第十四章 内能的利用
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一，填空题
基础部分
1.（★）如图表示的是汽油机的_____冲程；在压缩冲程中，是通过____方式增加气体内能 的。做功；做功．
2.（★）下图是某型号空调扇的示意图，空气通过湿帘时，湿帘表面的水在 （不含增加的水蒸气）的内能 。
.
答案：蒸发；吸收；减少
3．（★）第二届亚洲青年运动会将于2013年8月在南京举行。2013年5月8日上午10点20分许，通过万古老的钻木取火方式，在几分钟内采火成功，这个过程中________能转化为________能。之后，用采集的火种点燃亚青会火炬，此过程是通过________方式改变物体内能的。机械；内；热传递．
4. （★★）中国南海海底探明有大量的“可燃冰”, 同等条件下, “可燃冰” 完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍, 说明“可燃冰”_____的很大; 以10 倍的关系粗略计算, 1kg “可燃冰” 完全燃烧放出的热量可以使_____kg 的水从20℃加热至60℃。[ q煤气= 4. 2 ×107 J/ kg, 水的比热容c = 4. 2 ×103 J/ ( kg·℃) ]
3热值, 2. 5 ×10
5.（★★）为节能环保，连云港市的出租车采用天然气作燃料。某出租乍重为1.2x104N，每个轮子与地面的接触面积为0.03m2，该车静止时对水平地面的压强为—Pa。一乘客乘坐该车去90km外的某地，用了1.5h，消耗天然气4kg，则该车的平均速度为—km/h.假设天然气完全燃烧，将释放—J的热量(天然气的热值q=4.4×107J/kg)。
答案： 1.76×108
6（★★）用煤气灶把2kg，初温为30℃的水烧到80℃，消耗了20g煤气，已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，煤气的热值为4.2×107J/kg，则水吸收的热量为J，煤气完全燃烧放出的热量为 J，煤气灶烧水的效率为 %
4.2×105 8.4×105 50
7．（★）在绵阳很多较偏远的农村还没有用上天然气，使用的是瓶装的液化气，每瓶中装
7入液化气的质量为20kg，液化气的热值取4.2×10J/kg，每瓶液化气全部燃烧放出的热量是
J，若放出的热量有50%被利用，可把 kg的水从20℃加热到100℃．（C水=4.2×10J/kg．℃）
83答案8.4×10
8. （★）汽油机的一个工作循环有四个冲程，上右图所示是. 做功
3
9．（★）如图表示的是汽油机的_____冲程；在压
缩冲程中，是通过____方式增加气体内能的。
做功；做功．
10．（★）如图表示的是汽油机的_____冲程；在压
缩冲程中，是通过____方式增加气体内能的。
做功；做功．
11.（★）内燃机是将内能转化为机械能转化为内能的冲程是 冲程．答案：机械 压缩
12．（★） 在汽油机的四个冲程中，机械能转化为内能的是如题12 图所示汽油机正在进行的是 冲程已知汽油的热值为4.6×
107J /kg ，则完全燃烧100g汽油放出的热量为
13能转化为机械能。答案： 内
14． 在汽油机的四个冲程中，机械能转化为内能的是12 图所示汽油机正
在进行的是 冲程已知汽油的热值为4.6×107J /kg ，则完全燃烧100g汽油放出的热
量为 J . 答案： 压缩 做功 4.6×106
15.（★★★）如图所示，试管内水蒸气将塞子推出的过程，水蒸气的 能转化为塞子
的机械能。四冲程汽油机工作过程中的 冲程与上述能量转化过程相同。
答案：内；做功
16.（★★★）王磊家最近开通了天然气，细心的他发现同样条件下烧开同一壶水比过去用
液化气所用时间短了，这主要是由于两种燃料的 不同；若现将1.5kg初温为20℃的水
烧开（标准大气压下），需要吸收的热量为 ．已知水的比热容为4.2×10J/（kg•℃）． 3
答案：热值；5.04×10 5
17.（★）热机是一种把内能转化为_______能的机器，请举出一种生产生活中使用的热机
___________。
机械；内燃机
18．（★）汽油的热值为4.6×10J/kg，现有汽油2kg，选其中一半完全燃烧，放出的热量
是______J，剩余汽油的热值是______J/kg．
34.4.6×10；4.6×10 777
19．（★）如图所示为试验中的太阳能汽车，在工作时，先将太阳能转化为______能，然后
再转化为汽车的______能。
答案.电（化学）；动（机械）
20．（★）国家“西气东输”工程正源源不断地向我市输送清洁能
源——天然气。天然气燃烧时，可以将________能转化为内能。已知天然气的热值为
4×10J/m,则每输送100m的天然气，完全燃烧后就相当于向我市输送了_____________J的
能量。
答案.化学；4×10 9 733
21（★）．我国的长征系列运载火箭顺利完成了多项发射任务。火箭在加速上升过程中，燃
料燃烧时化学能转化为 能，从而使火箭的机械能增大；火箭利用向后喷出气流而使
自身受力前进，这是运用了力的作用是 的原理。 答案.内(或热)；相互
22（★）．单缸四冲程柴油机，做功冲程将 能转化为 能，其它三个冲程
是靠安装在曲轴上的飞轮的 来完成的。答案.内；机械；惯性
23. （★）纳米是长度单位，1nm= m。图示为世界上最小的发电机——纳米发电机。纳
米发电机主要依靠氧化锌等晶体材料在机械压力作用下产生电压，实现将 能转化为 能，为纳米器件提供电力。
答案.10；机械；电
24（★）．随着经济的发展，汽车已进入了普通百姓的家庭。
在挑选汽车时，发动机（汽油机）效率的高低是区分汽车优劣
的重要指标之一。有经验的司机可以通过闻尾气的气味做出初
步的判断。输出功率相同时，汽油味越淡，汽车发动机效率越 ，原因是 。答案.高；燃料（或汽油）燃烧充分，效率高。（只要答出“燃料（或汽油）燃烧充
分”就可得分）
-9
25．（★）如图所示，一个纸风车放在点燃的酒精灯火焰上方，风
车会转动起来。在整个过程中是由酒精的 能最终转化为
风车的 能。
答案.化学；机械（或动）
26．（★） 图中甲、乙表示四冲程内燃机的两个冲程，从气门的启、
闭和活塞的运动可以判定：做功冲程是_____图，压缩冲程是_____图。
答案.甲；乙
27．（★） 如图所示，是四冲程汽油机工作的部分冲程示意图，其中 图是做功冲程， 图是依靠飞轮的惯性来完成的冲程。
答案.乙；甲
28．（★）热机是将内能转化为______能的机器，它的发明带来了人类历史上的第一次工业革命。当今人们生活中不可或缺的机器大多是利用电力驱动的，这就是______机，请写出一件内部含有此部件的家用电器：_________。答案.机械；电动；电风扇等
29．（★★）如图所示，是电热水器原理的简易示意图，通过开关S
可以使热水器处于加热或保温状态。闭合开关Ｓ时，热水器处于 状态。在热水器的蓄水桶中装水至最高水位后，桶中水的质量
为10kg，则把这些水由28℃加热到98℃时需吸收热量 J，相
当于完全燃烧 kg焦碳放出的热量。[已知水的比热容为4.2×10
3 J/(kg·℃)，焦碳的热值为3.0×10 J/kg]答案.加热；2.94×10；0.098 76
30.（★★★）2011年3月11日，日本东北部海域发生里氏9.0级强震并引发海啸，造成重大人员伤亡和财产损失．地震发生后，地震波在地球内部以大约6.5km/s的速度传播．地震引发的海啸最高达到24m．海啸造成日本福岛第一核电站发生严重核泄漏事故．
根据以上材料，回答下列问题：
（1）本次地震中，某一地震台距震源130km，则地震发生 s后，该地震台接收到由震源传来的地震波；
（2）如图（甲）所示，海啸发生时，A点的压强由于海啸增加了 Pa．已知海水的密度ρ=1.03×10kg/m，g取10N/kg，结果保留两位有效数字． 33
（3）如图（乙）所示，核反应堆工作时，将铀核裂变释放的 能转化为蒸汽的内能，然后将高温高压的蒸汽通入涡轮机中，驱动涡轮机转动，使蒸汽的内能转化为涡轮机的 能，并带动发电机，使 能转化成 能．
答案.（1）20 （2）2.5×10 （3）核；机械；机械；电 5
31．（★★）科技人员设计了一种可移动式太阳能水上漂浮房，它具有冬暖夏凉的优点，不仅为人们到海滨旅游提供了方便，而且节约了能源，减轻了对环境的污染。某可移动太阳能水上漂浮房的屋顶安装了太阳能电池板，接收太阳能的功率为9.0×10W，能为该房供应热水和在水上移动提供能量。
（1）漂浮房冬暖夏凉是利用了水的_______比较大的特点；
（2）太阳能电池板将太阳能转化为_______能。若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮房前进所需的能量，漂浮房在平静的水面以2.5m/s的速度做匀速直线运动，受到水平方向的牵引力为800N，则漂浮房受到的阻力大小为_________N，太阳能转化为机械能的效率为____________。答案.（1）比热容 （2）电 800 22.2%
32．（★★）四冲程汽油机的哪个冲程使汽车获得动力？详细分析这个冲程中的能量是如何转化的？答案.做功冲程；首先燃料的化学能转化为内能，然后内能又转化为机械能
33.在四冲程内燃机的做功冲程中，答案:内能 3
二选择题
1. （★★）下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况．关于对图中①②③④的补充正确的是（ ）D
A．①做功冲程 ②内能转化为机械能 ③压缩冲程 ④机械能转化为内能
B．①压缩冲程 ②内能转化为机械能 ③做功冲程 ④机械能转化为内能
C．①压缩冲程 ②机械能转化为内能 ③做功冲程 ④内能转化为机械能．
D．①做功冲程 ②机械能转化为内能 ③压缩冲程 ④内能转化为机械能
2．（★）某机器的能量流向图如图 1 所示，据此推测该机器可能是（ ）A
A．热机B．电动机
C．发电机D．电热水器
3．（★）如图所示是内燃机的四个冲程，其中属于压缩
冲程的是（ ）
A
4、（★）如图所示是内燃机的四个冲程，其中属于压缩冲程的是（ ）
B
5、（★）图1是内燃机的某冲程工作示意图，以下改变内能方式与此相同的是( )Ｂ
A．烤火取暖 B．搓手取暖 C．向手“呵气”取暖 D．用热水袋取暖
6．（★）四冲程汽油机在工作过程中，将内能转化为机械能的冲程是（ ） 答案：C；
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲 D．排气冲程
7.（★）用酒精灯给试管中的水加热，如图1所示，在软木塞被冲出试管口的过程中，下列说法正确的是（ ） Ｂ
A.水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能增大
B.水蒸气的内能转化为软木塞的机械能
C.能量的转化形式与热机压缩冲程能量转化相同
D.软木塞的机械能守恒
8．（★）摩托车上的热机工作时提供动力的是（ ） C
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
9．（★）四冲程内燃机工作时，将内能转化为机械能的冲程是（ ） C
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
11．（★）用酒精灯给试管加热，如图所示，试管口软木塞冲出的过程中，下列说法正确的是 ( ) B
A．水蒸气对软木塞做功，水蒸气内能增大
B．水蒸气的内能转化为软木塞的机械能
C．能量的转化与热机压缩冲程能量转化相同
D．试管口的“白气”是水蒸气汽化形成的
12.（★）双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料，以下说法正确的是（ ）C
A.燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
B.以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100%
C.在压缩冲程中，燃料混合物的温度升高，内能增大
D.汽油与天然气相比，燃烧时汽油对环境的污染较小
13．（★）下列说法正确的是（ ）C
A．电动汽车的核心部件——电动机是热机的一种
B．汽油机的压缩冲程，主要将内能转化为机械能
C．汽车发动机用水作冷却液，主要是利用水比热容大的特点
D．汽车司机开车时要系好安全带，是为了减小刹车时人的惯性
14.（2011年中考•福建泉州卷）以下交通工具中，常用汽油机作为动力装置的是（ ）A
A.小轿车 B.载重卡车 C.远洋轮船 D.动车
15．（★）下图四种车辆中适合使用汽油机做动力的是（ ）.D
16．（★）下列过程中，将内能转化为机械能的是（ ）D
A．流星在大气层中穿行 B．用热水泡脚．脚感觉暖和
C．汽油机的压缩冲程 D．水沸腾时水蒸气顶起水壶盖
17.（★）下列有关能量转化的说法中正确的是（ ）C
A.跳伞运动员在空中匀速下落过程是将重力势能转化为动能
B.拉弓射箭过程是将动能转化为弹性势能
C.太阳能热水器将太阳能转化为内能
D.电风扇工作时将机械能转化为电能
18．（★）下列有关能量转化的说法错误的是（ ）C
A．核电站发电——核能转化为电能 B．电饭锅烧饭——电能转化为内能
C．热机工作——机械能转化为内能 D．太阳能电池一一太阳能转化为电能
19．（★）下图所示是汽油机工作时各种冲程的示意图，其中表示做功冲程的是（ ） C
20．（★）摩托车上的热机工作时提供动力的冲程是（ ）C
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
21．（★）汽油机由四个冲程不断循环来保证连续工作。其中将内能转化为机械能的是（ ）C
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
22．（★★）如图所示为核电站发电流程图，在核电站发电过程中，能量转化的先后顺序是（ ）C
A.核能，化学能，机械能，电能 B.核能，机械能，内能，电能
C.核能，内能，机械能，电能 D.核能，内能，化学能，电能
23．（★★）高铁动车组在高速行驶时是利用车上电动机提供的动力，到站前又可以先停止供电，车速从200km／h减至90km／h，这段时间是利用车的惯性前进，磁场中线圈随车轮一起转动，产生感应电流，在90km／h以下才进行机械刹车，这样既可以减少机械磨损又可以节约能源。整个过程中没有涉及到的能量转化的是（ ）D
A．电能转化为机械能 B．机械能转化为电能 C．机械能转化为内能 D．内能转化为机械能
24．（★）关于四冲程柴油机的压缩冲程，下列说法正确的是（ ）ABC
A．气缸里面的气体质量不变
B．气缸里面的气体压强增大
C．气缸里面的气体温度升高
D．气缸里面气体的内能转化为活塞的机械能
25.（★★★）下面流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环和涉及到的主要能量转化情况的，下列关于图中①②③④的补充正确的是（ ）C
A．①做功冲程②内能转化为机械能③压缩冲程④机械能转化为内能
B．①压缩冲程②内能转化为机械能③做功冲程④机械能转化为内能
C．①压缩冲程②机械能转化为内能③做功冲程④内能转化为机械能
D．①做功冲程②机械能转化为内能③压缩冲程④内能转化为机械能
26．（★）四冲程汽油机在工作过程中，将内能转化为机械能的冲程是（ ）C
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲 D．排气冲程
27．（★）摩托车上的热机工作时提供动力的是（ ）C
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 三计算题（★★★）
1．已知煤气的热值为3.6×107J/m3，0.28m3的煤气完全燃烧放出的热量是多少？若这些热量
的50%被温度为20℃，质量为30kg的水吸收，则水温升高多少？[c水=4.2×103J/(kg·℃)] 解：根据Q
=mq得： Q=0.28m3⨯3.6⨯107J/m3 =1.00⨯871J0[ t得：X Kb 1. Co m 根据公式Q=cm
Q1.008⨯107J⨯50%t===40C 3︒cm4.2⨯10J/(kg⋅C)⨯30kg
2．太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之能热水器每小时平均接收4.2×106J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃．求：
(1)热水器中的水吸收的热量Q；[水的比热容C=4.2×103J/(kg．℃)]
(2)热水器5小时内接收到的太阳能E；
(3)热水器的效率η；
(4)若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（煤气的热值q=4.2×107J/kg，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收）
答案：(1)8.4×106J (2)2.1×107J (3)40% (4)0.2kg
3.“五一”假期，小明一家驱车外出旅游。当汽车以108km/h的速度在高速公路上匀速直 线行驶时，汽车受到的阻力是整车重的0.08倍，效率为4O％。已知汽车整车质量为
71375kg，油箱容积为50L。（汽油热值q=3.3×10J/L，g=10N/kg)
（1）这时汽车牵引力做功的功率是多少？
（2）该车加一满箱汽油，按照以上速度最多可以匀速直线行驶多远的路程？
答案：解（1）v=108km/h=30m/s
F=f=0.08G=0.08mg
=0.08×1375kg×10N/kg=1100N„„„„„„„„（1分）
P=WFs==Fv=1100N⨯30m/s=33000W„„„„„„„„„„„„（1分） tt
W总=qV=3.3⨯107J/L⨯50L=1.65⨯109J
(2)W有=ηW总=40%⨯1.65⨯10J=6.6⨯10J 98„„„„„„„（1分） „„„„„„„（1分）„„„„„„„（1分）6.6⨯108Js===6⨯105m=600kmF1100NW有
4．随着生活条件的改善，小明家住上了新楼房，新楼使用的是天然气。小明想：将一壶水
烧开究竟需要多少天然气呢？他通过实践收集如下数据：水壶里放入2000cm3、20℃的
水，大火加热直至沸腾。又在物理书中查到天然气热值为8×107J/m3。［气压为1标准大
气压；c水＝4.2×103J／(kg·℃)］
（1）烧开这壶水，水需要吸收多少热量？
（2）如果小明家天然气炉具的效率是40%，烧开这壶水，需要燃烧多少m3的天
然气？
33解：ｍ =ρV＝1.0 g/cｍ×2000cｍ＝2000g=2kg „„„„„（2分）
水吸收的热量：
3 Q吸 =c水m水（t－t0）= 4.2×10J/（kg·℃）×2kg×（100℃－20℃）
5 = 6.72×10J„„„„„„„„„„„（2分）
Q吸6.72×105J Q放 = η＝40%= 1.68×106J„„„„„„„„„„（1分）
Q放 V = q= 8×107J/m3 = 2.1×10-2ｍ3 „„„„„„„„„„（ 1分） 1.68×106J
答：水需要吸收热量6.72×105J，烧开这壶水，需要燃烧2.1×10-2m 3的天然气
5．随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了百姓人家。一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20 kW。若小汽车行驶的距离为100km，汽油的热值q＝4.6×10J/kg，小汽车发动机的效率为25％。求小汽车在这段路程中：
（1）运动的时间；（2）发动机所做的功；（3）消耗汽油的质量。
解：（1）小汽车的速度v＝72km/h＝20m/s，运动的时间t=s/v=100×10m/20m/s=5×10s。 337
（2）发动机做的功W=Pt=20×10W×5×10s=1×10J。 338
（3）汽油完全燃烧放出的热量Q=mq，又因为Q=W/η，故
m=Q/q=W/ηq=1×108J/ （25％ ×4.6×107J/kg）=8.7kg。
6．福州首辆油电混合动力公交车于今年3月28日正式上路，这种公交车比普通公交车节能30%以上，百公里仅消耗柴油26kg，这些柴油完全燃烧放出的热量是多少？（柴油的热值q＝3.3×10J/kg） 7
解：Q放=mq=26kg×3.3×10J/kg=8.58×10J，即这些柴油完全燃烧放出的热量是78
8.58×10J。 8
7．如图所示是家庭中所用的一种电水壶的外形及其铭牌，请你根据图中所提供的信息完成以下问题：
（1）图乙中观察壶内水位的玻璃管利用 原理来工作。
（2）已知壶中装满水时水位高为10cm，此时水对水壶底的压强是多少？
（3）把初温为20℃的一满壶水在一个标准大气压下烧开，水需要吸收多少热量?
（4）在不计热量损失的情况下，电水壶正常工作时烧开一满壶水需要多长时间？
(c水=4.2×10J/（kg·℃）、 g=10N/kg) 3
解：（1）壶内水位的玻璃管是根据连通器的原理来工作的．
（2）水对壶底的压强：P=ρgh=1.0×10kg/m×10N/kg×0.1m=1.0×10Pa． 333
（3）装满水时水的质量：m=ρV=1.0×10kg/m×1.2×10m=1.2kg，烧开水吸收的热
量：Q=cm（t﹣t0）=4.2×10J/（kg•℃）×1.2kg×（100℃﹣20℃）=4.032×10J． 3533﹣33
（4）烧开一满壶水的时间：t==≈269s。
88．据估计，全国一年可产生城市生活垃圾约5.6×10t，焚烧生活垃圾释放的热量为我所用，
是综合利用垃圾的一种方法。若燃烧1t生活垃圾可以放出1.176×10J的热量，问： 10
（1）1.176×10J的热量相当于完全燃烧多少焦碳产生的热量? 10
（2）1.176×10J的热量可以在一个标准大气压下将多少体积的水由20℃加热到沸腾? 10
（ρ水=1.0×10kg／m，c水=4.2×10J／(kg·℃)，q焦碳=3.0×10J／kg） 3337
3.答案（1）392kg （2）35m
9.小丽家电热淋浴器的额定功率为2000W，水箱最多可容纳50kg水，注满水的淋浴器连续正常加热40min，淋浴器上温度示数由22℃上升到42℃。求：c水=4.2×10J/kg·℃ 3
（1）此过程中水箱中水吸收的热量；
（2）该电热淋浴器加热时的热效率。
.答案（1）4.2×10J （2）87.5% 6
10.天然气灶烧水，燃烧0.5m的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃。已知水的比热容为c=4 .2×10J/（kg•℃），天然气的热值为q=7.0×10J/m。求： 3733
（1）0.5m天然气完全燃烧放出的热量Q放； 3
（2）水吸收的热量Q吸；
（3）燃气灶的效率η。
解：（1）0.5m天然气完全燃烧放出的热量Q放=qV=7.0×10J/m×0.5m=3.5×10J/m。 373373
（2）水吸收的热量Q吸=cmΔt=4 .2×10J/（kg•℃）×100kg×（70℃-20℃）=2.1×10J。 37
（3）燃气灶的效率η=Q吸/Q放=2.1×10J/3.5×10J/m=60%。 77311.小明家利用天然气灶烧水，把质量为1kg的20℃的水烧开（在标准大气压下）。【水的比热容c水＝4.2×10J/（kg·℃）】 3
（1）通过观察天燃气表得知消耗了0.01m的天然气，如果天然气的密度为0.7kg/m，烧
水时消耗天然气多少千克？
（2）在此过程中水需要吸收多少热量？
（3）用额定功率是800W的电热壶在220V额定电压下，烧开同样质量的水，若电能转化
为内能的效率是84%，则通电时间是多少？
解：（1）消耗天然气的质量m=ρV=0.7kg /m×0.01m=0.007kg。 3333
（2）水需要吸收的热量Q吸=cm（t－t0）=4.2×10J/（kg·℃）×1kg×（100℃-20℃）
=3.36×10J。 53
（3）电能转化为内能的效率η=84% ，即η==84%，可得Q吸=ηQ放；而电热壶放出Q放
=Pt；综合以上关系t=500s
12．一辆汽车，总重为1.2×10N，四个轮胎与地面接触的总面积为0.12m，该车在平直公路上匀速行驶1h，消耗汽油10L，汽油完全燃烧放出的热量有30％转化为机械能。(汽油的热值为4.6 ×10 J／kg，密度为0.7 ×10kg／m，g=10N／kg)求： 73342
（1）该车静止在水平路面上时，对路面的压强是多少?
（2）10L汽油完全燃烧放出的热量是多少?
（3）这段时间内该汽车发动机的功率是多少kW?(功率的计算结果保留小数点后一位)
解：（1）知道汽车总重，又在水平路面上，可求汽车对路面的压力，又知道受力面积，利用压强公式求汽车对路面的压强。
∵汽车静止在水平路面上，∴汽车对路面的压力：F=G=1.2×10N，汽车对路面的压强： 4
（2））知道汽油的体积和汽油的密度，利用密度公式求汽油的质量，再利用燃料完全燃
烧公式Q放=mq求10L汽油完全燃烧放出的热量。
V=10L=0.01m3，汽油的质量：m=ρV=0.7×103kg/m3×0.01m3=7kg，汽油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=7kg×4.6×10J/kg=3.22×10J。 78
（3）根据“汽油完全燃烧放出的热量有30%转化为机械能”求出有用能量（发动机做的
功），再利用功率公式求汽车发动机的功率。
发动机做的有用功：W=Q放×30%=3.22×10J×30%=9.66×10J，汽车发动机的功率：是
26.8kW
13.随着低碳理念的普及，学校科技小组的同学拟设计一种以太阳能电池驱动的汽车．通过查阅资料得知：肇庆地区太阳光垂直照射时，每平方米太阳能电池板最大可提供150W的电功率．拟设计的太阳能汽车质量是500kg，它在平直路面上最快每秒可行驶15m，行驶过程中所受的平均阻力是车重的0.02倍．该汽车的驱动电机能够将90%的电功率转化为牵引汽车前进的机械功率．若该车在平直路面上以最高速度行驶，试通过计算回答下列问题（g取10N/kg）：
（1）驱动电机提供的推力是多少牛？
（2）驱动电机提供的机械功率是多少瓦？
（3）该车的太阳能电池板面积约为多大？（计算结果小数点后保留一位数字）
解：（1）驱动电机提供的推力F=f=0.02G=0.02mg=0.02×500kg×10N/kg=100N．
（2）驱动电机提供的机械功率是P=Fv=100N×15m/s=1500W． 87
（3）电功率转化率η
=
S≈11.1m． 2==90%，所以该车的太阳能电池板面积约为
14．为了利用太阳能资源，节约经营成本，崇左市某大型宾馆在楼顶安装了10台相同的太阳能热水器，每台热水器的水箱容积为200L。在夏季光照条件下，一满箱15℃的水经白天太阳能加热，温度可达到65℃。已知水的比热容为4.2×10J/（kg·℃），天然气的热值为
8.4×10J/kg。求： 73
（1）10台热水器装满水时，温度从15℃升高到65℃吸收了多少热量？（3分）
（2）若这些热量由完全燃烧的天然气提供，需要多少千克天然气？（2分）
解：（1）一台热水器的水箱能容纳的水的质量为m=ρ水V=1.0×103kg/m3×200×10-3m3=200kg，
1台热水器装满水时，温度从15℃升高到65℃，所吸收的热量为
Q吸=c水m(t2－t1) = 4.2×103J/（kg·℃）×200kg×（65℃-15℃）=4.2×107J，
那么，10台热水器装满水时，温度从15℃升高到65℃吸收的热量为Q总=10Q吸=4.2×10J。 8
（2）设10台热水器获得的太阳能相当于质量为 M 的天然气完全燃烧放出的热量，则
Mq=Q总，所以，M =5kg
。即若这些热量由完全燃烧的天然气提供，需要5千克天然气。
15.2010年12月30日通车的湛徐高速，使得从湛江市区到徐闻县海安港口全程只需约1个小时，从而使雷州半岛的居民从此真正进入湛江市“一小时生活圈”．
今年“五·一”期间，爸爸开车带着李兵从湛江市区出发沿湛徐高速到徐闻参观“大汉
三墩”景点，汽车(包括车上的人和物品)质量为1.8×10kg，车轮与地面的总接触面积为0.09m，当汽车以90km/h的速度在平直路面上匀速行驶时，汽车发动机牵引力为1000N，效率为30％，汽油的热值为4．6×10 J／kg(假设汽油完全燃烧，g取10N／kg)．求： 723
（1）汽车静止时对路面的压强；
（2） 汽车以90km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率；
（3）若汽车按照这种方式行驶，这次旅行全程往返250km，牵引力做的功是多少？李兵
应该提醒爸爸至少要加汽油多少kg？
.答案（1）2×10Pa （2）2.5×10W （3）2.5×10J；18.12kg 548
16．如图所示，总质量为1500kg的小汽车每条轮胎与地面的接触面积为0.03m，该车以72km/h的速度由小明家沿水平直路行驶到学校用了0.5h。已知汽车在行驶过程中受到的阻力是车重的0.05倍，g=10N/kg。求：
2
（1）汽车对地面的压强；
（2）小明家到学校的距离；
（3）在此过程中汽车牵引力做的功；
（4）若在此过程中汽车消耗了2kg汽油，汽油的热值为4.5×10J/kg，则汽车能的利用
率多大。
解：（1）汽车对地面的压力大小等于汽车的重力，即F=G=mg=1500kg×10N/kg=15000N，地面的受力面积S=4×0.03m=0.12m，汽车对地面的压强p=F/S=15000N/0.12m=1.25×10Pa。 22257
（2）小明家到学校的距离等于汽车在0.5h内行驶的路程，即s=vt=72km/h×0.5h=36km。
（3）因为汽车匀速行驶，所以其在水平方向上必受平衡力的作用，牵引力的大小等于
阻力，即F牵=f=0.05G=0.05×15000N=750N，在此过程中汽车牵引力做的功为W=F牵s=750N×36000m=2.7×107J。
（4）2kg汽油释放的热量为Q=mq=2kg×4.5×10J/kg=9×10J，汽车能的利用率 77
η=W/Q=2.7×10J/9×10J=30%。 77
17.刘芳同学制作了一个底面积为1m的透明玻璃箱，中午测得玻璃箱吸收太阳能的功率为100W，经过太阳100min的照射。则
（1）在这段时间内玻璃箱所吸收太阳的能量是多少?
（2）在玻璃箱内装有质量为l0kg温度是20℃的水，若有42％的太阳能被水吸收，这些
太阳能可以使玻璃箱内的水温度升高到多少℃?
（3）若改用热值为2.1×10J/kg的生物燃油给水加热，燃油完全燃烧所产生的热量只
有20％被水吸收，要使同样的水升高相同的温度至少需要燃烧多少kg的燃油?若燃油的密度为0.75×10kg/m，则这些燃油的体积是多少? 3372
.答案（1）6×10J （2）26℃ （3）0.06kg；80cm 53
18．图6是某太阳能热水器，向其中注入50 kg的水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到50℃。水的比热容是4.2×10J／(kg·℃)。试求：
3
(1)这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少?
(2)如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×10J，则这段时间该热
水器的效率是多少?[来源:学_科_网]
(3)若用煤燃烧来提供2.8×10J的热量，需完全燃烧多少千克煤?（煤的热值约为
3.5×l0J／kg） 777
解：（1）Q吸=cm水(t – t0)=4.2×10 J／(kg·℃)×50kg×(50℃ - 10℃)=8.4×10 J 36
（2）η=Q吸/Q总=8.4×10J／2.8×10J=30％ 67
（3）根据Q放=m煤q可得，需完全燃烧煤：m煤=Q放／q=2.8×10J／3.5×10J／kg=0.8
kg 77
答：(1)这段时间该热水器中的水吸收的热量是8.4×10 J。(2)这段时间该热水器的效
率是30％。 (3)需完全燃烧0.8 kg的煤。
19．阅读下面的短文，回答问题。
太阳能热水器
太阳能热水器能利用太阳能把水从低温加热到高温，以满足人们日常生活的需要。它具
有安全、节能、环保等优点。
如图21所示，太阳能热水器主要由两部分构成：一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集
热器，每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成，双层玻璃管之间是真空。如图22所示是玻璃吸热管的工作原理图，它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似，只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料；另一部分是保温储水箱，保温储水箱下部与玻璃吸热管相通。
玻璃吸热管工作原理如图22所示：当太阳光入射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把
太阳能更有效地转化为热能，将管内的水加热。向光一侧的水被加热后体积增大、密度变小而向上运动；背光一侧的水由于温度较低、密度较大而向下运动，形成冷热水循环，最终整箱水都升高至一定的温度。玻璃吸热管具有吸热保温作用。
请回答以下问题：
6
（1）玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度变小，所受到的浮力_ ___重力。
（2）能否将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面上?简单说明理由。 。
（3）将质量为100kg的初温为20℃的水加热到60℃，求这些水需要吸收多少热量?[水
的比热容是4.2×10J/（kg・℃）] 3
（4）某品牌太阳能热水器集热器面积为S=2m，热效率为η=40%（即热水器能将照射到玻璃吸热管上的太阳能的40%转化为水的热能），该地点太阳能辐射到地面的平均功率为2P=1.4×103W/m2（即平均每平方米每秒钟太阳辐射能为1.4×103J）。在第（3）小题中水吸收的热量由该热水器提供，求需要加热多少小时?
答案.（1）大于 （2）不能；因为玻璃是热的不良导体，玻璃管中又有真空层，不利于将热量传递给管内的水。 （3）1.68×10J （4）4.17小时 7
20.人类的祖先钻木取火，为人类文明揭开了新的一页。钻木取火的一种方法如图所示，将削尖的木棒伸到木板的洞里，用力压住木棒来回拉动钻弓。木棒在木板的洞里转动时，板与棒互相摩擦，机械能转化为内能，而热集中在洞内，不易散发，提高了木棒尖端的温度，当达到约260℃时木棒便开始燃烧。因木头是热的不良导体，故受热厚度很薄，木棒受热部分的质量只有0.25g。已知：来回拉一次钻弓需1.0s，弓长为s=0. 25m，人拉弓的力为16N，木头比热c=2× 10J／（kg·℃），室温为20℃。问： 3
（1）人来回拉一次钻弓克服摩擦力所做的功为多少？
（2）人克服摩擦力做功使机械能转化为内能，若其中有25％被木棒尖端吸收，则1秒内可使木棒尖端温度提高多少℃？
（3）请你估算用多长时间才能使木棒燃烧起来？
答案.（1）8J （2）4℃ （3）60s
第一节 热机
第1节 热机
自学提纲：
基础练习
1，热机工作需要大量的____能，获得内能的方法是燃料燃烧把____能转化成 能，传给工作物质，工作物质膨胀做功，把内能转化成___能。
2.如图表示的是汽油机的_____冲程；在压缩冲程中，是通过____方式增加气体 内能 的。
3.在我国西藏高原，有一个羊八井地热区，地热电厂担负着拉萨市一部分电力供应。工作流程如图所示，经过地下井→汽轮机→发电机，其能量转化过程是：将内能转化为 能再转化为 能．
4.内燃机是将内能转化为是 冲程．
5.如图所示，试管内水蒸气将塞子推出的过程，水蒸气
的 能转化为塞子的机械能。四冲程汽油机工作
过程中的 冲程与上述能量转化过程相同。
6.单缸四冲程柴油机，做功冲程将 能转化为 能，其它三个冲程是靠安装在曲轴上的飞轮的 来完成的。7.下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况．关于对图中①②③④的补充正确的是（ ）
A．①做功冲程 ②内能转化为机械能 ③压缩冲程 ④机械能转化为内能
B．①压缩冲程 ②内能转化为机械能 ③做功冲程 ④机械能转化为内能
C．①压缩冲程 ②机械能转化为内能 ③做功冲程 ④内能转化为机械能．
D．①做功冲程 ②机械能转化为内能 ③压缩冲程 ④内能转化为机械能
8、如图所示是内燃机的四个冲程，其中属于压缩冲程的是（ ）
9．某机器的能量流向图如图 1 所示，据此推测该机器可能是（ ）
A．热机B．电动机
C．发电机D．电热水器
10．如图所示是内燃机的四个冲程，其中属于压缩冲程
的是（ ）
11.用酒精灯给试管中的水加热，如图1所示，在软木塞被冲出试管口的过程中，下列说法正确的是（ ）
A.水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能增大
B.水蒸气的内能转化为软木塞的机械能
C.能量的转化形式与热机压缩冲程能量转化相同
D.软木塞的机械能守恒
12．摩托车上的热机工作时提供动力的是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
提高练习
13.发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能与品质，现代汽车主要分汽油与柴油两类发动机，其中汽油发动机提供动力的是内燃机的气缸。某台以汽油为燃料的汽车，发动机内有四个气缸，其相关数据如下表所示：
（1）汽车以100Km/h的速度匀速运动时发动机的输出功率最大，则1min内有用功 。
（2）汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程，一个气缸正常工作四个冲程的顺序是
，图所示的燃机给汽车提供动力。
(3) 汽车的排气量是指发动机气缸的工作容积，汽车排气量越大，功率越大。空燃比
指汽缸内空气和燃油的质量比。
当汽车以100Km/h的速度匀速行驶时，根据表中数据求汽车发动机的效率。
（计算结果保留一位小数）
答案；1.内；化学；内；机械 2.做功；做功．3.机械能 电 4.机械 压缩 5.内；做功
6.内；机械；惯性 7. D 7.B 8.A 9.A 10.B 11.C
第二节 热机的效率
自学提纲：
基础练习 1．在热机里，用来______那部分能量和_________的能量之比，叫做热机的效率．
2．在热机的各种损失中，_______的能量最多．设法利用这些能量，
是提高燃料利用率的重要措施
3．甲内燃机比乙内燃机的效率高，表示（ ）．
A．甲的功率比较大B．甲燃烧需要的燃料较少
C．工作时间相同，甲耗油较少D．甲把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的比例较大
4．柴油机效率比汽油机效率高，是因为（ ）．
A．柴油的燃烧值较大B．柴油机点火方式为压燃式
C．柴油机内压缩空气的压强和温度比较高D．柴油机的构造所决定
5．为了提高热机效率，应尽可能做到（ ）．
A．采用优质燃料B．降低热机功率
C．减少热机的各种热损失，保持良好的润滑 D．避免使用热机
6．大型火力发电厂里使用的热机是（ ）．
A．汽油机 B．柴油机 C．喷气发动机 D．蒸汽轮机或燃气轮机
7．关于热机的效率，下列说法正确的是（ ）．
A．蒸汽机效率比内燃机高B．热机的功率越大，它的效率一定越高
C．热机的效率是热机性能的重要指标 D．热机使用的燃料燃烧值越大，热机效率就越高． 提高练习
8. 中国南海海底探明有大量的“可燃冰”, 同等条件下, “可燃冰” 完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍, 说明“可燃冰”_____的很大; 以10 倍的关系粗略计算, 1kg “可燃冰” 完全燃烧放出的热量可以使_____kg 的水从20℃加热至60℃。[ q煤气= 4. 2 ×107 J/ kg, 水的比热容c = 4. 2 ×103 J/ ( kg·℃) ]
9.王磊家最近开通了天然气，细心的他发现同样条件下烧开同一壶水比过去用液化气所用时间短了，这主要是由于两种燃料的 不同；若现将1.5kg初温为20℃的水烧开（标准大气压下），需要吸收的热量为 ．已知水的比热容为4.2×10J/（kg•℃）． 3
10．西气东输工程让南宁市民用上了物美价廉的天然气。在标准大气压下，将质量为100kg、温度为20℃的水加热至沸腾，至少需要吸收_________J的热量，这相当于完全燃烧_________m³的天然气放出的热量。[c水 =4.2×10³J/（kg·℃），天然气的热值为8×107J/m³]
11．每年麦收时节，农民往往把麦秸杆堆在田里焚烧，这样既污染环境，又浪费资源。 据测算，1t麦秸杆在沼气池中可以产生270m3沼气，剩余的残渣还是优质有机肥料。统计表明，荆州市农村一个村一般每年可产生500t麦秸杆，若这些麦秸杆用来在沼气池中产生沼气，产生的沼气完全燃烧后，可以放出 J的热量；在标准大气压下，可以将 壶装有质量为2.5kg、初温为20℃的水烧开。[沼气的热值为1.9×107J/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）]
12．已知煤气的热值为3.6×107J/m3，0.28m3的煤气完全燃烧放出的热量是多少？若这些热
量的50%被温度为20℃，质量为30kg的水吸收，则水温升高多少？[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
13.“五一”假期，小明一家驱车外出旅游。当汽车以108km/h的速度在高速公路上匀速直 线行驶时，汽车受到的阻力是整车重的0.08倍，效率为4O％。已知汽车整车质量为
71375kg，油箱容积为50L。（汽油热值q=3.3×10J/L，g=10N/kg)
（1）这时汽车牵引力做功的功率是多少？
（2）该车加一满箱汽油，按照以上速度最多可以匀速直线行驶多远的路程？
答案：1.做有用功；燃料完全燃烧放出 2．废气带走 3．D 4．C 5．C 6．D 7．C
3 5 8.热值, 2. 5 ×10
12解：根据Q
9.热值；5.04×1010.3.36×107 ；0.042 11.2.565×10；3×10 126=mq得： Q=0.28m3⨯3.6⨯107J/m3 =1.00⨯871J0 t得：X Kb 1. Co m 根据公式Q=cm
Q1.008⨯107J⨯50%t===40C cm4.2⨯103J/(kg⋅︒C)⨯30kg
13.解（1）v=108km/h=30m/s
F=f=0.08G=0.08mg
=0.08×1375kg×10N/kg=1100N„„„„„„„„（1分）
P=WFs==Fv=1100N⨯30m/s=33000W„„„„„„„„„„„„（1分） tt
„„„„„„„（1分） „„„„„„„（1分）„„„„„„„（1分）98W总=qV=3.3⨯107J/L⨯50L=1.65⨯109J(2)W有=ηW总=40%⨯1.65⨯10J=6.6⨯10J 6.6⨯108Js===6⨯105m=600kmF1100N
W有
第三节 能量的转化和守恒
自学提纲：
1，能量守恒定律：能量既不会凭空 ，也不会凭空 ，它只会从一种形式 为 其他形式，或者从一个物体 到其他物体，而在转化和转移的过程中， 能量的总量 。
2，永动机永远不可能实现，因为它违背了能量守恒定律
基础练习 1．从能的转化和守恒的观点来看，用热传递来改变物体的内能，实际上是 的过程，用做功方法来改变物体的内能，实际上是 的过程．
2．英国物理学家法拉第经过10年不懈努力，终于在1831年发现了电磁感应现象，导致发电机的发明，实现了电能的大规模生产。我国兴建的长江三峡发电机组，是通过 能转化为电能。福州市即将兴建的垃圾焚烧电厂，是将垃圾焚烧后获得的 能。最终转化为电能。
3．当水壶中的水烧开时，壶盖会被顶起，从能量转化的观点看，这是水蒸气的 能转化为壶盖的 能。
4．能量转化与守恒是自然界的基本规律之一，下列过程中机械能转化为电能的是 （ ）
A．干电池放电 B．给蓄电池充电
C．风力发电 D．电动机带动水泵抽水
5．下列现象中，利用内能做功的是（ ）
A．冬天在户外时两手相搓一会儿就暖和 B．车刀在砂轮的高速磨擦之下溅出火花
C．在烈日之下柏油路面被晒熔化了 D．火箭在“熊熊烈火”的喷射中冲天而起
6．下列说法中错误的是（ ）
A. 能的转化和守恒定律只适用于物体内能的变化
B．只要有能的转化和转移，就一定遵从能量守恒定律
C．能的转化和守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器
D．任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中，消耗多少某种形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能的总量是保持不变
7．我市大力发展火力发电，火电厂进的是“煤”，出的是“电”，在这个过程中能量的转化是（ ）
A．机械能→内能→化学→能电能 B．化学能→内能→机械能→电能
C．化学能→重力势能→动能→电能 D．内能→化学能→机械能→电能
8.下列过程中，属于内能转化为机械能的是（ ）
A．寒冷天气快速搓手，手会感到暖和
B．水轮机带动发电机发电
C．烧红的铁块放入水中，冷水变热
D．壶中的水沸腾时，壶盖不断地在跳动
9. 在某密闭隔热的房间内有一电冰箱，现接通电源使电冰箱开始工作，并打开电冰箱的门，则过段时间后室内的温度将（ ）
A．降低 B．不变 C．升高 D．无法判断
10. 2001年3月20日，俄罗斯“和平号”空间站终于走完了它回归地球的全部旅程，坠入
太平洋。这个凝聚着人类智慧结晶的庞然大物在高速坠落的过程中分解成许多碎片，这些碎片在天空中燃烧发光，形成一道道明亮的弧线，请回答：①“和平号”空间站进人大气层后向地球坠落的原因是什么?，②“和平号”空间站在下落过程中分解成许多碎片，这些碎片在空气中燃烧发光的原因是什么?这里有什么形式的能量转化?
提高练习 11．太阳是一个巨大的能源，直接利用太阳能不会污染环境．围绕地球运转的通信卫星，其两翼安装的太阳电池板，能把 能直接转化成 能，供通信卫星使用，太阳能还可以直接转化成内能，现有一太阳能热水器，在晴天，每天可将50kg水从20℃加热到50℃，若燃烧煤气来加热这些水，则至少需要消耗掉 m3的煤气．[已知完全燃烧1立方米煤气可放出3.9×107J的热量，水的比热为4.2×103J/（kg•℃）]
12．下列事例中，属于做功改变物体内能的是（ ）
A．在火上点燃火柴头，使火柴头温度升高
B．冬天人们围着火炉烤火身体感觉暖和
C．两手互相摩擦，手感觉暖和
D．在阳光照射下，水盆里的水温度升高
13．“五一”黄金周，吴昊同学和爸爸妈妈一起游览花果山，在他们乘坐旅游车沿盘山公路下山的过程中，发现司机师傅要不时地踩踏刹车踏板，当车行驶至中途还要停下来，让工作人员用水龙头向车轮闸片部位喷水。吴昊同学提出了以下几种看法，（ ）
①喷水的主要目的是为了降低车闸的温度，以防车闸因温度过高而损坏
②下山过程中，机械能不变
③下山过程中，重力对汽车不做功
④刹车过程中有部分机械能转化为内能
你认为这些看法中符合实际的是
A．①②④ B．①④ C．①③④ D．①②③④
14．在一定的条件下，各种形式的能量是可以互相转化的．在它们互相转化的过程中，下面说法正确的是（ ）
A．机械能一定守恒 B．各种形式的能都守恒
C．各种形式的能量的总和一定守恒 D．内能一定守恒
15．电动机通电后电动机带动其他机器运转，一段时间后，电动机的外壳就会变得烫手，则下列关于能的转化和守恒的说法中正确的是（ ）
A．电能全部转化为机械能，总的能量守恒
B．电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，总的能量守恒
C．电能全部转化为内能，内能守恒
D．电能转化为机械能和内能，机械能守恒
16．《深圳商报》报道：近日一种新型太阳能公共卫生间落户北京东郊民巷，该卫生间的能源全部由位于顶部的太阳能电池板提供，它还能将多余的能量储存在蓄电池里。这种能量转化和储存的方式是 ( )
A. 太阳能转化为内能，再转化为电能 B．太阳能转化为电能，再转化为化学能
C. 太阳能转化为内能，再转化为化学能 D．大阳能转化为电能．再转化为光能 答案；1；能量转移，能量转化2；机械，内3；内，机械。4C 5D 6A 7B 8D 9C 10 ①受地球的引力；②与空气摩擦生热，机械能转化为内能和光能．11.太阳，电，0.016 12C 13B 14C 15B 16B
第十四章测试题
1. 汽油机的一个工作循环有四个冲程，如右图所示是 冲程. 做功
2..我们每天生火做饭，这是利用内能直接来 ；内能的另一个重要应
用是用它来 ，如今使用的各种热机就是利用这个应用的机器。
3.柴油机和汽油机在构造上的主要区别是：柴油机气缸顶部有，汽油机气缸顶部有 ，在吸气冲程中的不同是：汽油机吸入气缸里的是 ，柴油机吸入气缸里的是 ．
4..太阳是一个巨大的能源，直接利用太阳能不会污染环境．围绕地球运转的通信卫星，其两翼安装的太阳电池板，能把 能直接转化成 能，供通信卫星使用，太阳能还可以直接转化成内能，现有一太阳能热水器，在晴天，每天可将50kg水从20℃加热到50℃，若燃烧煤气来加热这些水，则至少需要消耗掉 m³的煤气．[已知完全燃烧1立方米煤气可放出3.9×10J的热量，水的比热为4.2×10J/（kg·℃）]
5.许多同学喜欢吃烤肉串.炭火烤肉的过程是利用 的方式增加肉的内能，木炭燃烧过程是将 能转化为 能的过程.但科学表明，经常吃烧烤食品有害建康。
6..某中学为学生供应开水，用焦炭作为燃料，已知焦炭的热值是3×107J/kg，现完全燃烧了4.2kg的焦炭，放出的热量 J ；设该热量有25%被水吸收，能将 ㎏的水从25℃加热到100℃。[已知C水=4.2×103J/（kg·℃）]。
7．汽油的热值为4.6×10J/kg，现有汽油2kg，选其中一半完全燃烧，
放出的热量是______J，剩余汽油的热值是______J/kg．
8．如图所示，是电热水器原理的简易示意图，通过开关S可以使热
水器处于加热或保温状态。闭合开关Ｓ时，热
水
器处于
状态。在热水器的蓄水桶中装水至最高水位后，桶中水的质量为10kg，
则把这些水由28℃加热到98℃时需吸收热量 J，相当于完全燃烧 kg焦碳放出的热量。[已知水的比热容为4.2×10 J/(kg·℃)，焦碳的热值为3.0×10 J/kg]
9.下面是小明同学“物理学习笔记”中的摘录，其中正确的是（ ）
A．做功和热传递在改变物体热量上是等效的
B．某种燃料在燃烧时所放出的热量叫做这种燃料的热值
C．热量是在热传递过程中物体内能改变的多少
D．温度越高的物体具有的热量越多
10.有经验的柴油机维修师，不用任何仪器，只是靠近柴油机排气管口观察和闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台柴油机的节能效果，在同样负荷的情况下，关于柴油机的节能效果，下列判断中正确的是（ ）
A．尾气的温度越高，柴油机越节能 B．尾气的温度越低，柴油机越节能
C．尾气的柴油味越浓，柴油机越节能 D．尾气的颜色越发黑，柴油机越节能
11.甲乙两台柴油机，甲的效率低于乙的效率，意义是 （ ）
A.甲的功率大于乙的功率 B.甲消耗的燃料多于乙消耗的燃料
C.乙将燃料燃烧放出的能变成有用功的那部分能的比例比甲大
D.工作相同时间甲消耗的燃料一定比乙少 377
12.关于热机错误的说法是（
A.
B. C.
D.用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率
13.关于四冲程柴油机的压缩冲程，下列说法正确的是 ( )
A．气缸里面的气体质量不变
B．气缸里面的气体压强增大
C．气缸里面的气体温度升高
D．气缸里面气体的内能转化为活塞的机械能
14.如图是四冲程汽油机做功冲程的示意图．汽油燃烧产生高温高压的气
体推动活塞向下运动．在活塞向下运动的过程中，汽缸内气体的（ ）
A 、内能减少 B 、温度降低 C 、密度增大 D 、分子热运动加快
四、计算题（16分）
15..某中学为学生供应开水，用锅炉将200 kg的水从25℃加热到100℃，
燃烧了6 kg的无烟煤。水的比热容是4.2 ×10 J／(kg·℃)，无烟煤的热值是3.4×l 0 J／kg。求：
(1) 锅炉内的水吸收的热量是多少?
(2) 无烟煤完全燃烧放出的热量是多少?
(3) 此锅炉的效率是多少
16.用天然气烧水，燃烧0.5立方米的天然气，使100kg的水从20°C升高到70°C，已知：c水=4.2×10³J/（kg·°C），天然气的热值q=7.0×10J/立方米。求：
1.0.5立方米的天然气完全燃烧放出的热量Q放；
2.水吸收的热量Q吸；
3.燃气灶的效率。
17．一辆汽车，总重为1.2×10N，四个轮胎与地面接触的总面积为0.12m，该车在平直公路上匀速行驶1h，消耗汽油10L，汽油完全燃烧放出的热量有30％转化为机械能。(汽油的热值为4.6 ×10 J
／
kg，密度为0.7 ×10kg／m，g=10N／kg)求： 733427
（1）该车静止在水平路面上时，对路面的压强是多少?
（2）10L汽油完全燃烧放出的热量是多少?
（3）这段时间内该汽车发动机的功率是多少kW?
18.如图所示，把一个底端密闭的薄壁金属管固定在桌上，管里放一些酒精，管口用塞子塞紧，用绳子在管外绕几圈并迅速地来回拉动，一会看到塞子被弹起。
（1）拉动绳子克服摩擦做功，是将 能转化为________能。
（2）请说出该实验中的某一现象并简述其原因。
现象：__________；原因：_______________________。
19.为比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值，小明采用如图
所示的装置进行实验：他将一定质量的酒精和碎纸片分别
放入两个燃烧皿中，点燃它们，分别给装有质量相等的水
的两个相 同烧杯加热，直至酒精和碎纸片完全燃烧．
（1）小明设计了一张记录实验数据的表格，其中①②两项内容漏写了，请你帮他补充完整．
（2）实验后小明根据实验数据利用公式Q=cm△t算出了水吸收的热量，结合“10g酒精”这一数据，算出了酒精的热值，算出的酒精热值是否可靠? ,请说明理由 ．
20.下面是用气球做的两个小实验，试回答相关问题。
(1)如图甲，松开气球的口子，快速放气后会感到气
球变凉，这是因为气体______________导致内能减小。
(2)如图乙，松开气球的口子，气球向后喷出气体的
同时，气球会沿着绳子快速向前飞去，这说明
________________________．
21.某同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系。他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，并每隔1分钟记录了杯中水的温度（见下表）。
（1）在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是（甲图中）：先调整固定 的位置，再调整固定 的位置（选填“A”或“B”）。
（2）为保证实验结论的可靠，实验时应控制两套装置中相同的量有加热时间和水的 、 。
（3）通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热传值较大的是 。
（4）该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量，并记录的数据、利用公式Q吸＝cm（t-t0）计算出了水吸收的热量，他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值。你认为他的计算结果可靠吗？ ，为什么？ 。
22.如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同．燃料的质量都是10g
，甲
、乙烧杯内
的液体质量相同．
（1）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； （2）若液体a的质量为ma，液体b的质量为mb，为了完成实验，则ma
mb（填大于、小于或等于）；
（3）水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），它的物理含
义是 ；
（4）酒精的热值为3.0×107J/kg，完全燃烧10g酒精放出的热量为 J．
答案1， 做功 2,加热，做功3,汽油和空气的混合物，空气 4,太阳，电，0.16； 5,热传递，化学 6,1.26×10,100； 7；4.6×10；4.6×10
9；A10；B11；C12；C13；ABＣ14；ＡＢ
15；①6.3×10J②2.04×10J③30.9％
16；①3.5×10J②2.1×10J③60％
17；①1.2×10Pa②3.22×10J③26.83ｋW
18①机械；内；②木塞被弹起；气体的内能转化为木塞的机械能。
19；（1）①加热后水温②10g碎纸片（2）不可靠；热量不可能完全吸收（燃料不能完全燃烧）
20；(1)对外做功 (2)力能改变物体运动状态（力的作用是相互的）
（3） _煤油__ 。（4） _不可靠__ ， Q吸不等于Q放 ______ 。 22（1）甲、乙
甲、丙
（2）等于；
（3）质量是1kg的水，温度升高（或降低）1℃，吸收（或放出）的热量是4.2
3×10J
5 （4）3×1058877 8，加热；2.94×10；0.098 67877
知识梳理
第十四章 内能的利用
本章题库
一，填空题
基础部分
1.（★）如图表示的是汽油机的_____冲程；在压缩冲程中，是通过____方式增加气体内能 的。做功；做功．
2.（★）下图是某型号空调扇的示意图，空气通过湿帘时，湿帘表面的水在 （不含增加的水蒸气）的内能 。
.
答案：蒸发；吸收；减少
3．（★）第二届亚洲青年运动会将于2013年8月在南京举行。2013年5月8日上午10点20分许，通过万古老的钻木取火方式，在几分钟内采火成功，这个过程中________能转化为________能。之后，用采集的火种点燃亚青会火炬，此过程是通过________方式改变物体内能的。机械；内；热传递．
4. （★★）中国南海海底探明有大量的“可燃冰”, 同等条件下, “可燃冰” 完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍, 说明“可燃冰”_____的很大; 以10 倍的关系粗略计算, 1kg “可燃冰” 完全燃烧放出的热量可以使_____kg 的水从20℃加热至60℃。[ q煤气= 4. 2 ×107 J/ kg, 水的比热容c = 4. 2 ×103 J/ ( kg·℃) ]
3热值, 2. 5 ×10
5.（★★）为节能环保，连云港市的出租车采用天然气作燃料。某出租乍重为1.2x104N，每个轮子与地面的接触面积为0.03m2，该车静止时对水平地面的压强为—Pa。一乘客乘坐该车去90km外的某地，用了1.5h，消耗天然气4kg，则该车的平均速度为—km/h.假设天然气完全燃烧，将释放—J的热量(天然气的热值q=4.4×107J/kg)。
答案： 1.76×108
6（★★）用煤气灶把2kg，初温为30℃的水烧到80℃，消耗了20g煤气，已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，煤气的热值为4.2×107J/kg，则水吸收的热量为J，煤气完全燃烧放出的热量为 J，煤气灶烧水的效率为 %
4.2×105 8.4×105 50
7．（★）在绵阳很多较偏远的农村还没有用上天然气，使用的是瓶装的液化气，每瓶中装
7入液化气的质量为20kg，液化气的热值取4.2×10J/kg，每瓶液化气全部燃烧放出的热量是
J，若放出的热量有50%被利用，可把 kg的水从20℃加热到100℃．（C水=4.2×10J/kg．℃）
83答案8.4×10
8. （★）汽油机的一个工作循环有四个冲程，上右图所示是. 做功
3
9．（★）如图表示的是汽油机的_____冲程；在压
缩冲程中，是通过____方式增加气体内能的。
做功；做功．
10．（★）如图表示的是汽油机的_____冲程；在压
缩冲程中，是通过____方式增加气体内能的。
做功；做功．
11.（★）内燃机是将内能转化为机械能转化为内能的冲程是 冲程．答案：机械 压缩
12．（★） 在汽油机的四个冲程中，机械能转化为内能的是如题12 图所示汽油机正在进行的是 冲程已知汽油的热值为4.6×
107J /kg ，则完全燃烧100g汽油放出的热量为
13能转化为机械能。答案： 内
14． 在汽油机的四个冲程中，机械能转化为内能的是12 图所示汽油机正
在进行的是 冲程已知汽油的热值为4.6×107J /kg ，则完全燃烧100g汽油放出的热
量为 J . 答案： 压缩 做功 4.6×106
15.（★★★）如图所示，试管内水蒸气将塞子推出的过程，水蒸气的 能转化为塞子
的机械能。四冲程汽油机工作过程中的 冲程与上述能量转化过程相同。
答案：内；做功
16.（★★★）王磊家最近开通了天然气，细心的他发现同样条件下烧开同一壶水比过去用
液化气所用时间短了，这主要是由于两种燃料的 不同；若现将1.5kg初温为20℃的水
烧开（标准大气压下），需要吸收的热量为 ．已知水的比热容为4.2×10J/（kg•℃）． 3
答案：热值；5.04×10 5
17.（★）热机是一种把内能转化为_______能的机器，请举出一种生产生活中使用的热机
___________。
机械；内燃机
18．（★）汽油的热值为4.6×10J/kg，现有汽油2kg，选其中一半完全燃烧，放出的热量
是______J，剩余汽油的热值是______J/kg．
34.4.6×10；4.6×10 777
19．（★）如图所示为试验中的太阳能汽车，在工作时，先将太阳能转化为______能，然后
再转化为汽车的______能。
答案.电（化学）；动（机械）
20．（★）国家“西气东输”工程正源源不断地向我市输送清洁能
源——天然气。天然气燃烧时，可以将________能转化为内能。已知天然气的热值为
4×10J/m,则每输送100m的天然气，完全燃烧后就相当于向我市输送了_____________J的
能量。
答案.化学；4×10 9 733
21（★）．我国的长征系列运载火箭顺利完成了多项发射任务。火箭在加速上升过程中，燃
料燃烧时化学能转化为 能，从而使火箭的机械能增大；火箭利用向后喷出气流而使
自身受力前进，这是运用了力的作用是 的原理。 答案.内(或热)；相互
22（★）．单缸四冲程柴油机，做功冲程将 能转化为 能，其它三个冲程
是靠安装在曲轴上的飞轮的 来完成的。答案.内；机械；惯性
23. （★）纳米是长度单位，1nm= m。图示为世界上最小的发电机——纳米发电机。纳
米发电机主要依靠氧化锌等晶体材料在机械压力作用下产生电压，实现将 能转化为 能，为纳米器件提供电力。
答案.10；机械；电
24（★）．随着经济的发展，汽车已进入了普通百姓的家庭。
在挑选汽车时，发动机（汽油机）效率的高低是区分汽车优劣
的重要指标之一。有经验的司机可以通过闻尾气的气味做出初
步的判断。输出功率相同时，汽油味越淡，汽车发动机效率越 ，原因是 。答案.高；燃料（或汽油）燃烧充分，效率高。（只要答出“燃料（或汽油）燃烧充
分”就可得分）
-9
25．（★）如图所示，一个纸风车放在点燃的酒精灯火焰上方，风
车会转动起来。在整个过程中是由酒精的 能最终转化为
风车的 能。
答案.化学；机械（或动）
26．（★） 图中甲、乙表示四冲程内燃机的两个冲程，从气门的启、
闭和活塞的运动可以判定：做功冲程是_____图，压缩冲程是_____图。
答案.甲；乙
27．（★） 如图所示，是四冲程汽油机工作的部分冲程示意图，其中 图是做功冲程， 图是依靠飞轮的惯性来完成的冲程。
答案.乙；甲
28．（★）热机是将内能转化为______能的机器，它的发明带来了人类历史上的第一次工业革命。当今人们生活中不可或缺的机器大多是利用电力驱动的，这就是______机，请写出一件内部含有此部件的家用电器：_________。答案.机械；电动；电风扇等
29．（★★）如图所示，是电热水器原理的简易示意图，通过开关S
可以使热水器处于加热或保温状态。闭合开关Ｓ时，热水器处于 状态。在热水器的蓄水桶中装水至最高水位后，桶中水的质量
为10kg，则把这些水由28℃加热到98℃时需吸收热量 J，相
当于完全燃烧 kg焦碳放出的热量。[已知水的比热容为4.2×10
3 J/(kg·℃)，焦碳的热值为3.0×10 J/kg]答案.加热；2.94×10；0.098 76
30.（★★★）2011年3月11日，日本东北部海域发生里氏9.0级强震并引发海啸，造成重大人员伤亡和财产损失．地震发生后，地震波在地球内部以大约6.5km/s的速度传播．地震引发的海啸最高达到24m．海啸造成日本福岛第一核电站发生严重核泄漏事故．
根据以上材料，回答下列问题：
（1）本次地震中，某一地震台距震源130km，则地震发生 s后，该地震台接收到由震源传来的地震波；
（2）如图（甲）所示，海啸发生时，A点的压强由于海啸增加了 Pa．已知海水的密度ρ=1.03×10kg/m，g取10N/kg，结果保留两位有效数字． 33
（3）如图（乙）所示，核反应堆工作时，将铀核裂变释放的 能转化为蒸汽的内能，然后将高温高压的蒸汽通入涡轮机中，驱动涡轮机转动，使蒸汽的内能转化为涡轮机的 能，并带动发电机，使 能转化成 能．
答案.（1）20 （2）2.5×10 （3）核；机械；机械；电 5
31．（★★）科技人员设计了一种可移动式太阳能水上漂浮房，它具有冬暖夏凉的优点，不仅为人们到海滨旅游提供了方便，而且节约了能源，减轻了对环境的污染。某可移动太阳能水上漂浮房的屋顶安装了太阳能电池板，接收太阳能的功率为9.0×10W，能为该房供应热水和在水上移动提供能量。
（1）漂浮房冬暖夏凉是利用了水的_______比较大的特点；
（2）太阳能电池板将太阳能转化为_______能。若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮房前进所需的能量，漂浮房在平静的水面以2.5m/s的速度做匀速直线运动，受到水平方向的牵引力为800N，则漂浮房受到的阻力大小为_________N，太阳能转化为机械能的效率为____________。答案.（1）比热容 （2）电 800 22.2%
32．（★★）四冲程汽油机的哪个冲程使汽车获得动力？详细分析这个冲程中的能量是如何转化的？答案.做功冲程；首先燃料的化学能转化为内能，然后内能又转化为机械能
33.在四冲程内燃机的做功冲程中，答案:内能 3
二选择题
1. （★★）下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况．关于对图中①②③④的补充正确的是（ ）D
A．①做功冲程 ②内能转化为机械能 ③压缩冲程 ④机械能转化为内能
B．①压缩冲程 ②内能转化为机械能 ③做功冲程 ④机械能转化为内能
C．①压缩冲程 ②机械能转化为内能 ③做功冲程 ④内能转化为机械能．
D．①做功冲程 ②机械能转化为内能 ③压缩冲程 ④内能转化为机械能
2．（★）某机器的能量流向图如图 1 所示，据此推测该机器可能是（ ）A
A．热机B．电动机
C．发电机D．电热水器
3．（★）如图所示是内燃机的四个冲程，其中属于压缩
冲程的是（ ）
A
4、（★）如图所示是内燃机的四个冲程，其中属于压缩冲程的是（ ）
B
5、（★）图1是内燃机的某冲程工作示意图，以下改变内能方式与此相同的是( )Ｂ
A．烤火取暖 B．搓手取暖 C．向手“呵气”取暖 D．用热水袋取暖
6．（★）四冲程汽油机在工作过程中，将内能转化为机械能的冲程是（ ） 答案：C；
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲 D．排气冲程
7.（★）用酒精灯给试管中的水加热，如图1所示，在软木塞被冲出试管口的过程中，下列说法正确的是（ ） Ｂ
A.水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能增大
B.水蒸气的内能转化为软木塞的机械能
C.能量的转化形式与热机压缩冲程能量转化相同
D.软木塞的机械能守恒
8．（★）摩托车上的热机工作时提供动力的是（ ） C
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
9．（★）四冲程内燃机工作时，将内能转化为机械能的冲程是（ ） C
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
11．（★）用酒精灯给试管加热，如图所示，试管口软木塞冲出的过程中，下列说法正确的是 ( ) B
A．水蒸气对软木塞做功，水蒸气内能增大
B．水蒸气的内能转化为软木塞的机械能
C．能量的转化与热机压缩冲程能量转化相同
D．试管口的“白气”是水蒸气汽化形成的
12.（★）双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料，以下说法正确的是（ ）C
A.燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
B.以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100%
C.在压缩冲程中，燃料混合物的温度升高，内能增大
D.汽油与天然气相比，燃烧时汽油对环境的污染较小
13．（★）下列说法正确的是（ ）C
A．电动汽车的核心部件——电动机是热机的一种
B．汽油机的压缩冲程，主要将内能转化为机械能
C．汽车发动机用水作冷却液，主要是利用水比热容大的特点
D．汽车司机开车时要系好安全带，是为了减小刹车时人的惯性
14.（2011年中考•福建泉州卷）以下交通工具中，常用汽油机作为动力装置的是（ ）A
A.小轿车 B.载重卡车 C.远洋轮船 D.动车
15．（★）下图四种车辆中适合使用汽油机做动力的是（ ）.D
16．（★）下列过程中，将内能转化为机械能的是（ ）D
A．流星在大气层中穿行 B．用热水泡脚．脚感觉暖和
C．汽油机的压缩冲程 D．水沸腾时水蒸气顶起水壶盖
17.（★）下列有关能量转化的说法中正确的是（ ）C
A.跳伞运动员在空中匀速下落过程是将重力势能转化为动能
B.拉弓射箭过程是将动能转化为弹性势能
C.太阳能热水器将太阳能转化为内能
D.电风扇工作时将机械能转化为电能
18．（★）下列有关能量转化的说法错误的是（ ）C
A．核电站发电——核能转化为电能 B．电饭锅烧饭——电能转化为内能
C．热机工作——机械能转化为内能 D．太阳能电池一一太阳能转化为电能
19．（★）下图所示是汽油机工作时各种冲程的示意图，其中表示做功冲程的是（ ） C
20．（★）摩托车上的热机工作时提供动力的冲程是（ ）C
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
21．（★）汽油机由四个冲程不断循环来保证连续工作。其中将内能转化为机械能的是（ ）C
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
22．（★★）如图所示为核电站发电流程图，在核电站发电过程中，能量转化的先后顺序是（ ）C
A.核能，化学能，机械能，电能 B.核能，机械能，内能，电能
C.核能，内能，机械能，电能 D.核能，内能，化学能，电能
23．（★★）高铁动车组在高速行驶时是利用车上电动机提供的动力，到站前又可以先停止供电，车速从200km／h减至90km／h，这段时间是利用车的惯性前进，磁场中线圈随车轮一起转动，产生感应电流，在90km／h以下才进行机械刹车，这样既可以减少机械磨损又可以节约能源。整个过程中没有涉及到的能量转化的是（ ）D
A．电能转化为机械能 B．机械能转化为电能 C．机械能转化为内能 D．内能转化为机械能
24．（★）关于四冲程柴油机的压缩冲程，下列说法正确的是（ ）ABC
A．气缸里面的气体质量不变
B．气缸里面的气体压强增大
C．气缸里面的气体温度升高
D．气缸里面气体的内能转化为活塞的机械能
25.（★★★）下面流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环和涉及到的主要能量转化情况的，下列关于图中①②③④的补充正确的是（ ）C
A．①做功冲程②内能转化为机械能③压缩冲程④机械能转化为内能
B．①压缩冲程②内能转化为机械能③做功冲程④机械能转化为内能
C．①压缩冲程②机械能转化为内能③做功冲程④内能转化为机械能
D．①做功冲程②机械能转化为内能③压缩冲程④内能转化为机械能
26．（★）四冲程汽油机在工作过程中，将内能转化为机械能的冲程是（ ）C
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲 D．排气冲程
27．（★）摩托车上的热机工作时提供动力的是（ ）C
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 三计算题（★★★）
1．已知煤气的热值为3.6×107J/m3，0.28m3的煤气完全燃烧放出的热量是多少？若这些热量
的50%被温度为20℃，质量为30kg的水吸收，则水温升高多少？[c水=4.2×103J/(kg·℃)] 解：根据Q
=mq得： Q=0.28m3⨯3.6⨯107J/m3 =1.00⨯871J0[ t得：X Kb 1. Co m 根据公式Q=cm
Q1.008⨯107J⨯50%t===40C 3︒cm4.2⨯10J/(kg⋅C)⨯30kg
2．太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之能热水器每小时平均接收4.2×106J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃．求：
(1)热水器中的水吸收的热量Q；[水的比热容C=4.2×103J/(kg．℃)]
(2)热水器5小时内接收到的太阳能E；
(3)热水器的效率η；
(4)若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（煤气的热值q=4.2×107J/kg，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收）
答案：(1)8.4×106J (2)2.1×107J (3)40% (4)0.2kg
3.“五一”假期，小明一家驱车外出旅游。当汽车以108km/h的速度在高速公路上匀速直 线行驶时，汽车受到的阻力是整车重的0.08倍，效率为4O％。已知汽车整车质量为
71375kg，油箱容积为50L。（汽油热值q=3.3×10J/L，g=10N/kg)
（1）这时汽车牵引力做功的功率是多少？
（2）该车加一满箱汽油，按照以上速度最多可以匀速直线行驶多远的路程？
答案：解（1）v=108km/h=30m/s
F=f=0.08G=0.08mg
=0.08×1375kg×10N/kg=1100N„„„„„„„„（1分）
P=WFs==Fv=1100N⨯30m/s=33000W„„„„„„„„„„„„（1分） tt
W总=qV=3.3⨯107J/L⨯50L=1.65⨯109J
(2)W有=ηW总=40%⨯1.65⨯10J=6.6⨯10J 98„„„„„„„（1分） „„„„„„„（1分）„„„„„„„（1分）6.6⨯108Js===6⨯105m=600kmF1100NW有
4．随着生活条件的改善，小明家住上了新楼房，新楼使用的是天然气。小明想：将一壶水
烧开究竟需要多少天然气呢？他通过实践收集如下数据：水壶里放入2000cm3、20℃的
水，大火加热直至沸腾。又在物理书中查到天然气热值为8×107J/m3。［气压为1标准大
气压；c水＝4.2×103J／(kg·℃)］
（1）烧开这壶水，水需要吸收多少热量？
（2）如果小明家天然气炉具的效率是40%，烧开这壶水，需要燃烧多少m3的天
然气？
33解：ｍ =ρV＝1.0 g/cｍ×2000cｍ＝2000g=2kg „„„„„（2分）
水吸收的热量：
3 Q吸 =c水m水（t－t0）= 4.2×10J/（kg·℃）×2kg×（100℃－20℃）
5 = 6.72×10J„„„„„„„„„„„（2分）
Q吸6.72×105J Q放 = η＝40%= 1.68×106J„„„„„„„„„„（1分）
Q放 V = q= 8×107J/m3 = 2.1×10-2ｍ3 „„„„„„„„„„（ 1分） 1.68×106J
答：水需要吸收热量6.72×105J，烧开这壶水，需要燃烧2.1×10-2m 3的天然气
5．随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了百姓人家。一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20 kW。若小汽车行驶的距离为100km，汽油的热值q＝4.6×10J/kg，小汽车发动机的效率为25％。求小汽车在这段路程中：
（1）运动的时间；（2）发动机所做的功；（3）消耗汽油的质量。
解：（1）小汽车的速度v＝72km/h＝20m/s，运动的时间t=s/v=100×10m/20m/s=5×10s。 337
（2）发动机做的功W=Pt=20×10W×5×10s=1×10J。 338
（3）汽油完全燃烧放出的热量Q=mq，又因为Q=W/η，故
m=Q/q=W/ηq=1×108J/ （25％ ×4.6×107J/kg）=8.7kg。
6．福州首辆油电混合动力公交车于今年3月28日正式上路，这种公交车比普通公交车节能30%以上，百公里仅消耗柴油26kg，这些柴油完全燃烧放出的热量是多少？（柴油的热值q＝3.3×10J/kg） 7
解：Q放=mq=26kg×3.3×10J/kg=8.58×10J，即这些柴油完全燃烧放出的热量是78
8.58×10J。 8
7．如图所示是家庭中所用的一种电水壶的外形及其铭牌，请你根据图中所提供的信息完成以下问题：
（1）图乙中观察壶内水位的玻璃管利用 原理来工作。
（2）已知壶中装满水时水位高为10cm，此时水对水壶底的压强是多少？
（3）把初温为20℃的一满壶水在一个标准大气压下烧开，水需要吸收多少热量?
（4）在不计热量损失的情况下，电水壶正常工作时烧开一满壶水需要多长时间？
(c水=4.2×10J/（kg·℃）、 g=10N/kg) 3
解：（1）壶内水位的玻璃管是根据连通器的原理来工作的．
（2）水对壶底的压强：P=ρgh=1.0×10kg/m×10N/kg×0.1m=1.0×10Pa． 333
（3）装满水时水的质量：m=ρV=1.0×10kg/m×1.2×10m=1.2kg，烧开水吸收的热
量：Q=cm（t﹣t0）=4.2×10J/（kg•℃）×1.2kg×（100℃﹣20℃）=4.032×10J． 3533﹣33
（4）烧开一满壶水的时间：t==≈269s。
88．据估计，全国一年可产生城市生活垃圾约5.6×10t，焚烧生活垃圾释放的热量为我所用，
是综合利用垃圾的一种方法。若燃烧1t生活垃圾可以放出1.176×10J的热量，问： 10
（1）1.176×10J的热量相当于完全燃烧多少焦碳产生的热量? 10
（2）1.176×10J的热量可以在一个标准大气压下将多少体积的水由20℃加热到沸腾? 10
（ρ水=1.0×10kg／m，c水=4.2×10J／(kg·℃)，q焦碳=3.0×10J／kg） 3337
3.答案（1）392kg （2）35m
9.小丽家电热淋浴器的额定功率为2000W，水箱最多可容纳50kg水，注满水的淋浴器连续正常加热40min，淋浴器上温度示数由22℃上升到42℃。求：c水=4.2×10J/kg·℃ 3
（1）此过程中水箱中水吸收的热量；
（2）该电热淋浴器加热时的热效率。
.答案（1）4.2×10J （2）87.5% 6
10.天然气灶烧水，燃烧0.5m的天然气，使100kg的水从20℃升高到70℃。已知水的比热容为c=4 .2×10J/（kg•℃），天然气的热值为q=7.0×10J/m。求： 3733
（1）0.5m天然气完全燃烧放出的热量Q放； 3
（2）水吸收的热量Q吸；
（3）燃气灶的效率η。
解：（1）0.5m天然气完全燃烧放出的热量Q放=qV=7.0×10J/m×0.5m=3.5×10J/m。 373373
（2）水吸收的热量Q吸=cmΔt=4 .2×10J/（kg•℃）×100kg×（70℃-20℃）=2.1×10J。 37
（3）燃气灶的效率η=Q吸/Q放=2.1×10J/3.5×10J/m=60%。 77311.小明家利用天然气灶烧水，把质量为1kg的20℃的水烧开（在标准大气压下）。【水的比热容c水＝4.2×10J/（kg·℃）】 3
（1）通过观察天燃气表得知消耗了0.01m的天然气，如果天然气的密度为0.7kg/m，烧
水时消耗天然气多少千克？
（2）在此过程中水需要吸收多少热量？
（3）用额定功率是800W的电热壶在220V额定电压下，烧开同样质量的水，若电能转化
为内能的效率是84%，则通电时间是多少？
解：（1）消耗天然气的质量m=ρV=0.7kg /m×0.01m=0.007kg。 3333
（2）水需要吸收的热量Q吸=cm（t－t0）=4.2×10J/（kg·℃）×1kg×（100℃-20℃）
=3.36×10J。 53
（3）电能转化为内能的效率η=84% ，即η==84%，可得Q吸=ηQ放；而电热壶放出Q放
=Pt；综合以上关系t=500s
12．一辆汽车，总重为1.2×10N，四个轮胎与地面接触的总面积为0.12m，该车在平直公路上匀速行驶1h，消耗汽油10L，汽油完全燃烧放出的热量有30％转化为机械能。(汽油的热值为4.6 ×10 J／kg，密度为0.7 ×10kg／m，g=10N／kg)求： 73342
（1）该车静止在水平路面上时，对路面的压强是多少?
（2）10L汽油完全燃烧放出的热量是多少?
（3）这段时间内该汽车发动机的功率是多少kW?(功率的计算结果保留小数点后一位)
解：（1）知道汽车总重，又在水平路面上，可求汽车对路面的压力，又知道受力面积，利用压强公式求汽车对路面的压强。
∵汽车静止在水平路面上，∴汽车对路面的压力：F=G=1.2×10N，汽车对路面的压强： 4
（2））知道汽油的体积和汽油的密度，利用密度公式求汽油的质量，再利用燃料完全燃
烧公式Q放=mq求10L汽油完全燃烧放出的热量。
V=10L=0.01m3，汽油的质量：m=ρV=0.7×103kg/m3×0.01m3=7kg，汽油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=7kg×4.6×10J/kg=3.22×10J。 78
（3）根据“汽油完全燃烧放出的热量有30%转化为机械能”求出有用能量（发动机做的
功），再利用功率公式求汽车发动机的功率。
发动机做的有用功：W=Q放×30%=3.22×10J×30%=9.66×10J，汽车发动机的功率：是
26.8kW
13.随着低碳理念的普及，学校科技小组的同学拟设计一种以太阳能电池驱动的汽车．通过查阅资料得知：肇庆地区太阳光垂直照射时，每平方米太阳能电池板最大可提供150W的电功率．拟设计的太阳能汽车质量是500kg，它在平直路面上最快每秒可行驶15m，行驶过程中所受的平均阻力是车重的0.02倍．该汽车的驱动电机能够将90%的电功率转化为牵引汽车前进的机械功率．若该车在平直路面上以最高速度行驶，试通过计算回答下列问题（g取10N/kg）：
（1）驱动电机提供的推力是多少牛？
（2）驱动电机提供的机械功率是多少瓦？
（3）该车的太阳能电池板面积约为多大？（计算结果小数点后保留一位数字）
解：（1）驱动电机提供的推力F=f=0.02G=0.02mg=0.02×500kg×10N/kg=100N．
（2）驱动电机提供的机械功率是P=Fv=100N×15m/s=1500W． 87
（3）电功率转化率η
=
S≈11.1m． 2==90%，所以该车的太阳能电池板面积约为
14．为了利用太阳能资源，节约经营成本，崇左市某大型宾馆在楼顶安装了10台相同的太阳能热水器，每台热水器的水箱容积为200L。在夏季光照条件下，一满箱15℃的水经白天太阳能加热，温度可达到65℃。已知水的比热容为4.2×10J/（kg·℃），天然气的热值为
8.4×10J/kg。求： 73
（1）10台热水器装满水时，温度从15℃升高到65℃吸收了多少热量？（3分）
（2）若这些热量由完全燃烧的天然气提供，需要多少千克天然气？（2分）
解：（1）一台热水器的水箱能容纳的水的质量为m=ρ水V=1.0×103kg/m3×200×10-3m3=200kg，
1台热水器装满水时，温度从15℃升高到65℃，所吸收的热量为
Q吸=c水m(t2－t1) = 4.2×103J/（kg·℃）×200kg×（65℃-15℃）=4.2×107J，
那么，10台热水器装满水时，温度从15℃升高到65℃吸收的热量为Q总=10Q吸=4.2×10J。 8
（2）设10台热水器获得的太阳能相当于质量为 M 的天然气完全燃烧放出的热量，则
Mq=Q总，所以，M =5kg
。即若这些热量由完全燃烧的天然气提供，需要5千克天然气。
15.2010年12月30日通车的湛徐高速，使得从湛江市区到徐闻县海安港口全程只需约1个小时，从而使雷州半岛的居民从此真正进入湛江市“一小时生活圈”．
今年“五·一”期间，爸爸开车带着李兵从湛江市区出发沿湛徐高速到徐闻参观“大汉
三墩”景点，汽车(包括车上的人和物品)质量为1.8×10kg，车轮与地面的总接触面积为0.09m，当汽车以90km/h的速度在平直路面上匀速行驶时，汽车发动机牵引力为1000N，效率为30％，汽油的热值为4．6×10 J／kg(假设汽油完全燃烧，g取10N／kg)．求： 723
（1）汽车静止时对路面的压强；
（2） 汽车以90km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率；
（3）若汽车按照这种方式行驶，这次旅行全程往返250km，牵引力做的功是多少？李兵
应该提醒爸爸至少要加汽油多少kg？
.答案（1）2×10Pa （2）2.5×10W （3）2.5×10J；18.12kg 548
16．如图所示，总质量为1500kg的小汽车每条轮胎与地面的接触面积为0.03m，该车以72km/h的速度由小明家沿水平直路行驶到学校用了0.5h。已知汽车在行驶过程中受到的阻力是车重的0.05倍，g=10N/kg。求：
2
（1）汽车对地面的压强；
（2）小明家到学校的距离；
（3）在此过程中汽车牵引力做的功；
（4）若在此过程中汽车消耗了2kg汽油，汽油的热值为4.5×10J/kg，则汽车能的利用
率多大。
解：（1）汽车对地面的压力大小等于汽车的重力，即F=G=mg=1500kg×10N/kg=15000N，地面的受力面积S=4×0.03m=0.12m，汽车对地面的压强p=F/S=15000N/0.12m=1.25×10Pa。 22257
（2）小明家到学校的距离等于汽车在0.5h内行驶的路程，即s=vt=72km/h×0.5h=36km。
（3）因为汽车匀速行驶，所以其在水平方向上必受平衡力的作用，牵引力的大小等于
阻力，即F牵=f=0.05G=0.05×15000N=750N，在此过程中汽车牵引力做的功为W=F牵s=750N×36000m=2.7×107J。
（4）2kg汽油释放的热量为Q=mq=2kg×4.5×10J/kg=9×10J，汽车能的利用率 77
η=W/Q=2.7×10J/9×10J=30%。 77
17.刘芳同学制作了一个底面积为1m的透明玻璃箱，中午测得玻璃箱吸收太阳能的功率为100W，经过太阳100min的照射。则
（1）在这段时间内玻璃箱所吸收太阳的能量是多少?
（2）在玻璃箱内装有质量为l0kg温度是20℃的水，若有42％的太阳能被水吸收，这些
太阳能可以使玻璃箱内的水温度升高到多少℃?
（3）若改用热值为2.1×10J/kg的生物燃油给水加热，燃油完全燃烧所产生的热量只
有20％被水吸收，要使同样的水升高相同的温度至少需要燃烧多少kg的燃油?若燃油的密度为0.75×10kg/m，则这些燃油的体积是多少? 3372
.答案（1）6×10J （2）26℃ （3）0.06kg；80cm 53
18．图6是某太阳能热水器，向其中注入50 kg的水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到50℃。水的比热容是4.2×10J／(kg·℃)。试求：
3
(1)这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少?
(2)如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×10J，则这段时间该热
水器的效率是多少?[来源:学_科_网]
(3)若用煤燃烧来提供2.8×10J的热量，需完全燃烧多少千克煤?（煤的热值约为
3.5×l0J／kg） 777
解：（1）Q吸=cm水(t – t0)=4.2×10 J／(kg·℃)×50kg×(50℃ - 10℃)=8.4×10 J 36
（2）η=Q吸/Q总=8.4×10J／2.8×10J=30％ 67
（3）根据Q放=m煤q可得，需完全燃烧煤：m煤=Q放／q=2.8×10J／3.5×10J／kg=0.8
kg 77
答：(1)这段时间该热水器中的水吸收的热量是8.4×10 J。(2)这段时间该热水器的效
率是30％。 (3)需完全燃烧0.8 kg的煤。
19．阅读下面的短文，回答问题。
太阳能热水器
太阳能热水器能利用太阳能把水从低温加热到高温，以满足人们日常生活的需要。它具
有安全、节能、环保等优点。
如图21所示，太阳能热水器主要由两部分构成：一部分是由许多根玻璃吸热管组成的集
热器，每根玻璃吸热管由双层玻璃管组成，双层玻璃管之间是真空。如图22所示是玻璃吸热管的工作原理图，它的结构与保温瓶的玻璃内胆相似，只是在玻璃吸热管的内表面涂了一层黑色的吸热材料；另一部分是保温储水箱，保温储水箱下部与玻璃吸热管相通。
玻璃吸热管工作原理如图22所示：当太阳光入射到黑色的吸热层上时，黑色吸热层能把
太阳能更有效地转化为热能，将管内的水加热。向光一侧的水被加热后体积增大、密度变小而向上运动；背光一侧的水由于温度较低、密度较大而向下运动，形成冷热水循环，最终整箱水都升高至一定的温度。玻璃吸热管具有吸热保温作用。
请回答以下问题：
6
（1）玻璃吸热管内向光一侧的水吸热后体积增大、密度变小，所受到的浮力_ ___重力。
（2）能否将黑色的吸热材料涂在玻璃吸热管的外表面上?简单说明理由。 。
（3）将质量为100kg的初温为20℃的水加热到60℃，求这些水需要吸收多少热量?[水
的比热容是4.2×10J/（kg・℃）] 3
（4）某品牌太阳能热水器集热器面积为S=2m，热效率为η=40%（即热水器能将照射到玻璃吸热管上的太阳能的40%转化为水的热能），该地点太阳能辐射到地面的平均功率为2P=1.4×103W/m2（即平均每平方米每秒钟太阳辐射能为1.4×103J）。在第（3）小题中水吸收的热量由该热水器提供，求需要加热多少小时?
答案.（1）大于 （2）不能；因为玻璃是热的不良导体，玻璃管中又有真空层，不利于将热量传递给管内的水。 （3）1.68×10J （4）4.17小时 7
20.人类的祖先钻木取火，为人类文明揭开了新的一页。钻木取火的一种方法如图所示，将削尖的木棒伸到木板的洞里，用力压住木棒来回拉动钻弓。木棒在木板的洞里转动时，板与棒互相摩擦，机械能转化为内能，而热集中在洞内，不易散发，提高了木棒尖端的温度，当达到约260℃时木棒便开始燃烧。因木头是热的不良导体，故受热厚度很薄，木棒受热部分的质量只有0.25g。已知：来回拉一次钻弓需1.0s，弓长为s=0. 25m，人拉弓的力为16N，木头比热c=2× 10J／（kg·℃），室温为20℃。问： 3
（1）人来回拉一次钻弓克服摩擦力所做的功为多少？
（2）人克服摩擦力做功使机械能转化为内能，若其中有25％被木棒尖端吸收，则1秒内可使木棒尖端温度提高多少℃？
（3）请你估算用多长时间才能使木棒燃烧起来？
答案.（1）8J （2）4℃ （3）60s
第一节 热机
第1节 热机
自学提纲：
基础练习
1，热机工作需要大量的____能，获得内能的方法是燃料燃烧把____能转化成 能，传给工作物质，工作物质膨胀做功，把内能转化成___能。
2.如图表示的是汽油机的_____冲程；在压缩冲程中，是通过____方式增加气体 内能 的。
3.在我国西藏高原，有一个羊八井地热区，地热电厂担负着拉萨市一部分电力供应。工作流程如图所示，经过地下井→汽轮机→发电机，其能量转化过程是：将内能转化为 能再转化为 能．
4.内燃机是将内能转化为是 冲程．
5.如图所示，试管内水蒸气将塞子推出的过程，水蒸气
的 能转化为塞子的机械能。四冲程汽油机工作
过程中的 冲程与上述能量转化过程相同。
6.单缸四冲程柴油机，做功冲程将 能转化为 能，其它三个冲程是靠安装在曲轴上的飞轮的 来完成的。7.下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况．关于对图中①②③④的补充正确的是（ ）
A．①做功冲程 ②内能转化为机械能 ③压缩冲程 ④机械能转化为内能
B．①压缩冲程 ②内能转化为机械能 ③做功冲程 ④机械能转化为内能
C．①压缩冲程 ②机械能转化为内能 ③做功冲程 ④内能转化为机械能．
D．①做功冲程 ②机械能转化为内能 ③压缩冲程 ④内能转化为机械能
8、如图所示是内燃机的四个冲程，其中属于压缩冲程的是（ ）
9．某机器的能量流向图如图 1 所示，据此推测该机器可能是（ ）
A．热机B．电动机
C．发电机D．电热水器
10．如图所示是内燃机的四个冲程，其中属于压缩冲程
的是（ ）
11.用酒精灯给试管中的水加热，如图1所示，在软木塞被冲出试管口的过程中，下列说法正确的是（ ）
A.水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能增大
B.水蒸气的内能转化为软木塞的机械能
C.能量的转化形式与热机压缩冲程能量转化相同
D.软木塞的机械能守恒
12．摩托车上的热机工作时提供动力的是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
提高练习
13.发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能与品质，现代汽车主要分汽油与柴油两类发动机，其中汽油发动机提供动力的是内燃机的气缸。某台以汽油为燃料的汽车，发动机内有四个气缸，其相关数据如下表所示：
（1）汽车以100Km/h的速度匀速运动时发动机的输出功率最大，则1min内有用功 。
（2）汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程，一个气缸正常工作四个冲程的顺序是
，图所示的燃机给汽车提供动力。
(3) 汽车的排气量是指发动机气缸的工作容积，汽车排气量越大，功率越大。空燃比
指汽缸内空气和燃油的质量比。
当汽车以100Km/h的速度匀速行驶时，根据表中数据求汽车发动机的效率。
（计算结果保留一位小数）
答案；1.内；化学；内；机械 2.做功；做功．3.机械能 电 4.机械 压缩 5.内；做功
6.内；机械；惯性 7. D 7.B 8.A 9.A 10.B 11.C
第二节 热机的效率
自学提纲：
基础练习 1．在热机里，用来______那部分能量和_________的能量之比，叫做热机的效率．
2．在热机的各种损失中，_______的能量最多．设法利用这些能量，
是提高燃料利用率的重要措施
3．甲内燃机比乙内燃机的效率高，表示（ ）．
A．甲的功率比较大B．甲燃烧需要的燃料较少
C．工作时间相同，甲耗油较少D．甲把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的比例较大
4．柴油机效率比汽油机效率高，是因为（ ）．
A．柴油的燃烧值较大B．柴油机点火方式为压燃式
C．柴油机内压缩空气的压强和温度比较高D．柴油机的构造所决定
5．为了提高热机效率，应尽可能做到（ ）．
A．采用优质燃料B．降低热机功率
C．减少热机的各种热损失，保持良好的润滑 D．避免使用热机
6．大型火力发电厂里使用的热机是（ ）．
A．汽油机 B．柴油机 C．喷气发动机 D．蒸汽轮机或燃气轮机
7．关于热机的效率，下列说法正确的是（ ）．
A．蒸汽机效率比内燃机高B．热机的功率越大，它的效率一定越高
C．热机的效率是热机性能的重要指标 D．热机使用的燃料燃烧值越大，热机效率就越高． 提高练习
8. 中国南海海底探明有大量的“可燃冰”, 同等条件下, “可燃冰” 完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍, 说明“可燃冰”_____的很大; 以10 倍的关系粗略计算, 1kg “可燃冰” 完全燃烧放出的热量可以使_____kg 的水从20℃加热至60℃。[ q煤气= 4. 2 ×107 J/ kg, 水的比热容c = 4. 2 ×103 J/ ( kg·℃) ]
9.王磊家最近开通了天然气，细心的他发现同样条件下烧开同一壶水比过去用液化气所用时间短了，这主要是由于两种燃料的 不同；若现将1.5kg初温为20℃的水烧开（标准大气压下），需要吸收的热量为 ．已知水的比热容为4.2×10J/（kg•℃）． 3
10．西气东输工程让南宁市民用上了物美价廉的天然气。在标准大气压下，将质量为100kg、温度为20℃的水加热至沸腾，至少需要吸收_________J的热量，这相当于完全燃烧_________m³的天然气放出的热量。[c水 =4.2×10³J/（kg·℃），天然气的热值为8×107J/m³]
11．每年麦收时节，农民往往把麦秸杆堆在田里焚烧，这样既污染环境，又浪费资源。 据测算，1t麦秸杆在沼气池中可以产生270m3沼气，剩余的残渣还是优质有机肥料。统计表明，荆州市农村一个村一般每年可产生500t麦秸杆，若这些麦秸杆用来在沼气池中产生沼气，产生的沼气完全燃烧后，可以放出 J的热量；在标准大气压下，可以将 壶装有质量为2.5kg、初温为20℃的水烧开。[沼气的热值为1.9×107J/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）]
12．已知煤气的热值为3.6×107J/m3，0.28m3的煤气完全燃烧放出的热量是多少？若这些热
量的50%被温度为20℃，质量为30kg的水吸收，则水温升高多少？[c水=4.2×103J/(kg·℃)]
13.“五一”假期，小明一家驱车外出旅游。当汽车以108km/h的速度在高速公路上匀速直 线行驶时，汽车受到的阻力是整车重的0.08倍，效率为4O％。已知汽车整车质量为
71375kg，油箱容积为50L。（汽油热值q=3.3×10J/L，g=10N/kg)
（1）这时汽车牵引力做功的功率是多少？
（2）该车加一满箱汽油，按照以上速度最多可以匀速直线行驶多远的路程？
答案：1.做有用功；燃料完全燃烧放出 2．废气带走 3．D 4．C 5．C 6．D 7．C
3 5 8.热值, 2. 5 ×10
12解：根据Q
9.热值；5.04×1010.3.36×107 ；0.042 11.2.565×10；3×10 126=mq得： Q=0.28m3⨯3.6⨯107J/m3 =1.00⨯871J0 t得：X Kb 1. Co m 根据公式Q=cm
Q1.008⨯107J⨯50%t===40C cm4.2⨯103J/(kg⋅︒C)⨯30kg
13.解（1）v=108km/h=30m/s
F=f=0.08G=0.08mg
=0.08×1375kg×10N/kg=1100N„„„„„„„„（1分）
P=WFs==Fv=1100N⨯30m/s=33000W„„„„„„„„„„„„（1分） tt
„„„„„„„（1分） „„„„„„„（1分）„„„„„„„（1分）98W总=qV=3.3⨯107J/L⨯50L=1.65⨯109J(2)W有=ηW总=40%⨯1.65⨯10J=6.6⨯10J 6.6⨯108Js===6⨯105m=600kmF1100N
W有
第三节 能量的转化和守恒
自学提纲：
1，能量守恒定律：能量既不会凭空 ，也不会凭空 ，它只会从一种形式 为 其他形式，或者从一个物体 到其他物体，而在转化和转移的过程中， 能量的总量 。
2，永动机永远不可能实现，因为它违背了能量守恒定律
基础练习 1．从能的转化和守恒的观点来看，用热传递来改变物体的内能，实际上是 的过程，用做功方法来改变物体的内能，实际上是 的过程．
2．英国物理学家法拉第经过10年不懈努力，终于在1831年发现了电磁感应现象，导致发电机的发明，实现了电能的大规模生产。我国兴建的长江三峡发电机组，是通过 能转化为电能。福州市即将兴建的垃圾焚烧电厂，是将垃圾焚烧后获得的 能。最终转化为电能。
3．当水壶中的水烧开时，壶盖会被顶起，从能量转化的观点看，这是水蒸气的 能转化为壶盖的 能。
4．能量转化与守恒是自然界的基本规律之一，下列过程中机械能转化为电能的是 （ ）
A．干电池放电 B．给蓄电池充电
C．风力发电 D．电动机带动水泵抽水
5．下列现象中，利用内能做功的是（ ）
A．冬天在户外时两手相搓一会儿就暖和 B．车刀在砂轮的高速磨擦之下溅出火花
C．在烈日之下柏油路面被晒熔化了 D．火箭在“熊熊烈火”的喷射中冲天而起
6．下列说法中错误的是（ ）
A. 能的转化和守恒定律只适用于物体内能的变化
B．只要有能的转化和转移，就一定遵从能量守恒定律
C．能的转化和守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器
D．任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中，消耗多少某种形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能的总量是保持不变
7．我市大力发展火力发电，火电厂进的是“煤”，出的是“电”，在这个过程中能量的转化是（ ）
A．机械能→内能→化学→能电能 B．化学能→内能→机械能→电能
C．化学能→重力势能→动能→电能 D．内能→化学能→机械能→电能
8.下列过程中，属于内能转化为机械能的是（ ）
A．寒冷天气快速搓手，手会感到暖和
B．水轮机带动发电机发电
C．烧红的铁块放入水中，冷水变热
D．壶中的水沸腾时，壶盖不断地在跳动
9. 在某密闭隔热的房间内有一电冰箱，现接通电源使电冰箱开始工作，并打开电冰箱的门，则过段时间后室内的温度将（ ）
A．降低 B．不变 C．升高 D．无法判断
10. 2001年3月20日，俄罗斯“和平号”空间站终于走完了它回归地球的全部旅程，坠入
太平洋。这个凝聚着人类智慧结晶的庞然大物在高速坠落的过程中分解成许多碎片，这些碎片在天空中燃烧发光，形成一道道明亮的弧线，请回答：①“和平号”空间站进人大气层后向地球坠落的原因是什么?，②“和平号”空间站在下落过程中分解成许多碎片，这些碎片在空气中燃烧发光的原因是什么?这里有什么形式的能量转化?
提高练习 11．太阳是一个巨大的能源，直接利用太阳能不会污染环境．围绕地球运转的通信卫星，其两翼安装的太阳电池板，能把 能直接转化成 能，供通信卫星使用，太阳能还可以直接转化成内能，现有一太阳能热水器，在晴天，每天可将50kg水从20℃加热到50℃，若燃烧煤气来加热这些水，则至少需要消耗掉 m3的煤气．[已知完全燃烧1立方米煤气可放出3.9×107J的热量，水的比热为4.2×103J/（kg•℃）]
12．下列事例中，属于做功改变物体内能的是（ ）
A．在火上点燃火柴头，使火柴头温度升高
B．冬天人们围着火炉烤火身体感觉暖和
C．两手互相摩擦，手感觉暖和
D．在阳光照射下，水盆里的水温度升高
13．“五一”黄金周，吴昊同学和爸爸妈妈一起游览花果山，在他们乘坐旅游车沿盘山公路下山的过程中，发现司机师傅要不时地踩踏刹车踏板，当车行驶至中途还要停下来，让工作人员用水龙头向车轮闸片部位喷水。吴昊同学提出了以下几种看法，（ ）
①喷水的主要目的是为了降低车闸的温度，以防车闸因温度过高而损坏
②下山过程中，机械能不变
③下山过程中，重力对汽车不做功
④刹车过程中有部分机械能转化为内能
你认为这些看法中符合实际的是
A．①②④ B．①④ C．①③④ D．①②③④
14．在一定的条件下，各种形式的能量是可以互相转化的．在它们互相转化的过程中，下面说法正确的是（ ）
A．机械能一定守恒 B．各种形式的能都守恒
C．各种形式的能量的总和一定守恒 D．内能一定守恒
15．电动机通电后电动机带动其他机器运转，一段时间后，电动机的外壳就会变得烫手，则下列关于能的转化和守恒的说法中正确的是（ ）
A．电能全部转化为机械能，总的能量守恒
B．电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，总的能量守恒
C．电能全部转化为内能，内能守恒
D．电能转化为机械能和内能，机械能守恒
16．《深圳商报》报道：近日一种新型太阳能公共卫生间落户北京东郊民巷，该卫生间的能源全部由位于顶部的太阳能电池板提供，它还能将多余的能量储存在蓄电池里。这种能量转化和储存的方式是 ( )
A. 太阳能转化为内能，再转化为电能 B．太阳能转化为电能，再转化为化学能
C. 太阳能转化为内能，再转化为化学能 D．大阳能转化为电能．再转化为光能 答案；1；能量转移，能量转化2；机械，内3；内，机械。4C 5D 6A 7B 8D 9C 10 ①受地球的引力；②与空气摩擦生热，机械能转化为内能和光能．11.太阳，电，0.016 12C 13B 14C 15B 16B
第十四章测试题
1. 汽油机的一个工作循环有四个冲程，如右图所示是 冲程. 做功
2..我们每天生火做饭，这是利用内能直接来 ；内能的另一个重要应
用是用它来 ，如今使用的各种热机就是利用这个应用的机器。
3.柴油机和汽油机在构造上的主要区别是：柴油机气缸顶部有，汽油机气缸顶部有 ，在吸气冲程中的不同是：汽油机吸入气缸里的是 ，柴油机吸入气缸里的是 ．
4..太阳是一个巨大的能源，直接利用太阳能不会污染环境．围绕地球运转的通信卫星，其两翼安装的太阳电池板，能把 能直接转化成 能，供通信卫星使用，太阳能还可以直接转化成内能，现有一太阳能热水器，在晴天，每天可将50kg水从20℃加热到50℃，若燃烧煤气来加热这些水，则至少需要消耗掉 m³的煤气．[已知完全燃烧1立方米煤气可放出3.9×10J的热量，水的比热为4.2×10J/（kg·℃）]
5.许多同学喜欢吃烤肉串.炭火烤肉的过程是利用 的方式增加肉的内能，木炭燃烧过程是将 能转化为 能的过程.但科学表明，经常吃烧烤食品有害建康。
6..某中学为学生供应开水，用焦炭作为燃料，已知焦炭的热值是3×107J/kg，现完全燃烧了4.2kg的焦炭，放出的热量 J ；设该热量有25%被水吸收，能将 ㎏的水从25℃加热到100℃。[已知C水=4.2×103J/（kg·℃）]。
7．汽油的热值为4.6×10J/kg，现有汽油2kg，选其中一半完全燃烧，
放出的热量是______J，剩余汽油的热值是______J/kg．
8．如图所示，是电热水器原理的简易示意图，通过开关S可以使热
水器处于加热或保温状态。闭合开关Ｓ时，热
水
器处于
状态。在热水器的蓄水桶中装水至最高水位后，桶中水的质量为10kg，
则把这些水由28℃加热到98℃时需吸收热量 J，相当于完全燃烧 kg焦碳放出的热量。[已知水的比热容为4.2×10 J/(kg·℃)，焦碳的热值为3.0×10 J/kg]
9.下面是小明同学“物理学习笔记”中的摘录，其中正确的是（ ）
A．做功和热传递在改变物体热量上是等效的
B．某种燃料在燃烧时所放出的热量叫做这种燃料的热值
C．热量是在热传递过程中物体内能改变的多少
D．温度越高的物体具有的热量越多
10.有经验的柴油机维修师，不用任何仪器，只是靠近柴油机排气管口观察和闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台柴油机的节能效果，在同样负荷的情况下，关于柴油机的节能效果，下列判断中正确的是（ ）
A．尾气的温度越高，柴油机越节能 B．尾气的温度越低，柴油机越节能
C．尾气的柴油味越浓，柴油机越节能 D．尾气的颜色越发黑，柴油机越节能
11.甲乙两台柴油机，甲的效率低于乙的效率，意义是 （ ）
A.甲的功率大于乙的功率 B.甲消耗的燃料多于乙消耗的燃料
C.乙将燃料燃烧放出的能变成有用功的那部分能的比例比甲大
D.工作相同时间甲消耗的燃料一定比乙少 377
12.关于热机错误的说法是（
A.
B. C.
D.用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率
13.关于四冲程柴油机的压缩冲程，下列说法正确的是 ( )
A．气缸里面的气体质量不变
B．气缸里面的气体压强增大
C．气缸里面的气体温度升高
D．气缸里面气体的内能转化为活塞的机械能
14.如图是四冲程汽油机做功冲程的示意图．汽油燃烧产生高温高压的气
体推动活塞向下运动．在活塞向下运动的过程中，汽缸内气体的（ ）
A 、内能减少 B 、温度降低 C 、密度增大 D 、分子热运动加快
四、计算题（16分）
15..某中学为学生供应开水，用锅炉将200 kg的水从25℃加热到100℃，
燃烧了6 kg的无烟煤。水的比热容是4.2 ×10 J／(kg·℃)，无烟煤的热值是3.4×l 0 J／kg。求：
(1) 锅炉内的水吸收的热量是多少?
(2) 无烟煤完全燃烧放出的热量是多少?
(3) 此锅炉的效率是多少
16.用天然气烧水，燃烧0.5立方米的天然气，使100kg的水从20°C升高到70°C，已知：c水=4.2×10³J/（kg·°C），天然气的热值q=7.0×10J/立方米。求：
1.0.5立方米的天然气完全燃烧放出的热量Q放；
2.水吸收的热量Q吸；
3.燃气灶的效率。
17．一辆汽车，总重为1.2×10N，四个轮胎与地面接触的总面积为0.12m，该车在平直公路上匀速行驶1h，消耗汽油10L，汽油完全燃烧放出的热量有30％转化为机械能。(汽油的热值为4.6 ×10 J
／
kg，密度为0.7 ×10kg／m，g=10N／kg)求： 733427
（1）该车静止在水平路面上时，对路面的压强是多少?
（2）10L汽油完全燃烧放出的热量是多少?
（3）这段时间内该汽车发动机的功率是多少kW?
18.如图所示，把一个底端密闭的薄壁金属管固定在桌上，管里放一些酒精，管口用塞子塞紧，用绳子在管外绕几圈并迅速地来回拉动，一会看到塞子被弹起。
（1）拉动绳子克服摩擦做功，是将 能转化为________能。
（2）请说出该实验中的某一现象并简述其原因。
现象：__________；原因：_______________________。
19.为比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值，小明采用如图
所示的装置进行实验：他将一定质量的酒精和碎纸片分别
放入两个燃烧皿中，点燃它们，分别给装有质量相等的水
的两个相 同烧杯加热，直至酒精和碎纸片完全燃烧．
（1）小明设计了一张记录实验数据的表格，其中①②两项内容漏写了，请你帮他补充完整．
（2）实验后小明根据实验数据利用公式Q=cm△t算出了水吸收的热量，结合“10g酒精”这一数据，算出了酒精的热值，算出的酒精热值是否可靠? ,请说明理由 ．
20.下面是用气球做的两个小实验，试回答相关问题。
(1)如图甲，松开气球的口子，快速放气后会感到气
球变凉，这是因为气体______________导致内能减小。
(2)如图乙，松开气球的口子，气球向后喷出气体的
同时，气球会沿着绳子快速向前飞去，这说明
________________________．
21.某同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系。他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，并每隔1分钟记录了杯中水的温度（见下表）。
（1）在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是（甲图中）：先调整固定 的位置，再调整固定 的位置（选填“A”或“B”）。
（2）为保证实验结论的可靠，实验时应控制两套装置中相同的量有加热时间和水的 、 。
（3）通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热传值较大的是 。
（4）该同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及两油灯中燃料的质量，并记录的数据、利用公式Q吸＝cm（t-t0）计算出了水吸收的热量，他认为通过这些数据能准确地计算出煤油和菜籽油的热值。你认为他的计算结果可靠吗？ ，为什么？ 。
22.如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同．燃料的质量都是10g
，甲
、乙烧杯内
的液体质量相同．
（1）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； （2）若液体a的质量为ma，液体b的质量为mb，为了完成实验，则ma
mb（填大于、小于或等于）；
（3）水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），它的物理含
义是 ；
（4）酒精的热值为3.0×107J/kg，完全燃烧10g酒精放出的热量为 J．
答案1， 做功 2,加热，做功3,汽油和空气的混合物，空气 4,太阳，电，0.16； 5,热传递，化学 6,1.26×10,100； 7；4.6×10；4.6×10
9；A10；B11；C12；C13；ABＣ14；ＡＢ
15；①6.3×10J②2.04×10J③30.9％
16；①3.5×10J②2.1×10J③60％
17；①1.2×10Pa②3.22×10J③26.83ｋW
18①机械；内；②木塞被弹起；气体的内能转化为木塞的机械能。
19；（1）①加热后水温②10g碎纸片（2）不可靠；热量不可能完全吸收（燃料不能完全燃烧）
20；(1)对外做功 (2)力能改变物体运动状态（力的作用是相互的）
（3） _煤油__ 。（4） _不可靠__ ， Q吸不等于Q放 ______ 。 22（1）甲、乙
甲、丙
（2）等于；
（3）质量是1kg的水，温度升高（或降低）1℃，吸收（或放出）的热量是4.2
3×10J
5 （4）3×1058877 8，加热；2.94×10；0.098 67877
知识梳理