第14单元-内能与热机 提高训练原题版

第14单元•内能与热机提高训练

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1.随着经济的发展，汽车已成为人们常用的交通工具。一辆使用汽油为燃料的小汽车，在路面水平的

高速公路上匀速行驶。如表是当小汽车以100km/h的速度行驶时的部分参数及相关数据。

发动机功率/W18750

百公里油耗/L8

汽油的热值/3.375X107

①匀速行驶10km消耗了L汽油;

②消耗的燃油完全燃烧放出的热量为J：

③此时发动机的效率是<

2.小明同学学习了燃料的热值后，自己设计•个实验来比较煤油和菜籽油的热值的大小关系。

燃料完全燃烧放出的热量

（1）小明是这样设想的：从热值的概念看，燃料热值二热值的大小可由

燃料的质量

两个量计算得出，类比物体运动快慢的比较、物体做功快慢的比较，他想比较两种燃料的热值大小需要

关注两个展•：一个是燃料完全燃烧放出的热量。热量在初中物理中没有办法直接测量进行比较，可以转

化为“比较水吸收的热量”。第二个，在实验中还应控制煤油和菜籽油的相同。

根据上述实验设计思想，他组装了如图所示的装置进行实验，这两套装置除灯中燃料外其余完全相同。

燃料加热前的水温/℃燃料燃尽后水温/七

煤油2544

菜籽油2534

（2）小明记下温度计的示数，点燃灯具开始对水进行加热，当灯中燃料燃尽时，又记录了温度计的示

数。实验记录如表所示，分析可得：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是o

（3）小明同学还设想：根据水的质量和变化的温度计算出水吸收的热量，它等于燃料燃烧放出的热量,

再除以燃料的质量就可以准确地计算出两种燃料热值的具体数值。他这种设想不可行的原因是

（写出一种即可）。

答：。

3.小王学习燃料的热值之后，自己设计一个实验来探究酒精和碎纸片的热值大小。

（1）实验装置如图甲、乙所示，你认为图中横杆、温度计、铁圈、燃具四个器件的安装顺序是（由

下而上/由上而下）。

（2）为保证实验结论的可靠，在实验中应控制的因素

有：，等。「横杆、横杆

（3）实验数据记录如表：“温度计,温度计

玄〜酒喑卷碎纸片

1

图甲图乙

燃料加热前水温℃燃料燃尽时水温C燃料的热值J/kg

酒精15352.4X106

碎纸片15259

根据表中数据，计算出碎纸片的热值是J/kgo

（4）通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏（选填“大”或“小”），你认为出现这样情况的

主要原因是：O

（5）另一组同学用同样的装置进行实验，在实验中两种燃料完全燃烧完之前都使得水沸腾了，你能否

比较出两种燃料的热值？（能/不能）理由：，为避免这种情况的出现，你可以对他们

组提什么改进建议？o

4.阅读短文，回答问题：

喷气发动机

随着航天和航空事业的发展，普通的内燃机已经不能提供足够的动力，人们迫切需要大功率的发动机以

提高飞行器的飞行速度，因此喷气发动机就应运而生，它主要有涡轮喷气发动机和火箭发动机。

涡轮喷气发动机使压缩缩后的混合气体在燃烧室燃烧（如图甲），燃烧后剧烈膨胀的气体从尾部高速喷

出，其目大的反冲推力成为飞机的推进力，减小发动机的体积和质量，使用高能燃料，可以获得更人的

推进力。

火箭发动机和涡轮喷气发动机十分相似，主要的差别是：火箭自带燃料和氧化剂（如图乙），涡轮喷气

发动机只带燃料，利用空气做氧化剂，同涡轮喷气发动机相比较，火箭发动机的最大特点是：它自身既

带燃料，乂带氧化剂，靠氧化剂来助燃，不需要从周围大气层中汲取氧气所以它不但能在大气层内也可

以在大气层之外的宇宙真空中工作。

火筋发动机可用于航天器推进，也可用于导弹等在大气层内飞行。迄今为止发射的人造卫星、月球飞船

以及各种宇宙飞行器所用的推进装置，都是火箭发动机，火箭发动机基本都是内燃机。

11）喷气发动机把燃气的内能转化为，从而提供动力。

（2）据中央电视台新闻联播报道，2019年4月20日19时41分长征七号火箭搭载“快递小哥”天舟一

号（图丙）货运飞船成功发射升空。发射天舟•号的遥二运载火箭使用的燃料主要是液态氢，这是因为

氢oA.比热容大B.凝固点低C.热值大D.沸点低

（3）喷气压缩发动机使混合气体在燃烧室燃烧直到膨胀的气体再从尾部高速喷出过程中，想气的温度

是不断变化的，下列能大致反应燃气温度随时间而变化的是o

（4）涡轮喷气发动机（能/不能）在大气层外工作；

（5）美F-1是有史以来人类制造的推力最大的火箭发动机，F-1设计海平面平均推力约为6.8X10"

牛，这样大的竖直向上推力能够在5台并联的时候，将起飞质量3000多吨的土星5号火箭在150秒的

时间内推到约6.4X101米的高度，同时最大速度达到2.76千米/秒。美II火箭发动机的设计海平面

推力的平均功率约为Wo

5.（1）在探究物质某些属性的实验中，有如图1所示甲、乙、丙三套完全相同装置，燃料的质量都是

10g,烧杯内的液体的体积都相同。

比较不同燃料的热值，应选择两图进行实验；比较不同物质的比热容，应选择两图进行

实验；题中有一处表述错误，请你找出上述的错误，并改正。

错误：:改正：o

（2）某实验小组利用如图2所示的实验装置粗略测量蜡烛的热值q,图中A为穿有小木棍的容器（内装

有水），B为下部开了许多通气孔的罩子。

物理量测量值

容器中水的质量m/g150

容器中水的初温L/C25

容器中水的末温t2/℃40

燃烧前蜡烛的质量m/g20.6

燃烧后蜡烛的质量叫/g20

9.某物理兴趣小组的同学，用煤炉给lOdnT的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时

间变化的图线。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2Xl()3j/(kg・℃),煤的热值约为3

X107J/kgo求：

(1)煤完全燃烧产生的热量：

(2)经过6min时间加热，水所吸收的热量;

(3)煤炉烧水时的热效率。

10.我国首个大型页岩气田--涪陵页岩气田已如期建成年产能100亿立方米，相当于建成一个千万岫

级的大油田。页岩气是一种清洁新能源，对加快节能减排和大气污染防治具有重要意义。页岩气的热值

约为3.0X10；J/n/.问完全燃烧Inf的页岩气，能使质量100kg的常压下30℃的水温度升高到多少C?

1水的比热容为4.2X10：，/(kg℃)

11.常熟冬天的平均气温逐年走低，越来越多的家庭采用“水地暖”进行供暖。其原理是：在房间地面

装饰层下铺设散热管道，通过管道内的热水散热提高室温。当供水温度为50℃时，单位面积的散热功率

与地面装饰层材料、散热管材料的对应关系见下表:

散热管、地面装饰层材料陶瓷塑料木地板

聚乙烯(PE-RT)136.6W/m2103.5W/n293.5W/m2

聚丁烯(PB)125.7W/m296.9W/m-90.OW/m2

(1)若该地暖系统的总水量为2.0X103kg,将全部的水从10℃加热至50℃,水至少需要吸收多少热量？

[c*=4.2X10;，J/(kg*℃)]

(2)某家庭木地板的面积为100m2,散热管材料为聚丁烯

温度为50℃,则该地暖系统每1分钟的散热量为多少焦

(3)若该地暖系统中水加热吸收的热量约有50%能有效供

系统中的水用(1)中方式加热一次可以给上述家庭供暖多

三.解答题

12.液化气炉是人们目前比较普遍的炉具，而电磁炉则是新一代的智能炉具。为了比较它们的耗能费用,

小明同学进行了调查，得出如下两组数据:

液化气炉(用气)电磁炉(用电)

热效率50%热效率90%

液化气每瓶净重15Kg额定电压220V

液化气热值3.54X107J/kg额定功率1000W

当地液化气价格100元/瓶当地市电价格0.5元/klV・h

请问:

（1）若小明家每天所需热量相当于把50kg的水从40℃加1热至I」1（）0℃,则他家一天消耗多少热量？[C=4.2

X103J/（kg-℃）]

（2）上述热量若靠电磁炉提供，需耗电多少度？若靠液化气提供，需燃烧多少千克的液化气？

（3）通过计算，你认为使用哪种炉具较经济？

13.为了比较水和煤油的吸热能力，小明设计了如下实验步骤：

A,在两个同样的烧杯中，分别装入等体积的水和煤油；

B.用两支温度计分别测出水和煤油的初温；

C.在烧杯中，分别放入功率相同的电热器，加热时间相同；

D.用温度计分别测出水和煤油的末温。

小聪认为：

（1）步骤A存在的错误是：,应改为；

（2）步骤C,加热时间相同是为了使水和煤油。

（3）步骤B和D是为了得出水和煤油的。

.现代家庭装修中有些浴室使用燃气热水器提供热水，小芳家安装了燃气热水器。已知水进入热水器

前的温度是10℃,洗澡时热水器输出热水的温度设定为40C：如果小芳洗一次澡用热水0.050?,水的

比热容是4.2X10：‘J/kg・℃.求：

（1）所用热水的质量为多少？

（2）水从热水器中吸收多少热量？

（3）若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收，需要消耗多少Ri?的天然气？（天然气的热值q=4X

107J/m3）

15.空气能热水器是通过吸收空气中的热量来制造热水的“热量搬运”装置。其工作原理是：空气能热

水器在工作时，吸收空气中的能量Q,消耗的电能为凡通过热交换使水吸收的热量为Q吸，即QQQ+肌

所以它的热效率（甄•的值）可以达到300%〜500%.已知某型号空气能热水器的热效率为400%,电功

W

率为1400W,当用此热水器将100kg的水从15℃加热到55℃时[水的比热容为4.2X1O：'J/（kg・℃）,干

木柴的热值为L2Xl（）7j/kg].求：

（1）水吸收的热量；

（2）水吸收的热量相当于完全燃烧多少千克的干木柴所释放的热量；

（3）空气能热水器完成上述加热过程所用的时间。

16.卫星在太空中飞行时，向归面与背阴面之间的温度相差250℃.为了保证卫星上的设备正常工作，

在卫星上安装了热管。热管的传热本领是一般金属的上万倍、通热管可以把向阳面的热量迅速的传递到

背阴面，使卫星个部分均匀受热。如图所示，热管是一根密闭的金属真空管，管内衬有一层叫吸液芯的

多孔材料，里面装有酒精或其他液体，热管就是利用里面所装物质的汽化和液化过程来完成传热。请根

据所学的知识说明热管的工作过程。

17.一种太阳能热水器，装有150L的水。

（1）在太阳辐射下，水温由15c升高到65c.水箱中的水吸收的热量为多少？（不计热量损失）

（2）如果水吸收的热量由效率为40%的煤气灶提供，则需燃烧多少煤气。P水=1.OX1（）3J/（kg・℃）,

煤气的热值约为q=4.0X10J/kg}o

18.某汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶lh的过程中，消耗了5kg汽油，汽油燃烧释放

能量的40与随废气通过热电转换装置，如图所示，汽油热值近以取q=5X10；J/kg,设汽油在气缸内完全

燃烧。

口）如图所示时刻，四冲程汽油机处于冲程；若该

汽油机每分钟完成7200个冲程，则它每