二、内 能
一、能力提升
1.关于物体的内能,下列说法不正确的是( )。
A.炽热的铁水有内能
B.抛在空中的篮球具有内能
C.只把物体的温度升高时,其内能增加
D.水结成冰后,就不再有内能
2.关于分子和物体内能,下列说法正确的是( )。
A.杯子里的水可以任意倒出,说明水分子间没有引力
B.固体间能扩散,表明固体物质分子是运动的
C.把0 ℃的冰块加热熔化成0 ℃的水,其内能不变
D.用力搓手,手发热,这是通过热传递增加手的内能
3.学习了分子动理论之后,欣欣同学总结了很多生活中与分子动理论有关的现象,下列总结不正确的是( )。
A.腌制鸭蛋就是通过扩散使盐进入蛋中
B.人造木板黏合剂中的甲醛扩散到空气中造成环境污染
C.用透明胶带能揭下纸上写错的字,是因为胶带与纸之间有相互的斥力
D.“破镜不能重圆”是因为分子间的距离太大,作用力变得十分微弱
4.某老师在引导学生理解固体、液体和气体的微观结构时,带领同学们做游戏,用人群的状态类比物体的状态。如图10-2-4所示,甲、乙、丙三种情景分别对应的是( )。
图10-2-4
A.固态、液态、气态 B.气态、固态、液态
C.液态、气态、固态 D.固态、气态、液态
5.寒假,小明在漠北参加冬令营活动。随行老师提出问题,在漠北这样温度低于0 ℃的环境里,若不提供热源加热,用什么办法可以让冰熔化呢 小明用两块冰来回摩擦的方法使冰熔化了。下列成语描述的现象与小明的方法原理相同的是( )。
A.炙手可热 B.扬汤止沸
C.滴水成冰 D.钻木取火
6.端午时节,空气中弥漫着粽子的香味,“粽叶飘香”是 现象,这种现象说明了分子在不停地 。
7.实验中小明用酒精灯加热液体,这是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式改变液体的内能。在此过程中,液体的内能 (选填“增大”“不变”或“减小”)。
8.人站在如图10-2-5所示的风车下能让风车转动,其原理是人体可以加热周围空气,热空气密度变小上升,导致风车转动。
图10-2-5
(1)人体加热周围空气,导致风车转动,其实质是内能转化为 。
(2)风车正下方站的人越多,风车转动越 。
9.如图10-2-6所示,导弹上升过程中,重力势能将 (选填“增大”“减小”或“不变”),因与空气摩擦而生热,其内能将 (选填“增大”“减小”或“不变”),这是用 方式改变其内能的。
图10-2-6
10.右图10-2-7为活塞式打气筒。在用此打气筒为自行车轮胎打气的过程中,会发现气筒的上部筒壁只是略有发热,而气筒的下部筒壁,特别是底部附近筒壁的温度较高,甚至烫手。对于筒壁发热现象,有两个方面的原因:a.打气时活塞压缩气体做功使气体的内能增加,升温的气体通过热传递使筒壁温度升高;b.打气过程中活塞与筒壁之间不断地摩擦生热使筒壁的内能增加、温度升高。但这两个使筒壁发热的原因中有一个是主要原因。
图10-2-7
(1)你猜想 (选填“a”或“b”)是主要原因。
(2)你猜想的依据是 。
二、探究创新
11.阅读下方短文,回答问题。
内能
内能是指物体内部包含的总能量,包括分子的动能(即分子无规则热运动的动能)、分子的势能(即分子间相互作用的能)、分子内的能量、原子内的能量、原子核内的能量等。在热学中,由于在热运动中上述后三项能量不发生变化,所以内能一般指前两项。由于分子的动能跟温度有关,分子的势能跟分子间的距离有关,所以物体的内能跟温度、体积都有关系。
(1)慢慢压缩针筒里的气体,气体内能中哪部分发生变化
(2)加热针筒里的气体,气体内能中哪部分发生变化
(3)金属块在受热膨胀时,金属块内能中哪部分发生变化
二、内 能
知能演练·提升
1.D
2.B 杯子里的水可以任意倒出,说明水具有流动性,不能说明水分子间没有引力,故A错误;扩散现象表明分子在不停地做无规则运动,固体间能扩散,表明固体物质分子在不停地做无规则运动,故B正确;把0 ℃的冰块加热熔化成0 ℃的水,该过程中冰吸收热量,其内能会增加,故C错误;用力搓手,由于需要克服摩擦力做功,所以手发热,这是通过做功的方式增加手的内能,故D错误。
3.C 把鸭蛋放在盐水里一段时间,鸭蛋就变咸了,这就是鸭蛋与盐之间的扩散现象,是分子热运动的表现,故A正确;由于分子在不停地做无规则运动,故人造木板黏合剂中的甲醛扩散到空气中造成环境污染,故B正确;用透明胶带能揭下纸上写错的字,是因为胶带与纸之间有相互的引力,故C错误;当分子间的距离大于分子直径的10倍时,分子间的作用力就变得十分微弱了,“破镜不能重圆”就是分子间的距离太大,作用力变得十分微弱的缘故,故D正确。
4.B 固体分子排列紧密有规律,类似题图乙;液体分子没有固定位置,分子间距离比固体大,运动自由,类似题图丙;而气体分子极度散乱,间距很大,类似题图甲。
5.D 两块冰来回摩擦时,克服摩擦力做功,机械能转化为内能,冰块的内能增加、温度升高,使冰块熔化了。炙手可热是通过热传递改变物体的内能,故A不符合题意;扬汤止沸是通过热传递改变物体的内能,故B不符合题意;滴水成冰是凝固现象,凝固过程中水放热、内能减小,是通过热传递改变物体的内能,故C不符合题意;钻木取火是克服摩擦力做功,机械能转化为内能,木头的内能增加、温度升高,达到木头的着火点,木头会燃烧,是通过做功改变物体的内能,故D符合题意。
6.解析 空气中弥漫着粽子的香味,是由于粽子中的芳香分子运动到空气中,进入人们的鼻腔,引起嗅觉,属于扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动。
答案 扩散 做无规则运动
7.解析 小明用酒精灯加热液体,液体吸收热量,温度升高,内能增大,这是通过热传递的方式改变液体的内能。
答案 热传递 增大
8.解析 (1)人体加热周围空气,使空气的内能增加,导致风车转动,即风车得到了机械能,因此该过程将内能转化为了机械能。
(2)风车正下方站的人越多,空气增加的内能越多,风车得到的机械能越多,风车转动就越快。
答案 (1)机械能 (2)快
9.解析 导弹在上升过程中,高度在增大,所以重力势能增大,与空气摩擦生热,导弹的内能增大,这是通过做功的方式来改变物体内能的。
答案 增大 增大 做功
10.解析 打气筒的上部筒壁主要是靠摩擦生热,下部筒壁特别是底部附近筒壁发热既有摩擦生热,又有压缩气体做功使气体的内能增加、温度升高,再通过热传递使筒壁温度升高。由于打气筒的上部筒壁只是略有发热,而打气筒的下部筒壁,特别是底部附近筒壁的温度较高,甚至烫手,所以筒壁发热的主要原因是a。
答案 (1)a (2)打气筒的上部筒壁只是略有发热,而打气筒的下部筒壁,特别是底部附近筒壁的温度较高,甚至烫手
11.解析 (1)慢慢压缩针筒里的气体,气体的体积变小,分子间的距离变小,故分子的势能要发生变化;(2)加热针筒里的气体,气体的温度升高,分子的动能发生变化;(3)金属块在受热膨胀时,温度和体积都发生了变化,故分子的动能和分子的势能都要发生变化。
答案 (1)分子的势能 (2)分子的动能 (3)分子的动能和分子的势能六、燃料的利用和环境保护
一、能力提升
1.我国城乡建设和管理越来越注重环保,以下做法符合环保要求的是( )。
A.废旧电池随意丢弃
B.减少城市绿地和湖泊的面积
C.工业废水直接排放到江河中
D.使用太阳能、风能等清洁能源
2.关于燃料的热值,以下说法正确的是( )。
A.燃料的热值与燃料的种类有关系,与燃料的质量和燃烧状况无关
B.燃烧1 kg某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值
C.燃料燃烧时,质量越大,热值越大
D.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
3.如图10-6-1为内燃机的能流图,则内燃机的效率可表示为( )。
图10-6-1
A.η=
B.η=
C.η=
D.η=
4.有经验的机械师,不用任何仪器,只要靠近柴油机排气管口闻一下,将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度,就能初步判断这台柴油机的节能效果。在同样负荷的情况下,关于柴油机的节能效果,下列判断正确的是( )。
A.尾气的温度越高,柴油机越节能
B.尾气的温度越低,柴油机越节能
C.尾气的柴油味越浓,柴油机越节能
D.尾气的颜色越发黑,柴油机越节能
5.一个成年人参加一次长跑,身体消耗的能量为6.6×106 J,这些能量相当于完全燃烧0.55 kg的干木柴,则干木柴的热值为 J/kg,干木柴用掉一半后,剩余干木柴的热值将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
6.某汽油机在一次工作中消耗了2 kg汽油,对外做功为2.3×107 J,则汽油机的效率是 。(汽油热值为4.6×107 J/kg)
二、探究创新
7.(2021·四川广安中考)菜油是人们烹饪时常用的材料,最适宜的烹饪温度在150 ℃到180 ℃之间。某酒店厨师在炸制酥肉时,将2 kg的菜油从20 ℃加热到170 ℃(未沸腾)。
(1)求菜油吸收的热量。〔取c菜油=2.0×103 J/(kg·℃)〕
(2)如果这些热量由天然气燃烧来提供,则需要完全燃烧多少m3的天然气 (假设天然气完全燃烧释放的热量全部被菜油吸收,天然气的热值为4.0×107 J/m3)
8.用锅炉将200 kg的水从25 ℃加热到100 ℃,燃烧了 6 kg 的无烟煤〔水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃),无烟煤的热值是3.4×107 J/kg〕。
(1)锅炉内200 kg的水吸收的热量是多少
(2)6 kg无烟煤完全燃烧放出的热量是多少
(3)此锅炉的效率是多少
六、燃料的利用和环境保护
知能演练·提升
1.D 废旧电池中含有重金属离子,随意丢弃会对土壤、地下水造成污染,故A错误;减少城市绿地和湖泊的面积,不利于改善空气质量和调节空气温度等,故B错误;工业废水直接排放到江河中会严重污染水资源,且工业用水处理后重复利用可以节约用水,故C错误;使用太阳能、风能等清洁能源可以大大减少能源使用带来的污染,同时可以节约能源,减少能源危机带来的影响,故D正确。
2.A 燃料的热值是燃料本身的一种性质,与燃料是否燃烧、是否完全燃烧、燃料的质量等无关,只与燃料的种类有关,故A正确,C、D错误;热值的定义是1 kg某种燃料完全燃烧时放出的热量,故B错误。
3.B 热机的效率是指热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。由能流图可以看出,有用机械能为E2(即用来做有用功的那部分能量),而燃料完全燃烧放出的能量则是燃气内能E,因此选项B正确,选项A、C、D错误。
4.B 柴油机的节能效果可以从几个方面进行考虑。如看柴油是否充分燃烧,燃烧越充分,排出尾气的柴油味越轻,尾气的颜色越淡;还可以看内能转化为机械能的效率,在同样负荷的情况下,尾气温度越低,说明转化为机械能的内能越多,效率越高。
5.解析 由Q放=mq可得,干木柴的热值q==1.2×107 J/kg;热值是燃料的特性,其大小与燃料的质量无关,用掉一半后,干木柴的热值仍为1.2×107 J/kg。
答案 1.2×107 不变
6.解析 汽油完全燃烧放出的热量Q放=mq=2 kg×4.6×107 J/kg=9.2×107 J;汽油机的效率η==25%。
答案 25%
7.解析 (1)菜油吸收的热量为Q吸=c菜油mΔt=2.0×103 J/(kg·℃)×2 kg×(170 ℃-20 ℃)=6×105 J。
(2)因为天然气完全燃烧释放的热量全部被菜油吸收,则Q吸=Q放=qV
天然气的体积为V==0.015 m3。
答案 (1)6×105 J (2)0.015 m3
8.解析 (1)水吸收的热量Q1=cm(t2-t1)=4.2×103 J/(kg·℃)×200 kg×(100 ℃-25 ℃)=6.3×107 J。
(2)无烟煤完全燃烧放出的热量
Q2=mq=6 kg×3.4×107 J/kg
=2.04×108 J。
(3)此锅炉的效率η==30.9%。
答案 (1)6.3×107 J (2)2.04×108 J (3)30.9%三、探究——物质的比热容
一、能力提升
1.关于比热容,下列说法正确的是( )。
A.物体的比热容跟物体吸收或放出的热量有关
B.物体的比热容跟物体的温度有关
C.物体的质量越大,它的比热容越大
D.物体的比热容与温度、质量都没有关系
2.对公式c=的理解,下列说法正确的是( )。
A.物质的比热容与物体的质量成反比
B.比热容与物体质量多少、温度变化大小、吸热或放热的多少无关
C.物质的比热容与物体吸热或放热的多少有关
D.物质的比热容与物体的温度变化大小成反比
3.炎热的夏天,小明赤着脚在烈日当空的小河边游玩时发现:岸上的石头热得烫脚,而河水却比较凉。其主要原因是( )。
A.水吸收的热量少,因此河水比岸上石头的温度低
B.水的比热容比石头的大,在受到太阳同样照射的情况下,水升高的温度少
C.石头的吸热能力强,因此石头升温快
D.这是小明的错觉造成的,实际上岸上石头与水的温度相同
4.(多选)用相同的酒精灯分别对a、b两液体加热(如图10-3-2甲所示),根据测得数据分别描绘出这两液体的温度随加热时间变化的图像(如图10-3-2乙所示)。在相同的时间内两液体吸收的热量相等,不计液体热量散失,分别用ma、mb、ca、cb表示a、b两液体的质量和比热容,则结合图中信息得出的下列推断正确的是( )。
图10-3-2
A.若ma=mb,则ca>cb
B.若ma=mb,则caC.若ca=cb,则maD.若ca=cb,则ma>mb
5.质量相等的甲、乙两种液体吸收相同的热量后,甲升高的温度高于乙升高的温度。由此可知( )。
A.甲液体的比热容大于乙液体的比热容
B.降低相同的温度,质量相等的甲液体放出的热量比乙液体放出的热量多
C.甲、乙两种液体相比较,乙液体更适合作冷却剂
D.甲物质的熔点高于乙物质的熔点
6.质量相等的甲、乙两种液体温度随加热时间变化的关系图像如图10-3-3所示。由图可知甲、乙两种液体的比热容c甲 (选填“大于”“小于”或“等于”)c乙。
图10-3-3
7. 有一种节能锅,如图10-3-4所示,它由内锅和外锅组成,内锅底部固定有一个用特殊材料制成的物块。烹饪食物时,先把内锅置于火上加热,待内锅中的水沸腾、物块被烧红时关闭火源,立即把内锅放在外锅里封闭,烧红的物块继续给内锅加热,直到食物被煮熟。要放出更多的热量,此物块应该具有质量 、比热容 的特点。
图10-3-4
8.表10-1中列出的是某日同纬度沿海某城市和内陆某城市的气象情况。请根据两座城市的气温变化情况判断,甲是 ,你作出判断的依据是 。
表10-1
城市甲 晴 22~30 ℃
城市乙 晴 19~37 ℃
9.质量和初温相同的甲、乙两种液体,经同一加热器加热相同的时间后甲的温度高于乙的温度,则甲液体的比热容 (选填“大于”“等于”或“小于”)乙液体的比热容。如果乙液体的质量为1 kg,初温为20 ℃,加热一段时间后温度升高到50 ℃,吸收的热量为1.26×105 J,则乙液体的比热容为 J/(kg·℃)。
10.将一温度为20 ℃、质量为4.2 kg的铁块的温度升高到80 ℃,需要吸收多少热量 然后将其放入一个装有温度为10 ℃、质量为1.15 kg的水的量热器中,最后水的温度将升高到多少摄氏度 〔忽略量热器吸热,c水=4.2×103 J/(kg·℃),c铁=0.46×103 J/(kg·℃)〕
二、探究创新
11.用煤气灶烧开水,是通过 (选填“热传递”或“做功”)的方式来改变物体的内能;把质量为2 kg的水从20 ℃加热到60 ℃,水吸收的热量为 J。〔水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)〕
12.同学们做比较水和沙子的吸热能力实验,他们说该实验有两种探究方法。
(1)实验方法一的设计如图10-3-5所示。
图10-3-5
①在实验中,加热相同的时间的目的是 。
②请你指出该同学的设计思路和实验装置中的错误和不足。
(2)请你设计出第二种实验方法。
①写出该实验方法所需要的其他测量仪器 。
②请写出设计思路。
三、探究——物质的比热容
知能演练·提升
1.D
2.B 比热容是物质的一种特性,只与物质的种类和状态有关,与物体吸收或放出的热量、温度的变化、质量的大小均无关,故A、C、D错误,B正确。
3.B 因为水的比热容比石头的大,相同质量的水和石头比较,吸收相同的热量(都在太阳照射下),水的温度升高得少,故河水是凉的,而石头的温度升高得多,热得烫脚。
4.BC 由题图乙可知,在相同时间内,Δta>Δtb,Qa=Qb,即camaΔta=cbmbΔtb。若ma=mb,则ca5.C 根据Q吸=cmΔt可知,甲、乙吸收热量相同,质量相等,Δt甲>Δt乙,所以甲的比热容小于乙的比热容,故A错误;甲的比热容小于乙的比热容,根据Q放=cmΔt可知,降低相同的温度,质量相等,甲放出的热量小于乙放出的热量,故B错误;甲的比热容小于乙的比热容,说明乙的吸热本领强,用乙液体作冷却剂更合适,故C正确;比热容跟物质的熔点没有关系,根据比热容关系不能判断熔点高低,故D错误。
6.解析 由题中图像可知,给质量、初温都相同的甲、乙两种液体同时加热,加热相同的时间,会吸收相同的热量,甲液体升高的温度高,说明甲的比热容比乙的比热容小。
答案 小于
7.解析 从题意可知,物块的作用是吸收热量后,温度升高,再慢慢降温,放出的热量供给内锅来加热食物,根据公式Q=cmΔt可知,在物块温度变化相同时,其质量越大,比热容越大,给内锅加热时,放出的热量就越多。
答案 大 大
8.解析 沿海城市周围的水较多,内陆城市主要是砂石,而水的比热容要比砂石的大得多,因为纬度相等,所以在吸热或放热大致相等的情况下,沿海城市要比内陆城市温度变化范围小。因此,由题表中数据可知,城市甲温度变化范围小,为沿海城市;城市乙温度变化范围大,为内陆城市。
答案 沿海城市 海水的比热容较大,会使沿海城市的昼夜温差小于内陆城市的昼夜温差
9.解析 由题可知,同一加热器加热时间相同时,即两种液体吸收的热量相同,甲的温度升高得快,根据Q吸=cmΔt可知,在质量相等、初温相同、吸热也相同的情况下,比热容小的物质升温快,所以,甲的比热容小,乙的比热容大;由Q吸=cm(t-t0)得,乙液体的比热容c==4.2×103 J/(kg·℃)。
答案 小于 4.2×103
10.解析 铁块吸收的热量Q吸=c铁m铁(t-t0)=0.46×103 J/(kg·℃)×4.2 kg×(80 ℃-20 ℃)=1.159 2×105 J。
将铁块投入盛水的量热器中,达到热平衡时,铁块和水的末温度相同,设此时的温度为t',水吸收的热量Q水吸=c水m水(t'-t0水),铁块放出的热量Q铁放=c铁m铁(t0铁-t'),忽略量热器吸热,铁块放出的热量等于水吸收的热量,即Q水吸=Q铁放,所以有c水m水(t'-t0水)=c铁m铁(t0铁-t'),解得t'=30 ℃。
答案 1.159 2×105 J 30 ℃
11.解析 用煤气灶烧开水,该过程是通过热传递增加水的内能的。水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg×(60 ℃-20 ℃)=3.36×105 J。
答案 热传递 3.36×105
12.解析 物体吸收热量的多少与物体的质量、温度变化和物质的种类等多方面因素有关,所以在探究过程中要用到控制变量法,如在实验中要探究物体吸收热量与物质种类的关系时,需要控制物质的质量相等、温度变化相同等,所以在实验中必须有测量质量、时间和温度的工具。
答案 (1)①使水和沙子吸收相等的热量 ②错误是没有控制水和沙子质量相等、初温相同;不足是没有测量水和沙子温度的仪器。
(2)①天平、温度计、停表 ②在两个相同的金属盒内,加入质量相同、初温相同的水和沙子,用同一盏酒精灯加热,使其升高相同的温度,比较加热时间,就能比较它们的吸热能力。四、热机 五、火箭
一、能力提升
1.关于内燃机,下列说法正确的是( )。
A.四个冲程中只有一个冲程发生内能与机械能的转化
B.压缩冲程主要是通过做功的方式增大缸内气体的内能
C.汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的
D.只要技术进步,内燃机的效率可以达到100%
2.如图10-4-3所示,汽油机处于工作过程中的某个冲程,对此冲程,下列叙述正确的是( )。
图10-4-3
A.压缩冲程,机械能转化为内能
B.压缩冲程,内能转化为机械能
C.做功冲程,机械能转化为内能
D.做功冲程,内能转化为机械能
3.金属制成的汽缸内装有汽油和空气的混合物,有可能使汽缸内汽油达到燃点的过程是( )。
A.迅速向里推活塞的过程
B.迅速向外拉活塞的过程
C.缓慢向里推活塞的过程
D.缓慢向外拉活塞的过程
4.当手扶拖拉机出现故障而转速急剧增加(这种故障叫飞车)时,正常操作已经无法使它停转,下列应急措施可行的是( )。
A.捂住进气口
B.立即找一个隔热的东西捂住排气口
C.脚踏刹车板,同时手拉制动器
D.让它空转,等油全部耗完自动停下
5.关于热机的效率,下列说法正确的是( )。
A.在做功同样多的情况下,热机的效率越高消耗的燃料越多
B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
C.热机的效率越高说明做功越快
D.热机损失的能量中,废气带走的能量较少,主要是由于机械摩擦损失的
6.一台四冲程内燃机转速为600转/分,则( )。
A.每分钟内做功100次,共有400个冲程
B.每分钟内做功200次,共有200个冲程
C.每秒内做功20次,共有10个冲程
D.每秒内做功5次,共有20个冲程
7.某汽油机的四个冲程如图10-4-4所示。在该汽油机的一个工作循环中,压缩冲程结束后,下一个冲程是( )。
图10-4-4
8.制作流程图是一种很好的处理信息的方法。流程图不仅能够帮助我们理解某组物理事件是按照怎样的顺序发生的,还能将某些阶段或步骤中所涉及的物理概念或物理原理同步呈现出来。
(1)下面流程图用来说明利用干冰进行人工降雨时,涉及的主要物态变化以及伴随的吸放热情况,请将其补充完整。
干冰升华(吸收热量)
水蒸气凝华( )热量
冰晶熔化( )热量
(2)请仿照上题制作一个流程图,说明汽油机的一个工作循环及涉及的主要能量转化情况。
二、探究创新
9.根据你对火箭发射升空这一过程的了解,写出与此过程相关的两个不同的热学知识。
图10-4-5
(1) 。
(2) 。
四、热机 五、火箭
知能演练·提升
1.B 内燃机的四个冲程是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程,压缩冲程活塞向上运动,压缩气体对气体做功,将机械能转化为内能;做功冲程高温高压燃气推动活塞向下运动,将内能转化为机械能;吸气和排气冲程不发生能量转化,故A错误,B正确。柴油机的点火方式为压燃式,故C错误。不管技术怎么进步,内燃机的效率都不能达到100%,故D错误。
2.A 进气门和排气门都是关闭的,活塞上行,可以判定是压缩冲程,在压缩冲程中机械能转化为内能,故A正确,B、C、D错误。
3.A 要使汽缸里的汽油达到燃点,须对它做功,应迅速向里推活塞,增加其内能;若推得缓慢,由于热传递的原因,汽缸内的温度不足以达到汽油燃点,故选A。
4.A 柴油机是把内能转化为机械能的机器,内能是柴油燃烧转化来的,若不给柴油机提供空气,就能阻止柴油燃烧。
5.B 热机的效率越高,做的有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大,即在做功相同的情况下,消耗的燃料较少,或消耗相同的燃料,做功较多,故A错误;一般情况下柴油机的效率比汽油机的高,多用在重型机器上,故B正确;热机的效率高说明有用功与总功的比值大,功率表示做功的快慢,功率高说明做功快,效率和功率是两个不同的物理量,二者之间没有必然联系,故C错误;根据内燃机的能量流向,热机损失的能量中,废气带走的能量较多,故D错误。
6.D 四冲程内燃机工作时,活塞在汽缸内往复运动2次,完成一个工作循环,做一次功,曲轴转动两圈。600转/分的四冲程内燃机相当于每分完成300个工作循环,做功300次,共有1 200个冲程,通过计算可知,每秒完成5个工作循环,做5次功,共有20个冲程。
7.C 汽油机四个冲程是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程,在该汽油机的一个工作循环中,压缩冲程结束后,下一个冲程是做功冲程,由题图可知,C图中两个气门都关闭,火花塞点火,此时活塞向下运动,是做功冲程,故C正确。
8.解析 (1)利用干冰进行人工降雨的过程是抛撒在冷空气层中的干冰升华,吸收大量的热,使周围冷空气层的温度急剧降低,这时冷空气中的水蒸气遇冷放热而凝华为小冰晶,小冰晶逐渐变大而下落,在下落过程中,遇到暖气流吸热熔化成小水珠而形成雨。(2)汽油机的一个工作循环依次经历四个冲程,即吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程;在压缩冲程中,活塞压缩汽缸内的气体做功,消耗飞轮的机械能,转化为汽缸内气体的内能;在做功冲程中,高温高压的燃气对活塞做功,燃气的内能转化为活塞的机械能。
答案 (1)放出 吸收
(2)吸气冲程 压缩冲程(机械能→内能) 做功冲程(内能→机械能) 排气冲程
9.解析 本题为开放题,关键要对火箭升空的过程有一个清楚的了解,再结合学过的热学知识来思考,答案不是唯一的。
答案 (1)火箭上升过程中,燃气内能转化为火箭的机械能
(2)火箭头部的特殊物质在高温下熔化并汽化吸热,使火箭头部温度不至于太高
(3)火箭在大气层中高速飞行,摩擦生热
(4)发射架底部产生大量白气,涉及汽化和液化现象(回答合理即可)一、机械能
一、能力提升
1.在军事演习中,空军派出一架飞机向目标区投放炸弹。假如飞机执行空投任务时飞行高度不变,那么飞机在投弹后重力势能( )。
A.变大
B.变小
C.不变
D.条件不足,无法判断
2.甲、乙两辆汽车,在同一平直公路上行驶,甲的速度是72 km/h,乙的速度是20 m/s,则它们动能的大小关系是( )。
A.甲大
B.乙大
C.一样大
D.条件不足,无法判断
3.关于能的概念,下列说法正确的是( )。
A.一个苹果放在茶几上,它没有做功,所以不具有能
B.百米赛跑中的运动员,跑得快的一定比跑得慢的动能大
C.甲、乙两个物体,甲对外做了5 J的功,乙对外做了20 J的功,则甲原来具有的能量少
D.一个物体能做功,则它一定具有能
4.(2022·广西玉林中考)2022年5月31日,我国自主研制的大型两栖飞机——“鲲龙”AG600M在广东珠海首飞成功。返航时,飞机在减速下降过程中( )。
A.动能增大,重力势能减小
B.动能减小,机械能不变
C.动能增大,重力势能增大
D.动能减小,机械能减小
5.电梯匀速上升过程中,电梯的( )。
A.动能保持不变
B.机械能保持不变
C.重力势能保持不变
D.动能转化为重力势能
6.(2021·陕西中考)如图10-1-2为拉弓射箭的情景。下列说法正确的是( )。
图10-1-2
A.用力将弓拉弯说明力可以改变物体的形状
B.箭被射出的过程中,动能转化为弹性势能
C.射出的箭可以继续向前运动是因为受到惯性作用
D.斜向上射出的箭在空中飞行时重力势能不变
7.如图10-1-3所示,忽略空气阻力,由空中A处释放的小球经过B、C两位置时具有相同的( )。
图10-1-3
A.速度
B.动能
C.机械能
D.重力势能
8.如图10-1-4所示,小邦在玩蹦极,不考虑空气阻力,关于他在下降过程中的能量,下列说法正确的是( )。
图10-1-4
A.弹性绳绷直前,重力势能增大,动能减小
B.弹性绳绷直前,重力势能减小,动能不变
C.下降到最低点,动能最小,弹性势能最大
D.下降到最低点,重力势能最大,弹性势能最小
9.如图10-1-5是运动员在铅球比赛中的场景。铅球离手后,在空中飞行过程中动能Ek随时间t变化的曲线最接近( )。
图10-1-5
图10-1-6
10.唐诗中有“黄河远上白云间”“不尽长江滚滚来”的诗句,诗句生动、形象地反映了这两条大河蕴藏了大量的 能。
11.人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行,当它由近地点向远地点运行时,卫星的动能 ,卫星的重力势能 。(均选填“增大”“减小”或“不变”)
12.用“模拟打桩”来探究物体重力势能的大小与哪些因素有关,物体的质量m1=m2图10-1-7
二、探究创新
13.小伟猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关,于是设计了如图10-1-8所示的实验,让小球沿同一光滑斜面向下运动,与放在水平面上的纸盒相碰,纸盒在水平面上移动一段距离后静止。
图10-1-8
(1)图10-1-8甲是控制两球的 相等,探究的是动能与 的关系,得出的结论是 。
(2)图10-1-8乙中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是两球到达水平面时,具有相同的 。选用图乙探究的是动能与 的关系,得出的结论是 。
一、机械能
知能演练·提升
1.B 物体重力势能的大小跟物体的质量和高度有关,物体被举得越高,质量越大,重力势能越大。看一个物体的重力势能是否变化,就要同时看质量和高度怎样变化。飞机投弹后,高度不变,而质量减小,所以飞机的重力势能减小。
2.D 一切运动着的物体都有动能,物体动能的大小跟它们的质量和速度有关,在比较物体动能大小时,既要知道它们的质量关系,也要知道它们的速度关系。题中只给出它们的速度关系,未给出质量关系,显然比较它们动能大小的条件不充分,所以无法比较它们的动能大小。
3.D 放在茶几上的苹果虽然没有做功,但一旦落下是可以做功的,所以苹果具有能,选项A错误;运动员跑得快,但他的质量可能小,而动能的大小与速度、质量都有关,选项B错误;物体具有能的多少不能用做功多少来衡量,做功多只能说明能量改变得多,选项C错误;一个物体能做功,则它一定具有能,选项D正确。
4.D 飞机在减速下降过程中,质量不变,速度变小,动能减小,同时高度下降,重力势能减小,所以,机械能减小,故选项D正确。
5.A 电梯匀速上升的过程中,速度不变,动能不变,高度增加,重力势能增大。机械能等于动能和势能的和,故机械能变大。
6.A 拉弓时,弓的形状发生了变化,说明力可以改变物体的形状,故A正确;箭被射出的过程中,弓的形变量变小,箭的速度增加,因此弓的弹性势能转化为箭的动能,故B错误;离开弓的箭会继续向前运动,是因为箭具有惯性,仍要保持原来的运动状态,不能说受到惯性作用,故C错误;斜向上射出的箭在空中飞行时,质量不变,高度增加,所以重力势能增大,故D错误。
7.C
8.C 人在下降过程中,弹性绳绷直前,高度减小,重力势能减小,速度增大,动能增大,故A、B错误;下降到最低点时,人的速度减小为零,动能最小,高度最低,重力势能最小,弹性绳的形变最大,弹性势能最大,故C正确,D错误。
9.A 铅球离手后在空中飞行过程中,高度先增大后减小。在前半段高度增大的过程中,铅球的动能转化为它的重力势能,动能逐渐减小;在后半段高度减小的过程中,铅球的重力势能逐渐转化为动能,动能逐渐增大。故A图像符合题意。
10.解析 “黄河远上白云间”是说黄河水有较大落差,即具有重力势能;“不尽长江滚滚来”是说长江水是运动的,即具有动能。
答案 机械
11.解析 当人造卫星由近地点向远地点运行时,其运行速度减小,故动能减小;卫星的高度在增大,故重力势能在增大;人造卫星由近地点向远地点运行时,动能转化为重力势能。
答案 减小 增大
12.解析 物体对木桩做功越多,木桩陷入沙坑越深。由题甲、乙两图可知,物体的质量m1=m2,从不同高度落下,落下的位置越高,木桩被打得越深,物体的重力势能越大,说明重力势能与高度有关;比较题甲、丙两图可知,物体的质量m1答案 多 高度 甲、丙
13.解析 (1)由题图甲可知,控制两球的质量相等,而两球所处高度不同,两球到达斜面底端时的速度不同,故探究的是动能与速度的关系。质量相同时,小球从斜面上较高的高度滚下时,小球到达斜面底端的速度大,纸盒被撞击后运动的距离远,说明速度大的小球其动能大。由此得出结论:当质量一定时,物体的速度越大,动能越大。
(2)选用题图乙时,从斜面的同一高度滚下,让小球到达斜面底端的速度相同。题图乙中两球的质量不同,故选用题图乙探究的是动能与质量的关系。高度相同时,小球到达斜面底端时的速度相同,质量大的小球撞击纸盒后,纸盒运动的距离远,说明质量大的小球其动能大。由此得出结论:速度相同时,物体的质量越大,动能越大。
答案 (1)质量 速度 质量相等时,物体的速度越大,动能越大 (2)速度 质量 速度相同时,物体的质量越大,动能越大
