12.3 机械能和内能的相互转化
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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
⨯
===
⨯