机械能和内能
（时间：45分钟 满分：100分）
一、选择题（每题3分，共36分）
1. 如图1所示，小明在玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是( )
A. 重力势能减小，弹性势能增大
B.重力势能增大，弹性势能增大
C.重力势能减小，弹性势能减小
D.重力势 能增大，弹性势能减小
2. 下列有关机械能的说法中正确的是（ ）
A．只要有力对物体做功，物体的机械能就改变
B．在平衡力作用下运动的木块的动能保持不变
C．推出的铅球在下落过程中增加的动能是由重力势能转化来的
D．如果物体通过的路程与所用时间的比值不变，则物体的机械能不变
3. 关于内能、热量和温度，下列说法中正确的是( )
A.温度低的物体可能比温度高的物体内能多
B.物体内能增加，温度一定升高
C.物体内能增加，一定要从外界吸收热量
D.物体温度升高，它的热量一定增加
4. 下列事件中，不属于用做功改变物体内能的是( )
A.用气筒给自 行车车胎打气，气筒壁会发热
B.用手反复弯折铁丝，弯折处发热
C.冬天屋内用暖气取暖，屋内温度升高
D.冬天两手摩擦，手感到暖和
5. 关于比热容，下列说法正确的是（ ）
A.物体的比热容跟物体吸收或放出的热量有关
B.物体的比热容跟物体的温度有关
C.物体的质量越大，它的比热容越大
D.物体的比热容与温度、质量都没有关系
6. 将质量相同的三块金属甲、乙、丙加热到相同的温度后，放到表面平整的石蜡上。经过一定时间后，观察到的现象如图2所示，则三 块金属的比热容（ ）
A.甲最大 B.乙最大
C.丙最大 D.一样大
7. 由于国际原煤价格上涨，少数不法商人把一种黑色石头掺在优质煤中高价出售，客户为了不上当受骗，辨别煤中是否有掺杂的最恰当的方法是检测下面哪一个物理量( )
A.质量 B.温度 C.热值 D.比热容
8. 下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及 涉及的主要能量转化情况。对图中①②③④的补充正确的是（ ）
吸气冲程 → ① ② → ③ ④ → 排气冲程
A.①做功冲程 ②内能转化为机械能 ③压缩冲程 ④机械能转化为内能
B.①压缩冲程 ②内能转化为机械能 ③做功冲程 ④机械能转化为内能
C.①压缩冲程 ②机械能转化为内能 ③做功冲程 ④内能转化为机械能
D.①做功冲程 ②机械能转化为内能 ③压缩冲程 ④内能转化为机械能
9. 50 g 80 ℃的水和80 g 50 ℃的水相比较，下列说法中正确的是( )
A.50 g 80 ℃的水具有的热量多 B.80 g 50 ℃的水具有的热量多
C.两者具有相同的内能 D.两者具有相同的比热容
10. 下列说法中，错误的是( )
A.在四冲程内燃机中，只有做功冲程对外做功
B.热机排出的废气、产生的噪声，都会污染环境
C.因为汽油的热值比柴油的高，所以汽油机的效率比柴油机高、对环境污染小
D.内燃机中，是靠连杆和曲轴将活塞的往复运动变成曲轴的转动
11. 跑步机是人们比较常见的用于锻炼身体的体育器材。人在跑步机上可以实现快走或跑步动作，达到锻炼身体的目的。下面关于人在跑步过程中的叙述，错误的是( )
A.人对跑步机做了功
B.人对跑步机没有做功
C.人体消耗的能量一部分转化为跑步机的内能
D.脚底与跑步机间有摩擦 作用
12. 骑自行车下坡时，尽管不踩脚踏板，速度还是越来越大，其原因是( )
A.摩擦 力越来越小 B.惯性越来越大
C.势能转化为动能 D.重力越来越大
二、填空题（每空1分，共22分）
1 3. 在市政建设施工中，我们经常看见工人用切割机切割 水泥路面，工人师傅在施工时要不断向锯片上浇水，否则会很快损坏锯片(如图3所示)，这是由于锯片在切割路面时不断__________，使锯片的内能增加，温度升高。向锯片浇水，是通过_______的方式使其内能减少，温度降低。
14. 炎热的夏天中午，在阳光的照射下，海水的温度明显低于海滨浴场内沙子的温度，其原因是__________。
15. 我国许多城市都建有大型绿地，绿地中的人工湖具有“吸热”功能，盛夏时节能大大减弱周围地区的“热岛效应”。若某一人工湖湖水的质量为l.0×l07 kg，水温升高2 ℃，则湖水吸收的热量为______J。若这些热量被同等质量的沙石吸收(c沙石＜c水)，则沙石升高的温度将_____2 ℃(选填“大于”“等于”或“小于”)。
16. 热机是把______能转化为______能的装置。常见的内燃机有______机和______机两种。
17. 焦炭的热值是3.0×107 J／kg，它表示的意义是______________。现有5 kg焦炭，完全燃烧2 kg焦炭后，剩下的3 kg焦炭的热值是___________。
18. 在热机的各种热损失中，_______带走的能量最多。设法利用_______的能量，是提高热机效率的 重要措施。
19. 我国地热资源十分丰富，已经发现的天然温泉就有2 000处以上，温泉水的温度大多在60 ℃以上。l00 kg的温泉水从60 ℃降到20 ℃放出的热量是__________J，相当于_______m3的煤气完全燃烧所放出的热量。[水的比热容为4.2×103 J/(kg?℃)，煤气的热值为1.8×107 J/m3]
20. 一架执行人工降雨任务的飞机，沿水平方向匀速飞行，并不断向下抛撒“液氮”，在此过程中，飞机的动能逐渐_______，重力势能逐渐_________，机械能逐渐______；上 述过程中飞机的动能和重力势能之间_______(选填“有”或“没有”)相互转化。
21. 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，已知某国产轿车每行驶l00 km消耗8 L汽油。(1 L=1×l0-3 m3，汽油的密度为0.71×103 kg/m3，热值为4.6×107 J／kg)，则：
(1)10 kg汽油完全燃烧时所产生的热量是_______J。
(2)该汽车行驶100 km消耗的汽油的质量是_______kg。
(3)当该汽车以50 kW的功率在平直公路上以72 km／h的速度匀速行驶时，它所受到的阻力等于________N。
三、简答题（每题6分，共12分）
22. 在我国某些地区的农村，人们往往习惯住火炕，火炕的表面用较厚的黄泥抹平，而不用水泥，你知道这是为什么吗？
23. 乙醇汽油作为汽车的燃料，它是由粮食及各种植物纤维加工成的燃料——乙醇，与汽油按一定比例混配形成的。乙醇汽油作为一种新型清洁燃料，可以有效降低一氧化碳、碳氢化合物等主要 污染物的排放，是目前世界上可再生能源的发展重点。
(1)根据题目提供的信息，说明用乙醇汽油代替汽油的好处。(至少写出一条)
(2)乙醇汽油与普通汽油相比，谁的热值高呢?请设计一个实验来比较它们的热值,要求写出实验方法。(实验所需的器材，如安全燃烧汽油的装置，都可由实验室提供)
四、计算、探究题（24题6分，25题8分，26题16分，共30分）
24. 如图4所示，用活塞式打气筒为自行车轮胎打气的过程中， 会发现气筒的上部筒壁只是略有发热，而打气筒的下部筒壁，特别是底部附近筒壁的温度较高，甚至烫手。对于筒壁发热现象，有两个方面的原因：
a.打气时活塞压缩气体做功使气体的内能增加，升温的气体通过热传递使筒壁温度升高；
b.打气过程中活塞与筒壁之间不断地摩擦生热，使筒壁的内能增加、温度升高。
这两个使筒壁发热的原因中有一个是主要原因。根据上述筒壁发热现象的描述：
(1)你猜想________是主要原因(选填“a”或“b”)；
(2)你猜想的依据是：_____________________________________________。
25. 小明家煮饭、烧水使用的是管道天然气，已知天然气的热值为4.5×107 J／m3，放出的热量有50％被有效利用，现要将初温为25 ℃的水加热到100 ℃，需要完全燃烧0.03 m3的天然气，则能加热水的质量为多少?[水的比热容]
26. 太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一，某品牌太阳能热水器每小时平均接收 4.2×106 J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100 kg、初温为20 ℃的水温度升高到40 ℃。求：
（1）热水器中的水吸收的热量；［水的比热容］
（2）热水器5小时内接收到的太阳能；
（3）热水器的效率;
（4）若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（煤气的热值=4.2×107 J/kg，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收）
s第十二章 机械能和内能 检测题参考答案
1. A 解析：弹簧在压缩过程中，由题图所示可知：小明的高度在下降，弹簧形变(压缩)量变大，故小明重力势能减小，弹簧的弹性势能增大。
2. BC 解析： 有力对物体做功，物体的机械能不一定改变，如钻木取火时，对木头做功，木头的内能增大，但机械能不变，A选项错误；在平衡力作用下运动的木块将做匀速直线运动，故动能保持不变，B选项正确；铅球在下落的过程中，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为 动能，C选项正确；运动的路程和所用时间的比值不变，即速度不变，它的动能不变，但机械能不一定不变，如匀速爬坡的汽车，机械能增大，D选项错误。
3. A 解析：物体的内能多少与物体的质量、体积、温度等有关，选项A正确；物体内能增加，可能是因为分子势能增大，也可能是因为分子动能增大，所以温度不一定升高，如液体的沸腾过程，吸收热量，内能增加，但温度不变，选项B错误；改变物体内能的途径有 两种，一是热传递，二是做功，选项C错误；物体温度升高，内能一定增加，但不能说热量增加，热量是一个过程量，选项D错误。
4. C 解析：“冬天屋内用暖气取暖，屋内温度升高”是利用热传递的方式改变物体内能的。
5. D 解析：某种物质温度升高（或降低）所吸收（或放出）的热量与物质的质量及温度变化量的比值，叫做这种物质的比热容。比热容反映了物质的吸、放热本领，在物质的状态 不变时，同种物质的比热容是一个定值，不同物质的比热容一般不同，比热容的大小与物体吸热或放热的多少无关，与物体的质量、温度等无关。故选D。
6. Ｃ 解析：甲、乙、丙三个物体放到石蜡表面时，初温相等，经过一定时间后，物块的温度降低到环境温度，末温相等。甲、乙、丙温度变化量相同，丙物体下陷最深，熔化的石蜡最多，丙物体放热最多，所以丙物体的比热容最大。
7. C
8. C 解析：压缩冲程中，活塞压缩汽缸内的气体，使气体内能增大，将机械能转化为内能；做功冲程中，燃料燃烧产生高温高压的燃气推动活塞运动，将内能转化为机械能，所以C选项正确。
9. D 解析：50 g 80 ℃的水与80 g 50 ℃的水的内能无法比较，选项C错误。热量是一个过程量，不能说谁的热量多，谁的热量少，选项A、B错误。两者都是水，比热容相 等，选项D正确。
10. C 解 析：汽油机的效率比柴油机低 。
11. B
12. C
13. 做功 热传递
14. 水的比热容远大于沙子的比热容
15. 8.4×1010 大于
16. 内 机械 汽油 柴油
17. 1 kg焦炭完全燃烧放出3.0×107 J的热量 3. 0×107 J/kg
18. 废气 废气
19. 1.68×107 0.93
20. 减小 减小 减小 没有 解析：飞机沿水平方向匀速飞行，并不断向 下抛撒“液氮”的过程中，高度不变，速度不变，但质量不断减小，所以飞机的动能、重力势能和机械能都减小，动能和重力势能并没有发生相互转化。
21. (1)4.6×108 (2)5.68 (3)2 500
22. 相同质量的黄泥和水泥相比较，在吸收或放出相同热量的情况下，由于黄泥的比热容大于水泥的比热容， 故水泥的温度变化大，而黄泥的温度变化小，即有利于保温。
23. (1)它是清洁燃料，可以有效降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物的排放。
(2)实验方法：
①取等质量的乙醇汽油和普通汽油(适量)，放在安全燃烧的装置里；②取相同的两只烧杯装入温度相同的等质量的水，同时用上述燃烧装置加热，使燃料完全燃烧；③测量加热前、后水的温度 ；④通过比较水温上升的多少来比较热值的大小。
24. (1)a (2)因为摩擦产生的热是传给整个筒壁，压缩气体产生的热主要是在气筒下端传给筒壁。从题中描述的现象得知，气筒上部只是略有发热，而气筒下端却很热，甚至烫手，所以压缩气体产生的热量使气筒发热应该是主要原因。
25. 解：水吸收的热量为，又因为天然气完全燃烧放出的热量为，由题意可知：，则有：，所需水的质量为：。
26. 解：（1）热水器中的水吸收的热量
（2）热水器5小时内接收到的太阳能
(3)热水器的效率
(4)燃烧煤气放出的热量,由题意得
即，所以
解析：（1）水的质量、初温、末温已知，热水器中的水吸收的热量可由直接求出；(2)每小时太阳能热水器接收的太阳能为，因此5小时接收的太阳能；（3）水吸收的热量是有用的能量，热水器的效率可由求出；（4）煤气燃烧放出的热 量完全被水吸收，则，由此便可以求出煤 气的质量。
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