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机械能和内能
（时间：45分钟 满分：100分）
图1
一、选择题（每题3分，共36分）
1. 如图1所示，小明在玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，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，弹性势能增大
C.重力势能减小，弹性势能减小
D.重力势能增大，弹性势能减小
2. 下列有关机械能的说法中正确的是（ ）
A．只要有力对物体做功，物体的机械能就改变
B．在平衡力作用下运动的木块的动能保持不变
C．推出的铅球在下落过程中增加的动能是由重力势能转化来的
D．如果物体通过的路程与所用时间的比值不变，则物体的机械能不变
3. 关于内能、热量和温度，下列说法中正确的是( )
A.温度低的物体可能比温度高的物体内能多
B.物体内能增加，温度一定升高
C.物体内能增加，一定要从外界吸收热量
D.物体温度升高，它的热量一定增加
4. 下列事件中，不属于用做功改变物体内能的是( )
A.用气筒给自行车车胎打气，气筒壁会发热
B.用手反复弯折铁丝，弯折处发热
C.冬天屋内用暖气取暖，屋内温度升高
D.冬天两手摩擦，手感到暖和
图2
5. 关于比热容，下列说法正确的是（ ）
A.物体的比热容跟物体吸收或放出的热量有关
B.物体的比热容跟物体的温度有关
C.物体的质量越大，它的比热容越大
D.物体的比热容与温度、质量都没有关系
6. 将质量相同的三块金属甲、乙、丙加热到相同的温度后，放到表面平整的石蜡上。经过一定时间后，观察到的现象如图2所示，则三块金属的比热容（ ）
A.甲最大 B.乙最大
C.丙最大 D.一样大
7. 由于国际原煤价格上涨，少数不法商人把一种黑色石头掺在优质煤中高价出售，客户为了不上当受骗，辨别煤中是否有掺杂的最恰当的方法是检测下面哪一个物理量( )
A.质量 B.温度 C.热值 D.比热容
8. 下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及的主要能量转化情况。对图中①②③④的补充正确的是（ ）
吸气冲程
→
① ②
→
③ ④
→
排气冲程
A.①做功冲程 ②内能转化为机械能 ③压缩冲程 ④机械能转化为内能
B.①压缩冲程 ②内能转化为机械能 ③做功冲程 ④机械能转化为内能
C.①压缩冲程 ②机械能转化为内能 ③做功冲程 ④内能转化为机械能
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D.①做功冲程 ②机械能转化为内能 ③压缩冲程 ④内能转化为机械能
9. 50 g 80 ℃的水和80 g 50 ℃的水相比较，下列说法中正确的是( )
A.50 g 80 ℃的水具有的热量多 B.80 g 50 ℃的水具有的热量多
C.两者具有相同的内能 D.两者具有相同的比热容
10. 下列说法中，错误的是( )
A.在四冲程内燃机中，只有做功冲程对外做功
B.热机排出的废气、产生的噪声，都会污染环境
C.因为汽油的热值比柴油的高，所以汽油机的效率比柴油机高、对环境污染小
D.内燃机中，是靠连杆和曲轴将活塞的往复运动变成曲轴的转动
11. 跑步机是人们比较常见的用于锻炼身体的体育器材。人在跑步机上可以实现快走或跑步动作，达到锻炼身体的目的。下面关于人在跑步过程中的叙述，错误的是( )
A.人对跑步机做了功
B.人对跑步机没有做功
C.人体消耗的能量一部分转化为跑步机的内能
D.脚底与跑步机间有摩擦作用
12. 骑自行车下坡时，尽管不踩脚踏板，速度还是越来越大，其原因是( )
A.摩擦力越来越小 B.惯性越来越大
C.势能转化为动能 D.重力越来越大
图3
二、填空题（每空1分，共22分）
13. 在市政建设施工中，我们经常看见工人用切割机切割水泥路面，工人师傅在施工时要不断向锯片上浇水，否则会很快损坏锯片(如图3所示)，这是由于锯片在切割路面时不断__________，使锯片的内能增加，温度升高。向锯片浇水，是通过_______的方式使其内能减少，温度降低。
14. 炎热的夏天中午，在阳光的照射下，海水的温度明显低于海滨浴场内沙子的温度，其原因是__________。
15. 我国许多城市都建有大型绿地，绿地中的人工湖具有“吸热”功能，盛夏时节能大大减弱周围地区的“热岛效应”。若某一人工湖湖水的质量为l.0×l07 kg，水温升高2 ℃，则湖水吸收的热量为______J。若这些热量被同等质量的沙石吸收(c沙石＜c水)，则沙石升高的温度将_____2 ℃(选填“大于”“等于”或“小于”)。
16. 热机是把______能转化为______能的装置。常见的内燃机有______机和______机两种。
17. 焦炭的热值是3.0×107 J／kg，它表示的意义是______________。现有5 kg焦炭，完全燃烧2 kg焦炭后，剩下的3 kg焦炭的热值是___________。
18. 在热机的各种热损失中，_______带走的能量最多。设法利用_______的能量，是提高热机效率的重要措施。
19. 我国地热资源十分丰富，已经发现的天然温泉就有2 000处以上，温泉水的温度大多在60 ℃以上。l00 kg的温泉水从60 ℃降到20 ℃放出的热量是__________J，相当于_______m3的煤气完全燃烧所放出的热量。[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，煤气的热值为1.8×107 J/m3]
20. 一架执行人工降雨任务的飞机，沿水平方向匀速飞行，并不断向下抛撒“液氮”，在此过程中，飞机的动能逐渐_______，重力势能逐渐_________，机械能逐渐______；上述过程中飞机的动能和重力势能之间_______(选填“有”或“没有”)相互转化。
21. 随着人们生活水平的提高，轿车已逐步进入我国普通百姓家中，已知某国产轿车每行驶l00 km消耗8 L汽油。(1 L=1×l0-3 m3，汽油的密度为0.71×103 kg/m3
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，热值为4.6×107 J／kg)，则：
(1)10 kg汽油完全燃烧时所产生的热量是_______J。
(2)该汽车行驶100 km消耗的汽油的质量是_______kg。
(3)当该汽车以50 kW的功率在平直公路上以72 km／h的速度匀速行驶时，它所受到的阻力等于________N。
三、简答题（每题6分，共12分）
22. 在我国某些地区的农村，人们往往习惯住火炕，火炕的表面用较厚的黄泥抹平，而不用水泥，你知道这是为什么吗？
23. 乙醇汽油作为汽车的燃料，它是由粮食及各种植物纤维加工成的燃料——乙醇，与汽油按一定比例混配形成的。乙醇汽油作为一种新型清洁燃料，可以有效降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物的排放，是目前世界上可再生能源的发展重点。
(1)根据题目提供的信息，说明用乙醇汽油代替汽油的好处。(至少写出一条)
(2)乙醇汽油与普通汽油相比，谁的热值高呢?请设计一个实验来比较它们的热值,要求写出实验方法。(实验所需的器材，如安全燃烧汽油的装置，都可由实验室提供)
图4
四、计算、探究题（24题6分，25题8分，26题16分，共30分）
24. 如图4所示，用活塞式打气筒为自行车轮胎打气的过程中，会发现气筒的上部筒壁只是略有发热，而打气筒的下部筒壁，特别是底部附近筒壁的温度较高，甚至烫手。对于筒壁发热现象，有两个方面的原因：
a.打气时活塞压缩气体做功使气体的内能增加，升温的气体通过热传递使筒壁温度升高；
b.打气过程中活塞与筒壁之间不断地摩擦生热，使筒壁的内能增加、温度升高。
这两个使筒壁发热的原因中有一个是主要原因。根据上述筒壁发热现象的描述：
(1)你猜想________是主要原因(选填“a”或“b”)；
(2)你猜想的依据是：_____________________________________________。
25. 小明家煮饭、烧水使用的是管道天然气，已知天然气的热值为4.5×107 J／m3
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，放出的热量有50％被有效利用，现要将初温为25 ℃的水加热到100 ℃，需要完全燃烧0.03 m3的天然气，则能加热水的质量为多少?[水的比热容]
26. 太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一，某品牌太阳能热水器每小时平均接收4.2×106 J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100 kg、初温为20 ℃的水温度升高到40 ℃。求：
（1）热水器中的水吸收的热量；［水的比热容］
（2）热水器5小时内接收到的太阳能；
（3）热水器的效率;
（4）若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（煤气的热值=4.2×107 J/kg，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收）
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s第十二章 机械能和内能 检测题参考答案
1. A 解析：弹簧在压缩过程中，由题图所示可知：小明的高度在下降，弹簧形变(压缩)量变大，故小明重力势能减小，弹簧的弹性势能增大。
2. BC 解析：有力对物体做功，物体的机械能不一定改变，如钻木取火时，对木头做功，木头的内能增大，但机械能不变，A选项错误；在平衡力作用下运动的木块将做匀速直线运动，故动能保持不变，B选项正确；铅球在下落的过程中，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能，C选项正确；运动的路程和所用时间的比值不变，即速度不变，它的动能不变，但机械能不一定不变，如匀速爬坡的汽车，机械能增大，D选项错误。
3. A 解析：物体的内能多少与物体的质量、体积、温度等有关，选项A正确；物体内能增加，可能是因为分子势能增大，也可能是因为分子动能增大，所以温度不一定升高，如液体的沸腾过程，吸收热量，内能增加，但温度不变，选项B错误；改变物体内能的途径有两种，一是热传递，二是做功，选项C错误；物体温度升高，内能一定增加，但不能说热量增加，热量是一个过程量，选项D错误。
4. C 解析：“冬天屋内用暖气取暖，屋内温度升高”是利用热传递的方式改变物体内能的。
5. D 解析：某种物质温度升高（或降低）所吸收（或放出）的热量与物质的质量及温度变化量的比值，叫做这种物质的比热容。比热容反映了物质的吸、放热本领，在物质的状态不变时，同种物质的比热容是一个定值，不同物质的比热容一般不同，比热容的大小与物体吸热或放热的多少无关，与物体的质量、温度等无关。故选D。
6. Ｃ 解析：甲、乙、丙三个物体放到石蜡表面时，初温相等，经过一定时间后，物块的温度降低到环境温度，末温相等。甲、乙、丙温度变化量相同，丙物体下陷最深，熔化的石蜡最多，丙物体放热最多，所以丙物体的比热容最大。
7. C
8. C 解析：压缩冲程中，活塞压缩汽缸内的气体，使气体内能增大，将机械能转化为内能；做功冲程中，燃料燃烧产生高温高压的燃气推动活塞运动，将内能转化为机械能，所以C选项正确。
9. D 解析：50 g 80 ℃的水与80 g 50 ℃的水的内能无法比较，选项C错误。热量是一个过程量，不能说谁的热量多，谁的热量少，选项A、B错误。两者都是水，比热容相等，选项D正确。
10. C 解析：汽油机的效率比柴油机低。
11. B
12. C
13. 做功 热传递
14. 水的比热容远大于沙子的比热容
15. 8.4×1010 大于
16. 内 机械 汽油 柴油
17. 1 kg焦炭完全燃烧放出3.0×107 J的热量 3.0×107 J/kg
18. 废气 废气
19. 1.68×107 0.93
20. 减小 减小 减小 没有 解析：飞机沿水平方向匀速飞行，并不断向下抛撒“液氮”的过程中，高度不变，速度不变，但质量不断减小，所以飞机的动能、重力势能和机械能都减小，动能和重力势能并没有发生相互转化。
21. (1)4.6×108 (2)5.68 (3)2 500
22. 相同质量的黄泥和水泥相比较，在吸收或放出相同热量的情况下，由于黄泥的比热容大于水泥的比热容，故水泥的温度变化大，而黄泥的温度变化小，即有利于保温。
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23. (1)它是清洁燃料，可以有效降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物的排放。
(2)实验方法：
①取等质量的乙醇汽油和普通汽油(适量)，放在安全燃烧的装置里；②取相同的两只烧杯装入温度相同的等质量的水，同时用上述燃烧装置加热，使燃料完全燃烧；③测量加热前、后水的温度；④通过比较水温上升的多少来比较热值的大小。
24. (1)a (2)因为摩擦产生的热是传给整个筒壁，压缩气体产生的热主要是在气筒下端传给筒壁。从题中描述的现象得知，气筒上部只是略有发热，而气筒下端却很热，甚至烫手，所以压缩气体产生的热量使气筒发热应该是主要原因。
25. 解：水吸收的热量为，又因为天然气完全燃烧放出的热量为，由题意可知：，则有：，所需水的质量为：。
26. 解：（1）热水器中的水吸收的热量
（2）热水器5小时内接收到的太阳能
(3)热水器的效率
(4)燃烧煤气放出的热量,由题意得
即，所以
解析：（1）水的质量、初温、末温已知，热水器中的水吸收的热量可由直接求出；(2)每小时太阳能热水器接收的太阳能为，因此5小时接收的太阳能；（3）水吸收的热量是有用的能量，热水器的效率可由求出；（4）煤气燃烧放出的热量完全被水吸收，则，由此便可以求出煤气的质量。
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