12.4热机与社会发展（高效培优讲义） 物理沪粤版2024九年级上册

第十二章 内能与热机 12.4热机与社会发展 【题型导航】 重难题型讲解……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1 题型一 热机…………………………………………………………………………………………………………………………………1 题型二 热机的种类…………………………………………………………………………………………………………………3 题型三 热机效率…………………………………………………………………………………………………………………………5 题型四 燃料的利用和环境保护………………………………………………………………………………………………………………… 8 能力培优练…………………………………………………………………………………………………………………………...................………………… 11 链接中考 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 15 【重难题型讲解】 题型一 热机 1.热机的使用 热机的使用推动了人类的文明和进步，进一步解放了生产力。热机的种类很多，有蒸汽机、汽油机、柴油机、燃气轮机、喷气发动机和火箭发动机等。 2.热机的能量转化 这些热机的共同特点，是将燃料的化学能通过燃烧转化为内能，然后通过做功，把内能转化为机械能。 【典例1-1】如图所示，在试管内装适量水，用带玻璃管的胶塞塞住，加热试管使水沸腾，小叶轮转动。下列说法正确的是（　　） A．燃料燃烧，其内能转化为化学能 B．水被加热，是通过做功使水的内能增加 C．叶轮转动，此现象与热机工作原理相同 D．水蒸气推动叶轮转动，水蒸气内能增加 【典例1-2】2024年12月19日18时18分，我国太原卫星发射中心在山东附近海域成功发射谷神星一号海射型遥四运载火箭。下列说法正确的是（　　） A．火箭燃料燃烧过程中，内能转化为化学能 B．火箭升空过程中与空气摩擦，机械能转化为内能 C．火箭在升空过程中，机械能不变 D．火箭的燃料燃烧越充分，其热值就越大 【典例1-3】如图所示，这是一款斯特林发动机模型，点燃酒精灯后就会发现发动机的连杆带动飞轮转动起来。下列关于该发动机的说法正确的是（  ） A．该发动机工作时将内能转化为机械能 B．酒精灯中的酒精燃烧不充分时，其热值减小 C．该发动机的效率可以达到100％ D．整个过程中能量的总量在不断减小 跟踪训练1 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 跟踪训练22024年12月3日，我国在西昌卫星发射中心使用“长征三号乙”运载火箭，成功将“通信技术试验卫星十三号”发射升空，在发射过程中燃料燃烧释放的内能转化为火箭的 能；火箭加速升空的过程中，以地面为参照物火箭是 的，其机械能 （选填“增大”、“不变”或“减小”）。 跟踪训练3 制作简易汽轮机模型 热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料组装了如图所示的汽轮机模型。 实验时向易拉罐内部注入大约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。 (1)汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能 ； (2)某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，出现这种现象的原因可能 ；（答出一条即可） (3)热机发展史也是一部热机效率提高史，在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们提出一个可行性措施： 。 题型二 热机的种类 1.汽油机的构造与工作过程 汽油机是用汽油作燃料，使汽油在机器内部燃烧，从而将内能转化为机械能的一种热机。 ①汽油机的构造 ②汽油机的工作过程 汽油机工作时，活塞在气缸里做往复运动，活塞从气缸的一端运动到另一端叫做一个冲程（也叫做“行程”）。常见的汽油机要能正常工作，必须连续完成吸气、压缩、做功、排气四个冲程，且不断循环进行。 每个工作循环四个冲程，飞轮转两圈，活塞往复两次，对外做功一次。 在四个冲程中，只有做功冲程是将内能转化为机械能，其他三个冲程均为辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成动作。压缩冲程是将机械能转化为内能。 2.柴油机的构造与工作过程 柴油机是以柴油为燃料的内燃机。 ①柴油机的构造 柴油机的气缸顶部没有火花塞，而是装有喷油嘴。 ②汽油机的工作过程 吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，吸入气缸内的只有空气； 压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩空气，使空气的温度升高； 做功冲程：从喷油嘴喷出雾状柴油，遇到高温空气燃烧，从而形成高温、高压气体推动活塞向下，对外做功； 排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，将废气排出。 3.柴油机与汽油机的区别 ①构造上，汽油机的气缸顶部是火花塞，柴油机的气缸顶部是喷油嘴； ②吸气时，汽油机吸入的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入的只有空气； ③点燃方式，汽油机是火花塞产生火花，点燃式，而柴油机是压缩空气到高温，然后喷出雾状柴油，压燃式。 ④柴油比汽油便宜，柴油机在效率上比汽油机高，但柴油机笨重，成本较高，工作噪音也较大。随着新技术的进步，这些缺点得到了很好的解决，柴油机在节能和二氧化碳排放方面优势明显。 【典例2-1】如图是汽油机的四个冲程，下列说法正确的是（    ） A．甲冲程中机械能转化为内能 B．一个工作循环中四个冲程的正确顺序是：丙、甲、丁、乙 C．汽油充分燃烧，可以同时提高汽油机的效率和汽油的热值 D．若汽油机每秒做功15次，则飞轮的转速为 【典例2-2】下列有关内燃机的说法正确的是（    ） A．内燃机大部分冲程是依靠飞轮的惯性来完成的 B．压缩冲程是由大部分内能转化为机械能 C．柴油机吸气冲程吸入汽缸的是汽油和空气组成的燃料混合物 D．汽油机做功冲程的点火方式是压燃式 【典例2-3】小红到乡村参加劳动实践，发现农用拖拉机使用的是柴油机，其结构原理如图，关于其四冲程柴油机的描述正确的是（　　） A．吸气冲程中吸入汽缸的只有空气 B．压缩冲程中机械能转化为柴油和空气混合物的内能 C．做功冲程是依靠飞轮的惯性完成的 D．排气冲程中，废气带走的能量最少 跟踪训练1一台单缸四冲程柴油机，转速为1200r/min，则关于此柴油机下列说法不正确的是（　　） A．四冲程中只有两个冲程涉及能量转化 B．吸气、压缩、排气冲程均靠做功冲程完成 C．只有做功冲程对外做功 D．1s内完成40个冲程，做功10次 跟踪训练2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做功冲程工作状态示意图，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。汽油机飞轮的转速为3000r/min，则每秒内对外做功 次。 跟踪训练3除了燃料使用柴油以外，柴油机与汽油机的不同之处还在于：柴油机在结构上它有 （选填“火花塞”或“喷油嘴”），采用的是 式点火方式，在吸气冲程中， （选填“空气’”或“汽油和空气”）通过进气阀进入汽缸等。此柴油机1s内对外做功15次，其曲轴的转速为 r/min。火箭喷气发动机除了带有燃料之外，还带有助燃剂如 （选填“液态氧”或“酒精”），因此它可以在地球大气层外工作。 题型三 热机效率 1.热机效率的概念 热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。用字母η表示， η= ×100% ，汽油机的效率为20%-30%，柴油机的效率可达45%。 2.热机燃料燃烧能量走向示意图 3.加热效率的计算 ×100% ，例如计算燃气灶烧水的热效率，先计算水吸收的热量Q吸=cm ，再根据热值计算出燃料完全燃烧放出的热量Q放=qm，最后计算效率。 4.热机效率的计算 ×100% ，先计算热机所做的有用功，再计算燃料完全燃烧放出的热量，最后计算热机效率。 5.提高热机效率的方法 提高热机效率的方法有：让燃料充分燃烧、减小部件间的摩擦、减小废气带走的热量等。 【典例3-1】汽车发动机一般是汽油机，汽油的热值为4.5×107J/kg。某内燃机的能量流向如图所示，下列说法正确的是（　　） A．该汽油机的效率为35% B．1kg的汽油燃烧能够释放4.5×107J/kg的能量 C．换用热值较大的燃料，热机效率会提高 D．如果改进技术，汽油机的效率就可以达到100% 【典例3-2】2024年12月28日，西安市长安区太乙宫街道沙场村、新一村二期天然气正式投入使用。与传统燃料相比，天然气的优点是： （写出一条即可）。村民李小莉用天然气将体积为2L，初温为的水加热到用来做饭，此过程中的加热效率为，水吸收的热量是 J，此过程需要消耗的天然气为 。（已知，，） 【典例3-3】春天，向阳屯农民用扬程为12m、流量为300m3/h、效率为80％的水泵抽水浇灌农田.“扬程”和“流量”是水泵的重要性能参数，“扬程”是指抽水机抽水所达到的高度，“流量”是指水泵在单位时间内抽水的体积，已知柴油的热值为3×107J/kg，取g=10N/kg，求： (1)水泵持续正常工作5h，做了多少有用功？ (2)此水泵总功率为多少？ (3)若此水泵用一柴油机带动，假设柴油完全燃烧所释放的内能有40％转化为水泵轴的机械能，则每小时消耗多少柴油？ 跟踪训练1“巅峰使命”珠峰科考项目组成功将自主研发的浮空艇从海拔4300米的营地升空到9000米，创造了浮空艇大气科学观测世界纪录。假设在此前的一次实验中，浮空艇（表皮很薄的气囊）体积为8000m3，内部充有氦气和空气的混合气体，混合气体的密度为，浮空艇的表皮及外壁仪器舱总质量为，浮空艇用缆绳系在一辆锚泊车上（如图）。该浮空艇周围空气的密度为，从互联网公开资料中查阅到锚泊车采用的是LFX直列四缸发动机。从网上查找到了该车的输出功率与转速的关系如图所示。科考队科学家勘测时得到一些实测数据，挂放浮空艇之前，锚泊车在平地行驶的路况好，平均车速为72km/h时，发动机转速为2000r/min，行驶100km需要消耗汽油10L。（已知汽油的热值为，密度为）。求： (1)行驶100km汽车发动机所做的功。 (2)浮空艇所受到的浮力大小。 (3)挂放浮空艇之前，锚泊车在平地行驶时发动机的效率约为多少？（保留1位小数） 跟踪训练2涡轮喷气发动机的基本结构如图所示。工作时，空气通过进气口进入压气机被压缩，再进入燃烧室与燃料混合后燃烧，产生的高温高压燃气推动涡轮转动并从尾喷管高速喷出，从而获得动力。下列有关说法正确的是（   ） A．高温高压燃气推动涡轮转动的过程，相当于内燃机的压缩冲程 B．燃料燃烧放出的热量越多，燃料的热值就越大 C．燃料燃烧越充分，喷气发动机的效率就越高 D．燃气从尾喷管喷出获得动力的过程，其内能增大 跟踪训练3小涛在郊游时用丁烷气炉烧开水，将壶中2kg的水从20℃加热到100℃，完全燃烧了0.03kg的丁烷气体。已知丁烷气体的热值为5×107J/kg，水的比热容是4.2×103J/（kg·℃）。试求∶ (1)水吸收的热量是多少？ (2)丁烷气体完全燃烧放出的热量是多少？ (3)丁烷气炉烧水的效率是多少？ 跟踪训练4据统计，每燃烧1kg燃油约排放3.3kg二氧化碳，为实现碳达峰、碳中和的目标，氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大，使用氢燃料电油的交通工具不断丰富，其应用流程如图，以氢燃料电池卡车为例，若卡车在水平路面上匀速行驶72km用时1h，功率为172kW。与燃油卡车相比，氢燃料电池卡车行驶72km可减排二氧化碳的质量为多少？（燃油机的效率取36%，燃油的热值q取）（写出必要的文字说明、过程及最终结果） 题型四 燃料的利用和环境保护 1.热机与环境 现代热机的出现，虽然改进了人类的工作方式和生活条件，但是排放出的废气不仅使全球升温，而且含有各种对人类有害的物质，污染环境。减少热机排放出的有害物质，控制废气的排放总量，已成为热机发展与环境保护的重要举措。越来越多的新技术、新材料、新工艺的出现，都有利于节能减排和环境保护。 2.火箭的构造与工作原理 我国的长征系列火箭 火箭使用热值大的液氢燃料，燃料燃烧产生高温高压的燃气推动火箭升空，化学能转化成内能再转化为机械能。 【典例4-1】为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法正确的是（　　） A．“汽油味”降低，说明汽油在汽缸中完全燃烧 B．该冲程为做功冲程，化学能转化为机械能 C．该发动机效率可达100% D．该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护 【典例4-2】2020年11月24日，搭载着“嫦娥五号”探测器的长征五号火箭发射成功，标志着中国“探月工程”第三步拉开序幕，长征五号运载火箭采用无毒，无污染的液氢液氧燃料作推进剂，属于绿色环保大型液体运载火箭，下列说法正确的是（　　） A．液氢燃烧得越充分，其热值就越大 B．燃料燃烧产生高温高压的燃气对火箭做功，燃气的内能会增加 C．高温高压的燃气推动火箭升空把内能转化成机械能 D．通常情况下气态的氢氧是采用高温高压方式进行加注的 【典例4-3】在如今快速发展的科技时代，越来越多的人开始考虑使用新能源汽车而非传统的汽油车。不仅因为环保意识的提高，更因为新能源汽车所带来的许多优势。下列关于这两种车的知识说法正确的是（　　） A．新能源汽车的效率可以达到100% B．新能源汽车主要利用的是电能，电能是一次能源 C．汽油机在吸气冲程中只吸入空气 D．汽油机的压缩冲程是通过做功的方式来改变汽缸内气体的内能 跟踪训练1今年5月5日，长征五号B运载火箭搭载新一代人试验飞船在海南文昌发射成功。火箭的燃料燃烧将化学能转化为 能，再转化为火箭和实验飞船的机械能。选择液氢作为燃料，主要是因为液氢的 （比热容/热值）大。 跟踪训练2假日期间，小丽一家驾车去其他城市旅游，在某段行驶过程中，汽车匀速行驶了100km，汽车受到的阻力为，在此过程中消耗了20kg汽油，汽油的热值为。求： (1)这些汽油完全燃烧放出的热量； (2)这辆车汽油机的效率； (3)若这段行程改用一辆电动汽车去完成，该电动车的效率为80%，汽车受到的阻力仍为，则该电动车需要耗电多少度？ (4)相比燃油车，电动车具有 的优点。（只说一个优点即可） 跟踪训练32024年4月30日，全球最大压缩空气储能项目并网发电，这是我国新型储能技术应用的一个里程碑。该项目工作原理如图2所示，用电低谷时段，将电网多余的电能通过空气压缩机把空气压缩到地下盐穴中（地下盐层中的洞穴）；用电高峰时段，将储存在盐穴中的高压空气释放，驱动空气膨胀机转动，连接发电机发电。 该工程就像一个“超级充电宝”，储存1度电最终能放出0.72度电，装机功率300兆瓦。每年发电量可达6亿度，能够保障超过20万户家庭用电需求。每年可节约标准煤约，减少二氧化碳排放约，可连续放电6小时，使用期长达40年。 (1)储能过程中，利用多余电能通过压缩机把空气压入储能室进行储能，该过程是通过 （选题“做功”或者“热传递”）方式将能量转化为气体的内能并储存； (2)释能过程中，使压缩空气膨胀推动机器转动，将内能转化成 能，这一过程类似于四冲程汽油机的 冲程； (3)该项目每年节约的标准煤完全燃烧，释放 的能量。（标准煤热值为）； (4)该项目每年发电6亿度，则消耗 亿度用电低谷时段电网的多余电能。（计算结果保留1位小数）； (5)根据材料信息，说说空气储能的优点： 能力培优练 一、单选题 1．下列关于热值和热机效率的描述，正确的是（   ） A．热机做的有用功越多，热机的效率越高 B．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 C．燃料燃烧释放的热量越多，热值越大 D．使燃料燃烧更充分，可以增大热值 2．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 3．下列有关热学的物理知识，说法正确的是（　　） ①春天花开时，很远就能闻到花香，是因为分子在不停地做无规则运动 ②一块0℃的冰熔化成0℃的水后，温度不变，内能变大 ③内燃机的压缩冲程，主要通过热传递增加了汽缸内物质的内能 ④夏天在室内洒水降温，利用了水的比热容较大的性质 A．只有①② B．只有①③ C．只有②④ D．只有③④ 4．如图所示，是载有“天问一号”的火箭发射升空时的情景，下列描述正确的是（　　） A．火箭发射时出现的大量“白气”是汽化现象 B．火箭点火升空过程中是由机械能转化为内能 C．火箭喷出燃气后周围空气分子的热运动减缓 D．燃气主要通过热传递使周围的空气内能增大 5．晓凤同学提出问题：收割机用四冲程柴油机提供动力，其中压缩冲程过程中，柴油机汽缸内气体（　　） A．质量变大 B．内能减小 C．体积变大 D．温度升高 6．关于四冲程内燃机，下列说法中错误的是（　　） A．热机效率越高，所做的有用功就越多 B．柴油机在吸气冲程中吸入汽缸的是空气 C．一个工作循环中活塞往复运动2次、曲轴转动2周 D．只有做功冲程是将内能转化为机械能 7．如图所示，将一个空易拉罐的底部钻一个小孔，从易拉罐开口端向罐内喷适量酒精喷雾，然后将一个空纸杯迅速套上。用细线将易拉罐水平悬挂在铁架台上，将点燃的打火枪靠近底部的小孔，纸杯就会“向前”飞去。纸杯飞出过程中，下列说法正确的是（　　） A．罐内气体的内能增加 B．该过程机械能转化为内能 C．能量转化情况与内燃机的压缩冲程相同 D．能量转化情况与内燃机的做功冲程相同 8．如图所示为中国传统农耕“春稻谷”的示意图，杠杆支点O 左侧长度比右侧短。人的脚用竖直向下的力踩杠杆的左端，可将右端的石锤举高抬起脚，石锤则会落下来，击 打下方石槽中的稻谷。下列有关“舂稻谷”的说法正确的是（     ） A．此杠杆是省力杠杆 B．米和壳能分离说明力能使物体发生形变 C．仅将支点O向右移动，将石锤举高相同的高度，可以减小踩踏的距离 D．击打稻谷，稻谷的温度升高，此过程中的能量转化与汽油机做功冲程相同 9．2025年4月24日，我国在酒泉卫星发射中心，使用长征二号运载火箭，成功将神舟二十号载人飞船送入预定轨道，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．卫星在加速上升时，具有的动能保持不变 B．卫星在加速上升时，受到平衡力的作用 C．火箭上升时外壳温度升高，具有的内能减少 D．发射火箭与热机做功冲程的能量转化相同 10．现有两个使用同一种燃料的加热器，用它们分别对甲、乙两种不同的物质加热。已知甲物质的比热是乙物质的2倍，甲物质的质量是乙物质的，当甲物质升高的温度是乙物质的时（甲、乙物质的物态都不发生改变），加热甲物质所用燃料是加热乙物质的，则两加热器利用热能的效率之比是（　　） A．1：1 B．1：2 C．3：2 D．2：1 二、填空题 11．实验小组用矿泉水瓶做了如下实验∶如图1所示，将矿泉水瓶子从中间剪开，将小音箱放在瓶内，在瓶盖上钻一小孔。当打开音箱时，看到前方蜡烛的烛焰在晃动，这个现象说明声音可以传递 ；如图2所示，在空矿泉水瓶中装入少量热水，迅速倒出，再快速盖上瓶盖，发现瓶子变瘪了，该现象验证的是 的存在；如图3所示，在矿泉水瓶中留有少量水，盖上瓶盖，扭转瓶子，轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾，扭转瓶子的过程是通过 的方式使瓶内水蒸气内能增加，将瓶盖冲出的过程与单缸四冲程汽油机的 冲程能量转化相同。 12．混合动力汽车拥有汽油机和电动机两套动力系统。某辆油电混合动力汽车在平直路面上加速行驶时，仪表盘上显示只有汽油机在工作。在这个过程中，汽油机把 能转化为汽车的 能。某一时刻，汽车的动能为 E1，驾驶员踩下制动踏板。在车辆停下来的过程中，仪表盘显示汽车正在进行“动能回收”，把回收的能量转化为蓄电池的化学能 E2，进行储存。当汽车再次起步时，仪表盘显示此时只有电动机在提供动力， 蓄电池和电动机把刚才储存下来的能量又重新转化为车的动能 E3，你认为 E1、E2、E3 的大小关系是 。 13．某太阳能热水器水箱的容积为100L，太阳照射一段时间后，满水箱的水由20℃升高到40℃。若用加热效率为40%的液化气灶加热使水吸收同样的热量，需要完全燃烧 kg液化气。[c水=4.2×103 J/（kg⋅℃），q液化气=5×107 J/kg，ρ水=1.0×103 kg/m3] 三、计算题 14．小娟准备测量家中燃气灶正常工作时的效率，于是关闭了其它燃气设备。在标准大气压下，将质量是4kg，初温是20℃的水加热到沸腾，她观察到燃气表的示数，使用前是，使用后是。[水的比热容，天然气的热值为]。求： (1)水吸收的热量； (2)燃气灶正常工作时的效率。 15．如图是以固体酒精块为燃料的锅具，在某次加热食材的过程中共消耗0.04kg酒精块，食材吸收的热量为3×105J。已知酒精块的热值为3.0×107J/kg，通过计算回答： (1)这些酒精块完全燃烧放出的热量是多少？ (2)锅具的加热效率是多少？ 16．水陆两用“鲲龙”飞机历经10多年攻坚研制完成，翼展38.8米、机长38.9米，空机身重量48吨（含燃油重），最多可满载12吨水，最大航程4500千米，停在跑道上时轮胎与地面总接触面积为1.5m2。其研制填补了我国大型水陆两栖飞机的战略空白。求： (1)该飞机对水平地面的最大压强； (2)没装水时，静止停留在水面上时排开水的体积； (3)以最大航程飞行时要消耗燃油6000kg，飞机满载时受到的阻力为最大总重的0.05倍，则该机的效率为多大？（已知燃油的热值为4.0×107J/kg，g取10N/kg） 17．如图所示是某品牌汽车汽油机的能量流程图，某次该汽车行驶过程中消耗了0.1kg汽油。求：【汽油的热值为4.2×107J/kg，水的比热容为】 (1)该汽油机的效率； (2)此行驶过程中汽油完全燃烧释放的热量； (3)若释放的热量有25%被冷却水吸收，则质量为5kg的冷却水升高的温度。 链接中考 1．（2025·北京·中考真题）在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．水变热的过程，其内能是通过做功的方式改变的 B．橡胶塞被推出的过程中，水的内能全部转化为塞子的机械能 C．水蒸气推出橡胶塞的过程中，水蒸气的内能减小 D．管口出现的“白气”是试管内的水直接汽化形成的 2．（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 3．（2025·吉林长春·中考真题）（多选）2025年5月29日，我国用长征三号乙运载火箭成功将行星探测工程天问二号探测器发射升空。如图，火箭起飞时，发动机内的燃料剧烈燃烧，以下说法正确的是（　　） A．燃料燃烧过程中，其热值变大 B．燃料燃烧将化学能转化为内能 C．燃料燃烧过程中，能量的总量保持不变 D．发动机的效率能达到 4．（2025·江西·中考真题）（多选）如图所示，是我国古代科学著作《天工开物》中记载的水转筒车，它由一个大型的水轮和许多竹筒组成。当河水冲击水轮转动时，竹筒依次将水提升到高处倒入水槽中，水流向岸上的农田。下列说法正确的是（　　） A．即使筒车转速加快，其机械效率也总是小于1 B．竹筒内的水被提升过程中，其机械能总保持不变 C．竹筒内的水倒入水槽过程中，其重力势能转化为动能 D．水从水槽流向农田过程中，其所受的重力没有做功 5．（2025·江西·中考真题）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） 试卷第1页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十二章 内能与热机 12.4热机与社会发展 【题型导航】 重难题型讲解……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1 题型一 热机…………………………………………………………………………………………………………………………………1 题型二 热机的种类…………………………………………………………………………………………………………………3 题型三 热机效率…………………………………………………………………………………………………………………………5 题型四 燃料的利用和环境保护………………………………………………………………………………………………………………… 8 能力培优练…………………………………………………………………………………………………………………………...................………………… 11 链接中考 ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 15 【重难题型讲解】 题型一 热机 1.热机的使用 热机的使用推动了人类的文明和进步，进一步解放了生产力。热机的种类很多，有蒸汽机、汽油机、柴油机、燃气轮机、喷气发动机和火箭发动机等。 2.热机的能量转化 这些热机的共同特点，是将燃料的化学能通过燃烧转化为内能，然后通过做功，把内能转化为机械能。 【典例1-1】如图所示，在试管内装适量水，用带玻璃管的胶塞塞住，加热试管使水沸腾，小叶轮转动。下列说法正确的是（　　） A．燃料燃烧，其内能转化为化学能 B．水被加热，是通过做功使水的内能增加 C．叶轮转动，此现象与热机工作原理相同 D．水蒸气推动叶轮转动，水蒸气内能增加 【答案】C 【详解】A．燃料燃烧时，是将自身储存的化学能转化为内能，而非内能转化为化学能，故A错误； B．水被加热的过程中，是通过热传递使水的内能增加，而非做功，故B错误； C．水沸腾产生水蒸气，水蒸气推动叶轮转动，将内能转化为机械能。与热机的工作原理相同，故C正确； D．水蒸气推动叶轮转动时，对叶轮做功，自身的一部分内能会转化为叶轮的机械能，内能减少，而非增加，故D错误。 故选C。 【典例1-2】2024年12月19日18时18分，我国太原卫星发射中心在山东附近海域成功发射谷神星一号海射型遥四运载火箭。下列说法正确的是（　　） A．火箭燃料燃烧过程中，内能转化为化学能 B．火箭升空过程中与空气摩擦，机械能转化为内能 C．火箭在升空过程中，机械能不变 D．火箭的燃料燃烧越充分，其热值就越大 【答案】B 【详解】A．燃料燃烧是将化学能转化为内能，故A错误； B．火箭与空气摩擦时，因克服摩擦做功，机械能转化为内能，故B正确； C．火箭升空时速度增大，动能增大；高度增加，重力势能增大，所以机械能增大，故C错误； D．热值是燃料的特性，与燃烧是否充分无关，故D错误。 故选B。 【典例1-3】如图所示，这是一款斯特林发动机模型，点燃酒精灯后就会发现发动机的连杆带动飞轮转动起来。下列关于该发动机的说法正确的是（  ） A．该发动机工作时将内能转化为机械能 B．酒精灯中的酒精燃烧不充分时，其热值减小 C．该发动机的效率可以达到100％ D．整个过程中能量的总量在不断减小 【答案】A 【详解】A．斯特林发动机工作时，燃料燃烧将化学能转化为内能，内能再转化为机械能，故A正确； B．热值是燃料的特性，只与燃料种类有关，与燃烧是否充分无关，酒精燃烧不充分时热值不变，故B错误； C．任何热机在工作时都有能量损失（如散热、克服摩擦等），效率不可能达到100%，故C错误； D．根据能量守恒定律，整个过程中能量的总量保持不变，故D错误。 故选A。 跟踪训练1 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，燃料的化学能转化为内能，故A错误； BC．热值是燃料的特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关，所以燃料箱燃料减少，热值不变。热值与放出热量的多少无关，故B正确，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。 跟踪训练2 2024年12月3日，我国在西昌卫星发射中心使用“长征三号乙”运载火箭，成功将“通信技术试验卫星十三号”发射升空，在发射过程中燃料燃烧释放的内能转化为火箭的 能；火箭加速升空的过程中，以地面为参照物火箭是 的，其机械能 （选填“增大”、“不变”或“减小”）。 【答案】 机械 运动 增大 【详解】[1]燃料燃烧释放内能，推动火箭运动，转化为火箭的机械能。 [2]火箭加速升空时，相对于地面的位置不断变化，因此以地面为参照物，火箭是运动的。 [3]火箭加速升空的过程中，火箭的质量不变，速度增大、高度升高，动能和重力势能都增大，机械能等于动能与势能之和，所以机械能增大。 跟踪训练3 制作简易汽轮机模型 热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料组装了如图所示的汽轮机模型。 实验时向易拉罐内部注入大约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。 (1)汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能 ； (2)某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，出现这种现象的原因可能 ；（答出一条即可） (3)热机发展史也是一部热机效率提高史，在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们提出一个可行性措施： 。 【答案】(1) 内能 机械能 (2)见解析 (3)见解析 【详解】（1）[1][2][3]酒精燃烧，是将酒精内部的化学能转化为内能释放出来，然后将内能通过热传递转移给水和易拉罐，水吸热迅速的汽化，形成大量的水蒸气，水蒸气对扇叶做功，将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能。 （2）在测试过程中，发现扇叶不转动，可能水蒸气的内能太小，笔尖喷出的蒸汽太少。 （3）在易拉罐上半部分覆盖保温层，可以减少热量的损失，提高汽轮机效率。 题型二 热机的种类 1.汽油机的构造与工作过程 汽油机是用汽油作燃料，使汽油在机器内部燃烧，从而将内能转化为机械能的一种热机。 ①汽油机的构造 ②汽油机的工作过程 汽油机工作时，活塞在气缸里做往复运动，活塞从气缸的一端运动到另一端叫做一个冲程（也叫做“行程”）。常见的汽油机要能正常工作，必须连续完成吸气、压缩、做功、排气四个冲程，且不断循环进行。 每个工作循环四个冲程，飞轮转两圈，活塞往复两次，对外做功一次。 在四个冲程中，只有做功冲程是将内能转化为机械能，其他三个冲程均为辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成动作。压缩冲程是将机械能转化为内能。 2.柴油机的构造与工作过程 柴油机是以柴油为燃料的内燃机。 ①柴油机的构造 柴油机的气缸顶部没有火花塞，而是装有喷油嘴。 ②汽油机的工作过程 吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，吸入气缸内的只有空气； 压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩空气，使空气的温度升高； 做功冲程：从喷油嘴喷出雾状柴油，遇到高温空气燃烧，从而形成高温、高压气体推动活塞向下，对外做功； 排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，将废气排出。 3.柴油机与汽油机的区别 ①构造上，汽油机的气缸顶部是火花塞，柴油机的气缸顶部是喷油嘴； ②吸气时，汽油机吸入的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入的只有空气； ③点燃方式，汽油机是火花塞产生火花，点燃式，而柴油机是压缩空气到高温，然后喷出雾状柴油，压燃式。 ④柴油比汽油便宜，柴油机在效率上比汽油机高，但柴油机笨重，成本较高，工作噪音也较大。随着新技术的进步，这些缺点得到了很好的解决，柴油机在节能和二氧化碳排放方面优势明显。 【典例2-1】如图是汽油机的四个冲程，下列说法正确的是（    ） A．甲冲程中机械能转化为内能 B．一个工作循环中四个冲程的正确顺序是：丙、甲、丁、乙 C．汽油充分燃烧，可以同时提高汽油机的效率和汽油的热值 D．若汽油机每秒做功15次，则飞轮的转速为 【答案】D 【详解】甲图中进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，为做功冲程；乙图中进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，为压缩冲程；丙图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动为排气冲程；丁图中进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下端运动，为吸气冲程； A．甲图冲程是做功冲程，将内能转化为机械能，故A错误； B． 一个工作循环中四个冲程的正确顺序是：丁、乙、甲、丙，故B错误； C． 热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关；汽油充分燃烧，可以提高热机的效率，不能提高热值，故C错误； D．单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环飞轮转2周，活塞上下往复2次，做功1次。若汽油机每秒做功15次，每分钟做功900次，每分钟飞轮转动1800r，则飞轮的转速为1800r/min，故D正确。 故选D。 【典例2-2】下列有关内燃机的说法正确的是（  ） A．内燃机大部分冲程是依靠飞轮的惯性来完成的 B．压缩冲程是由大部分内能转化为机械能 C．柴油机吸气冲程吸入汽缸的是汽油和空气组成的燃料混合物 D．汽油机做功冲程的点火方式是压燃式 【答案】A 【详解】A．在内燃机的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程：吸气冲程、压缩冲程和排气冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的，故A正确； B．压缩冲程中，活塞向上运动，对汽缸内的气体做功，将机械能转化为内能，而不是内能转化为机械能，故B错误； C．柴油机吸气冲程吸入汽缸的是纯净的空气，而汽油机吸气冲程吸入的是汽油和空气组成的燃料混合物，故C错误； D．汽油机做功冲程的点火方式是点燃式，是通过火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧；而柴油机采用的是压燃式，故D错误。 故选A。 【典例2-3】小红到乡村参加劳动实践，发现农用拖拉机使用的是柴油机，其结构原理如图，关于其四冲程柴油机的描述正确的是（　　） A．吸气冲程中吸入汽缸的只有空气 B．压缩冲程中机械能转化为柴油和空气混合物的内能 C．做功冲程是依靠飞轮的惯性完成的 D．排气冲程中，废气带走的能量最少 【答案】A 【详解】A．柴油机在吸气冲程中，进气门开启，排气门关闭，活塞向下运动，吸入气缸的是空气，故A正确； B．在柴油机的压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内的空气，使空气的温度升高、内能增大。此过程中是将活塞的机械能转化为空气的内能，由于此时还没有喷入柴油，所以不存在柴油和空气混合物，故B错误； C．做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动，带动曲轴旋转对外做功，将内能转化为机械能的过程，不是依靠飞轮的惯性完成的。而吸气、压缩和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，故C错误； D．因为燃料燃烧后产生的废气温度较高，含有大量的内能，这些内能随着废气的排出而损失掉。在柴油机的能量损失中，排气冲程中废气带走的能量是主要部分之一，故D错误。 故选A。 跟踪训练1一台单缸四冲程柴油机，转速为1200r/min，则关于此柴油机下列说法不正确的是（　　） A．四冲程中只有两个冲程涉及能量转化 B．吸气、压缩、排气冲程均靠做功冲程完成 C．只有做功冲程对外做功 D．1s内完成40个冲程，做功10次 【答案】B 【详解】A．四冲程中只有两个冲程涉及能量转化，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能，故A正确，不符合题意； BC．吸气冲程、压缩冲程、排气冲程是辅助冲程，靠飞轮的惯性来完成，只有在做功冲程中，燃气推动活塞对外做功，内能转化为机械能，故B错误，符合题意，C正确，不符合题意； D．柴油机工作时，曲轴每转两转，做功一次，完成4个冲程，转速为1200r/min，即20r/s，所以它在1s内做功次数为10次，完成40个冲程，故D正确，不符合题意。 故选B。 跟踪训练2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做功冲程工作状态示意图，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。汽油机飞轮的转速为3000r/min，则每秒内对外做功 次。 【答案】 乙 25 【详解】[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，图甲所示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， 因为该汽油机飞轮的转速是3000r/min=50r/s，所以飞轮每秒转动50周，则汽油机每秒钟对外做功25次。 跟踪训练3除了燃料使用柴油以外，柴油机与汽油机的不同之处还在于：柴油机在结构上它有 （选填“火花塞”或“喷油嘴”），采用的是 式点火方式，在吸气冲程中， （选填“空气’”或“汽油和空气”）通过进气阀进入汽缸等。此柴油机1s内对外做功15次，其曲轴的转速为 r/min。火箭喷气发动机除了带有燃料之外，还带有助燃剂如 （选填“液态氧”或“酒精”），因此它可以在地球大气层外工作。 【答案】 喷油嘴 压燃 空气 1800 液体氧 【详解】[1][2][3]汽油机与柴油机在结构上有不同的地方：汽油机顶部是个火花塞，柴油机的顶部是喷油嘴；汽油机采用点燃式点火，柴油机采用压燃式点火；汽油机吸入汽缸的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入汽缸的是空气。 [4]柴油机一个工作循环曲轴转两圈，完成四个冲程，对外做功一次。此柴油机1s内对外做功15次，则完成15个工作循环，曲轴每秒钟转30圈，所以其曲轴的转速为 [5]运载火箭自身携带的助燃剂是液态氧，则燃料可以在大气层外燃烧，产生高温高压气体，推动火箭做功。 题型三 热机效率 1.热机效率的概念 热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。用字母η表示， η= ×100% ，汽油机的效率为20%-30%，柴油机的效率可达45%。 2.热机燃料燃烧能量走向示意图 3.加热效率的计算 ×100% ，例如计算燃气灶烧水的热效率，先计算水吸收的热量Q吸=cm ，再根据热值计算出燃料完全燃烧放出的热量Q放=qm，最后计算效率。 4.热机效率的计算 ×100% ，先计算热机所做的有用功，再计算燃料完全燃烧放出的热量，最后计算热机效率。 5.提高热机效率的方法 提高热机效率的方法有：让燃料充分燃烧、减小部件间的摩擦、减小废气带走的热量等。 【典例3-1】汽车发动机一般是汽油机，汽油的热值为4.5×107J/kg。某内燃机的能量流向如图所示，下列说法正确的是（　　） A．该汽油机的效率为35% B．1kg的汽油燃烧能够释放4.5×107J/kg的能量 C．换用热值较大的燃料，热机效率会提高 D．如果改进技术，汽油机的效率就可以达到100% 【答案】A 【详解】A．根据内燃机的能量流向图可知，该汽油机的效率为 η=100%-25%-40%=35% 故A正确； B．由题意可知，汽油的热值为4.5×107J/kg，则1kg的汽油完全燃烧能够释放的能量为 Q放=mq=1kg×4.5×107J/kg=4.5×107J 故B错误； C．热值大只是代表在充分燃烧的情况下其放出的热量多，与提高热机效率无关，故C错误； D．汽油机工作时要克服机械间的摩擦做额外功，同时存在热散失，并且废气带走大部分能量，所以热机的效率不能达到100%，故D错误。 故选A。 【典例3-2】2024年12月28日，西安市长安区太乙宫街道沙场村、新一村二期天然气正式投入使用。与传统燃料相比，天然气的优点是： （写出一条即可）。村民李小莉用天然气将体积为2L，初温为的水加热到用来做饭，此过程中的加热效率为，水吸收的热量是 J，此过程需要消耗的天然气为 。（已知，，） 【答案】 污染小 【详解】[1]与传统燃料相比，天然气的优点：热值较大，与体积相同的传统燃料相比，完全燃烧时放出的热量较多；污染小。 [2]水的体积 根据可得水的质量 水吸收的热量 [3]天然气完全燃烧放出的热量 由得需要完全燃烧的天然气的体积 【典例3-3】春天，向阳屯农民用扬程为12m、流量为300m3/h、效率为80％的水泵抽水浇灌农田.“扬程”和“流量”是水泵的重要性能参数，“扬程”是指抽水机抽水所达到的高度，“流量”是指水泵在单位时间内抽水的体积，已知柴油的热值为3×107J/kg，取g=10N/kg，求： (1)水泵持续正常工作5h，做了多少有用功？ (2)此水泵总功率为多少？ (3)若此水泵用一柴油机带动，假设柴油完全燃烧所释放的内能有40％转化为水泵轴的机械能，则每小时消耗多少柴油？ 【答案】(1)1.8×108J (2)1.25×104W (3)3.75kg 【详解】（1）水泵5小时抽水体积V = 300m3/h ×5h = 1500m3 水的质量 水的重力 有用功 （2）水泵做的总功 此水泵总功率 （3）水泵持续正常工作5h，需要燃料完全燃烧放出的热量 柴油的总质量 则每小时消耗柴油的质量 跟踪训练1“巅峰使命”珠峰科考项目组成功将自主研发的浮空艇从海拔4300米的营地升空到9000米，创造了浮空艇大气科学观测世界纪录。假设在此前的一次实验中，浮空艇（表皮很薄的气囊）体积为8000m3，内部充有氦气和空气的混合气体，混合气体的密度为，浮空艇的表皮及外壁仪器舱总质量为，浮空艇用缆绳系在一辆锚泊车上（如图）。该浮空艇周围空气的密度为，从互联网公开资料中查阅到锚泊车采用的是LFX直列四缸发动机。从网上查找到了该车的输出功率与转速的关系如图所示。科考队科学家勘测时得到一些实测数据，挂放浮空艇之前，锚泊车在平地行驶的路况好，平均车速为72km/h时，发动机转速为2000r/min，行驶100km需要消耗汽油10L。（已知汽油的热值为，密度为）。求： (1)行驶100km汽车发动机所做的功。 (2)浮空艇所受到的浮力大小。 (3)挂放浮空艇之前，锚泊车在平地行驶时发动机的效率约为多少？（保留1位小数） 【答案】(1)1.25×108J (2)9.4×104N (3)38.8% 【详解】（1）由图可知，当发动机转速为2000r/min时，这种轿车的输出功率为25kW，由，则行驶100km汽车所用的时间 行驶100km汽车发动机所做的功 （2）因浮空艇浸没在空气中，所以 浮空艇受到的浮力 （3）10L汽油的质量为 10L汽油完全燃烧放出的热量为 锚泊车在上述状态下行驶时发动机的效率为 跟踪训练2涡轮喷气发动机的基本结构如图所示。工作时，空气通过进气口进入压气机被压缩，再进入燃烧室与燃料混合后燃烧，产生的高温高压燃气推动涡轮转动并从尾喷管高速喷出，从而获得动力。下列有关说法正确的是（   ） A．高温高压燃气推动涡轮转动的过程，相当于内燃机的压缩冲程 B．燃料燃烧放出的热量越多，燃料的热值就越大 C．燃料燃烧越充分，喷气发动机的效率就越高 D．燃气从尾喷管喷出获得动力的过程，其内能增大 【答案】C 【详解】A．高温高压燃气推动涡轮转动，将内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程能量转化相同，故A错误； B．热值是燃料的一种特性，热值的大小只与燃料的种类有关，与放出的热量无关，燃料燃烧放出的热量越多，燃料的热值不变，故B错误； C．燃料燃烧更充分时，可以增大有效利用的能量，提高了热机的效率，故C正确； D．涡轮喷气发动机中产生的高温高压燃气推动涡轮转动并从尾喷管高速喷出，从而获得动力，将内能转化为机械能，其内能会减小，故D错误。 故选C。 跟踪训练3小涛在郊游时用丁烷气炉烧开水，将壶中2kg的水从20℃加热到100℃，完全燃烧了0.03kg的丁烷气体。已知丁烷气体的热值为5×107J/kg，水的比热容是4.2×103J/（kg·℃）。试求∶ (1)水吸收的热量是多少？ (2)丁烷气体完全燃烧放出的热量是多少？ (3)丁烷气炉烧水的效率是多少？ 【答案】(1)6.72×105J (2)1.5×106J (3)44.8% 【详解】（1）水吸收的热量 （2）丁烷气体完全燃烧放出的热量 （3）丁烷气炉烧水的效率 跟踪训练4据统计，每燃烧1kg燃油约排放3.3kg二氧化碳，为实现碳达峰、碳中和的目标，氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大，使用氢燃料电油的交通工具不断丰富，其应用流程如图，以氢燃料电池卡车为例，若卡车在水平路面上匀速行驶72km用时1h，功率为172kW。与燃油卡车相比，氢燃料电池卡车行驶72km可减排二氧化碳的质量为多少？（燃油机的效率取36%，燃油的热值q取）（写出必要的文字说明、过程及最终结果） 【答案】132kg 【详解】氢燃料电池卡车在水平路面上匀速行驶72km做的有用功 燃油机的效率取36%，燃油车做同样的功需要的能量 消耗燃油的质量 氢燃料电池卡车行驶72km可减排二氧化碳的质量 题型四 燃料的利用和环境保护 1.热机与环境 现代热机的出现，虽然改进了人类的工作方式和生活条件，但是排放出的废气不仅使全球升温，而且含有各种对人类有害的物质，污染环境。减少热机排放出的有害物质，控制废气的排放总量，已成为热机发展与环境保护的重要举措。越来越多的新技术、新材料、新工艺的出现，都有利于节能减排和环境保护。 2.火箭的构造与工作原理 我国的长征系列火箭 火箭使用热值大的液氢燃料，燃料燃烧产生高温高压的燃气推动火箭升空，化学能转化成内能再转化为机械能。 【典例4-1】为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法正确的是（　　） A．“汽油味”降低，说明汽油在汽缸中完全燃烧 B．该冲程为做功冲程，化学能转化为机械能 C．该发动机效率可达100% D．该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护 【答案】D 【详解】A．尾气中“汽油味”明显降低，这说明汽油的燃烧率较高，燃烧的比较完全，但是汽油不可能完全燃烧，故A错误； B．两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为做功冲程，此冲程中内能转化为机械能，故B错误； C．汽车在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，发动机效率一定小于100%，故C错误； D．该发动机的尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲，在做相同有用功时，消耗的燃料少，减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护，故D正确。 故选D。 【典例4-2】2020年11月24日，搭载着“嫦娥五号”探测器的长征五号火箭发射成功，标志着中国“探月工程”第三步拉开序幕，长征五号运载火箭采用无毒，无污染的液氢液氧燃料作推进剂，属于绿色环保大型液体运载火箭，下列说法正确的是（　　） A．液氢燃烧得越充分，其热值就越大 B．燃料燃烧产生高温高压的燃气对火箭做功，燃气的内能会增加 C．高温高压的燃气推动火箭升空把内能转化成机械能 D．通常情况下气态的氢氧是采用高温高压方式进行加注的 【答案】C 【详解】A．热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与有无充分燃烧无关，故A错误； B．燃气对火箭做功，内能转化为机械能，燃气的内能会减小，故B错误； C．燃气对火箭做功，内能转化为机械能，故C正确； D．令气体液化的方法有两种，一是降低温度，二是压缩体积。通常情况下气态的氢氧是采用低温、高压进行加注的。 故选C。 【典例4-3】在如今快速发展的科技时代，越来越多的人开始考虑使用新能源汽车而非传统的汽油车。不仅因为环保意识的提高，更因为新能源汽车所带来的许多优势。下列关于这两种车的知识说法正确的是（　　） A．新能源汽车的效率可以达到100% B．新能源汽车主要利用的是电能，电能是一次能源 C．汽油机在吸气冲程中只吸入空气 D．汽油机的压缩冲程是通过做功的方式来改变汽缸内气体的内能 【答案】D 【详解】A．新能源汽车的效率不可能达到100%，任何机械的效率都不可能达到100%，故A错误； B．新能源汽车主要利用的是电能，电能是二次能源，不是一次能源，故B错误； C．汽油机在吸气冲程中吸入汽油和空气混合物，不是吸入空气，故C错误； D．汽油机的压缩冲程是通过做功的方式来改变汽缸内气体的内能，活塞对气体做功，使气缸内气体内能增加，故D正确。 故选D。 跟踪训练1今年5月5日，长征五号B运载火箭搭载新一代人试验飞船在海南文昌发射成功。火箭的燃料燃烧将化学能转化为 能，再转化为火箭和实验飞船的机械能。选择液氢作为燃料，主要是因为液氢的 （比热容/热值）大。 【答案】 内 热值 【详解】[1]燃料燃烧发生化学变化，释放化学能，化学能转化为内能。 [2]液氢的热值大，相同条件下，与其他燃料相比能够有更多的化学能转化为内能，再转化为机械能。 跟踪训练2假日期间，小丽一家驾车去其他城市旅游，在某段行驶过程中，汽车匀速行驶了100km，汽车受到的阻力为，在此过程中消耗了20kg汽油，汽油的热值为。求： (1)这些汽油完全燃烧放出的热量； (2)这辆车汽油机的效率； (3)若这段行程改用一辆电动汽车去完成，该电动车的效率为80%，汽车受到的阻力仍为，则该电动车需要耗电多少度？ (4)相比燃油车，电动车具有 的优点。（只说一个优点即可） 【答案】(1)1×109J (2)18% (3)62.5 (4)清洁无污染 【详解】（1）汽油完全燃烧放出的热量 （2）轿车匀速行驶时，牵引力等于受到的阻力，轿车牵引力做的功为 这辆车汽油机的效率 （3）这段行程改用一辆电动汽车去完成，汽车受到的阻力仍为，汽车做的有用功相同，；该电动车的效率为80%，消耗的电能 该电动车需要耗电62.5度。 （4）电动车与汽油为燃料的汽车比较，它的优点是清洁无污染、噪音低。 跟踪训练32024年4月30日，全球最大压缩空气储能项目并网发电，这是我国新型储能技术应用的一个里程碑。该项目工作原理如图2所示，用电低谷时段，将电网多余的电能通过空气压缩机把空气压缩到地下盐穴中（地下盐层中的洞穴）；用电高峰时段，将储存在盐穴中的高压空气释放，驱动空气膨胀机转动，连接发电机发电。 该工程就像一个“超级充电宝”，储存1度电最终能放出0.72度电，装机功率300兆瓦。每年发电量可达6亿度，能够保障超过20万户家庭用电需求。每年可节约标准煤约，减少二氧化碳排放约，可连续放电6小时，使用期长达40年。 (1)储能过程中，利用多余电能通过压缩机把空气压入储能室进行储能，该过程是通过 （选题“做功”或者“热传递”）方式将能量转化为气体的内能并储存； (2)释能过程中，使压缩空气膨胀推动机器转动，将内能转化成 能，这一过程类似于四冲程汽油机的 冲程； (3)该项目每年节约的标准煤完全燃烧，释放 的能量。（标准煤热值为）； (4)该项目每年发电6亿度，则消耗 亿度用电低谷时段电网的多余电能。（计算结果保留1位小数）； (5)根据材料信息，说说空气储能的优点： 【答案】(1)做功 (2) 机械 做功 (3) (4)8.3 (5)见解析 【详解】（1）储能过程中，利用多余电能通过压缩机对空气做功，把空气压入储能室，使空气的内能增加，该过程是通过做功方式将能量转化为气体的内能并储存。 （2）[1][2]汽油机的做功冲程中，高温高压的燃气对活塞做功，将内能转化成机械能；空气储能释能过程中，压缩空气膨胀推动机器转动，将内能转化成机械能；这一过程类似于四冲程汽油机的做功冲程。 （3）该项目每年节约的标准煤完全燃烧，释放的能量 （4）储存1度电最终能放出0.72度电，即效率为72%，该项目每年发电6亿度，则消耗用电低谷时段电网的多余电能 （5）根据材料信息，空气储能的优点有：可以在用电低谷储存电能，在用电高峰释放电能，起到调节电能的作用；使用期长达40年，使用寿命长；每年可节约标准煤约 ，减少二氧化碳排放约，环保节能。 能力培优练 一、单选题 1．下列关于热值和热机效率的描述，正确的是（   ） A．热机做的有用功越多，热机的效率越高 B．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 C．燃料燃烧释放的热量越多，热值越大 D．使燃料燃烧更充分，可以增大热值 【答案】B 【详解】A．热机效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，若热机做的有用功越多，但燃料完全燃烧放出的能量多少不确定，所以效率不能确定，故A错误； B．使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，可以提高热机的效率，故B正确； C．热值是燃料的一种特性，与放出热量的多少无关，故C错误； D．热值是燃料的一种特性，与燃烧情况无关，故D错误。 故选B。 2．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。 3．下列有关热学的物理知识，说法正确的是（　　） ①春天花开时，很远就能闻到花香，是因为分子在不停地做无规则运动 ②一块0℃的冰熔化成0℃的水后，温度不变，内能变大 ③内燃机的压缩冲程，主要通过热传递增加了汽缸内物质的内能 ④夏天在室内洒水降温，利用了水的比热容较大的性质 A．只有①② B．只有①③ C．只有②④ D．只有③④ 【答案】A 【详解】①春天花开时，很远就能闻到花香，花香分子通过扩散进入空气，说明分子在做无规则运动，故①正确； ②一块0℃的冰熔化成0℃的水，由于熔化过程中，温度不变，但吸收了热量，内能是变大的，故②正确； ③内燃机的压缩冲程，活塞压缩汽缸内物质，机械能转化为内能，是通过做功增加了汽缸内物质的内能，故③错误； ④夏天在室内洒水，水汽化吸收热量，起到降温的作用，不是利用水的比热容较大的性质，故④错误； 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．如图所示，是载有“天问一号”的火箭发射升空时的情景，下列描述正确的是（　　） A．火箭发射时出现的大量“白气”是汽化现象 B．火箭点火升空过程中是由机械能转化为内能 C．火箭喷出燃气后周围空气分子的热运动减缓 D．燃气主要通过热传递使周围的空气内能增大 【答案】D 【详解】A．火箭发射时，高温的火焰向下喷射，大量的“白气”从发射台底部的大水池中涌出，这些“白气”产生的原因是：水池内的水汽化形成高温的水蒸气，水蒸气遇冷液化形成，故A错误； B．火箭上升过程中，速度增大、高度增大，则火箭的动能增大，重力势能增大，机械能增大，将燃料的化学能转化为机械能，故B错误； C．火箭喷出燃气后周围空气温度升高，分子的热运动加剧，故C错误； D．燃气主要通过热传递使周围的空气温度升高，内能增大，故D正确。 故选D。 5．晓凤同学提出问题：收割机用四冲程柴油机提供动力，其中压缩冲程过程中，柴油机汽缸内气体（　　） A．质量变大 B．内能减小 C．体积变大 D．温度升高 【答案】D 【详解】四冲程柴油机中的压缩冲程，活塞向上移动，汽缸内气体体积变小，气体质量不变，压缩冲程将机械能转化为内能，内能变大，温度升高，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 6．关于四冲程内燃机，下列说法中错误的是（　　） A．热机效率越高，所做的有用功就越多 B．柴油机在吸气冲程中吸入汽缸的是空气 C．一个工作循环中活塞往复运动2次、曲轴转动2周 D．只有做功冲程是将内能转化为机械能 【答案】A 【详解】A．内燃机所做总功一定时，效率越高，则做的有用功越多，故A 错误，符合题意； B．汽油机在吸气冲程中吸入了汽油和空气的混合气体，柴油机在吸气冲程中吸入汽缸的是空气，故B正确，不符合题意； C．一个工作循环中活塞往复运动2次、曲轴转动2周，对外做功一次，故C正确，不符合题意； D．内燃机在做功冲程将内能转化为机械能，故D 正确，不符合题意。 故选A。 7．如图所示，将一个空易拉罐的底部钻一个小孔，从易拉罐开口端向罐内喷适量酒精喷雾，然后将一个空纸杯迅速套上。用细线将易拉罐水平悬挂在铁架台上，将点燃的打火枪靠近底部的小孔，纸杯就会“向前”飞去。纸杯飞出过程中，下列说法正确的是（　　） A．罐内气体的内能增加 B．该过程机械能转化为内能 C．能量转化情况与内燃机的压缩冲程相同 D．能量转化情况与内燃机的做功冲程相同 【答案】D 【详解】纸杯飞出过程中，罐内气体体积膨胀，对外做功，将气体的内能转化为纸杯的机械能，罐内气体的内能减小；内燃机的做功冲程中，缸内气体推动活塞做功，将内能转化为机械能，故纸杯飞出过程中，能量转化情况与内燃机的做功冲程相同，故D正确，ABC错误。 故选D。 8．如图所示为中国传统农耕“春稻谷”的示意图，杠杆支点O 左侧长度比右侧短。人的脚用竖直向下的力踩杠杆的左端，可将右端的石锤举高抬起脚，石锤则会落下来，击 打下方石槽中的稻谷。下列有关“舂稻谷”的说法正确的是（     ） A．此杠杆是省力杠杆 B．米和壳能分离说明力能使物体发生形变 C．仅将支点O向右移动，将石锤举高相同的高度，可以减小踩踏的距离 D．击打稻谷，稻谷的温度升高，此过程中的能量转化与汽油机做功冲程相同 【答案】B 【详解】A．此杠杆动力臂小于阻力臂，是费力杠杆，故A错误； B．米和壳分离说明形状发生了改变，说明力能改变物体的形状，故B正确； C．支点O向右移动，石锤举高相同高度，踩踏的距离增大，故C错误； D．汽油机做功冲程是内能转化为机械能，击打稻谷，稻谷温度升高，是机械能转化为内能，故D错误。 故选B。 9．2025年4月24日，我国在酒泉卫星发射中心，使用长征二号运载火箭，成功将神舟二十号载人飞船送入预定轨道，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．卫星在加速上升时，具有的动能保持不变 B．卫星在加速上升时，受到平衡力的作用 C．火箭上升时外壳温度升高，具有的内能减少 D．发射火箭与热机做功冲程的能量转化相同 【答案】D 【详解】A．动能的大小与质量和速度有关，卫星加速上升，质量不变、速度增大，动能增大，故A错误； B．卫星加速上升，受到的推力大于重力，运动状态改变，受力不平衡，故B错误； C．火箭上升时外壳与空气摩擦，温度升高，质量不变、温度升高，内能增大，故C错误； D．发射火箭时，燃料化学能转化为内能，再转化为机械能；热机做功冲程也是内能转化为机械能，能量转化相同，故D正确。 故选D。 10．现有两个使用同一种燃料的加热器，用它们分别对甲、乙两种不同的物质加热。已知甲物质的比热是乙物质的2倍，甲物质的质量是乙物质的，当甲物质升高的温度是乙物质的时（甲、乙物质的物态都不发生改变），加热甲物质所用燃料是加热乙物质的，则两加热器利用热能的效率之比是（　　） A．1：1 B．1：2 C．3：2 D．2：1 【答案】A 【详解】由题意可知， =2 = = = 由Q吸=cmt可得，甲乙物质吸收的热量之比 === 由Q放=mq可得，两加热器消耗燃料完全燃烧释放的热量之比 ==== 由=100可得，两加热器利用热能的效率 ==== 故A符合题意；BCD不符合题意。 故选A。 二、填空题 11．实验小组用矿泉水瓶做了如下实验∶如图1所示，将矿泉水瓶子从中间剪开，将小音箱放在瓶内，在瓶盖上钻一小孔。当打开音箱时，看到前方蜡烛的烛焰在晃动，这个现象说明声音可以传递 ；如图2所示，在空矿泉水瓶中装入少量热水，迅速倒出，再快速盖上瓶盖，发现瓶子变瘪了，该现象验证的是 的存在；如图3所示，在矿泉水瓶中留有少量水，盖上瓶盖，扭转瓶子，轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾，扭转瓶子的过程是通过 的方式使瓶内水蒸气内能增加，将瓶盖冲出的过程与单缸四冲程汽油机的 冲程能量转化相同。 【答案】 能量 大气压强/大气压 做功 做功 【详解】[1]当打开音箱时，看到前方蜡烛的烛焰在晃动，这个现象说明声音可以传递能量。因为声音以波的形式传播，具有能量，能使烛焰晃动。 [2]在空矿泉水瓶中装入少量热水，迅速倒出，再快速盖上瓶盖，瓶内气体温度降低，压强减小，小于外界大气压，在大气压的作用下瓶子变瘪了，该现象验证的是大气压的存在。 [3]扭转瓶子的过程中，对瓶内气体做功，机械能转化为内能，使瓶内水蒸气内能增加，所以是通过做功的方式改变内能。 [4]将瓶盖冲出的过程中，瓶内气体对瓶盖做功，内能转化为机械能，这与单缸四冲程汽油机的做功冲程能量转化相同，在做功冲程中，燃气膨胀对外做功，内能转化为机械能。 12．混合动力汽车拥有汽油机和电动机两套动力系统。某辆油电混合动力汽车在平直路面上加速行驶时，仪表盘上显示只有汽油机在工作。在这个过程中，汽油机把 能转化为汽车的 能。某一时刻，汽车的动能为 E1，驾驶员踩下制动踏板。在车辆停下来的过程中，仪表盘显示汽车正在进行“动能回收”，把回收的能量转化为蓄电池的化学能 E2，进行储存。当汽车再次起步时，仪表盘显示此时只有电动机在提供动力， 蓄电池和电动机把刚才储存下来的能量又重新转化为车的动能 E3，你认为 E1、E2、E3 的大小关系是 。 【答案】 内 机械 E1＞E2＞E3 【详解】[1][2]汽油机属于内燃机，汽油机工作过程中，将燃料燃烧产生的内能转化为机械能。 [3]汽车的动能为E1，驾驶员踩下制动踏板，汽车把回收的能量转化为蓄电池的化学能E2，由于在能量的转化过程中有能量散失，则 E1＞E2 当汽车再次起步时，电动机在提供动力，蓄电池和电动机把刚才储存下来的能量又重新转化为车的动能E3，由于在能量的转化过程中有能量散失，则 E2＞E3 故E1、E2、E3的大小关系是 E1＞E2＞E3 13．某太阳能热水器水箱的容积为100L，太阳照射一段时间后，满水箱的水由20℃升高到40℃。若用加热效率为40%的液化气灶加热使水吸收同样的热量，需要完全燃烧 kg液化气。[c水=4.2×103 J/（kg⋅℃），q液化气=5×107 J/kg，ρ水=1.0×103 kg/m3] 【答案】0.42 【详解】太阳能热水器水箱中水的体积是 水的质量是 水吸收的热量为 液化气完全燃烧放出的热量为 需要完全燃烧液化气的质量为 三、计算题 14．小娟准备测量家中燃气灶正常工作时的效率，于是关闭了其它燃气设备。在标准大气压下，将质量是4kg，初温是20℃的水加热到沸腾，她观察到燃气表的示数，使用前是，使用后是。[水的比热容，天然气的热值为]。求： (1)水吸收的热量； (2)燃气灶正常工作时的效率。 【答案】(1) (2)28% 【详解】（1）水吸收的热量为 （2）燃料燃烧放出热量为 燃气灶正常工作时的效率为 15．如图是以固体酒精块为燃料的锅具，在某次加热食材的过程中共消耗0.04kg酒精块，食材吸收的热量为3×105J。已知酒精块的热值为3.0×107J/kg，通过计算回答： (1)这些酒精块完全燃烧放出的热量是多少？ (2)锅具的加热效率是多少？ 【答案】(1)1.2×106J (2)25% 【详解】（1）由题意可知，0.04kg酒精块完全燃烧放出的热量为Q放=q酒精m酒精=3.0×107J/kg×0.04kg=1.2×106J （2） 锅具的加热效率为 16．水陆两用“鲲龙”飞机历经10多年攻坚研制完成，翼展38.8米、机长38.9米，空机身重量48吨（含燃油重），最多可满载12吨水，最大航程4500千米，停在跑道上时轮胎与地面总接触面积为1.5m2。其研制填补了我国大型水陆两栖飞机的战略空白。求： (1)该飞机对水平地面的最大压强； (2)没装水时，静止停留在水面上时排开水的体积； (3)以最大航程飞行时要消耗燃油6000kg，飞机满载时受到的阻力为最大总重的0.05倍，则该机的效率为多大？（已知燃油的热值为4.0×107J/kg，g取10N/kg） 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）水平面上飞机对地面的压力与重力大小相等，即F=G=m机g+m水g=4.8×104kg×10N/kg+1.2×104kg×10N/kg=6.0×105N 飞机对水平地面的最大压强 （2）飞机漂在水面上时受到的浮力F浮=G机=4.8×105N 没装水时，静止停留在水面上时排开水的体积 （3）飞机满载时受到的阻力为 克服阻力做的功为 燃油完全燃烧放出的热量Q=mq=6×103kg×4.0×107J/kg=2.4×1011J 该机的效率为 17．如图所示是某品牌汽车汽油机的能量流程图，某次该汽车行驶过程中消耗了0.1kg汽油。求：【汽油的热值为4.2×107J/kg，水的比热容为】 (1)该汽油机的效率； (2)此行驶过程中汽油完全燃烧释放的热量； (3)若释放的热量有25%被冷却水吸收，则质量为5kg的冷却水升高的温度。 【答案】(1)35% (2) (3)50℃ 【详解】（1）该汽油机的效率为 （2）此行驶过程中汽油完全燃烧释放的热量 （3）若释放的热量有25%被冷却水吸收，则水吸收的热量为 由可知，质量为5kg的冷却水升高的温度为 链接中考 1．（2025·北京·中考真题）在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”，如图所示。下列说法正确的是（　　） A．水变热的过程，其内能是通过做功的方式改变的 B．橡胶塞被推出的过程中，水的内能全部转化为塞子的机械能 C．水蒸气推出橡胶塞的过程中，水蒸气的内能减小 D．管口出现的“白气”是试管内的水直接汽化形成的 【答案】C 【详解】A．水变热是通过热传递（酒精灯加热）改变内能，不是做功，故A错误； B．橡胶塞被推出时，内能转化为机械能，但有热量散失，不是全部转化，故B错误； C．水蒸气推出橡胶塞，水蒸气对外做功，水蒸气内能减小，故C正确； D．“白气”是水蒸气液化形成的小水滴，不是汽化，故D错误。 故选C。 2．（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。 3．（2025·吉林长春·中考真题）（多选）2025年5月29日，我国用长征三号乙运载火箭成功将行星探测工程天问二号探测器发射升空。如图，火箭起飞时，发动机内的燃料剧烈燃烧，以下说法正确的是（　　） A．燃料燃烧过程中，其热值变大 B．燃料燃烧将化学能转化为内能 C．燃料燃烧过程中，能量的总量保持不变 D．发动机的效率能达到 【答案】BC 【详解】A．热值是燃料的特性，与质量和是否完全燃烧无关，则燃料燃烧过程中，其热值不变，故A错误； B．燃料燃烧时消耗化学能，获得内能，将化学能转化为内能，故B正确； C．根据能量守恒定律可知燃料燃烧过程中，能量的总量保持不变，故C正确； D．效率是用来做有用功的能量与燃料完全燃料释放的热量之比，火箭发动机在工作时不可避免的做额外功，所以发动机的效率不可能达到100%，故D错误。 故选BC。 4．（2025·江西·中考真题）（多选）如图所示，是我国古代科学著作《天工开物》中记载的水转筒车，它由一个大型的水轮和许多竹筒组成。当河水冲击水轮转动时，竹筒依次将水提升到高处倒入水槽中，水流向岸上的农田。下列说法正确的是（　　） A．即使筒车转速加快，其机械效率也总是小于1 B．竹筒内的水被提升过程中，其机械能总保持不变 C．竹筒内的水倒入水槽过程中，其重力势能转化为动能 D．水从水槽流向农田过程中，其所受的重力没有做功 【答案】AC 【详解】A．即使筒车转速加快，也有摩擦，克服摩擦做功，有额外功，其机械效率也总是小于1，故A正确； B．竹筒内的水被提升过程中，水的质量不变，高度增大，重力势能增大，如果速度不变，动能不变，机械能包括动能和势能，机械能是变化的，故B错误； C．竹筒内的水倒入水槽过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，其重力势能转化为动能，故C正确； D．水从水槽流向农田过程中，重力的方向竖直向下，水在重力的方向上通过一定的距离，其所受的重力做功，故D错误。 故选AC。 5．（2025·江西·中考真题）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 试卷第1页 学科网（北京）股份有限公司 $$