中考物理二轮练习专项知识练习机械能与内能的相互转化 10页

‎2019中考物理二轮练习专项知识练习-机械能与内能的相互转化 一.教学内容：‎ 机械能与内能的相互转化 二.教学重点、难点：‎ ‎1、做功改变物体的内能；机械能和内能的相互转化 ‎2、热机及其种类和工作原理 ‎3、热值的概念、单位、计算公式及简单的热值计算。‎ 三.主要知识点：‎ ‎1.做功改变物体的内能，对物体做多少功就有多少能转化为内能；物体对外做功，内能减少，做了多少功，内能就减少多少。‎ ‎ ‎ ‎2.热机：是将燃料燃烧所产生的高温高压的燃气的内能转变为机械能的装置 A.汽油机：A.构造 B.工作过程：一个工作循环包括：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程 吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程 能的转化情况：吸气冲程，没有能的转化；压缩冲程使机械能转化为内能；使混合气的温度升高的是做功冲程；内能转化成机械能对外做功的是排气冲程。‎ ‎3.燃料的热值；‎ A.物理意义：表示燃料燃烧时放热本领的物理量，每种燃料都有自己的热值。‎ B.定义：1KG某种燃料完全燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值。用符号Q表示。‎ C.单位：J／KG，如酒精的热值是3.0×107J／KG，表示质量为1KG的酒精完全燃烧时所放出的热量是3.0×107J。‎ D.计算公式：Q放＝QM ‎【典型例题】‎ 例1.在以下过程中，由于做功而使物体内能增加的是〔〕‎ A.把铁丝反复弯曲，弯曲处变热。‎ B.用酒精灯对烧杯中的水加热。‎ C.把钢球放入炉火中烧一段时间。‎ D.烧开水时，蒸气将壶盖顶起。‎ 分析：此题考查做功和物体内能变化的关系。要点和分析如下：‎ ‎1.要求物体的内能“增加”。选项D为蒸气对壶盖做功后，内能减少，不符合题意 ‎2.增加物体内能的方法必须是对物体“做功”。选项B、C使用的方法均为热传递，不合要求 解答：正确选项是A。‎ 说明：改变物体的内能的两种方式：做功和热传递，在进行相关的判断时，一要看是否有力，二要看该力是否做功；还要看是否发生了热传递。‎ 例2.用比热是0.13×103焦／〔千克℃〕的铅与比热是0.22×103焦／〔千克℃〕‎ 的锡混合成比热为0.18×103焦／〔千克℃〕的混合金属，铅与锡的质量配合之比为＿＿＿＿＿＿。‎ 分析：此题考查求解混合物比热的能力。‎ 根据定义，比热这一特性只有在“物体吸收或放出热量，发生温度变化”的过程中才能表现出来。此题的困难在于并不存在上述过程。解决这一问题的方法为－－－－虚拟两个过程：设铅和锡的质量分别为M铅和M锡，比热分别为C铅和C锡，混合后的比热为C混。‎ 第一个过程两者温度各自升高ΔT，吸热分别为Q铅和Q锡；第二个过程成为混合金属后，温度仍然升高ΔT，共吸热Q总。根据能量守恒，有 Q铅＋Q锡＝Q总 两边展开 C铅M铅ΔT＋C锡M锡ΔT＝C混〔M铅＋M锡〕ΔT 带入数据后，解得 M铅／M锡＝4／5‎ 解答：4：5‎ 小结：此题所采用的方法——“虚拟过程”法，能够轻松地打开许多“死结”，堪称物理学解题的一项“独门绝技”！值得下气力去学习、掌握。‎ 例3.在四冲程内燃机工作的一个工作循环中，存在着机械能转化为内能的过程，也存在着内能转化为机械能的过程，这两个能量转化的过程存在于〔〕‎ 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.吸气冲程和排气冲程 分析：此题考查对于四冲程内燃机工作过程的了解。‎ 首先要明确：使用内燃机的目的，是“利用燃烧燃料做功，让内能转化为机械能”－－－－这一过程发生在做功冲程，这样，不包含做功冲程的选项A和选项D就被一举排除 ‎－－－－“四选一”变成了〔从选项B和选项C中〕“二选一”。其次要理解：内燃机为什么需要存在“机械能转化为内能”的过程？〔从表面看起来，这是和使用内燃机的目的－－－－内能转化为机械能－－－－背道而驰的〕。原来，做功冲程把内能转化为机械能的效率，取决于燃烧室〔气缸〕的温度，温度越高，转化效率越高。“提高燃烧室的温度，以提高内燃机效率”，这就是在做功冲程之前，插入一个〔对气缸内的气体压缩做功的〕压缩冲程的目的。弄清了这一点，问题便迎刃而解－－－－应该选B。‎ 解答：B 说明：学物理，不“悟理”不行。不但要“知其然”，还要“知其所以然”。对于选择题，“排错”〔排除错误〕＋“择优”是事半功倍的好方法 例4.太阳光垂直照射到地面，在每平方米的面积上，平均每分钟能得到8.4×104焦耳的热量，如果我们能利用太阳光热的10％，那么在面积为50米2的屋顶上可以利用的太阳热的功率为＿＿＿＿＿＿千瓦。‎ 分析：此题为效率与功率的综合题。可分步求解如下：‎ ‎1.在屋顶上每分钟能得到的热量 Q总＝NQ0＝50×8.4×104焦耳＝4.2×106焦耳 ‎2.其中我们能利用的热量 Q有用＝ηQ总＝0.1×4.2×106焦耳＝4.2×105焦耳 ‎3.在屋顶上可以利用的太阳热的功率 P＝Q有用／T＝〔4.2×105焦耳〕／60秒＝7×103瓦特＝7千瓦 解答：7‎ 说明：此题上述解法，思路是“→所求”，这种方法叫做“综合法”；也可以反过来，“所求→”。这种方法叫做“分析法”。此题假设用“分析法”求解，那么为 P＝Q有用／T＝〔ηQ总〕／T＝〔ηNQ0〕／T ‎＝〔0.1×50×8.4×104焦耳〕／60秒 ‎＝7×103瓦特＝7千瓦 ‎【模拟试题】〔答题时间：60分钟〕‎ ‎【一】选择题〔每题2分，共计26分〕‎ ‎1.2003年10月15日，我国成功发射“神舟五号”载人飞船，飞船随火箭一起离开发射塔飞向太空的过程如下图，以下表述错误的选项是〔〕‎ A.飞船受到平衡力的作用 B.推力对飞船做了功 C.飞船的动能和势能不断增加 D.燃料的化学能最终转化为火箭的机械能 ‎2.以下现象中，利用内能做功的是〔〕‎ A.冬天在户外时两手相搓一会儿就暖和 B.车刀在砂轮的高速摩擦之下溅出火花 C.在烈日之下柏油路面被晒熔化了 D.火箭在“熊熊烈火”的喷射中冲天而起 ‎3.2003年12月30日，我国成功地将“探测一号”卫星送入了绕地球的椭圆轨道。卫星在轨道上运行的过程中〔〕‎ A.只有动能转化成势能 B.只有势能转化成动能 C.动能和势能不断地相互转化 D.动能和势能各自保持不变 ‎4.铝、铁、铜的比热依次减小，它们的初温和质量都相等，吸收相等的热量，最后的温度是〔〕‎ A.铝的温度高 B.铁的温度高 C.铜的温度高 D.铝、铁、铜的温度都相同 ‎5.以下关于温度、内能、热量和做功的说法中正确的选项是〔〕‎ A.物体吸热，温度一定升高 B.一个物体的温度升高，一定是外界对物体做功 C.某一铁块，温度降低，内能一定减小 D.温度高的物体把温度传给温度低的物体 ‎6.一物体沿粗糙的斜面匀速下滑的过程中〔〕‎ A.物体的动能转化为重力势能 B.物体的重力势能转化为动能 C.物体的机械能保持不变 D.物体的机械能转化为内能 ‎7.在研究物体放出热量多少跟物质种类是否有关的实验中，提供的材料为：〔1〕0.1㎏的铜块；〔2〕0.1㎏的铝块；〔3〕0.2㎏的铜块；〔4〕0.3㎏的铝块。应选用的材料是〔〕‎ A.〔1〕与〔2〕。 B.〔1〕与〔3〕。‎ C.〔2〕与〔4〕。 D.〔3〕与〔4〕。‎ ‎8.有关能的转化的讨论，给出的说法正确的选项是〔〕‎ A.用加压的方法使石油气体液化时，液化石油气的内能减少 B.太阳能热水器工作时，实现了光能向内能的转化 C.给自行车打气，过一会儿气筒壁发热，说明做功可以产生温度 D.水沸腾时，水蒸气把壶盖顶起来，是水能转化为内能的现象 ‎9.内燃机在做功冲程中，高温气体迅速膨胀而做功，此时这些气体的温度和内能变化的情况是〔〕‎ A.内能减少，温度降低 B.内能增加，温度升高 C.内能减少，温度升高 D.内能增加，温度降低 ‎10.如下图把凉牛奶放在热水中加热，经过一段较长的时间，它们的温度随时间变化的图像如下图，以下说法中正确的选项是〔〕‎ A.水和牛奶最后温度相同 B.水的温度变化比牛奶大 C.牛奶温度变化比水慢 D.甲是牛奶温度变化的图像 ‎11.一箱子货物在一对平衡力的作用下运动，那么以下说法中正确的选项是〔〕‎ A.该箱子的机械能一定不变，动能一定不变 B.该箱子的机械能可能改变，动能一定不变 C.该箱子的机械能可能改变，动能可能改变 D.该箱子的机械能一定不变，动能可能改变 ‎12.甲、乙两个完全相同的皮球，在同一水平面上以大小相等的速度，同时将甲球竖直向上抛出、将乙球竖直向下抛出，两球在地面上反复弹跳。运动中不计空气阻力，与地面碰撞时不计能量损失。那么以下说法正确的选项是〔〕‎ A.球在空中下降时，重力势能减小，动能增大 B.抛出时刻，甲球的动能大于乙球的动能 C.任何时刻，两球的机械能都相等 D.甲球的最大重力势能大于乙球的最大重力势能 ‎13.如下图为内燃机工作时的某冲程示意图，该冲程是〔〕‎ A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程 ‎【二】填空题〔22分〕‎ ‎14.西气东输主干线西起塔里木盆地的轮南油气田，向东途经九个省区，最终到达上海，总计年输送天然气1.2×1010M3，即年输气质量为＿＿＿＿＿㎏。假设这些天然气完全燃烧放出的热量是＿＿＿＿＿＿＿J。〔管道内天然气密度为6㎏／M3，天然气的热值是5×107J／㎏〕‎ ‎15.近年来我市城市建设突飞猛进，但也给环境带来了负面影响，“热岛效应”越来越明显。我市某中学“环境研究小组”经过调查研究，结合所学的物理知识，提出了一个“人工湖缓解热岛效应方案”。假设该湖设计蓄水总体积为1.0×104M3，水面面积为4.2×103M2。在夏季每天高温时段，湖面从周围环境的吸热能力为2×107J／M2。在这一时段，湖水温度平均升高＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿℃。‎ ‎16.做功和热传递都可以改变物体的内能。给自行车轮胎打气的气筒连续使用一段时间就会发热，这是由于使气筒的内能〔第二空选填“减少”或“增加”〕。‎ ‎17.一杯水变凉了，它的内能，比热容〔选填“增大”、“减少”或“不变”〕。‎ ‎18.某人用力推车，车仍然静止。那么人做的功等于J。竖直上抛的小球在上升过程中，将动能逐渐转化为能〔不计空气阻力〕。‎ ‎19.随着人们生活水平的提高。轿车已逐步进入我国普通百姓家中。某国产轿车每行驶100KM消耗8L汽油〔1L＝10－3M3〕，汽油的密度为0.71×103KG／M3、热值为4.6×L07J／KG、那么 ‎〔1〕10KG汽油完全燃烧时所产生的热量是＿＿＿＿＿＿＿＿＿J、‎ ‎〔2〕该汽车行驶100KM消耗的汽油的质量是＿＿＿＿＿＿＿＿KG、‎ ‎〔3〕当该汽车以50KW的功率在平直公路上以72KM／H的速度匀速行驶时，它所受到的阻力等于＿＿＿＿＿＿＿＿N、‎ ‎20.完全燃烧42G的焦炭可放出＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿J的热量、假设这些热量完全被水吸收，能使质量为20KG，初温为10℃的水温度升高到＿＿＿＿＿℃。【焦炭的热值为3.0×107J／〔KG〕】‎ ‎21.在保温瓶内倒入开水，但不倒满，上面还留有一些空间，内有空气，然后塞上木塞，过一会儿木塞被冲起、这个现象说明对做功，的内能转化成木塞的能、‎ ‎22.下图表示撑杆跳高运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆。在这几个阶段中能量的转化情况是：‎ ‎⑴助跑阶段，运动员消耗体内的化学能＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿〔选填“大于”、“小于”或“等于”〕运动员和撑杆获得的动能。‎ ‎⑵撑杆起跳阶段，运动员的＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿能增加。‎ ‎⑶运动员越过横杆后，运动员将＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿能转化为＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿能。‎ ‎【三】实验与探究题〔26分〕‎ ‎23.下表列出了由实验测定的几种物质的比热容。‎ 几种物质的比热容【J／〔KG·℃〕】‎ 水4.2×103‎ 冰2.1×103‎ 铝0.88×103‎ 铜0.39×103‎ 酒精2.4×103‎ 蓖麻油1.8×103‎ 干泥土0.84×103‎ 水银0.14×103‎ 煤油2.1×103‎ 砂石0.92×103‎ 铁、钢0.46×103‎ 铅0.13×103‎ 认真阅读上表，你一定能有所发现，请填出其中任意三条。〔结论开放〕〔3分〕‎ ‎〔1〕‎ ‎〔2〕‎ ‎〔3〕‎ ‎24.如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务、图示是某轻轨车站的设计方案示意图，该图说明与站台前后连接的轨道都有一个小坡度、请你说明这种设计可以节能的理由、〔2分〕‎ ‎25.小军经常参加球类体育运动，在运动过程不同情况下球的触地反弹引起了他的注意，他决定和小宇一起探究这一现象，他们计划首先通过实验研究“竖直下落的球反弹的高度与什么有关”这一问题 ‎〔1〕请你猜想一下，竖直下落的球反弹的高度可能与哪些因素有关？‎ 答：因素1：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿‎ 因素2：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿‎ ‎〔2〕为了探索与“因素1”的关系，请你设计一个可操作的实验方案：‎ ‎〔3〕在〔2〕的基础上，请列出相应的实验器材。‎ 答：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿‎ ‎〔4〕除了小军和小宇提出的问题外，你还可以对球的反弹提出一个什么探究问题〔6分〕‎ ‎26.太阳能热水器可直接利用吸收太阳光的热量来加热，它具有环保、节能的优点。对市场调查后不难发现，不同品牌的太阳能热水器的表面都是黑色的。难道物体吸热的本领与颜色有关？对此，我们可以猜想：颜色越深，物体吸热本领就越强。〔5分〕‎ ‎〔1〕为了验证此猜想，现设计了如下实验步骤，请你补充完整：‎ ‎①选用四个的容器，分别涂上黑、红、黄、白四种颜色；‎ ‎②在容器中加入温度和体积均相同的水，并同时放到阳光下照射，每隔15分钟，测量各容器中水的温度值；‎ ‎③将测量的结果记录在事先准备好的表格中，进行分析论证。请设计并画出此表格。‎ ‎〔2〕假设上述猜想得到了证实，请以此为依据，分析企鹅背部的黑色羽毛对它生存有利的一面。‎ ‎27.2003年10月中旬，我国首次载人飞船“神舟五号”的成功发射和顺利回收，标志着我国载人航天技术的研究已进入世界领先行列。以下有关“神舟五号”‎ 发射和回收的问题，请用你所学的知识进行解释：〔10分〕‎ ‎〔1〕此次所用运载火箭为“长征二号”捆绑式火箭，其燃料为液态氢，为什么火箭中用液态氢作燃料？‎ ‎〔2〕飞船在太空中沿椭圆轨道绕地球飞行，从远地点向近地点运动时，其动能、重力势能及机械能、速度如何变化？〔分别回答〕‎ ‎〔3〕飞船穿越大气层返回地球，在高空打开巨大的降落伞，在运动到地面附近匀速下落时，其动能、重力势能、机械能、内能如何变化？〔分别回答〕‎ ‎【四】计算题〔26分〕‎ ‎28.某中学为学生供应开水，用锅炉将200㎏的水从25℃加热到100℃，燃烧了6㎏的无烟煤。【无烟煤的热值是3.4×107J／㎏】试求：〔12分〕‎ ‎〔1〕锅炉内200㎏的水吸收的热量是多少焦耳？‎ ‎〔2〕6㎏无烟煤完全燃烧放出的热量是多少焦耳？‎ ‎〔3〕此锅炉的效率是多少？‎ ‎29.单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30CM2，一个冲程中活塞在气缸中移动的距离是50MM，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×L05PA，飞轮LMIN转动1800周，当汽油机满负荷工作时〔不计摩擦〕，求：〔10分〕‎ ‎〔1〕做功冲程中燃气对活塞的平均压力；‎ ‎〔2〕一个做功冲程中燃气对活塞做的功；‎ ‎〔3〕汽油机的功率 ‎30.从50M高处落下一水滴，假设重力对它所做功的80％转化为它的内能，假设不计热量损失，那么水滴落地后的温度会升高多少？〔4分〕‎ ‎【试题答案】‎ ‎【一】选择题〔每题2分，共计26分〕‎ 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13‎ 答案 D D C C C D A B A A B A D ‎8.〔说明C产生的是能量而不是温度〕‎ ‎11.〔说明：C可能在竖直方向上运动〕‎ ‎13.〔要注意气门的开关、活塞的运动情况〕‎ ‎【二】填空题〔22分〕‎ ‎14.7.2×10103.6×1018‎ ‎15.吸收的总热量为：2×107J／M2×4.2×103M2升高的温度为：△T＝＝2℃‎ ‎16.做功增加 ‎17.减少不变 ‎18.0 重力势 ‎19.〔1〕4.6×L08J〔2〕5.68〔3〕F＝＝2.5×103N ‎20.1.26×10625‎ ‎21.蒸气木塞蒸气内 ‎22.⑴大于⑵重力势⑶重力势动 ‎【三】实验与探究题〔26分〕‎ ‎23.〔1〕水的比热容最大 ‎〔2〕液体的比热容一般都比固体的比热容大 ‎〔3〕同一种物质的不同状态，比热容可能不同〔如水和冰〕‎ ‎〔4〕不同的物质的比热容往往不同 ‎24.进站时，动能转化为重力势能；出站时，重力势能转化为动能。可以避免机械能转化为内能。节约能源 ‎25.〔1〕下落的高度小球开始运动的速度小球的弹性地面的材料等 ‎〔2〕略〔注意用控制变量法〕〔3〕略〔4〕略 ‎26.〔1〕①形状和容积完全相同③略〔注意记录观察时间和对应的测量温度〕‎ ‎〔2〕企鹅黑色的羽毛利于吸热 ‎27.〔1〕液态的氢体积小、热值高、燃烧后无污染 ‎〔2〕从远地点向近地点运动时，重力势能转化为动能，速度增加，高度降低，机械能总量保持不变 ‎〔3〕飞船穿越大气层返回地球，在高空打开巨大的降落伞，在运动到地面附近匀速下落时，其动能不变、重力势能减小、机械能减小、内能增加。‎ ‎【四】计算题〔26分〕‎ ‎28.〔1〕6.3×107焦耳〔2〕2.04×108焦耳〔3〕30.88％‎ ‎29.〔1〕F＝PS＝2700N ‎〔2〕135J ‎〔3〕2025W〔1MIN转1800转，1秒钟转30转做了15次功〕‎ ‎30.MGH80％＝CM△T△T＝0.95℃‎