1、中考物理专题十机械能和内能考点一机械能及其转化A组2019年全国中考题组1.(2019四川成都,A10,2分)如图所示的情景中,关于能量的说法正确的是()A.水力发电,将电能转化为机械能B.在空中飞行的C919,只具有重力势能C.张弓待发,弓静止,所以没有能量D.过山车冲上高处的过程中,重力势能增加答案答案D水力发电将水的机械能转化为电能,A项错误;在空中飞行的C919具有动能和重力势能,B项错误;张弓待发,弓具有弹性势能,C项错误;过山车冲上高处过程中,质量不变,高度增加,所以重力势能增加,D项正确。知识归纳知识归纳1.机械能包括动能和势能;2.动能大小与物体的质量、速度有关;3.重力势能大
2、小与物体的质量、被举高的高度有关;4.弹性势能大小与物体的弹性形变量和材料有关。2.(2019福建,15,2分)踢毽子是一项有益的体育活动。如图,毽子某次被踢出后,竖直上升经过某一位置时,毽子的动能和重力势能分别为Ek1和Ep1,下落经过同一位置时,毽子的动能和重力势能分别为Ek2和Ep2,则()A.Ek2Ek1B.Ek2Ep1D.Ep2Ep1答案答案B下落经过同一位置时,毽子的质量、高度均相同,故毽子的重力势能不变,C、D错误;由毽子的形状可知,毽子在运动过程中,空气的阻力不可忽略,因此,毽子在上升与下落过程中,克服空气阻力做功,部分机械能转化为内能,故其动能会减少,因此Ek22m,h22m
3、B.h12m,h22m,h22mD.h12m答案答案C设物体到达最高点时的机械能为E1。上升过程到达2m处时Ep1=E1,机械能大于E1,则动能大于重力势能,所以重力势能和动能相等时,h12m,B、D错误;同理下落过程到达2m时Ep2=E1,机械能小于E1,则动能小于重力势能,所以重力势能和动能相等时,h2c煤油,可知煤油的温度变化量大,D正确;由于初温未知,所以两者的末温无法比较,A、B错误。所以选D。Qcm5.(2019北京,24,2分)如图所示,两个相同瓶子的瓶口相对,之间用一块玻璃板隔开,上面的瓶中装有空气,下面的瓶中装有密度比空气大的红棕色二氧化氮气体。抽掉玻璃板后,可以看到,两个瓶
4、中的气体会混合在一起,最后颜色变得均匀,这属于现象。答案答案扩散解析解析空气和二氧化氮的分子不停地做无规则运动,彼此进入对方,使两个瓶中的气体混合在一起,最后颜色变得均匀,这属于扩散现象。6.(2019吉林,9,2分)手指在衣服上来回快速摩擦会发热,这是通过的方式使手指的内能增大;我国北方楼房中的“暖气”用水做输运能量的介质,是因为水的较大。答案答案做功比热容解析解析手指在衣服上来回快速摩擦会发热,这是通过做功的方式使手指的内能增大、温度升高;我国北方楼房中的“暖气”用水做输运能量的介质,是因为水的比热容较大,相同质量的水和其他物质比较,降低相同的温度时,水放出的热量多。知识归纳知识归纳(1)
5、改变物体内能的方式有两种:做功和热传递。(2)对水的比热容大的理解:相同质量的水和其他物质比较,吸收或放出相同的热量,水的温度升高或降低得少;升高或降低相同的温度,水吸收或放出的热量多。规律总结规律总结做功和热传递:热传递过程是能量的转移过程,而做功过程是能量的转化过程。7.(2019江苏苏州,20,2分)如图所示,在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的棉花,用力将活塞迅速下压,棉花被点燃。此过程的能量转化方式与汽油机的冲程相同。某效率为25%的汽油机在一次工作中消耗了4kg汽油,该汽油机对外做的机械功为J。(汽油热值为4.6107J/kg)答案答案压缩4.6107解析解析用力将活塞迅速下
6、压,棉花被点燃,此过程对玻璃筒内的空气做功,空气内能增加,温度升高,通过热传递,使棉花燃烧,此过程中机械能转化为内能,相当于汽油机的压缩冲程;燃烧4kg的汽油释放的热量为Q放=qm=4.6107J/kg4kg=1.84108J。汽油机的热效率为25%,所以汽油机对外做的机械功W=1.84108J25%=4.6107J。8.(2018云南昆明,14,3分)昆明冬天的早晨,会看到嘴里呼出的“白气”,这是现象。“卡路里”简称“卡”,是热量的另一个单位,现在仍被广泛使用在营养计量和健身手册中。1卡是这样规定的:在一个标准大气压下,1克水温度升高1吸收的热量。那么1卡=焦耳。一辆汽车发动机的效率是35%
7、,那么该车完全燃烧1kg汽油做的有用功是J。c水=4.2103J/(kg),q汽油=4.6107J/kg答案答案液化4.21.61107解析解析“白气”是嘴里呼出的水蒸气遇冷空气液化而形成的水滴;1g水温度升高1所吸收的热量为1卡,故1卡=Q吸=c水m水t=4.2103J/(kg)110-3kg1=4.2J;1kg汽油完全燃烧放出的热量Q放=m汽油q汽油=1kg4.6107J/kg=4.6107J,做的有用功W有=Q放35%=4.6107J0.35=1.61107J。9.(2018河北,26,3分)有如图所示的两套相同装置,分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料,点燃后加热质量相等的同种液体
8、,通过比较燃料(选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”)后温度计示数的变化,来判断两种燃料的热值的大小。燃料燃烧,转化为内能,用比热容的液体可以使实验现象更明显。(实验中液体没有沸腾)答案答案全部燃烧化学能较小解析解析根据热值的定义可知,应通过比较质量相同的不同燃料完全燃烧后温度计示数的变化,来判断热值的大小;燃料燃烧时将化学能转化为内能;质量相同的不同液体,吸收相同的热量时,比热容越小,温度升高越多,实验现象越明显。10.(2016宁夏,31,2分)一个成年人参加一次长跑,身体消耗的能量为6.6106J,这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到,则干木柴的热值为J/kg。干木柴用掉一半
9、后,剩余干木柴的热值将(选填“变大”、“变小”或“不变”)。答案答案1.2107不变解析解析干木柴的热值q=1.2107J/kg。热值是燃料的特性,它的大小与质量无关。Qm66.6 10 J0.55kg11.(2019河北,28,4分)用天然气热水器(如图所示)将质量为40kg、温度为15的水加热到40,完全燃烧了0.15m3的天然气。(1)天然气的主要成分为CH4。CH4完全燃烧的化学方程式为:。(2)水需吸收J的热量。(3)热水器的效率为%。水的比热容是4.2103J/(kg)、天然气的热值是3.5107J/m3答案答案(1)CH4+2O2CO2+2H2O(2)4.2106(3)80解析解
10、析(1)天然气完全燃烧的化学方程式:CH4+2O2CO2+2H2O;(2)水吸收的热量Q吸=cmt=4.2103J/(kg)40kg(40-15)=4.2106J;(3)天然气完全燃烧放出的热量Q放=Vq=0.15m33.5107J/m3=5.25106J,故热水器的效率=100%=100%=80%。QQ吸放664.2 10 J5.25 10 J12.(2016陕西,26,3分)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。煤油燃烧过程中,其热值大小。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1.2106N,这个力可举起质量为t的物体(g取10
11、N/kg)。燃气对火箭做功,燃气的内能会(选填“增大”、“减小”或“不变”)。答案答案不变120减小解析解析热值是物质的一种性质,和燃料的质量、是否完全燃烧无关;m=G/g=1.2105kg=120t;燃气对外做功,燃气的内能转化为火箭的机械能,则其内能会减小。13.(2018内蒙古呼和浩特,12,3分)为了比较“水和食用油的吸热能力”,某同学选取相同质量的水和食用油各200g,用如图所示两组相同的器材进行了实验,水和食用油相同时间吸热相同。实验数据记录如下:物质初始温度/加热时间/min最后温度/水20645食用油20670(1)请在下面的坐标图上,作出两组实验数据的“温度-时间”图像;(2
12、)由实验数据分析可知,的吸热能力强(选填“水”或“食用油”);(3)若加热到相同的温度后停止加热,冷却相同时间后的末温高(选填“水”或“食用油”)。答案答案(1)如图所示(2)水(3)水解析解析(2)从表格中数据可看出,质量相同的水和食用油加热相同时间,即吸收同样多的热量,水的温度升高的少,因此,当让它们升高相同的温度时,水吸收的热量多,则水的吸热能力强。(3)从图像中可看出,若水和食用油从相同的温度开始放热降温,冷却相同时间后由于水降温慢,则水的末温高。14.(2015吉林长春,22,4分)在探究“比较不同物质吸热的情况”的实验中,实验装置如图所示。(1)实验中应量取质量的甲、乙两种液体,分
13、别倒入相同的烧杯中,用相同的电加热器加热。当它们吸收相同热量时,通过比较来判断吸热能力的强弱。(2)通过实验,记录数据如表格所示。从开始加热到42,甲、乙两种液体吸收热量的关系为Q甲Q乙。(3)分析实验数据可知物质的吸热能力强。加热时间/min01234甲的温度/3034384246乙的温度/1018263442答案答案(1)相等升高的温度(2)(3)甲解析解析(1)比较不同物质吸热的情况应采用控制变量法,根据Q=cmt可知,应控制两种液体的质量和它们吸收的热量相同,通过比较液体升高的温度来判断物质吸热能力的强弱。(2)从开始加热到42,甲、乙两个电加热器分别工作了3min和4min,所以甲、
14、乙两种液体吸收的热量Q甲Q乙。(3)当两个电加热器工作时间相同时,液体吸收的热量Q甲=Q乙,例如都加热3min,甲液体升高的温度t甲=42-30=12,乙液体升高的温度t乙=34-10=24,t甲c铜可知,质量相等的铝块和铜块降低相同的温度,铜块放出的热量少,D项正确。4.(2019江苏扬州江都一模,17)如图所示是汽油机的冲程;完全燃烧0.1kg的汽油,放出的热量为J。如果这些热量被质量为100kg、初温为20的水完全吸收,可以使水的温度升高。q汽油=4.62107J/kg,c水=4.2103J/(kg)答案答案做功4.6210611解析解析图中,两个气门均关闭,火花塞产生电火花,活塞向下运
15、动,是做功冲程;完全燃烧0.1kg汽油放出的热量:Q放=m汽油q汽油=0.1kg4.62107J/kg=4.62106J;根据Q吸=c水mt=Q放可知水温度升高:t=11。Qc m吸水634.62 10 J4.2 10 J/(kg)100kg5.(2019辽宁沈阳和平模拟,20)小明在探究“不同燃料的热值”实验中,用如图所示的两套相同的装置。分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料甲和乙,点燃后加热烧杯中的液体。(实验过程中,液体没有沸腾)(1)如图中,两烧杯中所装的液体应。A.质量相同,种类不同B.种类相同,质量不同C.种类和质量均要相同D.种类和质量均不相同(2)实验过程中,应让燃料(选填
16、“燃烧相同时间”或“全部燃烧”)。(3)通过比较来判断两种燃料热值的大小。答案答案(1)C(2)全部燃烧(3)温度计示数变化解析解析(1)比较不同燃料的热值,由控制变量法可知,除了燃料种类不同,其他的均要相同,即应控制被加热液体的种类和质量相同,故选C。(2)(3)探究“不同燃料的热值”实验中,同时点燃燃料后,需等待燃料全部充分燃烧,通过观察温度计示数变化来比较两种燃料热值的大小;温度计示数变化越大,说明燃料放出的热量越多,即燃料热值越大。知识归纳知识归纳(1)探究不同燃料的热值实验,应控制被加热液体的种类和质量相同;(2)热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧所放出的热量,据此分析,应让燃料
17、全部燃烧,通过温度计示数变化来比较燃料热值的大小,这种方法叫转化法。一、选择题一、选择题(每小题3分,共12分)1.(2019四川江油一模,4)近年我国私人小汽车保有量逐年增加,下列关于汽车涉及物理知识分析错误的是()A.汽车发动机通过燃烧汽油来驱动汽车能的转化B.交通高峰期,城市空气中弥漫着一股浓烈的汽油味扩散现象C.汽车冷却系统用循环流动的水帮助发动机散热水的比热容小D.汽车上安装的行车记录仪使用电压为12V的点烟器作为电源安全电压20分钟 40分答案答案C汽车发动机通过燃烧汽油使化学能转化为内能,内能再转化为机械能,来使汽车运动起来,A项正确;城市空气中弥漫着一股浓烈的汽油味,这是汽油分
18、子的扩散现象,B项正确;汽车冷却系统用循环流动的水帮助发动机散热是因为水的比热容大,上升同样温度,与相同质量的其他物质相比,水吸收的热量更多,从而起到了更好的散热作用,C项错误;人体的安全电压是指不高于36V的电压,故点烟器的电压为安全电压,D项正确。故选C。2.(2019广东广州越秀联考,5)下列说法正确的是()A.煮好的豆浆香气四溢的原因是只有在高温情况下,分子才不停地做无规则运动B.我们不敢大口地喝热气腾腾的汤,是因为汤含有的热量较多C.用锯条锯木板,锯条的温度升高,是由于锯条从木板吸收了热量D.把-10的冰块放在0的冰箱保鲜室中,一段时间后,冰块的内能会增加答案答案D一切物质的分子,无
19、论温度高低,都在不停地做无规则运动,故A错误;我们不敢大口地喝热气腾腾的汤,是因为热汤的温度高,热量是一个过程量,不能说“含有的热量较多”,故B错误;用锯条锯木板,锯条的温度升高,是通过做功来增加内能,提高温度的,故C错误;将-10的冰块放在0的冰箱保鲜室中,一段时间后,冰块从冰箱中吸收热量,内能一定增加,故D正确。故选D。3.如图所示,一木块从斜面上匀速滑下,下列说法正确的是()A.木块只受到重力和斜面的支持力B.下滑过程中,木块的重力势能转化为动能C.下滑过程中,木块的重力势能转化为内能D.下滑过程中,木块的机械能保持不变答案答案C由图可知,一木块从斜面上匀速滑下时,受到重力、支持力和摩擦
20、力的作用,故A错误;匀速下滑过程中,木块的速度不变,所以动能不变,木块的高度降低,重力势能减小,所以是重力势能转化为内能,木块的机械能减小,故B、D错误,C正确。4.(2017辽宁本溪毕业练习一,9)(多选)如图所示,是街边师傅崩爆米花的情景。关于崩爆米花以下说法正确的是()A.煤的燃烧过程是将化学能转化为内能B.加热过程中不断摇动手柄是通过做功的方法增加玉米内能的C.打开锅盖将爆米花崩出的一瞬间,锅内的温度升高D.打开锅盖将爆米花崩出的过程,与汽油机做功冲程的能量转化相同答案答案AD加热时,摇动手柄是为了让玉米受热均匀,B错误;爆米花崩出的一瞬间,内能转化为机械能,锅内的温度降低,C项错误。
21、知识归纳知识归纳改变物体内能的方式有做功和热传递。做功是能量之间的转化,热传递是内能的转移。5.(2分)小夏在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时,分别用质量相等的水和另一种液体进行了实验,并用图像对实验数据进行了处理,如图所示。实验中,水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等。分析图像可以得出:物质为水,另一种液体的比热容为J/(kg)。二、非选择题二、非选择题(共28分)答案答案甲2.1103解析解析水的比热容较大,质量相等的水和另一种液体在放出相同热量时,水的温度变化较小,故甲物质是水;015min内,甲的温度变化了20,乙的温度变化了40,因为甲和乙在相同时间内放出的热量相等,则有Q
22、放甲=Q放乙,c甲mt甲=c乙mt乙,代入数据计算可得乙的比热容c乙=2.1103J/(kg)。6.(2019河北石家庄桥西质检,17)(8分)小明把乒乓球由静止释放,球落地后会立即反弹。多次操作后小明发现球反弹的高度总是小于开始下落时的高度。(1)在整个过程中乒乓球的机械能(选填“变大”、“变小”或“不变”)。(2)若将乒乓球运动过程中受到的重力和阻力等效成一个力,则下落过程中等效力的大小(选填“大于”、“小于”或“等于”)上升过程中等效力的大小;球反弹到最高点时(选填“是”或“不是”)平衡状态。(3)要使球能弹跳到原来抛球的位置,可行的方法是。答案答案(1)变小(2)小于不是(3)见解析解
23、析解析(1)球反弹的高度总是小于开始下落时的高度,说明运动过程中球受到阻力作用,所以运动过程中机械能会减小;(2)将球运动过程中受到的重力与阻力等效为一个力,其实这个等效力就是两个力的合力;乒乓球下落时阻力方向竖直向上,重力方向竖直向下,合力等于重力减去阻力;乒乓球上升时阻力和重力方向都是竖直向下,所以合力等于阻力与重力之和,所以下落过程中等效力的大小小于上升过程中等效力的大小;乒乓球到最高点时只受到重力作用,受力不平衡,所以不是平衡状态。(3)从能量的角度考虑,运动过程中会有能量损失,所以要想弹跳到原来抛球的位置,就需要增大起始的机械能,故可以从更高的位置释放乒乓球,也可以使乒乓球下落时有一
24、定的初速度。7.(2019天津和平模拟,18)(6分)如图1所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t=0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球接触弹簧并将弹簧压缩至最低点(形变在弹性限度内),然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后又下落,如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出该过程中弹簧弹力F随时间t变化的图像如图2所示,不计空气阻力。(1)在整个运动过程中,小球的机械能(填“守恒”或“不守恒”)。(2)小球动能最小的时刻是(填“t1”、“t2”或“t3”)。(3)在t2t3这段时间内,小球的动能(填“先增大后减小”、“先减小后增大”、“一直增大”或“一直减小”)。
25、图1图2解析解析(1)由图2看出,弹簧的弹力在变化,说明小球运动过程中弹簧的弹性势能在变化,而小球和弹簧组成的系统机械能守恒,则知小球的机械能不守恒。(2)由图2看出,t2时刻,弹力F最大,故弹簧的压缩量最大,小球运动到最低点,动能最小;(3)t2t3这段时间内,弹簧的弹力减小,说明小球在由最低点上升,弹力不断减小,小球受到的合力先向上后向下,小球先加速后减速,则小球的动能先增大后减小。解题关键解题关键要将小球的运动分为自由下落过程、向下的加速和减速过程、向上的加速和减速过程进行分析处理,同时要能结合图像分析。要知道小球和弹簧组成的系统机械能守恒,但小球的机械能并不守恒。思路分析思路分析小球先
26、自由下落,与弹簧接触后,弹簧被压缩,在下降的过程中,弹力不断变大,当弹力小于重力时,小球加速下降,弹簧弹力等于小球的重力时,速度达到最大,之后小球由于惯性继续下降,弹力变得大于重力,合力变为向上且不断变大,故小球做减速运动;同理,上升过程,先做加速运动,当加速度减为零时,速度达到最大,之后做减速运动,直到小球离开弹簧为止。对于小球和弹簧组成的系统机械能守恒。解答题答案答案(1)不守恒(2)t2(3)先增大后减小8.(2019江苏南京六合模拟,27)(6分)利用如图甲所示的实验装置探究“沙子和水的温度变化与吸热的关系”。操作如下:甲乙丙(1)在两烧杯中分别装入初温相同且相等的沙子和水。(2)用相
27、同的酒精灯火焰加热,并用玻璃棒不断搅拌,每隔相同的时间记录一次温度,其中某时刻的温度如图乙所示,其示数为。根据实验数据绘制成温度与时间的关系图像,如图丙所示。(3)实验中,是通过比较来间接反映沙子和水吸收的热量。(4)分析图丙可知,对于质量相等的沙子和水,升温较快的是;若使两者升高相同的温度,则吸收的热量较多,由此可见,的比热容较大。答案答案(1)质量(2)39(3)加热时间(4)沙子水水解析解析(1)为了研究水与沙子的温度变化与吸热的关系,实验时,要控制水与沙子的初始温度、质量相等。(2)温度计的分度值是1,此时的温度是39。(3)实验中,是通过比较加热时间来间接反映沙子和水吸收热量的多少。
28、(4)分析图丙可知,对于质量相等的沙子和水,吸收相等热量,升温较快的是沙子;若使两者升高相同的温度,水加热时间较长,说明吸收的热量较多;由此可见水的比热容较大。9.(2019陕西西安铁一中二模,19)(6分)为了减少环境污染,部分农村地区改用液化气烧菜做饭。某钢瓶装有液化气10kg,已知液化气的热值为4.2107J/kg,水的比热容为4.2103J/(kg)。求:(1)这瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是多少。(2)若热效率为40%,在标准大气压下可将质量为多少的初温为20的水烧开。答案答案(1)4.2108J(2)500kg解析解析(1)10kg液化气完全燃烧释放的热量:Q放=m液化气q=10kg4.2107J/kg=4.2108J;(2)由题知,Q吸=40%Q放=40%4.2108J=1.68108J,标准大气压下水的沸点为100,即水的末温为100,由Q吸=cmt得水的质量:m水=500kg。Qc t吸831.68 10 J4.2 10 J/(kg)(10020)
