第十四章 内能的利用讲义 2024-2025学年人教版九年级全一册物理

第14章 内能的利用 知识梳理 考法点睛 考法一、四冲程内燃机 主要以实验、生活实际或热机的工作原理等为背景考查热机的概念、热机各冲程的能量转化及判断。偶尔考查柴油机和汽油机的区别。 例1．如图所示，在试管里装入一些水，用软木塞塞住试管口，将试管放在酒精灯上加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲开，在这一过程中，水蒸气膨胀对软木塞______ ，水蒸气的一部分______能转化为软木塞的______能，利用这一原理， 可以制成热机。 例2．(2024·山东聊城·中考真题)在一个配有活塞的厚玻璃筒内放一小团硝化棉，把活塞迅速压下去，棉花燃烧起来，说明通过 的方式可以改变物体的内能，这一过程与汽油机的 冲程具有相同的能量转化。 例3．(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 1．(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 2．(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． 3．汽油机和柴油机的主要不同点是( ) A．在构造上汽油机汽缸顶部有喷油嘴，而柴油机的汽缸顶部有火花塞 B．在吸气冲程中汽油机吸入汽缸的是汽油，柴油机吸入汽缸的是柴油 C．汽油机采用的是点燃式点火，而柴油机采用的是压燃式点火 D．在压缩冲程中汽油机汽缸里的温度和压强比柴油机里的高 4．(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。 5．(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。 考法二、有关热机的计算 主要以热机的工作循环为背景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。 例4．(2024·黑龙江绥化·中考真题)感冒发烧时可用冷毛巾给头部降温，是利用 的方式改变内能。一台某型号四冲程汽油机飞轮转速是1800r/min，该汽油机工作时每秒对外做功 次。 6．老师用如图所示实验装置，加热试管使水沸腾，发现试管上方的小风车，开始不停地转动；由此引出以下问题，请利用所学的知识回答． (1)如图1实验中能量转化方式与如图2中汽油机的哪个冲程相同？___________ (2)若某四冲程汽油机的功率为36千瓦，做功冲程每次对外做功800焦耳，则在1秒钟内该汽油机能完成_____个冲程，此汽油机飞轮的转速为_____转/分． (3)如图3所示的是等质量两种液体吸收的热量与温度变化情况的图象．根据图中提供的信息判断，这两种液体中，选择_____液体作为汽车冷却液效果会更好． 考法三、燃料的热值及有关计算 主要以燃料燃烧为背景考查热值概念的理解，及对Q放 ＝Vq和Q放 ＝qm的使用。另外与比热容中吸热计算公式综合考查频率较高。偶有拓展考查热值比较实验。 例5．(2024·江苏连云港·中考真题)下列关于燃料的热值说法正确的是(　　) A．燃料燃烧越充分，其热值越大 B．燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少 C．一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小 D．焦炭的热值是，完全燃烧1kg焦炭能放出的热量 例6．(2023·江苏南京·中考真题)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： (1)甲、乙实验中以下四个方面：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。其中要求相等的有 (填序号)； (2)燃料燃烧过程中，其热值 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。 例7．(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) 7．(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 8．(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) 9．(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)。 10．(23-24九年级上·山东菏泽·期中)如图所示，网红“木桶鱼”是在木桶里放入高温的鹅卵石，再加入质量为2kg、初温为60℃的鱼汤，鹅卵石放热能使鱼汤沸腾[在一标准大气压下，鱼汤的比热容和沸点视为和水相同c汤=4.2×10³J/(kg·℃)]。气压看作标准大气压。求： (1)鱼汤所吸收的热量为多少； (2)若天然气完全燃烧放出的热量被鹅卵石全部吸收，而鹅卵石放出热量的80%被鱼汤吸收。求此过程需要燃烧多少m³天然气？(q天然气=3.5×104J/m³) 考法四、热机的效率 主要以航空航天、交通工具等为背景考查热机效率的理解及提高热机效率的方法和途径；以生活现象等为背景考查热机效率、炉子效率的有关计算，甚至有结合力学部分的计算。 例8．(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。 例9．(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 例10．(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]。 例11．(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？ 11．(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 。 12．(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·℃)) 13．(2024·陕西西安·模拟预测)焚烧发电是目前普遍采用的安全有效的生活垃圾处理技术。苏州市七子山生活垃圾焚烧发电厂每天可处理生活垃圾。求：(生活垃圾平均热值，水的比热容。 (1)的生活垃圾完全燃烧所产生的热量是多少J？ (2)这些热量全部被水吸收，能使的水(约为金鸡湖的水量)温度上升多少℃？(保留2位小数) 考法五、能量的转化和转移 主要以生活现象或科技成果、航天成果、实验等为背景考查能量的存在形式、能量的转化及利用能量守恒定律解释、解决能量转化的相关问题等，偶有考查能量的转化有方向性。 例12．(2024·湖南长沙·中考真题)我市积极探索建立绿色能源体系，在阳光充足的地方铺设光伏发电板，将 能转化为电能。电能充足时，利用富余的电能驱动 (选填“电动机”或“发电机”)工作，将空气压缩后储存起来：电能不足时，再利用压缩空气发电，充分发挥新能源的利用价值。 例13．(2024·甘肃兰州·中考真题)如图所示，用酒精灯对试管加热，等水沸腾后，可以看到蒸汽把软木塞顶跑。下列说法正确的是(　　) A．用酒精灯加热试管，水内能的增加是通过做功的方式实现的 B．蒸气把软木塞顶跑的过程，实现了内能向机械能的转化 C．蒸气把软木塞顶跑的过程，相当于汽油机的排气冲程 D．试管口出现的白雾是水汽化后形成的水蒸气 例14．(2024·山东枣庄·中考真题)古代的人们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。下列事例与猛推推杆入筒的过程中，能量转化情况不同的是(    ) A．内燃机的做功冲程 B．内燃机的压缩冲程 C．钻木取火 D．流星雨的形成 例15．下列关于能量转化和转移的实例中，分析正确的是(　　) A．燃料燃烧时发热，化学能转化为内能 B．水轮机带动发电机发电，电能转化为机械能 C．植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为内能 D．在热传递中，热量总是从内能多的物体传到内能少的物体 例16．小梦在学习完能量转化知识后，设想了如图所示的方案，先利用水力发电，然后再利用发出的电驱动抽水机把水抽到蓄水池，这样就可以一直循环下去，你认为这个设计方案______(选填“可行“或“不可行“)，理由是______________________________________________。 14．过年时，小红手中的火引燃了爆竹的引线，“兹兹”几声，冒出火焰，爆竹一飞冲天，最后在天空炸开形成美丽的图案。如图所示。爆竹冲天的能量来自(　　) A． 小红的机械能 B．小红手里火的内能 C．爆竹内火药的化学能 D．引线的化学能 15．有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是(　　) A．装置所具有的机械能始终不变 B．如果没有能量补充，装置最终会停下来 C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去 D．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化 16．如图是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法中正确的是(   ) A．小球弹起的高度越来越小，说明小球在此过程中能量不守恒 B．根据能量守恒定律，在此过程中小球的机械能总量是保持不变的 C．在小球的运动中，有一部分机械能转化成了内能 D．此过程说明了能量守恒定律是需要建立在一定的条件之上才能成立的 17．(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 课后巩固 1．我国某新型发动机的热效率达46%，发动机在做功冲程时将___________能转化为机械能，当散失的热量减少时，发动机的热效率变___________。 2．现探明中国南海海底有大量的可燃冰，已知可燃冰的热值比煤气的热值大得多，则完全燃烧相同质量的可燃冰和煤气，燃烧______放出的热量多．1kg的可燃冰，燃烧一半后，剩余可燃冰的热值________(选填“变大”“变小”或“不变”)． 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。 4．在四冲程汽油机中，将机械能转化为内能的冲程是 ___________冲程；汽车发动机工作时飞轮转了3600r/min，1s做 ___________次功。若该汽油机1s对外做功20次，则汽油机飞轮转速为 ___________r/min；发动机工作时会产生大量的热量，为让它正常工作，“水冷”是冷却方式之一，这是因为水的 ___________较大。 5．(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] 6．(2024·黑龙江牡丹江·中考真题)关于热机，下列说法正确的是(　　) A．蒸汽机不属于热机 B．柴油机的效率能达到100% C．汽油机会散发出汽油味属于扩散现象 D．内燃机的压缩冲程将内能转化为机械能 7．下面关于汽油机与柴油机的说法中， 不正确的是( ) A．汽油机与柴油机使用的燃料不同 B．柴油机汽缸顶部有一个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有一个火花塞 C．柴油机与汽油机除使用的燃料不同外，在构造上完全相同 D．柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火 8．(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 9．(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(　　) 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 10．(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 11．(2024·黑龙江齐齐哈尔·中考真题，多选)关于单缸四冲程汽油机，下列说法正确的是(　　) A．加润滑油可以减小汽油机零部件间的摩擦 B．通过改进可以使汽油机的效率达到100% C．除做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的 D．若飞轮的转动速度为1200r/min，则该汽油机每秒钟对外做功40次 12．(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 。 13．(2023·海南·中考真题)水环境质量是生态文明建设的重要篇章，我省“六水共治”攻坚战已全面打响。如图所示，一艘保洁船正在开展海上环卫作业。船由柴油机提供动力，热机效率为30％。(取，，) (1)工人打捞废弃物时，使用的打捞杆相当于 杠杆(选填“省力”或“费力”)。 (2)某废弃物悬浮在水面下1m深处，所受海水的压强是多大？ (3)工人将该质量为3kg的废弃物打捞上船，水面距离船沿的高度为1.5m，从水面到船沿这一过程，工人对废弃物至少做了多少功？ (4)若船以1000N的牵引力在海上匀速行驶15km，需消耗多少柴油？ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$