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第十四章 内能的利用
检测内容：第14章 内能的利用 时间：80分钟 满分：100分
一、单选题（每题3分，共30分）
1．如图是某地使用的“风光互补”景观照明灯．它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明
灯，“脚踩”蓄电池．下列解释合理的是( )
A．光电池板是将电能转化为光能
B．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能
C．照明灯是将内能转化为电能
D．蓄电池夜晚放电，将电能转化为化学能
【答案】B
【解析】A项，这种新能源的路灯，“肩扛”太阳能电池板也可以把太阳能转化为电能，故 A说法错误；
B项，“头顶”的小风扇可以把风能转化为电能，风能属于机械能的一种，故B说法正确；C项，照明灯
工作时，将电能转化为光能，故C说法错误；D项，蓄电池夜晚放电，将化学能转化为电能，而不是将电
能转化为化学能，故D说法错误．
2．关于燃料的热值，以下说法正确的是( )
A．燃料的热值与燃料的燃烧情况有关
B．容易燃烧的燃料，热值一定大
C．煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多
D．0.5 g汽油和2 kg汽油，它们的热值是一样的
【答案】D
【解析】1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值．热值是燃料的一种特性，它只与燃料
的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关．A项，燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧
程度无关，故A错；B项，热值大小与燃料是否容易燃烧无关，故B错；C项，煤的热值比干木柴大，说
明1 kg的煤完全燃烧放出的热量比1 kg干木柴完全燃烧放出的热量多．本选项的说法中不一定完全燃烧，
故C错；D项，燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，故D正确．
3．关于四冲程汽油机和柴油机，下列说法正确的是( )
A. 在吸气冲程中，吸入汽缸的都是空气
B. 在压缩冲程末，汽油机汽缸内气体温度比柴油机的高
C. 在做功冲程初，都是火花塞点火
D. 在排气冲程中，排气都依靠飞轮的惯性完成【答案】D
【解析】【解答】在吸气冲程中，汽油机吸入的是燃料混合物，柴油机吸入的是空气，A不符合题意；在
压缩冲程末，柴油机将燃料混合物压缩得程度更大，温度更高，B不符合题意；在做功冲程初，汽油机是
通过火花塞点火，而柴油机是由喷油嘴喷出雾状柴油而燃烧，C不符合题意；除了做功冲程，吸气、压缩、
排气三个冲程都是靠飞轮的惯性完成，D符合题意，
故答案为：D。
4．某热机的效率是40%，表示它每做100 J的有用功( )
A. 需要2.5 s的时间 B. 消耗的燃料完全燃烧放出的能量是400 J
B. C. 消耗的燃料完全燃烧放出的能量是250 J D. 将消耗60 J的无用功
【答案】C
【解析】【解答】热机的效率是做有用功的能量和完全燃烧放出的能量之比。热机的效率的高低和做功的
多少与时间无关，A不符合题意；因为η=40%，W =100J，所以燃料完全燃烧放出的能量为：Q=W
有用 有
/η=100J/40%=250J，从而可知消耗的无用功为：W=Q-W =250J-100J=150J，BD不符合题意，C符合题
用 有用
意，
故答案为：C。
5．图所示是四冲程汽油机工作时各冲程的示意图，其中表示压缩冲程的是( )
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】在内燃机的四个冲程中，进气阀和排气阀均关闭的只有压缩冲程和做功冲程，而在压缩冲程中活
塞向上运动，做功冲程中活塞向下运动；一个气阀打开，另一个气阀关闭的是吸气冲程和排气冲程，而在
吸气冲程中活塞向下运动，排气冲程中活塞向上运动．A项，进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程，
故A不符合题意；B项，排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程，故B不符合题意；C项，两气门都关
闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，故C不符合题意；D项，两气门都关闭，活塞上行，汽缸容
积变小，是压缩冲程，故D符合题意．
6．如图所示，其中能量转化形式相同的是( )A.甲和乙 B.乙和丙
C.丙和丁 D.甲和丙
【答案】B
【解析】【解答】由甲知道，活塞压缩空气做功，使其内能增大，机械能转化成内能；由乙知道，对试管
内的水加热，使其温度升高，内能增大，当内能增大到一定程度，就把塞子推出来，即内能转化成机械能；
由丙知道，汽油瞬间燃烧，产生高温高压燃气，燃气推动活塞做功，内能转化成机械能；由丁知道，白炽
灯工作时消耗电能，并发光发热，是电能转化成光能和内能，综上所述，能量转化形式相同的是乙和丙，
B符合题意，ACD不符合题意.
故答案为：B。
7．下列关于能量的说法不正确的是( )
A. 对物体做功，物体内能增大，这一过程属于能量的转化
B. B. 在平直的马路上骑自行车，不踩脚踏板，自行车会停下来，说明能量会自行消失
C. C. 热传递的过程中热量只能从高温物体转移到低温物体，说明能量转移是有方向的
D. D. 汽油机工作时效率比蒸汽机要高许多，但其能量利用率仍然很低
【答案】B
【解析】【解答】当对物体做功时，物体的内能增大，机械能转化为内能，这一过程属于能量的转化，A
不符合题意；自行车自由滑行时，摩擦力对其做功，机械能转化为内能，最终会停下来，B错误，符合题
意；热传递的方向是从高温物体转移到低温物体，C不符合题意；汽油机的工作效率比蒸汽机高，由于燃
料燃烧放出的废气会带走大部分能量，所以能量利用仍然很低，D不符合题意.
故答案为：B。
8．某四冲程汽油机飞轮转速为3 000 r/min，则( )
A. 该汽油机每秒钟对外做功50次
B. B. 该汽油机每秒钟活塞完成50个冲程
C. C. 图中是压缩冲程，机械能转化为内能
D. D. 图中是做功冲程，内能转化为机械能
【答案】D【解析】汽油机的一个冲程包括四个工作循环，曲轴转动两周，对外做功一次。汽油机的转速是3000r/
min=50r/s，表示的是每秒飞轮转动50圈，完成100个冲程，对外做功25次，AB不符合题意；由图知道，
两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，所以是做功冲程，此过程将内能转化为机械能，C不符合题意，
D符合题意，
故答案为：D。
9．如图所示，某学习小组设计实验来比较酒精、煤油和汽油的热值大小。甲、乙、内三个装置中水的质
量
和初温及三种燃料的质量均相同。当三种燃料完全燃烧后，水的末温（均未沸腾）关系为t =t ＞t ，由
甲 丙 乙
此
可粗略判断出它们热值q的大小关系为（ ）
A．q ＞q ＞q B．q ＞q =q
甲 乙 丙 甲 乙 丙
C．q =q ＞q D．q =q ＞q
甲 乙 丙 甲 丙 乙
【答案】D
【解答】解：
由题意可知，在燃烧了质量相等的酒精、煤油和汽油，加热三个烧杯中质量相等的水时，乙杯水的温度升
高的较低，即酒精燃烧产生的热量少，所以酒精的热值小，甲和丙两杯水升高的温度相同，且高于乙杯水
升高的温度，说明煤油和汽油的热值相同，且大于酒精的热值；故D正确。
故选：D。
10．如图所示是完全燃烧A、B两种燃料的质量与放出的热量的图象，由图象可知，A、B两种燃料的热值
大小关系是（ ）
A．q ＜q B．q =q
A B A B
C．q ＞q D．无法比较
A B
【答案】C
【解答】解：根据图象可知，燃烧相同质量A、B两种燃料，A放出的热量大于B放出的热量，由Q=mg
可知，q ＞q 。
A B故选：C。
二、填空题（每空1分，13.15题每空2分，共25分）
11．大量研究表明，能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从一种形式转化为其他形式，而自然界
中能量的总量是 的；但由于能量的转化或转移具有 ，因而人类可利用的资源是有限的，
所以我们仍然要注意节约能源。
【解答】解：能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为另一种形
式，或者从一个物体转移到另一个物体上，在转移和转化过程中，能的总量保持不变。
能量的转化和转移都是具有方向性的，不能反过来转化。
【答案】不变；方向性。
12．如图所示，图A、B、C、D是四冲程汽油机的功工作示意图，图 E、F是演示实验的示意图，C图是
________冲程，与它原理相同的是________图所示的演示实验，汽油机的工作示意图中机械能转化为内能
的冲程是________图(后两空选填字母)
【解析】(1)A图中，进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程；B图中，两气门都关闭，活塞
上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，此冲程将机械能转化为内能；C图中，两气门都关闭，活塞下行，汽
缸容积变大，是做功冲程，此冲程将内能转化为机械能；D图中，排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，
是排气冲程；
(2)E图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就
会燃烧．是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程；
F图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，
内能转化为塞子的机械能；汽油机的做功冲程中将内能转化为机械能，因此与做功冲程原理相同的是F实
验．
【答案】做功 F B
13．烧开一壶水，需要吸收 2.3×106焦的热量，需要完全燃烧______克的煤油．(已知煤油的热值是
4.6×107J/kg)【解析】需要煤油的质量为：m＝ ＝ ＝0.05 kg＝50 g.
【答案】50
14．各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化，如图中通过图示和文字给出了部分能量转化的实例，
请你按(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)旁箭头所指的方向，填出能量转化的实例．
(a)________；(b)________；(c)________；(d)________；(e)________；(f)________；(g)________．
【解析】(a)钻木取火的过程是机械能转化为内能；(b)燃烧发光是将内能转化为光能；(c)光合作用是将光能
转化为化学能；(d)火力发电是将化学能转化为电能；(e)电动机是将电能转化为机械能；(f)太阳能电池是将
光能转化为电能的过程；(g)手机电池充电是将电能转化为化学能．
【答案】(a)钻木取火 (b)燃烧发光 (c)光合作用
(d)火力发电 (e)电动机 (f)太阳能电池 (g)手机电池充电
15．如图所示，是内燃机工作时的 冲程：一台单缸四冲程汽油机在一个工作循环中总共消耗了10g
汽油（汽油的热值为4.6×107J/Kg），这些汽油完全燃烧产生的热量是 J，如果这台汽油机的效率为
30%，
则一个工作循环中输出的有用机械能为 J，而损耗的内能则不会自发的转化为我们需要的能量，说
明
能量的转移或转化具有 性。
【解答】解：
（1）由图可知，两个气阀都关闭，活塞向下运动，所以是做功冲程；
（2）汽油完全燃烧产生的热量利用公式Q=mq=10×10﹣3kg×4.6×107J/kg=4.6×105J；（3）输出的机械能为W=Q×η=4.6×105×30%=1.38×105；
（4）损耗的内能则不会自发的转化为我们需要的能量，说明能量的转移或转化具有方向性。
【答案】做功；4.6×105；1.38×105；方向。
16．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）
【解答】解：
（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。
【答案】全部燃烧；化学能；小。
三、实验题（28分）
17．（10分）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同．燃料的质量都为 10g，烧杯内的液体初温相
同．
（1）比较不同燃料的热值，应选择_______两图进行实验；比较不同物质的比热容，应选择_________两
图进行实验；在实验中，三烧杯中a、b液体的质量必须________(选填“相等”或“不同)．
（2）在比较不同物质的比热容时，记录数据如下表：① 在此实验中，用________来表示两种液体吸收热量的多少．(选填“加热时间”或“升高温度”)．
② 你认为两种液体中，比热容较大的是液体______．(选填“a”或“b”)
【答案】(1)甲乙 甲丙 相等 (2)加热时间 b
【解析】(1)为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数
高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲乙两图进行实验；
为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同，通过温度计的
示数高低得出吸热多少，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲丙两图进行实验；
在实验中，三烧杯中a、b液体的质量必须相等；
(2)①不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的；②质量相同的两个物体，升高相同温②度，加热时间
越长，吸收的热量越多，则比热容越大，因此b的比热容大．
18．（10分）小明采用如下图所示的装置进行进行探究“质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”：
（1）探究过程中，要控制两套装置中燃料的质量和水的________(初始温度/质量)一定要相等．
（2）实验后，可以通过比较________(填“加热时间”或“水升高的温度”)来比较酒精和碎纸片放出的热
量多少．
（3）从表格中数据可以发现，质量相同的酒精和碎纸片都充分燃烧后，________放出的热量多 .
（4）通过实验表明，质量相等的不同燃料，充分燃烧所放出的热量一般是________(填“相同”或“不
同”)的．（5）在学习时，我们把燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比 称为为热值，用q表示，这里定义
热值的方法，我们称之为比值法，热值是能够燃烧的物质的属性．下列几个用比值法定义，并反映物质属
性的物理量有：________(填写序号)
①速度 ②功率 ③密度 ④压强
【答案】(1)质量 (2)水升高的温度 (3)酒精 (4)不同 (5)③
【解析】(1)探究过程中，利用的实验方法是控制变量法，要控制两套装置中燃料的质量和水的质量一定要
相等；(2)实验后，可以通过比较水升高的温度来比较酒精和碎纸片放出的热量多少；(3)从表格中数据可以
发现，质量相同的酒精和碎纸片都充分燃烧后，酒精加热的水的温度升高的高，说明酒精放出的热量多；
(4)通过实验表明，质量相等的不同燃料，充分燃烧所放出的热量一般是不同的；(5)用比值法定义，并反映
物质属性的物理量有： ③ 密度是用比值定义，能够反映物质的属性．
19．（8分）物理小组的同学们组装了下图所示的装置，在完全相同的烧杯中分别装有质量相同的 A、B两
种液体，在完全相同的燃料盒中分别装有两种不同的燃料
（1）若要比较液体的吸热本领，应选________两图的实验装置进行实验
（2）实验过程中，若浸在液体中的温度计示数都升高50 ℃，加热时间较短的液体比热容较________．
（3）为了比较不同燃料的热值应选________两图的实验装置进行实验；实验过程中，加热时间相同，若
浸存液体中的温度计小数升高多，说明这种燃料的热值________．
【答案】(1)甲、丙 (2)小 (3)甲乙 大
【解析】(1)要比较不同物质的吸热本领，必须保证不同物质的质量相等，相同时间吸收的热量相同，所以
选择甲丙；(2)实验过程中，若浸在液体中的温度计示数都升高了 50 ℃，加热时间较短的液体比热容较小；
(3)甲、乙两图，被加热的物质相同，燃料的种类不同，通过温度计的变化可以比较不同燃料的热值；实验
过程中，加热时间相同，若浸在液体中的温度计示数升高多，说明这种燃料的热值大．
四、计算题（14分）
18．（5分）国际航空运输协会希望能在2050年实现飞行器的碳排放量为零，瑞士“阳光动力号”太阳能
飞机(如图)在这方面作出了大胆的尝试．该飞机的机翼承载 200 m2的光伏电池面板，太阳辐射功率约为1.44×106J/(m2·h)(太阳辐射功率是指1 h内辐射到1 m2面积上的太阳能)请解答：
（1）若飞机每天接受光照的时间为10 h，光伏电池面板每天接收的太阳能E为多少焦？
（2）用光伏电池面板每天接收的太阳能替代航空燃油，每月(按30天)可节约航空燃油多少千克？(假设航
空燃油完全燃烧，航空燃油的热值q＝4.32×107J/kg)
【答案】解：(1)每天接收的太阳能：
E＝ ＝1.44×106J/(m2·h)×200 m2×10 h＝2.88×109J，
PSt
(2)每月航空燃油完全燃烧放出的热量：
Q ＝30E＝30×2.88×109J＝8.64×1010J，
放
由Q＝mq得：
节约航空燃油的质量：
m＝ ＝ ＝2 000 kg.
答：(1)光伏电池面板每天接受的太阳能E为2.88×109J
(2)可节约的航空燃油2000 kg.
【解析】(1)知道太阳的辐射功率，根据W＝Pt求出接收的太阳能；(2)求出一个月接收的太阳能，即为航空
燃油完全燃烧放出的热量，根据Q＝mq求出消耗燃油的质量．
18．（8分）小洪同学家原来用液化石油气烧水，每天约用60 ℃的热水100 kg.她参加“探究性学习”活
动后，在老师指导和同学帮助下，制作了一台简易的太阳能热水器．
（1）若这台热水器夏天平均每天可将100 kg的水从20 ℃加热到60 ℃，这些水吸收的热量为多少？
（2）若液化石油气燃烧放出的热量有70%被水吸收，她家改用太阳能热水器后，平均每天可节约液化石
油气多少千克？(液化石油气的热值为8.0×107J/kg)
（3）请你说出使用太阳能热水器的优点．(至少说出一点)
【答案】解：(1)水吸收的热量：
Q ＝cmΔt＝4.2×103J/(kg·℃)×100 kg×(60 ℃－20 ℃)＝1.68×107J；
吸
(2)∵Q ＝Q ×70%,
吸 放
∴Q ＝ ＝ ＝2.4×107J,
放
又∵Q ＝m q ，
放 气 气∴m ＝ ＝ ＝0.3 kg.
气
(3)太阳能热水器是将太阳能转化为内能，被水吸收，温度升高，供人使用，对环境无污染．
答：(1)水吸收的热量为1.68×107J；(2)平均每天可节约液化石油气0.3千克；(3)对环境无污染．
【解析】(1)知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式Q ＝cmΔt求水吸收的热量；
吸
(2)由题知，液化石油气燃烧放出的热量有70%被水吸收，即Q ＝Q ×70%，再利用Q放＝mq求需要完全
吸 放
燃烧的液化石油气的质量，即每天节约的液化石油气质量；
(3)从环保、节约能源(省钱)、取之不尽等方面列举太阳能热水器的优点．
五、综合题（3分）
阅读短文，回答问题：
从火车到火箭
生产力的发展需要强大的动力。17世纪，人类发明了热机。最早的热机是蒸汽机。在锅炉里把水烧成
水蒸气，水蒸气在汽缸里推动活塞做功。原始的蒸汽机不便于使用……
交通运输的发展迫切需要轻便的热机。于是，内燃机应运而生。内燃机分为汽油机、柴油机两大类。
汽油机是1876年发明的，柴油机是1892年发明的。内燃机行驶时不需要携带很多的水和煤，不但轻便，
效率也提高了……
早期的飞机是由内燃机提供动力的。从20世纪40年代开始，飞机上越来越多地使用喷气发动机
它向后高速喷出气体，从而获得前进的动力。在功率相同时，喷气发动机比内燃机更轻便……
根据材料内容，回答下列问题：
（1）在功率相同时，蒸汽机、内燃机、喷气发动机的重力依次________(填“增大”或“减小”)。
（2）在结构上汽油机汽缸的顶部是火花塞，柴油机汽缸的顶部是________。
（3）汽油机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为________。
【答案】（1）减小
（2）喷油嘴
（3）机械能
【解析】（1）蒸汽机在行驶时，要携带很多的水和煤等燃料，较为笨重，内燃机行驶时不需要携带很多
的水和煤，不但轻便，效率也提高了，在功率相同时，喷气发动机比内燃机更轻便，所以可知蒸汽机、内
燃机、喷气发动机的重力依次是减小的；（2）根据工作时所用的燃料不同，内燃机的结构也有所不同，
汽油机的顶部是火花塞，柴油机的顶部是喷油嘴；（3）燃料燃烧时，把化学能转化为内能，内能推动活
塞做功，又把内能转化为机械能。
