苏科版九年级全册4 机械能和内能的相互转化课堂检测

12.4 机械能与内能的相互转化

一、选择题

1．下列实例中，通过做功改变物体内能的是（　　）

A．物体放在取暖器旁温度升高

B．反复弯折铁丝，弯折处温度升高

C．食品放入电冰箱后温度降低

D．医生用冰袋给发热的病人降温

2．如图所示实验或事例，属于内能转化为机械能的是（　　）

A．由电梯上滑下臀部有灼热感     B．​搓手取暖

C．迅速下压活塞玻璃筒底部硝化棉燃烧       D．水蒸气将软木塞冲出

3．如图所示，在试管里注入少量的水，用软木塞塞紧管口，用酒精灯加热。一会儿试管里的水沸腾了，水蒸气把软木塞向上冲起。下面解释正确的是（　　）

A．这个过程与内燃机的做功冲程类似

B．试管内水的内能增加是通过做功方式改变

C．酒精燃烧时是内能转化为化学能

D．管内水蒸气的内能减少，温度降低，在试管口变成白色的热空气

4．关于四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是（　　）

A．吸气冲程：只吸入空气 B．压缩冲程：缸内温度降低

C．做功冲程：气体推动活塞做功 D．排气冲程：内能转化为机械能

5．如图所示是内燃机工作中的一个冲程，下列描述正确的是（　　）

A．压缩冲程，内能转化为机械能 B．压缩冲程，机械能转化为内能

C．做功冲程，机械能转化为内能 D．做功冲程，内能转化为机械能

6．四冲程内燃机工作时，将内能转化为机械能的冲程是（　　）

A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程

7．在如图所示的内燃机工作的一个循环中，其四个冲程的顺序应当是

A．乙、甲、丁、丙 B．甲、乙、丙、丁

C．乙、丁、甲、丙 D．甲、乙、丁、丙

8．关于热机，下列说法不正确的是

A．热机的功率越大，其工作效率越高              

B．减少城市热岛效应的措施之一就是倡导“绿色出行”

C．热机是将内能转化为机械能的装置              

D．不管技术如何改进，热机的效率都不可能达到100%

9．关于燃料的热值，以下说法中正确的是

  A．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关

  B．燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值

  C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大

  D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小

10．一台单缸四冲程柴油机转速为1200转/min，则柴油机1s内

A．完成20个冲程，做功20次 B．完成40个冲程，做功40次

C．完成40个冲程，做功10次 D．完成20个冲程，做功10次

11．下列关于温度、热量、内能和热值说法正确的是（　　）

A．物体从外界吸收了热量，温度一定升高

B．物体的温度升高，内能一定增大

C．物体的温度越高，具有的热量越多

D．不同燃料燃烧时，放出热量越多的热值越大

12．热学知识在日常生活中有广泛的应用，下列说法正确的是（　　）

A．四月的荷泽牡丹飘香，说明分子间有空隙

B．摩擦生热是通过热传递改变了物体的内能

C．热机通过压缩冲程将机械能转化为内能

D．暖气片内用水作为导热介质是因为水的沸点较高

二、填空题

13．四冲程内燃机由________、________、________和________四个冲程组成一个工作循环，只有________冲程把内能转化成机械能，其他三个冲程都是靠________来完成的。

14．某瓶煤油的燃烧值是4.6×107焦/千克，它的物理意义是____________。如果将瓶中的煤油倒去一半，剩下煤油的燃烧值为 ____________。

15．夏季，在高速公路服务区内，一些重型汽车停在有水的坑里，这是因为汽车在高速行驶过程中，通过___方式增加轮胎的内能，使轮胎的温度___；轮胎停在水中，通过___方式减少内能，降低温度，以保行车安全．

16．“摩擦生热”其实质是________能转化为________能；而“燃烧”过程的实质是燃料的________能转化为________能，也就是通常所说的“燃料燃烧________(选填“吸收”或“放出”)热量”．

17．如图所示，在试管中装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲出。

（1）在这个过程中，燃料燃烧时 能量转化情况是_______，能量传给水和水蒸气，水蒸气把塞子冲出去时 实现能量转化。

（2）这个实验基本反映出了热机的工作原理即可以利用_______能对外做功，它与汽油机的_______冲程的原理相同

18．汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，如图中表示________ 冲程，在此冲程中汽油机实现了________ 能转化为________ 能．若飞轮转速是1200r/min，该汽油机每秒钟内完成________ 个冲程．

19．各种形式的能量在一定的条件下都可以相互转化．水电站里的水轮机带动发电机发电，________ 能转化为________ 能；电动机带动机器转动，________ 能转化为________ 能；植物吸收太阳光进行光合作用，________ 能转化为________ 能；燃料燃烧时，燃料的________能转化为________能，也就是通常所说的要放出________ ．

20．“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可达煤气的数十倍，这说明“可燃冰”的______很大，1kg“可燃冰”完全燃烧大约放4.2×108 J热量，可使______ kg的水从20℃加热至60℃。[水的比热容为4.2×103kg/m3]

三、实验题

21．为了比较两种未知燃料的热值以及两种末知液体的比热容的大小，小明同学设计的实验如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体初温相同，当燃料燃烧完时（烧杯内的液体均未沸腾），立即读取相应温度计的读数，分别为T甲、T乙、T丙，且有T甲>T乙>T丙。

（1）在实验中，三个烧杯中a、b液体的______（选填“质量”或“体积”）必须相同；

（2）比较不同液体的比热容，应选择______两图进行实验，实验液体a的比热容ca与实验液体b的比热容cb相比，有ca______cb（选填“>”、“=”或“<”）；

（3）比较不同燃料的热值，应选择______两图进行实验，实验燃料1的热值q1与实验燃料2的热值q2相比，有q1______q2（选填“>”“=”或“<”）；

（4）若在研究不同燃料热值的实验中，记录数据如下表：

根据表中数据计算：完全燃烧10g燃料1放出的热量为______J；燃料2的热值是______J/kg，通过实验得到的燃料热值与实际相比要偏______（填“大”或“小”），你认为出现这种情况的主要原因是：______。

四、计算题

22．用烟煤烧水时，将10kg的水从20℃加热到100℃，燃烧了1.5kg的烟煤。水的比热容是，烟煤的热值约为。求：

（1）水吸收的热量；

（2）1.5kg的烟煤完全燃烧放出的热量；

（3）烟煤烧水时的热效率。

一、选择题

1．下列实例中，通过做功改变物体内能的是（　　）

A．物体放在取暖器旁温度升高

B．反复弯折铁丝，弯折处温度升高

C．食品放入电冰箱后温度降低

D．医生用冰袋给发热的病人降温

【答案】B

【解析】

A．在取暖器旁的物体，温度升高，属于热传递改变物体的内能，故A不符合题意；

B．反复弯折铁丝，弯折处发烫，属于做功改变物体的内能，故B符合题意；

C．食品放入电冰箱，温度降低，属于热传递改变物体的内能，故C不符合题意；

D．医生用冰袋给发热的病人降温属于热传递改变物体的内能，故D不符合题意。

故选B。

2．如图所示实验或事例，属于内能转化为机械能的是（　　）

A．由电梯上滑下臀部有灼热感       B．​搓手取暖

C．迅速下压活塞玻璃筒底部硝化棉燃烧        D．水蒸气将软木塞冲出

【答案】D

【解析】

A、由滑梯滑下臀部会有灼热感，是摩擦做功，机械能转化为内能，不合题意；

B、搓手取暖是摩擦做功，机械能转化为内能，不合题意；

C、迅速下压活塞玻璃筒底部硝化棉燃烧，是对空气做功，将机械能转化为内能，不合题意；

D、水蒸气将木塞冲出，是气体对外做功，将内能转化为机械能，符合题意．

故选D．

3．如图所示，在试管里注入少量的水，用软木塞塞紧管口，用酒精灯加热。一会儿试管里的水沸腾了，水蒸气把软木塞向上冲起。下面解释正确的是（　　）

A．这个过程与内燃机的做功冲程类似

B．试管内水的内能增加是通过做功方式改变

C．酒精燃烧时是内能转化为化学能

D．管内水蒸气的内能减少，温度降低，在试管口变成白色的热空气

【答案】A

【解析】

B．用酒精灯加热，是通过热传递的方式使得水的内能增加，产生大量水蒸气，故B错误；

C．酒精灯燃烧时，把化学能转化为内能，故C错误；

D．水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能转化为木塞的机械能木塞冲出；此时水蒸气的内能减少，温度降低，液化为小水滴，即我们看到的白雾，故D错误；

A ．在汽油机的做功冲程中，燃气膨胀做功，将内能转化为机械能，所以汽油机的做功冲程是此原理的应用，故A正确。

故选A。

4．关于四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是（　　）

A．吸气冲程：只吸入空气 B．压缩冲程：缸内温度降低

C．做功冲程：气体推动活塞做功 D．排气冲程：内能转化为机械能

【答案】C

【解析】

A．吸气冲程：吸入空气和汽油的混合物，故A错误；

B．压缩冲程：活塞压缩混合气做功，缸内气体内能增大，温度升高，故B错误；

C．做功冲程：燃烧后的高温高压气体推动活塞做功，内能转化为机械能，故C正确；

D．排气冲程：排气门打开，进气门开闭，由飞轮的惯性带曲轴转动，带活塞上移，排出废气，不涉及内能与机械能间的转化，故D错误。

故选C。

5．如图所示是内燃机工作中的一个冲程，下列描述正确的是（　　）

A．压缩冲程，内能转化为机械能 B．压缩冲程，机械能转化为内能

C．做功冲程，机械能转化为内能 D．做功冲程，内能转化为机械能

【答案】D

【解析】

如图所示，内燃机的进气门和排气门都关闭，活塞向下带动曲轴运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，故ABC错误，D正确。

故选D。

6．四冲程内燃机工作时，将内能转化为机械能的冲程是（　　）

A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程

【答案】C

【解析】

在內燃机的四个冲程中，吸气冲程、排气冲程没有能量转化；压缩冲程活塞向下运动，压缩燃料混合物做功，将机械能转化为內能；做功冲程是高温高压的燃气推动活塞做功，是将內能转化为机械能的过程，带动曲轴转动对外提供动力。故ABD不符合题意，C符合题意。

故选C。

7．在如图所示的内燃机工作的一个循环中，其四个冲程的顺序应当是

A．乙、甲、丁、丙 B．甲、乙、丙、丁

C．乙、丁、甲、丙 D．甲、乙、丁、丙

【答案】A

【解析】

甲图中两个气门都关闭，活塞向上运动，因此是第二个冲程−−压缩冲程；乙图中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，因此是第一个冲程−−吸气冲程；丙图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，因此是第四个冲程−−排气冲程；丁图中两个气门都关闭，活塞向下运动，因此是第三个冲程做功冲程．按照四个冲程的先后顺序应该是乙、甲、丁、丙．故选A.

8．关于热机，下列说法不正确的是

A．热机的功率越大，其工作效率越高              

B．减少城市热岛效应的措施之一就是倡导“绿色出行”

C．热机是将内能转化为机械能的装置              

D．不管技术如何改进，热机的效率都不可能达到100%

【答案】A

【解析】

A. 热机的功率反应热机的做功快慢，效率反应有用功与总功的比值，因此效率与功率没有任何关系，故A错误；B. 减少城市热岛效应的措施之一就是倡导“绿色出行”，说法正确；C. 热机是将内能转化为机械能的装置；故C正确；D. 不管技术如何改进，热机的效率都不可能达到100%，故D正确．故选A.

9．关于燃料的热值，以下说法中正确的是

  A．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关

   B．燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值

   C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大

   D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小

【答案】A

【解析】

A、燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关，符合题意．
B、燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值，必须是完全燃烧放出的热量，才是燃料的热值，不符合题意．
C、燃料燃烧时，质量越大，热值越大：热值与质量无关，只与燃料种类有关，不符合题意．
D、燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小，燃料不完全燃烧时放出的热量不能称之为热值，不符合题意．
故选A

10．一台单缸四冲程柴油机转速为1200转/min，则柴油机1s内

A．完成20个冲程，做功20次 B．完成40个冲程，做功40次

C．完成40个冲程，做功10次 D．完成20个冲程，做功10次

【答案】C

【解析】

四冲程柴油机转速为1200转/min，则可知20转/s，每2转做功一次，完成4个冲程，所以可知柴油机1s内完成40个冲程，做功10次，故应选C．

11．下列关于温度、热量、内能和热值说法正确的是（　　）

A．物体从外界吸收了热量，温度一定升高

B．物体的温度升高，内能一定增大

C．物体的温度越高，具有的热量越多

D．不同燃料燃烧时，放出热量越多的热值越大

【答案】B

【解析】

A．物体从外界吸收了热量，温度不一定升高，如晶体的熔化过程，故A错误；

B．同一物体温度升高，内能一定增大，故B正确；

C．热量是一个过程量，不能说物体含有或具有多少热量，故C错误；

D．不同燃料完全燃烧，只有在质量相同时，放出热量越多的热值越大，故D错误。

故选B。

12．热学知识在日常生活中有广泛的应用，下列说法正确的是（　　）

A．四月的荷泽牡丹飘香，说明分子间有空隙

B．摩擦生热是通过热传递改变了物体的内能

C．热机通过压缩冲程将机械能转化为内能

D．暖气片内用水作为导热介质是因为水的沸点较高

【答案】C

【解析】

A．四月的荷泽牡丹飘香，说明分子在不停地坐无规则运动，故A错误；

B．摩擦生热，克服摩擦力做功产生热量，是通过做功改变了物体的内能，故B错误；

C．热机通过压缩冲程对热机内气体做功，将机械能转化为内能，故C正确；

D．暖气片内用水作为导热介质是因为水的比热容较大，当质量与降低相同温度时，水比其他液体放出的热量多，故D错误。

故选C。

四、填空题

13．四冲程内燃机由________、________、________和________四个冲程组成一个工作循环，只有________冲程把内能转化成机械能，其他三个冲程都是靠________来完成的。

【答案】  吸气  压缩  做功  排气  做功  惯性

【解析】

内燃机的四个冲程依次是：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程，其中只有做功冲程实现了内能向机械能的转化，其他三个冲程都是靠惯性来完成的。

14．某瓶煤油的燃烧值是4.6×107焦/千克，它的物理意义是____________。如果将瓶中的煤油倒去一半，剩下煤油的燃烧值为 ____________。

【答案】  1千克煤油完全燃烧能放出4.6×107焦的热量  4.6×107焦/千克

【解析】

某瓶煤油的燃烧值是4.6×107焦/千克，它的物理意义是1千克煤油完全燃烧能放出4.6×107焦的热量，热值是物质的性质，与物质的质量无关，所以将瓶中的煤油倒去一半，剩下煤油的燃烧值仍为4.6×107焦/千克。

15．夏季，在高速公路服务区内，一些重型汽车停在有水的坑里，这是因为汽车在高速行驶过程中，通过___方式增加轮胎的内能，使轮胎的温度___；轮胎停在水中，通过___方式减少内能，降低温度，以保行车安全．

【答案】做功（摩擦）    升高    热传递   

【解析】

轮胎与地面的摩擦力是保持汽车在地面上行驶的向前推动力，轮胎在于地面接触摩擦过程中，轮胎与地面接触部分的分子会发生形变，这种反复形变导致轮胎温度上升，进而轮胎内的气体温度也随之升高．热能从高温处向低温处传递，可以将车的轮胎至于水中，使轮胎内的内能转移到水中，可以起到降低轮胎温度作用．

16．“摩擦生热”其实质是________能转化为________能；而“燃烧”过程的实质是燃料的________能转化为________能，也就是通常所说的“燃料燃烧________(选填“吸收”或“放出”)热量”．

【答案】机械    内    化学    内    放出   

【解析】

摩擦生热是通过消耗机械能来得到内能的，因此将机械转化为了内能；燃料燃烧发热是通过化学反应得到内能的，故将化学能转化为内能．燃料通过燃烧将化学能转化为燃气的内能，也就是通常所说的“燃料燃烧放出热量”．.

17．如图所示，在试管中装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲出。

（1）在这个过程中，燃料燃烧时 能量转化情况是_______，能量传给水和水蒸气，水蒸气把塞子冲出去时 实现能量转化。

（2）这个实验基本反映出了热机的工作原理即可以利用_______能对外做功，它与汽油机的_______冲程的原理相同

【答案】  化学能转化为内能  内  做功

【解析】

（1）燃料燃烧加热水至沸腾过程中，是通过热传递将燃料的化学能转化为水及水蒸气的内能的过程。（2）热机工作原理是通过燃烧压缩后的燃料获得内能，在将内能转化为机械能，即利用内能对外做功，该过程与汽油机做功冲程原理是相同的。

18．汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，如图中表示________ 冲程，在此冲程中汽油机实现了________ 能转化为________ 能．若飞轮转速是1200r/min，该汽油机每秒钟内完成________ 个冲程．

【答案】做功    内    机械    40   

【解析】

如图，进气门和排气门都是关闭的，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．若飞轮转速是1200r/min＝20r/s，表示每秒飞轮转动20圈，要经过40个冲程．

19．各种形式的能量在一定的条件下都可以相互转化．水电站里的水轮机带动发电机发电，________ 能转化为________ 能；电动机带动机器转动，________ 能转化为________ 能；植物吸收太阳光进行光合作用，________ 能转化为________ 能；燃料燃烧时，燃料的________能转化为________能，也就是通常所说的要放出________ ．

【答案】机械    电    电    机械    光    化学    化学    内    热量   

【解析】

发电机是将其它形式的能转化为电能的装置，水轮机转动带动发电机发电是将机械能转化成电能．电动机带动机器转动，消耗电能，将电能转化为机器的机械能．植物进行光合作用，将光能转化为化学能蕴藏在体内．燃料燃烧时，释放出大量的热，将体内蕴含的化学能转化为内能．

20．“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可达煤气的数十倍，这说明“可燃冰”的______很大，1kg“可燃冰”完全燃烧大约放4.2×108 J热量，可使______ kg的水从20℃加热至60℃。[水的比热容为4.2×103kg/m3]

【答案】热值    2500   

【解析】

[1]在同等条件下，包含质量相同，“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”的热值很大。

[2]由题知

Q吸=Q放=4.2×108J

水的质量

m==2500kg

五、实验题

21．为了比较两种未知燃料的热值以及两种末知液体的比热容的大小，小明同学设计的实验如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体初温相同，当燃料燃烧完时（烧杯内的液体均未沸腾），立即读取相应温度计的读数，分别为T甲、T乙、T丙，且有T甲>T乙>T丙。

（1）在实验中，三个烧杯中a、b液体的______（选填“质量”或“体积”）必须相同；

（2）比较不同液体的比热容，应选择______两图进行实验，实验液体a的比热容ca与实验液体b的比热容cb相比，有ca______cb（选填“>”、“=”或“<”）；

（3）比较不同燃料的热值，应选择______两图进行实验，实验燃料1的热值q1与实验燃料2的热值q2相比，有q1______q2（选填“>”“=”或“<”）；

（4）若在研究不同燃料热值的实验中，记录数据如下表：

根据表中数据计算：完全燃烧10g燃料1放出的热量为______J；燃料2的热值是______J/kg，通过实验得到的燃料热值与实际相比要偏______（填“大”或“小”），你认为出现这种情况的主要原因是：______。

【答案】质量    甲丙    <    甲乙    >    2.4×104    1.2×106    小    燃料不可能完全燃烧同时燃料燃烧放出的热量不可能完全被液体吸收   

【解析】

（1）[1]本实验甲与乙是比较不同燃料的热值，燃料燃烧放出的热量的多少是通过比较液体吸热时温度的变化来体现的。因此，要求液体的质量相同。甲与丙比较烧杯中两种液体的比热容大小，要求两种液体的质量也必须相同。

（2）[2]比较两种液体的比热容，是在吸收热量、液体质量相同时，比较液体升高的温度；只有燃料质量相同、种类相同，才能保障放出的热量相同。因此，应该选择甲、丙两图进行比较。

[3]液体初温相同，末温T甲>T乙>T丙，则吸收相同的热量，液体a升高的温度大，说明它的比热容小，故选<。

（3）[4]比较燃料的热值，应该质量相同时，比较它们燃烧时放出热量的多少，而热量的多少是比较吸热物体升高的温度来体现的，要求吸热物体的质量与种类必须相同。所以应该选择甲、乙两图。

[5]甲中温度计读数大，说明在甲中液体吸收的热量多，即甲燃料燃烧时放出的热量多。在质量相同时，完全燃烧时放出热量多的燃料的热值大，即燃料1的热值大，故选>。

（4）[6]完全燃烧10g燃料1放出的热量为

Q=mq=10×10-3kg×2.4×106J/kg=2.4×104J

[7]由Q吸=Q放可得，燃料1放出的热量为

cam1×(35-15)℃=m2×2.4×106J/kg

燃料2放出的热量为

cam1×(25-15)℃=m2×q2

联立两式可得

q2=1.2×106J/kg

[8][9]因为燃料不可能完全燃烧同时燃料燃烧放出的热量不可能完全被液体吸收，所以测得的热值会偏小。

四、计算题

22．用烟煤烧水时，将10kg的水从20℃加热到100℃，燃烧了1.5kg的烟煤。水的比热容是，烟煤的热值约为。求：

（1）水吸收的热量；

（2）1.5kg的烟煤完全燃烧放出的热量；

（3）烟煤烧水时的热效率。

【答案】（1）3.36×106J；（2）4.5×107J；（3）7.5%

【解析】

解：（1）水吸收的热量

Q吸=cm水(t-t0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×10kg×(100℃-20℃)=3.36×106J

（2）完全燃烧1.5kg的烟煤放出的热量

Q放=m烟煤q=1.5kg×3×107J/kg=4.5×107J

（3）烟煤烧水时的热效率

答：（1）水吸收的热量为3.36×106J；

（2）1.5kg的烟煤完全燃烧放出的热量为4.5×107J；

（3）烟煤烧水时的热效率为7.5%。