
最大功率 60kW
空燃比 15：1
汽油的热值 4.6×107J/kg
A．汽油机的飞轮在 1min 内转动 3000 圈，则高温高压燃气推动活塞做功 1500 次
B．汽油的热值是指汽车的汽油完全燃烧释放的热量
C．汽油机在以最大功率工作时，1min 内做的有用功为 3.6×106J
D．对汽油机发动机进行改进后，汽油发动机的效率可达 100%
13．（2018•玄武区一模）2017 年 4 月 22 日“天宫二号”与“天舟一号”成功对接，天宫二号空间
实验室是继天宫一号后中国自主研发的第二个空间实验室。下列有关说法正确的是（ ）
A．发射“天舟一号”的火箭主要用液态氢作为燃料，选择该燃料的原因是它的热值大
B．“天宫二号”与“天舟一号”成功对接后，以“天宫二号”为参照物，“天舟一号”是静止的
C．天宫二号在发射加速升空的过程中，动能转化为重力势能
D．在天宫二号空间实验室里无法使用天平测物体的质量
14．（2016•槐荫区一模）如图所示是马老师的自制教具。他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把点火
装置紧紧塞进孔中。实验时从瓶口喷入少量雾状酒精并盖上锥形纸筒，用点火装置点燃瓶内酒精，纸
筒即刻飞出。关于此实验，分析正确的是（ ）4
A．矿泉水瓶中的酒精即使没有完全燃烧，其热值也不会变
B．能闻到酒精的气味是因为分 子永不停息地做无规则运动
C．燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的压缩冲程
D．纸筒飞出后矿泉水瓶内气体的内能减小，温度降低
三．填空题（共 6 小题，每题 4 分）
15．（2018•常德）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 2.3×107J 的热量需要完全燃烧 kg 的汽油（汽油的热值为 4.6×107J/kg）
16．（2018•白银）如图所示是四冲程汽油机工作过程的一个冲程，该冲程是将 能转化为
能。
17．（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 （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）
18．（2018•南充）某台汽油机飞轮的转速为 1800r/min，在 1s 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 500g 汽油，若这些汽油完全燃烧，可放出热量 J．（q 汽
油=4.6×107J/kg）
19．（2018•秦淮区一模）风力发电机将风能转化为电能，风能属于 （选填“可再生”或“不
可再生”）能源。若一台风力发电机一天发电 9.2×109J，这些能量相当于完全燃烧 kg 的汽
油放出的热量（q 汽油=4.6×107J/kg）。能源的开发与利用可能会带来一定的环境问题，请从你的生
活实际出发，举出一条有效措施，能够有效地保护环境或有助于社会的可持续发展，你的措施是：
。
20．（2012•蚌埠自主招生）利用图示装置可以将机械能转化为内能。当挂在滑轮上的两个重物落下5
时，装满水的容器中的叶片便转动起来，使水的温度升高。假设两边滑轮所挂重物的质量均为 m1，重
物下落的高度为 h，容器内水的质量为 m2，水升高的温度为△t，水的比热容为 c，这台机器的效率
为 。（用物理量符号表示）
四．实验探究题（共 4 小题，每题 5 分）
21．（2018•石景山区一模）请阅读《汽车发动机与防冻冷却液》并回答问题。
汽车发动机与防冻冷却液
汽车四冲程发动机每个工作循环是由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程组成。发动机工作时，
可燃混合气在汽缸内燃烧的温度可达 2000℃以上。活塞、汽缸和气门等直接与高温可燃混合气接触
的零部件受热，会导致发动机工作温度过高，引起燃烧不正常，甚至发生爆震或早燃。这不仅能使润
滑油燃损或变质，润滑能力下降，零部件急剧磨损，而且还会出现卡死、损坏等现象。为了避免上述
恶果发生，必须采用合理的冷却方法，使发动机保持在一定的温度范围内工作，保证发动机长期正常
运转。
汽车行驶时，为了避免发动机的温度升得很高，通常利用防冻冷却液在散热器管道内循环流动，带走
发动机多余的热量，使发动机能在正常温度范围内工作。防冻冷却液主要由水和防冻剂混合而成。防
冻剂，简称原液，它具有不易汽化、密度比水小等特性。防冻冷却液中防冻剂含量（防冻剂占防冻冷
却液体积的比例）越高，防冻冷却液的比热容就越小。汽车发动机用防冻冷却液降温时，通常要求防
冻冷却液的凝固点应至少比环境最低温度低 10℃，而沸点要高于发动机最高工作温度 5℃以上。如图
甲是某种防冻冷却液的凝固点与原液含量的关系，该种防冻冷却液的沸点与原液含量的关系如图乙所
示。汽车使用与保养时，应合理选择防冻冷却液。6
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）四冲程发动机工作过程中将机械能转化为内能的是 冲程。
（2）请举出一个防冻冷却液中的防冻剂的特性： 。
（3）据天气预报可知：北京城区冬天的最低气温可达﹣17℃．设某汽车的发动机工作温度为 90～101
℃，该汽车在北京城区使用时，请回答下列问题：
①用如图 20 中特性的防冻液时，选下列原液含量为 （填字母）的效果最好。
A．35% B． 45% C．55% D．65%
②请简述选用的理由。
22．（2018•赤峰模拟）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，类比物体运动快慢的比较、物体做功快慢的比较，他想比较两种燃料的热值大小
需要关注两个量：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，在实验中还应控制煤油和菜籽油的 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，这两套装置除灯中燃料外其余完全相同。
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后水温/℃
煤油 25 44
菜籽油 25 34
（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 。
（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
（写出一种即可）。
23．（2018•海丰县模拟）近年来，汽车逐步走进了普通百姓的家庭。7
（1）汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程，一个气缸正常工作四个冲程的顺序是 （对图甲
A、B、C、D 重新排序）；
（2）一台单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为 1800r/min，该汽油机每分钟做功 次，D 图所示
的汽油机冲程是通过 的方式改变燃气内能的。除此之外通过 也可改变物体内能；
（3）图乙所示为内燃机的能流图，内燃机的效率可表示为η= ；
（4）现在很多地方正在使用乙醇汽油。乙醇汽油是一种由乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的替
代能源，其中普通汽油体积占 90%，乙醇（即酒精）体积占 10%．使用乙醇汽油的好处是 ？
（写出一条即可）
24．（2018•汕头一模）随着经济的发展，汽车已成为人们常用的交通工具。一辆使用汽油为燃料的
小汽车，在路面水平的高速公路上匀速行驶。如表是当小汽车以 100km/h 的速度行驶时的部分参数及
相关数据。
发动机功率/W 18750
百公里油耗/L 8
汽油的热值/（J•L﹣1） 3.375×107
①匀速行驶 10km 消耗了 L 汽油；
②消耗的燃油完全燃烧放出的热量为 J；
③此时发动机的效率是 。
五．计算题（共 2 小题，每题 7 分）
25．（2018•芜湖二模）芜湖奇瑞汽车有限公司是一家大型的汽车生产基地。该厂某型号汽车在车型
测试中，在一段平直公路上匀速行驶了 36km，用时 0.5 小时，车的总质量为 3×103kg，受到的阻力
为车重的 0.1 倍，其中 g=10N/kg。求：
（1）该汽车牵引力所做的功；
（2）已知这一过程消耗燃油 1.5×10﹣2m3，则热机在这一过程中消耗的总能量（假设燃油完全燃烧，8
燃油密度为 0.8×103kg/m3，燃油热值 q 为 4.5×107J/kg）；
（3）该汽车发动机的效率；
（4）若该汽车在平直的公路上匀速行驶的路程为 s，发动机牵引力为 F，其发动机效率η，汽油的热
值为 q，请推导该汽车在这段路程内消耗汽油质量的表达式 m= 。
26．（2018•陕西二模）西安市部分公交车用天然液化气为燃料，其主要成分就是甲烷，热值为 3.6×
107J/m3．如果一辆公交车满载乘客时总质量是 6×103kg，那么 10m3 甲烷气体完全燃烧产生的能量可
供公交车满载时以 36km/h 的速度匀速行驶 100min。匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的 0.05
倍，（g 取 10N/kg）求：
（1）这段时间内公交车牵引力所做功的功率。
（2）若 10m3 的甲烷气体完全燃烧所产生的能量被水完全吸收，则能将多少千克的水从 0℃加热到刚
沸腾。[c 水=4.2×103J/（kg•℃），结果保留一位小数]
（3）这段时间内公交车发动机的效率是多大？
一．选择题（共 10 小题）
1．（2018•乐山）下列说法中，正确的是（ ）
A．汽油机在做功冲程中是将机械能转换成内能
B．物体的温度降低时内能减少，所以 0℃冰块的水分子不做热运动
C．沿海地区昼夜温差较小，主要原因是水的比热容较大
D．温度从热量高的物体传递给热量低的物体
【解答】解：9
A、压缩冲程将汽油和空气的混合物压缩，将机械能转化内能，做功冲程将内能转化为机械能，故 A
错误；
B、一切物质的分子都在永不停息的做无规则运动，所以物体的温度降低时内能减少，0℃冰块的水分
子仍然在做热运动，故 B 错误；
C、沿海地区水多，内陆地区水少、沙石多，因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和沙石比较，
吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得沿海地区昼
夜的温差小，故 C 正确；
D、热传递的条件是有温度差，即热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，故 D 错误。
故选：C。
2．（2018•眉山）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
【解答】解：
A、物体吸收热量，温度不一定升高，比如晶体熔化过程中，吸热但温度不变，故 A 错误；
B、热机在使用时会排放出一些有害的气体，造成环境污染，故 B 错误；
C、热值只跟燃料的 种类有关，与燃料的质量无关，故 C 正确；
D、热机工作过程中，在压缩冲程机械能转化为内能，做功冲程内能转化为机械能，故 D 错误。
故选：C。
3．（2018•泰安）某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶 6.9km，用时 5min45s，消耗燃油
1.5kg，已知汽车的牵引力是 2000N，燃油的热值为 4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可
知，下列结果正确的是（ ）
①汽车行驶速度是 20km/h ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是 6.9×107J
③汽车牵引力做功的功率是 30kW 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
【解答】解：
①汽车的行驶速度：10
v= = =72km/h，故①错误；
（2）消耗的燃油完全燃烧放出的热量：
Q 放=mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J，故②正确；
（3）因为匀速行驶，所以汽车受到的牵引力：F=f=2×103N，
该汽车牵引力所做的功：
W=Fs=2×103N×6.9×103m=1.38×107J，
该汽车牵引力所做功的功率：
P= = =40000W=40kW，故③错误；
（4）汽车消耗燃油的产生的热量：
Q 放=mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J，
该汽车的效率：
η= = ×100%=20%，故④正确。
故选：D。
4．（2018•山西模拟）如图是四冲程汽油机工作的示意图，其中表示内能转化为机械能的冲程的是
（ ）
A． B． C． D．
【解答】解：内能转化为机械能的是做功冲程：
A 图：气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，不符合题意；
B 图：气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，符合题意；
C 图：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，不符合题意；
D 图：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，不符合题意。
故选：B。
5．（2017 秋•苍溪县校级月考）关于热机，下列说法是正确的（ ）11
A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入气缸
C．四冲程汽油机在工作过程中，进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程
D．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大
【解答】解：A、汽油机为火花塞，柴油机为喷油嘴，该选项错误；
B、柴油机吸入的只是空气，该选项错误；
C、进、排气门都关闭的是压缩冲程和做功冲程，该选项正确；
D、柴油机的效率比汽油机的高，主要是因为柴油机为压燃式，压缩的程度更高，气缸内温度更高，
能量转化的程度更高，和热值无关。该选项错误；
故选：C。
6．（2018•锡山区一模）2017 年 4 月 22 日“天宫二号”与“天舟一号”成功对接。我国航空航天技
术又上升到一个新的台阶。如图所示是在对接前从天宫看天舟的图片。下列有关说法正确的是（ ）
A．发射“天舟一号”的火箭主要用液态氢作为燃料，选择该燃料的原因是它的比热容大
B．“天舟一号”所使用的供电装置，最可行的是太阳能电池
C．“天宫二号”与“天舟一号”成功对接后，以“天宫二号”为参照物，“天舟一号”是运动的
D．航天员在飞船外共同作业时可以不借助电子设备直接对话
【解答】解：
A、运载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、在太空中是真空，“天舟一号”所使用的供电装置，最可行的是太阳能电池，故 B 正确；
C、“天宮二号”与“天舟一号”成功对接后，“天宮二号”与“天舟一号”的位置保持不变，以“天
宮二号”为参照物，“天舟一号“是静止的，故 C 错误；
D、声音的传播是需要介质的，真空不能传声，所以航天员在飞船外共同作业时需要借助电子设备对
话，故 D 错误。
故选：B。
7．（2018•滨湖区模拟）利用如图所示的装置，为了便于比较酒精和碎纸片的热值，下列做法不正确12
的是（ ）
A．酒精和碎纸片的质量相同 B．加热时间相同
C．两只烧杯内水的质量相同 D．两个烧杯要相同
【解答】解：
为了便于比较酒精和碎纸片的热值，实验时为了控制变量，应用天平分别测出等质量的酒精和碎纸屑，
将其放入装置中的燃烧皿内；因燃料的热值不能直接测量，但燃料燃烧放出的热量可以被水吸收，从
而使水温发生变化；所以可以通过温度计示数的变化（水升高的温度）来比较燃料热值的大小关系，
所以应该控制酒精和碎纸片的质量、两只烧杯内水的质量相同，两个烧杯要相同，故 B 符合题意。
故选：B。
8．（2018•龙华区二模）有关能量转化，下列分析正确的是（ ）
A．滚摆上升的过程中，重力势能转化为动能
B．汽油机在压缩冲程中，内能转化为机械能
C．跳伞运动员在空中匀速下落过程中，机械能转化为内能
D．人造地球卫星从近地点飞向远地点运动时，重力势能转化为动能
【解答】解：
A、滚摆上升的过程中，速度不断减小，动能不断减小，高度不断增大，重力势能在增大，所以是动
能转化为重力势能，故 A 错误；
B、汽油机的压缩冲程中，是将机械能转化为内能，使混合气体的内能增大、温度升高，故 B 错误；
C、跳伞运动员在空中匀速下落的过程中，需要克服空气阻力做功，有一部分机械能转化为内能，故
C 正确；
D、人造地球卫星由近地点飞向远地点运动时，速度减小，则动能减小，高度增加，重力势能增大，
所以是动能转化为重力势能，故 D 错误。
故选：C。
9．（2018•端州区校级一模）修建水电站，要选择合适的地方筑坝蓄水，水从高处向下泄落，冲击水
轮机的叶轮，带动发电机发电。在这个过程中，能量的转化顺序为（ ）13
A．势能﹣电能﹣动能 B．势能﹣动能﹣电能
C．电能﹣动能﹣势能 D．动能﹣势能﹣电能
【解答】解：（1）高处的水流下来时水的重力势能减小，动能增加，重力势能转化为动能；冲击水
轮机的叶轮，是水的动能转移到叶轮上。
（2）水轮机的叶轮，带动发电机发电，将叶轮上的机械能转化成电能。
所以整个过程中，能量是转化的顺序是：势能、动能、电能。
故选：B。
10．（ 2017 秋•抚宁县期末）关于能量守恒定律，下列说法中正确的是（ ）
A．在科学技术日常生活中都适用
B．只在物理和化学等学科问题中适用
C．由于能量守恒，理论上可以有永动机
D．由于能量守恒，热机的效率可以达到 100%
【解答】解：
AB、能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，故 A 正确，B 错误；
C、第一类永动机违反了热力学第一定律，第二类永动机违反了热力学第二定律。使用永动机是不可
以制成的，故 C 错误；
D、热机工作时由于要克服机械间的摩擦做额外功、同时也存在热散失、并且废气带走大部分能量，
所以热机的效率很低，不能达到 100%，故 D 错误。
故选：A。
二．多选题（共 4 小题）
11．（2018•平谷区一模）有关热现象，下列说法中正确的是（ ）
A．打开香水瓶的瓶塞后，能闻到香水味，这说明香水分子不停地运动
B．燃料的热值越大，完全燃烧时放出的热量越多
C．在四冲程内燃机中，压缩冲程将机械能转化为内能
D．固体在熔化过程中吸收热量，温度保持不变
【解答】解：
A、打开香水瓶后远远地闻到香味，是香水分子运动到空气中，说明分子在不停地做无规则运动，故
A 正确；
B、燃料的热值越大，在相同质量并且完全燃烧的情况下，放出的热量才越多，质量少、燃烧不完全14
放出的热量就少，故 B 错误；
C、在四冲程内燃机中，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 C 正确；
D、固体包括晶体和非晶体，晶体熔化时吸收热量温度不变，非晶体熔化时吸收热量温度不断升高，
故 D 错误。
故选：AC。
12．（2017•青羊区模拟）下表是某品牌小轿车的一些技术参数，下列说法不正确的是（ ）
车型 某品牌小轿车
排气量 2.0L
最大功率 60kW
空燃比 15：1
汽油的热值 4.6×107J/kg
A．汽油机的飞轮在 1min 内转动 3000 圈，则高温高压燃气推动活塞做功 1500 次
B．汽油的热值是指汽车的汽油完全燃烧释放的热量
C．汽油机在以最大功率工作时，1min 内做的有用功为 3.6×106J
D．对汽油机发动机进行改进后，汽油发动机的效率可达 100%
【解答】解：
A、汽油机的飞轮在 1min 内转动 3000 圈，则高温高压燃气推动活塞做功 1500 次，故 A 正确；
B、汽油的热值是指 1kg 的汽油完全燃烧释放的热量，故 B 错误；
C、根据 P= 可知，汽油机在以最大功率工作时 1min 内做的有用功：W=Pt=6×104W×60s=3.6×106J，
故 C 正确；
D、热机在工作时，总要克服机器零件间的摩擦做功，还有热量的散失，导致热机的热效率总小于 1
（100%），故 D 错误。
故选：BD。
13．（2018•玄武区一模）2017 年 4 月 22 日“天宫二号”与“天舟一号”成功对接，天宫二号空间
实验室是继天宫一号后中国自主研发的第二个空间实验室。下列有关说法正确的是（ ）15
A．发射“天舟一号”的火箭主要用液态氢作为燃料，选择该燃料的原因是它的热值大
B．“天宫二号”与“天舟一号”成功对接后，以“天宫二号”为参照物，“天舟一号”是静止的
C．天宫二号在发射加速升空的过程中，动能转化为重力势能
D．在天宫二号空间实验室里无法使用天平测物体的质量
【解答】解：
A、运载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；
B、“天宮二号”与“天舟一号”成功对接后，“天宮二号”与“天舟一号”的位置保持不变，以“天
宮二号”为参照物，“天舟一号“是静止的，故 B 正确；
C、天宫二号火箭从地面发射升空的过程中，火箭是加速升空的，火箭的质量不变，速度增大，动能
增大；高度增大，重力势能增大，是燃料燃烧放出的内能转化为火箭的机械能，故 C 错误；
D、天平的原理是杠杆的平衡条件，在失重状态下，无法测量重力，故无关测量质量，故 D 正确。
故选：ABD。
14．（2016•槐荫区一模）如图所示是马老师的自制教具。他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把点火
装置紧紧塞进孔中。实验时从瓶口喷入少量雾状酒精并盖上锥形纸筒，用点火装置点燃瓶内酒精，纸
筒即刻飞出。关于此实验，分析正确的是（ ）
A．矿泉水瓶中的酒精即使没有完全燃烧，其热值也不会变
B．能闻到酒精的气味是因为分子永不停息地做无规则运动
C．燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的压缩冲程
D．纸筒飞出后矿泉水瓶内气体的内能减小，温度降低
【解答】解：
A、热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料是否充分燃烧无关，故 A 正确；
B、能闻到酒精的气味说明分子酒精分子在永不停息的做无规则运动，故 B 正确；
C、燃气推动纸筒飞出的过程是燃气推动纸筒做功的过程，相当于内燃机的做功冲程，故 C 错误；
D、纸筒飞出后瓶内气体的内能减小，温度降低，故 D 正确。
故选：ABD。
16
三．填空题（共 6 小题）
15．（2018•常德）在四冲程汽油机工作过程中，实现机械能转化为内能的是 压缩 冲程，汽油机
产生 2.3×107J 的热量需要完全燃烧 0.5 kg 的汽油（汽油的热值为 4.6×107J/kg）
【解答】解：
（1）在汽油机的压缩冲程中，活塞压缩气体做功，使气体的内能增大，温度升高，机械能转化为内
能；
（2）由 Q 放=mq 可得，汽油的质量：
m= = =0.5kg。
故答案为：压缩；0.5。
16．（2018•白银）如图所示是四冲程汽油机工作过程的一个冲程，该冲程是将 机械 能转化为
内 能。
【解答】解：
由图可知，进气门和排气门都是关闭的，活塞向上运动，可以判断是压缩冲程，压缩冲程中机械能转
化为内能。
故答案为：机械；内。
17．（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 全部燃烧 （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， 化学能 转化为内能，用
比热容 小 的液体可以使实验现象更明显。（实验中液体没有沸腾）
【解答】解：17
（1）比较不同燃料热值的实验中，同时点燃料后，需等待燃料充分燃烧，通过观察温度计示数的示
数上升来比较两种燃料热值大小；
（2）燃料燃烧时将化学能转化为内能；
（3）在吸收相同热量的情况下，比热容小的物质温度要升的高，所以用比热容小的液体可以使实验
现象更明显。
故答案为：全部燃烧；化学能；小。
18．（2018•南充）某台汽油机飞轮的转速为 1800r/min，在 1s 内，汽油机完成了 15 个工作循环。
如果汽油机在一段时间内消耗了 500g 汽油，若这些汽油完全燃烧，可放出热量 2.3×l07 J．（q
汽油=4.6×107J/kg）
【解答】解：（1）四冲程汽油机一个工作循环飞轮转 2 圈，完成四个工作冲程，做功 1 次，活塞往
复 2 次，
四冲程汽油机的飞轮转速为 1800r/min，所以 1s 内，飞轮转 30 圈，共 15 个工作循环，60 个冲程，
做功 15 次。
（2）500g=0.5kg 汽油完全燃烧产生的热量：
Q 放=mq=0.5kg×4.6×l07J/kg=2.3×l07J。
故答案为：15；2.3×l07。
19．（2018•秦淮区一模）风力发电机将风能转化为电能，风能属于 可再生 （选填“可再生”或
“不 可再生”）能源。若一台风力发电机一天发电 9.2×109J，这些能量相当于完全燃烧 200 kg
的汽油放出的热量（q 汽油=4.6×107J/kg）。能源的开发与利用可能会带来一定的环境问题，请从你
的生活实际出发，举出一条有效措施，能够有效地保护环境或有助于社会的可持续发展，你的措施是：
出行时少开私家车，骑自行车或乘坐公共交通工具 。
【解答】解：
（1）风能能够源源不断的从自然界得到，是一种很清洁的可再生能源；
（2）Q 放=W 电=9.2×109J，由 Q 放=qm 得完全燃烧汽油的质量：
m= = =200kg；
（3）从生活实际出发，能够有效地保护环境或有助于社会的可持续发展的措施有：出行时少开私家
车，骑自行车或乘坐公共交通工具；尽量少燃放烟花爆竹；禁止焚烧秸秆等。
故答案为：可；200；出行时少开私家车，骑自行车或乘坐公共交通工具。18
20．（2012•蚌埠自主招生）利用图示装置可以将机械能转化为内能。当挂在滑轮上的两个重物落下
时，装满水的容器中的叶片便转动起来，使水的温度升高。假设两边滑轮所挂重物的质量均为 m1，重
物下落的高度为 h，容器内水的质量为 m2，水升高的温度为△t，水的比热容为 c，这台机器的效率为
% 。（用物理量符号表示）
【解答】解：
（1）两边重物下落获取的机械能：
E=m 总 gh=2m1gh，
（2）水吸收的热量：
Q 吸=cm2△t
（3）这台机器的效率：
η= ×100%= ×100%= %= %。
故答案为： %。
四．实验探究题（共 4 小题）
21．（2018•石景山区一模）请阅读《汽车发动机与防冻冷却液》并回答问题。
汽车发动机与防冻冷却液
汽车四冲程发动机每个工作循环是由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程组成。发动机工作时，
可燃混合气在汽缸内燃烧的温度可达 2000℃以上。活塞、汽缸和气门等直接与高温可燃混合气接触
的零部件受热，会导致发动机工作温度过高，引起燃烧不正常，甚至发生爆震或早燃。这不仅能使润
滑油燃损或变质，润滑能力下降，零部件急剧磨损，而且还会出现卡死、损坏等现象。为了避免上述
恶果发生，必须采用合理的冷却方法，使发动机保持在一定的温度范围内工作，保证发动机长期正常
运转。
汽车行驶时，为了避免发动机的温度升得很高，通常利用防冻冷却液在散热器管道内循环流动，带走19
发动机多余的热量，使发动机能在正常温度范围内工作。防冻冷却液主要由水和防冻剂混合而成。防
冻剂，简称原液，它具有不易汽化、密度比水小等特性。防冻冷却液中防冻剂含量（防冻剂占防冻冷
却液体积的比例）越高，防冻冷却液的比热容就越小。汽车发动机用防冻冷却液降温时，通常要求防
冻冷却液的凝固点应至少比环境最低温度低 10℃，而沸点要高于发动机最高工作温度 5℃以上。如图
甲是某种防冻冷却液的凝固点与原液含量的关系，该种防冻冷却液的沸点与原液含量的关系如图乙所
示。汽车使用与保养时，应合理选择防冻冷却液。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）四冲程发动机工作过程中将机械能转化为内能的是 压缩 冲程。
（2）请举出一个防冻冷却液中的防冻剂的特性： 不易汽化，密度比水小 。
（3）据天气预报可知：北京城区冬天的最低气温可达﹣17℃．设某汽车的发动机工作温度为 90～101
℃，该汽车在北京城区使用时，请回答下列问题：
①用如图 20 中特性的防冻液时，选下列原液含量为 C （填字母）的效果最好。
A．35% B． 45% C．55% D．65%
②请简述选用的理由。
【解答】解：（1）发动机工作时，做功冲程将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能。
（2）据题目中的信息可知，防冻液不易汽化，且密度比水的密度小；
（3）某地最低气温为﹣17℃，防冻冷却液的凝固点应低于环境最低温度 10℃以下，则混合液的凝固
点约为﹣27℃以下；
汽车的发动机工作温度为 90～101℃，沸点一般要高于发动机最高工作温度 5℃以上，则混合液的沸
点约为 106℃以上；
由于混合液的凝固点比本地常年最低气温低 10℃，而混合液中防冻液的含量不宜过高，另外除了满
足凝固点和沸点的条件外，55%的比热容大，冷却效果好。所以选择 55%的防冻液较为合适。
故答案为：（1）压缩； （2）不易汽化，密度比水小；（3）C；某地最低气温为﹣17℃，防冻冷却
液的凝固点应低于环境最低温度 10℃以下，则混合液的凝固点约为﹣27℃以下；汽车的发动机工作20
温度为 90～101℃，沸点一般要高于发动机最高工作温度 5℃以上，则混合液的沸点约为 106℃以上；
由于混合液的凝固点比本地常年最低气温低 10℃，而混合液中防冻液的含量不宜过高，另外除了满
足凝固点和沸点的条件外，55%的比热容大，冷却效果好。所以选择 55%的防冻液较为合适。
22．（2018•赤峰模拟）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，类比物体运动快慢的比较、物体做功快慢的比较，他想比较两种燃料的热值大小
需要关注两个量：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，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，这两套装置除灯中燃料外其余完全相同。
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后水温/℃
煤油 25 44
菜籽油 25 34
（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 。
（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未全部被水吸收 （写出一种即可）。
【解答】解：
（1）因燃料放出的热量与燃料的热值和质量有关，所以要探究煤油和菜籽油的热值的大小关系，必
须控制燃料的质量相等；
（2）由图表数据可知在燃料燃尽后甲杯中的水温度升高得多，说明燃烧相同质量的燃料水吸收的热
量多，煤油放出的热量多，所以煤油的热值较大；
（3）由于燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使 Q 放大于 Q 吸，所以利用
此实验方法计算出煤油和菜籽油的热值比真实值要偏小些。21
故答案为：（1）质量；（2）煤油；（3）燃料燃烧放出的热量未全部被水吸收。
23．（2018•海丰县模拟）近年来，汽车逐步走进了普通百姓的家庭。
（1）汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程，一个气缸正常工作四个冲程的顺序是 乙甲丁丙
（对图甲 A、B、C、D 重新排序）；
（2）一台单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为 1800r/min，该汽油机每分钟做功 900 次，D 图所示
的汽油机冲程是通过 做功 的方式改变燃气内能的。除此之外通过 热传递 也可改变物体内能；
（3）图乙所示为内燃机的能流图，内燃机的效率可表示为η= ×100% ；
（4）现在很多地方正在使用乙醇汽油。乙醇汽油是一种由乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的替
代能源，其中普通汽油体积占 90%，乙醇（即酒精）体积占 10%．使用乙醇汽油的好处是 污染小 ？
（写出一条即可）
【解答】解：（1）甲中的两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是第二个冲程；
乙中的进气阀打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，是第一个冲程；
丙中的排气阀打开，活塞向上运动，所以为排气冲程，是第四个冲程；
丁中的两个气阀都关闭，火花塞点火，活塞下运动，所以为做功冲程，是第三个冲程；
故先后顺序为：乙甲丁丙。
（2）若飞轮转速是 1800r/min，表示每分钟飞轮转动 1800 圈，900 个工作循环，对外做功 900 次，
则 1min 做功 900 次，此过程中燃气对外做功，则其内能减小即通过做功的方法改变物体的内能，除
此之外通过热传递也可改变物体内能。
（3）由能流图可知：燃料完全燃烧放出的热量为 E，有用机械能即有用功为 E2，所以内燃机的效率
可表示为η= ×100%= ×100%。
（4）使用乙醇汽油的好处是：污染小。
故答案为：（1）乙甲丁丙；（2）900；做功；热传递；（3） ×100%；（4）污染小。
22
24．（2018•汕头一模）随着经济的发展，汽车已成为人们常用的交通工具。一辆使用汽油为燃料的
小汽车，在路面水平的高速公路上匀速行驶。如表是当小汽车以 100km/h 的速度行驶时的部分参数及
相关数据。
发动机功率/W 18750
百公里油耗/L 8
汽油的热值/（J•L﹣1） 3.375×107
①匀速行驶 10km 消耗了 0.8 L 汽油；
②消耗的燃油完全燃烧放出的热量为 2.7×107 J；
③此时发动机的效率是 25% 。
【解答】解：
（1）汽车百公里油耗 8L，
所以汽车行驶 10km 消耗的汽油的体积 V=0.8L；
（2）完全燃烧放出的热量为：
Q=Vq=0.8L×3.375×107J/L=2.7×107J；
（3）由 v= 得匀速行驶 10km 用的时间：
t= = =0.1h=360s，
由 P= 得该汽车牵引力做的功：
W=Pt=18750W×360s=6.75×106J，
该汽车发动机的效率：
η= = ×100%=25%。
故答案为：①0.8；②2.7×107；③25%。
五．计算题（共 2 小题）
25．（2018•芜湖二模）芜湖奇瑞汽车有限公司是一家大型的汽车生产基地。该厂某型号汽车在车型
测试中，在一段平直公路上匀速行驶了 36km，用时 0.5 小时，车的总质量为 3×103kg，受到的阻力
为车重的 0.1 倍，其中 g=10N/kg。求：
（1）该汽车牵引力所做的功；
（2）已知这一过程消耗燃油 1.5×10﹣2m3，则热机在这一过程中消耗的总能量（假设燃油完全燃烧，
燃油密度为 0.8×103kg/m3，燃油热值 q 为 4.5×107J/kg）；23
（3）该汽车发动机的效率；
（4）若该汽车在平直的公路上匀速行驶的路程为 s，发动机牵引力为 F，其发动机效率η，汽油的热
值为 q，请推导该汽车在这段路程内消耗汽油质量的表达式 m= 。
【解答】解：（1）车重 G=mg=3×103kg×10N/kg=3×104N，
车受到的阻力：f=0.1×G=0.1×3×104N=3×103N；
因为车匀速行驶，所以牵引力 F=f=3×103N，
则牵引力做功：W 有用=Fs=3×103N×36000m=1.08×108J；
（2）由ρ= 得消耗燃油的质量：m=ρV=0.8×103kg/m3×1.5×10﹣2m3=12kg；
燃油完全燃烧放出的热量（消耗的总能量）：W 总=Q 放=mq=12kg×4.5×107J/kg=5.4×108J；
（3）汽车的牵引力所做的功就是有用功，燃油完全燃烧放出的热量就是总功，
则发动机的效率：η= ×100%= ×100%=20 %。
（4）因为 Q=mq，W=Fs，又因为η= ×100%═ ×100%，
所以，η= ，由此可得：该汽车在这段路程内消耗汽油质量的表达式 m= 。
答：（1）该车牵引力所做的功为 1.08×108J；
（2）热机在这一过程中消耗的总能量为 5.4×108J；
（3）该发动机的效率为 20%；
（4）推导过程如上所示。
26．（2018•陕西二模）西安市部分公交车用天然液化气为燃料，其主要成分就是甲烷，热值为 3.6×
107J/m3．如果一辆公交车满载乘客时总质量是 6×103kg，那么 10m3 甲烷气体完全燃烧产生的能量可
供公交车满载时以 36km/h 的速度匀速行驶 100min。匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的 0.05
倍，（g 取 10N/kg）求：
（1）这段时间内公交车牵引力所做功的功率。
（2）若 10m3 的甲烷气体完全燃烧所产生的能量被水完全吸收，则能将多少千克的水从 0℃加热到刚
沸腾。[c 水=4.2×103J/（kg•℃），结果保留一位小数]
（3）这段时间内公交车发动机的效率是多大？
【解答】解：（1）公交车满载时的重力：
G 总=m 总 g=6×103kg×10N/kg=6×104N，24
因公交车匀速行驶时处于平衡状态是，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，
所以，公交车受到的牵引力：
F=f=0.05G 总=0.05×6×104N=3000N，
公交车匀速行驶的速度：
v=36km/h=10m/s，
这段时间内公交车牵引力所做功的功率：
P= = =Fv=3000N×10m/s=3×104W；
（2）10m3 的甲烷气体完全燃烧所产生的能量：
Q 放=Vq=10m3×3.6×107J/m3=3.6×108J，
由题知，水吸收的热量 Q 吸=Q 放=3.6×108J，
标准大气压下水的沸点为 100℃，由 Q 吸=cm（t﹣t0）可得，加热水的质量：
m= = ≈1071.4kg；
（3）由 P= 可得，这段时间内公交车牵引力所做的功：
W=Pt′=3×104W×100×60s=1.8×108J，
这段时间内公交车发动机的效率：
η= ×100%= ×100%=50%。
答：（1）这段时间内公交车牵引力所做功的功率为 3×104W；
（2）若 10m3 的甲烷气体完全燃烧所产生的能量被水完全吸收，能将 1071.4kg 的水从 20℃加热到刚
沸腾；
（3）这段时间内公交车发动机的效率是 50%。
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