第十二章 机械能和内能
一、单项选择题（共11小题；共22分）
1. 如图是汽油机的工作过程，其中不依靠飞轮惯性完成的冲程是
A. B.
C. D.
2. 如图所示，轨道
光滑，弹簧固定在水平轨道末端，小球从 处由静止滚下，
撞击弹簧后又将沿水平轨道返回，接着滚上斜面。在这整个过程中，机械能转化的情况是
A. 重力势能 B. 动能 C. 动能
动能 重力势能 动能
势能
动能
弹性势能 势能
动能
D. 重力势能 动能 弹性势能 动能 重力势能
3. 在国际单位制中，热量的单位是
A. 库仑（）
B. 焦耳（）
C. 瓦特（
）
D. 牛顿（）
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4. 如图，用酒精灯给试管中的水加热，一段时间后橡皮塞被冲开，下列说法正确的
是
A. 酒精灯中酒精的质量越大，酒精的热值越大 B. 酒精燃烧放出的热量能全部被试管中的水吸收 C. 试管中水的内能是通过热传递的方式增加的
D. 橡皮塞被冲开的过程与内燃机的压缩冲程都是内能转化为机械能的过程．
5. 利用如图所示的装置，运用控制变量法，通过观察现象即可比较酒精和碎纸热值大
小。为完成实验，要求
A. 酒精和碎纸的质量相同，两只烧杯内水的质量相同 B. 酒精和碎纸的质量不同，两只烧杯内水的质量不同 C. 酒精和碎纸的质量相同，两只烧杯内水的质量不同
D. 酒精和碎纸的质量不同，两只烧杯内水的质量相同
6. 如图四种车辆中适合使用汽油机做动力的是
A. B.
C. D.
7. 为了提高锅炉的效率，某工厂的工人想了以下一些方法，其中正确的
是
A. 把大的煤块送进炉膛，并加大送风量
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B. 把煤粉送进炉膛，并加大送风量 C. 把大的煤块送进炉膛，并减小送风量
D. 把煤粉送进炉膛，并减小送风量
8. 如图所示，为某—天电视台天气预报的截图。图中显示的四个地方，内陆地区
的温差比沿海地区的温差大，造成这种差别的主要原因是
A. 水的比热容比泥士、砂石的比热容大 B. 水的内能比泥土、砂石的内能大 C. 水的密度比泥士、砂石的密度小
D. 水的温度比泥士、砂石的温度低
9. 关于热机中的能量转化，下列说法中正确的是
A. 热机是将机械能转化为内能的机器 B. 热机是将内能转化为机械能的机器 C. 热机是将燃料的化学能转化为内能的机器
D. 热机是将化学能转化为内能
10. 下面是某同学“物理学习笔记”中的摘录，其中错误的是
A. 物体的内能与温度有关 B. 温度越高的物体含有的热量越多 C. 燃料的热值与燃料的质量没有关系
D. 做功和热传递在改变物体的内能上是等效的
11. 初温相等的甲、乙两物体，在放出相同的热量后，甲的温度高于乙的温度，那么，
这两个物体的质量和比热容不可能是
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A. C.
，，
B. D.
，，
二、填空题（共8小题；共24分）
12. 用手反复弯折铁丝，弯折处的温度 ，分子热运动 ，这是通过 的方式改变铁丝的内能。
13. 酒精的比热容为 （填单位），它表示质量为 千克的酒
精 ，一盏酒精灯里的酒精用掉一半后，剩下一半酒精的比热容是 。
14. 燃料直接在发动机的 内燃烧产生动力的热机叫内燃机。根据燃料的不同，又分为 机和 机。
15. 物体由于发生 而具有的能叫做弹性势能。弹性势能的大小与弹
性 有关。物体的弹性形变程度越大，它具有的弹性势能
16. 物体内部 的总和叫做物体的内能。一切物体都有内能，同一物
体，温度越高，内能 。内能是能量的一种形式，它的单位
17. 一台柴油机飞轮的转速为
是 。
，则在
内，柴油机完
就 。
成 个冲程；对外做功的次数是 。
18. 在热传递中，热量是从 物体传向 物体。
19. 如图小明到上海“欢乐谷’’游玩乘坐过山车时的情景，当小明乘坐的无动力小车
从图中轨道的 点自由滑到轨道 点的过程中，小车动能 （填“增加’’、“减少”或“不变”），若该小车从轨道的 点由静止开始自由滑行，则小车 （填“能”或“不能’’）到达轨道的 点。
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：
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。
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需要测量的物理量有：燃烧的酒精质量
加热后水的末温 。 最后根据：
、加热的水质量 （
、水的初温 、
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
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 千克的铝合金构件温度从
或以上．现只有保温瓶中
千克温度为
么? 。
升高到
的热水可以利用，不计热损失，请
设计一个加热构件的方案．同学甲设计的方案和运算如下：将铝合金构件直接放人
热水中，在不考虑热损失的前提下，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
．显然，这种方案不能使构 的热水分成等质量的两份，让构
的热水
算，得出构件与热水在达到热平衡时的温度 件达到规定的温度．同学乙设计的方案是把 件先放人第一份 到 问：
（1）怎样才能让构件达到
呢?请写出你的设计方案；
、这一结果启示我们，工
（2）若采用最佳加热方案，构件最后的温度可达 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
。
的热水中，达到热平衡后取出，再放入第二份
中，再使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
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。
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. 明哥在实验室利用恒温箱加热，完成了冰的熔化实验，并描绘出冰的温度随加热时
间变化的关系图线，如图所示。实验时冰的质量为 热量相同。（
求：
，若相同时间内物质吸收的
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（1） 段物质吸收的热量；
（2）计算 物质的比热容。
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
。如图所示，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）
（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 的初速度出发，求其到斜面低端 时的速度。
；
高度的斜面顶端 点以
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答案
第一部分 1. D 2. D
【解析】小球从 处由静止滚下，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能；
撞击弹簧，弹簧发生弹性形变，具有弹性势能，速度减小，动能减小，动能转化为弹性势能；
接着滚上斜面，速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，动能转化为重力势能。 所以能量的转化情况是：重力势能 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（4. C
【解析】燃料的热值仅与燃料的种类有关，燃料的质量无关，故A错误；
酒精燃烧放出的热量要散失到空气中一部 分，被试管吸收一部分，所以酒精燃烧放出的热量不能全部被试管中的水吸收，故B错误；
加热过程中，通过热传递的方式增加水的内能，故C正确．
塞子冲出时，是试管内气体的内能转化为塞子增加的机械能，与内燃机的做功冲程能量转化相同，故D错误． 5. A 6. D 7. B
【解析】为了提高锅炉的效率，可以把块煤磨成煤粉，并加大送风量，这样可以使燃料燃烧得更充分，以提高炉子的效率。 8. A 9. B 10. B
【解析】物体的内能与温度有关，温度越高，分子无规则运动速度越快，内能越大，故A正确；
热量是一个过程量，不能用“具有”或“含有”来修饰，故B错误，符合题意；
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动能 弹性势能 动能 重力势能。
）是功率的单位，故C错误；
牛顿（）是力的单位，故D错误；
热值只跟燃料的种类有关，与燃料的质量无关，故C正确；
做功和热传递都可以改变物体的内能，它们达到的效果都是一样的，故D正确。 11. C
【解析】甲、乙两个物体初温 乙降低的温度关系为：由
若质量关系：
，则
第二部分
12. 升高；加剧；做功。
【解析】弯折铁丝时，弯折处的温度升高；说明人对铁丝做功，机械能转化为内能，物体的内能增大，温度升高，分子热运动更加剧烈，这是通过做功的方式改变铁丝的内能。 故答案为：升高；加剧；做功。 13.
；温度升高
14. 汽缸；汽油；柴油 15. 弹性形变；形变程度；越大
16. 所有分子无规则运动的动能和分子势能；越大；焦耳 17. ；
【解析】一台柴油机飞轮的转速为 18. 高温，低温
【解析】热传递总是从高温物体传递给低温物体。 19. 增加；不能
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。
，则该柴油机每秒钟转 圈，完成
个工作循环，柴油机完成 个冲程；对外做 次功。
时吸收的热量为
焦耳；
可知，
，则 ，不可能
，放出热量后，甲的温度高于乙的温度，说明甲
；又知放出热量
； 或
，都有可能，A、B正确；若质量关系：
，C错误、D正确。
，
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22. （1）操作方案：将保温瓶中 第一次先倒出一部分，与温度为 升高到 ；
的热水分若干次倒出来．
的构件充分接触，并达到热平衡，构件温度
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 即：解得：同理：解得 解得
．
由此可知，倒到第三次时构件达到
，
，
热水分 次倒出，每次倒出 ，
，在第一次使热水与构件达
到热平衡的过程中：
（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
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23. 为 ，
， 为 ； 为 ， 为 ，则势能为
，
【解析】设甲的动能为 由题意，得 解由
组成的方程得
所以甲具有的势能为
，则势能为 ；，
；乙的动能为
，
；乙具有的势能为
。
24. （1） （2） 则 即 故 所以
；
；即
；
；
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，
（2）
【解析】小滑块从 点运动到 点的过程中机械能也是守恒的， 所以
；
。
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