目錄


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一、改變物體內(nèi)能的另一種方式——做功


（1）做功是改變物體內(nèi)能的另一種方式。


①外界對物體做功，物體的內(nèi)能會(huì)增加。


②物體對外界做功，物體的內(nèi)能會(huì)減少。


（2）做功特點(diǎn)：


①條件：物體對外做功，內(nèi)能減少；外界對物體做功，內(nèi)能增加。


②方式：壓縮體積；摩擦生熱，鍛打物體。


③實(shí)質(zhì)：內(nèi)能與其他形式的能之間發(fā)生了轉(zhuǎn)化。


【重點(diǎn)提示】


①做功和熱傳遞：在改變物體的內(nèi)能上是等效的。


②搓手是利用做功的方式取暖；呵氣是利用熱傳遞的方式取暖。


【教材剖析】[做一做]教材P49


如圖所示將鐵絲快速彎折十余次，然后用手指觸摸彎折處，有何感覺？鐵絲的內(nèi)能變化了嗎？


答：有灼熱發(fā)燙的感覺；鐵絲的內(nèi)能增大了。


【教材剖析】[看一看]教材P49


用力將活塞下壓，你看到了什么？


答：玻璃筒底部的棉花燃燒起來。


【教材剖析】[議一議]教材P50


1.在上述活動(dòng)中，物體的內(nèi)能是從哪里來的？能量是如何轉(zhuǎn)化的？


答：彎折鐵絲發(fā)熱，鐵絲內(nèi)能增加是由于手對鐵絲做功，是手的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為鐵絲的內(nèi)能。


壓縮棉花著火，其內(nèi)能是活塞對其做功，是活塞的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為棉花的內(nèi)能。


【教材剖析】[活動(dòng)]教材P50


12.7觀察點(diǎn)火爆炸現(xiàn)象，你觀察到什么現(xiàn)象？


答：塑料盒蓋向外飛出。


二、熱機(jī)


（1）定義：利用燃料的燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器統(tǒng)稱為熱機(jī)。


（2）種類：蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)等。


（3）能量轉(zhuǎn)化：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。


【重點(diǎn)提示】


①工作原理：燃料燃燒時(shí)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。


②內(nèi)燃機(jī)：燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)叫內(nèi)燃機(jī)。主要有汽油機(jī)和柴油機(jī)兩種。


三、汽油機(jī)


（1）概念：熱機(jī)的一種，利用氣缸內(nèi)燃燒的汽油產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)鈦硗苿?dòng)活塞做功的機(jī)器。


（2）工作過程：汽油機(jī)工作的時(shí)候，活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞從氣缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端，叫做一個(gè)沖程。


①汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)有四個(gè)沖程組成，分別是吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。


②一個(gè)工作循環(huán)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次，對外做功一次。


③四個(gè)沖程中，只有做功沖程是燃?xì)鈱ν庾龉?，將?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，其他三個(gè)沖程是輔助沖程，主要靠飛輪的慣性來完成。


【重點(diǎn)提示】


①火花塞點(diǎn)火的是做功沖程；進(jìn)氣門打開的是吸氣沖程；排氣門打開的是排氣沖程。


②發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速指的是曲軸的轉(zhuǎn)速。


四、燃料的熱值


（1）物理意義：物理學(xué)上用熱值來表示燃料完全燃燒時(shí)放熱本領(lǐng)的大小。


（2）定義：1kg的某種燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量叫做這種燃料的熱值。


（3）公式：Q=mq，其中Q表示燃料完全燃燒放出的熱量，m表示該燃料的質(zhì)量，q表示燃料的熱值。


（4）單位：J/kg。


【重點(diǎn)提示】


是燃料的一種屬性，反映它燃燒過程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能本領(lǐng)的大小，它只與燃料的種類有關(guān)，與燃燒的形態(tài)、質(zhì)量、體積和有無完全燃燒均無關(guān)。


【教材剖析】[想一想]教材P54


質(zhì)量相等的酒精和碎紙片充分燃燒后，燒杯中水溫的變化一樣嗎？這說明了什么？


答：不一樣；質(zhì)量相等的不同燃料，充分燃燒所釋放的熱量一般是不相等的。


五、熱機(jī)的效率


（1）熱機(jī)的效率：用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比叫做熱機(jī)的效率。其計(jì)算公式為η=Q有用Q放×100%。


（2）提高熱機(jī)效率：設(shè)計(jì)和制造時(shí)盡量減少能量損失；使用時(shí)要保養(yǎng)好，如添加潤滑油等。





1、熱機(jī)的工作原理


（1）概念：熱機(jī)的一種，利用氣缸內(nèi)燃燒的汽油產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)鈦硗苿?dòng)活塞做功的機(jī)器。


（2）工作過程：汽油機(jī)工作的時(shí)候，活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞從氣缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端，叫做一個(gè)沖程。


①汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)有四個(gè)沖程組成，分別是吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。


②一個(gè)工作循環(huán)，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次，對外做功一次。


③四個(gè)沖程中，只有做功沖程是燃?xì)鈱ν庾龉Γ瑢?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，其他三個(gè)沖程是輔助沖程，主要靠飛輪的慣性來完成。


（3）①火花塞點(diǎn)火的是做功沖程；進(jìn)氣門打開的是吸氣沖程；排氣門打開的是排氣沖程。


②發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速指的是曲軸的轉(zhuǎn)速。


【例1】（2020?鎮(zhèn)江）某汽油機(jī)的四個(gè)沖程如圖所示。在該汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)中，壓縮沖程結(jié)束后，下一個(gè)沖程是（ ）


A． B．C．D．


【答案】C


【解析】


汽油機(jī)四個(gè)沖程是吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程，在該汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)中，壓縮沖程結(jié)束后，下一個(gè)沖程是做功沖程，由圖可知，C圖中兩個(gè)氣門都關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火，此時(shí)活塞向下運(yùn)動(dòng)，是做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故C正確；


故選：C。


【例2】（2020?朝陽）內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)是由四個(gè)沖程組成的，如圖所示的是工作循環(huán)中的 沖程，若飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)40周，則對外做功 次。





【答案】壓縮；20。


【解析】


如圖所示，活塞向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣閥和排氣閥均關(guān)閉，所以如圖所示的是工作循環(huán)中的壓縮沖程。


內(nèi)燃機(jī)一個(gè)循環(huán)，四個(gè)沖程，飛輪轉(zhuǎn)2周，做功1次，所以若飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)40周，則對外做功20次。


故答案為：壓縮；20。





【?？?】做功—改變物體內(nèi)能的方式


【例1】（2020?常州）2020年1月18日，第十屆江蘇?！芭_灣燈會(huì)”在常州恐龍城開幕。如圖所示為展會(huì)中的“走馬燈”，點(diǎn)燃底部蠟燭，熱空氣上升驅(qū)動(dòng)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)，觀眾驚奇地看到紙片小人的影子動(dòng)了起來。熱空氣上升驅(qū)動(dòng)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)化方式為 ，這與四沖程汽油機(jī)的 沖程相同。





【答案】內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；做功。


【解析】


點(diǎn)燃蠟燭時(shí)，氣體溫度升高，氣體的密度變小，熱空氣就會(huì)向上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的熱空氣推動(dòng)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的熱空氣對外做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，該沖程和四沖程汽油機(jī)的做功沖程的能量轉(zhuǎn)化相同。


故答案為：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；做功。


【例2】（2020·貴港）下列實(shí)例中，改變物體內(nèi)能的途徑與其他三個(gè)不同的是（）


A. 用力搓手，手會(huì)發(fā)熱 B. 把冰冷的手放到嘴邊哈氣，手會(huì)變暖


C. 用鋸條木頭，鋸條溫度升高 D. 用手反復(fù)彎折鐵絲，鐵絲彎折處會(huì)發(fā)熱


【答案】B


【解析】


A．用力搓手，手會(huì)發(fā)熱，這是通過做功的方式增加內(nèi)能的；


B．把冰冷的手放到嘴邊哈氣，手會(huì)變暖，這是通過熱傳遞的方式增加內(nèi)能的；


C．鋸木頭時(shí)鋸條發(fā)燙，是摩擦生熱，屬于做功改變物體的內(nèi)能；


D．反復(fù)彎折鐵絲，人對鐵絲做功，鐵絲的內(nèi)能增加，溫度升高，是通過做功改變物體的內(nèi)能；


ACD都是通過做功的方式改變內(nèi)能的，B是通過熱傳遞的方式改變內(nèi)能的，故B符合題意。


故選B。


【常考2】熱機(jī)、能量的轉(zhuǎn)化


【例3】（2020?東營）如圖是四沖程汽油機(jī)工作循環(huán)中的一個(gè)沖程，下列關(guān)于該沖程及其能量轉(zhuǎn)化判斷正確的是（ ）





A．做功沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能


C．壓縮沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．壓縮沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能


【答案】B


【解析】


由圖可知，內(nèi)燃機(jī)的兩個(gè)氣門都關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火，活塞向下運(yùn)動(dòng)，所以是做功沖程，該沖程是燃料燃燒產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?，推?dòng)活塞做功，是內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，故B正確，ACD錯(cuò)誤。


故選：B。


【例4】（2020?南京）如圖是內(nèi)燃機(jī)某沖程的工作示意圖，下面四個(gè)事例中能量轉(zhuǎn)化與之相同的是（ ）








A．瓶塞沖出 B．搓手取暖C．壓縮氣體D．鉆木取火


【答案】A；


【解析】


根據(jù)圖示可知，兩個(gè)氣門都關(guān)閉，活塞下行，因此該沖程為做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；


A、酒精燃燒時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，試管口塞子噴出是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故A符合題意；


B、冬天，搓手取暖是克服摩擦力做功，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能增加，故B不符合題意；


C、用力將活塞壓下，活塞對筒內(nèi)空氣做功，筒內(nèi)空氣的內(nèi)能增大、溫度升高，達(dá)到了棉花的著火點(diǎn)，棉花就會(huì)燃燒，此過程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故C不符合題意；


D、鉆木取火過程中，克服摩擦力做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能增加，故D不符合題意。


故選：A。


【?？?】熱值與熱效率的計(jì)算


【例5】（2020·黃石）可燃冰是一種新能源，它是水和天然氣在高壓低溫下形成的類似冰狀結(jié)晶物質(zhì)，主要成分是甲烷，我國可燃冰的開采技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，用燃?xì)忮仩t燒水時(shí)，將500kg初溫20℃的水加熱到100℃，共燃燒了0.1m3的可燃冰，這個(gè)過程中水吸收的熱量為______J。完全燃燒0.1m3可燃冰放出的熱量為______J，燃?xì)忮仩t燒水時(shí)的效率為______。[c水=4.2×103J/（kg·℃），可燃冰熱值q=6.0×109J/m3]


【答案】 (1). 1.68×108； (2). 6.0×108； (3). 28%；


【解析】


[1]水吸收的熱量Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×500kg×(100℃-20℃)=1.68×108J


[2]完全燃燒0.1m3可燃冰放出的熱量Q放=Vq=0.1m3×6.0×109J/m3=6.0×108J


[3]燃?xì)忮仩t燒水時(shí)的效率=28%


【例6】（2020?南寧）如圖所示，將活塞迅速下壓，玻璃筒底的棉花被點(diǎn)燃。此過程是通過 的方式增加了筒內(nèi)空氣的內(nèi)能，能量轉(zhuǎn)化方式與汽油機(jī)的 沖程相同。某汽油機(jī)在一次工作中消耗了2kg汽油，對外做功為2.3×107J，則汽油機(jī)的效率是 （汽油熱值為4.6×107J/kg）。





【答案】做功；壓縮；25%。


【解析】


（1）在空氣壓縮引火儀玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力將活塞迅速向下壓，棉絮燃燒起來；說明將活塞迅速下壓，活塞對桶內(nèi)空氣做功，使筒內(nèi)空氣的內(nèi)能增加，溫度升高；壓縮過程中，活塞的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能，故該過程中，與內(nèi)燃機(jī)的壓縮沖程相同；


（2）汽油完全燃燒放出的熱量：Q放＝mq＝2kg×4.6×107J/kg＝9.2×107J；


汽油機(jī)的效率η＝×100%＝×100%＝25%。


故答案為：做功；壓縮；25%。





1.（2020?無錫）煤炭是一種重要能源。為判斷煤炭品質(zhì)的優(yōu)劣，最科學(xué)的方法是檢驗(yàn)煤炭的（ ）


A．比熱容B．密度C．熱值D．溫度


【答案】C


【解析】


熱值是燃料的一種特性，單位質(zhì)量的煤完全燃燒時(shí)所釋放出的熱量越大，說明該煤的熱值越大，即是優(yōu)質(zhì)煤炭，故C正確。


故選：C。


2.（2020?牡丹江）如圖是汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)的四個(gè)沖程，對外做功的沖程是（ ）


A．B．C．D．


【答案】B


【解析】汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)包括四個(gè)沖程，只有做功沖程對外做功，因此一個(gè)工作循環(huán)對外做功一次；


A圖中的一個(gè)氣閥打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)，所以為排氣沖程；


B圖中的兩個(gè)氣閥都關(guān)閉，活塞下運(yùn)動(dòng)，所以為做功沖程；


C圖中的兩個(gè)氣閥都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，所以為壓縮沖程；


D圖中的一個(gè)氣閥打開，活塞向下運(yùn)動(dòng)，所以為吸氣沖程；


故選：B。


3.（2020?巴中）下列四幅圖是汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)的四個(gè)沖程，其中不是靠飛輪慣性完成的是（ ）


A．B．C．D．


【答案】C


【解析】


在汽油機(jī)的四個(gè)沖程中只有做功沖程對外做功，其他三個(gè)沖程都是靠飛輪的慣性完成的。


A、進(jìn)氣門打開，活塞向下運(yùn)行，氣缸容積增大，是吸氣沖程，故A不符合題意；


B、排氣門打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)，氣缸容積減小，是排氣沖程，故B不符合題意；


C、兩氣門都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)行，火花塞點(diǎn)火，是做功沖程，故C符合題意；


D、兩氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)行，氣缸容積減小，是壓縮沖程，故D不符合題意。


故選：C。


4.（2020?棗莊）關(guān)于熱機(jī)的效率，下列說法正確的是（ ）


A．在做功同樣多的情況下，熱機(jī)的效率越高消耗的燃料越多


B．一般情況下柴油機(jī)的效率比汽油機(jī)的高


C．熱機(jī)的效率越高說明做功越快


D．熱機(jī)損失的能量中，廢氣帶走的能量較少，主要是由于機(jī)械摩擦損失的


【答案】B


【解析】


A．熱機(jī)的效率越高，做有用功與燃料完全燃燒放出的熱量的比值越大，即在做功相同的情況下，消耗的燃料較少，或消耗相同的燃料，做功較多，故A錯(cuò)誤。


B．一般情況下柴油機(jī)的效率比汽油機(jī)的高，多用在重型機(jī)器上，故B正確；


C．熱機(jī)的效率是有用功與燃料完全燃燒放出的熱量的比值，熱機(jī)的效率越高說明有用功與總功的比值越大；功率表示做功的快慢，功率越高說明做功越快，效率和功率是兩個(gè)不同的物理量，二者之間沒有必然聯(lián)系，故C錯(cuò)誤；


D．根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的能量流向，熱機(jī)損失的能量中，廢氣帶走的能量較多，故D錯(cuò)誤。


故選：B。


5.（2019?宜昌）如圖所示，在一個(gè)配有活塞的厚玻璃筒里放一小團(tuán)硝化棉，把活塞迅速壓下去，看到棉花燃燒起來，活塞被向上頂起。關(guān)于這個(gè)過程說法正確的是（ ）





A.活塞對棉花做功，使棉花溫度升高 B.緩慢壓下活塞也能看到同樣的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象


C.壓下活塞的過程中是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 D.活塞被向上頂起相當(dāng)于內(nèi)燃機(jī)的做功沖程


【答案】D


【解析】


AC、把活塞迅速壓下去，此時(shí)活塞對筒內(nèi)的空氣做功，空氣的內(nèi)能變大，溫度升高，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，空氣和棉花之間發(fā)生熱傳遞，使得棉花的溫度升高，故AC錯(cuò)誤，


B、緩慢壓下活塞，由于存在熱損失，在慢慢下壓的過程中，空氣的內(nèi)能增加的較小，溫度升的不高，達(dá)不到棉花的燃點(diǎn)，棉花不會(huì)燃燒，故B錯(cuò)誤；


D、活塞被向上頂起是因?yàn)橥矁?nèi)的空氣推動(dòng)活塞做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，與內(nèi)燃機(jī)的做功沖程相同，故D正確。


6.（2020?六盤水）內(nèi)燃機(jī)的問世極大改善了人類的交通運(yùn)輸方式，但同時(shí)也帶來許多環(huán)境污染問題，如四沖程內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)就因 沖程排放的廢氣對大氣造成污染。


【答案】排氣；


【解析】


內(nèi)燃機(jī)分為柴油機(jī)和汽油機(jī)兩大類，無論是哪種內(nèi)燃機(jī)，都是在排氣沖程中把廢氣排出，而排放的廢氣會(huì)對大氣造成污染。


故答案為：排氣。


7.（2020?呼倫貝爾）汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速為3000r/min，則1s內(nèi)汽油機(jī)對外做功 次，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng) 次。


【答案】25；50。


【解析】汽油機(jī)轉(zhuǎn)速為3000r/min＝50r/s，說明1s飛輪轉(zhuǎn)過50r，


因?yàn)轱w輪轉(zhuǎn)2r，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)2次，對外做功1次，


所以，飛輪轉(zhuǎn)50r，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)50次，對外做功25次。


故答案為：25；50。


8.（2020?西寧）青海油田澀北天然氣田連續(xù)10年保持穩(wěn)產(chǎn)，為西寧人民的生產(chǎn)、生活用氣提供了有力保障。已知天然氣的熱值是7×108J/m3，若小明家完全燃燒0.01m3的天然氣，放出的熱量為 J；做飯時(shí)會(huì)聞到飯香，從物理學(xué)角度來看，屬于 現(xiàn)象。


【答案】：7×106；擴(kuò)散


【解析】


（1）完全燃燒0.01m3天然氣，放出的熱量：


Q放＝Vq＝0.01m3×7×108J/m3＝7×106J；


（2）做飯時(shí)會(huì)聞到飯香，說明了分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，是擴(kuò)散現(xiàn)象。


故答案為：7×106；擴(kuò)散；


9.（2020·蘇州）某燃?xì)鉄崴鲗?0kg的水從10℃加熱到60℃，完全燃燒了0.21m3的煤氣。水吸收的熱量是 J．熱水器燒水的效率是 。[已知水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），煤氣的熱值為4×107J/m3]


【答案】4.2×106；50%。


【解析】


（1）水吸收的熱量：


Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×20kg×（60℃﹣10℃）＝4.2×106J；


（2）這些煤氣完全燃燒放出的熱量：Q放＝qV＝4×107J/m3×0.21m3＝8.4×106J，


熱水器燒水的效率：η＝＝×100%＝50%。


故答案為：4.2×106；50%。


10.（2020·鹽城）小華在燃燒皿中放入5g酒精，對300g水加熱，待酒精燃盡后水溫升高了50℃。已知水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃），酒精的熱值為3.0×107J/kg此過程中，酒精燃燒放出的熱量為______J，水吸收的熱量為______J，水的內(nèi)能是通過______方式增加的。


【答案】(1). 1.5×105；(2). 6.3×104；(3). 熱傳遞。


【解析】


[1]酒精燃燒放出的熱量Q放=mq=5×10-3kg×3.0×107J/kg=1.5×105J；


[2]水吸收的熱量Q吸=cm水Δt=4.2×103J/(kg·℃)×0.3kg×50℃=6.3×104J；


[3]此過程中，水吸收熱量，內(nèi)能增大，通過熱傳遞的方式改變物體的內(nèi)能。


11.（2020·聊城）小華家使用的是天然氣熱水器，他嘗試估測該熱水器的效率，以核對銘牌上的數(shù)值是否準(zhǔn)確。當(dāng)只有該熱水器使用天然氣時(shí)。把50kg的水從20℃加熱到54℃，天然氣表的示數(shù)由1365.05m3變?yōu)?365.17m3，已知水的比熱容c=4.2×103J/（kg·℃），天然氣的熱值q=7.0×107J/m3。求：


(1)水吸收的熱量；


(2)消耗的天然氣完全燃燒故出的熱量；


(3)該熱水器的效率。


【答案】(1)7.14×106J；(2)8.4×106J；(3)85%


【解析】


(1)水吸收的熱量；





(2)消耗的天然氣體積V=1365.17m3-1365.05m3=0.12m3


消耗的天然氣完全燃燒放出的熱量


(3)該熱水器的效率


答：(1)水吸收的熱量是7.14×106J；


(2)消耗的天然氣完全燃燒故出的熱量是8.4×106J；


(3)該熱水器的效率是85%。





1.（2020?永州）下列對有關(guān)現(xiàn)象的描述，正確的是（ ）





A．圖甲，水蒸氣沖開橡膠塞，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能


B．圖乙，海波正在熔化時(shí)，溫度上升


C．圖丙，寒冷的冬天，人們常搓手是利用熱傳遞方式改變內(nèi)能


D．圖丁，向上拉浸沒在水中的玻璃板直至脫離水面的過程，測力計(jì)示數(shù)保持不變


【答案】A


【解析】


A、給裝水的試管加熱，水沸騰后水蒸氣將橡膠塞沖開，水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化成橡膠塞的機(jī)械能，故A正確；


B、海波屬于晶體，海波在熔化時(shí)不斷吸收熱量，但溫度不變，故B錯(cuò)誤；


C、寒冷的冬天，人們雙手摩擦?xí)r，雙手克服摩擦做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為手的內(nèi)能，此過程是通過做功的方式改變手的內(nèi)能。故C錯(cuò)誤；


D、因?yàn)椴ＡХ肿雍退肿又g存在引力，所以向上拉浸沒在水中的玻璃板直至脫離水面的過程，測力計(jì)示數(shù)將變大，故D錯(cuò)誤。


故選：A。


2.（2020·連云港）關(guān)于溫度、熱量和內(nèi)能，下列說法正確的是（ ）


A. 0℃的冰塊內(nèi)能為0


B. 汽油機(jī)做功沖程氣缸內(nèi)燃?xì)獾膬?nèi)能增加


C. 存在溫度差的兩個(gè)物體相接觸會(huì)發(fā)生熱傳遞


D. 出籠的饅頭變涼的過程中所含的熱量在減少


【答案】C


【解析】


A．一切物體都有內(nèi)能，0℃的冰塊內(nèi)能不為零，故A錯(cuò)誤；


B．在汽油機(jī)的做功沖程中，燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體迅速膨脹，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，內(nèi)能減小，故B錯(cuò)誤；


C．熱傳遞的條件是溫度差，存在溫度差的兩個(gè)物體相接觸會(huì)發(fā)生熱傳遞，故C正確；


D．出籠的饅頭變涼的過程中溫度降低，內(nèi)能減小，熱量是過程量，不能說“含有”，故D錯(cuò)誤。


故選C。


3.（2020?衡陽）如圖所示為內(nèi)燃機(jī)四沖程工作示意圖，下列說法正確的是（ ）





A．一個(gè)工作循環(huán)的正確順序是：甲乙丙丁


B．乙圖沖程能獲得動(dòng)力


C．丁圖沖程有明顯機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程


D．丙圖沖程存在化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程


【答案】C。


【解析】


甲圖中兩個(gè)氣閥都關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火，活塞下運(yùn)動(dòng)，是做功沖程，此沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；


乙圖中進(jìn)氣門打開，活塞向下運(yùn)行，氣缸容積增大，是吸氣沖程；


丙圖中排氣門打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)，氣缸容積減小，是排氣沖程；


丁圖中兩個(gè)氣閥都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，所以為壓縮沖程，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；


A、四個(gè)沖程的正確順序是乙丁甲丙，故A錯(cuò)誤；


B、乙圖為吸氣沖程，內(nèi)燃機(jī)在做功沖程能獲得動(dòng)力，故B錯(cuò)誤；


C、丁圖為壓縮沖程，在該沖程中將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故C正確；


D、丙圖為排氣沖程，而在做功沖程存在化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，故D錯(cuò)誤。


故選：C。


4.（2020?甘孜州）下列關(guān)于熱值和熱機(jī)效率的說法，正確的是（ ）


A．使燃料燃燒更充分，可以增大熱值


B．使燃料燃燒更充分，可以提高熱機(jī)效率


C．柴油機(jī)的熱機(jī)效率通常為100%


D．燃料燃燒釋放的熱量越大，熱值越大


【答案】B


【解析】


AD、熱值是燃料的特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃燒是否充分、釋放熱量多少無關(guān)，故AD錯(cuò)誤；


B、使燃料燃燒更充分，可以增大有效利用的能量，可以提高熱機(jī)的效率，故B正確；


C、熱機(jī)在工作時(shí)不可避免的要克服機(jī)械部件間的摩擦做額外功，機(jī)械效率不可能達(dá)到100%，故C錯(cuò)誤。


故選：B。


5.（2020?通遼）下列說法正確的是（ ）


A．熱量總是從內(nèi)能大的物體向內(nèi)能小的物體傳遞


B．雪花紛飛，說明分子不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)


C．同一物體，溫度降低得越多，放出的熱量越多


D．汽油機(jī)的壓縮沖程，汽缸內(nèi)的混合物內(nèi)能增加，溫度升高


【答案】D


【解析】


A、發(fā)生熱傳遞的條件是兩物體有溫度差，熱量從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體，故A錯(cuò)誤；


B、雪花紛飛，雪花不是分子，屬于宏觀物體的運(yùn)動(dòng)，是機(jī)械運(yùn)動(dòng)，不能說明分子的無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；


C、只有在外界沒有做功的情況下，同一物體溫度降得越多，放出的熱量就越多，故C錯(cuò)誤；


D、汽油機(jī)的壓縮沖程，對氣缸內(nèi)的混合物做功，使其溫度升髙、內(nèi)能增大，故D正確。


故選：D。


6.（2020?宿遷）天然氣的熱值為4.4×107J/kg，小明燒開一壺水消耗了0.05kg。完全燃燒這些天然氣放出熱量為 J；水沸騰時(shí)壺蓋被頂起，這是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為 能，汽油機(jī)的 沖程與此原理相似。


【答案】2.2×106；機(jī)械；做功。


【解析】


消耗0.05g天然氣釋放的熱量：


Q＝mq＝0.05kg×4.4×107J/kg＝2.2×106J；


水沸騰時(shí)壺蓋被頂起，這是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，在汽油機(jī)的做功沖程中，高溫高壓的燃?xì)馀蛎涀龉Γ瑢?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。


故答案為：2.2×106；機(jī)械；做功。


7.（2020·黔西南州）如圖所示，給試管內(nèi)水加熱至一定程度，發(fā)現(xiàn)試管口木塞會(huì)被推出。





(1)給水加熱是通過________方式使水的內(nèi)能增加；木塞被推出后水蒸氣的內(nèi)能________（選填“增大”“減小”或“不變”）。


(2)四沖程內(nèi)燃機(jī)________沖程與這個(gè)原理相同；內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)，產(chǎn)生的噪聲和________會(huì)對環(huán)境造成污染。


【答案】 (1). 熱傳遞； (2). 減??；(3). 做功； (4). 廢氣。


【解析】


（1）改變內(nèi)能的方式有兩種：做功和熱傳遞。給水加熱是通過熱傳遞的方式，將酒精燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到水中，使水的內(nèi)能增加。


木塞被推出是因?yàn)樗魵馔ㄟ^做功的方式，將自身內(nèi)能轉(zhuǎn)化為木塞的機(jī)械能，此過程水蒸氣內(nèi)能減少，溫度降低。


（2）四沖程中，做功沖程是內(nèi)燃機(jī)中高溫高壓的氣體將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機(jī)械能，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對外做功，與(1)中木塞被推出的原理相同。


內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)，產(chǎn)生的噪聲和廢氣會(huì)對環(huán)境造成污染。


8.（2020·無錫）某輛行駛的小轎車，其正常工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化情況如圖所示，若輸入的化學(xué)能為2000J，輸出的動(dòng)能為300J。則輸出的內(nèi)能和聲能共計(jì)______J；輸出的有用能量是動(dòng)能，則小轎車正常工作時(shí)的效率為______。





【答案】 (1). 1700；(2). 。


【解析】


[1]由圖可知，輸入的化學(xué)能，輸出的動(dòng)能，輸出的內(nèi)能和聲能





[2]小轎車正常工作時(shí)的效率。


9.某單缸四沖程汽油機(jī)的汽缸活塞面積為30cm2，一個(gè)沖程活塞在汽缸中移動(dòng)的距離是50mm，滿負(fù)荷工作時(shí)做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為9.0×105Pa，飛輪1min轉(zhuǎn)動(dòng)1 800周，當(dāng)汽油機(jī)滿負(fù)荷工作時(shí)(不計(jì)摩擦)，求：


(1)做功沖程中燃?xì)鈱钊钠骄鶋毫Γ?br/>

(2)—個(gè)做功沖程中燃?xì)鈱钊龅墓Γ?br/>

(3)汽油機(jī)的功率.


【答案】: (1)2700N.；(2)135J.；(3)2025W.


【解析】


(1)∵P＝9.0×105Pa，S＝30cm2＝30×10﹣4m2，


∴燃?xì)鈱钊钠骄鶋毫椋篎＝PS＝9.0×105Pa×30×10﹣4m2＝2 700N.


(2)∵S＝50mm＝0.05m，


∴一個(gè)做功沖程中燃?xì)鈱钊龅墓Γ篧＝FS＝2 700N×0.05m＝135J.


(3)飛輪每轉(zhuǎn)兩圈對外做功一次，所以飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)1 800周，要對外做功900次，


∴燃?xì)鈱钊龅目偣椋篧總＝W×900＝135J×900＝121 500J，


而t＝1min＝60s，


∴汽油機(jī)的功率為：P＝W總/t＝121 500J/60s＝2 025W.


10.（2020·南通）小明想估測薯片的熱值，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)?





(1)將天平放在水平面上并將游碼歸零，發(fā)現(xiàn)指針偏左，則應(yīng)將平衡螺母向_____端週節(jié)；測量質(zhì)量時(shí)，調(diào)節(jié)天平再次平衡，右盤中的砝碼和游碼位置如圖甲，其質(zhì)量為_____g?


(2)如圖乙，將薯片放在燃燒皿中充分燃燒后，燒杯中0.2kg的水溫度升高了5℃，則水吸收的熱量Q吸=_____J?[c水=4.2×103J/（kg?℃）]


(3)根據(jù)Q放=Q吸和Q放=mq，算出薯片的熱值比實(shí)際值小得多，原因是∶_____?


【答案】(1). 右； (2). 6.2； (3). 4.2×103J； (4). 薯片燃燒放出的熱量沒有完全被水吸收。


【解析】


(1)[1]天平放在水平面上并將游碼歸零，發(fā)現(xiàn)指針偏左說明天平左側(cè)較重，應(yīng)將平衡螺母向右調(diào)。


[2]由圖甲可知，薯片的質(zhì)量為


(2)[3]水吸收的熱量為


(3)[4]薯片燃燒放出的熱量沒有完全被水吸收。


11.某同學(xué)學(xué)習(xí)了燃料的熱值后,自己設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)來探究煤油和菜籽油的熱值大小關(guān)系.他實(shí)驗(yàn)時(shí)組裝了如圖所示的兩套規(guī)格完全相同的裝置,并每隔1分鐘記錄了杯中水的溫度(見表).





(1)在安裝、調(diào)整實(shí)驗(yàn)器材時(shí),科學(xué)合理的順序是(甲圖中):先調(diào)整固定的位置,再調(diào)整固定的位置(選填“A”或“B”).


(2)為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可靠,實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)控制兩套裝置中相同的量有、.(寫出兩點(diǎn)即可)


(3)通過表中記錄本的數(shù)據(jù),你認(rèn)為煤油和菜籽油兩種燃料中,熱值較大的是．


(4)該同學(xué)實(shí)驗(yàn)前用天平測出了燒杯中水的質(zhì)量及兩油燈中燃料的質(zhì)量,并記錄的數(shù)據(jù)、利用公式Q 吸=cm△t計(jì)算出了水吸收的熱量,他認(rèn)為通過這些數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確地計(jì)算出煤油和菜籽油的熱值.你認(rèn)為他的計(jì)算結(jié)果可靠嗎?,為什么?。


【答案】


(1)B、A；


(2)水的質(zhì)量,水的初溫；


(3)煤油；


(4)不可靠；燃料燃燒產(chǎn)生的熱量不能完全被水吸收、存在熱損失。


【解析】


(1)為了利用酒精燈的外焰給燒杯充分加熱,安裝器材時(shí)需要先固定B的位置,然后再調(diào)整A的位置,并且不要碰到燒杯壁和燒杯底;


(2)為了保證實(shí)驗(yàn)的可靠性,需要控制水的質(zhì)量和水的初溫相同,并且酒精燈的加熱時(shí)間也要相同;


(3)甲、乙兩個(gè)裝置中,水的質(zhì)量和初溫相同,由Q 吸=cm△t知,末溫高的吸收的熱量較多;


在相同的加熱設(shè)備下,相同時(shí)間內(nèi),消耗的燃料相同,由Q=qm知,水溫上升高的,對應(yīng)的燃料的熱值較大,即煤油燃燒產(chǎn)生的熱量多,所以其熱值大;


(4)因?yàn)槿剂先紵a(chǎn)生的熱量不能完全被水吸收、存在熱損失,所以直接計(jì)算得出的熱值比實(shí)際值要小,因此這樣的計(jì)算結(jié)果不可靠;





加熱的時(shí)間/(min)
0
1
2
3
4
5
6
甲杯水溫/℃
25
27
29
32
34
36
38
乙杯水溫/℃
25
26
27
28
29
30
31

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4 機(jī)械能和內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化

版本： 蘇科版

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