2024年中考物理专项复习14：内能的利用

内能的利用 知识点1：热机 方法技巧 1.热机：利用内能做功的机械叫热机。 热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。 2. 内燃机的工作原理 （1）汽油机：四冲程汽油机的结构—汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、火花塞。 冲程—活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 汽油机的工作过程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 吸气冲程—靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物； 压缩冲程—外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高； 做功冲程—化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能； 排气冲程—靠惯性运动，排出废气。 （2）柴油机：四冲程柴油机的结构—汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、喷油嘴。 柴油机的工作过程与汽油机几乎一样，但有三个区别：1）吸气冲程：汽油机吸进的是汽油和空气的混合物，柴油机吸进的仅仅是空气；2）压缩冲程：汽油机压缩的是汽油和空气的混合物，汽油机压缩的仅仅是空气；3）做功冲程：汽油机用火花塞点火，柴油机用喷油嘴喷油。 【母题1】如图是喷气式飞机，它利用燃料燃烧后产生的高温、高压气体提供动力。下列有关该飞机说法正确的是　　 A．发动机属于热机 B．在升空的过程中，飞机周围的大气压逐渐变大 C．加速升空时，飞机所受的力为平衡力 D．飞机水平飞行时，机翼上方的气体流速大，压强大 【母题2】如图为汽油机工作过程中某冲程的示意图，此冲程是　　 A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【母题3】如图所示，图、、、是四冲程汽油机的工作示意图，图、是演示实验的示意图。图是 　 　冲程，与它原理相同的是 　　图所示的演示实验。 知识点2：热机的效率 方法技巧 1.内能：物体内部所有分子热运动的分子动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。 (1)分子动能：分子在永不停息地做着无规则的热运动。物体内大量分子做无规则热运动所具有的能量称为分子动能。物体的温度越高，分子运动得越快，它们的动能越大。同一个物体（物态不变），温度越高，内能越大。 （2）由于分子之间具有一定的距离，也具有一定的作用力，因而分子具有势能，称为分子势能。分子间距发生变化时，物体的体积也会变，其内能会发生变化。所以分子势能与物体的体积有关。 （3）物体内能的大小：物体的内能与物体的质量、温度、体积及物态有关。 一切物体中的分子都在做永不停息的做无规则运动，分子间都有分子力的作用，无论物体处于何种状态，是何形状与体积、温度是高是低都是如此。因此，一切物体在任何情况下都具有内能。 2.内能的改变：改变物体内能的方法有热传递和做功；热传递是能量的转移，做功是能量的转化。这两种方法对改变物体内能是等效的。 (1)做功：外界对物体做功，物体的内能会增大（例如：摩擦生热）；物体对外做功，物体内能会减小（例如：通过活塞向盛有水的烧瓶里打气，当活塞从瓶口跳起时，烧瓶中出现“白雾”）。实质：能量从一种形式的能（其它形式的能）转化为另一种形式的能（内能）。 (2)热传递：只要物体之间或同一物体的不同部分间存在着温度差，就会发生热传递，直到温度变得相同(即没有温度差)为止。物体吸收热量，内能增加；物体放出热量，内能减小。 3.热量（Q）：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量；在国际单位制中，热量单位是焦耳，符号是J。 4.内能与机械能是两种不同形式的能量，它们之间是可以相互转化的。整个物体可以处于静止状态，没有动能；整个物体也可以处于相对高度为零的位置而没有势能，但它一定具有内能。物体可以同时具有内能和机械能。 5．热量、温度和内能：“热量不能含、温度不能传、内能不能算”。 (1)热量是一个过程量，只有发生了热传递过程，有了内能的转移，才能讨论热量问题。所以物体本身没有热量，不能说某个物体具有多少热量，更不能比较两个物体热量的大小。 (2)内能是一个状态量，但是它具有不可测量性，所以不能说物体具有多少的内能。 (3)在热传递过程中，热量从高温物体传到低温物体，而不能说将高温物体的温度传递给了低温物体。 【母题4】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，该举措大大提高了燃料的热值 【母题5】2023年5月30日，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号遥十六运载火箭发射成功。火箭升空时，燃料燃烧释放的内能转化为 　 　能，散失的能量越少，发动机效率越 　　（选填“高”或“低” 。 【母题6】校车在某段平直路面上以的速度匀速行驶，通过的路程为 　 　；若在此过程中消耗柴油，发动机输出有用的机械功为，校车发动机的效率为　　 。（柴油热值为 课堂练习： 1.如图为四冲程汽油机工作过程中的某冲程示意图，该冲程为　　 A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 2.下列有关图片的说法正确的是　　 A．甲图——注射器中的液体很难被压缩，说明液体分子之间存在引力 B．乙图——新疆棉花质地柔软、形状蓬松，说明其分子间间隙较大 C．丙图——长征系列运动火箭采用的燃料为液态氢，是由于其热值较大 D．丁图——氢燃料电池的应用将极大改变现在能源缺乏的现状，使能源利用效率达到 3.如图是汽油机工作循环中的某冲程剖面图，该冲程是　　 A．压缩冲程，将内能转化为机械能 B．压缩冲程，将机械能转化为内能 C．做功冲程，将内能转化为机械能 D．做功冲程，将机械能转化为内能 4．景颇族的祖先曾发明一种活塞式点火器，如图所示。以牛角作套筒，木质推杆前端粘附艾绒。取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒即燃，随即将杆拔出，口吹立见火苗。手推杆入筒的过程与内燃机工作的哪个冲程相同　　 A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 5．如图甲为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图乙为汽油机的工作冲程。下列判断不正确的是　　 A．舰载机获得的牵引力是因为气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞 B．气缸内的蒸汽推动活塞后，内能增加 C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图乙中所示的原理相似 D．从能量转化角度讲，图乙中冲程是把机械能转化为内能 6．瓦罐汤以瓦罐为器（如图），以硬质木炭火恒温煨制约六七小时，汤汁稠浓，醇香诱人，为赣菜一绝，关于煨制瓦罐汤涉及的物理知识，分析正确的是　　 A．煨制瓦罐汤时，是通过做功的方式增加食材的内能 B．汤汁沸腾后，加大炭火火力可提高汤汁温度 C．用木炭火煨制瓦罐汤时，木炭燃烧越充分，热值越大 D．刚取出的瓦罐汤“热气”腾腾，“热气”是液化现象 7．2023年五一期间，淄博烧烤火出圈，“坐高铁去撸串”等话题不断在社交平台刷屏。如图所示，羊肉串架在微炭火上烤的情景。关于烤羊肉串涉及的物理现象，下列说法中错误的是　　 A．肉烤熟是通过热传递的方式改变其内能 B．肉温度越高，所含热量越多 C．木炭在燃烧的过程中，热值不变 D．很远就能闻到肉香味是说明分子在不停地做无规则运动 8．如图用蒸锅在天然气灶上烧水蒸包子的过程中，下列说法正确的是　　 A．天然气燃烧越充分，热值越大 B．包子的温度越高所含热量越多 C．“蒸包子”是通过做功的方式改变包子内能的 D．锅盖被“顶起”，该过程将内能转化为机械能 9．糖炒板栗是人们冬季喜爱的美食。如图所示，在炒板栗时常要在锅中放入一些砂石，关于糖炒板栗，下列说法正确的是　　 A．炒板栗时，锅中的沙子升温快是因为沙子的比热容大 B．炒板栗的过程主要是通过做功的方式使板栗内能增大的 C．板栗炸裂时的能量转化与汽油机做功冲程的能量转化相同 D．板栗香气的浓烈程度与板栗的温度无关 10．某汽油机工作时的能量损失情况是：汽缸散热损失，废气带走，机械摩擦及其它损耗总和为。已知汽油热值为。下列说法中正确的是　　 A．该汽油机工作的效率是，工作时汽油燃烧释放能量的转化为机械能 B．若该汽油机消耗汽油，获得的机械能为 C．若该汽油机消耗汽油，损失的能量为 D．经过不断改进和创新，汽油机的效率可以提高到 11．热水瓶是每个家庭必备的贮水容器。如图所示，倒出一定量热水后，立即盖上软木塞，软木塞常会满起来，这现象与内燃机的哪个冲程的能量转化相同　　 A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 12．氮气弹簧是一种以密闭高压氮气为工作介质的弹性组件，具有体积小、弹力大、工作平稳、使用寿命长等优点。它在生活和工业中具有广泛的应用，其工作结构简图如图。当活塞顶部受到压力向下运动时，下列说法正确的是　　 A．缸体内氮气的密度变大 B．缸体内的气体被压紧后，氮气分子不再运动 C．缸体内的气体压强减小 D．该过程中能量的转化方式与汽油机的做功冲程相同 课后练习： 一．选择题 1．如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的水进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用表示，燃料充分燃尽时水升高的温度用△表示（水未沸腾）　　 A．若相同，△越小，燃料的热值越大 B．若△相同，越大，燃料的热值越大 C．若与△的比值越大，燃料的热值越大 D．若与△的比值越小，燃料的热值越大 2．人类的发展离不开能源，“碳达峰、碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺。如图是我国研制的一款清洁无污染的新型氢燃料汽车，氢燃料还具有较高的　　 A．内能 B．热值 C．凝固点 D．比热容 3．2023年4月24日是第八个“中国航天日”，学校飞天社团的同学制作了水火箭，如图是某水火箭的简易原理图。使用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，会使水从水火箭中向下喷出，从而使水火箭升空。结合材料，你认为以下说法错误的是　　 A．水火箭加速升空阶段机械能不变 B．水向下喷出会使水火箭升空是由于力的作用是相互的 C．使用打气筒打气时能量转化与汽油机的压缩冲程相同 D．使用打气筒向水火箭内打气的过程，水火箭中空气的内能在增大 4．如图1和2所示是“探究不同物质吸热升温的现象”和“比较不同燃料燃烧时放出的热量”的两组实验装置。下列关于这两组实验的说法正确的是　　 A．每组实验中，烧杯中物质的质量均应相等 B．每组实验中，都可以根据温度计示数的变化来比较杯中物质吸热的多少 C．如图1所示实验中，沙子吸热升温快，说明沙子吸热能力强 D．如图2所示实验中，必须控制酒精和碎纸片燃烧相同时间 5．与传统汽车在同样油耗和使用条件下相比，某新型汽车发动机工作时，尾气中的汽油味明显降低，动力更强劲。下列关于该汽车的分析正确的是　　 A．行驶时，汽油的热值随质量的减小而减小 B．行驶时车胎温度升高，它含有的热量增大 C．汽油味明显降低说明发动机工作效率降低 D．汽车获得动力时，将内能转化为机械能 6．在如图所示的内燃机工作的一个循环中，其四个冲程的顺序应当是　　 A．乙、甲、丁、丙 B．甲、乙、丙、丁 C．乙、丁、甲、丙 D．甲、乙、丁、丙 7．为培养学生动手能力，提高物理学科素养，金初九年级物理社团李老师在社团课中带领学生们制作了水火箭，如图是某水火箭的简易原理图。使用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，会使水从水火箭中向下喷出，从而使水火箭升空。结合材料，你认为以下说法错误的是　　 A．利用打气筒向水火箭内打气的过程，水火箭中空气的内能在增大 B．使用打气筒打气时能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同 C．水火箭加速升空阶段机械能在增大 D．水向下喷出会使水火箭升空是由于力的作用是相互的 8．如图所示是某款汽车能量转化示意图，则汽车的效率是　　 A． B． C． D． 9．2023年4月2日，天龙二号遥一运载火箭在我国酒泉卫星发射中心成功首飞，将搭载的爱太空科学号卫星顺利送入预定轨道，发射任务获得圆满成功。如图所示，火箭在发射升空过程中，下列说法正确的是　　 A．火箭的动能增大，势能不变，机械能增大 B．火箭所用液氧煤油具有较多的热量 C．加速升空时火箭的惯性越来越大 D．燃料燃烧产生的内能转化为机械能 10．如图所示，用酒精灯给试管中的水加热，水温上升，直至沸腾一段时间后，会看到试管口的橡皮塞被冲出。下列描述正确的是　　 A．试管中的水在升温过程中是通过做功的方式增加内能的 B．乙醇的燃烧过程是将化学能转化为机械能 C．水蒸气对橡皮塞做功，水蒸气的内能增加 D．橡皮塞被冲出，其能量转化与汽油机做功冲程的能量转化相同 11．下面是对生活中一些事例的判断，其中正确的是　　 A．冰熔化时温度不变，内能也不变 B．钻木取火利用热传递改变内能 C．汽油机做功冲程气缸内燃气的内能增加 D．高压锅应用了气压增大水的沸点升高的原理 12．小明和小华学习了燃料的热值后，他们一起设计了一个实验来探究煤油和菜籽油热值的大小关系。他们组装了如图所示的装置进行实验，为了保证实验结论的可靠性，下列措施不合理的是　　 A．两杯水的质量应相等 B．两杯水的初温应相等 C．两种燃料质量应相等 D．燃料燃烧时间应相等 13．2020年6月23日，我国用长征三号乙运载火箭成功发射第55颗北斗导航卫星！收官之星，组网圆梦。长征系列火箭使用液态氢作燃料，主要是由于该燃料　　 A．比热容大 B．热值大 C．所含热量多 D．内能大 14．如图，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，这个过程中的能量转化与四冲程内燃机的哪个冲程相同　　 A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 15．如图所示，用完全相同的装置利用燃料加热液体。已知燃料的质量、烧杯内的液体质量、加热方式等均相同，不计热量损失，将燃料点燃直至燃尽，甲、乙、丙三套装置的烧杯中液体升高的温度随时间变化的图像如图丁所示，则下列说法错误的是　　 A．选择甲、乙两图可比较不同燃料的热值 B．选择甲、丙两图可比较不同液体的比热容 C．液体和液体的比热容之比为 D．燃料1和燃料2的热值之比为 16．通过学习，小云知道了冰和水的比热容是不同的，为了探究其他物质的吸热本领是否也与状态有关，小云将质量为、比热容为的固体碾碎，用酒精灯对它均匀加热，共加热，它的温度随时间的变化如图所示。加热过程共消耗酒精，酒精的热值为。若相同时间内物质吸收的热量相等，下列说法正确的是　　 A．该物质固态时升温比液态时快，说明固态时吸热本领比液态时强 B．由于物质温度不变，因此无法计算其吸收的热量 C．该物质在液态时的比热容为 D．该酒精灯的加热效率为 17．一辆使用汽油为燃料的小汽车，以的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际输出功率为。若小汽车行驶的路程为，已知汽油的热值。小汽车发动机的效率为。则下列说法正确的是　　 A．运动的时间为 B．发动机所做的有用功为 C．汽车所受的阻力为 D．消耗汽油的质量为 18．2022年11月，神舟十五号载人火箭将3名航天员送入中国空间站。下列关于神舟十五号升空过程中分析正确的是　　 A．神舟十五号火箭的发动机不是热机 B．神舟十五号火箭利用氢做燃料是因为氢的热值大 C．神舟十五号火箭对氢能的利用效率可以达到 D．神舟十五号火箭加速升空过程中机械能守恒 19．如图为甲、乙两汽油机的圆形比例图，白色部分表示“损耗的能量”，黑色部分表示“有用机械能”。分析数据可知，甲汽油机　　 A．热机效率较高 B．热机效率较低 C．产生的有用机械能较少 D．产生的有用机械能较多 20．如图，透明圆筒内装有两根与起电机相连的放电针。将适量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机。看到放电针放电引起汽油燃烧，软木塞被冲出，该过程相当于四冲程汽油机工作时的　　 A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 21．做同样的有用功，甲、乙柴油机用时和消耗柴油对比如下，下列说法正确的是　　 柴油机 完成工作量 时间 消耗柴油 甲 相同 乙 A．甲的功率小，热机效率低 B．甲的有用功大，做功快 C．乙的总功大，热机效率低 D．消耗相同量的柴油，乙的有用功高 22．小明测试了自己家中分别单独使用不同种类的燃料时的平均月消耗量分别为：木柴约，烟煤约，液化石油气约，煤气约，这四种燃料中哪种燃料的热值最高　　 A．木柴 B．烟煤 C．液化石油气 D．煤气 23．目前，燃油汽车的热机效率都不高，下列符合汽车热机能量流向的是　　 A． B． C． D． 24．中国古代冶铁技术领先于世界水平。郑州汉代冶铁遗址就位于郑州西北郊区古荥镇，关于冶铁过程中涉及到的物理学科知识下列说法正确的是　　 A．将生铁加热成铁水的过程为液化，该过程吸热 B．对铁块锻打的过程是利用做功的方式改变内能 C．炼炉特殊造型便于燃料与氧气充分接触，提高燃料的热值 D．铁水倒进模具内而模具安然无恙，是因为模具硬度大 二．填空题 25．小明用相同的酒精灯给质量相等的甲、乙两种物质加热。根据测量数据描绘温度时间的图像如图所示，由图可知，甲物质比热容 　　（选填“”“ ”或“” 乙物质比热容，用酒精灯给物体加热，物体内能增大，温度升高，这是通过 　　 方式实现的。实验完成后，酒精灯中剩余酒精的热值 　　 （选填“变大”、“变小”或“不变” 。 26．2022年4月中旬，神舟十三号航天员乘组返回地面，创下中国航天员连续在轨飞行时长新纪录，返回舱减速着陆过程，返回舱的机械能将 　　（选填“增大”“减小”或“不变” ，火箭外壳与空气摩擦，内能 　　，神舟十三号载人飞船运载火箭在发射过程中使用液氢为燃料，是利用了液氢的 　　大。 27．“自嗨锅”是当下一种时尚快餐，很受年轻人喜爱。它里面的发热包将水从加热至沸腾（标准气压下）的过程中，提供给水的热量至少为 　　 。如果用酒精灯给水加热升高同样温度，需要 　　 酒精。假设酒精完全燃烧有的热量被水吸收，， 28．小明用天然气灶烧开水，在标准大气压下，水从加热至沸腾，此过程中天然气完全燃烧释放热量的被水吸收，需要消耗 　　 的天然气。水的比热容为，天然气的热值为 29．一台四冲程汽油机，运行时每分钟完成4000个冲程，每个做功冲程消耗汽油（汽油的热值为，各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占，废气带走的能量占，摩擦等能量损耗占，则这台汽油机正常运行时每分钟对外做功 　　次，每分钟输出的有用功为 　　。 30．据报道，今年过年期间有儿童往下水道扔鞭炮，酿成严重的人身伤亡事故。下水道内往往会聚积大量沼气（主要成分是甲烷，易燃），被鞭炮点燃后炸飞井盖，将 　　能转化为 　　能，十分危险。假设下水道内沼气体积为，沼气热值为，爆炸时的能量用来对井盖做功，最多能把重达的井盖炸到 　　的高度，砸下来后果不堪设想。 1 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