第十四章 内能的利用 寒假作业 2025-2026学年人教版物理九年级全一册

第十四章 内能的利用（寒假作业） 【知识回顾】 一、能量转化和守恒定律 1．能量的形式：机械能、内能、电能、光能、声能、化学能、核能等。 2．能量守恒定律：能量不能凭空产生，也不能凭空消失；只会从一种形式______为另一种形式；或从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量____________。 3．任何一台机器，只能使能量从一种形式转化为另一种形式，而不能无中生有地制造能量，因此，___________制造出永动机。 二、热机的工作原理 1．热机的定义：利用________能做功的机器。最常见的是内燃机。 2．内燃机：燃料直接在发动机______内燃烧产生动力的热机。 （1）工作原理：燃料在汽缸内燃烧，产生高温高压的燃气，把________能转化为________，燃气推动活塞做功，把________能转化为________。 （2）分类：汽油机和柴油机。 ①汽油机的四个冲程的特点： 汽 油 机 工 作 原 理 冲程 ______冲程 压缩冲程 ______冲程 排气冲程 图示 进气门 _________ 关闭 关闭 关闭 排气门 关闭 关闭 关闭 _________ 活塞运动方向 向下 向上 _________ _________ 能的转化 无 ____能转化为____能 ____能转化为____能 无 工作过程 ( 吸气 压缩 做功 排气 ) 一个工作循环，活塞往复运动______次，曲轴转动______周，对外做功______次。 工作特点 燃烧时把燃料的______能转化为内能，又通过做功把内能转化为______能。 ②汽油机和柴油机的区别 区分 汽油机 柴油机 不同点 构造 汽缸顶部有____________ 汽缸顶部有____________ 燃料 汽油 柴油 吸入气体 汽油和空气的混合物 纯净的____________ 点火方式 点燃式 ____________ 效率 效率低 20%～30% 效率高 30%～45% 相同点 都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环。压缩冲程、做功冲程的能量转化也相同 三、热机的效率 1．定义：用来做______的能量与燃料_______燃烧释放的能量之比。是热机性能的重要指标。 2．提高热机效率的途径：一是让燃料尽可能地________，二是要减小热量的________；三是保证各部件的良好润滑，减少________做功；四是设法利用________的能量。 【精练】 1.下列说法正确的是( ) A.电风扇在使用过程中主要把电能转化为内能 B.内燃机在做功冲程时将机械能转化为内能 C.利用超导材料远距离输电没有电能的损失 D.“地球一小时”提倡关灯一小时是为了增加电能的消耗 2.如图所示现象中,属于热传递改变物体内能的是( ) A.如图甲所示,小朋友从滑梯上滑下来,屁股发烫 B.如图乙所示,火箭外壳上须涂耐烧蚀隔热涂料以防止高速穿越大气层时被烧毁 C.如图丙所示,飞机降落时轮子与地面刚接触瞬间冒黑烟 D.如图丁所示,嘴对手呵气,手感到暖和 3.过油肉是著名的传统菜肴,下列关于在烹饪中的说法不正确的是( ) A.炒锅一般用铁制造,主要是利用了铁的比热容较小这一特性 B.肉片用多种配料腌制入味,利用了分子在不停地做无规则的运动 C.在翻炒的过程中,肉片内能增加主要是通过热传递实现的 D.在翻炒的过程中,肉片的温度升高,所含热量增大 4. 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 5.1876年,人类发明了第一台四冲程汽油机。一台四冲程汽油机的一个冲程中,火花塞点火,燃料猛烈燃烧,产生高温高压的气体推动活塞对外做功,则该冲程( ) A.是压缩冲程 B.气体对外做功,内能转化为机械能 C.活塞依靠飞轮的惯性而运动 D.气体对外做功,气体的内能增加 6.(多选)某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为5×10-3 m2,一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50 mm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为8×105 Pa,飞轮1 min转动1 800周。当汽油机满负荷工作时(不计摩擦,汽油的热值为4.6×107 J/kg),以下说法正确的是( ) A.做功冲程中燃气对活塞的平均压力为4 000 N B.一个做功冲程中燃气对活塞做的功为250 J C.汽油机的功率为3 000 W D.若1 min内消耗汽油22.5 g,该汽油机的效率约为17.4% 7．（多选）如图所示描述的物理过程，下列分析正确的是（　　） A．厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的温度升高，内能增大 B．瓶内盛有少量水，向瓶内打气。热空气遇冷液化，瓶内出现白雾 C．试管内的水蒸气推动塞子冲出，与汽油机的压缩冲程能量转化相同 D．若汽油机的飞轮速度为1800转/min，则该汽油机2s对外做功30次 8．（多选）锦州不仅风景优美、人民热情，也是一座美食之都，下列描述正确的是（　　） A．清晨，大街小巷里都充斥着牛肉面的独特香味，说明分子在永不停息地做无规则运动 B．中午，各种餐馆里炒菜时多用铁锅，这是因为铁的导热性能好 C．傍晚，烤羊肉串使用的木炭未完全燃烧时，其热值不变 D．夜市，铁板烧是通过热传递不断使其含有的热量增大 9．（多选）如图所示的四个情景，下列说法中正确的是（   ） A．甲图中蓝墨水在热水中扩散得快，说明温度越高分子无规则运动越剧烈 B．乙图中两个铅块紧压在一起后能吊住重物，说明分子间存在引力 C．丙图中厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的内能减小 D．丁图中的永动机是可以实现的 10．汽油机是热机的一种，工作时将 能转化为机械能，一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速为3000转/分，该汽油机1s对外做功 次。 11．世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意，比如蒸汽机和汽油机。如图所示，水蒸气冲起塞子过程中的能量转化情况是 （选填“机械能转化为内能”或“内能转化为机械能”），与四冲程汽油机的 冲程的能量转化相同。 12．某汽车在一段平直的公路上匀速行驶，已知这段过程汽车牵引力所做的有用功为，消耗汽油0.3kg，汽油完全燃烧放出的热量为 J，则该汽车的热机效率为 。［］ 13．2025年10月31日，长征二号F遥运载火箭搭载神舟二十一号载人飞船在酒泉成功发射，发射取得圆满成功。火箭用液体氢作为燃料，是因为液体氢的 高，若在某一阶段共消耗1吨的液态氢，这些燃料完全燃烧共释放出 J的热量。 14．如图所示，鞍钢工人在炼钢时要将“热电偶”末端插入高温熔化的钢水中测量钢水的温度。热电偶的工作原理是当两个不同金属的接触点处于不同温度时，会产生电压，这就是温差发电现象。温差发电的实质是将 能转化为电能，温差发电 （选填“遵守”或“不遵守”）能量守恒定律。 15．2025年2月11日，长征八号甲运载火箭成功发射，如图所示。该火箭的芯二级以液氢为燃料，这主要是因为液氢的 大，它燃烧过程中将 能转化为内能。 16．一些物理小实验如下： (1)如图甲所示，将一根塑料绳一端扎紧，从另一端把绳撕成很多条细丝，用手向下捋几下后，观察到塑料细丝越来越蓬松，其原理是 （填电荷间作用规律），已知塑料细丝带负电，则手带 电。 (2)如图乙所示，两个玻璃瓶内分别装有空气和二氧化氮气体（红棕色），为了证明气体发生扩散，最恰当的实验装置应选 （选填“a”或“b”）方式放置，根据空气瓶中出现红棕色的现象，说明了分子在 (3)历史上人类尝试制造各种不需要消耗能量就能源源不断对外做功的“永动机”，但都失败了，因为这违背了 定律；能量的转移和转化是普遍现象，如图丙是小球在地面弹跳的频闪照片，由图可知小球的机械能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 17．如图所示的是物理学家焦耳设计并制作的实验装置。装置中的两个配重的重力不等，释放后大配重下降，小配重上升；反复对调左右两个配重，会使动叶轮不停地转动，从而导致热量计中水的温度上升，实现能量转化。实验中科学家某次测得的数据如下表所示。 小配重的重力，大配重的重力，配重每升降一次各自移动的距离，热量计中水的质量，升降次数与水温变化的关系如下表所示： 升降次数 1 2 3 4 5 6 温度变化/℃ 0.2 0.39 0.59 0.78 0.98 1.18 (1)请计算配重升降一次对动叶轮做的功是 J。 (2)水的温度升高0.2℃相当于吸收了 J的热量。〔〕 (3)在该实验中 转化为 能。根据第一组实验数据可知，减小的机械能 （选填“大于”“小于”或“等于”）增加的内能。 (4)本实验中的误差来源于 （写出一条即可）。 (5)焦耳在这个实验的基础上继续研究，提出了 定律。 18．为了进一步了解比热容和热值，某实验小组同学设计了如图甲、乙、丙所示三个完全相同的实验装置，装置中燃料和液体种类不同。 (1)同学们要探究不同液体的吸热能力，需要选择图 两装置进行实验；实验中小组同学根据实验数据，做出了两种液体的温度随时间变化的关系图像如图丁所示。 ①实验时，同学们是通过 （选填“温度计示数的变化量”或“加热时间”）来比较不同物质吸热的多少； ②若已知液体的比热容是，则液体的比热容为 。 (2)同学们要比较不同燃料的热值，需要选择图 两装置进行实验；实验中同学们保持烧杯中液体的初温、质量和燃料的质量相同，通过比较 （选填“温度计示数的变化量”或“加热时间”）即可直观感知哪种燃料的热值大。 ①在测量液体末温时，需要在燃料 （选填“燃烧相同时间”或“完全燃尽”）后测量； ②若、液体的比热容已知，记录相关数据，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会 （选填“偏大”“偏小”或“不变”），原因是 。 19．宁夏盐池滩羊肉是当地特色美食，冬日里用固体酒精炉煮滩羊肉火锅是常见吃法。已知固体酒精的热值，水的比热容，滩羊肉的比热容。请回答以下问题： (1)若燃烧0.15kg的固体酒精，完全燃烧能放出多少热量？ (2)若将锅中2kg、温度为的水加热至沸腾（标准大气压下），水需要吸收多少热量？ (3)若用0.15kg固体酒精加热上述水和羊肉的过程中，总吸收的热量为1.26×106J，则此次加热的效率是多少？ 20．如图所示是我国自主研制的机械狗“上班”的情景。机械狗在水平路上可以实现负重40kg，其奔跑最大速度为2.5m/s。其运动利用液压系统，为其提供动力的是CatC9 燃油发动机。为使用安全，机械狗的液压系统的液压油温度不能高于80℃。（已知燃油的热值，燃油的密度是） (1)4kg的液压油温度由30℃升高到80℃需要吸收的热量，求该液压油的比热容c； (2)机械狗使用发动机消耗的燃油能提供的有用功，求该发动机的效率； (3)机械狗沿水平路面匀速奔跑时受到的阻力为100N，求消耗的燃油机械狗运动最远的路程s。 参考答案 【精练】 1.下列说法正确的是(C) A.电风扇在使用过程中主要把电能转化为内能 B.内燃机在做功冲程时将机械能转化为内能 C.利用超导材料远距离输电没有电能的损失 D.“地球一小时”提倡关灯一小时是为了增加电能的消耗 2.如图所示现象中,属于热传递改变物体内能的是(D) A.如图甲所示,小朋友从滑梯上滑下来,屁股发烫 B.如图乙所示,火箭外壳上须涂耐烧蚀隔热涂料以防止高速穿越大气层时被烧毁 C.如图丙所示,飞机降落时轮子与地面刚接触瞬间冒黑烟 D.如图丁所示,嘴对手呵气,手感到暖和 3.过油肉是著名的传统菜肴,下列关于在烹饪中的说法不正确的是(D) A.炒锅一般用铁制造,主要是利用了铁的比热容较小这一特性 B.肉片用多种配料腌制入味,利用了分子在不停地做无规则的运动 C.在翻炒的过程中,肉片内能增加主要是通过热传递实现的 D.在翻炒的过程中,肉片的温度升高,所含热量增大 4. 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(D) 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 5.1876年,人类发明了第一台四冲程汽油机。一台四冲程汽油机的一个冲程中,火花塞点火,燃料猛烈燃烧,产生高温高压的气体推动活塞对外做功,则该冲程(B) A.是压缩冲程 B.气体对外做功,内能转化为机械能 C.活塞依靠飞轮的惯性而运动 D.气体对外做功,气体的内能增加 6.(多选)某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为5×10-3 m2,一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50 mm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为8×105 Pa,飞轮1 min转动1 800周。当汽油机满负荷工作时(不计摩擦,汽油的热值为4.6×107 J/kg),以下说法正确的是(A、C、D) A.做功冲程中燃气对活塞的平均压力为4 000 N B.一个做功冲程中燃气对活塞做的功为250 J C.汽油机的功率为3 000 W D.若1 min内消耗汽油22.5 g,该汽油机的效率约为17.4% 7．（多选）如图所示描述的物理过程，下列分析正确的是（　AD　） A．厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的温度升高，内能增大 B．瓶内盛有少量水，向瓶内打气。热空气遇冷液化，瓶内出现白雾 C．试管内的水蒸气推动塞子冲出，与汽油机的压缩冲程能量转化相同 D．若汽油机的飞轮速度为1800转/min，则该汽油机2s对外做功30次 8．（多选）锦州不仅风景优美、人民热情，也是一座美食之都，下列描述正确的是（ABC　　） A．清晨，大街小巷里都充斥着牛肉面的独特香味，说明分子在永不停息地做无规则运动 B．中午，各种餐馆里炒菜时多用铁锅，这是因为铁的导热性能好 C．傍晚，烤羊肉串使用的木炭未完全燃烧时，其热值不变 D．夜市，铁板烧是通过热传递不断使其含有的热量增大 9．（多选）如图所示的四个情景，下列说法中正确的是（ AB  ） A．甲图中蓝墨水在热水中扩散得快，说明温度越高分子无规则运动越剧烈 B．乙图中两个铅块紧压在一起后能吊住重物，说明分子间存在引力 C．丙图中厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的内能减小 D．丁图中的永动机是可以实现的 10．汽油机是热机的一种，工作时将 内 能转化为机械能，一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速为3000转/分，该汽油机1s对外做功 25 次。 11．世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意，比如蒸汽机和汽油机。如图所示，水蒸气冲起塞子过程中的能量转化情况是内能转化为机械能 （选填“机械能转化为内能”或“内能转化为机械能”），与四冲程汽油机的 做功 冲程的能量转化相同。 12．某汽车在一段平直的公路上匀速行驶，已知这段过程汽车牵引力所做的有用功为，消耗汽油0.3kg，汽油完全燃烧放出的热量为 J，则该汽车的热机效率为 30％ 。［］ 13．2025年10月31日，长征二号F遥运载火箭搭载神舟二十一号载人飞船在酒泉成功发射，发射取得圆满成功。火箭用液体氢作为燃料，是因为液体氢的 热值 高，若在某一阶段共消耗1吨的液态氢，这些燃料完全燃烧共释放出 1.4×1011 J的热量。 14．如图所示，鞍钢工人在炼钢时要将“热电偶”末端插入高温熔化的钢水中测量钢水的温度。热电偶的工作原理是当两个不同金属的接触点处于不同温度时，会产生电压，这就是温差发电现象。温差发电的实质是将 内 能转化为电能，温差发电 遵守 （选填“遵守”或“不遵守”）能量守恒定律。 15．2025年2月11日，长征八号甲运载火箭成功发射，如图所示。该火箭的芯二级以液氢为燃料，这主要是因为液氢的 热值 大，它燃烧过程中将 化学 能转化为内能。 16．一些物理小实验如下： (1)如图甲所示，将一根塑料绳一端扎紧，从另一端把绳撕成很多条细丝，用手向下捋几下后，观察到塑料细丝越来越蓬松，其原理是 同种电荷互相排斥 （填电荷间作用规律），已知塑料细丝带负电，则手带 正 电。 (2)如图乙所示，两个玻璃瓶内分别装有空气和二氧化氮气体（红棕色），为了证明气体发生扩散，最恰当的实验装置应选 b （选填“a”或“b”）方式放置，根据空气瓶中出现红棕色的现象，说明了分子在 不停地做无规则运动 (3)历史上人类尝试制造各种不需要消耗能量就能源源不断对外做功的“永动机”，但都失败了，因为这违背了 能量守恒 定律；能量的转移和转化是普遍现象，如图丙是小球在地面弹跳的频闪照片，由图可知小球的机械能 减小 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 17．如图所示的是物理学家焦耳设计并制作的实验装置。装置中的两个配重的重力不等，释放后大配重下降，小配重上升；反复对调左右两个配重，会使动叶轮不停地转动，从而导致热量计中水的温度上升，实现能量转化。实验中科学家某次测得的数据如下表所示。 小配重的重力，大配重的重力，配重每升降一次各自移动的距离，热量计中水的质量，升降次数与水温变化的关系如下表所示： 升降次数 1 2 3 4 5 6 温度变化/℃ 0.2 0.39 0.59 0.78 0.98 1.18 (1)请计算配重升降一次对动叶轮做的功是 420 J。 (2)水的温度升高0.2℃相当于吸收了 420 J的热量。〔〕 (3)在该实验中 机械能 转化为 内 能。根据第一组实验数据可知，减小的机械能 等于 （选填“大于”“小于”或“等于”）增加的内能。 (4)本实验中的误差来源于 克服摩擦做功 （写出一条即可）。 (5)焦耳在这个实验的基础上继续研究，提出了 能量守恒 定律。 18．为了进一步了解比热容和热值，某实验小组同学设计了如图甲、乙、丙所示三个完全相同的实验装置，装置中燃料和液体种类不同。 (1)同学们要探究不同液体的吸热能力，需要选择图 甲、丙 两装置进行实验；实验中小组同学根据实验数据，做出了两种液体的温度随时间变化的关系图像如图丁所示。 ①实验时，同学们是通过 加热时间 （选填“温度计示数的变化量”或“加热时间”）来比较不同物质吸热的多少； ②若已知液体的比热容是，则液体的比热容为 3.6×103 。 (2)同学们要比较不同燃料的热值，需要选择图 甲、乙 两装置进行实验；实验中同学们保持烧杯中液体的初温、质量和燃料的质量相同，通过比较 温度计示数的变化量 （选填“温度计示数的变化量”或“加热时间”）即可直观感知哪种燃料的热值大。 ①在测量液体末温时，需要在燃料 完全燃尽 （选填“燃烧相同时间”或“完全燃尽”）后测量； ②若、液体的比热容已知，记录相关数据，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会 偏小 （选填“偏大”“偏小”或“不变”），原因是 燃料产生的热量不能完全被液体吸收 。 19．宁夏盐池滩羊肉是当地特色美食，冬日里用固体酒精炉煮滩羊肉火锅是常见吃法。已知固体酒精的热值，水的比热容，滩羊肉的比热容。请回答以下问题： (1)若燃烧0.15kg的固体酒精，完全燃烧能放出多少热量？ (2)若将锅中2kg、温度为的水加热至沸腾（标准大气压下），水需要吸收多少热量？ (3)若用0.15kg固体酒精加热上述水和羊肉的过程中，总吸收的热量为1.26×106J，则此次加热的效率是多少？ 【答案】(1)(2)(3)28% 20．如图所示是我国自主研制的机械狗“上班”的情景。机械狗在水平路上可以实现负重40kg，其奔跑最大速度为2.5m/s。其运动利用液压系统，为其提供动力的是CatC9 燃油发动机。为使用安全，机械狗的液压系统的液压油温度不能高于80℃。（已知燃油的热值，燃油的密度是） (1)4kg的液压油温度由30℃升高到80℃需要吸收的热量，求该液压油的比热容c； (2)机械狗使用发动机消耗的燃油能提供的有用功，求该发动机的效率； (3)机械狗沿水平路面匀速奔跑时受到的阻力为100N，求消耗的燃油机械狗运动最远的路程s。 【答案】(1)(2)50%(3) 2 学科网（北京）股份有限公司 $