1015机械能 与内能的相互转化.docx
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1015机械能与内能的相互转化
机械能与内能的相互转化
一、选择题
1、一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r/min，则该汽油机每秒钟内完成的冲程数和做功的次数分别是（ ）
A．40和20 B．20和20 C．10和10 D．40和10
2、（ 2015年山东省滨州）汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，汽车多数采用汽油机作为发动机，如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中不正确的是（ ）
A．甲冲程是把机械能转化为内能
B．乙冲程是排气冲程
C．丙冲程是把机械能转化为内能
D．丁冲程是吸气冲程
3、（2015年江苏省南京市鼓楼区中考二模）某四冲程汽油机工作时转速是2400r／min。
关于此热机的工作下列说法正确的是（ ）
A．压缩冲程中内能转化为机械能
B．四个冲程中曲轴转动2圈，同时做功2次
C．此汽油机每秒对外做功10次
D．此汽油机每秒对外做功20次
4、（2015年湖北省宜昌）为节约能源，需提高热机的效率，下列措施不能提高效率的是 （ ）
A 尽量使燃料充分燃烧 B 尽量减少热机部件间的摩擦
C尽量减少废气带走的热量 D 尽量增加热机的工作时间
5、（2015•济南中考）关于如图所示的实验，下列说法正确的是（ ）
A.这个实验说明物体内能可用来对外做功
B.对木塞做功的过程中水蒸气的内能增加
C.此过程中蒸汽内能转化为木塞的机械能
D.这个实验基本反映出了热机的工作原理
6、（2015年黑龙江省黑河市、齐齐哈尔市、大兴安岭）如图所示，在平底烧瓶内装有少量的水，用打气筒向瓶内打气，观察到许多物理现象，其中分析错误的是 （ ）
A．往瓶内打气时，外界对瓶内气体做功
B．往瓶内打气时，瓶内气体内能减少
C．塞子跳出时，看到瓶内有白雾出现，是液化现象
D．塞子跳出时，瓶内气体温度降低
7、（2014年四川省巴中）如图所示，给试管里的水加热，水沸腾后，水蒸气推动活塞迅速冲出试管口，水蒸气在这个过程中（ ）
A．内能减少，温度不变，在试管口液化成小水滴
B．内能增加，温度降低，在试管口变成白色的热空气
C．内能增加，温度升高，在试管口变成白色的烟雾
D．内能减少，温度降低，在试管口液化成小水滴
二、填空题
1·、热机是把内能转为机械能的机器．燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机叫做内燃机，常见的内燃机有汽 和 两种．四冲程内燃机的一个工作循环是由 、 、 和 四个冲程组成的．在一个工作循环中，曲轴转动 周，燃气对活塞做功 次．在内燃机工作的四个冲程中，只有 冲程对外做功，其他三个辅助冲程要靠飞轮的 来完成．
2、如图，试管中的水沸腾时，水蒸气会把软木塞冲出去，这一过程是内能转化为 能．试管口同时出现的大量“白雾”是由 形成的．（填物态变化）一台四冲程柴油机飞轮的转速为2400r／min，1次做功冲程中燃气对活塞做功100J，则在1s内，柴油机完成 个冲程；对外做功 J。
3、汽油机是热机的一种，汽油在气缸内燃烧时将____能转化为____能，如图所示是四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在____冲程。
4、 （2015年江苏省泰州市）如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧．此过程中活塞对筒内气体做功，气体的内能 ，这与四冲程汽油机的 冲程的能量转化相同．某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1min内，汽油机完成 个工作循环．
5、（2015年四川省雅安）近期科学家发明了一种单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立刻向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速 （填物态变化名称）成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，在水蒸气推动
活塞做功的过程中主要的能量转化情况是___________________，从而提高了热机的效率
6、 （2015年江苏省南京市鼓楼区中考二模）某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时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0.2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg.℃），煤的热值为3×107J/kg。
煤完全燃烧产生的热量 J；在烧水过程
中， 热效率最高（选填“0～2min”、“2～4min”或“ 4～6min”），其值为 。
三、实验题、
1、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，烧杯内的液体质量也相同。
（1）比较不同的燃料的热值，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）水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），它的物理含义是 。
（3）酒精的热值为3.0×107J/kg，完全燃烧10g酒精放出的热量为 J。
甲 乙 丙
2、（2015年云南省昆明）木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料，对它们取不同质量进行完全燃烧
，得到了下表的数据：
燃料的质量/q
100
200
300
400
燃料完全燃烧放出的热量
Q木
柴／J
1.3×106
2.6×106
3.9×106
5.2×106
Q焦炭／J
3.0×106
6.0×106
9.0×106
12.0×106
Q木炭/J
3.4×106
6.8×106
10.2×106
13.6×106
（1）从表中的数据可以得到，相同质量的不同燃料，它们完全燃烧所释放的热量是____的；对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越____。
（2）从表中的数据还可以看出，对于同一种燃料，和的比值是不变的，这个不变的比值，
反映了燃料本身的一种性质，物理学中把它称之为____，它是用来描述燃料完全燃烧时，释放热量能力大小的物理量。
（3）完全燃烧0.01m3的天然气放出的热量是J；如果这些热量完全用于加热水，可使 _kg的水温度升高10℃；实际加热这些水所燃烧的天然气比上述要多许多，原因是用燃气灶烧水时，除了水吸收的热量外，一部分传给了盛水的容器，另外一部分传给了（答一个即可）。
[q天然气=4.2×l07J／m3,C水=4.2×l03J/（kg．℃）]
（4）在烧水过程中，人们关心的是燃烧天然气所放出的热
量中有多少被水吸收，为了衡量水吸收的热量在完全燃烧天然气放出的热量中所占比例，物理中引入____来描述，我们总是希望它的值越越好。
3、某同学用如图所示装置测量酒精热值，他在烧杯中加入300g水，调好装置后，加热使水温升高50℃，水需要吸收的热量为 J，他测得此过程中消耗了6g酒精，利用酒精燃烧放出的热量与水吸收的热量相等，算得酒精热值q= J/kg，他查表得到q酒精=3.0×l07J/kg，发现两者偏差较大，你认为其中的原因可能是 （写出一条原因即可）。
四、计算题
1、燃气灶烧水时，把质量为2kg、初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了0.02m3天然气（假设天然气完全燃烧）．已知水的比热容为4.2×103J/（kg.℃），天然气的热值为8.4×l07J/m3.求：
（1）水吸收的热量；
（2）天然气完全燃烧放出的热量；（3）燃气灶烧水时的效率
2、（2015•荆州）某品牌太阳能热水器的容积为100L，其装满水后在太阳的照射下水温从20℃的升高到40℃，不计热量的散失．
（1）求热水器中的水吸收的热量．[水的比热容c=4.2×103J/（kg．℃）]
（2）要完全燃烧多少体积的煤气可以产生相同的热量？
（煤气的热值q=4.0×107J/m3）
3、（2015年江苏省苏州市）某学习小组同学想研究酒精灯烧水时的热效率．他们用酒精灯给100g的水加热，经过一段时间测得水温升高了60℃、消耗了4.2g酒精．已知：
水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），酒精的热值为3×107J/kg．求：
（1）此过程中水吸收的热量；
（2）4.2g酒精完全燃烧放出的热量；
（3）酒精灯烧水时的热效率．
4、某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg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4.2×103J/（kg•℃），煤的热值约为3×107J/kg．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．
5、、小王同学参加了学校物理兴趣小组，在与同学探究“沙子和水谁的吸热本领大”时，用两个相同的容器分别装有质量都是200g的沙子和水，用两只完全相同的酒精灯在相同环境下分别加热。
他们绘制出沙子与水的温度随
加热时间变化的图像如图所示。
已知酒精的热值是3.0×107J/kg；水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），设加热时酒精灯平均每分钟消耗0.8g酒精。
则：
（1）图中a图和b
图哪个是沙子吸热升温的图像？
为什么？
（2）给水加热持续了10min时间，消耗的酒精如果完全燃烧将放出多少热量？
（3）试求出沙子的比热容。
6、近年来，汽车逐步走进了普通百姓的家庭。
（1）现在汽车的发动机大多是用汽油作燃料的汽油机。
如图所示的汽油机正处在
冲程；
（2）由于过度开发和使用加剧了不可再生能源的消耗，现在很多地方正在使用乙醇汽油。
乙醇汽油是一种由乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的替代能源，其中普通汽油体积占90％，乙醇（即酒精）体积占10%。
某型号汽车使用上述乙醇汽油在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为920N，每行驶100km耗油10kg。
则10kg乙醇汽油完全燃烧放出的热量是多少焦？
（乙醇汽油热值q＝4.6×107J/kg）
（3）该车此时的效率为多少？
（4）请写出使用乙醇汽油的好处是什么？
（写出一条即可）
机械能与内能的相互转化
一、选择题
1、一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r/min，则该汽油机每秒钟内完成的冲程数和做功的次数分别是（ D）
A．40和20 B．20和20 C．10和10 D．40和10
2、（ 2015年山东省滨州）汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，汽车多数采用汽油机作为发动机，如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中不正确的是（ C ）
A．甲冲程是把机械能转化为内能
B．乙冲程是排气冲程
C．丙冲程是把机械能转化为内能
D．丁冲程是吸气冲程
3、（2015年江苏省南京市鼓楼区中考二模）某四冲程汽油机工作时转速是2400r／min。
关于此热机的工作下列说法正确的是（D ）
A．压缩冲程中内能转化为机械能
B．四个冲程中曲轴转动2圈，同时做功2次
C．此汽油机每秒对外做功10次
D．此汽油机每秒对外做功20次
4、（2015年湖北省宜昌）为节约能源，需提高热机的效率，下列措施不能提高效率的是 （ D）
A 尽量使燃料充分燃烧 B 尽量减少热机部件间的摩擦
C尽量减少废气带走的热量 D 尽量增加热机的工作时间
5、（2015•济南中考）关于如图所示的实验，下列说法正确的是（ ）
A.这个实验说明物体内能可用来对外做功
B.对木塞做功的过程中水蒸气的内能增加
C.此过程中蒸汽内能转化为木塞的机械能
D.这个实验基本反映出了热机的工作原理
ACD 解析：
酒精灯对试管内
的水加热，在试管内形成高温、高压的蒸汽，当试管内蒸汽的压强达到一定程度时，木塞被弹起，此时利用蒸汽的内能对木塞做功，内能转化为木塞的机械能，故A、C选项正确；对木塞做功的过程中，水蒸气的内能转化为木塞的机械能，所以水蒸气的内能减少，故B选项错误；热机的工作原理是将燃料燃烧释放的内能转化为机械能，故D选项正确。
6、（2015年黑龙江省黑河市、齐齐哈尔市、大兴安岭）如图所示，在平底烧瓶内装有少量的水，用打气筒向瓶内打气，观察到许多物理现象，其中分析错误的是 （ B ）
A．往瓶内打气时，外界对瓶内气体做功
B．往瓶内打气时，瓶内气体内能减少
C．塞子跳出时，看到瓶内有白雾出现，是液化现象
D．塞子跳出时，瓶内气体温度降低
7、2014年四川省巴中地区中考物理试卷试题及答案word版本.doc
如图所示，给试管里的水加热，水沸腾后，水蒸气推动活塞迅速冲出试管口，水蒸气在这个过程中（ D ）
A．内能减少，温度不变，在试管口液化成小水滴
B．内能增加，温度降低，在试管口变成白色的热空气
C．内能增加，温度升高，在试管口变成白色的烟雾
D．内能减少，温度降低，在试管口液化成小水滴
二、填空题
1·、热机是把内能转为机械能的机器．燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机叫做内燃机，常见的内燃机有汽 和 两种．四冲程内燃机的一个工作循环是由 、 、 和 四个冲程组成的．在一个工作循环中，曲轴转动 周，燃气对活塞做功 次．在内燃机工作的四个冲程中，只有 冲程对外做功，其他三个辅助冲程要靠飞轮的 来完成．
解：
热机是把内能转为机械能的机器；常见的内燃机有汽油机和柴油机；
四冲程内燃机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功和排气四个冲程组成的；在一个工作循环中，曲轴转动2周，燃气对活塞做功1次；
在内燃机工作的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其它冲程是靠飞轮的惯性来工作的．
故答案为：
内；机械；汽油机；柴油机；吸气；压缩；做功；排气；2；1；做功；惯性．
2、如图，试管中的水沸腾时，水蒸气会把软木塞冲出去，这一过程是内能转化为 能．试管口同时出现的大量“白雾”是由 形成的．（填物态变化）一台四冲程柴油机飞轮的转速为2400r／min，1次做功冲程中燃气对活塞做功100J，则在1s内，柴油机完成 个冲程；对外做功 J。
机械能 ． 液化 ．80；40000。
3、汽油机是热机的一种，汽油在气缸内燃烧时将____能转化为____能，如图所示是四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在____冲程。
化学；内；做功
4、 2015年江苏省泰州市中考物理真题试卷试题及答案word版.doc
如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧．此过程中活塞对筒内气体做功，气体的内能 ▲ ，这与四冲程汽油机的 ▲ 冲程的能量转化相同．某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1min内，汽油机完成 ▲ 个工作循环．
增加 压缩 1200
5、2015年四川省雅安市中考物理真题试卷试题及答案word版.doc
近期科学家发明了一种单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立刻向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速 （填物态变化名称）成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，在水蒸气推动活塞做功的过程中主要的能量转化情况是___________________，从而提高了热机的效率
汽化 内能转化为机械能（内能转化为动能）
6、 2015年江苏省南京市鼓楼区中考二模物理试题试卷及答案.doc
某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时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0.2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg.℃），煤的热值为3×107J/kg。
煤完全燃烧产生的热量 J；在烧水过程
中， 热效率最高（选填“0～2min”、“2～4min”或“ 4～6min”），其值为 。
6×106 0～2min 63%
三、实验题、
1、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，烧杯内的液体质量也相同。
（1）比较不同的燃料的热值，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）水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），它的物理含义是 。
（3）酒精的热值为3.0×107J/kg，完全燃烧10g酒精放出的热量为 J。
甲 乙 丙
（1）甲、乙 甲、丙
（2）1kg水温度升高（降低）1℃所吸收（放出）的热量为4.2×103J （3）3.0×105
2、（2015年云南省昆明）木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料，对它们取不同质量进行完全燃烧
，得到了下表的数据：
燃料的质量/q
100
200
300
400
燃料完全燃烧放出的热量
Q木
柴／J
1.3×106
2.6×106
3.9×106
5.2×106
Q焦炭／J
3.0×106
6.0×106
9.0×106
12.0×106
Q木炭/J
3.4×106
6.8×106
10.2×106
13.6×106
（1）从表中的数据可以得到，相同质量的不同燃料，它们完全燃烧所释放的热量是____的；对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越____。
（2）从表中的数据还可以看出，对于同一种燃料，和的比值是不变的，这个不变的比值，
反映了燃料本身的一种性质，物理学中把它称之为____，它是用来描述燃料完全燃烧时，释放热量能力大小的物理量。
（3）完全燃烧0.01m3的天然气放出的热量是J；如果这些热量完全用于加热水，可使 _kg的水温度升高10℃；实际加热这些水所燃烧的天然气比上述要多许多，原因是用燃气灶烧水时，除了水吸收的热量外，一部分传给了盛水的容器，另外一部分传给了（答一个即可）。
[q天然气=4.2×l07J／m3,C水=4.2×l03J/（kg．℃）]
（4）在烧水过程中，人们关心的是燃烧天然气所放出的热
量中有多少被水吸收，为了衡量水吸收的热量在完全燃烧天然气放出的热量中所占比例，物理中引入____来描述，我们总是希望它的值越越好。
每空1分
（1）不同多
（2）热量质量热值
（3）4.2×l0510 空气（或燃气灶） （4）效率大
3、某同学用如图所示装置测量酒精热值，他在烧杯中加入300g水，调好装置后，加热使水温升高50℃，水需要吸收的热量为 ▲ J，他测得此过程中消耗了6g酒精，利用酒精燃烧放出的热量与水吸收的热量相等，算得酒精热值q= ▲ J/kg，他查表得到q酒精=3.0×l07J/kg，发现两者偏差较大，你认为其中的原因可能是 ▲ （写出一条原因即可）。
四、计算题
1、燃气灶烧水时，把质量为2kg、初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了0.02m3天然气（假设天然气完全燃烧）．已知水的比热容为4.2×103J/（kg.℃），天然气的热值为8.4×l07J/m3.求：
（1）水吸收的热量；
（2）天然气完全燃烧放出的热量；（3）燃气灶烧水时的效率
2、（2015•荆州）某品牌太阳能热水器的容积为100L，其装满水后在太阳的照射下水温从20℃的升高到40℃，不计热量的散失．
（1）求热水器中的水吸收的热量．[水的比热容c=4.2×103J/（kg．℃）]
（2）要完全燃烧多少体积的煤气可以产生相同的热量？
（煤气的热值q=4.0×107J/m3）
解：
（1）太阳能热水器中的水质量：
m=ρV=103kg/m3×100×10﹣3m3=100kg，
水吸收的热量：
Q吸=cm（t﹣t0）
=4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（40℃﹣20℃）
=8.4×106J；
（2）由于不计热量的散失，则Q吸=Q放，
由Q放=qV可得：
V=
=
=0.21m3．
答：
（1）热水器中的水吸收的热量是8.4×106J；
（2）要完全燃烧0.21m3的煤气可以产生相同的热量．
3、（2015年江苏省苏州市）某学习小组同学想研究酒精灯烧水时的热效率．他们用酒精灯给100g的水加热，经过一段时间测得水温升高了60℃、消耗了4.2g酒精．已知：
水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），酒精的热值为3×107J/kg．求：
（1）此过程中水吸收的热量；
（2）4.2g酒精完全燃烧放出的热量；
（3）酒精灯烧水时的热效率．
4、某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg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4.2×103J/（kg•℃），煤的热值约为3×107J/kg．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．
解：
（1）煤完全燃烧产生的热量Q放=mq=2kg×3×107J/kg=6×107J；
（2）Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×10kg×（80℃﹣20℃）=2.52×106J；
（3）煤炉烧水时的热效率η=
×100%=
×100%=4.2%．
答：
（1）煤完全燃烧产生的热量为6×107J；
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量为2.52×106J；
（3）煤炉烧水时的热效率为4.2%．
2015年中考物理考点热机试题及答案解析2.doc
5、、小王同学参加了学校物理兴趣小组，在与同学探究“沙子和水谁的吸热本领大”时，用两个相同的容器分别装有质量都是200g的沙子和水，用两只完全相同的酒精灯在相同环境下分别加热。
他们绘制出沙子与水的温度随
加热时间变化的图像如图所示。
已知酒精的热值是3.0×107J/kg；水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），设加热时酒精灯平均每分钟消耗0.8g酒精。
则：
（1）图中a图和b
图哪个是沙子吸热升温的图像？
为什么？
（2）给水加热持续了10min时间，消耗的酒精如果完全燃烧将放出多少热量？
（3）试求出沙子的比热容。
分析：
（1）图a表示的是沙子吸热升温的过程；因为沙子的比热比水小，吸收相同热量时，沙子温度升得多。
（2）10min消耗的酒精质量：
m酒=0.8g/min×10min=8g=8×10-3kg
酒精完全燃烧放出的热量：
Q放=m酒.q酒=8×10-3kg×3.0×107J/kg=2.4×105J
（3）由图象知，水加热2分钟时的温度是70℃。
Q吸=c•m•△t=4.2×103J/（kg•℃）×0.2kg×（70℃-20℃）=4.2×104J
∵相同时间内酒精灯燃烧放出相同的热量。
∴在2分钟的时间内， Q沙吸=Q水吸
即：
c沙×0.2kg×（250℃-20℃）=4.2×104J
解得：
c沙=0.91×103J/（kg•℃）
6、近年来，汽车逐步走进了普通百姓的家庭
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