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人教版九年级物理《16.4热机》同步测控优化训练及解析5分钟训练(预习类训练,可用于课前)1.一个物体温度降低,内能减小,原因可能是它对外进行热传递__________了,也可能是它对外了。如果是后者,则能量间的转化情况为:物体_____________的能转化为_________能。解析:做功可以改变物体的内能,这里的改变包括增大和减小,外界对物体做功,物体内能增加;若物体对外界做功,物体本身的内能就会减小,温度就会降低,此时物体的内能将转化为机械能。答案:做功机械内2.如图16-4-1所示,在大玻璃瓶内有一些水,往瓶内不断打气,过一会你会看到的现象是_____________。出现这种现象的原因是_______________________________________。图16-4-1答案:塞子跳起来,瓶口出现白雾往瓶内不断打气,瓶内气体压强不断增加,气体冲开瓶塞,气体推动塞子做功时,其内能减小,温度降低,瓶内水蒸气液化成小水滴3.内燃机的四个冲程依次是_____________、_____________、_____________、_____________。答案:吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程4.1kg某种燃料_____________燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值。热值的单位是_____________。对气体燃料来说,热值是指1m3的某种燃料_____________燃烧放出的热量,叫做这种燃料的热值,它的单位是_____________。答案:完全J/kg完全J/m310分钟训练(强化类训练,可用于课中)1.(2010江苏无锡模拟,21)人民网北京1月15讯:国防科工委组织研究的50吨级液氢液氧运载火箭发动机今天在京进行了200秒热试车,试验取得圆满成功,这将为我国今后发展卫星技术、高空探测和载人航天发挥重大作用。该发动机的燃料之所以采用液氢,是因为液氢具有()A.较高的燃点B.较大的比热容C.较高的沸点D.较大的热值解析:运载火箭的质量越小越容易上升,在提供能量相同的情况下,由于液氢的热值较大,所需液氢的质量就很小,便于火箭升空。答案:D2.关于燃料的热值,以下说法中正确的是()A.燃料的热值与燃料的燃烧情况无关B.容易燃烧的燃料热值一定大C.使用热值高的燃料可以放出更多的热量D.煤的热值大于干木材的热值,燃烧煤放出的热量比燃烧干木材放出的热量一定多解析:燃料的热值是燃料的一种特性,它只与燃料的种类有关,而与燃料的质量、是否完全燃烧无关,因此,A对,B错。燃料燃烧放出的热量与燃料的热值、燃料的质量以及燃料是否完全燃烧有关,只根据其中一个因素做出判断是错误的,所以C、D错。答案:A3.如图16-4-2所示是内燃机的能流图,则内燃机的效率可以表示为()图16-4-2A.η=[(E1+E2+E3+E4)/E]×100%B.η=(E2/E)×100%C.η=[(E1-E3+E4)/E]×100%D.η=(E1/E)×100%解析:用来做有用功的那部分能量,与燃料完全燃烧放出的能量之比,叫做热机的效率。由能流图可以看出:燃料完全燃烧放出的能量应该是总能量——燃气的内能E,而用来做有用功的那部分能量应该是有用机械能E2,所以应选B。答案:B4.如图16-4-3,在一个大试管里装一些水,用软木塞塞住,加热水至沸腾,水蒸气会把软木塞冲出,这时,水蒸气膨胀对_____________做功,水蒸气的部分_____________能转化为塞子的_____________能。图16-4-3解析:本装置是关于内能转化为机械能的实验装置,它的能量转化情况与热机相同,看似复杂的热机,其工作原理竟如此简单,这样可以由浅入深,由此及彼地理解热机的工作原理。答案:软木塞内机械(动)5.内燃机是将内能转化成_____________能的机器;内燃机一个工作循环由_____________个冲程组成,其中如图16-4-4所示是热机的_____________冲程。图16-4-4答案:机械四排气6.试分析汽油机在压缩冲程和做功冲程中的能量转化情况。答案:在压缩冲程中,飞轮带动活塞压缩燃料混合物做功,飞轮的一部分机械能转化为燃料混合物的内能。在做功冲程中,燃料燃烧的化学能转化为燃气的内能,燃气推动活塞做功,燃气的一部分内能转化为活塞、飞轮等的机械能。30分钟训练(巩固类训练,可用于课后)1.(2010江苏连云港模拟,38)关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法:①在做功冲程中,是机械能转化为内能;②在做功冲程中,是内能转化为机械能;③只有做功冲程是燃气对外做功;④汽油机在一个工作循环中,只有一个冲程发生能量变化。以上说法中正确的是()A.只有②③B.只有①③C.只有②④D.只有②③④解析:本题考查四冲程汽油机的能量转化过程,在压缩冲程中,活塞压缩气体,把活塞的机械能转化为燃气的内能;在做功冲程初,火花塞产生电火花,使燃料燃烧,产生的高温高压气体推动活塞做功,把高温高压气体的内能转化为活塞的机械能,在汽油机的一个工作循环中,有压缩、做功两个冲程发生能量变化。所以②③对,①④错。答案:A2.(2010河北石家庄模拟,18)关于“热机”,下列说法中正确的是()A.做功冲程的能量转化是机械能转化为内能B.改进技术,可以使热机的效率达到100%C.用水循环来降低热机的温度,主要是利用水蒸发时吸热的特性D.冬天晚上要把热机水箱中的水放出,是防止气温降低时水凝固胀坏水箱思路解析:热机的做功冲程是把内能转化为机械能;由于热机在运转时总会有摩擦、能量散失等,所以热机的效率不可能达到100%;用水循环来降低热机的温度,主要是利用水的比热容大这一特性。水凝固后体积将变大,冬天晚上把热机水箱中的水放出,就是为防止气温降低时水凝固胀坏水箱。此题是对新课标“尝试应用已知的科学规律去解释某些具体问题”目标的落实。答案:D3.(2010重庆模拟,6)一箱汽油用掉一半后,下列关于它的说法正确的是()A.它的密度变为原来的一半B.它的比热容变为原来的一半C.它的热值变为原来的一半D.它的质量变为原来的一半解析:本题考查物质本身的一些性质。密度、比热容、热值的大小由物质(燃料)的种类所决定;质量的大小由物体含有物质的多少所决定。汽油用掉一半后,物质的种类没有变,含有物质的多少变为原来的一半,所以密度、比热容、热值都没变,而质量变为原来的一半。答案:D4.已知甲种燃料的热值大于乙种燃料的热值,下列说法中正确的是()A.甲种燃料含有的热量比乙种燃料多B.完全燃烧一定质量的甲种燃料,刚好烧开一壶水,那么用同样质量的乙种燃料就不能烧开这壶水C.燃烧相同质量的两种燃料,甲种放出的热量多D.只要通风条件好,供氧充足,乙的热值可能大于甲的热值解析:A的说法暴露出对热值和热量两个概念理解均不正确,热值是1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量,热量只存在于热传递的过程之中,不能说含有热量;由于甲种燃料的热值大于乙种燃料的热值,所以完全燃烧一定质量的甲种燃料放出的热量,比完全燃烧相同质量的乙种燃料放出的热量要多,所以B对。甲的热值虽然大,但如果燃烧不充分,它放出的热量也未必多,所以C不对。热值与燃料的种类有关,跟通风条件和供氧情况无关,所以D不对。答案:B5.某摩托车的效率为34%,某汽车的效率为29%,这说明了()A.摩托车比汽车的功率大B.摩托车比汽车做的有用功多C.使用摩托车比使用汽车做功多D.燃烧相同的燃料,摩托车将内能转化为机械能比汽车多解析:热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,叫做热机的效率,它与功率无关,所以A不对。热机的效率高,表明相同的燃料燃烧,转化成的机械能多,或得到相同的机械能,消耗的燃料少,所以D对。单独比较有用功或总功都是不全面的,所以B、C不对。答案:D6.(2010河北模拟,15)下列关于热机和环境保护的说法中正确的是()A.热机的大量使用会造成环境污染B.所有的热机都是用汽油作燃料C.汽车排出的尾气都是有毒气体D.热机所产生的噪声,可以被热机上的消声器完全消除解析:热机排放的烟尘废气中包括粉尘、二氧化硫等有害物,是大气污染的主要来源。热机工作的噪声,是噪声污染的主要来源,所以,热机的大量使用会造成环境污染,故A对。而热机排出的尾气中也有水蒸气、二氧化碳等气体,并非都是毒气,所以C不对。噪声也不可能被热机上的消声器完全消除,如果真能被完全消除,我们的生活环境该是多么的安静啊!所以D不对。热机所用的燃料较多,汽油、柴油、煤、氢、天然气等都可以作为热机的燃料,所以B不对。答案:A7.(2010辽宁模拟,2)小丽家去年冬天的供暖比往年好很多,这是因为热网改造后,由原来的小锅炉房供暖变为“沈海”热电站余热供暖,从能源利用的角度来看“沈海”热电站,这种既供电又供热的热电站与一般的火力发电站相比,提高了_____________,能较好地控制污染。解析:在热机的各种能量损失中,废气带走的能量最多。设法利用废气的能量,是提高燃料利用率的重要措施。“沈海”热电站,这种既供电又供热的热电站,可以综合利用废气的能量,与一般的火力发电站相比,燃料的利用率大大提高,还能较好地控制污染。答案:热效率(燃料的利用率)8.(2010安徽芜湖模拟,2)2010年5月,天然气伴随着“西气东输”的步伐开始走进了江城芜湖的千家万户,传统燃料也随之被逐步取代。天然气燃烧时可以将_____________能转化为_____________能。与传统燃料相比,天然气的优点是_____________(写出一条即可)。解析:本题与时俱进,天然气走进千家万户工程,在我国东部的部分城市正在实施。为什么要实施这项工程呢?现代中学生应从科学的角度分析这一原因,燃烧天然气是为了对物体加热,天然气燃烧时放热多是其中的一个主要原因,另外,天然气的污染小、价格合理等因素也是实施这一工程的原因。答案:化学内污染小,热值大(其他合理答案均可得分)9.垃圾是城市生活的“副产品”。据统计,2000年我国城市垃圾总量约1.5亿吨,并且每年以8%的速度在增长。如何处理这些垃圾已成为人们关注的热点问题。现在,人们处理生活垃圾的方法通常有两种:一种是集中填埋;另一种是利用垃圾中的可燃物质进行燃烧发电,研究表明:生活垃圾的平均热值为6.27×106J/kg。利用垃圾作为燃料建立发电厂,每燃烧1吨生活垃圾可以发电8.64×108J。安徽省某人大代表提议,在合肥市郊区兴建一座规模为2台1.2×104kW发电机的垃圾处理发电厂。问:(1)1t垃圾完全燃烧产生的热量是多少焦?(2)燃烧垃圾发电的效率是多少?(3)请你从环保、节能、经济等角度简述兴建垃圾发电厂的意义。解析:本题联系生活,立意新,但知识落点低,可以使学生身在课堂又不囿于课堂,通过对试题的阅读,了解课堂以外社会关注的热点。在分析本题时,要抓住关键句子和关键词语,提取有用信息,排除干扰因素。其实本题的主要内容就是:垃圾作为燃料发电;垃圾的平均热值为6.27×106J/kg;1吨生活垃圾可以发电8.64×108J;求热量及热效率。答案:(1)Q放=6.27×106J/kg×103kg=6.27×109J。(2)η=W电/Q放=8.64×108J/6.27×109J=13.8%。(3)①可以通过回收垃圾使废弃物成为二次能源②可以减少对土壤、空气、水等环境污染③可以减少垃圾堆放所侵占的耕地,节约用地④可以带动垃圾处理产业,发展当地经济(本题是开放性试题,要求从环保、节能、经济三个方面答题,所答合理均可得分)10.小明学习了热学的有关知识后,知道水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),他想估算一下自己家每天烧水做饭需要的热量。于是小明仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间,并把它折算成烧水时间,相当于每天将30kg20℃的水烧开。(1)小明家每天烧水做饭需要多少热量?(2)如果普通煤的热值为3×107J/kg,从理论上讲小明家每天烧水做饭需要多少千克普通煤?(3)小明家实际平均每天需要烧4块蜂窝煤,按每块蜂窝煤含煤0.5kg算,他家每天实际用煤2kg,由此小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