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周练2 内能 能量的转化与守恒 热机
一、填空题
1.2025年4月24日，神舟二十号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射。火箭使用某种液态燃料，主要利用这种液态燃料　　　　的特点；在加速升空的过程中，飞船的动能　　　　，机械能　　　　。（后两空均选填“变大”“变小”或“不变”）
2.如图所示，这是　　　　（选填“汽”或“柴”）油机四个工作冲程中的　　　　冲程，该冲程是将　　　　能转化为　　　　能。某单缸四冲程汽油机转速为3 000 r/min，那么1 s内燃气推动活塞做功　　　　次。
3.火龙起舞迎新年!如图所示，这是“打铁花”演出时的情景，工匠师傅用木板将滚烫的铁水打向空中，铁水与空气接触，温度降低，内能　　　　（选填“增大”“不变”或“减小”），这是通过　　　　的方式改变铁水的内能的。
4.如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的硝化棉，快速压下活塞，通过做功使引火仪中气体的内能　　　　（选填“变大”“变小”或“不变”）。当内部硝化棉着火燃烧，引火仪内部气压增大，向上推动活塞做功，此过程与四冲程汽油机的　　　　冲程的能量转化相同。
5.达·芬奇是意大利著名的画家，他曾经设计了一个“永动机”，如图所示。他设计时认为右边的钢球比左边的钢球离轮心更远些，在两边不均衡的作用力下，轮子会沿箭头方向转动不息。你认为达·芬奇的“永动机”　　　　（选填“能”或“不能”）永远转动，你的判断理由是　　　　。
二、选择题
6.下列实例中，改变物体内能的途径与其他三个不同的是 （　　）
A.向手掌哈气，手变热
B.用力搓手，手发热
C.用锯条锯木头，锯条温度升高
D.用手反复弯折铁丝，铁丝弯折处会发热
7.光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图，密闭在气室中的某种气体在光照下会分解，使气室气压增大，推动活塞右移，无光条件下会发生逆反应，控制光照即可实现活塞往复运动。活塞右移过程相当于汽油机的 （　　）
A.吸气冲程
B.压缩冲程
C.做功冲程
D.排气冲程
8.关于物体内能、热量和温度，下列说法正确的是 （　　）
A.物体的内能增加，一定是从外界吸收了热量
B.物体吸收了热量，温度可能不变
C.温度高的物体一定比温度低的物体含有的热量多
D.机械能为0的物体，内能也为0
9.如图所示，这是我国古代发明的取火器模型图，把推杆迅速推入牛角套筒时，套筒内空气被压缩，推杆前端的艾绒立刻燃烧起来。关于这个过程，下列说法正确的是 （　　）
A.主要利用了热传递来改变套筒内空气的内能
B.与热机工作过程中的压缩冲程原理相同
C.艾绒燃烧时，内能转化成化学能
D.将艾绒更换为着火点更高的材料效果更好
三、实验探究题
10.如图，在试管里装一些水，用软木塞塞住试管口后加热使水沸腾，水蒸气会把木塞冲开。
（1）试管内的水温度升高，这是用　　　　的方法增加水的内能。
（2）水蒸气冲开软木塞，水蒸气对软木塞　　　　；水蒸气的温度　　　　（选填“升高”“不变”或“降低”），内能　　　　（选填“减小”“增加”或“不变”），在此过程中水蒸气的内能转化为软木塞的　　　　能。
（3）与内燃机相比，本实验装置中　　　　相当于燃料，　　　　相当于气缸，　　　　相当于活塞，水蒸气把软木塞冲开的过程类似于内燃机的　　　　冲程。
11.根据能量转化与守恒定律，在与外界没有热传递的条件下，物体内能的增加量与外界对物体做功多少相等。为了验证此规律，某兴趣小组设计了如图所示的实验:在容器里装一定质量的水，中间装上带有叶片的转轴，转轴上绕上绳子，绳子另一端通过滑轮与一重物相连；当重物下降时，绳子拉动转轴转动，带动叶片旋转，使容器里的水温度升高，结合水的比热容计算出水增加的内能，以此验证水的内能增加量与重物的重力做功多少是否相等。
（1）为了完成此实验，除已提供测质量的电子天平外，还需要的测量工具有:　　　　、　　　　。
（2）兴趣小组在实验过程中发现，水内能的增加量小于重物做功的大小，请写出造成这种现象的一种原因:　　　　。
（3）改进实验后，获得了如下数据，规律得到验证。
实验 序号 重物质量 /kg 下降高度 /m 升高温度 /℃
1 20 5 0.5
2 20 10 1.0
3 20 15 1.5
4 10 10 0.5
5 30 10 1.5
6 40 10 2.0
若使容器内相同质量水的温度升高2.5 ℃，则25 kg的重物需下降　　　　m。
四、计算题
12.某同学家的太阳能热水器的容量为100 L，在热水器中装满水，在阳光下照射10 h，水升高的温度为60 ℃。已知热水器平均1 h接收的太阳能为5.04×106 J，水的密度为1.0×103 kg/m3，水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃），求:
（1）热水器中水的质量；
（2）热水器中水吸收的热量；
（3）太阳能热水器的能量转化效率。
13.汽车是现代生活中最重要的交通运输工具之一，它与我们的生活走得越来越近了。某单缸汽油发动机气缸的活塞面积是120 cm2，做功冲程中活塞移动的距离是35 cm，气体的平均压强是5×105 Pa，曲轴的转速是300 r/min。求:
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
（2）汽油机每分钟做的功；
（3）汽油机的功率。
参考答案
1.热值大　变大　变大
2.汽　做功　内　机械　25
3.减小　热传递
4.变大　做功
5.不能　违背了能量守恒定律
6.A　7.C　8.B　9.B
10.（1）热传递
（2）做功　降低　减小　机械
（3）酒精　试管　软木塞　做功
11.（1）刻度尺　温度计
（2）装置存在摩擦
（3）20
12.解：（1）由ρ=可得，热水器中水的质量：
m=ρV=1.0×103 kg/m3×100×10-3 m3=100 kg
（2）热水器中的水10 h吸收的热量：
Q=cmΔt=4.2×103 J/（kg·℃）×100 kg×60 ℃=2.52×107 J
（3）热水器经过10 h阳光的照射接收的太阳能：
E=5.04×106 J/h×10 h=5.04×107 J
则热水器的能量转化效率：
η=×100%=×100%=50%
13.解：（1）由p=得，做功冲程中燃气对活塞的平均压力：
F=pS=5×105 Pa×0.012 m2=6 000 N
（2）气体每次膨胀对活塞做功：
W=Fs=6 000 N×0.35 m=2 100 J
300 r/min表示每分钟曲轴转动300转，每两转对外做功一次，所以每分钟做功150次，汽油机每分钟做的功：
W'=150W=150×2 100 J=3.15×105 J
（3）汽油机的功率：
P===5 250 W

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