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物培優(重高自招 競賽)之第14章 內能的利用
原題
一．做功改變物體內能（共9小題）
1．（2020?市北區校級自主招生）下述說法正確的是（　　）
A．0℃的冰塊內能為零
B．溫度越高，物體內能越大
C．一瓶氧氣用掉一半后，質量變為原來一半，密度不變
D．反復彎折鐵絲，鐵絲溫度升高，這是通過做功的方式增加了鐵絲的內能
2．（2012?宜賓自主招生）炎熱的夏天，小雨同學開啟汽水瓶蓋瞬間伴有“嘭”的一聲，同時瓶口有一股“白煙”冒出，下列說法正確的是（　　）
A．瓶口“白煙”是瓶內CO2液化形成的
B．瓶內氣體分子運動加快
C．瓶內氣體對外做功，瓶口處溫度降低
D．瓶內外溫度相等，汽水內能不變
3．（2010?蕭山區校級自主招生）如圖所示，在空可樂瓶內滴一滴酒精，用裝有氣門芯的橡皮塞塞緊瓶口，再用打氣筒通過氣門芯向瓶內打氣。當瓶內氣壓達到足夠大時，塞子將從瓶口沖出，且原來透明的瓶內充滿了白霧，這一實驗現象表明（　　）

A．氣體對外界做功，瓶內溫度升高，內能減少
B．外界對氣體做功，瓶內溫度升高，內能增加
C．氣體對外界做功，瓶內溫度降低，內能減少
D．外界對氣體做功，瓶內溫度降低，內能增加
4．（2006?錦江區校級自主招生）用打氣筒給自行車輪胎打氣，打氣筒一會兒就會發熱，這是因為（　　）
A．筒內氣體對外做功，機械能減少，溫度升高
B．筒內氣體對外做功，機械能增加，溫度升高
C．活塞克服摩擦做功，使筒內空氣的內能增加
D．迅速壓縮活塞對筒內空氣做功，使筒內空氣的內能增加
5．（2017?寧波自主招生）流星體與大氣層劇烈摩擦，其表面溫度可達8000℃以上，這個過程中，流星內能增加是通過　 　（填“做功”或“熱傳遞”）實現的，汽油機工作過程中，實現這一能量轉化的是　 　沖程。
6．（2016?泗縣校級自主招生）過春節時，同學們喜歡燃放鞭炮，一定要注意安全！有一種鞭炮，不需用火去點燃，只要稍用力將它甩向地面，鞭炮就可以爆響。鞭炮與地面發生碰撞時，通過　 　的方式，使它的內能　 　（“增大”或“減小”），這是　 　能轉化為內能。
7．（2010?龍子湖區校級自主招生）如圖所示，密閉絕熱容器內有一個絕熱隔板（保證A、B間不發生熱交換），隔板與容器之間無摩擦。隔板將A、B兩部分氣體隔開，當抽去銷釘，發現隔板向右移動，則A中氣體溫度　 　，B中氣體溫度　 　。（選填“升高”、“降低”、“不變”）

8．（2009?廣德縣校級自主招生）小明雙手對搓后感覺手上發熱，這是通過　 　的方式改變手的內能。汽油機的工作過程中，將機械能轉化為內能的是　 　沖程。一臺單缸四沖程汽油機，飛輪轉速是1200r/min，該汽油機每秒鐘內做功　 　次。
9．（2020?市南區校級自主招生）如圖所示，某同學做了一個氣體膨脹的小實驗，他將瓶蓋的平滑頂部沾水，翻轉后放在可口可樂瓶的瓶口。雙手搓熱，輕輕地將可樂瓶握實，幾秒鐘后，將會看到瓶蓋在瓶口一直跳動。請你根據所學的物理知識，回答下列問題：
（1）瓶蓋沾水和不沾水兩種情況，　 　（選填“沾水”或“不沾水”）情況演示效果更好；
（2）分別在夏天和冬天做這個實驗，在　 　（選填“夏天”或“冬天”）效果會更好；
（3）分別用小瓶（750毫升）和大瓶（2000毫升）做此實驗，選　 　（選填“小瓶”或“大瓶”）實驗效果更好。

二．熱傳遞改變物體內能（共4小題）
10．（2014?溫州校級自主招生）下列過程，主要屬于熱傳遞改變物體內能的是（　　）
A． 壓縮氣體 B． 加熱試管
C． 電燈通電 D． 小孩滑滑梯
11．（2009?宜賓自主招生）下列屬于通過熱傳遞改變物體內能的實例是（　　）
A．人類最早的取火方式﹣﹣“鉆木取火”
B．電熱毯中的電阻絲通電后溫度升高
C．冬天，用熱水袋取暖
D．巨大的隕石墮入大氣層后變成流星
12．（2011?汕尾校級自主招生）搓手能使手暖和，這是用　 　的方式使手的內能增加；使用電熱水器給水加熱，這是用　 　的方式使水的內能增加。
13．（2011?新都區校級自主招生）將一勺熱水倒入量熱器，假設沒有熱量散失，這時量熱器中水溫升高了 5℃，再加同樣一勺水，水溫又上升了3℃．問：
（1）再加7勺同樣的熱水，則此量熱器的水溫還將上升多少？
（2）如果不斷地向量熱器加同樣的熱水，量熱器中最終水溫比開始時升高了多少（假設量熱器容積比勺的容積大得多）？
三．燃料的熱值及其計算（共3小題）
14．（2009?蚌山區校級自主招生）一臺效率為40%的柴油機，當輸出3.44×107J有用功時，消耗的柴油質量是多少？（　　）（柴油的熱值是4.3×107J/kg）
A．0.8kg B．2kg C．0.32kg D．2.8kg
15．（2019?涪城區校級自主招生）小汽車的發動機的排氣量有的標有“1.8T“，有的標有“1.8L”。“T”表示“渦輪增壓”，通過給發動機足量的空氣來使汽油更允分地燃燒，因而比標“L”汽車發動機更節能，同樣的汽油加在標”T”汽車發動機內和加在標”L“汽車發動機內，其熱值　 　（選填“變大變小”或“不變”）。200g的汽油完全燃燒放出的熱量是　 　J（q汽油＝4.6×107J/kg）
16．（2012?汕尾校級自主招生）碳的熱值是3.0×107J/kg，表示　 　碳在完全燃燒的情況下放出的熱量是3.0×107J，完全燃燒0.5kg的碳放出的熱量為　 　J。
四．熱機的效率（共5小題）
17．（2021?市北區校級自主招生）（1）如圖1是汽車內燃機一個工作循環的四個沖程，一個工作循環的正確順序是　 　，其中圖　 　所示沖程內燃機給汽車提供動力，若該內燃機轉速為3600r/min，則每秒對外做功　 　次．
（2）圖2為某汽車內燃機的能量流向圖，該內燃機的效率為　 　；要提高這臺內燃機的效率，可以采取的措施是　 　．
18．（2011?鏡湖區校級自主招生）一臺四缸四沖程的汽油內燃機的活塞面積是300cm2，活塞行程為30.0cm，在做功沖程中，活塞所受燃氣的平均壓強是4.5×105Pa．機軸的轉速是300r/min，汽油的熱值4.6×107J/kg，如果這臺汽油內燃機工作一小時需要用掉10.6kg的汽油，則它的效率是　 　。
19．（2010?自流井區校級自主招生）兩臺汽油機，甲的功率為乙的3倍，甲的效率為20%，乙的效率為25%，那么甲、乙每小時耗油量之比為　 　。
20．（2020?市南區校級自主招生）如圖是建造樓房時常用的混凝土泵車，它使用柴油提供動力，能將攪拌好的混凝土抽到高處進行澆灌，該車正常工作時每小時將60m3的混凝土輸送到10m高的樓上，消耗柴油2kg，已知g取10N/kg，混凝土密度ρ混凝土＝4.3×103kg/m3，柴油熱值q柴油＝4.3×107J/kg，求泵車的效率。

21．（2017?延平區校級自主招生）某燃料動力汽車（內燃機提供能量）經多次測試后，發現所受阻力與車速的關系如圖所示。在某次測試中，汽車在平直公路上以50km/h的速度勻速行駛了0.5h，求該過程中：
（1）汽車所受的牽引力
（2）若內燃機完全燃燒燃料時所釋放的能量中有20%轉化為汽車牽引力所做的功，則該過程需要消耗多少千克的燃料？（已知燃料的熱值是5.0×107J/kg）

五．內燃機的四個沖程（共6小題）
22．（2020?寧波自主招生）上世紀人類制成了世界上第一盞用海浪發電的航標燈。它的氣室示意圖如圖所示，其工作原理是利用海浪上下起伏的力量將空氣吸入氣室，壓縮后再推入工作室，然后推動渦輪機帶動發電機發電。那么（　　）

A．當海水下降時，閥門K1開啟，閥門K2關閉
B．當海水上升時，閥門K1關閉，閥門K2開啟
C．當海水下降時，類似于汽油機的做功沖程
D．當海水上升時，類似于汽油機的壓縮沖程
23．（2016?泗縣校級自主招生）如圖是四沖程汽油機工作的示意圖，其中不是靠慣性完成的是（　　）
A． B．
C． D．
24．（2020?市北區校級自主招生）如圖是四沖程內燃機的示意圖，其中，B是　 　沖程；把內能轉化成機械能的沖程是　 　（選填字母代號）。

25．（2019?棗莊自主招生）一臺單缸四沖程汽油機，如圖甲是　 　沖程，其能量轉化情況與　 　（選填“乙”或“丙”）圖相同，是通過　 　方式飛輪改變了內能，轉速是3600r/min，該汽油機每秒鐘完成　 　個工作循環。該汽油機的能量流向如圖丁所示，則該汽油機的熱機效率為　 　。

26．（2017?陜西自主招生）科學家發明了一款單缸六沖程內燃機，它每一個工作循環的前四個沖程與單缸四沖程內燃機相同，在第四沖程結束后，立即向汽缸內噴水，水在高溫汽缸內迅速汽化成高溫、高壓水蒸氣，推動活塞再次做功，水蒸氣溫度　 　（填“升高”“降低”或“不變”），這樣燃燒同樣多的燃料獲得了更多的機械能，提高了熱機的　 　。為進入下一個工作循環，這款內燃機的第六沖程是　 　沖程。
27．（2010?合肥校級自主招生）如圖所示，是單氣缸四沖程內燃機的　 　沖程。假設在活塞的運動過程中，氣缸內的氣壓始終為P，氣缸的容積為V，則活塞從上端運動到下端的過程中，氣體對活塞所做的功是　 　。

六．有關熱機的計算（共9小題）
28．（2018?市中區校級自主招生）一臺單缸四沖程汽油機，飛輪的轉速為1800r/min，則此汽油機每秒內（　　）
A．完成60個沖程，做功15次
B．完成60個沖程，做功60次
C．完成30個沖程，做功30次
D．完成120個沖程，做功30次
29．（2017?杭州自主招生）一個四沖程熱機的飛輪轉速為1800r/min，它1s完成了（　　）
A．30個沖程，做了30次功 B．60個沖程，做了60次功
C．120個沖程，做了30次功 D．60個沖程，做了15次功
30．（2010?自流井區校級自主招生）一臺單缸四沖程柴油機轉速為1200轉/min，則柴油機1s內（　　）
A．完成20個沖程，做功20次
B．完成40個沖程，做功40次
C．完成40個沖程，做功10次
D．完成20個沖程，做功10次
31．（2019?武侯區校級自主招生）某單缸四沖程汽油機的氣缸活塞面積為S，一個沖程中活塞在氣缸中移動的距離是L．滿負荷工作時做功沖程燃氣的平均壓強為p，t時間內曲軸轉動N圈、消耗汽油的體積為V．已知汽油的密度為ρ，汽油的熱值為q，不考慮大氣壓對計算的影響，不計摩擦損失。求滿負荷工作時下列說法錯誤的是（　　）

A．這種汽油機做功沖程中燃氣對活塞的平均壓力是F＝pS
B．這種汽油機做功的功率是NpSL/t
C．這種汽油機把內能轉化為機械能的效率NpSL/ρVq
D．該汽油機t時間內燃氣對活塞做功N/2次
32．（2019?永春縣自主招生）轉速為2400r/min的四沖程單缸內燃機在1s內活塞對外做功　 　次，若每次做功735J，該內燃機的功率為　 　W。
33．（2018?衡陽縣自主招生）利用圖示裝置可以將機械能轉化為內能。當掛在滑輪上的兩個重物落下時，裝滿水的容器中的葉片便轉動起來，使水的溫度升高。假設兩邊滑輪所掛重物的質量均為m1，重物下落的高度為h，容器內水的質量為m2，水升高的溫度為△t，水的比熱容為c，這臺機器的效率為　 　。（用物理量符號表示）

34．（2009?長汀縣校級自主招生）一臺單缸四沖程汽油機，飛輪轉速是1200r/min，該汽油機每秒鐘內完成　 　個沖程，做功　 　次。
35．（2004?如皋市校級自主招生）轉速為1800r/min的四沖程內燃機，每秒鐘有　 　次對外做功，若每次做功750J，則此內燃機的功率為　 　W。
36．（2015?廈門自主招生）在講到車的性能時，人們經常會提到“排量”。為此小華特地從網上查到了排量的定義：活塞從上止點移到下止點所通過的“工作容積”稱為氣缸排量。如果發動機有若干個氣缸，所有氣缸“工作容積”之和稱為發動機排量。小華從說明書上查到家中的轎車采用LFX直列四缸發動機，排量為2.0L，從網上查找到了這種轎車的輸出功率與轉速的關系如圖所示。
（1）根據圖分析，在發動機轉速為1000﹣5000r/min 范圍內，它的輸出功率與轉速大致有怎樣的定性關系？
（2）小華又了解到當轎車行駛路況好時，這輛轎車平均車速為100km/h，發動機轉速為2000r/min，平均油耗為10L/100km．參考圖中的數據，分析這輛車在這種狀態下行駛時，發動機的效率為多少？（已知汽油的熱值為4.6×107J/kg，密度為0.7×103kg/m3）
（3）小華通過理論推導發現發動機的輸出功率與其排量有一定的關系，并可據此計算出氣缸在做功沖程中的平均壓強。 請你計算當發動機轉速為4000r/min時做功沖程中氣缸內的平均壓強。

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參考答案與試題解析