第十四單元內能及其利用專題42內能及其利用單元核心素養考試達標試卷（答題時間90分鐘，試卷滿分100分）一、選擇題（本道大題有10小題，每小題3分，共30分）1.（2022湖南湘潭）如圖，蒸粽子時，鍋蓋被水蒸氣頂起而發生“跳動”，下列說法正確的是（）A.水沸騰時，溫度繼續升高B.蒸鍋燙手，因為它含有的溫度多C.聞到粽香，說明加熱后分子才運動D.水蒸氣頂起鍋蓋過程的能量轉化與內燃機做功沖程相似【答案】D【解析】A．水沸騰時，吸熱溫度保持不變，故A錯誤；B．溫度不能說“含有”，故B錯誤；C．一切物質的分子都在永不停息地做無規則運動，溫度越高無規則運動越劇烈，故C錯誤；D．水蒸氣頂起鍋蓋是內能轉化為機械能，內燃機做功沖程也是內能轉化為機械能，故D正確。故選D。2.（2022江蘇南通）如圖所示，是四沖程內燃機其中一個沖程的示意圖，該沖程的能量轉化情況是()A.化學能轉化成內能B.機械能轉化成內能C.機械能轉化成化學能D.內能轉化成機械能【答案】B【解析】由圖可知，兩個氣門關閉，活塞向上運動，是壓縮沖程，該過程消耗機械能獲得內能，是將機械能轉化為內能．故B符合題意．3.（2022湖南衡陽）汽車的發動機大多數是內燃機，內燃機是熱機的一種，下列關于熱機和環境保護的說法，正確的是（）A.熱機排出的尾氣沒有內能 B.熱機的效率能達到100%C.熱機的大量使用會造成環境污染 D.汽油機的做功沖程是將機械能轉化成內能【答案】C【解析】A．一切物體在任何溫度下都有內能，所以熱機排放的尾氣也有內能，故A錯誤；B．熱機在工作時不可避免地要損失一部分能量（如散熱、克服機械部件間的摩擦），所以熱機的效率不可能達到100%，故B錯誤；C．熱機在使用時會排放出一些有害的氣體，會造成環境污染，故C正確；D．汽油機的做功沖程對外做功，將內能轉化為機械能，故D錯誤。故選C。4.（2022湖南郴州）水壺內的水沸騰時，壺蓋被水蒸氣頂起，此過程中能量轉化關系與內燃機工作的哪個沖程相同（）A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程【答案】C【解析】水壺內的水沸騰時，壺蓋被水蒸氣頂起，此過程中是將內能轉化為機械能，內燃機工作的做功沖程能量轉化關系與其相同，故ABD不符合題意；故C符合題意。故選C。5.（2022湖北宜昌）關于燃料及其熱值，下列說法中正確的是（）A.沒有燃燒的燃料，熱值等于零B.燃料完全燃燒時，它的熱值最大C.燃料的熱值與質量和燃燒狀態無關D.燃料燃燒時溫度越高，放出的熱量越多【答案】C【解析】ABC．熱值是燃料自身的一種屬性，大小與燃料的質量、溫度、燃燒情況無關，故AB錯誤，C正確；D．根據公式Q=mq可知，燃料燃燒放出的熱量多少與燃料的熱值、燃料的質量有關，與燃燒時的溫度無關，故D錯誤。故選C。6.（2022梧州）2022年6月5日，中國載人航天飛船神舟十四號發射成功。如圖所示，飛船在空中加速上升時的能量轉化情況是（）A.飛船的動能轉化為重力勢能，動能減小B.飛船的重力勢能轉化為動能，重力勢能減小C.燃料燃燒產生的內能轉化為飛船的機械能D.沒有發生能量的轉化，飛船的機械能不變【答案】C【解析】AB．載人飛船加速上升時，質量不變、速度增大、高度增大，所以動能和重力勢能均增大，故AB錯誤；CD．載人飛船加速上升時，因為動能和重力勢能均增大，所以機械能增大，是由燃料燃燒產生的內能轉化而來的，故C正確，D錯誤。7．小李家使用的燃氣熱水器，將30kg的水從20℃加熱到45℃，消耗了0.15m3的天然氣。已知水的比熱容為4.2×103J/（kg℃），天然氣的熱值為4×107J/m3，則下列與該過程有關的計算結果和分析正確的是（）A．水吸收的熱量與水的末溫成正比B．水吸收的熱量是3.15×105JC．熱水器的能量轉化效率是52.5%D．熱水器的能量轉化效率與環境溫度無關【答案】C【解析】A．由Q吸=cm（t﹣t0）知，水吸收的熱量與水的質量和升高的溫度成正比，故A錯誤；B．將30kg的水從20℃加熱到45℃，水吸收的熱量：Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg℃）×30kg×（45℃﹣20℃）=3.15×106J，故B錯誤；C．天然氣完全燃燒放出熱量：Q放=V天然氣q=0.15m3×4×107J/m3=6×106J，熱水器的能量轉化效率：η=Q吸/Q放×100%=52.5%，故C正確；D．熱水器的能量轉化效率與環境溫度有關，因為環境溫度越低，加熱的時間越長，其散失的熱量越多，則熱水器的能量轉化效率越低，故D錯誤。8．如圖所示，是汽油機工作時的四個沖程，其中屬于做功沖程的是（） ABCD【答案】C．【解析】解決此題要知道內燃機的四個沖程有吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程，判斷沖程名稱可用口訣：“先看氣門開關情，再看活塞上下行；開下吸氣開上排，關上壓縮關下功．”進行分析．A．進氣門開啟，氣體流入汽缸，是吸氣沖程；不符合題意；B．兩氣門都關閉，活塞上行，汽缸容積變小，是壓縮沖程，不符合題意；C．兩氣門都關閉，火花塞點火，活塞下行，汽缸容積變大，是做功沖程，符合題意；D．排氣門開啟，氣體流出汽缸，是排氣沖程；不符合題意．9.能量的轉化是自然界普遍的現象．下列關于能量轉化的觀點錯誤的是（）水果電池光合作用鉆木取火電磁感應A.水果電池是電能轉化為化學能B.光合作用是光能轉化為化學能C.鉆木取火是機械能轉化為內能D.電磁感應現象是電能轉化為機械能【答案】AD【解析】A.水果電池是化學能轉化為電能B.光合作用是光能轉化為化學能C.鉆木取火是機械能轉化為內能D.電磁感應現象是機械能轉化為電能10.四沖程柴油機工作過程中，以下說法錯誤的是（）A.壓縮沖程和做功沖程發生了能量的轉化B.做功沖程使汽車獲得動力C.排氣沖程排出了汽車的尾氣D.吸氣沖程吸入氣缸的是柴油【答案】D【解析】（1）壓縮沖程：活塞的機械能轉化為燃料混合物的內能；做功沖程：燃料燃燒，化學能轉化為內能，產生高溫高壓氣體，推動活塞做功，內能在轉化為機械能。（2）做功沖程使汽車獲得動力。（3）排氣沖程排出汽車的尾氣。（4）吸氣沖程吸入氣缸的只有空氣。二、填空題（每空1分，共26分）1.（2022湖南張家界）如圖是汽油機工作過程中的___________沖程。一單缸四沖程汽油機的飛輪轉速是3600r/min，則該汽油機每秒內對外做功___________次。【答案】做功30【解析】圖中進氣門和排氣門關閉，活塞向下運動，火花塞產生電火花，故此沖程為汽油機的做功沖程。汽油機的一個工作循環中，經歷四個沖程，飛輪轉動兩周，對外做功一次，因為該汽油機飛輪的轉速是3600r/min=60r/s，所以飛輪每秒轉動60周，則汽油機每秒鐘對外做功30次。2.（2022江蘇泰州）勤勞的小華發現家里電水壺中水燒開了，就將水灌入保溫瓶，水未能灌滿保溫瓶，她塞好瓶塞沒走多遠，就聽到“嘭”一聲，轉身看到：瓶塞被噴在空中，瓶口還冒著“白氣”瓶塞被噴出過程中的能量轉化與汽油機的______沖程中的能量轉化相同；“白氣”是_______（填物態變化名稱）形成的，此過程需_______熱量。【答案】做功液化放出【解析】瓶塞被噴在空中，水保溫瓶中的水蒸氣對瓶塞做功，將內能轉化為機械能，能量轉化與汽油機的做功沖程相同。保溫瓶中的水蒸氣對瓶塞做功后，內能減小，溫度降低，液化形成了小水珠，也就是“白氣”，液化過程會放出熱量。3.（2022江蘇無錫）如圖所示，在試管里裝入一些水，用軟木塞塞住試管口，將試管放在酒精燈上加熱使水沸騰，水蒸氣會把軟木塞沖開，在這一過程中，水蒸氣膨脹對軟木塞_______，水蒸氣的一部分_______能轉化為軟木塞的______能，利用這一原理，可以制成熱機。【答案】做功內機械能【解析】用酒精燈給試管中的水加熱產生大量的水蒸氣，這些高溫的水蒸氣對塞子做功，將塞子沖出。水蒸氣膨脹對軟木塞做功時，水蒸氣的內能減小，溫度降低，塞子由靜止變為運動，其機械能增大，故是水蒸氣的一部分內能轉化為軟木塞的機械能，熱機的做功沖程原理與其一致。4.（2022貴州黔東南州）2022年2月27日11時許，伴隨著一陣山呼海嘯般的巨響，長征八號遙二運載火箭搭載著22顆衛星，在我國文昌航天發射場一飛沖天，創造了我國“一箭多星”即單次發射衛星數量最多的紀錄，由此開啟了我國新的共享火箭“拼車模式”。火箭發動機做功把燃料燃燒的內能轉化為___________能，若該燃料的熱值為1.4×108J/kg，則完全燃燒500g該燃料放出的熱量是___________J。【答案】機械7×107J【解析】火箭發動機做功給火箭提供動力，使火箭加速上升，機械能增加，增加機械能是由燃料的內能轉化而來，故火箭發動機做功把燃料燃燒的內能轉化為機械能。完全燃燒500g該燃料放出的熱量是SKIPIF1<05.（2022湖北荊州）為全面推進“鄉村振興”工程，加快農業農村綠色發展，荊州市大部分農村地區已經使用上了煤氣燒水煮飯。小王同學用他家的煤氣將體積為2L，初溫為20℃的水加熱到100℃，水吸收的熱量是_________J；若此過程的熱效率為40%，則消耗煤氣_________m3。[水的密度為1.0×103kg/m3，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），煤氣熱值為4.0×107J/m3]【答案】6.72×1050.042【解析】由題意可知，水的質量為m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg所以將初溫為20℃的水加熱到100℃，水吸收的熱量是SKIPIF1<0若煤氣灶效率為40%，則煤氣完全燃燒釋放的熱量為SKIPIF1<0所以需要煤氣的體積為SKIPIF1<06.（2022湖南張家界）常用打火機的打火方式有兩種，一種是用一個粗糙的小輪摩擦“火石”打火；另一種是利用高壓電裝置打火。從能量轉化角度看，前者是把___________能轉化為內能；后者是把___________能轉化為內能。【答案】機械電【解析】小輪摩擦“火石”的過程，消耗了機械能，產生了內能，將機械能轉化為內能。利用高壓電裝置打火時，消耗了電能，產生了內能，將電能轉化為內能。7.（2021河北）小明用相同的酒精燈給質量相等的甲、乙兩種物質加熱。根據測量數據描繪溫度—時間的圖像如圖所示，由圖可知，甲物質比熱容______（選填“>”“<”或“=”）乙物質比熱容，用酒精燈給物體加熱，物體內能增大，溫度升高，這是通過______方式實現的。實驗完成后，酒精燈中剩余酒精的熱值______（選填“變大”、“變小”或“不變”）。【答案】<熱傳遞不變【解析】根據比熱容公式Q=cmΔt，質量相等的甲、乙兩種物質，加熱相同時間，吸收的熱量相同，從圖中可知，甲的溫度升高得較高，那么甲的比熱容較小，即甲物質比熱容小于乙物質比熱容。改變物體內能有做功和熱傳遞兩種方式，給物體加熱時，溫度升高，內能增大，這是通過熱傳遞的方式實現的。熱值是燃料本身的屬性，不會隨燃料質量的變化而變化，故選填不變。8．（2021四川綿陽）周末，小明用熱水為家人熱盒裝牛奶，他把3盒牛奶放入裝有溫度是90℃、質量是2kg熱水的盆中，經過一段時間，3盒牛奶的溫度都從10℃變成了45℃，這段時間內每盒牛奶從水中吸收了J的熱量；若盆中熱水對牛奶加熱的效率是50%，則此時盆中水的溫度是℃。已知：每盒牛奶的質量0.25kg，牛奶的比熱容4.0×103J/（kg?℃），水的比熱容4.2×103J/（kg?℃）。【答案】3.5×104；65。【解析】（1）1盒牛奶的質量m牛奶＝0.25kg，1盒牛奶吸收的熱量：Q吸＝c牛奶m牛奶Δt牛奶＝4.0×103J/（kg?℃）×0.25kg×（45℃﹣10℃）＝3.5×104J；（2）3盒牛奶吸收的熱量：Q吸′＝3×3.5×104J＝1.05×105J，由η＝可得水放出的熱量：Q放＝＝＝2.1×105J，由Q放＝cmΔt得水的溫度降低值：Δt水＝＝＝25℃，水的末溫：t水＝t0水﹣Δt＝90℃﹣25℃＝65℃。9.（2021江蘇南京）小明一家駕車旅行，（1）加油時，聞到汽油味，說明分子在______；（2）圖示為車發動機的一個沖程，其能量轉化情況是______；（3）若車的總質量為1.5t，勻速直線行駛9km，所受阻力為車重的0.1倍，完全燃燒汽油1L，則1L汽油完全燃燒放出的熱量是______J，車所受牽引力是______N，車的工作效率是______%。（ρ汽油=0.8×103kg/m3；q汽油=4.5×107J/kg；g取10N/kg）【答案】①永不停息地做無規則運動②機械能轉化為內能③SKIPIF1<0④1.5×103N⑤.37.5%【解析】（1）[1]給汽車加油時，會聞到汽油味，從物理學角度來看，屬于擴散現象，這個現象表明這汽油分子在做無則規運動。（2）[2]進氣門、排氣門關閉，活塞上移，是壓縮沖程，機械能轉化為內能。（3）[3][4][5]1L汽油質量為SKIPIF1<01L汽油完全燃燒放出的熱量是SKIPIF1<0車重力G=m1g=1500kg×10N/kg=1.5×104N因為勻速，牽引力等于阻力為F=f=0.1G=0.1×1.5×104N=1.5×103N機械功為W=Fs=1.5×103N×9000m=1.35×107J效率為SKIPIF1<010．（2021內蒙古通遼）用液化氣灶把1.5kg、初溫為20℃的水加熱到100℃，需要吸收的熱量為J。若上述過程中完全燃燒0.021kg液化氣且只有60%的熱量被水吸收，則液化氣的熱值為J/kg[已知c水＝4.2×103J/（kg?℃）]。【答案】5.04×105；4×107。【解析】（1）水吸收的熱量：Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg?℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝5.04×105J；（2）由題知，Q吸＝Q放×60%＝m液化氣q×60%，液化氣的熱值：q＝＝＝4×107J/kg。三、分析簡答題（共8分）1.（4分）（2022黑龍江龍東）飛越蒼彎，筑夢星河。2022年6月5日10時44分07秒，神舟十四號載人飛船成功發射。火箭點火后，向下快速噴出氣體，推動火箭加速上升。請你結合實際，分析并解答下列問題：（1）火箭向下快速噴出氣體，推動火箭加速上升，此過程包含哪些力學知識，請你說出兩點。（2）請分析發射過程中存在哪些能量轉化。【答案】（1）見解析；（2）見解析【解析】（1）火箭向下快速噴出氣體，推動火箭加速上升，可得物體間力的作用是相互的；火箭加速上升可得力可以改變物體的運動狀態；有力產生時至少出現兩個物體，可得力是物體對物體的作用。（2）燃料燃燒過程中，化學能轉化為內能；火箭加速上升過程中，內能轉化為機械能；與空氣摩擦過程中，機械能轉化為內能。2.（4分）在乒乓球比賽中，高拋發球時，不計空氣阻力，請你回答下列問題：（1）在乒乓球上升的過程中，乒乓球的能量是如何轉化的？其機械能如何變化？（2）乒乓球運動到最高點時，是否處于平衡狀態？請說明理由．【答案】（1）在乒乓球上升的過程中，乒乓球的質量不變，速度變小，動能減小，同時高度升高，重力勢能變大，動能轉化為重力勢能；機械能為動能和勢能之和，所以不計空氣阻力，機械能大小不變；（2）乒乓球運動到最高點，不處于平衡狀態；因為乒乓球運動到最高點時，只受重力作用，合外力不為零．【解析】本題考點有動能和勢能的轉化與守恒；平衡狀態的判斷．（1）影響動能的影響因素是物體的質量和物體運動的速度，影響重力勢能的因素是物體的質量和物體的高度，其中動能和勢能統稱為機械能．在分析各個能量的變化時，根據各自的影響因素進行分析．（2）處于平衡狀態的物體一定受到非平衡力的作用，對乒乓球運動到最高點時進行受力分析即可解答．四、計算題（本題有3個小題，共18分）1.（6分）（2022廣西貴港）某學校，需要把1000kg的水從20℃加熱到80℃，[q天然氣=4×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg?℃）]求：（1）這些水吸收的熱量；（2）若用天然氣加熱，不計熱量損失，需要完全燃燒多少m3的天然氣？【答案】（1）2.52×108J；（2）6.3m3【解析】（1）根據吸熱的計算公式可得，這些水吸收的熱量為SKIPIF1<0（2）由題意可知，不計熱量損失，天然氣完全燃燒放出的熱量為SKIPIF1<0根據SKIPIF1<0可得，加熱這些水所需要天熱氣的體積為SKIPIF1<02.（6分）（2022廣西桂林）用天然氣灶燒水時，把質量為SKIPIF1<0、初溫為SKIPIF1<0的水，加熱到SKIPIF1<0，此過程中天然氣完全燃燒放出的熱量為SKIPIF1<0。已知水的比熱容為SKIPIF1<0。求：（1）水吸收的熱量是多少J？（2）天然氣灶燒水時的熱效率是多少？【答案】（1）SKIPIF1<0；（2）20%【解析】（1）水吸收的熱量是SKIPIF1<0（2）天然氣灶燒水時的熱效率是SKIPIF1<03.（6分）（2021黑牡雞朝鮮族）一輛汽車以72km/h的速度勻速行駛10min，消耗的汽油為1.2kg。汽車勻速行駛時受到的牽引力F=1.2×103N，汽油的熱值q=4.6×107J/kg。（1）汽車在這段時間做功是多少？（2）這段時間內汽車的效率是多少？（百分號前保留一位小數）（3）簡要分析汽車效率低的原因（寫出兩條即可）。【答案】（1）1.44×107J；（2）26.1%；（3）見解析【解析】（1）由題意可知v=72km/h=20m/st=10min=600s汽車運動的路程為SKIPIF1<0汽車在這段時間做的功是W=Fs=1.2×103N×1.2×104m=1.44×107J（2）汽油完全燃燒放出的熱量Q=qm=4.6×107J/kg×1.2kg=5.52×107J這段時間內汽車的效率 SKIPIF1<0（3）汽車效率低的原因主要有：汽油不能完全燃燒，汽缸散失很多熱量，尾氣帶走許多熱量。2．（2019太原模擬題）可燃冰是一種新型能源，它是水和天然氣在高壓低溫情況下形成的類冰狀結晶物質，主要成分是甲烷，其開采是世界難題，據中央電視臺2017年5月18日報道，我國可燃冰已試采成功，技術處于世界領先，用燃氣鍋爐燒水時，把質量為500kg，初溫為20℃的水加熱到100℃，共燃燒了12m3天然氣，已知水的比熱容c水=4.2×103J/（kg?℃），天然氣的熱值q=4.2×107J/m3，可燃冰的熱值為同體積天然氣的160倍，求：（1）水吸收的熱量；（2）燃氣鍋爐燒水時的效率；（3）若換用可燃冰，應使用多少m3可燃冰．【答案】（1）水吸收的熱量為1.68×108J；（2）燃氣鍋爐燒水時的效率為33.3%；（3）若換用可燃冰，應使用0.075m3可燃冰．【解析】（1）水吸收的熱量：Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×500kg×=1.68×108J；（2）天然氣完全燃燒放出的熱量：Q放=Vq天然氣=12m3×4.2×107J/m3=5.04×108J；燃氣鍋爐燒水時的效率：η=×100%=×100%≈33.3%；（3）可燃冰的熱值為同體積天然氣的160倍，則可燃冰的熱值：q可燃冰=160q天然氣=160×4.2×107J/m3=6.72×109J/m3，若換用可燃冰燃燒放出相同的熱量，應使用可燃冰的體積：V可燃冰===0.075m3．五、綜合素養題（共18分）1.（10分）（2022江蘇泰州）在“比較酒精和碎紙片燃燒時放出的熱量”實驗中（1）由于燃料充分燃燒放出熱量的多少不僅與燃料種類這一個因素有關，因此實驗時必須控制酒精和碎紙片的______相等；實驗中還需控制被加熱的水的質量和初溫均相同，以便于______；（2）如圖是小明安裝好的實驗裝置，其中存在的錯誤是______；（3）小華糾正了小明的錯誤，又組裝了一套相同的實驗裝置，備好秒表，在兩燃燒皿中分別加入準備好的酒精和碎紙片，讀出水的初溫后，進行如下操作：①先點燃酒精，再點燃碎紙片；②保證酒精和碎紙片燃燒時間相同，讀取溫度計的示數；③待酒精和碎紙片充分燃燒結束，分別讀取溫度計的示數；小紅認為上述操作中，操作______是錯誤的，小明根據正確操作獲得的數據，算出了燃料的熱值，發現結果小于該燃料的實際熱值，原因是______。【答案】（1）質量根據溫度計示數確定水吸收熱量的多少（2）溫度計液泡沒有浸沒在水中（3）①燃燒過程中有熱量損失【解析】（1）燃料充分燃燒放出熱量的多少還與燃料的質量有關，所以要控制質量相等。根據SKIPIF1<0，實驗中還需控制被加熱的水的質量和初溫均相同，觀察末態溫度，末態溫度高說明吸收熱量多，反之，吸收熱量少。（2）使用溫度計測量液體，應將溫度計液泡完全浸沒在液體中。（3）應當同時點燃酒精和碎紙片，保證燃燒時間相同。燃燒過程中有熱量損失，水吸收的熱量小于燃料燃燒放出的熱量。2．（8分）某汽車在平直路面上以75km/h的速度勻速行駛1h的過程中，消耗了5kg汽油，汽油燃燒釋放能量的40%隨廢氣通過熱電轉換裝置，如圖所