第12章 四 机械能与内能的相互转化-【通成学典】2025年新教材八年级物理暑期升级训练（苏科版2024）

77 四、 机械能与内能的相互转化 1. 改 变 物 体 的 内 能 的 方 式 是 和 。做功改变物体内能的实质是 。热传递 改变物体内能的实质是 。 2. 热机是将 能转化为 能的 装置。内燃机是最常见的一种热机,按照所 使用燃料的不同,内燃机可分为 机、 机和 机等。 3. 内燃机(汽油机为例) (1) 汽油机的活塞从汽缸的一端运动到另一 端的过程叫 。 (2) 汽油机的一个工作循环分为 个 冲程,分别为 、 、 和 。其中将内能转化为机械能的 冲程是 ,将机械能转化为内能的冲 程是 。 (3) 汽油机的一个工作循环,曲轴旋转 圈,对外做功 次。 4. 热值 (1) 燃料的燃烧过程是 能转化为 能的过程。 (2) 燃料 燃烧放出的热量与燃料的 之比,叫作这种燃料的热值。 (3) 热值用 表示,单位是 。 (4) 质量为m 的燃料,完全燃烧放出的热量 Q放= 。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 典例1(日照中考)喜欢思考的小明用塑料矿泉 水瓶子进行了如下游戏探究:瓶中留有少量水, 盖上瓶盖(如图甲);扭转瓶子(如图乙);轻轻扭 动瓶盖,瓶盖被瓶内的气体冲出,同时瓶内出现 白雾(如图丙)。图乙和图丙所示的过程,分别 与四冲程内燃机连续的两个冲程相似,这两个 冲程是 ( ) 典例1图 A. 吸气冲程和压缩冲程 B. 压缩冲程和做功冲程 C. 做功冲程和排气冲程 D. 压缩冲程和排气冲程 四冲程内燃机有吸气、压缩、做功、排气四 个冲程,根据每个冲程的特点和能量转化情况 来判断冲程的类型;工作过程中能量的转化: ① 压缩冲程:机械能→内能;② 做功冲程:内能 →机械能;如图乙,扭转瓶子时,小明施加的外 力压缩瓶内的气体,是机械能转化为内能,这一 过程与四冲程内燃机的压缩冲程相似;当瓶盖 被瓶内的气体冲出时,是瓶内气体对瓶盖做功, 内能转化为机械能,这一过程与四冲程内燃机 的做功冲程相似。 典例2(丹东中考)一台四冲程汽油机正常工作 时曲轴和飞轮的转速是2400r/min,它每秒完 成 个冲程,对外做功 次。 先将转速换成r/s为单位,然后结合飞轮每 转2r,完成4个冲程,对外做功1次进行推理。 典例3 如图是“比较质量相等的不同燃料燃烧 时放出的热量”的实验装置,下列有关这个实验 的说法中,不正确的是 ( ) 典例3图 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 3预学储备 拍 照 批 改 78 A. 该实验要控制水的质量相等 B. 该实验要控制燃料加热时间相等 C. 该实验燃料的质量要相等 D. 该实验要让燃料完全燃烧 比较相同质量的不同燃料燃烧时放出的 热量,必须控制两种燃料的质量相等,且两种燃 料要完全燃烧;通过水的升温来比较燃料放出 的热量,既要烧杯相同,还要水量相同。相同质 量的不同燃料燃烧的快慢不同,即燃料燃烧的 时间不相同,因此不需要而且无法控制加热时 间相同。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 1. (淮安中考)日常生活中,物体内能的改变, 通过做功方式实现的是 ( ) A. 照晒取暖 B. 摩擦生热 C. 冰敷降温 D. 炉火加热 2. (盐城东台期末)火箭通常选用氢作为燃料, 是由于氢燃料具有较高的 ( ) A. 热值 B. 密度 C. 凝固点D. 比热容 3. (常州溧阳期末)如图,电火花发生器点燃塑 料盒内的酒精,酒精燃烧产生的燃气能将盒 盖喷出很远,实验时在盒内滴入2×10-4kg 的酒精(q酒精=3×107J/kg)。对于此实验过 程,以下说法不正确的是 ( ) 第3题 A. 燃气在将盒盖喷出的过程中温度会降低 B. 燃气的内能转化为盒盖的机械能 C. 能量转化方式与汽油机的做功冲程相同 D. 酒精燃烧放出的热量一定是6000J 4. 如图所示,用甲、乙两种燃料分别对质量和 初温相同的水进行加热,两图装置均相同。 燃料的质量用m 表示,燃料充分燃尽时水升 高的温度用Δt表示(水未沸腾),则 ( ) 第4题 A. 若m 相同,Δt越小,燃料的热值越大 B. 若Δt相同,m 越大,燃料的热值越大 C. 若m Δt 的值越大,燃料的热值越大 D. 若Δt m 的值越大,燃料的热值越大 5. 四冲程汽油机工作时,将内能转化为机械能 的冲程是 ( ) A B C D 6. 若将一瓶煤油倒去一半,则留下的一半 ( ) A. 热值和比热容都不变 B. 热值不变,比热容变为原来一半 C. 比热容不变,热值变为原来一半 D. 热值、比热容都变为原来的一半 7. 如图所示,当迅速地来回拉动绳子时,过一 会儿筒内的乙醚会冲开塞子,这是通过 的方式使得乙醚的内能增加;当塞 子被冲开后,乙醚蒸气的 减少,转 化为塞子的 。 第7题 8. “汽车不但要吃油,有时也要喝水”,用水冷 却发动机是因为水的 。2017年 5月18日,中国科学家首次在南海试采可燃 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(苏科版)八年级 79 冰取得圆满成功。可燃冰的热值很大,若 0.02m3 的可燃冰完全燃烧放出的热量为 2.1×107J,则可燃冰的热值为 J/m3, 可燃冰在燃烧过程中,其热值大小 (增大/不变/减小)。 9. 如果0.1kg的某种燃料完全燃烧后放出 4.2×106J的热量,那么这种燃料的热值为 J/kg。这些热量可使100kg常温 的水温度升高 ℃。[c水=4.2× 103J/(kg·℃)] 10. 如图所示,用酒精灯给水加热,这是通过 的方式增大了水的内能;一段时 间后,观察到软木塞冲出试管口,此过程 中,水蒸气的内能 (增大/减小), 这与热机 冲程的能量转化相同; 某四冲程汽油机飞轮的转速是1800r/min, 则该汽油机每秒做功 次。 第10题 11. (泰州中考)在“比较酒精和碎纸片燃烧时 放出的热量”实验中: (1) 由于燃料充分燃烧放出热量的多少不 仅与燃料种类这一个因素有关,实验时必 须控制酒精和碎纸片的 相等;实 验中还需控制被加热的水的质量和初温均 相同,以便于 。 (2) 如图是小明安装好的实验装置,其中存 在的错误是 。 第11题 (3) 小华纠正了小明的错误,又组装了一套 相同的实验装置,备好秒表。在两燃烧皿 中分别加入准备好的酒精和碎纸片,读出 水的初温后,进行如下操作:① 先点燃酒 精,再点燃碎纸片。② 保证酒精和碎纸片 燃烧时间相同,读取温度计的示数。③ 待 酒精和碎纸片充分燃烧结束,分别读取温 度计的示数。小红认为上述操作中,操作 是错误的。小明根据正确操作获 得的数据,算出了燃料的热值,发现结果小 于该燃料的实际热值,原因是 。 12. 某物理兴趣小组为了探究地球表面水吸收 太阳能的本领,用一脸盆装10kg的水,水 的表面积为0.3m2,经过太阳光垂直照射 20min,水温升高了10℃,已知水的比热容 为4.2×103J/(kg·℃)。 (1) 水吸收了多少热量? (2) 平均每分钟每平方米水面吸收的热量 是多少? (3) 若用加热的方式使同质量的水升高相同 的温度,假设液化气燃烧放出的热量全部被 水吸收,液化气的热值是5.0×107J/m3, 则至少需要燃烧多少立方米的液化气? 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 3预学储备 16 典例2 3.36×108J 预学训练 1. C 2. D 3. D 4. D 5. D 6. A 7. 比热容 变大 8. 6.4×105 热传递 9. 相同 铝 铜 10. 2.52×104 400 11. (1) 一样多 水 煤油 水 (2) 2.1×103J/(kg·℃) 12. (1) 水吸收的热量Q吸 =c水m水(t-t水)=4.2× 103J/(kg·℃)×5kg×(44℃-40℃)=8.4×104J (2) 不计热量损失,金属块放出的热量等于水吸收的热 量,即Q放=Q吸=8.4×104J,由题意可知,金属块的初温为 92℃,末温为44℃,则该金属的比热容c金= Q放 m金(t金-t)= 8.4×104J 2kg×(92℃-44℃)=0.875×10 3J/(kg·℃) 四、 机械能与内能的相互转化 知识梳理 1. 做功 热传递 其他形式的能与内能之间的转化 内 能的转移 2. 内 机械 汽油 柴油 天然气发动 3. (1) 一个冲程 (2) 四 吸气冲程 压缩冲程 做功 冲程 排气冲程 做功冲程 压缩冲程 (3) 两 一 4. (1) 化学 内 (2) 完全 质量 (3) q J/kg (4) mq 典例演练 典例1 B 典例2 80 20 典例3 B 预学训练 1. B 2. A 3. D 4. D 5. A 6. A 7. 做功 内能 机械能 8. 比热容较大 1.05×109 不变 9. 4.2×107 10 10. 热传递 减小 做功 15 11. (1) 质量 通过水升高的温度来反映燃料完全燃烧 放出的热量 (2) 温度计的玻璃泡没有充分浸入水中 (3) ② 燃料不完全燃烧且燃料燃烧放出的热量有一部 分会散失到空气中 解析:(3) 实验过程中要控制燃料完 全燃烧的质量相同,燃烧时间相同并不能保证燃料燃烧的 质量相同,所以保证酒精和碎纸片燃烧时间相同,读取温 度计的示数的操作是错误的;由于燃料不完全燃烧且燃料 燃烧放出的热量有一部分会散失到空气中,又或被烧杯等 实验装置吸收的部分热量,使Q放 大于Q吸,因此计算出 燃料的热值比实际要偏小些。 12. (1) 水吸收的热量Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/(kg·℃)× 10kg×10℃=4.2×105J (2) 平均每分钟每平方米水 面吸收的热量为4.2×10 5J 0.3×20 =7×10 4J (3) 假设液化气 完全燃烧放出的热量全部被水吸收,则Q放=Q吸=4.2× 105J,由Q放=Vq可得需要完全燃烧液化气的体积V= Q放 q = 4.2×105J 5.0×107J/m3=8.4×10 -3m3 第十二章预学检测 一、 1. A 2. A 3. B 4. D 5. B 6. D 7. C 8. C 9. D 解析:由图可知,加热相同时间,由于用相同的电加 热器加热,物质吸收的热量是相同的,a的温度升高得快, 则a的比热容小,故A、B错误;吸收热量相同,加热的时 间相同,b物质温度升高得慢,则b的比热容大,故D正 确,C错误。 10. D 二、 11. 不变 改变 12. 大 不变 13. 费力 增大 14. 做功 增大 15. 机械 做功 三、 16. (1) 木块移动的距离 (2) 大 (3) 甲、丙 (4) 速度 (5) 减小 17. (1) 甲、乙 (2) 质量 (3) 大于 (4) 3 解析:(1) 由 题意知,根据控制变量法的要求,为比较燃料的热值,应控 制其他条件相同,只改变燃料的种类,故甲、乙两图符合要 求。(2) 实验中还应控制燃料燃烧的质量相同,通过比较 温度计的示数来比较放出的热量的多少。(3) 由图丁可 知,燃料1燃烧2min,燃料2燃烧3min,甲中液体a升温 更多,说明燃料1放出的热量大于燃料2放出的热量。 (4) 忽略热量的散失,由公式Q=cmΔt可得,二者放出的 热量之比 Q1 Q2= cmΔt1 cmΔt2= Δt1 Δt2= 35℃-20℃ 25℃-20℃= 3 1 ,由公式 Q=qm 可得,二者的热值之比 q1 q2= Q1 m × m Q2= 3 1× 1 1= 3 1 ,故燃料1的热值为燃料2热值的3倍。 18. (1) 质量 (2) 相同 (3) 每加热1min,水温升高 2℃ (4) C 19. (1) 0.1m3 天然气完全燃烧放出的热量Q放=Vq= 0.1m3×7×107J/m3=7×106J (2) 水吸收的热量 Q吸=ηQ放=60%×7×106J=4.2×106J,由Q吸=cmΔt得, 水升高的温度Δt= Q吸 cm= 4.2×106J 4.2×103J/(kg·℃)×100kg = 10℃ 20. (1) 水吸收的热量Q吸=c水m水(t-t0水)=4.2× 103J/(kg·℃)×1kg×(80℃-20℃)=2.52×105J (2) 根据题意可知,金属块放出的热量与水吸收的热量相 等,Q吸 =Q放 =2.52×105J,金属块的比热容c金 = Q放 m金Δt金= 2.52×105J 2kg×(500℃-80℃)=0.3×10 3J/(kg·℃) (3) 由Q吸=cmΔt可得,水升高的温度Δt'= Q吸' c水m水 = 1.05×105J 4.2×103J/(kg·℃)×1kg =25℃,t'=80℃+25℃= 105℃>100℃,在标准大气压下水的沸点为100℃,所以 水的末温为100℃ 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈