南京市中考复习指导12-机械能和内能

第十二章机械能和内能[双基回顾]1．动能和势能统称为____________．常见的两种势能是_________和_________．动能和势能可以相互转化．2．物体由于___________而具有的能叫做动能．物体的______越大，运动的_______越大，动能就越大．3．物体由于______________________而具有的能叫做重力势能．物体的________越大，被举得越_______重力势能就越大．4．物体由于______________而具有的能叫做弹性势能．物体的_________越大，弹性势能就越大．5．分子因___________________而具有分子动能，分子间因其存在______________而具有的分子势能．物体内所有分子__________和____________的总和叫做物体的内能．任何一个物体都具有内能．物体的温度越高，它的内能就越_________．6．__________和__________是改变物体内能的两种方式．其中的__________方式实质是内能和其他形式能的转化，另一种方式实质是内能的___________．7．物体在热传递过程中__________________________叫做热量．热量的单位与能量的单位都是__________．热量常用Q吸= ___________，Q放= ____________计算．8．比热容（用字母______表示）是物质的一种物理属性，在数值上等于___________ ______________________________________________________________．9．燃料燃烧时，将___________能转化为_________能．燃料____________________与__________________________之比叫做这种燃料的热值（用字母_____表示）．酒精的热值3．0×107J/kg，它表示的物理含义是___________________________________________．10．汽油机的一个工作循环由___________、_____________、_________、________四个冲程组成．每个工作循环活塞上下运动______次，曲轴转动_______周，对外做功_____次．在压缩冲程中，_______能转化为_______能；在做功冲程中，______能转化为_____能．[学法指导]1．探究和分析动能、势能和机械能（1）在探究动能、重力势能的大小与哪些因素有关时，要注意控制变量，并要用转换的方法，通过产生的效果来比较能量的大小．（2）判断物体机械能是否变化的方法：①由“机械能一动能+势能”判断:主要判断物体的质量、高度、速度和弹性形变是否变化．②在动能和势能的相互转化过程中，若不计阻力和摩擦，则机械能保持不变；若考虑阻力和摩擦，则机械能减少．2．正确认识内能、温度和热量之间的关系（1）一个物体的温度升高（或降低），它的内能增加（或减少）．但物体内能增加（或减少），温度不一定升高（或降低）．如晶体在熔化时，温度不变，但要吸热，内能是增加的；液态晶体在凝固时，温度不变，但要放热，内能减少．（2）内能是能量的一种形式，也是某一时刻的状态量，一切物体都具有内能；热量是一个过程量，要用“吸收”或“放出”来表述，而不能用“具有”或“含有”来表述．3．比热容是物质的一种物理属性物质的比热容与质量、热量、温度的变化等无关；不同物质，比热容一般不同，同种物质状态变化，比热容也变化．水的比热容较大表示与其他物质相比，在质量和吸、放热相同的情况下，水吸热升温或放热降温都较慢．4．把握“三个注意”，正确进行热量计算注意正确理解热量计算公式中各物理量的物理意义；注意公式中各物理量单位要统一；注意文字叙述中温度“升高”（或“降低”）及“升高了”（或“降低了”）是指温度的变化量，而“升高到”或“降低到”表示物体的末温．5．准确判断汽油机的四个冲程注意观察汽油机进气门和排气门的开闭和活塞的运动方向:若两气门是一开一闭的，则活塞向下运动是吸气冲程，活塞向汽缸顶部运动是排气冲程；若两个气门都关闭，则活塞向汽缸顶部运动是压缩冲程，活塞向下运动是做功冲程．[例题分析]例1 在探究动能的大小与哪些因素有关时，让小车分别从斜面的不同高度由静止开始 下滑，撞击水平面上的同一木块，看哪次木块被推得远（如例1图所示）．（1）本实验研究的是______（选填“木块”、“小车”或“斜面，’）的动能与它的______的关系．（2）让小车从不同高度滑下是为了_____________________________________． （3）实验中通过观察来______________________________________比较动能大小的．（4）此实验得出的正确结论是：______________________________________________ ______________________________________________________________________________．（5）现要利用上述器材探究动能大小与质量的关系，请简要地写出实验操作：______ _______________________________________________________________________________（6）假如图中的水平面绝对光滑，则用图中装置能否进行探究动能大小的实验?______ 你判断的理由是 _______________________________________________________________．分析：该实验的研究对象是小车．实验时，让小车分别从斜面不同的高度由静止开始下滑，撞击水平面上的同一木块，控制了小车的质量不变，改变了小车到达平面时的速度大小．若要探究动能大小与质量的关系，则要控制小车到达平面时的速度大小相等，改变小车的质量．装置中斜面的作用是控制或改变小车到达平面时的运动速度大小．若图中的水平面绝对光滑，则由牛顿第一定律知:运动的物体将在水平面上保持匀速直线运动，不会停下来．解答：例2 关于机械能的下列说法，正确的是 （ ）A ．汽车匀速下坡，机械能不变B ．上紧发条的闹钟指针转动时，动能转化为势能C ．小朋友从滑梯上滑下，臀部发热，机械能减小D ．平直公路上匀速行驶的洒水车，在向路面洒水的过程中，机械能保持不变分析：汽车匀速下坡，质量和速度不变，高度减小．上紧发条的闹钟指针转动时，发条的弹性形变逐渐变小．小朋友从滑梯上滑下，由于摩擦，部分机械能转化为内能．平直公路上匀速行驶的洒水车，在向路面洒水的过程中，质量减小．解答：例3 如图是某物质由液态变为固态过程温度随时间变化的图像．（1）t 1时刻物体内能 _________（选填“等于零”或“不（a ） （b ） 例1图 温度/°C等于零”）．（2）t 2时刻物体内能 _________ t 3时刻物体内能（选填“大于”、“小于”或“等于”）． 分析：物体的内能在任何情况下都有内能；晶体凝固过程中放热，温度不变，内能减小． 解答： 例（ ）几种物质的比热容/J•（kg•°C ）– 1水 4.2×103煤油2.1×103 铜 0.39×103 砂石0.92×103 酒精2.4×103 冰 2.1×103 水银0.14×103 铝 0.88×103B ．同一物质发生物态变化后，比热容不变C ．汽车发动机用水来冷却是因为水的比热容较大D ．质量相等的铝块和铜块，吸收相等的热量，铝块升高的温度多分析：比热容是物质的一种物理属性．物质的比热容与质量、热量、温度的变化等无关；物质状态变化，比热容变化．在质量和升高（降低）的温度相同时，比热容较大的物质，吸收（放出）的热量较多；在质量和吸收（放出）的热量相等时，比热容较大的物质，升高（降低）的温度较少．解答：例5 小明家新安装了一台容积为0.5m 3的太阳能热水器，加满水后，经过4h 阳光的照射，水温由原来的20°C 升高了40°C ．则：（1）在这4h 内水吸收了多少热量?（2）若这些热量由效率为20%的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧多少焦炭?[水的比热容c 水 = 4.2×103 J/（kg•°C ），焦炭的热值q = 3.0×107 J /kg]（3）从能源和可持续发展的角度，说出提倡开发利用太阳能的两点主要理由，说出当前在利用太阳能方面所面临的某一主要困难．（可从自然因素或技术因素等方面思考）分析：太阳能热水器内有水0.5 m 3，根据密度公式，可求出热水器内水的质量．水吸热升温40°C ，根据热量的公式Q = cm (t – t 0)，可以求得水吸收的热量．由题意知，“焦炭完全燃烧放出热量的20%被水吸收，即可求得所需燃料．使用太阳能无污染、清洁、成本低、能源丰富，但是太阳能容易受气候的影响，也会有因纬度不同日照时间不同的影响．解答：例 6 如图所示，为四冲程内燃机工作过程的示意图（左侧阀门为进气门，右侧阀门为排气门），则按吸气、压缩、做功和排气冲程排列的顺序是 （ ）A ．乙丙甲丁B ．甲丁乙丙C ．丙丁乙甲D ．甲乙丙丁分析：准确判断汽油机的四个冲程的方法：若两气门是一开一闭的，则活塞向下运动是吸气冲程，活塞向汽缸顶部运动是排气冲程;若两个气门都关闭，则活塞向汽缸顶部运动是压缩冲程，活塞向下运动是做功冲程．解答： [复习练习一]1．下列实例中，物体既具有动能又具有重力势能的是 （ ）AC 停泊在水面的轮船 B ．在空中飞行的飞机C ．静止在山坡上的石块D ．张弓待发时被拉开的弦2．跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员 （ ）A ．助跑过程中机械能不变B ．起跳后升空的过程中，动能转化为重力势能甲 乙 丙 丁最高点C ．经过最高点时动能为零D ．经过最高点时重力势能最小3． 如图所示，有两只相同的烧杯，a 杯内盛有800 g 清水，b 杯内盛有400 g 清水和400 g 碎铜块（c 铜 < c 水），在初温和加热方式均相同的条件下，对它们同时加热后 （ ）A ．a 杯内的水先沸腾B ．b 杯内的水先沸腾C ．两杯内的水同时沸腾D ．无法判断谁先沸腾4． 关于物体的内能，下列说法中正确的是 （ ）A ．晒太阳使身体变暖，是通过做功改变内能的B ．热量总是由内能大的物体传递给内能小的物体C ．一块0°C 的冰熔化成0°C 的水，内能增加D ．物体吸收热量，内能变大，温度一定升高5． 夏季的海边，昼夜温差小，气候宜人，这是由于水的比热容大.下列现象不是反映了水的这一特性的是 （ ）A ．汽车发动机的冷却循环系统常用水作工作物质B ．炎热的夏天经常在教室的地面上洒水C ．北方冬天暖气供热设备用水作工作物质D ．北方春天的晚上，农民往稻田里灌水以防止秧苗冻坏6．一箱汽油用掉一半后，下列关于它的说法正确的是 （ ）A ．它的密度变为原来的一半B ．它的比热容变为原来的一半C ．它的热值变为原来的一半D ．它的质量变为原来的一半7． 爆米花是将玉米放人铁锅内，边加热边翻动一段时间后，“砰”的一声变成玉米花，下列说法正确的是 （ ）A ．玉米粒主要通过翻动铁锅对其做功，使其内能增加B ．玉米粒主要通过与铁锅间的热传递，使其内能增加C ．玉米粒内水分受热膨胀对粒壳做功爆开，内能不变D ．玉米粒内水分受热膨胀对粒壳做功爆开，内能增加8． 如图所示为内燃机工作时的某冲程示意图，该冲程是 （ ）A ．吸气冲程B ．压缩冲程C ．做功冲程D ．排气冲程9． 如图所示为模拟打桩的装置图．小明将“重锤”举高至“桩”的正上方，让其自由下落，将“桩”打入沙中．活动中，“桩”被打得越深，说明“重锤”对“桩”__________越多，“重锤”具有的_____________能就越大．“重锤”在下落过程中（不计空气阻力）_______________能转化_________能．小明根据实验现象认为：“重锤”和“桩”最后都停了下来，说明“重锤”和“桩”所具有的机械能最终都消灭了．你认为小明的观点是_________（选填“正确”或“错误”）的，理由是___________________________． 10．如图所示，运动员射箭时用力将弓拉开，在放开箭的瞬间，弓的_________能转化为箭的________能；箭在空中向上飞行的过程中，箭的能____________增大．11．甲站在0.5 m/s 匀速上行的自动扶梯上，乙站在0.7 m/s 匀速下行的自动扶梯上．甲、乙两人质量相等，甲上行中动能_______（选填“增加”、“不变”或“减少”）．.某时刻他们的位置如图所示，该时刻甲的重力势能________（选填“大于”、“等于”或“小于”）乙的重力势能，甲的机械能_______（选填“大于”、“等于”或“小于”）乙的机械能．（a ） a b （b ） 第8题图 A B C 第9题图 第10题图12．汽车发动机工作过程中，由于燃料的燃烧和机械的快速运转，其温度将会升得很高．降低发动机温度是由冷却系统完成的，发动机的内能主要是通过而减小的；燃料燃烧产生的内能是通过__________转化为机械能的．一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200 r/min ，则汽油机每秒钟内完成_________个冲程，做功_________次．13．如图所示，在演示点火爆炸实验时，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去．在此过程中，酒精燃烧后的燃气对外_________，燃气的________能减少，转化为_________能．汽油机的_________冲程的能量转化情况与此实验相同．14．如图所示，在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力将活塞迅速向下压，棉絮燃烧起来．此实验得到的结论是：对_________（选填“棉絮”、“活塞”或“筒内气体”）_________，它的内能会增加．实验中如果用小纸片代替棉絮，小纸片并没有燃起，则该结论 ___________（选填“成立”或“不成立”）．15．（1）如图甲所示是比较不同燃料热值的装置．实验时取质量 ________（选填“相等”或“不等”）的酒精和碎纸片，将其分别放入两个燃烧皿中，点燃它们，分别给装有质量 ________（选填“相等”或“不等”）的水的两个相同的烧杯加热，直到酒精和碎纸片___________________，观察比较 __________________________________．在（a ）装置中，酒精的质量为l0g ，烧杯中水的质量为200 g 、初温为20°C ．正确实验后，温度计示数上升到70°C ，水的比热容为4.2×103J/(kg•°C)，水吸收的热量为_________J ；已知酒精的热值为3.0 ×107J/kg ，则（a ）装置给水加热的效率为___________．（2）如图乙所示是比较不同物质比热容的装置．实验时用_________（选填“相同”或“不同”）的加热方式，分别给装有________（选填“体积”或“质量”）相等的水和煤油的两个相同的烧杯加热，让它们升高相同的温度，观察记录_______________________．[复习练习二] 16．如图所示，小明在玩蹦蹦杆，玩蹦蹦杆中的弹簧向上弹起的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是 （ ） A ．重力势能减小，弹性势能增大 B ．重力势能增大，弹性势能减小 C ．重力势能减小，弹性势能减小 D ．重力势能增大，弹性势能增大 17．质量和温度相同的铜块和水，使它们分别放出相同的热量后，将铜块迅速地投入水中，它们的．内能变化正确的是 （ ） A ．铜块的内能减小，水的内能增大 B ．铜块的内能增大，水的内能减小 C ．铜块和水的内能都增大 D ．铜块和水的内能都减小18．如图所示是模拟过山车的实验装置，小球沿轨道由静止从a 点先后经过b 、c 、d 、e 四点运动到f 点，c 、e 两点的高度相同．下列说法正确的是 （ ） A ．小球从a 点运动到b 点的过程中，动能转化为势能 B ．小球运动到c 点时的机械能比它运动到d 点时的机械能小C ．小球运动到c 点时的机械能与它运动到e 点时的机械能相等D ．小球运动到c 点时的动能大于它运动到e 点时的动能19．在“探究不同物质吸热升温的现象”中，将甲、乙两种不同的液体分别放入两个相同的烧杯内，用相同的电加热器同时加热．记录相关数据，并绘制出如图所示的图像．（不计热量损失）vv 2 = 0.7m/s 甲 乙第11题图 第13题图 水 酒精 碎纸 水 水 搅棒 搅棒煤油 （a ） （b ） （c ） （d ）第15题图 第16题图 a b e d c f 第18题图（1）实验时，选用初温和 ________均相等的甲、乙两种液体．（2）加热10min ，甲吸收的热量 ________（选填“大于”、“小于”或“等于”）乙吸收的热量，甲液体的沸点是 _________°C ．（3）乙液体的比热容是甲液体比热容的 ________倍．20．某实验小组利用如图所示的实验装置粗略测量蜡烛的热值q ，图中A 为穿有小木棍的容器（内装有水），B 为下部开了许多通气孔的罩子． （1）本实验是通过 _____________________的多少来反映蜡烛燃烧放出热量的多少；（2）要完成本实验，除了图中的实验器材，还必须的测量工具是 ______________和________________； （3）某次实验测量的数据如表所示，则粗略测得这支蜡烛的热值q = ________J/kg ． 物理量测量值 容器中水的质量m /g150 容器中水的初温t 1/°C25 容器中水的末温t 2/°C40 燃烧前蜡烛的质量m 1/kg20.6 燃烧后蜡烛的质量m 2/kg 20____________________________________________________（写出一条即可）．21．小星家的太阳能热水器，水箱容积是200 L ．小星进行了一次观察活动：某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20°C ，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45°C ．请你求解下列问题：（1）水箱中水的质量．（2）水吸收的热量．[c 水 = 4.2×103J/(kg•°C)]（3）如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶烧水的效率为40%，求至少需要燃烧多少煤气．（煤气的热值为q = 4.2×107J/kg ）80 60 40 20 0 5 10 15 20 时间/min 温度/°C 第19题图 A B 第20题图加油站 质量为m 的燃料完全燃烧放出的热量Q = mq ．c 水 = 4.2×103J/(kg•°C)。