第十四章 内能的利用 复习讲义--2026-2027学年人教版物理九年级全一册

暑季研思・九年级全一册物理暑期培优专项讲义 第十四章 内能的利用 知识归纳与题型总结 题型01 能量的转化和守恒 一、能的转化与转移 1、能的转化：在一定条件下，一种形式的能量可以转化成另一种形式的能量，这种现象即为能量的转化。 能量的转化有方向性，我们利用的各种形式的能最终会自然地转化成内能，散失到周围空气中，但内能不会自然地转化成其他形式的能量。 2、能的转移：同一种形式的能从一个物体转移到另一个物体，能的形式并没有发生变化。能量的转移也有方向性：在热传递过程中，热量总是自然地由高温物体传向低温物体，故内能也总是自然地从高温物体转移到低温物体，而不会自然地从低温物体转移到高温物体。所以能量的转移是有方向的。 二、能量守恒定律 1、能量守恒定律：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。 （1）能量及其存在的不同形式（各种不同形式的能量） （2）能量的转化和转移（不同形式间是能量转化，同种形式之间是能量转移） 2、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。 【探究归纳】能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 【典例1-1】一款智能送餐机器人的重力为500N，如果机器人在水平路面上以0.4m/s的速度沿直线匀速运动20m，它所受到的阻力为60N。 (1)请在图乙中用力的示意图画出机器人的重力G； (2)在此过程中，重力做功________J，牵引力的功率为________W； (3)在此过程中，机器人主要将电能转化为________能。机器人受到的合力为________牛。 【典例1-2】如图所示，倾角为θ的斜面固定在地面上，轻质弹簧下端固定在斜面底端，弹簧处于原长时上端位于C点。用一根不可伸长的轻绳通过轻质定滑轮连接物体A和B，滑轮右侧绳子与斜面平行，mA>mB。现给A一初速度v，使A由静止开始沿斜面向下运动，物体A将弹簧压缩到最短。比较此过程中物体A机械能的减少量ΔEA 与弹簧增加的弹性势能ΔE的大小，并说明理由。（不计滑轮与绳和滑轮与轴之间的摩擦及空气阻力） 【典例1-3】（多选）如图顾客正在体验某品牌汽车的自动泊车技术，该品牌汽车利用5G技术、高精度地图、激光雷达传感器等多种科技术手段实现车辆的精准定位。下列说法中正确的是（     ） A．汽车搭载的北斗导航系统通过电磁波传递信息的 B．该汽车利用纯电模式行驶中，消耗的电能全部转化为车的动能 C．5G芯片是利用超导体材料制成的 D．当续航不足时，该汽车通过发动机燃烧汽油来获取动力，汽油属于不可再生能源 题型02 热机 一、热机 1、热机的概念：利用内能做功的机械叫热机。 2、热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 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、内燃机的工作原理 1、内燃机的每一个工作循环分为四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 2、四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程对做功冲程起辅助作用，靠飞轮的惯性完成。 3、做功冲程把内能转化为机械能；压缩冲程把机械能转化为内能。 4、一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周，飞轮转2圈。 三、汽油机和柴油机区别 1、构造区别：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。 2、燃料区别：汽油机燃料是汽油，而柴油机燃料是柴油。 3、工作区别 （1）吸气冲程：汽油机吸进的是汽油和空气的混合物，柴油机吸进的仅仅是空气。 （2）压缩冲程：汽油机压缩的是汽油和空气的混合物，汽油机压缩的仅仅是空气。 （3）做功冲程：汽油机用火花塞点火（点燃），柴油机用喷油嘴喷油（压燃）。 【探究归纳】热机是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能的装置，通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程循环工作，常见有蒸汽机、内燃机等，广泛用于交通工具和动力设备。 【典例2-1】如图所示，这是四冲程汽油机的_______冲程；若该汽油机在1s内对外做了10次功，则该汽油机飞轮的转速为_______r/min。 【典例2-2】如图是我国全球首台商用超临界二氧化碳（）发电机组原理，利用烧结余热对二氧化碳进行加热，增加二氧化碳的______能，使其达到超临界状态，然后膨胀推动涡轮机运转，则此过程相当于内燃机的______冲程。 热源转换器：吸收热量升温 透平：*能转化为机械能，带动发电机发电回热器：回热吸收透平后废气余热 冷却器：向环境释放热力循环废热 压气机：压缩提升压力 【典例2-3】我国古代曾发明一种点火器如图所示。取火时用手向内猛推推杆，这是通过________的方式，使套筒内________（填“艾绒”或“空气”）的内能增大，从而点燃艾绒。用手推推杆这个过程的能量转化与汽油机________冲程的情况相同。 考点03 热机的效率 一、热值 1、热值的概念：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。 2、热值单位：J/kg 或J/ m3 3、公式：Q＝qm 或Q＝qv（q为热值）。 4、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、放热多少无关。 二、热机效率 1、热机效率的概念：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。 2、公式：； 3、提高热机效率的途径：①使燃料充分燃烧；②尽量减小各种热量损失；③机器零件间保持良好的润滑、减小摩擦。 【归纳总结】热机效率是指热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，计算公式为 ，其值总小于1，反映热机能量利用的有效程度。 【典例3-1】一款新能源无人配送车正在淄博市街道执行末端配送任务。该配送车在平直路面匀速执行配送任务时受到的阻力是总重的0.05倍，配送车相关参数如下表所示，g取10 N/kg，请解答下列问题： 整车空载质量 满载配送货物总质量 轮胎与地面总接触面积 电动机额定工作电压 电动机额定工作电流 400 200 0.04 48 50 (1)该配送车满载静止在水平地面时，对地面压强多大？ (2)若该配送车满载状态下，在平直路面匀速行驶3 km，配送行驶用时10 min，配送车牵引力做功为多少J？ (3)若第二问配送过程改由常规汽油机供能（不考虑过程中的能量损失），则需要完全燃烧汽油多少kg？（汽油的热值取） 【典例3-2】休渔政策有利于海洋渔业持续、稳定、高质量发展。休渔期结束后，各渔港码头“千帆竞发”，渔船可出海进行捕捞作业。如图为某型号渔船，其发动机额定输出功率为280kW，取1.03×103kg/m3，取4.2×107J/kg，g取10N/kg。 (1)渔民驾驶渔船在海上匀速直线航行时，渔船受到________（选填“平衡力”或“非平衡力”）作用；两艘渔船航行时不能靠得太近，这是因为流体中流速大的位置压强________，容易相撞。 (2)海面下2m处船体受到的压强是多少？ (3)发动机以额定输出功率运行1h，消耗燃油60kg，则发动机的效率是多少？ 【典例3-3】图中所示的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。在这一过程中，下列说法正确的是（     ） A．蜡烛燃烧时将内能转化为化学能 B．蜡烛燃烧加热空气是通过做功改变物体内能 C．蜡烛燃烧产生的能量全部转化为纸片小人的机械能 D．热空气驱动扇叶转动过程中的能量转化与四冲程汽油机的做功冲程相似 考点04 跨学科实践：制作简易热机模型 1、项目原理：酒精化学能→水蒸气内能→风扇机械能。 2、项目跨学科分析: （1）热源的选择:酒精灯或电加热器。 （2）水蒸气或者直接加热空气。 （3）化学能如何转化为机械能？通过加热水沸腾,产生高温水蒸气。 3、项目实施关键: （1）注人的水量不要太多,通常为易拉罐容量的三分之一或者一半,留出容纳水蒸气的空间。 （2）出气管可以是中性笔套、细牛奶吸管或者细竹管,出口要尖细。 （3）出气管和易拉罐之间结合要紧密,不要漏气,易拉罐的洞口开得要比出气管外径小一点。 （4）小风扇和轴之间摩擦力要小。 【归纳总结】制作简易热机模型，需结合物理热机原理与手工制作，通过组装部件模拟能量转化，理解冲程工作过程，提升动手与跨学科应用能力。 【典例4-1】（多选）某兴趣小组按照图示方法制作了一个简易热机模型：向易拉罐内注入半罐水，将去掉笔芯的水性笔管插入罐中，并将易拉罐与水性笔连接处密封，笔尖对准小风扇的扇叶。点燃罐下的酒精灯加热，一段时间后，水性笔管一端有蒸汽喷出，扇叶转动。下列说法正确的是（    ） A．酒精燃烧过程中化学能直接转化为机械能 B．该热机模型利用了内能转化为机械能 C．增加易拉罐的保温性能可以提高该热机模型的效率 D．在测试过程中，发现扇叶不转动的原因可能是注入的水过少，产生的蒸汽量不足 【典例4-2】热机是人们获得动力的重要机械，例如燃油汽车中的汽油机、大型轮船使用的柴油机或汽轮机、有些飞机使用的喷气发动机等。热机在生产生活中非常重要，为了更好地了解热机的工作原理，某小组制作一个热机模型。在测试模型的过程中，有同学提出如果换用乙醇蒸气来驱动风车，效果是否会优于水蒸气，于是用如图所示装置进行实验。在桌面上点燃酒精灯，然后分别加热一支悬挂着的装着水的试管，在试管口放一个风车，将水加热至沸腾，使水蒸气喷到风车叶片上；接下来的操作是应换用装有__________的试管，用_________（选填“相同”或“不同”）的酒精灯加热至乙醇沸腾，使乙醇蒸气喷到风车叶片上。对比两种蒸气推动风车叶片转动的转速，若_________________________________，则说明用乙醇蒸气驱动风车的效果不如水蒸气驱动风车的效果。（注：本实验选用的乙醇浓度为15%，不易燃，不易爆炸） 【典例4-3】跨学科实践：制作简易热机模型。 【项目分析】要完成热机模型的制作，需要重点考虑以下几个问题： (1)用_____作热源； (2)工作物质是_____； (3)选择比较坚固的金属容器，比如_____装工作物质； (4)将内能转化为机械能通过_____装置实现。 一、选择题 1．在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”，如图所示。下列说法正确的是（     ） A．水变热的过程，其内能是通过做功的方式改变的 B．橡胶塞被推出的过程中，水的内能增大 C．管口出现的“白气”是试管内的水直接汽化形成的 D．水蒸气推出橡胶塞的过程中，能量转化的过程与热机的做功冲程相同 2．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．水喷完后，水火箭继续上升的过程中机械能不变 D．水火箭加速升空的过程中水的比热容增大 3．如图所示是“探究碎冰的熔化过程”的实验装置，在碎冰熔化过程中，温度计的示数保持不变，则下列判断正确的是（　　） A．用水浴加热的目的是加快碎冰熔化速度，缩短实验时间 B．碎冰熔化过程中温度保持不变，所以内能也不变 C．碎冰熔化过程中温度保持不变，但含有的热量在增多 D．酒精灯中的酒精在燃烧过程中质量减小，但热值保持不变 4．2026年3月，张雪机车820RR在世界超级摩托车锦标赛（WSBK）葡萄牙站夺冠。该摩托车搭载自研的直列三缸水冷发动机，其最大功率99kW，最高转速每分钟12000转，下列说法正确的是（     ） A．发动机的压缩冲程将内能转化为机械能 B．发动机用水作冷却液是因为水的比热容较大 C．发动机以最大功率工作时，每秒做功99J D．发动机在最高转速下，每秒对外做功200次 5．如图所示是中国自主知识产权的盾构机工作时的模拟场景，盾构机前端安装了刀盘（含刀片），刀盘旋转工作时会产生大量的热。盾构机工作过程中（     ） A．刀片含有的热量增大 B．能量的总量会一直减小 C．用水给刀片降温是因为水的比热容大 D．增大刀片旋转速度，可使其效率达到100% 6．如图所示为在路上匀速行驶的汽油机雾炮车通过向空中喷水雾，起到净化空气的作用。下列关于雾炮车的说法正确的是（     ） A．路边的树木相对在路上匀速行驶的雾炮车是静止的 B．设法利用汽油机废气的能量，可提高汽油机的效率 C．雾炮车汽油机吸气冲程吸入汽油和空气的混合物可以提高汽油的热值 D．雾炮车行驶过程中，轮胎与地面摩擦过程中将内能转化为机械能 7．如图所示是搭载神舟载人飞船的运载火箭发射升空时的场景。下列说法不正确的是（　　） A．火箭使用的液态氢燃料热值较大 B．火箭加速上升过程中受到非平衡力的作用 C．升空过程中，以火箭为参照物，飞船是静止的 D．火箭在加速升空过程中，飞船的机械能不变 8．如图甲所示，用同一个实验装置分别加热100 g的A、B两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化的图线（图乙），A液体从加热至沸腾刚好消耗了8 g酒精。若单位时间内A吸收的热量与B吸收的热量相等。已知，，该实验在1个标准大气压下进行，下列说法正确的是（　　） A． B．该酒精灯的加热效率为20% C．A液体的吸热能力大于B的吸热能力 D．0-8 min内A液体吸收的热量为 9．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．图甲，迅速拍击手柄时圆筒内的硝化棉被点燃，原因是活塞对瓶内气体做功，瓶内气体温度升高 B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，瓶内空气的温度将升高 C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，塞子的机械能减少 D．图丁，表示四冲程汽油机的压缩冲程，机械能转化为内能 10．如图所示的实验或事例揭示了一定的物理知识，下列分析正确的是（　　） A．使小孩臀部发热是通过热传递的方式来实现的 B．瓶子内的空气推动塞子跳起时，瓶内空气的内能减少 C．试管内的水蒸气推动塞子冲出，其能量转化与汽油机的压缩冲程相同 D．抽去玻璃板后，两瓶中的气体逐渐混合，是因为瓶中的空气密度较大 二、填空题 11．“垃圾回收，变废为宝”，经过实验，质量为1t的某种分类垃圾能“榨”出燃料油，该燃料油的热值为。100kg燃料油完全燃烧放出的热量为________J；若这些热量全部被水吸收，可将________的水从20℃加热至70℃。[] 12．垃圾分类十分必要，分类后的部分垃圾可以通过焚烧发电等方式被再次利用。某市垃圾焚烧站每年可以处理垃圾，若被处理的垃圾的热值为，完全燃烧全年的垃圾产生的热量可将___________的水温度升高。[不计热损失，] 13．在完全隔热的装置中，同一酒精灯给100g水和100g某种油加热，其温度随时间的变化关系如图所示，那么100g油每分钟吸收的热量是________J。如果在此过程中每分钟需要完全燃烧热值为的酒精0.07g，根据图像可估算出，此过程中热效率是________。【已知水的比热容为】 三、实验题 14．如图甲所示，是“探究不同物质吸热升温的规律”实验装置，在两个相同的烧杯中，分别装有水和煤油，用相同的酒精灯分别对它们加热相同的时间。实验数据记录画成图像如图乙： (1)实验中应保证水和煤油的_______（选填“质量”或“体积”）相同；实验中选用相同的酒精灯对水和煤油加热相同的时间，水吸收的热量_______（选填“大于”、“等于”或“小于”）煤油吸收的热量； (2)实验表明，________（选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强，在物理学中，我们用比热容这一物理量来描述物质的这种特性，已知水的比热容是4.2×103J/（kg·℃）； (3)小明又利用如图所示的两套相同装置，分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料，点燃后加热质量相等的水，通过比较燃料全部燃烧后温度计示数的变化，来判断两种燃料热值的大小。实验数据记录如表：根据表中数据，计算出碎纸片的热值是_______J/kg。 燃料 加热前水温/℃ 燃料燃尽时水温/℃ 燃料的热值/J·kg-1 酒精 25 45 2.4×106 碎纸片 25 35 15．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)比较不同燃料的热值，应选择________两图进行实验，实验时要观察________（选填“加热的时间”或“升高的温度”）比较两种燃料的热值大小；比较不同物质的比热容，应选择________两图进行实验，实验时通过观察________（选填“加热的时间”或“升高的温度”）反映物体吸热的多少。 (2)比较不同物质的比热容，选用上图合适装置加热相同一段时间后，绘制出温度-时间图像（如图丁），冬天，如果你想自制暖手袋，应选液体________（选填“a”或“b”）作为供暖物质，其效果更佳。 (3)若图甲烧杯中为50mL的水，若10g酒精完全燃烧放出的热量全部被水吸收时，温度计示数升高了20℃，则根据以上数据可以算出酒精的热值，这种方法测出的热值比“标准值”________（选填“偏大”“偏小”或“一样”）。 (4)若液体b是水，由图丁可知，液体a的比热容是________ (5)上述实验中，主要用到的科学探究方法有________法和________法。 16．如图所示，小明利用甲、乙、丙三套完全相同的装置，完成下面两个热学实验。 (1)为了比较水和煤油的吸热本领的大小，他应选择____（“甲、乙”、“乙、丙”“甲丙”）两套装置。实验应控制水和煤油的____相同、初温相同。小明通过____（加热时间/温度计上升的示数）来比较水和煤油吸收热量的多少。 (2)经过实验得出了水和煤油温度随时间变化的图像如图丁所示，根据图丁可以判断出______（选填“水”或“煤油”）的吸热能力强，若不计热量损失，可以得到煤油的比热容为______J/（kg·℃）。【水的比热容为J/（kg·℃）】 (3)为比较不同燃料的热值，小华选择了甲、乙两套装置，他分别在加热器中放入相同质量的不同燃料，同时点燃后对质量和初温相等的两种液体进行加热，直至燃料全部燃烧完。 ①请你指出小华设计的方案中存在的明显缺陷。答：____。 ②改正上述方案缺陷后进行实验，小华发现燃料1燃烧后烧杯内液体升高的温度为，燃料2燃烧后烧杯内液体升高的温度为，且。可是，老师却说他不能据此数据得出“燃料1的热值是燃料2的热值的2倍”的结论，原因可能是____。 17．实验室现有、、三种液体和1、2、3三种燃料，需要完成如下两个实验：实验一是探究不同物质吸热升温的现象，实验二是比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量。如图所示，小州同学设计了甲、乙、丙三套装置。 (1)小州组装三套实验装置时应按照__________（填“自下而上”或“自上而下”）的顺序进行； (2)小州进行实验二需要选用__________两套装置，实验时是通过比较__________来反映燃料燃烧放热的多少； (3)为了两个实验都能完成，需要调整图中器材，以下方案可行的是（　　）（填字母）； A．将甲图中的液体换成液体 B．将乙图中的燃料2换成燃料1 (4)小州使用未调整的甲、乙图示装置进行实验，收集数据并作出液体、的温度随加热时间的变化图线如图丁所示（两燃料充分燃烧均用时5分钟）。若燃料充分燃烧放出的热量全部被液体吸收，燃料1热值是燃料2的0.2倍，则液体比热容是液体的__________倍。 四、计算题 18．消防机器人作为特种消防设备，可代替消防队员接近火场实施有效的排烟、灭火救援、火场侦察等工作，如图是消防机器人灭火时的情景。该款消防机器人的质量为300kg，搭载的柴油机最大输出功率为3.44×104W ，消防机器人静止时与水平地面的总接触面积为0.3m2。请完成下列问题。（取，q柴油=4.3×107J/kg） (1)消防机器人静止时对水平地面的压强是多少？ (2)消防机器人匀速直线到达相距的火源用时100s，所受阻力为总重的0.04倍，机器人前进时牵引力做功的功率是多少？ (3)某次任务中，消防机器人以最大功率工作250s消耗了0.5kg的柴油，则其发动机的效率是多少？ 19．氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，如图为一辆我国设计制造的氢能源公交车。该公交车以的恒定功率做匀速行驶，氢燃料完全燃烧获得热量的60％可用来做机械功。已知，。求： (1)质量为的氢燃料完全燃烧放出的热量。 (2)若这些热量全部被水吸收，可以使质量为、初温为20℃的水升高多少温度？ (3)这些热量能让该公交车匀速行驶的时间。 20．某种晶体在熔化时变成同温度的液体所吸收的热量与其质量的比值叫作这种晶体的熔化热，用字母表示。现将质量为初温为-20℃的冰，使用天然气灶加热，其温度随加热时间变化的关系图线如图所示。水的比热容为，天然气的热值为。若段冰熔化时消耗的天然气体积为，天然气灶效率为40%，求： (1)CD段水吸收的热量； (2)BC段冰熔化过程，消耗的天然气放出热量； (3)冰的熔化过程吸收的热量； (4)冰的熔化热。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $暑季研思・九年级全一册物理暑期培优专项讲义 第十四章 内能的利用 知识归纳与题型总结 题型01 能量的转化和守恒 一、能的转化与转移 1、能的转化：在一定条件下，一种形式的能量可以转化成另一种形式的能量，这种现象即为能量的转化。 能量的转化有方向性，我们利用的各种形式的能最终会自然地转化成内能，散失到周围空气中，但内能不会自然地转化成其他形式的能量。 2、能的转移：同一种形式的能从一个物体转移到另一个物体，能的形式并没有发生变化。能量的转移也有方向性：在热传递过程中，热量总是自然地由高温物体传向低温物体，故内能也总是自然地从高温物体转移到低温物体，而不会自然地从低温物体转移到高温物体。所以能量的转移是有方向的。 二、能量守恒定律 1、能量守恒定律：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。 （1）能量及其存在的不同形式（各种不同形式的能量） （2）能量的转化和转移（不同形式间是能量转化，同种形式之间是能量转移） 2、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。 【探究归纳】能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 【典例1-1】一款智能送餐机器人的重力为500N，如果机器人在水平路面上以0.4m/s的速度沿直线匀速运动20m，它所受到的阻力为60N。 (1)请在图乙中用力的示意图画出机器人的重力G； (2)在此过程中，重力做功________J，牵引力的功率为________W； (3)在此过程中，机器人主要将电能转化为________能。机器人受到的合力为________牛。 【答案】(1) (2) 0 24 (3) 机械 0 【详解】（1）略 （2）做功包含两个因素：有力作用；物体在力的方向上移动距离。重力竖直向下，机器人水平运动，竖直方向移动距离为0，因此重力做功为； 机器人匀速直线运动，牵引力与阻力平衡，大小相等，即 牵引力的功率 （3）机器人消耗电能，获得运动的机械能，因此主要将电能转化为机械能；机器人做匀速直线运动，处于平衡状态，平衡力的合力为。 【典例1-2】如图所示，倾角为θ的斜面固定在地面上，轻质弹簧下端固定在斜面底端，弹簧处于原长时上端位于C点。用一根不可伸长的轻绳通过轻质定滑轮连接物体A和B，滑轮右侧绳子与斜面平行，mA>mB。现给A一初速度v，使A由静止开始沿斜面向下运动，物体A将弹簧压缩到最短。比较此过程中物体A机械能的减少量ΔEA 与弹簧增加的弹性势能ΔE的大小，并说明理由。（不计滑轮与绳和滑轮与轴之间的摩擦及空气阻力） 【答案】 ；物体A机械能的减少量一部分转化为物体B增加的重力势能，另一部分转化为弹簧增加的弹性势能，因此A机械能减少量大于弹簧增加的弹性势能。 【详解】根据能量守恒定律，A沿斜面向下运动压缩弹簧的过程中，会带动B向上运动，使B的重力势能EPB增加，同时弹簧被压缩，弹性势能E增加。能量转化满足关系，其中为B增加的重力势能，，因此可得。 【典例1-3】（多选）如图顾客正在体验某品牌汽车的自动泊车技术，该品牌汽车利用5G技术、高精度地图、激光雷达传感器等多种科技术手段实现车辆的精准定位。下列说法中正确的是（     ） A．汽车搭载的北斗导航系统通过电磁波传递信息的 B．该汽车利用纯电模式行驶中，消耗的电能全部转化为车的动能 C．5G芯片是利用超导体材料制成的 D．当续航不足时，该汽车通过发动机燃烧汽油来获取动力，汽油属于不可再生能源 【答案】AD 【详解】A．电磁波可以传递信息，且可以在真空中传播，所以汽车搭载的北斗导航系统通过电磁波向汽车发送信息，故A正确； B．该汽车利用纯电模式行驶过程中，因为要克服与地面之间的摩擦而产生内能，因此所消耗的电能不可能全部转化为汽车的动能，故B错误； C．5G芯片是利用半导体材料制成的，故C错误； D．当续航不足时，该汽车通过发动机燃烧汽油来获取动力，汽油属于化石能源，在短时间内不可再生，因此是不可再生能源，故D正确。 故选AD。 题型02 热机 一、热机 1、热机的概念：利用内能做功的机械叫热机。 2、热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 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、内燃机的工作原理 1、内燃机的每一个工作循环分为四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 2、四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程对做功冲程起辅助作用，靠飞轮的惯性完成。 3、做功冲程把内能转化为机械能；压缩冲程把机械能转化为内能。 4、一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周，飞轮转2圈。 三、汽油机和柴油机区别 1、构造区别：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。 2、燃料区别：汽油机燃料是汽油，而柴油机燃料是柴油。 3、工作区别 （1）吸气冲程：汽油机吸进的是汽油和空气的混合物，柴油机吸进的仅仅是空气。 （2）压缩冲程：汽油机压缩的是汽油和空气的混合物，汽油机压缩的仅仅是空气。 （3）做功冲程：汽油机用火花塞点火（点燃），柴油机用喷油嘴喷油（压燃）。 【探究归纳】热机是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能的装置，通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程循环工作，常见有蒸汽机、内燃机等，广泛用于交通工具和动力设备。 【典例2-1】如图所示，这是四冲程汽油机的_______冲程；若该汽油机在1s内对外做了10次功，则该汽油机飞轮的转速为_______r/min。 【答案】 压缩 1200 【详解】图中进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，气缸内的燃料混合物被压缩，因此这是压缩冲程；四冲程汽油机完成一个工作循环，飞轮转动2圈，对外做功1次。已知汽油机内对外做功10次，则飞轮每秒转动圈，飞轮每分钟转动 【典例2-2】如图是我国全球首台商用超临界二氧化碳（）发电机组原理，利用烧结余热对二氧化碳进行加热，增加二氧化碳的______能，使其达到超临界状态，然后膨胀推动涡轮机运转，则此过程相当于内燃机的______冲程。 热源转换器：吸收热量升温 透平：*能转化为机械能，带动发电机发电回热器：回热吸收透平后废气余热 冷却器：向环境释放热力循环废热 压气机：压缩提升压力 【答案】 内 做功 【详解】利用烧结余热加热二氧化碳时，二氧化碳吸收热量，温度升高，内能增加；超临界二氧化碳膨胀推动涡轮机运转的过程中，二氧化碳的内能转化为涡轮机的机械能，内燃机的做功冲程中，高温高压燃气膨胀对外做功，将内能转化为机械能，二者能量转化过程相同。 【典例2-3】我国古代曾发明一种点火器如图所示。取火时用手向内猛推推杆，这是通过________的方式，使套筒内________（填“艾绒”或“空气”）的内能增大，从而点燃艾绒。用手推推杆这个过程的能量转化与汽油机________冲程的情况相同。 【答案】 做功 空气 压缩 【详解】改变物体内能的方式有做功和热传递两种，向内猛推推杆时，推杆对套筒内的空气做功，将机械能转化为空气的内能，因此是通过做功的方式，使空气的内能增大，空气温度升高后达到艾绒的燃点，从而点燃艾绒； 这个过程中能量转化为机械能转化为内能，与汽油机压缩冲程的能量转化一致。 考点03 热机的效率 一、热值 1、热值的概念：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。 2、热值单位：J/kg 或J/ m3 3、公式：Q＝qm 或Q＝qv（q为热值）。 4、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、放热多少无关。 二、热机效率 1、热机效率的概念：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。 2、公式：； 3、提高热机效率的途径：①使燃料充分燃烧；②尽量减小各种热量损失；③机器零件间保持良好的润滑、减小摩擦。 【归纳总结】热机效率是指热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，计算公式为 ，其值总小于1，反映热机能量利用的有效程度。 【典例3-1】一款新能源无人配送车正在淄博市街道执行末端配送任务。该配送车在平直路面匀速执行配送任务时受到的阻力是总重的0.05倍，配送车相关参数如下表所示，g取10 N/kg，请解答下列问题： 整车空载质量 满载配送货物总质量 轮胎与地面总接触面积 电动机额定工作电压 电动机额定工作电流 400 200 0.04 48 50 (1)该配送车满载静止在水平地面时，对地面压强多大？ (2)若该配送车满载状态下，在平直路面匀速行驶3 km，配送行驶用时10 min，配送车牵引力做功为多少J？ (3)若第二问配送过程改由常规汽油机供能（不考虑过程中的能量损失），则需要完全燃烧汽油多少kg？（汽油的热值取） 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）满载总质量 满载总重力 配送车静止在水平地面，对地面的压力等于总重力 该配送车满载对水平地面的压强 （2）由题意，阻力 配送车匀速行驶，牵引力与阻力是平衡力，大小相等，即 行驶路程 配送车牵引力做功为 （3）不考虑能量损失，汽油完全燃烧放出热量 由可得， 【典例3-2】休渔政策有利于海洋渔业持续、稳定、高质量发展。休渔期结束后，各渔港码头“千帆竞发”，渔船可出海进行捕捞作业。如图为某型号渔船，其发动机额定输出功率为280kW，取1.03×103kg/m3，取4.2×107J/kg，g取10N/kg。 (1)渔民驾驶渔船在海上匀速直线航行时，渔船受到________（选填“平衡力”或“非平衡力”）作用；两艘渔船航行时不能靠得太近，这是因为流体中流速大的位置压强________，容易相撞。 (2)海面下2m处船体受到的压强是多少？ (3)发动机以额定输出功率运行1h，消耗燃油60kg，则发动机的效率是多少？ 【答案】(1) 平衡力 小 (2) (3)40% 【详解】（1）匀速直线运动是平衡状态，处于平衡状态的物体受到平衡力作用。 根据流体压强规律：流体中流速越大的位置压强越小，两艘船近距离航行时，两船中间水流流速大、压强小，外侧水压大于内侧，容易把船压向一起发生碰撞。 （2）根据液体压强公式 得，船体受到的压强为 （3）发动机效率为发动机输出的有用功与燃油总放热的比值。由功率公式得，发动机输出的有用功 燃油完全燃烧放出的总热量 则发动机的效率 【典例3-3】图中所示的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。在这一过程中，下列说法正确的是（     ） A．蜡烛燃烧时将内能转化为化学能 B．蜡烛燃烧加热空气是通过做功改变物体内能 C．蜡烛燃烧产生的能量全部转化为纸片小人的机械能 D．热空气驱动扇叶转动过程中的能量转化与四冲程汽油机的做功冲程相似 【答案】D 【详解】A．蜡烛燃烧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．蜡烛燃烧加热空气是通过热传递改变物体内能，并非做功，故B错误； C．蜡烛燃烧产生的能量一部分转化为空气的内能，一部分转化为机械能，并不是全部转化为纸片小人的机械能，故C错误； D．热空气驱动扇叶转动是将内能转化为机械能，四冲程汽油机的做功冲程也是将内能转化为机械能，二者能量转化相似，故D正确。 故选D。 考点04 跨学科实践：制作简易热机模型 1、项目原理：酒精化学能→水蒸气内能→风扇机械能。 2、项目跨学科分析: （1）热源的选择:酒精灯或电加热器。 （2）水蒸气或者直接加热空气。 （3）化学能如何转化为机械能？通过加热水沸腾,产生高温水蒸气。 3、项目实施关键: （1）注人的水量不要太多,通常为易拉罐容量的三分之一或者一半,留出容纳水蒸气的空间。 （2）出气管可以是中性笔套、细牛奶吸管或者细竹管,出口要尖细。 （3）出气管和易拉罐之间结合要紧密,不要漏气,易拉罐的洞口开得要比出气管外径小一点。 （4）小风扇和轴之间摩擦力要小。 【归纳总结】制作简易热机模型，需结合物理热机原理与手工制作，通过组装部件模拟能量转化，理解冲程工作过程，提升动手与跨学科应用能力。 【典例4-1】（多选）某兴趣小组按照图示方法制作了一个简易热机模型：向易拉罐内注入半罐水，将去掉笔芯的水性笔管插入罐中，并将易拉罐与水性笔连接处密封，笔尖对准小风扇的扇叶。点燃罐下的酒精灯加热，一段时间后，水性笔管一端有蒸汽喷出，扇叶转动。下列说法正确的是（    ） A．酒精燃烧过程中化学能直接转化为机械能 B．该热机模型利用了内能转化为机械能 C．增加易拉罐的保温性能可以提高该热机模型的效率 D．在测试过程中，发现扇叶不转动的原因可能是注入的水过少，产生的蒸汽量不足 【答案】BCD 【详解】A．酒精燃烧过程中，是酒精的化学能转化为水和水蒸气的内能，水蒸气的内能做功，推动扇叶转动，水蒸气的内能转化为扇叶的机械能，并非酒精燃烧过程中化学能直接转化为机械能，故A错误； B．该热机模型中，水蒸气从笔管喷出推动扇叶转动，将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能，利用了内能转化为机械能，故B正确； C．增加易拉罐的保温性能，可以减少热量散失，使水能够吸收更多的热量，从而有更多的水蒸气的内能转化为机械能，能提高该热机模型的效率，故C正确； D．如果注入的水过少，产生的蒸汽量不足，提供的动力不够，就可能导致扇叶不转动，故D正确。 故选BCD。 【典例4-2】热机是人们获得动力的重要机械，例如燃油汽车中的汽油机、大型轮船使用的柴油机或汽轮机、有些飞机使用的喷气发动机等。热机在生产生活中非常重要，为了更好地了解热机的工作原理，某小组制作一个热机模型。在测试模型的过程中，有同学提出如果换用乙醇蒸气来驱动风车，效果是否会优于水蒸气，于是用如图所示装置进行实验。在桌面上点燃酒精灯，然后分别加热一支悬挂着的装着水的试管，在试管口放一个风车，将水加热至沸腾，使水蒸气喷到风车叶片上；接下来的操作是应换用装有__________的试管，用_________（选填“相同”或“不同”）的酒精灯加热至乙醇沸腾，使乙醇蒸气喷到风车叶片上。对比两种蒸气推动风车叶片转动的转速，若_________________________________，则说明用乙醇蒸气驱动风车的效果不如水蒸气驱动风车的效果。（注：本实验选用的乙醇浓度为15%，不易燃，不易爆炸） 【答案】 乙醇 相同 乙醇蒸汽推动风车叶片转动的转速比水蒸气推动的慢 【详解】[1][2][3]根据控制变量法，应控制其他因素相同，只改变试管内液体的种类，用相同的酒精灯加热，对比两种蒸气推动风车叶片转动的转速，即可比较两种蒸气驱动风车的效果。故接下来的操作是：应换用装有乙醇的试管，用相同的酒精灯加热至乙醇沸腾，如果乙醇蒸气推动风车叶片转动的速度比水蒸气推动时慢，表明用乙醇蒸气驱动风车的效果不如水蒸气驱动风车的效果。 【典例4-3】跨学科实践：制作简易热机模型。 【项目分析】要完成热机模型的制作，需要重点考虑以下几个问题： (1)用_____作热源； (2)工作物质是_____； (3)选择比较坚固的金属容器，比如_____装工作物质； (4)将内能转化为机械能通过_____装置实现。 【答案】(1)酒精灯/蜡烛/燃气/煤气 (2)水沸腾后产生的水蒸气 (3)易拉罐（/铁罐 (4)汽轮机/小风车/小叶轮 【详解】（1）热机工作需要持续的热源提供热量，酒精灯、蜡烛等是易获取且能稳定供热的热源。 （2）热机的工作物质需要能吸收热量后易膨胀做功，水受热变成水蒸气后，水蒸气体积膨胀明显，能对外做功，适合做工作物质。 （3）铁、铝、铜等这类金属物质，耐高温，导热性较好，硬度大，能承受工作物质（如水蒸气）受热膨胀产生的压力，所以用铁、铝、铜等物质做成的金属容器（如易拉罐等）适合装工作物质。 （4）因为汽轮机或小风车工作时，可以将水蒸气的内能转化为自身的机械能，可以对外做功，因此将内能转化为机械能可以通过汽轮机来实现。 一、选择题 1．在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”，如图所示。下列说法正确的是（     ） A．水变热的过程，其内能是通过做功的方式改变的 B．橡胶塞被推出的过程中，水的内能增大 C．管口出现的“白气”是试管内的水直接汽化形成的 D．水蒸气推出橡胶塞的过程中，能量转化的过程与热机的做功冲程相同 【答案】D 【详解】A．水变热的过程是通过热传递的方式改变内能，故A错误； B．橡胶塞被推出的过程中，水蒸气对橡胶塞做功，水蒸气的内能减小，故B错误； C．管口出现的“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小水滴，故C错误； D．水蒸气推出橡胶塞的过程中，内能转化为机械能，与热机的做功冲程相同，故D正确。 故选D。 2．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．水喷完后，水火箭继续上升的过程中机械能不变 D．水火箭加速升空的过程中水的比热容增大 【答案】A 【详解】A．利用打气筒向水火箭内打气时，压缩瓶内空气做功，机械能转化为空气的内能，水火箭中空气的内能增大，故A正确； B．打气筒将空气压入水火箭内的能量转化是机械能转化为内能，汽油机做功冲程的能量转化是内能转化为机械能，二者能量转化过程不同，故B错误； C．水喷完后，水火箭继续上升的过程中，需要克服空气阻力做功，部分机械能转化为其他形式的能，因此水火箭的机械能减小，故C错误； D．比热容是物质的固有特性，只与物质的种类和状态有关，与水火箭的运动状态无关，因此水的比热容不变，故D错误。 故选 A。 3．如图所示是“探究碎冰的熔化过程”的实验装置，在碎冰熔化过程中，温度计的示数保持不变，则下列判断正确的是（　　） A．用水浴加热的目的是加快碎冰熔化速度，缩短实验时间 B．碎冰熔化过程中温度保持不变，所以内能也不变 C．碎冰熔化过程中温度保持不变，但含有的热量在增多 D．酒精灯中的酒精在燃烧过程中质量减小，但热值保持不变 【答案】D 【详解】A．用水浴加热的目的是使冰缓慢受热，延长实验时间，便于实验，减小实验误差，故A错误； B．碎冰熔化过程中，吸收热量，温度保持不变，所以内能增大，故B错误； C．热量是过程量，不能说“含有”，故C错误； D．热值是燃料的一种特性，与燃料的质量、体积等因素无关，故酒精在燃烧过程中质量减小，但热值保持不变，故D正确。 故选D。 4．2026年3月，张雪机车820RR在世界超级摩托车锦标赛（WSBK）葡萄牙站夺冠。该摩托车搭载自研的直列三缸水冷发动机，其最大功率99kW，最高转速每分钟12000转，下列说法正确的是（     ） A．发动机的压缩冲程将内能转化为机械能 B．发动机用水作冷却液是因为水的比热容较大 C．发动机以最大功率工作时，每秒做功99J D．发动机在最高转速下，每秒对外做功200次 【答案】B 【详解】A．四冲程内燃机的压缩冲程，是活塞压缩气体做功，将机械能转化为内能，故A错误； B．水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，升高相同温度时能吸收更多热量，冷却效果更好，因此发动机常用水作冷却液，故B正确； C．根据可知，每秒做功，故C错误； D．最高转速为每分钟12000转，即每秒转数为；四冲程发动机每2转，单个气缸对外做功1次，该发动机是三缸，因此每秒对外做功次数为，故D错误。 故选B。 5．如图所示是中国自主知识产权的盾构机工作时的模拟场景，盾构机前端安装了刀盘（含刀片），刀盘旋转工作时会产生大量的热。盾构机工作过程中（     ） A．刀片含有的热量增大 B．能量的总量会一直减小 C．用水给刀片降温是因为水的比热容大 D．增大刀片旋转速度，可使其效率达到100% 【答案】C 【详解】A．热量是过程量，只能说“吸收/放出热量”，不能说“含有热量”，这个表述本身就是错误的，故A错误不符合题意； B．根据能量守恒定律，能量只会发生转化或转移，总量保持不变，不会一直减小，故B不符合题意； C．水的比热容大，相同质量的水和其他物质相比，升高相同温度时能吸收更多的热量，降温效果好，适合用来冷却刀片，故C符合题意； D．任何机械在工作时都会有能量损耗（如克服摩擦、散热等），效率永远不可能达到100%，故D不符合题意。 故选C 。 6．如图所示为在路上匀速行驶的汽油机雾炮车通过向空中喷水雾，起到净化空气的作用。下列关于雾炮车的说法正确的是（     ） A．路边的树木相对在路上匀速行驶的雾炮车是静止的 B．设法利用汽油机废气的能量，可提高汽油机的效率 C．雾炮车汽油机吸气冲程吸入汽油和空气的混合物可以提高汽油的热值 D．雾炮车行驶过程中，轮胎与地面摩擦过程中将内能转化为机械能 【答案】B 【详解】A．判断物体运动状态时，以匀速行驶的雾炮车为参照物，路边树木的位置相对于雾炮车不断改变，因此路边树木是运动的，故A错误； B．热机效率是热机做有用功的能量，与燃料完全燃烧放出总能量的比值；汽油机废气原本会带走大量能量，设法利用废气的能量，可以提高有用能量在总能量中的占比，因此可以提高汽油机的效率，故B正确； C．热值是燃料本身的固有属性，只和燃料的种类有关，和吸气冲程吸入的混合成分无关，无法改变汽油的热值，故C错误； D．轮胎和地面摩擦生热，是将机械能转化为内能，故D错误。 故选 B。 7．如图所示是搭载神舟载人飞船的运载火箭发射升空时的场景。下列说法不正确的是（　　） A．火箭使用的液态氢燃料热值较大 B．火箭加速上升过程中受到非平衡力的作用 C．升空过程中，以火箭为参照物，飞船是静止的 D．火箭在加速升空过程中，飞船的机械能不变 【答案】D 【详解】A．运载火箭需要相同质量的燃料释放更多能量，液态氢燃料热值较大，完全燃烧相同质量时比其他燃料放出更多热量，符合火箭对燃料的要求，故A正确，不符合题意； B．火箭加速上升，速度不断增大，运动状态改变，因此受到非平衡力的作用，故B正确，不符合题意； C．升空过程中飞船和火箭之间没有相对位置的变化，因此以火箭为参照物，飞船是静止的，故C正确，不符合题意； D．机械能是动能与重力势能的总和。火箭加速升空时，飞船质量不变，速度变大，动能增大；高度升高，重力势能增大，因此飞船的机械能增大，故D错误，符合题意。 故选D。 8．如图甲所示，用同一个实验装置分别加热100 g的A、B两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化的图线（图乙），A液体从加热至沸腾刚好消耗了8 g酒精。若单位时间内A吸收的热量与B吸收的热量相等。已知，，该实验在1个标准大气压下进行，下列说法正确的是（　　） A． B．该酒精灯的加热效率为20% C．A液体的吸热能力大于B的吸热能力 D．0-8 min内A液体吸收的热量为 【答案】D 【详解】A． 标准大气压下，水的沸点为，观察图乙，B的温度升高到后保持不变，因此B是水，A不是水。由图像可以看出，两种液体都从升温到，A液体需要加热4min，B液体需要加热8min，所以。根据得 所以 故A错误； B．液体的质量 A液体从加热至耗时4min，吸收的热量 A液体从加热至沸腾需要加热10min，需要吸收的热量 A液体从加热至沸腾刚好消耗了8 g酒精， 酒精完全燃烧放出的热量 该酒精灯的加热效率 故B错误； C．由前面的分析可知，A液体的比热容小于B液体的比热容，，所以A液体的吸热能力小于B液体的吸热能力。故C错误； D．由前面分析可知，A液体在时间内吸收的热量为，所以内A液体吸收的热量为 故D正确。 故选D。 9．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．图甲，迅速拍击手柄时圆筒内的硝化棉被点燃，原因是活塞对瓶内气体做功，瓶内气体温度升高 B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，瓶内空气的温度将升高 C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，塞子的机械能减少 D．图丁，表示四冲程汽油机的压缩冲程，机械能转化为内能 【答案】A 【详解】A．图甲，迅速拍击手柄时圆筒内的硝化棉被点燃，原因是活塞对瓶内气体做功，活塞机械能转化为气体内能，气体温度升高，达到硝化棉燃点，所以硝化棉被点燃，故A正确； B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气内能转化为塞子的机械能，空气的内能减少，温度降低，故B错误； C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，塞子的机械能增加，故C错误； D．图丁，表示四冲程汽油机的做功冲程，火花塞点火汽缸内燃料混合物燃烧产生高温高压气体，对活塞做功，内能转化为机械能，故D错误。 故选A。 10．如图所示的实验或事例揭示了一定的物理知识，下列分析正确的是（　　） A．使小孩臀部发热是通过热传递的方式来实现的 B．瓶子内的空气推动塞子跳起时，瓶内空气的内能减少 C．试管内的水蒸气推动塞子冲出，其能量转化与汽油机的压缩冲程相同 D．抽去玻璃板后，两瓶中的气体逐渐混合，是因为瓶中的空气密度较大 【答案】B 【详解】A．小孩从滑梯滑下时，臀部发热是通过做功的方式改变内能，不是热传递。故A错误； B．图乙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。故B正确； C．试管内的水蒸气推动塞子冲出时，内能转化为机械能，这与汽油机的做功冲程能量转化相同，而不是压缩冲程。故C错误； D．图中抽去玻璃板后，两瓶中的气体逐渐混合，这是扩散现象，说明分子是运动的，空气的密度小于二氧化氮的密度，装有空气的瓶子放在上面，两瓶中的气体能够混合，说明不是密度原因。故D错误。 故选B。 二、填空题 11．“垃圾回收，变废为宝”，经过实验，质量为1t的某种分类垃圾能“榨”出燃料油，该燃料油的热值为。100kg燃料油完全燃烧放出的热量为________J；若这些热量全部被水吸收，可将________的水从20℃加热至70℃。[] 【答案】 【详解】100kg燃料油完全燃烧放出的热量 热量全部被水吸收，即 温度变化 水吸收热量的公式为，变形得 12．垃圾分类十分必要，分类后的部分垃圾可以通过焚烧发电等方式被再次利用。某市垃圾焚烧站每年可以处理垃圾，若被处理的垃圾的热值为，完全燃烧全年的垃圾产生的热量可将___________的水温度升高。[不计热损失，] 【答案】 【详解】垃圾完全燃烧放出的热量 不计热损失时，水吸收的热量等于垃圾燃烧放出的热量，即 由水的吸热公式得，水的质量为 13．在完全隔热的装置中，同一酒精灯给100g水和100g某种油加热，其温度随时间的变化关系如图所示，那么100g油每分钟吸收的热量是________J。如果在此过程中每分钟需要完全燃烧热值为的酒精0.07g，根据图像可估算出，此过程中热效率是________。【已知水的比热容为】 【答案】 1050 50% 【详解】[1]同一酒精灯相同时间内产生的热量相等，由图可知12min内油吸收的热量等于水吸收的热量，即 100g油每分钟吸收的热量是 [2]酒精燃烧释放的热量为 此过程中的热效率 三、实验题 14．如图甲所示，是“探究不同物质吸热升温的规律”实验装置，在两个相同的烧杯中，分别装有水和煤油，用相同的酒精灯分别对它们加热相同的时间。实验数据记录画成图像如图乙： (1)实验中应保证水和煤油的_______（选填“质量”或“体积”）相同；实验中选用相同的酒精灯对水和煤油加热相同的时间，水吸收的热量_______（选填“大于”、“等于”或“小于”）煤油吸收的热量； (2)实验表明，________（选填“水”或“煤油”）的吸热能力更强，在物理学中，我们用比热容这一物理量来描述物质的这种特性，已知水的比热容是4.2×103J/（kg·℃）； (3)小明又利用如图所示的两套相同装置，分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料，点燃后加热质量相等的水，通过比较燃料全部燃烧后温度计示数的变化，来判断两种燃料热值的大小。实验数据记录如表：根据表中数据，计算出碎纸片的热值是_______J/kg。 燃料 加热前水温/℃ 燃料燃尽时水温/℃ 燃料的热值/J·kg-1 酒精 25 45 2.4×106 碎纸片 25 35 【答案】(1) 质量 等于 (2)水 (3)1.2×106 【详解】（1）在此实验中，在两个相同的烧杯中应加入初温相同、质量相同的水和煤油。 用相同的酒精灯对水和煤油加热相同的时间，酒精灯放出的热量相同，则物质吸收的热量是相同的，即水吸收的热量等于煤油吸收的热量。 （2）根据图乙可知，相同质量的水和煤油，水升高的温度小于煤油升高的温度，根据可知，水吸热的能力更强。 （3）相同质量的酒精和碎纸片燃烧放热，酒精燃烧放出的热量可以将水的温度升高20℃，碎纸片燃烧放出的热量可以将水的温度升高10℃，不计热量损失，可知酒精完全燃烧放出的热量是碎纸片完全燃烧放出热量的2倍，根据可知，酒精的热值是碎纸片的2倍，所以碎纸片的热值为。 15．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)比较不同燃料的热值，应选择________两图进行实验，实验时要观察________（选填“加热的时间”或“升高的温度”）比较两种燃料的热值大小；比较不同物质的比热容，应选择________两图进行实验，实验时通过观察________（选填“加热的时间”或“升高的温度”）反映物体吸热的多少。 (2)比较不同物质的比热容，选用上图合适装置加热相同一段时间后，绘制出温度-时间图像（如图丁），冬天，如果你想自制暖手袋，应选液体________（选填“a”或“b”）作为供暖物质，其效果更佳。 (3)若图甲烧杯中为50mL的水，若10g酒精完全燃烧放出的热量全部被水吸收时，温度计示数升高了20℃，则根据以上数据可以算出酒精的热值，这种方法测出的热值比“标准值”________（选填“偏大”“偏小”或“一样”）。 (4)若液体b是水，由图丁可知，液体a的比热容是________ (5)上述实验中，主要用到的科学探究方法有________法和________法。 【答案】(1) 甲、乙 升高的温度 甲、丙 加热的时间 (2)b (3)偏小 (4) (5) 控制变量 转换 【详解】（1）[1]比较不同燃料热值，需要控制被加热液体的种类、质量相同，只改变燃料种类，因此选甲、乙。 [2]相同质量燃料完全燃烧后，通过液体升高的温度判断放热多少，从而比较热值。 [3]比较不同物质比热容，需要控制燃料种类相同，保证相同时间放热相同，只改变液体种类，因此选甲、丙。 [4]相同热源相同时间放热相同，所以用加热时间反映液体吸热的多少。 （2）由图丁可知，吸收相同热量时，b 升温更慢，说明 b 的比热容更大，则质量相同的a、 b ，降低相同温度时，b放出热量更多，故b更适合作为暖手袋的供暖物质。 （3）酒精燃烧放出的热量会有部分散失到空气中，无法全部被水吸收，因此计算得到的放热量比实际放热量小，由可知，测出的热值比真实值偏小。 （4）、质量相同，变化温度均为时，加热时间分别为10min、20min，则吸收热量之比为 则 故液体a的比热容是 （5）[1]实验中控制其他变量不变，只改变研究的变量，用到控制变量法。 [2]将不易直接观察的放热多少、吸热多少转换为容易观测的升高温度、加热时间，用到转换法。 16．如图所示，小明利用甲、乙、丙三套完全相同的装置，完成下面两个热学实验。 (1)为了比较水和煤油的吸热本领的大小，他应选择____（“甲、乙”、“乙、丙”“甲丙”）两套装置。实验应控制水和煤油的____相同、初温相同。小明通过____（加热时间/温度计上升的示数）来比较水和煤油吸收热量的多少。 (2)经过实验得出了水和煤油温度随时间变化的图像如图丁所示，根据图丁可以判断出______（选填“水”或“煤油”）的吸热能力强，若不计热量损失，可以得到煤油的比热容为______J/（kg·℃）。【水的比热容为J/（kg·℃）】 (3)为比较不同燃料的热值，小华选择了甲、乙两套装置，他分别在加热器中放入相同质量的不同燃料，同时点燃后对质量和初温相等的两种液体进行加热，直至燃料全部燃烧完。 ①请你指出小华设计的方案中存在的明显缺陷。答：____。 ②改正上述方案缺陷后进行实验，小华发现燃料1燃烧后烧杯内液体升高的温度为，燃料2燃烧后烧杯内液体升高的温度为，且。可是，老师却说他不能据此数据得出“燃料1的热值是燃料2的热值的2倍”的结论，原因可能是____。 【答案】(1) 甲、丙 质量 加热时间 (2) 水 (3) 没有控制被加热液体的种类相同 放出的热量不能全部被液体吸收并且实验次数太少没有普遍性 【详解】（1）[1]为了比较水和煤油的吸热本领大小，应选用相同的燃料加热，即相同的热源，目的是在相同的时间内两种物质吸收的热量相同，所以应选择甲、丙两套装置。 [2]根据，为了比较水和煤油的吸热本领大小，需要控制水和煤油的质量和初温相同，改变物质种类。 [3]相同的加热装置，加热时间越长，吸收的热量越多，所以通过加热时间来比较水和煤油吸收热量的多少。 （2）[1]由图丁可知，两种物质温度从0℃升高到30℃时，水需要的加热时间为6min，煤油需要的加热时间为3min，水加热时间大于煤油加热时间，即水需吸收的热量比煤油多，由可知，水的比热容比煤油大，因此水的吸热能力更强。 [2]由上述分析，可得，即，解得 （3）[1]比较不同燃料的热值，应控制被加热液体种类相同、质量相同、初温相同，燃料质量相同，小华设计的方案中没有控制被加热液体的种类相同。 [2]在实际情况中，燃料燃烧放出的热量不可能完全被液体吸收，存在热量散失，所以不能根据液体升高的温度得出燃料热值的倍数关系，且实验只做了一次，实验数据不具有普遍性。 17．实验室现有、、三种液体和1、2、3三种燃料，需要完成如下两个实验：实验一是探究不同物质吸热升温的现象，实验二是比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量。如图所示，小州同学设计了甲、乙、丙三套装置。 (1)小州组装三套实验装置时应按照__________（填“自下而上”或“自上而下”）的顺序进行； (2)小州进行实验二需要选用__________两套装置，实验时是通过比较__________来反映燃料燃烧放热的多少； (3)为了两个实验都能完成，需要调整图中器材，以下方案可行的是（　　）（填字母）； A．将甲图中的液体换成液体 B．将乙图中的燃料2换成燃料1 (4)小州使用未调整的甲、乙图示装置进行实验，收集数据并作出液体、的温度随加热时间的变化图线如图丁所示（两燃料充分燃烧均用时5分钟）。若燃料充分燃烧放出的热量全部被液体吸收，燃料1热值是燃料2的0.2倍，则液体比热容是液体的__________倍。 【答案】(1)自下而上 (2) 甲、丙 液体升高的温度 (3)B (4)0.4 【详解】（1）酒精灯需用外焰加热，所以要先放好酒精灯，再固定铁圈的高度；而温度计的玻璃泡要全部浸没到液体中，但不能碰到容器壁和容器底，所以放好烧杯后，再调节温度计的高度，因此必须按照自下而上的顺序进行。 （2）[1]实验二是比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量，需要控制被加热的液体种类和质量相同，改变燃料种类，所以应选用甲、丙两套装置。 [2]实验中，燃料燃烧放出的热量被液体吸收，液体温度升高的度数越多，说明燃料燃烧放出的热量越多，因此通过比较液体升高的温度来反映燃料燃烧放热的多少。 （3）实验一需要控制燃料种类相同，改变液体种类；实验二需要控制液体种类相同，改变燃料种类。 A、将甲图中的液体a换成c，甲、乙、丙三套装置的燃料种类和液体种类都不相同，两个实验都不能完成，故A不符合题意； B、将乙图中的燃料换成1，甲、乙两套装置中，燃料的质量相同、种类相同，液体的种类不同，可以完成实验1；甲、丙两套装置中，液体种类相同，质量相同，燃料种类不同，可以完成实验2，故B符合题意。 故选B。 （4）若不计热量损失，燃料1放出的热量等于液体a吸收的热量，即，则液体a的比热容，燃料2放出的热量等于液体b吸收的热量，即，则液体b的比热容，则液体a与液体b的比热容之比 则液体比热容是液体的0.4倍 四、计算题 18．消防机器人作为特种消防设备，可代替消防队员接近火场实施有效的排烟、灭火救援、火场侦察等工作，如图是消防机器人灭火时的情景。该款消防机器人的质量为300kg，搭载的柴油机最大输出功率为3.44×104W ，消防机器人静止时与水平地面的总接触面积为0.3m2。请完成下列问题。（取，q柴油=4.3×107J/kg） (1)消防机器人静止时对水平地面的压强是多少？ (2)消防机器人匀速直线到达相距的火源用时100s，所受阻力为总重的0.04倍，机器人前进时牵引力做功的功率是多少？ (3)某次任务中，消防机器人以最大功率工作250s消耗了0.5kg的柴油，则其发动机的效率是多少？ 【答案】(1) (2)720W (3)40% 【详解】（1）消防机器人静止在水平地面，对地面的压力等于自身重力。机器人的重力 因此对地面的压力。 机器人静止时对水平地面的压强 （2）机器人受到的阻力 机器人做匀速直线运动，牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，因此牵引力 机器人的运动速度 根据功率推导公式，得牵引力做功的功率 （3）发动机做的有用功 柴油完全燃烧放出的总热量 发动机的效率 19．氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，如图为一辆我国设计制造的氢能源公交车。该公交车以的恒定功率做匀速行驶，氢燃料完全燃烧获得热量的60％可用来做机械功。已知，。求： (1)质量为的氢燃料完全燃烧放出的热量。 (2)若这些热量全部被水吸收，可以使质量为、初温为20℃的水升高多少温度？ (3)这些热量能让该公交车匀速行驶的时间。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）氢燃料完全燃烧放出的热量 （2）热量全部被水吸收，因此水吸收的热量 水的质量 水升高的温度 （3）由得，公交车获得的机械功 公交车恒定功率 公交车匀速行驶的时间 20．某种晶体在熔化时变成同温度的液体所吸收的热量与其质量的比值叫作这种晶体的熔化热，用字母表示。现将质量为初温为-20℃的冰，使用天然气灶加热，其温度随加热时间变化的关系图线如图所示。水的比热容为，天然气的热值为。若段冰熔化时消耗的天然气体积为，天然气灶效率为40%，求： (1)CD段水吸收的热量； (2)BC段冰熔化过程，消耗的天然气放出热量； (3)冰的熔化过程吸收的热量； (4)冰的熔化热。 【答案】(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）由质量属性可知，1kg的冰熔化成水的质量保持不变，故水的质量为1kg。 CD段水升高的温度为 吸收的热量为 （2）天然气放出热量为 （3）天然气灶效率为40%，则冰的熔化过程吸收的热量为 （4）由题意可知，冰的熔化热为 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $