2020浙教版科学九年级上册暑期培优“快人一步”讲义（八）：内能【含答案】

汽油机工作原理图
吸气 压缩 做功 排气
汽油机工作的四个冲程中，只有 做功冲程 燃气对外做功，其他三个冲程都是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的 飞轮的惯性 来完成。必须靠 外力 来启动.
小结：汽油机一个工作循环包括 4 冲程，活塞往复 2 次，曲轴转动 2 圈，
做功 1 次。有 2 次能量转化。
例1.王力同学自己动手在家做实验，如图A所示取
一个配有活塞的厚玻璃筒，筒内放一小团浸有少量乙醚
的棉花。
（1）快速压下活塞，观察到浸有乙醚的棉花会着火燃烧，
说明活塞对玻璃筒内空气做功，可以使物体内能 。
（选填“增加”或“减少”）
⑵后来王力在家用如图B所示的热水壶烧开水，观察发现开水壶嘴上有一个能够绕C点活动的金属片，水没有开的时候，金属片将壶嘴盖住，水烧开的时候，“热气”总是将壶嘴冲开，物体对外做功，物体内能将转化为瓶盖的机械能。
⑶王力同学联想到课本介绍的汽油机，一个工作循环包含四个冲程，图A压缩厚玻璃筒实验
和图B水汽冲金属片现象分别相当于
上图中甲乙丙丁哪个冲程？
。（请填出
这两个冲程对应甲乙丙丁中哪两个序
号和对应的冲程的名称）
⑷一单缸四冲程汽油机，若该汽油机的转速为600转/分，做功冲程一次对外做功大约为1500焦。那么这台汽油机的功率为： 瓦特。
例2.比较水和煤油比热容大小的实验中，小明取了两只相同的大试管，且在大试管里分别装入质量和初温都相同的水和煤油．他将这两个大试管放在同一个烧杯中同时水浴加热，并记录得到了下表中的实验数据，请你回答下列问题：
(1) 小明给水和煤油加热时，放在同一个烧杯中而且同时
水浴加热的目的是什么？________________________
(2) 如图是小明根据实验数据画出的图线，其中
表示的是水吸热升温情况．（选填“A”或“B”）
（3）烧杯中水的质量为400克，从20℃加热到40℃，烧
杯中的水一共吸收 焦耳的热量。
（4）若用上述装置来探究水温上升快慢与水的质量关系，应该怎么操作？
。
例3.如图甲，网上曾热销一种“55度杯”，称“能很快将开水变成适饮的温水，而后又能将凉水变成适饮的温水”．为破解此中秘密，随州某中学物理小组设计了如图乙模型．设此杯内胆中被封存着300g水，室温20℃；现向杯中倒入200g、100℃开水，摇一摇，杯内水温迅速降至t1，饮用后迅速将200g室温矿泉水倒入该杯，摇一摇，矿泉水的温度可升至t2，若忽略内胆及空间的热能消耗，则t1、t2分别大约为（?）
A．50℃，50℃ B．52℃，39.2℃ C．40℃，60℃ D．55℃，55℃
例4．如图，在两个相同的烧杯中分别装有质量、初温都相同的水和沙子，用两个相同的酒精灯对其加热。
⑴ 刚加热时，发现水比沙子温度升高快，这是因为 。
⑵ 当加热相同的一段时间后，再分别测量两者的温度，发现沙子的温度明显高于水，这是因为 。
⑶ 在两烧杯上方分别盖上玻璃片，过一会儿发现装水烧杯上方的玻璃片内侧有小水珠，用手摸两个玻璃片，发现装 （沙子/水）烧杯上方的玻璃片温度比较高，原因是 。
例5． 氢气可被用作清洁能源，但它的制取、存储和运输都很困难。科学家开发出一种用糖类制取氢气的新技术，有望解决这几大问题。以这项技术为基础，未来的氢动力汽车将携带易于存储的糖类，如淀粉，其化学式是(C6H10O5)n 。科学家使用由多种特殊的酶组成的混合物，将淀粉和水转变成CO2和H2的混合气体，将CO2除去后，H2进入燃料电池产生电力，驱动汽车前进。燃料箱容量为55升的汽车可携带约27千克淀粉和21千克的水，完全转变，可以产生4千克氢气，其余为CO2。根据以上材料，请回答下列问题：
(1)利用该项技术，汽车运动时时的机械能最终由下列哪种能量转化而来
A．化学能 B．太阳能 C．电能 D．热能
(2)由题中信息可知，混合物中的酶在反应中做
A．还原剂 B．氧化剂 C．催化剂
(3)请根据质量守恒定律配平淀粉和水反应的化学方程式
(C6H10O5)n + H2O H2↑+ CO2 ↑
(4)若一辆氢动力汽车正常行驶时，功率是70千瓦，氢气的热值是1.4×108焦／千克，燃料电池的能量转化效率是50%，在阻力不变和不考虑其它能量损耗时，要使该车能正常行驶，汽车每小时至少消耗氢气多少千克？
1．下列关于机械能和内能的描述中不正确的是 ( )
A．增大物体的高度可以增大机械能，但不可以增大内能
B．增大物体的速度，可以使物体的机械能和内能都增大
C．物体的机械能可能为零，但内能不可能为零
D．机械能和内能的单位都是焦耳，二者之间可以相互转化
2．晴天，几位大学生在森林中迷路了，下面四种利用风向引导他们走出森林的说法中，正确的是(图中虚线为空气流动形成风的路径示意图) ( )
A．森林吸热，温度升高较慢，空气温度低、密度大，地面空气从森林流向外界，应顺风走
B．土地吸热，温度升高较快，空气温度高、密度小，地面空气从外界流向森林，应顺风走
C．森林吸热，温度升高较慢，空气温度低、密度大，地面空气从森林流向外界，应迎风走
D．土地吸热，温度升高较快，空气温度高、密度小，地面空气从外界流向森林，应迎风走
3．由比热的公式c=，判断下列哪种说法是正确的( )
A．物质的比热容跟它的质量成反比
B．物质的比热容跟它的热量成正比
C．物质的比热容跟它的温度变化成反比
D．比热是物质的特性之一，跟热量、质量、温度的变化等因素都无关
4．用两个相同的加热器，分别对质量相等的甲、乙两种液体加热，其温度随时间变化的图线如图所示，由图线可以看出………………( )
A．甲的比热容比乙大 B．甲的比热容比乙小
C．甲和乙的比热容相同 D．开始加热时，甲和乙的比热容为零
5．根据能量守恒定律，下列四幅图中仅发生能量转移的一组是（　 　）
6．如图所示，在烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，当瓶塞跳起来时，可以看到
瓶内出现白雾。下列解释正确的是（ ）
A． 瓶内的空气对瓶塞做功，空气内能减小，空气液化成白雾
B． 瓶内的空气对瓶塞做功，空气内能增大，瓶底的水汽化成白雾
C． 通过打气筒压缩瓶内空气做功，空气内能增大，瓶底的水汽化成白雾
D． 瓶内的空气膨胀对外做功，空气内能减小，空气中的水蒸气液化成白雾
7.在如图所示的四幅图中，甲、乙是课堂上看到的两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的其中两个过程示意图．利用内能来做功的冲程是? 图；与压缩冲程原理相同的是 图所示的演示实验．单缸汽油机在10分钟内飞轮以2000转/分钟进行工作，每次做功可以对外做功2200焦，则5分钟该汽油机对外做功 焦。
8.某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为S，一个冲程中活塞在气缸中移动的距离是L。满负荷工作时，做功冲程燃气的平均压强为P，t时间内曲轴转动N圈、消耗汽油的体积为V。已知，汽油的密度为ρ,汽油的热值为q，不考虑大气压对计算的影响，不计算摩擦损失。求满负荷工作时：
（1）这种汽油机做功冲程中燃气对活塞的平均压力。
（2）这种汽油机做功的功率。
（3）这种汽油机把内能转化为机械能的效率。
9．小欢家的太阳能热水器，水箱容积是100L，某天早上，小欢用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时热水器水温显示为50℃．请你求解下列问题：
（1）水箱中的水吸收多少热量？
（2）如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为50%，求至少需要燃烧多少m3的煤气？（c水=4.2×103　J/（kg?℃），q煤气=3.9×107J/m3，）
10. 人类的祖先钻木取火，为人类文明揭开了新的一页。钻木取火的一种方法如图所示，将削尖的木棒伸到木板的洞里，用力压住木棒来回拉动钻弓。木棒在木板的洞里转动时，板与棒互相摩擦，机械能转化为内能，而热集中在洞内，不易散发，提高了木棒尖端的温度，当达到约260℃时木棒便开始燃烧。因木头是热的不良导体，故受热厚度很薄，木棒受热部分的质量只有0.25克。已知：来回拉一次钻弓需1.0秒，弓长为s=0. 25米，人拉弓的力为16牛顿，木头比热C=2× 103焦／（千克·℃），室温为20℃。问：
(1)、人来回拉一次钻弓克服摩擦力所做的功为多少？
(2)、人克服摩擦力做功使机械能转化为内能，若其中有25％被木棒尖端吸收，则1秒内可使木棒尖端温度提高多少℃？
(3)请你估算用多长时间才能使木棒燃烧起来？
1．在体积变化不大的情况下，下列说法正确的是（　　）
A．物体吸收热量，温度一定升高 B．物体温度升高，内能增加
C．物体温度升高，一定吸收热量 D．物体温度不变，就没有吸热和放热
2．如图所示，在一个厚壁玻璃筒里放一块浸有少量乙醚（乙醚极易挥发）的棉花，用力把活塞迅速下压，棉花就会立即燃烧。根据该实验现象得出的下列结论正确的是（ ）
A．气体比液体更容易被压缩B．浸有少量乙醚可以降低棉花的着火点
C．活塞迅速下压，乙醚蒸气液化放出热量，使棉花燃烧
D．外界对物体做功时，物体的内能会增加
3．关于温度、内能和热量，下列说法正确的（　　）
A．物体温度越低，分子运动越剧烈 B．物体温度越高，含有的热量越多
C．水沸腾时吸收热量，温度保持不变 D．物体的温度为0℃时，其内能为零
4．图中改变内能的方法与其他三种不同的是( )
A．钻木取火 B．用热水袋取暖 C．压缩气体做功 D．克服摩擦做功
5．如图所示，在大口厚玻璃瓶内装入少量的水，并滴入几滴酒精．塞进塞子后，用气筒往瓶内打气，当塞子跳出时，看到瓶口有白雾出现，下列关于该实验的分析错误的是（　　）
A．往瓶内打气时，外界对瓶内气体做功
B．往瓶内打气时，瓶内气体内能变小
C．瓶塞跳出时，瓶内气体温度降低
D．瓶塞跳出时，瓶内气体对外做功
6．下列说法正确的是（　　）
A．水的比热容是4.2×103J/（kg?℃），表示1kg的水温度升高（降低）1℃吸收（放出）4.2×103J的热量
B．热量是指物体具有能量的多少
C．温度高的物体具有的内能一定多
D．热值大的燃料完全燃烧放出的热量一定多
7.王大刚同学和家人在郊外野餐，用木炭烧水。铁锅内装有5kg水，把水从18℃加热至98℃，已知水的比热容为4.2×103J/（kg?℃）。如果木炭的热值为3.4×107J/kg，它燃烧放出的热有10%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。
参考答案
例1.（1）增加 （3）A――丙――压缩冲程 B――丁――做功冲程 （4）7500W
例2.（1）使水和煤油吸收相同的热量 （2）B （3）3.36×104
（4）在上述装置的两支大试管中分别装入初温相同、质量不同的水，放在同一烧杯中同时水浴加热，并记录数据。
例3.B
例4.（1）开始时水利用对流传热，升温快
（2）沙子的比热小，吸收同样多的热量时，升温比水快
（3）水 ； 水蒸气液化放热。
例5、(1) B (2) C(3) 1，7n，12n，6n?(4) 3.6
考点精练
1．B 2．A 3．D 4．B 5．C 6.D 7.丁；甲 1.1x107
8.（1）燃气对活塞的平均压力：F＝PS（2分）
9.1.26×107 0.65立方米
10. （1）人来回拉一次钻弓克服摩擦力所做的功:
（2）依题意有：
1秒内木棒尖端温度升高
℃
（3）使木棒燃烧起来需要的时间?
课后巩固
1．B 2．D 3．C 4．B 5．B 6．A 　

7.（1）吸收的热量Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×5kg×（98℃-18℃）=1.68×106J；