專題17內能的應用

一、單選題

1.五菱宏光汽車的新發動機系統，其效率提升到39%。效率的提升意味著（）

A.汽車消耗的燃油更少

B.汽車行駛的時間更長

C.相同時間內，汽車做的功更多

D.消耗同樣多的燃油，汽車獲得的有用功更多

【答案】D

【解析】

熱機的效率是指用來做有用功的部分能量與燃料完全燃燒放出的能量之比。所以效率提升意味著，消耗同

樣多的燃油，汽車獲得的有用功更多，故ABC不符合題意，D符合題意。

故選D。

2.關于下列四種現象中能量轉化的說法正確的是（）

A.電流通過電熱絲時發熱是核能轉為內能

B.燒水時，水蒸氣頂起壺蓋過程中是機械能轉化為內能

C.燃燒汽油時是內能轉化為化學能

D.給電動自行車的蓄電池充電是電能轉化為化學能

【答案】D

【解析】

A.電流通過電熱絲時，電能會被消耗減小，電熱絲會發熱，內能增大，則電流通過電熱絲時發熱是電能

轉為內能，故A錯誤；

B.燒開水時，壺蓋被水蒸氣頂起，是因為水蒸氣對壺蓋做功，這時水蒸氣的內能轉化為壺蓋的機械能，

故B錯誤；

C.汽油燃燒時化學能減小，內能增大，則該過程是將化學能轉化為內能，故C錯誤；

D.給電動自行車的蓄電池充電時，消耗電能，蓄電池化學能增大，則該過程是電能轉化成化學能，故D

正確。

故選D。

3.現如今，汽車已成為一種常見的交通工具，給我們的出行帶來了極大的便利。關于汽車，下列說法正

確的是（）

A.夏季車窗上的水霧是由車內水蒸氣凝華形成的

B.汽油機在壓縮沖程中把內能轉化為機械能

C.汽車在行駛過程中，油箱中剩余汽油的熱值變小

D.汽車用水做冷卻劑利用了水的比熱容大的特點

【答案】D

【解析】

A.夏季車內有空調溫度較低，車外溫度比車內高，車外的水蒸氣遇到冷的車窗液化形成小水滴附著在車

窗外，故A錯誤；

B.汽油機在壓縮沖程中活塞壓縮氣缸內汽油和空氣的混合物，使混合物溫度升高，把機械能轉化為內

能，故B錯誤；

C.熱值是燃料的特性，只與燃料的種類有關，與燃料的質量、燃燒情況等無關，因此剩余汽油熱值不

變，故C錯誤；

D.汽車用水做冷卻劑，是利用水的比熱容大的特點，在升高相同的溫度時，水可以吸收更多的熱量，從

而達到冷卻降溫的作用，故D正確。

故選Do

4.下列關于熱現象的說法正確的是（）

A.固體很難被壓縮，說明固體分子間有引力

B.內能和溫度有關，冰由于溫度較低不具有內能

C.物體內能增加，一定是從外界吸收了熱量

D.四沖程內燃機的壓縮沖程是將機械能轉化為內能

【答案】D

【解析】

A.固體很難被壓縮，說明固體分子間有斥力，故A錯誤；

B.內能與溫度有關，溫度越高，內能越大，任何溫度的物體都具有內能，故B錯誤；

C.物體內能增加，可能是從外界吸收了熱量，也可能是外界對該物體做了功，故C錯誤；

D.壓縮沖程活塞壓縮燃料做功，將機械能轉化為內能，故D正確。

故選D。

二、填空題

5.①請從能量轉化的角度具體說明這個效率的意義。某電動機工作的效率是83%；

②四沖程內燃機中，使內燃機獲得動力的是沖程。

【答案】電動機工作時，單位時間內有83%的電能轉化為機械能做功

【解析】

①⑴電動機是利用電流來工作，對外做功的裝置，將電能轉化為機械能，電動機的效率是指電動機的輸

出功率與輸入功率之比，電動機工作效率是83%,說明電動機工作時，在單位時間內，有83%的電能轉化

為機械能。

②⑵四沖程內燃機中，做功沖程將內能轉化為機械能，產生動力，故使內燃機獲得動力的是做功沖程。

6.在我國實施的“西氣東輸”工程中，西部地區的天然氣被輸送到缺乏能源的東部地區天然氣與煤相比，從

熱學角度分析它突出的優點是;從環保角度分析它突出的優點是（天然氣、煤的熱值分別為

1.14xlO8J/kg>3xlO7J/kg）。

【答案】熱值大污染小

【解析】

⑴天然氣的熱值為1.14xiO8J/kg,煤的熱值為3xiO7J/kg,即相同質量的天然氣比煤完全燃燒放出的熱量

多，天然氣的優點是熱值大。

⑵天然氣完全燃燒產生的主要是水和二氧化碳，而煤燃燒產生的產物有二氧化碳、二氧化硫，還可能含有

一氧化碳，會污染環境，所以燃燒天然氣更環保，污染小。

7.如圖所示，小明在吹氣球時，被吹大了的氣球沒能用手握住，呼嘯著飛了出去，若他及時撿拾起氣

球，將會感覺到它噴氣的嘴部溫度和原來相比（選填"變高"、"變低"或"沒有變化"），此過程發生

的能量轉化與熱機中的沖程發生的能量轉化是一致的。一臺四沖程柴油機飛輪的轉速為

3000r/min,若汽缸在做功沖程中，每次做功400J,柴油機的效率為30%,則每分鐘消耗柴油的質量為

kg?（柴油的熱值約為4.0xi07j/kg）

【答案】變低做功0.05

【解析】

田⑵氣球內的氣體向外噴出，氣體對外做功，內能轉化為球的機械能，所以球內氣體的溫度降低；此過程

發生的能量轉化與熱機中的做功沖程發生的能量轉化是一致的。

⑶飛輪每轉兩圈，對外做功一次，Imin飛輪轉動3000周，則轉兩周，需要的時間

3000

故這臺柴油機的功率

W_400J

=10000W

t0.04s

每分鐘柴油機做的功為

W=Pt=10000WX60S=6X105J

77=—xlOO%

由。得，柴油完全燃燒放出的熱量為

5

w6xlOJ=2x10(7

30%

由0=加4得，每分鐘消耗柴油的質量為

Q2xlO6Jeg,

m=一=---------=0.05恒

q4xlO7J/Ag

8.2021年4月29日，海南文昌發射場，長征五號B遙二火箭發射我國空間站核心艙“天和”號取得圓滿成

功。如圖為起飛階段加速上升的火箭，該過程中，"天和"號的動能（選填"增大"，"減小"或"不

變"），火箭整體的機械能（選填"增大""減小"或"不變"）,火箭用液態氫作為燃料是因為液態氫的

____________大。

【答案】增大增大熱值

【解析】

⑴火箭加速上升時，"天和"號的質量不變，速度變大，動能變大。

⑵不計火箭質量不變化，火箭整體的高度增大，重力勢能增大，動能和勢能統稱為機械能，則火箭整體的

機械能增大。

⑶運載火箭采用液態氫作為火箭的燃料，原因是液態氫具有較大的熱值，完全燃燒相同質量的液態氫和其

它燃料相比，液態氫可以釋放出更多的熱量。

三、實驗題

9.如圖所示，甲、乙、丙三圖中的裝置完全相同，燃料的質量相等，燒杯內的液體質量和初溫也相同。

-r.

溫度計十一溫度計—溫度計

液體Q，液體。液體b

HX時

己工燃料2

燃料1匚［燃料］

甲乙丙

（1）比較不同燃料的熱值，應選擇兩圖進行實驗，燃料完全燃燒放出的熱量的多少是通過

（填"溫度計升高的示數"或"加熱時間"）來反映的；

（2）若想利用上述裝置估測燃料的熱值，那么還需要補充的實驗儀器是;

（3）比較不同物質吸熱升溫的特點，應選擇兩圖進行實驗。

【答案】甲、乙溫度計升高的示數托盤天平甲、丙

【解析】

（1）［1］要比較不同燃料的熱值，應改變燃料的種類，控制燃料的質量不變，比較相同質量的不同燃料完

全燃燒釋放的熱量，故應選擇甲、乙兩圖進行實驗。

⑵燃料完全燃燒放出的熱量使得燒杯內的液體溫度升高，兩杯液體的質量和種類完全相同，故燃料完全燃

燒放出的熱量的多少可以通過溫度計升高的示數來反映。

（2）⑶因燃料的熱值與燃料的種類和質量均有關，故想利用上述裝置估測燃料的熱值，需要測量燃料的

質量，故還需要補充的實驗儀器是托盤天平。

（3）⑷要比較不同物質吸熱升溫的特點，應使不同液體在相同時間內吸收的熱量相同，故應選擇相同的

加熱器，則應選擇甲、丙兩圖進行實驗。

10.如圖所示，甲、乙、丙三圖中的裝置完全相同。燃料的質量、燒杯內的液體質量和初始溫度也都相

同，當燃料燃燒完時（燒杯內的液體均為沸騰），立即讀取相應溫度計的讀數，分別為T尹、T乙和T由

且有整俞乙＞

T7o

,■■—液體Q''—液體。一液體b

三燃粕R料2瓦:燃料1

甲乙丙

（1）比較不同物質的比熱容，應選擇兩圖進行實驗，液體a的比熱容c“與液體b的比熱容電相

比，有金cb（選填或"<"）；

（2）比較不同物質的熱值，應選擇兩圖進行實驗，燃料1的熱值織與燃料2的熱值外相比，有

q,q2（選填或"<"）;

（3）若在燃料燃燒完前，甲圖中的液體a已處于沸騰狀態，且燃料燃燒完時溫度計讀數仍然為“懣冕〉

,液體b沒有沸騰，則金“（選填或"無法判斷”）。

【答案】甲、丙<甲、乙><

【解析】

（1）口］要比較不同物質的比熱容，應使不同物質在相同時間內吸收的熱量相同，故應使用相同的燃料，

則應選擇甲、丙兩圖進行實驗。

⑵由題意可知，圖甲中液體a和圖丙中液體b吸收相同的熱量后，液體a的溫度變化量大于液體b的溫度

變化量，故由。=。加小可知，液體a的比熱容小于液體b的比熱容，即。<外。

（2）⑶比較不同物質的熱值，應比較相同質量的不同燃料完全燃燒后釋放的熱量的多少，故應選擇甲、

乙兩圖進行實驗。

⑷由題意可知，圖甲中液體a吸收的熱量大于圖乙中液體a吸收的熱量，故可知相同質量的燃料1完全燃

燒釋放的熱量大于燃料2完全燃燒釋放的熱量，故由。可知，燃料工的熱值大于燃料2的熱值，即

qi>q2?

（3）⑸由圖中可知，圖甲中燃料1完全燃燒釋放的熱量等于圖丙中燃料1完全燃燒釋放的熱量，且由題

意可知，燃料完全燃燒后，液體a已經沸騰，而此時液體b未沸騰，且液體a的溫度變化量大于液體b的

溫度變化量，故由Q=c"如可知，液體a的比熱容小于液體b的比熱容，即ca<cbo

四、計算題

11.據統計，家庭中一次洗浴需要將質量為80kg,溫度為20冤的自來水加熱到60。&如果使用某種家用

天然氣熱水器，需要消耗的天然氣體積為lm3。已知水的比熱容為4.2x103〃(kg.。。，天然氣的熱值為

3.2xlO7J/m3=求：

(1)天然氣完全燃燒放出的熱量；

(2)水吸收的熱量；

(3)該熱水器的工作效率。

【答案】(1)3.2xlO7J；(2)1.334xlO7J；(3)42%

【解析】

解：(1)天然氣的熱值q=3.2xlC)7j/m3,體積-=im3,則天然氣完全燃燒放出的熱量

Q^=^J/=3.2xl07J/m3xlm3=3.2xl07J

(2)水的質量"?=80kg,初溫第=20。(：,末溫度460汽,水的比熱容c=4.2xlt)3j/(kg℃),則水吸收的熱量

7

0彼=cw("0)=4.2xl03j/(kg.℃)x80kgx(60℃-20℃)=1.334xlOJ

(3)該熱水器的效率

7=^x100%=L334xlgJ義100%=42%

7

0放3.2X10J

答：(1)天然氣完全燃燒放出的熱量3.2xl07j；

(2)水吸收熱量為L334X107J；

(3)該熱水器的工作效率42%。

12.中國首次火星探索任務"天問一號"探測器的成功發射，是我國綜合國力和創新能力提升的重要標志，

如圖所示是某火箭發射時的場景，目前運載火箭一般使用液體氫作為燃料，液態氧作為助燃劑，氫的熱值

8

為1.4xl0J/kgo

（1）某火箭發射時攜帶6x104kg液態氫燃料，這些燃料完全燃燒最多能將多少千克初溫為20汽的水加熱

至沸騰？[c^4.2xlO3J/（kg.℃）,當地大氣壓為1標準大氣壓】

（2）氫能源車的發動機工作時將液態氫轉化為氫氣在氣缸中燃燒，某次測試中，一輛氫能源車以70kW的

功率勻速行駛20min,消耗了2kg燃料，求該發動機的效率。

【答案】(1)2.5xl07kg；(2)30%

【解析】

解：（1）氫的熱值q=1.4xl08j/kg,質量"?=6xl04kg,完全燃燒釋放的熱量為

8412

Q=qmJ=1.4xl0J/kgx6xl0kg=8.4xl0J

初溫為2（TC的水加熱至沸騰溫度的變化量為