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机械能和内能的相互转化习题课
[教学目标]：
1、 常识性了解汽油机的基本构造和工作原理；进一步掌握机械能与内能的转化的关系.
2、 常识性了解四冲程内燃机工作过程中能量的转化。
3、 能较熟练地进行相关计算.
[课前尝试]:
酒精蒸气的一部分内能转化为塞子的机械能利用上面的原理，人们制造出了汽油机、柴油机、喷气式发动机等，这些机器都是利用了内能来工作的称为 。
热机是把内能转化为 的机器。是人们生产、生活的重要的机器。
上节课的实验中，在试管外部加热，热损失较大，内能的利用率较低，能否把燃料移到内部去燃烧呢？如何使活塞往复运动呢？
内燃机：燃料在机器的气缸内燃烧的热机。包含 和 .
热值: 叫这种燃料的热值.
质量为m的燃料完全燃烧放出的热量Q= 。
热效率
[课堂点拨]:
知识点1:热值的概念及计算:
1．燃料的热值是指1 kg某种燃料 燃烧放出的热量，它的单位是 。
2．酒精的热值是3．0×107 J／kg，表示的物理意义是 ，一杯酒精倒出一半，剩下酒精的热值将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)．
3．在我国实施“西气东输”工程中，西部地区天然气被输送到缺乏能源的东部地区，天然气与煤相比，从热学角度分析，它突出的优点是 ；从环保角度分析，它突出的优点是 ．(天然气、煤的热值分别是1．14×108 J／kg、3×107 J／kg J／kg)
知识点2:热能的利用与环境保护:
4.干木材的燃烧值是1．2×107 J／kg，它的物理意义是 ．要放出3．6×108J的热量，需要完全燃烧 kg的干木材．
5．不同的燃料具有不同的热值．无烟煤的热值为3．4 ×107 J／kg，天然气的热值为8．5 ×107 J／m3．完全燃烧1 kg无烟煤所产生的热量与完全燃烧 m3的天然气产生的热量相同．我市天然气的收费标准是1．05元／m3，李明同学家4月份交天然气费31．50元，则李明家该月所消耗的天然气完全燃烧所放出的热量是 J．
6. 一支蜡烛在燃烧过程中 ( )
A．它的密度将变为原来的一半 B．它的比热容将变为原来的一半
C．它的热值将变为原来的一半 D．它的质量将变为原来的一半
7．2005年哈尔滨拔掉140户企事业单位的燃油小锅炉并人热网集中供热．这种做法不可以 ( )
A．提高燃料的热值 B．减少大气污染，有利于环境保护
C．节约能源 D．提高燃料燃烧的效率
8.如果用q表示燃料燃烧值，用m表示完全燃烧燃料的质量，Q是这些燃料完全燃烧放出的热量，则燃料燃烧放出的热量的计算公式是Q=mq。变形得到q=Q/m，由此可知（ ）
A、燃料值q与放出的热量Q成正比 B、燃烧值q与燃料的质量m成正比
C、燃烧值q与Q、m无关，由燃料的性质决定
D．燃烧值q与Q、m都有关，由Q与m共同决定
9. 已知干木柴的热值为1．2×107 J／kg．
(1)700 g干木柴完全燃烧能放出多少热量?
(2)若这些热量全部被水吸收，可把多少千克的水由20烧开?
(3)实际生活中700 g干木柴燃烧时能把这么多的水烧开吗?其原因是什么?
10. 完全燃烧多少酒精可以放出8．4×106 J的热量?若这些热量全部被质量为40 kg 、温度为20℃的水吸收，则水的温度升高到多少摄氏度?[q酒精=3．O×107 J／kg，c水=4．2×103 J／(kg·℃)
用这些热量的能量的60%提升3000kg的重物,可提升到多高?
11.质量是0.5千克的铝壶里装着5千克20℃的水，将铝壶放到蜂窝煤炉上加热，炉子效率为20%，问燃烧多少无烟煤才能将水烧开？（无烟煤的燃烧值q=3.4×107焦/千克，c铝=0.88×103焦/（千克·℃），外界气压为1标准大气压）
12. 小王同学学习了燃料的热值后，自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关
系．他实验时组装了如图所示的装置，并每隔1分钟记录了杯中水的温度(见下表)．
(1)为了保证实验结论的可靠，这个同学在实验时应控制两套装置中相同的量有
(2)通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是
(3)这个同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及灯中燃料的质量．并由记录的数据，
利用公式Q吸=cm(t一t0)计算出了水吸收的热量．他想通过这些数据计算出煤油和菜籽油的热值．你认为他的计算结果可靠吗?为什么?
13．如果安宁的“天下第一汤”温泉每天使用温泉水1×lO5 kg，温泉水初温为65℃，使用后的水温度是35℃．[c水=4．2×103 J／(kg·℃)]
(1)求该温泉每天所使用的温泉水的温度由65℃降低到35℃放出的热量．
(2)上述热量如果用燃烧焦炭来产生，那么至少要完全燃烧多少千克的焦炭?(假设焦炭燃
烧产生的热量完全被水吸收，焦炭的热值为3×107 J／kg)
[课后巩固]:
1.2001年美国东部时间9月11日上午9时，两架飞机先后撞击纽约世贸中心，引起强力爆炸，50min后，两幢连体大楼完全倒塌。撞击中高速飞行的飞机具有很大的_______能，飞机上携带的50t的汽油完全燃烧后产生的内能为___________J(汽油的热值为4.6×107J/kg)
2、通过内能、热机内容的学习，可知：[ ]。
A．物体运动的动能和所有分子势能的总和，叫做物体的内能
B．改变物体内能的方式有两种：做功和热传递
C．在热机的一个工作循环中，燃气做功四次 D．在做功冲程中，是机械能转化为内能
3、下列关于热机和环境保护的说法中正确的是[ ]
A 热机的大量使用会造成环境污染 B 所有的热机都是用汽油作燃料
C 汽车排出的尾气都是有毒气体 D 热机所产生的噪声，可以被热机上的消声器完全消除
4.一个物体内能增加了20J，则下列说法错误的是（ ）
A、该物体可能吸收了20J的热量 B、外界可能对该物体做了20J的功
C、外界对物体做功和物体吸热可能同时存在 D、物体的温度一定上升
5. 学习了电学和热学知识后，小华通过实验得知：用电热壶将20℃、15kg的水加热到100℃，需要1．05元电费．用煤气灶做同样的实验，则需要消耗o．42元的煤气．已知水的比热容为4．2×103J／(kg·℃)．
(1)如果使用煤炉做同样的实验，已知煤炉燃烧所用无烟煤的热值为3．4×107J／kg，假设 煤炉的热能利用率为20%，无烟煤的价格是0．34元／kg．则需要花多少钱?
(2)如果某地区可以同时提供电、煤气和煤，从经济和环保等角度综合分析，你会建议使用哪种能源?请阐明理由．
6．太阳能热水器具有安全、节能、经济环保等优点，它是把太阳能转化为 能的设备．某太阳能热水器内装有80 kg的水，经过一天太阳的照射，水箱内水的温度从20℃升高到80℃，则水箱内的水至少吸收的热量是 J．
7．下列说法正确的是 （ )
A．温度高的物体一定比温度低的物体内能大B．温度高的物体一定比温度低的物体热量多
C．物体的温度升高，它的分子运动一定加快D．物体的温度升高，一定是从外界吸收了热量
8.汽油机在压缩冲程中，汽缸内空气被活塞压缩时 ( )
A．汽缸内空气的内能降低，温度降低，机械能转变为内能
B．汽缸内空气的内能增大，温度升高，机械能转变为内能
C．汽缸内空气的内能降低，温度降低，内能转变为机械能
D．汽缸内空气的内能增大，温度升高，内能转变为机械能
9. 2005年10月，“神舟”六号飞船在历时近五天五夜、约3．25×106km的太空飞行后，向着地球表面返回，当返回舱进人大气层时，由于和空气发生剧烈的摩擦，看上去就像一个“大火球”．此时它的能量变化是 ( )
A．重力势能减少，机械能减少，内能增加 B．动能增加，机械能减少，内能不变
C．重力势能增加，动能不变，内能增加 D．动能、重力势能、内能都减少
10．质量相同的两个物体由于吸热而升温，若它们的比热容之比为1：2，升高的温度之比为
3：2，则它们吸收的热量之比为 ( )
A．3：4 B．4：3 C．1：3 D．3：l
11．冷水的质量为m，温度为t1，，吸收一定的热量后，温度升高到t；另有质量为2 m的热水，放出同样多的热量后，温度也降到t，那么热水原来的温度为 ( )
A．(2t-t1)/3 B．(3 t1- t)/2 C．(3t-2t1)/3 D．(3t-t1)/2
12．一个单缸四冲程内燃机飞轮的转速为1 800 r／min，则10 s内 ( )
A．完成300个工作循环，做功300次 B．完成150个工作循环，做功150次
C．完成300个工作循环，做功150次 D．完成150个工作循环，做功300次
13．甲、乙两种燃料完全燃烧时，甲放出的热量较多，那么 ( )
A．甲燃料的热值一定大于乙燃料的热值 B．甲燃料的质量一定大于乙燃料的质量
C甲燃料的质量、热值都比乙大 D．甲燃料的热值可能比乙燃料的热值小
14．小明学习了热学的有关知识后，知道水的比热是4．2×103 J／(kg·℃)，他想估算一下自己家每天烧水、做饭需要的热量．于是小明仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间，并把它折算成烧水时间，相当于每天将30 kg的20℃水烧开．
(1)小明家每天烧水做饭需要多少热量?
(2)如果普通煤的燃烧值3 ×107J／kg，从理论上讲小明家每天烧水做饭需要多少煤?
(3)小明家实际平均每天需要烧4块蜂窝煤，按每块蜂窝煤含煤O．5 kg算，他家每天实际用煤2 kg，由此小明计算出他家煤炉的效率只有6．5％．你认为小明家煤炉效率低的原因是什么?
(4)从大的方面讲，家用煤炉除了热效率低浪费能源的缺点外，另一个主要缺点是什么?
15.180型四冲程柴油机，气缸横截面积为50 cm2，活塞行程为100 mm，做功冲程燃气的平均压强为7×105Pa．求：
(1)一次做功冲程中气体做功多少?
(2)若曲轴转速为1200 r／min，这台柴油机功率是多少?
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