第十四章 内能的利用（高效培优讲义）物理人教版2024九年级全一册

第14章 内能的利用 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 能量的转化和守恒 1 题型2 热机 2 题型3 热机的效率 4 题型4 跨学科实践：制作简易热机模型 7 【能力培优练】 9 【链接中考】 15 【重难题型讲解】 题型1 能量的转化和守恒 一、能的转化与转移 1、能的转化：在一定条件下，一种形式的能量可以转化成另一种形式的能量，这种现象即为能量的转化。 能量的转化有方向性，我们利用的各种形式的能最终会自然地转化成内能，散失到周围空气中，但内能不会自然地转化成其他形式的能量。 2、能的转移：同一种形式的能从一个物体转移到另一个物体，能的形式并没有发生变化。能量的转移也有方向性：在热传递过程中，热量总是自然地由高温物体传向低温物体，故内能也总是自然地从高温物体转移到低温物体，而不会自然地从低温物体转移到高温物体。所以能量的转移是有方向的。 二、能量守恒定律 1、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。 （1）能量及其存在的不同形式（各种不同形式的能量） （2）能量的转化和转移（不同形式间是能量转化，同种形式之间是能量转移） 2、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。 【探究归纳】能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 【典例1-1】下列四种现象中，只发生能量的转移而不发生能量的转化的是（　　） A．冬天，用手摸户外的金属杆时感觉到冷 B．闭合开关后，灯泡发光 C．给电动自行车的蓄电池充电 D．电动机带动水泵把水抽到高处 【典例1-2】我国在能源的合理开发与利用方面，取得了瞩目的成就。电动汽车越来越普及，许多电动汽车安装了能量回收装置，其中一种能量回收方式是踩下制动踏板时，将 能转化为电能，再将电能转化为 能储存在蓄电池里。 跟踪训练1如图所示，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．用液态氢做燃料，原因之一是因为氢的热值大 B．液态氢在燃烧过程中，将内能转化为化学能 C．火箭在大气层中加速升空时，能量不守恒 D．火箭在大气层中加速升空时，动能不变 跟踪训练2 河北丰宁抽水蓄能电站是2022年北京冬奥会的电力保障项目之一，该电站可以利用风能、太阳能资源充足时发电获得的部分 能，将水抽到高处转化为水的 能储存起来，需要时再利用这些储存的能量发电，从而弥补了风能、太阳能不稳定且转化的电能难储存的不足，堪称电力系统的巨型“充电宝”。 题型2 热机 一、热机 1、热机的概念：利用内能做功的机械叫热机。 2、热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 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。 二、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。 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。 三、汽油机和柴油机区别 1、构造区别：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。 2、燃料区别：汽油机燃料是汽油，而柴油机燃料是柴油。 3、工作区别 （1）吸气冲程：汽油机吸进的是汽油和空气的混合物，柴油机吸进的仅仅是空气。 （2）压缩冲程：汽油机压缩的是汽油和空气的混合物，汽油机压缩的仅仅是空气。 （3）做功冲程：汽油机用火花塞点火（点燃），柴油机用喷油嘴喷油（压燃）。 【探究归纳】热机是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能的装置，通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程循环工作，常见有蒸汽机、内燃机等，广泛用于交通工具和动力设备。 【典例2-1】一台单缸四冲程汽油机的飞轮的转速是2400r/min，则此汽油机每秒完成的冲程个数和对外做功次数分别是（　　） A．完成80个冲程，对外做功20次 B．完成80个冲程，对外做功40次 C．完成40个冲程，对外做功10次 D．完成40个冲程，对外做功40次 【典例2-2】2025年2月8日在哈尔滨举行的第九届亚冬会速度滑冰男子100米决赛中，中国选手高亭宇获得冠军。刷新亚洲纪录。如图是运动员在赛道上奋勇拼搏的镜头。在此过程中，冰刀温度升高，这是通过 的方式增加了它的内能。能量转化过程与图中 （选填“A”或“B”）所示的冲程相同。 跟踪训练1 下图是汽油机工作时某冲程的示意图。下列说法正确的是（    ） A．该冲程是吸气冲程 B．该冲程主要将机械能转化为内能 C．该冲程使汽车获得了动力 D．该冲程能排出汽车的废气 跟踪训练2 在“航天日”主题活动中，小明用塑料瓶自制了“水火箭”。发射时，“水火箭”向下喷水从而获得升空的动力，利用了物体间力的作用是 的；“水火箭”飞出后，瓶内气体温度降低，内能 （增大/减小/不变），相当于汽油机的 冲程。 题型3 热机的效率 一、热值 1、热值的概念：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。 2、热值单位：J/kg 或J/ m3 3、公式：Q＝qm 或Q＝qv（q为热值）。 4、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、放热多少无关。 二、热机效率 1、热机效率的概念：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。 2、公式：； 3、提高热机效率的途径：①使燃料充分燃烧；②尽量减小各种热量损失；③机器零件间保持良好的润滑、减小摩擦。 【归纳总结】热机效率是指热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，计算公式为 ，其值总小于1，反映热机能量利用的有效程度。 【典例3-1】小叶通过查阅资料了解到，甘油和水可以调配出一般意义上汽车防冻液，她很想了解一下甘油的吸热能力。在老师的指导下，她用酒精灯分别加热了质量为100g，初温为20℃的甘油和水，记录的相关数据如下表所示。若单位时间内甘油吸收的热量和水吸收的热量相等，酒精的热值为3×107J/kg，水的比热容为，则下列说法中正确的是（　　） 加热时间/min 消耗酒精/g 末温/℃ 水 4 2 80 甘油 8 4 230 A．加热相同时间，甘油消耗的酒精更多 B．水消耗的酒精完全燃烧放出的热量为 C．甘油的比热容为 D．该酒精灯的加热效率约为35% 【典例3-2】用燃气灶给一定质量的水加热，完全燃烧体积为的燃气（燃气的热值为），水吸收的热量为，则此燃烧过程中燃气放出的热量为 ，该燃气灶的热效率为 ×100%。（本小题用题中字母表示） 【典例3-3】在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出热量”的实验中，以下五个方面： ①烧杯内液体种类；②烧杯内液体质量；③加热时间；④烧杯内液体的温度变化量；⑤酒精和碎纸片的质量。其中不需要控制相同的是 （填写序号）。小美发现根据实验数据算出燃料的热值 真实值，原因是实验过程中有 。燃料在燃烧过程中热值 （变大/变小/不变）。 【典例3-4】垃圾焚烧发电是最佳的垃圾处理方式之一，能有效实现垃圾的无害化、减量化、资源化。实验表明：平均每焚烧1kg高热值的垃圾相当于燃烧0.5kg无烟煤。[无烟煤的热值为，] (1)焚烧8.4kg高热值的垃圾可以放出的热量是多少？ (2)若这些热量完全被水吸收，可以使多少千克的水温度升高？ 跟踪训练1如图为某汽油机工作时的能量流向图，汽油的热值q取。以下说法正确的是（　　） A．汽油未完全燃烧时的热值比完全燃烧时的小 B．完全燃烧10kg汽油可放出的热量 C．在做功冲程，该汽油机气缸中的气体内能增大 D．该汽油机工作效率可达65% 跟踪训练2 质量为1kg的酒精和1g的酒精的热值是 （填“相同”或“不同”）的；若完全燃烧420g的酒精放出的热量全部被水吸收，可使 kg的水温度从30℃升高到90℃。[酒精的热值为3.0×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）] 跟踪训练3 如图所示，甲、乙、丙是三套相同的装置，三图中的燃料均为10g且相同时间内消耗的燃料质量相同，烧杯内的液体质量、初温均相同且在实验过程中液体都未沸腾。 (1)比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验，物质吸热的多少是通过 （选填“温度计示数”或“加热时间”）来反映的。 (2)在比较不同物质的比热容的实验中，质量和初温均相同的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所示，由图可知， 液体的比热容较大。若其中比热容较大的液体是水，则另一种液体的比热容为 。（已知） (3)比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验；燃料燃烧时放出的热量，通过比较 （选填“温度计示数”或“加热时间”）来比较的。 跟踪训练4 陕西临潼温泉（如图）享誉天下．若温泉池内有的水，初始水温为，一段时间后水温降至，已知，。求： (1)水放出的热量是多少？ (2)若放出相同的热量，需要完全燃烧天然气的体积是多少？ 题型4 跨学科实践：制作简易热机模型 1、项目原理：酒精化学能→水蒸气内能→风扇机械能。 2、项目跨学科分析: （1）热源的选择:酒精灯或电加热器。 （2）水蒸气或者直接加热空气。 （3）化学能如何转化为机械能？通过加热水沸腾,产生高温水蒸气。 3、项目实施关键: （1）注人的水量不要太多,通常为易拉罐容量的三分之一或者一半,留出容纳水蒸气的空间。 （2）出气管可以是中性笔套、细牛奶吸管或者细竹管,出口要尖细。 （3）出气管和易拉罐之间结合要紧密,不要漏气,易拉罐的洞口开得要比出气管外径小一点。 （4）小风扇和轴之间摩擦力要小。 【归纳总结】制作简易热机模型，需结合物理热机原理与手工制作，通过组装部件模拟能量转化，理解冲程工作过程，提升动手与跨学科应用能力。 【典例4-1】小明做了一个如图所示的简易热机，用酒精灯加热使易拉罐内的水沸腾后，水蒸气吹动小风扇转动（叶片横截面的设计原理如图所示，一面较平，另一面较弯曲），同时观察到扇叶周围出现“白气”。下列说法正确的是（   ） A．根据，酒精燃烧过程中质量逐渐减少，热值变大 B．热机工作过程中将内能全部转化为机械能 C．扇叶周围的“白气”是液态的 D．此时扇叶会逆时针转动 【典例4-2】我国古代劳动人民发明的取火器模型，如图所示。先把干燥的艾绒固定在木制推杆的前端，然后将木制推杆迅速推入牛角套筒，使杆前端的艾绒温度升高达到艾绒的着火点，艾绒便燃烧起来。在这个过程中能量转化的形式与热机中的 冲程相同。 跟踪训练1如图所示是课外兴趣小组制作的“蒸汽船”模型。将盛有适量水的铜制容器安装在“船体”上，并用蜡烛对其底部进行加热，一段时间后铜质容器内水温升高产生蒸汽，通过铜管向右喷出，“蒸汽船”就会向左行驶。下列说法正确的是（　　） A．水变热是通过做功来改变内能的 B．水在沸腾时会有热量的散失，所以能量不守恒 C．“蒸汽船”运动时能量转化与热机做功冲程相同 D．“蒸汽船”在向左运动时主要将机械能转化为内能 跟踪训练2 张斌是班里的小发明家，刚刚学了热机的他，制作了如图－1－13所示的模型，他在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电子式火花发生器的放电针紧紧地塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒内滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后揿动电火花发生器的按钮。 （1）在此过程中，酒精燃烧后的燃气的 能转化为盒盖的机械能； （2）在这一实验过程中，你应当注意观察的是 ； A． 揿动电火花发生器 B． 盒内的酒精 C． 盒盖跳起的现象 D． 盒盖跳起的瞬间盒内出现的现象 （3）汽油机的工作过程的 冲程与这一实验过程中能量的转化是一致的。 【能力培优练】 1．2025年的中国春节是首个“世界非遗版春节”，以下关于春节活动涉及的物理知识，说法正确的是（　　） A．用大火煮肉，是为了提高水的沸点 B．用浆糊贴春联，是利用了分子间存在引力 C．清洁扫尘时，灰尘飞舞说明分子在不停地运动 D．烟花发射升空与热机压缩冲程的能量转化过程相同 2．用图装置给水壶的水加热一段时间后，燃料燃烧放出的热量为8.4×105J，水吸收的热量为6.0×105J，炉具内的液体燃料减少了0.02kg，若这0.02kg的燃料完全燃烧，可以释放的热量为9×105J，则该液体燃料的热值是（　　） A．2.4×105J/kg B．2.4×107J/kg C．4.5×107J/kg D．3×107J/kg 3．课外活动中，小亮将刚喝完水的空矿泉水瓶的瓶盖拧上但不拧紧，用手握住瓶子的上下两部分，用力迅速拧成图示状态时，瓶盖被弹出并伴有爆响声，同时瓶口内出现白雾。关于上述过程，下列说法错误的是（    ） A．矿泉水瓶被用力拧成图示形状，说明力可以使物体发生形变 B．瓶盖弹出前，拧瓶子的过程与汽油机的做功冲程类似 C．瓶盖被弹出时，瓶内压缩气体的内能转化为瓶盖的机械能 D．瓶口内出现的白雾，是水蒸气温度降低后液化形成的小水滴 4．对冰箱中的热现象进行探究，下列说法正确的是（　　） A．用密封的酸奶制作冻酸奶，冷冻后酸奶质量增大 B．将鲜豆腐放入冷冻室较长时间后整体体积会增大 C．解冻后冻豆腐内部呈现蜂窝状说明蛋白质营养流失 D．由能量守恒可知可以利用电冰箱实现密闭房间制冷 5．《天工开物》中记载了古代冶炼青铜的方法：“凡铸铜，必先炼铜，铜矿入炉，鼓风燃炭，铜汁流出，注模成器”。下列说法正确的是（　　） A．铜矿变成铜汁是升华过程 B．“鼓风燃炭”过程中，碳的热值逐渐减小 C．铜汁注模成器是熔化过程 D．铜矿变成铜汁的过程中，铜矿的内能增大 6．有甲、乙两台汽油机，通过查阅资料了解到这甲、乙两台汽油机的机械参数如图所示，从图中可知（   ） A．甲机械和乙机械的有用功相同 B．甲机械总功大 C．乙机械额外功小 D．乙机械的机械效率较高 7．如图，物理兴趣小组制作了一个简易汽轮机装置。在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热，水沸腾后从管口喷出蒸汽使风车转动。简易汽轮机工作过程中（　　） A．酒精燃烧将内能转化为化学能 B．水的内能增加的方式是热传递 C．蒸汽被喷出后内能保持不变 D．蒸汽的内能全部转化为风车的机械能 8．如图所示用同一个实验装置分别加热的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化的图线，乙从加热至沸腾刚好消耗了酒精。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等。已知，，下列说法中（　　） ① ②乙的吸热能力大于甲的吸热能力 ③乙吸收的热量为 ④该酒精灯的加热效率为17.5% A．只有①③正确 B．只有②③正确 C．只有③④正确 D．只有①④正确 9．5月29日，我国探月工程天宫一号顺利升空，思考乐琴琴和小林同学一起观看了这一过程，琴琴同学提出：火箭加速上升过程中，燃料燃烧放出热量 （全部/部分）转化为机械能，天宫一号进入轨道后， （有/无）惯性。 10．小明家使用的是天然气热水器。他把家里自动洗衣机的“水量”设置为40L，用热水器输出的40℃热水注入洗衣机，已知自来水的温度为15℃，注水前后天然气表的示数变化了0.16m3，则该热水器的效率为 %。[c水=4.2103J/（kg·℃），q天然气=3.2107J/m3），百分号前保留整数] 11．为了减少大气污染，可对秸秆进行回收加工制成秸秆煤，完全燃烧4kg秸秆煤可放出 J热量；若这些热量的50%被水吸收，可使 kg水温度由20℃升高到60℃。（已知秸秆煤热值为2.1×107J/kg，水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg•℃）） 12．光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图，密闭化学反应室中N2O4在光照下会分解，使气室气压增大，推动活塞向 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 冲程。 13．如图所示，“围炉煮茶”作为一种传统的文化活动，近两年又成为一种新颖、时尚的生活方式。茶沸腾时壶盖被顶起，此过程和热机的 冲程原理相同；煮茶时，整个房间都有淡淡的茶香味，说明分子在不停地做 。 14．为了践行绿色发展，推动“碳达标”，某高架桥上修建了一段如图所示的全封闭“光伏声屏障”试验道路。“光伏声屏障”既可以在 （选填“声源处”“传播途中”或“声音接收处”）减弱噪声，又可以通过上面的80多个光伏电池板将太阳能转化为 ；这段“光伏声屏障”试验道路每年发电约，相当于完全燃烧 的无烟煤释放的能量。（无烟煤的热值为） 15．如图所示，甲乙丙三图中装置完全相同，燃料的质量相等烧杯内的液体质量和初温也相同。 (1)比较不同燃料的热值，可以选择 两图进行对比： (2)为了研究不同物质的吸热能力，利用甲丙两幅图进行实验，根据记录的数据做出了两种液体的温度随时间变化的图像，如图所示： ①实验中，用 （填序号）间接反映液体吸收热量的多少；吸收相同热量时，通过比较 （填序号）来判断吸热能力的强弱： A．加热时间    B．温度计示数的变化 ②由图可以看出， 液体沸点较高， 液体的比热容较大； ③如果已知b液体的比热容是1.8×103J/(kg·℃)，则a液体的比热容是 J/(kg·℃)。 16．如图是某景区的观光艇，该观光艇空艇质量为800kg，最大载重量480kg。小明乘坐观光艇满载游玩时，发动机的输出功率为4.2×104W，航速为36km/h。（g=10N/kg，q柴油=4.2×107J/kg）求： (1)若观光艇空艇放在水平沙滩上，与沙滩的接触面积是5m2，则观光艇对沙滩的压强是多少？ (2)小明游玩时观光艇受到水的平均阻力是多大？ (3)若发动机的效率为40%，小明游玩30min需要消耗柴油的质量是多少？ 17．爸爸开车带着李华去旅游，汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其图像如如图所示。在第10s时汽车的速度达到20m/s，设汽车在行驶过程中受到的阻力不变，大小为。 (1)在0~20s内汽车发动机的牵引力所做的功是多少？ (2)若发动机的效率为25%，则需要燃烧多少千克的汽油才能使汽车完成前20s的运动？（已知汽油的热值为） 18．某款燃油汽车的部分参数如下表所示，请你结合题中提供的有关信息，解决以下问题（g取10N/kg，汽油的热值为4.5×107J/kg）： 自重/t 1.0 发动机最大输出功率/kW 20 轮胎与地面接触总面积/m2 0.2 (1)该汽车载有4名乘客，估算该车静止在水平路面上时对路面的压强。 (2)该汽车以最大输出功率在平直公路上匀速行驶18km，用时15min，求在此过程中汽车牵引力做的功。 (3)若该汽车在上述行驶过程中的能量全部由燃油来提供，燃油汽车的效率为40%，求需要消耗多少千克的燃油。 【链接中考】 1．（2025·江苏扬州·中考真题）如图是单缸四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，它是（   ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 2．（2025·湖北·中考真题）如图是液体燃料火箭喷气发动机示意图。输送装置将燃料和氧化剂输送到燃烧室燃烧，产生气体喷出推动火箭前进。下列说法正确的是（　　） A．燃料燃烧时内能转化为化学能 B．燃料箱燃料减少，燃料热值不变 C．燃烧放出热量越多，燃料热值越大 D．火箭前进时，燃料的化学能全部转化为火箭的机械能 3．（2025·云南·中考真题）2025年4月24日，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭发射升空，如图所示。下列说法正确的是（   ） A．飞船在加速上升过程中惯性增大 B．火箭使用的液态氢燃料热值较大 C．火箭加速上升过程中受到平衡力的作用 D．升空过程中，以火箭为参照物，飞船是运动的 4．（2025·山西·中考真题）小亮看到如图所示的阳光健身海报，决定每天放学回家由乘电梯改为爬楼梯。爱生活爱运动脂肪完全“燃烧”释放的能量为（即可看作脂肪的热值）。若小亮的质量为，家住11楼，每层楼高为。（取） (1)求小亮所受的重力。 (2)小亮每次乘电梯从1楼到11楼回家，若电梯匀速运行，求电梯对他做的功。 (3)若小亮每次爬楼梯回家消耗脂肪的质量为5g，求脂肪完全“燃烧”放出的能量。 5．（2025·山东威海·中考真题）小明和爸爸质量共120kg，骑着一辆质量为300kg（含装备）的三轮摩托车，沿318国道从成都前往拉萨旅行。水平骑行时每只轮胎与地面接触的面积为0.02m2（g取10N/ kg） (1)水平骑行时，摩托车对地面的压力、压强分别是多少？ (2)在海拔约5000m的米拉山垭口烧水，用燃气炉将质量2.5kg、初温为3℃的水加热至沸腾（水的沸点为83℃）。若燃气完全燃烧释放热量的30%被水吸收。则水吸收了多少热量？共用掉多少燃气？[，] / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第14章 内能的利用 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 能量的转化和守恒 1 题型2 热机 3 题型3 热机的效率 6 题型4 跨学科实践：制作简易热机模型 11 【能力培优练】 14 【链接中考】 24 【重难题型讲解】 题型1 能量的转化和守恒 一、能的转化与转移 1、能的转化：在一定条件下，一种形式的能量可以转化成另一种形式的能量，这种现象即为能量的转化。 能量的转化有方向性，我们利用的各种形式的能最终会自然地转化成内能，散失到周围空气中，但内能不会自然地转化成其他形式的能量。 2、能的转移：同一种形式的能从一个物体转移到另一个物体，能的形式并没有发生变化。能量的转移也有方向性：在热传递过程中，热量总是自然地由高温物体传向低温物体，故内能也总是自然地从高温物体转移到低温物体，而不会自然地从低温物体转移到高温物体。所以能量的转移是有方向的。 二、能量守恒定律 1、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。 （1）能量及其存在的不同形式（各种不同形式的能量） （2）能量的转化和转移（不同形式间是能量转化，同种形式之间是能量转移） 2、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。 【探究归纳】能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，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另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 【典例1-1】下列四种现象中，只发生能量的转移而不发生能量的转化的是（　　） A．冬天，用手摸户外的金属杆时感觉到冷 B．闭合开关后，灯泡发光 C．给电动自行车的蓄电池充电 D．电动机带动水泵把水抽到高处 【答案】A 【详解】A．冬天，用手摸户外的金属杆时手感觉到冷，是通过热传递改变了手的内能，是能量的转移过程，故A符合题意； B．闭合开关后，灯泡发光，是通过电流做功改变物体的内能，是能量的转化过程，故B不符合题意； C．给电动自行车的蓄电池充电，是电能转化为化学能储存起来，是能量的转化过程，故C不符合题意； D．电动机带动水泵把水抽到高处，是电能转化为机械能，是能量的转化过程，故D不符合题意。 故选A。 【典例1-2】我国在能源的合理开发与利用方面，取得了瞩目的成就。电动汽车越来越普及，许多电动汽车安装了能量回收装置，其中一种能量回收方式是踩下制动踏板时，将 能转化为电能，再将电能转化为 能储存在蓄电池里。 【答案】 机械 化学 【详解】[1]许多电动汽车安装了能量回收装置，其中一种能量回收方式是踩下制动踏板时，将机械能转化为电能。 [2]再将电能转化为化学能储存在蓄电池里。 故填：机械；化学。 跟踪训练1如图所示，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．用液态氢做燃料，原因之一是因为氢的热值大 B．液态氢在燃烧过程中，将内能转化为化学能 C．火箭在大气层中加速升空时，能量不守恒 D．火箭在大气层中加速升空时，动能不变 【答案】A 【详解】A．用液态氢做燃料，原因之一是因为氢的热值大，完全燃烧相同质量的燃料，液态氢放出的热量更多，故A正确； B．液态氢在燃烧过程中，将化学能转化为内能，故B错误； C．火箭在大气层中加速升空时，其机械能变大，但总的能量仍遵循能量守恒定律，能量守恒，故C错误； D．火箭在大气层中加速升空时，其质量不变、速度变大，动能变大，故D错误。 故选A。 跟踪训练2 河北丰宁抽水蓄能电站是2022年北京冬奥会的电力保障项目之一，该电站可以利用风能、太阳能资源充足时发电获得的部分 能，将水抽到高处转化为水的 能储存起来，需要时再利用这些储存的能量发电，从而弥补了风能、太阳能不稳定且转化的电能难储存的不足，堪称电力系统的巨型“充电宝”。 【答案】 电 重力势 【详解】[1][2]电站利用风能、太阳发电，为电路提供电能；电站抽水蓄能时消耗了电能，水被抽到高处，水的重力势能增大，这一过程中电能转化为重力势能。 题型2 热机 一、热机 1、热机的概念：利用内能做功的机械叫热机。 2、热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 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。 二、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。 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。 三、汽油机和柴油机区别 1、构造区别：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。 2、燃料区别：汽油机燃料是汽油，而柴油机燃料是柴油。 3、工作区别 （1）吸气冲程：汽油机吸进的是汽油和空气的混合物，柴油机吸进的仅仅是空气。 （2）压缩冲程：汽油机压缩的是汽油和空气的混合物，汽油机压缩的仅仅是空气。 （3）做功冲程：汽油机用火花塞点火（点燃），柴油机用喷油嘴喷油（压燃）。 【探究归纳】热机是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能的装置，通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程循环工作，常见有蒸汽机、内燃机等，广泛用于交通工具和动力设备。 【典例2-1】一台单缸四冲程汽油机的飞轮的转速是2400r/min，则此汽油机每秒完成的冲程个数和对外做功次数分别是（　　） A．完成80个冲程，对外做功20次 B．完成80个冲程，对外做功40次 C．完成40个冲程，对外做功10次 D．完成40个冲程，对外做功40次 【答案】A 【详解】四冲程内燃机一个工作循环，活塞往复两次、飞轮转两周，完成四个冲程，对外做功一次，当飞轮的转速是2400r/min，即40r/s时，每秒内完成80个冲程，对外做功20次，故A正确，BCD错误。 故选A。 【典例2-2】2025年2月8日在哈尔滨举行的第九届亚冬会速度滑冰男子100米决赛中，中国选手高亭宇获得冠军。刷新亚洲纪录。如图是运动员在赛道上奋勇拼搏的镜头。在此过程中，冰刀温度升高，这是通过 的方式增加了它的内能。能量转化过程与图中 （选填“A”或“B”）所示的冲程相同。 【答案】 做功 A 【详解】[1]在此过程中，冰刀与冰面摩擦，温度升高，这是将机械能转化为内能，是通过做功的方式增加了它的内能。 [2]图A中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能，图B中，进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，火花塞点火，是做功冲程，内能转化为机械能，冰刀温度升高的能量转化过程与图A中所示的冲程相同。 跟踪训练1 下图是汽油机工作时某冲程的示意图。下列说法正确的是（    ） A．该冲程是吸气冲程 B．该冲程主要将机械能转化为内能 C．该冲程使汽车获得了动力 D．该冲程能排出汽车的废气 【答案】C 【详解】ABC．由图可知，汽油机两个气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程，该冲程主要将内能转化为机械能，使汽车获得动力，故AB错误，C正确； D．汽油机的排气冲程排出汽车的废气，该冲程为做功冲程，故D错误。 故选C。 跟踪训练2 在“航天日”主题活动中，小明用塑料瓶自制了“水火箭”。发射时，“水火箭”向下喷水从而获得升空的动力，利用了物体间力的作用是 的；“水火箭”飞出后，瓶内气体温度降低，内能 （增大/减小/不变），相当于汽油机的 冲程。 【答案】 相互 减小 做功 【详解】[1] 水火箭升空利用的是“反冲力”，即高压气体将水向下喷射出去，对水施加一个向下的力，物体间的力都是相互的，水对火箭施加一个向上的力，火箭就升空了。 [2][3]“水火箭”飞出后，瓶内气体对外做功，将内能转化为机械能，导致气体的内能减小，温度降低，该能量转化与汽油机的做功冲程能量转化相同。 题型3 热机的效率 一、热值 1、热值的概念：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。 2、热值单位：J/kg 或J/ m3 3、公式：Q＝qm 或Q＝qv（q为热值）。 4、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、放热多少无关。 二、热机效率 1、热机效率的概念：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。 2、公式：； 3、提高热机效率的途径：①使燃料充分燃烧；②尽量减小各种热量损失；③机器零件间保持良好的润滑、减小摩擦。 【归纳总结】热机效率是指热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，计算公式为 ，其值总小于1，反映热机能量利用的有效程度。 【典例3-1】小叶通过查阅资料了解到，甘油和水可以调配出一般意义上汽车防冻液，她很想了解一下甘油的吸热能力。在老师的指导下，她用酒精灯分别加热了质量为100g，初温为20℃的甘油和水，记录的相关数据如下表所示。若单位时间内甘油吸收的热量和水吸收的热量相等，酒精的热值为3×107J/kg，水的比热容为，则下列说法中正确的是（　　） 加热时间/min 消耗酒精/g 末温/℃ 水 4 2 80 甘油 8 4 230 A．加热相同时间，甘油消耗的酒精更多 B．水消耗的酒精完全燃烧放出的热量为 C．甘油的比热容为 D．该酒精灯的加热效率约为35% 【答案】C 【详解】A．根据表格数据，水加热4分钟消耗2g酒精，甘油加热8分钟消耗4g酒精，则单位时间（每分钟）消耗酒精均为0.5g，因此加热相同时间，甘油和水消耗的酒精相同，故A错误； B．由可得，水消耗2g酒精完全燃烧放出的热量为 故B错误； C．由可得，水4min吸收的热量为 所以单位时间吸收的热量为 则由题意可得，甘油8min吸收的热量为 由可得，甘油的比热容为 故C正确； D．以加热水为例，由可得，该酒精灯的加热效率约为 故D错误。 故选C。 【典例3-2】用燃气灶给一定质量的水加热，完全燃烧体积为的燃气（燃气的热值为），水吸收的热量为，则此燃烧过程中燃气放出的热量为 ，该燃气灶的热效率为 ×100%。（本小题用题中字母表示） 【答案】 【详解】[1][2]已知燃气的热值为，完全燃烧燃气的体积为V，燃烧过程中燃气放出的热量为Q放=qV 该燃气灶的热效率为 【典例3-3】在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出热量”的实验中，以下五个方面： ①烧杯内液体种类；②烧杯内液体质量；③加热时间；④烧杯内液体的温度变化量；⑤酒精和碎纸片的质量。其中不需要控制相同的是 （填写序号）。小美发现根据实验数据算出燃料的热值 真实值，原因是实验过程中有 。燃料在燃烧过程中热值 （变大/变小/不变）。 【答案】 ③④ 小于 热量损失 不变 【详解】[1]在比较不同燃料热值的实验中，应控制燃料燃烧的质量相同，因为燃料的热值指的是单位质量的某种燃料完全燃烧时放出的热量；通过升高温度显示热量，必须控制烧杯内液体种类和烧杯内液体质量相同，其中不需要控制相同的是③④。 [2][3]刚开始加热时，铁圈和石棉网都要被加热，会吸收热量，在加热过程中，燃料燃烧放出的热量不可能全部被液体吸收，所以根据实验数据计算出的燃料的热值比真实值小。 [4]热值是燃料的一种特性，与燃料质量无关，因此燃烧时质量减小，热值不变。 【典例3-4】垃圾焚烧发电是最佳的垃圾处理方式之一，能有效实现垃圾的无害化、减量化、资源化。实验表明：平均每焚烧1kg高热值的垃圾相当于燃烧0.5kg无烟煤。[无烟煤的热值为，] (1)焚烧8.4kg高热值的垃圾可以放出的热量是多少？ (2)若这些热量完全被水吸收，可以使多少千克的水温度升高？ 【答案】(1) (2) 【详解】（1）焚烧8.4kg高热值的垃圾放出的热量 （2） 由得，水的质量 跟踪训练1如图为某汽油机工作时的能量流向图，汽油的热值q取。以下说法正确的是（　　） A．汽油未完全燃烧时的热值比完全燃烧时的小 B．完全燃烧10kg汽油可放出的热量 C．在做功冲程，该汽油机气缸中的气体内能增大 D．该汽油机工作效率可达65% 【答案】B 【详解】A．燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况无关，故A错误； B．完全燃烧10kg汽油放出的热量，故B正确； C．四冲程汽油机在做功冲程中，高温高压气体迅速膨胀对活塞做功，气体的内能减小，故C错误； D．由图可知，输出的有用功在总能量中所占的比例100%-33%-25%-7%=35% 所以内燃机的效率为35%，故D错误。 故选B。 跟踪训练2 质量为1kg的酒精和1g的酒精的热值是 （填“相同”或“不同”）的；若完全燃烧420g的酒精放出的热量全部被水吸收，可使 kg的水温度从30℃升高到90℃。[酒精的热值为3.0×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）] 【答案】 相同 50 【详解】[1]热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的质量以及燃烧条件无关，所以质量为1kg的酒精和1g的酒精的热值相同。 [2]酒精完全燃烧放出的热量 由题意， 由，则水的质量 跟踪训练3 如图所示，甲、乙、丙是三套相同的装置，三图中的燃料均为10g且相同时间内消耗的燃料质量相同，烧杯内的液体质量、初温均相同且在实验过程中液体都未沸腾。 (1)比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验，物质吸热的多少是通过 （选填“温度计示数”或“加热时间”）来反映的。 (2)在比较不同物质的比热容的实验中，质量和初温均相同的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所示，由图可知， 液体的比热容较大。若其中比热容较大的液体是水，则另一种液体的比热容为 。（已知） (3)比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验；燃料燃烧时放出的热量，通过比较 （选填“温度计示数”或“加热时间”）来比较的。 【答案】(1) 甲、丙 加热时间 (2) B 2.1×103 (3) 甲、乙 温度计示数 【详解】（1）[1][2]根据控制变量法，比较不同物质的比热容，应控制液体种类不同，燃料相同，由图可知，甲、丙两图所示实验符合要求；根据转换法，不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的。 （2）[1]质量和初始温度均相同的A、B两种液体，采用相同燃料供热，由图丁所示可知，吸收相等的热量，B升高的温度低，由Q=cmΔt可知，B液体的比热容较大。 [2]由图像知温度都升高到80℃时，A需要l0min，B需要20min，故B吸收的热量是A的2倍，由Q=cmΔt可知，B的比热容是A的2倍，则A比热容是B的0.5倍。若比热容较大的液体是水，则另一种液体的比热容为 （3）[1][2]根据控制变量法，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，应选择甲和乙两图进行实验。当燃料完全燃烧时，通过比较温度计示数来比较不同燃料的热值。 跟踪训练4 陕西临潼温泉（如图）享誉天下．若温泉池内有的水，初始水温为，一段时间后水温降至，已知，。求： (1)水放出的热量是多少？ (2)若放出相同的热量，需要完全燃烧天然气的体积是多少？ 【答案】(1) (2) 【详解】（1）这段时间水放出的热量为 （2）由得，放出这些热量需要完全燃烧天然气的体积为 题型4 跨学科实践：制作简易热机模型 1、项目原理：酒精化学能→水蒸气内能→风扇机械能。 2、项目跨学科分析: （1）热源的选择:酒精灯或电加热器。 （2）水蒸气或者直接加热空气。 （3）化学能如何转化为机械能？通过加热水沸腾,产生高温水蒸气。 3、项目实施关键: （1）注人的水量不要太多,通常为易拉罐容量的三分之一或者一半,留出容纳水蒸气的空间。 （2）出气管可以是中性笔套、细牛奶吸管或者细竹管,出口要尖细。 （3）出气管和易拉罐之间结合要紧密,不要漏气,易拉罐的洞口开得要比出气管外径小一点。 （4）小风扇和轴之间摩擦力要小。 【归纳总结】制作简易热机模型，需结合物理热机原理与手工制作，通过组装部件模拟能量转化，理解冲程工作过程，提升动手与跨学科应用能力。 【典例4-1】小明做了一个如图所示的简易热机，用酒精灯加热使易拉罐内的水沸腾后，水蒸气吹动小风扇转动（叶片横截面的设计原理如图所示，一面较平，另一面较弯曲），同时观察到扇叶周围出现“白气”。下列说法正确的是（   ） A．根据，酒精燃烧过程中质量逐渐减少，热值变大 B．热机工作过程中将内能全部转化为机械能 C．扇叶周围的“白气”是液态的 D．此时扇叶会逆时针转动 【答案】C 【详解】A．热值是燃料的特性，与燃料的质量、燃烧放出的热量以及燃烧情况等无关，所以酒精燃烧过程中热值不变，故A错误； B．因为存在热损失，热机工作过程中不可能将内能全部转化为机械能，故B错误； C．扇叶周围的“白气”是易拉罐内喷出的水蒸气在空气中遇冷液化形成的小液滴，故C正确； D．扇叶上平下凸，上方空气流速小，压强大，下方流速大，压强小，在向下的压力差的作用下会顺时针转动，故D错误。 故选C。 【典例4-2】我国古代劳动人民发明的取火器模型，如图所示。先把干燥的艾绒固定在木制推杆的前端，然后将木制推杆迅速推入牛角套筒，使杆前端的艾绒温度升高达到艾绒的着火点，艾绒便燃烧起来。在这个过程中能量转化的形式与热机中的 冲程相同。 【答案】压缩 【详解】将木制推杆迅速推入牛角套简，推杆对筒内空气做功，将机械能转化为筒内空气的内能，从而使筒内空气温度升高，达到艾绒的着火点，点燃艾绒。热机压缩冲程将机械能转化为内能，故该过程中能量转化情况与热机压缩冲程的能量转化情况相同。 跟踪训练1如图所示是课外兴趣小组制作的“蒸汽船”模型。将盛有适量水的铜制容器安装在“船体”上，并用蜡烛对其底部进行加热，一段时间后铜质容器内水温升高产生蒸汽，通过铜管向右喷出，“蒸汽船”就会向左行驶。下列说法正确的是（　　） A．水变热是通过做功来改变内能的 B．水在沸腾时会有热量的散失，所以能量不守恒 C．“蒸汽船”运动时能量转化与热机做功冲程相同 D．“蒸汽船”在向左运动时主要将机械能转化为内能 【答案】C 【详解】A．水变热是因为吸收了热量，是通过热传递的发生改变内能的，故A错误； B．水在沸腾时会有热量的散失，散失的热量被周围空气等吸收，能量仍守恒，故B错误； CD．“蒸汽船”运动时能量转化形式为：将内能转化为机械能，与热机做功冲程的能量转化形式相同，故C正确，D错误。 故选C。 跟踪训练2 张斌是班里的小发明家，刚刚学了热机的他，制作了如图－1－13所示的模型，他在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电子式火花发生器的放电针紧紧地塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒内滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后揿动电火花发生器的按钮。 （1）在此过程中，酒精燃烧后的燃气的 能转化为盒盖的机械能； （2）在这一实验过程中，你应当注意观察的是 ； A． 揿动电火花发生器 B． 盒内的酒精 C． 盒盖跳起的现象 D． 盒盖跳起的瞬间盒内出现的现象 （3）汽油机的工作过程的 冲程与这一实验过程中能量的转化是一致的。 【答案】 内 D 做功 【详解】[1]根据题意知道，酒精燃烧后产生的高温高压的燃气，体积膨胀，对外做功，使盒盖飞出去，使内能转化为盒盖的机械能。 [2]在这一实验过程中，气体膨胀对外做功，内能减小，温度降低，所以，应当注意观察的是瓶塞跳起的瞬间盒内出现的现象，故选D。 [3]根据题意知道，汽油机的做功冲程将内能转化为机械能，与这一实验过程中能量的转化是一致的。 【能力培优练】 1．2025年的中国春节是首个“世界非遗版春节”，以下关于春节活动涉及的物理知识，说法正确的是（　　） A．用大火煮肉，是为了提高水的沸点 B．用浆糊贴春联，是利用了分子间存在引力 C．清洁扫尘时，灰尘飞舞说明分子在不停地运动 D．烟花发射升空与热机压缩冲程的能量转化过程相同 【答案】B 【详解】A．水的沸点与气压有关，在标准大气压下，水的沸点是，气压不变时，用大火煮肉并不能提高水的沸点，故A错误。 B．用浆糊贴春联，是因为浆糊中的分子与纸张和墙壁表面的分子间存在引力，使得春联能够粘贴在墙上，故B正确。 C．清洁扫尘时灰尘飞舞，是灰尘在扫帚的作用力下的机械运动，灰尘是宏观物体，不是分子，不能说明分子在不停地运动，分子的运动是肉眼看不见的，故C错误。 D．烟花发射升空是将内能转化为机械能，热机压缩冲程是将机械能转化为内能，二者能量转化过程不同，故D错误。 故选B。 2．用图装置给水壶的水加热一段时间后，燃料燃烧放出的热量为8.4×105J，水吸收的热量为6.0×105J，炉具内的液体燃料减少了0.02kg，若这0.02kg的燃料完全燃烧，可以释放的热量为9×105J，则该液体燃料的热值是（　　） A．2.4×105J/kg B．2.4×107J/kg C．4.5×107J/kg D．3×107J/kg 【答案】C 【详解】由Q放=mq可知该液体燃料的热值 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 3．课外活动中，小亮将刚喝完水的空矿泉水瓶的瓶盖拧上但不拧紧，用手握住瓶子的上下两部分，用力迅速拧成图示状态时，瓶盖被弹出并伴有爆响声，同时瓶口内出现白雾。关于上述过程，下列说法错误的是（    ） A．矿泉水瓶被用力拧成图示形状，说明力可以使物体发生形变 B．瓶盖弹出前，拧瓶子的过程与汽油机的做功冲程类似 C．瓶盖被弹出时，瓶内压缩气体的内能转化为瓶盖的机械能 D．瓶口内出现的白雾，是水蒸气温度降低后液化形成的小水滴 【答案】B 【详解】A．矿泉水瓶在力的作用下被拧成图示形状，瓶子的形状发生了改变，说明力可以使物体发生形变，故A正确，不符合题意。 B．瓶盖弹出前，拧瓶子时，瓶子体积变小，压缩瓶内气体，是对气体做功，瓶内气体内能增大，此过程与汽油机的压缩冲程类似，都是将机械能转化为内能；而汽油机的做功冲程是将内能转化为机械能，故B错误，符合题意。 C．瓶盖被弹出时，瓶内压缩气体对瓶盖做功，将自身的内能转化为瓶盖的机械能，使瓶盖获得动能而飞出，故C正确，不符合题意。 D．瓶盖被弹出时，瓶内气体对外做功，内能减小，温度降低，瓶口处的水蒸气遇冷液化形成小水滴，从而出现白雾现象，故D正确，不符合题意。 故选B。 4．对冰箱中的热现象进行探究，下列说法正确的是（　　） A．用密封的酸奶制作冻酸奶，冷冻后酸奶质量增大 B．将鲜豆腐放入冷冻室较长时间后整体体积会增大 C．解冻后冻豆腐内部呈现蜂窝状说明蛋白质营养流失 D．由能量守恒可知可以利用电冰箱实现密闭房间制冷 【答案】B 【详解】A．质量是物体的一种基本属性，不随温度等因素改变，密封酸奶冷冻后质量不变，故A错误； B．鲜豆腐放入冷冻室，水分结冰，冰的密度小于水，体积变大，所以整体体积会增大，故B正确； C．解冻后冻豆腐内部呈蜂窝状是因为水分结冰体积变大，冰融化后留下空隙，不是蛋白质营养流失，故C错误； D．电冰箱工作时，冰箱内制冷，冰箱外散热，在密闭房间内，整体热量不变，不能实现制冷，反而因压缩机工作产生热量使房间温度升高，故D错误。 故选B。 5．《天工开物》中记载了古代冶炼青铜的方法：“凡铸铜，必先炼铜，铜矿入炉，鼓风燃炭，铜汁流出，注模成器”。下列说法正确的是（　　） A．铜矿变成铜汁是升华过程 B．“鼓风燃炭”过程中，碳的热值逐渐减小 C．铜汁注模成器是熔化过程 D．铜矿变成铜汁的过程中，铜矿的内能增大 【答案】D 【详解】A．铜矿变成铜汁是铜由固态变为液态的过程，属于熔化，而非升华，故A错误； B．热值是燃料的特性，与燃料的质量、燃烧放出的热量以及燃烧情况等无关，故B错误； C．铜汁注模成器是铜由液态变为固态的过程，属于凝固，而非熔化，故C错误； D．铜矿变成铜汁的过程中，吸收热量，通过热传递的方式增大了内能，故D正确。 故选 D。 6．有甲、乙两台汽油机，通过查阅资料了解到这甲、乙两台汽油机的机械参数如图所示，从图中可知（   ） A．甲机械和乙机械的有用功相同 B．甲机械总功大 C．乙机械额外功小 D．乙机械的机械效率较高 【答案】A 【详解】ABD．由图可知，甲机械额外功为，额外功占比为，则机械效率为 则甲机械总功为 甲机械有用功为 乙机械的有用功为，机械效率为 乙机械的总功为 所以乙机械的机械效率较低，甲机械和乙机械的有用功相同；乙机械总功大；故A符合题意，BD不符合题意； C．乙机械额外功为 甲机械额外功为，所以甲机械额外功小，故C不符合题意。 故选A。 7．如图，物理兴趣小组制作了一个简易汽轮机装置。在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热，水沸腾后从管口喷出蒸汽使风车转动。简易汽轮机工作过程中（　　） A．酒精燃烧将内能转化为化学能 B．水的内能增加的方式是热传递 C．蒸汽被喷出后内能保持不变 D．蒸汽的内能全部转化为风车的机械能 【答案】B 【详解】A．酒精燃烧的过程是将化学能转化为内能的过程，故A不符合题意； B．加热过程中，易拉罐中的水吸收热量，温度升高，是通过热传递的方式增加内能，故B符合题意； C．蒸汽喷出后，对外做功，内能转化为机械能，内能减小，故C不符合题意； D．因为热量损失，所以蒸汽的内能不会全部转化为风车的机械能，故D不符合题意。 故选B。 8．如图所示用同一个实验装置分别加热的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化的图线，乙从加热至沸腾刚好消耗了酒精。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等。已知，，下列说法中（　　） ① ②乙的吸热能力大于甲的吸热能力 ③乙吸收的热量为 ④该酒精灯的加热效率为17.5% A．只有①③正确 B．只有②③正确 C．只有③④正确 D．只有①④正确 【答案】C 【详解】由图2知，温度由20摄氏度升高至100摄氏度，甲所需时间为8min，乙所需时间为4min，实验中用相同的实验装置加热，则在相同的时间内酒精灯放出的热量相同，相同的时间内，两种液体吸收的热量相等，升高相同的温度80摄氏度时，甲吸收的热量比乙大，则甲的吸热能力比乙的强，甲的比热容比乙大，所以甲是水。此加热过程，甲和乙吸收热量的关系 解得， ①②错误；0~8min，乙吸收的热量与甲吸收的热量相等，为 ③正确；乙从20摄氏度加热至沸腾用时10min，吸收的热量 消耗酒精放出的热量 该酒精灯的加热效率 ④正确。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 9．5月29日，我国探月工程天宫一号顺利升空，思考乐琴琴和小林同学一起观看了这一过程，琴琴同学提出：火箭加速上升过程中，燃料燃烧放出热量 （全部/部分）转化为机械能，天宫一号进入轨道后， （有/无）惯性。 【答案】 部分 有 【详解】[1]火箭加速上升过程中，燃料燃烧放出热量部分转化为机械能，部分转化为内能。 [2]惯性只跟物体的质量有关，天宫一号进入轨道后，质量不变，有惯性。 10．小明家使用的是天然气热水器。他把家里自动洗衣机的“水量”设置为40L，用热水器输出的40℃热水注入洗衣机，已知自来水的温度为15℃，注水前后天然气表的示数变化了0.16m3，则该热水器的效率为 %。[c水=4.2103J/（kg·℃），q天然气=3.2107J/m3），百分号前保留整数] 【答案】82 【详解】水的体积，由，水的质量 水吸收热量温度变化，根据热量公式，水吸收的热量 天然气燃烧放热 热水器效率 11．为了减少大气污染，可对秸秆进行回收加工制成秸秆煤，完全燃烧4kg秸秆煤可放出 J热量；若这些热量的50%被水吸收，可使 kg水温度由20℃升高到60℃。（已知秸秆煤热值为2.1×107J/kg，水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg•℃）） 【答案】 8.4×107 250 【详解】[1]由题意可知，完全燃烧4kg秸秆煤可放出的热量为Q放=m秸秆煤q=4kg×2.1×107J/kg=8.4×107J [2]由题意可知，水吸收的热量为Q吸=Q放×50%=8.4×107J×50%=4.2×107J 由Q吸=cmΔt可得水的质量为 12．光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图，密闭化学反应室中N2O4在光照下会分解，使气室气压增大，推动活塞向 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 冲程。 【答案】 右 做功 【详解】[1]N2O4在光照下会分解，使气室气压增大，会向右推动活塞。 [2]活塞右移过程，气室内气体对活塞做功，将内能转化为机械能，与汽油机的做功冲程能量转化相同。 13．如图所示，“围炉煮茶”作为一种传统的文化活动，近两年又成为一种新颖、时尚的生活方式。茶沸腾时壶盖被顶起，此过程和热机的 冲程原理相同；煮茶时，整个房间都有淡淡的茶香味，说明分子在不停地做 。 【答案】 做功 无规则运动 【详解】[1]茶沸腾时壶盖被顶起，此时将内能转换机械能，热机的做功冲程是高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化机械能，故此过程与热机的做功冲程原理相同。 [2]煮茶时，整个房间都有淡淡的茶香味，是扩散现象，是香味分子在做无规则运动，从而说明分子在不停地做无规则运动。 14．为了践行绿色发展，推动“碳达标”，某高架桥上修建了一段如图所示的全封闭“光伏声屏障”试验道路。“光伏声屏障”既可以在 （选填“声源处”“传播途中”或“声音接收处”）减弱噪声，又可以通过上面的80多个光伏电池板将太阳能转化为 ；这段“光伏声屏障”试验道路每年发电约，相当于完全燃烧 的无烟煤释放的能量。（无烟煤的热值为） 【答案】 传播途中 电能 【详解】[1]“光伏声屏障”是通过阻断噪声传播的方式来控制噪声的，所以是在声音的传播过程中减弱噪声。 [2]光伏电池板消耗太阳能，为电路中提供电能，所以是将太阳能转化为电能。 [3]“光伏声屏障”试验道路每年发电约，相当于完全燃烧无烟煤的质量 15．如图所示，甲乙丙三图中装置完全相同，燃料的质量相等烧杯内的液体质量和初温也相同。 (1)比较不同燃料的热值，可以选择 两图进行对比： (2)为了研究不同物质的吸热能力，利用甲丙两幅图进行实验，根据记录的数据做出了两种液体的温度随时间变化的图像，如图所示： ①实验中，用 （填序号）间接反映液体吸收热量的多少；吸收相同热量时，通过比较 （填序号）来判断吸热能力的强弱： A．加热时间    B．温度计示数的变化 ②由图可以看出， 液体沸点较高， 液体的比热容较大； ③如果已知b液体的比热容是1.8×103J/(kg·℃)，则a液体的比热容是 J/(kg·℃)。 【答案】(1)甲乙 (2) A B b b 0.9×103 【详解】（1）为了比较不同燃料的热值要用不同的燃料，应加热同一种液体，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，应选择甲和乙两图进行实验。 （2）①[1][2]实验中，由转换法，用加热时间间接反映液体吸收热量的多少，加热时间越长，液体吸收的热量越多，故选A；根据比较吸热能力的方法，吸收相同热量时，通过比较温度计示数的变化来判断吸热能力的强弱，故选B。 ②[3][4]由图可以看出，当a液体温度达到80℃，该液体开始沸腾，而此时没有达到b液体的沸点，故b液体的沸点较高，b液体沸腾前，加热相同时间，b升温慢，根据知，b液体的比热容较大。 ③[5]将质量相同的两种液体加热至80℃时，a的加热时间为10min，b的加热时间为20min，两液体的温度变化值Δt=80℃-20℃=60℃ 而升高相同温度时，b所需时间是a的2倍，即b吸收的热量是a的2倍，根据Q吸=cmΔt可知，比热容和吸收的热量成正比，b的比热容是a的2倍，所以a的比热容为 16．如图是某景区的观光艇，该观光艇空艇质量为800kg，最大载重量480kg。小明乘坐观光艇满载游玩时，发动机的输出功率为4.2×104W，航速为36km/h。（g=10N/kg，q柴油=4.2×107J/kg）求： (1)若观光艇空艇放在水平沙滩上，与沙滩的接触面积是5m2，则观光艇对沙滩的压强是多少？ (2)小明游玩时观光艇受到水的平均阻力是多大？ (3)若发动机的效率为40%，小明游玩30min需要消耗柴油的质量是多少？ 【答案】(1)1.6×103Pa (2)4200N (3)4.5kg 【详解】（1）观光艇空艇放在水平沙滩上时，压力为F=G空=m空g=800kg×10N/kg=8000N 观光艇对沙滩的压强为 （2）根据 可知发动机牵引力为 由二力平衡可知，小明游玩时观光艇受到水的平均阻力为f=F牵=4200N （3）游玩30min输出的有用功为W有=Pt=4.2×104W×30×60s=7.56×107J 需要完全燃烧柴油放出的热量为 需要消耗柴油的质量为 17．爸爸开车带着李华去旅游，汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其图像如如图所示。在第10s时汽车的速度达到20m/s，设汽车在行驶过程中受到的阻力不变，大小为。 (1)在0~20s内汽车发动机的牵引力所做的功是多少？ (2)若发动机的效率为25%，则需要燃烧多少千克的汽油才能使汽车完成前20s的运动？（已知汽油的热值为） 【答案】(1) (2) 【详解】（1）由图像可知，10s后汽车做匀速直线运动，其速度。因为汽车匀速直线行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以汽车的牵引力 则该汽车的恒定功率 因为汽车的功率不变，所以在内汽车发动机的牵引力所做的功 （2）汽油完全燃烧放出的热量 由可得，需要燃烧汽油的质量 18．某款燃油汽车的部分参数如下表所示，请你结合题中提供的有关信息，解决以下问题（g取10N/kg，汽油的热值为4.5×107J/kg）： 自重/t 1.0 发动机最大输出功率/kW 20 轮胎与地面接触总面积/m2 0.2 (1)该汽车载有4名乘客，估算该车静止在水平路面上时对路面的压强。 (2)该汽车以最大输出功率在平直公路上匀速行驶18km，用时15min，求在此过程中汽车牵引力做的功。 (3)若该汽车在上述行驶过程中的能量全部由燃油来提供，燃油汽车的效率为40%，求需要消耗多少千克的燃油。 【答案】(1)6×104Pa (2)1.8×107J (3)1kg 【详解】（1）每名乘客的质量约为50kg。汽车静止在水平地面上，对水平地面的压力F=G=(m车+m人)g=(1000kg+4×50kg)×10N/kg=1.2×104N 汽车对水平地面的压强 （2）汽车以最大输出功率匀速行驶15 min，由 得，牵引力做的功W=Pt=20×103W×15×60s=1.8×107J （3）由汽油机效率得，燃料放出的热量为 消耗的燃油质量 【链接中考】 1．（2025·江苏扬州·中考真题）如图是单缸四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，它是（   ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】B 【详解】由图可知，进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内气体，火花塞未点火，即为压缩冲程，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 2．（2025·湖北·中考真题）如图是液体燃料火箭喷气发动机示意图。输送装置将燃料和氧化剂输送到燃烧室燃烧，产生气体喷出推动火箭前进。下列说法正确的是（　　） A．燃料燃烧时内能转化为化学能 B．燃料箱燃料减少，燃料热值不变 C．燃烧放出热量越多，燃料热值越大 D．火箭前进时，燃料的化学能全部转化为火箭的机械能 【答案】B 【详解】A．燃料燃烧时，燃料的化学能先转化为内能，再将内能转化为机械能，故A错误； B．热值是燃料的基本属性，与燃料的质量大小无关，所以燃料箱燃料减少，热值不变，故B正确； C．热值是燃料的基本属性，与燃料燃烧放出热量多少无关，故C错误； D．火箭前进时，是将燃气的内能转化为机械能，由于有热量损失，燃料不可能全部燃烧等因素影响，燃料的化学能不可能全部转化为火箭的机械能，故D错误。 故选B。 3．（2025·云南·中考真题）2025年4月24日，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭发射升空，如图所示。下列说法正确的是（   ） A．飞船在加速上升过程中惯性增大 B．火箭使用的液态氢燃料热值较大 C．火箭加速上升过程中受到平衡力的作用 D．升空过程中，以火箭为参照物，飞船是运动的 【答案】B 【详解】A．惯性是物体固有的属性，只与物体的质量有关。飞船在加速上升过程中，质量并没有改变，因此惯性不会发生改变，故A错误； B．液氢燃料具有较高的热值，相同质量的氢与其他燃料相比，完全燃烧放出的热量多，所以发射火箭使用液态氢作燃料，故B正确； C．火箭加速上升过程中，受到的推力大于重力，处于非平衡状态，因此受非平衡力的作用，故C错误； D．升空过程中，飞船搭载在火箭上，飞船与火箭是相对静止的，因此以火箭为参照物，飞船是静止的，故D错误。 故选B。 4．（2025·山西·中考真题）小亮看到如图所示的阳光健身海报，决定每天放学回家由乘电梯改为爬楼梯。爱生活爱运动脂肪完全“燃烧”释放的能量为（即可看作脂肪的热值）。若小亮的质量为，家住11楼，每层楼高为。（取） (1)求小亮所受的重力。 (2)小亮每次乘电梯从1楼到11楼回家，若电梯匀速运行，求电梯对他做的功。 (3)若小亮每次爬楼梯回家消耗脂肪的质量为5g，求脂肪完全“燃烧”放出的能量。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）小亮所受的重力 （2）小亮随电梯做匀速直线运动，小亮所受的支持力与重力大小是平衡力，大小相等，即 小亮在支持力方向上移动的距离 电梯对小亮所做的功 （3）脂肪完全“燃烧”放出的能量 5．（2025·山东威海·中考真题）小明和爸爸质量共120kg，骑着一辆质量为300kg（含装备）的三轮摩托车，沿318国道从成都前往拉萨旅行。水平骑行时每只轮胎与地面接触的面积为0.02m2（g取10N/ kg） (1)水平骑行时，摩托车对地面的压力、压强分别是多少？ (2)在海拔约5000m的米拉山垭口烧水，用燃气炉将质量2.5kg、初温为3℃的水加热至沸腾（水的沸点为83℃）。若燃气完全燃烧释放热量的30%被水吸收。则水吸收了多少热量？共用掉多少燃气？[，] 【答案】(1)4200N， 7×10⁴Pa (2)8.4×105J， 0.056kg 【详解】（1）摩托车对地面的压力F=G=m总g=420kg×10N/kg=4200N 摩托车对地面的压强 （2）水吸收热量Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/(kg·℃)×2.5kg×(83℃-3℃)=8.4×105J 燃气释放热量 燃气质量 / 学科网（北京）股份有限公司 $$