12.4 内能与机械能的相互转化综合提优
1. 与汽油机比较，柴油机（ ）
A.气缸顶部无火花塞，吸入气缸的是柴油，效率较高
B.气缸顶部无火花塞，吸入气缸的是空气，效率较高
C.气缸顶部有火花塞，吸入气缸的是空气，效率较高
D.气缸顶部有火花塞，吸入气缸的是柴油和空气的混合燃料，效率较高
2.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．如图所示，小球在一个光滑没有摩擦的轨道上从O点由静止释放，小球始终没有离开轨道，你认为小球（ ）
/
A．最终能滚到d点
B．运动过程中机械能变小
C．c点速度等于o点
D．a到b过程中重力势能变大
4. 一台四冲程汽油机的转速为1 800 r/min，则汽油机在1 min内做功的次数为（ ）
A.1 800次 ?
B.600次 ??
C.900次 ?
D.200次
5.某四冲程汽油机的转速为3000r/min，则（ ）
A.?该汽油机每秒钟对外做功50次????????????????????????????
B.?该汽油机每秒钟活塞完成50个冲程
C.?压缩冲程中，内能能转化为机械能??????????????????????
D.?一般来说，汽油机的效率低于柴油机
6．关于能量的转移和转化，下列判断正确的是（ ）
A．热量可以从低温物体转移到高温物体
B．能量转移和转化没有方向性
C．电取暖器辐射到房间里的热量可以再利用
D．汽车由于刹车散失的热量可以再自动地用来驱动汽车
7. 气体膨胀对外做功的过程（ ）
A.机械能转化为内能，气体温度升高 ??
B.消耗机械能和内能
C.消耗内能，气体温度降低 ?
D.内能转化为机械能，气体温度升高
8.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
9．以下关于能量和能源的认识，正确的是（ ）
A．“永动机”违反了能的转化和守恒定律
B．我国煤炭和石油的资源丰富，不需要大力开发新能源
C．石油、天燃气是可再生能源
D．目前核电站获得核能的途径是核聚变
10. 1.5 kg的干木柴，用去一半，剩下的干木柴（ ）
A.比热容不变，热值减少一半
B.比热容减少一半，热值不变
C.比热容、热值都减少一半 ?
D.比热容、热值都不变
11.世界上很多发明都是受到生活现象的启发而蒙生的创意，比如：蒸汽机和汽油机，它们工作时，能的转化过程是________?．图中________?是汽油机的工作原理图． /
12．如图所示，物体沿斜面匀速下滑的过程中，机械能在不断减小，分析可知，在此过程中该物体减少的机械能转化为 能。
/
13. 说出下列过程中能量转化或转移的情况。
(1)火箭点燃后腾空而起________________________________；
(2)流星发光________________________________；
(3)晒太阳感到温暖________________________________。
14.在寒冷冬天人们经常使用暖手鼠标垫，其工作过程中将?________转化为内能． /?
15． 我国成功发射的“神九”载人飞船， 与在轨的“天宫一号”对接。在“神九”加速升空过程中，对地而言，它的机械能 （选填“增加”或“减小”）；在穿越大气层时，“神九”克服摩擦，将机械能转化成 ；宇航员与地面指挥中心是通过 联系的。
16. 汽油的热值是4.6×10 7 J/kg，它所表示的物理意义是_____________。
500 g汽油完全燃烧后所放出的热量是________J。
17.小华家使用的是天然气热水器，该热水器的铭牌标明了它的热效率。当注入水的质量达到40kg时，热水器便会自动停止注水。再从热水器放出的水就是凉的了。已知当时自来水的温度是15℃，热水器输出的热水的温度为40℃，注水前天然气表的示数是2365.89m3 ， 注水后变为2366.05m3 ， 天然气的热值为3.2×107J/m3。请你计算：
（1）烧水所用天然气完全燃烧产生的热量？
（2）水吸收的热量？
（3）该热水器的热效率。
18．众所周知，爱因斯坦是一位伟大的理论科学家，他曾发明过“环保”不耗电的电冰箱。这种电冰箱内部有一种小型的浸入式致冷器，它能浸在需要冷却的液体中。这种电冰箱根本不需要常规电源，它的运行仅靠水龙头的压力，带动一台射水泵，从而在一个气室内产生真空，水和少量甲醇则在此处化为蒸气。管中甲醇会慢慢用完，但是这种液体不仅价格便宜，而且很容易弄到。这种冰箱在工作时，被冷却的液体内能 （选填“增大”、“减小”）。你认为这种不用电的冰箱 （选填“遵守”、“不遵守”）能量守恒定律。
/
19.要比较液体燃料煤油和酒精的热值，应该怎样控制实验条件？其中怎样通过设计实验测出它们燃烧所放 出的热量？请写出实验探究中所需的器材及实验方案。
20．在建设社会主义新农村的今天，沼气作为一种新型能源正被推广使用。将人畜粪便等集中发酵能产生大量的沼气，其主要成份为甲烷，它燃烧后的产物是二氧化碳和水，对环境无污染。小聪运用所学的知识在父亲的帮助下，为家里设计并建成了如下图所示的沼气池，图中储气罩是一个倒扣着的、上下均匀的圆柱形容器，可随气压的变化上下升降，最终保持罩内气压基本稳定。已知储气罩及压在上面的水泥块的总质量为500kg，储气罩的内底面积为0.5m2．
/
则
（1）从能源能否再生的角度来说沼气是 能源，它在使用过程中发生的能量转化是 。
（2）由题中数据可知，罩内沼气的压强最多可达多大？此时，储气罩内外液面的高度差h是多少？（当地大气压强约为105 Pa，池液密度约为1.0×103 kg/m3）
（3）如果这个沼气池每月能提供35kg沼气，则他家每月可节约用煤多少千克？（已知q沼气=5.0×107J/kg，q煤=2.8×107J/kg）
答案
1. B
2. C
3． C。
4. C
5. D
6． A。
7. C
8. D
9． A。
10. D
11. 内能转化为机械能；乙
12． 内。
13. （1）内能转化为机械能? （2）机械能转化为内能? （3）内能的转移
14. 电能
15． 增加；内；电磁波。
16. 1 kg汽油完全燃烧时所放出的热量是4.6×10 7 J ?? ?2.3×10 7
17. （1）解：烧水所用天然气体积： /， 这些天然气完全燃烧产生的热量： / （2）解：水吸收的热量： / （3）解：热水器的热效率为： /
18． 减小；遵守。
19. 应取质量相同的两种油做对比实验，可让它们分别加热同样的物质水，且要满足水的质量、初温、装水的器皿完全相同，通过记录水温升高的度数、水的质量、油的质量等数据，来计算出它们的热值大小。
20． （1）从能源能否再生的角度来说沼气是一种可再生能源，在使用过程中，即在燃烧过程中，是将其内部的化学能转化为了内能；
（2）罩内沼气的压强最多可达11000Pa；储气罩内外液面的高度差h是1m；
（3）如果这个沼气池每月能提供35kg沼气，则他家每月可节约用煤62.5kg。
12.4 机械能与内能的相互转化—热值
1．据中央人民广播电台报道：我国科学家在南海发现了一种俗称“可燃冰”的冰块状天然气水合物，能源总量可达全国石油总量的一半，燃烧1 m3的可燃冰释放的能量与164 m3天然气相当．由此可以判断，“可燃冰”( )
A．具有较高的内能
B．具有较大的比热容
C．具有较大的热值
D．含有较多的热量
2．1000 g酒精完全燃烧放出的热量比100 g酒精完全燃烧放出的热量多，说明燃料燃烧放出热量的多少与__________有关；1000 g酒精完全燃烧放出的热量比1000 g酒精不完全燃烧放出的热量多，说明燃料燃烧放出热量的多少与____________________________________________________________
____________有关；1000 g酒精完全燃烧放出的热量比1000 g干木柴完全燃烧放出的热量多，说明燃料燃烧放出热量的多少与____________有关．
3. 木炭的热值为3.4×107 J/kg，它表示1 kg木炭（ ）
A. 具有3.4×107 J的热量
B. 具有3.4×107 J的内能
C. 完全燃烧对外做功3.4×107 J
D. 完全燃烧放出热量3.4×107 J
4．甲、乙两种燃料完全燃烧时，甲放出的热量多，则 ( )
A．甲燃料的热值一定大于乙燃料的热值
B．甲燃料的质量一定大于乙燃料的质量
C．甲燃料的热值、质量都比乙燃料的大
D．甲燃料的热值可能比乙燃料的热值小
5．下列关于热值的说法正确的是( )
A．2 kg煤的热值大于1 kg煤的热值
B．燃料热值越大，放出的热量越多
C．热量燃烧不完全时热值变小
D．燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关
6. 利用如图所示的装置，运用控制变量法，通过观察现象即可比较酒精和碎纸热值的大小. 为完成实验，要求（ ）
/
A. 酒精和碎纸的质量相同，两只烧杯内水的质量相同
B. 酒精和碎纸的质量不同，两只烧杯内水的质量不同
C. 酒精和碎纸的质量相同，两只烧杯内水的质量不同
D. 酒精和碎纸的质量不同，两只烧杯内水的质量相同
7．在我国实施的“西气东输”工程中，西部的优质天然气被输送到缺乏能源的东部地区，天然气与煤相比，从热学的角度分析它的突出优点是________；从环保角度分析它的突出优点是________．
8．如图 所示是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是( )
/
A．25%
B．35%
C．40%
D．75%
9. 如图所示，是A、B两种燃料完全燃烧释放的热量Q与其质量m的关系图，从图中可看出A燃料的热值 （填“大于”“小于”或“等于”）B燃料的热值.在一标准大气压下，若一定质量的B燃料完全燃烧释放的热量为4.9×106 J，其中有60%的热量被质量为10kg、初始温度为38℃的水吸收，则水的温度将升高 ℃.[c水＝4.2×103 J/（kg·℃）]
10．现代社会人们利用清洁能源获得能量，完全燃烧0.3 m3的天然气可以放出热量____________J．(天然气的热值为8.7×107 J/m3)
11．“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力．同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，这说明“可燃冰”的________很大．若以10倍的关系粗略计算，1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量可以使________kg的水温度升高40 ℃.[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q煤气＝4.2×107 J/kg]
12. 小明同学学习了燃料的热值后，自己设计一个实验来比较煤油和菜籽油的热值的大小关系.
（1）小明是这样设想的：比较两种燃料的热值大小需要关注两个量：一个是燃料完全燃烧放出的热量.热量在初中物理中没有办法直接测量进行比较，可以转化为比较 .第二个，在实验中还应控制煤油和菜籽油的 相同.
根据上述实验设计思想，他组装了如图所示的装置进行实验，这两套装置除灯中燃料外其余完全相同.
/
（2）小明记下温度计的示数，点燃灯具开始对水进行加热，当灯中燃料燃尽时，又记录了温度计的示数.实验记录如表所示，分析可得：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是 .
燃料
加热前的水温/℃
燃料燃尽后水温/℃
煤油
25
44
菜籽油
25
34
（3）小明同学还设想：根据水的质量和变化的温度计算出水吸收的热量，它等于燃料燃烧放出的热量，再除以燃料的质量就可以准确地计算出两种燃料热值的具体数值.他这种设想得到的燃料热值与实际相比 （填“偏大”“偏小”或“相等”）.你认为出现这样情况的主要原因是： （写出一种原因即可）
13．天然气、煤气的热值和价格如下表所示，在相同条件下使用________(选填“天然气”或“煤气”)更经济．小明家一个月用去70元的煤气费，则小明家一个月所用煤气完全燃烧放出的热量为________J.
物质
天然气
煤气
热值(J/m3)
7.5×107
3.9×107
单价(元/m3)
2.0
1.4
14．某校为学生供应开水，用锅炉将200 kg的水从20 ℃加热到100 ℃，燃烧了6 kg的无烟煤，无烟煤的热值是3.4×107 J/kg.试求：[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)锅炉内200 kg的水吸收的热量．
(2)6 kg无烟煤完全燃烧放出的热量．
(3)此锅炉的效率．
16．为比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值，小明采用如图9－K－11所示的装置进行实验：他将一定质量的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中，点燃它们，分别给装有质量相等的水的两个相同烧杯加热，直至酒精和碎纸片燃烧尽．
/
(1)实验装置如图甲、乙所示，你认为图中横杆、温度计、铁圈、燃具四个器件的安装顺序是____________(选填“由下而上”或“由上而下”)．
(2)小明设计了一张记录实验数据的表格，其中①②两项内容漏写了，请你帮他补充完整．
燃料
加热前水温/ ℃
①______
10 g酒精
②______
(3)实验后小明根据实验数据，利用公式Q＝ cmΔt算出了水吸收的热量，结合“10 g酒精”这一数据，算出了酒精的热值．算出的酒精热值是否可靠，请说明理由：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
17． 有如图 所示的两套相同装置，分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料，点燃后加热质量相等的同种液体，通过比较燃料____________(选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”)后温度计示数的变化，来判断两种燃料的热值大小．燃料燃烧，________转化为内能，用比热容________的液体可以使实验现象更明显．(实验中液体没有沸腾)
/
答案
1． C
2． 燃料的质量 燃烧程度 燃料种类
3. D
4． D
5． D
6. A
7． 热值大 污染小
8． B
9. 小于 62
10． 2.61×107
11． 热值 2500
12. (1)水升高的温度 质量
(2)煤油
(3)偏小 燃料没有完全燃烧且其燃烧放出的热量未全部被水吸收
13． 天然气 1.95×109
14． (1)水吸收的热量：Q吸＝c水m水(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×200 kg×(100 ℃－20 ℃)＝6.72×107 J.
(2)无烟煤完全燃烧放出的热量：Q放＝m无烟煤q无烟煤＝6 kg×3.4×107 J/kg＝2.04×108 J.
(3)锅炉的效率：η＝×100%＝×100%≈32.94%.
16． (1)由下而上
(2)①加热后水温/ ℃ ②10 g碎纸片
(3)不可靠，酒精燃烧放出的热量不能被水全部吸收，且不能确定酒精是否完全燃烧
17． 全部燃烧 化学能 小
12.4 机械能和内能的相互转化—内能改变和热机
1．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，手温度升高
B．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
2．如图 所示是“点火爆炸”的实验装置，按动电火花发生器的按钮，可以看到盒盖“冲”了出去，同时听到“砰”的一声响．在此过程中，酒精燃烧后产生的具有大量______能的高温、高压的燃气剧烈膨胀，对塑料盒盖做功，燃气的______能转化为盒盖的________能．该实验说明：可以利用内能对外________，将______能转化为________能．
/
3．如图 所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒内放一小团硝化棉，迅速下压活塞，硝化棉燃烧．下列说法正确的是( )
/
A．迅速向上抽活塞，硝化棉也能燃烧
B．此实验只通过热传递改变筒内空气的内能
C．下压活塞的过程，空气的内能转化为活塞的机械能
D．硝化棉燃烧，是因为玻璃筒内空气的温度升高，内能增大
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
5．一个物体温度降低，内能减少了，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
6. 如图所示为某汽油机四个冲程的示意图，下列排列顺序正确的是（ ）
/
A. 甲乙丙丁
B. 乙甲丁丙
C. 甲乙丁丙
D. 丁乙甲丙
7．如图 所示是演示实验示意图，下列汽油机的四个冲程工作示意图中，改变内能方式与演示实验相同的是 ( )
/ /
8．汽车已经走进很多现代家庭，图 为四冲程汽油机汽缸的工作示意图，按吸气、压缩、做功、排气的顺序排列，下列排序正确的是( )
/
图12－4－4
A．乙、丙、甲、丁
B．甲、丁、乙、丙
C．丁、甲、丙、乙
D．丙、甲、丁、乙
9. 如图所示实验，玻璃瓶口的胶塞从瓶口冲出时（ ）
/
A. 胶塞从瓶口冲出过程的能量转化情况与内燃机的压缩冲程相同
B. 胶塞冲出前，气筒需要不断从瓶内抽气
C. 胶塞从瓶口冲出瞬间，瓶内水蒸气温度升高
D. 瓶塞从瓶口冲出的过程，是内能转化为机械能的过程，是瓶内气体对瓶塞做功的过程
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____________的方式能够减少内能，降低温度，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，再转换为火箭的________能，使得火箭加速升空.
11． 小明将铁丝快速弯折十余次，铁丝弯折处的温度会升高．以下四个事例中能量转化与之相同的是( )
/
A．甲、丙
B．甲、丁
C．乙、丙
D．乙、丁
12. 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
13．一台四冲程柴油机的转速为1800 r/min，则在1 s 内，汽油机完成________个工作循环，完成________个冲程，对外做功________次.
14．世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意，比如热机中的蒸汽机和汽油机，它们工作时，能的转化过程是________________．图 中________是汽油机的工作原理图．
/
15．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，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压的水蒸气，推动活塞再次做功，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．以下关于该内燃机的说法正确的是( )
A．汽缸内的水蒸气做功后温度升高
B．这款内燃机的第六个冲程是排气冲程
C．这款内燃机的第五个冲程是压缩冲程
D．在压缩冲程中将内能转化成机械能
16． 下列有关热机的说法正确的是( )
A．柴油机顶部是火花塞，吸气冲程吸入的是空气
B．热机的工作原理是将内能转化为机械能
C．内燃机压缩冲程中气体体积增大，内能减少，温度升高
D．汽油机的1个工作循环有4个冲程，活塞往复4次，飞轮转2圈，对外做1次功
答案
1． D
2． 内 内 机械 做功 内 机械
3． D
4． C
5． C
6. C
7． D
8． D
9. D
10． 做功 升高 热传递 内 机械
11． A
12. B
13． 15 60 15
14． 内能转化为机械能 乙
15． B
16． B
