第十四章 内能的利用（举一反三复习讲义）物理新教材人教版九年级全一册

第十四章 内能的利用 章末复习 目 录 【学习目标】 1 【思维导图】 4 【知识梳理】 5 一、能量的转化和守恒 5 二、热机 5 三、热机的效率 6 【重、难点突破】 6 一、热机的工作过程 6 二、能量转化和守恒问题 10 三、热值与热量的计算 14 四、热机的效率 19 【巩固训练】 24 【学习目标】 （一）学习目标 核心素养 具体目标内容 物理观念：建立 “能量守恒”“内能利用” 的系统认知，形成 “概念 — 原理 — 应用” 的知识框架； 科学思维：通过对比汽油机与柴油机、分析四冲程能量转化，培养分类归纳、逻辑推理能力。 1.能准确复述能量守恒定律的内容，说明永动机不能制成的原因；能列举生活中能量转化/转移的实例。 2.说出热机的定义和工作原理，列举常见热机类型；描述内燃机四冲程的工作过程，明确一个工作循环的特点，区分压缩冲程和做功冲程的能量转化；对比汽油机与柴油机的核心差异。 3.复述燃料热值的定义、单位，明确其特性； 熟记热值计算公式和热机效率公式，理解公式中各物理量的含义；列举提高热机效率的途径。 科学探究：通过分析实例、进行计算，提升 “从现象提炼规律、用规律解决问题” 的实践能力； 应用能力：将热机效率知识转化为 “解释生活现象、解决实际计算问题” 的工具。 1.给定生活场景，能分析其中的能量转化过程；观察内燃机四冲程示意图，能判断冲程类型、气门状态、活塞运动方向及能量转化；能根据题目信息区分汽油机和柴油机。 2.能根据热值公式计算不同状态燃料完全燃烧放出的热量；能运用热机效率公式进行简单计算；结合热量计算，解决“燃料燃烧加热物体”的综合问题。 3.能用能量守恒定律解释“秋千越摆越低”“汽车发动机发热”等现象；能说明“使燃料充分燃烧”“减少摩擦”等措施为何能提高热机效率。 科学态度：建立 “遵循科学规律办事” 的认知，摒弃违背能量守恒的错误想法； 社会责任：体会物理知识在能源利用中的作用，树立 “节能低碳” 的生活理念。 1.通过了解永动机的不可行性，认识科学规律的客观性，养成“尊重科学、实事求是”的态度；结合热机效率较低的现状，树立“节能降耗、保护环境”的社会责任意识，理解提高热机效率的现实意义。 2.思考“如何进一步提高热机效率”，初步培养创新思维；关注新能源汽车的发展，认识传统热机的局限性，形成“绿色能源”的发展观念。 （二）重点难点 1.重点 （1）能量守恒定律的内容及应用； （2）内燃机四冲程的工作过程、能量转化及循环特点； （3）汽油机与柴油机的差异； （4）热值的定义、特性及计算公式； （5）热机效率的概念、公式及提高途径。 2.难点 （1）内燃机四冲程的动态分析； （2）能量转化的复杂场景分析； （3）热机效率的综合计算； （4）从能量守恒角度解释“看似能量减少”的现象。 【思维导图】 【知识梳理】 一、能量的转化和守恒 1.自然界的各种形式的能量都能相互 转化 或 转移 ； 2.能量守恒的内容： 能量不会凭空产生或消失，只会从一种形式的能量转化为另一种形式的能量或从一个物体（物体的一部分）转移到另一个物体（物体的另一部分），在转化或转移的过程中，能的总量保持不变 。 3.永动机不能制成的原因： 违背了能量守恒定律 。 4.适用范围：适用于自然界中所有的变化过程。 二、热机 1.定义：利用 内能 做功的机器，工作过程中，把 内 能转化为 机械 能。 2.基本原理：燃料的 化学 能通过 燃烧 转化为 内 能，又通过做功把 内 能转化为 机械 能。 3.分类：常见热机有蒸汽机、 内燃机 、汽轮机、 喷气发动机 等。 4.内燃机 （1）定义：燃料直接在发动机 气缸 内燃烧产生动力的热机。 （2）分类：常见的有 汽油机 和 柴油机 。 （3）内燃机一个工作循环由四个冲程组成： 吸气 冲程、 压缩 冲程、 做功 冲程、 排气 冲程。其中，每完成一个工作循环，活塞往复 两 次，飞轮转动 两 周，对外做功 一 次，只有 压缩 冲程和 做功 冲程有能量转化， 做功 冲程实现内能向机械能的转化，其它三个冲程依靠 飞轮 的惯性完成。 （4）汽油机和柴油机 ①构造：汽油机顶部有 火花塞 ；柴油机顶部有 喷油嘴 。 ②吸气冲程：汽油机吸入 汽油和空气的混合物 ；柴油机吸入 纯净的空气 。 ③压缩冲程：柴油机的压缩程度比汽油机 高 （高/低）。 ④做功冲程：汽油机 火花塞喷火 ；柴油机 喷油嘴喷油 ，都是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能。 ⑤点火方式：汽油机为 点火式 ；柴油机为 压燃式 。 ⑥做功功率：汽油机较 低 ；柴油机较 高 （均选填高/低）。 三、热机的效率 1.热值 （1）定义： 燃料完全燃烧放出的能量与燃料的质量（体积）的比值 。 （2）单位： J/kg 或 J/m3 。 （3）特性：热值只与燃料的 种类 有关，与燃料的质量、是否 完全燃烧 无关。 （4）计算公式：①固体、液体燃料完全燃烧放出的热量 ； ②气体燃料完全燃烧放出的热量 。 2.热机的效率 （1）概念：用来 做有用功 的那部分能量与燃料 完全燃烧 放出的热能量之比。 （2）公式：①热机 ；②锅炉 。 （3）提高热机效率的途径： ①提高燃料的 利用率 ；②减少燃料的各种能量损失。 【重、难点突破】 一、热机的工作过程 中考考查本知识点的命题形式一般以填空题、选择题为主，热机的结构、工作原理、工作过程分析是考查的落脚点，试题难度不大。 热机冲程的识别及能量的转化是中考的高频考点 1.两看识别四冲程：一看气门；二看活塞的运动方向。 2.能量转化的两个冲程：压缩冲程——机械能转化为内能；做功冲程——内能转化为机械能。 3.汽油机做功冲程的识别：该过程开始时，顶部的火花塞点火。 【典例1】如图是汽油机两个冲程示意图，甲是 冲程；若该汽油机飞轮转速是3600r/min，则每秒燃气对外做功 次。 【答案】做功 30 【解析】[1]如图甲所示，两个气门关闭，火花塞点火，推动活塞向下运动，故此冲程是做功冲程。 [2]飞轮转速为，即每秒飞轮转60圈。飞轮每转2圈，完成4个冲程，对外做功1次，故飞轮转60圈，对外做功30次。 【典例2】二氧化碳（）爆破技术是现代工程建设中非常环保的技术。起爆前高压泵将压缩成高压气体，液化后输入爆破筒内。如图所示，爆破时电加热管发热，使筒内的液态迅速汽化，形成的高压气体从泄气孔中喷出，实施爆破。以下汽油机在四个冲程中的能量转化情况与爆破过程中情况相同的是（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】爆破过程中能量转化为二氧化碳的内能转化为机械能。 A．图中为做功冲程，汽油机做功冲程的能量转化为将高温高压气体的内能转化为活塞的机械能，推动活塞向外做功，故A符合题意； B．图中为吸气冲程，吸入汽油和空气的混合物，不存在能量的转化，故B不符合题意； C．图中为排气冲程，活塞由于惯性向上运动，将废气排出，不存在能量的转化，故C不符合题意； D．图中为压缩冲程，活塞机械能转化为燃料混合物的内能，故D不符合题意。 故选A。 【变式1】光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图所示，密闭气室中在光照下分解，使气室气压增大，推动活塞右移活塞右移过程相当于汽油机的（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】C 【解析】当活塞右移时，活塞对外做功，将内能转化为机械能，则该过程相当于汽油机四个冲程中的做功冲程。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选 C。 【变式2】如图所示，是某单缸四冲程汽油机的某一冲程示意图，它表示的是 冲程；该冲程中将 能转化为 能；若该汽油机飞轮转速为3600r/min，则汽油机1s内对外做功 次。 【答案】压缩 机械 内 30 【解析】[1]如图，进气门和排气门都是关闭的，可以判断是压缩冲程或做功冲程，又因为活塞向上运动，可以判断是压缩冲程。 [2][3]压缩冲程中活塞的机械能转化为燃气的内能。 [4]飞轮转速为3600r/min=60r/s，飞轮每转动两圈，燃气对外做功一次，此时飞轮1s转动60圈，则燃气对外做功30次。 【变式3】如图所示，小明将气球吹大后，让气球自行飞出，若及时捡拾起气球，将会感觉到气球球身的温度和原来相比 （选填“变高”“变低”或“没有变化”），此过程发生的能量转化与 （选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）图中的能量转化是一致的。1min内汽油机完成2400个工作循环，对外做功 次，飞轮的转速为 r/s。 【答案】变低 丙 2400 80 【解析】【小题1】[1][2]气球吹大后，内部气压较高，当放开出气口时，气体迅速冲出，对外做功，内能减少，温度降低。所以会感觉到气球球身温度变低，这过程中将气体的内能转化为气球的机械能。 [3]气球对外做功类似于汽油机的做功冲程，如图，丙中两气门关闭，火花塞点火，活塞下行，是做功冲程。 [4]在四冲程汽油机中，1个工作循环有4个冲程，飞轮转2圈，对外做功1次。所以汽油机1min 完成2400个工作循环，对外做功2400次，飞轮转速为 二、能量转化和守恒问题 能量的转化和守恒的知识是中考的热门考点，能量的转化和转移实例分析是常见的命题形式，填空题、选择题是常见的题型，试题难度不大。 运用能量守恒定律分析、判断生活现象中的能量转移和转化的实例是中考的热点。 1.明确对象：在分析能量转移和转化的过程中，要明确研究的对象和所研究的过程，并分析物体的起始状态和最终状态时所具有的能量形式。 2.能量转移和转化的过程中，需要注意能量是守恒的。 3.两个实质：能量的转化实质是能量的形式发生了改变；能量的转移的实质是能量的形式没有发生变化，能量的载体发生了变化。 【典例3】如图所示，这是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法正确的是（　　） A．小球上升阶段将重力势能转化为动能 B．在此过程中小球的机械能是保持不变的 C．在小球的运动过程中，有一部分机械能转化成了内能 D．小球弹起的高度越来越小，说明在此过程中能量不守恒 【答案】C 【解析】A．小球上升阶段，速度减小、动能减小，高度增大、重力势能增大，是动能转化为重力势能，并非重力势能转化为动能，故A错误； B．小球弹跳高度逐渐减小，说明机械能因克服阻力、碰撞等转化为内能，机械能不守恒，故B错误； C．小球运动过程中，因空气阻力、与地面碰撞等，有一部分机械能转化成了内能，故C正确； D．能量守恒定律是普遍成立的，小球弹跳高度变小是一部分机械能转化成了内能，但总能量仍守恒，故D错误。 故选C。 【典例4】同学们发现我校路边出现了一种风光互补式路灯（如图所示），该路灯装有风力和太阳能发电装置。白天该路灯将获得的电能储存在蓄电池内，夜间蓄电池对灯泡供电。关于该路灯，下面说法不正确的是（   ） A．太阳能发电装置是将太阳能转化为电能 B．白天，对蓄电池充电是将电能转化为化学能 C．小风扇是风力发电机，将电能转化为机械能 D．蓄电池在夜晚放电时，将化学能转化为电能。 【答案】C 【解析】A．太阳能发电装置利用太阳能电池板将太阳能转化为电能，这是常见的能量转化方式，故A正确，不符合题意； B．白天，太阳能发电装置和风力发电装置产生的电能输送给蓄电池，蓄电池在充电过程中，将电能转化为化学能储存起来，以便在夜间使用，故B正确，不符合题意； C．小风扇作为风力发电机，其工作原理是利用风力带动风扇叶片转动，从而将风能转化为电能，而不是将电能转化为机械能。如果是将电能转化为机械能，那就成了用电来驱动风扇转动，这与风力发电机的功能不符，故C错误，符合题意； D．夜晚，蓄电池向外供电，也就是将其内部储存的化学能转化为电能，为灯泡提供能量使其发光，故D正确，不符合题意。   故选C。 【变式1】巴黎奥运会中国队全红婵成功卫冕冠军。如图为全红婵跳水过程的轨迹示意图，下列说法正确的是（　　） A．A到B的过程中，动能逐渐减小 B．B点时，动能全部转化为重力势能 C．B点到C点的过程中，机械能逐渐增大 D．由于存在空气阻力，跳水过程中的能量转化不遵守能量守恒定律 【答案】A 【解析】A．A到B的过程中，跳板的弹性势能、全红婵的动能转化为重力势能，她的速度逐渐减小，质量不变，动能逐渐减小，故A正确； B．由于存在空气阻力，B点时，一部分动能转化为重力势能，还有一部分动能转化为内能，故B错误； C．B点到C点的过程中，由于存在空气阻力，有一部分机械能转化为内能，机械能逐渐减小，故C错误； D．由于存在空气阻力，有一部分机械能转化为内能，但跳水过程中的总能量不变，遵守能量守恒定律，故D错误。 故选 A。 【变式2】2024年6月25日，嫦娥六号返回器准确着陆于内蒙古四子王旗，并带回1935.3g月壤，探月工程嫦娥六号任务取得圆满成功。为了防止返回器被高温损坏，科学家们采取了高速半弹道跳跃式再入返回技术，让返回器像“打水漂”一样返回地球，如图所示。在返回过程中，下列说法中正确的是（　　） A．返回器通过与大气摩擦做功，将部分机械能转化为内能 B．返回器通过重力做功，将部分机械能转化为大气的内能 C．返回器通过热传递，将部分机械能转化为返回器的内能 D．返回器的机械能守恒 【答案】A 【解析】ACD．返回器在大气层中运动的过程中，克服空气的摩擦阻力做功，此过程中返回器的机械能部分转化为返回器和空气的内能，返回器的机械能会不断减小，故机械能不守恒。此过程中返回器内能的增加是通过做功的方式改变的。故A正确，CD错误； B．返回器在大气层中运动的过程中，克服空气的摩擦阻力做功，会有部分机械能转化为返回器和空气的内能，但由图知当返回器跃出大气层时，高度上升，此过程中重力并没有做功。故B错误。 故选A。 【变式3】（多选）如图所示，不同形式的能量可以在一定条件下相互转化，图中已知三种形式的能量和两个实例，小宇同学又进行了一系列的补充，其中你认为正确的是（　　） A．的能量形式是内能 B．④的过程能反映电风扇工作时的能量转化 C．⑤的过程能反映火箭升空时的能量转化 D．②的过程能反映植物进行光合作用时的能量转化 【答案】ABD 【解析】A．图中“加热器”工作时，消耗电能，产生热量，是将电能转化为内能的过程。所以a代表的能量形式是内能，故A正确； B．图中“电灯”工作时，消耗电能，产生光能和热能，是将电能转化为光能和内能。所以b代表的能量形式是电能。 ④的过程是将电能转化为机械能，能反映电风扇工作时的能量转化，故B正确； C．火箭升空时，燃料燃烧，将化学能转化为内能，然后内能再转化为火箭的机械能。图中⑤的过程表示的是机械能转化为内能，不能反映火箭升空时的能量转化，故C错误； D．植物进行光合作用时，吸收太阳光，将光能转化为化学能储存在植物体内。图中②的过程表示的是光能转化为化学能，故D正确。 故选ABD。 三、热值与热量的计算 中考试题单独考查燃料燃烧放热的计算可能性不大，一般会将燃料燃烧的计算与物体吸放热的计算综合在一起。 这类计算主要涉及的公式： 1.燃料燃烧放出的热量及变形式 （1）求放出的热量：或 （2）求需要燃烧的燃料：或 （3）求燃料的热值：或 2.物体吸放热的公式 （1）吸热公式： （2）放热公式： 【典例5】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、乙燃料的比热容之比为1∶1 B．甲、乙热值之比为3∶2 C．甲、乙温度都降低1℃，甲、乙放热一样多 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 【解析】A．由图a可知，甲、乙两种燃料升高相同的温度时，吸收的热量相等，根据可知，当吸收热量相同，温度变化量相同时，比热容与物体的质量成反比，又甲的质量是2kg，乙的质量是1kg，所以，故A错误； B．由图b可知，2 kg的甲燃料完全燃烧放出的热量，1kg的乙燃料完全燃烧放出的热量 ，根据可得， 所以，故B错误； C．由可知，同种物质温度升高和降低相同的温度，吸收的热量与放出的热量相同，因此结合图a，可知，甲、乙温度都降低1℃，甲、乙放热一样多，故C正确； D．由B可知，甲的热值小于乙的比热容，根据可知，相同质量的甲乙燃料，乙放出的热量多，故D错误。 故选C。 【典例6】（多选）抽水蓄能电站是为了解决电网高峰、低谷之间供需矛盾而产生的，是间接储存电能的一种方式。在下半夜用电低谷时，它利用过剩的电力驱动水泵，将水从下水库抽到上水库储存起来，次日白天和前半夜用电高峰时，再将水放出发电，并流入下水库，其工作原理如图所示。有关抽水蓄能电站的判断正确的是（　　） A．从构造上看，抽水蓄能电站是连通器 B．上水库水底到下水库的水面距离至少得10.34m C．发电机之所以能工作是水的重力做了功，将机械能转化为电能 D．蓄能电站某天发电量6.0×106kW•h，这些能量至少需要燃烧热值为3.0×107J/kg的煤炭7.2×105kg 【答案】CD 【解析】A．连通器的构造是上端开口，底部相连，从构造上看，抽水蓄能电站底部没有连通，所以不是连通器，故A错误； B．标准大气压能支持约高的水柱，但抽水蓄能电站是利用水泵抽水，不是利用大气压，所以上水库水底到下水库的水面距离不受限制，故B错误； C．发电时，水从高处流下，重力做功，将水的机械能转化为电能，发电机工作利用了这一过程，故C正确； D．煤炭放出的热量为 由可得，煤炭的质量为，故D正确。 故选 CD。 【变式1】牛奶上标有能量大约“284kJ/100g”，其中“能量”的含义跟 （填“内能”“热量”或“热值”）相似。冬天把凉牛奶放在热水中加热，这是通过 方式来改变牛奶内能的。经过一段较长时间，它们的温度随时间变化的图像如图所示。已知牛奶的质量与热水相同均为2kg，则其中 （选填“甲”或“乙”）表示牛奶温度变化的图像，若不考虑热损失，从图像可知甲放出了 J的热量。 【答案】热值 热传递 乙 【解析】[1]“284kJ/100g”表示100g牛奶完全释放的能量，与热值相似。因为热值表示1kg燃料完全燃烧放出的热量。 [2]改变内能的方法有做功和热传递。把凉牛奶放在热水中加热，牛奶与热水存在温度差，会发生热传递。故是通过热传递的方式来改变牛奶的内能。 [3]把凉牛奶放在热水中加热，凉牛奶吸热温度升高，热水放热温度降低，图中乙温度升高，表示牛奶温度变化图像；甲温度降低，表示水温度变化图像。 [4]由上分析，图中甲表示水温度变化图像，水的初温为80℃，热传递停止时水的末温为60℃。则热传递过程中甲（水）放出的热量为 【变式2】取5.6g酒精和5.6g花生米，点燃后分别对80g的水加热，直至充分燃烧。数据记录在表中，可见质量相等的酒精和花生米充分燃烧所放出的热量 （选填“相等”或“不相等”），所测的花生米的热值为 J/kg。 燃料 加热前的水温/℃ 加热后的水温/℃ 5.6g酒精 22 70 5.6g花生米 22 52 【答案】不相等 1.8×106 【解析】[1]相同质量的酒精和花生米完全燃烧放热，由表格数据可知，酒精完全燃烧放出的热量可以将水的温度升高48℃，花生米完全燃烧放出的热量可以将水的温度升高30℃，由Q放=Q吸=cmΔt可知，酒精燃烧放出的热量比花生米燃烧放出热量多，再由Q放=mq知，酒精的热值更大。 [2]80g的水吸收的热量Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/（kg•℃）×80×10-3kg×（52℃-22℃）=1.008×104J 由题意知，5.6g花生米完全燃烧放出的热量Q放=Q吸=1.008×104J 由Q放=mq知，花生米的热值 【变式3】一台单缸四冲程汽油机在300s内完全燃烧了100g汽油，此过程中，损失了的能量，汽油机飞轮转速为1200r/min，则该汽油机平均每个工作循环对外做功多少焦？（汽油的热值为） 【答案】500J 【解析】汽油完全燃烧释放的总能量Q放=mq=0.1kg×4.6×107J/kg=4.6×106J 已知损失的能量Q损=3.1×106J，则用来做有用功的能量 已知汽油机飞轮转速为1200r/min，则300s内飞轮转动的圈数n =1200r/min×5min=6000r 因为单缸四冲程汽油机一个工作循环内飞轮转2圈，对外做功1次，所以300s内对外做功的次数 则该汽油机平均每个工作循环对外做功 四、热机的效率 计算热机的效率是中考的一个热点，多数地区以选择题、填空题的形式考查学生的计算能力，但有时也会以综合题的形式考查，有较大难度。 这类题目应用的公式： 和 【典例7】小聪同学在家用天然气烧水，将质量为1.5kg的水在标准大气压下从20℃加热至沸腾。这个过程中水吸收的热量为 J；细心的小聪发现这段时间内家里只有烧水时使用了天然气，且天然气表示数从2025.115m3变为2025.145m3，则这段时间内烧水的热效率为 。[q天然气=4.2×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg·℃）] 【答案】5.04×105 40% 【解析】[1]水吸收的热量 [2] 天然气燃烧放出的热量 烧水的热效率 【典例8】氢气-汽油发动机采用氢气和汽油两种燃料工作，可进行自由切换，氢气和汽油的热值分别取。小华驾驶使用上述发动机的轿车沿平直公路从甲地至乙地，两地相距，出发时油箱内汽油的质量为。设氢气和汽油在气缸内均完全燃烧，轿车行驶中所受阻力恒定，发动机输出的能量全部用来驱动轿车行驶，全程分两个阶段，如图所示。 阶段一：轿车使用氢燃料从甲地出发，以的速度匀速行驶到达丙地，此过程中轿车牵引力的功率为，消耗了氢气。 阶段二：从丙地开始，由于氢气不足，小华切换汽油为燃料，轿车仍以的速度匀速行驶，此过程中发动机的效率为。 (1)求轿车行驶过程中受到的阻力； (2)在使用氢燃料的情况下，求轿车发动机的效率； (3)请通过计算说明小华最终能否到达乙地。 【答案】(1)800N (2)60% (3)能到达乙地 【解析】（1）已知车行驶的速度是，牵引力的功率为，可得牵引力为 由于轿车做匀速直线运动，受到的阻力与牵引力是一对平衡力，则阻力为 （2）消耗氢气放出的热量为 发动机输出的机械能 轿车发动机的效率 （3）根据题意可知，甲、丙两地之间的距离为 则丙、乙两地的距离为 由于轿车行驶中所受阻力恒定，且轿车做匀速直线运动，则牵引力大小不变，则丙、乙段路程需要输出的机械功为 第二阶段发动机效率为40%，则所需汽油提供的总热量为 则需要汽油的质量为 轿车油箱中汽油原有8kg，无损耗于第一阶段，故剩余汽油足够使用，因此能够到达乙地。 【变式1】如图甲所示的某国产摩托车的发动机是一台单缸四冲程汽油机，汽油机工作时的能量流向图如图乙所示，机械摩擦消耗10％，气缸散热消耗30％，废气带走35％，则完全燃烧20g汽油（热值为4.6×107J/kg）获得的机械能是 J。如果发动机转速为2400r/min，则发动机每秒钟对外做 次功。 【答案】2.3×105 20 【解析】[1]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，由图乙可知，输出有用机械能所占比例为 即该汽油机的效率为；20g汽油完全燃烧放出的热量为 汽油机获得的机械能为 [2]发动机转速为 即发动机飞轮每秒转40圈，由于飞轮每转动2圈，对外做功1次，则发动机每秒钟对外做功20次。 【变式2】如图，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。仅打开热水器，用温度计测得热水器进水管中自来水的水温为16℃，出水管的热水水温为56℃，放出50kg的热水后，从燃气表中看到天然气表示数由2365.19m3变为2365.69m3[，]求： (1)的天然气完全燃烧放出的热量为 J； (2)50kg的水吸收的热量； (3)热水器的加热效率； (4)出水管流出的热水与的自来水再次混合成适宜洗澡的的温水，若忽略散热，热水和自来水的质量之比应为 。 【答案】(1) (2) (3)40% (4)1:1 【解析】（1）天然气完全燃烧放出的热量 （2）水吸收的热量为 （3）热水器的实际效率为 （4）热水放出的热量 自来水吸收的热量 不计热量损失，所以 所以，热水和自来水的质量之比为。 答：（1）的天然气完全燃烧放出的热量为； （2）50kg的水吸收的热量为； （3）热水器的加热效率为40%； （4）热水和自来水的质量之比为1:1。 【变式3】表中是某轿车的一些技术参数，其中排气量是指发动机气缸的工作容积，一般情况下，发动机的排气量越大，功率越大。空燃比A/F（A：air-空气，F：fuel-燃料）是指气缸内空气和燃油的质量比。汽油的热值为，当该发动机以最大功率工作时，气缸内汽油和空气的混合密度为，请你完成以下问题：求： 车型 某品牌轿车 排气量 2L 最大功率 70kW 空燃比 14∶1 转速 2000r/min (1)1min内发动机做的功； (2)1min内燃料燃烧放出的热量； (3)发动机的效率。 【答案】(1)4.2×106J (2)2.76×107J (3)15.2% 【解析】（1）根据题意，发动机的最大功率 工作时间 1min内发动机做的功 （2）每做一次功，气缸内汽油和空气的总质量为 每做一次功，消耗的汽油质量为 每做一次功，汽油完全燃烧放出的热量为 汽油机的一个工作循环包含四个冲程，只有做功冲程对外做功，飞轮转两周。飞轮转速2000转/min，1min做功1000次，1min内汽油燃烧释放的热量为 （3）发动机的效率 【巩固训练】 1．家用汽车常用汽油机提供动力，以下有关说法正确的是（　　） A．行驶时扬起地面尘土，属于扩散现象 B．汽油机的冷却液温度越高，含有的热量越多 C．汽油机的气缸顶部有火花塞 D．汽油机的冷却液应选择比热容较小的物质 【答案】C 【解析】A．行驶时扬起地面尘土，是由于汽车行驶时带动空气流动，使尘土颗粒被吹起，属于机械运动，而不是由于分子无规则运动引起的扩散现象，故A错误； B．热量是过程量，不能用含有来描述，故B错误； C．汽油机的气缸顶部有火花塞，柴油机的气缸顶部有喷油嘴，故C正确； D．冷却液的作用是吸收并带走发动机的热量，比热容越大，单位质量的物质升高相同温度时吸收的热量越多，冷却效果越好。因此，汽油机的冷却液应选择比热容较大的物质，故D错误。 故选C。 2．（2025·湖南岳阳·一模）下列关于能量的转化和守恒的说法正确的是（     ） A．钻木取火是将内能转化为机械能 B．氢气燃烧是将化学能转化为内能 C．汽油机工作过程中，燃料完全燃烧放出的内能只有部分转化为机械能，剩下的能量凭空消失了 D．人们对太阳能的开发和利用说明能量可以凭空产生 【答案】B 【解析】A．钻木取火是克服摩擦做功，将机械能转化为内能，故A错误； B．氢气燃烧的过程中放出热量，是将化学能转化为内能，故B正确； C．汽油机工作过程中，燃料完全燃烧放出的内能只有部分转化为机械能，剩下的能量被机器吸收或散失到空气中，并不是凭空消失了，故C错误； D．人们对太阳能的开发和利用是将太阳能转化为电能或内能等，根据能量守恒定律，这些能量并不是凭空产生的，故D错误。 故选B。 3．（2025·山西晋城·三模）2025年1月13日，我国太原卫星发射中心使用捷龙三号运载火箭将微厘空间01组卫星发射升空。如图所示，在卫星随火箭加速升空的过程中（　　） A．火箭的燃料燃烧时，内能转化为化学能 B．以火箭为参照物，卫星是运动的 C．卫星的动能增大，重力势能减小，机械能不变 D．卫星的动能增大，重力势能增大，机械能增大 【答案】D 【解析】A．火箭的燃料燃烧时，放出热量，化学能转化为内能，故A不符合题意； B．以火箭为参照物，卫星的相对位置不变，是静止的，故B不符合题意； CD．卫星在随火箭加速升空的过程中，质量不变，高度和速度都增大，因此卫星的重力势能增大，动能增大，机械能增大。故C不符合题意，D符合题意。 故选D。 4．如图所示，2024年11月4日凌晨，神舟十八号载人飞船返回舱在接近地面时，先借助大气进行气动减速，再启动发动机通过反推作用进行动力减速，最终安全降落在东风着陆场预定区域。下列关于该过程的说法中正确的是（　　） A．反推动力减速过程中，返回舱的机械能增大 B．返回舱与大气摩擦将机械能转化成内能 C．发动机燃料燃烧时将内能转化为化学能 D．返回舱着陆前重力势能转化为动能，机械能保持不变 【答案】B 【解析】A．在反推动力减速过程中，返回舱的速度减小，质量不变，其动能减小。高度降低，重力势能减小。机械能是动能和势能的总和，则返回舱的机械能减小，故A错误； B．返回舱与大气摩擦，返回舱克服空气阻力做功，将机械能转化为内能，故B正确； C．发动机燃料燃烧时，将燃料的化学能转化为内能，故C错误； D．返回舱着陆前质量不变，高度降低，重力势能变小，速度减小，动能减小，此过程中重力势能没有转化为动能。机械能是动能和势能的总和，此过程中机械能要减小，故D错误。 故选B。 5．如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（　　） A．厚玻璃内的空气被压缩时，空气的内能减少 B．瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能增大 C．试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气的内能减少 D．汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能增大 【答案】C 【解析】A．图中厚玻璃内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气的内能增加，温度升高，故A错误； B．图中瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，空气的内能减小，温度降低，故B错误； C．图中试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减少，温度降低，故C正确； D．图中汽缸内的气体推动活塞向下运动时（即做功冲程），内能转化为机械能，气体的内能减少，故D错误。 故选C。 6．（2025·四川资阳·中考真题）大年三十，小明同学在家中帮厨，协助父母为家人烹饪一道高压锅炖排骨的美食。下列说法错误的是（　　） A．选择使用高压锅进行炖煮，是因为增大气压能够降低水的沸点，使排骨快速煮熟 B．排气阀排出的“白气”是排出的水蒸气液化形成的 C．气体推动高压锅排气阀跳动、旋转的过程中，锅内气体的内能转化为排气阀的机械能，与汽油机压缩冲程的能量转化方向正好相反 D．炖排骨的过程中，满屋飘香，说明分子在永不停息地做无规则运动 【答案】A 【解析】A．高压锅通过增大气压提高水的沸点，使水在更高温度下沸腾，从而加快炖煮速度，而非降低沸点，故A错误，A符合题意； B．“白气”是小水珠，是高温水蒸气遇冷液化形成，故B正确，B不符合题意； C．气体推动排气阀跳动时，内能转化为机械能；汽油机压缩冲程将机械能转化为内能，两者转化方向相反，故C正确，C不符合题意； D．香味扩散是分子无规则运动的结果，故D正确，D不符合题意。 故选A。 7．（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。 8．（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。 9．如图所示，青瓦是古建筑常用的建筑材料，制瓦工艺有上千年的历史。制瓦工艺分为成坯、晒制、高温烧制等诸多流程。下列说法正确的是（   ） A．晒制泥坯时，泥坯温度越高含有热量越多 B．高温烧制时，通过热传递的方式改变瓦片的内能 C．烧制青瓦时，燃料燃烧越充分其热值越大 D．在质地均匀的瓦上定型切割，瓦的密度变小 【答案】B 【解析】A．热量是一个过程量，只能说吸收（或者放出）了多少热量，不能说某物体含有多少热量，故A错误； B．高温烧制时，通过热传递的方法增加瓦片的内能，故B正确； C．燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料是否充分燃烧、质量都无关，故C错误； D．若在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的质量变小，体积变小，但砖的密度不会变化，故D错误。 故选B。 10．（多选）如图所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，做好后将它从不太陡的斜面滚下，会看到它从斜面上加速滚下，滚到水平面上后减速停止，然后又反向滚回到斜面上（　　） A．罐子在滚动过程中没有力对其做功 B．罐子滚动过程中第一次速度变为零时，橡皮筋的弹性势能最大 C．罐子在水平面上最终停止运动说明能量守恒定律不一定成立 D．罐子在斜面和水平面上来回滚动的过程中，机械能不守恒 【答案】BD 【解析】A．罐子在向下滚动的过程中，受到竖直向下的重力，所以重力做了功，同时，罐子在反向滚回前要克服橡皮筋的弹力做功，反向滚回过程，橡皮筋的弹力对罐子做功，故A不符合题意； B．罐子从斜面滚下时，重力势能转化为动能和弹性势能，在水平面滚动时，动能转化为弹性势能，当动能减小到0，即速度为0时，弹性势能最大。之后，反向滚回斜面，再次速度为零。故B符合题意； C．罐子在斜面与水平面间运动，最后在水平面停止的过程，机械能转化成内能，而不是机械能消失了，故C不符合题意； D．罐子在斜面和水平面上来回滚动的过程中，受到摩擦力，将部分机械能转化为其它形式的能，所以机械能不守恒，故D符合题意。 故选BD。 11．一台汽油机的转速为，则在内汽油机完成 个冲程，对外做功 次。在压缩冲程中，气体的温度升高，这是通过 的方式增加内能；为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这是通过 的方式减少汽缸内能。用水来冷却汽缸是因为水的 较大。 【答案】60 15 做功 热传递 比热容 【解析】[1][2]汽油机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功和排气四个冲程组成，一个工作循环活塞上下往复2次，曲轴转动2周，对外做功一次；汽油机的转速为，则1s飞轮转动30r，完成60个冲程，对外做功15次。 [3]在压缩冲程中，活塞压缩汽缸内的空气，即对空气做功，使得空气的内能增加，温度升高，这是通过做功的方式改变了汽缸内物质的内能。 [4]为了避免汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，即通过水吸收热量而使得汽缸温度降低，这是通过热传递的方式改变内能。 [5]因为水的比热容大，即相同质量的水和其他的液体相比较时，若都是升高相同的温度，水能吸收的热量最多，故用水冷却效果最好。 12．为制造压缩空气动力汽车，工程师将装有压缩空气的钢瓶与空气动力发动机连接，该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，如图所示。发动机对外做功的是 （选填“进气”或“排气”）冲程。若该发动机的转速为，则内发动机对外做功 次。 【答案】进气 20 【解析】[1]如图所示，进气冲程中压缩空气进入气缸，压缩空气对活塞做功，将内能转化为机械能，发动机对外做功。 [2]由题意和图示可知，该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，飞轮转一周，对外做功一次。若该发动机飞轮的转速为1200r/ min= 20r/s 则ls内发动机有20个工作循环，对外做功20次。 13．如图所示是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中①和②为楔块，③和④为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中，有以下说法： A．缓冲器的机械能守恒 B．摩擦力做功消耗机械能 C．垫板的动能全部转化为内能 D．弹簧的弹性势能全部转化为动能 从上面选项中选择正确说法 ，然后解释该结构工作的原理 。 【答案】B 缓冲器通过摩擦将部分动能转化为内能，还会储存部分弹性势能，再次向内能和动能转化 【解析】[1]A．通过克服摩擦力做功，系统的机械能向内能转化，故机械能减小，故A错误； B．通过克服摩擦力做功，系统的机械能向内能转化，故B正确； C．垫块的动能转化为弹性势能和内能，故C错误； D．弹簧的弹性势能转化为动能和内能，故D错误。 故选B。 [2]工作原理：缓冲器通过摩擦将部分动能转化为内能，还会储存部分弹性势能，再次向内能和动能转化。 14．汽车常用水冷却发动机是利用了水 的特性；完全燃烧0.1kg的汽油，如果释放的热量被质量为10kg，初温为20℃的水完全吸收，在一标准大气压下，可以使水的温度升高到 ℃。（，） 【答案】比热容大 100 【解析】因为水的比热容大，根据可知，相同质量的水和其他物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以人们用冷水冷却发动机。 完全燃烧0.1kg汽油放出的热量为 由题意， 由热量公式 ，水的温度升高 水的末温最高可达到 因为一标准大气压下，水的沸点为100℃，所以可以使水的温度升高到100℃。 15．某工地一台大型推土机推土时匀速推行，消耗了柴油，则柴油完全燃烧放出的热量为 J，若此柴油机的效率为40%，则推力做功为 J，柴油的质量减少，热值 （选填“变大”“变小”或“不变”）。（柴油的热值为） 【答案】 不变 【解析】[1]消耗柴油质量为m=100g=0.1kg 柴油热值q柴油＝4.3×107J/kg，则柴油完全燃烧放出的热量Q放=mq柴油=0.1kg×4.3×107J/kg=4.3×106J [2]若此柴油机的效率为40%，则推力做功为 [3]热值是燃料 的一种特性，与燃料的质量无关，柴油的质量减少，热值不变。 16．（2025·四川巴中·中考真题）土灶是我国古代劳动人民智慧的结晶，它通常以木柴、秸秆为燃料。目前，我市农村仍有使用土灶做饭的习惯。内部结构如图乙所示，木柴添加通道与烟囱相连，通风通道与木柴添加通道通过中间铁栅连通。某厂家根据土灶的结构设计了两款移动式土灶（如图丙和丁）。 (1)为使木柴充分燃烧，移动式土灶设计更合理的是 （选填“丙”或“丁”）。 (2)下列对土灶烟囱作用的说法不合理的一项是（    ） A．有利于可燃物充分燃烧 B．有利于冷热空气形成对流 C．有利于提高可燃物的热值 D．有利于排出气体和烟尘 (3)1kg干木柴在土灶中完全燃烧，可以让铁锅里2kg的水温度升高50℃，则土灶的烧水效率为 %。（） 【答案】(1)丁 (2)C (3)3.5 【解析】（1）在丁中有通风口，进入更多的空气，能使木柴充分燃烧，所以移动式土灶设计更合理的是丁 （2）土灶设计烟囱的作用是：烟囱有利于空气流通，为可燃物燃烧提供充足氧气，有利于充分燃烧；烟囱能使冷热空气形成对流，促进燃烧；有利于排出有害气体和烟尘。而燃料的热值是燃料本身的特性，只与燃料种类有关，烟囱不能提高燃料热值，故选C。 （3）干木柴放出的热量Q放=mq=1kg×1.2×107J/kg=1.2×107J 水吸收热量 则土灶的烧水效率 17．如图为四缸发动机的工作原理图：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功冲程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程。 排量 2.0L 输出功率 120kW 转速 6000r/min (1)发动机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将 能转化为 能。 (2)有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。 ①单缸排量V= L，该发动机工作时在5s内做功 J。 ②正常工作过程中，发动机中单缸每次做功W= J。 (3)在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p= Pa、（1L=10﹣3m3） 【答案】(1)内 机械 (2)0.5 6×105 600 (3)1.2×106 【解析】（1）[1][2]做功冲程中燃气内能转化为活塞机械能，再通过曲轴飞轮输出，使汽车运动。 （2）[1]由题可知，排量2.0L是四个汽缸工作容积总和，所以 [2][3]由题可知，转速； 单缸四冲程汽油机，一个工作循环，有四个冲程，飞轮转两圈，对外做功一次，该汽车是四缸，则每秒做功次数为，输出功率 所以1s内做功 所以5s做功为 每次做功（单缸一次做功冲程）能量： （3）由（2）可知单缸一次做功 ，单缸排量，所以 18．某同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时，选用了两只完全相同的酒精灯用完全相同的方式分别给质量都是0.2kg的沙子和水加热。他绘制的图像中表示沙子的温度随加热时间变化的图像是 （选填“a”“b”）已知酒精的热值，加热时酒精灯平均每2分钟消耗酒精。已知水的比热容，2分钟内沙子吸收的热量是 J；沙子的比热容是 ；2min后将沙子和水混合，不考虑热损耗，它们最终的温度是 （结果保留整数）。 【答案】a 66℃ 【解析】【小题1】[1]由题可知，两只相同酒精灯、相同方式加热，质量相同的沙子和水。因为水的比热容比沙子大，所以加热相同时间，水升温慢，沙子升温快。因此，温度随时间变化更陡的线是沙子，平缓的线是水，即a是表示温度时间图像。 [2][3]相同加热仪器，相同加热时间（2min），说明沙子和水吸收的热量相同，因此 由图a可知，加热2min沙子升高的温度 所以 即 [4]2min后将沙子和水混合，因为沙子温度高，水的温度低，所以热平衡（）后有 解得 19．如图所示，小明家更换了新的燃气灶，该燃气灶宣传能效为一级能效（热效率大于或等于63%），小明想用烧水来验证商家是否存在虚假宣传。已知壶内水的质量为2.5kg，水的初温为20℃。[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值为4×107J/m3] (1)求这壶水恰好烧开时需要吸收的热量。（当地气压为标准大气压） (2)对比前后的燃气表数值，小明得知这次烧水消耗了0.035m3的天然气，求这些天然气完全燃烧时释放的热量。 (3)求该燃气灶的热效率并判断商家是否存在虚假宣传。 【答案】(1) (2) (3)存在虚假宣传，过程见解析 【解析】（1）由题可知，水的质量为，比热容为，升温 则水吸收的热量为 （2）由题可知，天然气消耗体积，热值，则根据，可得天然气完全燃烧放出的热量 （3）由（1）（2）可得，该燃气灶的实际加热效率 由于60%小于宣传的63%，故商家存在虚假宣传。 20．一辆车以某速度在一段平直的公路上匀速行驶一段距离时，消耗汽油2kg，该汽油机的效率为30%，在这段行驶过程中受到的平均阻力为1×103N。[已知：汽油的热值为4.5×107J/kg，c水=4.2×103J/（kg·℃）]。求： (1)若其行驶的速度为20m/s，则该汽车发动机此时的功率为多少？ (2)消耗2kg汽油，有多少能量被发动机转化为有用功？ (3)假设该汽车在这次行驶过程中，发动机排出的废气带走的能量占汽油完全燃烧放出的热量的42%，若这些废气带走的能量全部被质量为200kg的水吸收，则水升高的温度是多少？（水未沸腾） 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）根据题意，汽车做匀速直线运动，处于平衡状态，受到的牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，则牵引力为 则该汽车发动机此时的功率为 （2）消耗2kg汽油，完全燃烧放出的热量为 该汽油机的效率为30%，发动机转化为的有用功为 （3）发动机排出的废气带走的能量占汽油完全燃烧放出的热量的42%，且废气带走的能量全部被水吸收，则水吸收的热量为 则水升高的温度是 21．五一期间，小明爸爸利用家中汽车进行了自驾旅游，小汽车以速度行驶了2h，从油量指示表上估计出消耗汽油约。汽油密度，汽油热值。小明从物理书上了解到汽油机的效率约为30%。求： (1)汽油完全燃烧放出的热量； (2)汽车发动机输出的有用功； (3)汽车匀速行驶过程中所受的阻力。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）汽车行驶消耗的汽油体积 消耗汽油的质量 则这些汽油完全燃烧所释放的热量 （2）小明从物理书上了解到汽油机的效率约为，则发动机输出的有用功 （3）汽车行驶的路程 由可知，汽车的牵引力 因汽车匀速行驶，处于平衡状态，所以汽车所受的阻力 22．“雪龙2号”是我国自主建造的第一艘极地科学考察破冰船，也是全球首艘具备船首和船尾双向破冰能力的考察船。“雪龙2号”的动力来源于柴电动力系统，最大功率为，每小时最大破冰航程为27km，柴电动力系统的效率约为30%。请计算： (1)“雪龙2号”以最大功率破冰时，每小时做多少功？ (2)“雪龙2号”以最大功率和最大航速沿直线破冰时的牵引力是多少N？ (3)“雪龙2号”以最大功率工作时，每小时消耗柴油的质量是多少kg？（柴油的热值q取） 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）“雪龙2号”以最大功率破冰时，每小时做功为 （2）“雪龙2号”以最大功率和最大航速沿直线破冰时的牵引力为 （3）“雪龙2号”以最大功率工作时，每小时柴油完全燃烧放出的热量为 则每小时消耗柴油的质量为 23．如图是我国自主研发的大型运输机，它的发动机是一种热机，航空煤油在燃烧，从喷口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力。若飞机在水平推力作用下，以的速度沿水平方向匀速航行，飞行时，总共燃烧航空煤油4800kg，（已知飞机发动机提供的机械功率是，航空煤油的热值）。则在这1h内： (1)航空油燃烧过程中把 能转化成 能； (2)航空煤油完全燃烧放出的热量是多少？ (3)该发动机的热机效率是多大？ 【答案】(1)化学 内 (2) (3) 【解析】（1）航空煤油作为燃料，其燃烧过程是一个化学反应，将储存在燃料分子中的化学能释放出来，转化为高温高压燃气的内能。 （2）航空煤油完全燃烧放出的热量为 （3）发动机做的有用功为 该发动机的热机效率是 24．2025年3月，我国新型055驱逐舰到达南太平洋指定海域开展演习。据网络信息显示，055驱逐舰使用的是燃气轮机动力系统，燃料是柴油，最大航速60km/h。求： (1)柴油燃烧过程中，其热值 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 (2)若055驱逐舰以36km/h的速度匀速航行时，动力推进系统的输出功率为4×107W，055驱逐舰受到的牵引力是多少？ (3)055驱逐舰以36km/h的速度匀速航行1小时，发动机热效率约达40%，消耗柴油多少kg？（柴油的热值为4×107J/kg） (4)若上述柴油完全燃烧放出热量的14%被水吸收，可使初温为25℃，质量为2×106kg的水，温度升高多少？[c水=4.2×103J/（kg•℃）] 【答案】(1)不变 (2)4×106N (3)9000kg (4)6℃ 【解析】【小题1】热值是燃料的一种特性，表示单位质量燃料完全燃烧时放出的热量，只与燃料的种类有关，与是否燃烧、燃烧程度、质量多少等无关。 【小题2】由题可知，动力推进系统的输出功率，055驱逐舰匀速行驶的速度 根据可得牵引力为 【小题3】根据可得，055驱逐舰以36km/h的速度匀速航行1小时的有用功为 所以由可得消耗的柴油完全燃烧释放的热量为 又由可得，消耗柴油的质量 【小题4】根据题意有水吸收的热量 根据可得，水升高的温度为 25．我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大载油量为10t，飞机使用的航空燃油热值为5×107J/kg，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见表： 速度v/（m/s） 100 200 300 400 500 阻力f/N 0.3×104 1.2×104 2.7×104 4.8×104 7.5×104 求： (1)飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是多少J？ (2)若燃油完全燃烧放出热量的84%被水吸收，则10t燃油完全燃烧可将多少水从20℃加热到70℃？ (3)已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是30%，若在飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是多少？ 【答案】(1)5×1011J (2)2×103t (3)2.0×103km 【解析】（1）飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是 （2）水吸收的热量 水的质量 （3）燃油转化为机械能的效率为30%，有用功为 查表得500m/s时阻力 由得最大航程 26．如图是近年来比亚迪汽车发布的一种新架构的汽车，该汽车动力平台“DM-i超级混动系统”将电动汽车驾驶平顺、动力足与燃油车补能快的优点进行了有机结合，有效地弥补了电动车充电补能慢的缺点。混合动力汽车的动力系统由汽油机、蓄电池组和电动机组成。汽车动力系统部分参数见表，当蓄电池组内储存的电能低于25%时，电动机不工作，动力系统自动切换到汽油机工作状态。经过测试当汽车在水平路面以的速度匀速行驶时，汽车所受阻力为。（汽油的热值取）求： 油箱容量 40L 蓄电池可存储的总电能 电动机的效率 80% 汽油机的效率 35% (1)汽油的质量为，其完全燃烧能够放出多少热量？ (2)纯电模式下（即汽车只由蓄电池组提供能量），充满电的蓄电池组最多能使汽车在水平路面上以的速度匀速行驶多少？ (3)提高燃油汽车的效率对节能减排有重大意义，每辆燃油汽车全年平均耗油，成都市2024年汽车的保有量已经超过600万辆，内燃机的效率平均值取29%。以600万辆汽车为计量标准，若能把内燃机的效率提高1%，同等条件下成都市全年可以因此节约多少燃油？ 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）汽油的质量为，其完全燃烧能够放出的热量为 （2）电动机输出的有用功为 汽车在水平路面上以的速度匀速行驶的路程为 （3）由于内燃机效率提高前后有用功是相同的，由可知 即 解得提高效率后消耗汽油的质量，每辆车每年节约燃油 600万辆车每年节约燃油 27．汽油机是很多汽车的动力源，又称汽油发动机，其输出功率和排量有关。排量又称工作容积，指活塞一个冲程中活塞在汽缸内通过的容积，如图乙所示，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（如果发动机有多个汽缸，所有汽缸“工作容积”之和称为排量）。通常汽车多用的汽油机是四缸，图甲所示汽车发动机的4个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别处于吸气、压缩和排气冲程，所以汽车发动机的一个完整工作循环包含有四个做功冲程。汽车吸气时，吸入的是汽油与空气的混合体。如下表为某一发动机的主要性能指标，空燃比指汽缸内空气和燃油的质量之比。如果这个发动机以下面表格中的最大功率工作1min，这个过程中发动机对外做功的次数为 次，发动机做功的效率为 （结果保留到百分数的整数位） 排量 2L 汽缸内汽油和空气混合气体的密度 发动机最大功率 100kW 最大功率时发动机转速 5000r/min 空燃比 13：1 汽油的热值 【答案】10000 26％ 【解析】[1]由题意可知，发动机在最大功率时转速 5000 r/min。对于该四缸发动机，“在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功”，即飞轮每转动一周，有2个汽缸对外做功；因此，发动机工作1min对外做功的次数为 在1min内，发动机对外做功的次数为10000次。 [2]发动机在1min内对外做的有用功 对于四冲程发动机，飞轮转2周完成一个工作循环，吸入一次混合气体，吸入气体的体积等于发动机的排量，1min内吸入混合气体的总体积为 1min内吸入混合气体的总质量为 已知空燃比为13:1，混合气体中燃料的质量即为1min内消耗汽油的质量 1min内燃料完全燃烧放出的总热量为 发动机的效率 28．阅读短文，回答问题。 科学家在四冲程发动机的基础上发明了“六冲程引擎”发动机。这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入气缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力，第六冲程让水蒸气排放到冷凝器，变成可再次注入气缸的水。“六冲程引擎”发动机的优点是环保、效率高，“六冲程引擎”发动机比传统四冲程发动机效率可提高40%，在一定程度上能够缓解如今由于能源供应短缺而导致的能源危机。 (1)汽油机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将内能转化为 能； (2)若汽车发动机以恒定功率输出，在爬坡的时候减慢车速，目的是 ； (3)一台单缸四冲程汽油机的曲轴转速是1200r/min，若每次做功为500J，则汽油机的功率为 W； (4)测试人员驾驶该车在平直公路上匀速直线行驶0.25h，观察仪表盘，发现这段时间内汽车消耗燃油2kg，车速为50km/h，若这些燃油完全燃烧，则放出的热量为 J（燃油的热值为）； (5)“六冲程引擎”发动机第五冲程相当于四冲程汽油机的 冲程；如果这种单缸六冲程内燃机飞轮转速是3600r/min，则该汽油机每秒钟对外做功 次。 【答案】(1)机械 (2)增大牵引力 (3)5000 (4)9.2×107 (5)做功 40 【解析】（1）汽油机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，消耗燃气的内能，得到活塞的机械能，因此是将内能转化为机械能。 （2）因为发动机的功率为 即功率一定时，降低速度是为了增大牵引力。 （3）一台单缸四冲程汽油机正常工作时的转速为 因为汽油机的一个工作循环中飞轮转2圈，对外做功一次，所以汽油机1s可以做功的次数 1s内汽油机做的功W=500J×10=5000J 则该汽油机的功率为 （4）若这些燃油完全燃烧，则放出的热量为 （5）[1]由题意可知，六冲程引擎中的第五冲程，是水变为水蒸气推动活塞做功，从而为汽车提供动力，所以相当于四冲程内燃机的做功冲程。 [2]由题意可知，单缸六冲程内燃机飞轮转速为 由题意可知，四冲程内燃机完成一个工作循环，飞轮转2圈，对外做功1次。六冲程发动机在四冲程基础上增加了两个冲程，故完成一个工作循环飞轮转3圈；其中，常规做功冲程和第五冲程均对外做功，故一个工作循环对外做功2次，完成一个工作循环飞轮转3r，对外做功2次，所以飞轮转速是时，飞轮每秒转动60转，因此每秒完成的工作循环个数为 因为一个工作循环对外做功2次，所以对外做功的次数为 即该汽油机每秒对外做功40次。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十四章 内能的利用 章末复习 目 录 【学习目标】 1 【思维导图】 4 【知识梳理】 5 一、能量的转化和守恒 5 二、热机 5 三、热机的效率 6 【重、难点突破】 6 一、热机的工作过程 6 二、能量转化和守恒问题 8 三、热值与热量的计算 11 四、热机的效率 13 【巩固训练】 17 【学习目标】 （一）学习目标 核心素养 具体目标内容 物理观念：建立 “能量守恒”“内能利用” 的系统认知，形成 “概念 — 原理 — 应用” 的知识框架； 科学思维：通过对比汽油机与柴油机、分析四冲程能量转化，培养分类归纳、逻辑推理能力。 1.能准确复述能量守恒定律的内容，说明永动机不能制成的原因；能列举生活中能量转化/转移的实例。 2.说出热机的定义和工作原理，列举常见热机类型；描述内燃机四冲程的工作过程，明确一个工作循环的特点，区分压缩冲程和做功冲程的能量转化；对比汽油机与柴油机的核心差异。 3.复述燃料热值的定义、单位，明确其特性； 熟记热值计算公式和热机效率公式，理解公式中各物理量的含义；列举提高热机效率的途径。 科学探究：通过分析实例、进行计算，提升 “从现象提炼规律、用规律解决问题” 的实践能力； 应用能力：将热机效率知识转化为 “解释生活现象、解决实际计算问题” 的工具。 1.给定生活场景，能分析其中的能量转化过程；观察内燃机四冲程示意图，能判断冲程类型、气门状态、活塞运动方向及能量转化；能根据题目信息区分汽油机和柴油机。 2.能根据热值公式计算不同状态燃料完全燃烧放出的热量；能运用热机效率公式进行简单计算；结合热量计算，解决“燃料燃烧加热物体”的综合问题。 3.能用能量守恒定律解释“秋千越摆越低”“汽车发动机发热”等现象；能说明“使燃料充分燃烧”“减少摩擦”等措施为何能提高热机效率。 科学态度：建立 “遵循科学规律办事” 的认知，摒弃违背能量守恒的错误想法； 社会责任：体会物理知识在能源利用中的作用，树立 “节能低碳” 的生活理念。 1.通过了解永动机的不可行性，认识科学规律的客观性，养成“尊重科学、实事求是”的态度；结合热机效率较低的现状，树立“节能降耗、保护环境”的社会责任意识，理解提高热机效率的现实意义。 2.思考“如何进一步提高热机效率”，初步培养创新思维；关注新能源汽车的发展，认识传统热机的局限性，形成“绿色能源”的发展观念。 （二）重点难点 1.重点 （1）能量守恒定律的内容及应用； （2）内燃机四冲程的工作过程、能量转化及循环特点； （3）汽油机与柴油机的差异； （4）热值的定义、特性及计算公式； （5）热机效率的概念、公式及提高途径。 2.难点 （1）内燃机四冲程的动态分析； （2）能量转化的复杂场景分析； （3）热机效率的综合计算； （4）从能量守恒角度解释“看似能量减少”的现象。 【思维导图】 【知识梳理】 一、能量的转化和守恒 1.自然界的各种形式的能量都能相互 或 ； 2.能量守恒的内容： 。 3.永动机不能制成的原因： 。 4.适用范围：适用于自然界中所有的变化过程。 二、热机 1.定义：利用 做功的机器，工作过程中，把 能转化为 能。 2.基本原理：燃料的 能通过 转化为 能，又通过做功把 能转化为 能。 3.分类：常见热机有蒸汽机、 、汽轮机、 等。 4.内燃机 （1）定义：燃料直接在发动机 内燃烧产生动力的热机。 （2）分类：常见的有 和 。 （3）内燃机一个工作循环由四个冲程组成： 冲程、 冲程、 冲程、 冲程。其中，每完成一个工作循环，活塞往复 次，飞轮转动 周，对外做功 次，只有 冲程和 冲程有能量转化， 冲程实现内能向机械能的转化，其它三个冲程依靠 的惯性完成。 （4）汽油机和柴油机 ①构造：汽油机顶部有 ；柴油机顶部有 。 ②吸气冲程：汽油机吸入 ；柴油机吸入 。 ③压缩冲程：柴油机的压缩程度比汽油机 （高/低）。 ④做功冲程：汽油机 ；柴油机 ，都是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能。 ⑤点火方式：汽油机为 ；柴油机为 。 ⑥做功功率：汽油机较 ；柴油机较 （均选填高/低）。 三、热机的效率 1.热值 （1）定义： 。 （2）单位： 或 。 （3）特性：热值只与燃料的 有关，与燃料的质量、是否 无关。 （4）计算公式：①固体、液体燃料完全燃烧放出的热量 ； ②气体燃料完全燃烧放出的热量 。 2.热机的效率 （1）概念：用来 的那部分能量与燃料 放出的热能量之比。 （2）公式：①热机 ；②锅炉 。 （3）提高热机效率的途径： ①提高燃料的 ；②减少燃料的各种能量损失。 【重、难点突破】 一、热机的工作过程 中考考查本知识点的命题形式一般以填空题、选择题为主，热机的结构、工作原理、工作过程分析是考查的落脚点，试题难度不大。 热机冲程的识别及能量的转化是中考的高频考点 1.两看识别四冲程：一看气门；二看活塞的运动方向。 2.能量转化的两个冲程：压缩冲程——机械能转化为内能；做功冲程——内能转化为机械能。 3.汽油机做功冲程的识别：该过程开始时，顶部的火花塞点火。 【典例1】如图是汽油机两个冲程示意图，甲是 冲程；若该汽油机飞轮转速是3600r/min，则每秒燃气对外做功 次。 【典例2】二氧化碳（）爆破技术是现代工程建设中非常环保的技术。起爆前高压泵将压缩成高压气体，液化后输入爆破筒内。如图所示，爆破时电加热管发热，使筒内的液态迅速汽化，形成的高压气体从泄气孔中喷出，实施爆破。以下汽油机在四个冲程中的能量转化情况与爆破过程中情况相同的是（    ） A． B． C． D． 【变式1】光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图所示，密闭气室中在光照下分解，使气室气压增大，推动活塞右移活塞右移过程相当于汽油机的（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【变式2】如图所示，是某单缸四冲程汽油机的某一冲程示意图，它表示的是 冲程；该冲程中将 能转化为 能；若该汽油机飞轮转速为3600r/min，则汽油机1s内对外做功 次。 【变式3】如图所示，小明将气球吹大后，让气球自行飞出，若及时捡拾起气球，将会感觉到气球球身的温度和原来相比 （选填“变高”“变低”或“没有变化”），此过程发生的能量转化与 （选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）图中的能量转化是一致的。1min内汽油机完成2400个工作循环，对外做功 次，飞轮的转速为 r/s。 二、能量转化和守恒问题 能量的转化和守恒的知识是中考的热门考点，能量的转化和转移实例分析是常见的命题形式，填空题、选择题是常见的题型，试题难度不大。 运用能量守恒定律分析、判断生活现象中的能量转移和转化的实例是中考的热点。 1.明确对象：在分析能量转移和转化的过程中，要明确研究的对象和所研究的过程，并分析物体的起始状态和最终状态时所具有的能量形式。 2.能量转移和转化的过程中，需要注意能量是守恒的。 3.两个实质：能量的转化实质是能量的形式发生了改变；能量的转移的实质是能量的形式没有发生变化，能量的载体发生了变化。 【典例3】如图所示，这是小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法正确的是（　　） A．小球上升阶段将重力势能转化为动能 B．在此过程中小球的机械能是保持不变的 C．在小球的运动过程中，有一部分机械能转化成了内能 D．小球弹起的高度越来越小，说明在此过程中能量不守恒 【典例4】同学们发现我校路边出现了一种风光互补式路灯（如图所示），该路灯装有风力和太阳能发电装置。白天该路灯将获得的电能储存在蓄电池内，夜间蓄电池对灯泡供电。关于该路灯，下面说法不正确的是（   ） A．太阳能发电装置是将太阳能转化为电能 B．白天，对蓄电池充电是将电能转化为化学能 C．小风扇是风力发电机，将电能转化为机械能 D．蓄电池在夜晚放电时，将化学能转化为电能。 【变式1】巴黎奥运会中国队全红婵成功卫冕冠军。如图为全红婵跳水过程的轨迹示意图，下列说法正确的是（　　） A．A到B的过程中，动能逐渐减小 B．B点时，动能全部转化为重力势能 C．B点到C点的过程中，机械能逐渐增大 D．由于存在空气阻力，跳水过程中的能量转化不遵守能量守恒定律 【变式2】2024年6月25日，嫦娥六号返回器准确着陆于内蒙古四子王旗，并带回1935.3g月壤，探月工程嫦娥六号任务取得圆满成功。为了防止返回器被高温损坏，科学家们采取了高速半弹道跳跃式再入返回技术，让返回器像“打水漂”一样返回地球，如图所示。在返回过程中，下列说法中正确的是（　　） A．返回器通过与大气摩擦做功，将部分机械能转化为内能 B．返回器通过重力做功，将部分机械能转化为大气的内能 C．返回器通过热传递，将部分机械能转化为返回器的内能 D．返回器的机械能守恒 【变式3】（多选）如图所示，不同形式的能量可以在一定条件下相互转化，图中已知三种形式的能量和两个实例，小宇同学又进行了一系列的补充，其中你认为正确的是（　　） A．的能量形式是内能 B．④的过程能反映电风扇工作时的能量转化 C．⑤的过程能反映火箭升空时的能量转化 D．②的过程能反映植物进行光合作用时的能量转化 三、热值与热量的计算 中考试题单独考查燃料燃烧放热的计算可能性不大，一般会将燃料燃烧的计算与物体吸放热的计算综合在一起。 这类计算主要涉及的公式： 1.燃料燃烧放出的热量及变形式 （1）求放出的热量：或 （2）求需要燃烧的燃料：或 （3）求燃料的热值：或 2.物体吸放热的公式 （1）吸热公式： （2）放热公式： 【典例5】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、乙燃料的比热容之比为1∶1 B．甲、乙热值之比为3∶2 C．甲、乙温度都降低1℃，甲、乙放热一样多 D．相同质量的甲、乙燃料完全燃烧，甲放出的热量比乙的多 【典例6】（多选）抽水蓄能电站是为了解决电网高峰、低谷之间供需矛盾而产生的，是间接储存电能的一种方式。在下半夜用电低谷时，它利用过剩的电力驱动水泵，将水从下水库抽到上水库储存起来，次日白天和前半夜用电高峰时，再将水放出发电，并流入下水库，其工作原理如图所示。有关抽水蓄能电站的判断正确的是（　　） A．从构造上看，抽水蓄能电站是连通器 B．上水库水底到下水库的水面距离至少得10.34m C．发电机之所以能工作是水的重力做了功，将机械能转化为电能 D．蓄能电站某天发电量6.0×106kW•h，这些能量至少需要燃烧热值为3.0×107J/kg的煤炭7.2×105kg 【变式1】牛奶上标有能量大约“284kJ/100g”，其中“能量”的含义跟 （填“内能”“热量”或“热值”）相似。冬天把凉牛奶放在热水中加热，这是通过 方式来改变牛奶内能的。经过一段较长时间，它们的温度随时间变化的图像如图所示。已知牛奶的质量与热水相同均为2kg，则其中 （选填“甲”或“乙”）表示牛奶温度变化的图像，若不考虑热损失，从图像可知甲放出了 J的热量。 【变式2】取5.6g酒精和5.6g花生米，点燃后分别对80g的水加热，直至充分燃烧。数据记录在表中，可见质量相等的酒精和花生米充分燃烧所放出的热量 （选填“相等”或“不相等”），所测的花生米的热值为 J/kg。 燃料 加热前的水温/℃ 加热后的水温/℃ 5.6g酒精 22 70 5.6g花生米 22 52 【变式3】一台单缸四冲程汽油机在300s内完全燃烧了100g汽油，此过程中，损失了的能量，汽油机飞轮转速为1200r/min，则该汽油机平均每个工作循环对外做功多少焦？（汽油的热值为） 四、热机的效率 计算热机的效率是中考的一个热点，多数地区以选择题、填空题的形式考查学生的计算能力，但有时也会以综合题的形式考查，有较大难度。 这类题目应用的公式： 和 【典例7】小聪同学在家用天然气烧水，将质量为1.5kg的水在标准大气压下从20℃加热至沸腾。这个过程中水吸收的热量为 J；细心的小聪发现这段时间内家里只有烧水时使用了天然气，且天然气表示数从2025.115m3变为2025.145m3，则这段时间内烧水的热效率为 。[q天然气=4.2×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg·℃）] 【典例8】氢气-汽油发动机采用氢气和汽油两种燃料工作，可进行自由切换，氢气和汽油的热值分别取。小华驾驶使用上述发动机的轿车沿平直公路从甲地至乙地，两地相距，出发时油箱内汽油的质量为。设氢气和汽油在气缸内均完全燃烧，轿车行驶中所受阻力恒定，发动机输出的能量全部用来驱动轿车行驶，全程分两个阶段，如图所示。 阶段一：轿车使用氢燃料从甲地出发，以的速度匀速行驶到达丙地，此过程中轿车牵引力的功率为，消耗了氢气。 阶段二：从丙地开始，由于氢气不足，小华切换汽油为燃料，轿车仍以的速度匀速行驶，此过程中发动机的效率为。 (1)求轿车行驶过程中受到的阻力； (2)在使用氢燃料的情况下，求轿车发动机的效率； (3)请通过计算说明小华最终能否到达乙地。 【变式1】如图甲所示的某国产摩托车的发动机是一台单缸四冲程汽油机，汽油机工作时的能量流向图如图乙所示，机械摩擦消耗10％，气缸散热消耗30％，废气带走35％，则完全燃烧20g汽油（热值为4.6×107J/kg）获得的机械能是 J。如果发动机转速为2400r/min，则发动机每秒钟对外做 次功。 【变式2】如图，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。仅打开热水器，用温度计测得热水器进水管中自来水的水温为16℃，出水管的热水水温为56℃，放出50kg的热水后，从燃气表中看到天然气表示数由2365.19m3变为2365.69m3[，]求： (1)的天然气完全燃烧放出的热量为 J； (2)50kg的水吸收的热量； (3)热水器的加热效率； (4)出水管流出的热水与的自来水再次混合成适宜洗澡的的温水，若忽略散热，热水和自来水的质量之比应为 。 【变式3】表中是某轿车的一些技术参数，其中排气量是指发动机气缸的工作容积，一般情况下，发动机的排气量越大，功率越大。空燃比A/F（A：air-空气，F：fuel-燃料）是指气缸内空气和燃油的质量比。汽油的热值为，当该发动机以最大功率工作时，气缸内汽油和空气的混合密度为，请你完成以下问题：求： 车型 某品牌轿车 排气量 2L 最大功率 70kW 空燃比 14∶1 转速 2000r/min (1)1min内发动机做的功； (2)1min内燃料燃烧放出的热量； (3)发动机的效率。 【巩固训练】 1．家用汽车常用汽油机提供动力，以下有关说法正确的是（　　） A．行驶时扬起地面尘土，属于扩散现象 B．汽油机的冷却液温度越高，含有的热量越多 C．汽油机的气缸顶部有火花塞 D．汽油机的冷却液应选择比热容较小的物质 2．（2025·湖南岳阳·一模）下列关于能量的转化和守恒的说法正确的是（     ） A．钻木取火是将内能转化为机械能 B．氢气燃烧是将化学能转化为内能 C．汽油机工作过程中，燃料完全燃烧放出的内能只有部分转化为机械能，剩下的能量凭空消失了 D．人们对太阳能的开发和利用说明能量可以凭空产生 3．（2025·山西晋城·三模）2025年1月13日，我国太原卫星发射中心使用捷龙三号运载火箭将微厘空间01组卫星发射升空。如图所示，在卫星随火箭加速升空的过程中（　　） A．火箭的燃料燃烧时，内能转化为化学能 B．以火箭为参照物，卫星是运动的 C．卫星的动能增大，重力势能减小，机械能不变 D．卫星的动能增大，重力势能增大，机械能增大 4．如图所示，2024年11月4日凌晨，神舟十八号载人飞船返回舱在接近地面时，先借助大气进行气动减速，再启动发动机通过反推作用进行动力减速，最终安全降落在东风着陆场预定区域。下列关于该过程的说法中正确的是（　　） A．反推动力减速过程中，返回舱的机械能增大 B．返回舱与大气摩擦将机械能转化成内能 C．发动机燃料燃烧时将内能转化为化学能 D．返回舱着陆前重力势能转化为动能，机械能保持不变 5．如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（　　） A．厚玻璃内的空气被压缩时，空气的内能减少 B．瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能增大 C．试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气的内能减少 D．汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能增大 6．（2025·四川资阳·中考真题）大年三十，小明同学在家中帮厨，协助父母为家人烹饪一道高压锅炖排骨的美食。下列说法错误的是（　　） A．选择使用高压锅进行炖煮，是因为增大气压能够降低水的沸点，使排骨快速煮熟 B．排气阀排出的“白气”是排出的水蒸气液化形成的 C．气体推动高压锅排气阀跳动、旋转的过程中，锅内气体的内能转化为排气阀的机械能，与汽油机压缩冲程的能量转化方向正好相反 D．炖排骨的过程中，满屋飘香，说明分子在永不停息地做无规则运动 7．（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 8．（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 9．如图所示，青瓦是古建筑常用的建筑材料，制瓦工艺有上千年的历史。制瓦工艺分为成坯、晒制、高温烧制等诸多流程。下列说法正确的是（   ） A．晒制泥坯时，泥坯温度越高含有热量越多 B．高温烧制时，通过热传递的方式改变瓦片的内能 C．烧制青瓦时，燃料燃烧越充分其热值越大 D．在质地均匀的瓦上定型切割，瓦的密度变小 10．（多选）如图所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，做好后将它从不太陡的斜面滚下，会看到它从斜面上加速滚下，滚到水平面上后减速停止，然后又反向滚回到斜面上（　　） A．罐子在滚动过程中没有力对其做功 B．罐子滚动过程中第一次速度变为零时，橡皮筋的弹性势能最大 C．罐子在水平面上最终停止运动说明能量守恒定律不一定成立 D．罐子在斜面和水平面上来回滚动的过程中，机械能不守恒 11．一台汽油机的转速为，则在内汽油机完成 个冲程，对外做功 次。在压缩冲程中，气体的温度升高，这是通过 的方式增加内能；为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这是通过 的方式减少汽缸内能。用水来冷却汽缸是因为水的 较大。 12．为制造压缩空气动力汽车，工程师将装有压缩空气的钢瓶与空气动力发动机连接，该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，如图所示。发动机对外做功的是 （选填“进气”或“排气”）冲程。若该发动机的转速为，则内发动机对外做功 次。 13．如图所示是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中①和②为楔块，③和④为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中，有以下说法： A．缓冲器的机械能守恒 B．摩擦力做功消耗机械能 C．垫板的动能全部转化为内能 D．弹簧的弹性势能全部转化为动能 从上面选项中选择正确说法 ，然后解释该结构工作的原理 。 14．汽车常用水冷却发动机是利用了水 的特性；完全燃烧0.1kg的汽油，如果释放的热量被质量为10kg，初温为20℃的水完全吸收，在一标准大气压下，可以使水的温度升高到 ℃。（，） 15．某工地一台大型推土机推土时匀速推行，消耗了柴油，则柴油完全燃烧放出的热量为 J，若此柴油机的效率为40%，则推力做功为 J，柴油的质量减少，热值 （选填“变大”“变小”或“不变”）。（柴油的热值为） 16．（2025·四川巴中·中考真题）土灶是我国古代劳动人民智慧的结晶，它通常以木柴、秸秆为燃料。目前，我市农村仍有使用土灶做饭的习惯。内部结构如图乙所示，木柴添加通道与烟囱相连，通风通道与木柴添加通道通过中间铁栅连通。某厂家根据土灶的结构设计了两款移动式土灶（如图丙和丁）。 (1)为使木柴充分燃烧，移动式土灶设计更合理的是 （选填“丙”或“丁”）。 (2)下列对土灶烟囱作用的说法不合理的一项是（    ） A．有利于可燃物充分燃烧 B．有利于冷热空气形成对流 C．有利于提高可燃物的热值 D．有利于排出气体和烟尘 (3)1kg干木柴在土灶中完全燃烧，可以让铁锅里2kg的水温度升高50℃，则土灶的烧水效率为 %。（） 17．如图为四缸发动机的工作原理图：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功冲程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程。 排量 2.0L 输出功率 120kW 转速 6000r/min (1)发动机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将 能转化为 能。 (2)有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。 ①单缸排量V= L，该发动机工作时在5s内做功 J。 ②正常工作过程中，发动机中单缸每次做功W= J。 (3)在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p= Pa、（1L=10﹣3m3） 18．某同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时，选用了两只完全相同的酒精灯用完全相同的方式分别给质量都是0.2kg的沙子和水加热。他绘制的图像中表示沙子的温度随加热时间变化的图像是 （选填“a”“b”）已知酒精的热值，加热时酒精灯平均每2分钟消耗酒精。已知水的比热容，2分钟内沙子吸收的热量是 J；沙子的比热容是 ；2min后将沙子和水混合，不考虑热损耗，它们最终的温度是 （结果保留整数）。 19．如图所示，小明家更换了新的燃气灶，该燃气灶宣传能效为一级能效（热效率大于或等于63%），小明想用烧水来验证商家是否存在虚假宣传。已知壶内水的质量为2.5kg，水的初温为20℃。[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值为4×107J/m3] (1)求这壶水恰好烧开时需要吸收的热量。（当地气压为标准大气压） (2)对比前后的燃气表数值，小明得知这次烧水消耗了0.035m3的天然气，求这些天然气完全燃烧时释放的热量。 (3)求该燃气灶的热效率并判断商家是否存在虚假宣传。 20．一辆车以某速度在一段平直的公路上匀速行驶一段距离时，消耗汽油2kg，该汽油机的效率为30%，在这段行驶过程中受到的平均阻力为1×103N。[已知：汽油的热值为4.5×107J/kg，c水=4.2×103J/（kg·℃）]。求： (1)若其行驶的速度为20m/s，则该汽车发动机此时的功率为多少？ (2)消耗2kg汽油，有多少能量被发动机转化为有用功？ (3)假设该汽车在这次行驶过程中，发动机排出的废气带走的能量占汽油完全燃烧放出的热量的42%，若这些废气带走的能量全部被质量为200kg的水吸收，则水升高的温度是多少？（水未沸腾） 21．五一期间，小明爸爸利用家中汽车进行了自驾旅游，小汽车以速度行驶了2h，从油量指示表上估计出消耗汽油约。汽油密度，汽油热值。小明从物理书上了解到汽油机的效率约为30%。求： (1)汽油完全燃烧放出的热量； (2)汽车发动机输出的有用功； (3)汽车匀速行驶过程中所受的阻力。 22．“雪龙2号”是我国自主建造的第一艘极地科学考察破冰船，也是全球首艘具备船首和船尾双向破冰能力的考察船。“雪龙2号”的动力来源于柴电动力系统，最大功率为，每小时最大破冰航程为27km，柴电动力系统的效率约为30%。请计算： (1)“雪龙2号”以最大功率破冰时，每小时做多少功？ (2)“雪龙2号”以最大功率和最大航速沿直线破冰时的牵引力是多少N？ (3)“雪龙2号”以最大功率工作时，每小时消耗柴油的质量是多少kg？（柴油的热值q取） 23．如图是我国自主研发的大型运输机，它的发动机是一种热机，航空煤油在燃烧，从喷口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力。若飞机在水平推力作用下，以的速度沿水平方向匀速航行，飞行时，总共燃烧航空煤油4800kg，（已知飞机发动机提供的机械功率是，航空煤油的热值）。则在这1h内： (1)航空油燃烧过程中把 能转化成 能； (2)航空煤油完全燃烧放出的热量是多少？ (3)该发动机的热机效率是多大？ 24．2025年3月，我国新型055驱逐舰到达南太平洋指定海域开展演习。据网络信息显示，055驱逐舰使用的是燃气轮机动力系统，燃料是柴油，最大航速60km/h。求： (1)柴油燃烧过程中，其热值 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 (2)若055驱逐舰以36km/h的速度匀速航行时，动力推进系统的输出功率为4×107W，055驱逐舰受到的牵引力是多少？ (3)055驱逐舰以36km/h的速度匀速航行1小时，发动机热效率约达40%，消耗柴油多少kg？（柴油的热值为4×107J/kg） (4)若上述柴油完全燃烧放出热量的14%被水吸收，可使初温为25℃，质量为2×106kg的水，温度升高多少？[c水=4.2×103J/（kg•℃）] 25．我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大载油量为10t，飞机使用的航空燃油热值为5×107J/kg，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见表： 速度v/（m/s） 100 200 300 400 500 阻力f/N 0.3×104 1.2×104 2.7×104 4.8×104 7.5×104 求： (1)飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是多少J？ (2)若燃油完全燃烧放出热量的84%被水吸收，则10t燃油完全燃烧可将多少水从20℃加热到70℃？ (3)已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是30%，若在飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是多少？ 26．如图是近年来比亚迪汽车发布的一种新架构的汽车，该汽车动力平台“DM-i超级混动系统”将电动汽车驾驶平顺、动力足与燃油车补能快的优点进行了有机结合，有效地弥补了电动车充电补能慢的缺点。混合动力汽车的动力系统由汽油机、蓄电池组和电动机组成。汽车动力系统部分参数见表，当蓄电池组内储存的电能低于25%时，电动机不工作，动力系统自动切换到汽油机工作状态。经过测试当汽车在水平路面以的速度匀速行驶时，汽车所受阻力为。（汽油的热值取）求： 油箱容量 40L 蓄电池可存储的总电能 电动机的效率 80% 汽油机的效率 35% (1)汽油的质量为，其完全燃烧能够放出多少热量？ (2)纯电模式下（即汽车只由蓄电池组提供能量），充满电的蓄电池组最多能使汽车在水平路面上以的速度匀速行驶多少？ (3)提高燃油汽车的效率对节能减排有重大意义，每辆燃油汽车全年平均耗油，成都市2024年汽车的保有量已经超过600万辆，内燃机的效率平均值取29%。以600万辆汽车为计量标准，若能把内燃机的效率提高1%，同等条件下成都市全年可以因此节约多少燃油？ 27．汽油机是很多汽车的动力源，又称汽油发动机，其输出功率和排量有关。排量又称工作容积，指活塞一个冲程中活塞在汽缸内通过的容积，如图乙所示，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（如果发动机有多个汽缸，所有汽缸“工作容积”之和称为排量）。通常汽车多用的汽油机是四缸，图甲所示汽车发动机的4个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别处于吸气、压缩和排气冲程，所以汽车发动机的一个完整工作循环包含有四个做功冲程。汽车吸气时，吸入的是汽油与空气的混合体。如下表为某一发动机的主要性能指标，空燃比指汽缸内空气和燃油的质量之比。如果这个发动机以下面表格中的最大功率工作1min，这个过程中发动机对外做功的次数为 次，发动机做功的效率为 （结果保留到百分数的整数位） 排量 2L 汽缸内汽油和空气混合气体的密度 发动机最大功率 100kW 最大功率时发动机转速 5000r/min 空燃比 13：1 汽油的热值 28．阅读短文，回答问题。 科学家在四冲程发动机的基础上发明了“六冲程引擎”发动机。这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入气缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力，第六冲程让水蒸气排放到冷凝器，变成可再次注入气缸的水。“六冲程引擎”发动机的优点是环保、效率高，“六冲程引擎”发动机比传统四冲程发动机效率可提高40%，在一定程度上能够缓解如今由于能源供应短缺而导致的能源危机。 (1)汽油机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将内能转化为 能； (2)若汽车发动机以恒定功率输出，在爬坡的时候减慢车速，目的是 ； (3)一台单缸四冲程汽油机的曲轴转速是1200r/min，若每次做功为500J，则汽油机的功率为 W； (4)测试人员驾驶该车在平直公路上匀速直线行驶0.25h，观察仪表盘，发现这段时间内汽车消耗燃油2kg，车速为50km/h，若这些燃油完全燃烧，则放出的热量为 J（燃油的热值为）； (5)“六冲程引擎”发动机第五冲程相当于四冲程汽油机的 冲程；如果这种单缸六冲程内燃机飞轮转速是3600r/min，则该汽油机每秒钟对外做功 次。 / 学科网（北京）股份有限公司 $