第十四章内能的利用
一、选择题
1．如图，2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。长征二号F遥十七运载火箭用液氢作为燃料是利用液氢具有（ ）
A．较大的比热容B．较高的热值
C．较小的密度D．较低的沸点
2．如图所示是某汽车发动机的做功冲程的示意图。在活塞向下运动的过程中，汽缸内气体的（ ）
A．温度保持不变B．分子热运动加快
C．一部分内能转化为活塞的机械能D．全部内能转化为活塞的机械能
3．下列关于汽油机与柴油机的说法错误的是（ ）
A．汽油机与柴油机使用的燃料不同
B．汽油机多用于小型汽车，柴油机多用于载重汽车
C．柴油机与汽油机除使用的燃料不同外，在构造上完全相同
D．柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火
4．点火爆炸实验中，电子式火花发生器点燃盒中酒精蒸气，产生的燃气将塑料盒盖喷出很远．此过程的能量转化方式类似于汽油机的（ ）
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
5．在燃料化学中，热值是表示燃料质量的一种重要指标。关于燃料的热值，下列说法正确的是（ ）
A．标准煤的热值与标准煤是否完全燃烧有关
B．煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量也一定比燃烧干木柴放出的热量多
C．容易燃烧的燃料，热值一定大
D．1g汽油和2kg汽油的热值是一样的
6．关于热机的效率，下列说法中正确的是（ ）
A．热机的效率可以等于1B．燃料完全燃烧放出的热量不可能全部用来做功C．减少热损失对提高热机效率无影响D．设法利用废气的能量也不能提高热机效率
7．如图所示，是单缸四冲程汽油机的某两个冲程的示意图。下列有关说法中正确的是（ ）
A．甲为做功冲程，乙为压缩冲程
B．甲冲程是内能转化为机械能
C．使用热值更大的燃料，可以提高该汽油机的效率
D．若飞轮转速为2400r/min，则1s内该汽油机对外做功20次
8．北京国际汽车展览会于4月21~25日在北京中国国际展览中心新、老展馆同时拉开大幕。某人为了测试汽车发动机的效率，开车以60km/h的平均速度行驶了120km，用去汽油25L，已知汽油的密度为0.7×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg，发动机的功率为32kW，则该汽车发动机的效率为（ ）
A．28.6%B．36.5%C．23.6%D．38%
二、填空题
9．我国某新型发动机的热效率达46%，发动机在做功冲程时将 能转化为机械能，当散失的热量减少时，发动机的热效率变 。
10．如图所示是热机的 冲程，若该汽油机每秒完成20个冲程，则每分钟飞轮转 圈。
11．我国航天技术处于世界领先水平。运载火箭采用液态氢作为燃料，可以保护环境，还因为液态氢具有
较大的 ；火箭发射过程，将燃料燃烧放出的内能转化为 能；随着科学技术的发展，运
载火箭的热机效率 （选填“可能”或“不可能”）达到100%。
12．神舟十七号飞船目前正在太空中遨游，计划将在2024年4月左右返回东风着陆场。按照以往经验，
神舟飞船在穿越大气层返回地面时，与大气层摩擦，将机械能转化为内能，这与图中汽油机的
（选填“甲”或“乙”）冲程能量转化一致。若汽油机的转速为3600r/min，则1s内汽油机对外做功 次。同种燃料完全燃烧时的热值 （选填“大于”“等于”或“小于”）其不完全燃烧时的热值。
13．《三国演义》中有“青梅煮酒”的典故。质量为1.2 kg的酒从20 ℃升高到40℃吸收的热量是 J：煮酒过程中消耗了100g的干木柴，则干木柴完全燃烧放出的热量为 J，煮酒的热效率
为 ·[c酒=3.4×103J/（kg·℃），干木柴的热值为q木=1.2×107J/kg]
三、实验探究题
14．小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热已知。自己设计
一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系。他组装了如图所示的装置进行实验，记录结果见表：
（1）为了保证实验结论的可靠，小明同学应该选择两套完全相同的装置，在实验中还应控制：煤油和
菜
籽油的 （质量/体积）相同，还要控制 相同。
（2）小明仔细观察发现：同一批次同一包装盒子中外形相同的温度计的读数不尽相同，为了选择两只完
全相同的温度计小明应该在盒中先挑选多支读数 （相同/不同）的温度计，然后把它们一起放到
一杯热水中，稍等一会儿后，再挑选两支读数相同的温度计。
（3）分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是 。
（4）小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的测量工具
是： 。利用此实验方法计算出的热值将比真实值 。（偏大/偏小）燃料加热前的水温/℃燃料燃尽后水温/℃
煤油2544
菜籽油2534
四、计算题
15．小琦家新安装了一台容积为0.5m3的太阳能热水器，加满水后，经过4h阳光的照射水温由原来的25℃升高到45℃ (已知：水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)，焦炭的热值q=3.0×107J/kg，水的密度ρ= 1.0×103kg/m3)。问：
（1）在这4h内水吸收的热量为多少焦耳？
（2）若这些热量由效率为20%的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧多少千克的焦炭？
16．某天然气热水器每分钟可输出5L温度升高25℃的水，它工作时的热效率即为水吸收的热量与天然气完全燃烧所放出的热量之比。某次热水器工作4分钟，使天然气表示数由2365.89m3变为2365.97m3。天然气的热值为3.2×107J/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）。求：
（1）热水器每分钟流出水的质量；
（2）每分钟流出的水吸收的热量；
（3）热水器的热效率（保留两位有效数字）。
17．目前，”节能减排”已引起全球的关注。如何减少能耗，提高汽车发动机的效率越来越受到人们的重视。某汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶18km消耗了2.5L汽油。求：
（1）请计算这段18km路程内所消耗的汽油完全燃烧所产生的热量(汽油密度ρ=0.8×103kg/m3、q汽油=4.6× 107J/kg)
（2）如上图，此汽油机的效率为多少？
（3）此汽车行驶18km做功的大小为多少？
（4）此汽车行驶18km做功的功率为多少？(保留三位有效数字)
参考答案
1．B
2．C神舟10号发射时间
3．C
4．C
5．D
6．B
7．D
8．A
9．内；高
10．压缩；600
11．热值；机械；不可能
12．乙；30；等于
13．8.16×104；1.2×106；6.8％
14．（1）质量；水的质量和初温
（2）相同
（3）煤油
（4）天平；偏小
15．（1）解：水的质量： m=ρV= 1.0× 103kg/m3×0.5m3= 500kg；
水吸收的热量：Q吸= cm(t-t0)= 4.2× 103J(kg·℃)×500kg× (45-25)℃=4.2× 107J；
（2）解：由η=Q吸
Q放
，Q放 =m碳q得，
需要燃烧的焦炭： m碳=Q吸
ηq = 4.2×107J
20%× 3.0×107J/kg
= 7kg
16．（1）解：水的质量为m=ρV=1.0×103kg/m3×5×10-3m3=5kg
答：热水器每分钟流出水的质量为5kg；
（2）解：水吸收的热量为Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×5kg×25℃=5.25×105J 每分钟消耗天然气的体积为V=2365.97m3−2365.89m3
4
=0.02m3
每分钟天然气放出的热量为Q放=Vq=0.02m3×3.2×107J/m3=6.4×105J
答：每分钟流出的水吸收的热量为5.25×105J；
（3）解：该热水器的热效为η=Q吸
Q放×100%= 5.25×105J
6.4×105J
×100%≈82%
答：热水器的热效率为82%。
17．（1）解：根据ρ=m
V
可知，2.5L 汽油的质量为：m=ρV=0.8×103kg/m3 ×2.5×10-3m3=2kg，这些汽油完全燃烧放出的热量：Q= mq=2kg×4.6×107J/kg=9.2× 107J
（2）解：汽油机的效率：η=1-33%- 30% -7%= 30%
（3）解：汽车做功为： W=Qη=9.2×107J× 30%=2.76×107J
（4）解：运动时间： t=s
v =18km
72km/ℎ
=0.25h= 900s，
汽车做功功率为： p=W
t = 2.76×107J
900s
=3.07×104W
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