苏科版物理九年级上册课课练：12.4 机械能与内能的相互转化　第1课时　改变物体的内能　热机（含答案）

[第十二章　四、 机械能与内能的相互转化　第1课时　改变物体的内能　热机]
一、选择题
1.[2020·泰安] 下列是研究黑点标注的物体内能改变的情景,通过做功使物体内能增加的是 (　　)
A.把铁丝反复弯折,弯折处变热
B.把钢球放入炉火中,烧一段时间
C.冬天,用热水袋对手进行取暖
D.水烧开时,水蒸气将壶盖顶起
2.下列关于能量转化的说法中错误的是 (　　)
A.用砂轮磨刀时,刀的温度升高了,内能转化为机械能
B.陨石进入大气层成为流星时,机械能转化为内能
C.壶中的水沸腾时,壶盖不停地跳动,水蒸气的内能转化为壶盖的机械能
D.用打气筒给车胎打气时,筒内空气的内能转移到筒壁上,使筒壁温度升高
3.[2020·金昌] 关于所描述的物理过程,下列分析正确的是 (　　)
A.图甲:厚玻璃筒内的空气被压缩时,空气的温度升高,内能不变
B.图乙:瓶内的空气推动塞子做功后,瓶内空气的内能增大
C.图丙:试管内的水蒸气推动塞子冲出时,水蒸气的内能增加
D.图丁:汽缸内的气体推动活塞向下运动,内能转化为机械能,气体内能减少
4.一个物体温度降低,内能减少,原因 (　　)
A.一定是它对外界做了功
B.一定是它放出了热量
C.可能是它放出了热量,也可能是它对外界做了功
D.可能是外界对它做了功
5.[2018·南通] 如图所示,礼花筒利用筒内的高压空气膨胀,将彩带喷向空中,产生喜庆效果.则高压空气膨胀过程中 (　　)
A.对外做功内能增加 　B.分子热运动加剧
C.内能转化为机械能 　 D.向外界传递热量
6.[2019·武汉] 如图所示是四冲程汽油机的剖面图,关于其四个冲程的描述正确的是(　　)
A.吸气冲程中,汽油和空气的混合物进入汽缸
B.压缩冲程中,通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小
C.做功冲程中,燃料释放的能量绝大部分转化为机械能
D.排气冲程中,废气带走了燃料释放的能量的极少部分
7.[2020·衡阳] 如图所示为内燃机四冲程工作示意图,下列说法正确的是 (　　)
A.一个工作循环的正确顺序是:甲、乙、丙、丁
B.图乙冲程能获得动力
C.图丁冲程有明显机械能转化为内能的过程
D.图丙冲程存在化学能转化为内能的过程
8.热机在工农业生产中应用广泛,下列关于热机和环境保护的说法,正确的是 (　　)
A.热机排出的尾气没有内能
B.热机的效率能达到100%
C.热机都是使用汽油作为燃料的
D.热机的大量使用会造成环境污染
二、填空题
9.[2020·杭州] 如图所示,一只瓶子内装一些铁屑.我们既可以通过振荡,也可以通过加热,使铁屑的温度升高,内能增大.从改变物体内能的方式来看,前者是通过　　　　　方式、后者是通过　　　　　方式来增大铁屑内能的.如图果你没有看到内能改变的过程,仅凭铁屑温度的改变,能否确定采用了什么方法改变了铁屑的内能 　　　　(选填“能”或“不能”),这是因为　 　.
10.夏季,在高速公路服务区内,一些重型汽车停在有水的坑里,这是因为汽车在高速行驶过程中,通过　　　　　的方式增加了轮胎的内能,使轮胎的温度　　　　;轮胎停在水中,通过　　　　　的方式能够使轮胎内能减少,温度降低,以保证行车安全.火箭发射时,燃料燃烧将化学能转化为燃气的　　　　能,再转化为火箭的　　　　能,使得火箭加速升空.
11.如图所示,小明从滑梯上加速滑下,从机械能的角度来看,　　　　能增大,　　能减小;下滑的过程中,小明臀部有灼热的感觉,原因是有部分的　　　能转化为　　　能.
12.小明在吹气球时,吹大了的气球没握住,它呼啸着飞跑了,如图所示.他及时捡起气球发现气球的嘴部温度　　　　(选填“变高”“变低”或“无变化”).原因是当气球内气体喷出来时,将　　　能转化为　　　　能.热机工作时,　　　　冲程中能量转化与此相同.
13.汽油机是热机的一种,汽油在汽缸内燃烧时的能量转化情况是　　　　　　　　.在设计制造时,汽缸外有一个水套,让汽缸被水包围着,这是通过　　　　的方式减少汽缸内能的.一台单缸四冲程汽油机,飞轮转速是1200 r/min,该汽油机每分钟内完成　　　　个工作循环、　　　　个冲程,活塞往返　　　　次,对外做功　　　　次.
三、解答题
14.某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30×10-4 m2,一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50×10-3 m,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105 Pa,飞轮1 min转动2400周,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦),求:
(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力.
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功.
(3)汽油机的功率.
　　　　　　　　　　　
15.用打气筒给自行车打气时,筒壁的温度会升高,用手触摸会有明显的感觉,针对这一现象的原因,学生们展开了讨论,形成了两种解释:
解释1:主要原因为打气时活塞压缩气体做功,气体内能增大,温度升高,并通过热传递使筒壁温度升高.
解释2:主要原因为活塞与筒壁摩擦生热,使筒壁温度升高.
究竟哪种原因是主要的,老师要求同学们设计实验进行验证.小明设计的实验是:
操作A:用打气筒向车胎内打气10次后(往复为1次),用手触摸筒壁,感觉温度变化情况.
操作B:向气筒内壁加少量润滑油,待筒壁温度降至室温时,再向车胎内打气10次后,用手触摸筒壁,感觉温度变化情况.
(1)请你帮助小明完成对实验结果的分析:如图果“操作A”中筒壁温度明显高于“操作B”中筒壁温度,则说明　　　　是正确的.如图果两种操作中筒壁温度差不多,则说明　　　　　是正确的.(均选填“解释1”或“解释2”)
(2)小明的设计存在一个问题,你认为问题是: 　.
答案
1.A　 把铁丝反复弯折,对铁丝做功,弯折处变热,内能增大,属于通过做功增加物体内能,故A符合题意;
把钢球放入炉火中烧,钢球从火焰吸收热量,是通过热传递改变物体内能的,故B不符合题意;
用热水袋对手取暖时,手从热水袋吸收热量,是通过热传递改变物体内能的,故C不符合题意;
水烧开时水蒸气将壶盖顶起,水蒸气对外做功,其内能减小,故D不符合题意.
2.A
3.D　 图甲中厚玻璃筒内的空气被压缩时,活塞对空气做功,筒内空气温度升高,内能增大,故A错误;
图乙中瓶内的空气推动塞子跳起时,空气对活塞做功,空气的内能减小,故B错误;
图丙中试管内的水蒸气推动塞子冲出时,水蒸气对塞子做功,水蒸气的内能转化为塞子的机械能,水蒸气的内能减少,故C错误;
图丁中汽缸内的气体推动活塞向下运动时(即做功冲程),内能转化为机械能,气体的内能减小,故D正确.
4.C
5.C　 礼花筒内的高压空气膨胀对外做功,其自身的内能减小,故A错误;
由于礼花筒内的高压空气膨胀对外做功,其自身的内能减小、温度降低,所以分子热运动变慢,故B错误;
礼花筒内的高压空气膨胀对外做功,其自身的内能减小,转化为机械能,故C正确;
礼花筒内的高压空气膨胀而对外做功,而不是向外界传递热量,故D错误.
6.A　 吸气冲程中,汽油机将汽油和空气的混合物吸入汽缸,柴油机将空气吸入汽缸,A正确;压缩冲程中,通过做功的方式使汽缸内气体的内能增大,B错误;做功冲程中,燃料释放的能量只有小部分转化为机械能,大部分内能散失,C错误;汽油机的效率约为20%~25%,排气冲程中,废气带走了燃料释放的能量的较大部分,D错误.
7.C　 图甲中两个气门都关闭,火花塞点火,活塞向下运动,是做功冲程,此冲程将内能转化为机械能;图乙中进气门打开,活塞向下运行,汽缸容积增大,是吸气冲程;图丙中排气门打开,活塞向上运动,汽缸容积减小,是排气冲程;图丁中两个气门都关闭,活塞向上运动,所以为压缩冲程,此冲程将机械能转化为内能.
8.D　 一切物体都具有内能,所以尾气中也有内能,故A错;由于热量的损失,热机的效率都不能达到100%,故B错;柴油机用的燃料是柴油,不是汽油,故C错;热机所排出的气体中有许多对人体有害,会造成环境污染,故D正确.
9.做功　热传递　不能　做功与热传递两种方式在改变物体的内能上是等效的
使铁屑内能增加的方法:①用力晃动瓶子,对瓶子和铁屑做功,将机械能转化为内能,使铁屑的内能增加,温度升高,这是通过做功改变物体内能的;②将装铁屑的瓶子加热,使铁屑的温度升高,这是通过热传递的方式改变铁屑内能的.如图果没有看到内能改变的过程,单凭铁屑温度的升高,不能判断出具体的方法,因为做功与热传递两种方式在改变物体的内能上是等效的.
10.做功　升高　热传递　内　机械
11.动　重力势　机械　内
“加速”说明速度变大,则动能变大,“下滑”说明高度降低,则重力势能减小.下滑过程中,克服阻力做功,有部分机械能转化为内能,所以臀部有灼热的感觉.
12.变低　内　机械　做功
气体喷出时,对气球做功,气体的内能转化为气球的机械能,气球获得机械能,由静止变为运动;气体内能减少,温度降低,使得气球嘴部温度也降低.热机的做功冲程中内能转化为机械能.压缩冲程是将机械能转化为内能.
13.化学能转化为内能　热传递　600　2400　1200　600
(1)汽油在汽缸内燃烧时,将汽油的化学能转化为内能;(2)为了避免汽油机在工作时温度升得太高,在设计制造时,汽缸外有一个水套,让汽缸被水包围着,即通过水吸收热量而使得汽缸温度降低,这是通过热传递的方式改变内能的;(3)飞轮转速为1200 r/min,因一个工作循环飞轮旋转2圈、活塞往返2次、完成4个冲程、对外做功1次,所以每分钟完成600个工作循环、活塞往返1200次、完成2400个冲程、做功600次.
14.(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力:
F=pS=9.0×105 Pa×30×10-4 m2=2700 N.
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功:
W=Fs=2700 N×50×10-3 m=135 J.
(3)因为飞轮1 min转动2400周,则每秒转40周,故每秒做功20次,
所以P===2700 W.
15.(1)解释2　解释1
(2)应该用仪器准确地测定温度,人的感觉不准确
(1)操作A和B都是向车胎内打气10次,但操作B在气筒内壁加了润滑油,摩擦力减小,若“操作A”中筒壁温度明显高于“操作B”中筒壁温度,则说明筒壁的温度升高与摩擦有关,解释2正确;若两种操作下筒壁温度差不多,则说明主要是因为活塞压缩气体做功,气体内能增大,温度升高,通过热传递使筒壁温度升高,解释1正确.
(2)在两次实验中,小明都是用手触摸筒壁,感觉温度变化情况,如图果温度变化不大,不能准确地判断,故应该用仪器准确地测定温度.