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模块二 热学
第六讲 内能的利用
第一篇 考点梳理·过教材
目录
CONTENTS
考点梳理回归教材
常考重难突破训练
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考点1 能量的转化与守恒
1. 能量的转化
在一定条件下,各种形式的能量可以相互转化,但能量的
转化和转移具有一定的 性。
方向
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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 为其他形式,或者从一个物体 到其他物
体,而在转化和转移的过程中,能量的总量保持 。
永动机是不可能被制造出来的,因为它违背了能量守恒
定律。
转化
转移
不变
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1. (九全P24练习与应用2题变式)一种“风能太阳能互补”节
能灯“头顶”小风扇,“肩扛”太阳能电池板,“腰插”蓄电
池。下列关于该节能灯解释不.合.理.的是( D )
A. 太阳能电池板将太阳能转化为电能
B. 蓄电池储能过程是将电能转化为化学能
C. 节能灯工作时将电能转化成光能和内能
D. 小风扇工作时将电能转化为机械能
D
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2. (九全P21图14.1-3情境变式)弹性小球弹跳的频闪照片如
图所示,小球反复弹跳的过程中, 能、
能和动能相互转化。位置1、3的高度一样,小球在位置1的机
械能 (选填“小于”“等于”或“大于”)在位置3
的机械能,小球在位置1的动能 (选填“小于”“等
于”或“大于”)在位置3的动能,小球在弹跳过程中减少的
机械能转化为了 能。
弹性势
重力势
大于
大于
内
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考点2 热机
定
义 利用 能做功的机械,它把 能转化为
能
应
用 蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等
工
作
过
程 四个
冲程 冲程、 冲程、 冲
程、 冲程
工作
循环 一个工作循环包括 个冲程,活塞往复
次,曲轴和飞轮转动 周,对外做功 次
内
内
机械
吸气
压缩
做功
排气
四
两
两
一
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汽油
机与
柴油
机的
区别 ①汽油机在吸气冲程吸入的是 的混合
物,柴油机吸入的是 。
②柴油机顶部 火花塞,是一个喷油嘴,汽油机
顶部 火花塞。
③汽油机采用 式,柴油机采用 式
空气和汽油
空气
没有
有
点燃
压燃
吸气、压缩和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的,
冲程是内燃机工作循环中唯一对外做功的冲程。做功冲程
将 能转化为 能,压缩冲程将 能转化为
内能。
做
功
内
机械
机械
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3. (九全P27图14.2-5情境变式)内燃机四冲程工作示意图如
图所示,下列说法正确的是( C )
A. 一个工作循环的正确顺序为:甲、乙、丙、丁
B. 乙冲程能获得动力
C. 丁冲程有明显机械能转化为内能的过程
D. 丙冲程存在化学能转化为内能的过程
C
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4. (九全P37复习与提高3题变式)我国古人曾发明一种活塞式
点火器,如图所示,以牛角作套筒,把艾绒粘在木质推杆前
端。取火时,一只手握住套筒,另一只手向内猛推推杆,艾绒
即燃。下列事例与猛推推杆入筒的过程中,能量转化情况
不.同.的是( A )
A. 内燃机的做功冲程
B. 内燃机的压缩冲程
C. 钻木取火
D. 流星雨的形成
A
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5. (九全P29练习与应用1题变式)图甲是我国传统的“走马
灯”,点燃底部的蜡烛,上升的热空气驱动扇叶转动,带动纸
片小人转动。叶片转动是由热空气的 能转化为叶片
的 能,这与四冲程汽油机的 (选填“乙”或
“丙”)冲程相同。若汽油机的转速为1 800 r/min,则它1 s对
外做功 次。
内
机械
丙
15
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考点3 热机的效率
1. 热值
定义 某种燃料 放出的热量与其质量之比,叫
作这种燃料的热值(用q表示)
单位 (固体)或 (气体)
公式 Q= (固体)或Q= (气体)
理解 热值反映的是某种物质的燃烧特性,同时反映出不同
燃料燃烧过程中化学能转化为内能的本领大小,与燃
料的 有关,与燃料的质量、体积等均
完全燃烧
J/kg
J/m3
mq
Vq
种类
无关
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2. 热机的效率
定义 热机用来做 的这部分能量与燃料
的热量之比,叫作热机的效率
提高热
机效率
的途径 ①使燃料充分燃烧,如将煤粒磨成煤粉、加大送风
量等。
②尽量减少各种热量损失,如尾气供热。
③机件间保持良好的润滑,减小摩擦,如加润滑油
热机的效率 1。
有用功
完全
燃烧放出
小于
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3. 热机效率的相关计算公式
燃料燃烧加热 燃料燃烧做功 驱车行驶 起重提升物体
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6. (九全P32图14.3-2情境变式)汽车的汽油机能量流向如图
所示,下列说法不.正.确.的是( C )
A. 废气排放的能量所占比例最大,减
少该部分能量损失是提高热机效率
的有效手段
B. 冷却水能量的二次利用可以提高能
量利用率
C. 该汽油机的热机效率为70%
D. 该汽油机的热机效率为30%
C
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7. (九全P38复习与提高7题变式)我国自行设计研制的AG600“鲲龙”水陆两栖飞机有四台相同的发动机,每台发动
机的输出功率为3 120 kW。若飞机飞行1 h需消耗约1.8 t燃油,
求发动机的效率(q燃油=4.3×107 J/kg,计算结果精确到1%)。
解:燃油燃烧放出的热量
Q放=m燃油q燃油=1 800 kg×4.3×107 J/kg=7.74×1010 J,
发动机做的有用功
W有用=Pt=4×3 120×103W×1×3 600 s=4.492 8×1010 J,
发动机的效率
η==×100%≈58%。
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跨学科实践:制作简易热机模型
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。
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实验时向易拉罐内部注入大约半罐水,将去掉笔芯和尾塞
的中性笔管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,当有水蒸气喷出时,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→ → 。
内能
机械能
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(2)某实验小组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:
(任写一条)。
(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,帮助他们提出一条
可行性措施:
。
注入的水过少,产生的水蒸
气量不足(合理即可)
增加易拉罐的保温性能
(合理即可)
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能量的转化与守恒
1. [2025·深圳改编]琴琴和小林同学一起观看了我国天宫一号空
间实验室顺利升空的过程,琴琴同学提出:火箭加速上升过程
中,燃料燃烧放出的热量 (选填“全部”或“部
分”)转化为机械能,天宫一号空间实验室进入轨道后
(选填“有”或“无”)惯性。
部分
有
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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2. 2025年1月,中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变
实验装置实现1亿摄氏度高温下1 066秒的稳态运行。在核聚变
过程中核能转化为内能,但内能却不能自发地转化为核能,这
说明能量的转化具有 性;在能量转化和转移的过程
中,能量的总量保持 。
方向
不变
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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热机
3. 一台单缸四冲程汽油机的飞轮的转速是2 400 r/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 )
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
A
1
2
3
4
5
6
7
8
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4. [2025·泸州]小华一家人在端午节期间外出旅游,领略祖国大
好河山。他们驾车从泸州到重庆,再坐游轮游览长江三峡。他
们所驾汽车的发动机是汽油机,如图所示的示意图是汽油机
的 冲程;游轮从上游到下游经过的船闸利用了
原理;当乘客下游轮后,游轮底受到水的压强
(选填“变大”“变小”或“不变”)。
压缩
连通
器
变小
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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热值
5. 汽油在发动机气缸中燃烧不充分会产生积碳,影响发动机性
能。在发动机维护保养后,汽油燃烧会更加充分,其热值
( C )
A. 变大 B. 变小
C. 不变 D. 无法确定
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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6. 质量为1 kg的酒精和1 g的酒精的热值是 (选填“相
同”或“不同”)的。若完全燃烧420 g的酒精放出的热量全部
被水吸收,可使 kg的水温度从30 ℃升高到90 ℃。[酒精
的热值为3.0×107 J/kg,水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
相同
50
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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7. [2025·德阳改编]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2 kg的水加热至沸腾(在标准大气压
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1.68×10-2 m3天然气放出的热量,则天然
气的热值为 J/m3。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
6.72×105
4×107
1
2
3
4
5
6
7
8
9
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热机效率及相关计算
8. [2025·烟台]汽油机是燃油汽车的动力来源之一。某台汽油机
工作时的能量数据如图所示,请把图中横线处应填写的内容补
充完整:① ;② 。若汽油的热值为4.6
×107 J/kg,则该工作过程中消耗的汽油质量为 kg。
1.61×105
机械
0.0035
1
2
3
4
5
6
7
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9. [2025·苏州]用煤气炉将4 kg的水从20 ℃加热到70 ℃,消耗
煤气0.05 kg。已知煤气的热值为4.2×107 J/kg,水的比热容为
4.2×103 J/(kg·℃)。求:
(1)水吸收的热量;
(2)煤气完全燃烧放出的热量;
(3)煤气炉加热的效率。
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解:(1)水吸收的热量
Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×4 kg×(70 ℃-
20 ℃)=8.4×105 J。
(2)煤气完全燃烧放出的热量
Q放=mq煤气=0.05 kg×4.2×107 J/kg=2.1×106 J。
(3)煤气炉的效率η==×100%=40%。
解:(1)水吸收的热量
Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×4 kg×(70 ℃-
20 ℃)=8.4×105 J。
(2)煤气完全燃烧放出的热量
Q放=mq煤气=0.05 kg×4.2×107 J/kg=2.1×106 J。
(3)煤气炉的效率η==×100%=40%。
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请完成“滚动周测3”
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