第2讲 内能及其利用（讲义） -【划重点】2024-2025学年九年级物理上学期中期末复习精细讲义

第2讲 内能的利用 ——划重点初三期中期末之复习讲义 考点1 热机的工作原理 考点2 热机效率 考点3 探究不同燃料的热值的大小 考点4 能量的转化与守恒 考点1：热机的工作原理 1.热机：利用内能做功的机械叫热机。 （1）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 （2）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）内燃机的每一个工作循环分为四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 ①汽油机的工作过程
 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 进气门打开排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入气缸 进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物背压缩 在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功 进气门保持关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸 一个工作循环，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，完成四个冲程，对外做功一次，除做功冲程外，其他冲程靠飞轮的惯性来完成 汽油机工作过程中的能量转化 压缩冲程∶机械能转化为内能 做功冲程∶内能转化为机械能 ②柴油机的工作过程 柴油机的一个工作循环有四个冲程，包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 进气门打开，排气门关闭。活塞由上向下运动，将空气吸进汽缸 进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，汽缸容积变小，空气被压缩，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，汽缸内空气的温度已达到柴油的着火点。此过程将机械能转化为内能 在压缩冲程结束时，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到高温高压的空气立即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。此过程将内能转化为机械能 进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸 一个工作循环，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，完成四个冲程，对外做功一次，除做功冲程外，其他冲程靠飞轮的惯性来完成 柴油机工作过程中的能量转化 压缩冲程∶机械能转化为内能 做功冲程∶内能转化为机械能 （2）四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程对做功冲程起辅助作用，靠飞轮的惯性完成。 （3）做功冲程把内能转化为机械能；压缩冲程把机械能转化为内能。 （4）一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周，飞轮转2圈。 3.柴油机与汽油机的对比
 热机 对比 汽油机 柴油机 不同结构 火花塞 喷油嘴 点火方式 点燃式 压燃式 吸气冲程 吸入汽油和空气的混合物 吸入空气 压缩冲程 压缩程度小，汽缸内温度没有达到汽油燃点 压缩程度大，汽缸内温度达到柴油燃点 做功冲程 火花塞产生电火花，点燃汽油 喷油嘴喷入柴油，柴油燃烧 燃烧程度 燃料燃烧不充分 燃料燃烧比较充分 排气冲程 排出尾气 特点与应用 轻巧但输出功率小，热效率低，主要应用于摩托车、轿车等 笨重但输出功率大，热效率高，主要应用于载重汽车、拖拉机、轮船等 【典例1】如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，以下说法正确的是（　　） A．汽油机一个工作循环四个冲程的正确顺序是：丙、甲、丁、乙 B．汽油机吸气冲程汽缸吸进的物质是汽油 C．若汽油机每秒做功10次，则飞轮的转速为1200r/min D．图丁是做功冲程，机械能转化为内能 【典例2】关于热机，下列说法正确的是（    ） A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B．汽油机和柴油机除了做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的 C．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入气缸 D．改正技术后，热机的效率可以达到100% 【典例3】如图所示，用酒精灯加热试管内的水，至水沸腾，汽化的水蒸气从细玻璃导管中喷出，小华将自制的风车放在小孔前方成功让风车转了起来。水蒸气推动风车的能量转化过程与汽油机 冲程的能量转化过程相同，在此冲程中燃气的内能 （选填“增加”、“减小”或“不变”）。某单䍂四冲程汽油机的飞轮转速为3000r/min，则1min内该汽油机对外做功 次。 【典例4】在瓶内滴入少量酒精，用塞子塞住瓶口，向瓶内快速打气，瓶内气体的内能 ，这是用 的方式改变内能的，相当于汽油机的 冲程；突然听到较大声响，看到塞子飞出， 能转化为 能，瓶内温度 （填“上升、下降、不变”）。 考点2：热机效率 1.热值：1kg（或1m3）某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。 （1）热值单位：J/kg 或J/ m3 （2）公式：Q＝qm 或Q＝qV（q为热值）。 2.热机效率：热机用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。 （1）公式：； ①热值是燃料本身的一种特性，它的大小只取决于燃料的种类，而与燃料的质量、放热多少等无关。不同燃料的热值一般不同。热值在数值上等于1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量。热值反映了燃料在燃烧过程中，将化学能转化为内能的本领的大小。 ②热机的能量流向图 燃料很难完全燃烧，释放的热量也没有全部用来做有用功，损失了大部分，在各种能量损失中，废气带走的能量最多。设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。 ③汽车机械效率和炉具效率的求解方法
 汽车机械效率 汽车的有用功 W有= Fs=fs或W有= Pt （F 是牵引力，f是阻力，s是汽车行驶的距离，P是汽车发动机功率，t是行驶时间） 汽车的总功 Q总= m·q汽油 汽车的机械效率 炉具热效率 炉具的有用功 Q吸=cm△t 水吸收的热量则为有用功 燃料燃烧产生的能量则为总功 Q总= m·q 炉具热效率 ④提高热机效率的途径 使燃料充分燃烧; 利用废气的能量; 保证良好润滑，减少摩擦; 改进热机，减少各种能量的损失。 【典例5】某型号四冲程汽油机，曲轴的转速是2500转/分钟，每个冲程活塞移动距离为0.23m，活塞受到的摩擦力为20N。汽油机工作1分钟，消耗汽油10g，燃气对活塞的推力F做功。汽油机一共完成了 个冲程，燃料燃烧产生的内能转化为推动活塞做功的效率为 ，推力F为 N，因为克服摩擦做功要消耗汽油为 g。（汽油的热值为，假设汽油完全燃烧） 【典例6】将一瓶酒精用去二分之一，则剩余酒精的密度、比热容和热值（　　） A．酒精的密度、比热容和热值都不变 B．酒精的密度、比热容和热值都变为原来的三分之二 C．热值不变，密度、比热容变为原来的三分之二 D．热值变为原来的三分之二，密度、比热容不变 【典例7】为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是（  ） A．尽量增加热机的工作时间 B．尽量减少热机部件间的摩擦 C．尽量使燃料充分燃烧 D．尽量减少废气带走的热量 【典例8】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，活塞对汽缸内的气体做功，气体的温度升高 B．由乙图可知该汽油机的效率是30% 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．如图甲所示冲程没有依靠飞轮惯性 【典例9】氢发动机是用气态氢作为燃料，代替传统以汽油、柴油为燃料的内燃机，氢气燃烧的生成物为水。如图所示，这是氢发动机汽车，它的四冲程内燃机转速为1200r/min。该车在平直路面上以36km/h的速度匀速行驶，所受的阻力为800N，行驶5min消耗氢气0.15m3。（q氢气=4×107J/m3）下列说法正确的是（　　） A．氢气燃烧的生成物为水，所以氢发动机的效率可达100% B．该汽车氢发动机1s对外做功20次 C．该过程汽车牵引力做功的功率为8000W D．该氢发动机汽车的热机效率为80% 【典例10】（多选）如图所示，甲、乙、丙的装置完全相同，燃料的质量相同，不考虑热量损失。下列选项正确的是（　　） A．比较不同液体的比热容，可以选择甲、丙两图 B．比较不同燃料的热值，可以选择甲、乙两图 C．对比甲、丙两图，升高相同温度若液体a需要的时间长，则液体a的吸热能力弱 D．对比甲、乙两图，加热相同时间后（燃料剩余质量不相等）图甲中液体a的末温更高，则燃料1的热值更高 【典例11】小华一家驾驶小汽车进行自驾游，在某直线路段小汽车匀速行驶50km，消耗汽油3kg。若汽油机的效率为30%，汽油密度为，热值为，小汽车所受阻力大小不变，求该过程中： (1)汽油完全燃烧放出的热量； (2)汽车发动机输出的有用功； (3)汽车牵引力的大小。 【典例12】如图，小明的新家使用即热式天然气热水器供家里洗刷用水，他想估测家中热水器的加热效率。打开热水器，用温度计测得热水器进水管的水温为，出水管的水温为，放出的热水后，从燃气表中看到天然气表示数由变为。［，］求：    (1)此过程中天然气完全燃烧放出的热量； (2)的水吸收的热量； (3)热水器的加热效率。 考点3：探究不同燃料的热值的大小 实验目的 比较煤油和菜籽油的热值大小 实验装置 物理研究方法 ①转换法∶实验中，用水吸收的热量来表示燃料燃烧放出的热量。 ②控制变量法：实验中，通过控制燃料质量相同，比较水升高的温度。 实验的控制的相同量 液体的种类，质量，初温，燃料的质量，实验装置 实验的控制的不同量 燃料的种类 实验方法 将相等质量的燃料全部耗尽，再比较液体升高的温度 热值测量 热值偏小的原因：①燃料无法完全燃烧；②存在热损失 （利用Q吸=cm△t 计算出水吸收的热量，并测出煤油灯或者菜籽油灯的质量（即消耗燃料的质量），根据公式 粗略计算出煤油或菜籽油的热值） 注意事项 为了使物质受热均匀，可用玻璃棒或搅拌器对物质进行搅拌。注意不能用温度计代替搅拌器。 【典例13】小明利用三套完全相同的装置完成如图1所示的实验，液体1和2的质量相同。燃料A和B的质量也相同。三组实验均至燃料燃尽时的液体温度变化如图3所示。 (1)安装实验装置时，应按照 （填“由下而上”或“由上而下”）的顺序； (2)实验前所测液体的初温均如图2所示，温度计的示数为 ℃； (3)比较不同物质的比热容，应选择图1中的 两组实验； (4)比较不同燃料的热值，应选择图1中的 两组实验；分析图3可知：冬天在自制暖手袋时，应选液体 （选填“1”或“2”）作为供暖物质；不计热量损失，燃料A和B的热值之比为 ； (5)另一组同学用同样的装置进行实验，在实验中两种燃料完全燃烧完之前都使得水沸腾了。为避免这种情况的出现，请对该组提出一条改进建议： 。 【典例14】为了比较两种燃料的热值，小明采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验，烧杯内水的初温和质量相同。 (1)实验中应控制燃料燃烧的 （选填“时间”或“质量”）相同，根据 比较燃料燃烧放出热量的多少； (2)小明选用了燃料a和燃料b进行实验。当燃料燃尽后，小明根据各个时刻烧杯中的水温，绘制了如图乙所示的图像，则可初步判断燃料 的热值大； (3)另一组的小华也用图甲的两套完全相同的装置进行实验，并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水，在燃料烧完后也画出了水的温度随时间变化的图像如图丙所示，根据丙图像燃料1和燃料2的热值之比为 。 【典例15】【探究名称】探究不同燃料燃烧放热能力的差异。 【证据】小明设计了如图甲、乙所示的两组实验，实验装置完全相同，且两种燃料燃烧时均匀放热。 【解释】 (1)实验装置的组装顺序应该是 ； (2)实验是通过燃料1、2燃烧完后 来比较燃料放出热量的多少； 【交流】 (3)为保证实验结论的可靠性，本实验中要保证装置甲、乙所用的水和燃料的 相等； (4)如图丙所示，是燃料1、2燃烧过程中，水的温度随时间变化的关系图像。根据图像可知，燃料1放出的热量 （选填“”“”或“＝”）燃料2放出的热量，燃料 的热值大； 【拓展】 (5)公式Q=cmΔt，计算出水吸收的热量，然后利用这个热量和公式Q=qm计算出燃料的热值，发现计算结果与资料中的数据相比偏 （选填“大”或“小”），你认为出现这种情况的原因是 。 考点4：能量的转化与守恒 1.能量的转移和转化∶ 能量可以从一个物体转移到另一个物体（如上左图），或者从物体的一部分转移到另一部分（如上右图），在转移过程中能量的形式不变。比如内能从高温物体转移到低温物体，能量的形式仍然是内能。 能量从一种形式转化为其他形式，在转化过程中能量的形式发生改变。 2.能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。 3.机械能守恒与能量守恒的区别： （1）机械能守恒是有条件的——没有机械能损失和额外能量的补充，仅存在动能和机械能之间的转化，需只在重力或者弹力做功的条件下； （2）能量守恒的成立是不需要条件的——有多少能量的消失（转移或者转化），就有多少其他形式的能量的产生。 能量转化的普遍性 常见的能量形式有机械能、内能、光能、化学能、电能等，在一定条件下，各种形式的能量之间是可以相互转化的，如图所示。例如;燃料通过燃烧把化学能转化为内能;在热机中，内能可以转化为机械能;通过火力发电机，内能转化为电能;通过电灯，电能转化为光能;使用干电池时，电池内的化学能转化为电能等。 能量的转化和转移 能量的转化和转移具有方向性。 【典例16】下列关于能量转化、转移现象的说法中，错误的（　　） A．给蓄电池充电，化学能转化为电能 B．用太阳能电池板，是太阳能转化为电能 C．电风扇工作时，电能主要转化为机械能 D．用热水袋取暖，内能发生了转移 【典例17】2024年2月29日，我国在西昌卫星发射中心使用“长征三号乙”运载火箭，成功将卫星互联网高轨卫星01星发射升空，如图所示。关于火箭搭载卫星加速升空的过程分析正确的是（    ） A．以地面为参照物，火箭是静止的 B．卫星的运动状态发生了改变 C．卫星的动能和重力势能均保持不变 D．火箭的机械能转化为燃料的化学能 【典例18】汽油机工作过程中的某个冲程如图所示。下列说法正确的是（　　） A．该冲程为排气冲程 B．该冲程将机械能转化为内能 C．若飞轮转速为1200r/min，则该汽油机1s对外做功10次 D．该冲程中有热量散失，所以不遵循能量守恒定律 【典例19】能量守恒定律的内容：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式 为其他形式，或者从一个物体 到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的 保不变。这就是能量守恒定律。 【典例20】国际热核聚变实验堆（ITER）计划俗称“人造太阳”。“人造太阳”的核聚变原料是地球上储量丰富的氘和氚，核反应过程中产生的内能不能再自动转化为核能说明能量的转移和转化是有 性；“人造太阳”工作时主要用水进行冷却，这是利用水的 的特点。 【典例21】下列现象中属于能量转移的是 ，属于能量转化的是 。 ①煤炭燃烧    ②热水自然冷却    ③搓手取暖    ④灯泡发光 一、单选题 1．下列四幅图是汽油机一个工作循环的四个冲程，与图改变内能方式相同的是（　　） A． B． C． D． 2．关于热机，下列说法正确的是（　　） A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B．柴油机在吸气过程中，将柴油和空气的混合物吸入汽缸中 C．汽油机在做功冲程中，机械能转化为内能 D．汽油机和柴油机除了做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的 3．关于燃料的热值，下列说法正确的是（　　） A．热值在数值上等于1kg某种燃料燃烧放出的热量 B．10kg木炭比1kg木炭的热值大 C．热值大的燃料比热值小的燃料燃烧时放出的热量多 D．燃料燃烧时放出热量的多少与是否完全燃烧有关 4．关于汽油机，下列说法正确的是（　　） A．吸气冲程，活塞向上运动，吸入空气 B．排气冲程，活塞向下运动，排气门关闭 C．压缩冲程，活塞向上运动，内能转化为机械能 D．做功冲程，活塞向下运动，内能转化为机械能 5．2020年11月24日凌晨4时30分，我国在文昌卫星发射中心用长征五号运载火箭将“嫦娥五号”发射升空，下列说法正确的是（　　） A．用液态氢作燃料，是因为氢在燃烧时的温度高 B．氢在燃烧过程中，将内能转化为化学能 C．火箭在大气层中高速升空时，火箭克服摩擦，能量不守恒 D．火箭在大气层中高速升空时，其头部会发热的能量转化过程与钻木取火相同 6．自然界中的各种现象都是互相联系的。科学家们经过长期探索，发现能量转化是非常普遍的，在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。下列关于能量转化的说法错误的是（　　） A．内燃机利用燃料的内能做功，将其转化为机械能 B．太阳能电池将光能转化为电能 C．给蓄电池充电将电能转化为化学能进行存储 D．人体生命活动时将化学能转化为内能和机械能等 7．如图中有关能量转化说法正确的是（　　）    A．甲是把机械能转为内能，内能在增加 B．乙是把机械能转化为内能，内能在减少 C．甲与丁都是内能转化为机械能 D．甲与丙都是内能转化为机械能 8．如图甲所示，将装有热牛奶的奶瓶放入初温为20℃的水中冷却，通过测量并作出牛奶和水的温度随时间变化的图像如图乙所示，水的质量为500g，比热容为，牛奶的质量为500g，比热容为。下列说法正确的是（　　） A．牛奶的温度随时间变化的曲线是B B．牛奶减小的内能小于水增加的内能 C．这个过程中水吸收的热量为4.2×103J D．这个过程中水吸收热量的效率为67.2% 二、填空题 9．如图所示，水蒸气推动橡皮塞冲出试管口，此过程中的能量转化与热机中的 冲程相同；加热试管中的水是通过 的方式改变内能。 10．三月的洽川，繁花满枝头，春意正浓。漫步在景区里，微风吹过，飘来阵阵花香，这是 现象；植物光合作用将太阳能转化成化学能，这些化学能无法重新变成太阳能，这说明能量的转化和转移是有 性。 11．如图，是我国用长征火箭发射“嫦娥四号”探月卫星时的壮观情景。 (1)火箭发射升空时，燃料通过燃烧将化学能转化为 能，再转化为火箭的 能；火箭的燃料使用液态氢，主要是因为它 大。 (2)“嫦娥四号”探月卫星绕月飞行时在遭遇月食期间没有太阳光照射，卫星表面的温度会急剧下降， 减小，这是通过 的方式改变物体的内能。 12．天然气在我市广泛使用，已知天然气的热值为。完全燃烧天然气可以放出 J的热量，这些热量若只有被水吸收，则可以使常温下5kg的水温度上升 ℃。[水的比热容为] 13．如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于 冲程，该冲程将内能转化为 ；若该汽油机每秒完成 60 个冲程，则每秒它对外做功 次、飞轮转过 圈。 三、实验题 14．小虎和小慧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的热值的大小关系，他们组装了如图所示的装置进行实验，记录结果如表： 表一：煤油 水温/℃ 20 100 100 加热时间/min 0 5（刚好沸腾） 10（刚好燃尽） 表二：菜籽油 水温/℃ 20 40 60 80 加热时间/min 0 5 10 15（刚好燃尽）    (1)为了保证实验结论的可靠性，小虎、小慧选择了两套完全相同的装置，并控制 相等（选填“两种油的质量”、“两杯水的质量”、“两种油及水的质量”）。实验中通过 来比较煤油和菜籽油放出热量的多少； (2)小慧认为等燃料完全燃烧完所等待的时间过长，可以在燃烧5min时就来读数比较，小虎认为不对 ； (3)实验中，若燃料完全燃烧且忽略热量散失，根据表格计算出煤油与菜籽油的热值之比为 。 四、计算题 15．2023年5月28日，国产大飞机C919进行了首次商业飞行。飞机空机质量约45.7吨，最大商载18.9吨；油箱装满油，航空煤油的质量约20吨。飞机以250m/s的速度在高空中匀速飞行时每百公里耗油约500L，发动机的功率约。[航空煤油的密度为，热值为]求： (1)飞机匀速飞行百公里发动机做的功； (2)此过程发动机的效率（保留1位小数）。 16．“东坡米线”的制作的第一步是熬汤：在锅中放入水和鸡，用大火将水煮至沸腾，然后转用小火烹煮。食客先把肉片放进汤内，稍候再加入米线。现有以下材料：汤的质量 1.4kg，初温 97℃， 比热容4.2×103J/ （kg•℃）；已知肉片的初温 22℃，比热容3.5×103J/（kg•℃）。基于健康缘故，肉片必须最少加热至 82℃才能食用。求： (1)当汤的温度从97℃降低到82℃时放出多少热量？ (2)如果（1）中放出的热量全部被肉片吸收，锅内最多可以放入多少肉片？ (3)如果在某个时间段汤吸收了2.4×105J 的热量是由酒精锅内燃烧0.02kg酒精（假设酒精完全燃烧）来提供，则酒精锅的加热效率为多少？［酒精的热值是3.0×107J/kg］ 17．某四冲程内燃机，飞轮转速为300 r/min，活塞面积为120 cm2，行程s是0.3 m，假如做功冲程中燃气的平均压强是5×105 Pa。求： （1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力。 （2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功。 （3）内燃机的功率。 18．一辆小汽车牵引力功率为20kW。若某次在平直的高速公路上以25m/s的速度匀速行驶了1h，该过程中消耗了6.4kg的汽油（完全燃烧），已知汽油热值，汽车做功效率的定义：汽车行驶过程中所做的有用功与汽油完全燃烧释放的热量之比。求 (1)汽车牵引力做的功； (2)该汽车行驶过程中所受到的阻力f； (3)该汽车在此过程中的做功效率。 五、科普阅读题 19．如图所示，热机发明后，一直在持续的改进和发展中。 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），传统蒸汽机的燃料在气缸外部燃烧（图乙）。 材料二：1862年，法国人德罗夏提出内燃机（内燃指燃料在气缸内燃烧）的四冲程循环理论：①气缸的向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入气缸；②通过气缸的向内运动对进入气缸里的燃料进行压缩；③高压燃烧气体产生巨大爆发力；④将已经燃烧的废气从气缸中排出。 材料三：1876年，德国人奥托制造出以四冲程为依据的燃气内燃机，利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复。阅读上面材料，回答下列问题： （1）  根据材料知道内燃机一个工作循环有四个冲程，请你判断图丙中表示的是 冲程，内燃机中的燃料在燃烧过程中热值 （选填“不变”、 “变大”或“变小”）； （2） 汽车发动机是常见的一种内燃机，它工作时用水而不用其他液体来做冷却剂，这是因为水的 。某汽车散热器中装有质量为5kg、温度为20°C的水，在水温升高40℃的过程中，水吸收的热量是 J；[水的比热容为 4.2×103J/（kg⋅°C）] （3）  某汽车发动机的能量流向如图丁所示，请根据给出的信息计算；完全燃烧0.2kg的汽油能够获得 J的能量，这些能量能产生 J的有用功。  （汽油的热值为 4.6×107J/kg） 20．阅读短文，回答问题。 喷气发动机 喷气发动机分为火箭喷气发动机和空气喷气发动机。2023年，我国的长征四号丙运载火箭，成功将一颗卫星送入预定轨道。该运载火箭靠火箭喷气发动机获得推进力。 火箭喷气发动机本身带有燃料和氧化剂，不需要外界空气来助燃，其燃料有固体的和液体的。如图甲所示是液体火箭喷气发动机的工作原理示意图，燃料和氧化剂分别装在两个箱子里，由输送系统按时按量地把燃料和氧化剂喷入燃烧室，用电火花点燃，燃烧产生的气体以很高的速度从尾部喷出，对火箭产生强大的反冲推力使它前进。 空气喷气发动机本身只携带燃料，需要从外界空气中获得足够的氧来助燃。空气喷气发动机的种类很多，如图乙所示为空气涡轮喷气发动机结构图。工作过程中，机身在空气中高速前进，空气从进气口进入，被压缩机压缩后进入燃烧室和从喷雾器喷出的燃料混合，由火花塞点火燃烧，产生大量气体向后喷出，冲击燃气轮机叶轮转动，最后气体以极大的速度从尾部喷管喷出，使机身得到巨大的反冲推力向前飞行。 （1）地面控制中心与卫星之间是通过发射和接收 进行通信的； （2）火箭喷气发动机工作过程中，先将燃料的化学能转化为 能，然后再将其转化为火箭的 能； （3） （选填“火箭”或“空气”）喷气发动机不能在大气层外工作； （4）如图乙所示的空气涡轮喷气发动机工作过程中，气体温度是不断变化的。下列图像中，能大致反映气体的温度随时间变化的是 。 A．   B． C．    D． 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2讲 内能的利用 ——划重点初三期中期末之复习讲义 考点1 热机的工作原理 考点2 热机效率 考点3 探究不同燃料的热值的大小 考点4 能量的转化与守恒 考点1：热机的工作原理 1.热机：利用内能做功的机械叫热机。 （1）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 （2）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）内燃机的每一个工作循环分为四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 ①汽油机的工作过程
 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 进气门打开排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入气缸 进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物背压缩 在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功 进气门保持关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸 一个工作循环，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，完成四个冲程，对外做功一次，除做功冲程外，其他冲程靠飞轮的惯性来完成 汽油机工作过程中的能量转化 压缩冲程∶机械能转化为内能 做功冲程∶内能转化为机械能 ②柴油机的工作过程 柴油机的一个工作循环有四个冲程，包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 进气门打开，排气门关闭。活塞由上向下运动，将空气吸进汽缸 进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，汽缸容积变小，空气被压缩，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，汽缸内空气的温度已达到柴油的着火点。此过程将机械能转化为内能 在压缩冲程结束时，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到高温高压的空气立即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。此过程将内能转化为机械能 进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸 一个工作循环，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，完成四个冲程，对外做功一次，除做功冲程外，其他冲程靠飞轮的惯性来完成 柴油机工作过程中的能量转化 压缩冲程∶机械能转化为内能 做功冲程∶内能转化为机械能 （2）四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程对做功冲程起辅助作用，靠飞轮的惯性完成。 （3）做功冲程把内能转化为机械能；压缩冲程把机械能转化为内能。 （4）一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周，飞轮转2圈。 3.柴油机与汽油机的对比
 热机 对比 汽油机 柴油机 不同结构 火花塞 喷油嘴 点火方式 点燃式 压燃式 吸气冲程 吸入汽油和空气的混合物 吸入空气 压缩冲程 压缩程度小，汽缸内温度没有达到汽油燃点 压缩程度大，汽缸内温度达到柴油燃点 做功冲程 火花塞产生电火花，点燃汽油 喷油嘴喷入柴油，柴油燃烧 燃烧程度 燃料燃烧不充分 燃料燃烧比较充分 排气冲程 排出尾气 特点与应用 轻巧但输出功率小，热效率低，主要应用于摩托车、轿车等 笨重但输出功率大，热效率高，主要应用于载重汽车、拖拉机、轮船等 【典例1】如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，以下说法正确的是（　　） A．汽油机一个工作循环四个冲程的正确顺序是：丙、甲、丁、乙 B．汽油机吸气冲程汽缸吸进的物质是汽油 C．若汽油机每秒做功10次，则飞轮的转速为1200r/min D．图丁是做功冲程，机械能转化为内能 【答案】C 【详解】A．甲图中两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，乙图是进气门打开，排气门关闭，此时活塞向下运动，是吸气冲程，丙图中进气门关闭，排气门打开，此时活塞向上运动，是排气冲程，丁图中两个气门都关闭，火花塞点火，此时活塞向下运动，是做功冲程，所以，该内燃机一个工作循环有四个冲程正确的顺序是乙、甲、丁、丙，故A错误； B．汽油机吸气冲程汽缸吸进的物质是汽油和空气混合物，故B错误； C．由题知，该内燃机每秒做功10次，每分钟做功600次，因飞轮每转2周对外做功一次，则飞轮的转速为1200 r/min ，故C正确； D．图丁是做功冲程，是把燃气的内能转化为机械能，故D错误。 故选C。 【典例2】关于热机，下列说法正确的是（    ） A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B．汽油机和柴油机除了做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的 C．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入气缸 D．改正技术后，热机的效率可以达到100% 【答案】B 【详解】A．由汽油机和柴油机的结构可知，汽油机的顶部有火花塞，柴油机的顶部有喷油嘴，故A错误； B．汽油机和柴油机除了做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的，故B正确； C．柴油机在吸气冲程中，只将空气吸入气缸，故C错误； D．热机在工作时不可避免地有能量的损耗与散失，故热机的效率不可能达到100%，故D错误。 故选B。 【典例3】如图所示，用酒精灯加热试管内的水，至水沸腾，汽化的水蒸气从细玻璃导管中喷出，小华将自制的风车放在小孔前方成功让风车转了起来。水蒸气推动风车的能量转化过程与汽油机 冲程的能量转化过程相同，在此冲程中燃气的内能 （选填“增加”、“减小”或“不变”）。某单䍂四冲程汽油机的飞轮转速为3000r/min，则1min内该汽油机对外做功 次。 【答案】 做功 减小 1500 【详解】[1][2]水蒸气推动风车时，水蒸气会对纸板做功，将水蒸气的内能转化为纸板的机械能；此过程与汽油机的做功冲程类似，在做功冲程中燃气的内能转化为活塞的机械能，燃气的内能减小。 [3]某单缸四冲程汽油机的飞轮转速为3000r/min，即汽油机飞轮每分钟转3000圈，因四冲程内燃机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以，1min内该汽油机完成1500个工作循环，对外做功1500次。 【典例4】在瓶内滴入少量酒精，用塞子塞住瓶口，向瓶内快速打气，瓶内气体的内能 ，这是用 的方式改变内能的，相当于汽油机的 冲程；突然听到较大声响，看到塞子飞出， 能转化为 能，瓶内温度 （填“上升、下降、不变”）。 【答案】 变大 做功 压缩 内 机械 下降 【详解】[1][2]在瓶内滴入少量酒精，用窑子塞住瓶口，向瓶内快速打气，机械能转化为内能，所以瓶内气体的内能增大，这是用做功的方式改变内能的。 [3]此过程是机械能转化为内能，和汽油机的压缩冲程能量转化一样。 [4][5][6]突然听到较大声响，看到塞子飞出，是由于气体的内能转化为塞子的机械能，所以瓶内气体温度下降。 考点2：热机效率 1.热值：1kg（或1m3）某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。 （1）热值单位：J/kg 或J/ m3 （2）公式：Q＝qm 或Q＝qV（q为热值）。 2.热机效率：热机用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。 （1）公式：； ①热值是燃料本身的一种特性，它的大小只取决于燃料的种类，而与燃料的质量、放热多少等无关。不同燃料的热值一般不同。热值在数值上等于1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量。热值反映了燃料在燃烧过程中，将化学能转化为内能的本领的大小。 ②热机的能量流向图 燃料很难完全燃烧，释放的热量也没有全部用来做有用功，损失了大部分，在各种能量损失中，废气带走的能量最多。设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。 ③汽车机械效率和炉具效率的求解方法
 汽车机械效率 汽车的有用功 W有= Fs=fs或W有= Pt （F 是牵引力，f是阻力，s是汽车行驶的距离，P是汽车发动机功率，t是行驶时间） 汽车的总功 Q总= m·q汽油 汽车的机械效率 炉具热效率 炉具的有用功 Q吸=cm△t 水吸收的热量则为有用功 燃料燃烧产生的能量则为总功 Q总= m·q 炉具热效率 ④提高热机效率的途径 使燃料充分燃烧; 利用废气的能量; 保证良好润滑，减少摩擦; 改进热机，减少各种能量的损失。 【典例5】某型号四冲程汽油机，曲轴的转速是2500转/分钟，每个冲程活塞移动距离为0.23m，活塞受到的摩擦力为20N。汽油机工作1分钟，消耗汽油10g，燃气对活塞的推力F做功。汽油机一共完成了 个冲程，燃料燃烧产生的内能转化为推动活塞做功的效率为 ，推力F为 N，因为克服摩擦做功要消耗汽油为 g。（汽油的热值为，假设汽油完全燃烧） 【答案】 5000 50% 800 0.5 【详解】[1]四冲程汽油机，曲轴的转速是2500r/min，由于四冲程汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以汽油机1min一共完成了5000个冲程。 [2]汽油机工作1分钟，汽油完全燃烧放出的热量 Q放=mq=10×10-3kg×4.6×107J/kg=4.6×105J燃料燃烧产生的内能转化为推动活塞做功的效率 [3]根据以上分析可知，汽油机1min燃气对活塞做功1250次，所以燃气对活塞每次所做的功，由W=FL可知，推力 [4]一个冲程活塞克服摩擦所做的功 W2=fL=20N×0.23m=4.6J则1min活塞克服摩擦所做的功 W′=5000×4.6J=23000J由Q放=mq可知，克服摩擦做功要消耗汽油的质量 【典例6】将一瓶酒精用去二分之一，则剩余酒精的密度、比热容和热值（　　） A．酒精的密度、比热容和热值都不变 B．酒精的密度、比热容和热值都变为原来的三分之二 C．热值不变，密度、比热容变为原来的三分之二 D．热值变为原来的三分之二，密度、比热容不变 【答案】A 【详解】密度、比热容、燃料的热值都是物质的一种特性，它们的大小与物体的质量和体积均无关系。酒精用去二分之一后，质量减少，体积减小，但物质的种类没有变化，所以密度、比热容和热值都不变。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【典例7】为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是（  ） A．尽量增加热机的工作时间 B．尽量减少热机部件间的摩擦 C．尽量使燃料充分燃烧 D．尽量减少废气带走的热量 【答案】A 【详解】热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，所以减少热量的损失可以提高热机的效率，则使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率；增加热机的工作时间，并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【点睛】此题通过考查影响热机效率的几个因素，考查了学生对热机效率的理解。要知道要想提高热机的效率，就要减少热量的损失 【典例8】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，活塞对汽缸内的气体做功，气体的温度升高 B．由乙图可知该汽油机的效率是30% 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．如图甲所示冲程没有依靠飞轮惯性 【答案】A 【详解】A．两个气门都关闭，活塞向上运动压缩汽缸内气体，为压缩冲程，活塞对汽缸内的气体做功，气体的内能增加，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，输出有用机械能所占比例 η=100%-36%-30%-6%=28% 故B错误； C．燃料的热值是燃料的一种特性，与质量和燃烧情况等无关，故C错误； D．如图甲所示为压缩冲程，两气门都关闭，汽缸容积变小，依靠飞轮惯性来完成，故D错误。 故选A。 【典例9】氢发动机是用气态氢作为燃料，代替传统以汽油、柴油为燃料的内燃机，氢气燃烧的生成物为水。如图所示，这是氢发动机汽车，它的四冲程内燃机转速为1200r/min。该车在平直路面上以36km/h的速度匀速行驶，所受的阻力为800N，行驶5min消耗氢气0.15m3。（q氢气=4×107J/m3）下列说法正确的是（　　） A．氢气燃烧的生成物为水，所以氢发动机的效率可达100% B．该汽车氢发动机1s对外做功20次 C．该过程汽车牵引力做功的功率为8000W D．该氢发动机汽车的热机效率为80% 【答案】C 【详解】A．由于存在能量的损失，所有的机器效率都会小于100%，所以氢发动机的效率不可能达到100%，故A错误； B．四冲程内燃机转速为1200r/min，合20r/s，即内燃机飞轮每秒转20圈，由于发动机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以该汽车氢发动机1s对外做功10次，故B错误； C．汽车匀速行驶时，汽车的牵引力与受到的阻力是一对平衡力，根据二力平衡条件可知，汽车的牵引力 F=f=800N 汽车的速度 v=36km/h=10m/s 则该过程汽车牵引力做功的功率 故C正确； D．消耗的氢气完全燃烧放出的热量 Q放=Vq氢气=0.15m3×4×107J/m3=6×106J 汽车所做的有用功 W=Pt=8000W×5×60s=2.4×106J 发动机的热机效率 故D错误。 故选C。 【典例10】（多选）如图所示，甲、乙、丙的装置完全相同，燃料的质量相同，不考虑热量损失。下列选项正确的是（　　） A．比较不同液体的比热容，可以选择甲、丙两图 B．比较不同燃料的热值，可以选择甲、乙两图 C．对比甲、丙两图，升高相同温度若液体a需要的时间长，则液体a的吸热能力弱 D．对比甲、乙两图，加热相同时间后（燃料剩余质量不相等）图甲中液体a的末温更高，则燃料1的热值更高 【答案】AB 【详解】A．比较两种液体的比热容，必须控制燃料的种类和质量相同，改变液体的种类，控制液体的质量相同，根据温度计的示数高低得出吸热多少，从而判断两种比热容的大小关系，应选择甲、丙两图进行实验，故A正确； B．比较不同燃料热值大小要控制加热的液体种类、液体质量，改变燃料的种类，根据温度计的示数高低得出吸热多少，从而判断热值大小，因此选择甲、乙两图进行实验，故B正确； C．对比甲、丙两图，升高相同温度若液体a需要的时间长，则液体a的吸热能力强，故C错误； D．燃料未完全燃烧，故不能判断热值高低，故D错误。 故选AB 。 【典例11】小华一家驾驶小汽车进行自驾游，在某直线路段小汽车匀速行驶50km，消耗汽油3kg。若汽油机的效率为30%，汽油密度为，热值为，小汽车所受阻力大小不变，求该过程中： (1)汽油完全燃烧放出的热量； (2)汽车发动机输出的有用功； (3)汽车牵引力的大小。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）汽油完全燃烧放出的热量为 （2）汽车发动机输出的有用功为 （3）根据公式可得，汽车牵引力的大小为 【典例12】如图，小明的新家使用即热式天然气热水器供家里洗刷用水，他想估测家中热水器的加热效率。打开热水器，用温度计测得热水器进水管的水温为，出水管的水温为，放出的热水后，从燃气表中看到天然气表示数由变为。［，］求：    (1)此过程中天然气完全燃烧放出的热量； (2)的水吸收的热量； (3)热水器的加热效率。 【答案】(1)2.1×107J (2)8.4×106J (3)40% 【详解】（1）从燃气表中看到天然气表示数由2365.19m3变为2365.69m3，表示燃烧掉的天然气的体积为 V=32365.69m3-2365.19m3=0.5m3 0.5m3的天然气完全燃烧放出的热量 Q放=Vq=0.5m3×4.2×107J/m3=2.1×107J （2）水吸收的热量为 （3）热水器的实际效率为 答：（1）天然气完全燃烧放出的热量为2.1×107J； （2）水吸收的热量为8.4×106J； （3）热水器的加热效率为40%。 考点3：探究不同燃料的热值的大小 实验目的 比较煤油和菜籽油的热值大小 实验装置 物理研究方法 ①转换法∶实验中，用水吸收的热量来表示燃料燃烧放出的热量。 ②控制变量法：实验中，通过控制燃料质量相同，比较水升高的温度。 实验的控制的相同量 液体的种类，质量，初温，燃料的质量，实验装置 实验的控制的不同量 燃料的种类 实验方法 将相等质量的燃料全部耗尽，再比较液体升高的温度 热值测量 热值偏小的原因：①燃料无法完全燃烧；②存在热损失 （利用Q吸=cm△t 计算出水吸收的热量，并测出煤油灯或者菜籽油灯的质量（即消耗燃料的质量），根据公式 粗略计算出煤油或菜籽油的热值） 注意事项 为了使物质受热均匀，可用玻璃棒或搅拌器对物质进行搅拌。注意不能用温度计代替搅拌器。 【典例13】小明利用三套完全相同的装置完成如图1所示的实验，液体1和2的质量相同。燃料A和B的质量也相同。三组实验均至燃料燃尽时的液体温度变化如图3所示。 (1)安装实验装置时，应按照 （填“由下而上”或“由上而下”）的顺序； (2)实验前所测液体的初温均如图2所示，温度计的示数为 ℃； (3)比较不同物质的比热容，应选择图1中的 两组实验； (4)比较不同燃料的热值，应选择图1中的 两组实验；分析图3可知：冬天在自制暖手袋时，应选液体 （选填“1”或“2”）作为供暖物质；不计热量损失，燃料A和B的热值之比为 ； (5)另一组同学用同样的装置进行实验，在实验中两种燃料完全燃烧完之前都使得水沸腾了。为避免这种情况的出现，请对该组提出一条改进建议： 。 【答案】(1)由下而上 (2)24 (3)甲、丙 (4) 乙、丙 1 (5)增加水的质量 【详解】（1）使用酒精灯加热时，要用外焰加热，所以要根据酒精灯火焰的高度确定烧杯的高度，故组装装置时，要按照自下而上的顺序。 （2）图中温度计的分度值为1℃ ，示数为24℃。 （3）比较不同物质的比热容时，要选择相同的燃料，不同的液体，所以应选择甲、丙两组实验进行探究。 （4）[1]比较不同燃料的热值时 ，应选择不同的燃料、相同的液体，所以应选择乙、丙两组实验进行探究。 [2]由图可知，吸收相同的热量，甲温度升高的更少，说明液体1的比热容更大，所以应选择液体1作为自制暖手袋中的供暖物质。 [3]由图可知，燃料完全燃烧后乙温度变化量为 丙温度变化量为 由可知，乙和丙吸收热量之比为 不计热量损失，则燃料A和B放出热量之比为，由可知，热值之比为。 （5）为了防止在实验过程中水 沸腾的情况出现，可以增大水的质量，由可知，吸收相同的热量，水的质量越大，温度变化量就越小。 【典例14】为了比较两种燃料的热值，小明采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验，烧杯内水的初温和质量相同。 (1)实验中应控制燃料燃烧的 （选填“时间”或“质量”）相同，根据 比较燃料燃烧放出热量的多少； (2)小明选用了燃料a和燃料b进行实验。当燃料燃尽后，小明根据各个时刻烧杯中的水温，绘制了如图乙所示的图像，则可初步判断燃料 的热值大； (3)另一组的小华也用图甲的两套完全相同的装置进行实验，并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水，在燃料烧完后也画出了水的温度随时间变化的图像如图丙所示，根据丙图像燃料1和燃料2的热值之比为 。 【答案】(1) 质量 温度计上升的示数 (2)b (3)8∶3 【详解】（1）[1][2]根据控制变量法，实验中应控制燃料燃烧的质量相同，通过比较温度计上升的示数来比较燃料燃烧放出热量的多少，温度计升高的温度越高，说明燃料放出的热量越大。 （2）由图乙知，当燃料燃尽时，图线b的温度变化大，说明相同质量的a、b燃料完全燃烧时b放出的热量多，则b的热值大。 （3）对于燃料来说，在相同的时间内放出的热量是相同的，根据图可知，燃料1用5min让水从20℃升高到100℃，5min到10min吸收相同的热量，根据公式Q放=mq、Q吸=cmΔt可知 2c水m水Δt1=mq1 对于燃料2来说，燃料2用15min让水从20℃升高到80℃，根据公式Q放=mq、Q吸=cmΔt可知 c水m水Δt2=mq2 解得两种燃料热值之比为 q1∶q2=2Δt1∶Δt2=160℃∶60℃=8∶3 【典例15】【探究名称】探究不同燃料燃烧放热能力的差异。 【证据】小明设计了如图甲、乙所示的两组实验，实验装置完全相同，且两种燃料燃烧时均匀放热。 【解释】 (1)实验装置的组装顺序应该是 ； (2)实验是通过燃料1、2燃烧完后 来比较燃料放出热量的多少； 【交流】 (3)为保证实验结论的可靠性，本实验中要保证装置甲、乙所用的水和燃料的 相等； (4)如图丙所示，是燃料1、2燃烧过程中，水的温度随时间变化的关系图像。根据图像可知，燃料1放出的热量 （选填“”“”或“＝”）燃料2放出的热量，燃料 的热值大； 【拓展】 (5)公式Q=cmΔt，计算出水吸收的热量，然后利用这个热量和公式Q=qm计算出燃料的热值，发现计算结果与资料中的数据相比偏 （选填“大”或“小”），你认为出现这种情况的原因是 。 【答案】(1)自上而下 (2)水升高的温度 (3)质量 (4) > 1 (5) 小 燃料不可能完全燃烧且燃烧产生的热量不能完全被水吸收，存在热损失 【详解】（1）因要用酒精灯的外焰加热，所以组装顺序应为自下而上。 （2）甲、乙两图中，水中插有温度计，实时测量水的温度变化，通过水升高的温度来比较燃料燃烧放出热量的多少，采用了转换法。 （3）在比较不同燃料燃烧放热能力的实验中，应该控制烧杯内水的初温、质量相同，还应控制燃料燃烧的质量相同。 （4）[1][2]由图丙可知，燃料燃烧完时，燃料1使水升温更多，说明燃料1放出的热量大于燃料2放出的热量，又因为燃料1和燃料2的质量相同，故燃料1的热值大。 （5）[1][2]实际测量热值时，由于燃料不可能完全燃烧，且存在热量损失，所以燃料燃烧放出的热量没有被水完全吸收，因此根据计算出的热量偏小，从而根据公式计算出的热值偏小。 考点4：能量的转化与守恒 1.能量的转移和转化∶ 能量可以从一个物体转移到另一个物体（如上左图），或者从物体的一部分转移到另一部分（如上右图），在转移过程中能量的形式不变。比如内能从高温物体转移到低温物体，能量的形式仍然是内能。 能量从一种形式转化为其他形式，在转化过程中能量的形式发生改变。 2.能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。 3.机械能守恒与能量守恒的区别： （1）机械能守恒是有条件的——没有机械能损失和额外能量的补充，仅存在动能和机械能之间的转化，需只在重力或者弹力做功的条件下； （2）能量守恒的成立是不需要条件的——有多少能量的消失（转移或者转化），就有多少其他形式的能量的产生。 能量转化的普遍性 常见的能量形式有机械能、内能、光能、化学能、电能等，在一定条件下，各种形式的能量之间是可以相互转化的，如图所示。例如;燃料通过燃烧把化学能转化为内能;在热机中，内能可以转化为机械能;通过火力发电机，内能转化为电能;通过电灯，电能转化为光能;使用干电池时，电池内的化学能转化为电能等。 能量的转化和转移 能量的转化和转移具有方向性。 【典例16】下列关于能量转化、转移现象的说法中，错误的（　　） A．给蓄电池充电，化学能转化为电能 B．用太阳能电池板，是太阳能转化为电能 C．电风扇工作时，电能主要转化为机械能 D．用热水袋取暖，内能发生了转移 【答案】A 【详解】A．给蓄电池充电，是将电能转化为化学能储存起来，故A错误，符合题意； B．用太阳能电池板，是太阳能转化为电能，供用电器使用，故B正确，不符合题意； C．电风扇工作时，消耗电能，使扇叶转动，电能主要转化为机械能，故C正确，不符合题意； D．用热水袋取暖，热量从温度高的热水袋转移到温度低的人体，内能发生了转移，故D正确，不符合题意。 故选A。 【典例17】2024年2月29日，我国在西昌卫星发射中心使用“长征三号乙”运载火箭，成功将卫星互联网高轨卫星01星发射升空，如图所示。关于火箭搭载卫星加速升空的过程分析正确的是（    ） A．以地面为参照物，火箭是静止的 B．卫星的运动状态发生了改变 C．卫星的动能和重力势能均保持不变 D．火箭的机械能转化为燃料的化学能 【答案】B 【详解】A．以地面为参照物，火箭相对于地面的位置发生了改变，所以，火箭是运动的，故A错误； B．火箭搭载卫星加速升空，速度大小发生改变，卫星的运动状态发生了改变，故B正确； C．在火箭加速上升时，质量不变，速度增大，动能增大；高度增大，重力势能增大；故C错误； D．火箭点火起飞时，首先是燃料燃烧将化学能转化为内能，然后内能转化为机械能，给火箭提供动力，故D错误。 故选B。 【典例18】汽油机工作过程中的某个冲程如图所示。下列说法正确的是（　　） A．该冲程为排气冲程 B．该冲程将机械能转化为内能 C．若飞轮转速为1200r/min，则该汽油机1s对外做功10次 D．该冲程中有热量散失，所以不遵循能量守恒定律 【答案】C 【详解】AB．图中进气阀门和排气阀门都关闭，活塞下移，火花塞点火，对外做功，是做功冲程，该冲程将内能转化为机械能，故AB错误； C．单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r/min=20r/s，即汽油机飞轮每秒转20圈，对外做功10次，故C正确； D．热机工作时总是有能量的损失，所以热机效率始终小于1，用来做有用功的那部分能量与气缸散热损失的能量、废气带走的能量、摩擦等机械损耗的能量之和等于燃料燃烧释放的能量，总能量保持不变，遵循能量守恒定律，故D错误。 故选C。 【典例19】能量守恒定律的内容：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式 为其他形式，或者从一个物体 到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的 保不变。这就是能量守恒定律。 【答案】 转化 转移 总量 【详解】[1][2][3]能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保不变，这就是能量守恒定律。能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一，它揭示了各种形式能量之间的联系。 【典例20】国际热核聚变实验堆（ITER）计划俗称“人造太阳”。“人造太阳”的核聚变原料是地球上储量丰富的氘和氚，核反应过程中产生的内能不能再自动转化为核能说明能量的转移和转化是有 性；“人造太阳”工作时主要用水进行冷却，这是利用水的 的特点。 【答案】 方向 比热容大 【详解】[1]内能不能自动转化为核能是因为能量的转移和转化具有方向性。 [2]用水做冷却剂是利用水的比热容大的特点。 【典例21】下列现象中属于能量转移的是 ，属于能量转化的是 。 ①煤炭燃烧    ②热水自然冷却    ③搓手取暖    ④灯泡发光 【答案】 ② ①③④ 【详解】[1][2]①煤炭燃烧时发热，将燃料的化学能转化为内能，属于能量的转化； ②热水自然冷却，是热传递改变水的内能，属于能量的转移； ③搓手取暖，是做功改变物体的内能，机械能转化为内能，属于能量的转化； ④灯泡发光，是电能转化为光能和内能，属于能量的转化。 故属于能量转移的是②，属于能量转化的是①③④。 一、单选题 1．下列四幅图是汽油机一个工作循环的四个冲程，与图改变内能方式相同的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．图中进气门打开，活塞向下运动，气缸容积增大，是吸气冲程，无能量的转化，故A不符合题意； B．图中排气门打开，活塞向上运行，气缸容积减小，是排气冲程，无能量的转化，故B不符合题意； C．图中两气门都关闭，火花塞喷出电火花，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，此冲程中内能转化为机械能，属于通过做功的方式使物体的内能减小，故C符合题意； D．图中两气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，此冲程中机械能转化为内能，属于通过做功的方式使物体的内能增大，故D不符合题意。 故选C。 2．关于热机，下列说法正确的是（　　） A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B．柴油机在吸气过程中，将柴油和空气的混合物吸入汽缸中 C．汽油机在做功冲程中，机械能转化为内能 D．汽油机和柴油机除了做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的 【答案】D 【详解】AB．汽油机和柴油机燃料燃烧的方式不同，导致其结构不同。汽油机通过吸入汽油和空气的混合物，使用顶部的火花塞点燃；而柴油机采用的是压燃，只吸入空气，再压缩空气使空气的温度升高，最后顶部的喷油嘴喷出柴油遇到高温的空气后自燃，故AB错误； C．汽油机在做功冲程中，气体对活塞做功，内能转化为机械能，故C错误； D．汽油机和柴油机在工作时，除了做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的，故D正确。 故选D。 3．关于燃料的热值，下列说法正确的是（　　） A．热值在数值上等于1kg某种燃料燃烧放出的热量 B．10kg木炭比1kg木炭的热值大 C．热值大的燃料比热值小的燃料燃烧时放出的热量多 D．燃料燃烧时放出热量的多少与是否完全燃烧有关 【答案】D 【详解】A．燃料热值的物理意义表示单位质量的燃料完全燃烧时所释放出的热量，故A错误； BD．热值是燃料的一种特性，它代表燃料性能的优劣，热值的大小与燃料的种类有关，与燃烧程度、质量的多少以及是否燃烧等均无关，故B错误，D正确； C．由可知，燃料燃烧释放的热量与燃料的质量和热值大小都有关，质量不确定时，热值大的燃料不一定比热值小的燃料燃烧时放出的热量多，故C错误。 故D正确。 4．关于汽油机，下列说法正确的是（　　） A．吸气冲程，活塞向上运动，吸入空气 B．排气冲程，活塞向下运动，排气门关闭 C．压缩冲程，活塞向上运动，内能转化为机械能 D．做功冲程，活塞向下运动，内能转化为机械能 【答案】D 【详解】A．吸气冲程，进气门打开，活塞向下运动，吸入空气和汽油的混合物，故A错误； B．排气冲程，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸，故B错误； C．压缩冲程，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，此过程是机械能转化为内能的过程，故C错误； D．做功冲程，进气门和排气门都关闭，燃料燃烧，推动活塞向下运动，带动曲轴转动，内能转化为机械能，与图一致。故D正确。 故选D。 5．2020年11月24日凌晨4时30分，我国在文昌卫星发射中心用长征五号运载火箭将“嫦娥五号”发射升空，下列说法正确的是（　　） A．用液态氢作燃料，是因为氢在燃烧时的温度高 B．氢在燃烧过程中，将内能转化为化学能 C．火箭在大气层中高速升空时，火箭克服摩擦，能量不守恒 D．火箭在大气层中高速升空时，其头部会发热的能量转化过程与钻木取火相同 【答案】D 【详解】A．火箭常用液态氢作燃料是因为液态氢的热值大，在相同情况下完全燃烧放出的热量多，故A错误； B．氢在燃烧过程中，释放出热量，是将化学能转化为内能，故B错误； C．火箭在大气层中高速升空时，火箭克服摩擦，但是能量的总量是不变的，是守恒的，故C错误； D．火箭在大气层中高速升空时，与空气摩擦，其头部发热，此过程机械能转化为内能，与钻木取火相同，故D正确。 故选D。 6．自然界中的各种现象都是互相联系的。科学家们经过长期探索，发现能量转化是非常普遍的，在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。下列关于能量转化的说法错误的是（　　） A．内燃机利用燃料的内能做功，将其转化为机械能 B．太阳能电池将光能转化为电能 C．给蓄电池充电将电能转化为化学能进行存储 D．人体生命活动时将化学能转化为内能和机械能等 【答案】A 【详解】A．内燃机是利用燃料的化学能转化为内能，再对外做功，将内能转化为机械能，故A错误，符合题意； B．太阳能电池是将光能转化为电能，故B正确，不符合题意； C．给蓄电池充电的过程是将电能转化为化学能进行存储，故C正确，不符合题意； D．人体生命活动时，消耗了食物的化学能，使人们得到了内能和机械能等，故D正确，不符合题意。 故选A。 7．如图中有关能量转化说法正确的是（　　）    A．甲是把机械能转为内能，内能在增加 B．乙是把机械能转化为内能，内能在减少 C．甲与丁都是内能转化为机械能 D．甲与丙都是内能转化为机械能 【答案】D 【详解】A．甲：对试管内的水加热，使其温度升高，内能增大，当内能增大到一定程度，就把塞子推出来，即内能转化成机械能，故A错误； B．乙：活塞压缩棉花做功，使其内能增大，机械能转化成内能，故B错误； CD．丙：汽油瞬间燃烧，产生高温高压燃气，燃气推动活塞做功，内能转化成机械能；丁：内燃机的压缩冲程中，压缩气体对气体做功，气体内能增加，该过程中机械能转化为内能，故D正确，C错误。 故选D。 8．如图甲所示，将装有热牛奶的奶瓶放入初温为20℃的水中冷却，通过测量并作出牛奶和水的温度随时间变化的图像如图乙所示，水的质量为500g，比热容为，牛奶的质量为500g，比热容为。下列说法正确的是（　　） A．牛奶的温度随时间变化的曲线是B B．牛奶减小的内能小于水增加的内能 C．这个过程中水吸收的热量为4.2×103J D．这个过程中水吸收热量的效率为67.2% 【答案】AD 【详解】A．装有热牛奶的奶瓶放入初温为20℃的水中冷却要放出热量，温度降低，由图乙可知，曲线B的温度不断降低，因此表示牛奶的温度随时间变化的曲线是图乙中的B，故A正确； BC．牛奶放出的热量 水吸收的热量 所以牛奶减小的内能大于水增加的内能，故BC错误； D．这个过程中水吸收热量的效率 故D正确。 故选AD。 二、填空题 9．如图所示，水蒸气推动橡皮塞冲出试管口，此过程中的能量转化与热机中的 冲程相同；加热试管中的水是通过 的方式改变内能。 【答案】 做功 热传递 【详解】[1]水蒸气推动橡皮塞冲出试管口，是内能转化为机械能，与热机中的做功冲程的能量转化相同。 [2]用酒精灯给试管中的水加热，是通过热传递的方式改变内能。 10．三月的洽川，繁花满枝头，春意正浓。漫步在景区里，微风吹过，飘来阵阵花香，这是 现象；植物光合作用将太阳能转化成化学能，这些化学能无法重新变成太阳能，这说明能量的转化和转移是有 性。 【答案】 扩散 方向 【详解】[1]物质由分子或原子组成；微风吹过，飘来阵阵花香，这是扩散现象，是由分子在不停息的做无规则运动造成的。 [2]由题意可知，太阳能可以转化成化学能，化学能不能自发的转化成太阳能，故可知能量的转化或转移是有方向性的，并不能任意转化。 11．如图，是我国用长征火箭发射“嫦娥四号”探月卫星时的壮观情景。 (1)火箭发射升空时，燃料通过燃烧将化学能转化为 能，再转化为火箭的 能；火箭的燃料使用液态氢，主要是因为它 大。 (2)“嫦娥四号”探月卫星绕月飞行时在遭遇月食期间没有太阳光照射，卫星表面的温度会急剧下降， 减小，这是通过 的方式改变物体的内能。 【答案】(1) 内 机械 热值 (2) 内能 热传递 【详解】（1）[1][2]在火箭升空时，燃料通过燃烧将化学能转化为燃气的内能，再转化为火箭的机械能 [3]同时对于火箭使用液态的氢做燃料，主要是因为其的热值大的缘故。 （2）[1][2]没有太阳光照射时的卫星表面的温度会急剧下降，即其质量不变，温度降低，内能减小，这是通过热传递的方式改变物体内能的。 12．天然气在我市广泛使用，已知天然气的热值为。完全燃烧天然气可以放出 J的热量，这些热量若只有被水吸收，则可以使常温下5kg的水温度上升 ℃。[水的比热容为] 【答案】 40 【解析】【小题1】[1]完全燃烧0.05m3天然气放出的热量 [2]由题知，水吸收的热量 水上升温度 13．如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于 冲程，该冲程将内能转化为 ；若该汽油机每秒完成 60 个冲程，则每秒它对外做功 次、飞轮转过 圈。 【答案】 做功 机械能 15 30 【详解】[1]由图得，该冲程的火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程。 [2]做功冲程中，燃料燃烧产生的高温高压气体推动活塞向下运动，将内能转化为机械能。 [3][4]汽油机经历4个冲程，飞轮转动2圈，对外做功1次，则若该汽油机每秒完成 60 个冲程，每秒它对外做功 飞轮转过 三、实验题 14．小虎和小慧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的热值的大小关系，他们组装了如图所示的装置进行实验，记录结果如表： 表一：煤油 水温/℃ 20 100 100 加热时间/min 0 5（刚好沸腾） 10（刚好燃尽） 表二：菜籽油 水温/℃ 20 40 60 80 加热时间/min 0 5 10 15（刚好燃尽）    (1)为了保证实验结论的可靠性，小虎、小慧选择了两套完全相同的装置，并控制 相等（选填“两种油的质量”、“两杯水的质量”、“两种油及水的质量”）。实验中通过 来比较煤油和菜籽油放出热量的多少； (2)小慧认为等燃料完全燃烧完所等待的时间过长，可以在燃烧5min时就来读数比较，小虎认为不对 ； (3)实验中，若燃料完全燃烧且忽略热量散失，根据表格计算出煤油与菜籽油的热值之比为 。 【答案】(1) 两种油及水的质量 水升高的温度 (2)没有控制燃烧的燃料的质量相等 (3)8：3 【详解】（1）[1][2]为了保证实验结论的可靠性，小虎和小慧选择了两套完全相同的装置，并控制煤油和菜籽油的质量和两杯水的质量相同；质量相同的水，温度变化越大，说明吸收热量越多，所以实验中通过水温升高的多少来表示煤油和菜籽油放出热量的多少。 （2）在相同的时间内燃烧的燃料质量不一定相等，即没有控制燃烧的燃料的质量相等。 （3）使用煤油加热水时，水吸收的热量 Q吸1=cmΔt1=cm(100℃-20℃)=cm×80℃ 根据题意和表格数据可知，所有的煤油完全燃烧放出的热量 Q放1=2Q吸1=2×cm×80℃ 煤油的热值 使用菜籽油加热水时，水吸收的热量 Q吸2=cmΔt2=cm(80℃-20℃)=cm×60℃ 根据题意和表格数据可知，所有的菜籽油完全燃烧放出的热量 Q放2=Q吸2=cm×60℃ 菜籽油的热值 煤油和与菜籽油的热值之比 四、计算题 15．2023年5月28日，国产大飞机C919进行了首次商业飞行。飞机空机质量约45.7吨，最大商载18.9吨；油箱装满油，航空煤油的质量约20吨。飞机以250m/s的速度在高空中匀速飞行时每百公里耗油约500L，发动机的功率约。[航空煤油的密度为，热值为]求： (1)飞机匀速飞行百公里发动机做的功； (2)此过程发动机的效率（保留1位小数）。 【答案】(1) (2)61.9% 【详解】（1）飞机匀速飞行百公里所需时间 飞机匀速飞行百公里发动机做的功 （2）燃油燃烧放出的热量 此过程发动机的效率 16．“东坡米线”的制作的第一步是熬汤：在锅中放入水和鸡，用大火将水煮至沸腾，然后转用小火烹煮。食客先把肉片放进汤内，稍候再加入米线。现有以下材料：汤的质量 1.4kg，初温 97℃， 比热容4.2×103J/ （kg•℃）；已知肉片的初温 22℃，比热容3.5×103J/（kg•℃）。基于健康缘故，肉片必须最少加热至 82℃才能食用。求： (1)当汤的温度从97℃降低到82℃时放出多少热量？ (2)如果（1）中放出的热量全部被肉片吸收，锅内最多可以放入多少肉片？ (3)如果在某个时间段汤吸收了2.4×105J 的热量是由酒精锅内燃烧0.02kg酒精（假设酒精完全燃烧）来提供，则酒精锅的加热效率为多少？［酒精的热值是3.0×107J/kg］ 【答案】(1)8.82J (2)0.42kg (3)40％ 【解析】【小题1】汤放出热量为 【小题2】如果（1）中放出的热量全部被肉片吸收，则锅内最多放入肉片的质量为 所以m肉=0.42kg。 【小题3】 0.02kg酒精完全燃烧放出热量为 酒精锅的加热效率 17．某四冲程内燃机，飞轮转速为300 r/min，活塞面积为120 cm2，行程s是0.3 m，假如做功冲程中燃气的平均压强是5×105 Pa。求： （1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力。 （2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功。 （3）内燃机的功率。 【答案】（1）6000 N；（2）1800 J；（3）4500 W 【详解】解：（1）活塞的面积 S＝120 cm2＝0.012 m2 由得，做功冲程中燃气对活塞的平均压力 F＝pS＝5×105 Pa×0.012 m2＝6000 N （2）气体每次膨胀对活塞做的功 W′＝Fs＝6000 N×0.3 m＝1800 J （3）300 r/min表示每分钟曲轴转动300转，每两转对外做功一次，所以每分钟做功150次，内燃机每分钟做的功 W＝150W′＝150×1800 J＝2.7×105 J 则内燃机的功率 答：（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力为6000N； （2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功为1800J； （3）内燃机的功率为4500W。 18．一辆小汽车牵引力功率为20kW。若某次在平直的高速公路上以25m/s的速度匀速行驶了1h，该过程中消耗了6.4kg的汽油（完全燃烧），已知汽油热值，汽车做功效率的定义：汽车行驶过程中所做的有用功与汽油完全燃烧释放的热量之比。求 (1)汽车牵引力做的功； (2)该汽车行驶过程中所受到的阻力f； (3)该汽车在此过程中的做功效率。 【答案】(1)7.2×107J (2)800N (3)25% 【详解】（1）由 知道，汽车牵引力做的功 （2）由于 所以，汽车的牵引力 因汽车匀速行驶时处于平衡状态，受到的阻力和牵引力是一对平衡力，所以，该汽车行驶过程中所受到的阻力 （3）汽车在此过程中消耗汽油完全燃烧释放的热量 则该汽车在此过程中的做功效率 五、科普阅读题 19．如图所示，热机发明后，一直在持续的改进和发展中。 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），传统蒸汽机的燃料在气缸外部燃烧（图乙）。 材料二：1862年，法国人德罗夏提出内燃机（内燃指燃料在气缸内燃烧）的四冲程循环理论：①气缸的向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入气缸；②通过气缸的向内运动对进入气缸里的燃料进行压缩；③高压燃烧气体产生巨大爆发力；④将已经燃烧的废气从气缸中排出。 材料三：1876年，德国人奥托制造出以四冲程为依据的燃气内燃机，利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复。阅读上面材料，回答下列问题： （1）  根据材料知道内燃机一个工作循环有四个冲程，请你判断图丙中表示的是 冲程，内燃机中的燃料在燃烧过程中热值 （选填“不变”、 “变大”或“变小”）； （2） 汽车发动机是常见的一种内燃机，它工作时用水而不用其他液体来做冷却剂，这是因为水的 。某汽车散热器中装有质量为5kg、温度为20°C的水，在水温升高40℃的过程中，水吸收的热量是 J；[水的比热容为 4.2×103J/（kg⋅°C）] （3）  某汽车发动机的能量流向如图丁所示，请根据给出的信息计算；完全燃烧0.2kg的汽油能够获得 J的能量，这些能量能产生 J的有用功。  （汽油的热值为 4.6×107J/kg） 【答案】 压缩 不变 比热容大 【详解】（1）[1]由图丙可知，两气门关闭，活塞上行，因此表示的是压缩冲程。 [2]热值是指单位质量的燃料完全燃烧放出的热量，是燃料的一种特性，与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等无关。所以，在内燃机中，燃料在燃烧过程中的热值不变。 （2）[3]因为水的比热容大，质量一定时，升高相同的温度时，吸收的热量多，温度升高的慢，故可以用水来降低汽缸体的温度。 [4]水吸收的热量是 （3）[5]完全燃烧0.2kg的汽油能够获得的能量为 [6]由图丁可知，发动机的机械效率为 所以，这些能量能产生的有用功为 20．阅读短文，回答问题。 喷气发动机 喷气发动机分为火箭喷气发动机和空气喷气发动机。2023年，我国的长征四号丙运载火箭，成功将一颗卫星送入预定轨道。该运载火箭靠火箭喷气发动机获得推进力。 火箭喷气发动机本身带有燃料和氧化剂，不需要外界空气来助燃，其燃料有固体的和液体的。如图甲所示是液体火箭喷气发动机的工作原理示意图，燃料和氧化剂分别装在两个箱子里，由输送系统按时按量地把燃料和氧化剂喷入燃烧室，用电火花点燃，燃烧产生的气体以很高的速度从尾部喷出，对火箭产生强大的反冲推力使它前进。 空气喷气发动机本身只携带燃料，需要从外界空气中获得足够的氧来助燃。空气喷气发动机的种类很多，如图乙所示为空气涡轮喷气发动机结构图。工作过程中，机身在空气中高速前进，空气从进气口进入，被压缩机压缩后进入燃烧室和从喷雾器喷出的燃料混合，由火花塞点火燃烧，产生大量气体向后喷出，冲击燃气轮机叶轮转动，最后气体以极大的速度从尾部喷管喷出，使机身得到巨大的反冲推力向前飞行。 （1）地面控制中心与卫星之间是通过发射和接收 进行通信的； （2）火箭喷气发动机工作过程中，先将燃料的化学能转化为 能，然后再将其转化为火箭的 能； （3） （选填“火箭”或“空气”）喷气发动机不能在大气层外工作； （4）如图乙所示的空气涡轮喷气发动机工作过程中，气体温度是不断变化的。下列图像中，能大致反映气体的温度随时间变化的是 。 A．   B． C．    D． 【答案】 电磁波 内 机械 空气 C 【详解】（1）[1]地面控制中心与卫星之间是通过发射和接收电磁波进行通信的，因为电磁波可以在真空中传播，而卫星处于大气层外，无法使用其他介质进行通信。 （2）[2][3]火箭喷气发动机在工作过程中，首先通过燃烧将燃料的化学能转化为内能，然后利用这些内能来推动火箭运动，从而将内能转化为火箭的动能和势能，即机械能。 （3）[4]空气喷气发动机需要空气中的氧气来助燃，因此不能在大气层外工作。而火箭喷气发动机本身带有燃料和氧化剂，不需要外界空气来助燃，因此可以在大气层外工作。 （4）[5]在空气涡轮喷气发动机工作过程中，气体首先被压缩，温度会升高，然后燃料和空气混合燃烧，温度会再次升高，最后气体被喷出，温度会降低。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 学科网（北京）股份有限公司 $$