2023-2024学年苏科版物理九上同步教学 12.4 机械能和内能的相互转化 同步练习（含答案）

12.4 机械能和内能的相互转化
一、填空题
1．如图所示，当试管内水沸腾时，软木塞突然被冲出来，其原因是试管内水蒸气对软木塞___，此过程中水蒸气的内能转化为软木塞的___．
2．火柴可以擦燃，也可以放在火上点燃，前者是用 _______ 方式使火柴头温度升高而点燃的，后者是用 _______ 方式使火柴头温度升高而点燃的．
3．在汽油机的一个工作循环中，内能转化为机械能的是_____冲程，其它三个冲程都是靠飞轮的_____来完成的。
4．目前我国研发出一款新型空气动力汽车，它利用压缩空气膨胀推动活塞做功提供动力，这种车在开动时将空气的________能转化为________能，这种车与汽油机相比优点是________________(说出一点) ．
5．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___方式增加轮胎的内能，使轮胎的温度___；轮胎停在水中，通过___方式减少内能，降低温度，以保行车安全．
6．内燃机有四个工作冲程，图是内燃机的 ________ 冲程，活塞下降时，燃气内能 ________ （选填“减少”或“增加”）．
7．科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，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，立刻向气缸内喷水，水在高温气缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度________ （选填“升高”、“降低”或“不变”），其内能________ （选填“增大”、“减小”或“不变”），这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的________ ，为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是________ 冲程．
二、单选题
8．下列四幅图中，不属于做功改变物体内能的是( )
A． B． C． D．
9．下列实例中。通过做功来改变物体内能的是（　　）
A．在饮料中放入一些冰块，饮料变凉
B．划火柴，火柴被划燃
C．柏油马路被阳光晒热
D．冬天，暖气使房间变暖
10．如图所示的四种交通工具，不用热机作为动力机械的是
A． B．
C． D．
11．如图是四冲程内燃机工作循环中的一个冲程，它是（　　）
A．压缩冲程，将内能转化为机械能
B．压缩冲程，将机械能转化为内能
C．做功冲程，将内能转化为机械能
D．做功冲程，将机械能转化为内能
12．如图所示实验或事例，属于内能转化为机械能的是
A． B． C． D．
13．一个单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1 800 r/min，则该汽油机每秒钟内 ( )
A．完成30个循环，做30次功
B．完成15个循环，做15次功
C．完成30个循环，做15次功
D．完成15个循环，做30次功
14．在如图所示的内燃机工作的一个循环中，其四个冲程的顺序应当是
A．乙、甲、丁、丙 B．甲、乙、丙、丁
C．乙、丁、甲、丙 D．甲、乙、丁、丙
15．某同学骑自行车下一长坡时，在途中由于车速过快，于是捏紧刹车，降低车速，保持安全速度匀速行至坡底，下车检查，发现刹车片发烫．有关此过程的说法中，正确的是（　　）
A．刚下坡时，是动能转化为重力势能
B．匀速下行时，是重力势能转化为动能
C．匀速下行时，机械能保持不变
D．刹车片发烫，是做功改变了内能
16．如图所示的四个冲程不是按照热机正常工作的顺序排列的，你认为让汽车获得动力的冲程是（ ）
A． B． C． D．
三、计算题
17．某单缸汽油机的飞轮每分钟转600转，设做功冲程中燃气对活塞的压强保持在5×105 Pa不变，活塞行程为0.2 m，活塞的面积为100 cm2，求汽油机的功率．
参考答案：
1． 做功 机械能
【解析】
【详解】
[1][2]用酒精灯给试管中的水加热，汽化出大量的水蒸气，这些高温水蒸气对塞子做功，将塞子冲出；故该过程中水蒸气的内能减少，温度降低；塞子由静止变为运动，机械能增大，即能量转化是内能转化为机械能。
2． 做功 热传递
【解析】
【详解】
火柴可以擦燃是通过克服摩擦做功来改变物体内能的．放在火上点燃是将火柴从温度高的地方来获得内能，由温度差引起了内能的改变，故是通过热传递来改变物体内能的．
3． 做功 惯性
【解析】
【详解】
[1][2]汽油机是四冲程内燃机，工作时活塞在气缸中往复运动两次，完成一个工作循环，做一次功，共计四个冲程，只有在做功冲程中将燃料燃烧产生燃气的内能转化为机械能，为内燃机工作提供动力，其它三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的。
4． 内 机械 无污染
【解析】
【详解】
热机就是利用内能来工作的机器；压缩空气做功，内能转化为机械能；这种车在开车时将空气的内能转化为车机械能；这种车与汽油机相比优点是环保，不污染环境．
5． 做功（摩擦） 升高 热传递
【解析】
【详解】
轮胎与地面的摩擦力是保持汽车在地面上行驶的向前推动力，轮胎在于地面接触摩擦过程中，轮胎与地面接触部分的分子会发生形变，这种反复形变导致轮胎温度上升，进而轮胎内的气体温度也随之升高．热能从高温处向低温处传递，可以将车的轮胎至于水中，使轮胎内的内能转移到水中，可以起到降低轮胎温度作用．
6． 做功 减少
【解析】
【详解】
由图可知，火花塞点火、燃气推着活塞运动，是做功冲程；此过程中，燃气对活塞做功，内能减小，转化为机械能。
7． 降低 减小 效率 排气
【解析】
【详解】
物体对外做功，内能减小，内能降低；水在高温气缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度降低，内能减小；这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的效率；为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是排气冲程．
8．B
【解析】
【详解】
　解答：A、双手摩擦生热，克服摩擦做功，使手的内能增加、温度升高，是通过做功的方式改变物体的内能； B、烧水时，水从火吸收热量、内能增加、温度升高，是通过热传递的方式改变了物体的内能； C、锯木条时，克服摩擦做功，使锯条的内能增加、温度升高，是通过做功的方式改变物体的内能；D、钻木取火，克服摩擦做功，机械能转化成内能，是通过做功的方式改变物体的内能． 　　
点睛：本题考查改变物体内能的方式，解决此类问题要抓住：做功是能量的转化过程，热传递是能量的转移过程．
9．B
【解析】
【分析】
做功和热传递都可以改变物体的内能，但是热传递改变物体的内能是能量的转移，做功改变物体的内能是能量的转化。
【详解】
在饮料中放入一些冰块，饮料变凉；柏油马路被阳光晒热；冬天，暖气使房间变暖，这都是通过热传递改变物体的内能的，是能量的转移；划火柴使其燃烧，是摩擦生热，属于做功改变物体的内能，是能的转化，故选B。
10．A
【解析】
【详解】
自行车是消耗人的生物质能，转化为自行车的机械能；轮船、卡车、飞机工作时都要使用化石能作燃料，燃料燃烧时将内能转化为机械能驱使它们运动，所以它们都是使用热机工作的．故选A．
11．B
【解析】
【分析】
【详解】
由图中可知，此时吸气门、排气门均关闭，气缸内气体被压缩，机械能转化为内能，其内能增加，故是压缩冲程，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
12．C
【解析】
【分析】
试题分析：解决本题需掌握：对物体做功，机械能转化为内能；物体对外做功，将内能转化为机械能．
【详解】
A、由滑梯滑下臀部会有灼热感，是摩擦做功，机械能转化为内能，不合题意；B、水蒸气将木塞冲出，是气体对外做功，将内能转化为机械能，符合题意；C、钻木取火是摩擦做功，机械能转化为内能，不合题意；D、搓手取暖是摩擦做功，机械能转化为内能，不合题意．故选C．考点：做功改变物体内能．
13．B
【解析】
【详解】
解答：飞轮转速为1800r/min＝30r/s，因一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次，完成4个冲程，所以该汽油机1s内完成60个冲程，完成15个工作循环，对外做功15次，故B正确．
点睛：掌握内燃机完成1个工作循环，四个冲程，飞轮转2转，对外做功1次是解答此题的关键．
14．A
【解析】
【详解】
解答：甲图中两个气门都关闭，活塞向上运动，因此是第二个冲程 压缩冲程；乙图中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，因此是第一个冲程 吸气冲程；丙图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，因此是第四个冲程 排气冲程；丁图中两个气门都关闭，活塞向下运动，因此是第三个冲程做功冲程．按照四个冲程的先后顺序应该是乙、甲、丁、丙．故选A.
点睛：根据四冲程内燃机一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，根据两个气门的打开与关闭以及活塞的运动方向可以确定每个冲程，从而排列出正确的顺序．
15．D
【解析】
【详解】
A．刚下坡时，高度减小，速度增大，是重力势能转化为动能；故A错误；
B．匀速下行时，动能不变，所以重力势能转化为动能的说法不准确，故B错误；
C．匀速下行时，动能不变，重力势能转化为内能，故C错误；
D．刹车时，刹车片和轮胎互相克服摩擦做功，内能增加，这一过程中机械能转化成了内能，但能的总量不变．故D正确．
故选D。
16．B
【解析】
【详解】
汽车获得动力的冲程是做功冲程，热机的工作的四个冲程是吸气、压缩、做功和排气冲程，判断冲程根据有二个，一看活塞运动方向，二看进排气门是开还是关，做功冲程是活塞向下运动，进排气门都关闭．选项B正确．
17．5 kW
【解析】
【详解】
解答：p＝5.0×l05Pa,S＝100cm2＝1×10 2m2，由p＝得：燃气对活塞的平均压力为：F＝pS＝5.0×l05Pa×1×10 2m2＝5000N.一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W＝Fs＝5000N×0.2m＝1000J.飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮转动600r，要对外做功300次，所以燃气对活塞做的总功为：W总＝W×300＝1000J×300＝3×l05J，
而t＝1min＝60s，则汽油机的功率为：P＝＝5000W.
点睛：（1）知道燃气的平均压强和活塞的面积，可利用公式计算出平均压力的大小．
（2）知道活塞在气缸中移动的距离，可利用公式W＝Fs计算出一个做功冲程燃气对活塞做的功．（3）飞轮（曲轴）每转两圈对外做功一次，计算出飞轮转动600r对外做功的次数，已经计算出一个做功冲程燃气对活塞做的功，从而可以计算出燃气对活塞做的总功，又知道做功的时间，可利用公计算出汽油机的功率．