第十一讲机械能和内能命题点一热学知识综合题类型一概念、生活、热点信息类1.关于人类对世界的探索和认识，下列说法正确的是( )A. 原子由原子核和核外电子组成，原子核不可再分B. 对分子运动的研究只能借助光学显微镜C. 伽利略利用自制的望远镜进行了大量天文观测，支持了哥白尼的“日心说”D. 构成宇宙的星系有的是运动的，有的是静止的2.对热学概念的理解，下列说法正确的是( )A. 水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，表示1 kg的水温度升高(降低)1 ℃吸收(放出)4.2×103 J的热量B. 热量是指物体具有能量的多少C. 温度高的物体具有的内能一定多D. 热值大的燃料完全燃烧放出的热量一定多3.西安浐灞国家湿地公园里，水泊点点，碧水云影，花香四溢，柳枝摇曳．关于公园里的自然现象，下列分析正确的是( )A. 水中的“白云”，是光的折射形成的B. 花香四溢，说明了分子在不停地运动C. 摇曳的柳枝，相对于地面是静止的D. 湿地能影响周边的气温，主要是因为水的比热容小4.下列说法中正确的是( )A. 航天器返回舱外表面的材料，具有良好的耐高温性和隔热性B. 热值越大的燃料，燃烧时放出的热量越多C. 原子内电子、质子、中子是均匀分布的D. 太阳系、银河系、地球、月球是按空间尺度由大到小排列的5.关于生活和自然中蕴含的物理知识，下列说法中正确的是( )A. 使用天然气作燃料，燃烧越充分，热值越大B. 汽车发动机采用水进行冷却，是利用了水的比热容较大的属性C. 西岳华山海拔高，山顶上的气压低，水的沸点高D. 为地球带来光明和生机的太阳能是不可再生能源6.下列说法中，不符合．．．事实的是( )A. 电子的发现，说明了原子是有结构的B. 固体、液体很难被压缩，表明分子之间存在着斥力C. 酒精与水充分混合后的总体积减小，说明分子间有间隙D. 物体温度为0 ℃时，其内能为零7.关于生活中蕴含的物理知识，下列说法中错误．．的是( )A. 内陆地区比沿海地区昼夜温差大的主要原因是水的比热容较大B. 光照射到黑板上发生漫反射时不遵循反射定律C. 水银体温计的工作原理应用了液体热胀冷缩的性质D. 擦火柴时，是通过做功改变了火柴的内能8.双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料．以下说法正确的是( )A. 燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多B. 以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100%C. 在压缩冲程中，燃料混合物的温度升高，内能增大D. 汽油与天然气相比，燃烧时汽油对环境的污染较小9.下列说法错误．．的是( )A. 用筷子夹菜时，筷子是费力杠杆B. 扫地时尘土飞扬，说明分子在做热运动C. 太阳、地球、乒乓球、分子、电子是按物体尺度由大到小排序的D. 相距较近的两艘船平行向前快速行驶时容易相撞，是因为流体压强与流速有关10.火箭常用液态氢作燃料，相同质量的氢和汽油完全燃烧，氢放出的热量约为汽油的3倍．下列说法正确的是( )A. 火箭发动机是一种热机B. 氢的热值约为汽油热值的三分之一C. 火箭上升时，以发射塔为参照物，火箭是静止的D. 火箭加速上升过程中，机械能保持不变11.以下说法错误．．的是( )A. 我们闻到丁香花的香味是因为分子在不停地做无规则运动B. 原子是由原子核和核外电子构成的C. 天然气的热值是4.4×107 J/kg，表示天然气燃烧时放出的热量是4.4×107 JD. 物体吸收热量温度不一定升高12.图示为“长征六号”运载火箭，它首次采用了我国最新研制的大推力液氧煤油发动机．第12题图①煤油燃烧过程中，其热值大小________．②火箭起飞时，煤油燃烧产生大量高温高压的燃气，燃气对火箭的推力达1.2×106 N，这个力可举起质量为________ t的物体(g取10 N/kg)．③燃气对火箭做功，燃气的内能会________(选填“增大”“减小”或“不变”)．【延伸】以下说法中正确的是( )A. 生活中电壶塞有时会自动弹起来，壶塞变大的机械能是由水的内能转化而来的B. 电壶塞自动弹起后，壶内水蒸气的内能增大，温度降低C. 壶口冒出的“白气”，是汽化而来的D. 电壶塞弹起的过程相当于内燃机的排气冲程类型二新科技、小制作类13.如图所示是某老师的自制教具，他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，实验时从瓶口喷第13题图入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸筒即刻飞出．关于此实验，分析不正确．．．的是( )A. 酒精不完全燃烧时热值不变B. 能闻到酒精的气味说明分子在永不停息地做无规则运动C. 燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的压缩冲程D. 纸筒飞出后瓶内气体的内能减小，温度降低14.有一种“背负式”割草机，它由四冲程汽油机带动锯齿刀片转动割草，对汽油机和割草情景的分析，下列说法不正确．．．的是( )A. 汽油机的四个冲程是指吸气、压缩、做功和排气冲程B. 四冲程汽油机的做功冲程将内能转化为机械能C. 割草时能闻到青草味说明分子在永不停息地做无规则运动D. 割草时草屑飞舞是因为受到惯性的作用15.有一种陶瓷激光器将有望取代火花塞为汽车发动机点火．这种激光器在气缸内可以点燃更多的汽油和空气混合物，增加燃烧的彻底性. 则下列说法错误．．的是( )A. 使用陶瓷激光器可以减少环境污染B. 燃料的燃烧越充分，说明燃料的热值越高C. 使用陶瓷激光器可以提高发动机的效率D. 激光具有光束高度集中、能量大的特点第15题图16.如图所示是内置发电系统和一个LED灯的发电足球．踢球时，球体的运动带动线圈在磁场中运动而发电．踢球30 min，LED灯就能照明3 h．该足球发电过程将________能转化为电能，照明过程中LED灯主要将电能转化为________能．第16题图17.科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度________(选填“升高”“降低”或“不变”)，其内能________(选填“增大”“减小”或“不变”)，这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的________．为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是________冲程．18.有一种节能锅，如图所示．它由内锅和外锅组成，内锅底部固定有一个用特殊材料制成的物块，烹饪食物时，先把内锅置于火上加热，待内锅里的水沸腾．物块被烧红时关闭火源，立即把内锅放在外锅里密闭，烧红的物块继续给食物加热，直到食物被煮熟，要放出更多的热量，此物块应该具有质量________、比热容________的特点．第18题图命题点二基础小实验19.如图所示，在探究物体动能大小与什么因素有关的实验中，通过比较小球推动木块____________反映小球动能的大小．第19题图20.如图所示，在探究不同物质的吸热本领是否相同的实验中，水和煤油升高相同的温度所吸收热量的多少是通过______________来反映的．第20题图21.如图所示的实验现象说明分子在永不停息地做___________________________________________________________．第21题图22.如图所示，双手反复弯折铁丝，弯折处的温度升高，说明做功可以____________________．第22题图23. (1)图甲研究__________________．(2)图乙研究________________________________________．第23题图【延伸】图甲的空气压缩引火仪底部放一小块干燥棉絮，用力将活塞压下，完成点火实验，说明__________可以改变内能；图乙的电子式火花发生器点火爆炸实验中，点燃盒中酒精蒸气，产生的燃气将塑料盒盖喷出很远，说明________能可以转化为________能，它与四冲程汽油机的________冲程能量转化相同．延伸题图命题点三创新实验题24.炎热的夏天，小丽看着身边不同颜色着装的行人，她想不同颜色的衣料吸热能力是否相同呢？于是小丽与同学们选用了白炽灯、五支相同的温度计、五个相同的纸筒、秒表等器材进行探究．第24题图(1)如图所示为同学们设计的实验装置．他们将五个纸筒分别涂成不同的颜色并把温度计密封在各纸筒中，在桌面上将纸筒均匀摆放在所画圆的圆周上，白炽灯沿圆的中心轴线悬挂．这样做可使白炽灯提供给每个纸筒的________相同．小丽通过观察各纸筒中__________________的变化来判断不同颜色物体的吸热能力是否相同．(2)实验时，读取各温度计的初始温度后，点亮白炽灯，开始计时.3 min后，他们将各纸筒在原位置转动180°，这样做的目的是为了使各纸筒_____________________________________________________________________．(3)6 min后，熄灭灯泡的同时，同学们迅速读取了每支温度计的示数，并将实验数据记录如下：纸筒颜色黑红绿蓝白初始温度/℃25 25 25 25 256 min后的温度/℃31 28 29 29 27分析表中数据可以得出的结论是：其他条件一定时，________________________________________________．(4)请你指出该实验中的一处不足________________________________；并针对此不足提出一条改进意见_____________________________________________________________________．(5)本次实验结论在实际中的应用非常广泛，如为提高太阳能热水器集热管的吸热能力，通常将它涂成黑色．请你也列举一个实例_____________________________________________________________________．命题点四热学综合计算类型一电热综合25.如图所示为一款利用高温水蒸气熨烫衣服的便携式挂烫机，它的正常工作电压为220 V，水箱装水最多0.3 kg，加热功率有大、小两个挡位．设计师最初设计的内部电路有如图甲、乙两种接法，其中电热丝R1＝56 Ω，R2＝44 Ω.第25题图(1)高温水蒸气熨烫衣服时，水蒸气遇到衣服迅速________成小水珠，放出热量，将衣服熨平(填物态变化名称)．(2)如果选择甲电路，电路中最大电流为________A；如果选择乙电路，电路中最大电流为________A，由于两个电路中所选熔断器里的熔丝允许通过的最大电流为8.2 A，故设计师最终选择了甲电路．(计算结果保留一位小数)(3)请分别计算这款挂烫机两个挡位的额定功率．(4)若将水箱中0.22 kg的水从25 ℃加热到100 ℃，挂烫机至少需要加热多长时间？[水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)]类型二力热综合26.图示为农用耕地机，它以柴油机作为动力装置. 耕地机在额定功率下工作，某次耕地的平均速度是1.4 m/s，受到的阻力为6 300 N，工作时间为2 h. 计算并回答下列问题．(1)此次耕地过程中，耕地机所做的功是多少？功率是多大？(2)若耕地机的效率为25%，此次耕地消耗柴油的质量是多少？(柴油的热值为4.3×107 J/kg)(3)如果土地需要耕作得更深些，耕地机以额定功率工作，耕地的速度如何变化？请简要说明理由．第26题图26.某款新型电动轿车，每充一次电，锂离子电池储存的能量为50 kW·h，可供该车连续行驶300 km，其最高车速可达250 km/h.(1)电动轿车的顶部向上凸起，当它高速行驶时，车顶的气压比车底的气压________．(2)若该车以108 km/h的速度匀速行驶10 min，通过的路程是多少？(3)该车连续行驶100 km消耗的电能相当于完全燃烧多少升柴油产生的热量．(q柴油＝4.3×107 J/kg，ρ柴油＝0.85×103 kg/m3，计算结果保留两位小数)答案：1. C 【解析】原子是由原子核和核外电子组成的，原子核是由质子和中子组成的，A错误；直接观察分子的运动需要电子显微镜，而我们还可以通过扩散等宏观的现象间接研究分子的运动，B 错误；伽利略利用自制的望远镜进行了大量的天文观测，支持了哥白尼的“日心说”，C正确；宇宙中运动是绝对的，静止是相对的，宇宙中所有的星系都是运动的，宇宙处在不断地运动和演变中，D错误．故选C.2. A 【解析】水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，它表示的物理意义是：1 kg的水温度升高(或降低)1 ℃所吸收(或放出)的热量是4.2×103 J，故A正确；热量是指物体通过热传递的方式所改变的内能，故B错误；同一种物体，温度高的物体具有的内能一定多，故C错误；由公式Q＝mq可知：质量相同的两种燃料，完全燃烧时，热值大的，放出的热量多，故D错误．故选A.3. B 【解析】选项解读正误A 水中的“白云”是云在水中的倒影，是光的反射形成的×B 花香四溢说明了分子在不停地做无规则运动√摇曳的柳枝相对于地面的位置发生了变化，所以以地面为参照物，C×柳枝是运动的湿地水多，由于水的比热容大，吸收和放出的热量多，所以能影×D响周边的气温4. A 【解析】航天器返回舱在返回地面的过程中，返回舱的外表面与大气层摩擦，温度会很高，所以返回舱外表面的材料应具有良好的耐高温性，为了防止返回舱内的温度过高，返回舱外表面的材料还应具有良好的隔热性，故A正确；热值反映了燃料的放热能力，燃料燃烧时放出的热量除了与热值的大小有关，还与燃料的质量有关，故B错误；原子是由原子核与核外电子组成的，原子核又分为质子和中子，质子和中子在原子核内，电子绕原子核运动，故C错误；银河系包含太阳系，银河系的空间尺度大于太阳系，故D错误．故选A.5. B 【解析】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、放出热量的多少以及燃烧温度的高低等均无关系，故A错误；因为水的比热容较大，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以汽车发动机冷却用水作为冷却物质，故B正确；西岳华山海拔高，山顶上的气压低，水的沸点较低，故C错误；太阳能是能够源源不断地从自然界得到的能源，属于可再生能源，故D错误．故选B.6. D 【解析】电子的发现说明原子是由原子核和核外电子构成的，即原子是有结构的，所以A选项符合事实；由于分子间存在着斥力，所以固体、液体很难被压缩，所以B选项符合事实；由于分子间有间隙，酒精与水充分混合后彼此进入对方，使总体积减小，所以C选项符合事实；一切物体都具有内能，物体温度为0 ℃时也具有内能，所以D选项不符合事实．故选D.7. B 【解析】本题考查了利用水的比热容解释现象、光的反射定律、液体温度计的工作原理以及改变物体内能的方式．由于水的比热容大于沙石、泥土的比热容，所以在吸收(或放出)一定的热量时，水的温度变化不大，所以沿海地区的昼夜温差小，而内陆地区的昼夜温差大，故A正确；不论是镜面反射还是漫反射，都遵循光的反射定律，故B错误；液体温度计利用了液体热胀冷缩的性质，故C正确；擦火柴时，要克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，从而使内能增加，故D正确．故选B.8. C 【解析】由Q放＝mq可知，燃烧时放出的热量与燃料的热值和质量有关，故A错误；以天然气为燃料时，仍有热量散失、仍需克服摩擦做额外功，其机械效率不可能达到100%，故B错误；在压缩冲程中，对燃料混合物做功，使其温度升高，内能增大，故C 正确；使用天然气作燃料的目的是其对环境污染小、成本低，故D 错误．故选C.9. B 【解析】筷子的动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，A 不符合题意；尘土飞扬，这是沙土的运动，是固体小颗粒的运动，属于机械运动，不是分子的热运动，B 符合题意；分子是由原子组成，原子是由原子核和电子组成，排序正确，C 不符合题意；两艘船平行向前快速行驶时，两艘船之间的空气流动速度增大，压强减小，两艘船外侧的压强不变，船外侧的压强大于船内侧的压强，两艘船在压强差的作用下，容易相撞，D 不符合题意．故选B.10. A 【解析】火箭发动机是靠燃烧燃料获得动力的，属于热机，A 正确；氢的热值是1.4×108 J/kg ，汽油的热值是4.6×107 J/kg ，氢的热值约为汽油热值的三倍，B 错误；火箭发射时，火箭离发射塔的距离越来越大，以发射塔为参照物，火箭是运动的，C 错误；火箭加速上升时，质量一定，速度变大，动能变大，高度变大，重力势能变大，机械能变大，D 错误．故选A.11. C 【解析】本题考查分子动理论、内能的知识点．闻到丁香花的香味是因为分子永不停息地做无规则运动，A 不符合题意；原子是由原子核和核外电子构成的，B 不符合题意；天然气的热值为4.4×107 J/kg ，是指每千克天然气完全燃烧放出4.4×107 J 的热量，C 符合题意；物体吸收热量，如果同时对外做功，温度也会下降，D 不符合题意．故选C.12. ①不变 ②120 ③减小 【解析】①热值是燃料的一种特性，与燃料的质量和是否完全燃烧无关，故煤油燃烧过程中，其热值大小不变．②1.2×106 N 的力可以举起的物体的质量是m ＝G g＝F g ＝1.2×106 N 10 N/kg＝1.2×105 kg ＝120 t ．③火箭属于热机，燃气推动火箭做功，把内能转化为机械能，故燃气的内能会减小．【延伸】A 【解析】电壶塞有时会自动弹起来，是由于壶内的水蒸气对壶塞做功，将水蒸气的内能转化为壶塞的机械能，此时水蒸气的内能减小，温度降低，A 正确，B 错误；壶口冒出的“白气”是空气中的水蒸气遇冷变成的小水珠，是液化现象，C 错误；电壶塞弹起的过程相当于内燃机的做功冲程，D 错误．故选A.13. C 【解析】酒精的热值是指单位质量的酒精完全燃烧放出的热量，与燃烧程度无关，故A 正确；能闻到酒精气味是因为酒精分子在不停地做无规则运动，故B 正确；电火花打火使酒精气体燃烧膨胀做功，使内能转化为纸筒的机械能，与内燃机的做功冲程相似，故C 错误；纸筒飞出后，瓶内气体的内能转化为纸筒的机械能，内能减小，温度降低，故D 正确．故选C.14. D 【解析】汽油机的四个冲程包括吸气、压缩、做功和排气四个冲程，其中只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，故A 、B 正确，不符合题意；割草时能闻到青草味，说明了气体分子在永不停息地做无规则运动，故C正确，不符合题意；惯性是物体本身的一种固有属性，它不是力，故不能说成“受到惯性的作用”，这种说法是错误的，故D不正确，符合题意．故选D.15. B 【解析】根据题中信息，用陶瓷激光器点燃内燃机的气缸内的混合物，可增加燃烧的完全性，能减少环境污染，即A正确；由于热值是燃料本身的一种属性，所以只要燃料确定，其热值是不变的，即B错误；由于此方法可使气缸内的混合物燃烧得更充分，即燃烧相同的燃料，其释放的热量会变大，所以效率变高，即C正确；根据激光的特点可知，激光光束高度集中目能量大，D 正确．故选B.16. (每空1分，共2分)机械光【解析】踢球时球运动具有机械能，球体带动线圈运动产生电，这是将机械能转化为电能，LED灯通电时发光是将电能转化为光能．17. (每空1分，共4分)降低减小效率排气【解析】在做功冲程中，高温气体迅速膨胀对活塞做功，气体的内能减小，转化为机械能；在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度降低内能减小；这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的效率；一个工作循环最后一个冲程是排气冲程，所以为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是排气冲程．18. (每空2分，共4分)大大【解析】由Q放＝cmΔt可知，物体降低相同的温度，要放出更多的热量，需要物体的质量大、比热容大．19. 移动的距离(或s)(2分) 【解析】在探究动能大小与什么因素有关的实验中，动能的大小不能直接观察到，通过转化法，让小球撞击木块，通过观察木块移动的距离来反映小球动能的大小．20. 温度变化(1分) 【解析】两种或多种不同的物质吸收(或放出)相同的热量时，温度变化大的物质的比热容小，题目中水和煤油的比热容不同，所以吸收相同的热量，温度变化不同．21. 运动(或无规则运动)(1分) 【解析】在盛水的烧杯中滴几滴红墨水，一会儿，烧杯里的水都变红了，是因为分子在永不停息地做运动(或无规则运动)．22. 改变物体的内能(1分) 【解析】双手反复弯折铁丝，双手对铁丝做功，铁丝温度升高，内能增大．23. (每空1分，共2分)(1)分子间存在引力(2)动能与势能的相互转化【延伸】做功内机械做功【解析】空气压缩引火仪点火实验说明了做功可以改变内能，而电子式火花发生器点火爆炸实验则说明内能可以转化为机械能，它与内燃机的做功冲程能量转化情况相同．24. (每空1分，共7分)(1)能量温度计示数(2)受热均匀(3)白色物体的吸热能力最弱，黑色物体的吸热能力最强(或不同颜色物体的吸热能力从强到弱的排序是黑、绿和蓝、红、白(答案合理均可计分) (4)实验中所用温度计灵敏度较低 选用灵敏度高的电子温度计测量温度(或实验中所选物体的颜色较少 选用更多不同颜色的物体进行实验)(答案合理均可计分) (5)夏天烈日下工作时，尽量穿白色(或浅色)的衣服(答案合理均可计分)【解析】(1)第一空：实验中将五个纸筒均匀摆放在圆周上，白炽灯沿圆的中心轴线悬挂，主要是为了使白炽灯提供给每个纸筒的能量相同；第二空：由于纸筒是相同的，所以在相同的时间内，纸筒的温度越高，说明其吸热能力越强，所以可以通过纸筒中温度计示数的变化来判断、比较不同颜色物体的吸热能力．(2)过3 min 将纸筒旋转180°，其目的是使纸筒受热均匀，温度计的示数更能准确地表示纸筒的吸热多少．(3)6 mi n 后，黑、红、绿、蓝、白纸筒中温度计升高的度数分别是：6 ℃、3 ℃、4 ℃、4 ℃、2 ℃.纸筒中温度计的读数升高越多，说明纸筒吸热越多，同时也说明物体颜色越浅，吸热能力越弱．故可得结论：不同颜色的物体的吸热能力不同，其中黑色物体的吸热能力最强，白色物体吸热能力最弱．(4)实验中存在的不足及改进意见(答案开放)，首先，看到绿和蓝纸筒中温度计升高的度数一样，可以猜测这可能是因为温度计的灵敏度较低引起的，提出“选用灵敏度较高的电子温度计测量温度”的改进意见；其次，想到世界是五彩缤纷的，颜色太多了，而实验中所选的颜色太少，于是提出“选用更多的不同颜色的物体进行实验”的建议；另外，实验只做了一次就得出结论可能具有偶然性，可以提出进行多次实验的建议．(5)这一结论在生活中的应用很多，例如：夏天烈日下为了防晒尽量穿白色或浅色的衣服，而冬天在室外最好穿黑色或深色的衣服等．25. (1)液化(1分) (2)5(1分) 8.9(1分) 【解析】(1)气态的水蒸气遇冷变成液态的小水珠是液化现象；(2)甲电路开关同时接0、1时两个电阻串联，开关同时接1、2时只有R 2接入电路中；乙电路开关同时接0、1时R1接入电路中，开关同时接1、2时两个电阻并联.根据I ＝U R ，电压不变时，接入电路中的总电阻越小，电路中的电流越大.第一空：如果选甲电路，当只有R 2接入电路中时电阻较小，电路中电流最大，为I ＝U R2＝220 V 44 Ω＝5 A ；第二空：如果选乙电路，两个电阻并联时电路中电阻较小，电路中电流最大，为I ′＝U R1＋U R2＝220 V 56 Ω＋220 V 44 Ω≈8.9 A，由于两个电路所选熔断器的熔丝允许通过的最大电流为8.2 A ，所以应该选择甲电路.解：(3)挂烫机大功率挡工作时，电路中电流为5 A ，此时功率P 大＝UI ＝220 V×5 A＝1 100 W(1分)挂烫机小功率挡工作时，R 1、R 2串联，电路中电流I 总＝U R 总＝U R1＋R2＝220 V 56 Ω＋44 Ω＝220 V 100 Ω＝2.2 A。