物理九年级全册4 机械能和内能的相互转化课前预习课件ppt

12.4 机械能和内能的相互转化 同步练习

一、单选题

1.0.2kg木炭完全燃烧后放出的热量的80%被50kg初温为20℃的水吸收，则水可以升高到多少℃？（已知木炭的热值为3.4×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），结果保留整数）（　　）

A. 32℃      B. 52℃        C. 46℃            D. 50℃

【答案】 C  

【解析】已知：木炭质量m炭=0.2kg，木炭的热值为q=3.4×107J/kg，水的比热容为c=4.2×103J/（kg•℃），水的质量m水=50kg，水的初温t0=20℃

求：水的末温t=？

解：木炭完全燃烧放出的热量Q放=m炭q=0.2kg×3.4×107J/kg=6.8×106J，

水吸收的热量Q吸=80%Q放=80%×6.8×106J=5.44×106J，

∵Q吸=cm水（t﹣t0）

∴水的末温t=​+t+20℃=26℃+20℃=46℃．

故选C．

根据Q放=m炭q求出木炭完全燃烧放出的热量，在根据题意求出水吸收的热量，根据Q吸=cm水（t﹣t0）求出水的末温．

2.汽车油箱的汽油用掉一半后，关于油箱内汽油的说法正确的是（　　）           

A. 它的质量变为原来的一半         B. 它的密度变为原来的一半
C. 它的热值变为原来的一半         D. 它的比热容变为原来的一半

【答案】 A  

【解析】汽车油箱中的汽油用掉一半后，汽油的质量减少一半，但密度、热值和比热容是不变的． 

故选A．

密度、热值、比热容是物质的一种特性，不同物质一般是不同的，与物体质量、体积的变化无关．

3.下列对能量转化分析错误的是（  ）

A. 水电站主要将机械能转化为电能       B. 核电站主要将核能转化为电能
C. 太阳能热水器主要将太阳能转化为内能    D. 热机主要将机械能转化为电能

【答案】 D  

【解析】根据我们对水电、核电、太阳能热水器和热机的了解来作答．

A、水电站是将水流动的机械能最终转化为电能的；
B、核电站是将核变时释放的能量最终转化为电能；
C、太阳能热水器是吸收太阳能来加热水的，是将太阳能转化为内能；
D、热机是利用热来工作的机器，将内能转化为机械能．
故选D

4.如图所示的实验，试管口木塞冲出过程中，下列说法错误的是（   ） 

A. 试管口出现的白雾是水蒸气液化形成的    B. 试管口出现白雾说明水蒸气内能增加
C. 能量转化情况与内燃机做功冲程相同     D. 水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能减少

【答案】 B  

【解析】A、试管口出现的白雾是水蒸气遇冷液化形成的小水珠，故A说法正确； 

B、试管口出现白雾是水蒸气放出热量，发生液化形成的，内能减少；故B说法错误；

C、内燃机的做功冲程是内能转化为机械能，该实验中是水蒸气对活塞做功，内能转化为机械能，两者能量转化的形式相同；故C说法正确；

D、木塞冲开，水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能减少，故D说法正确．

故选B．

木塞冲出过程也是水蒸气的内能转化为塞子机械能的过程，水蒸气的内能会减小，温度降低．

5.关于物体内能、热量和温度，下列说法中正确的是（   ）           

A. 0℃的物体的内能为零                 B. 物体吸收了热量，温度一定升高
C. 物体的内能增加，温度不一定升高    D. 热值越大的燃料，燃烧时放出的热量就越多

【答案】 C  

【解析】A、一切物体在任何情况下都有内能，0℃的物体的内能不为零，故A错误； 

B、晶体熔化过程中，吸热但温度不变，故B错误；

C、晶体熔化过程中，吸热但温度不变，但内能增加，故C正确；

D、燃料的热值越大，只有在相同质量并且完全燃烧的情况下，放出的热量才越多，质量少、燃烧不完全放出的热量就少，故D错误．

故选C．

（1）一切物体在任何情况下都有内能；（2）晶体熔化过程中，吸热但温度不变；（3）晶体熔化过程中，吸热但温度不变，但内能增加；（4）燃料燃烧所能放出的热量的多少，取决于三个因素：一个是热值，只与燃料种类有关；一个是燃料的质量；一个是否完全燃烧．

6.关于热现象，下列说法正确的是（   ）           

A. 秋天的早晨，大雾逐渐散去是液化现象
B. 急刹车时车胎表面温度升高，这是由于热传递造成的
C. 质量相同的水和煤油在相同的炉子上加热相同时间后，水比煤油温度升高得多
D. 两种燃料热值之比为2：1，质量之比为1：4，它们完全燃烧放出的热量之比为1：2

【答案】 D  

【解析】A、大雾逐渐散去是小水滴变成了水蒸气的过程，属于汽化现象，故A不符合题意；

B、刹车时，刹车片对车轮摩擦，通过做功的方式增大了物体的内能，使温度升高，故B不符合题意；

C、已知 m水=m油  ， c水＞c油  ， 在相同的炉子上加热相同的时间，说明Q水=Q油  ， 由热量公式Q=cm△t可得水升高的温度低，故C不符合题意；

D、两种燃料的热值之比q1:q2=2:1，质量之比m1:m2=1:4，由Q放=mq得到这两种燃料完全燃烧放出的热量之比：Q1:Q2=m1q1:m2q2=2×1:1×4=1:2，故D符合题意．

故答案为：D．

（1）物质由气态变为液态叫液化，由液态变为气态叫汽化；（2）刹车时，刹车片和车轮摩擦，产生热量，使温度升高；（3）比较水和煤油谁温度升高的多，根据题意，代入热量变形后的公式即可得出；（4）知道两种燃料的燃烧值和质量之比，利用燃料完全燃烧放热公式Q放=mq求这两种燃料完全燃烧放出的热量之比．

7.下列说法中正确的是（   ）      

A. 物体吸收相同热量，升温越快，比热容越大  B. 燃料不完全燃烧，热值不变   
C. 导体两端电压为零，电阻也为零       D. 将物体推上斜面，支持力对物体做了功

【答案】 B  

【解析】A、比热容是物质的一种特性，与吸收或放出的热量、温度、密度没有关系．物体吸收相同热量，升温越快，但比热容不变，A不符合题意；

B、热值是燃料的一种特性，热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的质量、燃料的燃烧程度无关，当燃料不完全燃烧，热值不变，B符合题意；
C、电阻是导体本身的一种性质，只与导体的材料、长度、横截面积、温度有关，与导体两端的电压和通过的电流无关，导体两端电压为零，电阻不变，但不为零，C不符合题意；

D、支持力方向是垂直斜面向上，而物体沿斜面向上运动，没有沿支持力方向运动，所以支持力不做功，D不符合题意.
故答案为：B.

A、比热容是物质的一种特性，与物质的状态有关，与物质的温度、质量位置没有关系；
B、单位质量的某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值，热值是燃料的一种特性，热值大小仅与燃料的种类有关，而与燃料的质量、燃料的燃烧程度无关；
C、电阻是导体本身的一种性质，只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关，与两端的电压和通过的电流无关；
D、做功的两个必要条件：有力作用在物体上；物体沿力的方向移动了一段距离.

8.酒精的热值比干木材大，下列说法中正确的是（    ）

A. 酒精含有的内能比干木材高
B. 燃烧酒精比燃烧干木材放出的热量多
C. 燃烧酒精比燃烧干木材产生的温度高
D. 要使它们完全燃烧放出同样多的热量，所需酒精比干木材质量小

【答案】 D  

【解析】内能与物体的质量、状态、温度有关，与热值无关，故A错误；根据公式Q=qm，燃料完全燃烧放出的热量除了与热值有关之外，还与燃料的质量有关，故BC错误；根据m=Q/q，要使它们完全燃烧放出同样多的热量，所需质量与热值成反比，酒精的热值大，所需质量小，D正确。选D。

易错之处是容易错选B，容易忽略质量对放出热量的影响，灵活运用公式Q=qm是解题的关键。本题考查的是燃料的热值。

二、填空题

9.已知天然气的热值为4.4×107J/kg，20g天然气完全燃烧放出的热量为________。若一罐天然气用去一半，则剩余天然气的热值________(选填“增大”“减小”或“不变”)。   

【答案】8.8×105J；不变  

【解析】20g天然气的完全燃烧放出的热量为；热值是燃料的特性，和质量无关，剩余天然气的热值不变。
故答案为：8.8×105J；不变。
根据热值和质量的乘积计算热量，热值是燃料的特性，和质量无关。

10.液化天然气是天然气经压缩、冷却至其沸点（﹣161.5℃）温度后________（填物态变化名称）变成液体；如果1m3的天然气完全燃烧放出8.4×107J的热量全部被水吸收，要把水从20℃提高到100℃，水的质量最多是________ kg．[已知c水=4.2×103J/（kg•℃）]．   

【答案】 液化；250  

【解析】（1）液化天然气是天然气经压缩、冷却至其沸点（﹣161.5℃）温度后液化变成液体的；（2）由题知，Q吸=Q放=8.4×107J， 

根据Q吸=cm（t﹣t0）可知，

水的质量为：

m= = =250kg．

故答案为：液化；250．

（1）物质由气态变为液态是液化，液化放热；（2）由题知，Q吸=Q放  ， 知道水的比热容，利用吸热公式Q吸=cm（t﹣t0）求水的质量．

11.今年6月17日，长征二号丁运载火箭在酒泉卫星发射中心升空（如图），成功以一箭三星的方式发射取得圆满成功。火箭加速上升阶段，卫星的机械能将________ （选填“增大”、“不变”或“减小”）。运载火箭常选用液氢、煤油等作燃料，选择依据主要是密度小和________等物理性质。

【答案】 增大；热值高  

【解析】火箭加速上升阶段，卫星的高度增加，重力势能增大，卫星速度增大，动能增大，故机械能增大。液氢、煤油具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢、煤油时，可以释放出更多的热量，故答案为：择依据主要是密度小和热值高等物理性质。
质量一定时，高度增加，重力势能增大，速度增大，动能增大，故机械能增大；火箭的燃料热值大。

12.完全燃烧100g酒精所放出的热量为________J，若其放出的热量有70%被水吸收，能使10kg的水从20℃升高到________℃．

【答案】 3×105；25  

【解析】酒精完全燃烧放出的热量：Q放=mq=0.01kg×3.0×107J/kg=3×105J；

由η= 得水吸收得热量：

Q吸=ηQ放=3×105J×70%=2.1×105J，

根据由Q吸=cm（t﹣t0）可知，

水升高的温度：t=t0+ =20℃+ =25℃．

故答案为：3×105；25．

（1）根据Q=mq求出酒精完全燃烧放出的热量；（2）已知利用的热量为总热量的70%，求出水吸收的热量，再根据Q吸=cm（t﹣t0）求出水升高到的温度．

此题主要考查的是学生对燃料热值和热量计算公式的理解和掌握．

13.汽油的热值为 4．6 X 10 J／kg，完全燃烧5g 汽油放出的热量为________J,汽油机工作的四个冲程中，只有________冲程是燃气对活塞做功． 

【答案】 2.3×105；做功  

【解析】(1)完全燃烧5g汽油放出的热量：Q＝mq＝0.005kg×4.6×107J/kg＝2.3×105J，(2)汽油机工作的四个冲程中，只有做功冲程是利用燃气的内能来对活塞做功的。

故答案为：2.3×105；做功.
根据Q=mq求出完全燃烧汽油放出的热量；燃机可分为汽油机和柴油机，它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程.一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周.

14.一台单杠四冲程内燃机正常工作时的转速为1800r/min，该内燃机每秒共经历了________冲程．如图所示，某单缸四冲程汽油机正处于________冲程，此冲程将________能转化为________能，接下来它应该处于________冲程，汽油机是汽车的“心脏”，气缸外面有“水套”，汽车行驶时水的温度会升高，水的内能会增大，这是通过________方式改变水的内能．

【答案】 60；做功；内；机械；排气；热传递  

【解析】（1）1800r/min=30r/s，即每秒完成15个工作循环，完成60个冲程，对外做功15次；（2）如图，进气门和排气门都是关闭的，火花塞放出电火花，活塞下行，可以判断是做功冲程，做功冲程中内能转化为机械能；接下来应该将燃烧后的废气排出，所以接下来应该处于排气冲程；（3）气缸外有一个水套，气缸被水包围着，水从气缸吸收热量，温度升高，水的内能会增大，这是通过热传递的方式改变水的内能．故答案为：60；做功；内；机械；排气； 热传递． 

（1）内燃机完成1个工作循环，四个冲程，飞轮转2转，对外做功1次；（2）由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程；四个冲程中压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能，排气和吸气冲程没有能的转化；（3）改变内能的方式有做功和热传递，热传递是能量的转移过程，做功是能量的转化过程，两种方式是等效的．

15.一单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1800r/min，则该汽油机每秒内完成________个冲程，对外做功________次。   

【答案】 60；15  

【解析】由题知，单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1800r/min＝30r/s，即每秒钟飞轮转30圈；

因为四冲程内燃机在一个工作循环中，曲轴转动2周（飞轮转2圈），完成4个冲程，对外做1次功，

所以，该汽油机每秒内完成60个冲程，对外做功15次；

故答案为：60；15。
汽油机飞轮的转速是做功数的2倍，是冲程数的二分之一。

三、实验探究题

16.下表是一台电热水器的一些技术参数。[ 已知：c水＝4.2×103J／（kg·℃）；天然气的热值为8×107J/m3 ] 

（1）现将热水器的水箱装满水，通电后正常工作2400s，热水器消耗的电能是________J；这些能量相当于________m3的天然气完全燃烧放出的能量；   

（2）此次通电使水温从25℃上升到45℃，水箱中的水所吸收的热量是________J；   

（3）电热水器的热效率是________。   

【答案】 （1）4.8×106；0.06
（2）4.2×106
（3）87.5%  

【解析】(1)通电后正常工作2400s，热水器消耗的电能为 释放这些能量需完全燃烧天然气为 ；（2）使水温从25℃上升到45℃，水箱中的水所吸收的热量是 (3)电热水器的热效率为
（1）利用电功率和时间的乘积计算消耗的电能；根据热量和热值的比值计算燃料的体积；（2）根据比热容、质量和温度差计算吸收热量的多少；（3）利用吸收的热量和消耗的电能的比值计算热效率。

17.在“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”实验中，小林选用碎纸片和酒精为燃料进行了实验。   

（1）小林将天平放在水平桌面上并将游码归零后，若指针静止时位置如图甲所示，则他应将平衡螺母向________端调节；图乙是正确测量所用碎纸片质量时的场景，此时游码所处位置如图丙所示，则他还应称量________g的酒精； 

（2）本实验中，燃料完全燃烧放出热量的多少是通过________来反映的；   

（3）小林组装的实验装置如图丁所示，他在器材安装中的一处错误是________；   

（4）正确组装实验装置后，小林用(1)中所称量的碎纸片和酒精分别进行实验，正确采集的数据如下表所示。根据实验数据，小林却得出了与事实相反的实验结论：质量相同的碎纸片和酒精完全燃烧后，碎纸片放出的热量较多。你认为他在实验中最有可能遗漏的操作是________。 

【答案】（1）左；6.5
（2）温度计的示数变化
（3）温度计的玻璃泡接触到了容器底
（4）控制被加热水的质量相等  

【解析】(1)把天平放在水平桌面上，将游码调到标尺左端的零刻线处；此时指针偏向右侧，说明天平的左侧上翘，平衡螺母应向左移动。如图乙和丙所示，碎纸片的质量m＝5g＋1.5g＝6.5g

为了比较热值大小，要用相同质量的不同的燃料，所以则他还应称量6.5g的酒精。(2)为了比较热值大小，要用相同质量的不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数变化得出吸热多少，进而判断热值大小。(3)由图丁知，实验中温度计的玻璃泡接触到了容器底。(4)实验中要用相同质量的不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，而小林却得出了与事实相反的实验结论：质量相同的碎纸片和酒精完全燃烧后，碎纸片放出的热量较多，可能是没有控制被加热水的质量相等。
（1）托盘天平称量前的调平，通过移动游码和平衡螺母来实现；托盘天平称量时的调平，通过加减砝码和移动游码来实现；当天平再次平衡后，物体的质量等于砝码的质量加上游码的示数；
（2）（4）控制水的质量相同，通过液体问的变化量来体现燃料燃烧释放热量的做少；
（3）利用温度计测量物体的温度时，温度计的液泡不能与容器底盒容器壁接触，读数时应与刻度相平进行读数。

18.如图是课本上的一些演示实验或插图，请你根据要求填空： 

（1）图a中将卡片反过来压平，迅速松开手后观察到卡片跳起来，这说明了________ 。   

（2）图b中小球左右摆动，说明了________ 。   

（3）图c中在一个配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小团硝化棉，用力把活塞迅速下压，棉花就会立即燃烧，此现象说明了________。   

（4）图d实验比较酒精和碎纸片的热值，为了保证实验结论的可靠，除了两套装置中烧杯、铁架台相同之外，还应控制相同的物理量是________。实验中通过比较________（选填“加热时间”或“升高的温度”)来判断燃烧放出热量的多少，   

【答案】（1）发生弹性形变的物体具有弹性势能
（2）动能和势能可以相互转化
（3）做功可以改变物体的内能（或机械能可以转化为内能）
（4）酒精和碎纸片的质量相同、烧杯中水的质量和初温相同；升高的温度  

【解析】（1） 图a中将卡片反过来压平后，橡皮筋被拉长，具有弹性势能，迅速松开手后卡片跳起来，是弹性势能转化为机械能；
（2） 图b中小球左右摆动， 具有的动能和势能相互转化；
（3） 用力把活塞迅速下压，压缩气体做功，气体温度升高，内能增大，达到棉花的着火点，棉花就会立即燃烧，说明通过做功可以改变物体的内能；
（4）比较不同燃料的热值，根据控制变量法，要使用质量相同的不同燃料完全燃烧后使相同质量的同种液体吸热，通过比较液体升高的温度，根据Q=cm△t，得出不同燃料放出热量的多少；比较酒精和碎纸片的热值，实验中除所用两个装置相同外，还有控制相同的物理量有：燃料质量相同、水的质量、初温相同，实验通过比较烧杯内液体燃料燃尽后升高的温度来确定酒精和碎纸片燃烧放出热量的多少。
故答案为：（1） 发生弹性形变的物体具有弹性势能；（2） 动能和势能可以相互转化；（3） 做功可以改变物体的内能（或机械能可以转化为内能）；（4） 酒精和碎纸片的质量相同、烧杯中水的质量和初温相同； 升高的温度。

（1）物体因发生弹性形变具有的能量叫弹性势能；
（2）一定条件下，动能和势能可以相互转化；
（3）改变物体的内能两种方法：做功和热传递；
（4）比较不同燃料的热值，根据控制变量法，要使用质量相同的不同燃料完全燃烧后使相同质量的同种液体吸热，通过比较液体升高的温度，根据Q=cm△t，得出不同燃料放出热量的多少。