14.1内能的利用（讲义）（7考点+12题型）——2024-2025学年（人教版）九年级物理期中期末题型复习讲义

14.1内能的利用 考点一、热机 2 考点二、汽油机 2 考点三、柴油机 3 考点四、燃料的热值 3 考点五、热机的效率 4 考点六、能量的转化与转移 5 考点七、能量守恒定律 6 题型1内燃机的四个冲程 7 题型2四冲程的能量转化 8 题型3内燃机工作循环的计算 10 题型4做功的次数 10 题型5燃料热值的影响因素 11 题型6热值的简单计算 11 题型7固体和液体的热值计算 15 题型8气体的热值计算 16 题型9比较不同燃料的热值大小 16 题型10热机的效率公式与计算 18 题型11能量的转化与转移 19 题型12能量守恒定律 20 考点一、热机 （1）热机：利用内能做功的机械叫热机。汽车、轮船和飞机等的发动机都是利用燃烧燃料释放的内能做功的装置，都是热机。 （2）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造不同，但它们有一个共同特点，那就是利用内能做功。 （3）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。 考点二、汽油机 1.工作原理 利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 2.构造 （1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。 （2）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。 利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 （3）试管实验与汽油机构造比较：如图。 3.工作过程 （1）汽油机的一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。 （2）每完成一个工作循环，曲轴和飞轮均转动两周，活塞往返两次，对外做功一次。在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性带动活塞完成，周而复始，使汽油机连续转动下去。 考点三、柴油机 1.工作原理 利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 考点四、燃料的热值 1.燃料 （1）燃料的种类 燃料是指可燃烧的物质，根据不同标准，燃料可分为不同的种类，最常见的是按其物理状态分类。 （2）燃料燃烧时能量转化 燃料在燃烧时将化学能转化为内能。 2.燃料的热值 燃料种类很多，由于其燃烧成分不同，相同质量的不同燃料完全燃烧时放出的热量不同，在物理学上用“热值”来表示燃料燃烧的放热本领。 （1）热值：某种燃料完全燃烧放出的热量，与其质量的比值叫这种燃料的热值；用“q”表示。 （2）热值单位：J/kg。 （3）热值的物理意义：一、1kg某种燃料完全燃烧放出的热量就等于该燃料的热值；二、热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。 （4）燃料燃烧放出的热量：热量：Q放 ＝qm；（Q放 是燃料放出的热量，单位是J；q是热值，单位是J/kg；m 是质量，单位是kg） （5）对燃料热值的透析 考点五、热机的效率 1.燃料的有效利用：用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧利用，具体原因是多样的。例如，燃料不能完全燃烧而损失了一部分能量，装水的容器吸收了一部分能量、灶体本身也会吸收一部分能量，高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，水吸收的热量只占燃料燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是有效利用的部分。如图所示： 2.锅炉的效率 （1）锅炉是利用燃料或其他热源把水加热成热水或蒸汽的设备。锅炉包括锅和炉两部分，锅是指盛水的容器，炉是燃料燃烧的装置。 （2）提高锅炉燃料利用率的途径： 一、让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等； 二、减少热量损失，如加大有效受热面积等。 3.内燃机中热量燃烧的能量流向图 4.热机效率 （1）定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。 （2）计算公式： 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：。 （3）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。 （4）常见热机效率：蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机30%-45%。 5.提高热机效率的主要途径 ①改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧（将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧）； ②减少各种热量损失（I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；II. 使用较好的保温材料，减少热损失）； ③在热机设计和制造上，采用先进的技术； ④保障良好的润滑，减少机械摩擦。 考点六、能量的转化与转移 1.能量的存在形式 2.能量的转化 在一定条件下，能量可以从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。自然界转化各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图为能量转化示意图。 3.能量的转移 能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分，这属于能量的转移。 考点七、能量守恒定律 1.能量守恒定律 （1）能量守恒定律内容：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。 （2）对能量守恒定律的理解： ①能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。 ②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 2.永动机 （1）不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过。 （2）能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。 题型1内燃机的四个冲程 [题型专练1]. （2023秋•杜尔伯特县期末）下列说法中正确的是（　　） A．在柴油机的压缩冲程中，是通过做功的方式增大柴油和空气混合物内能的 B．把一瓶柴油倒去一半，则剩下的柴油热值不变，比热容变小 C．热传递中，温度总是从内能大的物体传递给内能小的物体 D．不论燃料燃烧得有多充分，它的热值是不变的 [题型专练2]. （2023秋•雁峰区期末）光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图，密闭气室中N2O4在光照下会分解，使气室气压增大，推动活塞右移，无光条件下发生逆反应，控制光照即可实现活塞往复运动。活塞右移过程相当于汽油机的（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 [题型专练3]. （2023秋•文山市期末）“能上九天揽月”的中国载人航天指挥部于2022年11月29日23时08分，将搭载有费俊龙、邓清明、张陆三位航天员的“神舟15号”载人飞船在酒泉卫星发射中心送入预定轨道，成功完成“三船三舱”交会对接。他们与“神舟14号”乘组首次“太空会师”之后，“神舟15号”乘组将继续在轨驻留，等待“天舟六号”货运飞船和“神舟16号”载人飞船的来访对接。如图所示的是CZ﹣2F运载火箭发射“神舟15号”顺利升空的场景，请你结合所学知识解答下列问题： （1）若长征序列火箭用联氨N2H4（又叫无水肼）作燃料，用N2O4作助燃剂，燃烧后生成氮气和水，最后把“神舟16号”送达空间站，这里发生的能量转化与汽油机的 冲程相似； （2）火箭在大气层中高速飞行，为了防止大气与飞船摩擦生热而损坏，所以飞船表面往往涂有保护层，利用它熔化时 ，汽化时 保护飞船（均选填“吸热”或“放热”）。 （3）若燃料N2H4的热值约1.9×107J/kg，火箭第一级注入N2H4的质量约200吨，这些燃料完全燃烧后放出的热量是 J。 [题型专练4]. （2019秋•卢龙县期中）在四冲程汽油机工作过程中，实现机械能转化为内能的是 冲程，汽油机产生2.3×107J的热量需要完全燃烧 kg的汽油（汽油的热值为4.6×107J/kg）。多数火箭的发动机选用液态氢作燃料，主要是因为氢具有较大的 。 [题型专练5]. （2023秋•呼和浩特期中）小明利用初中所学物理知识研究汽油机的工作过程，如图所示。 （1）一台单缸四冲程汽油机，正常工作四个冲程的顺序是： （对图甲A、B、C、D重新排序）； （2）一台单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为1800r/min，该汽油机每秒做功 次。 （3）图乙所示为某汽油的能流图，若E＝1000J，E1＝350J，E2＝250J，E3＝300J，E4＝100J，则该汽油机的效率为η＝ 。 （4）请分析汽车发动机的工作效率为什么达不到100%？你的理由是（答一条即可） 。 题型2四冲程的能量转化 [题型专练6]. （2023秋•新郑市期末）如图所示是我国古代劳动人民的智慧成果“取火器”的模型图，把木质推杆迅速推入内壁光滑的牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来。汽油机的下列冲程中与“取火器”能量转化相同的是（　　） A． B． C． D． [题型专练7]. （2023秋•汉阳区期末）如图所示。在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉。迅速压下活塞，观察到硝化棉燃烧起来。在下压活塞的过程中，下列说法正确的是（　　） A．筒内气体的内能转化为活塞的机械能 B．图中能量转化的过程与汽油机压缩冲程相同 C．筒内气体和筒壁的内能改变方式相同 D．筒内气体的温度升高主要是因为活塞克服摩擦做功 [题型专练8]. （2023秋•惠城区校级期中）如图所示，甲、乙是课堂上看到的两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的其中两个过程示意图，下列说法正确的是（　　） A．甲图的能量转化是内能转化为机械能 B．乙图的能量转化是机械能转化为内能 C．丙图是汽油机的做功冲程 D．丁和乙图是利用内能来做功 [题型专练9]. （2023秋•金水区校级期中）如图a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b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断不正确的是（　　） A．图a中气缸内的蒸气体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力 B．气缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小 C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图甲所示的原理相似 D．汽油机一个工作循环的正确顺序是甲、乙、丙、丁 [题型专练10]. （2022秋•河东区校级期中）用炉火加热一壶水，水的温度升高了 10℃，这是通过 的方式改变水的内能；水沸腾后会顶起壶盖，此过程能量转化情况与四冲程的汽油机的 冲程相似。 题型3内燃机工作循环的计算 [题型专练11]. （2020秋•卫滨区校级期末）一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600r/min，该柴油机1s对外做功 次。若其效率为40%，消耗5kg的柴油转化成的机械能是 J（q柴油＝4.3×107J/kg）。 题型4做功的次数 [题型专练12]. （2021秋•泰兴市期末）如图所示，图A、B、C、D是四冲程汽油机的工作示意图，图E、F是演示实验的示意图，B图是 冲程，与它原理相同的是 图所示的演示实验。汽车内某单缸汽油机飞轮转速为2400r/min，该汽油机每分钟对外做功 次。汽油机需要用冷却液进行降温，是利用了冷却液的 大的特性。 题型5燃料热值的影响因素 [题型专练13]. （2023秋•成华区期末）生活中处处有物理，妈妈在厨房中熬煮鱼汤时，小丽发现有很多现象可以用物理知识解释。以下说法正确的是（　　） A．把鱼放到冰块中保鲜，利用冰熔化时吸热，温度不变 B．用燃气灶熬煮鱼汤时，燃气火焰的温度传递给锅和鱼汤 C．用燃气灶熬煮鱼汤时，调大火力可以提高燃气的热值 D．不敢大口喝热气腾腾的鱼汤，因为鱼汤含有的热量较多 [题型专练14]. （2023秋•宿豫区期末）炒菜时，燃料燃烧，若煤气罐里的燃气燃烧掉一半，则剩余燃气的比热容 ，热值 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。加热同样多的食品，当燃料完全燃烧时，使用液化石油气质量只需蜂窝煤质量的三分之一。由此可见，液化石油气的热值比蜂窝煤的热值 （选填“大”或“小”）。 题型6热值的简单计算 [题型专练15]. （2023秋•宕昌县期末）神舟十六号载人飞船于2023年5月30日成功发射（如图）。神十五和神十六两个乘组六名航天员会师空间站，下列有关说法正确的是（　　） A．飞船上升主要利用了空气的浮力 B．反推发动机点火后，发动机工作是机械能转化为内能 C．飞船在加速上升的过程中动能和重力势能都增大 D．火箭选用液态氢作燃料，主要是因为氢具有较小的密度 [题型专练16]. （2023秋•句容市期末）释放化学能的过程不断地发生在人体内，食物也是一种“燃料”，营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需的能量。一袋饼干的营养成分表上标有“2361kJ/100g”，该标识的含义与以下物理量的含义类似的是（　　） A．热量 B．热值 C．比热容 D．内能 [题型专练17]. （2023秋•扶沟县期中）下列说法中正确的是（　　） A．把一瓶柴油倒去一半，则剩下的柴油比热容变小 B．热传递中，温度总是从内能大的物体传递给内能小的物体 C．在柴油机的压缩冲程中，机械能转化为柴油和空气混合物的内能 D．燃料燃烧得很充分，它的热值也不变 [题型专练18]. （2023秋•庄河市期末）2023年9月21号“天宫课堂”第四课开课，神舟十六号航天员桂海潮老师在演示“球形火焰实验”中，桂老师擦燃火柴是通过 的方式改变火柴头的内能。2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，搭载飞船的火箭使用的燃料需要具备 （选填“热值”或“比热容”）大的特点。 [题型专练19]. （2023秋•罗定市期末）诗人陆游的笔记中曾记载如图所示的省油灯，隔层上层盛油，下层注水，棉绳做灯芯。灯油燃烧时将化学能转化为 。灯油质量在不断减小，热值 （选填“变大”、“不变”或“变小”）：利用水吸热来 （选填“加快”或“减慢”）油的升温，减少了油的蒸发，达到省油的目的。 [题型专练20]. （2023秋•南通期末）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，实验中忽略热量损失。 （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 。 [题型专练21]. （2023秋•永城市期末）学习了热值之后，小聪设计了一个实验来比较煤油和菜籽油的热值大小，如图所示， （1）为了保证实验结论的可靠性，实验过程中燃料的质量 （选填“相等”或“不相等”），两个烧杯中水的质量 （选填“相等”或“不相等”），此种物理实验方法： 。 （2）实验过程中，点燃两盏灯直至燃料完全燃烧后，通过比较 （选填“加热时间”或“温度计示数的变化”）来比较燃料燃烧放出的热量的多少，从而比较两种燃料热值的大小。此过程用了 （填物理实验方法）。 （3）通过实验测得的燃料热值比真实值偏小，是因为 。 （4）实验时，在燃料燃烧过程中，水已经沸腾了，此实验是否能达到目的？请说明理由。 [题型专练22]. 如图所示，为比较a、b两种液体的比热容及1、2两种燃料的热值，甲、乙、丙三图中的装置相同，燃料的质量均为10g，烧杯内的液体初温相同。当燃料燃尽时，立即读取相应温度计的读数，分别为t甲、t乙、t丙，且有t甲＞t乙＞t丙。 （1）在实验中，三个烧杯中a、b液体的 必须相同； （2）比较a、b两种液体的比热容，应选择 两图进行实验，液体a的比热容ca与液体b的比热容cb相比，ca cb（选填“＞”、“＝”、“＜”）； （3）比较1、2两种燃料的热值，应选择 两图进行实验，燃料1的热值q1与燃料2的热值q2相比，q1 q2（选填“＞”、“＝”、“＜”）； （4）在甲装置中，若燃料为酒精，烧杯内的液体为水，测出水的质量和燃料烧尽时水升高的温度，再结合燃料的质量这一数据，计算出燃料的热值，通过实验算出的热值与实际相比 （选填“偏大”、“偏小”），理由是 。 [题型专练23]. （2023秋•白云区校级期中）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，实验中忽略热量的损失： （1）实验中应控制燃料燃烧的 （时间/质量）相同，根据 （温度计的示数/加热的时间）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；当燃料燃尽时，小明记下了各个时刻烧杯中水温，绘制了图乙的图像，则可初步判断燃料 （a/b）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，比较燃料c和燃料d的热值，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，燃料c在6min时水就沸腾了，分析图像可知燃料c燃烧10min放出的热量 （大于/等于/小于）燃料d燃烧15min放出的热量。 （4）你认为根据丙图像 （能/不能）比较两种燃料热值的大小。 （5）小华实验前用天平测出了烧杯中水的质量及燃料c的质量并由记录的数据，利用公式Q吸＝cm（t﹣t0）计算出了水吸收的热量，他想通过这些数据计算出燃料c的热值，你认为他的计算结果与真实值相比 （填“偏大”、“偏小”或“相等”）。 [题型专练24]. （2023秋•汉中期末）2023年9月23日，第19届亚运会在中国杭州举行。此次亚运会首次使用废碳再生的绿色零碳甲醇作为主火炬塔燃料，实现循环内的零排放，助力打造首届碳中和亚运会。已知水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），甲醇的热值约为2.3×107J/kg。求： （1）完全燃烧4.2kg甲醇能放出多少热量？ （2）若4.2kg甲醇完全燃烧释放的热量全部被水吸收，可以使2.3t的水的温度上升多少℃？ 题型7固体和液体的热值计算 [题型专练25]. （2022秋•二道区校级期末）生活垃圾的热值为3×106J/kg，某地的垃圾焚烧发电厂每天完全燃烧400t生活垃圾，放出热量 J，放出热量的30%用来发电，每天可发电 kW•h。 [题型专练26]. （2016秋•新华区校级期中）用煤气灶把2kg，初温为30℃的水烧到80℃，消耗了20g煤气，已知水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值为4.2×107J/kg，则煤气完全燃烧放出的热量为 J，水吸收的热量为 J，煤气灶烧水的效率为 %。 [题型专练27]. （2023秋•罗定市期末）某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤的热值约为3×107J/kg。求： （1）煤完全燃烧产生的热量； （2）经过6min时间加热，水所吸收的热量； （3）煤炉烧水时的热效率。 题型8气体的热值计算 [题型专练28]. （2023秋•汉阳区期末）为了估测天然气热水器的热效率，小华发现，当热水器向洗衣机注入的热水达到40L时。洗衣机自动停止注水。若自来水的温度是15℃，注入洗衣机的热水的温度为40℃。在注水过程中热水器共消耗天然气0.16m3。已知天然气的热值为3.2×107J/m3，则下列说法错误的是（　　） A．天然气的热值表示1kg天然气完全燃烧放出的热量为3.2×107J B．注入洗衣机中水的内能增加4.2×106J C．0.16m3的天然气完全燃烧放出的热量为5.12×106J D．该天然气热水器的热效率约为82% [题型专练29]. （2023秋•斗门区期末）汽车的散热器通常用水作冷却剂，是因为水的 大；燃气汽车主要以天然气为燃料，相比汽油而言，天然气的 （以上两空均选填“比热容”“密度”或“热值”）更大，完全燃烧0.6m3的天然气可以放出 J的热量。（q天然气＝3.9×107J/m3） [题型专练30]. （2023秋•单县期末）有一种叫“木石鱼汤”的美食，制作时将高温的鹅卵石加入到质量为2kg、初温为60℃的鱼汤中，通过鹅卵石放热使鱼汤沸腾[在一标准大气压下，鱼汤的比热容视为水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。求： （1）鱼汤所吸收的热量为多少？ （2）若鹅卵石放出热量的80%被鱼汤吸收，若鹅卵石放出的这些热量由天然气提供，天然气完全燃烧，则需要多少m3天然气？（q天然气＝3.5×107J/m3） 题型9比较不同燃料的热值大小 [题型专练31]. （2023秋•蒸湘区校级期末）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）若要比较不同燃料的热值，应选择 两幅图进行实验； （2）为了研究不同物质的吸热能力，应选择 两幅图进行实验； （3）根据记录的数据做出了两种液体的温度随时间变化的关系图，如图丁所示： ①不同物质吸热的多少是通过 来反映的（选填“温度计升高的示数”或“加热时间长短”）； ②由图可以看出， 液体的吸热本领较大。 [题型专练32]. （2023秋•凉州区校级期末）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量相等，烧杯内的液体质量和初温也相同。 （1）探究不同物质吸热升温的特点，应选择 两图进行实验，如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象，如图丁。由图可以看出，液体 的吸热能力较强，若a的比热容为1.2×103J/（kg•℃），则b的比热容为 J/（kg•℃）； （2）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过 来反映的（选填“温度计的示数”或“加热时间”）：利用上述装置测得的燃料的热值是 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）的。 [题型专练33]. （2023秋•定远县期末）小强利用三套完全相同的装置来探究“不同物质的吸热能力和燃料的放热本领”。如图1所示，液体1和2的质量相同，燃料A和B的质量也相同。同时点燃三套装置的燃料对液体进行加热，每隔半分钟记录液体升高的温度ΔT，直至燃料全部烧完。小强根据记录的数据绘制出对应装置甲乙丙升高温度与时间关系图线，如图2所示； （1）根据图2中所绘制的图线分析：液体 （选填“1”或“2”）的比热容大。 （2）分析图线可知：燃料A和B的热值之比为 （燃料完全燃烧且放出的热量全被液体吸收）。 题型10热机的效率公式与计算 [题型专练34]. （2023秋•巴楚县期末）下列说法正确的是（　　） A．选择水作为发动机的冷却剂是因为水的比热容较小 B．火箭发射升空的过程中，火箭中剩余燃料的热值变小 C．内燃机在做功冲程中将内能转化为机械能 D．使用热值更大的燃料一定能提高内燃机的热机效率 [题型专练35]. （2023秋•信阳期中）某型号汽车在测试中，沿一段平直的路面匀速行驶了20min，消耗汽油4kg。测试过程中该汽车发动机的有用功率恒为60kW。（q汽油＝4.5×107J/kg，假设汽油完全燃烧） （1）给汽车提供动力的是汽油机四冲程的 冲程；测试后油箱中剩余汽油的热值 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。若该汽油机的转速为1800r/min，则1s内对外做功 次。 （2）完全燃烧4kg的汽油放出的热量是多少？ （3）测试过程中该汽车汽油机的热机效率是多少？ [题型专练36]. （2023秋•大足区期末）如图所示，是百度开发的一款无人驾驶汽车，汽车自动驾驶时用激光测距器来了解周围的交通状况，用北斗卫星导航系统进行定位和导航，若该款车在一段平直公路上匀速行驶27km的过程中受到的平均阻力为103N，消耗汽油2kg[已知：汽油的热值为q＝4.5×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。求： （1）汽车在该路段匀速行驶过程中发动机牵引力做的功； （2）该汽车发动机的热机效率； （3）假设该汽车在这次行驶过程中，发动机排出的废气带走的能量占汽油完全燃烧放出的热量的42%，若这些废气带走的能量全部被质量为200kg的水吸收，整个过程水未沸腾，求水升高的温度。 题型11能量的转化与转移 [题型专练37]. （2023秋•南沙区期末）下列选项可能符合汽车等热机能量流向的是（　　） A． B． C． D． [题型专练38]. （2015秋•盐城校级期中）如图所示，将一个小球从同一高度h处以相同的速度抛出，一次斜向上抛出，沿a运动轨迹落地时的动能为E1；另一次水平抛出，沿b运动轨迹落地时的动能为E2，不计空气阻力。E1 E（选填“大于”等于或“小于”） 题型12能量守恒定律 [题型专练39]. （2023秋•卫辉市期末）2023年4月24日是第八个“中国航天日”，物理社团的涵涵制作了水火箭，如图是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。结合题中材料，你认为以下说法正确的是（　　） A．根据能量守恒定律可知，整个过程中水火箭的总能量保持不变 B．使用打气筒打气时的能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同 C．水火箭中的“水”是一种热值较大的燃料 D．水从水火箭中喷出相当于内燃机的排气冲程 [题型专练40]. （2023秋•旬邑县期中）如图所示，质量为50g的金属小球从A处自由下滑，经过B处，到达C处，恰好停下。如果小球从A到B的过程用了4s的时间，则重力做功的功率为 W；整个过程中，小球克服摩擦消耗的机械能为 J。（空气阻力忽略不计，g取10N/kg） [题型专练41]. （2023秋•慈利县期中）“在热力学中，热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。”这是能量守恒定律的在热力学中的一种表述，被称为“热力学第一定律”。设物体与环境之间交换传递的热为Q，与环境其他能量转化做功为W，可得内能的变化量△U＝Q+W．请根据上述原理分析解答下面的问题： 空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2.7×105J的功，同时空气的内能增加了4.3×105J．空气从外界吸收的热量是多少？ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 14.1内能的利用 考点一、热机 2 考点二、汽油机 2 考点三、柴油机 3 考点四、燃料的热值 3 考点五、热机的效率 4 考点六、能量的转化与转移 5 考点七、能量守恒定律 6 题型1内燃机的四个冲程 6 题型2四冲程的能量转化 10 题型3内燃机工作循环的计算 12 题型4做功的次数 13 题型5燃料热值的影响因素 14 题型6热值的简单计算 15 题型7固体和液体的热值计算 21 题型8气体的热值计算 23 题型9比较不同燃料的热值大小 25 题型10热机的效率公式与计算 27 题型11能量的转化与转移 29 题型12能量守恒定律 30 考点一、热机 （1）热机：利用内能做功的机械叫热机。汽车、轮船和飞机等的发动机都是利用燃烧燃料释放的内能做功的装置，都是热机。 （2）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造不同，但它们有一个共同特点，那就是利用内能做功。 （3）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。 考点二、汽油机 1.工作原理 利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 2.构造 （1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。 （2）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。 利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 （3）试管实验与汽油机构造比较：如图。 3.工作过程 （1）汽油机的一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。 （2）每完成一个工作循环，曲轴和飞轮均转动两周，活塞往返两次，对外做功一次。在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性带动活塞完成，周而复始，使汽油机连续转动下去。 考点三、柴油机 1.工作原理 利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 考点四、燃料的热值 1.燃料 （1）燃料的种类 燃料是指可燃烧的物质，根据不同标准，燃料可分为不同的种类，最常见的是按其物理状态分类。 （2）燃料燃烧时能量转化 燃料在燃烧时将化学能转化为内能。 2.燃料的热值 燃料种类很多，由于其燃烧成分不同，相同质量的不同燃料完全燃烧时放出的热量不同，在物理学上用“热值”来表示燃料燃烧的放热本领。 （1）热值：某种燃料完全燃烧放出的热量，与其质量的比值叫这种燃料的热值；用“q”表示。 （2）热值单位：J/kg。 （3）热值的物理意义：一、1kg某种燃料完全燃烧放出的热量就等于该燃料的热值；二、热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。 （4）燃料燃烧放出的热量：热量：Q放 ＝qm；（Q放 是燃料放出的热量，单位是J；q是热值，单位是J/kg；m 是质量，单位是kg） （5）对燃料热值的透析 考点五、热机的效率 1.燃料的有效利用：用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧利用，具体原因是多样的。例如，燃料不能完全燃烧而损失了一部分能量，装水的容器吸收了一部分能量、灶体本身也会吸收一部分能量，高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，水吸收的热量只占燃料燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是有效利用的部分。如图所示： 2.锅炉的效率 （1）锅炉是利用燃料或其他热源把水加热成热水或蒸汽的设备。锅炉包括锅和炉两部分，锅是指盛水的容器，炉是燃料燃烧的装置。 （2）提高锅炉燃料利用率的途径： 一、让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等； 二、减少热量损失，如加大有效受热面积等。 3.内燃机中热量燃烧的能量流向图 4.热机效率 （1）定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。 （2）计算公式： 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：。 （3）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。 （4）常见热机效率：蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机30%-45%。 5.提高热机效率的主要途径 ①改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧（将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧）； ②减少各种热量损失（I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；II. 使用较好的保温材料，减少热损失）； ③在热机设计和制造上，采用先进的技术； ④保障良好的润滑，减少机械摩擦。 考点六、能量的转化与转移 1.能量的存在形式 2.能量的转化 在一定条件下，能量可以从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。自然界转化各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图为能量转化示意图。 3.能量的转移 能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分，这属于能量的转移。 考点七、能量守恒定律 1.能量守恒定律 （1）能量守恒定律内容：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。 （2）对能量守恒定律的理解： ①能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。 ②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 2.永动机 （1）不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过。 （2）能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。 题型1内燃机的四个冲程 [题型专练1]. （2023秋•杜尔伯特县期末）下列说法中正确的是（　　） A．在柴油机的压缩冲程中，是通过做功的方式增大柴油和空气混合物内能的 B．把一瓶柴油倒去一半，则剩下的柴油热值不变，比热容变小 C．热传递中，温度总是从内能大的物体传递给内能小的物体 D．不论燃料燃烧得有多充分，它的热值是不变的 【解答】解：A．因为柴油机吸入气缸的只有空气，在柴油机的压缩冲程中，机械能转化为空气的内能，是通过做功的方式增大空气内能的，故A错误； B．热值与燃料的质量和燃烧是否充分无关，只与燃料种类有关，把一瓶柴油倒去一半，则剩下的柴油热值不变；比热容也是物质的属性，把一瓶柴油倒去一半，则剩下的柴油比热容不变，故B错误； C．热传递是能量传递的过程，热量总是由温度高的物体传递给温度低的物体，不是传递温度，故C错误； D．热值是燃料的属性，与燃料的质量和燃烧是否充分无关，只与燃料种类有关，所以不论燃料燃烧得有多充分，它的热值是不变的，故D正确。 故选：D。 [题型专练2]. （2023秋•雁峰区期末）光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图，密闭气室中N2O4在光照下会分解，使气室气压增大，推动活塞右移，无光条件下发生逆反应，控制光照即可实现活塞往复运动。活塞右移过程相当于汽油机的（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【解答】解：当太阳光照射时，反应室内发生化学反应，导致室内气压增大，这时将化学能转化为机械能，从而推动活塞移动，相当于汽油机的做功冲程。 故选：C。 [题型专练3]. （2023秋•文山市期末）“能上九天揽月”的中国载人航天指挥部于2022年11月29日23时08分，将搭载有费俊龙、邓清明、张陆三位航天员的“神舟15号”载人飞船在酒泉卫星发射中心送入预定轨道，成功完成“三船三舱”交会对接。他们与“神舟14号”乘组首次“太空会师”之后，“神舟15号”乘组将继续在轨驻留，等待“天舟六号”货运飞船和“神舟16号”载人飞船的来访对接。如图所示的是CZ﹣2F运载火箭发射“神舟15号”顺利升空的场景，请你结合所学知识解答下列问题： （1）若长征序列火箭用联氨N2H4（又叫无水肼）作燃料，用N2O4作助燃剂，燃烧后生成氮气和水，最后把“神舟16号”送达空间站，这里发生的能量转化与汽油机的 冲程相似； （2）火箭在大气层中高速飞行，为了防止大气与飞船摩擦生热而损坏，所以飞船表面往往涂有保护层，利用它熔化时 ，汽化时 保护飞船（均选填“吸热”或“放热”）。 （3）若燃料N2H4的热值约1.9×107J/kg，火箭第一级注入N2H4的质量约200吨，这些燃料完全燃烧后放出的热量是 J。 【解答】解：（1）燃烧过程中，是化学能转化为内能，然后内能转化为机械能；汽油机的做功冲程将内能转化为机械能；这里发生的能量转化与汽油机的做功冲程相似； （2）为了防止大气与飞船摩擦生热而损坏，所以飞船表面往往涂有保护层，利用它熔化时吸热，汽化时吸热保护飞船； （3）这些燃料完全燃烧后放出的热量：Q＝mq＝200×103kg×1.9×107J/kg＝3.8×1012J 故答案为：（1）做功；（2）吸热；吸热；（3）3.8×1012。 [题型专练4]. （2019秋•卢龙县期中）在四冲程汽油机工作过程中，实现机械能转化为内能的是 冲程，汽油机产生2.3×107J的热量需要完全燃烧 kg的汽油（汽油的热值为4.6×107J/kg）。多数火箭的发动机选用液态氢作燃料，主要是因为氢具有较大的 。 【解答】解： （1）在汽油机的压缩冲程中，活塞压缩气体做功，使气体的内能增大、温度升高，该过程中机械能转化为内能； （2）由Q＝mq可得，需要完全燃烧汽油的质量：m0.5kg； （3）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氢和其它燃料和氢比较，氢可以释放出更多的热量。 故答案为：压缩；0.5；热值。 [题型专练5]. （2023秋•呼和浩特期中）小明利用初中所学物理知识研究汽油机的工作过程，如图所示。 （1）一台单缸四冲程汽油机，正常工作四个冲程的顺序是： （对图甲A、B、C、D重新排序）； （2）一台单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为1800r/min，该汽油机每秒做功 次。 （3）图乙所示为某汽油的能流图，若E＝1000J，E1＝350J，E2＝250J，E3＝300J，E4＝100J，则该汽油机的效率为η＝ 。 （4）请分析汽车发动机的工作效率为什么达不到100%？你的理由是（答一条即可） 。 【解答】解：（1）A中的两个气门都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是第二个冲程； B中的进气门打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，是第一个冲程； C中的排气门打开，活塞向上运动，所以为排气冲程，是第四个冲程； D中的两个气门都关闭，火花塞点火，活塞下运动，所以为做功冲程，是第三个冲程； 故先后顺序为：B、A、D、C。 （2）若飞轮转速是1800r/min＝30r/s，表示每秒飞轮转动30圈，因为飞轮转2圈，对外做功1次，所以，每秒飞轮转30圈，对外做功15次； （3）由能流图可知：燃料的内能为E，有用机械能即有用功为E2，所以汽油机的效率η100%100%＝25%。 （4）根据图示的能量流向图可知，由于尾气带走的热量以及热量的散失、需要克服摩擦做功。 故答案为：（1）B、A、D、C；（2）15；（3）25%；（4）尾气带走大量的热。 题型2四冲程的能量转化 [题型专练6]. （2023秋•新郑市期末）如图所示是我国古代劳动人民的智慧成果“取火器”的模型图，把木质推杆迅速推入内壁光滑的牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来。汽油机的下列冲程中与“取火器”能量转化相同的是（　　） A． B． C． D． 【解答】解：封闭的气体被推杆压缩过程中，活塞对气体做功，所以气体内能增加，则温度升高，达到艾绒的着火点，使艾绒着火达到去火的目的；此过程中是机械能转化为内能，与汽油机的压缩冲程的能量转化相同。 A、图中两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，故A错误； B、图中排气门打开，是排气冲程，故B错误； C、图中两气门都关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，故C正确； D、图中进气门打开，是吸气冲程，故D错误。 故选：C。 [题型专练7]. （2023秋•汉阳区期末）如图所示。在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉。迅速压下活塞，观察到硝化棉燃烧起来。在下压活塞的过程中，下列说法正确的是（　　） A．筒内气体的内能转化为活塞的机械能 B．图中能量转化的过程与汽油机压缩冲程相同 C．筒内气体和筒壁的内能改变方式相同 D．筒内气体的温度升高主要是因为活塞克服摩擦做功 【解答】解：A、在下压活塞的过程中，对筒内气体做功，将活塞的机械能转化为空气的内能，故A错误； B、汽油机压缩冲程中，将机械能转化为内能，与图中能量转化的过程相同，故B正确； CD、筒内气体的温度升高主要是因为活塞压缩气体做功，而筒壁的内能增大主要是克服摩擦做功，二者有所不同，故CD错误。 故选：B。 [题型专练8]. （2023秋•惠城区校级期中）如图所示，甲、乙是课堂上看到的两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的其中两个过程示意图，下列说法正确的是（　　） A．甲图的能量转化是内能转化为机械能 B．乙图的能量转化是机械能转化为内能 C．丙图是汽油机的做功冲程 D．丁和乙图是利用内能来做功 【解答】解：甲图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧。是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程。 乙图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能。 丙图两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，压缩冲程是把机械能转化为内能的过程。 丁图两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，火花塞点火，是做功冲程，做功冲程将内能转化为机械能。 综上所述，ABC错误，D正确。 故选：D。 [题型专练9]. （2023秋•金水区校级期中）如图a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b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断不正确的是（　　） A．图a中气缸内的蒸气体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力 B．气缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小 C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图甲所示的原理相似 D．汽油机一个工作循环的正确顺序是甲、乙、丙、丁 【解答】解：A、图 a 中气缸内的蒸气体积膨胀，从而推动活塞，拉动牵引绳，使舰载机获得牵引力，故A正确； B、气缸内的蒸汽推动活塞时，气体对外做功，内能减小，故 B正确； C、蒸汽弹射装置是内能转化为机械能，与丙图做功冲程相似，故C错误； D、甲是吸气冲程、乙是压缩冲程、丙是做功冲程、丁是排气冲程，故D正确。 故选：C。 [题型专练10]. （2022秋•河东区校级期中）用炉火加热一壶水，水的温度升高了 10℃，这是通过 的方式改变水的内能；水沸腾后会顶起壶盖，此过程能量转化情况与四冲程的汽油机的 冲程相似。 【解答】解： （1）用炉火加热一壶水，水吸收热量，温度升高，是通过热传递方式改变水的内能； （2）水沸腾后会顶起壶盖，水蒸气对壶盖做功，此过程水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，其能量转化情况与四冲程汽油机的做功冲程相似。 故答案为：热传递；做功。 题型3内燃机工作循环的计算 [题型专练11]. （2020秋•卫滨区校级期末）一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600r/min，该柴油机1s对外做功 次。若其效率为40%，消耗5kg的柴油转化成的机械能是 J（q柴油＝4.3×107J/kg）。 【解答】解：（1）飞轮转速为3600r/min，则飞轮1s转动60r， 因为燃气对外做功一次，飞轮转动两周， 所以燃气对外做功30次； （2）5kg的柴油完全燃烧放出的热量： Q放＝mq＝5kg×4.3×107J/kg＝2.15×108J， 由η100%可得转化成的机械能： W机械＝Q放η＝2.15×108J×40%＝8.6×107J。 故答案为：30；8.6×107。 题型4做功的次数 [题型专练12]. （2021秋•泰兴市期末）如图所示，图A、B、C、D是四冲程汽油机的工作示意图，图E、F是演示实验的示意图，B图是 冲程，与它原理相同的是 图所示的演示实验。汽车内某单缸汽油机飞轮转速为2400r/min，该汽油机每分钟对外做功 次。汽油机需要用冷却液进行降温，是利用了冷却液的 大的特性。 【解答】解：（1）B图中，两气门都关闭，活塞上行，是压缩冲程，此冲程将机械能转化为内能； （2）E图中，用力将活塞压下，活塞对筒内空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧，这是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程； F图中，水蒸气膨胀对外做功，将塞子冲出，将内能转化为机械能； 综上所述，与B图原理相同的是E图所示的演示实验； （3）由题意可知，单缸四冲程汽油机的飞轮转速是2400r/min，即每分钟飞轮转2400圈，对外做功1200次； （4）汽油机工作时会产生大量热，是因为冷却液的比热容比较大，由Q吸＝cmΔt可知，与其它液体相比，在质量和升高温度相同时，冷却液可以吸收更多的热量，降低发动机的温度。 故答案为：压缩；E；1200；比热容。 题型5燃料热值的影响因素 [题型专练13]. （2023秋•成华区期末）生活中处处有物理，妈妈在厨房中熬煮鱼汤时，小丽发现有很多现象可以用物理知识解释。以下说法正确的是（　　） A．把鱼放到冰块中保鲜，利用冰熔化时吸热，温度不变 B．用燃气灶熬煮鱼汤时，燃气火焰的温度传递给锅和鱼汤 C．用燃气灶熬煮鱼汤时，调大火力可以提高燃气的热值 D．不敢大口喝热气腾腾的鱼汤，因为鱼汤含有的热量较多 【解答】解：A、把鱼埋在冰粒中，一是利用了冰利用冰熔化时吸热，温度不变及温度较低的特点，二是冰熔化会吸热，从而保持鱼新鲜，故A正确； B、用燃气灶熬煮鱼汤时利用了热传递的方法使鱼内能增大，温度升高，故B错误； C、热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与火力大小无关，故C错误； D、热气腾腾的鱼汤，说明鱼汤的温度高，由于鱼汤的温度较高，所以不敢大口喝热气腾腾的鱼汤，故D错误。 故选：A。 [题型专练14]. （2023秋•宿豫区期末）炒菜时，燃料燃烧，若煤气罐里的燃气燃烧掉一半，则剩余燃气的比热容 ，热值 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。加热同样多的食品，当燃料完全燃烧时，使用液化石油气质量只需蜂窝煤质量的三分之一。由此可见，液化石油气的热值比蜂窝煤的热值 （选填“大”或“小”）。 【解答】解：比热容是物质的一种特性，各种物质都有自己的比热，某种物质的比热容和其质量、体积、温度无关，所以剩下的燃气的比热容不变； 燃料的热值是燃料的一种特性，与燃料的质量、温度和体积无关，所以剩下的燃气的热值不变； 加热同样多的食品，当燃料完全燃烧时，使用液化石油气质量只需蜂窝煤质量的三分之一。 这说明放出相同的热量，液化石油气的质量小于所需蜂窝煤的质量，根据Q放＝mq可知，液化石油气的热值比蜂窝煤的热值大。 故答案为：不变；不变；大。 题型6热值的简单计算 [题型专练15]. （2023秋•宕昌县期末）神舟十六号载人飞船于2023年5月30日成功发射（如图）。神十五和神十六两个乘组六名航天员会师空间站，下列有关说法正确的是（　　） A．飞船上升主要利用了空气的浮力 B．反推发动机点火后，发动机工作是机械能转化为内能 C．飞船在加速上升的过程中动能和重力势能都增大 D．火箭选用液态氢作燃料，主要是因为氢具有较小的密度 【解答】解：A、飞船发射时向下喷出气体，物体间力的作用是相互的，火箭同时受到一个向上的反作用力，推动火箭上升，利用的是力的作用的相互性，故A错误； B、反推发动机点火后，发动机将内能转化为机械能，故B错误； C、飞船加速上升，质量不变，速度增加，所以动能变大，同时质量不变，高度增加，故重力势能变大，故C正确； D、火箭的发动机选用液态氢作燃料，主要是因为氢具有较大的热值，完全燃烧相同质量的氢可以释放出更多的热量，故D错误。 故选：C。 [题型专练16]. （2023秋•句容市期末）释放化学能的过程不断地发生在人体内，食物也是一种“燃料”，营养成分在人体细胞里与氧结合，提供细胞组织所需的能量。一袋饼干的营养成分表上标有“2361kJ/100g”，该标识的含义与以下物理量的含义类似的是（　　） A．热量 B．热值 C．比热容 D．内能 【解答】解：巧克力的营养成分表上标有“2361kJ/100g”，是指每100g能量2361kJ，据此可得每100克饼干提供的能量；而燃料的热值是指单位质量的某种燃料完全燃烧放出的热量，所以标识的含义与热值类似。 故选：B。 [题型专练17]. （2023秋•扶沟县期中）下列说法中正确的是（　　） A．把一瓶柴油倒去一半，则剩下的柴油比热容变小 B．热传递中，温度总是从内能大的物体传递给内能小的物体 C．在柴油机的压缩冲程中，机械能转化为柴油和空气混合物的内能 D．燃料燃烧得很充分，它的热值也不变 【解答】解：A、比热容是物质的一种特性，只与物质的种类和状态有关，与物质的质量无关，因此把一瓶柴油倒去一半，则剩下的柴油比热容不变，故A错误； B、热传递是能量传递的过程，热量总是由温度高的物体传递给温度低的物体，故B错误； C、因为柴油机吸入气缸的只有空气，在柴油机的压缩冲程中，机械能转化为空气的内能，故C错误； D、热值与质量和燃烧是否充分无关，只与燃料种类有关，燃料燃烧得很充分时，它的热值也不变，故D正确。 故选：D。 [题型专练18]. （2023秋•庄河市期末）2023年9月21号“天宫课堂”第四课开课，神舟十六号航天员桂海潮老师在演示“球形火焰实验”中，桂老师擦燃火柴是通过 的方式改变火柴头的内能。2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，搭载飞船的火箭使用的燃料需要具备 （选填“热值”或“比热容”）大的特点。 【解答】解：擦燃火柴时，要克服摩擦做功，是通过做功的方式改变火柴头的内能； 火箭选用氢做燃料是因为氢的热值大，根据Q放＝mq知，完全燃烧相同质量的氢与其他燃料相比放出更多的热量。 故答案为：做功；热值。 [题型专练19]. （2023秋•罗定市期末）诗人陆游的笔记中曾记载如图所示的省油灯，隔层上层盛油，下层注水，棉绳做灯芯。灯油燃烧时将化学能转化为 。灯油质量在不断减小，热值 （选填“变大”、“不变”或“变小”）：利用水吸热来 （选填“加快”或“减慢”）油的升温，减少了油的蒸发，达到省油的目的。 【解答】解： 灯油燃烧时将化学能转化为内能； 热值是燃料的一种特性，灯油质量减小时，热值不变； 利用水吸热来减慢油的升温，减少了油的蒸发，达到省油的目的。 故答案为：内能；不变；减慢。 [题型专练20]. （2023秋•南通期末）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，实验中忽略热量损失。 （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 。 【解答】解：（1）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； （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℃，自5min到10min吸收相同的热量，根据公式Q放＝qm、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＝qm、Q吸＝cmΔt可知：c水m水Δt2＝mq2； 解得，两种燃料热值之比为：8：3。 故答案为：（1）质量；温度计上升的示数；（2）b；（3）8：3。 [题型专练21]. （2023秋•永城市期末）学习了热值之后，小聪设计了一个实验来比较煤油和菜籽油的热值大小，如图所示， （1）为了保证实验结论的可靠性，实验过程中燃料的质量 （选填“相等”或“不相等”），两个烧杯中水的质量 （选填“相等”或“不相等”），此种物理实验方法： 。 （2）实验过程中，点燃两盏灯直至燃料完全燃烧后，通过比较 （选填“加热时间”或“温度计示数的变化”）来比较燃料燃烧放出的热量的多少，从而比较两种燃料热值的大小。此过程用了 （填物理实验方法）。 （3）通过实验测得的燃料热值比真实值偏小，是因为 。 （4）实验时，在燃料燃烧过程中，水已经沸腾了，此实验是否能达到目的？请说明理由。 【解答】解：（1）为保证实验结论的可靠性，实验时应取质量相等的两种燃料，分别给装有质量相等的水的两个相同的烧杯加热，直到两种燃料完全燃烧完；探究过程中，利用的实验方法是控制变量法，要控制两套装置中燃料的质量和水的质量相等； （2）点燃后加热质量相等的同种液体，需等待燃料全部燃烧，通过观察温度计示数的变化来比较两种燃料的热值大小。通过温度计升高的温度来比较燃料燃烧放出热量的多少这种研究方法是转换法； （3）燃料对液体进行加热时，会有部分热量损失，没有全部被液体吸收，所以实际上Q吸＜Q放，所以通过液体吸收的热量计算的燃料释放热量值偏小，计算出来的热值比真实值偏小一些； （4）燃料燃尽前，如果两个烧杯中的水均已沸腾，则无法根据水升高的温度来判定吸热的多少，也无法判断燃料燃烧放热的多少，所以该实验不能比较两种燃料热值的大小； 故答案为：（1）相等；相等；控制变量法；（2）温度计示数的变化；转换法；（3）燃料对液体进行加热时，会有部分热量损失，没有全部被液体吸收；（4）不能；水在沸腾过程中，继续加热，温度保持不变。 [题型专练22]. 如图所示，为比较a、b两种液体的比热容及1、2两种燃料的热值，甲、乙、丙三图中的装置相同，燃料的质量均为10g，烧杯内的液体初温相同。当燃料燃尽时，立即读取相应温度计的读数，分别为t甲、t乙、t丙，且有t甲＞t乙＞t丙。 （1）在实验中，三个烧杯中a、b液体的 必须相同； （2）比较a、b两种液体的比热容，应选择 两图进行实验，液体a的比热容ca与液体b的比热容cb相比，ca cb（选填“＞”、“＝”、“＜”）； （3）比较1、2两种燃料的热值，应选择 两图进行实验，燃料1的热值q1与燃料2的热值q2相比，q1 q2（选填“＞”、“＝”、“＜”）； （4）在甲装置中，若燃料为酒精，烧杯内的液体为水，测出水的质量和燃料烧尽时水升高的温度，再结合燃料的质量这一数据，计算出燃料的热值，通过实验算出的热值与实际相比 （选填“偏大”、“偏小”），理由是 。 【解答】解： （1）根据控制变量法的要求，在实验中，三个烧杯中a、b液体的质量必须相同； （2）为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲、丙两图进行实验；甲、丙所示实验中所用燃料种类与质量相同，则燃料燃烧释放的热量相等，即Q甲＝Q丙， 燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则Qa＝Qb， 甲、丙两实验烧杯中液体的初温相等，末温T甲＞T丙，则Δt甲＞Δt丙，即Δta＞Δtb， 因为Qa＝Qb，m相等，Δta＞Δtb，Q＝cmΔt， 所以由c可知，ca＜cb。 （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，应选择甲、乙两图进行实验；由题意在，甲、乙两实验烧杯中液体的初温相等，末温T甲＞T乙，则Δt甲＞Δt乙， 由图甲、乙所示实验可知，两烧杯中的液体种类即比热容c、质量m都相等，由热量公式Q＝cmΔt可知， Q甲＞Q乙，燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则燃料释放的热量Q1＞Q2， 由于甲、乙两实验所使用的燃料质量m相同而种类不同，由Q＝mq可知，q1＞q2。 （4）因为燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收或燃料燃烧不完全，存在热散失，所以测得的热值会偏小。 故答案为：（1）质量；（2）甲、丙；＜；（3）甲、乙；＞；（4）偏小；存在热散失。 [题型专练23]. （2023秋•白云区校级期中）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，实验中忽略热量的损失： （1）实验中应控制燃料燃烧的 （时间/质量）相同，根据 （温度计的示数/加热的时间）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；当燃料燃尽时，小明记下了各个时刻烧杯中水温，绘制了图乙的图像，则可初步判断燃料 （a/b）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，比较燃料c和燃料d的热值，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，燃料c在6min时水就沸腾了，分析图像可知燃料c燃烧10min放出的热量 （大于/等于/小于）燃料d燃烧15min放出的热量。 （4）你认为根据丙图像 （能/不能）比较两种燃料热值的大小。 （5）小华实验前用天平测出了烧杯中水的质量及燃料c的质量并由记录的数据，利用公式Q吸＝cm（t﹣t0）计算出了水吸收的热量，他想通过这些数据计算出燃料c的热值，你认为他的计算结果与真实值相比 （填“偏大”、“偏小”或“相等”）。 【解答】解：（1）实验中应控制燃料燃烧的质量相同，通过比较温度计的示数来比较燃料燃烧放出热量的多少； （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）由图丙可知，燃料c燃烧6min放出的热量已经使水沸腾，燃料d燃烧15min放出的热量没有使水沸腾，表明燃料c放出的热量多； （4）由图丙可知，两种燃料全部燃尽时，c燃料使水升高的温度更大，则c的热值大，故能比较热值的大小； （5）由于燃料不一定完全燃烧，且给水加热时有热损失，因此根据Q吸＝cm（t﹣t0）计算出水吸收的热量要比燃料c完全燃烧放出的热量小，利用这个热量计算出燃料c的热值，要比真实值偏小。 故答案为：（1）质量；温度计的示数；（2）b；（3）大于；（4）能；（5）偏小。 [题型专练24]. （2023秋•汉中期末）2023年9月23日，第19届亚运会在中国杭州举行。此次亚运会首次使用废碳再生的绿色零碳甲醇作为主火炬塔燃料，实现循环内的零排放，助力打造首届碳中和亚运会。已知水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），甲醇的热值约为2.3×107J/kg。求： （1）完全燃烧4.2kg甲醇能放出多少热量？ （2）若4.2kg甲醇完全燃烧释放的热量全部被水吸收，可以使2.3t的水的温度上升多少℃？ 【解答】解：（1）甲醇完全燃烧放出的热量： ； （2）水升高的温度是： 10℃； 答：（1）甲醇完全燃烧放出的热量为9.66×107 J； （2）水的温度升高了10℃。 题型7固体和液体的热值计算 [题型专练25]. （2022秋•二道区校级期末）生活垃圾的热值为3×106J/kg，某地的垃圾焚烧发电厂每天完全燃烧400t生活垃圾，放出热量 J，放出热量的30%用来发电，每天可发电 kW•h。 【解答】解（1）完全燃烧400t生活垃圾放出热量： Q放＝mq＝400×103kg×3×106J/kg＝1.2×1012J； （2）每天可发电的电能： W电＝30%×Q放＝30%×1.2×1012J＝3.6×1011J＝1×105kW•h。 故答案为：1.2×1012；1×105。 [题型专练26]. （2016秋•新华区校级期中）用煤气灶把2kg，初温为30℃的水烧到80℃，消耗了20g煤气，已知水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值为4.2×107J/kg，则煤气完全燃烧放出的热量为 J，水吸收的热量为 J，煤气灶烧水的效率为 %。 【解答】解：（1）煤气完全燃烧放出的热量： Q放＝mq＝0.02kg×4.2×107J/kg＝8.4×105J， （2）水吸收的热量为： Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（80℃﹣30℃）＝4.2×105J， （3）煤气灶烧水的效率： η100%100%＝50%。 故答案为：8.4×105；4.2×105；50。 [题型专练27]. （2023秋•罗定市期末）某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤的热值约为3×107J/kg。求： （1）煤完全燃烧产生的热量； （2）经过6min时间加热，水所吸收的热量； （3）煤炉烧水时的热效率。 【解答】解：（1）煤完全燃烧产生的热量： Q放＝mq＝2kg×3×107 J/kg＝6×107J； （2）水的质量m水＝10kg，加热6min水温度升高度数Δt＝80℃﹣20℃＝60℃， Q吸＝cm水Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×10kg×60℃＝2.52×106J； （3）煤炉烧水时的热效率： η100%100%＝4.2% 答：（1）煤完全燃烧产生的热量为6×107 J； （2）经过6min时间加热，水所吸收的热量为2.52×106J； （3）煤炉烧水时的热效率为4.2%。 题型8气体的热值计算 [题型专练28]. （2023秋•汉阳区期末）为了估测天然气热水器的热效率，小华发现，当热水器向洗衣机注入的热水达到40L时。洗衣机自动停止注水。若自来水的温度是15℃，注入洗衣机的热水的温度为40℃。在注水过程中热水器共消耗天然气0.16m3。已知天然气的热值为3.2×107J/m3，则下列说法错误的是（　　） A．天然气的热值表示1kg天然气完全燃烧放出的热量为3.2×107J B．注入洗衣机中水的内能增加4.2×106J C．0.16m3的天然气完全燃烧放出的热量为5.12×106J D．该天然气热水器的热效率约为82% 【解答】解：A、天然气的热值为3.2×107J/m3，表示1m3天然气完全燃烧放出的热量为3.2×107J，故A错误； B、当热水器向洗衣机注入的热水达到40L，水的质量为： m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×40×10﹣3m3＝40kg， 则水吸收的热量为： Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（40℃﹣15℃）＝4.2×106J，故B正确； C、0.16m3的天然气完全燃烧放出的热量为： Q放＝qV＝3.2×107J/m3×0.16m3＝5.12×106J，故C正确； D、该天然气热水器的热效率为： η100%100%≈82%，故D正确。 故选：A。 [题型专练29]. （2023秋•斗门区期末）汽车的散热器通常用水作冷却剂，是因为水的 大；燃气汽车主要以天然气为燃料，相比汽油而言，天然气的 （以上两空均选填“比热容”“密度”或“热值”）更大，完全燃烧0.6m3的天然气可以放出 J的热量。（q天然气＝3.9×107J/m3） 【解答】解：（1）水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，作为冷却剂升高相同的温度，水吸收的热量多，因此，汽车发动机上的散热器用水作为冷却剂，这是利用了水的比热容较大的性质； （2）天然气与其它燃料相比较，天然气的热值大，所以选择使用天然气； （3）完全燃烧0.6m3的天然气可以放出的热量为：Q放＝Vq天然气＝0.6m3×3.9×107J/m3＝2.34×107J。 故答案为：比热容；热值；2.34×107。 [题型专练30]. （2023秋•单县期末）有一种叫“木石鱼汤”的美食，制作时将高温的鹅卵石加入到质量为2kg、初温为60℃的鱼汤中，通过鹅卵石放热使鱼汤沸腾[在一标准大气压下，鱼汤的比热容视为水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。求： （1）鱼汤所吸收的热量为多少？ （2）若鹅卵石放出热量的80%被鱼汤吸收，若鹅卵石放出的这些热量由天然气提供，天然气完全燃烧，则需要多少m3天然气？（q天然气＝3.5×107J/m3） 【解答】解：（1）已知m＝2kg，Δt＝100℃﹣60℃＝40℃，水吸收的热量： Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×40℃＝3.36×105J； （2）鹅卵石放出的热量是： Q放4.2×105J； 需要天然气： V天然气0.012m3。 答：（1）水吸收的热量3.36×105J； （2）需要天然气0.012m3。 题型9比较不同燃料的热值大小 [题型专练31]. （2023秋•蒸湘区校级期末）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）若要比较不同燃料的热值，应选择 两幅图进行实验； （2）为了研究不同物质的吸热能力，应选择 两幅图进行实验； （3）根据记录的数据做出了两种液体的温度随时间变化的关系图，如图丁所示： ①不同物质吸热的多少是通过 来反映的（选填“温度计升高的示数”或“加热时间长短”）； ②由图可以看出， 液体的吸热本领较大。 【解答】解：（1）为了比较不同燃料的热值大小，要用不同的燃料，加热质量相同的同种液体，故选用甲、乙两图。 （2）比较不同液体的吸热能力，则需要燃烧相同的燃料（确保相同时间放出的热量相同），加热相同的时间，比较质量和初温相同的液体升高的温度，可以选择甲、丙两图。 （3）①比较物质吸热能力，利用转换法，物质吸收热量的多少可以通过加热时间来反映。 ②使相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强；由图2可以看出，a、b液体从20℃升高到80℃，升高相同的温度，a液体用了10min，b液体用了20min，所以b液体吸收的热量更多，根据比较吸热能力的方法，b液体的吸热能力强。 故答案为：（1）甲、乙；（2）甲、丙；（3）加热时间长短；b。 [题型专练32]. （2023秋•凉州区校级期末）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量相等，烧杯内的液体质量和初温也相同。 （1）探究不同物质吸热升温的特点，应选择 两图进行实验，如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象，如图丁。由图可以看出，液体 的吸热能力较强，若a的比热容为1.2×103J/（kg•℃），则b的比热容为 J/（kg•℃）； （2）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过 来反映的（选填“温度计的示数”或“加热时间”）：利用上述装置测得的燃料的热值是 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）的。 【解答】解：（1）比较不同物质吸热升温的特点：应控制燃料相同而吸热物质不同，选择甲、丙两图进行实验； 如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体，由图可以看出，b液体的温度升高得较慢，b液体的比热容较大；液体b的吸热能力较强； 由20℃升到80℃，a用时10min，b用时20min，即b吸收的热量是a的2倍，而两种液体的质量相等，根据Q＝cmΔt可知，在质量和升高的温度相同的情况下，吸热与比热容成正比，则b的比热容为：c＝2×1.2×103J/（kg•℃）＝2.4×103J/（kg•℃）； （2）比较不同燃料的热值，应控制被加热液体的种类相同而燃料不同；故应选择甲、乙两图进行实验。根据转换法，同时点燃燃料后，需等待燃料燃尽后然后通过观察比较烧杯内液体升高的温度来比较两种燃料热值大小； 比较不同物质的比热容，应控制物质的质量、燃料相同和加热时间相同而吸热的物质种类不同，故应甲、丙两图进行实验；实验中通过加热时间反映吸收热量的多少；在加热的过程中，燃料不能完全燃烧，测量的放出的热量偏少，故热值的测量值偏小。 故答案为：（1）甲、丙；b；2.4×103；（2）甲、乙；温度计的示数；偏小。 [题型专练33]. （2023秋•定远县期末）小强利用三套完全相同的装置来探究“不同物质的吸热能力和燃料的放热本领”。如图1所示，液体1和2的质量相同，燃料A和B的质量也相同。同时点燃三套装置的燃料对液体进行加热，每隔半分钟记录液体升高的温度ΔT，直至燃料全部烧完。小强根据记录的数据绘制出对应装置甲乙丙升高温度与时间关系图线，如图2所示； （1）根据图2中所绘制的图线分析：液体 （选填“1”或“2”）的比热容大。 （2）分析图线可知：燃料A和B的热值之比为 （燃料完全燃烧且放出的热量全被液体吸收）。 【解答】解：（1）已知液体1和2的质量相同，根据图3中所绘制的图线分析，加热相同时间，甲装置中液体1的温度变化量较小，则液体1的比热容大； （2）要比较燃料A和B的热值关系，应使用不同的燃料加热质量相同的同种液体，则应选用乙、丙两个装置， 根据图3的乙、丙两图线可知，燃料完全燃烧后，液体2升高的温度变化量之比为30℃：40℃＝3：4，根据Q吸＝cmΔt可知液体2吸收的热量之比为Q乙：Q丙＝3：4； 设燃料完全燃烧且放出的热量全被液体吸收，燃料A和B的质量也相同， 根据Q放＝qm可知，燃料A和B的热值之比为qA：qB＝Q丙：Q乙＝4：3。 故答案为：1；4：3。 题型10热机的效率公式与计算 [题型专练34]. （2023秋•巴楚县期末）下列说法正确的是（　　） A．选择水作为发动机的冷却剂是因为水的比热容较小 B．火箭发射升空的过程中，火箭中剩余燃料的热值变小 C．内燃机在做功冲程中将内能转化为机械能 D．使用热值更大的燃料一定能提高内燃机的热机效率 【解答】解：A．水的比热容大，与其他物质比较，在质量相同、升高相同的温度时，水吸收的热量多，所以选择水作为发动机的冷却剂，故A错误； B．热值是燃料的一种特性，与质量大小、燃烧程度无关，火箭发射升空的过程中，火箭中剩余燃料的热值不变，故B错误； C．内燃机在其做功冲程中，燃气膨胀做功，将燃气的内能转化为机械能，故C正确； D．热机效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，与燃料的热值无关，故D错误。 故选：C。 [题型专练35]. （2023秋•信阳期中）某型号汽车在测试中，沿一段平直的路面匀速行驶了20min，消耗汽油4kg。测试过程中该汽车发动机的有用功率恒为60kW。（q汽油＝4.5×107J/kg，假设汽油完全燃烧） （1）给汽车提供动力的是汽油机四冲程的 冲程；测试后油箱中剩余汽油的热值 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。若该汽油机的转速为1800r/min，则1s内对外做功 次。 （2）完全燃烧4kg的汽油放出的热量是多少？ （3）测试过程中该汽车汽油机的热机效率是多少？ 【解答】解：（1）给汽车提供动力的是汽油机的做功冲程； 燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，所以汽车行驶后，油箱中剩余的汽油的热值不变； 四冲程汽油机一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，对外做功1次，该汽油机的飞轮转速为1800r/min，所以1s内，飞轮转30圈，共完成15个工作循环，对外做功15次； （2）完全燃烧4kg的汽油放出的热量： Q放＝m汽油q汽油＝4kg×4.5×107J/kg＝1.8×108J； （3）汽车做的有用功： W＝Pt＝60×1000W×20×60s＝7.2×107J， 汽油机的热机效率： η100%100%＝40%。 答：（1）做功；不变；15； （2）完全燃烧4kg的汽油放出的热量是1.8×108J； （3）测试过程中该汽车汽油机的热机效率是40%。 [题型专练36]. （2023秋•大足区期末）如图所示，是百度开发的一款无人驾驶汽车，汽车自动驾驶时用激光测距器来了解周围的交通状况，用北斗卫星导航系统进行定位和导航，若该款车在一段平直公路上匀速行驶27km的过程中受到的平均阻力为103N，消耗汽油2kg[已知：汽油的热值为q＝4.5×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。求： （1）汽车在该路段匀速行驶过程中发动机牵引力做的功； （2）该汽车发动机的热机效率； （3）假设该汽车在这次行驶过程中，发动机排出的废气带走的能量占汽油完全燃烧放出的热量的42%，若这些废气带走的能量全部被质量为200kg的水吸收，整个过程水未沸腾，求水升高的温度。 【解答】解：（1）由题意知，汽车是匀速直线运动处于平衡状态，摩擦力和牵引力的大小相等，所以发动机牵引力F＝f＝103N， 牵引力做功W＝Fs＝103N×27×103km＝2.7×107J； （2）汽油完全燃烧放出的热量， 该汽车发动机的热机效率为； （3）水吸收的热量 水升高的温度。 答：（1）发动机牵引力做的功为2.7×107J； （2）该汽车发动机的热机效率为30%； （3）水升高的温度为45℃ 题型11能量的转化与转移 [题型专练37]. （2023秋•南沙区期末）下列选项可能符合汽车等热机能量流向的是（　　） A． B． C． D． 【解答】解：AD、汽车热机的效率通常为20%～30%左右，只有D选项中汽车热机工作时，有30%的内能转化为机械能，故A错误、D正确。 BC、热机是利用内能来做功的机器，而不是电能，故BC错误； 故选：D。 [题型专练38]. （2015秋•盐城校级期中）如图所示，将一个小球从同一高度h处以相同的速度抛出，一次斜向上抛出，沿a运动轨迹落地时的动能为E1；另一次水平抛出，沿b运动轨迹落地时的动能为E2，不计空气阻力。E1 E（选填“大于”等于或“小于”） 【解答】解：（1）小球抛出时，质量相同，速度相同，动能相同。 （2）小球上升，动能转化为重力势能，下降时重力势能转化为动能。上升和下降过程中，不计空气阻力，机械能守恒，到达地面只具有动能，所以到达地面的动能相同。 故答案为：等于。 题型12能量守恒定律 [题型专练39]. （2023秋•卫辉市期末）2023年4月24日是第八个“中国航天日”，物理社团的涵涵制作了水火箭，如图是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。结合题中材料，你认为以下说法正确的是（　　） A．根据能量守恒定律可知，整个过程中水火箭的总能量保持不变 B．使用打气筒打气时的能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同 C．水火箭中的“水”是一种热值较大的燃料 D．水从水火箭中喷出相当于内燃机的排气冲程 【解答】解：A、整个过程中水火箭与外界发生了能量的转化和转移，因此，就水火箭而言，其能量不守恒，故A错误； B、使用打气筒打气时的能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同，都是压缩气体做功，将机械能转化为内能，故B正确； C、水火箭中的“水”不能燃烧，不属于燃料，故C错误； D、水从水火箭中喷出的过程中，内能转化为机械能，相当于内燃机的做功冲程，故D错误。 故选：B。 [题型专练40]. （2023秋•旬邑县期中）如图所示，质量为50g的金属小球从A处自由下滑，经过B处，到达C处，恰好停下。如果小球从A到B的过程用了4s的时间，则重力做功的功率为 W；整个过程中，小球克服摩擦消耗的机械能为 J。（空气阻力忽略不计，g取10N/kg） 【解答】解：（1）金属小球的重力：G＝mg＝50×10﹣3kg×10N/kg＝0.5N， 由图可知，从A到B小球下降的高度hA＝40cm＝0.4m， 小球从A到B的过程中，重力做功：W＝Gh＝0.5N×0.4m＝0.2J； 重力做功的功率：P0.05W； （2）C点的高度hC＝20cm＝0.2m， 小球到达C时，克服摩擦消耗的机械能等于减少的重力势能，即： W'＝ΔE＝G（hA﹣hC）＝0.5N×（0.4m﹣0.2m）＝0.1J。 故答案为：0.05；0.1。 [题型专练41]. （2023秋•慈利县期中）“在热力学中，热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。”这是能量守恒定律的在热力学中的一种表述，被称为“热力学第一定律”。设物体与环境之间交换传递的热为Q，与环境其他能量转化做功为W，可得内能的变化量△U＝Q+W．请根据上述原理分析解答下面的问题： 空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2.7×105J的功，同时空气的内能增加了4.3×105J．空气从外界吸收的热量是多少？ 【解答】解：由于在能量转换过程中，能量的总量保持不变，已知活塞对空气做了2.7×105J的功，同时空气的内能增加了4.3×105J， 由△U＝Q+W得， 空气从外界吸收的热量：Q＝△U﹣W＝4.3×105J﹣2.7×105J＝1.6×105J。 答：空气从外界吸收的热量是1.6×105J。 学科网（北京）股份有限公司 $$