第2讲 内能及其利用—【划重点】 ----2025-2026学年人教版物理九年级上学期

该初中物理讲义围绕“内能及其利用”单元，构建了以能量观念为核心的知识体系，通过框架图清晰呈现能量转化与守恒、热机工作原理、热值与效率等核心内容的逻辑脉络，并用对比表格梳理汽油机与柴油机结构差异，借助思维导图整合四冲程过程中的能量流向，突出重难点之间的内在联系。 讲义的亮点在于科学思维与科学探究的深度融合，如在“能量转化判断”题型中引导学生区分转移与转化的本质特征，强化模型建构能力；在实验探究部分设计“控制变量法”操作指南，帮助学生掌握比较燃料热值的关键步骤，提升证据意识和推理能力。针对不同层次学生，提供分层练习如基础辨析题、综合计算题和开放性问题，既夯实概念又拓展思维，支持学生自主复习，助力教师精准诊断学情，实现高效课堂。

第2讲 内能及其利用 知识点1：能量的转化与守恒 1.能量的转移和转化 能量的转移：能量可以从一个物体转移到另一个物体（如上左图），或者从物体的一部分转移到另一部分（如上右图），在转移过程中能量的形式不变。比如内能从高温物体转移到低温物体，能量的形式仍然是内能，所以热传递是指能量的转移。 能量的转化：能量从一种形式转化为其他形式，在转化过程中能量的形式发生改变，所以做功是指能量的转化 能量的转化和转移具有一定的方向性 2.能量守恒定律 能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，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。 3.机械能守恒与能量守恒的区别 （1）机械能守恒是有条件的——没有机械能损失和额外能量的补充，仅存在动能和机械能之间的转化，需只在重力或者内弹力做功的条件下。 （2）能量守恒的成立是不需要条件的——有多少能量的消失（转移或者转化），就有多少其他形式的能量的产生。 1．如图是一种发电足球，球在被踢的过程中，其内部装置能够发电，并将产生的电能储存在蓄电池中，用来点亮LED灯，该过程中的能量转化形式是（　　） A．动能→电能→化学能→光能 B．电能→动能→化学能→光能 C．动能→电能→光能→化学能 D．电能→动能→光能→化学能 【答案】A 【详解】球被踢时，具有动能，内部装置发电，将动能转化为电能，电能储存在蓄电池中，是将电能转化为化学能，点亮LED灯时，化学能转化为电能再转化为光能。所以能量转化形式是动能→电能→化学能→光能，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．下列关于能量及其转化的说法中，正确的是（    ） A．电风扇工作时，将机械能转化为电能 B．干电池对外供电时，将化学能转化为电能 C．钻木取火是将内能转化为机械能 D．小球在地面弹跳时高度逐渐减小，说明能量是不守恒的 【答案】B 【详解】A．电风扇工作时，消耗电能，使电风扇转动，得到的是机械能，是将电能转化为机械能，故A错误； B．干电池给灯泡供电时，提供电能，将内部的化学能转化为电能，故B正确； C．古人钻木取火，是摩擦生热，古人对木头做功，木头内能增加，是将机械能转化为内能，故C错误； D．能量守恒定律是自然界普遍的基本定律之一，一切物体都遵循的定律，因此小球在地面弹跳过程中也遵循能量守恒定律，故D错误。 故选B。 3．有关能量的转移、转化和利用，下列说法正确的是（　　） A．电烤炉取暖，是电能转移到人体 B．钻木取火，是内能转化为机械能 C．中医提倡的热水泡脚，是通过热传递的方式增大脚部的内能 D．机械能和电能可以相互转化，所以能量转化没有方向性 【答案】C 【详解】A．电烤炉取暖，电烤炉消耗电能转化为内能，然后内能转移到人体，故A错误； B．钻木取火，是通过做功的方式，将机械能转化为内能，故B错误； C．中医提倡的热水泡脚，脚从热水中吸收热量，因此是通过热传递的方式增大脚部的内能，故C正确； D．机械能和电能虽然可以相互转化，但能量转化具有方向性。例如：热传递的方向性，热量只能自发地从高温物体传向低温物体，而不能自发地从低温物体传向高温物体，如：冬天用温热的手接触冰冷的物体，手上的内能会转移到物体上，而不会出现物体的内能自动转移到手上使手更热的情况，故D错误。 故选C。 4．下列过程中，能量发生转化的是 ，能量发生转移的是 。（均填序号） ①杯中的热水慢慢变凉 ②飞驰而过的流星拖着一条发光的尾巴 ③水沸腾时，水壶盖被向上顶起来 ④抱住热水袋，会感到双手暖和 ⑤在磨刀石上磨刀时，刀会变热 【答案】 ②③⑤ ①④ 【详解】[1][2]能量转化是一种形式的能量转变为另一种形式的能量；能量转移是能量从一个物体转移到另一个物体，或从物体的一部分转移到另一部分，能量形式不变。 ①杯中的热水慢慢变凉：热水的内能转移到空气中，能量形式不变，是能量转移。 ②飞驰而过的流星拖着一条发光的尾巴：流星与空气摩擦，机械能转化为内能和光能，是能量转化。 ③水沸腾时，水壶盖被向上顶起来：水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，是能量转化。 ④抱住热水袋，会感到双手暖和：热水袋的内能转移到手上，能量形式不变，是能量转移。 ⑤在磨刀石上磨刀，刀会变热：机械能转化为内能，是能量转化。 所以能量发生转化的是②③⑤，能量发生转移的是①④。 知识点2：热机 1.热机的分类 利用内能做功的机械叫热机。 （1）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 （2）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。 2.内燃机的工作原理 ①汽油机的工作过程 冲程名称 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 图示 工作过程 进气门打开排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入气缸 进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩 在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功 进气门保持关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸 工作循环 一个工作循环，活塞往复运动两次，曲轴和飞轮转动两周，完成四个冲程，对外做功一次，除做功冲程外，其他冲程靠飞轮的惯性来完成 能量转化 - 机械能转化为内能 内能转化为机械能 - ②柴油机的工作过程 冲程名称 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 图示 工作过程 进气门打开，排气门关闭。活塞由上向下运动，将空气吸进汽缸 进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，汽缸容积变小，空气被压缩，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，汽缸内空气的温度已达到柴油的着火点。 在压缩冲程结束时，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到高温高压的空气立即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。 进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸 工作循环 一个工作循环，活塞往复运动两次，曲轴和飞轮转动两周，完成四个冲程，对外做功一次，除做功冲程外，其他冲程靠飞轮的惯性来完成 能量转化 - 机械能转化为内能 内能转化为机械能 - 3.柴油机与汽油机的对比 热机 对比 汽油机 柴油机 不同结构 火花塞 喷油嘴 点火方式 点燃式 压燃式 吸气冲程 吸入汽油和空气的混合物 吸入空气 压缩冲程 压缩程度小，汽缸内温度没有达到汽油燃点 压缩程度大，汽缸内温度达到柴油燃点 做功冲程 火花塞产生电火花，点燃汽油 喷油嘴喷入柴油，柴油燃烧 燃烧程度 燃料燃烧不充分 燃料燃烧比较充分 排气冲程 排出尾气 特点与应用 轻巧但输出功率小，热效率低，主要应用于摩托车、轿车等 笨重但输出功率大，热效率高，主要应用于载重汽车、拖拉机、轮船等 1．下图为四冲程内燃机的工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．在一个工作循环中的工作冲程依次是丁、丙、甲、乙 B．依靠曲轴的惯性完成的冲程是甲、乙、丁 C．甲冲程能获得动力 D．丁冲程的能量转化是内能转化为机械能 【答案】C 【详解】A．题图甲进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，火花塞点火，该冲程是做功冲程。题图乙进气门打开排气门关闭，活塞向下运动，汽缸吸入汽油和空气的混合气，该冲程是吸气冲程。题图丙进气门关闭排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸，该冲程是排气冲程。题图丁进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，该冲程是压缩冲程。故一个工作循环中的工作冲程依次是乙、丁、甲、丙，故A错误； B．在四个冲程中，只有做功冲程是主动进行的，其他三个冲程为辅助冲程，不能主动进行，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成动作，即乙、丙、丁，故B错误； C．做功冲程中，火花塞点火引燃燃料，高温、高压的燃气推动活塞对外做功，通过连杆和曲轴带动飞轮和机械转动，此时获得动力，故C正确； D．压缩冲程活塞向上运动，压缩汽油和空气的混合气使其压强增大，温度升高，该过程的能量转化是机械能转化为内能，故D错误。 故选C。 2．关于四冲程汽油机和柴油机，下列说法不正确的是（　　） A．柴油机的顶部有喷油嘴，汽油机的顶部有火花塞 B．柴油机吸入气缸的是空气，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物 C．在做功冲程中，柴油机的点火方式是点燃式，汽油机的点火方式是压燃式 D．柴油机比较笨重，它的功率比汽油机的大 【答案】C 【详解】A．柴油机和汽油机的结构不同：柴油机的顶部有喷油嘴，汽油机的顶部有火花塞，故A正确，不符合题意； B．在吸气冲程，柴油机吸入气缸的只是空气，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物，故B正确，不符合题意； C．在做功冲程，汽油机的点火方式叫点燃式，柴油机的点火方式叫压燃式，故C错误，符合题意； D．柴油机的飞轮质量更大，所以比汽油机笨重；柴油机的压缩比比汽油机的高，在做功冲程中气体压缩程度更大，能提供更大的动力，所以柴油机比汽油机的功率更大，故D正确，不符合题意。 故选C。 3．汽油机一个工作循环的四个冲程按顺序依次是∶吸气冲程、 、做功冲程、 。某单缸四冲程汽油机飞轮的转速为，1s内该汽油机完成 个冲程，对外做功 次。 【答案】 压缩冲程 排气冲程 120 30 【详解】[1][2]一台单缸四冲程汽油机正常工作一个工作循环，经历吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，四个冲程。 [3][4]因为四冲程内燃机飞轮转2圈，完成4个冲程，并对外做功1次。由题意可知，单缸四冲程汽油机的飞轮转速是，即每秒钟转60圈，所以完成120个冲程，做功30次。 4．如图甲所示，小李把一个底部封闭的薄壁金属管固定在支座上，管中装一些酒精，然后用橡皮塞塞紧管口。把一根粗布条缠在管子上并迅速来回拉动摩擦金属管，酒精温度迅速升高，一会儿观察到橡皮塞被顶出，且在管口上方有大量“白气”产生。粗布条摩擦金属管的过程中，将机械能转化为 能。“酒精温度迅速升高”，这是通过 的方式增加了酒精的内能。“橡皮塞被顶出”的过程与图乙中单缸四冲程内燃机的 （填字母）冲程相似。“白气”属于 （填物态变化的名称）形成的 （选填“固体”“液体”或“气体”）。若图乙四冲程内燃机的转速是3000r/min，则每秒钟该内燃机对外做功 次。 【答案】 内 热传递 C 液化 液体 25 【详解】[1][2]粗布条摩擦金属管的过程中，这是做功的方式使金属管的内能增加，因此将机械能转化为金属管的内能。金属管温度高，放出热量，酒精吸收热量，“酒精温度迅速升高”，因此这是通过热传递的方式增加了酒精的内能。 [3]“橡皮塞被顶出”的过程酒精对橡皮塞做功，酒精的内能转化为橡皮塞的机械能，由乙图可知，A图为吸气冲程，B图为压缩冲程，机械能转化为内能，C图为做功冲程，内能转化为机械能，D图为排气冲程，“橡皮塞被顶出”的过程与图乙中单缸四冲程内燃机的C冲程相似。 [4][5] “白气”人眼可以看见，是小水滴，属于水蒸气液化形成的液体。 [6]转速是3000r/min＝50r/s 四冲程内燃机每转2转对外做功1次，则图乙四冲程内燃机的转速是3000r/min，则每秒钟该内燃机对外做功25次。 知识点3：热机效率 1.热值定义 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。 （1）热值单位：J/kg 或J/ m3 （2）公式：Q＝qm 或Q＝qV（q为热值）。 ①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、放热多少等无关。不同燃料的热值一般不同。热值在数值上等于1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量。热值反映了燃料在燃烧过程中，将化学能转化为内能的本领的大小。 2.热机效率 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。 公式： ①热机的能量流向图 燃料很难完全燃烧，释放的热量也没有全部用来做有用功，损失了大部分，在各种能量损失中，废气带走的能量最多。设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。 ②提高热机效率的途径：使燃料充分燃烧；利用废气的能量;保证良好润滑，减少摩擦；改进热机，减少各种能量的损失。 3.汽车机械效率和炉具效率的求解方法 汽车机械效率 汽车的有用功 W有= Fs=fs或W有= Pt （F 是牵引力，f是阻力，s是汽车行驶的距离，P是汽车发动机功率，t是行驶时间） 汽车的总功 Q总= m·q汽油 汽车的机械效率 炉具热效率 炉具的有用功 Q吸=cm△t 水吸收的热量则为有用功 燃料燃烧产生的能量则为总功 Q总= m·q 炉具热效率 1．下图是某汽油机的主要能量流向和相关参数图，下列说法正确的是（   ） A．有用机械能所占比例最大 B．废气带走的能量占比为25% C．该汽油机的效率为35% D．减少机械摩擦能提高汽油机效率 【答案】D 【详解】AB．由图乙可知，废气带走的能量占比最大，为40%，故AB错误； C．该汽油机的效率为 故C错误； D．减少机械摩擦可以降低能量的损失，能提高汽油机效率，故D正确。 故选D。 2．如图所示，“围炉煮茶”是一种休闲方式，源自云南的“火塘烤茶”，采用木炭作为燃料。茶壶中装入1kg初温为10℃的山泉水，用围炉加热至100℃消耗了100g木炭。已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)，木炭的热值为3.4×107J/kg。求： (1)水吸收的热量是多少？ (2)木炭完全燃烧放出的热量是多少？ (3)若围炉刚好用完了木炭，改用小瓶装的燃气灶来加热，其热效率是25%，将上面的水烧开。需消耗多少千克燃气？（燃气的热值为4.2×107J/kg） 【答案】(1)3.78×105J (2)3.4×106J (3) 【详解】（1）水吸收的热量 （2）木炭完全燃烧放出的热量 （3）由可得，燃气完全燃烧放出的热量 根据可得，需要燃气的质量 3．“六代机”，即第六代喷气式战斗机，是军事航空领域中新一代战机的概念，代表了未来空战技术和战术的发展方向。假设该飞机最大飞行距离达到8000km，该飞机的发动机内能以恒定的牵引力飞行2000km，输出功率达，消耗了40kg的航空燃油，已知燃油的热值。求： (1)航空燃油完全燃烧放出的热量； (2)飞机发动机的效率。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）航空燃油完全燃烧放出的热量为 （2）飞机的发动机做的有用功 飞机发动机的效率为 4．如图所示是某款油电混用汽车，当使用纯电动模式时，发动机的输出功率保持为30kW不变： (1)求小汽车以108km/h的速度匀速直线行驶时所受的阻力f； (2)在（1）的速度下，若将小汽车换用纯油模式，且此时发动机的效率为25%，求小汽车匀速行驶100km需要消耗的汽油的质量m（汽油热值为4.0×107J/kg）。 【答案】(1)1×103N (2)10kg 【详解】（1）小汽车的行驶速度为v=108km/h=30m/s 发动机的输出功率保持为P=30kW=3×104W 小汽车的牵引力为 因为小汽车以108km/h的速度匀速直线行驶，受力平衡，阻力等于牵引力，即所受的阻力为 （2）在（1）的速度下，若将小汽车换用纯油模式，阻力大小不变，则牵引力大小不变，小汽车匀速行驶100km，因此牵引力做的功为 因为此时发动机的效率为25%，则汽油完全燃烧放出的热量为 则消耗的汽油的质量为 知识点4：探究不同燃料的热值的大小 实验目的 比较不同燃料的热值大小 实验装置 物理研究方法 ①转换法：实验中，用水吸收的热量来表示燃料燃烧放出的热量。 ②控制变量法：实验中，通过控制燃料质量相同，比较水升高的温度。 实验的控制的相同量 液体的种类，质量，初温，燃料的质量，实验装置 实验的控制的不同量 燃料的种类 实验方法 将相等质量的燃料全部耗尽，再比较液体升高的温度 热值测量 热值偏小的原因：①燃料无法完全燃烧；②存在热损失 （利用Q吸=cm△t 计算出水吸收的热量，并测出消耗燃料的质量，根据公式 粗略计算出燃料的热值） 热值之比 小华用图甲和乙的两套完全相同的装置进行实验，并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水，在燃料烧完后也画出了水的温度随时间变化的图像如图丙所示，根据丙图像燃料1和燃料2的热值之比为8:3 注意事项 为了使物质受热均匀，可用玻璃棒或搅拌器对物质进行搅拌。注意不能用温度计代替搅拌器。 1．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是，烧杯内的液体质量也相同。 (1)比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，实验时要观察 比较两种燃料的热值大小；比较不同物质的比热容的实验中，通过 反映物体吸热的多少。 (2)比较不同物质的比热容，选用合适装置加热相同一段时间后，液体a升温多，由此可知：质量相同的液体a与b，升高相同的温度时，液体a吸收的热量 （选填“大于”或“小于”）液体b吸收的热量。 (3)若图甲烧杯中为的水，燃料为酒精，酒精完全燃烧后水的温度升高了20℃。若酒精完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则酒精的热值是 。[，] 【答案】(1) 甲、乙 液体a升高的温度 加热时间的长短 (2)小于 (3) 【详解】（1）[1][2]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，通过实验时观察液体a升高的温度，比较吸热多少，进而比较热值大小，则应选择甲、乙两图进行实验。 [3]比较不同物质的比热容的实验中，需要燃烧相同的燃料，通过加热时间的长短反映物体吸热的多少。 （2）比较不同物质的比热容，选用甲、丙两实验，加热相同一段时间，质量相同的两种液体吸收的热量相等，液体a升温多，由可知，a的比热容小，由此可知，质量相同的液体a与b，由于a的比热容小，所以升高相同的温度时，液体a吸收的热量小于液体b吸收的热量。 （3）水的质量 水吸收的热量为 酒精完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则 酒精的热值是 2．小雨利用甲、乙两套完全相同的装置，做“比较不同燃料燃烧时放出的热量”实验，两个烧杯中都装有质量为100g、温度为20℃的水。 (1)实验前，量取酒精和碎纸片时，必须控制两种燃料的 相等； (2)实验中，通过 （选填“加热时间”或“温度计示数”）来反映燃料放出热量的多少； (3)根据表格中的实验数据，可以得出两种燃料热值 （选填“>”“=”或“<”）；实验测出的燃料热值和理论值有较大偏差，请说出造成偏差的一条原因： 。 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 酒精 20 35 碎纸片 20 25 【答案】(1)质量 (2)温度计示数 (3) > 燃料燃烧放出的热量没有完全被水吸收 【详解】（1）由于燃料燃烧放出的热量与燃料的质量和种类有关，所以要比较酒精和碎纸片的放热多少，根据控制变量法可知，应控制其它条件相同，只改变燃料的种类不同，即控制两种燃料的质量相等。 （2）实验中利用燃烧燃料放出的热量给水加热，因此通过观察水温度升高多少，即温度计示数来反映燃料放出热量的多少。 （3）[1]据表格数据可知，燃烧质量、初温相同的酒精和碎纸片，酒精使水温度升高的多，说明燃烧酒精放出的热量多，根据可知，酒精的热值大于碎纸片的热值，即。 [2]因为燃料燃烧放出的热量不能完全被水吸收，故实验测出的燃料热值和理论值有较大偏差。 3．如图，甲、乙、丙三图装置完全相同，燃料的质量、烧杯中液体的质量和初温都相同。 (1)为了得到相同质量的水和煤油，需要的测量工具是 。 (2)为了比较水和煤油的吸热本领的大小，应该选择 两图进行实验。实验时要用相同的热源对它们加热，通过比较 来判断它们吸热的多少。根据实验数据，小东作出了水和煤油的温度随加热时间的变化图像（如图丁），由图可知，杯中的水和煤油升高相同的温度时，吸收的热量 （选填“相同”或“不相同”），实验表明， （选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强。 (3)为了比较酒精和煤油的热值，应该选择 两图进行实验。完全燃烧等质量的燃料后，通过比较 （选填序号A：“液体升高的温度”或B：“加热时间”）来判断燃料放出热量的多少；放出的热量越多，说明此燃料的热值越 。 【答案】(1)托盘天平 (2) 乙、丙 加热时间 不相同 水 (3) 甲、乙 A 大 【详解】（1）为了得到相同质量的水和煤油，需要的测量工具是测量质量的托盘天平。 （2）[1]为了比较水和煤油的吸热本领的大小，应采用相同加热装置，加热质量相同的水和煤油，因此应选择乙和丙两图进行实验。 [2]实验时要用相同的热源对它们加热，热源的加热时间相同，释放的热量相同，被加热液体吸收的热量相同，实验中通过比较加热时间来判断它们吸热的多少。 [3][4]由图丁可知，杯中的水和煤油升高相同的温度时，水被加热的时间较长，说明水吸收的热量较多，即水和煤油吸收的热量不同；水与煤油的质量相同，由得，水的吸热能力更强。 （3）[1]为了比较酒精和煤油的热值，应用质量相同的不同燃料完全燃烧加热同一液体，则选择甲和乙两图进行实验。 [2]完全燃烧等质量的燃料后，通过比较液体升高的温度来判断燃料放出热量的多少，液体升高的温度越高，液体吸收的热量越多，燃料放出热量越多。 [3]燃料完全燃烧的质量相同，由得，燃料放出的热量越多，燃料的热值越大。 命题点1：能量的转化和守恒 【针对练习1】下图是某抽水蓄能电站原理图，它由上下两个水库组成，在用电负荷低谷时，用电网过剩的电把水从下水库抽到上水库储存；在用电高峰时，从上水库向下水库放水发电。下列有关说法中错误的是（   ） A．抽水时电能转化为水的机械能 B．发电时水的势能最终转化为电能 C．一定量的水，上下水位差越大，能发出的电越多 D．若不计内能产生，水的势能可以全部转化为电能 【答案】D 【详解】AB．该抽水蓄能水电站抽水蓄能时，消耗电能，将电能转化为水的机械能储存起来；发电时，水的重力势能减小，可将水的重力势能重新转化为电能，故AB正确，不符合题意； C．一定量的水，上下水位差越大，水具有的重力势能越多，带动发电机工作时能发出的电越多，故C正确，不符合题意； D．若不计内能产生，水的势能大部分转化为电能，水向下流动时还会保留一部分动能，还有一小部分转化为水轮机的机械能，故D错误，符合题意。 故选D。 【针对练习2】以下四幅图中，关于能量转化说法正确的是（　　） A．图甲所示，过山车向下运动时是动能转化为重力势能 B．图乙所示，水电站将水的电能转化为机械能 C．图丙所示，自行车运动员奋力蹬车时，人体内的一部分化学能转化为动能 D．图丁所示，汽车在刹车过程中，刹车片会发热，将内能转化为动能 【答案】C 【详解】A．图甲中，过山车向下运动时质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，是重力势能转化为动能，故A错误； B．图乙中，水力发电，是将水的机械能转化为电能，故B错误； C．图丙中，自行车运动员奋力蹬车时，消耗了自身化学能，而自行车速度增大，动能增大，所以是人体内的一部分化学能转化为动能，故C正确； D．图丁中，汽车在刹车过程中，刹车片会发热，是通过摩擦做功将机械能转化为内能，故D错误。 故选C。 【针对练习3】矿山卡车需要频繁完成“空车上山、满载矿石下山”的运输任务。传统柴油卡车能耗高且污染大，现研制出一款新型电动矿山卡车，宣称可“一次充电永久使用”，其核心技术是搭载了动能回收系统。关于该系统的能量转化，下列说法错误的是（    ） A．卡车上山过程中，电能主要转化为机械能 B．卡车下山过程中，机械能主要转化为电能 C．下山时卡车载重越大，回收电能越多，可满足空车上山的能量需求 D．该系统可实现“永久使用”，说明能量转化过程中没有损耗 【答案】D 【详解】A．卡车上山过程中，电动矿山卡车是依靠电能驱动的，电能使卡车运动，主要转化为机械能，故A正确，不符合题意； B．卡车下山过程中，卡车具有一定的机械能，通过动能回收系统，机械能主要转化为电能储存起来，故B正确，不符合题意； C．下山时卡车载重越大，其具有的重力势能就越大，在下山过程中转化为电能的机械能也就越多，回收的电能也就越多，有可能满足空车上山的能量需求，故C正确，不符合题意； D．能量转化过程中，不可避免地会有能量损耗，例如克服摩擦力做功等，该系统虽然能回收部分能量，但不能实现“永久使用”，故D错误，符合题意。 故选D。 【针对练习4】围炉煮茶是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。茶水沸腾后，人们发现茶壶盖在不断跳动，同时壶嘴上方产生大量的“白气”，如图所示，下列有关说法正确的是（   ） A．木炭燃烧时将内能转化为化学能 B．木炭燃烧放出的热量全部被茶水吸收 C．壶盖跳动时水蒸气的内能增大 D．整个煮茶过程中能量守恒 【答案】D 【详解】A．木炭燃烧时发生化学反应，将化学能转化为内能，故A错误； B．木炭燃烧放出的热量给茶水加热的过程中，会向周围散失掉部分能量，因此不能完全被茶水吸收，故B错误； C．壶盖跳动时水蒸气对壶盖做功，将内能转化为机械能，由于水蒸气对外做功，水蒸气的内能会减小，故C错误； D．能量守恒定律是自然界最基本、最重要的定律之一，在围炉煮茶过程中，木炭燃烧将化学能转化为内能，内能通过热传递传递给茶水使其沸腾，虽然存在热量的散失等情况，但整个系统的能量总和是守恒的，故D正确。 故选D。 【针对练习5】美丽的湖畔，景色宜人，在湖岸的两侧架设了许多特殊的路灯——风光互补路灯。如图所示，它头顶的风力发电机能将风能转化为 ，其肩上的太阳能电池板能将 转化为电能。 【答案】 电能 太阳能 【详解】[1][2]风力发电机是将风能转化为电能的装置。太阳能电池板是将太阳能转化为电能的装置。这种设计实现了风能和太阳能的双重利用，通过两种可再生能源的互补发电，提高了路灯的供电可靠性。 命题点2：热机的工作原理 【针对练习6】小夏用塑料矿泉水瓶进行了如图所示的实验： ①瓶中留有少量水，盖紧瓶盖；②用力扭转瓶身；③松动瓶盖，瓶盖冲出，同时瓶内出现白雾。②和③所示的过程，分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似，这两个冲程是（   ） A．吸气冲程和压缩冲程 B．压缩冲程和做功冲程 C．做功冲程和排气冲程 D．压缩冲程和排气冲程 【答案】B 【详解】如图②，扭转瓶子时，施加的外力压缩瓶内的气体，是机械能转化为内能，这一过程与四冲程内燃机的压缩冲程相似；如图③当瓶盖被瓶内的气体冲出时，是瓶内气体对瓶盖做功，内能转化为机械能，这一过程与四冲程内燃机的做功冲程相似，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【针对练习7】如图所示是一个四冲程柴油机的剖面图，下列关于柴油机和汽油机工作的相关说法正确的是（　　） A．柴油机和汽油机吸气冲程吸进的都是空气 B．除了做功冲程外，其余冲程都需要依靠曲轴的惯性完成 C．柴油机顶部的喷油嘴可以替换成火花塞 D．柴油机和汽油机气缸内的燃料都是点燃的 【答案】B 【详解】A．柴油机在吸气冲程吸进的是空气，汽油机在吸气冲程吸进的是汽油和空气的混合物，故A错误； B．四冲程内燃机包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程。做功冲程是将内能转化为机械能，使机器获得动力；而吸气、压缩、排气冲程靠曲轴的惯性来完成，故除了做功冲程外，其余冲程都需要依靠惯性完成，故B正确； C．柴油机顶部是喷油嘴，在压缩冲程结束时，喷油嘴向气缸内喷入雾状柴油，遇到高温高压的空气而燃烧；汽油机顶部是火花塞，在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使汽油和空气的混合物剧烈燃烧。二者结构和点火方式不同，柴油机顶部的喷油嘴不能替换成火花塞，故C错误； D．汽油机气缸内的燃料是通过火花塞产生电火花点燃的，属于点燃式；而柴油机气缸内的燃料是在压缩冲程末，由喷油嘴喷入雾状柴油，遇到高温高压空气自行燃烧的，属于压燃式，故D错误。 故选B。 【针对练习8】汽车已经成为现在生活中不可缺少的一部分，汽车多采用四冲程的汽油机作为发动机。下图是四冲程汽油机的工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．甲冲程是做功冲程，将机械能转化为内能 B．丙冲程把内能转化为机械能 C．乙冲程是吸气冲程 D．丁冲程是排气冲程 【答案】B 【详解】A．甲图，气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故A错误； B．丙图，气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，火花塞点火，是做功冲程，将内能转化为机械能，故B正确； C．乙图，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，故C错误； D．丁图，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，故D错误。 故选B。 【针对练习9】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。 【针对练习10】如图所示是某内燃机的 冲程，此过程中将 能转化为机械能。有一台单缸四冲程汽油机的曲轴转速是，则该汽油机每秒钟做功 次。 【答案】 做功 内 10 【详解】[1][2]如图，进气门和排气门关闭，活塞下行，内燃机处于做功冲程，该冲程高温高压气体推动活塞做功，将内能转化为机械能。 [3]汽油机一个工作循环完成4个冲程，活塞往返2次，曲轴转2圈，做1次功。该单缸四冲程汽油机曲轴转速为1200r/min，则1s转动20r，做10次功。 命题点3：热值、热机效率的相关计算 【针对练习11】关于燃料的热值，下列说法正确的是（   ） A．提供充足的氧气，让燃料更充分地燃烧，可以提高燃料的热值 B．根据热值计算公式可知，减小m可以提高热值 C．燃料的热值只与燃料的种类有关 D．一点就着的纸比很难引燃的煤块热值高 【答案】C 【详解】1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值；热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关。 A．燃料的热值与燃料的燃烧情况无关，所以增加供氧量，不能提高燃料的热值，故A错误； B．完全燃烧1kg某种燃料放出的热量叫做这种燃料的热值，与燃料的质量，故B错误； C．燃料的热值是燃料的一种特性，热值的大小与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧程度无关，故C正确； D．热值大小与燃料是否容易燃烧无关，故D错误。 故选C。 【针对练习12】小汽车是主要的交通工具，某品牌小汽车四冲程汽油机的转速为1800r/min，则1s内汽油机对外做功 次。若汽车在某段时间内消耗了210g汽油，则汽油完全燃烧可放出热量 J，这些热量能让100kg的水温度升高 （水未沸腾）。[汽油的热值为，水的比热容为，不计热量损失] 【答案】 15 23 【详解】[1]汽油机一个工作循环有4个冲程，飞轮转2圈，对外做功1次，转速为1800r/min，则1s内飞轮转30圈，完成了60个冲程，汽油机对外做功15次。 [2]根据可知，消耗210g汽油，完全燃烧可放出热量 [3]不计热量损失，则，根据可知，这些热量能让100kg的水温度升高 【针对练习13】如图是某汽油机的能量流向图，根据图中给出的信息，该汽油机的效率为 ，若汽油机效率按此计算，当汽油完全燃烧放出的热量为2.3×107J时，汽车获得的机械能是 J。请根据能量流向图，提出一条提高该汽油机效率的措施： 。 【答案】 30% 6.9×106 加润滑油，减小摩擦 【详解】[1]由图可知，输出的有用功在总能量中所占的比例100%-33%-30%-7%=30% 所以热机的效率为30%。 [2]汽车获得的机械能W有=ηQ放=30%×2.3×107J=6.9×106J [3]由图可知，汽油机的额外功有废气、冷却水和摩擦与辐射，提高该汽油机效率的措施：加润滑油，减小摩擦。 【针对练习14】把质量为40kg、温度为的水加热到。 (1)求水需要吸收的热量。 (2)若这些热量由某种煤提供，已知某种型号的煤炉子的效率为30%，煤燃烧的效率为60%，则需要完全燃烧多少千克煤？ 【答案】(1)； (2)2.5kg 【详解】（1）水吸收的热量为。 （2）煤炉子的效率为30%，所以煤完全燃烧放出的热量为 煤燃烧的效率为60%，所以煤燃烧放出的热量为 根据可得，燃烧煤的质量为 【针对练习15】如图是某新款智能纯电动车，相关参数如下表所示，驾驶该车在平直公路上匀速行驶，百公里消耗电能，其中有的电能用于车辆行驶。（g取10N/kg） 整车质量 2100kg 最高时速 电池容量 车轮与地面的总接触面积 (1)该电动车空载且静止在水平地面上时，对地面的压强是多少？ (2)该电动车匀速行驶时受到的阻力是多少？ (3)若该电动车行驶百公里消耗的电能由效率为40%的汽油机提供，则消耗的汽油完全燃烧释放的热量全部被水吸收，在标准大气压下能使2吨水温度升高多少？（，水的比热容为，保留一位小数） 【答案】(1)4.2×105Pa (2)432N (3)16.1°C 【详解】（1）因为电动车静止在水平地面上，所以电动车对地面的压力等于电动车的重力，即F =G= mg = 2100 kg ×10 N/kg = 2.1×10⁴ N 由压强公式可得电动车对水平地面的压强 （2）电动车做的有用功 由功的公式变形可得电动车牵引力 因为电动车在平直公路上匀速行驶，在水平方向上，电动车受到的牵引力与阻力是一对平衡力，则电动车匀速行驶时受到的阻力 （3）若行驶百公里所需的电能15 kW·h改由效率为40%的汽油机提供，则汽油机需提供的总热量 消耗的汽油完全燃烧释放的热量全部被水吸收，则水吸收的热量 由比热容公式变形可得2吨水升高的温度 命题点4：实验探究不同燃料的热值的大小 【针对练习16】小明利用三套完全相同的装置完成如图1所示的实验，液体1和2的质量相同，燃料A和B的质量也相同。 (1)实验前所测液体的初温均如图2所示，示数为 ℃。 (2)比较不同燃料热值大小，应选择图1中的 两组实验； (3)分析图3可知：小明准备自制一支液体温度计，应选液体 （选填“1”或“2”）作为测温液体；不计热量损失，燃料A和B的热值之比为 。 【答案】(1)16 (2)乙、丙 (3) 2 【详解】（1）由图可知，温度计的分度值为1℃，示数越往上越大，因此是零上，所以示数为16℃。 （2）比较不同燃料热值大小，应控制被加热液体的种类相同，燃料的种类不同，所以应选择图1中的乙、丙两组实验。因为乙、丙两组实验中被加热的都是液体2，而燃料分别是A和B。 （3）[1]根据控制变量法的思想，要想比较不同物质的比热容，应选用相同的加热装置加热相同时间，观察两种物质的温度变化量，通过图1中的甲、丙两个装置可比较液体1和液体2的比热容。 由图像3可知，甲、丙两个装置加热相同的时间，即吸收的热量相同，丙中液体升高的温度大于甲中液体升高的温度，液体的质量相同，根据可得，甲中液体的比热容大于丙中液体的比热容，即液体2的比热容较小。 自制温度计应选择比热容较小的液体，这样相同质量的液体吸收相同的热量，温度升高得多，灵敏度高。所以应选液体2作为测温液体。 [2]因为比较燃料A和B的热值选用的是乙、丙两组实验，燃料A和B的质量相同，燃料燃烧放出的热等于液体吸收的热量。通过比较图3的乙丙实验数据，则有 【针对练习17】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。 (1)选择甲、丙两图，比较不同物质吸热特点，液体吸收热量的多少是通过 来反映的； (2)比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，燃料完全燃烧放出热量的多少是通过 来反映的； (3)在图甲中某同学测量液体a的质量为，初温，加热一段时间后液体a的温度为，此时消耗燃料的质量为m，根据液体a的比热容计算出燃料1的热值为 （用已知物理量和测量物理量、、、m、表示，不计热损失）； (4)用同一个加热装置分别给质量和初温都相同的两种液体a和b加热，分别记录加热时间和温度，根据记录的数据作出了两种液体a和b的温度（T）随时间（t）变化的图像如图丁所示。若液体b是水，液体a的比热容是 J/(kg·℃)。［c水=4.2×103J/(kg·℃)］ 【答案】(1)加热时间 (2) 甲、乙 温度计示数变化 (3) (4)2.1×103 【详解】（1）选择甲、丙两图，比较不同物质吸热特点，加热装置相同，相同时间内放出的热量相同，则液体吸收的热量相同，因此液体吸收热量的多少是通过加热时间来反映的。 （2）[1][2]比较不同燃料的热值，应选择质量相同的不同燃料，加热相同质量的同一物质，观察被加热物质的温度变化量比较被加热物质吸收热量的多少，从而判断不同燃料放出热量的多少，故应选择甲、乙两图进行实验，且燃料完全燃烧放出热量的多少是通过温度计上升示数来反映的。 （3）液体a吸收的热量为Q吸=c1m1(t2-t1) 不计热量损失，则有Q吸=Q放 则燃料l的热值为 （4）若液体b是水，则水在20min内吸收的热量为Qb=c水mΔt 液体a在10min内吸收的热量为Qa=camΔt 水在20min内吸收的热量是液体a在10min内吸收热量的2倍，则有Qb=2Qa 即c水mΔt=2camΔt 则液体a的比热容是 【针对练习18】为探究不同燃料燃烧放热能力的差异，小华设计了如图甲、乙所示的两组对比实验，实验装置完全相同，燃料的质量都是。 (1)实验中应按照 （选填“自上而下”或“自下而上”）的顺序安装实验器材。 (2)实验中需要控制被加热水的 和初温均相同，还需要的测量工具是 。 (3)本实验中通过观察 来比较燃料燃烧放出热量的多少，这运用了 法。 (4)实验数据如下表。根据数据计算：完全燃烧燃料1放出的热量为 ；燃料2的热值为 。[] 燃料 加热前水的温度/℃ 燃料燃尽时水的温度/℃ 燃料的热值/ 1 15 35 2 15 25 (5)通过实验得到的燃料热值与实际值相比偏 （选填“大”或“小”），出现这种情况的主要原因是 。 【答案】(1)自下而上 (2) 质量 天平 (3) 温度计示数的变化 转换 (4) (5) 小 见解析 【详解】（1）在安装实验器材时，为了保证酒精灯的外焰能充分加热石棉网和烧杯，并且温度计的玻璃泡要正确放置在水中，应按照自下而上的顺序安装实验器材。 （2）[1][2]在探究不同燃料燃烧放热能力的实验中，根据控制变量法，需要控制被加热水的质量和初温均相同，这样才能通过水温度的变化准确比较燃料燃烧放出热量的多少。因为要控制水的质量相同，所以还需要用天平来测量水的质量。 （3）[1][2]燃料燃烧放出的热量无法直接观察和测量，而水吸收热量后温度会升高，通过观察温度计示数的变化就能知道水吸收热量的多少，从而比较出燃料燃烧放出热量的多少，这种将不易测量的量转换为容易测量的量的方法叫做转换法。 （4）[1]燃料1的热值为，完全燃烧燃料1放出的热量为 [2]根据实验设计水的质量相同，设水的质量为m，不计热量损失，两次实验燃料放出的热量等于水吸收的热量，则有 即 解得 （5）[1][2]在实际实验中，燃料不可能完全燃烧，同时燃料燃烧放出的热量也没有全部被水吸收，会有一部分热量散失到周围环境中，水吸收的热量偏小，在质量一定时，根据，通过实验得到的燃料热值与实际值相比偏小。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2讲 内能及其利用 知识点1：能量的转化与守恒 1.能量的转移和转化 能量的转移：能量可以从一个物体转移到另一个物体（如上左图），或者从物体的一部分转移到另一部分（如上右图），在转移过程中能量的形式 。比如内能从高温物体转移到低温物体，能量的形式仍然是 ，所以 是指能量的转移。 能量的转化：能量从一种形式转化为其他形式，在转化过程中能量的形式发生 ，所以 是指能量的转化 能量的转化和转移具有一定的 2.能量守恒定律 能量既不会 ，也不会 ，它只会从一种形式 为另一种形式，或者从一个物体 到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量 。 3.机械能守恒与能量守恒的区别 （1）机械能守恒是有条件的——没有机械能损失和额外能量的补充，仅存在动能和机械能之间的 ，需只在重力或者内弹力 的条件下。 （2）能量守恒的成立是 条件的——有多少能量的消失（转移或者转化），就有多少其他形式的能量的产生。 1．如图是一种发电足球，球在被踢的过程中，其内部装置能够发电，并将产生的电能储存在蓄电池中，用来点亮LED灯，该过程中的能量转化形式是（　　） A．动能→电能→化学能→光能 B．电能→动能→化学能→光能 C．动能→电能→光能→化学能 D．电能→动能→光能→化学能 2．下列关于能量及其转化的说法中，正确的是（    ） A．电风扇工作时，将机械能转化为电能 B．干电池对外供电时，将化学能转化为电能 C．钻木取火是将内能转化为机械能 D．小球在地面弹跳时高度逐渐减小，说明能量是不守恒的 3．有关能量的转移、转化和利用，下列说法正确的是（　　） A．电烤炉取暖，是电能转移到人体 B．钻木取火，是内能转化为机械能 C．中医提倡的热水泡脚，是通过热传递的方式增大脚部的内能 D．机械能和电能可以相互转化，所以能量转化没有方向性 4．下列过程中，能量发生转化的是 ，能量发生转移的是 。（均填序号） ①杯中的热水慢慢变凉 ②飞驰而过的流星拖着一条发光的尾巴 ③水沸腾时，水壶盖被向上顶起来 ④抱住热水袋，会感到双手暖和 ⑤在磨刀石上磨刀时，刀会变热 知识点2：热机 1.热机的分类 利用内能 的机械叫热机。 （1）热机的种类：分为蒸汽机、 、汽轮机、喷气发动机等。 （2）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 和 两类。 2.内燃机的工作原理 ①汽油机的工作过程 冲程名称 图示 工作过程 进气门打开排气门关闭，活塞向下运动， 和 的混合物进入气缸 进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩 在压缩冲程结束时， 产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功 进气门保持关闭，排气门打开，活塞向上运动，把 排出气缸 工作循环 一个工作循环，活塞往复运动 次，曲轴和飞轮转动 周，完成 个冲程，对外做功 次，除做功冲程外，其他冲程靠飞轮的 来完成 能量转化 - 能转化为 能 能转化为 能 - ②柴油机的工作过程 冲程名称 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 图示 工作过程 进气门打开，排气门关闭。活塞由上向下运动，将 吸进汽缸 进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，汽缸容积变小，空气被压缩，空气的压强更大，温度更高。在压缩冲程末，汽缸内空气的温度已达到柴油的 。 在压缩冲程结束时，从 喷出的雾状 遇到高温高压的空气立即猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。 进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把 排出汽缸 工作循环 一个工作循环，活塞往复运动 次，曲轴和飞轮转动 周，完成 个冲程，对外做功 次，除做功冲程外，其他冲程靠飞轮的 来完成 能量转化 - 能转化为 能 能转化为 能 - 3.柴油机与汽油机的对比 热机 对比 汽油机 柴油机 不同结构 点火方式 燃式 燃式 吸气冲程 吸入 的混合物 吸入 压缩冲程 压缩程度 ，汽缸内温度没有达到汽油燃点 压缩程度 ，汽缸内温度达到柴油燃点 做功冲程 火花塞产生电火花，点燃汽油 喷油嘴喷入柴油，柴油燃烧 燃烧程度 燃料燃烧不充分 燃料燃烧比较充分 排气冲程 排出尾气 特点与应用 轻巧但输出功率小，热效率 ，主要应用于摩托车、轿车等 笨重但输出功率大，热效率 ，主要应用于载重汽车、拖拉机、轮船等 1．下图为四冲程内燃机的工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．在一个工作循环中的工作冲程依次是丁、丙、甲、乙 B．依靠曲轴的惯性完成的冲程是甲、乙、丁 C．甲冲程能获得动力 D．丁冲程的能量转化是内能转化为机械能 2．关于四冲程汽油机和柴油机，下列说法不正确的是（　　） A．柴油机的顶部有喷油嘴，汽油机的顶部有火花塞 B．柴油机吸入气缸的是空气，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物 C．在做功冲程中，柴油机的点火方式是点燃式，汽油机的点火方式是压燃式 D．柴油机比较笨重，它的功率比汽油机的大 3．汽油机一个工作循环的四个冲程按顺序依次是∶吸气冲程、 、做功冲程、 。某单缸四冲程汽油机飞轮的转速为，1s内该汽油机完成 个冲程，对外做功 次。 4．如图甲所示，小李把一个底部封闭的薄壁金属管固定在支座上，管中装一些酒精，然后用橡皮塞塞紧管口。把一根粗布条缠在管子上并迅速来回拉动摩擦金属管，酒精温度迅速升高，一会儿观察到橡皮塞被顶出，且在管口上方有大量“白气”产生。粗布条摩擦金属管的过程中，将机械能转化为 能。“酒精温度迅速升高”，这是通过 的方式增加了酒精的内能。“橡皮塞被顶出”的过程与图乙中单缸四冲程内燃机的 （填字母）冲程相似。“白气”属于 （填物态变化的名称）形成的 （选填“固体”“液体”或“气体”）。若图乙四冲程内燃机的转速是3000r/min，则每秒钟该内燃机对外做功 次。 知识点3：热机效率 1.热值定义 1kg（或1m3）某种燃料 燃烧放出的热量，叫做这种燃料的 。 （1）热值单位：J/kg 或J/ m3 （2）公式： 或 （q为热值）。 ①热值是燃料本身的一种特性，它的大小只取决于燃料的 ，而与燃料的质量、放热多少等 。不同燃料的热值一般 。热值在数值上等于 。热值反映了燃料在燃烧过程中，将化学能转化为内能的本领的大小。 2.热机效率 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。 公式： 。 ①热机的能量流向图 燃料很难完全燃烧，释放的热量也没有全部用来做有用功，损失了大部分，在各种能量损失中，废气带走的能量最 。设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。 ②提高热机效率的途径：使燃料充分燃烧；利用废气的能量;保证良好润滑，减少摩擦；改进热机，减少各种能量的损失。 3.汽车机械效率和炉具效率的求解方法 汽车机械效率 汽车的有用功 W有= = 或W有= （F 是牵引力，f是阻力，s是汽车行驶的距离，P是汽车发动机功率，t是行驶时间） 汽车的总功 Q总= 汽车的机械效率 炉具热效率 炉具的有用功 Q吸= 水吸收的热量则为有用功 燃料燃烧产生的能量则为总功 Q总= 炉具热效率 1．下图是某汽油机的主要能量流向和相关参数图，下列说法正确的是（   ） A．有用机械能所占比例最大 B．废气带走的能量占比为25% C．该汽油机的效率为35% D．减少机械摩擦能提高汽油机效率 2．如图所示，“围炉煮茶”是一种休闲方式，源自云南的“火塘烤茶”，采用木炭作为燃料。茶壶中装入1kg初温为10℃的山泉水，用围炉加热至100℃消耗了100g木炭。已知水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)，木炭的热值为3.4×107J/kg。求： (1)水吸收的热量是多少？ (2)木炭完全燃烧放出的热量是多少？ (3)若围炉刚好用完了木炭，改用小瓶装的燃气灶来加热，其热效率是25%，将上面的水烧开。需消耗多少千克燃气？（燃气的热值为4.2×107J/kg） 3．“六代机”，即第六代喷气式战斗机，是军事航空领域中新一代战机的概念，代表了未来空战技术和战术的发展方向。假设该飞机最大飞行距离达到8000km，该飞机的发动机内能以恒定的牵引力飞行2000km，输出功率达，消耗了40kg的航空燃油，已知燃油的热值。求： (1)航空燃油完全燃烧放出的热量； (2)飞机发动机的效率。 4．如图所示是某款油电混用汽车，当使用纯电动模式时，发动机的输出功率保持为30kW不变： (1)求小汽车以108km/h的速度匀速直线行驶时所受的阻力f； (2)在（1）的速度下，若将小汽车换用纯油模式，且此时发动机的效率为25%，求小汽车匀速行驶100km需要消耗的汽油的质量m（汽油热值为4.0×107J/kg）。 知识点4：探究不同燃料的热值的大小 实验目的 比较不同燃料的热值大小 实验装置 物理研究方法 ① 法：实验中，用 来表示燃料燃烧放出的热量。 ② 法：实验中，通过控制燃料质量相同，比较水升高的温度。 实验的控制的相同量 液体的 ， ， ，燃料的 ，实验装置 实验的控制的不同量 燃料的 实验方法 将相等 的燃料 ，再比较液体 热值测量 热值 的原因：① ；② （利用Q吸=cm△t 计算出水吸收的热量，并测出消耗燃料的质量，根据公式 粗略计算出燃料的热值） 热值之比 小华用图甲和乙的两套完全相同的装置进行实验，并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水，在燃料烧完后也画出了水的温度随时间变化的图像如图丙所示，根据丙图像燃料1和燃料2的热值之比为 注意事项 为了使物质受热均匀，可用 或搅拌器对物质进行搅拌。注意不能用温度计代替搅拌器。 1．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是，烧杯内的液体质量也相同。 (1)比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，实验时要观察 比较两种燃料的热值大小；比较不同物质的比热容的实验中，通过 反映物体吸热的多少。 (2)比较不同物质的比热容，选用合适装置加热相同一段时间后，液体a升温多，由此可知：质量相同的液体a与b，升高相同的温度时，液体a吸收的热量 （选填“大于”或“小于”）液体b吸收的热量。 (3)若图甲烧杯中为的水，燃料为酒精，酒精完全燃烧后水的温度升高了20℃。若酒精完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则酒精的热值是 。[，] 2．小雨利用甲、乙两套完全相同的装置，做“比较不同燃料燃烧时放出的热量”实验，两个烧杯中都装有质量为100g、温度为20℃的水。 (1)实验前，量取酒精和碎纸片时，必须控制两种燃料的 相等； (2)实验中，通过 （选填“加热时间”或“温度计示数”）来反映燃料放出热量的多少； (3)根据表格中的实验数据，可以得出两种燃料热值 （选填“>”“=”或“<”）；实验测出的燃料热值和理论值有较大偏差，请说出造成偏差的一条原因： 。 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 酒精 20 35 碎纸片 20 25 3．如图，甲、乙、丙三图装置完全相同，燃料的质量、烧杯中液体的质量和初温都相同。 (1)为了得到相同质量的水和煤油，需要的测量工具是 。 (2)为了比较水和煤油的吸热本领的大小，应该选择 两图进行实验。实验时要用相同的热源对它们加热，通过比较 来判断它们吸热的多少。根据实验数据，小东作出了水和煤油的温度随加热时间的变化图像（如图丁），由图可知，杯中的水和煤油升高相同的温度时，吸收的热量 （选填“相同”或“不相同”），实验表明， （选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强。 (3)为了比较酒精和煤油的热值，应该选择 两图进行实验。完全燃烧等质量的燃料后，通过比较 （选填序号A：“液体升高的温度”或B：“加热时间”）来判断燃料放出热量的多少；放出的热量越多，说明此燃料的热值越 。 命题点1：能量的转化和守恒 【针对练习1】下图是某抽水蓄能电站原理图，它由上下两个水库组成，在用电负荷低谷时，用电网过剩的电把水从下水库抽到上水库储存；在用电高峰时，从上水库向下水库放水发电。下列有关说法中错误的是（   ） A．抽水时电能转化为水的机械能 B．发电时水的势能最终转化为电能 C．一定量的水，上下水位差越大，能发出的电越多 D．若不计内能产生，水的势能可以全部转化为电能 【针对练习2】以下四幅图中，关于能量转化说法正确的是（　　） A．图甲所示，过山车向下运动时是动能转化为重力势能 B．图乙所示，水电站将水的电能转化为机械能 C．图丙所示，自行车运动员奋力蹬车时，人体内的一部分化学能转化为动能 D．图丁所示，汽车在刹车过程中，刹车片会发热，将内能转化为动能 【针对练习3】矿山卡车需要频繁完成“空车上山、满载矿石下山”的运输任务。传统柴油卡车能耗高且污染大，现研制出一款新型电动矿山卡车，宣称可“一次充电永久使用”，其核心技术是搭载了动能回收系统。关于该系统的能量转化，下列说法错误的是（    ） A．卡车上山过程中，电能主要转化为机械能 B．卡车下山过程中，机械能主要转化为电能 C．下山时卡车载重越大，回收电能越多，可满足空车上山的能量需求 D．该系统可实现“永久使用”，说明能量转化过程中没有损耗 【针对练习4】围炉煮茶是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。茶水沸腾后，人们发现茶壶盖在不断跳动，同时壶嘴上方产生大量的“白气”，如图所示，下列有关说法正确的是（   ） A．木炭燃烧时将内能转化为化学能 B．木炭燃烧放出的热量全部被茶水吸收 C．壶盖跳动时水蒸气的内能增大 D．整个煮茶过程中能量守恒 【针对练习5】美丽的湖畔，景色宜人，在湖岸的两侧架设了许多特殊的路灯——风光互补路灯。如图所示，它头顶的风力发电机能将风能转化为 ，其肩上的太阳能电池板能将 转化为电能。 命题点2：热机的工作原理 【针对练习6】小夏用塑料矿泉水瓶进行了如图所示的实验： ①瓶中留有少量水，盖紧瓶盖；②用力扭转瓶身；③松动瓶盖，瓶盖冲出，同时瓶内出现白雾。②和③所示的过程，分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似，这两个冲程是（   ） A．吸气冲程和压缩冲程 B．压缩冲程和做功冲程 C．做功冲程和排气冲程 D．压缩冲程和排气冲程 【针对练习7】如图所示是一个四冲程柴油机的剖面图，下列关于柴油机和汽油机工作的相关说法正确的是（　　） A．柴油机和汽油机吸气冲程吸进的都是空气 B．除了做功冲程外，其余冲程都需要依靠曲轴的惯性完成 C．柴油机顶部的喷油嘴可以替换成火花塞 D．柴油机和汽油机气缸内的燃料都是点燃的 【针对练习8】汽车已经成为现在生活中不可缺少的一部分，汽车多采用四冲程的汽油机作为发动机。下图是四冲程汽油机的工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．甲冲程是做功冲程，将机械能转化为内能 B．丙冲程把内能转化为机械能 C．乙冲程是吸气冲程 D．丁冲程是排气冲程 【针对练习9】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 【针对练习10】如图所示是某内燃机的 冲程，此过程中将 能转化为机械能。有一台单缸四冲程汽油机的曲轴转速是，则该汽油机每秒钟做功 次。 命题点3：热值、热机效率的相关计算 【针对练习11】关于燃料的热值，下列说法正确的是（   ） A．提供充足的氧气，让燃料更充分地燃烧，可以提高燃料的热值 B．根据热值计算公式可知，减小m可以提高热值 C．燃料的热值只与燃料的种类有关 D．一点就着的纸比很难引燃的煤块热值高 【针对练习12】小汽车是主要的交通工具，某品牌小汽车四冲程汽油机的转速为1800r/min，则1s内汽油机对外做功 次。若汽车在某段时间内消耗了210g汽油，则汽油完全燃烧可放出热量 J，这些热量能让100kg的水温度升高 （水未沸腾）。[汽油的热值为，水的比热容为，不计热量损失] 【针对练习13】如图是某汽油机的能量流向图，根据图中给出的信息，该汽油机的效率为 ，若汽油机效率按此计算，当汽油完全燃烧放出的热量为2.3×107J时，汽车获得的机械能是 J。请根据能量流向图，提出一条提高该汽油机效率的措施： 。 【针对练习14】把质量为40kg、温度为的水加热到。 (1)求水需要吸收的热量。 (2)若这些热量由某种煤提供，已知某种型号的煤炉子的效率为30%，煤燃烧的效率为60%，则需要完全燃烧多少千克煤？ 【针对练习15】如图是某新款智能纯电动车，相关参数如下表所示，驾驶该车在平直公路上匀速行驶，百公里消耗电能，其中有的电能用于车辆行驶。（g取10N/kg） 整车质量 2100kg 最高时速 电池容量 车轮与地面的总接触面积 (1)该电动车空载且静止在水平地面上时，对地面的压强是多少？ (2)该电动车匀速行驶时受到的阻力是多少？ (3)若该电动车行驶百公里消耗的电能由效率为40%的汽油机提供，则消耗的汽油完全燃烧释放的热量全部被水吸收，在标准大气压下能使2吨水温度升高多少？（，水的比热容为，保留一位小数） 命题点4：实验探究不同燃料的热值的大小 【针对练习16】小明利用三套完全相同的装置完成如图1所示的实验，液体1和2的质量相同，燃料A和B的质量也相同。 (1)实验前所测液体的初温均如图2所示，示数为 ℃。 (2)比较不同燃料热值大小，应选择图1中的 两组实验； (3)分析图3可知：小明准备自制一支液体温度计，应选液体 （选填“1”或“2”）作为测温液体；不计热量损失，燃料A和B的热值之比为 。 【针对练习17】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。 (1)选择甲、丙两图，比较不同物质吸热特点，液体吸收热量的多少是通过 来反映的； (2)比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，燃料完全燃烧放出热量的多少是通过 来反映的； (3)在图甲中某同学测量液体a的质量为，初温，加热一段时间后液体a的温度为，此时消耗燃料的质量为m，根据液体a的比热容计算出燃料1的热值为 （用已知物理量和测量物理量、、、m、表示，不计热损失）； (4)用同一个加热装置分别给质量和初温都相同的两种液体a和b加热，分别记录加热时间和温度，根据记录的数据作出了两种液体a和b的温度（T）随时间（t）变化的图像如图丁所示。若液体b是水，液体a的比热容是 J/(kg·℃)。［c水=4.2×103J/(kg·℃)］ 【针对练习18】为探究不同燃料燃烧放热能力的差异，小华设计了如图甲、乙所示的两组对比实验，实验装置完全相同，燃料的质量都是。 (1)实验中应按照 （选填“自上而下”或“自下而上”）的顺序安装实验器材。 (2)实验中需要控制被加热水的 和初温均相同，还需要的测量工具是 。 (3)本实验中通过观察 来比较燃料燃烧放出热量的多少，这运用了 法。 (4)实验数据如下表。根据数据计算：完全燃烧燃料1放出的热量为 ；燃料2的热值为 。[] 燃料 加热前水的温度/℃ 燃料燃尽时水的温度/℃ 燃料的热值/ 1 15 35 2 15 25 (5)通过实验得到的燃料热值与实际值相比偏 （选填“大”或“小”），出现这种情况的主要原因是 。 学科网（北京）股份有限公司 $