12.3 机械能和内能的相互转化

第十二章 机械能和内能

12.3 机械能和内能的相互转化

一、填空题：

1．如图1所示，将铁丝快速地反复弯折几次，然后用手指在弯折处触摸一下，有 的感觉，这是由于物体的内能 的缘故。

2．如图2所示，在透明塑料盒的底部钻一个孔，将电子式火花发生器的放电针管紧紧地

塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒中滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后揿动电火花发生器的

按钮。这时我们可以看到：盒盖 ，同时听到“呯”的一声响。在此过程中，酒精

燃烧后产生的燃气对 做功，燃气的 能减少，转化为 的 能。

3．热机是将燃料燃烧产生的高温高压燃气的 能转化为 能的装置。

4．汽油机完成一个工作循环：

（1）活塞经历四个冲程：分别为 ． ． 和排气冲程，其中， 冲程是燃气对外做功的过程；

（2）曲轴旋转 周，活塞往复 次；

（3）压缩冲程中 能转化为 能；做功冲程中 能

转化为 能。

5．如图3所示为热机工作时的某种程示意图，该冲程是

冲程。 6．1kg 某种燃料 所放出的热量叫做这种燃料的热值。已知木炭的热值为3.4×107J/kg ，其物理意义是 。

7．0.3kg 的酒精完全燃烧放出了9.0×106J 的热量，则酒精的热值为 ；5kg 酒精的热值又是多少呢？答： 。

8．热机的热效率较低，一方面是由于燃料的不完全燃烧而损失了部分能量，另一方面能量损失较大的是 冲程所释放的 带走了大量的热，以及在 冲程中消耗部分能量以克服 做功。

二、选择题

9．如图4所示，属于热传递方式改变物体内能的是（ ）。

10．质量为5kg 的柴油，用去1/5后，则剩下的柴油（ ）。

A ．比热容变为原来的4/5，热值不变

图

2 图

1

图

3 图4

B．比热容不变，热值变为原来的4/5

C．比热容和热值均变为原来的4/5

D．比热容和热值都不变

11．下列现象中，属于内能转化为机械能的是（）。

A．用打气筒打气，气筒壁发热

B．锯木头时，锯条发热

C．用电熨斗烫衣服，电熨斗发热

D．被点燃的冲天炮腾空而起

12．下述事例中，对物体做功使物体的内能增大的是（）。

A．钻木取火B．用太阳能热水器加热水

C．利用热水袋取暖D．内燃机做功冲程中，燃气做功

13．一台汽油机的转速为2400R/min，则在1s内柴油机对外做功的次数是（）。

A．2400次B．1200次C．40次D．20次

14．热机甲的效率比热机乙的效率大，这句话的意思是（）。

A．甲的功率比乙的功率大

B．甲在单位时间内烧的燃料比乙少

C．甲比乙能做更多的功

D．甲对燃料燃烧释放的内能的利用率比乙高

15．两种燃料的热值之比为2 ：1，质量之比为1 ：4，则这两种燃料完全燃烧放出的热量之比为：（）。

A．1 ：2 B．2 ：1 C．8 ：1 D．4 ：1

三、实验设计题：

16．为了探究“燃料燃烧时放出的热量的多少是否与燃料的种类有关”，小华同学设计了一个探究的方案：用天平分别测量出10g酒精和煤油，分别放入两个燃烧皿中，并点燃它们，给分别装有200g初温相同的水的两个相同的烧杯进行加热，……

（1）为了顺利完成实验探究，请你帮她完成余下的设计。

（2）请你为该实验设计一张相应的实验表格。

（3）请说出本实验中采用的一种重要的实验方法是什么。

四、计算题：

17．小华学习了热学知识后，知道水的比热容为4.2×103J/〔kg·℃〕，她想估算一下她家每天烧水．做饭需要的热量。于是小华仔细记录了每天烧水．做饭．炒菜需要的时间，并把它折算成烧水的时间，相当于每天将30kg．20℃的水烧开。（在标准大气压下）

（1）小华家每天烧水．做饭．炒菜需要多少热量？

（2）如果每燃烧1kg的普通煤可以放出3×107J的热量，那么小华家每天烧水．做饭．炒菜至少需要多少kg的煤？

（3）试评析使用家用煤炉烧水的主要缺点有哪些？

18．太阳能是一种廉价的清洁能源，开发和利用的前景十分广阔。从有关资料获悉，在晴天，阳光垂直地面照射时地球表面接受到的热辐射为1.2×103 J/(m2·s)。有一台太阳能热水器，水箱容积为50L，可将接收到的热辐射的40%用来提高水温。若该热水器接受阳光垂直照射的有效面积始终是2.1 m2，求：（1）1h后装满水的水箱中的冷水温度能升高多少℃？

（2）若用煤气来提供这些热量，需要完全燃烧多少g的煤气？（不计热量损失，q

煤气

＝4.2×107J/kg）

答案

1．发热；增加

2．被弹出盒盖内能盒盖机械能

3．内机械

4．（1）吸气压缩做功做功（2）2 2 （3）机械内内机械

5．排气

6．完全燃烧1kg木炭完全燃烧放出的热量为3.4×107J

7．3.0×107J/kg 3.0×107J/kg

8．排气废气做功摩擦

9．B 10．D 11．D 12．A13．D

14．D 15．A

16．（1）直到酒精和煤油全部燃烧完，记下两杯水的温度变化情况。

（2）

（3）控制变量法

17．（1）Q＝cm(t-t0)= 4.2×103J/〔kg·℃〕×30kg×(100℃-20℃)

= 1.008×107J

(2)m=

7

7

1.00810J

310J/kg

Q

q

?

=

?

=0.336kg

(3)不可能做到使煤完全燃烧；煤燃烧会产生大量的废气，造成严重的环境污染；煤燃烧产生的热量很大一部分散失到空气中，使热效率降低。

18．(1)Q＝1.2×103 J/(m2·s) ×2.1 m2×3600s＝9.072×106 J

m=ρV=1.0×103kg/m3×50×10-3m3=50kg

t?＝

6

3

9.07210J

4.210J/(kg50kg

Q

cm

?

==

???

）

43.2℃

(2)m=

6

7

9.07210J

0.216kg216g

4.210J/kg

Q

q

?

===

?