12.4机械能与内能的相互转化 -2023-2024学年苏科版物理九年级上学期

机械能与内能的相互转化（一） 第十二章　机械能和内能 01 基础达标 02 能力进阶 03 拓展提优 目 录 1. 将几根铁丝用手快速反复弯折数十次，铁丝弯折处会发热，铁丝的内 能将 .这个实验说明 可以改变物体的内能. 第1题 增加　 做功　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 返回目录 2. （2023·无锡）如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团 干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，棉花会立即燃烧.下压过程中活塞 对筒内空气 ，空气的 ⁠能增大，该能量转化过程与汽油机 的 冲程相同. 第2题 做功　 内　 压缩　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 返回目录 3. 如图所示，在透明塑料盒的底部钻一个孔，将电火花发生器的放电针 管紧紧地塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒中滴入数滴酒精，再将盒盖盖 紧，然后按动电火花发生器的按钮.这时我们可以看到，盒盖 ⁠ ，同时听到“砰”的一声响.此过程中，酒精燃烧后产生的燃气 对 做功，燃气的 能转化为盒盖的 能. 第3题 迅速飞 出去　 盒盖　 内　 机械　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 返回目录 4. （2023·海南）下列生活实例中，利用做功改变物体内能的是 （　D　） A. 暖手宝暖手 B. 棉被被晒热 C. 烧水水温升高 D. 搓手取暖 D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 返回目录 5. （2023·徐州）在汽油机的工作循环中，将内能转化为机械能，对外 提供动力的冲程是（　C　） A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 返回目录 6. 如图所示，用塞子塞紧瓶口，再用打气筒向瓶内打气，当瓶内气压达 到足够大时，塞子从瓶口冲出.下列关于瓶内气体的说法，正确的是 （　C　） A. 向瓶内打气，外界对气体做功，气体内能减少 B. 向瓶内打气，气体对外界做功，气体内能增加 C. 塞子从瓶口冲出，气体对外界做功，气体内能减少 D. 塞子从瓶口冲出，外界对气体做功，气体内能不变 第6题 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 返回目录 7. 在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入圆筒内，用 软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞 被高温高压的气体冲出.该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（　C　） A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程 第7题 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 返回目录 8. 某单缸四冲程汽油机工作示意图如图所示.下列说法中正确的是 （　B　） 　 　 　 第8题 B A. 甲为吸气冲程，吸入汽缸的物质只有汽油 B. 乙为做功冲程，其他三个冲程是靠飞轮转动的惯性完成的 C. 丙为排气冲程，排出的废气不会污染大气 D. 丁为压缩冲程，在该冲程中内能转化为机械能 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 返回目录 9. 如图所示，一只瓶子内装有一些铁屑.我们既可以通过振荡，也可以 通过加热，使铁屑的温度升高、内能增大.从改变物体内能的方法来 看，前者通过 的方法，后者通过 ⁠的方法来增大铁屑 的内能.如果你没有看到内能改变的过程，仅凭铁屑温度的改变，能否 确定采用了什么方法改变了铁屑的内能？ （能/不能），这是 因为 ⁠. 做功　 热传递　 不能　 做功和热传递两种方法改变物体内能是等效的　 第9题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 返回目录 10. （2024·徐州模拟）如图为单缸四冲程汽油机的 ⁠冲程，该 冲程活塞移动时，汽缸内燃料混合气体的压强变 .若该汽油机转 速为2400r/min，则它每分钟完成 个如图所示的冲程. 第10题 压缩　 大　 1200　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 返回目录 11. 四缸发动机工作原理如图甲所示，内燃机通过连杆把四个汽缸的 活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的 每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压 缩和排气工作. 排　量 2L 输出功率 100kW 转　速 3000r/min 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 返回目录 （1） 发动机在 ⁠冲程中，高温、高压的燃气推动活塞向下运 动，对外做功. （2） 有一台四缸发动机，其主要技术参数如表所示.发动机做功冲程示 意图如图乙所示，其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容 积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活 塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程长）.转速表示每分钟内曲轴 或飞轮所转的周数.该发动机在1s内做功 J， 单缸排量V＝ L. 做功　 1×105　 0.5　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 返回目录 $$ 机械能与内能的相互转化（二） 第十二章　机械能和内能 01 基础达标 02 能力进阶 03 拓展提优 目 录 1. 汽油的热值为4.6×107J/kg，表示的物理意义是 ⁠ .现有2kg汽油，将其中一半完全燃烧，放出的热 量是 J，剩余汽油的热值是 ⁠J/kg. 2. 关于燃料的热值，下列说法正确的是（　D　） A. 燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多 B. 燃料燃烧得越充分，燃料的热值就越大 C. 燃料燃烧时质量减少，其热值减小 D. 燃料的热值与燃料的质量及燃烧情况无关 1kg汽油完全燃烧放 出的热量是4.6×107J　 4.6×107　 4.6×107　 D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 返回目录 3. 某内燃机工作时的能量流向图如图所示，该内燃机的效率是 （　B　） A. 25％ B. 35％ C. 40％ D. 75％ 第3题 B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 返回目录 4. 天然气的主要成分是甲烷，其热值取3.6×107J/m3，水的比热容是 4.2×103J/（kg·℃）. （1） 小明家一个月要用10m3的天然气，则完全燃烧这些天然气可放出 多少热量？ 解：（1） 10m3天然气完全燃烧放出的热量Q放＝Vq＝ 10m3×3.6×107J/m3＝3.6×108J 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 返回目录 （2） 若这些热量有70％被水吸收，则可将多少千克20℃的水烧开？ （在标准大气压下） 解：（2） 由题可知，Q吸＝70％Q放＝70％×3.6×108J＝2.52×108J； 由Q吸＝cm（t－t0）可得2.52×108J＝4.2×103J/（kg·℃）×m× （100℃－20℃），解得m＝750kg，因此能在标准大气压下把750kg的 水从20℃烧开 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 返回目录 5. （2023·沛县段考）我国自主研制的全球最大的双燃料动力船，既可 以通过传统燃油驱动，也可以通过携带的液化天然气驱动.其中选择液 化天然气作为能源，除了环保，主要还因为它的（　B　） A. 燃点高 B. 热值大 C. 沸点高 D. 密度大 B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 返回目录 6. 做同样多的功，甲柴油机用3h，消耗2kg柴油，乙柴油机用2h，消耗 了3kg柴油，则（　D　） A. 甲的功率大，效率高 B. 甲的功率大，效率低 C. 乙的功率大，效率高 D. 乙的功率大，效率低 D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 返回目录 7. （2023·南充）某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转3000r，则每秒 对外做功 次，每次对外做功115J，该汽油机的效率为25％，连续 工作1h需消耗汽油 kg（q汽油＝4.6×107J/kg）. 25　 0.9　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 返回目录 8. （2023·大连期末）在“比较酒精和碎纸片的热值”实验中，某小组 用如图甲所示的装置进行实验，图中燃烧皿、烧杯a和b、温度计均完全 相同，烧杯中盛有水.实验时，点燃放在燃烧皿中的酒精和碎纸片，通 过石棉网给烧杯加热，直至酒精和碎纸片完全烧尽. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 返回目录 （1） 安装实验器材时，应按照 （自下而上/自上而下）的 顺序安装，石棉网的作用是 ⁠. （2） 为了保证实验结论的可靠性，在实验中还应控制两杯水的初温 和 相等；通过比较 ⁠来比较酒精和碎纸片燃烧 放出的热量多少. 自下而上　 使烧杯底部受热均匀　 质量　 水升高的温度　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 返回目录 （3） 小组根据记录的各个时刻a、b烧杯中水的温度，绘制了如图乙所 示的图像，则可初步判断 的热值较大. （4） 实验后，小组同学算出了酒精的热值.但对比物理书上的酒精热 值，发现计算出的热值小了很多，这是因为 ⁠ ⁠. 酒精　 酒精不可能完全燃烧（或 酒精燃烧放出的热量不可能被水完全吸收）　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 返回目录 9. （2023·丰县段考）某燃油小轿车效率为30％，在平直路面上匀速行 驶时受到的阻力为810N，其百公里耗油量为8L，已知燃油的密度为 0.75×103kg/m3.求： （1） 小轿车行驶百公里消耗的燃油的质量. 解：（1） 小轿车行驶百公里消耗的燃油的质量m＝ρV＝ 0.75×103kg/m3×8×10－3m3＝6kg 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 返回目录 （2） 小轿车在平直路面上匀速行驶百公里牵引力做的功. 解：（2） 小轿车在平直路面上匀速行驶时牵引力和阻力是一对平衡 力，即F＝f，小轿车匀速行驶百公里牵引力做的功W＝Fs＝fs＝ 810N×100×103m＝8.1×107J （3） 燃油的热值. 解：（3） 根据η＝×100％＝×100％计算燃油的热值q＝＝ ＝4.5×107J/kg 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 返回目录 10. 若某型号单缸四冲程汽油机的活塞横截面积S＝3.0×10－3m2 ，活塞 一个冲程运动长度L＝0.06m，某种工作状态下做功冲程燃气的平均压强 p＝1.0×106Pa，活塞以n＝1400次/min做往复运动，汽油机活塞往复运 动两次，对外做功一次，则： （1） 做功冲程中活塞受到燃气的平均压力为多少？ 解：（1） 由p＝得，做功冲程中活塞受到燃气的平均压力F＝pS＝ 1.0×106Pa×3.0×10－3m2＝3000N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 返回目录 （2） 在此工作状态下汽油机1min对外做功为多少？ 解：（2） 活塞以n＝1400次/min做往复运动，活塞往复运动两次，对 外做功一次，所以汽油机每分钟对外做功700次，燃气每次膨胀对活塞 做功W＝FL＝3000N×0.06m＝180J，燃气每分钟对活塞做的功W'＝ n'W＝700×180J＝1.26×105J 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 返回目录 （3） 如果此工作状态下每1min消耗20g汽油，那么汽油机把内能转化 为机械能的效率是多少？（q汽油＝4.6×107J/kg，不计摩擦，结果精确到 0.1％） 解：（3） 汽油燃烧放出的热量Q＝mq汽油＝0.02kg×4.6×107J/kg＝ 9.2×105J，汽油机把内能转化为机械能的效率η＝×100％＝ ×100％≈13.7％ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 返回目录 $$