机械能与内能的相互转化试卷及答案

三、机械能与内能的相互转化复习学习要求1．通过活动认识到做功是改变物体内能的一种方式，是其他形式能向内能的转化过程。2．通过观察、分析内能转化为机械能的实例，知道热机的工作原理。3．借助模型或挂图等媒体，了解四冲程汽油机的基本结构及其工作过程。4．通过阅读“热机的发展历程”，了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。5．能从能量转化的角度认识燃料的热值，知道不同燃料的热值不同，会查热值表。6．会进行燃料燃烧放热的简单计算。7．初步认识能源与人类生存和社会发展的关系，树立可持续发展的观念。学习指导1．怎样理解内能与机械能？内能和机械能是两种不同形式的能：两者虽然都与运动相对位置有关，但它们的含义是不相同的。机械能是由物体的整体运动的状态和相对于地面的位置等所决定的，而内能是由物体内分子的热运动和分子间的相对位置所决定的。内能是物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和。一切物体都具有内能。但是一个物体不一定具有机械能。例如，停在水平地面上的汽车既没有动能，也没有势能，因此它不具有机械能，但它有内能。２．热机的基本特点热机是将内能转化为机械能的机器，热机的种类很多，使用最广泛的是内燃机，内燃机又包括汽油机和柴油机，它们的基本特点是：燃料在汽缸内燃烧，生成高温高压的燃气，燃气推动活塞做功，将部分内能转化为机械能。３．内燃机的主要构造内燃机的主要构造有：汽缸、活塞、曲轴、连杆、进气门、排气门，在汽缸顶部汽油机有一个火花塞，柴油机有一个喷油嘴。4．内燃机的工作过程：内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在这四个阶段，吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程，是由内能转化为机械能。另外压缩冲程将机械能转化为内能。5．关于热值的理解：（1）对于热值的概念，要注重理解三个关键词“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是针对燃料的质量而言，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不是热值。某种燃料：说明热值与燃料的种类有关。完全燃烧：表明要完全烧尽，否则1kg燃料的化学能转变成内能就不是该燃料的热值。（2）热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中化学能转变成内能的本领大小，也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关。曲型范例例1卖火柴的小女孩在严寒中只能靠点燃火柴取暖。一根火柴的质量约为0.065g，火柴的热值平均为1.2×107J/kg，求一根火柴完全燃烧能使1m3的空气温度升高多少摄氏度？〔已知空气的密度为1.3kg/m3，比热容为1×103J/（kg·℃）〕精析：.设火柴完全燃烧释放的热量全部被空气吸收，即Q吸＝Q放全解：Q吸＝Q放cm1△t＝qm2所以完全燃烧一根火柴能使1m3的空气升高的温度为：△t＝qm2/cm1＝qm2/cρV＝1.2×107J/kg×0.065×10—3㎏/[1×103J/（kg·℃）×1.3kg/m3×1m3]=0.6℃点评：本题把燃料燃烧的放热公式、热量的计算公式与密度知识结合起来，具有一定的综合性。应用公式时要注意其适用条件和范围例2下列说法中正确的是（）A.燃料的热值越大，其燃烧时放出的热量就越多B.燃料的热值越小，其完全燃烧单位质量的燃料放出的热量越少C.燃料的热值越小，其完全燃烧单位质量的燃料放出的热量越多D.燃料燃烧得越充分，其热值越大精析：燃料燃烧所能放出的热量的多少，取决于两个因素：一个是热值，它是燃料的一种特性，只与燃料种类有关；另一个是燃料的质量。A项不正确；C项不正确，热值越小，它放出的热量就越少，不是越多，放出热量的多少与热值的大小成正比，而不是成反比；D项不正确，对于某种确定的燃料，不论是否充分燃烧，其热值是不变的。全解：B点评：本题着重考查对热值的理解，热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，只与燃料的种类有关。活动与探究利用家中煤炉（或煤气灶）烧水时，研究燃料燃烧放出热量情况，仔细观察，你有什么发现？分析燃料燃烧放出的热量与哪些因素有关，以及提高燃料利用率的途径有哪些，请将你的研究成果写成实验报告.思考与练习一、填空题1．无烟煤的热值是3.4×107J/Kg，表示的意义是。如要获得1.7×108J的热量，需要完全燃烧Kg无烟煤。2．用如图所示的方法可以探究做功是否能够改变物体的内能：如图A，将手中的铁丝同一位置快速地弯折十余次，用手指触摸一下被弯折的部位，会第1题图AB感觉到弯折部位的升高，表明铁丝的内能；如图B，在厚壁的玻璃筒底部放一小撮干燥的棉絮，用力将活塞压下，我们会看到：棉絮了，这表明用力压下活塞时，玻璃筒内的温度并达到棉絮的。上述的这两个现象都说明了是改变物体内能的另一种方式。用能量的观点来分析上述的两个现象，我们发现，用这种方法改变物体的内能时，能量是在能和能之间相互转化的。3．内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：、、、和排气冲程。一台单缸四冲程汽油机的飞轮的转速是1200r/min，则汽油机每秒内完成个冲程，做功次二、选择题4．现代火箭用液态氢作燃料，是因为它具有（）A．较大的比热容B．较低的沸点C．较大的热值D．较高的凝固点5．关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法：①在做功冲程中，是机械能转化为内能②在做功冲程中，是内能转化为机械能③只有做功冲程是燃气对外做功④汽油机和柴油机的点火方式相同以上说法中正确的是（）A．②③B．①③C．②④D．②③④6．下列事例中，靠做功改变物体内能的是（）A．用酒精灯加热烧杯中的水，B．冬天室内使用暖气取暖C．用锯子锯木板，锯条发热D．盆中的热水温度逐渐降低7．物体的内能增加了,则（）A．一定是它吸收了热量B．一定是对它做了功C．一定是它对外做了功D．可能吸收了热量，也可能外界对它做了功8．通过内能、热机内容的学习，可知（）A．物体的内能增加，物体的温度一定升高B．改变物体内能的方式有两种：做功和热传递C．在热机的一个工作循环中，燃气做功四次D．“和平号”空间站退役后坠入大气层与空气摩擦生热，是用热传递方法改变物体的内能9．为了提高热机效率，可采取的措施是（）A．采用热值高的燃料B．降低热机功率C．保证良好的润滑，减小摩擦D．以上措施都可以三、解答题10．已知汽油的热值是4.6×107J/kg，完全燃烧500g汽油，求；(1)燃烧汽油产生的热量是多少?(2)若这些热量的50%被水吸收，使水温从20℃开始升高了40℃，则水的质量是多少?11．有一功率为40KW，热机的效率为25%的汽车正在一平直的公路上行驶，此时油箱中仅剩下5kg的汽油。如果不考虑热机其他的能量损失，汽车以15m/s的速度向前行驶，问还可前进多少千米(汽油的热值为4.6×107J/kg)相关链接火箭是怎样上天的？火箭发动机在火箭上的地位，有如心脏和心血管系统在人体中的地位。因此，火箭发动机技术是航天技术的重要组成部分。所谓火箭发动机，是指由飞行器自带推进剂(燃料和氧化剂)，不依赖外界空气的喷气发动机。火箭发动机与其他喷气发动机不同之点在于：飞机等其他各种喷气发动机只自带燃料，燃料燃烧所需的氧由大气中获得。所以其他喷气发动机只能在大气层内使用，而火箭动机既能在大气层内使用，也能在大气层外使用。火箭发动机将能源转化为工作介质(工质)的动能，形成高速射流排出而产生推力。按能源分类，可分为化学能火箭发动机、核能火箭发动机和电火箭发动机。化学能火箭发动机的推进剂既是能源也是工质，它在燃烧室内进行放热反应，将化学能转化为热能，生成高温燃气，经喷管膨胀加速，将热能转化为气流的动能，以高速从喷管排出，产生推力。按推进剂的物态又分为液体火箭发动机、固体火箭发动机和固液混合火箭发动机。液体火箭发动机比冲高，工作时间长，可以多次启动，推力调节和方向控制简单，但结构复杂，推进剂不能长期贮存，多用于各种航天运载火箭和载人航天器。固体火箭发动机比冲低，工作时间短，不能多次启动，推力调节和方向控制较困难，但结构简单，工作可靠，勤务处理和操作方便，适合于各种军用导弹。固液混合火箭发动机虽然兼有固体和液体火箭发动机的某些优点，但技术上还不很成熟。目前，技术上最成熟的是液体火箭发动机，尤以使用液氢液氧的发动机性能最高，称为低温高能发动机。液体火箭发动机由推力室(包括推进剂喷注器、燃烧室和喷管)、推进剂供应系统和发动机控制系统组成。三、机械能与内能的相互转化1．1Kg无烟煤完全燃烧放出的热量是3.4×107J52．温度增加着火升高着火点做功机械内3．吸气冲程压缩冲程做功冲程40104．C5．A6．C7．D8．B9．C10．（1）2.3×107J（2）68.4㎏11．86.25km