第14章内能的利用（11大题型归纳训练）-2024～2025学年九年级物理全一册同步点拨与训练（人教版）

第14章 内能的利用 第14章 内能的利用 1 题型01 热机的原理 1 题型02 汽油机冲程的判断 2 题型03 内燃机的相关计算 4 题型04 柴油机和汽油机的比较 5 题型05 对热值的理解 6 题型06 燃料燃烧放热的计算 6 题型07 对热机效率的理解 8 题型08 热机效率的计算 8 题型09 比较不同燃料的热值 12 题型10 能量的转化和转移 15 题型11 能量守恒定律的应用 16 题型01 热机的原理 主要考查热机的概念，利用内能来做功的机械叫做热机。热机的能量转化情况：内能转化为机械能。 1．（23-24九年级下·山东东营·期中）如图所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住试管口，加热使水沸腾，会看到橡皮塞被推出。在整个过程中，能量是由 转化为水的内能，最终又转化成 （填写能量的形式），热机就是通过这个原理来工作的。 2．（2024·陕西西安·模拟预测）小明把一个刚喝完的纯净水瓶拧紧瓶盖，先用双手使劲扳弯纯净水瓶，然后快速松开左手，瓶内出现大量白雾，如图所示。白雾是水蒸气 （填物态变化名称）形成的，在松手的过程中水蒸气的内能 （填变化情况）；松手后纯净水瓶内部物质发生物理变化的过程中，其能量转化过程与汽油机 冲程的能量转化过程相同。 3．（2024·陕西榆林·二模）3月27日6时51分，搭载云海三号02星的长征六号改运载火箭在太原卫星发射中心点火起飞。运载火箭起飞过程中燃料燃烧释放的内能将转化为火箭的 能，此过程与四冲程汽油机的 冲程能量转化形式相同。 4．（2024·广东江门·二模）碳酸饮料易拉罐的拉环断掉很难打开，如图所示，可用笔尾在罐口旁快速摩擦，易拉罐开口处就可以“炸开”。摩擦时，易拉罐内气体内能 （选填“增加”“减少”或“不变”），气压变大：“炸开”过程的能量转化与四冲程汽油机的 冲程相同。 题型02 汽油机冲程的判断 主要考查汽油机的四冲程的工作过程以及判断汽油机的四个冲程。知道四个冲程包括吸气、压缩、做功和排气冲程。其中压缩冲程是将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能。另外可根据每个冲程进气门和排气门的开闭情况、活塞运动的方向以及火花塞的点燃情况判断具体为哪个冲程。 5．（23-24九年级上·辽宁沈阳·期末）如图，四冲程汽油机在工作过程中，将机械能转化为内能的是（    ） A． B． C． D． 6．（2024·广东广州·三模）如图，是四冲程汽油机的工作示意图，一个完整的工作循环的正确顺序为（　　） A．a→b→c→d B．a→c→d→b C．c→a→b→d D．c→d→a→b 7．（2024·广西柳州·三模）图为压缩活塞中的空气使它内能增加。选项热机中能量转化与甲相同的是（　　） A． B． C． D． 8．（2024·广东·二模）如图，是四冲程汽油发动机的其中两个冲程，则（　　） A．图1 是吸气冲程 B．图1 是做功冲程 C．图2 是压缩冲程 D．图2中，主要是气体内能转化为活塞的机械能 题型03 内燃机的相关计算 主要考查汽油机的一个工作循环，有四个冲程，活塞上下运动两次，曲轴转动两圈，对外做功一次。考查较多的为已知转速，求汽油机对外做功的次数或冲程的个数。 9．（2024·江苏扬州·二模）四冲程汽油机的压缩冲程过程中通过 方式使气缸内燃料混合物的内能 （选填“增大”或“减小”），若其工作时，曲轴转速为2400r/min，此汽油机1s内完成 个工作循环。 10．（2024·河南驻马店·模拟预测）在如图所示的三幅图中，甲、乙是课堂上看到的两个演示实验示意图，丙是四冲程汽油机工作过程中的其中一个过程示意图，其能量转化情况与 （选填“甲”或“乙”）图相同，某台汽油机飞轮的转速为4800r/min，在1min内，汽油机对外做功 次。 11．（2024·辽宁沈阳·三模）如图为某单缸四冲程汽油机的 冲程。该汽油机的飞轮每分钟旋转3000转，每秒对外做功 次。 12．（2024·四川广元·三模）如图为单缸四冲程内燃机某一冲程工作示意图，该冲程的能量转换方式是 ；若该汽油机飞轮的转速是20r/s，则汽油机每秒对外做功 次。 题型04 柴油机和汽油机的比较 主要考查柴油机和汽油机的不同。知道柴油机的结构有喷油嘴而汽油机是火花塞，柴油机吸气冲程吸入的是空气而汽油机吸入的是汽油和空气的混合物。知道柴油机压缩冲程压缩程度高，做功冲程喷油机直接喷入柴油，而汽油机压缩程度低，做功冲程火花塞点燃。 13．（23-24九年级上·河南新乡·阶段练习）关于热机，下列说法不正确的是（　　） A．汽油机汽缸顶部有喷油嘴，柴油机汽缸顶部有火花塞 B．柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞 C．汽油机与柴油机使用的燃料不同 D．内燃机的大量使用会造成环境污染 14．（23-24九年级上·山东临沂·阶段练习）关于热机，下列说法是正确的（　　） A．汽油机在做功冲程中，是把内能转化为机械能 B．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入汽缸 C．汽油机在做功冲程中，进气门关闭排气门打开 D．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 15．（23-24九年级上·四川绵阳·阶段练习）关于汽油机和柴油机描述正确的是（　　） A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B．柴油机在吸气冲程中，柴油和空气的混合物进入汽缸 C．做功冲程中，将机械能转化为内能 D．排气冲程中，废气带走了燃料释放的大部分能量 题型05 对热值的理解 主要考查热值的概念，热值是燃料的一种特性。知道燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量，是否完全燃烧，燃烧放出的热量等无关。 16．（23-24九年级上·广东中山·期中）烟煤的热值比木炭的小，这表示（　　） A．燃烧烟煤比燃烧木炭放出的热量少 B．燃烧烟煤比燃烧木炭放出的热量多 C．相同质量的烟煤和木炭，完全燃烧时，木炭放出的热量少 D．相同质量的烟煤和木炭，完全燃烧时，木炭放出的热量多 17．（23-24九年级上·四川泸州·阶段练习）将一瓶酒精倒去一半，则剩下的一半酒精的是：（　　） A．比热容和热值都变为原来的一半 B．比热容和热值都不变 C．比热容变为原来的一半，热值不变 D．比热容不变，热值都变为原来的一半 18．（23-24八年级上·福建宁德·期中）2023年5月10日21点，搭载“太空快递小哥”天舟六号货运飞船的长征七号遥七运载火箭，在我国文昌航天发射场发射成功，火箭使用液态氢作燃料，是因为它具有（　　） A．较多的热量 B．较小的体积 C．较大的比热容 D．较大的热值 题型06 燃料燃烧放热的计算 主要考查对Q放 ＝Vq和Q放 ＝qm熟练使用程度。知道以“J/m3”为单位，则用Q放 ＝Vq计算；若是以“J/kg”为单位，则用Q放 ＝qm计算。另外与比热容中吸热计算公式综合考查频率较高。 19．（2023·广东清远·一模）如图是体现劳动人民制作潮油卤鹅的情境。用各种卤料配合传统手法精心制作卤鹅，经过多个卤制程序，鹅由白色逐渐变成深色，这是 现象。卤料放在水中，用液化石油气加热，此过程是通过 的方式增大内能的；若消耗了0.1kg的液化石油气，则液化石油气完全燃烧放出的热量为 J。（液化石油气的热值为4.9×107J/kg） 20．（23-24九年级上·湖北恩施·阶段练习）汽油机的四个冲程中机械能转化为内能的是 冲程。1min内汽油机完成2400个工作循环，飞轮的转速为 r/s。汽油机完成一个工作循环时，需要吸入2L的燃料，其质量为 kg，这些燃料完全燃烧放出的热量为 J。（ρ燃料=1.4kg/m3，q燃料=4.6×107J/kg） 21．（2024·四川绵阳·模拟预测）太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，一个热水器装水量80L，吸热板面积，太阳辐射功率是（指平均每小时投射到吸热板上每平方米面积的太阳能），若此太阳能热水器的效率为60%，让太阳照射的时间5小时，水温将升高 ℃；如果水吸收的热量由天然气来提供，需完全燃烧 的天然气。（水的比热容，，不考虑能量损失） 22．（2024·陕西西安·模拟预测）“端午浓情，粽叶飘香”，粽叶飘香是 现象。煮粽子时消耗了16g煤气，则这些煤气完全燃烧放出的热量能让 kg的水温度升高80℃。（，不计热量损失） 23．（2024·江苏连云港·二模）在标准大气压下，小明使用煤气灶将1kg的水从20℃加热到100℃，则水吸收的热量是 J，若不计热量损失，此过程需要完全燃烧 m3的煤气，未使用完的煤气的热值 （选填“变大”“变小”或“不变”）。[c水=4.2×103J/（kg·℃）q煤气=4.2×107J/m3] 24．（2024·安徽合肥·三模）如图所示，民间有“做白粿迎新春”的传统习俗。制作白粿需要先将浸泡过的米放在木桶中蒸熟，这一过程中需要完全燃烧10kg的干木柴，如果所放出的热量被质量为100kg、初温为80℃的水所吸收，在标准大气压下这些水会升高到 ℃。（干木柴的热值为）。 题型07 对热机效率的理解 主要考查热机效率的概念和提高热机效率的方法和途径。知道热机的效率与功率、做功的多少无关。提高热机的效率的方法：①使燃料充分燃烧；②尽量减少各种热量损失；③利用废气的能量；（废气带走的能量最多）④注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 25．（23-24九年级上·陕西西安·期末）我国航天技术位于世界先进水平。运载火箭采用液态氢作为燃料，可以保护环境，还因为液态氢具有较大的 ；火箭发射过程中，搭载的载人飞船的机械能 （选填“增大”“减小”或“不变”）；随着科学技术的发展，运载火箭的热机效率 （选填“可能”或“不可能”）达到。 26．（2024·吉林长春·二模）热机的效率是热机性能的重要指标，热机效率高，在做功同样多的情况下，消耗更 （选填“多”或“少”）的燃料，从而节约能源，减少污染；另外在发电站，人们利用蒸汽轮机排出的废气来供热，使燃料的利用率大大提高，废气供热是用 的方法增加水的内能。 27．（23-24九年级下·广西南宁·阶段练习）“涡轮增压”是利用热机排出的废气带动涡轮旋转，使废气的内能转化成 能，这样做合理利用了废气所带走的能量， （选填“提高”或“降低”）热机的效率。 28．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（    ） A．甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高 B．由乙图可知该汽油机的效率是 C．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值 D．为节能，冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措降低了燃料的利用率 题型08 热机效率的计算 主要考查对热机的效率计算公式熟练程度。知道对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：。燃料加热效率（化学能转化为内能） 29．（2024·陕西咸阳·模拟预测）如图甲所示，汽车急刹会在地面留下长长的胎痕，轮胎的温度也会升高，该过程的能量转化情况与四冲程汽油机的 冲程相同，轮胎的内能是通过 的方式改变的。某汽车发动机的能量流向如图乙所示，完全燃烧0.7kg的汽油，输出的有用功是 J。（） 30．（2024·江苏苏州·二模）小明和小华家分别有A、B两款燃气灶，为了比较哪款更节能，他俩周末进行了研究，发现同样将1kg的水由常温（20℃）烧开（标准大气压下），A款燃气灶消耗了2.1×10-2m³的燃气，B款燃气灶消耗了2.8×10-2m³的燃气，通过比较发现 燃气灶更节能，因为它的 高，其大小为 [水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）、燃气的热值为4.0×107J/m3]。 31．（2024·湖北·二模）用某煤气灶将5L的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量为 J，若消耗的煤气质量为0.16kg，煤气灶烧水时的效率为 。 32．（2024·吉林长春·二模）露营中卡式炉被大量的使用，其主要是以丁烷为燃气，如图所示。利用卡式炉烹煮食物主要通过 的方式改变食物内能，隔着较远也能闻到食物的香味，这是属于 现象。烹制食物结束后，完全燃烧50g的丁烷气体，这时放出热量 J；爱探究的小明通过手机上网查到卡式炉的热效率为42%，这样能够把10kg初温为20℃的水温度升高 ℃。（丁烷气体的热值为9×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)） 33．（2024·辽宁·模拟预测）某太阳能热水器内装有质量为200kg，温度为20℃的水，在阳光照射一段时间后，水温升高到80℃，则水吸收的热量为 J。如果用热效率为40%的燃气灶燃烧天然气来加热同样多的水，使水升高到同样的温度，需要燃烧 m3的天然气。[已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值是4.2×107J/m3] 34．（2024·河北廊坊·二模）某“牛顿班”学生想知道居民使用天然气烧水时的效率是多少。他将家里装有2kg水的水壶放到天然气灶上去烧，如图所示。用温度计测量水从20℃加热至90℃的过程中，观察到天然气表的数字变化了。加热过程中水的内能是通过 （选填“做功”或“热传递”）方式增大的，水吸收了 J的热量，天然气灶烧水的效率为 。[，天然气的热值为] 35．（2024·河北石家庄·模拟预测）如图甲所示是内燃机的 冲程；在图乙、丙两个演示实验中与图甲能量转化情况相同的是图 （选填“乙”或“丙”）；若该汽油机的效率为30%，完全燃烧10kg的汽油放出的热量可以对外做功 J（汽油的热值为4.6×107J/kg）。 36．（2024·黑龙江·三模）某单缸四冲程汽油机在1s内完成了10个工作循环，则该汽油机工作时，飞轮的转速为 r/min。若此汽油机在一个工作循环中消耗了6g 汽油（汽油的热值为4.6×10⁷J/kg），已知这台汽油机的效率为30%，则该汽油机的输出功率为 W。 37．（2024·江苏苏州·二模）2024年2月初湖北的冻雨天气使许多返乡的电车车主被困高速公路，燃油车重要性又引起了关注。若质量为2t的燃油汽车，在平直的公路上以100km/h的速度匀速行驶了60km，所受阻力为整车重的0.1倍。（已知汽油的热值大约为5×107J/kg）问： （1）汽车发动机的功率有多大？ （2）若发动机的转化效率为40%，则需要燃烧汽油的质量有多大？ 38．（2024·山东临沂·三模）截止2023年底，临沂汽车保有量超过350万辆，为了满足市民挂牌需要，2024年3月开设了鲁W号牌。小明家新买的小汽车就挂上了鲁W号牌。该汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶86.4km，消耗了汽油5L，汽车发动机输出的牵引力功率为12kW，已知：汽油的热值为，汽油的密度为。则： （1）汽车发动机牵引力所做的功是多少？ （2）在1标准大气压下，5L汽油完全燃烧所放出的热量全部被水吸收，可以将多少千克的初温为20℃的水烧开？【水的比热容为】 39．（23-24九年级下·内蒙古巴彦淖尔·开学考试）小明学习了有关热学的知识后，知道了水的比热容是，他想估算一下自己家每天烧水做饭需要的热量，于是他仔细记录了家里每天烧水、做饭、炒菜需要的时间，并把它折算成烧水时间，相当于是每天将30kg、20℃的水烧开。 （1）小明家每天烧水、做饭需要多少热量？ （2）如果普通煤的热值为，从理论上讲小明家每天烧水、做饭需要多少千克的煤？ （3）小明家实际平均每天要烧4块蜂窝煤，按每块蜂窝煤含0.5kg煤来算，他家实际用煤2kg。请你计算出小明家煤炉的效率。 40．（2024·河北邯郸·一模）按照规定，我国载货车辆的轮胎对地面的压强应控制在以内。某型号货车的部分参数如下表所示。王师傅在执行一次运输任务时，开着装满沙子的货车在一段平直的公路上匀速行驶15km，用时15min。（g取，沙子的密度为，燃油的热值为） 自重 车轮个数 10个 每个轮胎的触地面积 车厢容积 （1）通过计算判断该货车是否超载？ （2）货车在这段公路上行驶时所受阻力为车总重的0.02倍，则这段时间内货车牵引力所做的功的功率多少？ （3）若货车的效率为40％，则在这一过程中消耗燃油多少kg？ 题型09 比较不同燃料的热值 主要考查在比较不同燃料的热值实验中对转换法和控制变量法的熟悉程度。 转换法：加热质量和初温相同的液体，观察升高的温度，判断两种燃料完全燃烧释放的热量的大小，比较两种燃料的热值。 控制变量法：相同质量的不同燃料，给质量和初温相同的液体进行加热。 特别注意：（1）两种燃料都要燃烧完全，不是燃烧相同时间。（2）燃料不同，被加热的液体相同。 41．（2024·陕西西安·模拟预测）课本中做“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”实验的装置如图所示：甲、乙实验中以下五个方面：①烧杯内液体种类：②烧杯内液体质量；③加热时间；④烧杯内液体温度的变化量；⑤燃料质量。其中要求相等的有 （填序号）：本实验中碎纸片有很多的燃烧残留物，则它的热值会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 42．（2024·广东广州·三模）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同。 （1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，实验中应控制两装置燃料 　（选填“完全燃烧完”或“燃烧相同时间”），通过比较 （选填“温度计上升的示数”或“加热时间的长短”）来确定燃料热值的大小； （2）比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验，不同物质吸热多少是通过 （选填“温度计上升的示数”或“加热时间的长短”）来反映的。 （3）若甲图烧杯中为50g的水，燃料1为2×10-4kg的酒精。酒精完全燃烧后，温度计示数升高20℃（水未沸腾），水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），酒精热值为3×107J//kg，则该装置对水的加热效率为 。 43．（2024·福建泉州·模拟预测）某小组设计了一个实验来比较“煤油和菜籽油的热值大小关系”。他们的实验装置如图所示，实验中收集和记录的数据如下表所示。 燃烧前水的温度 燃烧后水的温度 煤油 25 44 菜籽油 25 34 （1）实验中，为了可以比较两种燃料的热值大小，除需要装置相同，甲、乙两杯水的初温和质量相同之外，还应保持相同的物理量是 ； （2）实验前，实验装置要按照 （“自上而下”或“自下而上”）的顺序进行组装。燃料燃烧过程中化学能转化为 。本实验是用 （选填“水温升高的多少”或“加热时间的长短”）来表示煤油和菜籽油放出热量的多少； （3）根据实验中收集的数据，可以看出煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是 。 44．（2024·辽宁·二模）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。 （1）为了研究不同物质的吸热能力，应利用甲、丙两幅图进行实验，理由是 ，根据记录的数据做出了两种液体的温度随时间变化关系如图2所示； ①由图可以看出a、b两种液体中， 液体的吸热本领更强； ②如果已知b液体的比热容是1.8×103J/（kg·℃），则a液体的比热容 J/（kg·℃）； （2）为了研究不同燃料的热值，利用其中 （选填“甲”“乙”或“丙”）两幅图进行实验。实验时发现：两种燃料完全燃烧完了，在这之前液体a都沸腾了，你能否比较出两种燃料的热值？ （选填“能”或“不能”）。为避免这种情况的出现，你可以对他们组提什么改进建议？ 。 45．（2024·山东济宁·二模）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量也相同。 （1）比较不同物质的吸热能力，应选择 两图进行实验； （2）为了比较液体a和液体b的吸热能力，在设计实验方案时，需要确定以下需要控制的变量，你认为其中多余的是 ； A．采用的加热方式         B．酒精灯里所加酒精量 C．液体a和液体b的质量     D．盛放液体a和液体b的容器 （3）为了比较燃料1和燃料2的热值，应该在燃料完全燃烧后，通过比较来 得出结论； （4）根据实验测得的数据，分别描绘出a、b两种液体的温度随加热时间变化的图像，若加热过程中无热量损失，则a、b两种液体的比热容之比ca：cb= 。 46．（2024·宁夏银川·一模）在探究比热容和热值大小的实验中，如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯中两种液体的质量相同。 燃料 加热前液体温度（℃） 燃料燃尽时液体温度（℃） 燃料的热值（J/kg） 1 15 35 2.4×107 2 15 25 （1）若要比较不同物质的吸热本领： ①应选择 两图进行实验； ②该实验是通过比较 来间接反映液体吸收热量的多少（选填“升高的温度”或“加热时间”）； ③由图丁知，液体 的吸热能力更强； （2）若要比较不同燃料的热值： ①应选择 两图进行实验； ②在研究不同燃料热值的实验中，记录的数据如表所示。请根据表中数据计算：在忽略热量损失的情况下，燃料2的热值是 J/kg。 题型10 能量的转化和转移 主要考查自然界存在不同形式的能量，在一定条件下可以相互转化。知道不同形式的能量名称，能正确判断不同能量的转化。 47．（2024·安徽合肥·三模）关于能量及其转化，下列说法中正确的是（　　） A．电源在工作过程中给电路提供电能 B．核电站发电的过程是将核能直接转化为电能 C．热水自然冷却的过程是能量逐渐发生转化的过程 D．打桩机的重锤自由落下的过程中动能转化为重力势能 48．（2024·江苏盐城·二模）2024年4月25日，神舟十八号载人飞船成功发射。发射过程经历了火箭点火发射、加速上升、船箭分离、太阳能帆板打开等阶段。关于上述过程的描述正确的是（　　） A．火箭发动机点火后燃料的化学能转化为内能 B．飞船在加速上升过程中只有动能和势能相互转化 C．火箭和飞船分离前飞船相对于火箭是运动的 D．太阳能帆板是将风能转化为电能的装置 49．（2024九年级下·全国·专题练习）下列设备在工作时，体现的能量转化说法错误的是（    ） A．电池充电是电能转化为化学能 B．电动机转动是电能转化为机械能 C．手摇交直流发电机是机械能转化为电能 D．喇叭发声是机械能转化为声能 题型11 能量守恒定律的应用 主要考查能量守恒定律。知道能量守恒定律的内容，能用能量守恒定律解决能量转化的相关问题，知道永动机不可能制造，因为违背了能量守恒定律。 50．（2024·广东河源·二模）如图所示是一款遥感无人机。它在匀速下降的过程中，下列说法正确的是（　　） A．重力势能减小 B．动能增加 C．机械能守恒 D．能量不守恒 51．（2024·山东济南·模拟预测）小球在地面弹射的频闪照片如图所示，对小球从开始运动到静止时的能量分析，下列说法正确的是（　　） A．机械能增加 B．能量减小 C．机械能守恒 D．能量守恒 52．（23-24九年级上·广西南宁·阶段练习）关于能量，下列说法正确的是（　　） A．燃料燃烧时化学能转化为内能 B．电风扇工作时把机械能转化为电能 C．因为能量守恒，所以“永动机”可以制成 D．能量无论是转化还是转移，能量的总量都是逐渐减少 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第14章 内能的利用 第14章 内能的利用 1 题型01 热机的原理 1 题型02 汽油机冲程的判断 3 题型03 内燃机的相关计算 6 题型04 柴油机和汽油机的比较 7 题型05 对热值的理解 9 题型06 燃料燃烧放热的计算 10 题型07 对热机效率的理解 13 题型08 热机效率的计算 15 题型09 比较不同燃料的热值 23 题型10 能量的转化和转移 29 题型11 能量守恒定律的应用 31 题型01 热机的原理 主要考查热机的概念，利用内能来做功的机械叫做热机。热机的能量转化情况：内能转化为机械能。 1．（23-24九年级下·山东东营·期中）如图所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住试管口，加热使水沸腾，会看到橡皮塞被推出。在整个过程中，能量是由 转化为水的内能，最终又转化成 （填写能量的形式），热机就是通过这个原理来工作的。 【答案】 燃料的化学能 机械能 【详解】[1][2]在整个过程中，能量是由燃料的化学能转化为水的内能，水蒸气对橡皮塞做功，又转化成橡皮塞的机械能。 2．（2024·陕西西安·模拟预测）小明把一个刚喝完的纯净水瓶拧紧瓶盖，先用双手使劲扳弯纯净水瓶，然后快速松开左手，瓶内出现大量白雾，如图所示。白雾是水蒸气 （填物态变化名称）形成的，在松手的过程中水蒸气的内能 （填变化情况）；松手后纯净水瓶内部物质发生物理变化的过程中，其能量转化过程与汽油机 冲程的能量转化过程相同。 【答案】 液化 减小 做功 【详解】[1][2][3]先用双手使劲扳弯纯净水瓶，然后快速松开左手，瓶内气体对外做功，其内能减小、温度降低，将内能转化为机械能，此时瓶内的水蒸气遇冷液化变成小水珠，形成白雾。在汽油机的做功冲程中，燃料燃烧产生高温高压的气体推动活塞做功，也是将内能转化为机械能，因此松手后纯净水瓶内部物质发生物理变化的过程中，其能量转化过程与汽油机做功冲程的能量转化过程相同。 3．（2024·陕西榆林·二模）3月27日6时51分，搭载云海三号02星的长征六号改运载火箭在太原卫星发射中心点火起飞。运载火箭起飞过程中燃料燃烧释放的内能将转化为火箭的 能，此过程与四冲程汽油机的 冲程能量转化形式相同。 【答案】 机械能 做功 【详解】[1]火箭起飞过程中，燃料燃烧，把化学能转化为内能，而后火箭起飞，即将内能转化为机械能。 [2]做功冲程内能转化为机械能，压缩冲程机械能转化为内能，此过程与四冲程汽油机的做功冲程能量转化形式相同。 4．（2024·广东江门·二模）碳酸饮料易拉罐的拉环断掉很难打开，如图所示，可用笔尾在罐口旁快速摩擦，易拉罐开口处就可以“炸开”。摩擦时，易拉罐内气体内能 （选填“增加”“减少”或“不变”），气压变大：“炸开”过程的能量转化与四冲程汽油机的 冲程相同。 【答案】 A 增加 做功 【详解】[1]当两个易拉罐平行放置在水平桌面上，我们想要让两易拉罐间距离减小。流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。因此，我们应该选择能使得两易拉罐之间空气流速增大的方向吹气。故应选择A。 [2][3]这是因为摩擦过程中，易拉罐内的气体与罐壁发生摩擦做功，使得气体的内能增加，温度升高，进而使得气体的压强变大。当压强增大到一定程度时，就可以将易拉罐的开口处“炸开”。最后，我们来看“炸开”过程的能量转化。在这个过程中，易拉罐内气体的内能转化为机械能，使得罐口被炸开。这与四冲程汽油机的做功冲程相似，在做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动，将内能转化为机械能。 题型02 汽油机冲程的判断 主要考查汽油机的四冲程的工作过程以及判断汽油机的四个冲程。知道四个冲程包括吸气、压缩、做功和排气冲程。其中压缩冲程是将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能。另外可根据每个冲程进气门和排气门的开闭情况、活塞运动的方向以及火花塞的点燃情况判断具体为哪个冲程。 5．（23-24九年级上·辽宁沈阳·期末）如图，四冲程汽油机在工作过程中，将机械能转化为内能的是（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．吸气冲程中没有发生能量的转化，故A错误，不符合题意； B．图中为做功冲程，气体对活塞做功，把内能转化为活塞的机械能，故B错误，不符合题意 C．在压缩冲程中，活塞压缩汽油与空气形成的燃料混合物，活塞对气体做功，将机械能转化为气体的内能，故C正确，符合题意； D．排气冲程中没有发生能量的转化，故D错误，不符合题意。 故选C。 6．（2024·广东广州·三模）如图，是四冲程汽油机的工作示意图，一个完整的工作循环的正确顺序为（　　） A．a→b→c→d B．a→c→d→b C．c→a→b→d D．c→d→a→b 【答案】B 【详解】四冲程汽油机一个完整的工作循环顺序是：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。图a是吸气冲程，图b是排气冲程，图c是压缩冲程，图d是做功冲程。所以正确顺序是a→c→d→b，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 7．（2024·广西柳州·三模）图为压缩活塞中的空气使它内能增加。选项热机中能量转化与甲相同的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】压缩活塞中的空气使它内能增加，将机械能转化为内能。 A．冲程的火花塞点火，为做功冲程，将内能转化为机械能，故A不符合题意； B．两气阀关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故B符合题意； C．吸气阀开启，为吸气冲程，没有能量转化，故C不符合题意； D．排气阀开启，为排气冲程，没有能量转化，故D不符合题意。 故选B。 8．（2024·广东·二模）如图，是四冲程汽油发动机的其中两个冲程，则（　　） A．图1 是吸气冲程 B．图1 是做功冲程 C．图2 是压缩冲程 D．图2中，主要是气体内能转化为活塞的机械能 【答案】C 【详解】AB．图1中两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，故AB不符合题意； CD．图2中两个气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，活塞的机械能转化为气体内能，故C符合题意，D不符合题意。 故选C。 题型03 内燃机的相关计算 主要考查汽油机的一个工作循环，有四个冲程，活塞上下运动两次，曲轴转动两圈，对外做功一次。考查较多的为已知转速，求汽油机对外做功的次数或冲程的个数。 9．（2024·江苏扬州·二模）四冲程汽油机的压缩冲程过程中通过 方式使气缸内燃料混合物的内能 （选填“增大”或“减小”），若其工作时，曲轴转速为2400r/min，此汽油机1s内完成 个工作循环。 【答案】 做功 增大 20 【详解】[1][2]在压缩冲程中，活塞向上运动，压缩燃料混合物，对其做功，使燃料混合物的内能增大、温度升高，是通过做功的方式改变内能的。 [3]四冲程汽油机曲轴转速是 2400r/min=40r/s 即1s内曲轴转40周。一个工作循环中曲轴转两周，共经历四个冲程，因此此汽油机1s内完成20个工作循环。 10．（2024·河南驻马店·模拟预测）在如图所示的三幅图中，甲、乙是课堂上看到的两个演示实验示意图，丙是四冲程汽油机工作过程中的其中一个过程示意图，其能量转化情况与 （选填“甲”或“乙”）图相同，某台汽油机飞轮的转速为4800r/min，在1min内，汽油机对外做功 次。 【答案】 甲 2400 【详解】[1]甲是外界对气体做功，使气体内能增大，与汽油机的压缩冲程能量转化情况相同；乙是水蒸气对活塞做功，将内能转化为机械能，与汽油机的做功冲程能量转化情况相同。丙图进气门和排气门关闭，活塞上行，所以是压缩冲程，故其能量转化情况与甲图相同。 [2]汽油机工作1个循环，完成四个冲程，活塞往复两次，飞轮转两圈，做一次功；汽油机飞轮的转速为4800r/min，可知1min转了4800转，做了2400次功。 11．（2024·辽宁沈阳·三模）如图为某单缸四冲程汽油机的 冲程。该汽油机的飞轮每分钟旋转3000转，每秒对外做功 次。 【答案】 压缩 25 【详解】[1]由图可知，图中汽油机的气门关闭，活塞上行，所以是压缩冲程。 [2]因为一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，所以，四冲程汽油机的飞轮转速为3000r/min，每秒钟飞轮转50圈，共100个冲程，对外做功25次。 12．（2024·四川广元·三模）如图为单缸四冲程内燃机某一冲程工作示意图，该冲程的能量转换方式是 ；若该汽油机飞轮的转速是20r/s，则汽油机每秒对外做功 次。 【答案】 内能转换为机械能 10 【详解】[1]由图可知火花塞点火，该冲程为做功冲程，能量转化是内能转换为机械能。 【注意】[2]汽油机的一个工作循环中有4个冲程，飞轮转动2周，做功1次。若飞轮转速是20r/s，表示每秒飞轮转动20圈，对外做功10次，完成10个工作循环，完成40个冲程。 题型04 柴油机和汽油机的比较 主要考查柴油机和汽油机的不同。知道柴油机的结构有喷油嘴而汽油机是火花塞，柴油机吸气冲程吸入的是空气而汽油机吸入的是汽油和空气的混合物。知道柴油机压缩冲程压缩程度高，做功冲程喷油机直接喷入柴油，而汽油机压缩程度低，做功冲程火花塞点燃。 13．（23-24九年级上·河南新乡·阶段练习）关于热机，下列说法不正确的是（　　） A．汽油机汽缸顶部有喷油嘴，柴油机汽缸顶部有火花塞 B．柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞 C．汽油机与柴油机使用的燃料不同 D．内燃机的大量使用会造成环境污染 【答案】A 【详解】AB．柴油机和汽油机的结构不同：柴油机的气缸顶部是喷油嘴，汽油机汽缸顶部顶部有火花塞，故A错误，符合题意，B正确，不符合题意； C．汽油机是用汽油作为燃料，柴油机用柴油作为燃料，两者燃料不同；故C正确，不符合题意； D．内燃机的大量使用会产生较多的尾气，会造成环境污染，故D正确，不符合题意。 故选A。 14．（23-24九年级上·山东临沂·阶段练习）关于热机，下列说法是正确的（　　） A．汽油机在做功冲程中，是把内能转化为机械能 B．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入汽缸 C．汽油机在做功冲程中，进气门关闭排气门打开 D．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 【答案】A 【详解】A．汽油机在做功冲程中，将内能转化为机械能为汽油机提供动力，故A正确； B．柴油机在吸气冲程中，只将空气吸入汽缸，故B错误； C．四冲程汽油机在做功冲程和压缩冲程中，进气口和排气门会同时关闭，故C错误； D．根据汽油机和柴油机的结构可知，汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机的汽缸顶部有喷油嘴，故D错误。 故选A。 15．（23-24九年级上·四川绵阳·阶段练习）关于汽油机和柴油机描述正确的是（　　） A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B．柴油机在吸气冲程中，柴油和空气的混合物进入汽缸 C．做功冲程中，将机械能转化为内能 D．排气冲程中，废气带走了燃料释放的大部分能量 【答案】D 【详解】A．汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故A错误； B．柴油机在吸气冲程中，将空气吸入气缸（没有吸入柴油），故B错误； C．在做功冲程中，燃料燃烧释放的内能转化为机械能，故C错误； D．在排气冲程中，排出的废气温度仍很高，废气带走了燃料释放的大部分能量，故D正确。 故选D。 题型05 对热值的理解 主要考查热值的概念，热值是燃料的一种特性。知道燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量，是否完全燃烧，燃烧放出的热量等无关。 16．（23-24九年级上·广东中山·期中）烟煤的热值比木炭的小，这表示（　　） A．燃烧烟煤比燃烧木炭放出的热量少 B．燃烧烟煤比燃烧木炭放出的热量多 C．相同质量的烟煤和木炭，完全燃烧时，木炭放出的热量少 D．相同质量的烟煤和木炭，完全燃烧时，木炭放出的热量多 【答案】D 【详解】相同质量的烟煤和木炭，烟煤的热值比木炭的小，由Q=qm可知，完全燃烧时，木炭放出的热量多，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 17．（23-24九年级上·四川泸州·阶段练习）将一瓶酒精倒去一半，则剩下的一半酒精的是：（　　） A．比热容和热值都变为原来的一半 B．比热容和热值都不变 C．比热容变为原来的一半，热值不变 D．比热容不变，热值都变为原来的一半 【答案】B 【详解】比热容是物质的一种特性，各种物质都有自己的比热容，某种物质的比热容与物质的种类和物态有关，与物质的质量大小无关；所以剩下的酒精的比热容不变；燃料的热值是燃料的一种特性，与燃料的质量m和体积V无关，所以剩下的酒精的热值不变，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 18．（23-24八年级上·福建宁德·期中）2023年5月10日21点，搭载“太空快递小哥”天舟六号货运飞船的长征七号遥七运载火箭，在我国文昌航天发射场发射成功，火箭使用液态氢作燃料，是因为它具有（　　） A．较多的热量 B．较小的体积 C．较大的比热容 D．较大的热值 【答案】D 【详解】火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较大的热值，完全燃烧相同质量的液态氢时，可以释放出更多的热量，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 题型06 燃料燃烧放热的计算 主要考查对Q放 ＝Vq和Q放 ＝qm熟练使用程度。知道以“J/m3”为单位，则用Q放 ＝Vq计算；若是以“J/kg”为单位，则用Q放 ＝qm计算。另外与比热容中吸热计算公式综合考查频率较高。 19．（2023·广东清远·一模）如图是体现劳动人民制作潮油卤鹅的情境。用各种卤料配合传统手法精心制作卤鹅，经过多个卤制程序，鹅由白色逐渐变成深色，这是 现象。卤料放在水中，用液化石油气加热，此过程是通过 的方式增大内能的；若消耗了0.1kg的液化石油气，则液化石油气完全燃烧放出的热量为 J。（液化石油气的热值为4.9×107J/kg） 【答案】 扩散 热传递 【详解】[1]鹅由白色逐渐变成深色，说明卤汁分子进入到鹅中，这是扩散现象。 [2]用液化石油气加热，使水的内能增大，这是通过热传递改变物体内能的。 [3]液化石油气完全燃烧放出的热量 液化石油气完全燃烧放出的热量为。 20．（23-24九年级上·湖北恩施·阶段练习）汽油机的四个冲程中机械能转化为内能的是 冲程。1min内汽油机完成2400个工作循环，飞轮的转速为 r/s。汽油机完成一个工作循环时，需要吸入2L的燃料，其质量为 kg，这些燃料完全燃烧放出的热量为 J。（ρ燃料=1.4kg/m3，q燃料=4.6×107J/kg） 【答案】 压缩 80 2.8×10-3 1.288×105 【详解】[1]在汽油机的四个冲程中，做功冲程是将内能转化为机械能，压缩冲程是将机械能转化为内能。 [2]一个工作循环飞轮转动两转，1min内汽油机完成2400个工作循环，则1s钟汽油机完成40个循环，转80转，故飞轮的转速为80r/s。 [3]根据可得，其质量为 [4]这些燃料完全燃烧放出的热量为 21．（2024·四川绵阳·模拟预测）太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，一个热水器装水量80L，吸热板面积，太阳辐射功率是（指平均每小时投射到吸热板上每平方米面积的太阳能），若此太阳能热水器的效率为60%，让太阳照射的时间5小时，水温将升高 ℃；如果水吸收的热量由天然气来提供，需完全燃烧 的天然气。（水的比热容，，不考虑能量损失） 【答案】 50 0.4 【详解】[1]一个热水器装水量80L，则水的质量为 吸热板面积，太阳辐射功率是（指平均每小时投射到吸热板上每平方米面积的太阳能），若此太阳能热水器的效率为60%，让太阳照射的时间5小时，则水吸收的热量为 水温将升高的温度为 [2]如果水吸收的热量由天然气来提供，根据可知，需完全燃烧天然气的体积为 22．（2024·陕西西安·模拟预测）“端午浓情，粽叶飘香”，粽叶飘香是 现象。煮粽子时消耗了16g煤气，则这些煤气完全燃烧放出的热量能让 kg的水温度升高80℃。（，不计热量损失） 【答案】 扩散 2 【详解】[1]粽叶飘香，是香味分子进入人的鼻子的扩散现象。 [2]消耗16g煤气放出的热量 煤气燃烧放出的热量能让温度升高80摄氏度的水的质量 23．（2024·江苏连云港·二模）在标准大气压下，小明使用煤气灶将1kg的水从20℃加热到100℃，则水吸收的热量是 J，若不计热量损失，此过程需要完全燃烧 m3的煤气，未使用完的煤气的热值 （选填“变大”“变小”或“不变”）。[c水=4.2×103J/（kg·℃）q煤气=4.2×107J/m3] 【答案】 3.36×105 0.008 不变 【详解】[1]水吸收的热量 [2]不计热量损失，则，所以需要完全燃烧煤气的体积为 [3]热值是燃料的一种性质，其大小取决于物质的种类，与燃料的质量和燃烧程度无关，则未使用完的煤气的热值不变。 24．（2024·安徽合肥·三模）如图所示，民间有“做白粿迎新春”的传统习俗。制作白粿需要先将浸泡过的米放在木桶中蒸熟，这一过程中需要完全燃烧10kg的干木柴，如果所放出的热量被质量为100kg、初温为80℃的水所吸收，在标准大气压下这些水会升高到 ℃。（干木柴的热值为）。 【答案】100 【详解】完全燃烧10kg的干木柴，放出的热量 水吸收这些热量温度升高到 在标准大气压下，水的沸点为100摄氏度，所以这些水会升高到100摄氏度。 题型07 对热机效率的理解 主要考查热机效率的概念和提高热机效率的方法和途径。知道热机的效率与功率、做功的多少无关。提高热机的效率的方法：①使燃料充分燃烧；②尽量减少各种热量损失；③利用废气的能量；（废气带走的能量最多）④注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。 25．（23-24九年级上·陕西西安·期末）我国航天技术位于世界先进水平。运载火箭采用液态氢作为燃料，可以保护环境，还因为液态氢具有较大的 ；火箭发射过程中，搭载的载人飞船的机械能 （选填“增大”“减小”或“不变”）；随着科学技术的发展，运载火箭的热机效率 （选填“可能”或“不可能”）达到。 【答案】 热值 增大 不可能 【详解】[1]运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的液态氢和其它燃料相比，液态氢可以释放出更多的热量。 [2]火箭发射过程中，搭载的载人飞船不断上升，速度不断增加，故机械能增大。 [3]任何热机都会有能量损耗，故热机效率不可能达到100%。 26．（2024·吉林长春·二模）热机的效率是热机性能的重要指标，热机效率高，在做功同样多的情况下，消耗更 （选填“多”或“少”）的燃料，从而节约能源，减少污染；另外在发电站，人们利用蒸汽轮机排出的废气来供热，使燃料的利用率大大提高，废气供热是用 的方法增加水的内能。 【答案】 少 热传递 【详解】[1]在做功同样多的情况下，由可知，热机效率高的，燃料完全燃烧释放的热量少，消耗的燃料较少。 [2]人们利用蒸汽轮机排出的废气来供热，使燃料的利用率大大提高，废气的温度高于水的，所以废气供热是用热传递的方法增加水的内能。 27．（23-24九年级下·广西南宁·阶段练习）“涡轮增压”是利用热机排出的废气带动涡轮旋转，使废气的内能转化成 能，这样做合理利用了废气所带走的能量， （选填“提高”或“降低”）热机的效率。 【答案】 机械 提高 【详解】[1]“涡轮增压”是利用热机排出的废气带动涡轮旋转，消耗内能，产生机械能，将内能转化为机械能。 [2]在热机的能量损失中，废气带走了大部分的热量，所以“涡轮增压”利用热机排出的废气带动涡轮旋转，充分利用了废气带走的热量，提高了热机的效率。 28．（2024·黑龙江哈尔滨·模拟预测）汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（    ） A．甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高 B．由乙图可知该汽油机的效率是 C．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值 D．为节能，冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措降低了燃料的利用率 【答案】A 【详解】A．根据图甲可知，两个气门关闭、活塞上行，为压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，机械能转化为内能，气体的温度升高，故A正确； B．热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，由图可知，输出有用功所占比例为 即该汽油机的效率为28%，故 B错误； C．热值是燃料本身的一种特性，只由燃料本身决定，和燃料的质量、放出热量的多少、燃烧是否充分、温度高低无关，故C错误； D．为了节能，冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，将尾气中浪费的能量转化为有用的能量，大大提高了燃料的利用率，故D错误。 故选A。 题型08 热机效率的计算 主要考查对热机的效率计算公式熟练程度。知道对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：。燃料加热效率（化学能转化为内能） 29．（2024·陕西咸阳·模拟预测）如图甲所示，汽车急刹会在地面留下长长的胎痕，轮胎的温度也会升高，该过程的能量转化情况与四冲程汽油机的 冲程相同，轮胎的内能是通过 的方式改变的。某汽车发动机的能量流向如图乙所示，完全燃烧0.7kg的汽油，输出的有用功是 J。（） 【答案】 压缩 做功 【详解】[1][2]汽车急刹会在地面留下长长的胎痕，轮胎的温度也会升高，该过程轮胎克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，与四冲程汽油机的压缩冲程相同。轮胎的内能是通过做功的方式增大的。 [3]某汽车发动机的能量流向如图乙所示，机械效率为 完全燃烧0.7kg的汽油，释放的热量为 输出的有用功是 30．（2024·江苏苏州·二模）小明和小华家分别有A、B两款燃气灶，为了比较哪款更节能，他俩周末进行了研究，发现同样将1kg的水由常温（20℃）烧开（标准大气压下），A款燃气灶消耗了2.1×10-2m³的燃气，B款燃气灶消耗了2.8×10-2m³的燃气，通过比较发现 燃气灶更节能，因为它的 高，其大小为 [水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）、燃气的热值为4.0×107J/m3]。 【答案】 A 热效率 40% 【详解】[1][2]将同样的水烧开，水吸收的热量相同，即有用功相同，A款燃气灶消耗的燃气更少，则总功更小，由可知，A款燃气灶的热效率更高，所以A款燃气灶更节能。 [3]A款燃气灶的热效率 31．（2024·湖北·二模）用某煤气灶将5L的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量为 J，若消耗的煤气质量为0.16kg，煤气灶烧水时的效率为 。 【答案】 1.68×106 25% 【详解】[1]5L的水体积为5dm3，即0.005m3，则水的质量 故将5L的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量 [2]煤气的比热容是4.2×107J/kg，所以完全消耗0.16kg的煤气放出的热量 则煤气灶烧水时的效率 32．（2024·吉林长春·二模）露营中卡式炉被大量的使用，其主要是以丁烷为燃气，如图所示。利用卡式炉烹煮食物主要通过 的方式改变食物内能，隔着较远也能闻到食物的香味，这是属于 现象。烹制食物结束后，完全燃烧50g的丁烷气体，这时放出热量 J；爱探究的小明通过手机上网查到卡式炉的热效率为42%，这样能够把10kg初温为20℃的水温度升高 ℃。（丁烷气体的热值为9×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)） 【答案】 热传递 扩散 4.5×106 45 【详解】[1]利用卡式炉烹煮食物，食物从锅中吸收热量，因此是用热传递的方式增大食物的内能。 [2]食物的香气四溢是分子在不停地做无规则运动的结果，是扩散现象。 [3]完全燃烧50g的丁烷气体可以放出热量 Q放=q气m气=9×107J/kg×0.05kg=4.5×106J [4]水吸收热量为 Q吸=ηQ放=42%×4.5×106J=1.89×106J 水升高的温度为 33．（2024·辽宁·模拟预测）某太阳能热水器内装有质量为200kg，温度为20℃的水，在阳光照射一段时间后，水温升高到80℃，则水吸收的热量为 J。如果用热效率为40%的燃气灶燃烧天然气来加热同样多的水，使水升高到同样的温度，需要燃烧 m3的天然气。[已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值是4.2×107J/m3] 【答案】 5.04×107 3 【详解】[1]水吸收的热量为 Q吸=c水m(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×200kg×(80℃﹣20℃)=5.04×107J [2]天然气放出的热量为 需要燃烧的天然气体积为 34．（2024·河北廊坊·二模）某“牛顿班”学生想知道居民使用天然气烧水时的效率是多少。他将家里装有2kg水的水壶放到天然气灶上去烧，如图所示。用温度计测量水从20℃加热至90℃的过程中，观察到天然气表的数字变化了。加热过程中水的内能是通过 （选填“做功”或“热传递”）方式增大的，水吸收了 J的热量，天然气灶烧水的效率为 。[，天然气的热值为] 【答案】 热传递 35% 【详解】[1]加热过程中，天然气放出热量，水吸收热量，水的内能是通过热传递方式增大的。 [2]水吸收的热量为 [3]天然气燃烧放出的热量为 天然气灶烧水的效率为 35．（2024·河北石家庄·模拟预测）如图甲所示是内燃机的 冲程；在图乙、丙两个演示实验中与图甲能量转化情况相同的是图 （选填“乙”或“丙”）；若该汽油机的效率为30%，完全燃烧10kg的汽油放出的热量可以对外做功 J（汽油的热值为4.6×107J/kg）。 【答案】 做功 丙 1.38×108 【详解】[1]由图甲可知，气门都关闭，活塞向下运动，所以是汽油机的做功冲程，内能转化为机械能。 [2]图乙所示，在一个配有活塞的厚壁玻璃筒中放一小团硝化棉，迅速向下压活塞，由于压缩玻璃筒内的空气对其做功，使得空气的内能增加，温度升高，故是将机械能转化为内能的过程，故与内燃机的压缩冲程相类似；图丙所示，用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾一段时间以后，塞子被试管内水蒸气推出，即该过程中消耗水蒸气的内能，产生机械能，故是将内能转化为机械能的过程，与内燃机的做功冲程相类似。 [3]汽油完全燃烧时放出的热量 由，该汽油机可以对外做功 36．（2024·黑龙江·三模）某单缸四冲程汽油机在1s内完成了10个工作循环，则该汽油机工作时，飞轮的转速为 r/min。若此汽油机在一个工作循环中消耗了6g 汽油（汽油的热值为4.6×10⁷J/kg），已知这台汽油机的效率为30%，则该汽油机的输出功率为 W。 【答案】 1200 8.28×105 【详解】[1]汽油机在1s内完成了10个工作循环，转了，则1min转动，则该汽油机工作时，飞轮的转速为1200r/min。 [2]已知汽油机在一个工作循环中消耗的汽油为6g ，则汽油释放出的热量为 有用机械能为 输出功率为 37．（2024·江苏苏州·二模）2024年2月初湖北的冻雨天气使许多返乡的电车车主被困高速公路，燃油车重要性又引起了关注。若质量为2t的燃油汽车，在平直的公路上以100km/h的速度匀速行驶了60km，所受阻力为整车重的0.1倍。（已知汽油的热值大约为5×107J/kg）问： （1）汽车发动机的功率有多大？ （2）若发动机的转化效率为40%，则需要燃烧汽油的质量有多大？ 【答案】（1）5.56×104W；（2）6kg 【详解】解：（1）车重 已知汽车在平直公路上匀速行驶时所受阻力是汽车总重的0.1倍，阻力 汽车做匀速运动时牵引力 汽车匀速运动的速度 汽车匀速运动时的功率 （2）汽车在平直公路上匀速行驶了60km牵引力做的功 则汽油完全燃烧放出的热量 根据得，需要燃烧汽油的质量 答：（1）汽车发动机输出的牵引功率为5.56×104W； （2）需要燃烧汽油6kg。 38．（2024·山东临沂·三模）截止2023年底，临沂汽车保有量超过350万辆，为了满足市民挂牌需要，2024年3月开设了鲁W号牌。小明家新买的小汽车就挂上了鲁W号牌。该汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶86.4km，消耗了汽油5L，汽车发动机输出的牵引力功率为12kW，已知：汽油的热值为，汽油的密度为。则： （1）汽车发动机牵引力所做的功是多少？ （2）在1标准大气压下，5L汽油完全燃烧所放出的热量全部被水吸收，可以将多少千克的初温为20℃的水烧开？【水的比热容为】 【答案】（1）；（2）492.9kg 【详解】解：（1）由题意可知，汽车发动机输出的牵引力功率为12kW，该汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶86.4km，由可知，牵引力为 汽车发动机牵引力所做的功是 （2）在1标准大气压下，5L汽油完全燃烧所放出的热量 在1标准大气压下，水的沸点为100℃，水的质量为 答：（1）汽车发动机牵引力所做的功是； （2）在1标准大气压下，5L汽油完全燃烧所放出的热量全部被水吸收，可以将492.9千克的初温为20℃的水烧开。 39．（23-24九年级下·内蒙古巴彦淖尔·开学考试）小明学习了有关热学的知识后，知道了水的比热容是，他想估算一下自己家每天烧水做饭需要的热量，于是他仔细记录了家里每天烧水、做饭、炒菜需要的时间，并把它折算成烧水时间，相当于是每天将30kg、20℃的水烧开。 （1）小明家每天烧水、做饭需要多少热量？ （2）如果普通煤的热值为，从理论上讲小明家每天烧水、做饭需要多少千克的煤？ （3）小明家实际平均每天要烧4块蜂窝煤，按每块蜂窝煤含0.5kg煤来算，他家实际用煤2kg。请你计算出小明家煤炉的效率。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】解：（1）小明家每天烧水、做饭需要热量为 （2）依题意可知，小明家每天烧水、做饭需要煤的质量为 （3）实际用煤2kg完全燃烧放出的热量为 则小明家煤炉的效率为 答：（1）小明家每天烧水、做饭需要热量为； （2）如果普通煤的热值为，从理论上讲小明家每天烧水、做饭需要煤； （3）小明家煤炉的效率为。 40．（2024·河北邯郸·一模）按照规定，我国载货车辆的轮胎对地面的压强应控制在以内。某型号货车的部分参数如下表所示。王师傅在执行一次运输任务时，开着装满沙子的货车在一段平直的公路上匀速行驶15km，用时15min。（g取，沙子的密度为，燃油的热值为） 自重 车轮个数 10个 每个轮胎的触地面积 车厢容积 （1）通过计算判断该货车是否超载？ （2）货车在这段公路上行驶时所受阻力为车总重的0.02倍，则这段时间内货车牵引力所做的功的功率多少？ （3）若货车的效率为40％，则在这一过程中消耗燃油多少kg？ 【答案】（1）该车超载了；（2）；（3） 【详解】解：（1）由可知，压强最大时，货车对地面压力 装满沙子的货车总重力 由于，则该车超载了。 （2）由题意可知，阻力 由于货车匀速行驶受力平衡，则牵引力 牵引力所做的功 牵引力所做的功的功率 （3）货车的效率 解得消耗燃油的质量。 答：（1）该货车超载； （2）货车牵引力所做的功的功率为； （3）这一过程中消耗燃油5kg。 题型09 比较不同燃料的热值 主要考查在比较不同燃料的热值实验中对转换法和控制变量法的熟悉程度。 转换法：加热质量和初温相同的液体，观察升高的温度，判断两种燃料完全燃烧释放的热量的大小，比较两种燃料的热值。 控制变量法：相同质量的不同燃料，给质量和初温相同的液体进行加热。 特别注意：（1）两种燃料都要燃烧完全，不是燃烧相同时间。（2）燃料不同，被加热的液体相同。 41．（2024·陕西西安·模拟预测）课本中做“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”实验的装置如图所示：甲、乙实验中以下五个方面：①烧杯内液体种类：②烧杯内液体质量；③加热时间；④烧杯内液体温度的变化量；⑤燃料质量。其中要求相等的有 （填序号）：本实验中碎纸片有很多的燃烧残留物，则它的热值会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 ①②⑤ 不变 【详解】（1）[1]控制加热的液体质量、种类以及燃料的质量一致，让燃料完全燃烧，比较液体温度的变化量，变化量越大的说明燃料的热值越大，所以填①②⑤。 （2）[2]热值是燃料的固有属性，只和燃料的种类有关，因此燃料燃烧过程中，其热值不变。 42．（2024·广东广州·三模）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同。 （1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，实验中应控制两装置燃料 　（选填“完全燃烧完”或“燃烧相同时间”），通过比较 （选填“温度计上升的示数”或“加热时间的长短”）来确定燃料热值的大小； （2）比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验，不同物质吸热多少是通过 （选填“温度计上升的示数”或“加热时间的长短”）来反映的。 （3）若甲图烧杯中为50g的水，燃料1为2×10-4kg的酒精。酒精完全燃烧后，温度计示数升高20℃（水未沸腾），水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），酒精热值为3×107J//kg，则该装置对水的加热效率为 。 【答案】 甲、乙 完全燃烧完 液体升高的温度 甲、丙 加热时间的长短 70% 【详解】（1）[1] [2][3]根据控制变量法可知，比较不同燃料的热值，应改变燃料的种类，控制其他物理量不变，由于热值是单位质量燃料完全燃烧放出的热量，因此两个质量相同的燃料都需要完全燃烧完，燃料燃烧放出热量的多少不易观察，是通过加热相同的液体，观察液体升高的温度来呈现，由此可知，比较不同燃料的热值，应选用甲、乙两图进行实验，实验时通过观察液体升高的温度来比较不同燃料热值的大小。 （2）[4][5]根据控制变量法可知，比较不同物质的比热容，应改变被加热物质的种类，控制其他物理量不变，物质吸收热量的多少不易观察，是通过用相同的加热器，比较加热时间的长短来呈现，由此可知，比较不同物质的比热容，应选用甲、丙两图进行实验，实验时通过加热时间的长短来反映物质吸收热量的多少。 （3）[6]水吸收的热量 Q吸=c水m水Δt水=4.2×103J/（kg•℃）×50×10-3kg×20℃=4.2×103J 酒精放出的热量 Q放=mq=2×10-4kg×3×107J/kg=6×103J 该装置对水的加热效率为 43．（2024·福建泉州·模拟预测）某小组设计了一个实验来比较“煤油和菜籽油的热值大小关系”。他们的实验装置如图所示，实验中收集和记录的数据如下表所示。 燃烧前水的温度 燃烧后水的温度 煤油 25 44 菜籽油 25 34 （1）实验中，为了可以比较两种燃料的热值大小，除需要装置相同，甲、乙两杯水的初温和质量相同之外，还应保持相同的物理量是 ； （2）实验前，实验装置要按照 （“自上而下”或“自下而上”）的顺序进行组装。燃料燃烧过程中化学能转化为 。本实验是用 （选填“水温升高的多少”或“加热时间的长短”）来表示煤油和菜籽油放出热量的多少； （3）根据实验中收集的数据，可以看出煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是 。 【答案】 燃料的质量 自下而上 内能 水温升高的多少 煤油 【详解】（1）[1]比较“煤油和菜籽油的热值大小关系”时，采用的是控制变量法，实验中需要控制燃料的质量相同。 （2）[2]因为需要用酒精灯的外焰的加热，所以需要自下而上的顺序组装实验器材。 [3]燃料燃烧过程中，消耗燃料的化学能，获得内能，所以燃烧的过程是化学能转化为内能。 [4]质量相同的煤油和菜籽油完全燃烧后，水升高的温度越多，水吸收的热量越多，表明燃料放出的热量越多，所以用水温升高的多少来表示煤油和菜籽油放出热量的多少。 （3）[5]质量相同的煤油和菜籽油完全燃烧后，水升高的温度越高，水吸收的热量越多，表明燃料放出的热量越多，根据可知，燃料的热值越大，根据表格中的数据可知，煤油烧水时水的温度高，则煤油的热值大。 44．（2024·辽宁·二模）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。 （1）为了研究不同物质的吸热能力，应利用甲、丙两幅图进行实验，理由是 ，根据记录的数据做出了两种液体的温度随时间变化关系如图2所示； ①由图可以看出a、b两种液体中， 液体的吸热本领更强； ②如果已知b液体的比热容是1.8×103J/（kg·℃），则a液体的比热容 J/（kg·℃）； （2）为了研究不同燃料的热值，利用其中 （选填“甲”“乙”或“丙”）两幅图进行实验。实验时发现：两种燃料完全燃烧完了，在这之前液体a都沸腾了，你能否比较出两种燃料的热值？ （选填“能”或“不能”）。为避免这种情况的出现，你可以对他们组提什么改进建议？ 。 【答案】 甲丙为相同热源，烧杯中装有质量相同的不同液体 b 0.9×103 甲乙 不能 增加液体a的质量 【详解】（1）[1]为了研究不同物质的吸热能力，应选用相同加热装置加热质量相同的不同液体，通过加热相同时间，观察液体温度变化，则应利用甲、丙两幅图进行实验。 [2]①由图可以看出：沸腾前，质量相同a、b液体中，加热相同时间，吸收相同热量，b升高温度较少，说明b液体的吸热本领更强。 [3]由图2得，温度升高60℃，a、b液体分别加热10min、20min，如果已知b液体的比热容是1.8×103J/（kg·℃），由得 则a液体的比热容 （2）[4]为了研究不同燃料的热值，应利用质量相同的不同燃料加热相同物质，则应利用其中甲乙两幅图进行实验。 [5]实验时发现：两种燃料完全燃烧完了，在这之前液体a都沸腾了，液体沸腾后温度保持不变，则无法通过液体吸收热量的多少比较得出燃料燃烧释放热量的多少，因此不能比较出两种燃料的热值。 [6]为了避免燃料完全燃烧，液体a的沸腾现象的出现，应使燃料完全燃烧时，液体a的温度低于沸点，则可以增加液体a的质量或者减少燃料的质量。 45．（2024·山东济宁·二模）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量也相同。 （1）比较不同物质的吸热能力，应选择 两图进行实验； （2）为了比较液体a和液体b的吸热能力，在设计实验方案时，需要确定以下需要控制的变量，你认为其中多余的是 ； A．采用的加热方式         B．酒精灯里所加酒精量 C．液体a和液体b的质量     D．盛放液体a和液体b的容器 （3）为了比较燃料1和燃料2的热值，应该在燃料完全燃烧后，通过比较来 得出结论； （4）根据实验测得的数据，分别描绘出a、b两种液体的温度随加热时间变化的图像，若加热过程中无热量损失，则a、b两种液体的比热容之比ca：cb= 。 【答案】 甲丙 B 温度计示数的变化 2：1 【详解】（1）[1]为了比较两种液体的比热容，需要燃烧同种燃料，加热不同的液体，且液体的质量相同，在加热时间相同时，通过温度计的示数高低进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲、丙两图进行实验。 （2）[2]AD．采用完全相同的加热方式，是为了使热源放出相同的热量；盛放a液体和b液体的容器相同，目的使a和b两种液体在相同的时间吸收相同的热量，有必要，故AD不符合题意； B．酒精灯里所加酒精量是否相同，并不影响酒精灯燃烧释放热量，没有必要，故B符合题意； C．根据比较吸热能力的2种方法，要控制不同物质的质量相同，有必要，故C不符合题意。 故选B。 （3）[3]为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小。 （4）[4]由图乙可知，相同质量的a、b液体，被加热相同的时间（吸收相同的热量），a液体升温慢，b液体升温快，说明a液体的吸热本领强；根据图乙可知，a、b都加热5min，A温度变化量为 30℃-10℃=20℃ B温度变化量为 50℃-10℃=40℃ 由 Qa=Qb=cmΔt 可得 camΔta=cbmΔtb 则 ca∶cb=Δtb∶Δta=40℃∶20℃=2∶1 46．（2024·宁夏银川·一模）在探究比热容和热值大小的实验中，如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯中两种液体的质量相同。 燃料 加热前液体温度（℃） 燃料燃尽时液体温度（℃） 燃料的热值（J/kg） 1 15 35 2.4×107 2 15 25 （1）若要比较不同物质的吸热本领： ①应选择 两图进行实验； ②该实验是通过比较 来间接反映液体吸收热量的多少（选填“升高的温度”或“加热时间”）； ③由图丁知，液体 的吸热能力更强； （2）若要比较不同燃料的热值： ①应选择 两图进行实验； ②在研究不同燃料热值的实验中，记录的数据如表所示。请根据表中数据计算：在忽略热量损失的情况下，燃料2的热值是 J/kg。 【答案】 甲、丙 加热时间 B 甲、乙 1.2×107 【详解】（1）①[1]要比较不同物质的吸热本领，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，故应选择甲、丙两图进行实验。 ②[2]根据转换法，该实验是通过比较加热时间来反映液体吸收热量的多少，相同时间内，两种液体吸收的热量相同。 ③[3]由图丁可知，吸收相同的热量，A液体升温快，B液体升温慢，说明升高相同的温度，B液体需要吸收更多的热量，所以液体B的吸热能力更强。 （2）①[4]若要比较不同燃料的热值，需要用不同的燃料，加热同一种液体，故应选择甲、乙两图进行实验。 ②[5]在忽略热量损失的情况下，有 Q吸=Q放 对燃料1有 cAmAΔt1=mq1 cAmA(35℃-15℃)=m×2.4×107J/kg① 对燃料2有 cAmAΔt2=mq2 cAmA(25℃-15℃)=mq2② 联立①②可得，q2=1.2×107J/kg。 题型10 能量的转化和转移 主要考查自然界存在不同形式的能量，在一定条件下可以相互转化。知道不同形式的能量名称，能正确判断不同能量的转化。 47．（2024·安徽合肥·三模）关于能量及其转化，下列说法中正确的是（　　） A．电源在工作过程中给电路提供电能 B．核电站发电的过程是将核能直接转化为电能 C．热水自然冷却的过程是能量逐渐发生转化的过程 D．打桩机的重锤自由落下的过程中动能转化为重力势能 【答案】A 【详解】A．电源是提供电能的装置，电源在工作时为电路提供电能，故A正确； B．核电站发电时先将核能转化为内能，再转化为机械能，最后转化为电能，故B错误； C．热水自然冷却的过程中是发生了热传递，属于能量的转移，故C错误； D．打桩机的重锤自由落下的过程中重力势能转化为动能，故D错误。 故选A。 48．（2024·江苏盐城·二模）2024年4月25日，神舟十八号载人飞船成功发射。发射过程经历了火箭点火发射、加速上升、船箭分离、太阳能帆板打开等阶段。关于上述过程的描述正确的是（　　） A．火箭发动机点火后燃料的化学能转化为内能 B．飞船在加速上升过程中只有动能和势能相互转化 C．火箭和飞船分离前飞船相对于火箭是运动的 D．太阳能帆板是将风能转化为电能的装置 【答案】A 【详解】A．火箭发动机点火后，燃料燃烧，将化学能转化为内能，故A正确； B．飞船在加速上升过程中，燃料燃烧产生的内能转化为飞船的机械能，不是动能和势能相互转化，故B错误； C．火箭和飞船分离前飞船相对于火箭的位置没有发生变化，飞船相对于火箭是静止的，故C错误； D．太阳能帆板是直接将太阳能转化为电能的装置，故D错误。 故选A。 49．（2024九年级下·全国·专题练习）下列设备在工作时，体现的能量转化说法错误的是（    ） A．电池充电是电能转化为化学能 B．电动机转动是电能转化为机械能 C．手摇交直流发电机是机械能转化为电能 D．喇叭发声是机械能转化为声能 【答案】D 【详解】A．电池充电是电能转化为化学能储存起来，故A正确，不符合题意； B．电动机转动消耗电能，产生机械能，将电能转化为机械能，故B正确，不符合题意； C．手摇交直流发电机是机械能转化为电能，产生电能供用电器使用，故C正确，不符合题意；   D．喇叭发声，消耗电能，将电能转化为声能，故D错误，符合题意。 故选D。 题型11 能量守恒定律的应用 主要考查能量守恒定律。知道能量守恒定律的内容，能用能量守恒定律解决能量转化的相关问题，知道永动机不可能制造，因为违背了能量守恒定律。 50．（2024·广东河源·二模）如图所示是一款遥感无人机。它在匀速下降的过程中，下列说法正确的是（　　） A．重力势能减小 B．动能增加 C．机械能守恒 D．能量不守恒 【答案】A 【详解】无人机在匀速下降的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度不变，动能不变，所以它的机械能减小，机械能不守恒，但是能量的总量不变，整个过程中能量是守恒的，故A正确，BCD错误。 故选A。 51．（2024·山东济南·模拟预测）小球在地面弹射的频闪照片如图所示，对小球从开始运动到静止时的能量分析，下列说法正确的是（　　） A．机械能增加 B．能量减小 C．机械能守恒 D．能量守恒 【答案】D 【详解】对小球从开始运动到静止的过程中，小球的动能和重力势能相互转化，同时因为与地面的碰撞和空气摩擦，一部分机械能转化为内能；由此可知，小球的机械能不守恒；由能量守恒定律可知，总的能量是守恒的，不会减少，故D正确，ABC错误。 故选D。 52．（23-24九年级上·广西南宁·阶段练习）关于能量，下列说法正确的是（　　） A．燃料燃烧时化学能转化为内能 B．电风扇工作时把机械能转化为电能 C．因为能量守恒，所以“永动机”可以制成 D．能量无论是转化还是转移，能量的总量都是逐渐减少 【答案】A 【详解】A．燃料燃烧时，温度升高，所以是得到了内能，是化学能转化为内能，故A正确； B．电风扇工作时把电能转化为机械能，故B错误； C．“永动机”违背了能量守恒定律，所以“永动机”不可以制成，故C错误； D．根据能量守恒知，能量在转化和转移的过程中，能量的总量会保持不变，故D错误。 故选A。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$