第10讲 机械能与内能的相互转化（预习）-【暑假自学课】2025年新九年级物理暑假提升精品讲义（苏科版2024）

第10讲 机械能与内能的相互转化 内容导航——预习三步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 练习题 讲典例：教材习题学解题、快速掌握解题方法 练题型 强知识：10大核心题型精准练 第二步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第三步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1 做功——改变内能的另一种方式 1、做功：对物体做功，物体的内能增加；物体对外做功内能减少。 2、做功使物体的内能改变的实质：其他形式的能量（如机械能）与内能之间的相互转化。 3、物体内能的改变方式：做功和热传递。 （1）做功和热传递在改变物体的内能上是等效的；   （2）做功和热传递在本质上是不同的：做功使物体的内能改变，是其他形式的能量和内能之间的转化（不同形式能量间的转化）；热传递使物体的内能改变，是物体间（或物体不同部分）内能的转移（同种形式能量的转移）。 知识点二：热机 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。 （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、汽油机 （1）构造：进气门、排气门、气缸、火花塞、曲轴、连杆等。  （2）工作原理：在气缸内燃烧汽油，生成高温高压的燃气〔化学能→内能〕，使燃气推动活塞做功〔内能 →机械能〕。 （3）冲程：活塞在往复运动中从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程。 （4）汽油机的工作流程：内燃机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作的。 ①吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸； ②压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内燃料混合物，温度升高； ③做功冲程：在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功； ④排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。 （5）工作过程中能量的转化：①压缩冲程：机械能→内能；②做功冲程：先是化学能→内能，再由内能→机械能； （6）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： （1）构造：与汽油机相似，区别在于柴油机顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。  （2）工作原理：与汽油机相同。 （3）工作过程：与汽油机相似。 （4）柴油机启动时也要靠外力使飞轮和曲轴转动起来。 （5）特点与应用： 特点：柴油比汽油便宜，但柴油机比较笨重。  应用：载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船以及发电机。 知识点三：燃料的热值 1、热值概念：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，符号时q。 （1）对于气体燃料而言，热值的定义是1m3的某种燃料完全燃烧时放出的热量。 （2）热值是燃料的一种属性，同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值不同。 （3）热值单位：焦/千克（J/kg），读作焦每千克。 （4）热值的物理意义：热值表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出的热量的多少，如木炭的热值为3.40×107J/kg。 2、热值的计算公式：Q=mq M——燃料的质量——单位千克（kg）； q——燃料的热值——单位焦/千克（J/kg）； Q——燃烧放出的热量——单位焦耳（J）。 3、比较不同燃料的热值大小 （1）准备实验器材：‌需要准备铁架台、‌石棉网、‌烧杯、‌温度计各两只，‌以及适量的水和两种不同的燃料（‌如酒精和汽油）‌。‌ （2）设置实验装置：‌按照实验装置图依次将燃料盒、‌石棉网、‌烧杯、‌温度计自下而上固定好。‌ （3）控制变量：‌确保两种燃料的质量相同，‌燃烧的时间相同，‌加热相同质量的同种液体。‌ 进行实验：‌在两个烧杯中倒入质量相同、‌初温相同的水；‌在燃料盒中倒入质量相等的适量酒精和汽油；‌分（4）别点燃酒精和汽油，‌加热烧杯内的水，‌直到燃料燃尽。‌记录数据：‌燃料燃尽后，‌记录两烧杯内水升高的温度△t。‌ （5）分析结果：‌比较两装置中烧杯内水升高的温度△t，‌升高的温度越高，‌表明水吸收的热量越多，‌进而表明燃料的放热能力越强。‌ 教材习题01 给你一块冰，你能用哪些方法使其熔化？这些方法中，哪些是采用做功方式？哪些是采用热传递方式？ 解题方法 区分改变物体内能的两种方式，分析使冰熔化的不同手段对应哪种方式。 先列举让冰熔化的方法，再判断：热传递是热量从高温传向低温；做功是通过外力对冰做功增加内能。 【答案】放在阳光下晒；用手捂；用酒精灯加热；摩擦（如用粗糙物体摩擦冰）。 做功方式：摩擦（通过克服摩擦力做功，机械能转化为内能，使冰熔化）。 热传递方式：放在阳光下晒（太阳的热辐射）、用手捂（手的热量传递给冰）、用酒精灯加热（火焰的热量传递给冰）。 教材习题02 用打气筒给自行车轮胎打气。打完后摸一摸打气筒的外壁，发现外壁变热了。请用所学的物理知识解释这一现象。 解题方法 分析打气过程中“做功改变内能”和“热传递”的具体体现。 打气时，活塞压缩筒内空气，对空气做功→空气内能增、温度升→通过热传递让筒壁变热；同时，活塞与筒壁摩擦，也会做功生热→共同导致外壁变热 。 【答案】解释打气筒外壁变热：打气时，活塞压缩筒内空气做功，空气内能增大、温度升高，通过热传递使筒外壁变热；活塞与筒壁摩擦做功，也会使筒壁内能增加、温度升高 。 教材习题03 火箭的外壳有一层烧蚀材料，可以有效防止火箭因高温而损坏。想一想，为什么火箭在大气层飞行时温度会升高？ 解题方法 理解“摩擦生热”（做功改变内能 ）在火箭飞行中的体现。 火箭在大气层高速飞行，与空气剧烈摩擦→克服摩擦力做功→机械能转化为内能→火箭外壳温度急剧升高 。 【答案】火箭在大气层飞行温度升高原因：火箭在大气层飞行时，与空气剧烈摩擦，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，使火箭外壳温度升高。 题型一 热机的定义与种类 1．下列运载工具中，不需要利用热机的是（　　） A．喷气式飞机 B．柴油拖拉机 C．纯电动汽车 D．长征系列火箭 【答案】C 【解答】解：热机是利用燃料燃烧释放的热量转化成机械能的装置，喷气式飞机、柴油拖拉机、火箭均需要用到燃料，故都需要用热机；纯电动汽车利用的是电动机，将电能转化为机械能，不属于热机。 故选：C。 2． 2024年9月25日，中国人民解放军向太平洋相关公海海域，成功发射1发携载训练模拟弹头的洲际弹道导弹（如图所示），飞越约1.2万公里，准确落入预定海域。该洲际弹道导弹的发动机是 　热机　 （选填“电动机”或“热机”），工作时将 　化学　 能转化为内能再转化为 　机械　 能。 【答案】热机；化学；机械。 【解答】解：该洲际弹道导弹的发动机工作时将燃料的化学能转化为内能，再将内能再转化为机械能，属于热机。 故答案为：热机；化学；机械。 题型二 内燃机的四个冲程 3．一台单缸四冲程汽油机，在压缩冲程中，气体的温度升高，这是通过 　做功　 的方式增加内能。为了不让汽油机在工作时温度升得太高。在设计制造时，让气缸被水包围着，这是通过 　热传递　 的方式减少气缸内能。用水来冷却气缸是因为水的 　比热容　 较大。 若飞轮转速是1800r/min，该汽油机每秒完成 　60　 个冲程，对外做功 　15　 次。 【答案】解：在汽油机的压缩冲程中，压缩气体时对气体做功，气体的内能增大，气体的温度升高； 此时如果外面被水包围，这样汽缸和水之间就有温度差，热量会从高温的汽缸传向低温的水，汽缸内能就会减小； 因为水的比热容相对较大，所以在质量相同的情况下可以吸收更多的热量； 汽油机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功和排气四个冲程组成，一个工作循环活塞上下往复2次，曲轴转动2周，对外做功一次。 飞轮转速为1800r/min＝30r/s，也就是1s飞轮转动30r，完成60个冲程，对外做功15次。 故答案为：做功；热传递；比热容；60；15。 4．人们在冬天常常搓手取暖，这是通过　做功　 （选填“热传递”或“做功”）的方式来改变物体内能。如图所示，是热机工作冲程中的　排气　 冲程。热机通常用水来作为冷却剂，是利用了水的　比热容较大　 的物理属性。某四冲程汽油机的飞轮转速为6000r/min，则该汽油机1s对外做功　50　 次。 【答案】解：（1）人们在冬天常常搓手取暖，是通过搓手将机械能转化为内能，内能增加，温度升高，手暖和，这是通过做功的方式改变手的内能。 （2）由图可知，进气门关闭，排气门打开，活塞上行，可以判断此冲程为排气冲程； （3）水的比热容比较大，在升高相同的温度需要吸收更多的热量，所以热机通常用水来作为冷却剂； （4）若飞轮转速是6000r/min＝100r/s，表示每秒飞轮转动100圈，要经过200个冲程，对外做功50次； 故答案为：做功；排气；比热容较大；50。 题型三 四冲程的判断 5．如图是小明学习了热机后画的四冲程汽油机某个冲程的示意图，请你根据他画的图中活塞和曲轴的位置、进气门和排气门的开闭情况，可以判断该冲程是（　　） A．吸气冲程，吸入汽缸的是汽油和空气 B．压缩冲程，把机械能转化成内能 C．做功冲程，对外输出动力 D．排气冲程，把废气排出汽缸 【答案】A 【解答】解：进气门打开，排气门关闭．活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸是吸气冲程，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选：A。 6．如图所示是四冲程汽油机的 　压缩　 冲程。工作时需要用水为其冷却，若5kg的水温度升高2℃，则吸收的热量为 　4.2×104　 J。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 【答案】压缩；4.2×104。 【解答】解：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内燃料混合物，温度升高是压缩冲程；若5kg的水温度升高2℃，则吸收的热量为Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×5kg×2℃＝4.2×104J。 故答案为：压缩；4.2×104。 题型四 汽油机 7．如图是某四冲程汽油机顺序被打乱的工作图，下列说法正确的是（　　） A．四个冲程的顺序应该是B→A→D→C B．冲程B的活塞正在往下运动 C．冲程D将内能转化为机械能 D．热机是利用化学能做功的机器 【答案】B 【解答】解：A图中两个气门都关闭，活塞下行，是做功冲程，是内能转化为机械能；B图中进气门打开，活塞下行，为吸气冲程，没有能量的转化；C图中排气门打开，活塞上行，为排气冲程；D图中两个气门关闭，活塞上行，为压缩冲程，机械能转化为内能； 四个冲程正确的顺序是BDAC； 该热机是汽油机，是利用内能做功的机器； 综上所述，B正确。 故选：B。 8．汽油机工作时，在 　做功　 冲程获得动力，其它三个冲程依靠飞轮的惯性来完成。某汽油机飞轮的转速为3000r/min，则1s内汽油机对外做功 　25　 次。 【答案】做功；25。 【解答】解：汽油机工作时，只有做功冲程获得动力； 汽油机转速3000r/min，则1s钟转：50r/s，做功次数：25次。 故答案为：做功；25。 题型五 柴油机 9．若让一台正在正常开动的柴油机停止转动，一般应对它进行的操作是（　　） A．断开它的电路，停止给它供电 B．关停它的油路，停止给它供油 C．以上两种方法都可以 D．以上两种方法都不行 【答案】B 【解答】解：在压缩冲程末尾，喷油嘴会喷出雾状柴油，柴油燃烧，然后内能转化为机械能，对外做功，要想让一台正在正常开动的柴油机停止转动，需要停止供油即可，断开它的电路，停止给它供电，柴油机也可以工作，不能停止转动，故ACD错误，B正确。 故选：B。 10．汽油机和柴油机都属于内燃机，做功冲程都将　内能　 转化为机械能，但它们也存在很多不同点，汽油机的点火方式为　点燃式　 。 【答案】内能；点燃式。 【解答】解：（1）热机的做功冲程是将内能转化为机械能；压缩冲程是将机械能转化为内能； （2）汽油机是点燃式，柴油机是压燃式。 故答案为：内能；点燃式。 题型六 汽油机与柴油机的异同 11．下面关于汽油机与柴油机的说法中，正确的是（　　） A．汽油机与柴油机在吸气冲程吸入的燃料相同 B．柴油机和汽油机采用的点火方式相同 C．柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞 D．柴油机的效率比汽油机低 【答案】C 【解答】解： A、在吸气冲程中，汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合气体，柴油机吸入汽缸的是空气，故A错误； B、在压缩冲程末，汽油机中火花塞打出的电火花点燃汽油和空气的混合气体，柴油机中喷油嘴喷出的雾状柴油遇到高温高压的空气被点燃，故B错误； C、柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞，故C正确； D、在做功冲程中，柴油机里燃气的压强比汽油机的大，所以柴油机的效率比汽油机高，故D错误。 故选：C。 12．关于柴油机与汽油机的区别，下面叙述错误的是（　　） A．柴油机的汽缸顶部有一个喷油嘴而没有火花塞 B．柴油机在吸气冲程中吸入的是空气 C．柴油机可应用于轮船 D．汽油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高 【答案】D 【解答】解：A、汽油机与柴油机的结构上不同：汽油机顶部是个火花塞，柴油机的顶部是喷油嘴，故A正确； B、工作过程中，柴油机吸入气缸的是空气，故B正确； C、柴油机比较笨重，可应用于轮船，故C正确； D、一般柴油机的压缩比比汽油的大得多，且气缸内柴油燃烧要比汽油燃烧更充分，所以柴油机的效率更高一些，故D错误。 故选：D。 题型七 内燃机工作循环的计算 13．一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r/min，则该汽油机每秒钟内完成的冲程数和做功的次数分别是（　　） A．40和10 B．20和20 C．10和10 D．40和20 【答案】A 【解答】解：内燃机完成四个冲程，飞轮转2转，对外做功1次，1200r/min＝20r/s，即每秒完成10个工作循环，40个冲程，做功10次，所以B、C、D不符合题意； 故选：A。 14．汽油机是热机的一种，如图甲所示是一台单缸四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此冲程的能量转化情况与 　乙　 （选填“乙”或“丙”）图相同，如果此汽油机每秒内对外做功10次，飞轮的转速为 　1200　 r/min。 【答案】乙；1200。 【解答】解：（1）图甲所示冲程中，进气门和排气门关闭，活塞向下运动，火花塞产生电火花，故此冲程为汽油机的做功冲程，在此过程中，燃气的内能转化为活塞的机械能；图乙中，高温水蒸气将塞子冲出时，将内能转化为机械能；图丙中，活塞压缩筒内气体，机械能转化为内能，使气体内能增加，温度升高。对比三图所示情景的能量转化情况可知，甲冲程的能量转化情况与乙图所示情景的能量转化相同； （2）汽油机的一个工作循环中，经历四个冲程，飞轮转动两周，对外做功一次， 因为该汽油机每秒内对外做功10次，所以飞轮每秒转动20周，则飞轮的转速为：20r/s＝1200r/min。 故答案为：乙；1200。 15．一台四缸四冲程的内燃机，活塞面积是100cm2，冲程是0.3m。在第三冲程，活塞所受平均压强是5×105Pa，在这个冲程中，活塞受到的推力是多大？燃气所做的功是多少？如果飞轮转速是3000r/min，这台内燃机燃气做功的功率是多大。 【答案】（1）活塞受到的推力为5000N； （2）一个做功冲程中燃气所做的功为1500J （3）该汽油机的功率为1.5×105W。 【解答】解：（1）由公式p可得，活塞受到的推力为： F＝pS＝5×105Pa×100×10﹣4m2＝5000N； （2）一个做功冲程中燃气所做的功为：W＝Fs＝5000N×0.3m＝1500J； （3）汽油机在一个工作循环中，飞轮转动两周，对外做功一次，该汽油机的飞轮转速为：3000r/min＝50r/s，即该汽油机1s做功25次， 对一个气缸来说，在1s内燃气对活塞做的功为：W′＝W×25＝1500J×25＝37500J； 由于该汽油机有4个气缸，在1s内燃气对活塞做的总功为： W总＝4W′＝4×375000J＝1.5×105J， 则发动机最大输出功率的功率为： P1.5×105W。 答：（1）活塞受到的推力为5000N； （2）一个做功冲程中燃气所做的功为1500J （3）该汽油机的功率为1.5×105W。 题型八 燃料热值的概念 16．在跨学科实践活动中，小晋调查“家用燃料的变化与合理使用”时发现，我国近几十年家用燃料由柴草、煤炭发展至天然气。使用天然气作为家用燃料主要是因为天然气的（　　） A．内能较大 B．热值较大 C．密度较小 D．比热容较大 【答案】B 【解答】解：天然气的热值较大，完全燃烧相同质量的天然气和其他燃料相比，天然气放出的热量多。 故选：B。 17．如图所示，长征二号F遥十七运载火箭搭载神舟十七号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，长征二号F遥十七运载火箭选用偏二甲肼为燃料，这是因为偏二甲肼具有较大的 　热值　 ；在发射架下方的池子里储存大量的水，原因是水的 　比热容　 比较大，升温时会吸收较多的热量，然后在汽化时又吸收热量，保护火箭发射架不被高温毁坏。 【答案】热值；比热容。 【解答】解：运载火箭用偏二甲肼为燃料是因为它有较大的热值，完全燃烧相同质量的偏二甲肼和其它燃料，偏二甲肼释放的内能较多。 因为水的比热容较大，在相同条件下，可以吸收更多的热，从而保护发射塔不被高温烧毁。 故答案为：热值；比热容。 题型九 热值的简单计算 18．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．实验过程中，液体的比热容不变，燃料的热值不变 D．由丁得，燃料1和燃料2的热值之比为3：4 【答案】D 【解答】解：A．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，需要选择甲、乙两图进行实验，故A正确； B．为了比较两种液体的吸热能力的大小，需要燃烧同种燃料，加热不同的液体，且液体的质量相同，在加热时间相同时，根据转换法可知，通过温度计的示数高低进而判断两种比热容的大小关系，需要选择甲、丙两图进行实验，故B正确； C．比热容是物质的一种特性，各种物质都有自己的比热容，某种物质的比热容与物质的质量和体积大小无关；燃料的热值是燃料的一种特性，与燃料的质量和体积V无关，故C正确； D．根据图丁可知，燃料燃烧完时，燃料1燃烧了tmin，燃料2燃烧了2tmin，且甲图中液体温度变化量为2T0，乙图中液体温度变化量为1.5T0，不计热量损失，且两杯液体的质量、比热容均相同，根据公式Q＝cmΔt可知，二者放出的热量之比为；燃料的质量相同，根据公式Q＝qm可知，燃料1与燃料2的热值之比为q1：q2＝Q1：Q2＝4：3，故D错误。 故选：D。 19．小明家的燃气热水器将100kg的水由20℃加热到50℃，水吸收热量为 　1.26×107　 J；若不计热损失，需要消耗 　0.3　 kg的天然气。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），q天然气＝4.2×107J/kg。洗澡后小明发现，浴室里热水器的两根水管中，有一根表面布满水珠，另一没有水珠，你认为布满水珠的水管中通的是 　冷　 （“热”或“冷”）水。 【答案】1.26×107；0.3；冷 【解答】解：水吸收的热量为：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×100kg×（50﹣20）℃＝1.26×107J； 不计热损失，据Q放＝mq得，需要消耗的天然气的质量 洗澡后，热的水蒸气遇到冷的水管液化成小水珠附在水管表面上，所以表面布满水珠的是冷水管，没有水珠的是热水管。 故答案为：1.26×107；0.3；冷。 20．中国探索火星探测器“天问一号”的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。火箭发射探测器时带了3×104kg液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是 　4.2×1012　 J，可以将 　1.25×107　 kg初温为20℃的水加热至沸腾。使用液态氢做燃料的原因是氢的 　热值　 大。[q氢＝1.4×108J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃），当地大气压为1标准大气压，不计热量损失]。 【答案】4.2×1012：1.25×107；热值。 【解答】解：（1）3×104kg氢完全燃烧放出的热量： Q放＝m氢q氢＝3×104kg×1.4×108J/kg＝4.2×1012J； （2）由Q放＝Q吸＝cmΔt可知，水的质量为：m水1.25×107kg。 （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燃料时，液态氢可以释放出更多的热量。 故答案为：4.2×1012：1.25×107；热值。 21．一个简易的太阳能热水器，它的主要部分是一个敞口水箱，水箱内水深0.5m，水的质量为200kg。在阳光照射下，水的温度从20℃上升到70℃。水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），这些热量如果由某种燃油来提供，不计热损失，需完全燃烧1.2L这种燃油，已知这种燃油的密度为0.7×103kg/m3。求： （1）水吸收的热量是多少？ （2）1.2L这种燃油的质量是多少。（1L＝1×10﹣3m3） （3）这种燃油的热值为多少J/kg？ 【答案】（1）水吸收的热量是4.2×107J； （2）1.2L这种燃油的质量是0.84kg； （3）这种燃油的热值为5×107J/kg。 【解答】解：（1）水吸收的热量： Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×200kg×（70℃﹣20℃）＝4.2×107J； （2）由ρ可知，燃油的质量为： m＝ρ油V＝0.7×103kg/m3×1.2×10﹣3m3＝0.84kg； （3）不计热损失，Q吸＝Q放＝4.2×107J，根据Q放＝mq可知，这种燃油的热值为： q5×107J/kg。 答：（1）水吸收的热量是4.2×107J； （2）1.2L这种燃油的质量是0.84kg； （3）这种燃油的热值为5×107J/kg。 题型十 比较不同燃料的热值大小 22．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m表示，燃料充分燃尽时水升高的温度用Δt表示（水未沸腾）（　　） A．若m相同，Δt越小，燃料的热值越大 B．若Δt相同，m越大，燃料的热值越大 C．若的值越大，燃料的热值越小 D．若的值越大，燃料的热值越小 【答案】C 【解答】解：燃料的热值大小不能直接测量，需要通过水吸收热量的多少来体现燃料燃烧放出热量的多少，而水吸收热量的多少跟水的质量和升高的温度有关， 不考虑热量损失是，液体吸收的热量Q吸＝Q放， 根据题意可知，液体吸收的热量Q吸＝c水m水Δt，燃料完全燃烧放出的热量Q放＝mq， 则c水m水Δt＝mq， 解得：q； A、若m相同，Δt越小，由q可知，燃料的热值越小，故A错误； B、若Δt相同，m越大，由q可知，燃料的热值越小，故B错误； C、若m与Δt的比值越大，即Δt与m的比值越小，由q可知，燃料的热值越小，故C正确； D、即Δt与m的比值越大，由q可知，燃料的热值越大，故D错误。 故选：C。 23．为了“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”，小华设计如图甲、乙所示的实验：实验有以下四方面：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。其中要求相同的有 　①②　 （填序号）；通过比较 　温度变化量　 （燃烧时间/温度变化量）来比较两种燃料放出热量多少。实验结束后画出水的温度随时间变化的关系图像如图丙所示，则燃料1与燃料2的热值之比为 　4：3　 。 【答案】①②；温度变化量；不变。 【解答】解：控制加热的液体质量、种类以及燃料的质量一致，让燃料完全燃烧，比较液体温度的变化量，变化量越大的说明燃料的热值越大，所以填①②；据图可知，燃料1完全燃烧完水升高的温度为 Δt1＝100℃﹣20℃＝80℃ 燃料2完全燃烧完水升高的温度为 Δt1＝80℃﹣20℃＝60℃则燃料1与燃料2的热值之比为 。故答案为：①②；温度变化量；不变。 24．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，烧杯内液体的质量都是500g，烧杯内液体的初温都是20℃。 （1）为了比较不同物质吸热升温的特点： ①应选择　甲、丙　 两图进行实验。 ②实验时，不同物质吸热的多少应相等，可通过　加热时间　 来控制。 ③液体b温度升高40℃，液体b吸收热量　4.2×104　 J。（cb＝2.1×103J/（kg•℃）） （2）为了比较不同燃料的热值： ①应选择　甲、乙　 两图进行实验。 ②燃料1完全燃料可放出　3.0×105　 J。（q1＝3.0×107J/kg） ③小明利用选好的装置进行实验，同时点燃燃料后，对两只烧杯内的液体加热，记录燃烧相同时间液体升高的温度。小明设计的方案存在明显的缺陷，请简要说明正确的实验方案：　点燃两种燃料给烧杯内的液体加热，直至它们完全燃烧，记录并比较两温度计示数的变化　 。 【答案】（1）①甲、丙；②加热时间；③4.2×104；（2）①甲、乙；②3.0×105；③点燃两种燃料给烧杯内的液体加热，直至它们完全燃烧，记录并比较两温度计示数的变化。 【解答】解：（1）①由图可知，甲、丙两实验燃料相同，被加热的液体质量相同而种类不同，因此可以用甲、丙两实验比较不同物质的吸热升温的特点； ②因为加热时间能反映物质吸收热量的多少，所以不同液体吸热的多少是通过加热时间来反映的； ③根据Q＝cmΔt可知，液体b温度升高40℃，液体b吸收热量Qb＝cbmΔt＝2.1×103J/（kg•℃）×0.5kg×40℃＝4.2×104J； （2）①由图可知，甲、乙两图被加热的水相同、加热用的燃料不同，可用甲、乙两图进行实验，比较不同燃料的热值； ②10g燃料1完全燃烧放出的热量为：Q放＝mq＝0.01kg×3.0×107J/kg＝3.0×105J； ③改进的方案为：点燃两种燃料给烧杯内的液体加热，直至它们完全燃烧，记录并比较两温度计示数的变化。 故答案为：（1）①甲、丙；②加热时间；③4.2×104；（2）①甲、乙；②3.0×105；③点燃两种燃料给烧杯内的液体加热，直至它们完全燃烧，记录并比较两温度计示数的变化。 知识导图记忆 知识目标复核 1．知道常见的热机——内燃机工作过程。 2．从能量转化的角度认识燃料的热值。 3．通过实验，进一步比较不同燃料的热值大小。 一、单选题 1．下列事例中在改变物体内能的方式上与其他三项不同的是（　　） A．搓手取暖 B．玩滑梯，臀部发热 C．放大镜聚光烤焦纸片 D．压缩空气温度升高 【答案】C 【详解】搓手取暖和玩滑梯时臀部发热，都是克服摩擦做功使物体的内能增加；放大镜聚光烤焦纸片，是通过热传递使纸的内能增加；压缩空气温度升高，是通过做功的方式使筒内空气的内能增加；由此可知，其它三项在改变物体内能的方式上是不同的是C，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 2．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3.0×107J/kg，完全燃烧2kg焦炭能放出6.0×107J的热量 【答案】D 【详解】A．燃料的热值与燃料的种类有关，与燃料的燃烧程度无关，故A错误； B．根据Q=mq可知，燃料完全燃烧放出的热量与热值、质量有关，燃料的热值越小，质量未知，则完全燃烧放出的热量无法比较，故B错误； C．一瓶酒精用去三分之一后，剩余酒精的质量减小，热值不变，故C错误； D．焦炭的热值是3.0×107J/kg，根据Q=mq可知，完全燃烧2kg焦炭放出的热量为 故D正确。 故选D。 3．在标准状态下氢气热值是，又可表示为。由此可得出（   ） A．氢气的热值是氢气的2倍 B．标准状态下体积为的氢气完全燃烧放出的热量为 C．若氢气燃烧不充分，其热值会变小 D．火箭使用液态氢作燃料，是因为液态氢的热值大 【答案】D 【详解】A．热值是燃料的一种特性，其大小只取决于燃料的种类，与燃料的质量无关。也就是说不管氢气质量是 2kg 还是 1kg，其热值是固定不变的，并不会因为质量倍数关系而改变。故A错误。 B．在标准状态下氢气热值是，这意味着标准状态下体积为的氢气完全燃烧放出的热量为，而不是。故B错误。 C．热值的大小仅仅取决于燃料的种类，与燃烧是否充分没有关系。即便氢气燃烧不充分，它的热值依然不变。故C错误。 D．火箭使用液态氢作燃料，这是因为液态氢的热值大。当完全燃烧相同质量的燃料时，液态氢能够放出更多的热量，故D正确。 故选D 。 4．下列关于汽油机和柴油机的说法，正确的是（　　） A．柴油机的工作过程分为吸气、压缩、排气三个冲程 B．汽油机和柴油机都属于内燃机 C．汽油机比柴油机笨重 D．汽油机的功率比柴油机的大 【答案】B 【详解】A．柴油机的工作过程分为吸气、压缩、做功、排气四 个冲程，故A错误； B．柴油机和汽油机都是利用内能做功的机器，都是热机，因为燃料都是在气缸内燃烧，又都叫做内燃机，故B正确； CD．柴油机一般比较笨重，功率相对较大，常用于配置卡车、大型拖拉机等；汽油机比柴油机较轻巧，常用于小型汽车等，故CD错误。 故选B。 5．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。下列说法正确的是（　　）    A．比较不同燃料燃烧放出热量，可以选择甲、乙两图 B．比较不同燃料燃烧放出热量，可以选择甲、丙两图 C．比较不同液体吸热升温现象，可以选择甲、乙两图 D．比较不同液体吸热升温现象，可以选择乙、丙两图 【答案】A 【详解】AB．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A正确，B错误； CD．比较两种液体的比热容，必须控制燃料的种类相同，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CD错误。 故选A。 6．2024年9月25日力箭一号遥四运载火箭在我国酒泉卫星发射中心发射升空，将搭载的中科卫星01星、02星，吉林一号SARO1A星，云遥一号21星、22星等5颗卫星顺利送入预定轨道。下列说法正确的是（　　） A．火箭应该选用热值小的燃料 B．在升空过程中，随着液态氢质量的减少，液态氢的热值也减小 C．火箭内的燃料燃烧时，将化学能转化为内能 D．火箭飞入太空后，当太空温度很低时，火箭的内能为零 【答案】C 【详解】A．火箭升空需要的能量多，消耗相同质量的燃料，燃料热值越大，放热越多，火箭应该选用热值大的燃料，故A错误； B．热值是燃料的特性，与燃料质量和燃烧程度无关，所以随着液态氢质量的减少，液态氢的热值不变，故B错误； C．燃料燃烧时，消耗化学能，获得内能，将化学能转化为内能，故C正确； D．一切物体都有内能，火箭飞入太空后，温度降低，仍有内能，故D错误。 故选C。 7．如图所示，是小滨在学校科技节中制作的一个“冲天炮”，他将一个空易拉罐的底部钻一个小孔，往易拉罐里喷少量酒精，用手拿着这个“冲天炮”对着前方点燃的打火机靠近易拉罐底部的小孔，纸杯就会“冲天”飞出去。下列说法正确的是（　　） A．酒精燃烧时，将化学能全部转化为内能 B．纸杯飞出去的过程的能量转化，与内燃机的吸气冲程相同 C．纸杯飞出去时，易拉罐内气体的内能减小 D．纸杯飞出去时，易拉罐对纸杯做了功 【答案】C 【详解】A．酒精燃烧时，除了将酒精的化学能转化为化学能，还会转化为光能，故A错误； B．纸杯飞出去的过程，燃气的内能转化为纸杯的机械能，相当于内燃机的做功冲程，故B错误； CD．纸杯飞出去时，酒精燃烧产生的燃气对纸杯做功，易拉罐内气体的内能减小，温度降低，故C正确，D错误。 故选C。 8．对于图中所示的四幅图，下列说法中正确的是（　　） A．甲图中软木塞飞出时，管内水蒸气的内能增加 B．乙图中两个压紧的铅块能吊起钩码，主要是因为分子间存在引力 C．丙图中活塞向上运动是内燃机的做功冲程 D．丁图中小朋友下滑时，内能转化为机械能 【答案】B 【详解】A．甲图中软木塞飞出时，管内水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能减少，故A错误； B．分子间既有引力也有斥力；乙图中两个压紧的铅块能吊起钩码，主要是因为分子间存在引力，故B正确； C．丙图中活塞向上运动时，进气门关闭，排气门打开，是内燃机的排气冲程，故C错误； D．丁图中小朋友下滑时，身体和滑梯摩擦生热，机械能转化为内能，故D错误。 故选B。 9．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。手推杆入筒的过程中，筒内密封气体的（    ） A．质量变小 B．质量变大 C．内能减小 D．内能增大 【答案】D 【详解】AB．手推杆入筒的过程中，空气体积减小，质量不变，故AB不符合题意。 CD．手推杆入筒的过程中，筒内密封气体的分子数不变，对空气做功，空气内能增大，温度升高，分子动能增大，故D符合题意，C不符合题意。 故选D。 二、填空题 10．如图所示，小明在校园科技节中展示了自己的作品。在塑料瓶内装入少量的液态乙醚，待乙醚气体充满整个塑料瓶后，启动电子打火器，活塞瞬间向前飞出一段距离，同时闻到了乙醚的气味。“闻到气味”属于 现象；乙醚燃烧是化学能转化为 能的过程；活塞飞出的过程相当于热机的 冲程。 【答案】 扩散 内 做功 【详解】[1]闻到了乙醚的气味，这是扩散现象，说明乙醚分子不停地做无规则运动进入空气中。 [2]燃料燃烧过程中将化学能转化为内能。 [3]热机的四个冲程包括：吸气、压缩、做功、排气；其中做功冲程中燃料燃烧产生的高温高压燃气推动活塞做功，与本实验中乙醚燃烧产生的高温高压燃气把活塞推出瓶口的原理是一样的。 11．妈妈开车带小明去南湖公园游玩，到达南湖公园后，油箱里的汽油没有发生变化的是 （选填序号“①质量；②密度；③热值”）。若完全燃烧10kg汽油对外做功1.61×108J，则效率为 。（q汽油=4.6×107J/kg） 【答案】 ②③ 35% 【详解】[1]汽油机工作一段时间后，油箱里的汽油的多少发生了变化，所以汽油的质量变小了，但是汽油这种物质的种类没有发生变化，所以汽油的密度和热值都没有发生变化，故选②③。 [2]完全燃烧10kg汽油放出热量为 汽油机效率为 12．若可燃冰的热值为，完全燃烧1m3的可燃冰可放出的热量是 J，这些热量有60%被水吸收，可把 kg的水从20℃加热到80℃。[水的比热] 【答案】 【详解】[1]完全燃烧1m3的可燃冰可放出的热量 Q放=Vq=1m3×4.2×109J/m3=4.2×109J [2]水吸收的热量 Q吸=60%×Q放=60%×4.2×109J=2.52×109J 加热水的质量 13．“可燃冰”是一种新型能源。同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的 很大。以10倍的关系粗略计算，1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为 J，这些热量可以使 kg的水从20℃加热至100℃。[，]。 【答案】 热值 1250 【详解】[1]同等条件下，相同质量的煤气和可燃冰，可燃冰完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，由可知，“可燃冰”的热值大。 [2]可燃冰的热值是煤气热值的10倍，“可燃冰”的热值为 1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为 [3]由得，水的质量 14．甲内燃机飞轮的转速为2400r/min，1s内对外做功的次数是 次；乙内燃机1s内完成60个冲程，则飞轮的转速为 r／min；乙内燃机在吸气冲程里吸进汽缸的只有空气，则乙内燃机是 （选填“汽油机”或“柴油机”）。 【答案】 20 1800 柴油机 【详解】[1][2]内燃机，四个冲程为一个工作循环，飞轮转两转，做功一次；甲内燃机飞轮的转速为2400r/min=40r/s，1s内飞轮转40转，1s内对外做功的次数是20次；乙内燃机1s内完成60个冲程，则飞轮的转速为。 [3]汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合气体，柴油机吸入气缸的只有空气；乙内燃机在吸气冲程里吸进汽缸的只有空气，则乙内燃机是柴油机。 15．为全面推进“乡村振兴”工程，加快农业农村绿色发展，丰润区部分农村地区已经使用上了煤气烧水煮饭，将2kg的水由20℃加热至100℃，水吸收的热量是 J；若此过程的热效率为40%，则消耗煤气 。[水的密度为，水的比热容为，煤气热值为] 【答案】 6.72×105 0.042 【详解】[1]将2kg的水由20℃加热至100℃，水吸收的热量是 [2]若此过程的热效率为40%，则燃烧燃料放出的热量为 则消耗煤气的体积为 三、实验题 16．为了比较两种未知燃料的热值以及两种未知液体的比热容的大小，小明同学设计的实验如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体初温相同。当燃料燃烧完时（烧杯内的液体均未沸腾），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 （选填“质量”或“体积”）必须相同。 (2)比较不同液体的比热容，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，有ca cb（选填“＞”、“＝”或“＜”）。 (3)比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，燃料1的热值q1与燃料2的燃料值q2，有q1 q2（选填“＞”、“＝”或“＜”）。 (4)若在研究不同燃料热值的实验中记录数据如表： 燃料 加热前液体温度/℃ 燃料燃尽时液体温度/℃ 燃料的热值/（J/kg） 1 15 35 2.4×106 2 15 25 根据表中数据计算：燃料2的热值是 。通过实验得到的燃料热值与实际相比要偏 （填“大”或“小”燃料不能完全燃烧或燃烧放出热量大于液体吸收热量）。 【答案】(1)质量 (2) 甲、丙 < (3) 甲、乙 > (4) 1.2×106 小 【详解】（1）根据控制变量法的要求， 在探究两种未知燃料的热值的实验中，需使用不同的燃料加热质量相等的两种液体；在探究两种未知液体的比热容的大小在实验中，需用相同的燃料加热质量相同的不同液体，所以实验中三个烧杯中a、b液体的质量必须相等。 （2）[1]比较不同液体的比热容的实验中，需用相同的燃料加热不同液体，根据图可知，应选甲、丙两图。 [2]由题意可知，a、b两种液体的初温相等，末温T甲>T丙，所以两种液体的温度变化为Δt甲>Δt丙；甲、丙燃料相同，燃料燃烧完时所用时间相同即两种液体吸收的热量相等；根据Q=cmΔt可知，在质量、吸热热量相同时，由于Δt甲>Δt丙，所以ca<cb。 （3）[1]为了比较热值大小，要用不同的燃料，加热质量相同的同一种液体，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，故应选择甲、乙两图进行实验。 [2]由题意知，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）[1]完全燃烧的燃料质量相等，甲、乙两图中质量相等的液体a升高的温度之比为T甲∶T乙=(35℃-15℃)∶(25℃-15℃)=2∶1 不计热量损失，有m燃料q=cm液体Δt 在m燃料、c、m液体相等时，q与Δt成正比，由于所以T甲∶T乙=2∶1，所以燃料1、2的热值之比为q1∶q2=2∶1，由于燃料1的热值为2.4×106 J/kg，所以燃料2的热值为 [2]因燃料不能完全燃烧，且存在热散失，燃料燃烧放出的热量没有全部被液体吸收，所以测得的热值会偏小。 四、计算题 17．下图是某太阳能热水器，向其中注入50kg的水，阳光照射一段时间后，水温从 10℃升高到50℃。求: (1)这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少？[c水=4.2×103J/（kg•℃）] (2)如果这段时间该太阳能热水器的效率是30%，则这段时间热水器接收到太阳辐射的热量是多少? (3)若用煤燃烧来提供太阳辐射的热量，需完全燃烧多少千克煤? [q煤=3.5×107J/kg] 【答案】(1) (2) (3)0.8kg 【详解】（1）水吸收的热量 （2）由知道，这段时间热水器接收到太阳辐射的热量 （3）由知道，完全燃烧煤的质量 18．用酒精灯给质量为0.8kg的水加热，当水的温度升高50℃时，消耗了10g酒精。[水的比热容为，酒精的热值为] (1)0.8kg的水温度升高50℃，需要吸收多少J热量? (2)10g酒精完全燃烧放出多少J的热量? (3)此酒精的加热效率是多少? 【答案】(1) (2) (3)56% 【详解】（1）0.8kg的水温度升高50℃，需要吸收的热量 （2）10g酒精完全燃烧放出的热量 （3）此酒精的加热效率 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第10讲 机械能与内能的相互转化 内容导航——预习三步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 练习题 讲典例：教材习题学解题、快速掌握解题方法 练题型 强知识：10大核心题型精准练 第二步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第三步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1 做功——改变内能的另一种方式 1、做功：对物体做功，物体的内能增加；物体对外做功内能减少。 2、做功使物体的内能改变的实质：其他形式的能量（如机械能）与内能之间的相互转化。 3、物体内能的改变方式：做功和热传递。 （1）做功和热传递在改变物体的内能上是等效的；   （2）做功和热传递在本质上是不同的：做功使物体的内能改变，是其他形式的能量和内能之间的转化（不同形式能量间的转化）；热传递使物体的内能改变，是物体间（或物体不同部分）内能的转移（同种形式能量的转移）。 知识点二：热机 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。 （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、汽油机 （1）构造：进气门、排气门、气缸、火花塞、曲轴、连杆等。  （2）工作原理：在气缸内燃烧汽油，生成高温高压的燃气〔化学能→内能〕，使燃气推动活塞做功〔内能 →机械能〕。 （3）冲程：活塞在往复运动中从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程。 （4）汽油机的工作流程：内燃机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作的。 ①吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸； ②压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内燃料混合物，温度升高； ③做功冲程：在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功； ④排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。 （5）工作过程中能量的转化：①压缩冲程：机械能→内能；②做功冲程：先是化学能→内能，再由内能→机械能； （6）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： （1）构造：与汽油机相似，区别在于柴油机顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。  （2）工作原理：与汽油机相同。 （3）工作过程：与汽油机相似。 （4）柴油机启动时也要靠外力使飞轮和曲轴转动起来。 （5）特点与应用： 特点：柴油比汽油便宜，但柴油机比较笨重。  应用：载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船以及发电机。 知识点三：燃料的热值 1、热值概念：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，符号时q。 （1）对于气体燃料而言，热值的定义是1m3的某种燃料完全燃烧时放出的热量。 （2）热值是燃料的一种属性，同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值不同。 （3）热值单位：焦/千克（J/kg），读作焦每千克。 （4）热值的物理意义：热值表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出的热量的多少，如木炭的热值为3.40×107J/kg。 2、热值的计算公式：Q=mq M——燃料的质量——单位千克（kg）； q——燃料的热值——单位焦/千克（J/kg）； Q——燃烧放出的热量——单位焦耳（J）。 3、比较不同燃料的热值大小 （1）准备实验器材：‌需要准备铁架台、‌石棉网、‌烧杯、‌温度计各两只，‌以及适量的水和两种不同的燃料（‌如酒精和汽油）‌。‌ （2）设置实验装置：‌按照实验装置图依次将燃料盒、‌石棉网、‌烧杯、‌温度计自下而上固定好。‌ （3）控制变量：‌确保两种燃料的质量相同，‌燃烧的时间相同，‌加热相同质量的同种液体。‌ 进行实验：‌在两个烧杯中倒入质量相同、‌初温相同的水；‌在燃料盒中倒入质量相等的适量酒精和汽油；‌分（4）别点燃酒精和汽油，‌加热烧杯内的水，‌直到燃料燃尽。‌记录数据：‌燃料燃尽后，‌记录两烧杯内水升高的温度△t。‌ （5）分析结果：‌比较两装置中烧杯内水升高的温度△t，‌升高的温度越高，‌表明水吸收的热量越多，‌进而表明燃料的放热能力越强。‌ 教材习题01 给你一块冰，你能用哪些方法使其熔化？这些方法中，哪些是采用做功方式？哪些是采用热传递方式？ 解题方法 区分改变物体内能的两种方式，分析使冰熔化的不同手段对应哪种方式。 先列举让冰熔化的方法，再判断：热传递是热量从高温传向低温；做功是通过外力对冰做功增加内能。 教材习题02 用打气筒给自行车轮胎打气。打完后摸一摸打气筒的外壁，发现外壁变热了。请用所学的物理知识解释这一现象。 解题方法 分析打气过程中“做功改变内能”和“热传递”的具体体现。 打气时，活塞压缩筒内空气，对空气做功→空气内能增、温度升→通过热传递让筒壁变热；同时，活塞与筒壁摩擦，也会做功生热→共同导致外壁变热 。 教材习题03 火箭的外壳有一层烧蚀材料，可以有效防止火箭因高温而损坏。想一想，为什么火箭在大气层飞行时温度会升高？ 解题方法 理解“摩擦生热”（做功改变内能 ）在火箭飞行中的体现。 火箭在大气层高速飞行，与空气剧烈摩擦→克服摩擦力做功→机械能转化为内能→火箭外壳温度急剧升高 。 题型一 热机的定义与种类 1．下列运载工具中，不需要利用热机的是（　　） A．喷气式飞机 B．柴油拖拉机 C．纯电动汽车 D．长征系列火箭 2． 2024年9月25日，中国人民解放军向太平洋相关公海海域，成功发射1发携载训练模拟弹头的洲际弹道导弹（如图所示），飞越约1.2万公里，准确落入预定海域。该洲际弹道导弹的发动机是 　 　 （选填“电动机”或“热机”），工作时将 　 能转化为内能再转化为 　 　 能。 题型二 内燃机的四个冲程 3．一台单缸四冲程汽油机，在压缩冲程中，气体的温度升高，这是通过 　 　 的方式增加内能。为了不让汽油机在工作时温度升得太高。在设计制造时，让气缸被水包围着，这是通过 　 　 的方式减少气缸内能。用水来冷却气缸是因为水的 　 　 较大。 若飞轮转速是1800r/min，该汽油机每秒完成 　 个冲程，对外做功 　 　 次。 4．人们在冬天常常搓手取暖，这是通过　 　 （选填“热传递”或“做功”）的方式来改变物体内能。如图所示，是热机工作冲程中的　 　 冲程。热机通常用水来作为冷却剂，是利用了水的　 　 的物理属性。某四冲程汽油机的飞轮转速为6000r/min，则该汽油机1s对外做功　 　 次。 题型三 四冲程的判断 5．如图是小明学习了热机后画的四冲程汽油机某个冲程的示意图，请你根据他画的图中活塞和曲轴的位置、进气门和排气门的开闭情况，可以判断该冲程是（　　） A．吸气冲程，吸入汽缸的是汽油和空气 B．压缩冲程，把机械能转化成内能 C．做功冲程，对外输出动力 D．排气冲程，把废气排出汽缸 6．如图所示是四冲程汽油机的 　 　 冲程。工作时需要用水为其冷却，若5kg的水温度升高2℃，则吸收的热量为 　 　 J。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 题型四 汽油机 7．如图是某四冲程汽油机顺序被打乱的工作图，下列说法正确的是（　　） A．四个冲程的顺序应该是B→A→D→C B．冲程B的活塞正在往下运动 C．冲程D将内能转化为机械能 D．热机是利用化学能做功的机器 8．汽油机工作时，在 　 　 冲程获得动力，其它三个冲程依靠飞轮的惯性来完成。某汽油机飞轮的转速为3000r/min，则1s内汽油机对外做功 　 　 次。 题型五 柴油机 9．若让一台正在正常开动的柴油机停止转动，一般应对它进行的操作是（　　） A．断开它的电路，停止给它供电 B．关停它的油路，停止给它供油 C．以上两种方法都可以 D．以上两种方法都不行 10．汽油机和柴油机都属于内燃机，做功冲程都将　 　 转化为机械能，但它们也存在很多不同点，汽油机的点火方式为　 　 。 题型六 汽油机与柴油机的异同 11．下面关于汽油机与柴油机的说法中，正确的是（　　） A．汽油机与柴油机在吸气冲程吸入的燃料相同 B．柴油机和汽油机采用的点火方式相同 C．柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞 D．柴油机的效率比汽油机低 12．关于柴油机与汽油机的区别，下面叙述错误的是（　　） A．柴油机的汽缸顶部有一个喷油嘴而没有火花塞 B．柴油机在吸气冲程中吸入的是空气 C．柴油机可应用于轮船 D．汽油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高 题型七 内燃机工作循环的计算 13．一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r/min，则该汽油机每秒钟内完成的冲程数和做功的次数分别是（　　） A．40和10 B．20和20 C．10和10 D．40和20 14．汽油机是热机的一种，如图甲所示是一台单缸四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此冲程的能量转化情况与 　 　 （选填“乙”或“丙”）图相同，如果此汽油机每秒内对外做功10次，飞轮的转速为 　 　 r/min。 15．一台四缸四冲程的内燃机，活塞面积是100cm2，冲程是0.3m。在第三冲程，活塞所受平均压强是5×105Pa，在这个冲程中，活塞受到的推力是多大？燃气所做的功是多少？如果飞轮转速是3000r/min，这台内燃机燃气做功的功率是多大。 题型八 燃料热值的概念 16．在跨学科实践活动中，小晋调查“家用燃料的变化与合理使用”时发现，我国近几十年家用燃料由柴草、煤炭发展至天然气。使用天然气作为家用燃料主要是因为天然气的（　　） A．内能较大 B．热值较大 C．密度较小 D．比热容较大 17．如图所示，长征二号F遥十七运载火箭搭载神舟十七号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，长征二号F遥十七运载火箭选用偏二甲肼为燃料，这是因为偏二甲肼具有较大的 　 　 ；在发射架下方的池子里储存大量的水，原因是水的 　 　 比较大，升温时会吸收较多的热量，然后在汽化时又吸收热量，保护火箭发射架不被高温毁坏。 题型九 热值的简单计算 18．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．实验过程中，液体的比热容不变，燃料的热值不变 D．由丁得，燃料1和燃料2的热值之比为3：4 19．小明家的燃气热水器将100kg的水由20℃加热到50℃，水吸收热量为 　 　 J；若不计热损失，需要消耗 　 　 kg的天然气。已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），q天然气＝4.2×107J/kg。洗澡后小明发现，浴室里热水器的两根水管中，有一根表面布满水珠，另一没有水珠，你认为布满水珠的水管中通的是 　 　 （“热”或“冷”）水。 20．中国探索火星探测器“天问一号”的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。火箭发射探测器时带了3×104kg液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是 　 　 J，可以将 　 　 kg初温为20℃的水加热至沸腾。使用液态氢做燃料的原因是氢的 　 　 大。[q氢＝1.4×108J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃），当地大气压为1标准大气压，不计热量损失]。 21．一个简易的太阳能热水器，它的主要部分是一个敞口水箱，水箱内水深0.5m，水的质量为200kg。在阳光照射下，水的温度从20℃上升到70℃。水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），这些热量如果由某种燃油来提供，不计热损失，需完全燃烧1.2L这种燃油，已知这种燃油的密度为0.7×103kg/m3。求： （1）水吸收的热量是多少？ （2）1.2L这种燃油的质量是多少。（1L＝1×10﹣3m3） （3）这种燃油的热值为多少J/kg？ 题型十 比较不同燃料的热值大小 22．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m表示，燃料充分燃尽时水升高的温度用Δt表示（水未沸腾）（　　） A．若m相同，Δt越小，燃料的热值越大 B．若Δt相同，m越大，燃料的热值越大 C．若的值越大，燃料的热值越小 D．若的值越大，燃料的热值越小 23．为了“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”，小华设计如图甲、乙所示的实验：实验有以下四方面：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。其中要求相同的有 　 　 （填序号）；通过比较 　 　 （燃烧时间/温度变化量）来比较两种燃料放出热量多少。实验结束后画出水的温度随时间变化的关系图像如图丙所示，则燃料1与燃料2的热值之比为 　 　 。 24．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，烧杯内液体的质量都是500g，烧杯内液体的初温都是20℃。 （1）为了比较不同物质吸热升温的特点： ①应选择　 　 两图进行实验。 ②实验时，不同物质吸热的多少应相等，可通过 　 来控制。 ③液体b温度升高40℃，液体b吸收热量　 　 J。（cb＝2.1×103J/（kg•℃）） （2）为了比较不同燃料的热值： ①应选择 　 两图进行实验。 ②燃料1完全燃料可放出　 　 J。（q1＝3.0×107J/kg） ③小明利用选好的装置进行实验，同时点燃燃料后，对两只烧杯内的液体加热，记录燃烧相同时间液体升高的温度。小明设计的方案存在明显的缺陷，请简要说明正确的实验方案：　 　 。 知识导图记忆 知识目标复核 1．知道常见的热机——内燃机工作过程。 2．从能量转化的角度认识燃料的热值。 3．通过实验，进一步比较不同燃料的热值大小。 一、单选题 1．下列事例中在改变物体内能的方式上与其他三项不同的是（　　） A．搓手取暖 B．玩滑梯，臀部发热 C．放大镜聚光烤焦纸片 D．压缩空气温度升高 2．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3.0×107J/kg，完全燃烧2kg焦炭能放出6.0×107J的热量 3．在标准状态下氢气热值是，又可表示为。由此可得出（   ） A．氢气的热值是氢气的2倍 B．标准状态下体积为的氢气完全燃烧放出的热量为 C．若氢气燃烧不充分，其热值会变小 D．火箭使用液态氢作燃料，是因为液态氢的热值大 4．下列关于汽油机和柴油机的说法，正确的是（　　） A．柴油机的工作过程分为吸气、压缩、排气三个冲程 B．汽油机和柴油机都属于内燃机 C．汽油机比柴油机笨重 D．汽油机的功率比柴油机的大 5．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。下列说法正确的是（　　）    A．比较不同燃料燃烧放出热量，可以选择甲、乙两图 B．比较不同燃料燃烧放出热量，可以选择甲、丙两图 C．比较不同液体吸热升温现象，可以选择甲、乙两图 D．比较不同液体吸热升温现象，可以选择乙、丙两图 6．2024年9月25日力箭一号遥四运载火箭在我国酒泉卫星发射中心发射升空，将搭载的中科卫星01星、02星，吉林一号SARO1A星，云遥一号21星、22星等5颗卫星顺利送入预定轨道。下列说法正确的是（　　） A．火箭应该选用热值小的燃料 B．在升空过程中，随着液态氢质量的减少，液态氢的热值也减小 C．火箭内的燃料燃烧时，将化学能转化为内能 D．火箭飞入太空后，当太空温度很低时，火箭的内能为零 7．如图所示，是小滨在学校科技节中制作的一个“冲天炮”，他将一个空易拉罐的底部钻一个小孔，往易拉罐里喷少量酒精，用手拿着这个“冲天炮”对着前方点燃的打火机靠近易拉罐底部的小孔，纸杯就会“冲天”飞出去。下列说法正确的是（　　） A．酒精燃烧时，将化学能全部转化为内能 B．纸杯飞出去的过程的能量转化，与内燃机的吸气冲程相同 C．纸杯飞出去时，易拉罐内气体的内能减小 D．纸杯飞出去时，易拉罐对纸杯做了功 8．对于图中所示的四幅图，下列说法中正确的是（　　） A．甲图中软木塞飞出时，管内水蒸气的内能增加 B．乙图中两个压紧的铅块能吊起钩码，主要是因为分子间存在引力 C．丙图中活塞向上运动是内燃机的做功冲程 D．丁图中小朋友下滑时，内能转化为机械能 9．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。手推杆入筒的过程中，筒内密封气体的（    ） A．质量变小 B．质量变大 C．内能减小 D．内能增大 二、填空题 10．如图所示，小明在校园科技节中展示了自己的作品。在塑料瓶内装入少量的液态乙醚，待乙醚气体充满整个塑料瓶后，启动电子打火器，活塞瞬间向前飞出一段距离，同时闻到了乙醚的气味。“闻到气味”属于 现象；乙醚燃烧是化学能转化为 能的过程；活塞飞出的过程相当于热机的 冲程。 11．妈妈开车带小明去南湖公园游玩，到达南湖公园后，油箱里的汽油没有发生变化的是 （选填序号“①质量；②密度；③热值”）。若完全燃烧10kg汽油对外做功1.61×108J，则效率为 。（q汽油=4.6×107J/kg） 12．若可燃冰的热值为，完全燃烧1m3的可燃冰可放出的热量是 J，这些热量有60%被水吸收，可把 kg的水从20℃加热到80℃。[水的比热] 13．“可燃冰”是一种新型能源。同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的 很大。以10倍的关系粗略计算，1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为 J，这些热量可以使 kg的水从20℃加热至100℃。[，]。 14．甲内燃机飞轮的转速为2400r/min，1s内对外做功的次数是 次；乙内燃机1s内完成60个冲程，则飞轮的转速为 r／min；乙内燃机在吸气冲程里吸进汽缸的只有空气，则乙内燃机是 （选填“汽油机”或“柴油机”）。 15．为全面推进“乡村振兴”工程，加快农业农村绿色发展，丰润区部分农村地区已经使用上了煤气烧水煮饭，将2kg的水由20℃加热至100℃，水吸收的热量是 J；若此过程的热效率为40%，则消耗煤气 。[水的密度为，水的比热容为，煤气热值为] 三、实验题 16．为了比较两种未知燃料的热值以及两种未知液体的比热容的大小，小明同学设计的实验如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体初温相同。当燃料燃烧完时（烧杯内的液体均未沸腾），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 （选填“质量”或“体积”）必须相同。 (2)比较不同液体的比热容，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，有ca cb（选填“＞”、“＝”或“＜”）。 (3)比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，燃料1的热值q1与燃料2的燃料值q2，有q1 q2（选填“＞”、“＝”或“＜”）。 (4)若在研究不同燃料热值的实验中记录数据如表： 燃料 加热前液体温度/℃ 燃料燃尽时液体温度/℃ 燃料的热值/（J/kg） 1 15 35 2.4×106 2 15 25 根据表中数据计算：燃料2的热值是 。通过实验得到的燃料热值与实际相比要偏 （填“大”或“小”燃料不能完全燃烧或燃烧放出热量大于液体吸收热量）。 四、计算题 17．下图是某太阳能热水器，向其中注入50kg的水，阳光照射一段时间后，水温从 10℃升高到50℃。求: (1)这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少？[c水=4.2×103J/（kg•℃）] (2)如果这段时间该太阳能热水器的效率是30%，则这段时间热水器接收到太阳辐射的热量是多少? (3)若用煤燃烧来提供太阳辐射的热量，需完全燃烧多少千克煤? [q煤=3.5×107J/kg] 18．用酒精灯给质量为0.8kg的水加热，当水的温度升高50℃时，消耗了10g酒精。[水的比热容为，酒精的热值为] (1)0.8kg的水温度升高50℃，需要吸收多少J热量? (2)10g酒精完全燃烧放出多少J的热量? (3)此酒精的加热效率是多少? 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$