18第十四讲 内能的利用-【全程夺冠中考】2025年春物理听课讲义（人教版）

公物理 第十四讲 内能的利用 知识结构框图 定义 定义 单位 工作原理 只与燃料的种类有关 燃料的热值 热机 分类 相关计算 构造 汽油机 四个冲程 能量的转化 内能的利用 内燃机 柴油机 构造 能量的转移 四个冲程 能量守恒定律 能量的转化和守恒 二者的区别和联系 永动机的不可能性 定义 热机的效率 提高方式 常见热机效率 教材知识再现 知识点》1 热机 (续表) 1.热机：把燃料燃烧时释放的 转变为 冲程 吸气冲程 压缩冲程做功神程 排气冲程 的装置叫作热机。 活塞运 动方向 向下 向上 向下 向上 2.内燃机 能 (1)定义：燃料直接在发动机 内燃 烧产生动力的热机。 能的转化 能转化 转化为 为 (2)分类：常见的内燃机有 和 能 能 (4)四冲程内燃机在一个循环中，活塞往复 (3)汽油机的工作过程 运动 次，汽缸内的燃油燃烧爆发 次，对外做功 次，在四个冲程中只有 冲程吸气冲程压缩冲程 做功冲程 排气冲程 冲程对外做功，其他三个冲程靠飞 轮的惯性完成。 知识点》2热机的效率 1.燃料的热值 进气门 打开 关闭 关闭 关闭 (1)意义：表示燃料在完全燃烧时放热本领 大小的物理量。 关闭 关闭 关闭 打开 (2)概念：某种燃料 放出的热 量与其质量之比。 106 第一轮教材梳理 (3)单位： (1)由于化学反应而产生的能量，叫作化 (4)性质：与燃料的形态、体积、质量、是否完 学能。 全燃烧无关，只与燃料的种类有关 (2)由于核反应、物质的结构发生变化而释 2.热机的效率 放的能量，叫作核能。 (1)定义：用来做 的那部分能量， 2.能量的转移与转化 与燃料 放出的能量之比。 (1)在一定条件下，各种形式的能都可以转 (2)公式： 化和转移。 (3)提高热机效率的方法 (2)地球上的能量主要来源于 ①让燃料燃烧更充分： 3.能量守恒定律 ②在设计和制造过程中，不断改进和创新， 能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它 以减小各种能量损失； 只会从一种形式 为其他形式，或者 ③设法利用废气的能量。 从一个物体 到其他物体，而在转化 知识点》3能量的转化和守恒 和转移过程中，能量的总量 1.多种形式的能量 4.物理学研究表明，能量的转化与转移具有 考点归类剖析 考点》1 热机工作过程的辨析 例1[2024长沙模拟][教材图片改编] 仔细观察，如图所表示的是内燃机工作中的 套筒 考点》2 热值、热量的计算 A.吸气冲程 ￡考向1热值的理解 B.压缩冲程 例2[2024连云港]下列关于燃料的热 C.做功冲程 值说法中正确的是 ( ) D.排气冲程 A.燃料燃烧越充分，其热值越大 【方法技巧】 B.燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量 在做功冲程中，是内燃机的内能转化为机 越少 械能，在压缩冲程中是机械能转化为内能。 C.一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热 ©变式跟进1[2024岳阳模拟]如图是 值将减小 D.焦炭的热值是3.0×10Jkg,完全燃 我国古代发明的取火器模型图，把推杆迅速推 烧1kg焦炭能放出3.0×10J的热量 入牛角套筒时，套筒内空气被压缩，推杆前端 【方法技巧】热值是燃料的一种特性，它只 的艾绒立刻燃烧起来，此过程中机械能转化为 与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度 能，内燃机工作的 冲程原理与 等均无关；热值越大的燃料在完全燃烧相同质 该过程相同。 量的燃料时，释放出的热量越多。 107 g物理 ①变式跟进2[2024贵州模拟]2024年 【方法技巧】本题关键要注意温度“升高到 4月26日，神舟十八号载人飞船成功发射。火 (末温)”和“升高了（△）”的区别。 箭使用一种叫作偏二甲肼的液体燃料，是因为 变式跟进3[2024娄底模拟]为了减 该燃料具有较大的 少环境污染，共建绿水青山的美好生态，我市 A热值 B.比热容 部分农村地区已经用上了天然气烧水煮饭。 C.密度 D.体积 设天然气热值为4.2×10J/kg,完全燃烧 上考向2有关热值的热量计算 0.2kg天然气放出的热量为 J 例3[2024常德模拟]某校积极创造条 件为学生供应开水，已知锅炉的热效率为 若这些热量的25%被25kg、30℃的水吸收， 30%,若用该锅炉将300kg的水从20℃加热 能使水的温度升高到 ℃。[c水=4.2× 到100℃，c本=4.2×103J/(kg·℃)，9煤=3× 103J/(kg·℃)] 10J/kg,求： 考点》3 热机效率的理解 (1)水吸收的热量： 例4。[2023湖南模拟][教材图片改编] (2)燃烧煤的质量： 如图所示是内燃机的能量流向图，该热机效率 (3)某同学将3kg、100℃的开水和质量为 等于 ( 5kg的20℃的冷水混合，若不计混合过程的 E 热量损失，则混合后温水的温度为多少？ 使的能 燃气内能E 有用机械能 E 散热损尖 机德烟火 E E 入号X10% B号X10% C.E+E+E×10% E D.EEE+E:x100% E @变式跟进4[2024淄博糢拟]如图所 示为某种固体酒精炉，固体酒精炉比液体酒精 炉使用时更安全。为了测定该固体酒精炉的 热效率，在炉中放入40g的固体酒精，当固体 酒精燃烧完后，锅中1kg的水温度从20℃升 108 第一轮教材梳理 高到了70℃。已知固体酒精的热值为1.5× B.蓄电池夜晚放电，将电能转化为化学能 10J/kg,水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)， C.照明灯将内能转化为电能 求： D.小风扇利用风力发电，将机械能转化为 (1)若固体酒精完全燃烧，则放出的热量 电能 是多少？ 【方法技巧】判断能量的转化，我们主要看 (2)水吸收的热量是多少？ 它要消耗什么能量，得到什么能量，因为总是 (3)小明测得固体酒精炉的热效率是 消耗的能量转化为得到的能量。 多大？ @变式跟进5[2024长沙模拟]我国海 拔最高风电场一西藏措美哲古风电场并网 成功，风力发电机将风能转化为 能；小 明认为风能为可再生能源，所以无需节约能 源，请判断他的观点是否正确，并说明理由： 上考向2能量守恒定律 例6[2023湖南模拟]关于能量守恒定 律，下列说法中正确的是 A.能量可能凭空消失 B.能量可以凭空产生 C.能量在转化和转移过程中，能量的总量 保持不变 D.热机在工作的过程中不遵循能量守恒 考点》4能量的转化和守恒 定律 ￡考向1能量的转化和转移 @变式跟进6[2024长沙 例5[2024长沙模 模拟]如图所示，滚摆由最高点静 拟]新农村建设是创建 止释放后开始做上、下往复运动， 美丽宜居乡村，推进“乡 过程中摆动幅度越来越小，最终 村振兴”，实现农村现代 停在最低点，下列说法中正确的是 化的国家战略。如图所 A.停在最低点时，滚摆受到的是非平衡力 示的是遍布城乡的风、光互补路灯，它“头顶” B.滚摆上升的过程中，重力势能转化为 小风扇，“肩扛”电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩” 动能 C.整个过程中滚摆的机械能不变 蓄电池。下列解释合理的是 ( D.滚摆的运动过程遵循能量守恒定律 A.光电池板将电能转化为光能 109 g物理 实验突破 实验》 比较不同燃料燃烧时放热的本领 中考方向 基唐唐 1.实验装置 个温度℃，液体 液体B 60 温度计 50 40 30 整纸片 206468时间mi (1)为了比较不同燃料燃烧时放热的本 2.实验器材、物质的选取 领，应选 两图的装置进行实验：为了 (门)加热物质的选择：选择质量相等的水 比较液体的吸热本领，应选 两图的 进行加热。 装置进行实验。 (2)不同燃料的选择：选择质量相同的不同 (2)此实验用 (选填“温度计 燃料，加热质量相同的同种液体，通过比较液体 示数”或“加热时间”)来反映液体A和液体B 吸收热量的多少。根据实验数据绘制出如图 温度的变化比较吸热多少，进而判断热值大小。 丁所示的图像，分析图像可知，液体 的温 3.探究方法 度升高得较慢，A、B两种液体的比热容之比 控制变量法和转换法。 为 4.实验结论 (3)实验小组的同学经过讨论和实验，用 质量相等的燃料完全燃烧放出的热量多 图甲所示的实验方法进行数据测量，并求出燃 少与物质的种类有关。 料的热值。求出的热值比真实值 (选 5.注意事项：在实验过程中，存在热损失，燃 填“偏大”或“偏小”)。 【方法技巧】本题主要考查利用控制变量法 料完全燃烧放出的热量不能被液体全部吸收。 和转换法设计实验的能力，由于燃料的热值不能 例7[2023湖南模拟]某物理研究小组组 直接测量，所以通过水温升高的度数大小来体现 装了如图所示的甲、乙、丙装置，在完全相同的 燃料的热值大小，又由于燃料燃烧释放的热量既 烧杯中分别装有A、B两种液体，在完全相同 与燃料的质量多少有关，又与燃料的热值大小有 的燃料盒中分别装有两种不同的燃料。 关，所以在设计实验时应控制燃料质量相同。 110 第一轮教材梳理 ①变式跟进7[2024过宁模拟]如图所 (1)为了研究不同物质的吸热能力，应利 示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的 用甲、丙两幅图进行实验，理由是 质量都是10g,烧杯内的液体质量和初温也 根据记录的数据做出了两 相同。 种液体的温度随时间的变化关系如图丁所示： ①由图可以看出a、b两种液体中，液 温度计 体的吸热本领更强； 温度计 ②若已知b液体的比热容是1.8× 液体 液体a 令 10J/(kg·℃)，则a液体的比热容为 燃料2 J/(kg·℃)： (2)为了研究不同燃料的热值，利用其中 (选填“甲”“乙”或“丙”)两幅图进行 个温度/℃ 100 实验。实验时发现：两种燃料完全燃烧完了， 温度计 80 60 在这之前液体a都沸腾了，你能否比较出两种 液体 40 燃料的热值？ (选填“能”或“不能”)。 然料1 101520时间/hmim 为避免这种情况的出现，你可以对他们组提什 么改进建议？ 见配套《自主选练本》 自主选练 111null