第十二章 机械能和内能
一、单项选择题（共11小题；共22分）
1. 图甲是内燃机某冲程的工作示意图，选项四个事例中能量转化与之相同的是
A.
瓶塞冲出
B.
搓手取暖
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C.
压缩气体
D.
钻木取火
2. 如图所示的四种运动中，势能转化为动能的是 A.
运动员被跳床弹起后向上运动的过程
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B.
小球由 点向 点运动
C.
滚摆由最高点向下运动
D.
卫星从近地点向远地点运动
3. 在国际单位制中，热量的单位是 第3页（共17 页）
A. 库仑（） B. 焦耳（） C. 瓦特（） D. 牛顿（）
4. 在下列实例中，用做功的方式来改变物体内能的是
A. 用热水袋暖手，手温度升高
B. 在炉子上烧水，水的温度升高
C. 将冰块放入饮料中，饮料的温度降低
D. 用手反复弯折铁丝，弯折处铁丝的温度升高
5. 一杯酒精用掉一半以后，关于剩下的酒精，下列说法中正确的是
A. 热值和比热容都减半 B. 热值和比热容都不变
C. 热值不变，比热容减半 D. 热值减半，比热容不变
6. 对于四冲程的柴油机和汽油机，下列说法中，不正确的是
A. 第一冲程进入气缸里的都是燃料的混合物
B. 第二冲程活塞压缩气体，使气缸内气体温度升高，内能增大
C. 第三冲程都是燃气推动活塞做功
第4页（共17 页）
D. 第四冲程都是将废气排出
7. 下列提高燃料利用率的方法不正确的是
A. 尽量增大受热面积 B. 选用热值较高的燃料
C. 把煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛 D. 烧煤时，加大送风量
8. 沿海地区与内陆地区相比昼夜温差较小，其主要原因是海水比沙石具有较大的
A. 内能 B. 比热容 C. 密度 D. 热量
9. 从本质上来看，内燃机的工作能量来源于
A. 机械能 B. 内能 C. 化学能 D. 化学能和内能
10. 关于温度、热量和内能的概念，下列说法中正确的是 A. 物体的温度越高，物体所含的热量越多，则物体具有的内能就越多
B. 物体的温度升得越高，则物体的内能越多，一定是吸收许多热量
C. 物体吸收和放出热量时，物体的温度一定改变
D. 热量是不同温度的物体之间内能转移多少的量度
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11. 质量相等的水和砂石，吸收了相等的热量后
A. 砂石的温度高 B. 水的温度高
C. 砂石的温度升高得多 D. 水的温度升高得多
二、填空题（共8小题；共24分）
12. 如图所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，把活塞迅速下压，使筒内空气的内能 （选填“增大”“不变”或“减小”）温度升高，硝化棉燃烧。上述现象与用热水袋焐手改变物体内能的方式 （选填“相同”或“不相同”）。
13. 砂石的比热容为
，它的单位读作 。比热容是物质的一
，则半个铜球的比热容
种 。若某个铜球的比热容为 为 。
14. 柴油机和汽油机在构造上的主要区别是：柴油机气缸顶部有 ，汽油机气缸顶部有 ，在吸气冲程中的不同是：汽油机吸入气缸里的是 ，柴油机吸入气缸里的是 。
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15. 物体由于发生 而具有的势能叫做弹性势能，物体的 越大，物体具有的弹性势能就越大。
16. 甲、乙、丙三个相同的烧杯盛有水。甲杯中水的质量为 的质量为
、温度为
，丙杯中水的质量为
、温度为
、温度为 ，乙杯中水
，则 杯中水的内能最大， 杯中水的内能最小。
17. 一台柴油机飞轮的转速为 外做功的次数是 。
，则在 内，柴油机完成 个冲程；对
18. 在热传递过程中，物体 或 能量的多少叫做热量，用符号 表示。热量的单位是 ，用符号 表示。
19. 如图，滚摆下降过程中，滚摆的 能转化为 能。滚摆上下往复运动过程中，其每次上升所能达到的高度越来越低，滚摆在运动过程中的机械能 （选填“增加”、“减少”或“不变”）。
三、简答题（共3小题；共27分）
20. 某物理兴趣小组的同学在课余时间设计了一套测定酒精热值的物理实验，他们的方案是：
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用一定量的酒精将一定量的水加热，测出有关的物理量，根据酒精燃烧放出的热量等于水吸收的热量算出酒精的热值。
需要测量的物理量有：燃烧的酒精质量 的末温 。
、加热的水质量 、水的初温 、加热后水
最后根据：（ 可算出酒精的热值
此物理兴趣小组的设计方案能测出酒精的准确热值吗?如不能测出，原因是什么? 。
21. 柴油机和汽油机的工作过程有什么相同点，有什么不同点?
22. 在野外施工中，需要把质量为 上．现只有保温瓶中
千克温度为
千克的铝合金构件温度从 升高到 或以
的热水可以利用，不计热损失，请设计一个加热构件
热水中，在不考虑热损失
、 ．显然，
的方案．同学甲设计的方案和运算如下：将铝合金构件直接放人
的前提下，热水放出的热量等于构件吸收的热量．根据热量计算公式：
，将数值代入计算，得出构件与热水在达到热平衡时的温度
这种方案不能使构件达到规定的温度．同学乙设计的方案是把 让构件先放人第一份
的热水分成等质量的两份，
的热水中，再使。
的热水中，达到热平衡后取出，再放入第二份
构件与热水达到热平衡．通过计算表明，这一方案可使构件的最后温度达到
问：
（1）怎样才能让构件达到 呢?请写出你的设计方案；
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（2）若采用最佳加热方案，构件最后的温度可达 、这一结果启示我们，工业上也可
以用这一方法用冷水来冷却某些构件，请简要说明这种最佳冷却方案。
四、计算题（共3小题；共27分）
23. 有甲、乙两个运动物体，甲的机械能为 ，乙的机械能为 。已知甲的动能是乙的
倍，乙的势能是甲的 倍。求甲、乙物体的动能和势能分别是多少?
24. 从车床上刚刚加工下来的铝件温度都很高，已知某铝件加工之前的温度是 后的温度是
。问：
，加工之
（1）是什么过程（“做功”或“热传递”）使铝件内能增加的。
（2）如果套让加工后质量为 温度，则该铝件需要放出多少热量。
的铝件 [ ] 温度冷却到加工前的
25. 已知物体的重力势能表达式为 ，动能表达式为 ，其中 为物体的
。如图所示，
质量， 为物体距离水平地面的高度， 为物体的运动速度， 为常量，取
高为 的光滑斜面固定在水平地面上，一质量为 的小物块，从斜面顶端 由静止开始下滑，不计空气阻力，物块从顶端开始下滑到落地的瞬间，设整个过程中机械能守恒（即机械能保持不变）
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（1）证明：小物块从斜面顶端 由静止下滑到底端 时的速度 ；
（2）若一质量为 的小物体从距离地面 高度的斜面顶端 点以 的初速度出
发，求其到斜面低端 时的速度。
答案
第一部分
1. A
2. C
3. B
【解析】库仑（）是电荷量的单位，故A错误；
焦耳（）是热量的单位，也是能量的单位，故B正确；
瓦特（）是功率的单位，故C错误；
牛顿（）是力的单位，故D错误；
4. D
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【解析】A、B、C项，均是利用热传递改变了物体的内能。D项，用手反复弯折铁丝，弯折处铁丝的温度升高，是手对铁丝做了功，属于做功改变物体的内能。
5. B
6. A
【解析】第一冲程吸入的物质不同，汽油机吸入空气和汽油的混合物，柴油机吸入的只有空气，空气不是燃料的混合物，A错误；
第二冲程都是活塞压缩气体，使气缸内气体温度升高，内能增大，B正确；
第三冲程都是燃气推动活塞做功，C正确；
第四冲程都是将废气排出，D正确。
7. B
8. B
9. C
【解析】内燃机的能量转化过程是：燃料燃烧，把燃料的化学能转化为气体的内能，再由气体推动活塞做功，把气体的内能转化为活塞的机械能，故选项C正确。
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10. D
11. C
第二部分
12. 增大；不相同
13. 焦耳每千克摄氏度；特性；
14. 喷油嘴；火花塞；空气与汽油的混合物；空气
【解析】（）汽油机和柴油机在构造上的区别是：汽油机顶部有个火花塞，柴油机顶部有个喷油嘴；
（）在吸气冲程里，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入的是空气。
15. 弹性形变；弹性形变
16. 丙；甲
17. ；
【解析】一台柴油机飞轮的转速为 循环，柴油机完成 个冲程；对外做 次功。
，则该柴油机每秒钟转 圈，完成 个工作
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18. 吸收；放出；；焦耳；
19. 重力势；动；减少
【解析】滚摆在下降过程中，高度逐渐减小，重力势能减小，速度越来越大，动能增大，滚摆的重力势能转化为动能。
滚摆上下往复运动过程中，要克服阻力做功，部分机械能转化为内能，故总的机械能减少。
第三部分
20. 不能；由于燃料燃烧释放的能量不能被水全部吸收，因此只能近似说明燃料热值的大小，不能计算其热值的大小。
【解析】由于燃料燃烧释放的能量不能被水全部吸收，因此只能近似说明燃料热值的大小，不能计算出热值的大小。
21. 汽油机和柴油机的工作过程的相同点和不同点如下表所示。
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22. （1）操作方案：将保温瓶中 的热水分若干次倒出来．
第一次先倒出一部分，与温度为 到 ；
的构件充分接触，并达到热平衡，构件温度升高
将这部分温度为 的水倒掉，再从保温瓶倒出一部分热水，再次与温度为 的构件接触，并达到热平衡，此时构件的温度升高到 ；
再将这些温度为 的热水倒掉，然后再从保温瓶倒出一部分热水来使温度为 的构件升温，．
直到最后一次将剩余的热水倒出来与构件接触，达到热平衡，最终就可使构件的温度达到所要求的值；
验证：如将 衡的过程中：
热水分 次倒出，每次倒出 ，在第一次使热水与构件达到热平
，
即：
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解得：，
同理：
解得 ，
解得
．
由此可知，倒到第三次时构件达到
（2）用冷水对构件进行流水喷淋（或用流水法进行），因为这样能充分地利用资源，使物体间内能更有效地转移，最大限度地实现降温。
第四部分
23. 为 ， 为 ； 为 ， 为
【解析】设甲的动能为 ，则势能为 ；乙的动能为 ，则势能为 ，
由题意，得 ；，
解由 组成的方程得 ，，
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所以甲具有的势能为 ；乙具有的势能为 。
24. （1） 做功
【解析】在车床上，加工铝件时，通过做功的方法使铝件的内能增加、温度升高。
（2） 质量为 的铝件温度冷却到加工前的温度，该铝件需要放出 热量。
【解析】铝件放出。
的热量：
25. （1） 证明：由题意知，小滑块从 点下滑到 点的过程中，机械能是守恒的，则
；
即 ；
故
所以 ；
（2）
【解析】小滑块从 点运动到 点的过程中机械能也是守恒的，；即
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；
所以 。
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