十四章內(nèi)能的利用練習題.doc

第十四章 內(nèi)能的利用14.1 熱機1. 熱機包括內(nèi)燃機，柴油機和汽油機都屬于內(nèi)燃機，關(guān)于熱機的下列說法中正確的是（）A汽油機頂部有噴油嘴，柴油機頂部有火花塞B柴油機在吸氣沖程中將柴油和空氣的混合氣吸入氣缸C四沖程汽油機在工作過程中，進、排氣門同時關(guān)閉的沖程是做功沖程和壓縮沖程D在柴油機的壓縮沖程中，機械能轉(zhuǎn)化為柴油和空氣混合物的內(nèi)能2. 生活中常見的汽車和摩托車大多是采用四沖程汽油機來工作的四沖程汽油機在一個工作循環(huán)中，下列說法不正確的是（）A對外做功一次B有兩次能量轉(zhuǎn)化C曲軸轉(zhuǎn)動兩周D壓縮沖程把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能3. 從原理的發(fā)現(xiàn)到實際的應用，往往要解決許多技術(shù)上的難題如圖所示的汽油機只有在做功沖程中燃氣才給活塞一個動力，但汽油機卻可以連續(xù)工作，其中關(guān)鍵部件是（）A火花塞 B連桿 C曲軸和飛輪 D進氣門和排氣門4. 熱機是將_能轉(zhuǎn)化成機械能的機器，如圖所示是汽油機的_沖程美國大眾科學雜志評出20062007年度奇思妙想十大發(fā)明，其中最引人注意的是“六沖程引擎”，這種引擎在完成四沖程工作后，會把水注入汽缸，使水瞬間變成水蒸氣，從而帶動活塞運動，產(chǎn)生第五沖程，為汽車提供動力第六沖程是讓水蒸氣進入冷凝器，變成可再次注入汽缸中的水請你指出該“六沖程引擎”的一個優(yōu)點：_5. 如圖所示，在透明塑料盒的底部鉆一個孔，把電子式火花發(fā)生器的放電針管緊緊地塞進孔中，打開塑料盒蓋，向盒中滴入數(shù)滴酒精，再將盒蓋蓋緊，然后撳動電火花發(fā)生器的按鈕你觀察到的現(xiàn)象是_圖中情景演示的是“四沖程”汽油機工作過程中的_沖程，這個情景中_能轉(zhuǎn)化為_能【趣味鏈接】6. 如圖所示為四缸發(fā)動機工作原理：內(nèi)燃機通過連桿把四個汽缸的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功過程錯開，在飛輪轉(zhuǎn)動的每半周里，都有一個汽缸在做功，其他三個汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作【拓展延伸】（1）發(fā)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(zhuǎn)化為_能排量2.0 L輸出功率120 kW轉(zhuǎn)速6000 r/min（2）有一臺四缸發(fā)動機，其主要技術(shù)指標如右表所示其中排量等于四個汽缸工作容積的總和，汽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（既沖程長）轉(zhuǎn)速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉(zhuǎn)的周數(shù)該發(fā)動機在1 s內(nèi)做功_J，單缸排量V=_L在每個做功沖程里，發(fā)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=10-3m3）第十四章 內(nèi)能的利用14.1 熱機1.C解析：汽油機頂部有火花塞，柴油機頂部有噴油嘴，A選項錯誤；柴油機吸入的只是空氣，B選項錯誤；進、排氣門都關(guān)閉的是壓縮沖程和做功沖程，C選項正確；在柴油機的壓縮沖程，機械能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能，D選項錯誤故選C2.D解析：在做功沖程中，氣體推動活塞對外做功，將氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機械能，對外做功一次，選項A說法正確，不符合題意在壓縮沖程中，活塞對氣缸內(nèi)的氣體做功，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；在做功沖程中，將氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機械能故在一個工作循環(huán)中有兩次能量轉(zhuǎn)化，選項B說法正確，不符合題意在汽油機的一個工作循環(huán)中，可以完成四個沖程，活塞往復兩次，曲軸轉(zhuǎn)動兩周，選項C說法正確，不符合題意在壓縮沖程中，活塞對氣缸內(nèi)的氣體做功，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，選項D說法錯誤，符合題意故選D3.C解析：解決此題要知道內(nèi)燃機的工作過程：在一個工作循環(huán)中有四個沖程，活塞往復運動兩次，曲軸和飛輪轉(zhuǎn)動兩周，只有在做功沖程中使機車獲得動力，其他三個沖程均為輔助沖程，依靠慣性完成在汽油機的做功沖程中，燃氣給活塞一個動力，汽油機的曲軸和飛輪獲得動能，雖然在其他沖程沒有動力，但由于慣性汽油機可以連續(xù)工作；故選C4. 內(nèi) 做功 提高熱機效率（節(jié)能、環(huán)保）解析：熱機就是利用熱來工作的，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；圖中所示火花塞冒出電火花，活塞向下運動，進氣門和排氣門關(guān)閉，是做功沖程；我們都知道熱機在工作時產(chǎn)生了大量的熱，“六沖程引擎”可以利用水將這些熱量轉(zhuǎn)化為水蒸氣，再次利用起來，大大地提高了熱機的效率，節(jié)約了能源5. 盒蓋被彈飛，塑料盒口有白霧出現(xiàn) 做功 內(nèi) 機械解析：透明的塑料盒相當于一個氣缸，塑料盒的蓋相當于活塞，酒精在塑料盒內(nèi)燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃氣，推動塑料盒蓋運動，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，內(nèi)能減小，溫度降低，水蒸氣液化成小水滴，此過程類似于內(nèi)燃機中的做功沖程6.思維點睛：（1）內(nèi) 機械 （2）1.2105 0.5 600 （3）1.2106解析：（1）發(fā)動機在做功沖程里，高溫高壓的燃氣膨脹推動活塞做功，將燃氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能（2）發(fā)動機在1 s內(nèi)做功：W=Pt=120103 W1 s=1.2105 J因為四缸總排量為2.0 L，單缸排量：V=2.0 L/4=0.5 L因為發(fā)動機在1 s內(nèi)做功1.2105 J，發(fā)動機有四個缸同時工作，所以每個缸1 s內(nèi)做功：W=1.2105 J/4=3104 J又因為轉(zhuǎn)速為6000 r/min，四沖程內(nèi)燃機每個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩周，做功一次，所以1s內(nèi)做功50次，每個做功沖程做功：W=3104 J/50=600 J（3）因為W=pV，V=0.5 L=0.510-3 m3，所以燃氣對活塞的壓強：p= W/ V=600 J/0.510-3 m3=1.2106 Pa14.2 熱機的效率1. 日常生活中，我們使用了干木柴、煤炭、液化石油氣、天然氣、酒精等多種燃料。關(guān)于燃料的熱值，下列說法中屬于正確理解的是（）A燃料的熱值跟燃料燃燒時放出的熱量成正比B燃料的熱值跟燃料的質(zhì)量成正比C容易燃燒的燃料熱值一定大D就某種確定的燃料而言，它的熱值是一個確定的值，跟燃料的質(zhì)量及燃料燃燒放出的熱量無關(guān)2. 載重大汽車使用的一般是柴油機，而小汽車使用的一般是汽油機，這是因為柴油機的效率比汽油機高。柴油機的效率高是由于（）A柴油的熱值比汽油的熱值大B柴油的比熱容比汽油的比熱容大C柴油機氣缸里的燃氣產(chǎn)生的壓強比汽油機里的高D柴油的密度比汽油的密度大3. 上海大眾汽車有限公司正推出氫燃料電池轎車，用氫氣作燃料是利用氫氣的_大的優(yōu)點在標準大氣壓下，若氫氣灶的熱效率為80%，則3 kg氫氣完全燃燒放出的熱量可將_kg的水從20加熱到沸騰已知氫氣的熱值為1.4108J/kg，水的比熱容為4.2103 J/（kg）4. 一臺單缸四沖程汽油機，做功沖程中將_能轉(zhuǎn)化為_能以汽油為燃料的某品牌小汽車行駛100 km發(fā)動機牽引力所做的功為1.15108 J，消耗汽油10 kg，小汽車發(fā)動機的效率為_（汽油的熱值q汽油=4.6107 J/kg）5. 小明同學為測量地球表面植物吸收太陽能的本領(lǐng)，他用一個臉盆裝6 kg的水，水面的表面積為0.1 m2，經(jīng)太陽垂直照射15 min，溫度升高了5，則水吸收的熱量為_J，這部分熱量是由_能轉(zhuǎn)化來的；若地表植物接收太陽能的能力與水相同，則每平方米綠色植物每秒接收的太陽能為_J；若綠色植物在光合作用下每吸收1103 J的太陽能可以放出0.05 L的氧氣，那么，100 m2綠地每秒可以放出_L的氧氣6. 近年來，我國部分省份開始推廣使用乙醇汽油，乙醇汽油是由10%體積的乙醇與90%體積的汽油混合而成已知乙醇的熱值為2.4107 J/L，汽油的熱值為3.3107 J/L設(shè)混合后總體積不變，請計算乙醇汽油的熱值為多少？（解答要求：寫出依據(jù)的主要公式，有數(shù)據(jù)代入，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位）【趣味鏈接】液化石油氣，（Liquefied Petroleum Gas，簡稱LPG），石油產(chǎn)品之一，為無色氣體或黃棕色油狀液體，是丙烷和丁烷的混合物，通常伴有少量的丙烯和丁烯。一種強烈的氣味劑乙硫醇被加入液化石油氣，這樣石油氣的泄漏會很容易被發(fā)覺。液化石油氣主要用作石油化工原料，用于烴類裂解制乙烯或蒸氣轉(zhuǎn)化制合成氣，可作為工業(yè)、民用、內(nèi)燃機燃料。液化石油氣在1910年由沃爾特史內(nèi)林博士首次生產(chǎn)出來，1912年出現(xiàn)了第一個商業(yè)產(chǎn)品。液化石油氣的熱值高達4.6107 J/kg，一些不法商販為牟取暴利，常將液化石油氣與價格低廉、熱值僅為2.9107 J/kg的二甲醚混合裝入鋼瓶內(nèi)銷售給客戶某市質(zhì)監(jiān)局對某液化石油氣站銷售的瓶裝燃氣進行檢測：將質(zhì)量為100 kg、初始溫度為31的水裝入容器內(nèi)，用高效爐灶燃燒瓶內(nèi)燃氣加熱容器中的水直至100恰好沸騰，瓶內(nèi)燃氣消耗了0.84 kg通過高效爐灶，水能吸收燃氣完全燃燒釋放熱量的75%【拓寬延伸】（1）瓶內(nèi)燃氣的熱值是多少？（2）該液化石油氣站銷售的瓶裝液化石油氣有無摻混二甲醚？14.2 熱機的效率1.D解析：燃料的熱值是燃料的一種特性，只決定于燃料的種類，與質(zhì)量和燃燒情況等無關(guān)，A、B、C不符合題意，D正確故選D2.C解析：柴油機的效率比汽油機的效率高說明柴油機損耗的能量比汽油機損耗的能量少，是因為柴油機在壓縮沖程壓縮的程度比汽油機大，燃燒更充分，燃氣產(chǎn)生的壓強更大，轉(zhuǎn)化成的有用功更多故選C3. 熱值 10004. 內(nèi) 機械 25%5. 1.26105 太陽 1.4102 7解析：（1）Q吸=cmt=4.2103 J/（kg）6 kg5=1.26105 J；這些能量是由于光照得到的，因此是太陽能轉(zhuǎn)化而來的（2）每平方米水面1 s吸收的太陽能，由題知，地表植物接收太陽能的能力與水相等，所以每平方米綠色植物每秒接收的太陽能為1400 J（3）100 m2綠地每秒吸收的熱量：Q=1001400 J=1.4105 J，因為綠色植物在光合作用下每吸收1103 J的太陽能可以放出0.05 L的氧氣，則100 m2綠地每秒可以放出氧氣的體積：6.設(shè)乙醇汽油的體積為V，由于混合后總體積不變，根據(jù)Q=qv得，汽油完全燃燒放出的熱量：Q汽油=V90%q汽油=0.9Vq汽油，乙醇完全燃燒放出的熱量：Q乙醇=V10%q乙醇=0.1Vq乙醇，所以，乙醇汽油的熱值為： 答：乙醇汽油的熱值為3.21107 J/L思維點睛：（1）水吸收的熱量為：Q吸=cm（t-t0）=4.2103J/（kg）100kg（100-31）=2.898107J；燃氣燃燒放出的熱量為：；瓶內(nèi)燃氣的熱值為：（2）通過計算得出的瓶內(nèi)燃氣的熱值正好等于液化石油氣的熱值，即q=q石油氣=4.6107J/kg；故該液化石油氣站銷售的瓶裝液化石油氣沒有摻混二甲醚14.3 能量的轉(zhuǎn)化和守恒1. 根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，能量在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，其總量_電能可以使電燈發(fā)光，同時產(chǎn)生內(nèi)能散失在空氣中，但這些內(nèi)能卻無法自動轉(zhuǎn)化為電能該現(xiàn)象說明能量的轉(zhuǎn)化具有_2. 某研究性學習小組對能量轉(zhuǎn)化現(xiàn)象進行了研究，他們利用鐵絲、鎳鉻絲、靈敏電流計等器材組成一個閉合電路，如圖所示，A點為鐵絲和鎳鉻絲絞合在一起組成的加熱點用打火機給A點加熱時，觀察到靈敏電流計的指針發(fā)生了明顯偏轉(zhuǎn)，這一實驗現(xiàn)象說明了 能可以轉(zhuǎn)化成_能3. 下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的實例，你認為說法正確的是（ ）A水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電電能轉(zhuǎn)化為機械能B燃料燃燒化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C汽油機的做功沖程機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D給蓄電池充電化學能轉(zhuǎn)化為電能4. 根據(jù)能量守恒定律，下列四幅圖中僅發(fā)生能量轉(zhuǎn)移的一組是:（ ）小燈泡通電發(fā)光試管內(nèi)的冷水放入熱水中變熱A B C D5. 下圖表示白熾電燈將電能轉(zhuǎn)化為光能和內(nèi)能的大致比例，由此可以計算出白熾電燈的發(fā)光效率為_6. 【科技前沿】下圖是火箭發(fā)射時的壯觀情景 【問題延伸】火箭發(fā)射升空時，燃料通過燃燒將 能轉(zhuǎn)化為燃氣的內(nèi)能，燃氣對火箭做功，又將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為火箭的 能14.3 能量的轉(zhuǎn)化和守恒1. 保持不變方向性2. 內(nèi)電3. B4. D5. 10%6. 化學 機械第十四章 內(nèi)能的利用1. 隨著石油的價格不斷上漲，雙燃料汽車逐漸進入人們的生活，這種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(fā)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(nèi)能增大D汽油與天然氣相比，燃燒時汽油對環(huán)境的污染較小2. 據(jù)中央人民廣播電臺報道：我國科學家在南海發(fā)現(xiàn)了一種俗稱 “可燃冰”的冰塊狀天然氣水合物，能源總量可達全國石油總量的一半，燃燒1 m3的可燃冰釋放的能量與164 m3天然氣相當由上文可以判斷，“可燃冰”（）A具有較高的內(nèi)能B具有較大的比熱容C具有較大的熱值D只有燃燒時才有內(nèi)能3. 我國是一個航天大國，2013年將實施“天宮一號”與“神舟十號”載人飛行任務(wù)，開展載人天地往返運輸系統(tǒng)首次應用性飛行。發(fā)射飛船的火箭常用液態(tài)氫作燃料，相同質(zhì)量的氫和汽油完全燃燒，氫放出的熱量約為汽油的3倍下列說法正確的是（）A火箭發(fā)動機是一種熱機B氫的熱值約為汽油熱值的三分之一C火箭上升時，以發(fā)射塔為參照物，火箭是靜止的D火箭加速上升過程中，機械能保持不變4. 隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們的生活水平日益提高，春梅家就剛剛購買了一輛小轎車。轎車的發(fā)動機也是一種熱機，關(guān)于“熱機”，下列說法中正確的是（）A做功沖程的能量轉(zhuǎn)化是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B改進技術(shù)，可以使熱機的效率達到100%C用水循環(huán)來降低熱機的溫度，主要是利用水蒸發(fā)時吸熱的特性D冬天晚上要把熱機水箱中的水放出，是防止氣溫降低時水凝固脹壞水箱5. 汽車的發(fā)動機一般是柴油機或汽油機，它把燃料燃燒放出的_能轉(zhuǎn)化成為柴油機或汽油機的機械能汽車發(fā)動機常用循環(huán)流動的水來幫助它散熱，主要是利用了水的_ _較大的特點在發(fā)動機壓縮沖程中，通過_的方式改變了氣缸內(nèi)氣體的內(nèi)能6. 轉(zhuǎn)速為1200 r/min的四沖程單缸內(nèi)燃機，若每工作循環(huán)做功600 J，該內(nèi)燃機的功率為_W若汽缸的橫截面積為200 cm2，活塞一個沖程運動的距離是30 cm，則做功沖程產(chǎn)生的平均壓力是_N，壓強是_Pa【趣味鏈接】火箭是以熱氣流高速向后噴出，利用產(chǎn)生的反作用力向前運動的噴氣推進裝置它自身攜帶燃燒劑與氧化劑，不依賴空氣中的氧助燃，既可在大氣中，又可在外層空間飛行火箭在飛行過程中隨著火箭推進劑的消耗，其質(zhì)量不斷減小，是變質(zhì)量飛行體現(xiàn)代火箭可用作快速遠距離運送工具，如作為探空、發(fā)射人造衛(wèi)星、載人飛船、空間站的運載工具，以及其他飛行器的助推器等如用于投送作戰(zhàn)用的戰(zhàn)斗部(彈頭)，便構(gòu)成火箭武器。火箭是目前唯一能使物體達到宇宙速度，克服或擺脫地球引力，進入宇宙空間的運載工具，而火箭的速度是由火箭發(fā)動機工作獲得的【拓展延伸】（1）“神州飛船”是由我國自行研制的長征運載火箭發(fā)射升空的當火箭在空中高速飛行時，它的頭部與空氣摩擦，溫度可升至幾千攝氏度，為了防止燒壞火箭內(nèi)部搭載的儀器和設(shè)備，常在火箭的頭部涂有一層特殊的材料，為什么？（2）用水作汽車發(fā)動機的冷卻液，液態(tài)氫作火箭的燃料，是由于（）A水的比熱容較小，氫的熱值較大B水的比熱容較大，氫的熱值較小C水的比熱容較大，氫的熱值較大D水的比熱容較小，氫的熱值較小第十四章 內(nèi)能的利用1.C解析：由Q放=mq可知，燃燒時放出的熱量與燃料的熱值和質(zhì)量有關(guān)，故A錯；以天然氣為燃料時，仍有熱散失，仍需克服摩擦做額外功，其機械效率不能達到100%，故B錯；在壓縮沖程中，對燃料混合物做功，使其溫度升高，內(nèi)能增大，故C正確；使用天然氣作燃料的目的是保護環(huán)境、成本低，故D錯故選C2.C解析：燃燒1 m3的可燃冰釋放的能量與164 m3天然氣相當，說明完全燃燒相同體積可燃冰和天然氣，可燃冰放出的熱量多，即可燃冰的熱值大故選C3.A解析：火箭發(fā)動機也是靠燃燒燃料獲得動力的，是熱機，所以A是正確的相同質(zhì)量的氫和汽油完全燃燒，氫放出的熱量約為汽油的3倍，說明氫的熱值約為汽油熱值的3倍，所以B是錯誤的火箭發(fā)射時，火箭離發(fā)射塔的距離越來越大，以發(fā)射塔為參照物，火箭是運動的，所以C是錯誤的火箭加速上升時，質(zhì)量一定，速度變大，動能變大；高度變大，重力勢能變大，則機械能變大，所以D是錯誤的故選A4.D解析：熱機的做功沖程利用高溫高壓的氣體推動活塞運動，獲得機