第十四章 内能的利用 章末整合提升-【提分教练】2024-2025学年九年级物理全一册同步精导优化与设计方案（人教版）

17.能源既是国家经济发展的命脉,也是国家 发展战略的重要支柱。我省多地有效调整 能源结构,稳步发展安全高效的能源体系, 合理利用如下三种发电方式,并取得了显 著成效。 (1)与C相比,A、B发电的共同优点是 (写一条)。 (2)A的能量转化方式是把 能经 过一系列变化转化成电能。 18.(2023·广州天河区期中)如图所示是物理 学家焦耳设计并制作实验装置的示意图, 装置中的两个配重的重力不等,释放后,大 配重下降,小配重上升。通过反复对调左 右两个配重,会使动叶轮不停地转动,导致 热量计中水的温度上升,从而实现能量转 化。实验中某次测得数据如下:小配重的 重力为100N,大配重的重力为520N,每 升降1次大小配重各自移动的距离为1m, 热量计中水的质量为500g。热量计与外 界没有热交换。 升降次数与水温变化的关系如表: 升降 次数 1 2 3 4 5 6 温度变 化/℃ 0.190.380.570.760.951.14 (1)请计算配重升降一次对动叶轮做的功 是 J。 (2)水温度升高0.2℃吸收的热量是 J。 (3)根据第一组数据减小的机械能 (选填“大于”“等于”或“小于”)增加的内能。 这是因为 。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 章末整合提升 内 能 的 利 用 热 机 热机原理:将 能转化为 能的机械。 汽油机的工作过程可分为四个冲程: 、 、 、 。 热机的效率 燃料的热值 定义:1kg某种燃料 燃烧放出的热量。 符号:q。 单位:J/kg,读作 。 燃料完全燃烧放出热量的计算公式: 。 􀮠 􀮢 􀮡 􀪁 􀪁 􀪁 􀪁 􀪁􀪁 热机的效率:用来做 功的那部分能量与 之比。 􀮠 􀮢 􀮡 􀪁 􀪁 􀪁 􀪁 􀪁 􀪁 􀪁􀪁 能量的转 化和守恒 能量的转化。 能量守恒定律:能量既不会凭空 ,也不会凭空 ,它只会从一 种形式转化为 形式,或者从一个物体转移到 物体,而在转 化和转移的过程中,能量的总量 。 􀮠 􀮢 􀮡 􀪁 􀪁 􀪁 􀪁 􀪁􀪁 􀮠 􀮢 􀮡 􀪁 􀪁 􀪁 􀪁 􀪁 􀪁 􀪁􀪁 􀪁 􀪁 􀪁 􀪁 􀪁 􀪁 􀪁􀪁 32 物理九年级全一册 图片1 利用内能做功实验 如图所示,用酒精灯对试管 中的水加热。 (1)酒精燃烧时将 能转化为 能。 (2)加热过程中,水温不断 升高,这是利用 方式增加水的内能。 (3)塞子冲出去,是因为水蒸气的 能转化为塞子的 能。 (4)管口周围出现“白气”,是由于气体对 外做功,温度降低,内能减少,水蒸气遇冷 形成的小水滴。 图片2 汽油机工作示意图 观察图片,完成表格: 四冲程 进气门 排气门 活塞 能量转化 吸气冲程 压缩冲程 能转 化为 能 做功冲程 能转 化为 能 排气冲程 说明 一个工作循环由 个冲程组成, 曲轴和飞轮均转动 周,活塞往 复 次,对外做功 次;在 四个冲程中,只有 是燃气对外 做功,其他三个冲程是辅助冲程,要靠安 装在曲轴上的飞轮的 来完成 图片3 内燃机能流图 如图所示,在内燃机中燃料不能完全燃 烧,如果燃料燃烧释放的能量用字母E 表示, 对外做有用功的能量用E1 表示,则热机的效 率可表示为 。 图片4 小球弹跳频闪照片 (1)如图所示,掉在地 上的弹性小球会跳起,但 是越跳越低,说明小球在 弹 跳 的 过 程 中,机 械 能 了,这是因为小球在弹跳过程中要克 服与空气的摩擦做功,一部分机械能转化为 能。 (2)从受力角度来分析,弹跳在空中的小 球除了受重力作用外,还受到空气的 的作用,当小球上升时,摩擦阻力方向 ,与重力方向一致,而当小球下落时,摩擦 阻力方向则 ,与重力方向相反。 图片5 永动机 任何一部机械,只能使能 量从一种形式 为其 他形式,而不能无中生有地制 造能量,由于永动机违反了 ,因此根本 不可能造出。 易错点 不理解能量守恒定律 根据能量守恒定律,下列说法正确的是( ) A.电水壶烧水电能转化内能,水增加的内 能小于电水壶消耗的电能 B.给机械钟上发条是为了减少机械钟的能 量损失 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 33 第十四章 内能的利用 C.热传递过程是双向的,即甲物体向乙物 体传热的同时乙物体也向甲物体传热 D.出膛的子弹射穿木板,由于摩擦生热会 使它以更快的速度继续前进 考点1 热机 1.(2023·阜新)如图所示是四冲程汽油机的 剖面图,属于机械能转化为内能的是( ) 2.(2024·广东模拟)如图所示是四冲程汽油 机的剖面图,关于其四个冲程的描述错误的 是 ( ) A.吸气冲程中,汽油和空气的混合物进入 气缸 B.压缩冲程中,通过做功的方式使汽缸内 气体的内能增加 C.做功冲程中,为外部系统提供动力 D.排气冲程中,废气带走了燃料释放的能 量的极少部分 3.(2024·泗洪县一模)如图甲所示,在试管内 装些水,用橡皮塞塞住,加热使水沸腾,水沸 腾后发现塞子受水蒸气的压力而冲出,这个 过程中,水蒸气的 能转化为 能,乙图是四冲程汽 油 机 的 冲程,甲、乙两过程能量转化 (选填 “相同”或“不相同”)。 4.(2023·惠城区校级期末)如图 所示是四冲程 (选填 “汽油”或“柴油”)机其中一个 冲程的工作示意图,它表示的 是 冲程,这个冲程把 能转化为 能。 考点2 热机的效率 5.(2023·佳木斯期末)如图所示是某汽车汽 油机的能量流向图,对照此图,下列说法不 正确的是 ( ) A.废气的排放所占的比例最大,减少该部 分能量损失是提高热机效率的有效手段 B.冷却水能量的二次利用可以提高能量的 利用率 C.若该汽油机工作时汽油没有完全燃烧, 则汽油的热值会减小 D.该汽油机的能量利用率为30% 6.(2023·吴江区期中)歌曲《卡路里》非常好 听,其实“卡路里”是热量的另一个单位,简 称“卡”,1卡是这样规定的:在1标准大气 压下,质量为1g的水,温度每升高1℃所 需要吸收的热量,那么1卡= J, 有一辆汽车消耗0.75kg汽油做的有用功 是2.3×106 卡,0.75kg汽油完全燃烧放出 的热量是 J,该车发动机的效率是 [已知c水 =4.2×103J/(kg·℃), q汽油=4.6×107J/kg]。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 34 物理九年级全一册 7.(2023·天山区一模)若某型号汽车行驶一 段路程消耗了汽油0.5kg,这些汽油完全燃 烧放出的热量为 J;在这段路程 中,已知汽车牵引力做的功为9.2×106J, 汽油机的效率为 。(汽油的热值为 4.6×107J/kg) 8.(2023·龙凤区模拟)截止2023年,全球处 于使用状态的汽车数量已突破15亿辆。设 汽车的燃油为汽油,每辆汽车每年耗油约 2.1t,若不计热量损失,这些燃料完全燃烧放 出的热量为 J;设内燃机的效率平 均值取30%,开车时正确使用刹车能把内燃 机的效率提高1%,汽油的热值为4.6×107 J/kg。则 每 辆 车 每 年 节 约 kg 燃油。 9.(2023·大庆模拟)一辆汽车以20m/s的速 度在平直的公路上匀速行驶了3km,受到 的阻力为1200N,燃烧了0.32kg汽油。 (汽油的热值q=4.5×107J/kg)求: (1)牵引力做的功; (2)这些汽油完全燃烧放出的热量; (3)发动机的效率。 考点3 能量的转化和守恒 10.下列关于能量的转化和守恒的说法,不正 确的是 ( ) A.“既要马儿跑,又要马儿不吃草”违背了 能量守恒定律 B.酒精燃烧时,将化学能转化为内能 C.用热水袋取暖,说明内能是可以发生转 移的 D.人们对太阳能的开发和利用,说明能量 可以凭空产生 11.(2023·岳麓区一模)从能量转化的角度来 看,下列说法正确的是 ( ) A.电暖气正常工作时,主要是将电能转化 为机械能 B.核电站工作时主要将电能转化为核能 C.电动汽车在行驶过程中,发生的能量转 化主要是将机械能转化为电能 D.人造卫星展开太阳能电池板,把太阳能 转化为电能供给卫星用电器 12.(2023·洛阳期末)2023年10月5日,我 国利用运载火箭将遥感三十九号星送入轨 道,火箭在升空过程中,燃料燃烧将化学能 转化为内能,再转化为火箭的 能; 四冲程内燃机中的 冲程与这一过 程的能量转化相似;整个发射过程中,能量 的总量 (选填“增大”“减小” 或“保持不变”);运载火箭采用液氢作燃料 主要是因为液氢的 大。 13.(2023·揭西县月考)能量的转化和转移都 是有 的,例如在热传递过程中,内 能只能从 物体转移到 , 不能相反,否则就会引起其他的变化,消耗 别的 。 考点4 综合应用 14.(2023·河南模拟)关于四冲程汽油发动机 内部工作描述正确的是 ( ) A.吸气冲程时,吸入的是空气 B.通过喷油嘴压燃点火,在压缩冲程时, 将机械能转化为内能 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 35 第十四章 内能的利用 C.做功冲程时,若每次对外做功1000J,则 2400r/min的发动机的额定功率为20kW D.排气冲程时,排出的废气已经没有内 能,全转化为机械能 15.下列关于热机、热值的说法正确的是 ( ) A.汽油机、柴油机都有火花塞和喷油嘴这 两个关键部件 B.某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量 之比叫这种燃料的热值,单位是kg/J C.柴油机工作的效率是35%,说明它工作时 柴油燃烧释放的能量65%转化为有用功 D.四冲程内燃机是由吸气、压缩、做功、排 气四个冲程的不断循环来保证连续工 作的 16.(2023·蜀山区期中)某人为了测试汽车发 动机的效率,开车以60km/h的平均速度 行驶了120km,用去汽油25L,已知汽油 的密度为0.7×103kg/m3,热值为4.6× 107J/kg,发动机的功率为32kW,则该汽 车发动机的效率为 ( ) A.28.6% B.36.5% C.23.6% D.38% 17.(2024·东莞市校级模拟)2023年10月16 日,神舟十七号载人飞船升空,与空间站组 合体对接完成。汤洪波、唐胜杰、江新林三 位航天员先后进入天和核心舱,开启为期 半年之久的太空驻留。 (1)飞船在加速升空阶段,飞船的动能 ,机械能 (均选填“变大”“不 变”或“变小”)。 (2)“神舟十七号”飞船与“中国空间站”组 合体在绕地飞行的过程中,由于受到地球 的引力,组合体的运动状态 (选填 “改变”或“不变”)。 (3)火箭一般选用热值 (选填“较 大”或“较小”)的燃料。 (4)航天员在完全失重的太空轨道舱中,能 正常进行的实验是 。 A.用天平测量质量 B.用弹簧测力计测量拉力 (5)你认为下列提高火箭发动机效率的途 径中,说法错误的是 。 A.尽量使燃料充分燃烧 B.尽量减少输出功率 C.尽量减少摩擦 18.(2023·雁塔区模拟)目 前有一种倍受关注的喷 气飞行背包。如图所示, 人背上后能通过该设备 获得动力,实现人类自由 单人飞翔的梦想。该背 包发动机将汽油燃烧后的气体通过喷气孔 喷出,使人获得飞行动力。该背包每小时 消耗5kg汽油,这些汽油完全燃烧放出的 热量为 J。汽油燃烧将化学能转 化为 能,用来对人和飞行背包做 功,还有部分内能散失到空气中,但这些内 能却无法再被利用来对人和飞行背包做 功,说明能量的转移和转化具有 。 (q汽油=4.6×107J/kg) 19.(2023·平潭县模拟)有 一 小 汽 车 重 为 15000N,该车以36km/h的速度由小明 家沿水平直路匀速行驶到学校用了0.1h。 已知汽车在行驶过程中受到的阻力是车重 的0.05倍,g取10N/kg。求: (1)小明家到学校的距离; (2)在此过程中汽车牵引力做的功; (3)若此过程汽车消耗了0.2kg汽油,汽 油的热值为4.5×107J/kg,求汽车发动机 的效率; (4)简要分析汽车效率低的原因(写出两条 即可)。 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 36 物理九年级全一册 3,解：(1)水吸收的热量为： 根据二力平衡的条件，牵引力：F=f=103N:消耗 Q成=cm(t-t0)=4.2×103J4(kg·℃)×20kg× 2kg汽油，汽车放出的热量为： (75℃-25℃)=4.2×10°J: Q=mg=2kgX4.5×107J.kg=9X102J. Q84.2×108」=8.4×10J 汽油机的效率为30%，转化成的有用功： (2)Qk=507=50% W=7Q=30%×9×10J=2.7×10J, 需要的天然气体积为： 由W=Fs得，汽车可以行驶的路程： V-Q=84×10j =0.24m3。 2.7102」=2.7×10m g3.5×10J/m s-F 103N 4.解：(1)水吸收的热量 (2)汽油完全燃烧放出的热量：Q=9×102」，由题知， Qx=c来m衣(1一to水)=4.2×103J/(kg·℃)×1kg 发动机裤出的废气带走的能量占汽油完全燃饶放出 ×(80℃-20℃)=2.52×105」： 的热量的42%，且这些能量全那被水吸收，则水吸收 (2)不计热量损失，盒属块放出的热量与水吸收的热 的热量：Q线=Q气=42%×Q我=42%×9×10J 量相等，即Qa=Q:=2.52×105J, 3.78×10J. 由Q领=cm(10一1)得，金属块的比热容： 由Qa=cm△得，水升高的温度： Q线 2,52×105J 3.78×10j c4=m*44-D=2kgX500C-80C)=0.3× 4=Q c米m*4.2X103J'(kg·℃)×200kg =45℃： 103J/(kg·℃)： (3)由题意可知，两种情况下汽车所败的有用功W (3)由Q=cm△可得，水升高的温度： 相同， 4'=Q 1.05×103J 由W=习Q此可得，W=升1Q批1=2Q放2· =25℃， c米m农4.2×103J/(kg·℃)×1kg 即：30%mq=40%m'q, 1'=80℃+25℃=105℃>100℃， 所以效率提高后消耗汽油的质量： 在一个标准大气压下水的沸点为100℃，所以水温文 m'-30%X2kg=1.5kg 40% 升高了△=100℃一80℃=20℃. 5.解：(1)锅炉内300kg的水吸收的热量：Q厦= 8.(1)机械(2)15km(3)5.06×102J (4)35.6% cm(1-to)=4.2×103J/(kg·℃)×300kg×(100℃ -20℃)=1.008×108J: 第3节 能量的转化和守恒 (2)煤完全燃烧放出的热量： 1.A2.D3.B Qt=qm楼=3×107Jkg×11.2kg=3.36×10J: 4.化学机械 此锅炉的效率： 5.D6.B7.B8.C 7-8X100%=1:08X10×100%=30%: 9.内电摩擦生热不变 3.36×10°J 10.B11.C12.B13.D (3)不计热损失，Q厦=Q:,即： 14.化学能内能不变 cm:(1-11）=cm2(12一1)， 15.电内能方向不变 即：4.2×103J(kg·℃)×5kg×(1-20℃)=4.2× 16.(1)从a点到b点，铁锁的重力势能逐渐减少，动能逐 103J.(kg·℃)×3kg×(100℃-t) 渐增加。 解得：t=50℃. (2)不能，因为铁锁从a点到c点和由x点返回到a 6.解：(1)水升高的温度为： 点的过程中，要克服空气阻力做功，一部分机械能转 A-Qs 1.68×107J 化为内能，机依能减少，铁锁返回时不能到达点， m4.2×103J/(kg·℃)X100kg =40℃， 所以铁锁摆回时不能碰到手。 水的末温为1=0十△/=16℃+40℃=56℃： (3)铁锁在摆动过程中，有一部分机械能转化为内 (2)由题知，天然气完全燃烧放出热量的80%被水 能，所以机械能不守恒：但整个过程中能的总量是守 吸收， 恒的。 甲Q复■Qt×80%, 17,1)节约资源（或绿色环保/无废渣废气排放） 则天然气完全燃烧放出的热量： (2)风 Q&_1.68×10」=2.1×102J. 18.(1)420(2)420(3)大于 克服摩擦做功，消耗了 Q我一80% 80% 部分机械能 由Q批=口V可得热水器平均每天消耗天然气的体积： V=Qt=2.1X102J 章末整合提升 4天然气4.2×107J.m3 =0.5m3 要点知识建构 7,解：(1)如果该车满载乘客时总质量是2t,其重力为： 内机械吸气冲程压缩冲程做功冲程排气 (G=mg=2000kg×10Nkg=2×101N, 冲程完全焦每千克Q=mg有用燃料完全 匀递行驶时受到的平均阻力为车重的0,05倍，受到 燃烧放出的热量消失产生其他其他保持 的阻力为：f=0.05G=0.05×2×101N=103N: 、 不变 教材图片展示 第十五章 电流和电路 图片1(1)化学内(2)热传递(3)内机械 (4)液化 第1节两种电荷 图片2开关向下关关向上机械内 关关向下内机械关开向上422 1.C2.B3.C 1做功冲程惯性 4正电荷负电荷正电荷负电荷排斥吸引 图片3号 5.带负电吸引 6.D7.A 图片4(1)减少内(2)摩擦阻力向下向上 8.(1)毛皮失去电子：橡胶棒得到电子。 图片5转化能量守恒定律 (2)塑料尺对电子的束缚本领较强。 9.C10.A 易错易混全解 11.导体①③④⑤⑦能 A 12.D13.B14.C15.C16.D17.D18.C 考点分类训练 19.B 1.A2.D 20.电荷吸引排 3.内机械压缩不相同 21.电荷发生了转移同种 4.汽油做功内机械 22.(1)电荷间的距离越大，作用力越小：距离越小，作用 5.C 力越大 6.4.23.45×10228% (2)小明是通过分析悬挂的小球偏离竖直方向的夹 7.2.3×10740% 角来判断和比较斥力的大小的。小球悬挂于B处的 8.9.66×101070 偏离角度最大，即小球受到的斥力最大：小球悬挂住 9.解：(1)巴知汽车匀速行驶时受到的阻力为：「= C处的偏离角度次之：小球悬挂在D处的偏离角度 最小，即小球受到的示力最小。 1200N, 则幸引力与阻力是一对平衡力，可知汽车的幸引力 (3)小球向左俯，且偏离角度由大到小顺序是B处、C 处、D处 为：F=f=1200N, 23.(1)带电体吸引轻小物体负(2)同种电简相互推 则牵引力做微的功为： 斥 异种电荷相互吸引(3)不属于 W=Fx=1200N×3×103m=3.6×105J: 电流和电路 (2)汽油完全燃烧放出的热量为： 第2节 Q=gm=4.5×102J/kg×0.32kg=1.44×102J: 第1课时电流和电路 (3)发动机的效率为： 1.C2.D3.C ×100%=3.6X101×10%=25%. Q 4,摩擦起电 从大地到机器 1.44X102J 5.如图所示： 10.D11.D 12.机械做功保持不变热值 13.方向性高温低温物体能量 14.C15.D16.A 17.(1)变大变大(2)改变(3)较大(4)B (5)B 18.2.3×108内方向性 6.B7.B8.D 19.解：(1)小明家到学较的距离 9.开关用电器 s=t=36km/h×0.1h=3.6km: 10.电源干电池蓄电池负正用电器导线 (2)汽车做匀速直线运动，处于平衡状态，所受的牵 开关 11.B12.B13.D14.C15.D g引力F=f=0.05G=0.05×15000N=750N, 16.负正BCA 在此过程中汽车李引力破的功 17,用电器。开关 W=Fx=750N×3.6×1000m=2.7×10J: 18.导体从大地到人手 (3)0.2kg的汽油完全燃烧时放出的热量： 19.(1)合理即可，不论正确与否。如灯泡发光与电流的 Q数=m9=0,2kg×4.5×102J/kg=9X105J: 方向无关 汽车发动机的败率： (2)将电源，灯泡和开关连接成简单电路，闭合开关 ”×100%-2.7X10」×100%=30%： 月一Q孩 观察灯泡发光情况：然后改变电流的方向，观察灯泡 9×105J 的发光情况是否发生改变 (4)汽车效率低的原图主要是汽油不能完全洲烧、气 (3)灯泡的发光情况不变 缸散失很多热量、尾气带走并多热量。 (4)灯泡发光与电流的方向无关。