内能和内能的利用练习题

内能和内能的利用练习题引言内能是物理学中一个核心的概念，它不仅帮助我们理解物质的微观运动，也与我们日常生活中的能量转化与利用息息相关。从冬日取暖到汽车飞驰，无不涉及内能的变化与应用。为了更好地掌握这部分知识，扎实的练习是必不可少的。以下练习题旨在检验你对内能概念、改变内能的方式以及内能利用效率等方面的理解与应用能力。请在独立思考的基础上完成，并结合所学知识进行分析。一、知识点回顾与梳理在着手练习之前，让我们简要回顾一下本章节的核心内容，这将有助于你更顺利地解答后续问题：1.内能的概念与影响因素：内能是物体内所有分子动能和分子势能的总和。其大小与物体的质量、温度、状态（及材料种类，对气体而言状态主要指温度和体积）等因素有关。一切物体在任何情况下都具有内能。2.改变物体内能的两种方式：*做功：外界对物体做功，物体内能增加；物体对外界做功，物体内能减少。做功的实质是能量的转化。*热传递：热量从高温物体转移到低温物体，或从同一物体的高温部分转移到低温部分。热传递的实质是能量的转移。在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量。*这两种方式在改变物体内能上是等效的。3.内能的利用——热机与效率：*热机：将燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的机器。常见的热机有汽油机和柴油机，它们的工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，其中做功冲程是内能转化为机械能的关键冲程。*效率：热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。提高热机效率和减少环境污染是热机发展的重要方向。二、练习题（一）选择题(每小题只有一个选项符合题意)1.关于物体的内能，下列说法正确的是（）A.温度为0℃的物体没有内能B.物体内能增加，一定是通过外界对物体做功C.物体温度越高，含有的热量越多D.做功和热传递都可以改变物体的内能2.下列实例中，通过做功的方式改变物体内能的是（）A.用热水袋暖手，手的温度升高B.将冰块放入饮料中，饮料的温度降低C.冬天，两手相互搓搓，手的温度升高D.在阳光照射下，公园里石凳的温度升高3.关于热机，下列说法中正确的是（）A.热机的效率越高，说明它做的有用功越多B.汽油机在做功冲程中，机械能转化为内能C.热机工作时，吸入气缸的物质都是燃料和空气的混合物D.一般情况下，柴油机的效率高于汽油机4.下列生活情景中，属于通过热传递途径改变物体内能的是（）A.锯木头时锯条会变热B.冬天，人们常常搓手使手变暖C.冬天，人们常用热水袋取暖D.铁丝被反复弯折，弯折处会变热（二）填空题5.物体内部所有分子做无规则运动的________和分子________的总和，叫做物体的内能。同种物质组成的物体，温度越高，内能越________（选填“大”或“小”）。6.汽车发动机工作时，将燃料燃烧产生的内能转化为________能，完全燃烧一定质量的燃料释放的热量，与其热值有关，热值是燃料的一种________（选填“特性”或“属性”）。7.用打气筒给自行车轮胎打气时，气筒壁会发热，这是通过________的方式改变了气筒的内能。若轮胎在阳光下暴晒，轮胎内气体的内能会________（选填“增大”、“减小”或“不变”），这是通过________的方式改变的。8.某汽油机飞轮的转速为每分钟转若干圈，则该汽油机每秒内完成________个工作循环，对外做功________次。（三）实验与简答题9.如图所示（此处假设有一个经典的做功改变内能的实验装置图，如：一个配有活塞的厚玻璃筒，筒内放一小团硝化棉），当迅速向下压活塞时，观察到筒内硝化棉燃烧起来。请解释这一现象产生的原因，并说明该过程中能量是如何转化的。10.冬天，我们感觉手冷时，可以采用多种方法使手变暖和，例如：（1）用嘴对着手呵气；（2）双手相互搓擦。请分别说明这两种方法是如何使手的内能增加的。11.为什么汽车发动机在工作时，水箱中的冷却液（通常是水）会吸收热量而升温？这体现了内能的哪种利用方式？同时，发动机的效率总小于1，这是为什么？（四）计算题12.质量为一定值的某种物质，温度从t₁升高到t₂，吸收的热量为Q。已知该物质的比热容为c，求该物质的质量m。（用所给字母表示计算式即可）13.一台四冲程汽油机，已知其每一个工作循环中，燃气对活塞做功的平均压强为p，活塞的横截面积为S，活塞的行程（即活塞移动的距离）为L。若该汽油机的飞轮转速为n转/分钟，求：（1）一个工作循环中，燃气对活塞做的功W。（2）该汽油机的功率P。（提示：功率是单位时间内所做的功）三、参考答案与解析（简要提示）（一）选择题1.D（解析：一切物体都有内能；内能增加可能是做功或热传递；热量是过程量，不能说“含有”。）2.C（解析：ABD均为热传递，C为摩擦做功。）3.D（解析：效率高指有用功占比高，而非总量多；做功冲程是内能转机械能；柴油机吸气冲程只吸入空气；柴油机效率通常高于汽油机。）4.C（解析：ABD均为做功改变内能。）（二）填空题5.动能；势能；大。6.机械；特性。7.做功；增大；热传递。8.（需根据具体转速计算，例如转速为N转/分，则每秒转N/60转，一个工作循环飞轮转2转，故每秒工作循环数为(N/60)/2=N/120，对外做功次数与工作循环数相同。）（三）实验与简答题9.答：迅速向下压活塞，活塞对筒内空气做功，使空气的内能增加，温度升高，达到硝化棉的着火点，硝化棉便燃烧起来。该过程中，机械能转化为内能。10.答：（1）呵气时，呼出的高温水蒸气遇到冷的手，发生热传递，水蒸气将热量传递给手，手的内能增加，温度升高。（2）搓手时，双手克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，手的内能增加，温度升高。11.答：水的比热容较大，吸收相同热量时温度升高较少，适合做冷却液。发动机工作时，燃气内能部分转化为机械能驱动汽车，部分通过热传递被冷却液吸收带走，防止发动机过热。这体现了内能的转移（或利用内能加热）。发动机效率小于1，是因为燃料燃烧释放的能量中，总有部分能量散失（如废气带走、克服摩擦、热传递损失等），无法全部用来做有用功。（四）计算题12.解：由Q=cmΔt可得，m=Q/[c(t₂-t₁)]13.解：（1）一个工作循环中，活塞受到的平均压力F=pS，燃气对活塞做的功W=FL=pSL。（2）飞轮转速为n转/分钟，即n/60转/秒。因一个工作循环飞轮转2转，对外做功1次，故每秒完成工作循环数为(n/60)/2=n/120。每秒对外做功次数也为n/120。所以每