第14章 内能的利用-2024年初中学业水平考试物理总复习

第十四章内能的利用 课标要求 内容 学习目标 学科核心素养 1.通过教师演示实验，了解内燃机的工作原理，了解内燃机工 物理观念科学探究 热机 作时能量的转换。 2.知道内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。 科学探究科学态度与责任 1.从能量转化的角度认识燃料的热值。 物理观念科学思维 2.以事实为背景，以某种器具或用具为载体，从能量的转化和 热机的效率 转移的角度认识效率。综合光电转化、光热转化、电力转化等 效率问题，考查学生综合分析和计算的能力。通过学习和探讨 科学探究科学态度与责任 过程，为学生形成对包括社会问题在内的各方面问题的可持续 发展意识奠定了基础。 知道能量守恒定律。能列举生活中能量守恒的实例，有用能 能量的转 量转化与守恒的观点分析问题的意识。学生通过分析思考， 科学探究科学态度与责任 化和守恒 体会能量守恒定律的重要意义和价值。树立科学世界观 学业要求 能列举能量转化和转移的实例，知道能量在转化和转移过程中是守恒的，认识热量、热值等是 与能量转化或转移密切相关的物理量，知道它们的含义：能用能量转化与守恒的观点解释常见的 自然现象，解决日常生活中的有关问题，形成初步的能量观念。知道能量的利用存在效率问题，能 用能量转化与守恒的规律对有关具体问题进行科学推理，并形成结论：能从热机对社会发展所产 生影响的角度，体会科技进步对人类和社会发展的推动作用：能从能量转化的角度认识提高效率 的重大意义，增强学习物理学的动力：能从能量的转化和转移具有一定方向性的角度，体会节约能 源与可持续发展的重要性。 155 初中学业水平考试总复习·物理》 内容结构 热机的基本概念 热机 汽油机的构造和广：原理 并d点 柴油机 热值的定义与计算 内能的利用 热机装率 公式 热机效率 提高带施 能量的转化分析 能量的转化与守柯 能量守定律 评价要点 热机的工作过程及特点 续表 内燃机的工作过程及特点 知识储备 进气门排 活塞运动能量转化 气门开闭 内燃机的工作过程及特点 吸气 进气门开： 自上而下 无 1,利用内能来加热：实质是热传递，内能的转 内能的 内燃机 冲程 排气门关 移。 压缩 机械能 利用方 的工作 两门关闭 自下而上 式 2.利用内能米做功：实质是内能的转化，内能 冲程 内能 过程 转化为机械能。 做功 两门关闭 内能 冲程 自上而下 机械能 1.燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的 排气 进气门关： 热机。 冲程 排气门开 自下而上 无 2.举例：汽油机、柴油机、蒸汽机、汽轮机、喷 内燃机 汽油机 汽油机 柴油机 气式发动机。 构造上 火花塞 喷油嘴 3.工作原理：化学能燃烧转化为内能： 和柴油 吸入物质空气和汽油混合物空气 内能做功转化为机械能。 机的不 点火方式 点燃式 压燃式 同 效率高低 低 高 汽 塞 注意：内燃机工作的联系：每个工作循环飞 进气上 排气门 轮转2周，完成1个做功冲程。在一个工作 汽油机 活 循环中，只有第三个冲程燃气对外做功，其 结构 他三个辅助冲程不但不做功，还要消耗机械 连杆 山轴 能。做功冲程为其他三个冲程提供能量，其 他三个冲程为第三冲程做功提供基础。依 靠飞轮的惯性完成吸气、压缩，排气冲程。 156 收第十四章内能的利用● 典型例题 变式11如图所示，在试管内装适量的 水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾，根据图中提 例1如图所示是四冲程汽油机的剖面 供的信息回答下列问题 图，关于其四个冲程的描述错误的是( 逃气 排气门 (1)塞子冲出试管后，因为 继续向 前运动。 (2)塞子被推出的过程中， 能转化 A,吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入 成 能，这个过程中能量转化与热机中 汽缸 的 冲程相同。 B.压缩冲程中，活塞的机械能转化为燃料 混合物的内能 注意：做功可以改变物体的内能：当对物体 C.做功冲程中，具有很明显的机械能转化 做功时，机械能转化为内能：当物体对外做 为内能的过程 功时，内能转化为机械能。 D.排气冲程中，废气带走了燃料释放的能 变式12如图所示，礼花筒 量中很大部分 利用筒内的高压空气膨胀，将彩 【解析】A.在汽油机吸气冲程中，进气门 带喷向空中，产生喜庆效果。下 打开、排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气 列冲程与这一过程能量转化相同 的混合物进入汽缸，故A正确：B.在压缩冲程 的是( 中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃 A.吸气冲程 B.压缩冲程 料混合物被压缩，则燃料混合物的内能变大，此 C.做功冲程 D.排气冲程 过程是机械能转化为内能的过程，故B正确； 例2单缸四冲程汽油机的飞轮转速是 C.在做功冲程中，燃气对活塞做功，内能转化 1800r/min,此汽油机每秒钟内( 为机械能，故C错误：D,在排气冲程中，废气带 A.完成120个冲程，对外做功30次 走了燃料释放的能量的大部分，故D正确。 B.完成60个冲程，对外做功15次 【答案】C C.完成30个冲程，对外做功15次 注意：四冲程汽油机一个工作循环有四个 D.完成60个冲程，对外做功30次 冲程，分别是吸气、压缩、做功和排气，其中 【解析】飞轮转速为1800r'min=30r/s, 只有做功冲程对外做功，将内能转化为机 因一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周， 械能：另外还有压缩冲程有能量转化，将机 做功1次，完成4个冲程，所以，该汽油机1s 械能转化为内能：根据气门的状态、活塞运 内完成60个冲程，对外做功15次。 动的方向确定冲程的种类。 【答案】B 157 初中学业水平考试总复习·物理川 二热机的效率及计算 注意：①对于热值的概念，要注重理解三个 知识储备 关键词“1kg”“某种燃料”“完全燃烧”。 1kg是针对燃料的质量而言，如果燃料的 实验 热机的效率及计算 质量不是1kg,那么该燃料完全燃烧放出 燃料 1.分类：周体燃料、液体燃料、气体燃料。 2.燃烧时能量的转化：将内能转化为机械能。 的热量就不是热值。某种燃料：说明热值 与燃料的种类有关。完全燃烧：表明要完 1.定义：1kg某种燃料(1m气体燃料)完全 燃烧时放出的热量。 全烧尽，否则1kg燃料化学能转变成内能 2.单位：J/kg。 就不是该热值所确定的值。②热值反映的 3.热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种 是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出 热值类有关，与燃料的形态、质量，体积、是否完全 不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能 燃烧等无关。 4.公式：(1)固体燃料完全燃烧释放的热量 的本领大小，也就是说，它是燃料本身的一 Q线=g 种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形 (2)气体燃料完全燃烧释放的热量Q:=Vq。 态、质量、体积等均无关。③热机的效率是 常考的计算题考点，需要明确各种类型的 1.定义：用来做有用功那部分能量，与燃料完 全燃烧放出的能量之比。 效率的求解，找出有用功是什么，总功是什 2.提高方法 么，在这个过程中发生着怎样的能量转化 (1)使燃料充分燃烧。如将煤磨成煤粉或煤 都要清晰明了，从能量转化的角度来解决 粒，加大送风量等。 热机 (2)减少各种热量损失 效率问题。 效率 (3)机件间保持良好的润滑，减小摩擦。 有 典型例题 3.公式：0-Q 例1关于热机，下列说法正确的是( 4.常见热机的效率：蒸汽机6%~15%、汽油机 20%一30%、柴油机30%~45% A.热机的效率越高说明热机做功越快 B.在做功同样多的情况下，消耗的燃料越 1.煤炉：化学能一内能，刀= Q腹_cn△ Qx mq 多，热机的效率越高 2.热机：化学能一机械能，？= Wn_Fs C.新能源汽车的发动机的效率可达100% Q这mg D.做功冲程既存在化学能转化为内能也 Q 热机3，太阳能热水器：太阳能-内能：？一 存在内能转化为机械能 效率 cm△ 【解析】A.效率是表示机器有效利用能 计算P封S 量占总能量的百分数；功率是描述热机做功快 的六 种情 4.电热水器：电能-内能，7=wP Q题_cm△ 慢的物理量，即功率越大，热机做功越快，故A 况 5.火力发电：化学能一电能，7= W电一P电1 错误：B.热机的效率越高，做有用功与燃料完 Q mq 全燃烧放出的热量的比值越大，即在做功相同 6.光伏发电：太阳能一电能，？= We Q去阳 的情况下，消耗的燃料较少，或消耗相同的燃 Put 料，做功较多，故B错误：C.新能源汽车在工作 P St 时不可避免地要克服机械部件间的摩擦做颜外 功，机械效率一定小于100%，故C错误：D.在 158 心第十四章内能的利用●。 做功冲程中，燃料燃烧时将化学能转化为燃气 (2)为了比较两种液体的比热容，需要燃烧 的内能，高温高压燃气的内能又转化为机械能， 相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量相 故D正确 同，通过温度计的示效高低得出吸热多少，进而 【答案】D 判断两种物质比热容的大小关系，应选择甲、丙 两图进行实验；根据转换法，不同物质吸热的多 注意：无论是机械效率还是热机效率，在现 少是通过加热时间来反映的。 实生活中，想要达到100%都是几乎不能实 【答案】(1)①甲、乙③偏小(2)②加 现的，我们可以从技术和方案设计方面想 热时间 办法去提高效率。 注意：燃料的热值大小不能直接测量，需要 例2如图所示，甲、乙、丙三图中的装置 通过液体吸收热量的多少来体现燃料燃烧 完全相同，燃料的质量都是m1=30g,烧杯内 放出热量的多少，而液体吸收热量的多少 的液体质量相同，均为m2=100g。 跟液体的质量和升高的温度有关。 (1)若比较不同燃料的热值： ①应选择 两图进行实验： 变式2-1(2021·秦淮 ②燃料完全燃烧放出热量的多少，是通过 区二模)为了比较两种燃料的 相同质量的同种液体温度升高的多少来反映： 热值，小明采用如图所示两套 ③若甲图烧杯中为水，燃料完全燃烧使温 完全相同装置进行实验，下列 度计示数升高30℃，本实验根据公式qm,一 说法正确的是() cm2△1，计算出燃料的热值比其标准值 A.通过调节铁圈A的 (选填“偏大”“偏小”或“相等”)。 位置，使温度计处于适当的高度 (2)若比较不同物质吸热升温的特点： B.实验中需要保证两种燃料燃烧时间相同 ①应选择甲、丙两图进行实验： C.将两套装置中两个烧杯中的水换成比 ②不同物质吸热的多少是通过 来 热容小的液体可以使实验现象更明显 反映的。 D.如要进一步研究不同物质的吸热能力， 只需将其中一个烧杯中的水换成等质量煤油 注意：该实验中采用了控制变量法和转换 休 液休 法，由于燃料的热值不能直接测量，所以通 料 料」 过水温升高的多少来反映燃料的热值大 小，又由于燃料燃烧释放的热量既与燃料 【解析】(1)①为了比较热值大小要用不 的质量多少有关，又与燃料的热值大小有 同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相 关，所以需要控制两种燃料的质量相同，且 同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而 全部燃烧：研究不同物质的吸热能力时，实 判断热值大小，应选择甲、乙两图进行实验：③ 验中需要用相同的热源加热，即用相同的 由于燃料燃烧释放的热量不能全部被液体吸 燃料进行加热，且两个烧杯中不同液体的 收，使得实验得到的燃料热值偏小： 质量相等。 159 。初中学业水平考试总复习·物理》 例3已知天然气的热值为4×10Jm3, 数据。 水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。求： 经济耗油量 总质量：1500kg (1)完全燃烧1.4×102m3天然气放出多 (90kmh)8L/100km 车轮与地面的总接触面积： 少热量？ 水箱容量：4 8.0×101m (2)若某天然气灶的效率为60%，则这些 额定功率：90kW 天然气可将质量为4kg、初温为25℃的水升高 (1)汽车上的散热器用水作为冷却剂，当水 到多少摄氏度？（当地的大气压为标准大气压） 箱装满水，水温升高25℃时，需要吸收的热量 【解析】(1)已知天然气的热值和体积，利 为多少？ 用Q:=Vg求这些天然气完全燃烧放出的热 (2)该汽车在经济耗油量下沿直线匀速行 量：完全燃烧1.4×10：m3天然气放出的热量 驶50km,汽车的效率为31.25%，求汽车消耗 Qt=Vg=1.4×10-2m3×4×10J/m3= 多少升汽油以及此时汽车的实际功率。 5.6×103J. 【解析】(1)当水箱装满水，水的体积V= (2)已知天然气放出的热量和热效率，可求 4L.=4×10-3m3, 水吸收的热量：又知道水的比热容、质量，利用 由p=”m可得，水的质量： Qw=cm△1求水升高的温度；知道水的初温 度，可求末温。 m=p*V=1.0×103kgm3×4×108m3= _Q“可得水吸收的热量 4 kg. 由)一Q袋 水吸收的热量： Q《=7Qt=60%×5.6×10°J=3.36X Q=c*m△t=4.2X103J/(kg·℃)X 10J: 4kg×25℃=4.2×103J: 由Q=cm△1可得，水升高的温度 (2)在经济耗油量下沿直线匀速行驶 N=Q 3.36×10J 50km实际用油： *m4.2×103J/(kg·℃)×4kg 8L 20℃， V我#=100km ×50km=4L: 则水的末温度：t2=t1+△1=25℃十20℃= 4L汽油完全燃烧放出热量： 45℃. Q数=V汽海9油=4L×3.2×10JL= 【答案】(1)完全燃烧1.4×10-2m2天然 1.28×10°J, 气放出的热量为5.6×105J 汽车所做的功： (2)若某天然气灶的效率为60%，则这些 W=Q:=31.25%×1.28×108J= 天然气可将质量为4kg、初温为25℃的水加热 4×102J. 到45℃ 由=可得，汽车行致的时间： 例↓某品牌小汽车的“经济耗油量 (90km/h)8L/100km”是指，这辆汽车以 50 km 90 km/h 9 5h=2000s: 90km/h的速度行驶100km,消耗汽油8L,已知 则汽车的实际功率： P水=1.0×10kg/m,c水=4.2×103J/(kg·℃) 9油=3.2×10J/L,如下表为此小汽车的相关 P=W =2×10W。 160 收第十四章内能的利用修 【答案】(1)水需要吸收的热量为4.2× 注意：能量守恒定律是自然界最重要、最普 10J 遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也 (2)汽车消耗4L汽油：此时汽车的功率为 无论是物理学问题还是化学、生物学，地理 2×10W 学、天文学的问题，所有能量转化的过程， 变式41(2022·甘肃)绿色环保已成为 都遵从能量守恒定律。 人们生活中重要的理念。电动汽车是一种节能 环保的交通工具，某电动汽车部分参数如下。 典型例题 若某次车满载时，车和人的总质量为1.8t,四 例1 下列有关能量转化的说法，错误的 个车轮与水平地面接触面积分别为50cm(g 是( 取10N/kg)。求： A.过山车向下运动时是重力势能转化为 (1)满载时汽车对水平地面的压强： 动能 (2)若汽车以108km/h的速度在平直高 B.给电动车充电时，是将电能转化为化学 速公路匀速行驶20分钟，行驶的距离是多少： 能 (3)若汽车在额定功率下沿平直公路以 C.汽车在刹车过程中，刹车片会发热，是 10ms的速度匀速行驶，发动机效率为80%， 将内能转化为动能 汽车在行驶过程中受到的阻力大小。 D.自行车运动员奋力蹬车时，人体内的一 额定乘客人数 5 部分化学能转化为动能 电动机额定电压 500V 【解析】判断能量的转化，我们主要看它 电动机额定功率 100kW 要消耗什么能量，得到什么能量，总是消耗的能 电池容量 500A·h 量转化为得到的能量。A.过山车向下运动时 质量不变，高度减小，速度增大，则重力势能减 少，动能增多，是重力势能转化为动能，故A正 确：B.给电动车充电时，蒿电池相当于用电器， 这一过程是将电能转化为化学能，故B正确； C.汽车在刹车过程中，刹车片会发热，将动能 转化为内能，故C错误；D.自行车运动员奋力蹬 三.能量的转化与守恒 车时，消耗了人体的化学能，获得了动能，所以人 知识储备 体内的一部分化学能转化为动能，故D正确。 【答案】C 能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它 能量守恒只会从一种形式转化为其他形式，或者从 注意：定律中能的转化是指通过做功，能的 定律内容 一个物体转移到其他物体，而在转化和转 形式发生了改变，一种形式的能转化为另 移的过程中，能量的总量保持不变 一种形式的能，能的转移是指同一种能从 1,能量及其存在的不同形式（各种不同形 一个物体转移到另一个物体上，能的形式 常见能 式的能量)。 量转化 没有改变。例如：热传递过程中，内能从高 2.能量的转化和转移（不同形式间是能量 转化，同种形式之间是能量转移)。 温物体转移到低温物体。 161 初中学业水平考试总复习·物理》 变式11关于能量守恒定律，下列说法正 B.燃料燃烧时将机械能转化为内能 确的是() C.起飞过程加速上升时，将动能转化为重 A.能量守恒定律只适用于机械能与内能 力势能 的相互转化 D.起飞过程加速上升时，上升器机械能守恒 B.能量守恒定律只适用于能量转化的过程 变式1-3(2022·泸州模拟)各种形式的 C.摩擦生热是创造了热，并不符合能量守 能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发 恒定律 生转化，且能量的转化是有方向的，下面几幅图 D.按照能量守恒定律，宇宙中能量的总量 按能量转化的顺序，排列正确的是( 永远不会增减 变式1-2(2021·长沙模拟)2020年12 月3日23时10分，嫦娥五号上升器点火起飞， 携带月壤进入预定环月轨道，实现我国首次地 ①燃煤电厂 ②空调 ③树林 ④太阳 外天体起飞。下列说法正确的是( A.①②③④ B.②③④① A.燃料燃烧时将化学能转化为内能 C.④③①② D.②①③④ 基础通关测评 一、热机的工作过程及特点（共5小题）】 1.(2022·南浔区一模)2021年10月16日，搭 正确的是() 载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十 A.汽油机和柴油机都是内燃机，吸入汽缸的 三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火起飞， 物质相同 成功发射。如图，火箭喷气发动机是利用燃 B.汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的 料在燃烧室中燃烧，燃气向后高速喷出，从而 C.燃料在汽缸内猛烈燃烧，燃料热值迅速 获得向前的动力。下列与火箭发动机燃烧室 减小 工作原理一致的冲程是( D.压缩冲程主要是通过做功的方式增大缸 内气体的内能 3.(2022·根河市校级模拟)如图甲，在一个配 有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，迅速 下压活塞，硝化棉燃烧。如图乙是某汽油机 工作的某一个冲程。下列说法中不正确的是 燃烧 喷骨 火箭喷气发动 2.(2021·自贡)关于四冲程内燃机，下列说法 A.甲图中，活塞与玻璃筒摩擦产生的热量是 162 第十四章内能的利用。 导致棉花燃烧的主要原因 B.甲图中，迅速下压活塞的过程中，活塞的 机械能转化为空气内能 C.乙图所示冲程靠飞轮的惯性完成，并吸入 空气和雾状汽油 D.乙图所示冲程的下一个冲程，会发生与甲 A.包子的温度越高所含热量越大 图相同的能量转化 B.水的温度越高，水分子运动越剧烈 4.(2021·淮安)如图所示，将铁丝快速弯折十 C.天然气燃烧越充分，热值越大 余次，弯折处温度升高，该过程与四冲程汽油 D.用手拿包子的时候温度从包子传到手 机哪一个冲程能量转化相同？( 8.(2022·大祥区校级模拟)下列关于热机和环 境保护的说法中正确的是( A.热机的效率是描述热机性能的重要指标 B.当前热机的效率可以达到100% C.汽车排出的尾气越浓，汽油机的效率越高 A.吸气冲程 B.压缩冲程 D.热机是通过燃料的燃烧获取化学能并转 C.做功冲程 D.排气冲程 化为机械能的装置 5.如图为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动 9.(2022·温江区模拟)下列说法正确的是 舰载机在两秒钟内达到起飞速度。汽缸内蒸 () 汽体积膨胀，对外做功，内能 (选填 A减少各部件间的摩擦可提高热机效率 “增大”“减小”或“不变”)，推动活塞运动，使 B.热机的效率越低说明热机做功越慢 舰载机获得巨大的动能。此过程的能量转化 C.新型燃料汽车的效率达到100% 方式类似于汽油机的 冲程。 D.柴油机的效率通常会高于火箭发动机 牵引索 10.(2021·成都模拟)有甲、乙两台汽油机，若 在同一时间内甲做的有用功是乙做的有用 滞轮 板 功的2倍，甲的效率是25%，乙的效率是 20%,则在同样时间内，甲、乙两汽油机消耗 蒸汽活塞 的汽油之比为( 二、热机的效率及计算（共13小题）】 A.2:5 B.8:5 6.(2022·东平县校级一模)2022年3月10 C.5:8 D.5:2 日，我国大推力氢氧发动机试车成功，其燃料 11.(2022·黄石模拟)一个四冲程热机的飞轮 使用液态氢，主要原因是( 转速为1200r/min,它1s完成了( A.密度大 B.热值高 A.30个冲程，做了30次功 C.沸点高 D.燃点高 B.20个冲程，做了5次功 7.(2022·深圳一模)如图，用蒸锅在天然气灶 C.40个冲程，做了10次功 上烧水蒸包子的过程中，下列说法正确的是 D.60个冲程，做了15次功 12.(2021·泰安模拟)某品牌无人驾驶汽车在 163 初中学业水平考试总复习·物理》 一段平直公路上匀速行驶6.9km,用时 图中的 冲程实现。 5min45s,消耗燃油1.5kg,已知汽车的 牵引力是2000N,燃油的热值为4.6×10 J/kg,假设燃油完全燃烧。通过计算可知， 下列结果正确的是( ①汽车行驶速度是20kmh ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9× (2)老师在重复演示“做功改变内能”实验 10J (图丙)之间，需在拔出活塞后将厚玻璃筒甩 ③汽车牵引力做功的功率是30kW 几下，其目的与内燃机的 (选填“吸 ④汽车发动机的效率是20% 气”“压缩”“做功”或“排气”)冲程的原理相 A.只有①和② B.只有②和③ 似。 C.只有①和④ D.只有②和④ 15.(2021·扬州三模)如图所示，甲、乙、丙三图 13.(2021·常州)生活垃圾的热值为3× 中的装置完全相同，燃料的质量、烧杯内液 10J/kg,位于武进区遥观镇的垃圾焚烧发 体质量及液体初温均相同。利用 电厂每天完全燃烧800t生活垃圾，放出热 两图进行实验可以比较燃料2和燃料1的 量 J,放出热量的30%用来发电， 热值大小，不考虑热量损失，燃料点燃直至 每天可发电 ,放出热量的42%用 燃尽，三装置烧杯中液体升高的温度随时间 来加热水供给附近小区，标准大气压下，每 变化的图象如图丁所示。由图丁可知：液体 天可将 的水由20℃恰好加热至 a的比热容是液体b的 倍， 沸腾。[c水=4.2×103J/(kg·℃)] (选填“甲”“乙”或“丙”)图中液体吸收的热 14.热机发明后，一直在持续的改进和发展中。 量最少。 材料一：1769年，法国人居纽制造出蒸汽机 推动的三轮汽车（图甲），传统蒸汽机的燃料 福度计 度计 在汽缸外部燃烧（图乙），热效率为5%一 液体 体 8%之间。 气缸 :升高的福度 21 图甲 图乙 图丙 材料二：1862年，法国人德罗夏提出内燃机 (内燃指燃料在汽缸内燃烧)的四冲程循环 马时间Umin 理论：①汽缸的向外运动造成的真空将混合 气体燃料吸入汽缸：②通过汽缸的向内运动 16.(2022·梧州)氢燃料具有清洁、效率高等优 对进入汽缸里的燃料进行压缩：③高压燃烧 点，被认为是理想的能源之一，目前我国部 气体产生巨大爆发力：④将已经燃烧的废气 分城市已有多批氢能源公交车投放使用。 从汽缸中排出。 (已知c水=4.2×103J/(kg·℃)，9数 (1)四冲程循环理论提及的“巨大爆发力”由 1.4×10°Jkg。)问： 164即4.2×10J(kg·℃)×0.2kg×(100℃-： 热水放出的热量Q:=Q=1.5×10J, 1)=4.2×103J/(kg·℃)×0.3kg×(1 由Q数=c本m木(1'。一t)得至少需要热水的 20℃)：解得t=52℃。 质量： (2)迅速将200g室温矿泉水倒入该杯，摇 QR 一摇，矿泉水的温度可升至1：， c米(1'。一1) 即4.2×10J/(kg·℃)×0.3kg×(52℃ 1.5×10J t1)=4.2×103J/(kg·℃)×0.2kg×(t1 4.2×10J(kg·℃)×(60℃-45℃) 20℃)： ≈0.238kg。 解得t1=39.2℃。 ++ 答：(1)牛奶吸收的热量是1.5×10J 【答案】(1)杯内水温为52℃ (2)饮用： (2)加热牛奶至少需要0.238kg60℃的 后迅速将200g室温矿泉水倒人该杯，摇一摇， 热水 矿泉水的温度将上升至39.2℃ 第十四章 内能的利用 点基础通关测评 a评价要点 一、分子热运动 一、热机的工作过程及特点 1.C2.B3.B4.①B②温度 变式1-1【解析】(1)物体保持运动状 5.(1)分子在不停地做无规则运动重力 态不变的性质叫做惯性：塞子冲出试管后继续 (2)小于间隙细(3)引力拉伸 向前运动，是因为塞子具有惯性，仍然要保持 二、内能 原来的运动状态。 6.D7.C8.C9.D (2)对水持续加热，试管中产生大量水蒸 10.(1)热传递(2)数字式温度计示数变大：气，水蒸气膨胀做功，将软木塞顶起，塞子被推 外界对物体做功，物体内能增大(3)物体：出的过程中，水蒸气的内能转化为塞子的机械 对外界做功，物体内能减少分子动能 能；四冲程汽油机一个工作循环有四个冲程， 小(4)b 分别是吸气、压缩、做功和排气冲程，做功冲程 11.(1)变大(2)晶体(3)B(4)错误 一对外做功，将内能转化为机械能：压缩冲程有 切物质的分子都在不停地做无规则运动，A:能量转化，将机械能转化为内能。内燃机的做 管内的液体温度低，分子的热运动较缓慢 !功冲程将内能转化为机械能，因此这一现象相 三、比热容 当于内燃机的做功冲程。 12.C13.C14.C 【答案】(1)惯性(2)内机械做功 15.小快大多 变式12C【解析】内燃机的做功冲 16.(1)分别装人等质量的水、煤油两种液体 :程，内能转化为机械能：压缩冲程，机械能转为 (2)不正确加热相同的时间水和煤油吸：内能。内燃机的做功冲程，高温高压燃气推动 热相同(3)水 活塞做功，将内能转化为机械能：礼花筒内的 17.(1)热传递(2)C(3)0.9g 高压空气膨胀对外做功，将内能转化为机械 (4)3.5×10 能，相当于内燃机的做功冲程。故ABD错误， 18.解：(1)牛奶的质量：m年奶=200g=0.2kg, !C正确。 牛奶吸收的热量：Q限=c牛奶m年奶(1一t。)= 二、热机的效率及计算 2.5×103J/(kg·℃)×0.2kg×(45℃- 变式2-1C【解析】(1)A.实验中通 15℃)=1.5×101J :过调节铁图B的位置，使温度计处于适当的高 (2)若不计包装袋吸热及其他热损失，所以：度，故A错误：B.实验中采用的是控制变量 267 法，需要控制两种燃料的质量相同，并且全部：能量转化过程，又适用于能量的转移过程，故 燃烧，不需要控制燃烧时间相同，故B错误；C.:错误：C.“摩擦生热”是将机械转化为内能的过 将两烧杯中的水换成比热容小的液体，在吸收：程，所以它也是符合能量守恒定律的，故错误； 相同热量时，比热容越小，温度变化越大，可以：D.据能量守恒定律，宇宙中的能量总和不变， 使实验现象更明显，故C正确：D.如要进一步}故正确。 研究不同物质的吸热能力，实验中需要用相同： 变式1-2A【解析】AB.燃料具有化 的热源加热，即用相同的燃料进行加热，还需：学能，燃料燃烧时将化学能转化为内能，故A 要将其中一个烧杯中的水换成等质量的煤油，！正确，B错误：CD.影响动能大小的因素是物体 故D错误。 :的质量和速度，影响重力势能大小的因素是物 变式41【解析】(1)该汽车满载时对：体的质量和高度，动能和势能统称为机械能： 水平路面的压力： 在分析各个能量的变化时，根据各自的影响因 F=G=mg=1.8×103kg×10N/kg=:素进行分析判断。嫦城五号上升器加速上升 1.8×10N, 时，其质量不变，速度和高度都变大，则动能和 对水平地面的压强： 重力势能都增大，所以机械能也增大（即机械 F1.8×10N p=s=4X50×10m=9X10Pa. 能不守恒)，此过程中没有将动能转化为重力 势能，故CD错误。 (2)由u=三可得，汽车行驶的路程： 变式1-3C【解析】各种形式的能量 都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转 X3.6ms×20X60s=3.6X化，且能量的转化是有方向的，地 103m: :能量都直接或间接来自于太阳能，植物通过光 (3)由发动机效率为80%，可得机械有用：合作用，将太阳能转化为自身的生物质能，再 功率P=80%P题， 经过地壳变动在地质作用下，最终形成煤炭， 由P=F可得孩过程中汽车的牵引力： 发电厂将某炭的化学能转化为电能，家用电器 F-80%P_-100X10WX80%-800N,量的转化顺序为：太阳一树林一然煤电厂一空 :再将电能转化为其他影式的能，故四幅图中能 10m/s 汽车在额定功率下沿平直公路以10m/5! 调：即序号为④③①②，故C正确。 的速度匀速行驶，f=F=8000N。 立基础通关测评 【答案】(1)满载时汽车对水平地面的压：一、热机的工作过程及特点 强是9×10°Pa 1.C2.D3.A4.C5.减小做功 (2)汽车行驶的距离是3.6×10°m 二、热机的效率及计算 (3)汽车在行驶过程中受到的阻力大小是：6.B7.B8.A9.A10.B11.C12.D 8000N 13.2.4×1022×10°kW·h3×10kg 三、能量的转化与守恒 :14.C排气 变式1-1D【解析】能量既不会消灭，15.甲、乙0.5乙 也不会创生，只能从一种形式转化为另一种形16.【答案】(1)8.4×10J(2)40℃(3) 式，或从一个物体转移到另一个物体上，在转： 50% 移和转化的过程中能的总量是保持不变的。 【解析】(1)0.6kg的氢燃料完全燃烧放 A.能量守恒定律适用于自然界中任何形式能！ 出的热量 的相互转化，故错误；B.能量守恒定律既适用： Qt=mq=0.6kg×1.4×10°J/kg -268 =8.4×102J Q技 (2)水吸收的热量Q=Q#=8.4×10J Q4=3.6×10J, 水升高的温度 由Q=mg得，需要燃烧液化石油气的质 △= Qa 8.4×10J 量： C米n水 4,2×10J/(kg·℃)×500kg Q m= =0.9kg, =40℃ (3)公交车做功 所以，使用太阳能热水器可节约0.9kg液 W=P1=140×103W×5×60s=4.2×10J 化石油气。 公交车的效率 ++ (2)“光电转换”是通过太阳能电池（光伏电 池)把太阳能转化为电能； 1产Q X100%= 4.2×107J ×100% 8.4×102J “光化转换”是通过植物的光合作用把太阳 =50% 能转化为化学能。 17.【答案】(1)在这个过程中水吸收了：三、能量的转化与守恒 5.04×10J的热量(2)天然气的热值为：19.热值内不守恒 4×103Jm 20.C21.C22.C 【解析】(1)在这个过程中水吸收的热量：23.热量机械能 Q&=c*m*1-tn)=4.2×10J/(kg·℃)×24.弹性形变势能 做功 2kg×(80℃-20℃)=5.04×10J. 第十五章 电流和电路 (2)天然气完全燃烧放出的热量Q:= Qs 立评价要点 一、两种电荷 5.04×10」-1.4×10J,天然气的热值 36% 变式1-1D【解析】两个轻小物体靠 近时相互吸引，有两种情况：①根据带电体有 =4×10J/m q天%气二V 吸引轻小物体的性质，一个物体可能不带电； 18.【答案】(1)0.9千克(2)太阳能电池（光： ②根据电荷间的作用规律，异种电荷相互吸 伏电池)光合作用（植物） 引，两个物体可能带的是异种电荷。 【解析】(1)太阳能热水器接收太阳能： 变式31【解析】静电手环、电子设备、 W=2.4×10J/(h·m2)×6h×3m'=:人体和大地都是导体，电子设备带正电，大地 4.32×10°J 中的电子会通过人体、静电手环流向电子设 太阳能热水器的工作效率为50%，由？= 备，与电子设备的正电荷中和：因负电荷定向 Q×100%得，水吸收的热量： 移动的方向与电流的方向相反，故静电手环与 大地间的电流方向为静电手环到大地：原子核 Q=7W支=50%×4.32×102J=2.16×! 束缚核外电子本领弱的物质失去电子，失去电 10J, :子带正电：雏修用的焊锡，有着和铜一样出色 都把相同质量的水从15℃加热到70℃， 的导电性，属于导体。 则水吸收的热量相同，且家用燃气热水器： 【答案】静电手环到大地失去导体 的工作效率为60%， 立基础通关测评 一、两种电荷 ×100%得，液化石油气完全1.C2.A3.C4.D5.D 则由1=Q 燃烧放出的热量： :6.同金属丝到橡胶棒吸引轻小物体 269