机械能与内能的相互转化2.docx

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机械能与内能的相互转化2

机械能与内能的相互转化2

一、选择题

1.关于内能及其利用，下列说法正确的是（）

A．温度高的物体内能一定大

B．做功和热传递都可以改变物体的内能

C．比热容跟物体吸收或放出的热量有关

D．热机的做功冲程是将机械能转化为内能

2.在下列实例中，用做功的方式来改变物体内能的是（）

A.用热水袋暖手，手的温度升高

B.将冰块放入饮料中，饮料的温度降低

C.在炉子上烧水，水的温度升高

D.用手反复弯折铁丝，弯折处铁丝的温度升高

3.有关四冲程内燃机叙述中，错误的说法是（）

A．工作中只有做功冲程把内能转化为机械能   

B．效率可以大于1

C．工作开始时要靠外力启动                 

D．每一个工作循环，燃气只做功一次

4.在“比较质量相等的不同燃料充分燃烧时放出的热量”的活动中，小明发现分别使5g的酒精和5g的碎纸片充分燃烧后，各自被它们加热的100g、25℃的水的温度分别上升到80℃和45℃，这说明（）

A．酒精比热容比碎纸片的比热容小

B．酒精含有的热量比碎纸片大得多

C．酒精的内能比碎纸片内能大得多

D．酒精的热值比碎纸片的热值大

5.如下图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（）

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.下列有关热机的说法正确的是（）

A．内燃机的冷却液需要用比热容较大的物质

B．内燃机的做功冲程是机械能转化为内能的过程

C．汽油机消耗的汽油可循环使用，是取之不尽的能源

D.热机的使用缓解了城市的热岛效应

7.内燃机工作过程中，关于能量转化的下列说法中错误的是（）

A.燃料燃烧时将化学能转化为燃气的内能

B.在压缩冲程中将飞轮的机械能转化为燃气的内能

C.在做功冲程中将燃气的内能转化为飞轮的机械能

D.在压缩冲程中将燃气的内能转化为飞轮的机械能

8.实验装置如图所示，加热试管使水沸腾。

对观察到的现象分析正确的是（）

A．玻璃管口冒出“白气”是汽化成的水蒸气

B．加热使水升温是通过做功的方式改变水的内能

C．小叶轮的转动说明永动机是可以实现的

D．小叶轮转动，水的内能转化为叶轮的机械能

9.历史上热机的出现曾标志着人类利用能源的巨大进步，早期的蒸气机是将水加热到高温，利用高温高压蒸气推动机器转动的，与现在的内燃机相比，蒸气机的效率较低，除了机械制造的技术因素外，还有一个重要的原因是（）

A.内燃机所用燃料的热值高

B.内燃机的功率大

C.蒸气机工作过程不符合能的转化规律

D.蒸气机工作时水蒸气带走了相当一部分能量

10.如图所示是四冲程汽油机的其中一个冲程的剖面图，下列说法正确的是（）

A．该冲程是压缩冲程

B．该冲程中活塞向上运动

C．该冲程是内能转化为机械能的过程

D．该冲程是机械能转化为内能的过程

二、填空题

11.在建设施工中，我们经常看见工人用切割机切割水泥路面，工人师傅在施工时要不断向锯片上浇水，否则会很快损坏锯片（如图所示），这是由于锯片在切割路面时不断，使锯片的内能增加，温度升高。

向锯片浇水，是通过的方式使其内能减少，温度降低。

12.甲图是生活中常用的热水瓶，当注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，有时软木塞会跳起来，这一过程瓶内气体通过改变了内能。

乙图是四冲程汽油机的工作示意图，其中图（选填符号）所示的冲程也发生同样的能量变化。

13.如图所示是演示点火爆炸的实验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去。

这是因为酒精燃烧产生的燃气对外______，燃气的________能转化为盒盖的________能。

这与四冲程汽油机的________冲程的能量转化相同。

14.根据下图甲、乙、丙所示的图片，在下面的空白处填入相应的内容

甲乙丙

（1）图甲：

手离开硬纸板，纸片不下落，是由于作用。

（2）图乙：

内燃机的某冲程工作示意图，它属于冲程。

（3）图丙：

比较不同物质吸热能力的实验，用表示物质吸收热量的多少。

15.一台单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为1200r/min，该汽油机每秒做功次。

如图所示的汽油机正处于冲程，在此过程中燃气的内能（选填“增加”、“减小”或“不变”）。

16.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．

17.如图所示为汽油机工作过程中某一冲程的示意图，此图是　　冲程，有一种单缸汽油机在原有四冲程的基础上增加两个冲程，成为六冲程汽油机，也就是在原有四冲程汽油机完成排气冲程后向气缸内喷水，水在气缸内气化成水蒸气，水蒸气膨胀对外做功，这种汽油机一个工作循环有六个冲程，做功　　次，这种汽油机这样设计的目的是　　．

18.用两个玻璃杯做“棉纱滴水实验”如图（a）、（b）示，过一段时间杯中棉纱末端有水滴出；右图是某品牌小轿车的能流图，能量转化效率为　，用图中损失的化学能计算，可使汽车水箱内质量为40㎏的水温度升高℃。

[水的比热容为4.2×103J/（㎏·℃）]

三、实验探究题

19.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/g

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。

20.在“比较不同物质吸热升温情况”的实验中。

（1）小丽和小明用一套器材做加热水和煤油的实验，如图13-9甲所示。

在组装器材时应先调节（选填“

”或“

”）的高度，调节它的高度是为了。

（2）组装好器材，他们先后在同一个烧杯中称出质量相等的水和煤油，分别加热相同的时间，比较水和煤油，得出结论。

要完成该实验，除图甲所示器材外，还需要的一个测量工具是。

（3）在对实验进行反思时，他们认为原方案有需要两次加热耗时长等缺点，因此改进方案并设计了图乙所示的装置。

与原方案相比，该方案除克服了上述缺点外还具有的优点是。

（答出一个即可）

甲乙

四、计算题

21.王大刚同学和家人在郊外野餐，用木炭烧水。

铁锅内装有

水，把水从

加热至

，已知水的比热容为

。

如果木炭的热值为

，它燃烧放出的热有

被水吸收。

求：

（1）在这个过程中水吸收的热量；

（2）在这个过程中用掉多少木炭。

22.莲莲家的汽车尾部上标有“2.0T”的字样，其中“T”就是“涡轮增压”，是利用高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，来带动同轴的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使汽油燃烧更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高发动机效率和减少废气污染的目的．这辆汽车的最低油耗可达0.2kg/（kW•h），已知汽油的热值为4.6×107J/kg．（温馨提示：

最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量；0.2kg/（kW•h）表示获得1kW•h能量消耗0.2kg汽油）．

求：

（1）0.2kg的汽油完全燃烧时放出的热量为多少？

（2）该汽车发动机的效率最高可达多少？

（结果保留整数）

参考答案

1.B

2.D解析：

用热水袋暖手、向饮料中加冰块、在炉子上烧水都是通过热传递的方式改变物体的内能，故A、B、C选项不符合题意；用手反复弯折铁丝，对铁丝做功，将机械能转化为铁丝的内能，使铁丝的内能增加、温度升高，这是利用做功的方式改变物体的内能，故D选项符合题意。

3.B解析：

四冲程内燃机工作开始时要靠外力启动，一个工作循环，燃气只在做功冲程把内能转化为机械能，做功一次，其余三个冲程靠惯性完成。

由于燃料的不完全燃烧、散热和克服摩擦做功，内燃机的效率只能小于1，故选B。

4.C

5.B

6.A解析：

A、内燃机的冷却液从内燃机吸收热量，因为比热容越大，在同等条件下，吸收的热量越多，A正确。

B、内燃机做功冲程是将内能转化为机械能的过程，故B错误。

C、汽油机消耗的燃料汽油是石油产品，石油是不可再生能源，因此C错误。

D、热机排气冲程会产生大量废气，并排放大量热量，是加剧城市热岛效应的原因之一，故D错误。

7.D解析：

内燃机在工作过程中，燃料燃烧时将化学能转化为燃气的内能，故A选项正确；在压缩冲程中，将飞轮的机械能转化为燃气的内能，故B选项正确，D选项错误；在做功冲程中，将燃气的内能转化为飞轮的机械能，故C选项正确。

8.D解析：

管口的“白气”是水蒸气液化所形成的小水滴，所以A错；加热使水温升高是能过热传递的方式改变内能的，所以B错；由能量守恒定律可知，永动机是不可能实现的，这违背了自然规律，所以C错；小时轮转动是由于水蒸气液化放出热量，内能减少转化为叶轮的机械能，所以D是正确的；应选D。

9.

10.C

11.做功热传递

12.做功B解析：

软木塞会跳起来时，机械能增大，水蒸气由气态变为液态，内能减小，这是通过做功的方式把内能转化为机械能的；这样的情形发生在内燃机的做功冲程中，其中B图表示的做功冲程。

13.做功内机械做功解析：

按动电火花发生器的按钮产生电火花，点燃盒内酒精，酒精燃烧产生高温高压的燃气，燃气膨胀对外做功，燃气的内能转化为盒盖的机械能，四冲程汽油机的做功冲程也是将内能转化为机械能，所以这一过程与四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相同。

14.

（1）大气压的

（2）做功（3）加热时间的长短解析：

（1）大气对浸在里面的物体也有压强，图甲：

手离开硬纸板，纸片不下落，正是由于大气压的作用；

（2）图乙：

内燃机的某冲程工作示意图可知，进气门和排气门都关闭，火花塞打火，活塞向下运动，它属于做功冲程；（3）图丙：

比较不同物质吸热能力的实验中，物质吸收热量的多少是由加热时间的长短决定的，加热时间越长，吸收热量越多。

15.做功减小解析：

16.

17.压缩；2；提高热机的效率（节约能源）解析：

四冲程汽油机的一个工作循环由依次有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程组成，由图知：

气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，故是压缩冲程；六冲程汽油机，是为了充分利用了汽油机工作后的余热，多了一个水蒸气对外膨胀做功的过程，因此六冲程中共做功两次，因为是利用排气冲程后的余热所以大大的提高了热机的效率，节约了能源。

18.

19.

20.

（1）

确保用外焰加热

（2）升高的温度停表（计时工具都可）

（3）①用“水浴法”加热，受热更均匀，不需搅拌。

②原方案两次加热，酒精灯火焰不易控制到完全相同，现方案同一热源加热，确保相同时间内提供的热量相等。

③两实验同时进行，便于同时比较水和煤油升温的快慢

其他合理答案也可

解析：

（1）安装、调整实验装置时，应从下到上，方便调节，先调节

的高度，目的是方便用酒精灯的外焰加热。

（2）比较两种物质的吸热能力，可以比较相同质量的物体吸收相同的热量温度的变化；还可以比较相同质量的物体升高相同的温度吸收热量的多少。

如果这两种液体吸收的热量相同，则应通过温度的变化来判断吸热能力的强弱。

实验中要取质量相同的水和煤油用到天平，比较相同质量的物体升高相同的温度吸收热量的多少，就要通过加热时间的长短来反映，因此要选用停表或其他计时工具。

（3）改用图乙的装置后，既能保证加热的热源相同，还能控制加热时间相同，方便比较两杯液体温度的变化；同时采用水浴加热法，可以保证被加热的液体受热均匀。

21.

（1）水吸收的热量：

（2）木炭放出的热量：

用掉木炭的质量：

解析：

（1）已知水的质量，水的比热容，水的初温和末温，由热量公式

可计算出水吸收的热量；

（2）已知

，所以

，由

得

可计算出用掉的木炭的质量。

22.

（1）9.2×106J

（2）39%解析：

燃料燃烧放出的热量可以利用Q=mq进行计算。

m就是燃料的质量，q是指热值。

0.2kg汽油完全燃烧放出的热量为Q放=m汽q=0.2kg×4.6×107J/kg=9.2×106J

根据油耗0.2kg/（kW•h）可知，获得1kW•h的能量需要燃料燃烧放出9.2×106J的热量

获得有用的能量W=1kW•h=3.6×106J，发动机的效率为

。