第十四章 内能的利用
一、单选题
1．随着科技的发展，机械走进人们的生活，为我们的生产生活带来了方便，下列常用机械中属于热机的是（ ）
A．汽车发动机 B．洗衣机 C．自行车 D．滑轮组
2．如图所示的内燃机工作的一个工作循环中，其四个冲程的顺序应当是（ ）
A．乙、甲、丁、丙 B．甲、乙、丙、丁
C．乙、丁、甲、丙 D．甲、丁、乙、丙
3．在汽油机中，下列描述正确的是（ ）
A．吸气冲程中，只将空气吸入气缸
B．压缩冲程中，是通过做功的方式使汽缸内气体的内能增加
C．做功冲程中，燃料燃烧释放的能量全部转化为机械能
D．排气冲程中，是将机械能转化为内能
4．如图为四冲程汽油机工作过程中某冲程的示意图，下列说法正确的是（ ）
A．该冲程能量转化是内能转化为机械能
B．这是压缩冲程
C．该冲程能量转化是化学能转化为内能
D．这是吸气冲程
5．关于燃料的热值，以下说法正确的（ ）
A．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
B．0.5g汽油和2kg汽油，它们的热值是一样的
C．当燃料未燃烧时，其热值为零
D．煤油的热值比酒精大，就是说煤油完全燃烧放出的热量比酒精多
6．下列关于能量转化、转移现象的说法，错误的是（ ）
A．植物进行光合作用时，光能转化为化学能
B．酒精燃烧时，机械能转化为内能
C．电动机工作，电能主要转化为机械能
D．用热水袋取暖，内能发生了转移
7．如图所示为展会中的“走马灯”，点燃底部蜡烛，热空气上升驱动扇叶转动，观众惊奇地看到纸片小人的影子动了起来。这个过程发生的能量转化与四冲程汽油机冲程图中相同的是（ ）
A． B． C． D．
8．某内燃机使用新型燃料后，其能量流向图如图所示，若需要2×108J的有用功，则需要完全燃烧热值为5×107J/kg的新型燃料的质量为（ ）
A．100kg B．10kg C．1.6kg D．16kg
9．如图为单缸四冲程汽油机工作过程中某一冲程示意图，且该汽油机飞轮的转速为3000r/min，则下列说法正确的是（ ）
A．如图所示冲程为压缩冲程
B．如图所示冲程把机械能转化为了内能
C．该汽油机每秒对外做功25次
D．随着技术的进步，内燃机的效率达到100%
10．2022年10月31日，伴随着一阵山呼海啸般的巨响，长征五号火箭宛如一条腾飞的巨龙，托举着中国空间站梦天实验舱飞向太空，如图，发射取得圆满成功。下列说法正确的是（ ）
A．火箭升空过程中，能将全部的机械能都转化为内能
B．火箭的发射过程中，燃料若不完全燃烧，热值会减小
C．长征五号火箭使用液氢做燃料，利用了液氢的热值大
D．火箭发动机是最高效的热机，其效率非常接近100%
二、填空题
11．如图所示是一台四冲程内燃机的 冲程。这个冲程是通过 的方式改变气缸内气体的内能。
12．世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意。如下图所示，图甲是生活中烧水的情境，图乙中A、B、C、D是汽油机工作的四个冲程示意图。水烧开时壶中的水蒸气将壶盖顶起，从能量转化的角度看，此现象跟汽油机的 （填序号）冲程相似，是将 能转化为机械能。
13．如图所示，用酒精灯给试管加热，酒精燃烧将 能转化为 能，使试管内水的温度升高直至沸腾，试管内的水蒸气把软木塞崩出，将 能转化为 能。
14．已知柴油的热值为4.3×107J/kg，发动机内有20kg的柴油，如果该发动机消耗2kg的柴油，且这些油完全燃烧，放出的热量为 J。剩余柴油机的热值 （选题“变大”“变小”或“不变”）。
15．完全燃烧21g酒精能放出 J的热量。如果这些热量有60%被水吸收，可以使2kg的水升高 ℃（酒精的热值是3.0×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。
三、计算题
16．2022年北京冬奥会举行期间，氢燃料客车、纯电动汽车成为承担此次冬奥会交通出行任务的最主要力量，新能源车辆的使用比例为历届冬奥会之最。如图所示是氢燃料公交车在平直路面行驶时的情景，氢的热值为1.4×108J/kg。求：
（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的水吸收，则水升高的温度是多少？【水的比热容是4.2×103J/（kg ℃）】
17．习近平总书记指出：“既要绿水青山，又要金山银山”，为了还广大人民群众以“绿水青山”，响应国家“煤改气”政策，某单位将供应热水的燃煤锅炉改造为用天然气，改造前，加热质量为500kg温度从20℃升高到100℃的水，需要用煤20kg，请计算回答：（q煤=3×107J/kg，q天然气=4×107J/m3，c水=4.2×103J/(kg·℃)）
（1）水吸收的热量为多少焦？
（2）改造前，锅炉的效率为多少？
（3）改造后，要放出和煤同样多的热量，需要用多少m3天然气？
18．某工厂需要将100kg、20℃的水加热到60℃作为工业用热水。已知水的比热容c=4.2×103 J/（kg·℃），汽油的热值q=4.6×107 J/kg，求：
（1）水吸收的热量；
（2）若这些热量由汽油完全燃烧放出的，需要多少千克的汽油；（结果保留到小数点后两位）
（3）如果把这些汽油用于小轿车，小轿车发动机的效率为25%，在平直的公路上匀速行驶2km，小轿车受到的牵引力是多少？
参考答案
1．A
2．A
3．B
4．A
5．B
6．B
7．C
8．B
9．C
10．C
11．压缩；做功
12．C；内
13．化学；内；内；机械
14．8.6×107；不变
15．；45
16．（1）解：0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量
答：质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是8.4×107J；
（2）解：由题意可知水吸收的热量
由 得水升高的温度
答：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40℃。
17．（1）解：水吸收的热量
答：水吸收的热量为1.68×108J；
（2）解：20kg煤完全燃烧放出的热量
改造前，锅炉的效率为
答：改造前，锅炉的效率为28%；
（3）解：改造后，要放出和煤同样多的热量，则天然气完全燃烧放出的热量Q′放=Q放=6×108J
需要燃烧天然气的体积
答：改造后，要放出和煤同样多的热量，需要用15m3天然气。
18．（1）解：水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(60℃-20℃)=1.68×107J
答：水吸收的热量是1.68×107J；
（2）解：若这些热量由汽油完全燃烧放出的，汽油完全燃烧放出的热量Q放= Q吸=1.68×107J
需要汽油的质量
答：若这些热量由汽油完全燃烧放出的，需要0.37千克的汽油；
（3）解：有用功W有=ηQ放=25%×1.68×107J=4.2×106J
小轿车受到的牵引力
答：如果把这些汽油用于小轿车，小轿车发动机的效率为25%，在平直的公路上匀速行驶2km，小轿车受到的牵引力是2100N
