1、12.4 机械能与内能的相互转化第 课时 改变内能的方式 热机提优点：1. 知道做功是改变内能的一种方式 2. 知道热机的工作循环及能量转化)1. （2018常熟期中）改变物体内能有做功和热传递两种方式.在使用打气筒给车胎打气时，筒壁下部会发热，主要原因是：先通过 方式使筒内空气内能增加，再通过 方式使筒壁内能增加.（第1题） （第2题） 2. （2018湖北老河口期中）客机着陆后减速滑行过程中，客机轮胎表面的温度会升高，这是通过 的方式改变其内能的.如图所示是演示点火爆炸的实验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去，这与四冲程汽油机的 冲程的能量转化相同.3. （2018山
2、东滕州校级期中）如图所示，在吹气球时，吹大了的气球没握住，它叫啸着飞跑了！你及时捡起气球会发现它的嘴部温度 （填“变高”“变低”或“无变化”），球内气体喷出来时和图 （填“乙”或“丙”）汽油机的工作过程中能量的转化是一致的. 4. （2018镇江）下列表示四冲程汽油机处于压缩冲程的是（ ） 5. （2018商丘柘城校级期中）下列事例中，改变物体内能的途径与其他三项不同的是（ ） 6. （2019岳麓区校级月考）如图所示为某汽油机四个冲程的示意图，下列排列顺序正确的是（ ） A. 甲乙丙丁 B. 乙甲丁丙 C. 甲乙丁丙 D. 丁乙甲丙 7. 如图所示，图A、B、C、D是四冲程汽油机的工作示意图
3、，图E、F是演示实验的示意图.C图是 冲程，与它原理相同的是 图所示的演示实验.汽油机的工作示意图中机械能转化为内能的冲程是 图.（后两空填字母） A B C D E F 8. （2017乌鲁木齐）目前我国已将发动机研发列为国家重大科技专项.下列我国“陆、海、空、天”装备中动力机械不属于热机（利用内能做功的机械）的是（ ）A. 中国高铁交流异步牵引电动机 B. 052D型导弹驱逐舰燃气轮机 C. 歼20战机涡扇15煤油发动机 D. 长征五号火箭液氢液氧发动机9. （2018江苏江阴期中）如图所示实验，玻璃瓶口的胶塞从瓶口冲出时（ ） A. 胶塞从瓶口冲出过程的能量转化情况与内燃机的压缩冲程相同
4、B. 胶塞冲出前，气筒需要不断从瓶内抽气C. 胶塞从瓶口冲出瞬间，瓶内水蒸气温度升高D. 瓶塞从瓶口冲出的过程，是内能转化为机械能的过程，是瓶内气体对瓶塞做功的过程 10. 如图所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒内放一小团硝化棉，迅速下压活塞，硝化棉燃烧.下列说法正确的是（ ）A. 迅速向上抽活塞，硝化棉也能燃烧 B. 通过此实验可以验证热传递能改变物体的内能 C. 硝化棉燃烧，是因为活塞与玻璃筒壁摩擦生热使空气的温度升高 D. 硝化棉燃烧，是因为下压活塞的过程中，机械能转化为内能，使筒内空气的温度升高11. （2018益阳）关于热机的效率，下列说法正确的是（ ）A. 一般情况下柴油机的效率比汽油
5、机的高B. 热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的能量越多C. 热机的效率越高说明做功越快D. 热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的12. 一个单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1 800 r/min，则该汽油机每秒钟内（ ）A. 完成30个循环，做30次功 B. 完成15个循环，做15次功 C. 完成30个循环，做15次功 D. 完成15个循环，做30次功13. （2018成都温江区校级月考）如图为四缸发动机的工作原理图：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功冲程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别处在吸气、压缩和排
6、气冲程. 排量2.0 L输出功率120 kW转速6 000 r/min （1）发动机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将 能转化为 能.（2）有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示.其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程长）.转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数.该发动机在1 s内做功 J，单缸排量V L.在每个做功冲程里，发动机做功W J.（3）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为WpV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p Pa.（1 L103m3）14.
7、某单缸汽油机的飞轮每分钟转600转，设做功冲程中燃气对活塞的压强保持在5105Pa不变，活塞行程为0.2m，活塞的面积为100cm2，求汽油机的功率.第 课时 燃料的热值 ,提优点：1. 知道燃料热值的含义 2. 会利用热量公式进行相关计算)1. （2018黑龙江）一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6106 J，这些能量相当于完全燃烧0.55 kg的干木柴才能得到，则干木柴的热值为 J/kg，干木柴用掉一半后，剩余干木柴的热值将 （填“变大”“变小”或“不变”）.2. （2018河北）有两套相同装置如图所示，分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料，点燃后加热质量相等的同种液体，通过
8、比较燃料 （填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”）后温度计示数的变化，来判断两种燃料的热值的大小.燃料燃烧， 转化为内能，用比热容 的液体可以使实验现象更明显. 3. （2018株洲）木炭的热值为3.4107 J/kg，它表示1 kg木炭（ ）A. 具有3.4107 J的热量B. 具有3.4107 J的内能C. 完全燃烧对外做功3.4107 JD. 完全燃烧放出热量3.4107 J4. （2017庆阳）2016年8月，我国发射了全球首颗量子卫星，为纪念墨子，这颗量子卫星被命名为“墨子号”.发射卫星和火箭常使用液态氢作为燃料，主要是因为液态氢具有（ ） A. 较小的密度 B. 较大的比热容 C. 较
9、低的沸点 D. 较高的热值5. 关于燃料的热值以下说法正确的是 （ ）A. 燃料的热值与燃料的燃烧情况有关B. 容易燃烧的燃料，热值一定大C. 煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多D. 0.5 g汽油和 2 kg汽油，它们的热值是一样的6. 利用如图所示的装置，运用控制变量法，通过观察现象即可比较酒精和碎纸热值的大小. 为完成实验，要求（ ） A. 酒精和碎纸的质量相同，两只烧杯内水的质量相同 B. 酒精和碎纸的质量不同，两只烧杯内水的质量不同 C. 酒精和碎纸的质量相同，两只烧杯内水的质量不同 D. 酒精和碎纸的质量不同，两只烧杯内水的质量相同7. （2017西宁
10、）2017年5月18日，我国在南海海域“可燃冰”试采成功，“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力.同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的 很大.以10倍的关系粗略计算，1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为 J.（q煤气4.2107 J/kg）8. 实验室有2 kg酒精，其热值是3.0107 J/kg，若从中取0.5 kg酒精完全燃烧放出的热量是 J，剩下的酒精热值是 . 9. 如图所示，是A、B两种燃料完全燃烧释放的热量Q与其质量m的关系图，从图中可看出A燃料的热值 （填“大于”“小于”或“等于”）B燃料的热值.在一标准大气压下，若一定质量的B燃料
11、完全燃烧释放的热量为4.9106 J，其中有60%的热量被质量为10kg、初始温度为38的水吸收，则水的温度将升高 .c水4.2103 J/（kg）10. 如图所示，某学习小组设计实验来比较酒精、煤油和汽油的热值大小.甲、乙、丙三个装置中水的质量和初温及三种燃料的质量均相同.当三种燃料完全燃烧后，水的末温（均未沸腾）关系为t甲t丙t乙，由此可粗略判断出它们热值q的大小关系为（ ） A. q甲q乙q丙 B. q甲q乙q丙C. q甲q乙q丙 D. q甲q丙q乙11. （2018泰安）某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9 km，用时5 min 45 s，消耗燃油1.5 kg，已知汽车的牵
12、引力是2 000 N，燃油的热值为4.6107 J/kg，假设燃油完全燃烧.通过计算可知，下列结果正确的是（ ）汽车行驶速度是20 km/h 消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9107 J 汽车牵引力做功的功率是30 kW 汽车发动机的效率是20%A. 只有和 B. 只有和 C. 只有和 D. 只有和12. （2018潍坊奎文区期中）小明同学学习了燃料的热值后，自己设计一个实验来比较煤油和菜籽油的热值的大小关系.（1）小明是这样设想的：比较两种燃料的热值大小需要关注两个量：一个是燃料完全燃烧放出的热量.热量在初中物理中没有办法直接测量进行比较，可以转化为比较 .第二个，在实验中还应控制煤油和菜
13、籽油的 相同.根据上述实验设计思想，他组装了如图所示的装置进行实验，这两套装置除灯中燃料外其余完全相同. （2）小明记下温度计的示数，点燃灯具开始对水进行加热，当灯中燃料燃尽时，又记录了温度计的示数.实验记录如表所示，分析可得：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是 . 燃料加热前的水温/燃料燃尽后水温/煤油2544菜籽油2534（3）小明同学还设想：根据水的质量和变化的温度计算出水吸收的热量，它等于燃料燃烧放出的热量，再除以燃料的质量就可以准确地计算出两种燃料热值的具体数值.他这种设想得到的燃料热值与实际相比 （填“偏大”“偏小”或“相等”）.你认为出现这样情况的主要原因是： （写出一种原因即
14、可）13. （2018苏州）为了减少环境污染，部分农村地区改用液化气烧菜做饭.某钢瓶装有液化气10 kg，已知液化气的热值为4.2107 J/kg，水的比热容为4.2103 J/（kg）.求：（1）这瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是多少？（2）若（1）中放出的热量有40%被初温为20 的水吸收，在1标准大气压下可将多少质量的水烧开？ 14. 液化石油气的热值高达4.6107 J/kg，一些不法商贩为牟取暴利，常将液化石油气与价格低廉、热值仅为 2.9107 J/kg的二甲醚混合装入钢瓶内销售给客户.常州市质监局对某液化石油气站销售的瓶装燃气进行检测：将质量为100kg、初始温度为31的水装入容
15、器内，用高效炉灶燃烧瓶内燃气加热容器中的水直至100恰好沸腾，瓶内燃气消耗了0.84kg，通过高效炉灶，水能吸收燃气完全燃烧释放热量的75%，已知水的比热容为c水4.2103 J/（kg），问：（1）瓶内燃气的热值是多少？（2）该液化石油气站销售的瓶装液化石油气有无掺混二甲醚？ 四、机械能与内能的相互转化第1课时 改变内能的方式 热机1. 做功 热传递 2. 做功 做功 3. 变低 丙 4. C 5. A 6. C 7. 做功 F B 解析：A图中，进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程；B图中，两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，此冲程将机械能转化为内能；C图中，两气门
16、都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，火花塞点火是做功冲程，此冲程将内能转化为机械能；D图中，排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程；E图是用力将活塞下压，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧，是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程；F图对试管中的水加热，加快水的汽化，使试管中水蒸气的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能；汽油机的做功冲程将内能转化为机械能，因此与做功冲程原理相同的是F实验8. A 解析：燃气轮机、煤油发动机和火箭都是热机，工作时把内能转化成机械能，而电动机是把电能转化成机械能，不符合
17、热机的特点，故A正确9. D 解析：胶塞从瓶口冲出过程的能量转化情况与内燃机做功冲程相同，都是内能转化为机械能，故A错误；胶塞冲出前，气筒需要不断向瓶内打气，对瓶内气体做功，而非抽气，故B错误；胶塞从瓶口冲出瞬间，内能转化为机械能，瓶内水蒸气的内能减少，其温度降低，故C错误；瓶塞从瓶口冲出的过程，是瓶内气体对瓶塞做功，是内能转化为机械能的过程，故D正确10. D 解析：迅速向下压活塞，活塞会压缩空气做功，机械能转化为内能，使空气的内能增加，温度升高，当温度达到硝化棉的着火点时，硝化棉就会燃烧，通过此实验可说明做功可以改变物体的内能故A、B、C错误，D正确故选D.11. A 解析：柴油机的效率一
18、般要高于汽油机，多用在重型机器上，故A正确；热机效率越高，做有用功与燃料完全燃烧放出的内能的比值越大，即在做功相同的情况下，消耗的燃料较少，或消耗相同的燃料，做功较多，故B错误；热机效率是有用能量在燃料完全燃烧放出热量中所占比值，功率是热机做功的快慢，两者没有必然联系，故C错误；在热机的各种能量损失中，废气带走的热量最多，故D错误12. B 解析：单缸四冲程汽油机，一个工作循环飞轮转动2圈，做功1次因为该汽油机的飞轮转速为1 800 r/min，即1 s飞轮转30圈，完成15个工作循环，做功15次本题B选项正确13. (1)内 机械 (2)1.2105 0.5 600 (3)1.2106解析：
19、(1)在做功冲程里，高温、高压的燃气膨胀做功，将内能转化为机械能(2)由P可得，发动机在1 s内做功：WPt120103 W1 s1.2105 J，因为四缸总排量为2.0 L，单缸排量：V2.0 L0.5 L；发动机在1 s内做功1.2105 J，发动机有四个缸同时工作，每个缸1 s内做功：W单1.2105 J3104 J，又因为转速为6 000 r/min100 r/s，四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、做功一次，所以1 s内做功50次，每个做功冲程做功：W J600 J(3)因为WpV，V0.5 L0.5103 m3，所以燃气对活塞的压强：p1.2106 Pa.14. 5kW 解析：已知
20、n600r/min，p5105Pa，L0.2m，S100cm2102 m2，则燃气对活塞的压力FpS5105Pa102 m25 000N，一个工作循环中燃气压力对活塞做的功W0FL5 000N0.2m1 000J.汽油机1min内对外做功的次数n 次300次，汽油机1min内对外做的功WnW03001 000J3105J，汽油机的功率P5 000W5kW.第2课时 燃料的热值1. 1.2107 不变 2. 全部燃烧 化学能 小3. D 4. D 5. D6. A 解析：实验时为了控制变量，应用天平分别称出等质量的酒精和碎纸，将其放入装置中的燃烧皿内；因燃料的热值不能直接测量，但燃料燃烧放出的热
21、量可以被水吸收，从而使相同质量的水的温度发生变化，所以可以通过温度计示数的变化(水升高的温度)来比较燃料热值的大小关系；通过以上分析可知，实验中要控制酒精和碎纸的质量相同，两只烧杯内水的质量相同，故A正确故选A.7. 热值 4.2108 解析：1 kg煤气完全燃烧放出的热量：Q放mq煤气1 kg4.2107 J/kg4.2107 J，则1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量：Q放Q放104.2108 J.8. 1.5107 3.0107 J/kg 解析：由q可知0.5 kg酒精完全燃烧放出的热量：Qqm3.0107 J/kg0.5 kg1.5107 J；由于热值是燃料本身的一种特性，与质量大小、
22、放出热量多少无关，所以热值不变，仍然为3.0107 J/kg.9. 小于 62 解析：取相同质量m0，由题图可知，QBQA，由Qmq，可得q，则qBqA.水吸收的热量：Q吸Q放4.9106 J60%2.94106 J；由Q吸cmt可得，水升高的温度：t70，水的末温tt0t3870108，在一标准大气压下水的沸点是100，水的温度升高到100，温度不再变化，因此水的温度将升高1003862.10. D 解析：由题意可知，在燃烧了质量相等的酒精、煤油和汽油，加热三个烧杯中质量相等、初温相同的水时，乙杯水的温度升高得较低，即酒精燃烧产生的热量少，所以酒精的热值小，甲和丙两杯水升高的温度相同，且高于
23、乙杯水升高的温度，说明煤油和汽油的热值相同，且大于酒精的热值；故D正确故选D.11. D 解析：汽车的行驶速度：v72 km/h，故错误；消耗的燃油完全燃烧放出的热量：Q放mq1.5 kg4.6107 J/kg6.9107 J，故正确；该汽车牵引力所做的功：WFs2103 N6.9103 m1.38107 J，该汽车牵引力所做功的功率：P40 000 W40 kW，故错误；汽车消耗燃油产生的热量：Q放mq1.5 kg4.6107 J/kg6.9107 J，该汽车的效率：100%20%，故正确12. (1)水升高的温度 质量 (2)煤油 (3)偏小 燃料没有完全燃烧且其燃烧放出的热量未全部被水吸
24、收解析：(1)热量在初中物理中没有办法直接测量进行比较，可以转化为比较水升高的温度，这里用到了转换法；因燃料放出的热量与燃料的热值和质量有关，所以要探究煤油和菜籽油的热值的大小关系，必须控制燃料的质量相等，这里用到了控制变量法(2)由表格数据可知，在燃料燃尽后燃烧煤油的烧杯中的水温度升高得多，说明燃烧相同质量的燃料时水吸收的热量多，煤油放出的热量多，所以煤油的热值较大(3)由于燃料没有完全燃烧且其燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸收，使Q吸小于Q放，所以利用此实验方法计算出煤油和菜籽油的热值比真实值要偏小些13. (1)4.2108 J (2)500 kg解析：(1)10 kg液化气完全燃烧释放热量：Q放m气q10 kg4.2107 J/kg4.2108 J(2)由题知，Q吸40%Q放40%4.2108 J1.68108 J，1标准大气压下水的沸点为100 ，即水的末温为100 ，由Q吸cmt得水的质量：m水500 kg.14. (1)4.6107 J/kg (2)未掺混二甲醚 解析：(1)Q吸c水m水(t末t初)4.2103 J/(kg)100 kg(10031)2.898107 J，Q放3.864107 J，q4.6107 J/kg.(2)该燃气的热值与液化石油气的热值相同，说明没有掺混二甲醚
