專題6 內(nèi)能的利用 （解析版）

專題6內(nèi)能的利用【考點預(yù)覽】考點1熱機考點2熱值考點3熱機的效率考點4能量的守恒和轉(zhuǎn)化考點1熱機【經(jīng)典真題】（2022·青海省）如圖所示，在四沖程汽油機工作過程中，獲得動力的沖程是（）。A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程【答案】C?！窘馕觥克臎_程汽油機工作時，只有在做功沖程中將燃料燃燒產(chǎn)生燃氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，為內(nèi)燃機工作提供動力，其它三個沖程都是依靠飛輪的慣性來完成的，故C符合題意；故ABD不符合題意。故選C?！境Ｓ媒Y(jié)論】一個工作循環(huán)--對外做功一次--曲軸轉(zhuǎn)兩圈--四個沖程；只有壓縮和做功沖程有能量轉(zhuǎn)化，其他兩個沖程靠慣性一定?！疽族e點】發(fā)動機轉(zhuǎn)速為3000r/min，則每秒做功25次?！窘?jīng)典變式練】（2022·廣東廣州）下列選項可能符合汽車等熱機能量流向的是（）。A. B.C. D.【答案】D?！窘馕觥繜釞C燃燒燃料放出的能量，有部分轉(zhuǎn)化為提供熱機動力的機械能，還有相當(dāng)部分能量散失了。而汽油機的效率一般為20%~30%，則機械能約為W機械能=ηW=30%×1000J=300J散失的內(nèi)能W內(nèi)能=W-W機械能=1000J-300J=700J故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。如圖是汽油機的某個沖程，下列說法錯誤的是（）A．火花塞點火是把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．活塞向下加速運動，是因為有氣體對活塞做功C．這個沖程的能量轉(zhuǎn)化與燒水時水蒸氣把壺蓋頂起來相同D．柴油機做功沖程不用點火是因為柴油不需要燃燒就可以放出熱量【答案】D（2022·湖北十堰）為實現(xiàn)國家關(guān)于“碳達峰”“碳中和”目標，東風(fēng)汽車集團研發(fā)了一款新型汽車。與某款汽車同樣油耗和使用條件下，發(fā)動機工作時，尾氣中“汽油味”明顯降低，動力更強勁。如圖為其發(fā)動機某一沖程示意圖，下列有關(guān)說法錯誤的是（）。A.尾氣中“汽油味”降低，是因為汽油在汽缸中燃燒比較完全；B.該沖程為做功沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；C.汽油在汽缸內(nèi)完全燃燒，發(fā)動機效率可達100%；D.該發(fā)動機減少了碳排放，有利于節(jié)約能源和環(huán)境保護【答案】C。【解析】A．尾氣中“汽油味”明顯降低，這說明汽油的燃燒率較高，燃燒較完全，故A正確，不符合題意；B．如圖所示，兩個氣門都關(guān)閉，火花塞點火，活塞向下運動，為做功沖程，此沖程燃氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機械能，故B正確，不符合題意；C．汽車在工作時不可避免的要克服機械部件間的摩擦做額外功，機械效率一定小于100%，故C錯誤，符合題意；D．尾氣中“汽油味”明顯降低，這說明汽油的燃燒率較高，在做相同有用功時，消耗的燃料少，減少了碳排放，有利于節(jié)約能源和環(huán)境保護，故D正確，不符合題意。故選C。一臺內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速是2880轉(zhuǎn)/分，那么在每秒（ ）A．曲軸轉(zhuǎn)動2880轉(zhuǎn)，燃氣對活塞做功1440次，活塞完成5760個沖程B．曲軸轉(zhuǎn)動2880轉(zhuǎn)，燃氣對活塞做功2880次，活塞完成2880個沖程C．曲軸轉(zhuǎn)動48轉(zhuǎn)，燃氣對活塞做功48次，活塞完成48個沖程D．曲軸轉(zhuǎn)動48轉(zhuǎn)，燃氣對活塞做功24次，活塞完成96個沖程【答案】D如圖所示，描述的過程，下列分析正確的是（）A.圖甲，厚玻璃內(nèi)的空氣被壓縮時，空氣的內(nèi)能減少B.圖乙，瓶子內(nèi)的空氣推動塞子跳起時，空氣的內(nèi)能増大C.圖丙，試管內(nèi)的水蒸氣推動了塞子沖出時，水蒸氣的內(nèi)能減少D.圖丁，汽缸內(nèi)的氣體推動活塞向下運動時，氣體的內(nèi)能増大【答案】C（2022·江蘇揚州）利用氣球可以完成下列實驗：（1）在氣球上粘上小塑料顆粒，代表宇宙中的天體，氣球膨脹時，任意一個塑料顆粒周圍的其他的塑料顆粒都與它___________，可模擬宇宙膨脹現(xiàn)象。（2）如圖1所示，充滿氣體的氣球向左噴氣而向右飛出，說明___________，此過程發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化與圖___________（選填“2”或“3”）中的能量轉(zhuǎn)化是一致的?！敬鸢浮竣龠h離；②力的作用是相互的；③3?！窘馕觥浚?）[1]為了形象的說明宇宙大爆炸，課本上將一個粘有小塑料顆粒的氣球看成宇宙，小塑料顆粒代表宇宙中的天體，氣球膨脹時，任意一個塑料顆粒周圍的其他的塑料顆粒都與它遠離，表示宇宙中的天體在相互遠離，這里運用的是類比法。（2）[2]充滿氣體的氣球向左噴氣而向右飛出，說明力的作用是相互的。[3]充滿氣體的氣球向左噴氣而向右飛出，氣球內(nèi)的氣體向外噴出，氣體對外做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為球的機械能，由圖2可知，進氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運動，屬于壓縮沖程，壓縮沖程的能量轉(zhuǎn)化是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；由圖3可知，進氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向下運動，屬于做功沖程，做功沖程的能量轉(zhuǎn)化是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，所以充滿氣體的氣球向左噴氣而向右飛出過程發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化與圖3中的能量轉(zhuǎn)化是一致的。（2022·四川南充）小華發(fā)現(xiàn)家中正在煮飯的高壓鍋限壓閥被氣流項起，這一現(xiàn)象與熱機的工作循環(huán)中的___________沖程原理相同，這一過程內(nèi)能轉(zhuǎn)化為___________能?！敬鸢浮竣僮龉Γ虎跈C械?！窘馕觥縖1][2]正在煮飯的高壓鍋限壓閥被氣流項起，是由于鍋內(nèi)氣體對限壓閥做功的結(jié)果，在這一過程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。熱機的工作循環(huán)中，做功沖程也是燃氣對活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，所以這一現(xiàn)象與熱機的工作循環(huán)中的做功沖程原理相同。（2022·四川自貢）如圖所示，在一個配有活塞的厚玻璃筒底部放一小團硝化棉，快速壓下活塞?？捎^察到硝化棉___________的現(xiàn)象。此快速壓下活塞過程能量轉(zhuǎn)化情況與汽油機的___________沖程是相同的?！敬鸢浮竣偃紵?；②壓縮?！窘馕觥縖1]在一個配有活塞的厚玻璃筒底部放一小團硝化棉，快速壓下活塞，壓縮筒內(nèi)空氣做功，使空氣的內(nèi)能增加，溫度升高，達到硝化棉的著火點，于是硝化棉燃燒起來。[2]快速壓下活塞，對空氣做功，活塞的機械能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能，與內(nèi)燃機的壓縮沖程是相同的。（2022·四川內(nèi)江）如圖所示，在試管里盛適量的水，用帶玻璃管的膠塞塞住試管口，加熱試管使水沸騰，玻璃管口冒出的“白氣”推動管口處的小葉輪轉(zhuǎn)動。下列說法正確的是（）。A.水在沸騰過程中，不斷吸收熱量，溫度升高；B.實驗過程中通過熱傳遞使試管內(nèi)水的內(nèi)能增大；C.玻璃管口冒出的“白氣”是水汽化形成的水蒸氣；D.“白氣”使小葉輪轉(zhuǎn)動的過程相當(dāng)于汽油機的壓縮沖程【答案】B。【解析】A．水在沸騰過程中，不斷吸收熱量，溫度保持不變，故A錯誤；B．實驗過程中加熱試管使水沸騰，試管內(nèi)的水吸收熱量，這是通過熱傳遞使試管內(nèi)水的內(nèi)能增大，故B正確；C．玻璃管口冒出的“白氣”是水蒸氣液化形成的小水珠，故C錯誤；D．“白氣”使小葉輪轉(zhuǎn)動的過程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，相當(dāng)于汽油機的做功沖程，故D錯誤。故選B?？键c2熱值【經(jīng)典真題】（2022·湖北宜昌）關(guān)于燃料及其熱值，下列說法中正確的是（）A.沒有燃燒的燃料，熱值等于零；B.燃料完全燃燒時，它的熱值最大；C.燃料的熱值與質(zhì)量和燃燒狀態(tài)無關(guān)；D.燃料燃燒時溫度越高，放出的熱量越多【答案】C。【解析】ABC．熱值是燃料自身的一種屬性，大小與燃料的質(zhì)量、溫度、燃燒情況無關(guān)，故AB錯誤，C正確；D．根據(jù)公式Q=mq可知，燃料燃燒放出的熱量多少與燃料的熱值、燃料的質(zhì)量有關(guān)，與燃燒時的溫度無關(guān)，故D錯誤。故選C?！境Ｓ媒Y(jié)論】熱值是燃料的固有屬性，與是否完全燃燒無關(guān)；Q放=mq【易錯點】熱值只代表燃料完全燃燒時的放熱能力，不是熱值大的就一定放熱多【經(jīng)典變式練】關(guān)于燃料的熱值，以下說法中正確的是（）A．燃料的熱值與燃料的種類有關(guān)系，與燃料的質(zhì)量和燃燒狀況無關(guān)B．燃燒1千克某種燃料放出的熱量叫這種燃料的熱值C．燃料燃燒時，質(zhì)量越大，熱值越大D．燃料不完全燃燒時的熱值比完全燃燒時的熱值小（2022·湖南常德）某臺四沖程汽油機的轉(zhuǎn)速為1200r/min，在1s內(nèi)汽油機對外做了______次功。如果汽油機在某段時間內(nèi)消耗了400g汽油，則汽油完全燃燒可放出熱量為______J。（q汽=4.6×107J/kg）【答案】①10；②1.84×107?！窘馕觥縖1]汽油機飛輪1min轉(zhuǎn)1200轉(zhuǎn)，那么飛輪1s內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)為汽油機飛輪轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)就是一個工作循環(huán)，所以1s內(nèi)的工作循環(huán)數(shù)為10次；汽油機一個工作循環(huán)有4個沖程，但只有1次對外做功，所以1s內(nèi)對外做功數(shù)為10次。[2]汽油完全燃燒放出的熱量Q放=mq汽=400×10-3kg×4.6×107J/kg=1.84×107J。（2022·四川南充）用某型號天然氣熱水器燒水，完全燃燒熱值為3.2×107J/m3的天然氣0.125m3，放出熱量________J；若該熱水器的加熱效率為84%，則能將40kg初始溫度為20℃的水加熱至________℃，水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)?！敬鸢浮竣?.0×106；②40?！窘馕觥縖1]燃燒0.125m3的天然氣放出的熱量Q放=qV=3.2×107J/m3×0.125m3=4.0×106J[2]水吸收的熱量Q吸=Q放η=4.0×106J×84%=3.36×106J水升高的溫度水的末溫t=t0+Δt=20℃+20℃=40℃。（2022·陜西?。┙衲辍拔逡弧奔倨?，廣大市民按照疫情防控要求，積極響應(yīng)“非必要不離市”號召，在郊區(qū)、公園指定區(qū)域進行戶外活動。小剛同學(xué)家購買了一款如圖-1所示戶外分體式燃氣爐，準備去戶外野炊。該燃氣爐的銘牌如圖-2所示，其中功率4500W是指氣體燃料完全燃燒時燃氣爐每秒放出4500J的熱量。（1）氣體燃料在常溫下是通過______的方式液化存儲在儲氣罐內(nèi)，使用過程中，罐體溫度變低是因為燃料發(fā)生汽化時要___________（選填“吸收”或“放出”）熱量；（2）在標準大氣壓下，用該燃氣爐將1L水從25℃加熱到沸騰用時140s，燃氣爐燒水時的效率是多少？已知水的密度為1.0×103kg/m3，水的比熱容為4.2×103J/(kg?℃)；___________；（3）小剛注意到爐頭上標有參數(shù)：15字樣，他查閱說明書得知，該參數(shù)表示的是：燃氣爐功率[單位：瓦（W）]與耗氣量[單位：克/時（g/h）]之比的數(shù)值為15，計算該燃氣爐所使用燃料的熱值是多少？___________；（4）小剛同學(xué)打算展示在勞動課上學(xué)習(xí)的烹飪技能，為家人做頓可口飯菜，下表是他出發(fā)前做的規(guī)劃，則小剛至少應(yīng)攜帶幾個如圖-3所示的新儲氣罐？___________。內(nèi)容每次耗時/min次數(shù)/次炒菜83煮湯101燒水32【答案】①壓縮體積；②吸收；③50%；④5.4×107J/kg；⑤2。【解析】（1）[1]液化的方式有兩種，分別是壓縮體積和降低溫度，氣體燃料在常溫下是通過壓縮體積的方式液化的。[2]汽化是物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，需要吸收熱量。（2）[3]1L水的質(zhì)量1L水從25℃升高到100℃吸收的熱量140s內(nèi)燃氣爐放出的熱量燃氣爐燒水時的效率（3）[4]1h內(nèi)燃氣爐放出的熱量燃氣爐功率與耗氣量之比的數(shù)值為15，則1h內(nèi)燃氣爐消耗燃氣的質(zhì)量燃氣的熱值（4）[5]由題意知，物料總加熱時間2400s內(nèi)燃氣爐放出的熱量2400s內(nèi)消耗燃氣的質(zhì)量由圖可知，一個儲氣罐的質(zhì)量是120g，所以需要的儲氣罐個數(shù)小剛至少應(yīng)攜帶2個新儲氣罐。小明和小輝學(xué)習(xí)了燃料的熱值后,他們一起設(shè)計了一個實驗來探究煤油和菜籽油的熱值的大小關(guān)系.他們組裝了如圖1和2所示的裝置進行實驗,記錄結(jié)果見下表:燃料加熱前的水溫/℃燃料燃盡后水溫/℃煤油2544菜籽油2534為了保證實驗結(jié)論的可靠性,小明和小輝選擇了兩套完全相同的裝置，并且控制油的質(zhì)量以及水的質(zhì)量。但對于兩杯水的初溫他們的看法卻不同.請將下列他們的想法補充完整。①小輝認為實驗中是直接用來表示煤油和菜籽油放出熱量的多少。所以，實驗中兩杯水的初溫可以不同。

②小明認為因為探究過程中他們采用了法，所以只有燃料的不同，其他因素都必須控制相同。如果兩杯水的初溫不同，那么水的蒸發(fā)快慢以及水與周圍環(huán)境的溫差都不相同，于是兩杯水的就不相同，就有可能會出現(xiàn)燃料燃燒放出的熱量多，而水吸收的熱量少、水溫變化低的情況.所以，實驗時必須控制水的初溫相同。

③你認為(選填“小明”或“小輝”)的想法更合理。

(2)根據(jù)他們的實驗記錄，你認為煤油和菜籽油兩種燃料中，熱值較大是。

(3)小明和小輝在實驗前用天平分別測出了燒杯中水的質(zhì)量以及燃油的質(zhì)量。并由記錄的數(shù)據(jù)，利用公式計算出了水吸收的熱量。小輝他想通過這些數(shù)據(jù)計算出煤油和菜籽油的熱值。你認為他的計算結(jié)果是的。(選填“可靠”或“不可靠”)理由是?！敬鸢浮浚?）相等水升高的溫度控制變量法種類散熱小明煤油不可靠煤油不可能完全燃燒，燃燒放出的熱量也不可能完全被水吸收。（2022·山東臨沂）為保障今年夏糧豐收增產(chǎn)，我市部分縣區(qū)利用植保無人機對小麥開展“一噴三防”噴灑作業(yè)。如圖所示。某品牌植保無人機，加滿農(nóng)藥和汽油后總質(zhì)量為20kg，底部支架與水平地面的接觸面積為50cm2。在某次噴灑作業(yè)中，該無人機以5m/s的水平速度勻速噴灑3min，消耗汽油100mL。已知汽油的密度為0.71×103kg/m3，其熱值為4.6×107J/kg，g取10N/kg，求無人機：（1）起飛前對水平地面的壓強；（2）3min內(nèi)飛行的水平路程；（3）3min內(nèi)消耗的汽油完全燃燒放出的熱量?！敬鸢浮浚?）；（2）900m；（3）。【解析】（1）起飛前對水平地面的壓力起飛前對水平地面的壓強（2）3min內(nèi)飛行的水平路程（3）3min內(nèi)消耗的汽油完全燃燒放出的熱量答：（1）起飛前對水平地面的壓強為；（2）3min內(nèi)飛行的水平路程為900m；（3）3min內(nèi)消耗的汽油完全燃燒放出的熱量為。考點3熱機的效率【經(jīng)典真題】（2022·安徽?。┬∶骼眉抑腥細獗砗蜏囟扔嫓y量燃氣灶燒水的效率。將的水從加熱到，消耗了天然氣（假設(shè)天然氣完全燃燒），已知水的比熱容為，天然氣的熱值為，則此次燃氣灶燒水的效率為______?！敬鸢浮??！窘馕觥克盏臒崃繛樘烊粴夥懦龅臒崃繛槿細庠顭男蕿?。【常用結(jié)論】熱機能流圖熱機效率一定小于100%【易錯點】【經(jīng)典變式練】（2022·湖南衡陽）汽車的發(fā)動機大多數(shù)是內(nèi)燃機，內(nèi)燃機是熱機的一種，下列關(guān)于熱機和環(huán)境保護的說法，正確的是（）。A.熱機排出的尾氣沒有內(nèi)能 B.熱機的效率能達到100%C.熱機的大量使用會造成環(huán)境污染 D.汽油機的做功沖程是將機械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能【答案】C?！窘馕觥緼．一切物體在任何溫度下都有內(nèi)能，所以熱機排放的尾氣也有內(nèi)能，故A錯誤；B．熱機在工作時不可避免地要損失一部分能量（如散熱、克服機械部件間的摩擦），所以熱機的效率不可能達到100%，故B錯誤；C．熱機在使用時會排放出一些有害的氣體，會造成環(huán)境污染，故C正確；D．汽油機的做功沖程對外做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，故D錯誤。故選C。關(guān)于熱機效率，下列說法正確的是（）A．蒸汽機的效率通常高于汽油機的效率B．有些新型燃料汽車實現(xiàn)了零排放，其效率達到100%C．熱機效率不一定小于100%D．即使無摩擦的道路，汽車發(fā)動機的效率也無法達到100%【答案】D（2022·湖南郴州）熱水器將質(zhì)量為20kg、溫度為15℃的水加熱到65℃，消耗天然氣0.15m3，在此過程中水吸收的熱量是______J，熱水器的熱效率是______。[c水=4.2×103J/（kg·℃）；q天然氣=3.2×107J/m3]【答案】①；②87.5%。【解析】[1]水吸收的熱量Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/（kg·℃）×20kg×（65℃-15℃）=4.2×106J[2]消耗的天然氣完全燃燒放出的熱量為Q放=Vq=0.15m3×3.2×107J/m3=4.8×106J熱水器的熱效率為。（2022·云南?。╉樋诹铩拔逶挛?、過端午、蒸粽子、吃包子、掛菖蒲、佩香囊、賽龍舟”，生動的呈現(xiàn)了某地端午文化習(xí)俗。蒸粽子是利用水沸騰產(chǎn)生的蒸氣進行加熱。若將2.5kg的水加熱到沸騰，水溫升高了80℃，[c水=4.2×103J/（kg·℃），q煤=3×107J/kg]，在此過程中，求：（1）水吸收的熱量；（2）采用煤爐加熱，煤爐加熱水的效率為10%，煤燃燒放出的熱量；（3）需要完全燃燒煤的質(zhì)量?！敬鸢浮浚?）8.4×105J；（2）8.4×106J；（3）0.28kg。【解析】（1）根據(jù)可知，水吸收的熱量（2）采用煤爐加熱，煤爐加熱水的效率為10%，根據(jù)可知，煤燃燒放出的熱量為（3）根據(jù)Q放=mq可知，需要完全燃燒煤的質(zhì)量為。答：（1）水吸收的熱量為8.4×105J；（2）采用煤爐加熱，煤爐加熱水的效率為10%，煤燃燒放出的熱量為8.4×106J；（3）需要完全燃燒煤的質(zhì)量為0.28kg。（2022·江西?。┤鐖D所示，某同學(xué)用燃氣灶燒水給餐具消毒。已知密閉鍋內(nèi)水的質(zhì)量為5kg，水的初溫為22℃，當(dāng)水剛好燒開時，共消耗了0.06m3的天然氣，該燃氣灶燒水的熱效率為70%。[水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)，天然氣的熱值為4.0×107J/m3]求：（1）0.06m3的天然氣完全燃燒所放出的熱量；（2）以上過程中，水吸收的熱量；（3）密閉的鍋內(nèi)水燒開時的溫度?！敬鸢浮浚?）2.4×106J；（2）1.68×106J；（3）102℃?！窘馕觥浚?）天然氣的熱值為4.0×107J/m3，根據(jù)Q=Vq可得，0.06m3的天然氣完全燃燒所放出的熱量為Q放=Vq=0.06m3×4.0×107J/m3=2.4×106J（2）燃氣灶燒水的熱效率為70%，水吸收的熱量為（3）燒開水時，水的溫度變化為所以密閉的鍋內(nèi)水燒開時的溫度答：（1）0.06m3的天然氣完全燃燒所放出的熱量為2.4×106J；（2）以上過程中，水吸收的熱量1.68×106J；（3）密閉的鍋內(nèi)水燒開時的溫度為102℃。一輛質(zhì)量為4t的汽車，車上裝有6t的貨物，在平直的公路上以10m/s的速度勻速行駛了60km，所受阻力為整車重的0.1倍．（已知汽油的熱值大約為5×107J/kg）．求：（1）汽車發(fā)動機的功率．（2）若發(fā)動機的轉(zhuǎn)化效率為40%，則需要燃燒多少千克的汽油？（3）若汽車保持發(fā)動機功率不變，在4mIn內(nèi)將貨物從坡底運送到100m高的坡頂貨場，汽車運送貨物的機械效率是多少？【答案】（1）100kw（2）30kg（3）25%小明家新購買了利用太陽能的新型汽車，該汽車經(jīng)過一天的陽光照射，可吸收1.38×108J的太陽能。已知汽油的熱值是4.6×107J／kg.該汽車車重是1200kg，行駛最大速度是108km/h，以最大速度行駛時所受阻力是車重的0.1倍。求：汽車經(jīng)過一天吸收的太陽能相當(dāng)于完全燃燒多少千克汽油產(chǎn)生的熱量。如果該汽車的效率為30%，則依靠一天吸收的太陽能可以行駛多遠？【答案】（1）3kg（2）3.45×104m考點4能量的守恒和轉(zhuǎn)化【經(jīng)典真題】（2022·四川自貢）關(guān)于能量守恒定律，下列說法正確的是（）。A.能量可以憑空消失；B.能量可以憑空