第十二章 内能与热机（专项训练）物理沪粤版2024九年级上册

第十二章 内能与热机 一、内能的理解与改变方式 核心知识点：内能的定义（分子动能与势能的总和）、影响因素（温度、质量）、改变方式（做功和热传递）。 典型题型建模： 1．概念辨析题 示例：“判断下列说法正误：物体的温度为 0℃时，内能为零。” 突破点：内能是物体内所有分子的能量总和，分子永不停息地运动，因此任何物体都有内能，与温度无关。 2．方式判断题 示例：“下列现象中，通过做功改变内能的是（ ）A. 晒太阳取暖 B. 压缩空气使棉花燃烧 C. 用热水袋暖手” 突破点：做功伴随能量转化（如机械能→内能），热传递是内能转移。压缩空气属于做功。 3．现象解释题 示例：“为什么冬天搓手会感到暖和？” 突破点：搓手时克服摩擦做功，机械能转化为内能，手的内能增加，温度升高。 二、热量与热值的计算应用 核心知识点：热量的定义（热传递中内能的改变量）、热值的物理意义（单位质量燃料完全燃烧放热）、公式Q=qm。 典型题型建模： 1．热值理解题 示例：“汽油的热值为 4.6×107J/kg，其物理意义是？” 突破点：1kg汽油完全燃烧时放出的热量为 4.6×10⁷J。 2．放热计算题 示例：“完全燃烧 2kg干木柴（q=1.2×1107J/kg），能放出多少热量？” 突破点：直接应用公式 Q=qm，代入数据计算得 2.4×107J。 3．热效率分析题 示例：“某煤炉燃烧 5kg 无烟煤（q=3.4×107J/kg），热效率为 15%，求被水吸收的热量。” 突破点：先算总放热 Q放= qm，再用Q吸 = Q放×η计算。 三、比热容的实验与计算 核心知识点：比热容的定义（单位质量物质温度变化 1℃的吸放热）、水的比热容特点、公式 Q=cmΔt。 典型题型建模： 1．实验探究题 示例：“探究水和砂石的吸热性能时，为什么要控制质量和加热时间相同？” 突破点：用控制变量法，确保实验中只有物质种类不同，通过温度变化差异反映比热容差异。 2．热量计算题 示例：“质量为 10kg 的水，温度从 20℃升高到 70℃，需要吸收多少热量？（c=4.2×103J/(kg・℃)）” 突破点：应用Q吸= cm (t₂-t₁)，代入得 2.1×10⁶J。 3．实际应用题 示例：“为什么汽车发动机用水做冷却液？” 突破点：水的比热容大，升高相同温度时吸收的热量多，冷却效果好。 四、热机的工作原理与效率 核心知识点：热机的能量转化（化学能→内能→机械能）、汽油机四冲程、效率计算。 典型题型建模： 1．冲程识别题 示例：“图中汽油机进气门关闭，排气门关闭，活塞向上运动，属于哪个冲程？” 突破点：压缩冲程的特点是两气门关闭，活塞上行，机械能转化为内能。 2．能量转化题 示例：“汽油机的做功冲程中，能量如何转化？” 突破点：高温高压燃气推动活塞做功，内能转化为机械能。 3．效率计算题 示例：“某汽油机消耗 2kg 汽油（q=4.6×10⁷J/kg），输出有用功3.68×10⁷J，求其效率。” 突破点：效率=(有用功/总放热) ×100%，总放热 Q=qm=9.2×10⁷J，效率为 40%。 五、易错题型突破 （一）内能 1．对内能影响因素的混淆 易错点：认为 “温度高的物体内能一定大”，忽略质量、物质种类的影响。 示例：“1kg 100℃的水和 10kg 80℃的水，哪个内能更大？” 解析：内能与温度、质量均相关。10kg 水的质量远大于 1kg，即使温度较低，其内能仍更大。同一物体温度越高内能越多，但不同物体需综合质量等因素判断。 2．做功与热传递的等效性误解 易错点：认为 “做功和热传递改变内能的本质相同”。 示例：“为什么仅凭水温升高无法判断是做功还是热传递导致的？” 解析：两种方式改变内能效果等效（都能使内能变化），但本质不同：做功是能量转化（如机械能→内能），热传递是能量转移（内能从高温到低温）。因此仅看结果无法区分。 （二）热量与热值 1．热值的 “属性” 理解错误 易错点：认为 “燃料燃烧越多，热值越大” 或 “剩余燃料的热值变小”。 示例：“10kg 木炭燃烧了 5kg，剩余木炭的热值是否变化？” 解析：热值是燃料的固有属性，与质量、燃烧是否完全无关。剩余木炭的热值仍与原来相同。 2．“完全燃烧” 条件的忽略 易错点：计算燃料放热时，直接套用Q=qm，忽略 “完全燃烧” 的前提。 示例：“5kg 汽油不完全燃烧时，放出的热量是否等于q×5kg？” 解析：公 Q=qm仅适用于完全燃烧的情况。实际燃烧中，燃料无法完全燃烧，实际放热小于理论值。（三）比热容 1．比热容与吸放热多少的无关性 易错点：认为 “物体吸收热量越多，比热容越大”。 示例：“水和砂石吸收相同热量后，水的温度升高较少，是否因为水的比热容随吸热增多而变大？” 解析：比热容是物质的固有属性，与吸放热多少、温度变化无关。水的比热容大是其本身特性，因此相同条件下温度变化小。 2．热量计算公式的误用 易错点：计算放热时误用Q放=cm (t₂-t₁)（t₂<t₁时结果为负）。 示例：“1kg 水从 80℃降温到 30℃，放出的热量是多少？” 解析：应使用Q放=cm (t₁-t₂)，确保Δt为正值。代入数据得Q放=4.2×10³J/(kg・℃)×1kg×(80-30)℃=2.1×10⁵J。 （四）热机 1．汽油机冲程的能量转化混淆 易错点：将压缩冲程和做功冲程的能量转化记反。 示例：“汽油机压缩冲程中，能量如何转化？” 解析：压缩冲程中，活塞压缩气体做功，机械能转化为内能；做功冲程中，燃气推动活塞做功，内能转化为机械能。两者不可颠倒。 2．热机效率的计算误区 易错点：计算效率时，误用 “燃料总质量” 代替 “完全燃烧的燃料质量”。 示例：“某柴油机消耗10kg柴油（热值 4.3×10⁷J/kg），其中2kg未燃烧，求燃料完全燃烧放出的热量。” 解析：完全燃烧的燃料质量为10kg-2kg=8kg，因此 Q=q×8kg，而非 10kg。效率计算需以 “完全燃烧的燃料放热” 为基础。 六、2025年中考真题链接 一、单选题 1．（2025·辽宁·中考真题）下列实例中，通过做功的方式来改变内能的是（　　） A．冰镇西瓜 B．炭火烤肉 C．围炉煮茶 D．钻木取火 2．（2025·内蒙古·中考真题）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 3．（2025·青海·中考真题）以下四种场景与蒸汽机工作原理相符的是（　　） A． B． C． D． 4．（2025·黑龙江·中考真题）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 5．（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 二、填空题 6．（2025·黑龙江·中考真题）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·℃）] 7．（2025·甘肃·中考真题）用打气筒打气时，气筒壁会发热，这主要是因为活塞对筒内气体 （选填“做功”或“热传递”），使筒内气体内能增大，温度升高，此过程中的能量转化与四冲程汽油机 冲程的能量转化相同。 三、计算题 8．（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。 一、单选题 1．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量、烧杯内液体质量及液体初温均相同。不考虑热量损失，燃料点燃直至燃尽，三装置烧杯中液体升高的温度随时间变化的图像如图丁所示。以下判断正确的是（　　） A．液体a的比热容是液体b的两倍 B．0﹣t1时间内甲、乙、丙烧杯中液体吸收的热量相等 C．燃料燃尽时乙中液体a吸收的热量小于丙中液体b吸收的热量 D．仅利用装置乙和丙进行实验可以比较燃料2和燃料1的热值大小 2．甲、乙两个金属球的质量之比为1∶3，吸收相同的热量后，它们升高的温度之比是2∶3，那么它们的比热之比c甲∶c乙等于（　　） A．1∶2 B．2∶1 C．2∶9 D．9∶2 3．如图1所示，规格相同的容器中装了相同质量的纯净水，用不同的加热器加热，忽略散热，得到如图2的图像，下列说法正确的是（   ） A．甲烧杯中的水温上升快，说明甲杯中的水的比热容比乙杯中的水比热容小 B．甲杯的水加热2min与乙杯的水加热3min吸收的热量相同 C．图中温度计的示数为 D．电加热器1的功率比电加热器2的功率小 4．两个相同的容器分别装满了质量相等的两种液体，小岭同学用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如图所示，正确的是（　　） A．甲液体的比热容大于乙液体的比热容 B．如果升高相同的温度，两液体吸收热量相同 C．加热相同的时间，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量 D．加热时间相同，甲液体升高的温度大于乙液体升高的温度 5．已知A、B两金属块比热容之比为，把他们都加热到100℃，然后分别投入到装有质量相同、初温都为30℃的C、D两杯水中，测量结果：金属块A使C杯的水温升高了20℃，金属块B使D杯的水温升高了30℃。整个过程中不考虑热量损失。则与的比值为（　　） A．15∶16 B．1∶1 C．16∶15 D．4∶3 6．某固态物体的质量为m，其物质的比热容为c，用稳定的热源对它加热（物体在相同时间内吸收的热量相等），到时刻停止加热，然后让其冷却。上述过程中记录不同时刻的温度，最后绘制出温度随时间变化的图像（如图）。下列说法正确的是（　　） A．在时间段，该物体吸收的热量为 B．在时间段，该物质的比热容先增大后减小 C．在时间段，该物体放出的热量为 D．该物质在时间段的比热容等于 二、填空题 7．现有甲、乙、丙三种初温相同的液体，其中甲、乙为质量不等的同种液体，乙、丙为质量相等的不同液体。对这三种液体分别加热，可根据它们吸收的热量和升高的温度，在“温度-热量”图像上分别画出对应的三点甲、乙、丙，如图所示，则甲、丙两种液体的比热容c甲 c丙；甲、丙两种液体的质量m甲 m丙。（两空均选填“>”、“="或“<”） 8．用相同的电加热器分别加热质量均为0.3kg，温度均为20℃的水和另一种液体（不计热量损失），如图所示是水和另一种液体的温度随时间变化的图像。由图像可知：前8min内，水和另一种液体吸收的热量 （填“相同”或“不相同”），水在20min内吸收的热量为 J，水和另一种液体的比热容之比是 。（） 9．如图所示，当快速用力向下压缩活塞时，筒内的硝化棉会立即燃烧起来，其中改变硝化棉内能的方式是 （选填“做功”或“热传递”）。 10．图甲中气球在放气时，它喷气的嘴部温度和原来相比 （变高/变低/没有变化），此过程发生的能量转化与图乙中的内燃机在 （A/B）图所示过程的能量转化是一致的。某汽车四冲程汽油机，飞轮转速为3000r/min，若气缸在做功冲程中每次做功400J，则每秒钟对外做功 J。若汽油燃烧不充分，汽油的热值将 （变大/变小/不变）。若每辆汽车每年消耗汽油1.86t，汽车内燃机的效率平均取值30%。如果能把内燃机效率提高1%，一辆汽车每年可以节约 L汽油。（） 11．小白对家中的小汽车进行了一些研究：供汽车动力的是发动机的做功冲程，汽油在汽缸内燃烧时将化学能转化为内能；若飞轮的转速为2400r/min，则在1s内汽油机对外做功 次；在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放入一小团干燥的硝化棉，用力把活塞迅速压下，硝化棉燃烧，该过程中是通过的 方式来改变筒内空气的内能，其能量转化情况与图 （选填“A”“B”“C”“D”）所示汽油机冲程中的能量转化情况是一致的。 三、实验题 12．如图所示为“探究不同物质吸热能力”的实验装置。 (1)要完成该实验除了如图甲所示的器材外，还需要的测量工具有天平和 。实验时，应该控制两个玻璃杯中装的两种液体 （选填“质量”或“体积”）相同。 (2)实验中可通过 （选填“加热时间”或“温度计示数”）来反应物质吸收热量的多少。 (3)假设、两种液体中有一种是水，则 （选填或）是水；水的比热容为，则另一种液体的比热容是 。 13．在“比较不同物质吸热能力”的实验中，将甲、乙两种不同的液体分别放入两个相同的烧杯内，用相同的电加热器同时加热；记录相关数据，并绘制如甲图所示的图像（不计热量损失）； (1)实验时，选用初温和 均相等的甲，乙两种液体； (2)乙液体的比热容 （选填“大于”、“等于”或“小于”）甲液体；所以 （选填“甲”或“乙”）液体更适合制作冷却液； (3)若甲液体比热容是，5kg的甲液体在内吸收的热量为 J； (4)小林同学受到小明实验的启发，设计了如下实验来比较铜和铝的比热容大小； ①小林将质量相等的铜块和铝块放入持续沸水中加热足够长时间，如乙图所示（加热装置未画出）； ②再将铜块和铝块分别放入盛有质量相等、温度 （选填“相同”或“不相同”）的水的A、B两容器中，并将容器用隔热材料密封，如丙图所示； ③经过足够长的时间后，同时测量A、B两容器中水的温度，记录数据分别为40℃和47℃； ④可见铜块放出的热量比铝块 （选填“多”或“少”），由此可以判断出 （选填“铜块”或“铝块”）的比热容大。 四、计算题 14．太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，表中是小张家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息，其中太阳辐射功率（P0）是指1h内投射到1m2面积上的接收的太阳能。求： 太阳照射时间t/h 装水量V/L 吸热板面积S/m2 水升高的温度T/℃ 水的比热容c/[J/（kg·℃）] 水的密度ρ/[kg/m3] 太阳辐射功率P0/[J/（m2·h）] ？ 100 2 50 4.2×103 1×103 2.1×106 (1)水在这段时间内吸收的热量； (2)若这些水吸收的热量由天然气燃烧来提供，需要1m3的天然气，则天然气热水器的能量转化效率是多少？（天然气的热值q＝3.5×107J/m3） (3)小张家的太阳能热水器的热转化效率η＝50%（接收太阳能的50%转化为水的内能）,求太阳光照射的时间t。 15．发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质。某辆以 92 号汽油为燃料的汽车，其发动机的相关数据如表所示。表中空燃比指的是气缸内空气和燃油的质量比。求： (1)汽车以v的速度匀速运动时发动机的输出功率最大，此时汽车在时间 t内做的有用功是多少？ (2)汽车完成一个工作循环时，气缸内吸入的汽油和空气混合气体的质量是多少？ 汽油完全燃烧放出的热量是多少？ (3)当汽车以v的速度匀速行驶时，发动机的效率是多大？ 转速 r/min n 气缸内汽油和空气混合气体的密度 ρ 气缸的工作容积 V 汽油的热值 q 发动机最大输出功率 P 空燃比 五、综合题 16．“善攻者，位于九天之上”，中国新型无人机研究有很多令人瞩目的成果，如图甲为2024年11月首次亮相的空中航母——“九天”察打一体无人机，它是一款可灵活配置的重型无人机，既可当运输机，也能利用8个外挂点，挂导弹，挂无人机，下表列出部分技术参数。飞机使用的航空燃油的热值为 5×107J/kg，g=10N/kg。求： 最大巡航速度/（km·h⁻¹） 700 正常巡航速度/（km·h⁻¹） 600 最大续航时间/h 12 发动机额定功率/kW 9 000 最大荷载/t 10 机身长度/m 16.35 机身质量/t 6 推重比/(HP/ kg) (1)发动机是无人机的核心部件，如图乙所示，此时该发动机处于 冲程。 (2)若该无人机以最大荷载由地面飞行至10000米高空，克服重力做的功是多少?若以额定功率、正常巡航速度匀速直线飞行，水平推力是多少? (3)若该无人机发动机的效率为40%，以额定功率、正常巡航速度飞行2小时，需要耗油多少吨? (4)对于航空器而言，推重比指驱动力与机身质量的比值（推重比=驱动力量，驱动力的单位为HP，1HP=735.5W，机身质量单位用 kg），较高的推重比意味着飞行器能够更快的加速，并能在较短时间到达目的地，是用于衡量航空器的性能的关键指标。试计算“九天”无人机的推重比。（结果保留整数） 17．随着人民生活水平的提高，汽车开始进入普通百姓家庭。小明的爸爸最近也购买了一辆汽车，他高兴极了，把车的里里外外都观察了个够。通过观察，小明发现汽车上的许多部件都用到了物理知识。 (1)汽车的发动机是四冲程汽油机，图1表示的是 冲程；压缩冲程可将 能转化为 能。 (2)当四冲程汽油机的转速为时，在1s内汽油机对外做功的次数是 次。 (3)汽车在行驶过程中，很多部位会发热，如：①发动机外壳发烫；②轮胎发热；③刹车片发热；④水箱中的水变热。其中属于通过做功改变内能的__________。 A．①②③④ B．②④ C．①③ D．②③ (4)小明通过上网查到了这种汽车的输出功率与转速的关系如图2所示。小明又向爸爸询问了一些实测数据：汽车行驶的路况好，平均车速为，发动机转速为，平均油耗为，由图2中数据，分析这辆汽车在这种状态下行驶时，每小时对外所做的有用功为 J，汽油机的效率是 （结果保留一位小数）。（已知汽油的热值为，密度为） 六、科普阅读题 18．阅读短文，回答问题。 空气能热水器工作原理如图甲所示。蒸发器从室外空气吸热、加热低沸点氟介质并使其汽化，氟介质蒸汽由压缩机压缩升温后，进入冷凝器液化释放热量传递给水箱中的冷水，随后经过“节流降温过滤降压“回到室外的蒸发器开始下一个循环。空气能热水器具有高效节能的特点，它工作时，氟介质在蒸发器中吸收热空气的能量QA；压缩机消耗电能W转化为机械能，再由机械能转化为内能，最终氟介质在冷凝器中释放给冷水的热量QR通常我们用“能效比”（即最终释放给冷水的热量与消耗的电能的比值）来反映空气能热水器的节能性能。某款空气能热水器，它的部分技术参数如下表（制热量表示氟介质在冷凝器中最终释放给冷水的热量）。 额定制热量功率P1/W 3000 电源规格U/V 220 额定电功率P2/W 800 水箱容积V/L 200 适用环境温度范围-7~43℃    (1)在空气能热水器中，是通过 （选填“加压”或“降温”）方法使氟介质液化的，这款空气能热水器正常工作时的能效比为 。 (2)氟介质经膨胀阀减压后、它的沸点所在温度范围可能是________。 A．低于-7℃ B．-7℃°~43℃ C．高于43℃ D．高于50℃ (3)正常使用时，将一箱15℃的冷水加热到45℃，消耗的电能为 J（c水=4.2×103J/（kg·℃）） (4)在如图乙所示的冲程中，压缩机汽缸内实现了把 能转化为 能。 (5)压缩机活塞上下移动的距离是16cm，横截面积是50cm2，工作时，活塞压缩氟介质的压强约为2.5×105 Pa，则活塞压缩一次氟介质做的功为 J；若系统正常工作消耗的电能有80%转化为压缩氟介质的能量，则压缩机曲轴的转速是 r/min。 1 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十二章 内能与热机 一、内能的理解与改变方式 核心知识点：内能的定义（分子动能与势能的总和）、影响因素（温度、质量）、改变方式（做功和热传递）。 典型题型建模： 1．概念辨析题 示例：“判断下列说法正误：物体的温度为 0℃时，内能为零。” 突破点：内能是物体内所有分子的能量总和，分子永不停息地运动，因此任何物体都有内能，与温度无关。 2．方式判断题 示例：“下列现象中，通过做功改变内能的是（ ）A. 晒太阳取暖 B. 压缩空气使棉花燃烧 C. 用热水袋暖手” 突破点：做功伴随能量转化（如机械能→内能），热传递是内能转移。压缩空气属于做功。 3．现象解释题 示例：“为什么冬天搓手会感到暖和？” 突破点：搓手时克服摩擦做功，机械能转化为内能，手的内能增加，温度升高。 二、热量与热值的计算应用 核心知识点：热量的定义（热传递中内能的改变量）、热值的物理意义（单位质量燃料完全燃烧放热）、公式Q=qm。 典型题型建模： 1．热值理解题 示例：“汽油的热值为 4.6×107J/kg，其物理意义是？” 突破点：1kg汽油完全燃烧时放出的热量为 4.6×10⁷J。 2．放热计算题 示例：“完全燃烧 2kg干木柴（q=1.2×1107J/kg），能放出多少热量？” 突破点：直接应用公式 Q=qm，代入数据计算得 2.4×107J。 3．热效率分析题 示例：“某煤炉燃烧 5kg 无烟煤（q=3.4×107J/kg），热效率为 15%，求被水吸收的热量。” 突破点：先算总放热 Q放= qm，再用Q吸 = Q放×η计算。 三、比热容的实验与计算 核心知识点：比热容的定义（单位质量物质温度变化 1℃的吸放热）、水的比热容特点、公式 Q=cmΔt。 典型题型建模： 1．实验探究题 示例：“探究水和砂石的吸热性能时，为什么要控制质量和加热时间相同？” 突破点：用控制变量法，确保实验中只有物质种类不同，通过温度变化差异反映比热容差异。 2．热量计算题 示例：“质量为 10kg 的水，温度从 20℃升高到 70℃，需要吸收多少热量？（c=4.2×103J/(kg・℃)）” 突破点：应用Q吸= cm (t₂-t₁)，代入得 2.1×10⁶J。 3．实际应用题 示例：“为什么汽车发动机用水做冷却液？” 突破点：水的比热容大，升高相同温度时吸收的热量多，冷却效果好。 四、热机的工作原理与效率 核心知识点：热机的能量转化（化学能→内能→机械能）、汽油机四冲程、效率计算。 典型题型建模： 1．冲程识别题 示例：“图中汽油机进气门关闭，排气门关闭，活塞向上运动，属于哪个冲程？” 突破点：压缩冲程的特点是两气门关闭，活塞上行，机械能转化为内能。 2．能量转化题 示例：“汽油机的做功冲程中，能量如何转化？” 突破点：高温高压燃气推动活塞做功，内能转化为机械能。 3．效率计算题 示例：“某汽油机消耗 2kg 汽油（q=4.6×10⁷J/kg），输出有用功3.68×10⁷J，求其效率。” 突破点：效率=(有用功/总放热) ×100%，总放热 Q=qm=9.2×10⁷J，效率为 40%。 五、易错题型突破 （一）内能 1．对内能影响因素的混淆 易错点：认为 “温度高的物体内能一定大”，忽略质量、物质种类的影响。 示例：“1kg 100℃的水和 10kg 80℃的水，哪个内能更大？” 解析：内能与温度、质量均相关。10kg 水的质量远大于 1kg，即使温度较低，其内能仍更大。同一物体温度越高内能越多，但不同物体需综合质量等因素判断。 2．做功与热传递的等效性误解 易错点：认为 “做功和热传递改变内能的本质相同”。 示例：“为什么仅凭水温升高无法判断是做功还是热传递导致的？” 解析：两种方式改变内能效果等效（都能使内能变化），但本质不同：做功是能量转化（如机械能→内能），热传递是能量转移（内能从高温到低温）。因此仅看结果无法区分。 （二）热量与热值 1．热值的 “属性” 理解错误 易错点：认为 “燃料燃烧越多，热值越大” 或 “剩余燃料的热值变小”。 示例：“10kg 木炭燃烧了 5kg，剩余木炭的热值是否变化？” 解析：热值是燃料的固有属性，与质量、燃烧是否完全无关。剩余木炭的热值仍与原来相同。 2．“完全燃烧” 条件的忽略 易错点：计算燃料放热时，直接套用Q=qm，忽略 “完全燃烧” 的前提。 示例：“5kg 汽油不完全燃烧时，放出的热量是否等于q×5kg？” 解析：公 Q=qm仅适用于完全燃烧的情况。实际燃烧中，燃料无法完全燃烧，实际放热小于理论值。（三）比热容 1．比热容与吸放热多少的无关性 易错点：认为 “物体吸收热量越多，比热容越大”。 示例：“水和砂石吸收相同热量后，水的温度升高较少，是否因为水的比热容随吸热增多而变大？” 解析：比热容是物质的固有属性，与吸放热多少、温度变化无关。水的比热容大是其本身特性，因此相同条件下温度变化小。 2．热量计算公式的误用 易错点：计算放热时误用Q放=cm (t₂-t₁)（t₂<t₁时结果为负）。 示例：“1kg 水从 80℃降温到 30℃，放出的热量是多少？” 解析：应使用Q放=cm (t₁-t₂)，确保Δt为正值。代入数据得Q放=4.2×10³J/(kg・℃)×1kg×(80-30)℃=2.1×10⁵J。 （四）热机 1．汽油机冲程的能量转化混淆 易错点：将压缩冲程和做功冲程的能量转化记反。 示例：“汽油机压缩冲程中，能量如何转化？” 解析：压缩冲程中，活塞压缩气体做功，机械能转化为内能；做功冲程中，燃气推动活塞做功，内能转化为机械能。两者不可颠倒。 2．热机效率的计算误区 易错点：计算效率时，误用 “燃料总质量” 代替 “完全燃烧的燃料质量”。 示例：“某柴油机消耗10kg柴油（热值 4.3×10⁷J/kg），其中2kg未燃烧，求燃料完全燃烧放出的热量。” 解析：完全燃烧的燃料质量为10kg-2kg=8kg，因此 Q=q×8kg，而非 10kg。效率计算需以 “完全燃烧的燃料放热” 为基础。 六、2025年中考真题链接 一、单选题 1．（2025·辽宁·中考真题）下列实例中，通过做功的方式来改变内能的是（　　） A．冰镇西瓜 B．炭火烤肉 C．围炉煮茶 D．钻木取火 【答案】D 【解析】A．冰镇西瓜是通过热传递的方式改变内能的，故A不符合题意； B．炭火烤肉是通过热传递的方式改变内能的，故B不符合题意； C．围炉煮茶是通过热传递的方式改变内能的，故C不符合题意； D．钻木取火时，相互摩擦，机械能转化为内能，是通过做功的方式来改变内能的，故D符合题意。 故选D。 2．（2025·内蒙古·中考真题）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 【解析】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。 3．（2025·青海·中考真题）以下四种场景与蒸汽机工作原理相符的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】A．蒸汽机工作时将内能转化为机械能。太阳能发电将太阳能转化为电能，故A不符合题意； B．图中水沸腾过程中将自身内能转化为瓶塞的机械能，与蒸汽机工作原理相符，故B符合题意； C．风力发电将机械能转化为电能，故C不符合题意； D．钻木取火是将机械能转化为内能，故D不符合题意。 故选B。 4．（2025·黑龙江·中考真题）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 【解析】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。 5．（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 【解析】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。 二、填空题 6．（2025·黑龙江·中考真题）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 【解析】[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 7．（2025·甘肃·中考真题）用打气筒打气时，气筒壁会发热，这主要是因为活塞对筒内气体 （选填“做功”或“热传递”），使筒内气体内能增大，温度升高，此过程中的能量转化与四冲程汽油机 冲程的能量转化相同。 【答案】 做功 压缩 【解析】[1][2]改变物体内能有两种方法：做功、热传递；用打气筒打气时，活塞对筒内气体做功，使气体的内能增大，温度升高，此过程中机械能转化成内能；汽油机压缩冲程中，活塞对汽缸内的气体做功，机械能转化成内能，打气筒打气的能量转化与四冲程汽油机压缩冲程相同。 三、计算题 8．（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) 【解析】（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 一、单选题 1．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量、烧杯内液体质量及液体初温均相同。不考虑热量损失，燃料点燃直至燃尽，三装置烧杯中液体升高的温度随时间变化的图像如图丁所示。以下判断正确的是（　　） A．液体a的比热容是液体b的两倍 B．0﹣t1时间内甲、乙、丙烧杯中液体吸收的热量相等 C．燃料燃尽时乙中液体a吸收的热量小于丙中液体b吸收的热量 D．仅利用装置乙和丙进行实验可以比较燃料2和燃料1的热值大小 【答案】C 【解析】A．由甲、丙两图可知，用相同的燃料加热，在相同时间内吸收的热量相同，a和b的质量相同，吸收相同的热量，根据图丁可知，a升高的温度是b升高温度的2倍，根据可知，液体b的比热容是液体a的两倍，故A错误； B．由甲、乙、丙图可知，甲、乙采用不同的燃料加热，加热相同的时间，燃料放出的热量不同，0-t1时间内甲、乙、丙烧杯中液体吸收的热量不相等，故B错误； C．由甲、乙两图可知，相同质量的同种液体，加热相同时间，甲装置中的a液体升高的温度高，根据可知，乙中液体a吸收的热量小于甲中的液体a吸收的热量；由甲丙两图可知，用质量相同的不同燃料加热质量相等的a、b两种液体，相同时间液体b吸收的热量等于液体a吸收的热量，所以燃料燃尽时，乙中液体a吸收的热量小于甲中液体a吸收的热量，而甲中液体a吸收的热量等于丙中液体b吸收的热量，故C正确； D．装置乙和丙中，燃料的种类不同，被加热液体的种类也不同，不符合控制变量法的要求，所以此时不能根据温度计的示数变化比较燃料2和燃料1的热值大小，故D错误。 故选C。 2．甲、乙两个金属球的质量之比为1∶3，吸收相同的热量后，它们升高的温度之比是2∶3，那么它们的比热之比c甲∶c乙等于（　　） A．1∶2 B．2∶1 C．2∶9 D．9∶2 【答案】D 【解析】二者比热容之比为 故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 3．如图1所示，规格相同的容器中装了相同质量的纯净水，用不同的加热器加热，忽略散热，得到如图2的图像，下列说法正确的是（   ） A．甲烧杯中的水温上升快，说明甲杯中的水的比热容比乙杯中的水比热容小 B．甲杯的水加热2min与乙杯的水加热3min吸收的热量相同 C．图中温度计的示数为 D．电加热器1的功率比电加热器2的功率小 【答案】B 【解析】A．比热容是物质属性，只与物质的种类有关，都是水，比热容是相同的。故A错误； B．同样多的水，升高温度相同，所以吸收的热量是相同的。故B正确； C．温度计示数为37℃，故C错误； D．对相同质量的水加热，加热器1加热的水升温快，说明加热器1的功率大。故D错误。 故选B。 4．两个相同的容器分别装满了质量相等的两种液体，小岭同学用同一热源分别加热，液体温度与加热时间关系如图所示，正确的是（　　） A．甲液体的比热容大于乙液体的比热容 B．如果升高相同的温度，两液体吸收热量相同 C．加热相同的时间，甲液体吸收的热量大于乙液体吸收的热量 D．加热时间相同，甲液体升高的温度大于乙液体升高的温度 【答案】D 【解析】AB．读图像可知，要使二者升高相同的温度，对乙要更长时间，即乙吸收的热量多，根据比热容概念可知，乙的比热容大。故AB错误； C．有同一热源对物体加热，在相同的时间内，物体吸收的热量是相同的。故C错误； D．读图可知，二者原来温度相同，加热相同时间后，甲的温度更高，即甲升高的温度大。故D正确。 故选D。 5．已知A、B两金属块比热容之比为，把他们都加热到100℃，然后分别投入到装有质量相同、初温都为30℃的C、D两杯水中，测量结果：金属块A使C杯的水温升高了20℃，金属块B使D杯的水温升高了30℃。整个过程中不考虑热量损失。则与的比值为（　　） A．15∶16 B．1∶1 C．16∶15 D．4∶3 【答案】C 【解析】整个过程中不考虑热量损失，则金属放出的热量全部被水吸收，则金属块A放出的热量为 同理，金属B放出的热量为 则放出的热量之比为 经整理可知，与的比值为 故C符合题意；ABD不符合题意。 故选C。 6．某固态物体的质量为m，其物质的比热容为c，用稳定的热源对它加热（物体在相同时间内吸收的热量相等），到时刻停止加热，然后让其冷却。上述过程中记录不同时刻的温度，最后绘制出温度随时间变化的图像（如图）。下列说法正确的是（　　） A．在时间段，该物体吸收的热量为 B．在时间段，该物质的比热容先增大后减小 C．在时间段，该物体放出的热量为 D．该物质在时间段的比热容等于 【答案】D 【解析】A．时间内，物质吸收的热量可以用公式来求解，但是处于熔化阶段，温度不变、持续吸热，故不可以用该公式求解，故A错误； B．结时间段内，物质均处于液态，比热容不变，故B错误； C．在时间段，所用时间为，温度从升高到，则该物体吸收的热量为 由题知，用稳定的热源对它加热（物体在相同时间内吸收的热量相等），则单位时间内物体吸收的热量 分析图像可知，该物质为晶体，在时间段，物质处于熔化过程中，则该晶体在熔化过程中吸收的热量 分析图像可知，该晶体在时间段处于凝固过程中，对一定质量的晶体来说，凝固时放出的热量与熔化时吸收的热量相等，所以，在时间段，该物体放出的热量为 故C错误； D．由前面解答可知，单位时间内物体吸收的热量 分析图像可知，在时间段，该物质已经全部熔化，为液态，则在时间段该物质吸收的热量 设该物质在液态时的比热容为，在时间段该物质温度从升高到，且物质熔化前后的质量不变，则根据可得 解得该物质在液态时的比热容 进一步分析图像可知，该物质在时间段仍然为液态，其比热容不变，所以该物质在时间段的比热容等于 故D正确。 故选D。 二、填空题 7．现有甲、乙、丙三种初温相同的液体，其中甲、乙为质量不等的同种液体，乙、丙为质量相等的不同液体。对这三种液体分别加热，可根据它们吸收的热量和升高的温度，在“温度-热量”图像上分别画出对应的三点甲、乙、丙，如图所示，则甲、丙两种液体的比热容c甲 c丙；甲、丙两种液体的质量m甲 m丙。（两空均选填“>”、“="或“<”） 【答案】 < > 【解析】[1][2]甲、乙是同种液体，比热容相同，即；由图像可知，吸收相同热量时，，根据（相同，相同），可得。又因为乙、丙质量相等，即，所以；从图像看，吸收相同热量时，，根据（相同），且可得。 8．用相同的电加热器分别加热质量均为0.3kg，温度均为20℃的水和另一种液体（不计热量损失），如图所示是水和另一种液体的温度随时间变化的图像。由图像可知：前8min内，水和另一种液体吸收的热量 （填“相同”或“不相同”），水在20min内吸收的热量为 J，水和另一种液体的比热容之比是 。（） 【答案】 相同 5:2 【解析】[1]用相同的电加热器分别加热质量相同的不同种液体，相同时间电加热器放出的热量相同，两种液体吸收的热量也相同；由图像可知：前8min内，水和另一种液体吸收的热量相同。 [2]水在20min内水从20℃升高到98℃，吸收的热量为 [3]另一种液体用时8min，温度变化与水用时20min的温度变化相同，相同时间内水和另一种液体吸收的热量相同，设1min水和另一种液体吸收的热量为Q，水和另一种液体吸收的热量之比 两种液体的质量相同，升高的温度相同，水和另一种液体的比热容之比是 9．如图所示，当快速用力向下压缩活塞时，筒内的硝化棉会立即燃烧起来，其中改变硝化棉内能的方式是 （选填“做功”或“热传递”）。 【答案】热传递 【解析】压缩空气对空气做功，空气内能增大温度升高。热量从高温的空气传递给低温的硝化棉，所以改变硝化棉内能的方式是热传递。 10．图甲中气球在放气时，它喷气的嘴部温度和原来相比 （变高/变低/没有变化），此过程发生的能量转化与图乙中的内燃机在 （A/B）图所示过程的能量转化是一致的。某汽车四冲程汽油机，飞轮转速为3000r/min，若气缸在做功冲程中每次做功400J，则每秒钟对外做功 J。若汽油燃烧不充分，汽油的热值将 （变大/变小/不变）。若每辆汽车每年消耗汽油1.86t，汽车内燃机的效率平均取值30%。如果能把内燃机效率提高1%，一辆汽车每年可以节约 L汽油。（） 【答案】 降低 A 不变 75 【解析】[1]膨胀的气体对外做功，内能转化为机械能，内能减小，温度降低。 [2]此过程发生的能量转化是内能转化为机械能，图乙中的内燃机A是做功冲程，进气门、排气门关闭，高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，B图是进气门、排气门关闭，压缩气体，对气体做功，将机械能转化为内能。 [3]某汽车四冲程汽油机，飞轮转速为3000r/min，若气缸在做功冲程中每次做功400J，则每秒钟对外做功 每秒钟飞轮转了50r，一个工作循环，四个冲程，飞轮转两圈，对外做功一次，故每秒钟飞轮转了50r，一共25个工作循环，对外做功25次。若气缸在做功冲程中每次做功400J，则每秒钟对外做功 [4]热值是热量完全燃烧放出的热量与质量之比，热值与种类有关，与燃烧充分程度无关，若汽油燃烧不充分，汽油的热值将不变。 [5]若每辆汽车每年消耗汽油1.86t，汽车内燃机的效率平均取值30%，则获得的机械能为 如果能把内燃机效率提高1%，获得相同的机械能，所需汽油完全燃烧放出的热量为 一辆汽车所需的汽油质量为 一辆汽车每年节约的汽油质量为 一辆汽车每年节约的汽油体积为 11．小白对家中的小汽车进行了一些研究：供汽车动力的是发动机的做功冲程，汽油在汽缸内燃烧时将化学能转化为内能；若飞轮的转速为2400r/min，则在1s内汽油机对外做功 次；在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放入一小团干燥的硝化棉，用力把活塞迅速压下，硝化棉燃烧，该过程中是通过的 方式来改变筒内空气的内能，其能量转化情况与图 （选填“A”“B”“C”“D”）所示汽油机冲程中的能量转化情况是一致的。 【答案】 20 做功 B 【解析】[1]依据题目所给数据，时间单位为分钟，现将其化为秒，则 因为一个工作循环中飞轮转2次，对外做功1次，现在1s内飞轮转40次，则做功20次。 [2]用力把活塞压下，硝化棉燃烧，活塞对空气施加力的作用，使空气在力的方向上移动距离，该过程是通过做功的方式来改变内能的。 [3]甲图是机械能转化为内能，与之相同的是压缩冲程，压缩冲程中进气门和排气门都关闭，火花塞不点火，为图B。 三、实验题 12．如图所示为“探究不同物质吸热能力”的实验装置。 (1)要完成该实验除了如图甲所示的器材外，还需要的测量工具有天平和 。实验时，应该控制两个玻璃杯中装的两种液体 （选填“质量”或“体积”）相同。 (2)实验中可通过 （选填“加热时间”或“温度计示数”）来反应物质吸收热量的多少。 (3)假设、两种液体中有一种是水，则 （选填或）是水；水的比热容为，则另一种液体的比热容是 。 【答案】(1) 秒表 质量 (2)加热时间 (3) a 【解析】（1）[1]使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法，故要完成该实验除了如图甲所示的器材外，还需要的测量工具有天平和秒表。 [2]根据比较吸热能力的方法，要控制不同物质的质量相同，实验时，应该控制两个玻璃杯中装的两种液体质量相同。 （2）实验中可通过加热时间反映物质吸收热量的多少，加热时间长表示吸收热量多，这是科学探究中常见的转换法。 （3）[1]分析图乙可知，升高相同的温度，a加热时间长，a的比热容大，根据Q=cmΔt，在质量和升高的温度相同时，a吸热多，故a液体是水。 [2]由图乙可知，两种液体升高相同的温度时，即从10℃都上升到30℃时，a需要的加热时间为6min，b需要的加热时间为3min，因实验中通过加热时间反映吸收热量的多少，因此 由可知，当质量和升高温度一定时，比热容与吸收的热量成正比，即 所以则另一种液体的比热容是 13．在“比较不同物质吸热能力”的实验中，将甲、乙两种不同的液体分别放入两个相同的烧杯内，用相同的电加热器同时加热；记录相关数据，并绘制如甲图所示的图像（不计热量损失）； (1)实验时，选用初温和 均相等的甲，乙两种液体； (2)乙液体的比热容 （选填“大于”、“等于”或“小于”）甲液体；所以 （选填“甲”或“乙”）液体更适合制作冷却液； (3)若甲液体比热容是，5kg的甲液体在内吸收的热量为 J； (4)小林同学受到小明实验的启发，设计了如下实验来比较铜和铝的比热容大小； ①小林将质量相等的铜块和铝块放入持续沸水中加热足够长时间，如乙图所示（加热装置未画出）； ②再将铜块和铝块分别放入盛有质量相等、温度 （选填“相同”或“不相同”）的水的A、B两容器中，并将容器用隔热材料密封，如丙图所示； ③经过足够长的时间后，同时测量A、B两容器中水的温度，记录数据分别为40℃和47℃； ④可见铜块放出的热量比铝块 （选填“多”或“少”），由此可以判断出 （选填“铜块”或“铝块”）的比热容大。 【答案】(1)质量 (2) 大于 乙 (3)6.03×105 (4) 相同 少 铝块 【解析】（1）在“比较不同物质吸热能力”的实验中，由控制变量法可知，应控制液体的初温和质量相同，液体的种类不同。 （2）[1]实验中用相同的电加热器同时加热，加热相同时间时，两种液体吸收的热量相同，由图甲可知，加热相同时间时，乙液体温度升高慢，所以乙液体的比热容大于甲液体的比热容。 [2]由于乙液体的比热容较大，吸收相同的热量，乙液体的温度变化小，所以乙液体更适合制作冷却液。 （3）由图甲可知，甲液体在0~10min内温度由0℃升高至60℃，同种液体吸热能力不变，所以5kg的甲液体在内吸收的热量等于0~10min内吸收的热量，所以甲液体在内吸收的热量 （4）②[1]根据可知，铜块和铝块质量相等时，要比较铜和铝的比热容，只需要比较二者吸收或放出热量与对应温度变化量的比值即可；由步骤①可知，铜块和铝块加热后的末温与沸水温度相同，由于沸水的温度高于图丙中水的温度，由步骤②可知，铜块和铝块放入隔热材料密封的A、B两容器的水中后，铜块和铝块放出热量对水加热，最终铜块和铝块分别与容器中水的温度相同，忽略热损失，铜块和铝块放出的热量与水吸收的热量相等；由步骤③可知，实验最终记录了A、B两容器中水的末温，为了方便比较水吸收的热量，A、B两容器中水的质量和初温都应该相等。 ④[2][3]由于先将质量相等的铜块和铝块放入沸水中加热足够长时间，所以铜块和铝块放入盛有质量相等、温度相同的水的A、B两容器中时的温度都是100℃；由于经过足够长的时间后，同时测量A、B两容器中水的温度，记录数据分别为40℃和47℃，即B容器中水的温度变化大，由可知，B容器中水吸收热量较多，即在过程②中铝块放出的热量多，即铜块放出的热量比铝块少；由于铝的温度变化小，由可知，铝块的比热容大。 四、计算题 14．太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，表中是小张家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息，其中太阳辐射功率（P0）是指1h内投射到1m2面积上的接收的太阳能。求： 太阳照射时间t/h 装水量V/L 吸热板面积S/m2 水升高的温度T/℃ 水的比热容c/[J/（kg·℃）] 水的密度ρ/[kg/m3] 太阳辐射功率P0/[J/（m2·h）] ？ 100 2 50 4.2×103 1×103 2.1×106 (1)水在这段时间内吸收的热量； (2)若这些水吸收的热量由天然气燃烧来提供，需要1m3的天然气，则天然气热水器的能量转化效率是多少？（天然气的热值q＝3.5×107J/m3） (3)小张家的太阳能热水器的热转化效率η＝50%（接收太阳能的50%转化为水的内能）,求太阳光照射的时间t。 【答案】(1)； (2)； (3)10h 【解析】（1）水的体积为 水的质量为 水在这段时间内吸收的热量为 （2）1m3的天然气燃烧释放的热量为 则天然气热水器的能量转化效率是 （3）太阳能热水器的热转化效率η＝50%，则热水器吸收的太阳能为 太阳光照射的时间为 15．发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质。某辆以 92 号汽油为燃料的汽车，其发动机的相关数据如表所示。表中空燃比指的是气缸内空气和燃油的质量比。求： (1)汽车以v的速度匀速运动时发动机的输出功率最大，此时汽车在时间 t内做的有用功是多少？ (2)汽车完成一个工作循环时，气缸内吸入的汽油和空气混合气体的质量是多少？ 汽油完全燃烧放出的热量是多少？ (3)当汽车以v的速度匀速行驶时，发动机的效率是多大？ 转速 r/min n 气缸内汽油和空气混合气体的密度 ρ 气缸的工作容积 V 汽油的热值 q 发动机最大输出功率 P 空燃比 【答案】(1)Pt (2) (3) 【解析】（1）由 得，汽车在时间 t 内做的有用功为 。 （2）气缸内汽油和空气混合气体的体积等于气缸的工作容积为V，由 得，汽油和空气混合气体的质量 ，已知空燃比是，则吸入汽油的质量 完成一个工作循环时，汽油完全燃烧释放的热量 （3）飞轮的转速是 nr/min，则1min内完成的工作循环数是 ，则1min内汽油完全燃烧释放的热量 发动机的效率 五、综合题 16．“善攻者，位于九天之上”，中国新型无人机研究有很多令人瞩目的成果，如图甲为2024年11月首次亮相的空中航母——“九天”察打一体无人机，它是一款可灵活配置的重型无人机，既可当运输机，也能利用8个外挂点，挂导弹，挂无人机，下表列出部分技术参数。飞机使用的航空燃油的热值为 5×107J/kg，g=10N/kg。求： 最大巡航速度/（km·h⁻¹） 700 正常巡航速度/（km·h⁻¹） 600 最大续航时间/h 12 发动机额定功率/kW 9 000 最大荷载/t 10 机身长度/m 16.35 机身质量/t 6 推重比/(HP/ kg) (1)发动机是无人机的核心部件，如图乙所示，此时该发动机处于 冲程。 (2)若该无人机以最大荷载由地面飞行至10000米高空，克服重力做的功是多少?若以额定功率、正常巡航速度匀速直线飞行，水平推力是多少? (3)若该无人机发动机的效率为40%，以额定功率、正常巡航速度飞行2小时，需要耗油多少吨? (4)对于航空器而言，推重比指驱动力与机身质量的比值（推重比=驱动力量，驱动力的单位为HP，1HP=735.5W，机身质量单位用 kg），较高的推重比意味着飞行器能够更快的加速，并能在较短时间到达目的地，是用于衡量航空器的性能的关键指标。试计算“九天”无人机的推重比。（结果保留整数） 【答案】(1)压缩 (2)1.6×109J，5.4×104N (3)3.24t (4)2HP/kg 【解析】（1）由图乙所示，此时该发动机的两气阀关闭，活塞向上运动，是压缩冲程。 （2）若该无人机以最大荷载由地面飞行至10 000米高空，克服重力做的功是 由得，若以额定功率、正常巡航速度匀速直线飞行，水平推力是 （3）以额定功率、正常巡航速度飞行2小时，由得，发动机做功 若该无人机发动机的效率为40%，需要油完全燃烧释放的热量为 由得， 需要耗油 （4）依题意得，驱动力的单位为HP 17．随着人民生活水平的提高，汽车开始进入普通百姓家庭。小明的爸爸最近也购买了一辆汽车，他高兴极了，把车的里里外外都观察了个够。通过观察，小明发现汽车上的许多部件都用到了物理知识。 (1)汽车的发动机是四冲程汽油机，图1表示的是 冲程；压缩冲程可将 能转化为 能。 (2)当四冲程汽油机的转速为时，在1s内汽油机对外做功的次数是 次。 (3)汽车在行驶过程中，很多部位会发热，如：①发动机外壳发烫；②轮胎发热；③刹车片发热；④水箱中的水变热。其中属于通过做功改变内能的__________。 A．①②③④ B．②④ C．①③ D．②③ (4)小明通过上网查到了这种汽车的输出功率与转速的关系如图2所示。小明又向爸爸询问了一些实测数据：汽车行驶的路况好，平均车速为，发动机转速为，平均油耗为，由图2中数据，分析这辆汽车在这种状态下行驶时，每小时对外所做的有用功为 J，汽油机的效率是 （结果保留一位小数）。（已知汽油的热值为，密度为） 【答案】(1) 排气 机械 内 (2)30 (3)D (4) 32.6 【解析】（1）[1]如图1，进气门关闭、排气门打开，活塞向上运动，可以判断是排气冲程。 [2][3]在内燃机的压缩冲程中，活塞向上运动，压缩气缸内的混合气体，使其温度和压力都升高。这个过程中，活塞的机械能被转化为气体的内能，表现为气体温度的升高。因此，压缩冲程是一个将机械能转化为内能的过程。 （2）飞轮转速是3600r/min=60r/s，表示每秒飞轮转动60圈，而飞轮每转动2圈，燃气对外做功1次，所以1s内汽油机对外做功30次。 （3）①发动机外壳发烫，是发动机的内能转移到外壳，使其温度升高，是通过热传递改变内能的； ②轮胎发热，是轮胎和地面摩擦生热，是通过做功改变内能的； ③刹车片发热，是刹车片和车轮摩擦生热，是通过做功改变内能的； ④水箱中的水变热，是发动机的内能传递给水，使其温度升高，是通过热传递改变内能的； 所以属于通过做功改变内能的是②③。 故选D。 （4）[1]由发动机输出特性曲线可知：发动机转速为2000r/min时，其输出功率约为30kW，每小时对外所做的有用功为W=Pt=30×103W×3600s=1.08×108J。 [2]行驶100km消耗的汽油是V=9L=9dm3=9×10-3m3，则完全燃烧释放的热量为Q=mq=ρVq=0.8×103kg/m3×9×10-3m3×4.6×107J/kg=3.312×108J。发动机的效率为。 六、科普阅读题 18．阅读短文，回答问题。 空气能热水器工作原理如图甲所示。蒸发器从室外空气吸热、加热低沸点氟介质并使其汽化，氟介质蒸汽由压缩机压缩升温后，进入冷凝器液化释放热量传递给水箱中的冷水，随后经过“节流降温过滤降压“回到室外的蒸发器开始下一个循环。空气能热水器具有高效节能的特点，它工作时，氟介质在蒸发器中吸收热空气的能量QA；压缩机消耗电能W转化为机械能，再由机械能转化为内能，最终氟介质在冷凝器中释放给冷水的热量QR通常我们用“能效比”（即最终释放给冷水的热量与消耗的电能的比值）来反映空气能热水器的节能性能。某款空气能热水器，它的部分技术参数如下表（制热量表示氟介质在冷凝器中最终释放给冷水的热量）。 额定制热量功率P1/W 3000 电源规格U/V 220 额定电功率P2/W 800 水箱容积V/L 200 适用环境温度范围-7~43℃    (1)在空气能热水器中，是通过 （选填“加压”或“降温”）方法使氟介质液化的，这款空气能热水器正常工作时的能效比为 。 (2)氟介质经膨胀阀减压后、它的沸点所在温度范围可能是________。 A．低于-7℃ B．-7℃°~43℃ C．高于43℃ D．高于50℃ (3)正常使用时，将一箱15℃的冷水加热到45℃，消耗的电能为 J（c水=4.2×103J/（kg·℃）） (4)在如图乙所示的冲程中，压缩机汽缸内实现了把 能转化为 能。 (5)压缩机活塞上下移动的距离是16cm，横截面积是50cm2，工作时，活塞压缩氟介质的压强约为2.5×105 Pa，则活塞压缩一次氟介质做的功为 J；若系统正常工作消耗的电能有80%转化为压缩氟介质的能量，则压缩机曲轴的转速是 r/min。 【答案】(1) 降温 3.75 (2)A (3)8.96×106 (4) 机械 内 (5) 200 192 【解析】（1）[1]由题意可知，氟介质蒸汽由压缩机压缩升温后进入冷凝器，所以是通过降温的方法实现液化的。 [2]根据能效比的定义可知这款空气能热水器正常工作时的能效比为 （2）由题意可知，该空气能热水器适用环境温度范围-7~43℃，氟介质经膨胀阀解压后，沸点降低，应低于-7℃才能保证在环境温度范围内正常工作，故选A。 （3）由题意可知，水的质量为m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×0.2m3=200kg 则水吸收的热量为Q=c水m水Δt=4.2×103J/（kg·℃）×200kg×（55℃-15℃）=3.36×107J 根据（1）求出的能效比可得消耗的电能为 （4）[1][2]图乙所示的冲程为压缩冲程，在此冲程中，曲轴动连杆带动活塞向上运动，压缩氟介质蒸汽对其做功，是将机械能转化为内能。 （5）[1][2]由题意可知，活塞受到的压力为F=pS=2.5×105Pa×50×10-4m2=1250N 则活塞压缩一次氟介质做的功为W1=Fs=1250N×0.16m=200J 系统正常工作时每分钟消耗的电能为W2=P2t2=800W×60s=48000J 电能转化为压缩氟介质的能量为W3=80%W2=80%×48000J=38400J 每分钟压缩氟介质的次数为 如图所示，压缩机曲轴转动一周，经历一个吸气冲程和一个压缩冲程，因为每分钟压缩氟介质的次数为192，即经历192个压缩冲程，所以可知压缩机曲轴的转速为192r/min。 1 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$