第十四章 内能的利用
一、选择题
1．关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（ ）
A．没有燃烧的燃料，热值等于零 B．燃料完全燃烧时，它的热值最大
C．燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多 D．燃料的热值与质量和燃烧状态无关
2．如图所示是四冲程汽油机一个工作循环中的三个冲程，缺少的一个冲程的名称及顺序，下列判断正确的是（ ）
A．吸气冲程，应在甲图之前 B．压缩冲程，应在甲、乙图之间
C．做功冲程，应在乙、丙图之间 D．排气冲程，应在丙图之后
3． 关于燃料和热值，以下说法正确的是（ ）
A．燃料的热值与燃料的燃烧情况无关
B．容易燃烧的燃料，热值一定大
C．煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多
D．为了提高锅炉效率，要用热值高的燃料
4．关于四冲程内燃机，下列说法中正确的是（ ）
A．内燃机的一个工作循环有四个冲程，曲轴转动两周
B．四个冲程中只有做功冲程发生内能与机械能的相互转化
C．转速为1200r/min的内燃机每秒对外做功20次
D．内燃机的效率可以达到100%
5．如图所示，吹气球时，气球没握住飞跑了！捡起气球会发现它的嘴部温度变低了，该过程与内燃机四冲程中相同的是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
6．如图所示为甲、乙两汽油机的数据。两者相比，下列说法正确的是（ ）
A．甲汽油机效率较大 B．乙汽油机效率较小
C．乙汽油机的燃料燃烧放出的能量多 D．两汽油机产生的有用机械能一样多
7．图甲所示为一款新型水杯，将沸水倒入杯中，轻摇几下后，水温便可降至55℃左右，并能保温3小时。图乙为其内部结构图，杯壁的不锈钢夹层中有晶体传热材料，其在常温下是固态，会随着温度的变化发生可逆的固液转换。取300g该晶体材料，用酒精灯对其进行加热，其温度与吸收的热量关系如图丙所示。已知酒精的热值为3×107J/kg。下列分析错误的是（ ）
A．该晶体材料的熔点为50℃
B．该晶体材料的比热容为0.88×103J/（kg·℃）
C．在BC段，该晶体材料的内能保持不变
D．若加热到C点状态时，测得消耗酒精1g，则酒精灯的加热效率为26.4%
8．汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列说法正确的是 （ ）
甲 乙
A．图甲是做功冲程
B．由图乙可知该汽油机的效率是72%
C．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，但汽油的热值不变
D．图甲中内能转化为机械能
二、填空题
9．2023年5月30日，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空。如题图所示，火箭点火升空时，发动机将燃料的内能转化为 能，此过程中能量转化与四冲程汽油机的 冲程相同，燃料的热值 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
10．如图所示是四冲程汽油机工作时的 冲程，此过程中通过做功方式使气缸内燃料混合物的内能 （选填“增大”或“减小”），若其工作时，曲轴转速为，此汽油机1s内完成 个排气冲程。
11． 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）。多数火箭的发动机选用液态氢作燃料，主要是因为氢具有较大的 。
12． 2023年10月26日，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按照预定时间精准点火发射成功。如图，火箭发射探测器使用液态氢做燃料的原因是氢的 大。的液态氢燃料完全燃烧放出的热量是 J，若不计热损失可以将 kg初温为20℃的水加热至沸腾。[，，当地大气压为1标准大气压]
13．为了减少环境污染，共建绿水青山的美好生态，我县部分农村地区已经用上了天然气烧水煮饭，设天然气热值为，完全燃烧0.2kg天然气放出的热量为 J；若这些热量的25%被25kg、30℃的水吸收，能使水的温度升高到 ℃．（）
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 25 44
菜籽油 25 34
四、计算题
15．某校积极创造条件为学生供应开水，已知锅炉的热效率为30%，若用该锅炉将300kg的水从20℃加热到100℃。c水=4.2×103J/（kg ℃），q煤=3×107J/kg，求：
（1）水吸收的热量
（2）燃烧煤的质量
（3）某同学将3kg、100℃的开水和质量为5kg的20℃的冷水混合，若不计混合过程的热量损失，则混合后温水的温度为多少
16．如图是某太阳能热水器，向其中注入50kg水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到50℃．水的比热容是4.2×103J/（kg ℃）．试求：
（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少？
（2）如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×107J，则这段时间该热水器的效率是多少？
（3）若用煤燃烧来提供2.8×107J的热量，需完全燃烧多少千克煤？（煤的热值约为3.5×107J/kg）．
（4）说说使用太阳能热水器的一个优点．
17．为了方便广大市民和保障学生人身安全，目前南宁市已有一大批校车投入使用。如图为某一学校专用校车，其质量为6.4 t。这辆校车在某段平直公路上匀速行驶8 km，用时10 min，消耗柴油2 kg，受到的阻力是1.8×103N。（柴油热值为3.0×107 J/kg）求：
（1）这段路程内校车发动机做功的功率。
（2）这段路程内消耗的柴油完全燃烧放出的热量。
（3）校车发动机的效率。
参考答案
1．D
2．C
3．A
4．A
5．C
6．D
7．C
8．C
9．机械；做功；不变
10．压缩；增大；10
11．压缩；0.5；热值
12．热值；；
13．；50
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： 300kg的水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×300kg×（100℃-20℃）=1.008×108J；
（2）解： 根据 得煤完全燃烧放出的热量为：
根据Q放=m2q算出煤的质量为：
（3）解： 设冷水温度从20℃升高到t，吸收热量为Q1，热水温度从100℃降低到t，放出的热量为Q2，
不计热损失，Q1=Q2，
即：cm1（t-20℃）=cm2（100℃-t），
即：4.2×103J/（kg ℃）×5kg×（t-20℃）=4.2×103J/（kg ℃）×3kg×（100℃-t），
解得：t=50℃。
16．已知：水的质量m=50kg，初温t0=10℃，末温t=50℃，水的比热容是c=4.2×103J/（kg ℃），热水器接收到太阳辐射的热量是Q总=2.8×107J，煤完全燃烧放出的热量Q放=2.8×107J，煤的热值约为q=3.5×107J/kg
求：（1）水吸收的热量Q吸=？；（2）该热水器的效率η=？；（3）完全燃烧煤的质量m′=？
解：（1）水吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）
=4.2×103J/（kg ℃）×50kg×（50℃﹣10℃）
=8.4×106J；
（2）该热水器的效率：
η===30%；
（3）∵Q放=mq，
∴完全燃烧煤的质量：
m′===0.8kg．
（4）使用太阳能热水器的优点是：节能、环保、经济、方便等．
答：（1）该热水器中的水吸收的热量是8.4×106J；
（2）这段时间该热水器的效率是30%；
（3）需完全燃烧0.8kg煤；
（4）使用太阳能热水器的一个优点是节能．
17．（1）解： 因为校车匀速直线运动，发动机的牵引力与阻力是一对平衡力为F=f=1.8×103N
校车行驶的路程：s=8km=8000m
这段路程内发动机做的功：
校车行驶这段路程所用的时间：
这段路程内发动机做功的功率：
答：段路程内发动机做功的功率2.4×104W
（2）解：这段路程内消耗的柴油完全燃烧放出的热量：
答：这段路程内消耗的柴油完全燃烧放出的热量为6×107J
（3）解： 校车发动机的效率：
答：校车发动机的效率为24%。
