1、 21 机械能与内能的相互转化一、选择题1一个物体温度降低，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【答案】C2常见的内燃机有_和_两种四冲程内燃机的一个工作循环是由吸气、_、_和排气四个冲程组成的除_冲程外，其他冲程是靠飞轮的_来完成的在一个工作循环中，曲轴转动_周，燃气对活塞做功_次如图所示是内燃机的_冲程，活塞下降时，燃气内能_(选填“减少”或“增加”)【答案】汽油机柴油机压缩做功做功惯性21做功减少【解析】常见的内燃机有汽油机和柴油机；四冲程内燃机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功和排气四个冲程
2、组成的；除做功冲程，其他冲程是靠飞轮的惯性来工作的；在一个工作循环中，曲轴转动2周，燃气对活塞做功1次；火花塞正在喷出电火花，该冲程是内燃机的做功冲程；在做功冲程中，高温高压的燃气膨胀做功，推动活塞下降，将燃气的内能转化为活塞的机械能，燃气的内能减少、温度降低3一台四冲程柴油机的转速为2400 r/min，则在1 s内完成_个冲程，对外做功_次【答案】80204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()A 乙丙甲丁 B甲丁乙丙 C丁甲丙乙 D丙甲丁乙【答案】D5下列现象中，利用做功使物体内能增加的是()A铁块放在炉火中烧
3、红了 B烧开水时，壶盖被水蒸气顶起来C木工用锯锯木条时，锯条发烫 D冬天，人们在太阳光下取暖【答案】C6下面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上，使筒壁温度升高【答案】A7如图所示是四冲程汽油机的其中一个冲程的剖面图，下列说法正确的是()A该冲程是压缩冲程 B该冲程中活塞向上运动C该冲程是内能转化为机械能的过程 D该冲程是机械能转化为内能的过程【答案】C【解析】汽油机有吸气、压缩、做功、排气四个冲
4、程，可根据气门的开闭情况和活塞运行状态判断是哪个冲程。由图可知，两个气门都关闭，活塞向下运动，火花塞点火，因此是做功冲程，做功冲程中将内能转化为机械能，故选C.8(多选)将装有酒精的金属管固定在桌子上，并用塞子塞紧快速来回拉动绕在管上的绳子，过一会儿塞子跳起来，如图所示则()A拉动绳子过程，金属管温度升高，内能增加B拉动绳子过程，管内酒精温度不变C塞子跳起时，管内气体温度降低，内能减少D塞子跳起时，管内气体内能全部转化为塞子的机械能【答案】 AC9如图所示，某单缸四冲程汽油机正处于_冲程，此冲程将_能转化为_能，接下来它应该处于_冲程【答案】压缩机械内做功【解析】两个气门关闭，活塞向上运动，汽
5、缸内气体体积减小，是压缩冲程。此冲程中机械能转化为内能，下一个冲程是做功冲程10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1248中_是汽油机的工作原理图【答案】内能转化为机械能乙【解析】蒸汽机和汽油机都属于热机，都是将内能转化为机械能的机器；由图甲可知，燃料燃烧，将燃料的化学能转化为水和水蒸气的内能，从玻璃管口喷出的水蒸气驱动叶轮转动，水蒸气会对叶轮做功，将水蒸气的内能转化为叶轮的机械能；此过程与蒸汽机的工作过程相似，反映了蒸汽机的工作原理。在图乙中，火焰使上方空气温度升高、上升，热空气带动叶轮转动，内能转化为机械能，与汽油机
6、的工作原理相同11如图所示是四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在_冲程，能量由_能转化为_能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，这是通过_的方式减少汽缸内能用水来冷却汽缸是因为水的_较大某单缸四冲程汽油机在1 s内完成了15个循环，则该汽油机工作时飞轮的转速为_r/min.【答案】做功内机械热传递比热容1800【解析】由图示可知，两气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，该冲程是做功冲程，此冲程中，燃气的内能转化为活塞的机械能；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
7、而使得汽缸温度降低，这是因为水的比热容大，即相同质量的水和其他的液体相比较时，若都是升高1 ，水能吸收的热量最多，故用水冷却效果最好；汽油机在1 s内完成了15个循环，转15230 r，则1 min转30601800 r，故该汽油机工作时飞轮的转速为1800 r/min.二、填空题12在配有活塞的厚玻璃筒里放一小团干燥的棉花，把活塞迅速压下去时，观察到棉花燃烧起来，如图所示用力压下活塞的过程是活塞对_(选填“空气”或“棉花”)做功的过程；棉花燃烧表明玻璃筒内空气的温度_，内能_所以该实验说明了_是改变物体内能的一种方式，_能可以转化为_能【答案】空气升高增大做功机械内【解析】本题中的图片取材于
8、教材P49图1231空气压缩引火仪，主要考查做功可以改变物体的内能。通过压缩气体(对气体做功)使气体的内能增加，温度升高的现象表明做功可以改变物体的内能。13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“呯”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【答案】内内机械做功内机械14冬天，手冷时可以靠热水袋取暖，也可以两手互搓取暖前者是利用_的方法改变内能，后者是利用_的方法改变内能概括起来说，_和_都可以改变物体的内能，这两种
9、方式在改变物体内能上具有_性【答案】热传递做功热传递做功等效15在使用打气筒时，筒壁下部会发热，主要原因是通过_的方式使筒内空气内能增加，再通过_的方式使筒壁内能增加【答案】做功热传递16某同学在探究物体内能改变的方法时做了三个实验：(1)如图甲所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花，把活塞迅速压下去，我们会看到_的现象，说明内部气体的_升高，_增大(2)如图乙所示，大口玻璃瓶内有一些水，水的上方有水蒸气通过打气筒给瓶内打气，达到一定程度时，瓶塞跳出，同时还能看到_的现象其能量转化过程是_转化为_(3)如图丙所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾，会看到橡皮塞被_，同
10、时管口出现“白雾”，这是管内水蒸气_形成的在这个过程中，水蒸气的_能转化为橡皮塞的_能【答案】 (1)棉花燃烧温度内能(2)瓶口出现“白雾”内能机械能(3)冲出液化内机械1. 下列关于温度、热量和内能的说法正确的是()A. 物体吸收热量，温度一定升高B. 60 的水一定比30 的水含有的热量多C. 热传递过程中，热量由高温物体传向低温物体D. 物体的内能增加，一定从外界吸收热量【答案】C【解析】物体吸收热量，温度不一定升高；比如，晶体在熔化过程中，吸收热量，但温度不变，A错误；热量是过程量，不能说含有热量，B错误；热传递过程中，高温物体放出热量，低温物体吸收热量，即热量由高温物体传向低温物体，
11、C正确；物体的内能增加，可能是从外界吸收热量，也可能是外界对物体做功，D错误故选C.2. 如图所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，将水加热至沸腾一段时间后，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”此实验中，主要是通过做功改变物体内能的过程是()A. 试管变热的过程B. 水变热的过程C. 水变成水蒸气的过程D. 水蒸气推出橡胶塞的同时变成“白气”的过程【答案】D【解析】试管变热、水变热以及水变成水蒸气的过程，都是通过热传递来改变各自内能的，当水蒸气的内能增大到一定程度时，塞子被冲出，水蒸气对塞子做功，内能减小，温度降低，试管口出现“白气”A、B、C错误，D正确故选D.3下列各项都能使图中瓶内铁屑
12、的内能增加，其中属于做功的是()A不断晃动瓶子B用酒精灯加热C用手捂瓶子D在烈日下照射【答案】A【解析】不断晃动瓶子，铁屑与瓶壁之间有摩擦，在此过程中要克服摩擦做功，使其内能增加，温度升高，故A符合题意；B、C、D选项中瓶内铁屑分别从酒精灯火焰、手和阳光中吸收热量，都是通过热传递的方式来使物体内能增加的，故B、C、D不符合题意4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【答案】A【解析】改变物体内能的方式有做功和热传递；将铁丝快速地弯折，对铁丝做功，机械能转化为铁丝的内能，使铁丝的内能增加、温度升高；甲图：活塞迅
13、速向下压，压缩空气做功，机械能转化为内能，温度升高，达到棉花的着火点，棉花燃烧，这是利用做功改变内能；乙图：按动电火花发生器按钮，酒精燃烧，盒盖飞出，内能转化为机械能；丙图：汽油机压缩冲程，机械能转化为内能；丁图：汽油机做功冲程，内能转化为机械能5. 在热机的四个冲程中，把机械能转化为内能的是_冲程汽油机工作时要产生大量的热，通常采用水循环将热带走，这是利用水的_的特性【答案】做功机械6. 如图所示是某四冲程汽油机的_冲程，在此冲程中内能转化为_能【答案】压缩比热容大7. 小明用如图甲所示实验装置探究a、b两种液体的吸热能力，在两个相同的烧瓶内分别接入电阻丝，装入质量相等的a、b两种液体，并分
14、别插入温度计(1)实验中选用的两根电阻丝的阻值应_(选填“相同”或“不同”)(2)实验中，用_(选填“A”或“B”)间接反映液体吸收热量的多少，通过比较_(选填“A”或“B”)来判断液体吸热能力的强弱A. 通电时间B. 温度计示数的变化量(3)下表是某次的实验数据，液体a加热后的温度如图乙所示，请将温度计示数填入相应表格中物理量物质质量(g)加热前温度()加热时间(min)加热后温度()液体a1502010液体b150201035分析可知，_(选填“a”或“b”)液体的吸热能力较强(4)设质量为m的a液体中电阻丝的阻值为R，测出其电流为I，通电一段时间t后，温度计的示数变化量为t，若不计热量损
15、失，则a液体的比热容为_，(用所给出的物理量写出比热容的表达式)，用该表达式计算出的比热容会比实际值_(选填“偏大”或“偏小”)(5)如果在两烧瓶中分别装入质量相等的煤油，并接入两根阻值不同的电阻丝，就可用这个装置来探究电流产生的热量与_的关系【答案】(1)相同 (2) AB (3)48 b (4)c偏大(5)电阻【解析】(1)探究a、b两种液体的吸热能力，应控制相同时间内吸收热量相同，所以选用的两根电阻丝的阻值应相同；(2)实验中，用通电时间间接反映液体吸收热量的多少，相同时间电阻丝放出相同热量；吸收相同热量时，吸热能力弱的温度变化大，通过比较温度计示数的变化量来判断液体吸热能力的强弱；(3)吸收相同热量时，吸热能力强的温度变化小，可知液体b的吸热能力强；(4)液体a吸收热量Q吸cmt，电阻丝放出热量Q放I2Rt，不计热量损失，Q吸Q放，故c.电阻丝放出热量不能完全被液体吸收，用该表达式计算出的比热容会比实际值偏大；(5)实验中向两烧瓶中放入质量相等的煤油，可以保证吸收相同热量时温度变化相同；接入阻值不同的电热丝，可以使相同时间产生热量不同，故可用此装置来探究电流、通电时间相同时，电阻与热量的关系