第十四章 内能的利用（重难点训练）物理人教版2024九年级全一册

第14章 内能的利用 【题型1 热机的定义与种类】 1 【题型2 内燃机的四个冲程】 4 【题型3 热值的简单计算】 6 【题型4 固体和液体的热值计算】 9 【题型5 气体的热值计算】 14 【题型6 比较不同燃料的热值大小】 19 【题型7 热机的效率公式与计算】 21 【题型8 提高热机效率的方法】 25 【题型9 能量的转化与转移】 27 【题型10 能量守恒定律】 31 【题型11 永动机】 33 【题型12 能量转移转化的方向性】 35 【题型1 热机的定义与种类】 1．如图是最早的蒸汽汽车模型，工作原理是通过燃料燃烧产生水蒸气，高温水蒸气推动汽车前进。其工作原理中有关能量转化的叙述正确的是（　　） A．内能→化学能→机械能 B．机械能→内能→化学能 C．化学能→内能→机械能 D．内能→机械能→化学能 【答案】C 【解答】解：燃料燃烧放出热量，是化学能转化为内能，水吸收热量，内能增加；蒸汽通过对外做功，再将内能转化为机械能，推动蒸汽汽车前进，故C正确。 故选：C。 2．近年来我国重大装备层出不穷，国人倍感自豪。下列装备的动力装置不是热机的是（　　） A．新能源电动汽车 B．东风号远洋轮船 C．国产大飞机C919 D．长征五号运载火箭 【答案】A 【解答】解：A．新能源电动汽车是把电能转化成机械能，不符合热机的特点，故A正确； BCD．东风号远洋轮船、国产大飞机C919、长征五号运载火箭都是利用燃料燃烧产生的内能来做功，把内能转化成机械能的装置，符合热机的特点，故BCD不正确。 故选：A。 3．从古至今中华民族一直对天空充满憧憬，从嫦娥奔月的想象，到今天国产大飞机C919的成功商飞，我们从未停止对天空的探索。下列关于飞机的相关说法错误的是（　　） A．飞机的发动机是热机，把内能转化为机械能 B．飞机能在空中飞行是因为受到空气的浮力 C．喷气发动机向后喷气时飞机前进，可知力的作用是相互的 D．以空中飞行的飞机为参照物，地面上的房屋是运动的 【答案】B 【解答】解：A．飞机发动机利用内能做功（将内能转化为机械能），飞机发动机属于热机，故A正确，不符合题意； B．飞机能在空中飞行是因为受到了升力的作用，而不是浮力，故B错误，符合题意； C．喷气发动机向后喷气时，气体对飞机施加反作用力推动前进，说明力的作用是相互的，故C正确，不符合题意； D．以飞行的飞机为参照物，地面房屋位置发生变化，是运动的，故D正确，不符合题意。 故选：B。 4．下列动力机械不属于热机的是（　　） A．中国高铁交流异步牵引电动机 B．052D型导弹驱逐舰燃气轮机 C．歼﹣20战机涡扇15煤油发动机 D．长征五号火箭液氢液氧发动机 【答案】A 【解答】解：燃气轮机、煤油发动机和火箭都是热机，工作时把内能转化成机械能，而电动机是把电能转化成机械能，不符合热机的特点，故A正确。 故选：A。 5． 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。 6．琪琪家买了一辆汽车，为此她专门上网和翻阅资料，了解了一些与汽车有关的知识。 （1）现代汽车的速度很快，一旦发生碰撞，在极短时间内车身停止运动，而乘客身体由于 　惯性　 会继续向前运动，在车内与车身撞击，造成伤害。为了避免此类伤害，公安部门要求小型客车的驾乘人员必须使用 　安全带　 （选填“安全带”或“安全靠枕”），以防止发生交通事故时出现二次伤害。向前运动的人与车身撞击，会对人体造成伤害，说明物体间力的作用是 　相互　 的。 （2）如图甲所示是某款汽车进行安全性测试时的场景。汽车车头受到猛烈撞击后，气囊打开，人体模型与气囊撞击，模型对气囊的力以及气囊对模型的力是一对 　相互作用力　 （选填“平衡力”或“相互作用力”）。被撞击的气囊的位置会发生移动，说明力可以改变物体的 　运动状态　 。 （3）琪琪家买的汽车的发动机是汽油机，是将内能转化为 　机械　 能的装置。如图乙所示，在我国北方地区下雪后，汽车轮胎的抓地力会减弱，为了解决该问题，司机会在轮胎上绑上“防滑链”。其原理是通过 　增大接触面的粗糙程度　 来增大轮胎与地面间的摩擦力，防止打滑。 【答案】（1）惯性；安全带；相互；（2）相互作用力；运动状态；（3）机械；增大接触面的粗糙程度。 【解答】解：（1）现代汽车的速度很快，一旦发生碰撞，在极短时间内车身停止运动，而乘客身体由于惯性会继续向前运动，在车内与车身撞击，造成伤害。为了避免此类伤害，公安部门要求小型客车的驾乘人员必须使用安全带，以防止发生交通事故时出现二次伤害。向前运动的人与车身撞击，会对人体造成伤害，说明物体间力的作用是相互的。 （2）如图甲所示是某款汽车进行安全性测试时的场景。汽车车头受到猛烈撞击后，气囊打开，人体模型与气囊撞击，模型对气囊的力以及气囊对模型的力是一对相互作用力。被撞击的气囊的位置会发生移动，说明力可以改变物体的运动状态。 （3）琪琪家买的汽车的发动机是汽油机，是将内能转化为机械能的装置。如图乙所示，在我国北方地区下雪后，汽车轮胎的抓地力会减弱，为了解决该问题，司机会在轮胎上绑上“防滑链”。其原理是通过增大接触面的粗糙程度来增大轮胎与地面间的摩擦力，防止打滑。 故答案为：（1）惯性；安全带；相互；（2）相互作用力；运动状态；（3）机械；增大接触面的粗糙程度。 【题型2 内燃机的四个冲程】 7．如图是汽油机工作的四个冲程，其中把机械能转化为内能的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解答】解：机械能转化为内能的冲程是压缩冲程。 A、进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程。故A不符合题意； B、气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程。故B符合题意； C、气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程。故C不符合题意； D、排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程。故D不符合题意。 故选：B。 8．往自制火箭模型的瓶内喷入雾状酒精，启动电火花发生器点火使酒精燃烧，火箭就会立刻飞出。此过程与四冲程汽油机中能量转化过程一致的是（　　） A．做功冲程 B．压缩冲程 C．吸气冲程 D．排气冲程 【答案】A 【解答】解：往自制火箭模型的瓶内喷入雾状酒精，启动电火花发生器点火使酒精燃烧，火箭就会立刻飞出。此过程是内能转化为机械能，与四冲程汽油机中能量转化过程一致的是做功冲程，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选：A。 9．如图，是我国古代的取火器模型图，把推杆迅速推入牛角套筒时，套筒内空气被压缩，空气的内能 　增大　 （选填“增大”或“减小”）。随后，推杆前端的艾绒立刻燃烧起来，推杆又被推动到原来的位置，此过程与内燃机工作的 　做功　 冲程相似。 【答案】增大；做功。 【解答】解：把木制推杆迅速推入牛角套筒时，杆前端的艾绒燃烧起来，这是通过做功的方式，使筒内空气的内能增大，则温度升高，达到艾绒的着火点，使艾绒燃烧； 推杆前端的艾绒立刻燃烧起来，推杆又被推动到原来的位置，内能转换为机械能，此过程与内燃机工作的做功冲程相似。 故答案为：增大；做功。 10．2025年2月20日，内蒙古呼和浩特一名儿童在下水井周围放炮时发生闪爆，两个井盖被顶飞了，一个井盖飞到店里，旁边几辆车受损，小孩没事，所有损失家长将照价赔偿。此过程中的能量转化类似于四冲程汽油机的　做功　 冲程，下水井中的可燃气体燃烧产生的　内　 能转化为下水井盖的机械能。 【答案】做功；内。 【解答】解：两个井盖被顶飞了，一个井盖飞到店里，将内能转化为机械能。下水井中的可燃气体燃烧产生的内能转化为下水井盖的机械能。 故答案为：做功；内。 【题型3 热值的简单计算】 11．小明利用图﹣1的装置研究某燃料热值，他取少量燃料置于燃烧皿中，点燃后对100g的热水加热4min，然后立即将其熄灭，测得消耗燃料4.2g，并根据实验数据绘制了水温随时间变化的图像如图﹣2中a线所示。已知此过程中燃料均匀燃烧放热，所放出热量只有60%被水吸收。实验装置和热损失比例均不变，利用该燃料加热另一杯水绘出了如图﹣2中b线所示图像。水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），整个过程中忽略水的质量变化，下列说法中正确的是（　　） A．通过图线a计算得知4min水吸收到的热量为2520J B．通过计算得出该燃料的热值为2×106J/kg C．这种方法计算出的热值比实际的热值偏大 D．b线代表的水的质量小于a线代表的水的质量 【答案】B 【解答】解：A．由图线a可知，水在加热2min内吸收到的热量是 Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.1kg×（99℃﹣93℃）＝2520J， 则4min水吸收到的热量为Q′吸＝2520J×2＝5040J，故A错误； B．4.2g燃料完全燃烧放出的热量为， 该燃料的热值为，故B正确； C．因为燃料燃烧时，有热损失，水吸收的热量小于燃料完全燃烧放出的热量，所以计算出的燃料的热值比实际的热值偏小，故C错误； D．由图可知，0﹣2min内，两杯水吸收的热量相同，温度变化相同，根据Q＝cmΔt可知，两杯水的质量相等，故D错误。 故选：B。 12．2022年北京冬奥会和冬残奥会即将开幕，在比赛期间所有冬奥场馆将全部使用“绿电”，（“绿电”是指在发电过程中，二氧化碳排放量为零或趋近于零，比火力发电等其他方式对环境的影响大幅度减小）。这将是奥运史上首次实现全部场馆100%绿色电能供应，预计消耗“绿电”约4×108kW•h，可以节约1.28×108kg标准煤，减排二氧化碳3.2×108kg。若所节约的标准煤完全燃烧，则放出的热量约为（q标准煤约为2.9×107J/kg）（　　） A．3.7×1015J B．9.3×1015J C．3.7×1016J D．9.3×1016J 【答案】A 【解答】解：节约的标准煤的质量m＝1.28×108kg，标准煤的热值q标准煤＝2.9×107J/kg； 标准煤完全燃烧放出的热量：Q放＝mq标准煤＝1.28×108kg×2.9×107J/kg≈3.7×1015J。 故选：A。 13．冻豆腐（如图）是一种传统豆制品。由新鲜豆腐冷冻而成，孔隙多、弹性好、营养丰富，味道也很鲜美。冻豆腐经冷冻再解冻以后，内部会出现许多小孔，小孔产生的原因是豆腐里的水 　先凝固后熔化　 （选填“先凝固后汽化”“先汽化后凝华”或“先凝固后熔化”）而形成的。冻豆腐的热量较低，每10g含有8400卡路里的能量，1卡路里（C）约为4.2J，则10g冻豆腐含有的能量是 　35280　 J。 【答案】先凝固后熔化；35280。 【解答】解：（1）豆腐中含有大量的水分，豆腐冷冻时这些水分就会凝固为小冰晶，同时体积变大，这些小冰晶将整块豆腐挤压成蜂窝形状；待豆腐解冻后，小冰晶熔化为水，就留下了很多小孔； （2）因为每10g含有8400卡路里的能量，1卡路里（C）约为4.2J， 所以10g冻豆腐含有的能量：8400×4.2J＝35280J。 故答案为：先凝固后熔化；35280。 14．2025年5月25日，国产大飞机C919首航厦门。飞机飞行时获得升力的原理是 　机翼的上方空气的流速越大，气体压强小，而机翼下方的空气流速小，压强大，使得飞机受到一个向上的压力，故使得飞机获得升力　 ；已知飞机百公里耗油约360kg，这些油完全燃烧时放出热量为 　1.62×1010　 J。（航空燃油的热值约为4.5×107J/kg） 【答案】机翼的上方空气的流速越大，气体压强小，而机翼下方的空气流速小，压强大，使得飞机受到一个向上的压力，故使得飞机获得升力；1.62×1010。 【解答】解：（1）飞机获得升力的原理是：机翼的上方空气的流速越大，气体压强小，而机翼下方的空气流速小，压强大，使得飞机受到一个向上的压力，故使得飞机获得升力； （2）燃油完全燃烧放出的热量： Q放＝mq＝360kg×4.5×107J/kg＝1.62×1010J。 故答案为：机翼的上方空气的流速越大，气体压强小，而机翼下方的空气流速小，压强大，使得飞机受到一个向上的压力，故使得飞机获得升力；1.62×1010。 15．“绿水青山就是金山银山”，为建设生态优美，幸福宜居的新农村，我市部分农村地区已用上绿色能源——天然气（。则完全燃烧200g天然气放出的热量是 　8.4×106　 J；若这些热量的25%被初温为30℃质量为12.5kg的水吸收，能使水的温度升高到 　70　 ℃。 【答案】8.4×106；70。 【解答】解：（1）完全燃烧200g天然气放出的热量：Q放＝mq＝0.2kg×4.2×107J/kg＝8.4×106J； （2）由题知，水吸收的热量：Q吸＝25%Q放＝25%×8.4×106J＝2.1×106J； 由Q吸＝cmΔt得，水升高的温度： Δt40℃， 则水的末温：t＝t0+Δt＝30℃+40℃＝70℃。 答：8.4×106；70。 【题型4 固体和液体的热值计算】 16．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 【解答】解：该液体燃料的热值： ，故C正确、ABD错误。 故选：C。 17．用图中的装置给水壶的水加热一段时间后，燃料燃烧放出的热量为8.3×105J，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．4.3×107J/kg B．3×107J/kg C．4.5×107J/kg D．4.5×103J/kg 【答案】C 【解答】解：由Q放＝mq知，该液体燃料的热值：q4.5×107J/kg。 故选：C。 18．小悦用同一酒精灯分别加热质量为0.6kg的水和质量为1.2kg的液体A，得到的实验数据作出如图所示图象。若酒精灯单位时间内消耗的酒精质量相等，且加热效率为35%，q酒精＝3×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃），下列说法中正确的是（　　） A．0～6min，水比液体A吸收的热量多 B．液体A的末温比水的高，液体A的吸热能力更强 C．液体A的比热容为1.05×103J/（kg•℃） D．该酒精灯每分钟消耗酒精质量为6g 【答案】C 【解答】解：A、实验中用同样的加热器进行加热，在相同时间内物质吸收的热量是相同的，则在0﹣6min内两物质吸收的热量都是相同的，故错误； B、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，而本题用同一酒精灯分别加热质量为0.6kg的水和质量为1.2kg的液体A，所以不能判断液体A的末温比水的高，液体A的吸热能力更强，故B错误； C、由图知，2∽6分钟的时间内水吸收的热量： Q水吸＝c水m水Δt＝0.6kg×4.2×103J/（kg•℃）×（20℃﹣10℃）＝2.52×104J， 因为用相同的加热器加热，在相同时间物质吸收的热量相同，所以2∽6分钟的时间内Q液体A吸＝Q水吸＝2.52×104J， 所以c液体A1.05×103J/（kg•℃），故C正确； D、2∽6分钟的时间内该酒精灯放出的热量：Q放7.2×104J， 由Q放＝mq知，2∽6分钟的时间内消耗的酒精质量：m酒精0.0024kg＝2.4g， 由酒精灯单位时间内消耗的酒精质量相等，则该酒精灯每分钟消耗酒精质量：m′0.6g，故D错误。 故选：C。 19．如图所示是我国新发明的一种被称为挂在墙上的“油田”——“碲化镉薄膜发电玻璃”。可在太阳光下获得电能，这种玻璃单片面积可达1.9m2，每平方米的发电玻璃每年可发电150kW•h。 （1）该玻璃获得电能时发生的能量转换是 　太阳　 能转化为 　电　 能； （2）如果用火力发电，每块玻璃一年的发电量相当于完全燃烧 　34.2　 kg煤炭放出的热量。 【答案】（1）太阳；电；（2）34.2。 【解答】解：（1）有太阳光的时候，才获得电能，说明了该玻璃可以将光能（太阳能）转化为电能。 （2）每块玻璃一年的发电量： ， 由题意可知完全燃烧质量为m的煤炭的热量：Q放＝W电＝1.026×109J， 由Q放＝mq知，相当于完全燃烧的煤炭： 。 故答案为：（1）太阳；电；（2）34.2。 20．某城市投放了30辆氢燃料新能源公交车投放使用，氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是22世纪最理想的能源。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），q氢＝1.4×108J/kg]求： （1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量； （2）若这些热量全部被质量为200kg，温度为15℃的水吸收，则水升高的温度； （3）某氢能源公交车以140kW的恒定功率做匀速行驶，如果0.3kg的氢燃料完全燃烧获得热量有80%与公交车所做的功相等，则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间。 【答案】（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为4.2×107J；（2）水升高的温度为50℃；（3）这些热量能让该公交车匀速行驶4min。 【解答】（1）0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为：； （2）若这些热量全部被质量为200kg，温度为15℃的水吸收，则水升高的温度为：； （3）由η可知，公交车获取的机械功：W＝ηQ放＝80%×4.2×107J＝3.36×107J； 公交车的行驶功率：P＝140kW＝1.4×105W， 由W＝Pt可知，这些热量能让该公交车匀速行驶的时间为：。 答：（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为4.2×107J；（2）水升高的温度为50℃；（3）这些热量能让该公交车匀速行驶4min。 21．在一块大田里，一台“大机器”正张开巨大的“嘴巴”，将田里的玉米秸秆“尽收囊中”，不一会儿，它就“吐出”一个直径约1.3m、高约1.5m的圆柱形玉米秸秆如图所示，若收割机在水平路面上匀速行驶2.7km耗时9min，发动机收割机空载时质量为800kg，履带与耕地的总接触面积始终为0.2m2。柴油的热值为q柴油＝4.3×107J/kg。求： （1）收割机匀速行驶的速度； （2）收割机空载时对地面的压强； （3）忽略能量损失，牵引力做功2.58×108J需要消耗多少柴油。 【答案】（1）收割机匀速行驶的速度为18km/h； （2）收割机空载时对地面的压强为4×104Pa； （3）忽略能量损失，牵引力做功2.58×108J需要消耗6kg柴油。 【解答】解：（1）收割机匀速行驶的速度为： v18km/h； （2）收割机空载时对地面的压力等于自身重力，即F＝G＝mg＝800kg×10N/kg＝8000N，则收割机空载时对地面的压强为： p4×104Pa； （3）忽略能量损失，即Q放＝W＝2.58×108J，消耗柴油的质量为： m6kg。 答：（1）收割机匀速行驶的速度为18km/h； （2）收割机空载时对地面的压强为4×104Pa； （3）忽略能量损失，牵引力做功2.58×108J需要消耗6kg柴油。 【题型5 气体的热值计算】 22．周末，小李在家为父母煮鸳鸯火锅（如图所示）。他在左边加入牛油红汤，右边加入菌菇清汤，两种汤料质量均为1.5kg，初温均为20℃，沸点都是100℃。将火锅放在天然气灶上加热，经过6min牛油红汤开始沸腾，又过了3min菌菇清汤开始沸腾，该过程共消耗0.05m3天然气。若相同时间红汤和清汤的吸热相同，汤料质量变化不计，且不考虑红汤和清汤之间的热传递，菌菇清汤比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气热值为4×107J/m3，下列说法正确的是（　　） A．红汤沸腾后继续加热温度升高，比热容增大 B．菌菇清汤从20℃加热到100℃吸收的热量为5.04×106J C．牛油红汤的比热容为2.8×103J/（kg•℃） D．该天然气灶的加热效率为25.2% 【答案】C 【解答】解：A、红汤沸腾后，继续加热，此时汤继续沸腾，汤的温度不变，比热容不变，故A错误； B、菌菇清汤从20℃加热到100℃，菌菇清汤吸收的热量为： Q吸＝c清汤m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝5.04×105J，故B错误； C、若相同时间红汤和清汤的吸热相同，汤料质量变化不计，且不考虑红汤和清汤之间的热传递，则经过6min牛油红汤开始沸腾时吸收的热量： Q吸′5.04×105J＝3.36×105J， 由Q吸＝cm（t﹣t0）知，牛油红汤的比热容： c汤红2.8×103J/（kg•℃），故C正确； D、天然气完全燃烧放出的热量为：Q放＝qV＝4×107J/m3×0.05m3＝2×106J， 该天然气灶的加热效率：η100%100%＝50.4%，故D错误。 故选：C。 23．天然气本身无色无味，为了安全和警示，通常会向天然气中加入臭味剂。拧动燃气灶的点火装置，若燃气未点燃，会闻到臭味，表明分子在不停地做 　无规则运动　 。某天然气热水器将20kg的水从22℃加热到42℃，消耗天然气0.075m3，则该热水器的热效率为 　70%　 。[水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值是3.2×107J/m3] 【答案】无规则运动；70%。 【解答】解：（1）拧动点火装置，若燃气未点燃，会闻到臭味，这是臭味分子扩散到空气中的结果，属于扩散现象，说明臭味分子在永不停息地做无规则运动； （2）水吸收的热量为： Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×20kg×（42℃﹣22℃）＝1.68×106J， 天然气完全燃烧释放的热量为： Q放＝qV＝3.2×107J/m3×0.075m3＝2.4×106J， 该热水器的热效率为。 故答案为：无规则运动；70%。 24．汽车上的散热器用水作为冷却剂，如果散热器中装有10kg的水，在温度升高20℃的过程中，水吸收的热量是 　8.4×105　 J；这些热量相当于完全燃烧 　0.012　 m3的天然气放出的热量。[q天然气＝7×107J/m3，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 【答案】8.4×105；0.012。 【解答】解：（1）散热器中水的质量：m＝10kg，水的温度升高的度数：Δt＝20℃， 水吸收的热量： Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×10kg×20℃＝8.4×105J； （2）由题知，Q放＝Q吸＝8.4×105J， 由Q放＝Vq知，需要完全燃烧天然气的体积： V0.012m3。 故答案为：8.4×105；0.012。 25．在1个标准大气压下，用燃气灶把质量5kg、初温20℃的水加热到沸腾，共燃烧掉0.08m3的天然气。已知水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值是4.2×107J/m3。求： （1）水吸收的热量； （2）0.08m3天然气完全燃烧放出的热量； （3）燃气灶的效率。 【答案】（1）水吸收的热量为1.68×106J； （2）0.08m3天然气完全燃烧放出的热量为3.36×106J； （3）燃气灶的效率为50%。 【解答】解：（1）一标准大气压下水的沸点为100℃，即水的末温为100℃，水的质量m＝5kg， 水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（100℃﹣20℃）＝1.68×106J； （2）天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝Vq＝0.08m3×4.2×107J/m3＝3.36×106J； （3）燃气灶的效率：η100%100%＝40%。 答：（1）水吸收的热量为1.68×106J； （2）0.08m3天然气完全燃烧放出的热量为3.36×106J； （3）燃气灶的效率为50%。 26．如图所示，小明的新家使用即热式天然气热水器供家里洗刷用水，他想估测家中热水器的加热效率。打开热水器，用温度计测得热水器进水管的水温为16℃，出水管的水温为56℃，放出50kg的热水后，从燃气表中看到天然气表示数由2380.19m3变为2380.69m3。[q天然气＝4.2×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）] （1）0.5m3的天然气完全燃烧放出的热量； （2）50kg的水吸收的热量； （3）热水器的加热效率。 【答案】（1）0.5m3的天然气完全燃烧放出的热量为2.1×107J； （2）50kg的水吸收的热量是8.4×106J； （3）热水器的加热效率是40%。 【解答】解：（1）由题意可知，燃烧的天然气为V＝2380.69m3﹣2380.19m3＝0.5m3， 0.5m3的天然气完全燃烧放出的热量： ； （2）50kg的水吸收的热量为： ； （3）热水器的加热效率： 。 答：（1）0.5m3的天然气完全燃烧放出的热量为2.1×107J； （2）50kg的水吸收的热量是8.4×106J； （3）热水器的加热效率是40%。 27．今年5月18日，我国在世界上第一次对可燃冰实现安全可控开采。1m3可燃冰分解后，可释放出约150m3天然气（已知q天然气＝2.1×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃））。 求：（1）1m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧，放出的热量约是多少？ （2）若上述热量的70%被水吸收，可将104kg的水从20℃加热至多少℃？ 【答案】（1）1m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧，放出的热量约是3.15×109J； （2）若上述热量的70%被水吸收，可将104kg的水从20℃加热至72.5℃。 【解答】解：（1）由题知，1m3可燃冰分解后，可释放出约150m3天然气， 这些天然气完全燃烧产生热量：Q放＝Vq＝150m3×2.1×107J/m3＝3.15×109J， （2）由题知，水吸收的热量：Q吸＝70%Q放＝70%×3.15×109J＝2.205×109J， 由Q吸＝cm（t﹣t0）可得加热水的质量： tt020℃＝72.5℃。 答：（1）1m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧，放出的热量约是3.15×109J； （2）若上述热量的70%被水吸收，可将104kg的水从20℃加热至72.5℃。 【题型6 比较不同燃料的热值大小】 28．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，烧杯内液体加热后均未沸腾，下列关于实验说法中正确的是（　　） A．比较不同燃料的热值应选择图甲和图乙进行实验，并控制燃料燃烧时间相同 B．比较不同物质吸热升温的特点应选图甲、丙进行实验，燃料燃烧完全后读出温度计示数 C．比较不同物质吸热升温的特点实验，吸热的多少通过加热时间反映 D．比较不同燃料热值和不同物质吸热的多少均可通过液体升高的温度反映 【答案】C 【解答】解：A、为了比较不同燃料的热值，要用相同质量的不同燃料，加热质量相同的同种液体，根据Q＝cmΔt，液体升温越高，则燃料放出的热量越多，这种燃料热值越大，故应选择甲、乙两图进行实验，燃料燃烧放出热量的多少，是通过温度计示数的变化来反映的，故A错误； BC、比较不同物质吸热升温的特点时，需要用相同的加热器加热质量和初温相同的不同种类的物体，所以应对比甲、丙两图；我们使用相同的热源通过加热时间的长短来比较吸热多少，故B错误，C正确； D、“探究不同物质吸热升温的现象”，在燃烧皿中放入同种燃料，用秒表记录加热时间，用加热时间反映液体吸热的多少；“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”，在燃烧皿中放入不同燃料，燃料充分燃烧完后，用温度计记录烧杯中液体的温度，故D错误。 故选：C。 29．有甲、乙两种不同的燃料，甲燃料的质量为2kg，乙燃料的质量为1kg，当甲、乙温度都升高1℃，吸收的热量如图a所示；甲、乙的燃料完全燃烧后放出的热量如图b所示，则下列说法正确的是（　　） A．甲燃料的比热容等于乙的比热容 B．甲燃料的热值大于乙的热值 C．甲、乙物体温度都降低1℃，甲、乙放出的热量一样多 D．相同质量的甲、乙燃料完全燃烧，甲放出的热量比乙的多 【答案】C 【解答】解： A、由图a知，甲、乙升高相同的温度，吸收相同的热量，m甲＝2m乙，由c可知，c甲c乙，即：甲的比热容小于乙的比热容，故A错误； B、m甲＝2m乙，完全燃烧后甲、乙产生的热量Q甲：Q乙＝4×107J：3×107J＝4：3，由q可知，q甲：q乙2：3，即：甲的热值小于乙的热值，故B错误； C、c甲c乙，m甲＝2m乙，都降低1℃，由Q放＝cmΔt可知，放出的热量相等，故C正确； D、甲的热值小于乙的热值，由Q放＝mq可知，相同质量的甲、乙燃料完全燃烧放出的热量，Q甲＜Q乙，故D错误。 故选：C。 30．俊俊同学在实验室对热学中的相关实验进行探究。 （1）俊俊同学用相同的酒精灯分别给水和煤油加热（如图甲所示），探究水和煤油的吸热能力。 ①组装实验装置时，放置陶土网的铁圈位置和悬挂温度计的铁夹位置的调节非常重要。实验时他应当先调整固定　铁圈　 （填“铁圈”或“铁夹”）的位置。 ②在两个相同的烧杯中应加入初温和　质量　 相同的水和煤油，实验中用相同的酒精灯加热的目的是：使水和煤油在相同时间内　吸收相等的热量　 。 ③水和煤油的温度随时间变化的图像如图乙所示。根据图乙可判断：a物质是　水　 （填“水”或“煤油”），b物质吸热能力较　弱　 （填“强”或“弱”）。 （2）如图丙所示，为比较酒精和碎纸片的热值，俊俊用两个相同规格的烧杯装相等质量的水，取质量　相等　 （填“相等”或“不相等”）的酒精和碎纸片，分别放入两个燃烧皿中，分别给烧杯加热，直到酒精和碎纸片完全燃尽，通过比较　水升高的温度　 （填“加热时间”或“水升高的温度”）来确定酒精和碎纸片热值的大小。 【答案】（1）①铁圈；②质量；吸收相等的热量；③水；弱；（2）相等；水升高的温度。 【解答】解：（1）①在实验中需要用酒精灯的外焰加热，所以应先确定铁圈的高度； ②为了便于比较水和煤油吸热能力的强弱，实验除让水和煤油的初温相同外，实验前还必须控制水和煤油的质量相同； 用相同的热源，是为了保证相同时间内，吸收的热量相等； ③由图乙可知，a、b两物质加热相同时间后（吸热相同），a升高的温度低，b物质升高温度高，吸热能力弱，由方法Ⅱ可知，a物质的吸热本领强，b物质的吸热本领弱，所以a物质是水，b物质是煤油； （2）实验时应取等质量的酒精和碎纸屑；因燃料放出的热量不能直接测量，实验中通过水升高的温度来比较燃料燃烧放出热量的多少，从而比较两种燃料的热值大小。 故答案为：（1）①铁圈；②质量；吸收相等的热量；③水；弱；（2）相等；水升高的温度。 【题型7 热机的效率公式与计算】 31．柴油机的效率比汽油机高，是由于（　　） A．柴油的燃烧值比汽油的燃烧值大 B．柴油的比热比汽油的比热大 C．柴油机气缸里的燃气产生的压强比汽油机里的高 D．柴油的密度比汽油的密度大 【答案】C 【解答】解：柴油机的效率比汽油机的效率高说明柴油机损耗的能量比汽油机损耗的能量少。是因为柴油机在压缩冲程，压缩的程度比汽油机大，燃烧更充分，燃气产生的压强更大，转化成的有用功更多。 故选：C。 32．甲、乙两台汽油机使用相同的汽油，若在同一时间内，甲、乙两汽油机做的有用功之比为3：2，甲的效率是25%，乙的效率是20%，则在同样的时间内，甲、乙两汽油机消耗汽油的质量之比为（　　） A．2：5 B．5：2 C．5：6 D．6：5 【答案】D 【解答】解：已知热机效率公式，那么； 两台汽油机使用相同的汽油，设汽油的热值为q，已知：Q总＝mq， 所以m， 那么甲、乙两台汽油机在t时间内消耗的汽油质量之比为： 。 故选：D。 33．如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的效率是（　　） A．25% B．35% C．60% D．40% 【答案】D 【解答】解：热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，有能量流向图可知该内燃机的效率为：η＝100%﹣25%﹣35%＝40%，故D正确。 故选：D。 34．一辆载货汽车，在平直的公路上以90km/h的速度匀速行驶，匀速行驶6km消耗1.4kg汽油，汽车受到的阻力为4200N（汽油的热值为4.5×107J/kg）。完全燃烧1.4kg汽油放出热量为 　6.3×107　 J；汽车匀速行驶的功率为 　1.05×105　 W；汽车匀速行驶过程中发动机的效率为 　40%　 。 【答案】6.3×107；1.05×105；40%。 【解答】解：完全燃烧1.4kg汽油放出热量为： Q放＝mq＝1.4kg×4.5×107J/kg＝6.3×107J； 汽车做匀速直线运动，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，则牵引力大小为F＝f＝4200N， 根据PFv可知，汽车匀速行驶的功率为： ； 发动机做的机械功为： W＝Fs＝4200N×6×103m＝2.52×107J， 汽车匀速行驶过程中发动机的效率为： 。 故答案为：6.3×107；1.05×105；40%。 35．无人驾驶的发展，大大推进了自动时代的到来。如图所示为一辆5G无人驾驶汽车，其质量为1.38t，该汽车电动机的热机效率为50%；某次测试中汽车以20m/s的速度沿平直公路匀速行驶了10km，汽车行驶时受到的阻力是自身重力的0.2倍（g＝10N/kg，q汽油＝4.6×107J/kg）。求： （1）汽车行驶的时间； （2）这段时间汽车所做的功和功率； （3）这段时间汽车消耗的电能； （4）若消耗的电能由汽油提供，则需要汽油的质量。 【答案】（1）汽车行驶的时间为500s； （2）这段时间汽车所做的功为2.76×107J，功率为5.52×104W； （3）这段时间汽车消耗的电能为5.52×107J； （4）若消耗的电能由汽油提供，则需要汽油的质量为1.2kg。 【解答】解：（1）由v可知，汽车行驶的时间为：t500s； （2）某次测试中汽车以20m/s的速度沿平直公路匀速行驶了10km，根据二力平衡可知，F＝f＝0.2G＝0.2mg＝0.2×1.38×103kg×10N/kg＝2.76×103N，则这段时间汽车所做的功为： W＝Fs＝2.76×103N×10×1000m＝2.76×107J； 汽车所做功的功率为： P5.52×104W； （3）根据η可知，这段时间汽车消耗的电能为： W电5.52×107J； （4）若消耗的电能由汽油提供，即Q放＝W电＝5.52×107J，根据Q放＝mq可知，需要汽油的质量为： m1.2kg。 答：（1）汽车行驶的时间为500s；（2）这段时间汽车所做的功为2.76×107J，功率为5.52×104W； （3）这段时间汽车消耗的电能为5.52×107J； （4）若消耗的电能由汽油提供，则需要汽油的质量为1.2kg。 36．山西作为全国能源革命综合改革试点省份，正在加快推广应用能源新宠“氢能”。据报道，今年将有3000辆氢能共享单车在山西孝义投入运行。氢能单车在外形上与普通共享单车一样，车架装置设置了一个储氢器，另有一个小型氢燃料电池系统在单车坐垫下方。质量为55kg的氢能单车一次性充满0.05kg氢气，3h能匀速骑行60km。质量为50kg的小华在水平路面骑行该共享单车时，车受到的阻力为人和车总重力的0.05倍。求：（氢气热值q为1.4×108J/kg，g取10N/kg） （1）氢能单车的平均速度； （2）0.05kg氢气完全燃烧放出的热量； （3）该氢能单车在骑行时的热机效率。 【答案】（1）氢能单车的平均速度是20km/h； （2）0.05kg氢气完全燃烧放出的热量是7×106J； （3）该氢能单车在骑行时的热机效率是45%。 【解答】解：（1）氢能单车3h能匀速骑行60km，平均速度 （2）0.05kg氢气完全燃烧放出的热量 （3）由于氢能单车在平直公路上做匀速直线运动，牵引力和阻力二力平衡，则骑行时发动机的牵引力F牵＝F阻＝0.05G总＝0.05m总g＝0.05（m人+m车）g＝0.05×（50kg+55kg）×10N/kg＝52.5N； 氢能单车牵引力所做的有用功； 该氢能单车在骑行时的热机效率。 答：（1）氢能单车的平均速度是20km/h； （2）0.05kg氢气完全燃烧放出的热量是7×106J； （3）该氢能单车在骑行时的热机效率是45%。 【题型8 提高热机效率的方法】 37．如图是国产新能源汽车中的一款插电式混合动力汽车，同时使用电动机和内燃机，其内燃机热效率最高可达43%；此外，其拥有快捷语音助手，可实现车外语音控制自动泊车和开关门等功能。分析该种新能源汽车，不是其提升热机效率的方法有（　　） A．尽量使用热值大的燃料 B．优化冲程控制，让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全 C．使用粘度低的机油进而减少热机内部各部件间的摩擦 D．车型设计中，采用高效传动和轻量化车身，进而减重 【答案】A 【解答】解：A．使用热值大的燃料，只是相同质量的燃料可以放出更多的能量，但是不能改变能量的转化率，不能提高热机的效率，故A符合题意； B．使燃料燃烧的更充分，可以提高能量的利用率，即提高热机效率，故B不符合题意； C．热机内部的摩擦是额外功产生的最主要的原因，减少摩擦可以提高热机效率，故C不符合题意； D．减少车本身的自重，可以减少轮胎与地面的摩擦，可以提高热机效率，故D不符合题意。 故选：A。 38．小明在2024年珠海航展上不仅观摩了精彩的飞行表演，还了解到一个信息：某型号飞机，其热机每消耗100kg燃油可让飞机获得2.1×109J的机械能。若燃油热值取q＝4.2×107J/kg，则100kg燃油完全燃烧产生的热量为　4.2×109　 J，该热机效率为　50%　 。若要提高热机效率，请给出一条建议　改善燃烧条件　 。 【答案】4.2×109；50%；改善燃烧条件。 【解答】解：100kg燃油完全燃烧产生的热量为Q放＝mq＝100kg×4.2×107J/kg＝4.2×109J， 该热机效率为η100%50%， 若要提高热机效率，给出的建议为改善燃烧条件尽可能让燃油完全燃烧。 故答案为：4.2×109；50%；改善燃烧条件。 【题型9 能量的转化与转移】 39．神箭飞天，梦想成真；如同璀璨星辰闪耀在浩瀚宇宙，它不仅彰显了人类探索太空的勇气和智慧，更标志着我国航天事业的崭新飞跃，为人类的太空梦想书写了辉煌篇章。神舟十九号载人飞船于2024年10月30日4时27分，由长征二号F运载火箭成功发射至预定轨道，六个半小时后，承载的神舟十九号载人飞船与在轨的“天和”号核心舱实现自主交会对接，盛世中华，举国欢腾。发射、对接场景如图所示。下列说法正确的是（　　） A．火箭加速升空过程中，神舟十九号飞船的惯性增加 B．飞船在发射升空时，燃料燃烧产生的化学能转化为内能，然后内能又转化为飞船的机械能 C．对接成功后，以核心舱为参照物，神舟十九号飞船是运动的 D．在太空中的神舟十九号飞船外，航天员之间可以直接通过声音进行交流 【答案】B 【解答】解：A、惯性是物体的固有属性，只与物体的质量有关。火箭加速升空过程中，神舟十九号飞船的质量不变，所以其惯性不变，故A错误。 B、飞船发射升空时，燃料燃烧将化学能转化为内能，内能再转化为火箭和飞船的机械能，推动飞船加速升空，故B正确。 C、对接成功后，神舟十九号飞船与核心舱成为一个整体，相对位置不再发生变化，以核心舱为参照物，神舟十九号飞船是静止的，故C错误。 D、声音的传播需要介质，太空是真空环境，没有传声介质，所以航天员之间不能直接通过声音进行交流，故D错误。 故选：B。 40．2024年12月31日，世界装机容量最大抽水蓄能电站——国家电网河北丰宁抽水蓄能电站实现全面投产发电，该电站可以利用电网过剩的电力，驱动水泵，将水抽到高处储存起来，需要时再将水放出发电，从而弥补了风能、太阳能等新能源发电不稳定且电力难储存的问题，堪称电力系统的巨型“充电宝”。下列说法正确的是（　　） A．抽水蓄能时是将机械能转化为电能 B．放水发电时是将机械能转化为电能 C．通过技术创新，该电站的能量转化效率可能达到100% D．风能、光能、机械能、电能可以相互转化，说明能量的转化是没有方向性的 【答案】B 【解答】解：A、抽水蓄能时是将电能转化为机械能，故A错误； B、放水发电时是将机械能转化为电能，故B正确； C、由于能量在转化和转移过程中，会有能量的损失，所以该电站的能量转化效率不可能达到100%，故C错误； D、能量的转化、能量的转移都是有方向性的，要逆向转化或转移能量，就会消耗其他的能量，故D错误。 故选：B。 41．如图所示，走马灯点燃后会产生气流推动灯旋转，下列四个场景中，能量转化方式与走马灯类似的是（ ） A．热机某冲程 B．滚摆向下运动 C．向下压缩引火仪 D．钻木取火 【答案】A 【解答】解：蜡烛燃烧产生热量，走马灯内的气体吸收热量，温度升高，密度变小，周围空气的密度大，所以热气会向上运动，形成气流，一部分内能转化为叶轮的动能，从而使推动叶轮旋转，此过程中是通过做功的方式将内能转化为机械能。 A、图中两气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，此冲程将内能转化为机械能； B、滚摆向下运动时将重力势能转化为动能； C、向下压缩引火仪，对瓶内气体做功，将机械能转化为内能； D、钻木取火是将机械能转化为内能。 综上分析可知，能量转化方式与走马灯类似的是A。 故选：A。 42．《秧BOT》是2025年央视春晚创意融合舞蹈节目。如图所示，人形机器人正在为观众表演舞蹈，下列有关其涉及物理知识的分析中正确的是（　　） A．机器人向前运动是由于受到惯性作用 B．机器人在舞蹈过程中将机械能转化为电能 C．机器人“扬手绢”说明力可以改变物体的运动状态 D．机器人站立时受到的重力和它对地面的压力是一对平衡力 【答案】C 【解答】解：A、机器人向前运动是由于受到驱动力，同时具有惯性，不能说受到惯性作用，故A错误； B、机器人在舞蹈过程中将电能转化为机械能，故B错误； C、机器人“扬手绢”说明力可以改变物体的运动状态，故C正确； D、机器人站立时受到的重力和它对地面的压力作用在不同的物体上，且方向相同，不是一对平衡力，故D错误。 故选：C。 43．自然界的能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从一种形式转化为其他形式。如图所示的事例中，能量的形式发生了转移的是（　　） ①图甲：高温的电炉丝使周围的空气温度上升 ②图乙：流星从夜空快速滑过发出耀眼的光亮 ③图丙：试管中高温水蒸气弹出管口的橡胶塞 ④图丁：涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动 A．①② B．②③ C．①④ D．②④ 【答案】C 【解答】解：①高温电炉丝使周围空气温度上升，将热量传递给空气，能量发生转移； ②流星从夜空快速滑过，与大气摩擦做功，将机械能转化为内能，使物体温度升高，发出耀眼的光亮，此过程中能量发生了转化； ③试管中高温水蒸气将管口的橡胶塞弹出，将水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，此过程中能量发生了转化； ④涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机，将海水的机械能转移到水轮机上，使水轮机转动。 综上分析可知，上图所示的事例中，能量的形式发生了转移的是①④。 故选：C。 【题型10 能量守恒定律】 44．如图是小雨学了能量守恒后设计的一个小蒸汽轮机，下列说法正确的是（　　） A．能量在转化的过程中总量越来越少 B．实验室常用的酒精燃料属于一次能源 C．能量的转化和转移都是有方向的 D．轮子的转动说明永动机是可以实现的 【答案】C 【解答】解：A．轮子转动的机械能是由蒸气的内能转化而来的，根据能量守恒定律可知，能量在转化和转移过程中保持不变，故A错误； B．实验室常用的酒精燃料是通过一次能源加工获得的，属于二次能源，故B错误； C．能量的转化或转移都是有方向的，我们都是在能量转化或转移过程中利用能量，故C正确； D．轮子转动时的机械能是由水蒸气的内能转化来的，根据能量守恒定律可知，轮子的转动不能说明永动机可以实现，故D错误。 故选：C。 45．图甲是北宋时期发明的“神臂弩”，如图乙，士兵需要同时脚蹬、手拉才能将弓弦拉开，射程400余米，远超普通弓箭。下列有关士兵射箭的力学知识正确的是（　　） A．射箭过程中能量是守恒的 B．箭射出后，士兵对箭做了功 C．由于惯性，箭射出后做匀速直线运动 D．射箭时，箭的重力和弦对箭的弹力是一对平衡力 【答案】A 【解答】解：A、根据能量守恒定律，整个发射过程，能量不会凭空消失，也不会凭空产生，整个过程能量守恒，故A正确； B、箭射出后，箭由于惯性向前运动，士兵对箭不再有力的作用，对箭不做功，故B错误； C、箭射出后，受到重力作用和空气阻力作用，做曲线运动，不会做匀速直线运动，故C错误； D、箭的重力和弦对箭的弹力没有作用在同一直线上，不是一对平衡力，故D错误。 故选：A。 46．船闸是帮助船舶克服河流上因建坝（或天然）形成的水位差而安全通航的一种建筑物。我国举世瞩目的三峡大坝，上、下游水位差最高可达113m，船只通航就要依靠三峡船闸。三峡船闸是世界上最大的船闸，共由5个闸室组成。如图所示是单闸室船闸的工作示意图，下列有关说法错误的是（　　） A．它工作时是利用了连通器原理 B．在图中所示的时刻，如果关闭上游闸门C和阀门A，打开阀门B，闸室的水位降低，机械能减小 C．闸室和下游水位持平时，水不再受到重力 D．船闸在工作过程中闸室中的水遵循能量守恒定律 【答案】C 【解答】解：A、船闸工作时，闸室分别与上游和下游构成了连通器，利用了连通器原理，故A正确； B、由图可知，如果关闭上游闸门C和阀门A，打开阀门B，闸室和下游构成了连通器，闸室中水位下降，质量减小，则动能减小，重力势能减小，所以机械能减小，故B正确； C、闸室和下游水位持平时，水仍受到重力的作用，故C错误； D、船闸在工作过程中闸室中的水的能量不管如何转移或转化，均遵循能量守恒定律，故D正确。 故选：C。 【题型11 永动机】 47．人类文明，一脉相传。从远古的高转筒车，到今天的水电站，都是人类对水能的开发与利用。图甲是高转筒车，下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断输送到上方农田中；图乙是水电站，流水冲击水轮，带动发电机发电。下列说法正确的是（　　） A．图甲是一台“永动机” B．图甲中竹筒将水从河里输送到上方农田中，增加了水的内能 C．高转筒车和水电站在工作过程中，能量的总量保持不变 D．图乙中流水冲击水轮，带动发电机发电，减少的水能等于发电机产生的电能 【答案】C 【解答】解：A、这一装置在工作时，存在摩擦和空气阻力，不是一台“永动机”，故A错误； B、图甲中竹筒将水从河里输送到上方农田中，水的高度增高，重力势能变大；温度不变，内能不变，故B错误； C、高转筒车和水电站在工作过程中，能量的总量保持不变，故C正确； D、运动的水流冲击水轮机使水轮机转动，带动发电机发电，减少的一部分水能转移为水轮机的动能，然后转化为电能；还有一部分水能转化为内能，故D错误。 故选：C。 48．《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具——“高转筒车”（如图）。使用时下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断输送到上方农田中。下列说法正确的是（　　） A．这是一台“永动机” B．水在输送过程中重力势能不变 C．转轮转速越快输水做功功率越大 D．上、下两个转轮可分别看作定滑轮和动滑轮 【答案】C 【解答】解：A、这一装置在工作时，存在摩擦和空气阻力，不是一台“永动机”，故A错误； B、水在输送过程中高度改变，所以重力势能改变，故B错误； C、转轮转速越快，相同时间内输水做功越多，则功率越大，故C正确； D、上、下两个转轮在转动时，它们的轴始终是固定不动的，不符合动滑轮的特点，里面不存在动滑轮，故D错误。 故选：C。 49．【古代科技著作主题】《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性科学著作，请运用有关物理知识完成小题。 （1）《天工开物》中记载“凡炒诸麻菜子，宜铸平底锅，投子仁于内，翻拌最勤”，如图1。被翻炒的“麻菜子”温度逐渐升高，内能 　增加　 （选填“增加”或“减少”），“麻菜子”香味四溢，这是 　扩散　 现象，且温度越 　高　 （选填“高”或“低”），香味越浓。 （2）《天工开物》记载“凡河滨有制筒车者，堰陂障流，绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一倾于枧内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧。”如图甲，图乙为筒车简化图。其工作原理可理解为把流水的 　动　 能转化为 　重力势　 能。筒车“昼夜不息”，　不能　 （选填“能”或“不能”）说明它就是永动机。 【答案】（1）增加；扩散；高；（2）动；重力势；不能。 【解答】解：（1）被翻炒的“麻菜子”温度逐渐升高，“麻菜子”的内能增加； 我们能闻到“麻菜子”香味四溢，这是扩散现象，扩散现象表明一切物质的分子都在不停地做无规则运动，温度越高，分子的热运动越剧烈； （2）水流具有一定的质量和速度，具有一定的动能，水流通过做功使水的高度增大，重力势能增大，是动能转化为重力势能； 能的总量是守恒，永动机是不可能实现的。 故答案为：（1）增加；扩散；高；（2）动；重力势；不能。 【题型12 能量转移转化的方向性】 50．初中物理中，我们学习过机械能、电能、内能等形式的能量，关于能量转化和转移，下列说法正确的是（　　） A．篮球落地后被弹起的过程，主要是在动能和重力势能之间的转化 B．陨石穿过大气层时，与空气摩擦发光发热，是内能转化为机械能的过程 C．炒菜的过程中主要是通过做功的方式改变了菜的内能 D．能量的转化和转移是有方向性的 【答案】D 【解答】解：A、篮球落地后被弹起的过程，主要是在动能、重力势能和弹性势能之间转化，故A错误； B、陨石穿过大气层时，与空气摩擦发光发热，是机械能转化为内能的过程，故B错误； C、炒菜的过程是通过热传递的方式改变物体内能的，故C错误； D、能量的转化和转移是具有方向性的，故D正确。 故选：D。 51．新型太阳能汽车在运行过程中，能量转化情况如图所示。该太阳能汽车的能量转化效率为 　30%　 ；汽车在刹车过程中，机械能转化为地面和轮胎等的内能，此过程中能量 　守恒　 （选填“守恒”或“不守恒”），这些内能无法自动转化为汽车的机械能，说明能量的转化和转移具有 　方向　 性。 【答案】30%；守恒；方向。 【解答】解：（1）能流图可得，输出的有用功在总能量中所占的比例为：100%﹣33%﹣30%﹣7%＝30%，所以太阳能汽车的能量转化效率为30%。 （2）在刹车过程中，因摩擦将机械能转化为地面、轮胎和空气的内能，此过程中能量总量不变，能量是守恒的。转化后，这些内能无法自动转化为汽车的机械能，这种现象说明能量的转化具有方向性。 故答案为：30%；守恒；方向。 52．2025年1月，中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置实现1亿摄氏度高温下1066秒的稳态运行。在核聚变过程中核能转化为内能，但内能却不能自发地转化为核能。说明能量的转化具有 　方向　 性；在能量转化和转移的过程中，能量的总量保持 　不变　 。 【答案】方向；不变 【解答】解：在核聚变过程中核能转化为内能，但内能却不能自发地转化为核能，说明能量的转化具有方向性，根据能量守恒定律，在能量转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。 故答案为：方向；不变。 53．如图所示，重力为0.5N的金属小球从A处自由下滑，经过B处，到达C处，恰好停下。如果小球从在A到B的过程用了4s的时间，重力做功的功率为　0.05　 W；在整个运动过程中，小球克服摩擦消耗的机械能为　0.1　 J（空气阻力忽略不计，g取10N/kg），而这部分能量无法自发的转化为机械能，是因为能量的转化具有　方向性　 。 【答案】0.05；0.1；方向性。 【解答】解：重力做功公式W＝Gh＝0.5N×0.4m＝0.2J， 重力做功的功率P 0.05W。 在整个运动过程中，小球从A处的静止状态开始，到C处又静止，小球的动能变化为0，重力势能全部转化为克服摩擦力做功消耗的能量。在整个运动过程中，小球克服摩擦消耗的机械能为ΔE＝G（hA﹣hC）＝0.5N×（0.4m﹣0.2m）＝0.1J，所以小球克服摩擦消耗的机械能为0.1J。 而这部分能量无法自发地转化为机械能，是因为能量的转化具有方向性。 故答案为：0.05；0.1；方向性。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第14章 内能的利用 【题型1 热机的定义与种类】 1 【题型2 内燃机的四个冲程】 3 【题型3 热值的简单计算】 4 【题型4 固体和液体的热值计算】 5 【题型5 气体的热值计算】 8 【题型6 比较不同燃料的热值大小】 10 【题型7 热机的效率公式与计算】 11 【题型8 提高热机效率的方法】 13 【题型9 能量的转化与转移】 14 【题型10 能量守恒定律】 16 【题型11 永动机】 17 【题型12 能量转移转化的方向性】 19 【题型1 热机的定义与种类】 1．如图是最早的蒸汽汽车模型，工作原理是通过燃料燃烧产生水蒸气，高温水蒸气推动汽车前进。其工作原理中有关能量转化的叙述正确的是（　　） A．内能→化学能→机械能 B．机械能→内能→化学能 C．化学能→内能→机械能 D．内能→机械能→化学能 2．近年来我国重大装备层出不穷，国人倍感自豪。下列装备的动力装置不是热机的是（　　） A．新能源电动汽车 B．东风号远洋轮船 C．国产大飞机C919 D．长征五号运载火箭 3．从古至今中华民族一直对天空充满憧憬，从嫦娥奔月的想象，到今天国产大飞机C919的成功商飞，我们从未停止对天空的探索。下列关于飞机的相关说法错误的是（　　） A．飞机的发动机是热机，把内能转化为机械能 B．飞机能在空中飞行是因为受到空气的浮力 C．喷气发动机向后喷气时飞机前进，可知力的作用是相互的 D．以空中飞行的飞机为参照物，地面上的房屋是运动的 4．下列动力机械不属于热机的是（　　） A．中国高铁交流异步牵引电动机 B．052D型导弹驱逐舰燃气轮机 C．歼﹣20战机涡扇15煤油发动机 D．长征五号火箭液氢液氧发动机 5． 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。 6．琪琪家买了一辆汽车，为此她专门上网和翻阅资料，了解了一些与汽车有关的知识。 （1）现代汽车的速度很快，一旦发生碰撞，在极短时间内车身停止运动，而乘客身体由于 　 　 会继续向前运动，在车内与车身撞击，造成伤害。为了避免此类伤害，公安部门要求小型客车的驾乘人员必须使用 　 　 （选填“安全带”或“安全靠枕”），以防止发生交通事故时出现二次伤害。向前运动的人与车身撞击，会对人体造成伤害，说明物体间力的作用是 　 　 的。 （2）如图甲所示是某款汽车进行安全性测试时的场景。汽车车头受到猛烈撞击后，气囊打开，人体模型与气囊撞击，模型对气囊的力以及气囊对模型的力是一对 　 　 （选填“平衡力”或“相互作用力”）。被撞击的气囊的位置会发生移动，说明力可以改变物体的 　 　 。 （3）琪琪家买的汽车的发动机是汽油机，是将内能转化为 　 　 能的装置。如图乙所示，在我国北方地区下雪后，汽车轮胎的抓地力会减弱，为了解决该问题，司机会在轮胎上绑上“防滑链”。其原理是通过 　 　 来增大轮胎与地面间的摩擦力，防止打滑。 【题型2 内燃机的四个冲程】 7．如图是汽油机工作的四个冲程，其中把机械能转化为内能的是（　　） A． B． C． D． 8．往自制火箭模型的瓶内喷入雾状酒精，启动电火花发生器点火使酒精燃烧，火箭就会立刻飞出。此过程与四冲程汽油机中能量转化过程一致的是（　　） A．做功冲程 B．压缩冲程 C．吸气冲程 D．排气冲程 9．如图，是我国古代的取火器模型图，把推杆迅速推入牛角套筒时，套筒内空气被压缩，空气的内能 　 　 （选填“增大”或“减小”）。随后，推杆前端的艾绒立刻燃烧起来，推杆又被推动到原来的位置，此过程与内燃机工作的 　 　 冲程相似。 10．2025年2月20日，内蒙古呼和浩特一名儿童在下水井周围放炮时发生闪爆，两个井盖被顶飞了，一个井盖飞到店里，旁边几辆车受损，小孩没事，所有损失家长将照价赔偿。此过程中的能量转化类似于四冲程汽油机的　 　 冲程，下水井中的可燃气体燃烧产生的　 　 能转化为下水井盖的机械能。 【题型3 热值的简单计算】 11．小明利用图﹣1的装置研究某燃料热值，他取少量燃料置于燃烧皿中，点燃后对100g的热水加热4min，然后立即将其熄灭，测得消耗燃料4.2g，并根据实验数据绘制了水温随时间变化的图像如图﹣2中a线所示。已知此过程中燃料均匀燃烧放热，所放出热量只有60%被水吸收。实验装置和热损失比例均不变，利用该燃料加热另一杯水绘出了如图﹣2中b线所示图像。水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），整个过程中忽略水的质量变化，下列说法中正确的是（　　） A．通过图线a计算得知4min水吸收到的热量为2520J B．通过计算得出该燃料的热值为2×106J/kg C．这种方法计算出的热值比实际的热值偏大 D．b线代表的水的质量小于a线代表的水的质量 12．2022年北京冬奥会和冬残奥会即将开幕，在比赛期间所有冬奥场馆将全部使用“绿电”，（“绿电”是指在发电过程中，二氧化碳排放量为零或趋近于零，比火力发电等其他方式对环境的影响大幅度减小）。这将是奥运史上首次实现全部场馆100%绿色电能供应，预计消耗“绿电”约4×108kW•h，可以节约1.28×108kg标准煤，减排二氧化碳3.2×108kg。若所节约的标准煤完全燃烧，则放出的热量约为（q标准煤约为2.9×107J/kg）（　　） A．3.7×1015J B．9.3×1015J C．3.7×1016J D．9.3×1016J 13．冻豆腐（如图）是一种传统豆制品。由新鲜豆腐冷冻而成，孔隙多、弹性好、营养丰富，味道也很鲜美。冻豆腐经冷冻再解冻以后，内部会出现许多小孔，小孔产生的原因是豆腐里的水 　 　 （选填“先凝固后汽化”“先汽化后凝华”或“先凝固后熔化”）而形成的。冻豆腐的热量较低，每10g含有8400卡路里的能量，1卡路里（C）约为4.2J，则10g冻豆腐含有的能量是 　 　 J。 14．2025年5月25日，国产大飞机C919首航厦门。飞机飞行时获得升力的原理是 　 　 ；已知飞机百公里耗油约360kg，这些油完全燃烧时放出热量为 J。 （航空燃油的热值约为4.5×107J/kg） 15．“绿水青山就是金山银山”，为建设生态优美，幸福宜居的新农村，我市部分农村地区已用上绿色能源——天然气（。则完全燃烧200g天然气放出的热量是 　 　 J；若这些热量的25%被初温为30℃质量为12.5kg的水吸收，能使水的温度升高到 　 　 ℃。 【题型4 固体和液体的热值计算】 16．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 17．用图中的装置给水壶的水加热一段时间后，燃料燃烧放出的热量为8.3×105J，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．4.3×107J/kg B．3×107J/kg C．4.5×107J/kg D．4.5×103J/kg 18．小悦用同一酒精灯分别加热质量为0.6kg的水和质量为1.2kg的液体A，得到的实验数据作出如图所示图象。若酒精灯单位时间内消耗的酒精质量相等，且加热效率为35%，q酒精＝3×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃），下列说法中正确的是（　　） A．0～6min，水比液体A吸收的热量多 B．液体A的末温比水的高，液体A的吸热能力更强 C．液体A的比热容为1.05×103J/（kg•℃） D．该酒精灯每分钟消耗酒精质量为6g 19．如图所示是我国新发明的一种被称为挂在墙上的“油田”——“碲化镉薄膜发电玻璃”。可在太阳光下获得电能，这种玻璃单片面积可达1.9m2，每平方米的发电玻璃每年可发电150kW•h。 （1）该玻璃获得电能时发生的能量转换是 　 能转化为 　 　 能； （2）如果用火力发电，每块玻璃一年的发电量相当于完全燃烧 　 　 kg煤炭放出的热量。 20．某城市投放了30辆氢燃料新能源公交车投放使用，氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是22世纪最理想的能源。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），q氢＝1.4×108J/kg]求： （1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量； （2）若这些热量全部被质量为200kg，温度为15℃的水吸收，则水升高的温度； （3）某氢能源公交车以140kW的恒定功率做匀速行驶，如果0.3kg的氢燃料完全燃烧获得热量有80%与公交车所做的功相等，则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间。 21．在一块大田里，一台“大机器”正张开巨大的“嘴巴”，将田里的玉米秸秆“尽收囊中”，不一会儿，它就“吐出”一个直径约1.3m、高约1.5m的圆柱形玉米秸秆如图所示，若收割机在水平路面上匀速行驶2.7km耗时9min，发动机收割机空载时质量为800kg，履带与耕地的总接触面积始终为0.2m2。柴油的热值为q柴油＝4.3×107J/kg。求： （1）收割机匀速行驶的速度； （2）收割机空载时对地面的压强； （3）忽略能量损失，牵引力做功2.58×108J需要消耗多少柴油。 【题型5 气体的热值计算】 22．周末，小李在家为父母煮鸳鸯火锅（如图所示）。他在左边加入牛油红汤，右边加入菌菇清汤，两种汤料质量均为1.5kg，初温均为20℃，沸点都是100℃。将火锅放在天然气灶上加热，经过6min牛油红汤开始沸腾，又过了3min菌菇清汤开始沸腾，该过程共消耗0.05m3天然气。若相同时间红汤和清汤的吸热相同，汤料质量变化不计，且不考虑红汤和清汤之间的热传递，菌菇清汤比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气热值为4×107J/m3，下列说法正确的是（　　） A．红汤沸腾后继续加热温度升高，比热容增大 B．菌菇清汤从20℃加热到100℃吸收的热量为5.04×106J C．牛油红汤的比热容为2.8×103J/（kg•℃） D．该天然气灶的加热效率为25.2% 23．天然气本身无色无味，为了安全和警示，通常会向天然气中加入臭味剂。拧动燃气灶的点火装置，若燃气未点燃，会闻到臭味，表明分子在不停地做 　 　 。某天然气热水器将20kg的水从22℃加热到42℃，消耗天然气0.075m3，则该热水器的热效率为 　 　 。[水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值是3.2×107J/m3] 24．汽车上的散热器用水作为冷却剂，如果散热器中装有10kg的水，在温度升高20℃的过程中，水吸收的热量是 　 　 J；这些热量相当于完全燃烧 　 　 m3的天然气放出的热量。[q天然气＝7×107J/m3，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 25．在1个标准大气压下，用燃气灶把质量5kg、初温20℃的水加热到沸腾，共燃烧掉0.08m3的天然气。已知水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值是4.2×107J/m3。求： （1）水吸收的热量； （2）0.08m3天然气完全燃烧放出的热量； （3）燃气灶的效率。 26．如图所示，小明的新家使用即热式天然气热水器供家里洗刷用水，他想估测家中热水器的加热效率。打开热水器，用温度计测得热水器进水管的水温为16℃，出水管的水温为56℃，放出50kg的热水后，从燃气表中看到天然气表示数由2380.19m3变为2380.69m3。[q天然气＝4.2×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）] （1）0.5m3的天然气完全燃烧放出的热量； （2）50kg的水吸收的热量； （3）热水器的加热效率。 27．今年5月18日，我国在世界上第一次对可燃冰实现安全可控开采。1m3可燃冰分解后，可释放出约150m3天然气（已知q天然气＝2.1×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃））。 求：（1）1m3可燃冰释放出的天然气完全燃烧，放出的热量约是多少？ （2）若上述热量的70%被水吸收，可将104kg的水从20℃加热至多少℃？ 【题型6 比较不同燃料的热值大小】 28．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，烧杯内液体加热后均未沸腾，下列关于实验说法中正确的是（　　） A．比较不同燃料的热值应选择图甲和图乙进行实验，并控制燃料燃烧时间相同 B．比较不同物质吸热升温的特点应选图甲、丙进行实验，燃料燃烧完全后读出温度计示数 C．比较不同物质吸热升温的特点实验，吸热的多少通过加热时间反映 D．比较不同燃料热值和不同物质吸热的多少均可通过液体升高的温度反映 29．有甲、乙两种不同的燃料，甲燃料的质量为2kg，乙燃料的质量为1kg，当甲、乙温度都升高1℃，吸收的热量如图a所示；甲、乙的燃料完全燃烧后放出的热量如图b所示，则下列说法正确的是（　　） A．甲燃料的比热容等于乙的比热容 B．甲燃料的热值大于乙的热值 C．甲、乙物体温度都降低1℃，甲、乙放出的热量一样多 D．相同质量的甲、乙燃料完全燃烧，甲放出的热量比乙的多 30．俊俊同学在实验室对热学中的相关实验进行探究。 （1）俊俊同学用相同的酒精灯分别给水和煤油加热（如图甲所示），探究水和煤油的吸热能力。 ①组装实验装置时，放置陶土网的铁圈位置和悬挂温度计的铁夹位置的调节非常重要。实验时他应当先调整固定　 （填“铁圈”或“铁夹”）的位置。 ②在两个相同的烧杯中应加入初温和　 　 相同的水和煤油，实验中用相同的酒精灯加热的目的是：使水和煤油在相同时间内　 　 。 ③水和煤油的温度随时间变化的图像如图乙所示。根据图乙可判断：a物质是　 　 （填“水”或“煤油”），b物质吸热能力较　 （填“强”或“弱”）。 （2）如图丙所示，为比较酒精和碎纸片的热值，俊俊用两个相同规格的烧杯装相等质量的水，取质量　 　 （填“相等”或“不相等”）的酒精和碎纸片，分别放入两个燃烧皿中，分别给烧杯加热，直到酒精和碎纸片完全燃尽，通过比较　 　 （填“加热时间”或“水升高的温度”）来确定酒精和碎纸片热值的大小。 【题型7 热机的效率公式与计算】 31．柴油机的效率比汽油机高，是由于（　　） A．柴油的燃烧值比汽油的燃烧值大 B．柴油的比热比汽油的比热大 C．柴油机气缸里的燃气产生的压强比汽油机里的高 D．柴油的密度比汽油的密度大 32．甲、乙两台汽油机使用相同的汽油，若在同一时间内，甲、乙两汽油机做的有用功之比为3：2，甲的效率是25%，乙的效率是20%，则在同样的时间内，甲、乙两汽油机消耗汽油的质量之比为（　　） A．2：5 B．5：2 C．5：6 D．6：5 33．如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的效率是（　　） A．25% B．35% C．60% D．40% 34．一辆载货汽车，在平直的公路上以90km/h的速度匀速行驶，匀速行驶6km消耗1.4kg汽油，汽车受到的阻力为4200N（汽油的热值为4.5×107J/kg）。完全燃烧1.4kg汽油放出热量为 　 　 J；汽车匀速行驶的功率为 　 　 W；汽车匀速行驶过程中发动机的效率为 　 　 。 35．无人驾驶的发展，大大推进了自动时代的到来。如图所示为一辆5G无人驾驶汽车，其质量为1.38t，该汽车电动机的热机效率为50%；某次测试中汽车以20m/s的速度沿平直公路匀速行驶了10km，汽车行驶时受到的阻力是自身重力的0.2倍（g＝10N/kg，q汽油＝4.6×107J/kg）。求： （1）汽车行驶的时间； （2）这段时间汽车所做的功和功率； （3）这段时间汽车消耗的电能； （4）若消耗的电能由汽油提供，则需要汽油的质量。 36．山西作为全国能源革命综合改革试点省份，正在加快推广应用能源新宠“氢能”。据报道，今年将有3000辆氢能共享单车在山西孝义投入运行。氢能单车在外形上与普通共享单车一样，车架装置设置了一个储氢器，另有一个小型氢燃料电池系统在单车坐垫下方。质量为55kg的氢能单车一次性充满0.05kg氢气，3h能匀速骑行60km。质量为50kg的小华在水平路面骑行该共享单车时，车受到的阻力为人和车总重力的0.05倍。求：（氢气热值q为1.4×108J/kg，g取10N/kg） （1）氢能单车的平均速度； （2）0.05kg氢气完全燃烧放出的热量； （3）该氢能单车在骑行时的热机效率。 【题型8 提高热机效率的方法】 37．如图是国产新能源汽车中的一款插电式混合动力汽车，同时使用电动机和内燃机，其内燃机热效率最高可达43%；此外，其拥有快捷语音助手，可实现车外语音控制自动泊车和开关门等功能。分析该种新能源汽车，不是其提升热机效率的方法有（　　） A．尽量使用热值大的燃料 B．优化冲程控制，让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全 C．使用粘度低的机油进而减少热机内部各部件间的摩擦 D．车型设计中，采用高效传动和轻量化车身，进而减重 38．小明在2024年珠海航展上不仅观摩了精彩的飞行表演，还了解到一个信息：某型号飞机，其热机每消耗100kg燃油可让飞机获得2.1×109J的机械能。若燃油热值取q＝4.2×107J/kg，则100kg燃油完全燃烧产生的热量为　 　 J，该热机效率为　 　 。若要提高热机效率，请给出一条建议　 。 【题型9 能量的转化与转移】 39．神箭飞天，梦想成真；如同璀璨星辰闪耀在浩瀚宇宙，它不仅彰显了人类探索太空的勇气和智慧，更标志着我国航天事业的崭新飞跃，为人类的太空梦想书写了辉煌篇章。神舟十九号载人飞船于2024年10月30日4时27分，由长征二号F运载火箭成功发射至预定轨道，六个半小时后，承载的神舟十九号载人飞船与在轨的“天和”号核心舱实现自主交会对接，盛世中华，举国欢腾。发射、对接场景如图所示。下列说法正确的是（　　） A．火箭加速升空过程中，神舟十九号飞船的惯性增加 B．飞船在发射升空时，燃料燃烧产生的化学能转化为内能，然后内能又转化为飞船的机械能 C．对接成功后，以核心舱为参照物，神舟十九号飞船是运动的 D．在太空中的神舟十九号飞船外，航天员之间可以直接通过声音进行交流 40．2024年12月31日，世界装机容量最大抽水蓄能电站——国家电网河北丰宁抽水蓄能电站实现全面投产发电，该电站可以利用电网过剩的电力，驱动水泵，将水抽到高处储存起来，需要时再将水放出发电，从而弥补了风能、太阳能等新能源发电不稳定且电力难储存的问题，堪称电力系统的巨型“充电宝”。下列说法正确的是（　　） A．抽水蓄能时是将机械能转化为电能 B．放水发电时是将机械能转化为电能 C．通过技术创新，该电站的能量转化效率可能达到100% D．风能、光能、机械能、电能可以相互转化，说明能量的转化是没有方向性的 41．如图所示，走马灯点燃后会产生气流推动灯旋转，下列四个场景中，能量转化方式与走马灯类似的是（ ） A．热机某冲程 B．滚摆向下运动 C．向下压缩引火仪 D．钻木取火 42．《秧BOT》是2025年央视春晚创意融合舞蹈节目。如图所示，人形机器人正在为观众表演舞蹈，下列有关其涉及物理知识的分析中正确的是（　　） A．机器人向前运动是由于受到惯性作用 B．机器人在舞蹈过程中将机械能转化为电能 C．机器人“扬手绢”说明力可以改变物体的运动状态 D．机器人站立时受到的重力和它对地面的压力是一对平衡力 43．自然界的能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从一种形式转化为其他形式。如图所示的事例中，能量的形式发生了转移的是（　　） ①图甲：高温的电炉丝使周围的空气温度上升 ②图乙：流星从夜空快速滑过发出耀眼的光亮 ③图丙：试管中高温水蒸气弹出管口的橡胶塞 ④图丁：涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动 A．①② B．②③ C．①④ D．②④ 【题型10 能量守恒定律】 44．如图是小雨学了能量守恒后设计的一个小蒸汽轮机，下列说法正确的是（　　） A．能量在转化的过程中总量越来越少 B．实验室常用的酒精燃料属于一次能源 C．能量的转化和转移都是有方向的 D．轮子的转动说明永动机是可以实现的 45．图甲是北宋时期发明的“神臂弩”，如图乙，士兵需要同时脚蹬、手拉才能将弓弦拉开，射程400余米，远超普通弓箭。下列有关士兵射箭的力学知识正确的是（　　） A．射箭过程中能量是守恒的 B．箭射出后，士兵对箭做了功 C．由于惯性，箭射出后做匀速直线运动 D．射箭时，箭的重力和弦对箭的弹力是一对平衡力 46．船闸是帮助船舶克服河流上因建坝（或天然）形成的水位差而安全通航的一种建筑物。我国举世瞩目的三峡大坝，上、下游水位差最高可达113m，船只通航就要依靠三峡船闸。三峡船闸是世界上最大的船闸，共由5个闸室组成。如图所示是单闸室船闸的工作示意图，下列有关说法错误的是（　　） A．它工作时是利用了连通器原理 B．在图中所示的时刻，如果关闭上游闸门C和阀门A，打开阀门B，闸室的水位降低，机械能减小 C．闸室和下游水位持平时，水不再受到重力 D．船闸在工作过程中闸室中的水遵循能量守恒定律 【题型11 永动机】 47．人类文明，一脉相传。从远古的高转筒车，到今天的水电站，都是人类对水能的开发与利用。图甲是高转筒车，下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断输送到上方农田中；图乙是水电站，流水冲击水轮，带动发电机发电。下列说法正确的是（　　） A．图甲是一台“永动机” B．图甲中竹筒将水从河里输送到上方农田中，增加了水的内能 C．高转筒车和水电站在工作过程中，能量的总量保持不变 D．图乙中流水冲击水轮，带动发电机发电，减少的水能等于发电机产生的电能 48．《天工开物》中记载有一种自动引水灌溉工具——“高转筒车”（如图）。使用时下方转轮安装在河道中，流水驱动轮子转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断输送到上方农田中。下列说法正确的是（　　） A．这是一台“永动机” B．水在输送过程中重力势能不变 C．转轮转速越快输水做功功率越大 D．上、下两个转轮可分别看作定滑轮和动滑轮 49．【古代科技著作主题】《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性科学著作，请运用有关物理知识完成小题。 （1）《天工开物》中记载“凡炒诸麻菜子，宜铸平底锅，投子仁于内，翻拌最勤”，如图1。被翻炒的“麻菜子”温度逐渐升高，内能 　 　 （选填“增加”或“减少”），“麻菜子”香味四溢，这是 　 　 现象，且温度越 　 　 （选填“高”或“低”），香味越浓。 （2）《天工开物》记载“凡河滨有制筒车者，堰陂障流，绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一倾于枧内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧。”如图甲，图乙为筒车简化图。其工作原理可理解为把流水的 　 　 能转化为 　 　 能。筒车“昼夜不息”， 　 （选填“能”或“不能”）说明它就是永动机。 【题型12 能量转移转化的方向性】 50．初中物理中，我们学习过机械能、电能、内能等形式的能量，关于能量转化和转移，下列说法正确的是（　　） A．篮球落地后被弹起的过程，主要是在动能和重力势能之间的转化 B．陨石穿过大气层时，与空气摩擦发光发热，是内能转化为机械能的过程 C．炒菜的过程中主要是通过做功的方式改变了菜的内能 D．能量的转化和转移是有方向性的 51．新型太阳能汽车在运行过程中，能量转化情况如图所示。该太阳能汽车的能量转化效率为 　 　 ；汽车在刹车过程中，机械能转化为地面和轮胎等的内能，此过程中能量 　 　 （选填“守恒”或“不守恒”），这些内能无法自动转化为汽车的机械能，说明能量的转化和转移具有 　 　 性。 52．2025年1月，中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置实现1亿摄氏度高温下1066秒的稳态运行。在核聚变过程中核能转化为内能，但内能却不能自发地转化为核能。说明能量的转化具有 　 　 性；在能量转化和转移的过程中，能量的总量保持 　 　 。 53．如图所示，重力为0.5N的金属小球从A处自由下滑，经过B处，到达C处，恰好停下。如果小球从在A到B的过程用了4s的时间，重力做功的功率为　 　 W；在整个运动过程中，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），而这部分能量无法自发的转化为机械能，是因为能量的转化具有　 　 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$