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江蘇省東臺市唐洋鎮中學九年級物理上冊《第十二章 機械能和內能》知識梳理(無答案) 蘇科版.doc

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?《第十二章 機械能和內能》知識梳理【知識梳理】1.機械能 A.能 a.定義 在物理學中,把物體做功的本領叫做能. 物體能做多少功,它就具有多少能.具有能的物體不一定做功.能是一個狀態量. b.單位 在國際單位制中,能的單位與功的單位一樣是焦耳. B.機械能 a.動能 i.定義 物體由于運動而具有的能叫做動能. ii.決定因素 質量和速度.運動的物體速度越大,質量越大,它具有的動能就越多. 式中的υ是相對速度,一般以地面為參照物. b.重力勢能 i.定義 物體由于被舉高而具有的能叫做重力勢能. ii.決定因素 質量和高度.物體被舉得越高,質量越大,它具有的重力勢能就越多.Ep=mgh. 式中的h是相對高度,一般從地面豎直向上量. c.彈性勢能 i.定義 物體由于發生彈性形變(外力撤消后完全恢復原來形狀的形變)而具有的能叫做彈性勢能. ii.決定因素 彈性強弱和形變大?。畯椥晕矬w的彈性越強,形變越大,它具有的彈性勢能就越多. d.機械能 動能和勢能統稱為機械能. 某物體在某狀態下所具有的機械能,等于該狀態下該物體所具有的動能和勢能之和. e.機械能的轉化和守恒 物體的動能和勢能可以相互轉化,在轉化的過程中,若沒有摩擦等阻力,機械能的總量保持不變;若有摩擦等阻力,機械能的總量減少. 2.內能 A.定義 物體內部大量分子的無規則運動叫做熱運動. 物體內部所有分子做無規則運動的動能和分子勢能的總和,叫做物體的內能. 嚴格地說,內能還應包括分子內部所具有的能,比如核能. B.決定因素 物體的質量、溫度、體積、物態、物質種類等. 說明:內能與機械能的區別. 內能與機械能是兩種不同形式的能,它們的決定因素不同:內能的決定因素如上所述,機械能是指整個物體所具有的動能和勢能的總和,它由物體的質量、速度、高度(或形變)等因素決定.內能和機械能兩者互不包含:一個物體在某一狀態下可能同時具有機械能和內能,也可能機械能為零,但內能一定不為零. C.改變物體內能的兩種方式一熱傳遞和做功 a.熱傳遞 只要物體間或同一物體的不同部分間存在著溫度差,就會發生熱傳遞.熱從高溫物體傳到低溫物體,或從物體的高溫部分傳到低溫部分,直到溫度相等(熱平衡)時為止. 熱傳遞的三種方式: i.傳導 熱從物體的高溫部分沿著物體傳到低溫部分叫做傳導.它的特征是熱沿著物體傳遞,而傳導熱的物體本身并沒有發生流動.固體中的熱傳遞以傳導方式為主. 善于傳導熱的物質叫做熱的良導體,如各種金屬,其中最善于傳導熱的是銀,其次是銅和鋁.不善于傳導熱的物質叫做熱的不良導體,如瓷、紙、木頭、玻璃、皮革、棉花、石棉等,液體(除水銀外)都不善于傳導熱,氣體比液體更不善于傳導熱. ii.對流 靠液體或氣體的流動來傳遞熱的方式叫做對流.它的特征是靠物質的流動來傳熱,因此對流是液體和氣體特有的熱傳遞方式. 當發生對流時,密度小的物質上升,密度大的物質下降,即只有在上部物質密度大于下部物質密度時才會產生對流.因此用對流的方式對物體加熱時,熱源應放在被加熱物體的下方,而用致冷物對物體冷卻時,應將致冷物置于被冷卻物體的上方. iii.輻射 熱由物體以電磁波的形式直接向外射出去叫做輻射.它的特征是不需要介質,可在真空中進行.太陽的熱就是通過輻射的方式傳給地球的. 物體吸收(輻射)熱的本領與它的溫度高低、表面積大小和表面顏色深淺有關,物體溫度越低(高)、表面積越大、表面顏色越深,越有利于吸收(輻射)熱. 利用熱傳遞的方式改變物體內能的實質是內能的轉移,內能改變的多少可用傳遞的熱量來量度. 在沒有做功的條件下,物體放熱,其內能減少;物體吸熱,其內能增加. b.做功 利用做功的方式改變物體內能的實質是內能和其他形式能的相互轉化,內能改變的多少可用做功的多少來量度. 在不發生熱傳遞的條件下,物體對外做功,其內能減少;外界對物體做功,其內能增加. 做功和熱傳遞對改變物體的內能是等效的. D.內能的利用 利用內能來直接加熱物體和利用內能來做功. 3.熱量 A.定義 在物理學中,把物體在熱傳遞過程中放出或吸收能量的多少叫做熱量.用字母Q表示. 熱量是一個過程量.離開了熱傳遞過程,說一個物體含有多少熱量是沒有意義的. B.單位 在國際單位制中,熱量的單位與功和能的單位相同,都是焦耳(J). C.物體狀態未變、溫度改變過程中的吸、放熱 i.物體溫度升高時吸收的熱量 ii.物體溫度降低時放出的熱量 公式中的t表示物體的末溫、t0表示物體的初溫、△t表示物體溫度的變化值.由公式變形可得:,對于混合物 D.物態變化過程中的吸、放熱 i.熔化熱與凝固熱 單位質量的某種物質(晶體),在熔點時從固態完全熔化成同溫度的液態時,所需要吸收的熱量叫做這種物質的熔化熱,用字母λ表示.定義式: 在國際單位制中,熔化熱的單位是焦/千克(J/kg). 物質在凝固時要放出熱量,這叫凝固熱.在相同的熱學狀態下,同一物質的凝固熱與熔化熱相同. ii.汽化熱與液化熱 單位質量的某種液體,完全變成同溫度的氣體時所需要吸收的熱量,叫做這種物質的汽化熱,用字母L表示. 定義式:L=Q/m . 在國際單位制中,汽化熱的單位是焦/千克(J/kg). 物質在液化時要放出熱量,這叫液化熱.在相同的熱學狀態下,同一物質的液化熱與汽化熱相同.同種物質溫度升高時,汽化熱減?。?iii.升華熱與凝華熱 單位質量的固態物質升華時,所需要吸收的熱量叫做這種物質的升華熱.物質在凝華時要放出熱量,這叫凝華熱.在相同的熱學狀態下,同種物質的凝華熱等于升華熱,且等于相同條件下,它的汽化熱和熔化熱之和. E熱平衡方程 原來溫度不同的物體,經過熱傳遞而變得溫度相同,即達到了熱平衡狀態. 高、低溫物體組成的系統,在系統內進行熱傳遞的過程中,若與外界不發生熱交換,則Q放=Q吸;若與外界發生了熱交換,則Q放=Q吸+Q損. 熱平衡方程在整個熱傳遞過程中的任一階段都成立,并不是只有達到熱平衡時才成立.其實質是能量守恒. 4..燃料的熱值 A.物理意義 熱值是表示燃料燃燒時釋放熱量多少的物理量. B.定義 單位質量(或單位體積)的某種燃料完全燃燒時所放出的熱量叫做這種燃料的熱值.用字母q表示. 熱值是燃料的一種屬性,它的大小只與燃料的種類有關,與燃料的質量(或體積)、是否燃燒以及燃燒的程度均無關. C.單位 在國際單位制。省略部分。物理量.仿照比熱容的定義,可知: 的某種晶體熔化成同溫度的液體時 的熱量,叫做這種晶體的熔化熱.用字母γ表示.(3)他們還查得:冰的熔化熱為3.35×105J/kg,請你算出:燒杯中的冰從圖中的B點加熱到D點共吸收多少熱量?37. 目前,南京市大約還有30萬戶居民使用每次沖水13 L的老式坐便器,如果這些坐便器換用某種節水閥后,每次沖水量可降為6 L.(1)若某戶居民平均每天沖水10次,換用節水閥后,該戶一個月(按30天計算)可節水多少千克?(1 L=1 dm3)(2)該戶每月節省下來的水,如果溫度降低1℃,能夠放出多少熱量?假設這些熱量是由煤氣完全燃燒所產生,則需要燃燒煤氣多少千克? [水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃),煤氣的熱值為4.2×107J/kg](3)據統計,全市30萬戶居民每家花10元錢換個節水閥,每年就能省出兩個玄武湖的水量.假如南京市城區多兩個玄武湖,結合所學的物理知識,你認為會給城市環境帶來什么好處?(寫出一條即可)38. 有一杯質量為300 g,初溫為80℃的熱水,在20℃的室溫中,每隔l min要下降1℃,為保持水溫不變,現連續向杯中滴入90℃的熱水(設滴入的水熱量全在杯中被吸收,熱傳遞很迅速),設每滴水質量為0.05 g,則從一開始起,水滴的速度應控制在每秒多少滴?以后滴水速度是否保持不變?(要說明道理,如要變化則說明如何變化)39. 馬路清掃車是代替環衛工人清掃馬路的自動化機械,這種清掃車用汽油機作為動力機,。配有大功率吸塵器,掃路時由司機駕駛著沿路面慢行,將灰塵和垃圾吸進車上的垃圾箱.請回答下列問題:(1)一輛清掃車在一條較臟的平直馬路上勻速前進,實施清掃作業,這輛清掃車的動能將如何變化? (2)若清掃車上配備的汽油機正常工作時飛輪的轉速為l 800轉/分,那么這臺汽油機每秒鐘將完成多少個做功沖程?如果這臺汽油機的功率為6 kW,那么,在不計能量損失的情況下,每個做功沖程燃氣對活塞做多少功?(3)請對投入使用這種清掃車的優、缺點作簡要分析.40. 設計汽車發動機時,既要考慮能量的利用效率,也要考慮發動機的冷卻問題.(1)為了防止發動機過熱,汽車的冷卻系統常用水的循環來降低發動機的溫度.5 kg水在冷卻系統中升高50℃,所吸收的熱量是多少?[c水=4.2×103J/(kg·℃)](2)柴油在某汽車發動機氣缸內燃燒時,如果每分鐘釋放l.2×107J的能量,發動機輸出的功率是8.5×104W,則此汽車發動機的效率是多少? 41. 在當今世界,研制各種機器都必需考慮節約能源和治理廢氣污染這一重要課題.在內燃機中,廢氣帶走了很多能量,如果能將這些能量再利用起來,會使內燃機的效率提高許多.某工廠科研人員研制生產的四沖程汽車專用柴油發動機,就采用了很多新技術.其中最重要的一項叫“增壓”技術,它是利用“廢氣渦輪增壓器”使排氣沖程中排出的高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉,它同時又帶動同軸的進氣系統中的“進氣渦輪”也高速旋轉,從而增加吸氣沖程的進氣量并增大進氣氣壓,使做功沖程中柴油燃燒得更充分,燃氣壓強更大,同時也減少了廢氣中的有害物質,達到提高柴油發動機效率和減少廢氣污染的目的.這種柴油發動機有6個氣缸,氣缸直徑為110㎜,活塞行程為l35 ㎜,當轉速為2300 r/min時,發動機功率為220 kW,最低油耗可達240g/(kW·h),柴油的熱值為4.3×107J/kg.請回答下列問題:(1)該柴油發動機的效率最高可達多少?(2)在做功沖程中氣缸內的平均壓強是多少?(3)如果將我國這種機型的汽車柴油發動機都安裝“增壓器”后,能使它們的平均效率由原來約31%提高到近35%,安裝前按每年消耗3億噸柴油估算,這項技術每年能為我國節約多少噸柴油?(4)如果目前我國柴油的平均價格為3 750元/噸,根據上面的估算結果,計算使用“增壓”技術后僅節約柴油一項可使我國每年節約多少資金.由此你有哪些認識?42. 人類正積極開發和利用太陽能,如太陽能熱水器、太陽能電池等.小穎想測出地球表面接收到太陽能的總功率.(1)天氣晴朗時,小穎測得太陽能熱水器l h內平均能使質量為36 kg的水從20℃升高到30℃,則水吸收了多少熱量?[c水=4.2×103J/(kg·℃)](2)小穎查得熱水器接受太陽能的總有效面積為1.2 m2,熱水器能把撩收瑚的太陽能的50%轉變為水的內能,則這臺熱水器每平方米的面積上接收太陽能的平均功率是多少?(3)已知地球接收太陽能的總有效面積為l.3×1014m2,則地球表面接收到太陽能的總功率為 .小穎查閱相關資料獲知,輻射到地球的太陽能總功率為1.7×1017 W,與她計算得到的功率相差較大,試分析原因是 .型號壓強(MPa)噴嘴橫截面積(m2)排量(L/min)油泵功率(kW)換向方式電源(V)2 2303005×10-82.722.5電子38043. 超高壓水切割又稱“水刀”,它是將普通水經過多次增壓后,通過一個極細的噴嘴噴出一道高速“水箭”,對切割表面產生l08~109 Pa的壓強,工業上常用來切割大理石、鋼板等堅硬物體,下表是高壓水切割技術參數:(表中“2.7 L/min”表示每分鐘噴出水2.7升,1Mpa=106 Pa,1 L=103 m3)(1)“水刀”有純水切割和加磨料切割(磨料為密度大于水的密度的石英砂)兩種,高速水流能切割堅硬物體是因為高速水流具有較大的 .加入磨料后,切割能力大大提高是因為 .(2)若不考慮水從噴嘴噴出后橫截面積的變化,高壓水流對切割面的壓力多大?(3)高壓水切割機的切割效率為多大?44. 在空氣阻力不計的情況下,一只皮球從高處由靜止下落,被地面彈起后不能再回到原來的高度,在整個過程中:(1)說明皮球機械能的轉化情況.(2)指出皮球在哪幾個位置時的動能為零.(3)分析皮球不能回到原來高度的原因.45. 小明在家里吃飯時,看到爸爸拿起一瓶在飯桌上放了兩天的啤酒,用起瓶器(俗稱瓶起子)打開瓶蓋時,聽到“砰”的一聲,并看到從瓶口冒出了一股“白氣”,還看到從瓶口冒出了一些啤酒沫.請用初中物理知識解釋這股“白氣”是怎樣產生的?46. 小明同學學習了熱機的有關知識后,自己找來一些器材制作了一個雞蛋紙船,如圖所示,其中紹船用硬蠟紙折成,雞蛋用注射器開孔吸出蛋黃衣蛋清,蛋殼里注一半的水,塑料管一端斜插人雞蛋里的水面上,另一端斜向下,整個雞蛋用兩穗彎鐵絲放在船上使之固定,雞蛋下面放裝有棉在和酒精的小鐵盒蓋,用塑料片粘一個船舵,凡是開口處均用膠水和塑料紙粘好,將小船放人水中,并點燃酒精,小船便破浪前進了.(1)什么力推動紙船前進,它的施力物體是誰?(2)在這個過程中能量轉化過程如何?
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