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学习方法报社 全新课标理念，优质课程资源 第十二章 《内能与热机 》自我评估 （满分：100分）山东 侯合先 一、单项选择题（每小题3分，共30分） 1．（2022•武汉）如图1所示，炽热的岩浆从覆盖着皑皑白雪的火山上喷涌而出。下列说法正确的是（　　） A．白雪温度低，内能小 B．岩浆温度高，内能大 C．白雪温度低，分子热运动停止 D．岩浆温度高，分子热运动剧烈 2．在煤炭市场中，少数不法商贩将矸石粉碎后掺在优质煤中销售，为了避免客户上当， 最恰当的方法是检测下列物理量中的（　　） A.热量 B.热值 C.内能 D.密度 3．如图2所示是内燃机的某个冲程示意图，关于该冲程描述正确的是 （　　） A．这是柴油机工作的一个冲程 B．这个冲程将机械能转化为内能 C．这个冲程可以对外提供动力 D．这个冲程的下一个冲程是压缩冲程 4．某单缸四冲程汽油机的飞轮转速是2400r/min，下列关于该汽油机的说法正确的是（　　） A．1min完成吸气冲程2400次 B．1min完成2400个冲程 C．1s完成20个工作循环 D．1s对外做功40次 5．小汽车已成为大多数家庭出行代步的工具，其发动机大多数为汽油机，下列有关汽油机的说法正确的是（　　） A．汽油机的吸气冲程吸入的是空气 B．汽油机的效率一般比柴油机的效率高 C．汽油机的点火方式是压燃式 D．汽油机的压缩冲程是把机械能转化为内能 6．下列选项可能符合汽车等热机能量流向的是图3中的（　　） A．B． C．D． 7．一台柴油机中的燃料完全燃烧放出了8×107J的热量，共计损失了4.8×107J能量，下列说法正确的是（　　） A．用来做有用功的能量为3.2×106J B．该柴油机的效率为60% C．减少机械间的摩擦可以提高热机效率 D．通过科技进步，在未来可以实现能量零损失 8．如图4所示是“风光互补”景观照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”电池板，“脚踩”蓄电池，“腰”挎照明灯，下列解释合理的是（　　） A．光电池板是将光能转化为电能 B．照明灯工作时，LED 灯是将光能转化为电能 C．小风扇是风力发电机，将电能转化为机械能 D．蓄电池在夜晚放电时，将电能转化为化学能 9．在“探究不同物质的吸热能力”实验中，把质量均为0.5kg的水和煤油分别装入两个相同的容器内，用相同的热源给它们加热，其温度随时间变化的图象如图5所示，不计热损，c水＝4.2×103J/（kg•℃）。下列分析正确的是（　　） A．煤油的吸热能力比水强 B．煤油的比热容为2.8×103J/（kg•℃） C．加热2min，煤油吸收的热量为4.2×104J D．加热2min，煤油比水吸收的热量多 10．如图6所示为户外分体式燃气炉，该燃气炉的功率为4500W（指气体燃料完全燃烧时 燃气炉每秒放出4500J的热量）。某次野炊时，用该燃气炉将1L水从25℃加热到沸腾用 时140s（1标准大气压下），已知水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），下列有关说法正确的是 （　　） A．烧水过程中燃料的热值不断减小 B．使用过程中，燃气罐出气口的温度会升高 C．该过程中水吸收的热量为6.3×105J D．燃气炉烧水过程的效率是50% 二、填空题（每空1分，共15分） 11．科学中普遍存在着“系统与模型”。内燃机可看作一个动力系统，工作时将 能转化为内能，内能再转化为　 　 能。 12．很多火箭用液氢做燃料，是因为其 　 　 （选填“热值”或“比热容”）较大；火箭　 　（选填“属于”或“不属于”）热机。 13．如图7为某学教授课堂演示情景，教授将一个摆球从下巴处放手，结果摆球摆回时并没有砸到他的下巴，这一过程摆球的机械能 　 　（选填“增大”“减小”或“不变”），这过程　 　（选填“符合”或“不符合”）能量守恒定律。 14．如图8所示是内燃机某一冲程的示意图，其中喷油嘴正在喷油，由图可知： （1）这种内燃机是 　 　（选填“汽油机”或“柴油机”）；它在吸气冲程吸入的物质是 　 　（选填“空气”“汽油”“柴油”或“空气和汽油的混合物”）； （2）内燃机的一个工作循环中活塞往复运动 　 　次。 15．如图9是一台内燃机，一个冲程活塞在气缸内移动的距离是50cm，这个内燃机的转速为1800r/min，一秒钟对外做功　 　次，做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2700N，一个做功冲程中燃气对活塞做的功　 　J，该内燃机的功率为　 　W。 16．汽车在平直公路上匀速行驶9.2km，消耗燃油1kg，已知汽车的牵引力是2000N，则汽车发动机的效率是　 　。（燃油热值取4.6×107J/kg） 17．（2022•宿迁）“自嗨锅”成为当下一种时尚快餐，很受年轻人喜爱（图10）。它里面的发热包在将600g水从10℃加热至沸腾（标准气压下）的过程中，提供给水的热量至少为　 　J。如果用酒精灯给600g水加热升高同样温度，至少需要 　 　g酒精。【c水＝4.2×103J/（kg•℃），q酒精＝3×107J/kg】 三、作图题（共7分） 18．（1）（3分）如图11所示，为汽油机的吸气冲程，试在图中作出压缩冲程示意图。 （2）（4分）如图12所示，在虚线框内画一条带箭头的线段，表示夜间地面附近空气流动方向，并标出冷、热空气所在的位置。 四、实验探究题（共18分） 19．（7分）如图13甲所示，在试管内装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把木塞冲开。 （1）水蒸气冲开木塞，水蒸气对木塞　　 ，水蒸气的内能　 　（选填“增 大”“减小”或“不变”）。 （2）燃料燃烧，产生高温高压的气体把活塞往下推，这样就做成了一台简易的内燃机， 此过程将　 　 能转化为 　 能，与图乙中汽油机哪个冲程的能量转化情况相同　 　（填字母） （3）如图14是某台汽油机的能量流向图，这台汽油机的效率为　 　。 （4）在汽油机中，燃料在汽缸内燃烧，而且燃料与空气混合充分，燃烧得比较完全， 因此汽油机的效率比蒸汽机更　 　（选填“高”或“低”）。 20．（5分）（2022•泰州）在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出的热量”实验中。 （1）由于燃料充分燃烧放出热量的多少不仅与燃料种类这一个因素有关，因此实验时必须控制酒精和碎纸片的　 　相等；实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同，以便于　 　 。 （2）如图15是小明安装好的实验装置，其中存在的错误 是　 。 （3）小华纠正了小明的错误，又组装了一套相同的实验装置，备好秒表。在两燃烧皿中分别加入准备好的酒精和碎纸片，读出水的初温后，进行如下操作： ①先点燃酒精，再点燃碎纸片。 ②保证酒精和碎纸片燃烧时间相同，读取温度计的示数。 ③待酒精和碎纸片充分燃烧结束，分别读取温度计的示数。 小红认为上述操作中，操作　 　 是错误的。小明根据正确操作获得的数据，算出了燃料的热值，发现结果小于该燃料的实际热值，原因是　 　 。 21．（6分）为了探究做功与物体内能变化的关系，某小组同学利用气压式喷雾器、数字式温度计、小叶轮等进行实验，如图16所示。 【提出问题】做功与物体内能的变化存在怎样的关系？ 【制订计划与设计实验】 （1）步骤1：先用温度计测出气压式喷雾器内气体的温度，如图甲所示。 （2）步骤2：关闭喷嘴处的阀门，接着用手按压活塞快速打气，并用温度计测出喷雾器内部气体的温度，如图乙所示。 （3）步骤3：打开喷嘴处的阀门，迅速放出喷雾器内一部分气体，并用温度计测出喷雾器内部气体的温度，如图丙所示。 【分析与论证】 （1）该实验通过　 　 的变化来反映气体内能的变化，这里所运用的物理研究方法是　 　 。 （2）用手按压活塞快速打气使喷雾器内气体内能增加。 （3）打开喷嘴处的阀门，迅速放出喷雾器内一部分气体时，喷雾器前的小风扇转动，此时气体的内能转化为风扇的　 　 。 【实验结论】 （1）比较　 　 两图可知，外界对气体做功，气体内能增大；比较　 　 两图可知，气体对外界做功，气体内能减小。 （2）做功可以改变物体的内能，它在改变物体内能的效果上与热传递是　 　 的。 五、计算题（共18分） 22．（9分）（2022•江西）如图17所示，某同学用燃气灶烧水给餐具消毒。已知密闭锅内水的质量为5kg，水的初温为22℃，当水刚好烧开时，共消耗了0.06m3的天然气，该燃气灶烧水的热效率为70%。【水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为4.0×107J/m3】求： （1）0.06m3的天然气完全燃烧所放出的热量； （2）以上过程中，水吸收的热量； （3）密闭的锅内水烧开时的温度。 23．（9分）（2022•梧州）氢燃料具有清洁、效率高等优点，被认为是理想的能源之一，目前我国部分城市已有多批氢能源公交车投放使用。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），q氢＝1.4×108J/kg。问： （1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少？ （2）若这些热量全部被质量为500kg、温度为15℃的水吸收，水升高的温度是多少？ （3）若这些热量恰好能供某氢能源公交车以140kW的恒定功率匀速行驶5min，则该氢能源公交车的效率是多少？ 六、综合能力题（12分） 24．阅读下列短文，回答问题。 垃圾分类与垃圾处理 广东省每天产生将近12.4万吨的生活垃圾，如果处理不当，不仅会污染环境，还浪费资源，因此垃圾分类和科学处理尤为重要。目前采取的垃圾分类方法为“四分法”，即将垃圾分为有害垃圾、可回收物、厨余垃圾和其他垃圾。需要特别注意的是，现在生产的1号、5号、7号等干电池是低汞或者无汞电池，不属于有害垃圾。但纽扣电池、电子产品用的锂电池、电动车电瓶等铅蓄电池和镍镉充电电池仍需作为“有害垃圾”进行回收。 垃圾处理厂对回收后的部分垃圾进行卫生填埋、高温堆肥等处理，并把适合焚烧的生活垃圾送至焚烧厂，每充分燃烧1kg生活垃圾放出的热量大约为4.19×106J。焚烧垃圾产生的能量能够把水加热成高温蒸汽，推动汽轮机转动进行发电。每充分燃烧1kg生活垃圾可产生的电能大约为1.03×106J。垃圾焚烧后产生的炉渣，约占焚烧前垃圾重量的五分之一，可用于制造生态建材等产品，实现资源的综合利用。垃圾发电不仅能变废为宝，产出电能，还能节约煤炭资源。 （1）手机锂电池属于　 　（填字母）。 A.有害垃圾 B.可回收物 C.厨余垃圾 D.其他垃圾 （2）焚烧垃圾产生的能量能够把水加热成高温蒸汽，推动汽轮机转动，其能量转化是焚烧垃圾产生的　 　 能转化为汽轮机的　 　能，相当于汽油机中的 　 　 冲程。 （3）垃圾发电不仅能变废为宝，产出电能，还能节约煤炭资源，如今，我国到处实施“限电令”，若忽略能量的损耗，完全燃烧100kg的生活垃圾所产生的热量可以节约 　 　kg的煤炭。（q煤＝2.9×107J/kg，结果保留一位小数） （4）焚烧垃圾发电，发电效率大约为　 　%。（结果保留整数） 第2期 第十二章《内能与热机》自我评估 评分标准简要答案 一、单项选择题（每小题3分，共30分） 1．D 2．B 3．C 4．C 5．D 6．D 7．C 8．A 9．C 10．D 二、填空题 11．化学；机械 12．热值；属于 13．减小；符合 14．（1）柴油机；空气 （2）2 15．15；1350；20250 16．40% 17．2.268×105；7.56 三、作图题 18．（1）如图1所示 （2）如图2所示 四、实验探究题 19.（1）做功；减小 （2）内；机械；B （3）30% （4）高 20．（1）质量；通过水升高的温度来反映燃料完全燃烧放出的热量 （2）温度计的玻璃泡没有充分浸入到烧杯的水中 （3）②；燃烧过程中热量有损失，水吸收的热量小于燃料燃烧放出的热量 21.【分析与论证】（1）温度计示数；转换法 （3）机械能 【实验结论】（1）甲、乙；甲、丙 （2）等效 五、计算题 22．解：（1）0.06m3的天然气完全燃烧放出的热量： Q放＝Vq＝0.06m3×4×107J/m3＝2.4×106J； （2）水吸收的热量：Q吸＝ηQ放＝70%×2.4×106J＝1.68×106J； （3）根据Q吸＝cm（t﹣t0）可知，密闭的锅内水烧开时的温度为： t＝+t0＝+22℃＝102℃。 （注意：由于是密闭的锅，所以锅内水烧开时的温度可以达到102℃） 23.解：（1）0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量： Q放＝m氢q氢＝0.6kg×1.4×108J/kg＝8.4×107J； （2）由题意可知水吸收的热量：Q吸＝Q放＝8.4×107J， 由Q吸＝cmΔt得水升高的温度：Δt＝＝＝40℃； （3）公交车行驶5min做的有用功：W＝Pt＝140×103W×5×60s＝4.2×107J； 这氢能源公交车的效率：η＝＝×100%＝50%。 六、综合能力题 24．（1）A （2）内；机械；做功 （3）14.4；（4）25 部分答案详解 15．解析：这个内燃机的转速为1800r/min＝30r/s，故飞轮一秒转动30圈，一秒钟对外做功15次；做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2700N，且一个冲程活演在气缸内移动的距离h＝50cm＝0.5m，一个做功冲程中燃气对活塞做的功W＝Fs＝2700N×0.5m＝1350J，该内燃机的功率P＝＝＝20250W。