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第十章 机械能、内能及其转化
一、单选题
1．如图所示为冬奥会的一些运动项目，关于这些项目中的情景，下列说法中正确的是（　　）
A． 跳台滑雪运动员在空中下落的过程中，重力势能不变
B． 短道速滑运动员在转弯滑行的过程中，运动状态可能不变
C． 冰壶运动员掷出去的冰壶向前运动，机械能不变
D． 冰球运动员用球杆推着冰球使其水平滑动的过程中，冰球动能可能不变
2．用相同的酒精灯分别对a、b两液体加热如图甲，根据测得数据分别描绘出这两液体的温度随加热时间变化的图像如图乙，在相同的时间内两液体吸收的热量相等，不计液体热量散失，分别用、、、表示两液体的质量和比热容，则结合图中信息作出的下列推断正确的是（　　）
A．若，则
B．若，则
C．若，则
D．若，则
3．质量和初温都相等的铝块和铜块（c铝>c铜），放出相等热量后，把它们放到一起，热量由（　　）
A．铝块传给铜块 B．铜块传给铝块 C．没有发生传递 D．无法判断
4．初温相同的甲、乙两个实心球，它们的质量和比热容分别为、和、，两球吸收相等的热量之后，甲球把热量传给乙球，则下列情况中不可能的是（ ）
A．， B．，
C．， D．，
5．下列现象属于机械运动的是（　　）
A．光的反射 B．树叶从树上掉下来
C．夏天闻到阵阵花香 D．秋天树叶变黄了
6．下列因素中，影响分子无规则运动剧烈程度的是（ ）
A．组成物质的分子数目的多少 B．物体温度的高低
C．分子间引力和斥力的大小 D．分子间隙的大小
7．在工业上，液压机利用了液体很难被压缩的原理，“液体很难被压缩”反映了液体（　　）
A．分子的个数很多 B．分子间存在斥力
C．分子间存在引力 D．分子间没有空隙
8．下列关于温度、热量和内能的说法中正确的是（　　）
A．物体吸收热量，温度不一定升高，内能一定增加
B．物体吸收热量，内能不一定增加，温度一定升高
C．物体的温度越高，具有的热量越多
D．物体内能增加时，温度一定升高
9．下图事例中，利用热传递改变物体内能的是
A．晃动试管，沙子温度升高
B．烧水使水变热
C．汽油机汽缸内混合物被压缩，温度升高
D．摩擦使笔杆变热
10．下列说法正确的是（　　）
A．利用水作为发动机的冷却液，是因为相等质量的水，吸收相等的热量后，水升高的温度会更高
B．热值是燃料的特性，它与燃料是否完全燃烧无关
C．汽油机的压缩冲程将内能转化为机械能
D．随着科技的发展，汽油机的效率达到100%是可能的
11．关于分子和物体内能，下列说法正确的是（　　）
A．同一物体，温度越高，内能越大
B．0℃冰熔化成0℃水，温度、内能都不变
C．用力搓手，手发热是通过热传递增加手的内能
D．杯子里的水可以任意倒出，说明水分子间没有引力
12．如图所示情景中，下列物体的内能减少的是（　　）
A．搓手取暖 B．用火烧水
C．水蒸气将塞子冲出 D．压缩中的空气
13．关于热现象，下列说法正确的是（　　）
A．固体很难被压缩，表明固体分子间存在斥力
B．小米与大豆放在一起总体积变小，说明分子间有间隔
C．温度高的物体，含有的热量一定多
D．一定量的冰熔化成水的过程中温度不变，内能减小
14．保鲜运输冰袋中的冰熔化成水的过程中，此下不变的物理量是
A．密度 B．体积 C．质量 D．比热容
二、填空题
15．用煤气灶烧水时，把2kg的水从25℃加热到75℃，燃烧了0.03m3的煤气（设煤气完全燃烧）。已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），煤气的热值约为4.0×107J/m3，则水吸收的热量是__________J，煤气燃烧放出的热量是___________J，煤气灶烧水时的效率是为____________。
16．如图表示的是汽油机的________冲程；汽油机与柴油机在结构上的最主要的区别是：汽油机气缸顶端是________。
17．在抗击新冠肺炎的战疫中，定点收治医院将确诊病例送入“负压病房”进行隔离治疗，你对“负压”两字的理解是：病房内的气压 ___________（选填“大于”、“小于”或“等于”）外界的大气压强；医院里的氧气瓶使用一段时间后，瓶内氧气的密度 ___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。消毒车在水平路面上匀速行驶并向外喷洒消毒液的过程中，机械能 ___________（选填“增大”“减小”或“不变”），司机相对于消毒车是 ___________（选填“运动”或“静止”）的。
18．一柴油机的转速是3000r/min,它1秒钟对外做功_________次，它完成吸气冲程时，吸入气缸里的物质是_______。飞轮只有在做功冲程中是由于做功而转动，其他冲程靠飞轮的_________来完成。
三、实验题
19．如图所示，是比较不同物质的吸热情况的实验装置，烧杯中装有质量相同，初温相同的甲乙两种液体。小英将相同的电加热器分别浸没在甲乙两种液体中，同时开始加热，每隔一段时间记录甲乙两种液体的温度值。请按要求完成下列问题：
（1）甲乙两种液体吸收热量的多少可通过________比较（选填“液体升高的温度”或“加热时间”）；
（2）下图是根据实验数据绘制的图像，分析可知甲比乙的比热容________（填“大”、“小”）。若从甲乙液体中选取作为暖手袋的供热物质，则应选________（填“甲”、“乙”）。
四、计算题
20．某汽车在水平地面上以25m/s的速度匀速行驶，行驶600s汽车发动机产生的牵引力所做的功为，消耗汽油1kg（假设汽油在发动机气缸内完全燃烧，汽油热值取，）。针对这一过程，求：
（1）汽车行驶的路程；
（2）汽车受到的阻力；
（3）汽车发动机的效率。
五、作图题
21．如图所示，甲为原长为l的轻质弹簧一端固定在竖直墙面上，另一端与水平面上的木块相连。推动木块压缩弹簧，当其左端至A点时，松手后，木块在弹簧的作用下从A点到D点往复运动，水平面光滑，不计空气阻力，请在乙图的横线上写出木块动能最大的位置（A、B、C、D哪个点？），并在图中画出木块动能最大时的受力示意图。
六、简答题
22．拦河大坝使上游的水位升高（如图），提高水的重力势能。水从大坝的上游流下时冲击水轮机发电，水的势能最终转化为电能。瑞士的大笛克桑斯大坝高285m，我国葛洲坝水电站的拦河坝高70m。有人说前者水的重力势能比后者的大，能够这样简单地得出结论吗？为什么？
七、综合题
23．百善孝为先，孝敬长辈可以从生活中的小事做起，冬天来临，小周用自己的零花钱给奶奶购买了一个暖手袋。根据使用说明，他将质量为0.5kg，温度为75℃的水转入暖手袋，使用一段时间后，水的温度降低到35℃。
（1）暖手袋里面装热水取暖，是利用了水___________大的性质（选填“比热容”或“密度”），这里是通过___________方式改变了水的内能（选填“做功”或“热传递”）；
（2）求这段时间水放出了多少热量。[]( )
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参考答案：
1．D
【详解】A．重力势能与物体的高度、质量有关。跳台滑雪运动员在空中下落的过程中，质量不变，高度降低，重力势能减小。故A错误；
B．短道速滑运动员在转弯滑行的过程中，运动方向一定发生改变，所以运动状态一定改变。故B错误；
C．冰壶运动员掷出去的冰壶向前运动时，会受到冰面的摩擦力，一部分机械能转化为内能，所以冰壶的机械能减小。故C错误；
D．动能与物体的质量、速度有关。冰球运动员用球杆推着冰球使其水平滑动的过程中，冰球的质量不变，若冰球受到的推力和阻力是一对平衡力，做匀速直线运动时，冰球在运动过程中速度不变，那么冰球的动能就会不变。故D正确。
故选D。
2．B
【详解】AB．若
由图乙得，吸收相同的热量，a的温度升高幅度大，由知，a的比热容较小，b的比热容较大，即
故A错误，B正确；
CD．若
由图乙得，吸收相同的热量，a的温度升高幅度大，由知，a的质量较小，b的质量较大，即
故CD错误。
故选B。
3．A
【详解】因铜和铝的质量、温度均相同，c铝>c铜，所以根据Q=cmt可知，当它们放出相同的热量后，铜降低的温度值比铝降低的大，所以铝的温度会高于铜的温度，放在一起，热量由铝块传给铜块。故BCD不符合题意；A符合题意。
故选A。
4．D
【详解】因甲、乙两球吸收相同的热量后，甲球可把热量传给乙球，所以，甲球的末温大于乙球的末温，因两球的初温相同，所以，甲球的温度变化量大，即t甲＞t乙；
由Q吸=cmt可得，
且Q吸相等，t甲＞t乙，所以
c甲m甲＜c乙m乙
由选项可知，ABC均可能，而D不可能。
故选D。
5．B
【详解】A．光的反射属于光现象，不是机械运动，故A不符合题意；
B．树叶从树上掉下来，树叶的位置发生了改变，属于机械运动，故B符合题意；
C．夏天闻到阵阵花香，是分子的无规则运动，不是机械运动，故C不符合题意；
D．秋天树叶变黄了，是自然现象，不是机械运动，故D不符合题意。
故选B。
6．B
【详解】由于物体的温度高，分子运动剧烈，故影响分子无规则运动剧烈程度的是物体温度的高低．故选B.
【点睛】要解答本题需掌握：一切物质的分子都在不停地做无规则运动，且温度越高，分子运动越剧烈．
7．B
【详解】液体很难被压缩，反映了液体分子间存在斥力，且斥力较气体大，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
8．A
【详解】AB．物体吸收热量，内能一定增加，但温度不一定升高，如晶体的熔化过程，故A正确、B错误；
C．物体温度越高,含有的热能越多，热量是过程量，不能用具有、含有等描述，故C错误；
D．晶体在熔化过程中持续吸热，物体内能增加时，但温度保持不变，故D错误。
故选A。
9．B
【详解】A. 晃动试管，沙子和沙子之间摩擦做功，通过做功的方式改变了沙子的内能，沙子温度升高，故A错误；
B. 烧水时，水从试管和酒精灯的火焰处吸热，温度上升，是通过热传递的方式改变了物体的内能，故B正确；
C. 汽油机汽缸内混合物被压缩，是活塞对混合气体做功改变了内能，故C错误；
D. 摩擦使笔杆变热，是通过摩擦做功的方式，改变了物体的内能，故D错误．
10．B
【详解】A．利用水作为发动机的冷却液，是因为相等质量的水，吸收相等的热量后，由于水的比热容大，则水升高的温度会更低一些，故A错误；
B．热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关，故B正确；
C．汽油机的压缩冲程中，活塞压缩气体，机械能转化为内能，故C错误；
D．由于热机在工作过程中总有能量损失，所以汽油机的效率不可能达到100%，故D错误。
故选B。
11．A
【详解】A．同一物体的质量和状态均相同，温度越高，其内能越大，故A正确；
B．把0℃的冰块加热熔化成0℃的水，该过程中冰吸收热量，其内能会增加，温度不变，故B错误；
C．用力搓手，由于需要克服摩擦力做功，所以手发热是通过做功的方式增加手的内能，故C错误；
D．杯子里的水可以任意倒出，说明水具有流动性，不能说明分子间没有引力，故D错误。
故选A。
12．C
【详解】A．搓手取暖是通过做功的方式增大内能的，故A不符合题意；
B．用火烧水是通过热传递的方式增大内能的，故B不符合题意；
C．水蒸气将塞子冲出的过程中内能转化为机械能，所以内能减少，故C符合题意；
D．压缩空气时，机械能转化为内能，空气内能增大，故D不符合题意。
故选C。
13．A
【详解】A．固体分子间有间隙，但是很难被压缩，表明固体分子间存在斥力，故A正确；
B．小米与大豆放在一起总体积变小，是因为物体间存在空隙，而不能说明分子间有间隔，故B错误；
C．热量是过程量，不能说含有或者具有热量，故C错误；
D．一定量的冰熔化成水的过程中吸收热量、温度不变、内能增加，故D错误。
故选A。
14．C
【详解】保鲜运输冰袋中的冰熔化成水，物质的状态发生变化，水的质量不变，体积变小，密度变大，比热容变大．
15． 4.2×105 1.2×106 35%
【详解】[1]水吸收的热量
[2]煤气燃烧放出的热量
[3]煤气灶烧水的效率
16． 做功 火花塞
【详解】[1][2]汽油机顶部是火花塞，柴油机顶部是喷油嘴；由图示可知，此冲程中两气门闭合，火花塞点燃，活塞向下运动，所以是做功冲程。
17． 小于 变小 减小 静止
【详解】[1]负压病房是使病房内的气压小于外界的大气压强，这样病房内的病毒细菌就不会扩散到外界。
[2]氧气瓶内的体积是一定的，氧气用一段时间后质量就少了，根据，故密度变小。
[3]消毒车在水平路面上匀速行驶并向外喷洒消毒液的过程中，消毒车的速度不变、高度不变，但质量减小，则动能和重力势能均减小，故机械能减小。
[4]司机相对于消毒车的位置没有变化，故司机是静止的。
18． 25 空气 惯性
【详解】[1]飞轮转速3000r/min=50r/s表示每秒飞轮转动50圈，而每2圈有4个冲程，对外做功1次，所以1s内完成100个冲程、对外做功25次；
[2]汽油机吸入汽缸的是空气和汽油的燃料混合物，而柴油机吸入汽缸的只有空气；
[3]四冲程内燃机工作时，只有在做功冲程中将燃料燃烧产生燃气的内能转化为机械能，为内燃机工作提供动力，其它三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的。
19． 加热时间 小 乙
【详解】（1）[1]由于两个加热器相同，相同时间产生的热量相同，故甲乙两种液体吸收热量的多少可通过加热时间来反映。
（2）[2]如图所示，加热相同的时间，即吸收相同的热量，甲液体的温度上升的多，根据可知，等质量的两种液体，甲的温度变化比乙的温度变化大，则甲的比热容比乙小。
[3]由于乙的比热容大于甲的比热容，等质量的甲乙两种液体，在改变相同温度时乙放出或吸收的热量比甲更多，故若从甲乙液体中选取作为暖手袋的供热物质，则应选乙。
20．（1）；（2）；（3）
【详解】解：（1）汽车行驶的路程
（2）汽车匀速行驶，受到的阻力和牵引力大小相等。由可知
（3）汽油完全燃烧放出的热量
汽车发动机的效率
答：（1）汽车行驶的路程为；
（2）汽车受到的阻力为；
（3）汽车发动机的效率为。
21．
【详解】水平面光滑，水平面对运动的木块没有摩擦力的作用，不计空气阻力。轻质弹簧原长为l，推动木块压缩弹簧，当其左端至A点时，弹簧的形变程度最大，弹簧的弹性势能最大，松手后，木块向右运动，弹性势能转化为动能（机械能守恒），当运动到C点时，弹簧的伸长长度为0，弹性势能完全转化为木块的动能，即木块在C点时动能最大；木块在C点时不受弹力的作用，故只受水平面施加的支持力F及重力G的作用，作用点在木块的重心，如下图所示：
22．见解析
【详解】不能。因为水库中水的重力势能大小与水的质量和高度有关，虽然大笛克桑斯大坝比葛洲坝拦河坝高，但我们并不知道水库中水量的多少，所以不能简单地得出结论。
23． 比热容 热传递
【详解】（1）[1][2]暖手袋里面装热水取暖，是利用了水比热容大的性质，因为相同条件下，放出相同热量，水降低的温度较少。这里是暖水袋将热量传递给手，水的内能减少，是通过热传递方式改变了水的内能。
（2）[3]这段时间水放出热量
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