专题14 内能的利用 讲义 ——2026年中考物理一轮复习一遍过

该初中物理中考复习讲义聚焦“内能的利用”专题，覆盖中考核心考点，包括热机冲程识别与能量转化、燃料热值及热机效率计算、能量转化与守恒定律，知识点从热机原理到效率计算再到能量观念层层递进。通过“考点梳理-方法指导-真题训练”流程，梳理冲程图像判断、热值计算等解题方法，配套2025年各地中考真题及分层练习，帮助学生系统突破难点。 亮点在于紧密对接中考命题规律，如结合汽车发动机、燃气热水器等生活场景命题，设计“汽油机四冲程动态对比表”突破冲程识别难点，联系新能源汽车热点渗透环保理念，培养学生的能量观念和科学态度。分层练习覆盖选择、实验、计算等题型，配合“5分钟考点速测”，助力教师精准把控复习节奏，有效提升学生应试能力。

专题14 内能的利用 结合生活生产场景命题 素材多源于汽车发动机、火力发电站、家用燃气热水器等，如 “汽车发动机的做功冲程能量转化”“燃气灶烧水时的热值计算”“火力发电的能量转化链条（化学能→内能→机械能→电能）”，体现物理与工业生产、日常生活的联系。 注重冲程的图像识别 选择题常给出汽油机某冲程的示意图，要求判断冲程名称、能量转化、气门状态，是中考的高频考法。 计算题型固定且难度适中 计算题主要考查两个方向：① 燃料燃烧放热计算（放）；② 热机效率计算（结合有用功 W=Fs 或 W=Pt），一般不与复杂力学知识综合。 联系环保与新能源热点 近几年中考常结合 “新能源汽车（电动汽车替代燃油车）”“生物质能利用” 等热点，考查热机效率低的弊端、新能源的优势，体现环保理念。 知识点一：热机 一、热机 （1）热机：利用内能做功的机械叫热机。汽车、轮船和飞机等的发动机都是利用燃烧燃料释放的内能做功的装置，都是热机。 （2）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造不同，但它们有一个共同特点，那就是利用内能做功。 （3）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。 二、汽油机 1.工作原理 利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 2.构造 （1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。 （2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 （3）试管实验与汽油机构造比较：如图。 3.工作过程 （1）汽油机的一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。 （2）每完成一个工作循环，曲轴和飞轮均转动两周，活塞往返两次，对外做功一次。在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性带动活塞完成，周而复始，使汽油机连续转动下去。 （3）汽油机工作过程如下： 1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高 3.进气门关闭、排气门关闭。化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能 4.进气门关闭、排气门打开。靠惯性运动，排出废气 三、柴油机 1.工作原理 利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 知识点二：热机效率 一、燃料的热值 1.燃料 （1）燃料的种类 燃料是指可燃烧的物质，根据不同标准，燃料可分为不同的种类，最常见的是按其物理状态分类。 （2）燃料燃烧时能量转化 燃料在燃烧时将化学能转化为内能。 2.燃料的热值 燃料种类很多，由于其燃烧成分不同，相同质量的不同燃料完全燃烧时放出的热量不同，在物理学上用“热值”来表示燃料燃烧的放热本领。 （1）热值：某种燃料完全燃烧放出的热量，与其质量的比值叫这种燃料的热值；用“q”表示。 （2）热值单位：J/kg。 （3）热值的物理意义：一、1kg某种燃料完全燃烧放出的热量就等于该燃料的热值；二、热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。 （4）燃料燃烧放出的热量：热量：Q放 ＝qm；（Q放 是燃料放出的热量，单位是J；q是热值，单位是J/kg；m 是质量，单位是kg） （5）对燃料热值的透析 热值是燃料的一种固有性质 热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关 对完全燃烧的理解 对于热值的概念，要注重理解三个关键词：“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是指燃料的质量，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不等于热值的数值；某种燃料是指热值与燃料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否则1kg燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就不是该热值所确定的值 热值的作用 燃料热值的高低是衡量燃料优劣的主要指标 二、热机的效率 1.燃料的有效利用：用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧利用，具体原因是多样的。例如，燃料不能完全燃烧而损失了一部分能量，装水的容器吸收了一部分能量、灶体本身也会吸收一部分能量，高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，水吸收的热量只占燃料燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是有效利用的部分。如图所示： 2.锅炉的效率 （1）锅炉是利用燃料或其他热源把水加热成热水或蒸汽的设备。锅炉包括锅和炉两部分，锅是指盛水的容器，炉是燃料燃烧的装置。 （2）提高锅炉燃料利用率的途径：一、让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等；二、减少热量损失，如加大有效受热面积等。 3.内燃机中热量燃烧的能量流向图 4.热机效率 （1）定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。 （2）计算公式： 对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：。 （3）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。 （4）常见热机效率：蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机30%-45%。 5.提高热机效率的主要途径 ①改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧（将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧）； ②减少各种热量损失（I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；II. 使用较好的保温材料，减少热损失）； ③在热机设计和制造上，采用先进的技术； ④保障良好的润滑，减少机械摩擦。 知识点三：能量的转化和守恒 一、能量的转化与转移 1.能量的存在形式 2.能量的转化 在一定条件下，能量可以从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。自然界转化各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图为能量转化示意图。 3.能量的转移 能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分，这属于能量的转移。 二、能量守恒定律 1.能量守恒定律 （1）能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会创生，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。 （2）对能量守恒定律的理解： ①能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。 ②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 2.永动机 （1）不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过。 （2）能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。 一．选择题（共20小题） 1．（2025•黑龙江）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 2．（2025•成都）2025年4月24日在酒泉卫星发射中心，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭发射升空。关于火箭发动机，下列说法正确的是（　　） A．火箭发动机使用比热容大的燃料 B．火箭燃料燃烧越充分，热值越大 C．火箭发动机主要通过热传递获得机械能 D．火箭发动机属于热机 3．（2025•兰州）课外活动中，小亮将刚喝完水的空矿泉水瓶的瓶盖拧上但不拧紧，用手握住瓶子的上下两部分，用力迅速拧成图示状态时，瓶盖被弹出并伴有爆响声，同时瓶口内出现白雾。关于上述过程，下列说法错误的是（　　） A．矿泉水瓶被用力拧成图示形状，说明力可以使物体发生形变 B．瓶盖弹出前，拧瓶子的过程与汽油机的做功冲程类似 C．瓶盖被弹出时，瓶内压缩气体的内能转化为瓶盖的机械能 D．瓶口内出现的白雾，是水蒸气温度降低后液化形成的小水滴 4．（2025•泰山区模拟）关于下列四幅图的说法中（　　） ①如图甲，橡皮塞被冲开的过程与汽油机的做功冲程都是内能转化为机械能 ②如图乙，两个压紧的铅块能吊起钩码是因为分子间存在斥力 ③如图丙，用力压活塞，空气被压缩，温度升高，内能增加 ④如图丁，当向塑料管b中用力吹气时，细管a中液面将会下降 A．只有①③正确 B．只有①④正确 C．只有②③正确 D．只有①③④正确 5．（2025•新疆一模）为了节约能源，需要提高热机效率，关于提高热机效率，下列说法正确的是（　　） A．尽量使用热值大的燃料 B．采用先进的制造技术，能将热机的机械效率提高到100% C．尽量增加热机工作时间 D．尽量减少废气带走的热量 6．（2025•临泉县模拟）啤酒中含有大量的二氧化碳气体，所以啤酒瓶打开之前，瓶内气压会大于大气压。如图所示为打开啤酒瓶的瞬间，啤酒瓶瓶口会冒“白汽”，关于该现象，下列判断正确的是（　　） A．“白汽”形成的过程是放热过程 B．我们看到的“白汽”是二氧化碳液化形成的 C．打开瓶盖的瞬间能听到轻微的“砰”的声音，这个过程中的能量转化与“压缩冲程”相同 D．瓶内气体是通过热传递的方式减少内能 7．（2025•深圳一模）2025年2月11日，新一代“长征”火箭——长征八号甲运载火箭点火升空，随后，卫星被送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。火箭发射时，燃料燃烧获得的能量使其加速升空，与该过程能量转化形式相同的是（　　） A．汽油机做功冲程 B．钻木取火过程 C．水力发电过程 D．物体上抛过程 8．（2025•南京校级模拟）如图1为物理老师自制的水火箭结构示意图。如图2为使用打气筒向水火箭内不断打气示意图，当水面上方压强增大到一定程度时，会使水向下喷出，从而使水火箭升空。结合材料，你认为以下说法正确的是（　　） A．利用打气筒向水火箭内打气，水火箭中空气的内能增大 B．打气筒将空气压入水火箭内的能量转化过程与汽油机的做功冲程相同 C．水火箭加速升空阶段机械能转化为内能 D．水火箭加速升空的过程中水的比热容增大 9．（2025•武威三模）氢发动机是用气态氢作为燃料，代替传统以汽油、柴油为燃料的内燃机，氢气燃烧的生成物为水。某氢气发动机汽车的四冲程内燃机转速为2400r/min。下列说法正确的是（　　） A．氢气燃烧的越充分，它的热值越高 B．四冲程内燃机的压缩冲程将内能转化为机械能 C．该车内燃机1s对外做功20次 D．氢气燃烧的生成物为水，所以氢发动机的效率可达100% 10．（2025•海州区校级三模）如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的两种液体进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时液体升高的温度用Δt表示（液体未沸腾），下列说法正确的是（　　） A．若甲、乙燃料种类相同，两个烧杯中液体的种类不相同，两个装置用来探究燃料的热值大小B．若甲、乙燃料种类相同，两个烧杯中液体的种类不相同，的值越大，液体的吸热能力越强 C．若甲、乙两种燃料种类不同，两个烧杯中液体种类相同，的值越大，燃料的热值越大 D．若甲、乙两种燃料种类不同，两个烧杯中液体种类相同的值越大，燃料的热值越大 11．（2025•朔州二模）2024年10月30日，长征二号F遥十九运载火箭搭载神舟十九号载人飞船成功发射升空。关于运载火箭发射升空时涉及的物理知识，下列说法正确的是（　　） A．火箭选用液态氢作燃料，主要是因为液态氢具有较大的比热容 B．燃气主要通过热传递使周围的空气内能增大 C．燃料燃烧时将内能转化为化学能 D．火箭发射后燃料消耗完了，说明发射过程不遵守能量守恒定律 12．（2025•岳阳楼区校级模拟）下列说法正确的是（　　） A．物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能就一定不变 B．热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的能量越多 C．使燃料燃烧更充分，可以增大热值 D．比热容是物质自身的性质，与质量、吸收或放出的热量均无关 13．（2025•溧阳市校级模拟）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易拉罐底部的小孔，纸杯就会“向前”飞去。以下说法正确的是（　　） A．酒精燃烧越充分，其热值越大 B．纸杯飞出去时，易拉罐对纸杯做了功 C．纸杯飞出去时，易拉罐内气体的内能减小 D．纸杯飞出过程中的能量转化，与内燃机的压缩冲程相同 14．（2025•玄武区一模） 2024年12月，长征五号运载火箭成功发射，下列说法正确的是（　　） A．火箭喷出高温高压燃气的同时，空气对火箭施加了推动力 B．火箭发射时的能量转化与热机中做功冲程的能量转化相同 C．火箭加速升空的过程中，火箭的动能转化为重力势能 D．火箭升空过程中与空气摩擦，这是通过热传递使火箭内能增加 15．（2025•无锡一模）如图所示，用完全相同的装置利用燃料加热液体。已知燃料的质量、烧杯内的液体质量、加热方式等均相同，不计热量损失，将燃料点燃直至燃尽，甲、乙、丙三套装置的烧杯中液体升高的温度随时间变化的图像如图丁所示，则下列说法错误的是（　　） A．选择甲、乙两图可比较不同燃料的热值 B．选择甲、丙两图可比较不同液体的比热容 C．实验过程中，液体的比热容不变，燃料的热值不变 D．由丁得，燃料1和燃料2的热值之比为3：4 16．（2025•碑林区校级模拟）学校科技节活动中，组织水火箭制作比赛。如图甲为自制的水火箭结构示意图，图乙为使用打气筒向水火箭内不断打气示意图。当水面上方压强增大到一定程度时，会使水向下喷出，从而使水火箭升空。关于水火箭以下说法正确的是（　　） A．利用打气筒向水火箭内打气，水火箭中空气的内能减小 B．水火箭落回地面的过程中，若以水火箭为参照物，地面是向下运动的 C．水向下喷出会使水火箭升空，是由于力的作用是相互的 D．打气筒将空气压入水火箭内时，能量转化的过程与汽油机的做功冲程相同 17．（2025•姑苏区一模）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同，烧杯内液体加热后均未沸腾，下列关于实验说法中正确的是（　　） A．比较不同燃料的热值应选择图甲和图乙进行实验，并控制燃料燃烧时间相同 B．比较不同物质吸热升温的特点应选图甲、丙进行实验，燃料燃烧完全后读出温度计示数 C．比较不同物质吸热升温的特点实验，吸热的多少通过加热时间反映 D．比较不同燃料热值和不同物质吸热的多少均可通过液体升高的温度反映 18．（2025•番禺区校级二模）我国风能资源丰富，利用风力发电机组可以进行发电。如图是某城市风力发电系统，将风能转化为电能，对蓄电池充电，再由蓄电池为路灯供电的过程，对图示方框中能量形式判断正确的是（　　） A．甲和丙都是“电能”，而且大小相等 B．甲和丙都是“电能”，而且大小不等 C．乙是“电能” D．丁是“化学能” 19．（2025•南宁一模）如图所示是南宋诗人陆游在《老学庵笔记》中记载的一种“省油灯”，其灯盏上方容器中盛油，在夹层中注水以降低油的温度，达到省油的效果。下列说法正确的是（　　） A．油燃烧时将内能转化为化学能 B．油充分燃烧可以提高油的热值 C．通过水吸热降低油温来减慢油的蒸发 D．油黏在灯盏壁的原因是分子间存在斥力 20．（2025•盐城一模）如图所示为探究“不同物质吸热升温现象”、“比较不同燃料燃烧时放出的热量”的实验装置。下列说法正确的是（　　） A．两实验的研究对象都是烧杯中的液体 B．两实验都需要控制被加热的液体质量相等 C．除图中的器材，两实验都需要用到天平和秒表 D．两实验都可以根据温度计示数的变化来比较烧杯中液体吸热的多少 二．多选题（共1小题） （多选）21．（2025•日照）小明和小亮用相同的仪器完成了“观察水的沸腾”实验，如图是根据实验数据绘制的水温随时间变化的图像。由图可知，小明实验过程中水沸腾用时明显比小亮少。下列解释可能正确的是（　　） A．小明实验用水的初温比小亮的高 B．小明实验时周围气压比小亮周围的低 C．小明实验用水的质量比小亮的小 D．小明实验时所用燃料的热值比小亮的高 三．填空题（共2小题） 22．（2025•烟台）汽油机是燃油汽车的动力来源之一。如图所示是某台汽油机工作时的能量数据，图中横线处应填写的内容是：① ② 。若汽油的热值为4.6×107J/kg，则该工作过程中消耗的汽油质量为 kg。 23．（2025•德阳）小阳在家使用天然气灶为家人煮面条，他将初温为20℃、质量为2kg的水加热至沸腾（一个标准大气压下），该过程中水吸收的热量是 J，水吸收的热量相当于完全燃烧2.24×10﹣2m3天然气放出的热量，则天然气的热值为 J/m3。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 四．实验探究题（共7小题） 24．（2025•建邺区二模）小明利用如图装置，完成以下两个课本实验： 实验一：探究不同物质吸热升温的现象 实验二：比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量 （1）在探究实验一时：除了图示的器材外，还需要的测量工具有 ；实验中通过 来反映物质吸收的热量。 （2）在探究实验二时：应选用 （选填“甲”、“乙”、“丙”）两组器材。实验中液体温度随时间的变化如图丁所示，设实验中燃料完全燃烧，且放出的热量全部被液体吸收，则燃料1和2的热值之比是 。 （3）关于这两个实验，下列说法正确的是 （填序号） A.燃料的质量都要相等 B.被加热液体的质量都要相等 C.都可以根据温度计上升示数得出正确结论 25．（2025•河北模拟）如图所示，甲、乙、丙三个装置完全相同，燃料的质量都是10g。 （1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验；比较不同物质的吸热能力，应选择 两图进行实验。 （2）在“比较不同燃料的热值”的实验中，是通过观察 比较燃料燃烧放出热量的多少。 （3）为了比较液体a和液体b的吸热能力，在设计实验方案时，需要确定以下需要控制的变量，你认为多余的是 。 A.燃料的质量 B.采用的加热方式 C.液体a和液体b的质量 D.盛放液体a和液体b的容器 （4）在比较液体a和液体b的吸热能力，甲同学认为液体a和液体b的初温必须相同，乙同学认为液体a和液体b的初温可以不同，你支持 的观点，理由是 。 （5）根据实验测得的数据，分别描绘出a、b两种液体的温度随加热时间变化的图象，如图丁所示，分析图象可知液体 （选填“a”或“b”）的吸热能力更强。若加热过程中无热量损失，则a、b两种液体的比热容之比ca：cb＝ 。 26．（2025•丽江校级一模）【实验名称】比较不同燃料的热值； 【实验器材】如图所示，甲、乙、丙、丁四个实验装置完全相同，燃料的质量都为10g，烧杯内液体的质量都相同。 （1）比较不同物质的比热容应选择 两个装置（选填装置序号甲、乙、丙、丁）。 （2）在“比较不同燃料的热值”的实验中，通过观察温度计 比较燃料燃烧放出热量的多少，小明和同组同学讨论后，确定选择甲、乙两图进行实验，原因是食用油的 比水小，容易观察温度的升高。 （3）除图中所示的实验器材外，本实验还需要的测量工具有 ； 【实验步骤】小明同学利用选择好的实验器材，并组装好后进行实验，实验结果如表： 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 酒精 25 44 菜籽油 25 34 根据表格中的数据，你认为热值较大的燃料是 （选填“酒精”和“菜籽油”）。 【拓展】若根据实验数据算出了水吸收的热量，结合10g燃料这一数据算出燃料的热值，小华认为这样算出的热值不可靠，理由是 。利用此实验方法测出的燃料热值将比真实值 （选填“偏大”或“偏小”）。 27．（2025•兴宁市校级模拟）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，烧杯内的液体初温相同。 （1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验；比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验；在实验中，三烧杯中a、b液体的质量必须 （选填“相同”或“不同”）。 （2）若在研究不同燃料热值的实验时，记录数据如下表： 燃料 加热前液体温度/℃ 燃料燃尽时液体温度/℃ 燃料的热值/（J•kg⁻1） 1 15 35 2.4×106 2 15 25 ？ 根据表中的数据可以计算出：燃料2的热值是 J/kg。 （3）通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏 （选填“大”或“小”），主要原因是燃料燃烧释放的热量 （选填“能”或“不能”）全部被液体吸收。 28．（2025•常州模拟）小华学习了热学知识后，为了加深对比热容、热值的理解，设计如下实验，可完成吸热能力实验和热值实验。甲、乙、丙三个装置，燃料和液体除种类不同之外，质量完全相同，其他装置完全相同。 （1）为了研究不同物质的吸热能力，利用其中 （选填“甲、乙、丙”）两幅图进行实验，根据数据做出了两种液体的温度随时间变化的关系图，如图2所示；①实验中不同物质的吸热多少是通过 来反映比较的（选填“温度计示数变化”或“加热时间”）； ②已知b液体的比热容是1.8×103J/（kg•℃），则a液体的比热容是 J/（kg•℃）； （2）为了研究不同燃料的热值，正确选择其中 （选填“甲、乙、丙”）两幅图进行实验。在实验前用天平测出了两烧杯中液体的质量相同，及燃料的质量相同，这样可以通过 （选填“温度计示数变化”或“加热时间”）直观感知哪种燃料的热值大。若a、b液体的比热容已知，记录相关数据，可以计算出吸收热量和燃料放出的热量，从而计算燃料热值。但此方法计算的热值与实际燃料热值相比 （选填“偏大“、“偏小”或“不变”），原因是 。 29．（2025•宜兴市校级模拟）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）比较不同物质的吸热能力，应选择甲和 两个实验。 （2）根据记录的数据作出了如图丁所示的图像，由图像可知，液体 的比热容小；如果已知的比热容为0.9×103J/（kg•℃），则b的比热容为 J/（kg•℃）。 （3）比较不同燃料的热值，应选择 和 两个实验。 （4）实验前用天平测出了烧杯中液体的质量及燃料的质量，若a、b液体的比热容已知，并记录相应的实验数据，利用公式Q＝cm（t﹣t0）计算出了液体吸收的热量，通过这些数据计算出某种燃料的热值 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”），理由是 。 30．（2025•武威一模）在热学实验中， （1）小明用相同的酒精灯分别给水和煤油加热（如图甲），以探究水和煤油的吸热能力； ①在两个相同的烧杯中应加入初温和 相同的水和煤油，实验中用相同的酒精灯加热的目的是：使水和煤油在相同时间内 ； ②水和煤油温度随时间变化如图乙所示，根据图乙可判断出a物质是 （选填“水”或“煤油”），b物质吸热能力较 （选填“强”或“弱”）； （2）如图丙所示，为比较酒精和碎纸片的热值，小明用两个相同规格的烧杯装相等质量的水、取质量 （选填“相等”或“不相等”）的酒精和碎纸片，分别放入两个燃烧皿中，分别给烧杯加热，直到酒精和碎纸片完全燃尽，通过比较 （选填“加热时间”或“水升高的温度”）来确定酒精和碎纸片热值的大小； （3）小明再用50g水和100g水做实验，以吸收的热量Q为纵坐标，升高的温度Δt为横坐标，分别画出50g和100g水的Q﹣Δt图像，它们都是过原点的直线，即Q＝kΔt，进一步分析发现，这两条直线的k值之比与对应水的 之比相等（选填“密度”、“质量”或“体积”）。 五．解答题（共2小题） 31．（2025•海南）2025年5月28日，总质量约为2×107kg的“棋子湾”轮从海口新海港缓缓驶出，经过13h航行到达广西防城港，总航程约286km，成功开辟了桂琼陆岛客货滚装运输第二通道，助力海南自由贸易港建设。（g取10N/kg） （1）轮船内燃机工作时， （选填“压缩”或“做功”）冲程对外做功； （2）求该航程轮船的平均速度约为多少km/h； （3）质量为1.6×103kg的汽车静止在水平甲板上，汽车对甲板的压强约为2×105Pa。求轮胎与甲板的总接触面积约为多少m2； （4）若轮船所受阻力为重力的0.02倍，求该航程轮船克服阻力所做的功；实际航行时，驱动内燃机所消耗的燃油能量总比克服阻力做的功多，请从物理学角度简要分析原因（写出一条即可）。 32．（2025•陕西）火电站利用煤炭燃烧时产生的热量，通过汽轮机带动发电机发电，若火电站的煤电转化效率为火电站发出的电能，Q总为消耗的煤炭完全燃烧时所放出的热量），则煤炭燃烧越充分，煤电转化效率越高。有关研究表明，基于“富氧燃烧”技术的“碳一氢一风一电”能源耦合模型，可有效地提高新能源与传统能源的综合利用。如图所示，风电站给电网供电后，将富余的电能输送给制氢厂，通过电解水装置制造的氢气，经加氢站到达用户端；将电解水制氢时产生的氧气输送给火电站，使煤炭实现“富氧燃烧”，提高火电站的煤电转化效率。 （1）某风电站总装机功率为105kW，平均每天工作时长以10h计。若风电站以总装机功率工作时，1天所发出的电能中，有8.2×105kW•h的电能供给电网，富余的电能全部用于电解水制氢（每产生1m3氢气消耗3.6kW•h的电能），产生的氢气完全燃烧时，释放的热量为多少？（氢气的热值为1.28×107J/m3） （2）假设火电站通过“富氧燃烧”技术，使煤炭完全燃烧，可实现每消耗0.31kg的标准煤，发出1kW•h的电能，则“富氧燃烧”条件下，煤电转化效率是多少？ （3）若采用“富氧燃烧”技术后，煤电转化效率相比技术革新之前提高了4%，则同样发出1kW•h的电能，相比应用“富氧燃烧”技术前，能节约多少千克标准煤。（标准煤的热值为2.9×107J/kg） 六．计算题（共7小题） 33．（2025•山西）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。查阅资料知道，人运动所需的能量可来源于体内脂肪“燃烧”释放的化学能，1g脂肪完全“燃烧”释放的能量为3.8×104J（即可看作脂肪的热值q＝3.8×104J/g）。若小亮的质量为60kg，家住11楼，每层楼高为3m。（g取10N/kg） （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。 34．（2025•武威三模）小华家里用的是天然气灶，他尝试估测该灶的效率。小华在水壶中加入5L水，水的初温是20℃，然后将水烧开，他观察天然气表发现此次烧水用了0.1m3天然气，天然气的热值为3.2×107J/m3，水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），当地大气压为标准大气压。求： （1）水吸收的热量Q吸（不计水的热量损失）； （2）天然气完全燃烧放出的热量Q放； （3）天然气灶的效率η。 35．（2025•海州区校级模拟）如图是某款油电混动小汽车，部分信息如表。某次测试，质量50kg的测试员驾驶该车以72km/h的速度匀速直线行驶0.5h。测试中，汽油机既向车轮提供动力，又向蓄电池充电，同时蓄电池又将部分能量通过驱动电机向车轮输送。（假设汽油完全燃烧，且忽略蓄电池和电机的热损失，g取10N/kg，q汽油＝4.6×107J/kg）测试时： （1）前进时汽车受到的阻力为1000N，求牵引力做的功及功率； （2）驱动汽车所需能量E1的65%直接来自汽油燃烧，汽油燃烧放出热量的40%用于汽车行驶和蓄电池充电，其中向蓄电池充电的能量，E2为1.34×107J，求该次测试消耗的汽油质量。 空车质量 950kg 车轮与地面接触总面积 0.1m2 36．（2025•武威三模）小红在家利用燃气灶加热，完成了冰的熔化实验，并绘制了冰熔化时温度随时间的变化的关系图像。实验时，冰的质量为0.5kg，相同时间内水和冰吸收的热量相同。已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），求：[假设整个过程中冰（或水）的质量没有损耗] （1）CD段水吸收的热量； （2）冰的比热容； （3）若AD段内该燃气灶的加热效率为50%，加热35min共消耗了1.75×10﹣3m3的燃气，求燃气的热值。 37．（2025•银州区校级模拟）为了净化市区空气，环卫工人每天清晨驾驶洒水车对市区道路洒水。下表是某洒水车的相关数据。已知汽油的热值为4.6×107J/kg，g取10N/kg。请计算： 空车质量 水罐容积 满水时水深 车轮与地面的总接触面积 额定功率 5t 4m3 1.6m 0.6m2 120kW （1）完全燃烧0.5kg汽油能产生多少热量？ （2）该洒水车装满水时水对罐底的压强是多少？ （3）该洒水车装满水时对地面的压强是多少？ 38．（2025•思明区校级模拟）某物理兴趣小组的同学，用天然气给10kg的水加热，同时绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线，若在6min内完全燃烧了0.12kg的天然气（每分钟放热相同）。水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为5×107J/kg。 （1）完全燃烧0.12kg天然气释放的热量为多少？ （2）“0～2min”水吸收的热量为多少？ （3）在烧水过程中，“0～2min”、“2～4min”、“4～6min”请判断哪个时间段热效率最高？最高热效率为多少？ 39．（2025•湖北三模）油电混合动力汽车是新型节能汽车。这种汽车高速行驶时，内燃机启动，既向车轮输送能量也给动力蓄电池组充电。已知某型号混合动力汽车所用的动力蓄电池可储存的最大电能是1.0×108J。测试人员驾驶该车在平直公路上以80km/h的测试车速匀速行驶0.5h，内燃机消耗燃油2.5kg，蓄电池组的电能增加了最大电能的10%，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示。则： （1）该汽车测试行驶中消耗的燃油完全燃烧放出多少热量？（燃油的热值为4.6×107J/kg） （2）该汽车测试行驶中牵引力做了多少功？ （3）该汽车内燃机的效率是多大？ 40．（2025•山西）跨学科实践 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是 。（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： 。 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题14 内能的利用 结合生活生产场景命题 素材多源于汽车发动机、火力发电站、家用燃气热水器等，如 “汽车发动机的做功冲程能量转化”“燃气灶烧水时的热值计算”“火力发电的能量转化链条（化学能→内能→机械能→电能）”，体现物理与工业生产、日常生活的联系。 注重冲程的图像识别 选择题常给出汽油机某冲程的示意图，要求判断冲程名称、能量转化、气门状态，是中考的高频考法。 计算题型固定且难度适中 计算题主要考查两个方向：① 燃料燃烧放热计算（放）；② 热机效率计算（结合有用功 W=Fs 或 W=Pt），一般不与复杂力学知识综合。 联系环保与新能源热点 近几年中考常结合 “新能源汽车（电动汽车替代燃油车）”“生物质能利用” 等热点，考查热机效率低的弊端、新能源的优势，体现环保理念。 知识点一：热机 一、热机 （1）热机：利用内能做功的机械叫热机。汽车、轮船和飞机等的发动机都是利用燃烧燃料释放的内能做功的装置，都是热机。 （2）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造不同，但它们有一个共同特点，那就是利用内能做功。 （3）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。 二、汽油机 1.工作原理 利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 2.构造 （1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。 （2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 （3）试管实验与汽油机构造比较：如图。 3.工作过程 （1）汽油机的一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。 （2）每完成一个工作循环，曲轴和飞轮均转动两周，活塞往返两次，对外做功一次。在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性带动活塞完成，周而复始，使汽油机连续转动下去。 （3）汽油机工作过程如下： 1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高 3.进气门关闭、排气门关闭。化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能 4.进气门关闭、排气门打开。靠惯性运动，排出废气 三、柴油机 1.工作原理 利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 知识点二：热机效率 一、燃料的热值 1.燃料 （1）燃料的种类 燃料是指可燃烧的物质，根据不同标准，燃料可分为不同的种类，最常见的是按其物理状态分类。 （2）燃料燃烧时能量转化 燃料在燃烧时将化学能转化为内能。 2.燃料的热值 燃料种类很多，由于其燃烧成分不同，相同质量的不同燃料完全燃烧时放出的热量不同，在物理学上用“热值”来表示燃料燃烧的放热本领。 （1）热值：某种燃料完全燃烧放出的热量，与其质量的比值叫这种燃料的热值；用“q”表示。 （2）热值单位：J/kg。 （3）热值的物理意义：一、1kg某种燃料完全燃烧放出的热量就等于该燃料的热值；二、热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。 （4）燃料燃烧放出的热量：热量：Q放 ＝qm；（Q放 是燃料放出的热量，单位是J；q是热值，单位是J/kg；m 是质量，单位是kg） （5）对燃料热值的透析 热值是燃料的一种固有性质 热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关 对完全燃烧的理解 对于热值的概念，要注重理解三个关键词：“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是指燃料的质量，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不等于热值的数值；某种燃料是指热值与燃料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否则1kg燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就不是该热值所确定的值 热值的作用 燃料热值的高低是衡量燃料优劣的主要指标 二、热机的效率 1.燃料的有效利用：用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧利用，具体原因是多样的。例如，燃料不能完全燃烧而损失了一部分能量，装水的容器吸收了一部分能量、灶体本身也会吸收一部分能量，高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，水吸收的热量只占燃料燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是有效利用的部分。如图所示： 2.锅炉的效率 （1）锅炉是利用燃料或其他热源把水加热成热水或蒸汽的设备。锅炉包括锅和炉两部分，锅是指盛水的容器，炉是燃料燃烧的装置。 （2）提高锅炉燃料利用率的途径：一、让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等；二、减少热量损失，如加大有效受热面积等。 3.内燃机中热量燃烧的能量流向图 4.热机效率 （1）定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。 （2）计算公式： 对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：。 （3）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。 （4）常见热机效率：蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机30%-45%。 5.提高热机效率的主要途径 ①改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧（将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧）； ②减少各种热量损失（I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；II. 使用较好的保温材料，减少热损失）； ③在热机设计和制造上，采用先进的技术； ④保障良好的润滑，减少机械摩擦。 知识点三：能量的转化和守恒 一、能量的转化与转移 1.能量的存在形式 2.能量的转化 在一定条件下，能量可以从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。自然界转化各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图为能量转化示意图。 3.能量的转移 能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分，这属于能量的转移。 二、能量守恒定律 1.能量守恒定律 （1）能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会创生，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。 （2）对能量守恒定律的理解： ①能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。 ②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 2.永动机 （1）不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过。 （2）能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。 一．选择题（共20小题） 1．（2025•黑龙江）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 【解答】解：飞轮的转速是2400r/min，即40r/s，完成80个冲程，对外做功20次，故A正确，BCD错误。 故选：A。 2．（2025•成都）2025年4月24日在酒泉卫星发射中心，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭发射升空。关于火箭发动机，下列说法正确的是（　　） A．火箭发动机使用比热容大的燃料 B．火箭燃料燃烧越充分，热值越大 C．火箭发动机主要通过热传递获得机械能 D．火箭发动机属于热机 【解答】解：A、火箭发动机使用的燃料是热值大的燃料，而非比热容大的燃料。因为热值大的燃料在完全燃烧时能够释放出更多的能量，从而为火箭提供更大的推力，故A错误。 B、热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧程度无关。无论燃料燃烧是否充分，其热值都是固定不变的，故B错误。 C、火箭发动机是通过燃料燃烧将化学能转化为内能，再将内能转化为机械能，这个过程是通过做功实现的，而不是热传递，故C错误。 D、热机是将内能转化为机械能的机器，火箭发动机通过燃烧燃料产生高温高压气体，将燃料的化学能转化为内能，再利用气体的反作用力将内能转化为火箭的机械能，符合热机的定义，所以火箭发动机属于热机，故D正确。 故选：D。 3．（2025•兰州）课外活动中，小亮将刚喝完水的空矿泉水瓶的瓶盖拧上但不拧紧，用手握住瓶子的上下两部分，用力迅速拧成图示状态时，瓶盖被弹出并伴有爆响声，同时瓶口内出现白雾。关于上述过程，下列说法错误的是（　　） A．矿泉水瓶被用力拧成图示形状，说明力可以使物体发生形变 B．瓶盖弹出前，拧瓶子的过程与汽油机的做功冲程类似 C．瓶盖被弹出时，瓶内压缩气体的内能转化为瓶盖的机械能 D．瓶口内出现的白雾，是水蒸气温度降低后液化形成的小水滴 【解答】解：A、矿泉水瓶在力的作用下被拧成图示形状，瓶子的形状发生了改变，说明力可以使物体发生形变，故A正确，不符合题意。 B、瓶盖弹出前，拧瓶子时，瓶子体积变小，压缩瓶内气体，是对气体做功，瓶内气体内能增大，此过程与汽油机的压缩冲程类似，都是将机械能转化为内能；而汽油机的做功冲程是将内能转化为机械能，故B错误，符合题意。 C、瓶盖被弹出时，瓶内压缩气体对瓶盖做功，将自身的内能转化为瓶盖的机械能，使瓶盖获得动能而飞出，故C正确，不符合题意。 D、瓶盖被弹出时，瓶内气体对外做功，内能减小，温度降低，瓶口处的水蒸气遇冷液化形成小水滴，从而出现白雾现象，故D正确，不符合题意。 故选：B。 4．（2025•泰山区模拟）关于下列四幅图的说法中（　　） ①如图甲，橡皮塞被冲开的过程与汽油机的做功冲程都是内能转化为机械能 ②如图乙，两个压紧的铅块能吊起钩码是因为分子间存在斥力 ③如图丙，用力压活塞，空气被压缩，温度升高，内能增加 ④如图丁，当向塑料管b中用力吹气时，细管a中液面将会下降 A．只有①③正确 B．只有①④正确 C．只有②③正确 D．只有①③④正确 【解答】解：①：如图甲，试管内的水沸腾后，水蒸气将软木塞冲开，此过程中水蒸气的内能转化为软木塞的机械能；而汽油机的做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动，也是将内能转化为机械能，故①正确。 ②：如图乙，两个压紧的铅块能吊起钩码是因为分子间存在引力，而不是斥力，故②错误。 ③：如图丙，用力压活塞，空气被压缩，对空气做功，空气的内能增加，温度升高，故③正确。④：如图丁，当向塑料管 b 中用力吹气时，根据流体压强与流速的关系，b 管中空气流速大压强小，a 管上方的空气压强变小，在大气压的作用下，细管 a 中液面将会上升，而不是下降，故④错误。故A 符合题意，BCD不符合题意。 故选：A。 5．（2025•新疆一模）为了节约能源，需要提高热机效率，关于提高热机效率，下列说法正确的是（　　） A．尽量使用热值大的燃料 B．采用先进的制造技术，能将热机的机械效率提高到100% C．尽量增加热机工作时间 D．尽量减少废气带走的热量 【解答】解： A．使用热值大的燃料时，完全燃烧相同质量的燃料，可以产生更多的热量，但是不能提高热机效率，故A错误； B．由于摩擦等因素的存在，也无法将热机的机械效率提高到 100%，故B错误； C．增加热机工作时间，可以增加对外做的有用功，但是不能提高热机效率，故C错误； D．减少废气带走的热量可以增加燃料产生热量的利用率，可以提高热机的效率，故D正确。 故选：D。 6．（2025•临泉县模拟）啤酒中含有大量的二氧化碳气体，所以啤酒瓶打开之前，瓶内气压会大于大气压。如图所示为打开啤酒瓶的瞬间，啤酒瓶瓶口会冒“白汽”，关于该现象，下列判断正确的是（　　） A．“白汽”形成的过程是放热过程 B．我们看到的“白汽”是二氧化碳液化形成的 C．打开瓶盖的瞬间能听到轻微的“砰”的声音，这个过程中的能量转化与“压缩冲程”相同 D．瓶内气体是通过热传递的方式减少内能 【解答】解：A．“白汽”是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水滴，液化过程放出热量，所以“白汽”形成的过程是放热过程，故A正确； B．我们看到的“白汽”是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水滴，而不是二氧化碳液化形成的，故B错误； C．打开瓶盖的瞬间能听到轻微的“砰”的声音，是因为瓶内气体冲开瓶盖对外做功，将内能转化为机械能，而压缩冲程是将机械能转化为内能，二者的能量转化过程不同，故C错误； D．瓶内气体冲开瓶盖对外做功，内能转化为机械能，内能减少，这是通过做功的方式减少内能的，故D错误。 故选：A。 7．（2025•深圳一模）2025年2月11日，新一代“长征”火箭——长征八号甲运载火箭点火升空，随后，卫星被送入预定轨道，发射任务取得圆满成功。火箭发射时，燃料燃烧获得的能量使其加速升空，与该过程能量转化形式相同的是（　　） A．汽油机做功冲程 B．钻木取火过程 C．水力发电过程 D．物体上抛过程 【解答】解：火箭发射时，燃料燃烧获得的能量使其加速升空，这个过程中的能量转化是内能转化为机械能。 A、汽油机做功冲程是内能转化为机械能，故A正确； B、钻木取火过程是机械能转变化为内能，故B错误； C、水力发电是机械能转化成电能，故C错误； D、物体上抛过程是动能转化为重力势能，故D错误。 故选：A。 8．（2025•南京校级模拟）如图1为物理老师自制的水火箭结构示意图。如图2为使用打气筒向水火箭内不断打气示意图，当水面上方压强增大到一定程度时，会使水向下喷出，从而使水火箭升空。结合材料，你认为以下说法正确的是（　　） A．利用打气筒向水火箭内打气，水火箭中空气的内能增大 B．打气筒将空气压入水火箭内的能量转化过程与汽油机的做功冲程相同 C．水火箭加速升空阶段机械能转化为内能 D．水火箭加速升空的过程中水的比热容增大 【解答】解：A．利用打气筒向水火箭内打气的过程中，压缩筒内空气做功，机械能转化为内能，水火箭中空气的内能在增大，故A正确； B．打气筒将空气压入水火箭的过程中，压缩空气做功，是将机械能转化为内能，汽油机的做功冲程中内能转化为机械能；能量转化方式是不同的，故B错误； C．水火箭加速升空阶段，水火箭内空气的内能转化为机械能，故C错误； D．比热容是物质的属性，与物质的种类和物态有关，与物体的位置和质量无关，水火箭加速升空的过程中水的比热容不变，故D错误。 故选：A。 9．（2025•武威三模）氢发动机是用气态氢作为燃料，代替传统以汽油、柴油为燃料的内燃机，氢气燃烧的生成物为水。某氢气发动机汽车的四冲程内燃机转速为2400r/min。下列说法正确的是（　　） A．氢气燃烧的越充分，它的热值越高 B．四冲程内燃机的压缩冲程将内能转化为机械能 C．该车内燃机1s对外做功20次 D．氢气燃烧的生成物为水，所以氢发动机的效率可达100% 【解答】解：A、热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧程度无关，所以氢气热值不会改变，故A错误。 B、四冲程内燃机的压缩冲程中，活塞向上运动，压缩气体，将机械能转化为内能，故B错误。 C、已知内燃机转速为2400r/min，则每秒转速为40r/s。因为四冲程内燃机一个工作循环飞轮转2圈，对外做功1次，所以1s内飞轮转40圈，完成20个工作循环，对外做功20次，故C正确。 D、尽管氢气燃烧的生成物为水，对环境无污染，但在实际工作过程中，氢发动机会有热量散失、部件摩擦等能量损失，所以其效率不可能达到100%，故D错误。 故选：C。 10．（2025•海州区校级三模）如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的两种液体进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时液体升高的温度用Δt表示（液体未沸腾），下列说法正确的是（　　） A．若甲、乙燃料种类相同，两个烧杯中液体的种类不相同，两个装置用来探究燃料的热值大小B．若甲、乙燃料种类相同，两个烧杯中液体的种类不相同，的值越大，液体的吸热能力越强 C．若甲、乙两种燃料种类不同，两个烧杯中液体种类相同，的值越大，燃料的热值越大 D．若甲、乙两种燃料种类不同，两个烧杯中液体种类相同的值越大，燃料的热值越大 【解答】解：A、比较不同燃料的燃烧值，应控制被加热液体的种类、质量相同而燃料不同，故A错误； B、甲、乙燃料种类相同，根据c可知，的值越大，吸收相同热量，升高温度越高，吸热能力越弱，故B错误； CD、若甲、乙两种燃料种类不同，两个烧杯中液体种类相同，的值越大，液体吸收热量越多燃料的热值越大，故C错误D正确。 故选：D。 11．（2025•朔州二模）2024年10月30日，长征二号F遥十九运载火箭搭载神舟十九号载人飞船成功发射升空。关于运载火箭发射升空时涉及的物理知识，下列说法正确的是（　　） A．火箭选用液态氢作燃料，主要是因为液态氢具有较大的比热容 B．燃气主要通过热传递使周围的空气内能增大 C．燃料燃烧时将内能转化为化学能 D．火箭发射后燃料消耗完了，说明发射过程不遵守能量守恒定律 【解答】解：A．火箭选用液态氢作燃料，主要是因为液态氢具有较大的热值，在相同情况下放出的热量多，故A错误； B．燃气燃烧向外放出热量，周围的空气吸收热量，内能增加，是通过热传递的方式改变空气的内能，故B正确； C．燃料燃烧时，发生化学反应，将化学能转化为内能，故C错误； D．火箭发射后燃料消耗完了，是将燃料的能量转化为其他形式的能，但根据能量守恒定律知，发射过程仍然遵守能量守恒定律，故D错误。 故选：B。 12．（2025•岳阳楼区校级模拟）下列说法正确的是（　　） A．物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能就一定不变 B．热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的能量越多 C．使燃料燃烧更充分，可以增大热值 D．比热容是物质自身的性质，与质量、吸收或放出的热量均无关 【解答】解：A．内能的多少与物体的质量、温度、状态有关，因此晶体熔化过程温度不变，则物体的内能可能改变，故A错误，不符合题意； B．热机效率越高，做有用功与燃料完全燃烧放出能量的比值越大，即在做功相同的情况下，消耗的燃料较少（消耗的能量较少），或消耗相同的燃料时，做功较多，故B错误，不符合题意； C．热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃烧情况、放出的热量无关，所以，燃料燃烧更充分，燃料的热值不变，故C错误，不符合题意； D．比热容反映的是物质吸放热本领强弱的物理量，是物质的一种属性，其大小与物体所吸收的热量、质量和升高的温度无关，可以借助公式进行计算，故D正确，符合题意。 故选：D。 13．（2025•溧阳市校级模拟）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易拉罐底部的小孔，纸杯就会“向前”飞去。以下说法正确的是（　　） A．酒精燃烧越充分，其热值越大 B．纸杯飞出去时，易拉罐对纸杯做了功 C．纸杯飞出去时，易拉罐内气体的内能减小 D．纸杯飞出过程中的能量转化，与内燃机的压缩冲程相同 【解答】解：A、燃料的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，因此酒精是否充分燃烧，其热值不变，故A错误； BC、纸杯飞出去时，易拉罐内的酒精气体对纸杯做功，气体的内能减小，故B错误、C正确； D、纸杯飞出过程中，内能转化为机械能，内燃机的压缩冲程中将机械能转化为内能，两者能量转化不同，故D错误。 故选：C。 14．（2025•玄武区一模） 2024年12月，长征五号运载火箭成功发射，下列说法正确的是（　　） A．火箭喷出高温高压燃气的同时，空气对火箭施加了推动力 B．火箭发射时的能量转化与热机中做功冲程的能量转化相同 C．火箭加速升空的过程中，火箭的动能转化为重力势能 D．火箭升空过程中与空气摩擦，这是通过热传递使火箭内能增加 【解答】解：A、火箭喷出高温高压燃气，是燃气对火箭施加了推动力，而不是空气。物体间力的作用是相互的，火箭向后喷出燃气，燃气就会给火箭一个向前的反作用力，推动火箭前进，故A错误。 B、火箭发射时，燃料燃烧将化学能转化为内能，再转化为火箭的机械能；热机的做功冲程中，是内能转化为机械能，二者能量转化相同，故B正确。 C、火箭加速升空过程中，燃料燃烧释放的能量使火箭的速度增大、高度升高，是化学能转化为动能和重力势能，而不是动能转化为重力势能，故C错误。 D、火箭升空过程中与空气摩擦，是通过做功的方式使火箭内能增加，而不是热传递，故D错误。 故选：B。 15．（2025•无锡一模）如图所示，用完全相同的装置利用燃料加热液体。已知燃料的质量、烧杯内的液体质量、加热方式等均相同，不计热量损失，将燃料点燃直至燃尽，甲、乙、丙三套装置的烧杯中液体升高的温度随时间变化的图像如图丁所示，则下列说法错误的是（　　） A．选择甲、乙两图可比较不同燃料的热值 B．选择甲、丙两图可比较不同液体的比热容 C．实验过程中，液体的比热容不变，燃料的热值不变 D．由丁得，燃料1和燃料2的热值之比为3：4 【解答】解：A．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，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，需要选择甲、乙两图进行实验，故A正确； B．为了比较两种液体的吸热能力的大小，需要燃烧同种燃料，加热不同的液体，且液体的质量相同，在加热时间相同时，根据转换法可知，通过温度计的示数高低进而判断两种比热容的大小关系，需要选择甲、丙两图进行实验，故B正确； C．比热容是物质的一种特性，各种物质都有自己的比热容，某种物质的比热容与物质的质量和体积大小无关；燃料的热值是燃料的一种特性，与燃料的质量和体积V无关，故C正确； D．根据图丁可知，燃料燃烧完时，燃料1燃烧了tmin，燃料2燃烧了2tmin，且甲图中液体温度变化量为2T0，乙图中液体温度变化量为1.5T0，不计热量损失，且两杯液体的质量、比热容均相同，根据公式Q＝cmΔt可知，二者放出的热量之比为；燃料的质量相同，根据公式Q＝qm可知，燃料1与燃料2的热值之比为q1：q2＝Q1：Q2＝4：3，故D错误。 故选：D。 16．（2025•碑林区校级模拟）学校科技节活动中，组织水火箭制作比赛。如图甲为自制的水火箭结构示意图，图乙为使用打气筒向水火箭内不断打气示意图。当水面上方压强增大到一定程度时，会使水向下喷出，从而使水火箭升空。关于水火箭以下说法正确的是（　　） A．利用打气筒向水火箭内打气，水火箭中空气的内能减小 B．水火箭落回地面的过程中，若以水火箭为参照物，地面是向下运动的 C．水向下喷出会使水火箭升空，是由于力的作用是相互的 D．打气筒将空气压入水火箭内时，能量转化的过程与汽油机的做功冲程相同 【解答】解：A、利用打气筒向水火箭内打气的过程中，压缩筒内空气做功，水火箭中空气的内能在增大，故A错误； B、水火箭落回地面的过程中，若以水火箭为参照物，地面与火箭之间的距离变小，地面是向上运动的，故B错误； C、水火箭向下喷水，给水一个向下的力，由于物体间力的作用是相互的，水给水火箭一个向上的力，使水火箭升空，故C正确； D、打气筒将空气压入水火箭内时，机械能转化为内能，汽油机的做功冲程中内能转化为机械能，能量转化方式不相同，故D错误。 故选：C。 17．（2025•姑苏区一模）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同，烧杯内液体加热后均未沸腾，下列关于实验说法中正确的是（　　） A．比较不同燃料的热值应选择图甲和图乙进行实验，并控制燃料燃烧时间相同 B．比较不同物质吸热升温的特点应选图甲、丙进行实验，燃料燃烧完全后读出温度计示数 C．比较不同物质吸热升温的特点实验，吸热的多少通过加热时间反映 D．比较不同燃料热值和不同物质吸热的多少均可通过液体升高的温度反映 【解答】解：A、为了比较不同燃料的热值，要用相同质量的不同燃料，加热质量相同的同种液体，根据Q＝cmΔt，液体升温越高，则燃料放出的热量越多，这种燃料热值越大，故应选择甲、乙两图进行实验，燃料燃烧放出热量的多少，是通过温度计示数的变化来反映的，故A错误； BC、比较不同物质吸热升温的特点时，需要用相同的加热器加热质量和初温相同的不同种类的液体，所以应选图甲、丙进行实验，但不需要燃料全部燃烧完；我们使用相同的热源，是通过加热时间的长短来比较吸热多少，故B错误，C正确； D、“探究不同物质吸热升温的现象”，在燃烧皿中放入同种燃料，用秒表记录加热时间，用加热时间反映液体吸热的多少；“比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量”，在燃烧皿中放入不同燃料，燃料充分燃烧完后，用温度计记录烧杯中液体的温度，故D错误。 故选：C。 18．（2025•番禺区校级二模）我国风能资源丰富，利用风力发电机组可以进行发电。如图是某城市风力发电系统，将风能转化为电能，对蓄电池充电，再由蓄电池为路灯供电的过程，对图示方框中能量形式判断正确的是（　　） A．甲和丙都是“电能”，而且大小相等 B．甲和丙都是“电能”，而且大小不等 C．乙是“电能” D．丁是“化学能” 【解答】解：由风力发电、存储、使用的过程可知，风力发电系统，将风能转化为电能，对蓄电池充电，再由蓄电池为路灯供电，因此，甲为电能、乙为化学能、丙为电能、丁为光能。甲和丙虽然都是电能，但电能在转化为化学能和化学能再转化为电能的过程中，会有一部分能量转化为内能，因此，甲和丙的大小不相等。综上所述，B正确，ACD错误。 故选：B。 19．（2025•南宁一模）如图所示是南宋诗人陆游在《老学庵笔记》中记载的一种“省油灯”，其灯盏上方容器中盛油，在夹层中注水以降低油的温度，达到省油的效果。下列说法正确的是（　　） A．油燃烧时将内能转化为化学能 B．油充分燃烧可以提高油的热值 C．通过水吸热降低油温来减慢油的蒸发 D．油黏在灯盏壁的原因是分子间存在斥力 【解答】解：A、油燃烧时是将化学能转化为内能，而不是内能转化为化学能，故A错误。 B、热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料是否充分燃烧无关，故B错误。 C、根据影响蒸发快慢的因素，液体的温度越高，蒸发越快。省油灯通过在夹层中注水，利用水吸热来降低油温，从而减慢油的蒸发，达到省油的效果，故C正确。 D、油黏在灯盏壁上是因为分子间存在引力，而不是斥力，故D错误。 故选：C。 20．（2025•盐城一模）如图所示为探究“不同物质吸热升温现象”、“比较不同燃料燃烧时放出的热量”的实验装置。下列说法正确的是（　　） A．两实验的研究对象都是烧杯中的液体 B．两实验都需要控制被加热的液体质量相等 C．除图中的器材，两实验都需要用到天平和秒表 D．两实验都可以根据温度计示数的变化来比较烧杯中液体吸热的多少 【解答】解：A、“不同物质吸热升温现象”中研究对象是容器中被加热的物体；而“比较不同燃料燃烧时放出的热量”中研究对象是不同的燃料，故A错误； B、根据“比较不同燃料燃烧时放出的热量”和探究“不同物质吸热升温现象”两实验的要求，容器中被加热物质的质量都要相同，故B正确； C、“比较不同燃料燃烧时放出的热量”实验中，只要两种不同燃料全部燃烧完即可，故没有必要用到秒表，故C错误； D、根据转换法，第一个实验是通过加热时间来反映物体吸收热量的多少；第二个实验是通过温度计上升的示数来比较燃料燃烧放出热量的多少，故D错误； 故选：B。 二．多选题（共1小题） （多选）21．（2025•日照）小明和小亮用相同的仪器完成了“观察水的沸腾”实验，如图是根据实验数据绘制的水温随时间变化的图像。由图可知，小明实验过程中水沸腾用时明显比小亮少。下列解释可能正确的是（　　） A．小明实验用水的初温比小亮的高 B．小明实验时周围气压比小亮周围的低 C．小明实验用水的质量比小亮的小 D．小明实验时所用燃料的热值比小亮的高 【解答】解：A、由图像可知，小明和小亮实验时水的初温相同（图像起始温度一致），故A错误； B、水的沸点与气压有关，气压越高，沸点越高。但图像中两人实验时水的沸点相同（最终温度都稳定在100℃），说明周围气压相同，故B错误； C、水的质量会影响沸腾时间，质量越小，升高到沸点所需吸收的热量越少，沸腾用时越短。小明实验中水沸腾用时明显比小亮少，可能是小明实验用水的质量比小亮的小，故C正确； D、燃料的热值是燃料的固有属性，相同的仪器，但没说燃料的种类相同，则燃料的热值可能不同，故D正确。 故选：CD。 三．填空题（共2小题） 22．（2025•烟台）汽油机是燃油汽车的动力来源之一。如图所示是某台汽油机工作时的能量数据，图中横线处应填写的内容是：① ② 。若汽油的热值为4.6×107J/kg，则该工作过程中消耗的汽油质量为 kg。 【解答】解：（1）汽油机工作时，首先把燃料中的化学能转化为内能，然后部分内能转化为机械能； （2）由图知，损失的能量为：Q损失＝1.2×105J， 获得的有用的机械能是W＝4.1×104J， 则燃料完全燃烧释放的能量Q放＝Q损失+W＝1.2×105J+4.1×104J＝1.61×105J， 根据Q放＝mq可得该工作过程中消耗的汽油质量为： m0.0035kg。 故答案为：1.61×105；机械；0.0035。 23．（2025•德阳）小阳在家使用天然气灶为家人煮面条，他将初温为20℃、质量为2kg的水加热至沸腾（一个标准大气压下），该过程中水吸收的热量是 J，水吸收的热量相当于完全燃烧2.24×10﹣2m3天然气放出的热量，则天然气的热值为 J/m3。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 【解答】解：（1）一个标准大气压下，水的沸点为100℃，即水的末温t＝100℃， 水吸收的热量： Q吸＝c水m（t﹣t0 ）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J； （2）由题知：Q放＝Q吸＝6.72×105J得，天然气的热值： q3×107J/m3。 故答案为：6.72×105；3×107。 四．实验探究题（共7小题） 24．（2025•建邺区二模）小明利用如图装置，完成以下两个课本实验： 实验一：探究不同物质吸热升温的现象 实验二：比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量 （1）在探究实验一时：除了图示的器材外，还需要的测量工具有 ；实验中通过 来反映物质吸收的热量。 （2）在探究实验二时：应选用 （选填“甲”、“乙”、“丙”）两组器材。实验中液体温度随时间的变化如图丁所示，设实验中燃料完全燃烧，且放出的热量全部被液体吸收，则燃料1和2的热值之比是 。 （3）关于这两个实验，下列说法正确的是 （填序号） A.燃料的质量都要相等 B.被加热液体的质量都要相等 C.都可以根据温度计上升示数得出正确结论 【解答】解：（1）要比较不同物质吸热能力，需要控制不同物质质量相同，故需要天平，根据转换法，用相同的酒精灯通过加热时间的长短来比较吸热多少，故还需要秒表； （2）要比较质量相等的不同燃料完全燃烧放出的热量，需要控制加热液体的质量和种类相同，燃料的种类不相同，故在探究实验二中，应选用甲和乙两组器材； 设实验中燃料完全燃烧，且放出的热量全部被液体吸收； 根据图丁所示的液体温度随时间的变化，燃料1和2分别使液体的温度升高了Δt1＝70℃﹣20℃＝50℃，Δt2＝50℃﹣20℃＝30℃， 液体的质量、比热容等条件相同，那么燃料1和2的热值之比为： ； （3）A、探究“不同物质吸热升温现象”，需要燃烧相同的燃料，确保相同时间放出的热量相同即可，而燃料罐中燃料的质量不一定相同，故A错误； B、根据比较不同燃料燃烧放出的热量大小和探究“不同物质吸热升温现象”两实验的要求，容器中被加热物质的质量都要相同，故B正确； C、根据转换法，探究“不同物质吸热升温现象”可以通过升高的温度来判断出物质吸热能力；比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量是通过温度计示数变化来反映燃料放出热量的多少，故C正确。 故选：BC。 故答案为：（1）天平、秒表；加热时间；（3）甲、乙；5：3；（3）BC。 25．（2025•河北模拟）如图所示，甲、乙、丙三个装置完全相同，燃料的质量都是10g。 （1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验；比较不同物质的吸热能力，应选择 两图进行实验。 （2）在“比较不同燃料的热值”的实验中，是通过观察 比较燃料燃烧放出热量的多少。 （3）为了比较液体a和液体b的吸热能力，在设计实验方案时，需要确定以下需要控制的变量，你认为多余的是 。 A.燃料的质量 B.采用的加热方式 C.液体a和液体b的质量 D.盛放液体a和液体b的容器 （4）在比较液体a和液体b的吸热能力，甲同学认为液体a和液体b的初温必须相同，乙同学认为液体a和液体b的初温可以不同，你支持 的观点，理由是 。 （5）根据实验测得的数据，分别描绘出a、b两种液体的温度随加热时间变化的图象，如图丁所示，分析图象可知液体 （选填“a”或“b”）的吸热能力更强。若加热过程中无热量损失，则a、b两种液体的比热容之比ca：cb＝ 。 【解答】解：（1）比较不同燃料的热值，应该选取不同燃料对相同物质进行加热，故要选择甲与乙。 比较不同物质吸热能力，要选取相同燃料对质量相等的不同物质进行加热，故要选择甲与丙。 （2）在比较不同燃料的热值时，是燃烧质量相同的燃料，比较它们放出的热量。它们放出的热量被相同质量的同种物质吸收，热量不同，物质上升的温度不同。 （3）A．在比较物质吸热多少时，是在相同加热方式、相同装置、燃料种类相同情况下，比较加热时间来间接比较物质吸热多少的。故控制燃料质量相同是多余的。故A符合题意； BCD．在比较物质吸热能力时，除物质种类不同外，要控制物质质量、燃烧燃料种类、加热方式、盛放液体容器要完全相同。故BCD正确，不符合题意； 故选：A。 （4）从比热容定义式来看，在计算比热容大小时，涉及到的物理量是变化的温度，而不是初温与末温。因此只给物质变化的温度相等即可比较，不一定要求它们的初温与末温相等，因此支持乙的观点。 （5）观察图像可知，同样加热5分钟，二者吸收热量相同，但a物质升高的温度小，在二者质量相等时，根据可知，a的吸热能力能强。 二者比热容之比为： 。 故答案为：（1）甲、乙；甲、丙； （2）温度计示数的变化； （3）A； （4）乙同学；根据Q＝cmΔt，物质质量和吸收的热量相同时，只需要比较物质温度的变化量即可，初温是否相同不影响； （5）a；2：1。 26．（2025•丽江校级一模）【实验名称】比较不同燃料的热值； 【实验器材】如图所示，甲、乙、丙、丁四个实验装置完全相同，燃料的质量都为10g，烧杯内液体的质量都相同。 （1）比较不同物质的比热容应选择 两个装置（选填装置序号甲、乙、丙、丁）。 （2）在“比较不同燃料的热值”的实验中，通过观察温度计 比较燃料燃烧放出热量的多少，小明和同组同学讨论后，确定选择甲、乙两图进行实验，原因是食用油的 比水小，容易观察温度的升高。 （3）除图中所示的实验器材外，本实验还需要的测量工具有 ； 【实验步骤】小明同学利用选择好的实验器材，并组装好后进行实验，实验结果如表： 燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃ 酒精 25 44 菜籽油 25 34 根据表格中的数据，你认为热值较大的燃料是 （选填“酒精”和“菜籽油”）。 【拓展】若根据实验数据算出了水吸收的热量，结合10g燃料这一数据算出燃料的热值，小华认为这样算出的热值不可靠，理由是 。利用此实验方法测出的燃料热值将比真实值 （选填“偏大”或“偏小”）。 【解答】解：（1）为了比较不同物质的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲和丙两图进行实验，这用到了控制变量法； （2）为了比较不同燃料的热值，需要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数的变化得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲和乙两图进行实验； 小明和同组同学讨论后，确定选择甲、乙两图进行实验，原因是食用油的比热容比水小，质量与吸收相同的热量，食用油升高的温度较多，容易观察温度的升高； （3）除图中所示的实验器材外，本实验还需要的测量工具有测量质量的天平。 根据表格中的数据，被酒精加热的水升高的温度较多，两装置加热的水的质量相同，由Q吸＝cmΔt得，被酒精加热的水吸收的热量较多，则酒精释放的热量较多，酒精与菜籽油完全燃烧的质量相同，由Q放＝mq得，酒精热值较大。 由于实验中存在热量损失，水吸收的热量小于燃料完全燃烧释放的热量，而实验中将水吸收的热量当作燃料完全燃烧释放的热量，导致燃料完全燃烧释放的热量偏小，而完全燃烧的燃料的质量测量准确，由Q放＝mq得，测出的燃料热值将比真实值偏小。 故答案为：（1）甲、丙；（2）示数变化；比热容；（3）天平；酒精；【拓展】实验中存在热量损失；偏小。 27．（2025•兴宁市校级模拟）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，烧杯内的液体初温相同。 （1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验；比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验；在实验中，三烧杯中a、b液体的质量必须 （选填“相同”或“不同”）。 （2）若在研究不同燃料热值的实验时，记录数据如下表： 燃料 加热前液体温度/℃ 燃料燃尽时液体温度/℃ 燃料的热值/（J•kg⁻1） 1 15 35 2.4×106 2 15 25 ？ 根据表中的数据可以计算出：燃料2的热值是 J/kg。 （3）通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏 （选填“大”或“小”），主要原因是燃料燃烧释放的热量 （选填“能”或“不能”）全部被液体吸收。 【解答】解：（1）由控制变量法可知，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，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲和乙两图进行实验。 由控制变量法可知，为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲和丙两图进行实验。 由控制变量法可知，甲和乙两图进行实验时，液体的质量相同；甲和丙两图进行实验时，液体的质量相同，所以三烧杯中a、b液体的质量必须相等。 （2）对于燃料1，液体升高的温度Δt1＝35℃﹣15℃＝20℃ 对于燃料2，液体升高的温度Δt2＝25℃﹣15℃＝10℃ 不计热量损失，液体吸收热量等于燃料放出热量，故燃料2完全燃烧放出的热量，因为两种燃料燃烧的质量相等，根据， （3）由于燃料燃烧释放的热量不能全部被液体吸收，有部分热量散失到空气中，或者被装置吸收等，所以通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏小的。 故答案为：（1）甲、乙；甲、丙；相同；（2）1.2×106；（3）小；不能。 28．（2025•常州模拟）小华学习了热学知识后，为了加深对比热容、热值的理解，设计如下实验，可完成吸热能力实验和热值实验。甲、乙、丙三个装置，燃料和液体除种类不同之外，质量完全相同，其他装置完全相同。 （1）为了研究不同物质的吸热能力，利用其中 （选填“甲、乙、丙”）两幅图进行实验，根据数据做出了两种液体的温度随时间变化的关系图，如图2所示；①实验中不同物质的吸热多少是通过 来反映比较的（选填“温度计示数变化”或“加热时间”）； ②已知b液体的比热容是1.8×103J/（kg•℃），则a液体的比热容是 J/（kg•℃）； （2）为了研究不同燃料的热值，正确选择其中 （选填“甲、乙、丙”）两幅图进行实验。在实验前用天平测出了两烧杯中液体的质量相同，及燃料的质量相同，这样可以通过 （选填“温度计示数变化”或“加热时间”）直观感知哪种燃料的热值大。若a、b液体的比热容已知，记录相关数据，可以计算出吸收热量和燃料放出的热量，从而计算燃料热值。但此方法计算的热值与实际燃料热值相比 （选填“偏大“、“偏小”或“不变”），原因是 。 【解答】解：（1）为了研究不同物质的吸热能力，需要燃烧相同的燃料（即热源相同），加热不同的液体，同时让液体的质量相同，所以应选择甲和丙两图进行实验； ①不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的； ②根据Q吸＝cmΔt可知，在质量和吸收热量一定时，温度的变化值和比热容成反比，可以用相同的燃料1加热时间10min，a和b吸收的热量就是相同的， a的温度变化值Δt甲＝80℃﹣20℃＝60℃，b的温度20min变化60℃，10min变化值为Δt乙＝30℃， 据Q吸＝cmΔt得，a液体吸收的热量：Qa吸＝camΔta， b液体吸收的热量：Qb吸＝cbmΔtb， 则camΔta＝cbmΔtb， 所以a的比热容： ca0.9×103J/（kg•℃）； （2）比较不同燃料的热值，应控制被加热液体的种类相同而燃料不同，故应选择甲、乙两图进行实验；燃料燃烧放出的热量被液体吸收，液体吸热温度升高，因此通过温度计实数的变化直观感知哪种燃料的热值大，在实验前用天平测出了两烧杯中液体的质量相同，及燃料的质量相同，利用公式Q吸＝cm（t﹣t0）（若a、b液体的比热容已知）计算出了液体吸收的热量，通过这些数据计算出某种燃料的热值，计算结果不可靠，因为燃料燃烧产生的热量不能完全被液体吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小。 故答案为：（1）甲、丙；①加热时间；②0.9×103；（2）甲、乙；温度计示数变化；偏小；燃料燃烧产生的热量不能完全被液体吸收、存在热损失。 29．（2025•宜兴市校级模拟）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）比较不同物质的吸热能力，应选择甲和 两个实验。 （2）根据记录的数据作出了如图丁所示的图像，由图像可知，液体 的比热容小；如果已知的比热容为0.9×103J/（kg•℃），则b的比热容为 J/（kg•℃）。 （3）比较不同燃料的热值，应选择 和 两个实验。 （4）实验前用天平测出了烧杯中液体的质量及燃料的质量，若a、b液体的比热容已知，并记录相应的实验数据，利用公式Q＝cm（t﹣t0）计算出了液体吸收的热量，通过这些数据计算出某种燃料的热值 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”），理由是 。 【解答】解：（1）比较不同物质的吸热能力，必须控制燃料的种类相同，改变液体的种类，控制液体的质量相同，根据温度计的示数高低得出吸热多少，从而判断物质的吸热能力的大小关系，因此应选择甲、丙两图进行实验；不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的； （2）由图示图象可知，a和b升高相同的温度，如温度都升高60℃，a需要的是时间是10min，b需要的时间是20min，b需要更长的加热时间，b吸收的热量为a吸收热量的2倍，这也就说明了b的吸热能力强一些，a的吸热能力弱，所以a液体的比较容较小，b液体的比热容较大； 根据Q吸＝cmΔt可知，在液体的质量相同、升高相同的温度时，比热容与吸收的热量成正比，b吸收的热量为a吸收热量的2倍，则b的比热容为a的比热容的2倍，即 b的比热容：cb＝2×0.9×103J/（kg•℃）＝1.8×103J/（kg•℃）； （3）比较不同燃料的热值，应控制被加热液体的种类相同而燃料不同，故应选择甲、乙两图进行实验； 实验过程中应该控制燃料燃烧的质量相同，所以应该在相同质量燃料燃尽之后或燃料燃烧相同的质量后去比较液体升高的温度； （4）由于存在热损失，实验中液体吸收的热量比燃料完全燃烧时放出的热量少，而实验中将液体吸收的热量当作燃料燃烧放出的热量，则计算得到的放出的热量偏少，据Q放＝mq求得的热值比实际值小。 故答案为：（1）丙；（2）a；1.8×103；（3）甲；乙；（4）偏小；由于存在热损失，实验中液体吸收的热量比燃料完全燃烧时放出的热量少。 30．（2025•武威一模）在热学实验中， （1）小明用相同的酒精灯分别给水和煤油加热（如图甲），以探究水和煤油的吸热能力； ①在两个相同的烧杯中应加入初温和 相同的水和煤油，实验中用相同的酒精灯加热的目的是：使水和煤油在相同时间内 ； ②水和煤油温度随时间变化如图乙所示，根据图乙可判断出a物质是 （选填“水”或“煤油”），b物质吸热能力较 （选填“强”或“弱”）； （2）如图丙所示，为比较酒精和碎纸片的热值，小明用两个相同规格的烧杯装相等质量的水、取质量 （选填“相等”或“不相等”）的酒精和碎纸片，分别放入两个燃烧皿中，分别给烧杯加热，直到酒精和碎纸片完全燃尽，通过比较 （选填“加热时间”或“水升高的温度”）来确定酒精和碎纸片热值的大小； （3）小明再用50g水和100g水做实验，以吸收的热量Q为纵坐标，升高的温度Δt为横坐标，分别画出50g和100g水的Q﹣Δt图像，它们都是过原点的直线，即Q＝kΔt，进一步分析发现，这两条直线的k值之比与对应水的 之比相等（选填“密度”、“质量”或“体积”）。 【解答】解：（1）①由比较不同物质吸热能力的方法，要控制不同物质的初温和质量相同，故在两烧杯中分别装入初温度相同且质量相等的煤油和水； 根据转换法，实验中选用相同酒精灯加热的目的是：使水和煤油在相同时间内吸收相等的热量； ②由图乙可知，a、b两物质加热相同时间后（吸热相同），a升高的温度低，由方法Ⅱ可知，a物质的吸热本领强，b物质的吸热本领弱，所以a物质是水，b物质是煤油； （2）实验时为了控制变量，应用天平分别测出等质量的酒精和碎纸屑，将其放入装置中的燃烧皿内； 因燃料的热值不能直接测量，但燃料燃烧放出的热量可以被水吸收，从而使水温发生变化，所以可以通过水升高的温度来比较燃料热值的大小关系； （3）根据Q＝cmΔt可知，Q＝kΔt中的k＝cm，则有k1＝cm1，k2＝cm2， 因为，所以，即这两条直线的k值与对应水的质量之比相等。 故答案为：（1）①质量；吸收相等的热量；②水；弱；（2）相等；水升高的温度；（3）质量。 五．解答题（共2小题） 31．（2025•海南）2025年5月28日，总质量约为2×107kg的“棋子湾”轮从海口新海港缓缓驶出，经过13h航行到达广西防城港，总航程约286km，成功开辟了桂琼陆岛客货滚装运输第二通道，助力海南自由贸易港建设。（g取10N/kg） （1）轮船内燃机工作时， （选填“压缩”或“做功”）冲程对外做功； （2）求该航程轮船的平均速度约为多少km/h； （3）质量为1.6×103kg的汽车静止在水平甲板上，汽车对甲板的压强约为2×105Pa。求轮胎与甲板的总接触面积约为多少m2； （4）若轮船所受阻力为重力的0.02倍，求该航程轮船克服阻力所做的功；实际航行时，驱动内燃机所消耗的燃油能量总比克服阻力做的功多，请从物理学角度简要分析原因（写出一条即可）。 【解答】解：（1）内燃机的做功冲程中，燃气膨胀对外做功，将内能转化为机械能。 （2）已知总航程s＝286km，时间t＝13h，根据平均速度公式v22km/h （3）汽车的重力G＝mg＝1.6×103kg×10N/kg＝1.6×104N 汽车对甲板的压力F＝G＝1.6×104N 根据压强公式p，变形得S0.08m2 （4）轮船的重力G轮＝m轮g＝2×107kg×10\N/kg＝2×108N 轮船所受阻力f＝0.02G轮＝0.02×2×108N＝4×106N 克服阻力做功W＝fs＝4×106N×286×103m＝1.144×1012J 因为内燃机工作时，能量会有部分通过热传递散失，所以实际航行时，驱动内燃机所消耗的燃油能量总比克服阻力做的功多。 故答案为：（1）做功；（2）22km/h；（3）0.08m2；（4）克服阻力做功1.144×1012J；因为内燃机工作时，能量会有部分通过热传递散失，所以实际航行时，驱动内燃机所消耗的燃油能量总比克服阻力做的功多。 32．（2025•陕西）火电站利用煤炭燃烧时产生的热量，通过汽轮机带动发电机发电，若火电站的煤电转化效率为火电站发出的电能，Q总为消耗的煤炭完全燃烧时所放出的热量），则煤炭燃烧越充分，煤电转化效率越高。有关研究表明，基于“富氧燃烧”技术的“碳一氢一风一电”能源耦合模型，可有效地提高新能源与传统能源的综合利用。如图所示，风电站给电网供电后，将富余的电能输送给制氢厂，通过电解水装置制造的氢气，经加氢站到达用户端；将电解水制氢时产生的氧气输送给火电站，使煤炭实现“富氧燃烧”，提高火电站的煤电转化效率。 （1）某风电站总装机功率为105kW，平均每天工作时长以10h计。若风电站以总装机功率工作时，1天所发出的电能中，有8.2×105kW•h的电能供给电网，富余的电能全部用于电解水制氢（每产生1m3氢气消耗3.6kW•h的电能），产生的氢气完全燃烧时，释放的热量为多少？（氢气的热值为1.28×107J/m3） （2）假设火电站通过“富氧燃烧”技术，使煤炭完全燃烧，可实现每消耗0.31kg的标准煤，发出1kW•h的电能，则“富氧燃烧”条件下，煤电转化效率是多少？ （3）若采用“富氧燃烧”技术后，煤电转化效率相比技术革新之前提高了4%，则同样发出1kW•h的电能，相比应用“富氧燃烧”技术前，能节约多少千克标准煤。（标准煤的热值为2.9×107J/kg） 【解答】解：（1）某风电站总装机功率为105kW，平均每天工作时长以10h计，则1天向电网输送的能量： W＝Pt＝105kW×10h＝106kW•h； 则全部用于电解水制氢的电能： W′＝106kW•h﹣8.2×105kW•h＝1.8×105kW•h， 每产生1m3氢气消耗3.6kW•h的电能，则电解水制氢的体积： V5×104m3， 产生的氢气完全燃烧时释放的热量： Q放＝Vq＝5×104m3×1.28×107J/m3＝6.4×1011J； （2）消耗0.31kg的标准煤放出的热量： Q放＝mq＝0.31kg×2.9×107J/kg＝8.99×106J， “富氧燃烧”条件下，煤电转化效率： η40%； （3）由题意知，技术革新之前的煤电转化效率：η′＝40%﹣4%＝36%， 由η知，完全燃烧标准煤放出的热量： Q放′107J， 由Q放＝mq知，完全燃烧标准煤的质量： m′0.345kg， 则相比应用“富氧燃烧”技术前能节约标准煤的质量： m″＝m′﹣m＝0.345kg﹣0.31kg＝0.035kg。 答：（1）产生的氢气完全燃烧时，释放的热量为6.4×1011J； （2）“富氧燃烧”条件下，煤电转化效率是40%； （3）相比应用“富氧燃烧”技术前，能节约0.035kg标准煤。 六．计算题（共7小题） 33．（2025•山西）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。查阅资料知道，人运动所需的能量可来源于体内脂肪“燃烧”释放的化学能，1g脂肪完全“燃烧”释放的能量为3.8×104J（即可看作脂肪的热值q＝3.8×104J/g）。若小亮的质量为60kg，家住11楼，每层楼高为3m。（g取10N/kg） （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。 【解答】解：（1）小亮的质量为60kg，重力G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N； （2）家住11楼，上升10层的高度，电梯匀速运行，电梯对他做的功W＝Gh＝600N×（11﹣1）×3m＝18000J； （3）脂肪完全“燃烧”放出的能量Q＝qm＝3.8×104J/g×5g＝1.9×105J。 答：（1）小亮所受的重力是600N。 （2）小亮每次乘电梯从1楼到11楼回家，若电梯匀速运行，电梯对他做的功是18000J。 （3）脂肪完全“燃烧”放出的能量是1.9×105J。 34．（2025•武威三模）小华家里用的是天然气灶，他尝试估测该灶的效率。小华在水壶中加入5L水，水的初温是20℃，然后将水烧开，他观察天然气表发现此次烧水用了0.1m3天然气，天然气的热值为3.2×107J/m3，水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），当地大气压为标准大气压。求： （1）水吸收的热量Q吸（不计水的热量损失）； （2）天然气完全燃烧放出的热量Q放； （3）天然气灶的效率η。 【解答】解： （1）水的体积V水＝5L＝5dm3＝0.005m3， 由ρ可得水的质量： m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×0.005m3＝5kg， 标准大气压下水的沸点为100℃，即水的末温为100℃， 水吸收的热量： Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（100℃﹣20℃）＝1.68×106J； （2）天然气完全燃烧放出的热量： Q放＝Vq＝0.1m3×3.2×107J/m3＝3.2×106J； （3）天然气灶的效率： η100%100%＝52.5%。 答：（1）水吸收的热量为1.68×106J； （2）天然气完全燃烧放出的热量为3.2×106J； （3）天然气灶的效率为52.5%。 35．（2025•海州区校级模拟）如图是某款油电混动小汽车，部分信息如表。某次测试，质量50kg的测试员驾驶该车以72km/h的速度匀速直线行驶0.5h。测试中，汽油机既向车轮提供动力，又向蓄电池充电，同时蓄电池又将部分能量通过驱动电机向车轮输送。（假设汽油完全燃烧，且忽略蓄电池和电机的热损失，g取10N/kg，q汽油＝4.6×107J/kg）测试时： （1）前进时汽车受到的阻力为1000N，求牵引力做的功及功率； （2）驱动汽车所需能量E1的65%直接来自汽油燃烧，汽油燃烧放出热量的40%用于汽车行驶和蓄电池充电，其中向蓄电池充电的能量，E2为1.34×107J，求该次测试消耗的汽油质量。 空车质量 950kg 车轮与地面接触总面积 0.1m2 【解答】解：（1）因汽车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，汽车的牵引力F牵＝f＝1000N； 由可知，0.5h通过的距离为s＝vt＝72km/h×0.5h＝36km＝3.6×104m； 牵引力做的功为： ； 时间为t＝0.5h＝1800s，由可知，牵引力做功的功率为： ； （2）测试中驱动汽车所需能量E1的65%直接来自汽油燃烧，所以E1＝W×65%； 根据效率公式η可知，Q放， 则该次测试消耗的汽油质量为：。 答：（1）牵引力做的功为3.6×107J；功率为2×104W； （2）该次测试消耗的汽油质量为2kg。 36．（2025•武威三模）小红在家利用燃气灶加热，完成了冰的熔化实验，并绘制了冰熔化时温度随时间的变化的关系图像。实验时，冰的质量为0.5kg，相同时间内水和冰吸收的热量相同。已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），求：[假设整个过程中冰（或水）的质量没有损耗] （1）CD段水吸收的热量； （2）冰的比热容； （3）若AD段内该燃气灶的加热效率为50%，加热35min共消耗了1.75×10﹣3m3的燃气，求燃气的热值。 【解答】解：（1）CD段水吸收的热量： Q吸水＝c水m（t水﹣t0水）＝4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×（10℃﹣0℃）＝2.1×104J； （2）AB段冰吸热时间为CD段水吸热时间的一半，所以AB段吸收的热量为CD段水吸收热量的一半，即：Q吸冰＝Q吸水2.1×104J＝1.05×104J； AB段冰升高的温度Δt冰＝0℃﹣（﹣10℃）＝10℃， 由Q吸＝cmΔt可得冰的比热容： c冰2.1×103J/（kg•℃）； （3）AD段时间为AB段时间的7倍，所以AD段吸收的热量为AB段水吸收热量的7倍， Q吸＝7Q吸冰＝7×1.05×104J＝7.35×104J， 由η可得燃气完全燃烧放出的热量： Q放1.47×105J， 燃气的热值： q8.4×107J/m3。 答：（1）CD段水吸收的热量为2.1×104J； （2）冰的比热容为2.1×103J/（kg•℃）； （3）燃气的热值为8.4×107J/m3。 37．（2025•银州区校级模拟）为了净化市区空气，环卫工人每天清晨驾驶洒水车对市区道路洒水。下表是某洒水车的相关数据。已知汽油的热值为4.6×107J/kg，g取10N/kg。请计算： 空车质量 水罐容积 满水时水深 车轮与地面的总接触面积 额定功率 5t 4m3 1.6m 0.6m2 120kW （1）完全燃烧0.5kg汽油能产生多少热量？ （2）该洒水车装满水时水对罐底的压强是多少？ （3）该洒水车装满水时对地面的压强是多少？ 【解答】解：（1）完全燃烧0.5kg汽油产生的热量： Q放＝m汽油q＝0.5kg×4.6×107J/kg＝2.3×107J； （2）洒水车装满水时水深h＝1.6m， 水对罐底的压强： p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1.6m＝1.6×104Pa； （3）洒水车装满水时水的体积V水＝V容＝4m3， 由ρ可得，装满水时水的质量： m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×4m3＝4×103kg， 汽车和水的总重： G总＝G车+G水＝（m车+m水）g＝（5×103kg+4×103kg）×10N/kg＝9×104N； 该洒水车装满水时对地面的压力：F＝G总＝9×104N； 该洒水车装满水时对地面的压强： p1.5×105Pa。 答：（1）完全燃烧0.5kg汽油产生的热量为2.3×107J； （2）该洒水车装满水时水对罐底的压强是1.6×104Pa； （3）该洒水车装满水时对地面的压强是1.5×105Pa。 38．（2025•思明区校级模拟）某物理兴趣小组的同学，用天然气给10kg的水加热，同时绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线，若在6min内完全燃烧了0.12kg的天然气（每分钟放热相同）。水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值为5×107J/kg。 （1）完全燃烧0.12kg天然气释放的热量为多少？ （2）“0～2min”水吸收的热量为多少？ （3）在烧水过程中，“0～2min”、“2～4min”、“4～6min”请判断哪个时间段热效率最高？最高热效率为多少？ 【解答】解：（1）燃烧天然气的质量m天然气＝0.12kg，天然气的热值q天然气＝5×107J/kg， 天然气完全燃烧产生的热量：Q放＝m天然气q天然气＝0.12kg×5×107J/kg＝6×106J； （2）水的质量m水＝10kg，0～2min，水温度升高度数Δt＝50℃﹣20℃＝30℃， 水吸收的热量：Q吸＝cm水Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×10kg×30℃＝1.26×106J； （3）由图可知，随着水温的不断升高，温度变化越来越慢，故0～2min时间内，在吸收热量相同的情况下，升高的温度最高，热效率最大； 0～2min内，水升高的温度Δt′＝50℃﹣20℃＝30℃， 水吸收的热量：Q吸′＝cm水Δt′＝4.2×103J/（kg•℃）×10kg×30℃＝1.26×106J， 0～2min内，天然气释放的热量：Q放′Q放6×106J＝2×106J， 烧水时的热效率：η100%100%＝63%。 答：（1）天然气完全燃烧产生的热量为6×106J； （2）0～2min时间，水所吸收的热量是1.26×106J； （3）“0～2min”烧水的效率最高；烧水时的最高热效率为63%。 39．（2025•湖北三模）油电混合动力汽车是新型节能汽车。这种汽车高速行驶时，内燃机启动，既向车轮输送能量也给动力蓄电池组充电。已知某型号混合动力汽车所用的动力蓄电池可储存的最大电能是1.0×108J。测试人员驾驶该车在平直公路上以80km/h的测试车速匀速行驶0.5h，内燃机消耗燃油2.5kg，蓄电池组的电能增加了最大电能的10%，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示。则： （1）该汽车测试行驶中消耗的燃油完全燃烧放出多少热量？（燃油的热值为4.6×107J/kg） （2）该汽车测试行驶中牵引力做了多少功？ （3）该汽车内燃机的效率是多大？ 【解答】解：（1）汽车测试行驶中内燃机消耗燃油2.5kg，燃油放出的热量为：Q放＝mq燃油＝2.5kg×4.6×107J/kg＝1.15×108J； （2）由图像可知，汽车以80km/h的速度做匀速直线运动时受到的阻力为900N，因为汽车匀速直线运动时，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以汽车受到的牵引力F＝f＝900N； 汽车在平直公路上以80km/h的速度匀速行驶0.5h，行驶的距离为：s＝vt＝80km/h×0.5h＝40km＝40000m，该汽车测试行驶中牵引力做的功为：W＝Fs＝900N×40000m＝3.6×107J； （3）已知某型号混合动力汽车所用的动力蓄电池可储存的最大电能是1.0×108J，内燃机消耗燃油2.5kg，蓄电池组的电能增加了最大电能的10%，则蓄电池增加的电能为：W1＝ ηW大＝10%×1.0×108J＝1.0×107J； 有效利用的能量为：W有＝W+W1＝3.6×107J+1.0×107J＝4.6×107J； 则内燃机的效率为：η40%。 答：（1）该汽车测试行驶中消耗的燃油完全燃烧放出1.15×108J； （2）该汽车测试行驶中牵引力做功3.6×107J； （3）该汽车内燃机的效率是40%。 40．（2025•山西）跨学科实践 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是 。（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： 。 【解答】解：（1）汽轮机模型工作过程，首先酒精灯燃烧，将酒精的化学能转化为内能，使水的温度升高，产生大量水蒸气。然后，水蒸气从笔的尖端喷出，推动扇叶转动，将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能。 所以汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能→内能→机械能。 （2）扇叶不转动，说明没有足够的动力推动扇叶，可能的原因有： ①水的质量太少，产生的水蒸气量不足，无法提供足够的动力，即注入的水过少，产生的蒸汽量不足。 ②装置的密封性不好，导致水蒸气泄漏，无法有效推动扇叶，比如易拉罐开口处密封不好，蒸汽泄漏。 ③酒精灯提供的热量不足，水无法产生足够多的高温高压水蒸气，例如酒精灯火焰太小，水吸收的热量少，产生蒸汽的能量不够。 （3）提高简易汽轮机效率的措施（从结构角度 ）从“结构决定功能”的观念出发，可采取以下措施： ①增加易拉罐的保温性能：比如用保温杯套等材料包裹易拉罐，减少热量散失，使水能够吸收更多的热量转化为水蒸气的内能，从而提高效率。因为减少热量损失，能让更多的化学能最终转化为机械能。 ②优化蒸汽喷出通道（中性笔部分）：使蒸汽喷出时的流速更大、更集中，比如选择更细且光滑的笔管，减少蒸汽在通道内的能量损耗，让蒸汽能更有效地推动扇叶转动，提高能量转化效率。 ③改进扇叶结构：设计成更符合空气动力学的形状，比如类似飞机机翼的形状，或者增加扇叶的数量和面积（在合理范围内 ），使扇叶能更好地捕捉蒸汽的能量，将蒸汽的内能更充分地转化为机械能。 故答案为：（1）内能；机械能 （2）注入的水过少，产生的蒸汽量不足； （3）增加易拉罐的保温性能。 学科网（北京）股份有限公司 $