12.4 机械能与内能的相互转化（暑假培优·预习讲义）新九年级物理新教材苏科版

第09讲 机械能与内能的相互转化（培优讲义） 课标要点 1. 知道做功可以改变物体的内能，理解做功与热传递在改变物体内能上是等效的。 2. 掌握机械能与内能相互转化的两种典型方式：压缩气体做功（机械能转化为内能，气体内能增大，温度升高）和气体膨胀做功（内能转化为机械能，气体内能减小，温度降低）。 3. 了解热机的工作原理，知道四冲程汽油机（或柴油机）的四个冲程（吸气、压缩、做功、排气），并能区分各冲程中能量转化的具体情况。 1. 理解做功改变内能的本质，明确“外界对物体做功，物体内能增加；物体对外界做功，物体内能减少”。 2. 对比热机四个冲程：压缩冲程中机械能转化为内能，做功冲程中内能转化为机械能，吸气冲程和排气冲程不涉及能量转化，依靠飞轮惯性完成。 3. 理解热机效率的概念，能从能量转化的角度分析热机效率不高的原因，与机械效率进行类比区分。知道提高热机效率的主要途径（减少热量损失、使燃料充分燃烧等）。 方法指导 考点01 做功—改变物体内能的另一种方式 1. 做功—改变物体内能的另一种方式：“钻木取火”，多次弯折的铁丝温度升高，种种现象表明，做功可以改变物体的内能，做功是改变内能的另一种方式。 2. 做功改变内能的本质：做功改变内能的实质是内能与其他形式能（主要是机械能）之间的相互转化，而热传递改变内能的实质是内能在不同物体（或同一物体的不同部分）之间的转移。 3. 做功与内能变化的关系： 对物体做功（压缩、摩擦、弯折等），物体的内能增加，温度升高。 物体对外做功（气体膨胀等），物体的内能减小，温度降低。 4. 做功和热传递的区别和联系 做功 热传递 实质 能量的转化：内能与其他形式的能（如机械能、电能等）之间的转化 能量的转移：内能从高温物体转移到低温物体，或从同一物体的高温部分转移到低温部分 条件 外界对物体做功或物体对外界做功 物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差 结果 对外界做功，内能减小；外界对内做功，内能增大 高温物体内能减小，低温物体内能增大，最终趋于平衡 形式 压缩、摩擦、弯折、气体膨胀等 热传导、热对流、热辐射 联系 做功和热传递都可以改变物体的内能，且效果相同；无论做功还是热传递，都遵循能量守恒定律；物体的内能改变，可以通过做功，也可以通过热传递，或者两者同时进行。 题型1：做功改变物体的内能及其能量变化 1．冬天，小明觉得手比较冷。下列各种做法中，通过做功的方式来使手变暖的是（     ） A．热水洗手 B．热水袋捂手 C．对手哈气 D．搓手 2．2025年11月14日，“神舟二十一号”返回舱在东风着陆场成功着陆，如图所示。返回舱进入大气层，与周围大气剧烈摩擦的过程中，返回舱的（忽略返回舱质量的变化）（     ） A．内能转化为机械能，内能变大 B．机械能转化为内能，内能变大 C．内能转化为机械能，内能变小 D．机械能转化为内能，内能变小 3．如图甲所示是一款酒精发动机，点燃酒精灯给汽缸内的空气加热，高温的空气推动活塞做功，空气内能变小，酒精灯继续加热汽缸内的空气从而实现往复工作。用酒精灯加热空气是通过_______的方式使空气的内能变大，如图______（选填“乙”或“丙”）与高温空气推动活塞做功过程的能量转化情况相同。 题型2：做功和热传递的区别 4．如图所示的四个示例中，使物体内能增大的方式与其他三个不同的是（     ） A．甲图，碎纸片点燃后，杯中水温升高 B．乙图，金属汤勺放在热汤中，温度升高 C．丙图，取暖器通电后，电热丝温度升高 D．丁图，太阳辐射后，热水器中水温升高 5．关于热量、功、内能的概念，下列说法中正确的是（   ） A．对物体做了功，物体内能一定增加 B．克服摩擦力做功可使物体的热量增加 C．热传递和做功是改变物体内能的两种方式 D．热量、功、内能的单位都是焦耳，所以三者的物理意义相同 6．2021年的初冬特别寒冷，早起锻炼的小丽和小军冻得伸不出手，于是分别采取了图甲和图乙所示的取暖方式，从物理学的角度来看小丽是通过______（选填“做功”或“热传递”）来增加手的内能的。小军是通过______（选填“做功”或“热传递”）来增加手的内能的；在烹饪时如果不小心被100℃的水或100℃的水蒸气烫伤，都会造成严重后果，但是被100℃的______（选填“水”或“水蒸气”）烫伤会更加严重，其中蕴含的物理原理是：______。 考点02 热机 1．热机的定义：将内能转化为机械能的机器叫做热机。热机是热力发动机的简称，它是将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的内能转化为机械能的装置。 2．热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。其中内燃机是应用最广泛的热机，分为汽油机、柴油机和天然气发动机等。 3．汽油机的四个冲程（一个工作循环）： 吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，吸入汽油和空气的混合物。 压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩混合气，机械能转化为内能，气缸内温度升高。 做功冲程：压缩冲程末，火花塞点火，混合气剧烈燃烧，高温高压燃气推动活塞向下运动，内能转化为机械能，对外做功。 排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，将废气排出气缸。 4．汽油机核心规律： 一个工作循环：有四个冲程，活塞往复两次（来回两次），曲轴（飞轮）转动两圈，对外做功一次。 能量转化：压缩冲程——机械能→内能；做功冲程——内能→机械能。 汽油机通过做功冲程获得动力，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成。 5. 柴油机与汽油机的区别 汽油机 柴油机 结构 顶部有火花塞 顶部有喷油嘴 吸气冲程 吸入空气和汽油的混合物 只吸入空气 做功冲程 火花塞放出电火花 喷油嘴喷出雾状柴油 点火方式 点燃式 压燃式 题型3：热机四冲程的判断 7．如图甲所示，是小明用易拉罐制作的一辆小车，往易拉罐内喷入一些酒精并点燃后，小车就会向前行驶。如图乙所示是汽油机的四个冲程，其中与甲图中小车行驶时能量转化相同的是（     ） A． B． C． D． 8．关于如图所示的某单缸四冲程汽油机说法正确的是（    ） A．依靠飞轮惯性完成的是乙、丙、丁 B．四冲程汽油机在一个工作循环中工作过程依次是乙、丙、丁、甲 C．甲图中汽缸内气体温度会上升 D．丁图中机械能转化为内能 9．如图A是四冲程汽油机的工作示意图，如图B是我国古代曾发明的一种点火器，以牛角为套筒，把艾绒黏附在木质推杆前端。取火时一只手握住套筒，另一只手向内猛推推杆，推杆前端的艾绒就会被点燃。下列说法错误的是（    ） A．图A丁冲程中存在着化学能转化为内能的过程，甲、乙、丙冲程要消耗外部能量 B．图B把推杆推入牛角套筒内时能量转化过程与热机中的图丁冲程相同 C．做功冲程中，高温、高压燃气减少的内能绝大部分转化为机械能 D．汽油机和柴油机的构造类似，柴油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高 题型4：汽油机与柴油机的异同 10．下列关于汽油机和柴油机的说法中正确的是（　　） A．汽油机的气缸顶部安装有喷油嘴，而柴油机的气缸顶部安装有火花塞 B．汽油机的点火方式是“压燃式”，而柴油机的点火方式是“点燃式” C．汽油机和柴油机都属于内燃机 D．汽油机的效率一定比柴油机的大 11．关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法，其中正确的是（　　） ①汽油机和柴油机的点火方式相同 ②用酒精灯给试管加热，试管口软木塞冲出的过程中的能量转化情况和内燃机压缩冲程的能量转换情况相同 ③只有做功冲程是燃气对外做功 ④若汽油机的转速是，内燃机对外做了300次功 A．只有①②③ B．只有①③ C．只有③④ D．只有②③④ 12．如图甲所示是我国传统的“走马灯”，点燃底部蜡烛，在热空气上升驱动扇叶转动的过程中，能量的转化方式与四冲程汽油机的__________冲程相同，图乙中__________（填“A”或“B”）图就是这个冲程；内燃机还有柴油机，从构造上看柴油机气缸顶部有一个__________。 题型5：热机工作循环的相关计算 13．如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，其中图 ________ 是将机械能转化为内能的冲程，图 _____ 为不是靠飞轮惯性完成的冲程。现有一台四冲程汽油机，飞轮的转速为，这台汽油机每分钟完成 _________ 个冲程 14．如图，甲、乙是课堂上看到的两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图，与丁图能量转化相同的是__________图（选填“甲”或“乙”）。若某汽油机飞轮转速为，则它每秒完成_____个冲程。当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时汽油的热值__________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 15．下表所示的是东风牌单缸四冲程汽油机的部分参数，如图是气缸的示意图。不计摩擦，该汽油机满负荷工作时，求： 东风牌汽油机 DF050 活塞面积 冲程长度 5cm 燃气平均压强 转速 (1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力； (2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功； (3)该汽油机的功率。 考点03 燃料的热值 1. 热值的定义：燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比，叫作这种燃料的热值，燃料的热值用q表示。 2. 对于热值的理解： （1）对于部分燃料（主要针对气体），热值表示燃烧完全燃烧放出的热量与燃料的体积之比。 （2）与比热容一样，热值是燃料自身的属性，由燃料的种类决定，与燃料本身的质量、体积、温度、是否燃烧等因素无关。 （3）完全燃烧：指燃料全部烧尽，无残留（实际中难以完全燃烧，因此实际放热通常小于理论值）。 （4）热值的单位：焦/千克，符号为J/kg，或焦/立方米，符号为J/m3。 3. 一些物质的热值 4. 热量的计算公式：(固体或液体燃料)或者（气体燃料） 计算时需注意单位转化，统一成国际单位。 考点05 热机效率/吸热效率 1. 定义：热机工作时，用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的总能量之比，叫做热机的效率。 2. 公式：（其中W有用是热机对外输出的机械功，如牵引力做的功、克服阻力做的功，Q放 是燃料完全燃烧释放的总热量）。 3. 能量损失的途径（为什么效率总小于100%） （1）废气带走的内能（损失比例最大，是最主要的原因）； （2）冷却水等散热损失的内能； （3）克服机械部件之间摩擦消耗的能量； （4）燃料不完全燃烧损失的能量。 4. 提高热机效率的主要途径 （1）使燃料充分燃烧（如改进喷油方式）； （2）减少各种热散失（如加装隔热装置）； （3）利用废气的能量（如涡轮增压、余热供暖）； （4）保证良好的润滑，减小机械摩擦。 5. 吸热效率：使用燃料（或电热器）加热物体（如水）时，被加热物体吸收的热量，与燃料完全燃烧放出的总热量（或消耗的总电能）之比，叫做吸热效率。 题型6：热值的概念、单位和物理意义 16．被誉为“中国17世纪的工艺百科全书”《天工开物》记载了我国古代生产技术成就。如： ①碎煤有两种，用以炊烹，用以冶煅； ②取诸麻、菜子入釜，文火慢炒，透出香气； ③榨汁入缸，看水花为火色。其花煎至细嫩，如煮羹沸； 下列对相关记载分析正确的是（     ） A．“用以炊烹”煤炭燃烧时热值在不断减小 B．“透出香气”是因为分子在运动 C．“文火慢炒”是通过做功的方式改变内能 D．“如煮羹沸”羹在沸腾时吸热，温度升高 17．2025年11月3日11时47分，我国在文昌航天发射场使用长征七号改运载火箭，成功将遥感四十六号卫星发射升空，发射任务获得圆满成功。如图所示是卫星随火箭加速上升与沿椭圆轨道绕地球运行时的情景，下列说法中正确的是（　　） A．火箭应选用热值小的燃料 B．燃气做功使火箭上升，燃气的内能增大 C．火箭加速上升过程中，动能转化为重力势能 D．卫星绕轨道从近地点向远地点运动时，动能变小，机械能不变 18．以下关于内能、热量、温度、热值和比热容的说法中，正确的是（　　） A．温度高的物体含热量多，会把温度传递给热量少的物体 B．热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体 C．一块0℃的冰熔化成0℃的水，内能增加，比热容增大 D．酒精灯内的酒精用去一半后，酒精的热值减小，比热容不变 题型7：热值的相关计算 19．现有两个使用同一种燃料的加热器，用它们分别对甲、乙两种不同的物质加热。已知，，当物质升高的温度时（甲、乙物质的物态都不发生改变），加热甲、乙所用燃料质量之比是，则两个加热器加热效率之比是（   ） A． B． C． D． 20．如图是水和液体A被相同酒精灯加热的温度-时间图像，其中水的质量为0.6kg，液体A的质量为1.2kg，若酒精灯单位时间内消耗的酒精质量相等，且加热效率为35%，已知，，下列分析正确的是（　　） A．0~6min，水比液体A吸收的热量多 B．液体A的比热容为 C．液体A的末温比水的高，液体A的吸热能力更强 D．该酒精灯每分钟消耗酒精质量为6g 21．质量和初温都相同的铁块和铜块，分别________（选填“吸收”或“放出”）相同的热量后立即接触，热量由铁传给铜。两台汽油机，相同时间内甲做的有用功是乙的1.5倍，甲的效率是25%，乙的效率是30%，那么甲与乙消耗的汽油的质量之比是________。 题型8：实验探究——比较不同物质的热值大小 22．小明用图甲所示装置进行热学探究。 ①取200g的碎冰放入烧杯中，用酒精灯加热至沸腾后得到水温T随时间t变化的图像，如图乙中的a。 ②使用同样的装置，换用等质量的食用油实验，得到图乙中的b。 ③用该酒精灯测量酒精的热值。 (1)冰熔化过程中温度_____；撤去酒精灯后，水逐渐停止沸腾，说明水沸腾时需要_____； (2)实验中，要使食用油和水升高相同的温度，需要对_____加热更长时间。水从20℃加热至沸腾，消耗2g酒精，若不计热损失和水的质量变化，则酒精的热值q=_____J/kg。已知水的比热容； (3)实验中将水从20℃加热至沸腾后继续加热2min才熄灭，则所测酒精的热值将____ （选填“偏大”“偏小”或“不变”），理由是____。 23．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 24．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天平和______；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”或“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 题型9：热机效率的计算 25．某品牌国产汽车以20m/s的速度在平直公路上匀速行驶46km，消耗汽油2kg。已知该汽车发动机的功率为12kW，汽油的热值，在该汽车匀速行驶46km的过程中，求： (1)汽车发动机的牵引力做的功； (2)2kg汽油完全燃烧产生的热量； (3)汽车发动机的效率。 26．新型混合动力汽车具有节能、低排放等优点。当混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量：当需要高速行驶或蓄电池电量过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电。在某次测试中，汽车受到的阻力为4000N，汽车以60km/h的速度匀速行驶了0.5h，消耗汽油10kg（汽油热值为4.5×107J/kg）。求： (1)测试中消耗的汽油完全燃烧放出的热量是多少？ (2)测试中汽车行驶时牵引力做功是多少？ (3)若该次测试中蓄电池增加的电能为6×107J，则此过程中内燃机的效率为多少？ 27．在“比较电动汽车与燃油汽车”的跨学科实践中，小明收集到某油电混合动力汽车相关信息：①汽车（含驾驶员）质量m＝1.6t，电池最大储能能量，当电能剩余时必须重新充电才能继续行驶；②汽车以60km/h的速度沿水平道路行驶时所受阻力f为车重的0.05倍；③电动机能量转化效率。（g取10N/kg） (1)求该汽车充满电后，在纯电模式下以60km/h的速度沿水平道路行驶的最大里程； (2)在某次测试中，在燃油模式下，汽车以60km/h的速度沿水平道路匀速行驶125km消耗了8kg的汽油，同时电池电量增加11kW·h。不考虑燃油燃烧对汽车质量的影响，汽油热值，求燃油发动机效率。（结果保留到0.1%） 1．（2024·江苏镇江·中考真题）如图所示是四冲程汽油机工作过程的原理图，其中做功冲程的图是（　　） A． B． C． D． 2．（2025·江苏南京·中考真题）下列事例中改变内能的方式与其他三个不同的是（　　） A．弯折铁丝发烫 B．压缩空气升温 C．点火后盒盖飞出 D．勺子在热汤中升温 3．（2025·江苏无锡·中考真题）如图所示，是中国国家博物馆原始社会厅中展示的一种取火器，它以牛角作外套筒，木制推杆，杆前端粘附艾绒，取火时，一手握住套筒，一手猛推杆入筒，随即将杆拔出，艾绒即燃，它的尺寸如图。下列说法中正确的是（　　） A．这种取火器的体积太大，不便于携带 B．取火时是通过做功增加筒内空气的内能 C．取火时是通过热传递增加筒内空气的内能 D．取火的原理与汽油机的做功冲程相同 4．（2025·江苏淮安·中考真题）图中是美食“油端子”，它是将面糊装入模具放入热油锅内炸出来的美食，下列情境在改变内能的方式上与之相同的是（　　） A．弯折铁丝 B．压缩空气 C．钻木取火 D．给水加热 5．（2024·江苏连云港·中考真题）下列关于燃料的热值说法正确的是（　　） A．燃料燃烧越充分，其热值越大 B．燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少 C．一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小 D．焦炭的热值是，完全燃烧1kg焦炭能放出的热量 6．（2025·江苏南京·中考真题）如图所示是一台四冲程汽油机的某个冲程，在此冲程中_____能转化为_______能；若飞轮转速为1800r/min，则该汽油机每秒钟完成_______个工作循环；在一段时间内消耗了500g汽油，若这些汽油完全燃烧，则放出的热量是____________J。（q汽油=4.6×107J/kg） 7．（2025·江苏无锡·中考真题）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。酒精和花生米中，___________的热值大。 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 8．（2025·江苏常州·中考真题）2025年2月，江苏地域文明探源工程发布：在兴化草堰港遗址中发掘出7000年前的钻木取火器。如图所示，古人手搓钻杆，使其与取火板摩擦生热一段时间，即可取得火种。摩擦生热的能量转化方式是______，与四冲程汽油机的______冲程相同。 9．（2024·江苏淮安·中考真题）2024年4月，两辆氢能源汽车实现了从北京到上海1500公里长距离运输测试，这是中国氢能源车辆首次大范围、长距离、跨区域的实际运输测试。如图所示是某款氢能源汽车，该款氢能源汽车在公路上行驶，用时，受到的牵引力为，消耗氢气，则此过程中汽车行驶的平均速度为______，氢气燃烧放出的热量为______J，利用氢能的效率为______。（） 10．（2024·江苏镇江·中考真题）某油电混合动力汽车沿平直公路以的速度匀速行驶，从A处到B处用时，此过程中汽油燃烧释放热量的30%用于驱动汽车匀速行驶。汽车行驶过程中所受阻力恒为。设汽油在汽缸内完全燃烧，且热值近似取。 (1)求A、B两地间的距离。 (2)求在上述行驶过程中： ①牵引力对汽车所做的功。 ②消耗的汽油质量。 (3)从B处开始，司机关闭发动机，汽车滑行至C处停止。在此过程中，汽车通过动能回收装置将动能减少量的60%转化为电能。若这些电能可供功率为的用电器持续工作。求汽车在B处时的动能。 1．如图为一种蒸汽船玩具，在玻璃瓶内装适量水，将小船放置在水面上，点燃蜡烛加热玻璃瓶一段时间，产生大量水蒸气，并和受热膨胀的空气一起从细窄的吸管冲出，推动小船前进。下列有关该实验的说法合理的是（     ） A．加热过程中，玻璃瓶内的水通过做功的方式增大内能 B．吸管处出现白雾，冲出的水蒸气内能增大，温度升高 C．蒸汽推动小船做匀速直线运动，说明力是维持物体运动状态的原因 D．蒸汽推动小船前进，能量的转化方式和内燃机的做功冲程相同 2．《天工开物》中记载了我国的淬火工艺。如图是工人将烧红的铁器迅速放入冷水中冷却的情景，下列改变内能的方式与其不同的是（     ） A．围炉取暖 B．钻木取火 C．热水袋焐手变暖 D．冷水倒入热水中变温 3．如图所示的实例中，改变物体内能的方式与其它三项不同的是（     ） A．筒内空气被压缩时内能增加 B．瓶内空气推动瓶塞时内能减少 C．试管中水被加热时内能增加 D．气缸内气体推动活塞时内能减少 4．压缩空气蓄能电站是一种新型电能存储系统，通过压缩空气储存与释放，实现电网负荷调节。其工作原理是：利用电网用电低谷时，将剩余电力驱动电动压缩机压缩空气，将其储存在高压密封设施内；在用电高峰时释放压缩空气，驱动汽轮机带动发电机发电。下列说法正确的是（　　） A．储能过程中，对空气做功，空气内能减小 B．储能过程中，电能最终转化为内能 C．释能过程中，空气膨胀对外做功，空气内能增大 D．释能过程中，内能最终全部转化为电能 5．如图是我国自行设计研制的AG600“鲲龙”水陆两栖飞机。飞机使用四台相同的发动机，当飞机达到450km/h的巡航速度，每台发动机的输出功率可达3120kW，效率可达60%，在这种情况下，飞机飞行30min通过的路程___________km，受到的牵引力是___________N，需要消耗___________t燃油。（燃油的热值为） 6．如图所示是一台四冲程汽油机的__________冲程；若飞轮转速为1800 r/min，则该汽油机每分钟完成__________个工作循环；在一段时间内消耗了500 g汽油，若这些汽油完全燃烧，则放出的热量是__________J。（） 7．某景区最新推出了一款太阳能观光车，若该车的顶部太阳能电池板的面积为，5h内接收到的太阳能为，太阳能电池板接收的太阳能转化成了的电能。则该车太阳能电池的光电转化效率是_____；若该观光车的电能转化为机械能的效率为80%，该车满载时水平方向的阻力约为1000N，充满电后最多能行驶_____m；若上述机械能由效率为30%的内燃机提供，需消耗1.2kg的燃油，则燃油的热值是_____J/kg。 8．如图甲所示是一款斯特林发动机模型，点燃酒精灯后会发现发动机的连杆带动飞轮转动起来，当酒精灯通过________的方式增加气缸内空气的内能，高温的空气推动活塞做功，热气缸中的空气内能_________，酒精灯继续加热气缸内的空气从而实现往复工作。如图乙所示是某单缸四冲程汽油机的结构示意图，图中所示为汽油机的_________冲程，若该汽油机每秒活塞往复运动50次，则飞轮转速为__________r/min。 9．薯片中所含油的质量占薯片总质量的百分比称为该薯片的含油量。如图所示，在估测薯片的含油量实验中，小军设计了两种对水加热方式。 方式一：燃料在小烧杯中燃烧； 方式二：燃料在燃烧皿中燃烧。 (1)两种加热方式中合理的是方式____（选填“一”或“二”），你判断的理由是________。 (2)选好合理的加热方式后，小军用天平分别测出5g薯片、5g食用油和两份初温相同的100g水。先将5g薯片放入空的燃烧容器中，用温度计测出烧杯内100g水的初温为22℃，待其燃尽后记下100g水的温度为72℃则水吸收的热量为____J，测得薯片的热值为____J/kg、[] (3)采用与（2）中相同的加热方式，再将5g食用油放入空的燃烧容器中，使其燃烧，给初温为22℃的100g水加热。当____________时，停止加热，测出此时剩余油的质量为3.5g，则薯片的含油量为____%。实验过程中，由于薯片中少量的淀粉也会燃烧放出热量，会导致测得的薯片含油量____（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。 10．近几年我国汽车业发展迅猛，如图甲所示是我国自主研制生产的一款环保混合动力汽车，环保混合动力汽车已成为不少人购买汽车的首选。这个混合动力汽车启动时，内燃机不工作，车内蓄电池输出能量；当高速平稳行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输出能量，同时又可以向蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机、蓄电池可以同时向车轮输出能量。为了保护蓄电池，当电池使用到剩下最大容量的20%停止供电。 (1)若混合动力汽车在平直公路上以速度匀速行驶，共消耗汽油所受平均阻力为1000N，求在此过程中： ①汽车行驶的路程是多少。 ②在水平道路匀速行驶测试中，牵引力做的功是多少？ ③若该汽车内燃机的效率为40%，最终使蓄电池增加的电能为多少J（忽略蓄电池和电动机的热损失及其他损失，） (2)若这个混合动力汽车制动减速的过程中，机械能转化为电能和内能，转化的电能与内能之比为，如图乙是机械能的变化量与速度变化量的关系图像，若该车从开始减速，转化的电能为，则该车的速度将会减小到多少？ 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第09讲 机械能与内能的相互转化（培优讲义） 课标要点 1. 知道做功可以改变物体的内能，理解做功与热传递在改变物体内能上是等效的。 2. 掌握机械能与内能相互转化的两种典型方式：压缩气体做功（机械能转化为内能，气体内能增大，温度升高）和气体膨胀做功（内能转化为机械能，气体内能减小，温度降低）。 3. 了解热机的工作原理，知道四冲程汽油机（或柴油机）的四个冲程（吸气、压缩、做功、排气），并能区分各冲程中能量转化的具体情况。 1. 理解做功改变内能的本质，明确“外界对物体做功，物体内能增加；物体对外界做功，物体内能减少”。 2. 对比热机四个冲程：压缩冲程中机械能转化为内能，做功冲程中内能转化为机械能，吸气冲程和排气冲程不涉及能量转化，依靠飞轮惯性完成。 3. 理解热机效率的概念，能从能量转化的角度分析热机效率不高的原因，与机械效率进行类比区分。知道提高热机效率的主要途径（减少热量损失、使燃料充分燃烧等）。 方法指导 考点01 做功—改变物体内能的另一种方式 1. 做功—改变物体内能的另一种方式：“钻木取火”，多次弯折的铁丝温度升高，种种现象表明，做功可以改变物体的内能，做功是改变内能的另一种方式。 2. 做功改变内能的本质：做功改变内能的实质是内能与其他形式能（主要是机械能）之间的相互转化，而热传递改变内能的实质是内能在不同物体（或同一物体的不同部分）之间的转移。 3. 做功与内能变化的关系： 对物体做功（压缩、摩擦、弯折等），物体的内能增加，温度升高。 物体对外做功（气体膨胀等），物体的内能减小，温度降低。 4. 做功和热传递的区别和联系 做功 热传递 实质 能量的转化：内能与其他形式的能（如机械能、电能等）之间的转化 能量的转移：内能从高温物体转移到低温物体，或从同一物体的高温部分转移到低温部分 条件 外界对物体做功或物体对外界做功 物体之间或同一物体的不同部分之间存在温度差 结果 对外界做功，内能减小；外界对内做功，内能增大 高温物体内能减小，低温物体内能增大，最终趋于平衡 形式 压缩、摩擦、弯折、气体膨胀等 热传导、热对流、热辐射 联系 做功和热传递都可以改变物体的内能，且效果相同；无论做功还是热传递，都遵循能量守恒定律；物体的内能改变，可以通过做功，也可以通过热传递，或者两者同时进行。 题型1：做功改变物体的内能及其能量变化 1．冬天，小明觉得手比较冷。下列各种做法中，通过做功的方式来使手变暖的是（     ） A．热水洗手 B．热水袋捂手 C．对手哈气 D．搓手 【答案】D 【详解】ABC．热水洗手、热水袋捂手、对手哈气，都是温度更高的物体将热量转移给手，都属于热传递改变手的内能，故ABC不符合题意； D． 搓手时双手克服摩擦力做功，将机械能转化为手的内能，使手温度升高，是通过做功的方式改变内能，故D符合题意。 故选D。 2．2025年11月14日，“神舟二十一号”返回舱在东风着陆场成功着陆，如图所示。返回舱进入大气层，与周围大气剧烈摩擦的过程中，返回舱的（忽略返回舱质量的变化）（     ） A．内能转化为机械能，内能变大 B．机械能转化为内能，内能变大 C．内能转化为机械能，内能变小 D．机械能转化为内能，内能变小 【答案】B 【详解】返回舱进入大气层后，与周围大气剧烈摩擦，需要克服摩擦力做功。在这个过程中，返回舱的机械能（主要是动能和重力势能）减少，而这些减少的机械能转化为了返回舱的内能，使得返回舱的温度升高，内能增大。所以此过程是机械能转化为内能，内能变大。 故选B。 3．如图甲所示是一款酒精发动机，点燃酒精灯给汽缸内的空气加热，高温的空气推动活塞做功，空气内能变小，酒精灯继续加热汽缸内的空气从而实现往复工作。用酒精灯加热空气是通过_______的方式使空气的内能变大，如图______（选填“乙”或“丙”）与高温空气推动活塞做功过程的能量转化情况相同。 【答案】 热传递 丙 【详解】[1]改变物体内能的方式有两种：做功和热传递。用酒精灯加热空气，热量从酒精灯传递给汽缸内的空气，是通过热传递的方式增大空气的内能。 [2]高温空气推动活塞做功的过程，能量转化是内能转化为机械能：图乙：下压活塞对筒内空气做功，能量转化是机械能转化为内能，和题干过程不同。图丙：瓶内高压气体推动塞子飞出，能量转化是内能转化为机械能，和题干过程的能量转化一致。 题型2：做功和热传递的区别 4．如图所示的四个示例中，使物体内能增大的方式与其他三个不同的是（     ） A．甲图，碎纸片点燃后，杯中水温升高 B．乙图，金属汤勺放在热汤中，温度升高 C．丙图，取暖器通电后，电热丝温度升高 D．丁图，太阳辐射后，热水器中水温升高 【答案】C 【详解】碎纸片燃烧放热，通过热传递使杯中水的内能增大、温度升高； 金属汤勺从热汤中吸收热量，通过热传递（热传导）使自身内能增大、温度升高； 取暖器通电后，电流通过电热丝做功，将电能转化为内能，通过做功的方式使电热丝内能增大、温度升高； 热水器中的水吸收太阳辐射的热量，通过热传递（热辐射）使内能增大、温度升高。 因此，C选项使物体内能增大的方式为做功，ABD选项使物体内能增大的方式为热传递，故选C。 5．关于热量、功、内能的概念，下列说法中正确的是（   ） A．对物体做了功，物体内能一定增加 B．克服摩擦力做功可使物体的热量增加 C．热传递和做功是改变物体内能的两种方式 D．热量、功、内能的单位都是焦耳，所以三者的物理意义相同 【答案】C 【详解】A．对物体做了功，同时物体向外传递热量，内能不一定增加，故A错误； B．克服摩擦力做功可使物体的内能增加，热量是能量传递的形式，不能说热量增加，故B错误； C．改变内能的方式有两种，做功和热传递，故C正确； D．热量、功、内能的国际单位都是焦，热量是指在热传递过程中，内能改变的多少；一个物体在力的作用下沿力的方向移动了一段距离，叫力对物体做了功；内能是指物体内部所有分子做无规则运动所具有的动能和分子势能的总和；因此三者的物理意义不相同，故D错误。 故选C。 6．2021年的初冬特别寒冷，早起锻炼的小丽和小军冻得伸不出手，于是分别采取了图甲和图乙所示的取暖方式，从物理学的角度来看小丽是通过______（选填“做功”或“热传递”）来增加手的内能的。小军是通过______（选填“做功”或“热传递”）来增加手的内能的；在烹饪时如果不小心被100℃的水或100℃的水蒸气烫伤，都会造成严重后果，但是被100℃的______（选填“水”或“水蒸气”）烫伤会更加严重，其中蕴含的物理原理是：______。 【答案】 热传递 做功 水蒸气 水蒸气先液化成同温度的水，液化过程放热 【详解】[1]小丽手捧水杯，水杯温度较高，内能会从水杯转移到手上，故该过程是能的转移，是通过热传递的方式改变手的内能。 [2]小军双手搓擦克服摩擦做功，机械能会转化为手的内能，故该过程是能的转化，是靠做功改变手的内能。 [3][4]被100℃的水蒸气烫伤往往比100℃的水烫伤更严重，这是因为水蒸气先液化成同温度的水，液化过程放热。 考点02 热机 1．热机的定义：将内能转化为机械能的机器叫做热机。热机是热力发动机的简称，它是将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的内能转化为机械能的装置。 2．热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。其中内燃机是应用最广泛的热机，分为汽油机、柴油机和天然气发动机等。 3．汽油机的四个冲程（一个工作循环）： 吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，吸入汽油和空气的混合物。 压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩混合气，机械能转化为内能，气缸内温度升高。 做功冲程：压缩冲程末，火花塞点火，混合气剧烈燃烧，高温高压燃气推动活塞向下运动，内能转化为机械能，对外做功。 排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，将废气排出气缸。 4．汽油机核心规律： 一个工作循环：有四个冲程，活塞往复两次（来回两次），曲轴（飞轮）转动两圈，对外做功一次。 能量转化：压缩冲程——机械能→内能；做功冲程——内能→机械能。 汽油机通过做功冲程获得动力，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成。 5. 柴油机与汽油机的区别 汽油机 柴油机 结构 顶部有火花塞 顶部有喷油嘴 吸气冲程 吸入空气和汽油的混合物 只吸入空气 做功冲程 火花塞放出电火花 喷油嘴喷出雾状柴油 点火方式 点燃式 压燃式 题型3：热机四冲程的判断 7．如图甲所示，是小明用易拉罐制作的一辆小车，往易拉罐内喷入一些酒精并点燃后，小车就会向前行驶。如图乙所示是汽油机的四个冲程，其中与甲图中小车行驶时能量转化相同的是（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】小车被燃气推动的过程，是燃气的内能转化为小车的机械能，相当于内燃机的做功冲程，做功冲程进气门关闭、排气门关闭，活塞下行，火花塞点火，故选C。 8．关于如图所示的某单缸四冲程汽油机说法正确的是（    ） A．依靠飞轮惯性完成的是乙、丙、丁 B．四冲程汽油机在一个工作循环中工作过程依次是乙、丙、丁、甲 C．甲图中汽缸内气体温度会上升 D．丁图中机械能转化为内能 【答案】D 【详解】甲图：排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程； 乙图：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程； 丙图：两气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，内能转化为机械能； 丁图：两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能，汽缸内气体内能增大，温度升高； A．四冲程汽油机只有做功冲程不需要飞轮惯性完成，吸气、压缩、排气冲程都依靠飞轮惯性，因此依靠惯性的是甲、乙、丁，故A错误； B．一个工作循环的顺序是：吸气→压缩→做功→排气，即乙、丁、丙、甲，故B错误； C．甲是排气冲程，排出高温废气后，汽缸内气体温度会下降，故C错误； D．丁是压缩冲程，机械能转化为内能，故D正确。 故选D。 9．如图A是四冲程汽油机的工作示意图，如图B是我国古代曾发明的一种点火器，以牛角为套筒，把艾绒黏附在木质推杆前端。取火时一只手握住套筒，另一只手向内猛推推杆，推杆前端的艾绒就会被点燃。下列说法错误的是（    ） A．图A丁冲程中存在着化学能转化为内能的过程，甲、乙、丙冲程要消耗外部能量 B．图B把推杆推入牛角套筒内时能量转化过程与热机中的图丁冲程相同 C．做功冲程中，高温、高压燃气减少的内能绝大部分转化为机械能 D．汽油机和柴油机的构造类似，柴油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高 【答案】B 【详解】A．图A甲中两个气门关闭，活塞向上运动，机械能转化为内能，是压缩冲程；图A乙中进气门打开，活塞向下运动，是吸气冲程；图A丙中排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，图A丁中两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，高温气体燃烧，先将化学能转化为内能，再将内能转化为机械能，甲、乙、丙冲程靠飞轮惯性完成，故A正确，不符合题意； B．图B把推杆推入牛角套筒内时，套筒内的温度升高，内能增大，是由机械能转化为内能，能量转化过程与热机中的压缩冲程相同，即与图甲相同，故B错误，符合题意； C．做功冲程中，高温、高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故C正确，不符合题意； D．汽油机和柴油机的构造类似，只是汽油机的气缸顶部是火花塞，柴油机的气缸顶部是喷油嘴，柴油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高，体积更小，内能更大，故D正确，不符合题意。 故选B。 题型4：汽油机与柴油机的异同 10．下列关于汽油机和柴油机的说法中正确的是（　　） A．汽油机的气缸顶部安装有喷油嘴，而柴油机的气缸顶部安装有火花塞 B．汽油机的点火方式是“压燃式”，而柴油机的点火方式是“点燃式” C．汽油机和柴油机都属于内燃机 D．汽油机的效率一定比柴油机的大 【答案】C 【详解】A．汽油机的气缸顶部安装的是火花塞，用于点燃混合气体；柴油机的气缸顶部安装的是喷油嘴，用于压缩冲程结束时喷入柴油。故A错误； B．汽油机的点火方式是“点燃式”，即通过火花塞产生电火花点燃汽油和空气的混合物；柴油机的点火方式是“压燃式”，即通过压缩使空气温度升高，达到柴油的燃点，从而点燃柴油。故B错误； C．汽油机和柴油机都是通过燃料在气缸内燃烧产生动力的，都属于内燃机。故C正确； D．柴油机的压缩比高，通常效率更高，故D错误。 故选C。 11．关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法，其中正确的是（　　） ①汽油机和柴油机的点火方式相同 ②用酒精灯给试管加热，试管口软木塞冲出的过程中的能量转化情况和内燃机压缩冲程的能量转换情况相同 ③只有做功冲程是燃气对外做功 ④若汽油机的转速是，内燃机对外做了300次功 A．只有①②③ B．只有①③ C．只有③④ D．只有②③④ 【答案】C 【详解】①汽油机和柴油机的点火方式不同，汽油机采用的是点燃式点火；而柴油机采用的是压燃式点火，故①错误； ②试管口软木塞冲出的过程是试管内气体的内能转化为软木塞的机械能，对应的是内燃机的做功冲程，压缩冲程是机械能转化为内能，故②错误； ③在内燃机的四个冲程中，其中吸气、压缩、排气都是靠外力或飞轮的惯性来完成的，只有做功冲程对外做功，故③正确； ④四冲程汽油机每转两圈完成一个工作循环，对外做功一次，内燃机对外做功次，故④正确。 综上可知，只有③④正确，故C正确，ABD错误。 故选C。 12．如图甲所示是我国传统的“走马灯”，点燃底部蜡烛，在热空气上升驱动扇叶转动的过程中，能量的转化方式与四冲程汽油机的__________冲程相同，图乙中__________（填“A”或“B”）图就是这个冲程；内燃机还有柴油机，从构造上看柴油机气缸顶部有一个__________。 【答案】 做功 A 喷油嘴 【详解】[1]点燃底部蜡烛，热空气温度升高，热空气上升驱动扇叶转动，是热空气的内能转化为扇叶转动的机械能，这与四冲程汽油机的做功冲程能量转化方式相同。 [2]图乙中A图进气门和排气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程；B图两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程。故选A。 [3]内燃机中的柴油机，从构造上看，柴油机气缸顶部有一个喷油嘴。 题型5：热机工作循环的相关计算 13．如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，其中图 ________ 是将机械能转化为内能的冲程，图 _____ 为不是靠飞轮惯性完成的冲程。现有一台四冲程汽油机，飞轮的转速为，这台汽油机每分钟完成 _________ 个冲程 【答案】 乙 丙 3600 【详解】[1]图乙两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，靠飞轮惯性完成。 [2]图丙两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，燃气推动活塞做功，不需要依靠飞轮惯性完成，将内能转化为机械能。 [3]四冲程汽油机中，飞轮每转动1圈，完成2个冲程。 已知飞轮转速为，即每分钟飞轮转1800圈，因此每分钟完成的冲程数为个。 14．如图，甲、乙是课堂上看到的两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图，与丁图能量转化相同的是__________图（选填“甲”或“乙”）。若某汽油机飞轮转速为，则它每秒完成_____个冲程。当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时汽油的热值__________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 乙 120 不变 【详解】[1]观察图丁可知，两个气门都关闭，活塞向下运动，因此是做功冲程；在热机的做功冲程中，高温高压燃气的内能转化为活塞的机械能；甲图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧，是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程；乙图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能，因此与丁图能量转化相同的是乙图。 [2]汽油机飞轮转速为，即，说明内汽油机曲轴转动，活塞往复次，完成个冲程。 [3]热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，和燃烧是否充分没有关系，所以当汽油燃烧不充分冒“黑烟”时，汽油的热值不变。 15．下表所示的是东风牌单缸四冲程汽油机的部分参数，如图是气缸的示意图。不计摩擦，该汽油机满负荷工作时，求： 东风牌汽油机 DF050 活塞面积 冲程长度 5cm 燃气平均压强 转速 (1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力； (2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功； (3)该汽油机的功率。 【答案】(1)2700N (2)135J (3)2025W 【详解】【小问1详解】 由题意可知，活塞面积 由可知，做功冲程中燃气对活塞的平均压力 【小问2详解】 一个做功冲程中燃气对活塞做的功 【小问3详解】 因为飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮1min转动1800圈，做功900次，则燃气对活塞做的总功 该汽油机的功率 考点03 燃料的热值 1. 热值的定义：燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比，叫作这种燃料的热值，燃料的热值用q表示。 2. 对于热值的理解： （1）对于部分燃料（主要针对气体），热值表示燃烧完全燃烧放出的热量与燃料的体积之比。 （2）与比热容一样，热值是燃料自身的属性，由燃料的种类决定，与燃料本身的质量、体积、温度、是否燃烧等因素无关。 （3）完全燃烧：指燃料全部烧尽，无残留（实际中难以完全燃烧，因此实际放热通常小于理论值）。 （4）热值的单位：焦/千克，符号为J/kg，或焦/立方米，符号为J/m3。 3. 一些物质的热值 4. 热量的计算公式：(固体或液体燃料)或者（气体燃料） 计算时需注意单位转化，统一成国际单位。 考点05 热机效率/吸热效率 1. 定义：热机工作时，用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的总能量之比，叫做热机的效率。 2. 公式：（其中W有用是热机对外输出的机械功，如牵引力做的功、克服阻力做的功，Q放 是燃料完全燃烧释放的总热量）。 3. 能量损失的途径（为什么效率总小于100%） （1）废气带走的内能（损失比例最大，是最主要的原因）； （2）冷却水等散热损失的内能； （3）克服机械部件之间摩擦消耗的能量； （4）燃料不完全燃烧损失的能量。 4. 提高热机效率的主要途径 （1）使燃料充分燃烧（如改进喷油方式）； （2）减少各种热散失（如加装隔热装置）； （3）利用废气的能量（如涡轮增压、余热供暖）； （4）保证良好的润滑，减小机械摩擦。 5. 吸热效率：使用燃料（或电热器）加热物体（如水）时，被加热物体吸收的热量，与燃料完全燃烧放出的总热量（或消耗的总电能）之比，叫做吸热效率。 题型6：热值的概念、单位和物理意义 16．被誉为“中国17世纪的工艺百科全书”《天工开物》记载了我国古代生产技术成就。如： ①碎煤有两种，用以炊烹，用以冶煅； ②取诸麻、菜子入釜，文火慢炒，透出香气； ③榨汁入缸，看水花为火色。其花煎至细嫩，如煮羹沸； 下列对相关记载分析正确的是（     ） A．“用以炊烹”煤炭燃烧时热值在不断减小 B．“透出香气”是因为分子在运动 C．“文火慢炒”是通过做功的方式改变内能 D．“如煮羹沸”羹在沸腾时吸热，温度升高 【答案】B 【详解】A．热值是燃料的固有特性，仅与燃料的种类有关，与燃烧过程无关，煤炭燃烧时热值不会减小，故A错误； B．“透出香气”是因为香气分子在空气中做无规则运动，扩散到周围空间，说明分子在不停地运动，故B正确； C．“文火慢炒”是通过热传递的方式，将火焰的热量传递给麻、菜子，从而改变其内能，并非做功方式，故C错误； D．液体沸腾的特点是持续吸热但温度保持不变，因此羹在沸腾时吸热，温度不会升高，故D错误。 故选B。 17．2025年11月3日11时47分，我国在文昌航天发射场使用长征七号改运载火箭，成功将遥感四十六号卫星发射升空，发射任务获得圆满成功。如图所示是卫星随火箭加速上升与沿椭圆轨道绕地球运行时的情景，下列说法中正确的是（　　） A．火箭应选用热值小的燃料 B．燃气做功使火箭上升，燃气的内能增大 C．火箭加速上升过程中，动能转化为重力势能 D．卫星绕轨道从近地点向远地点运动时，动能变小，机械能不变 【答案】D 【详解】A．火箭发射需要相同质量的燃料燃烧释放更多热量，因此应选用热值大的燃料，故A错误； B．燃气对火箭做功，内能转化为火箭的机械能，燃气自身的内能减小，故B错误； C．火箭加速上升过程中，速度增大、动能增大，高度增大、重力势能也增大，动能并没有转化为重力势能，故C错误； D．卫星沿椭圆轨道运行时不受空气阻力，机械能守恒。从近地点向远地点运动时，高度增加，重力势能变大，动能转化为重力势能，因此动能变小，机械能不变，故D正确。 故选 D。 18．以下关于内能、热量、温度、热值和比热容的说法中，正确的是（　　） A．温度高的物体含热量多，会把温度传递给热量少的物体 B．热量总是从内能大的物体传递给内能小的物体 C．一块0℃的冰熔化成0℃的水，内能增加，比热容增大 D．酒精灯内的酒精用去一半后，酒精的热值减小，比热容不变 【答案】C 【详解】A． A选项有两处错误，第一处错误：说含热量多，热量少。热量是在热传递过程中体现出来的一个过程量，不能说物体含热量多少。第二个错误说把温度传递给热量少的物体。热传递过程中传递的不是温度，传递的是内能，故A错误； B． 发生热传递的条件是两个物体之间有温度差，热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，不是从内能大的物体传递给内能小的物体，故B错误； C． 一块的冰熔化成的水，温度虽然没变，但是需要吸收热量，所以它的内能增加。由冰变成水，比热容增大。故C正确； D． 比热容也是物质本身的一种属性。酒精灯内的酒精用去一半，剩下的一半还是酒精，它的比热容不变。热值是燃料本身的一种属性，燃料的种类不变，热值不变，所以酒精用去一半，它的热值应该不变。故D错误。 故选C。 题型7：热值的相关计算 19．现有两个使用同一种燃料的加热器，用它们分别对甲、乙两种不同的物质加热。已知，，当物质升高的温度时（甲、乙物质的物态都不发生改变），加热甲、乙所用燃料质量之比是，则两个加热器加热效率之比是（   ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】由可知，甲、乙吸收的热量之比为 由可知，加热甲、乙时燃料完全燃烧所放出的热量之比为 所以两个加热器加热效率之比为 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 20．如图是水和液体A被相同酒精灯加热的温度-时间图像，其中水的质量为0.6kg，液体A的质量为1.2kg，若酒精灯单位时间内消耗的酒精质量相等，且加热效率为35%，已知，，下列分析正确的是（　　） A．0~6min，水比液体A吸收的热量多 B．液体A的比热容为 C．液体A的末温比水的高，液体A的吸热能力更强 D．该酒精灯每分钟消耗酒精质量为6g 【答案】B 【详解】A．由于酒精灯单位时间内消耗的酒精质量相等，且加热效率相同，因此在相同时间内，水和液体A吸收的热量相等，故A错误； B．从图像中，水从2min加热到10min温度升高20℃，液体A从0min加热到8min温度升高40℃。加热时间均为8min，则吸收的热量相同。 ，故B正确； C．小于水的比热容，说明液体A的吸热能力比水弱，故C错误； D．消耗的酒精质量 那么酒精每分钟消耗的质量为0.6g，故D错误。 故选B。 21．质量和初温都相同的铁块和铜块，分别________（选填“吸收”或“放出”）相同的热量后立即接触，热量由铁传给铜。两台汽油机，相同时间内甲做的有用功是乙的1.5倍，甲的效率是25%，乙的效率是30%，那么甲与乙消耗的汽油的质量之比是________。 【答案】 放出 9∶5 【详解】[1]铁块和铜块质量和初温都相同，因为铁的比热容比铜的比热容大，放出相同的热量后，由可知，铜块的温度降低的多，末温低，铁块温度降低的少，末温高，接触后热量由铁传给铜。 [2]两台汽油机，相同时间内甲做的有用功是乙的1.5倍，甲的效率是25%，乙的效率是30%，由得，甲与乙消耗的汽油完全燃烧释放的热量比为 根据可得，由于燃料都是汽油，所以甲与乙消耗的汽油的质量之比是9∶5。 题型8：实验探究——比较不同物质的热值大小 22．小明用图甲所示装置进行热学探究。 ①取200g的碎冰放入烧杯中，用酒精灯加热至沸腾后得到水温T随时间t变化的图像，如图乙中的a。 ②使用同样的装置，换用等质量的食用油实验，得到图乙中的b。 ③用该酒精灯测量酒精的热值。 (1)冰熔化过程中温度_____；撤去酒精灯后，水逐渐停止沸腾，说明水沸腾时需要_____； (2)实验中，要使食用油和水升高相同的温度，需要对_____加热更长时间。水从20℃加热至沸腾，消耗2g酒精，若不计热损失和水的质量变化，则酒精的热值q=_____J/kg。已知水的比热容； (3)实验中将水从20℃加热至沸腾后继续加热2min才熄灭，则所测酒精的热值将____ （选填“偏大”“偏小”或“不变”），理由是____。 【答案】(1) 不变 吸热 (2) 水 (3) 偏小 实际消耗酒精放出的热量大于水加热至沸腾时吸收的热量 【详解】（1）[1]冰是晶体，熔化过程中温度不变。 [2]撤去酒精灯后，水无法继续吸热，水逐渐停止沸腾，说明水沸腾时需要吸热。 （2）[1]由图得，食用油温度升高较快，则实验中，要使食用油和水升高相同的温度，需要对水加热更长时间。 [2]200g的碎冰熔化成水，水的质量不变。水从20℃加热至沸腾，消耗2g酒精，若不计热损失和水的质量变化，有 酒精的热值 （3）[1][2]因为水沸腾后温度不变，将水从20℃加热至沸腾后继续加热2min才熄灭，则实际消耗酒精放出的热量大于水加热至沸腾时吸收的热量，因此计算出的热量偏小。 23．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。 24．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天平和______；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”或“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 【答案】(1) 停表 加热时间 (2) 甲、乙 (3)BC 【详解】（1）[1][2]探究不同物质吸热升温的现象，方法一是质量相等的不同物质加热相同时间比较升高的温度；方法二是质量相等的不同物质升高相同的温度比较加热的时间。所以除了图示的器材外，还需要的测量工具有天平、停表；测量加热时间的目的是：通过加热时间来反映物质吸收的热量，这种方法叫转换法。 （2）[1]在探究实验二时：需燃烧相同质量的不同燃料，给质量相同的同种液体加热，比较液体升高的温度，所以应选用甲、乙两组器材； [2]由图丁可知，燃料1所加热液体a温度升高50℃，燃料2所加热液体a温度升高30℃，且液体质量相同，比热容相同，根据公式可知，两次实验液体a吸热的热量之比为 燃料放出的热量全部被液体吸收，则燃料1与燃料2完全燃烧放出的热量之比为 燃料质量相同，则燃料1和2的热值之比是 （3）A．探究不同物质吸热升温的现象，需要燃烧的燃料种类相同，但所加燃料的质量不一定相等；比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量，燃料的质量要相等，故A错误； B. 不论是探究不同物质吸热升温的现象还是比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量，都要控制被加热液体的质量相等，故B正确； C. 探究不同物质吸热升温的现象，通过加热时间的多少反映出物质吸收热量的多少，质量相等的不同液体，加热相同时间，吸收相等热量，温度计示数变化小的吸热能力强；比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量，是通过温度计示数的变化来反映燃料放出热量的多少，再结合质量相等得出结论，故C正确。 故选BC。 题型9：热机效率的计算 25．某品牌国产汽车以20m/s的速度在平直公路上匀速行驶46km，消耗汽油2kg。已知该汽车发动机的功率为12kW，汽油的热值，在该汽车匀速行驶46km的过程中，求： (1)汽车发动机的牵引力做的功； (2)2kg汽油完全燃烧产生的热量； (3)汽车发动机的效率。 【答案】(1) (2) (3)30% 【详解】（1）行驶路程 发动机功率 汽车行驶时间 牵引力做的功 （2）汽油完全燃烧产生的热量 （3）发动机效率 26．新型混合动力汽车具有节能、低排放等优点。当混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量：当需要高速行驶或蓄电池电量过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电。在某次测试中，汽车受到的阻力为4000N，汽车以60km/h的速度匀速行驶了0.5h，消耗汽油10kg（汽油热值为4.5×107J/kg）。求： (1)测试中消耗的汽油完全燃烧放出的热量是多少？ (2)测试中汽车行驶时牵引力做功是多少？ (3)若该次测试中蓄电池增加的电能为6×107J，则此过程中内燃机的效率为多少？ 【答案】(1) (2) (3)40% 【详解】（1）汽油完全燃烧放出的热量 （2）汽车匀速行驶，牵引力与阻力二力平衡，因此 ，行驶路程 牵引力做功 （3）内燃机输出的总有用能量 = 牵引力做功 + 蓄电池储存的电能，因此 内燃机的效率 27．在“比较电动汽车与燃油汽车”的跨学科实践中，小明收集到某油电混合动力汽车相关信息：①汽车（含驾驶员）质量m＝1.6t，电池最大储能能量，当电能剩余时必须重新充电才能继续行驶；②汽车以60km/h的速度沿水平道路行驶时所受阻力f为车重的0.05倍；③电动机能量转化效率。（g取10N/kg） (1)求该汽车充满电后，在纯电模式下以60km/h的速度沿水平道路行驶的最大里程； (2)在某次测试中，在燃油模式下，汽车以60km/h的速度沿水平道路匀速行驶125km消耗了8kg的汽油，同时电池电量增加11kW·h。不考虑燃油燃烧对汽车质量的影响，汽油热值，求燃油发动机效率。（结果保留到0.1%） 【答案】(1)144km (2)38.8% 【详解】（1）汽车质量 车重 又因为汽车以60km/h的速度沿水平道路行驶时所受阻力f为车重的0.05倍，故阻力 因为电池最大储能 ，当电能剩余时必须重新充电才能继续行驶，故实际可用电能 电动机能量转化效率，故机械能 又因为速度 ，牵引力 机械能用于克服阻力做功，故 故 （2）行驶距离 克服阻力做功 电池充电能量 总有用能量 又因为燃油质量 ，汽油热值 ，总能量 故燃油发动机效率 1．（2024·江苏镇江·中考真题）如图所示是四冲程汽油机工作过程的原理图，其中做功冲程的图是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】 A．图中气门一开一闭，活塞向上运动，是排气冲程，故A不符合题意； B．图中气门一开一闭，活塞向下运动，是吸气冲程，故B不符合题意； C．图中进气门和排气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，故C符合题意； D．图中进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，故D不符合题意。 故选C。 2．（2025·江苏南京·中考真题）下列事例中改变内能的方式与其他三个不同的是（　　） A．弯折铁丝发烫 B．压缩空气升温 C．点火后盒盖飞出 D．勺子在热汤中升温 【答案】D 【详解】A．弯折铁丝发烫，是对铁丝做功，机械能转化为内能，属于做功改变物体的内能； B．压缩空气升温，是对空气做功，机械能转化为内能，属于做功改变物体的内能； C ．点火后盒盖飞出，是燃气的内能转化为机械能，属于做功改变物体的内能； D．勺子在热汤中升温，是热汤的内能转移到勺子上，属于热传递改变物体的内能； 综上可知，改变物体内能的方式与其他三个不同的是D项。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 3．（2025·江苏无锡·中考真题）如图所示，是中国国家博物馆原始社会厅中展示的一种取火器，它以牛角作外套筒，木制推杆，杆前端粘附艾绒，取火时，一手握住套筒，一手猛推杆入筒，随即将杆拔出，艾绒即燃，它的尺寸如图。下列说法中正确的是（　　） A．这种取火器的体积太大，不便于携带 B．取火时是通过做功增加筒内空气的内能 C．取火时是通过热传递增加筒内空气的内能 D．取火的原理与汽油机的做功冲程相同 【答案】B 【详解】A．由图可知，这种取火器全长接近15cm，横截面直径约为2.5cm，体积较小，便于携带，故A错误； BC．取火时，一手握住套筒，一手猛推杆入筒的过程中，压缩内部的气体，推杆对筒内气体做功，使得筒内气体内能增大，温度升高，是通过做功增大了筒内空气的内能，故B正确，C错误； D．手推杆入筒的过程中，压缩内部的气体，对筒内气体做功，使得筒内气体内能增大，机械能转化为内能，相当于四冲程汽油机的压缩冲程，故D错误。 故选B。 4．（2025·江苏淮安·中考真题）图中是美食“油端子”，它是将面糊装入模具放入热油锅内炸出来的美食，下列情境在改变内能的方式上与之相同的是（　　） A．弯折铁丝 B．压缩空气 C．钻木取火 D．给水加热 【答案】D 【详解】将面糊装入模具放入热油锅内炸是通过热传递的方式改变物体的内能。 A．弯折铁丝时，铁丝温度升高主要是由于外力做功，属于通过做功改变内能，故A不符合题意； B．压缩空气时，外力对空气做功使空气温度升高，属于通过做功改变内能，故B不符合题意； C．钻木取火时，摩擦力对木头做功使其温度升高，属于通过做功改变内能，故C不符合题意； D．给水加热是通过热传递吸收外界的热量而升温，属于通过热传递改变内能，与将面糊放入热油中炸制成美食所发生的能量转移方式相同，故D符合题意。 故选D。 5．（2024·江苏连云港·中考真题）下列关于燃料的热值说法正确的是（　　） A．燃料燃烧越充分，其热值越大 B．燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少 C．一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小 D．焦炭的热值是，完全燃烧1kg焦炭能放出的热量 【答案】D 【详解】A．燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的燃烧程度无关，故A错误； B．根据Q=mq可知，放出的热量与热值、质量有关，故B错误； C．一瓶酒精用去三分之一后，质量变化、热值不变，故C错误； D．焦炭的热值是3.0×107J/kg，它表示的意思是1kg的焦炭完全燃烧时放出的热量是3.0×107J，故D正确。 故选D。 6．（2025·江苏南京·中考真题）如图所示是一台四冲程汽油机的某个冲程，在此冲程中_____能转化为_______能；若飞轮转速为1800r/min，则该汽油机每秒钟完成_______个工作循环；在一段时间内消耗了500g汽油，若这些汽油完全燃烧，则放出的热量是____________J。（q汽油=4.6×107J/kg） 【答案】 内 机械 15 2.3×107 【详解】[1]由图可知，两个气门都关闭，火花塞产生电火花，活塞向下运动，因此是做功冲程； [2]汽油机的做功冲程把燃料燃烧产生的内能转化为机械能； [3]四冲程汽油机的飞轮转速为1800r/min=30r/s，即在1s内飞轮转30r；因为每完成一个工作循环飞轮转2r，所以该汽油机在1s内完成了15个工作循环； [4]500g汽油完全燃烧放出的热量 7．（2025·江苏无锡·中考真题）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。酒精和花生米中，___________的热值大。 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 酒精 【详解】[1]质量相等的酒精和花生米充分燃烧，加热相同质量的水，水升高的温度不同，说明水吸收的热量不同，而水吸收的热量来自燃料燃烧放出的热量，所以质量相等的酒精和花生米充分燃烧所放出的热量不相等。 [2]水升高的温度为 水吸收的热量为 因为花生米充分燃烧放出的热量等于水吸收的热量，花生米的质量5.6g=0.0056kg，根据热值公式 [3]质量相等的不同燃料完全燃烧，使相同质量的水升高的温度越高，说明燃料放出的热量越多，热值越大。酒精加热后水的温度升高得更多，所以酒精的热值大。 8．（2025·江苏常州·中考真题）2025年2月，江苏地域文明探源工程发布：在兴化草堰港遗址中发掘出7000年前的钻木取火器。如图所示，古人手搓钻杆，使其与取火板摩擦生热一段时间，即可取得火种。摩擦生热的能量转化方式是______，与四冲程汽油机的______冲程相同。 【答案】 机械能转化为内能 压缩 【详解】[1][2]摩擦生热是通过做功的方式改变物体的内能，能量转化方式是机械能转化为内能。四冲程汽油机的压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能，吸气冲程和排气冲程没有能量转化，故与四冲程汽油机的压缩冲程相同。 9．（2024·江苏淮安·中考真题）2024年4月，两辆氢能源汽车实现了从北京到上海1500公里长距离运输测试，这是中国氢能源车辆首次大范围、长距离、跨区域的实际运输测试。如图所示是某款氢能源汽车，该款氢能源汽车在公路上行驶，用时，受到的牵引力为，消耗氢气，则此过程中汽车行驶的平均速度为______，氢气燃烧放出的热量为______J，利用氢能的效率为______。（） 【答案】 75 【详解】[1]汽车行驶的平均速度为 [2]氢气燃烧放出的热量为 [3]牵引力做功为 则利用氢能的效率为 10．（2024·江苏镇江·中考真题）某油电混合动力汽车沿平直公路以的速度匀速行驶，从A处到B处用时，此过程中汽油燃烧释放热量的30%用于驱动汽车匀速行驶。汽车行驶过程中所受阻力恒为。设汽油在汽缸内完全燃烧，且热值近似取。 (1)求A、B两地间的距离。 (2)求在上述行驶过程中： ①牵引力对汽车所做的功。 ②消耗的汽油质量。 (3)从B处开始，司机关闭发动机，汽车滑行至C处停止。在此过程中，汽车通过动能回收装置将动能减少量的60%转化为电能。若这些电能可供功率为的用电器持续工作。求汽车在B处时的动能。 【答案】(1) (2)， (3) 【详解】（1）A、B两地间的距离 （2）①汽车匀速行驶，汽车受到的牵引力等于阻力，即 牵引力所做的功 ②汽油燃烧放出的热量 消耗的汽油质量 （3）用电器消耗的电能 汽车在B处时的动能 1．如图为一种蒸汽船玩具，在玻璃瓶内装适量水，将小船放置在水面上，点燃蜡烛加热玻璃瓶一段时间，产生大量水蒸气，并和受热膨胀的空气一起从细窄的吸管冲出，推动小船前进。下列有关该实验的说法合理的是（     ） A．加热过程中，玻璃瓶内的水通过做功的方式增大内能 B．吸管处出现白雾，冲出的水蒸气内能增大，温度升高 C．蒸汽推动小船做匀速直线运动，说明力是维持物体运动状态的原因 D．蒸汽推动小船前进，能量的转化方式和内燃机的做功冲程相同 【答案】D 【详解】A．加热过程中，玻璃瓶内的水吸收热量，是通过热传递的方式增大内能，故A不符合题意； B．冲出的水蒸气对外做功，内能减小，温度降低，水蒸气液化形成白雾，故B不符合题意； C．力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动状态的原因；小船做匀速直线运动是因为推力与阻力平衡，运动状态不变是由于惯性，故C不符合题意； D．蒸汽推动小船前进，是将内能转化为机械能，内燃机的做功冲程的能量转化也为内能转化为机械能，二者能量转化方式相同，故D符合题意。 故选 D。 2．《天工开物》中记载了我国的淬火工艺。如图是工人将烧红的铁器迅速放入冷水中冷却的情景，下列改变内能的方式与其不同的是（     ） A．围炉取暖 B．钻木取火 C．热水袋焐手变暖 D．冷水倒入热水中变温 【答案】B 【详解】改变物体内能的方式有做功和热传递两种，热传递是能量的转移过程，做功是其他形式能向内能的转化过程。题干中，将烧红的铁器放入冷水中冷却，是通过热传递改变物体内能。 A．围炉取暖是热量从火炉传递到人体，通过热传递改变内能，故A不符合题意； B．钻木取火是克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，通过做功改变内能，与题干改变内能的方式不同，故B符合题意； C．热水袋焐手变暖是热量从热水袋传递到手，通过热传递改变内能，故C不符合题意； D．冷水倒入热水中变温是冷水和热水之间发生热量转移，通过热传递改变内能，故D不符合题意。 故选 B。 3．如图所示的实例中，改变物体内能的方式与其它三项不同的是（     ） A．筒内空气被压缩时内能增加 B．瓶内空气推动瓶塞时内能减少 C．试管中水被加热时内能增加 D．气缸内气体推动活塞时内能减少 【答案】C 【详解】改变物体内能的方式有做功和热传递。筒内空气被压缩、瓶内空气推动瓶塞、气缸内气体推动活塞过程中内能增大或减小都是通过做功改变物体内能的，而试管中水被加热是通过热传递改变物体内能的，与其他三个不同。 故选C。 4．压缩空气蓄能电站是一种新型电能存储系统，通过压缩空气储存与释放，实现电网负荷调节。其工作原理是：利用电网用电低谷时，将剩余电力驱动电动压缩机压缩空气，将其储存在高压密封设施内；在用电高峰时释放压缩空气，驱动汽轮机带动发电机发电。下列说法正确的是（　　） A．储能过程中，对空气做功，空气内能减小 B．储能过程中，电能最终转化为内能 C．释能过程中，空气膨胀对外做功，空气内能增大 D．释能过程中，内能最终全部转化为电能 【答案】B 【详解】AB．储能过程中，利用电网用电低谷时，将剩余电力驱动电动压缩机压缩空气，将其储存在高压密封设施内，对空气做功，将电能最终转化为空气的内能，空气内能增加，故A错误，B正确； C．释能过程中，空气膨胀对外做功，内能能转化为机械能，空气内能减小，故C错误； D．释能过程中，内能最终转化为电能，过程中存在一定能量损失，不可能全部转化，故D错误。 故选B。 5．如图是我国自行设计研制的AG600“鲲龙”水陆两栖飞机。飞机使用四台相同的发动机，当飞机达到450km/h的巡航速度，每台发动机的输出功率可达3120kW，效率可达60%，在这种情况下，飞机飞行30min通过的路程___________km，受到的牵引力是___________N，需要消耗___________t燃油。（燃油的热值为） 【答案】 225 0.7488 【分析】已知巡航速度和飞行时间，根据求解路程；先计算四台发动机的总输出功率，再根据求解牵引力；先计算四台发动机飞行时间内做的总功，根据热机效率求解燃油完全燃烧放出的总热量，根据求解燃油质量。 【详解】飞机飞行30min通过的路程 四台发动机总输出功率 速度 根据功率公式得，牵引力 飞机飞行输出的总功 根据热机效率得，燃油完全燃烧放出的总热量 根据得，燃油质量 6．如图所示是一台四冲程汽油机的__________冲程；若飞轮转速为1800 r/min，则该汽油机每分钟完成__________个工作循环；在一段时间内消耗了500 g汽油，若这些汽油完全燃烧，则放出的热量是__________J。（） 【答案】 做功 900 【详解】图中两个气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动，符合四冲程汽油机做功冲程的特征。 四冲程汽油机一个工作循环飞轮转2圈，飞轮转速为，因此每分钟完成的工作循环数为：个。 汽油质量 汽油完全燃烧放出热量 7．某景区最新推出了一款太阳能观光车，若该车的顶部太阳能电池板的面积为，5h内接收到的太阳能为，太阳能电池板接收的太阳能转化成了的电能。则该车太阳能电池的光电转化效率是_____；若该观光车的电能转化为机械能的效率为80%，该车满载时水平方向的阻力约为1000N，充满电后最多能行驶_____m；若上述机械能由效率为30%的内燃机提供，需消耗1.2kg的燃油，则燃油的热值是_____J/kg。 【答案】 20% 1.728×104 4.8×107 【详解】[1]该车太阳能电池的光电转化效率是 [2]充满电后最多可输出的机械能为 匀速行驶时牵引力，由公式可得， [3]燃料燃烧放出的热量为 燃油的热值为 8．如图甲所示是一款斯特林发动机模型，点燃酒精灯后会发现发动机的连杆带动飞轮转动起来，当酒精灯通过________的方式增加气缸内空气的内能，高温的空气推动活塞做功，热气缸中的空气内能_________，酒精灯继续加热气缸内的空气从而实现往复工作。如图乙所示是某单缸四冲程汽油机的结构示意图，图中所示为汽油机的_________冲程，若该汽油机每秒活塞往复运动50次，则飞轮转速为__________r/min。 【答案】 热传递 变小 压缩 3000# 【详解】[1]气缸内的空气从火焰吸收热量，内能增大，温度升高，所以酒精灯火焰通过热传递的方式增加气缸内空气的内能。 [2]高温的空气推动活塞做功，空气的内能转化为活塞的机械能，空气的内能变小，温度降低。 [3]由图乙可知，进气门和排气门关闭，活塞向上运动，所以此时为汽油机的压缩冲程。 [4]四冲程汽油机一个工作循环中活塞往复运动2次，飞轮和曲轴转2转。若该汽油机每秒活塞往复运动50次，则汽油机飞轮转速为 9．薯片中所含油的质量占薯片总质量的百分比称为该薯片的含油量。如图所示，在估测薯片的含油量实验中，小军设计了两种对水加热方式。 方式一：燃料在小烧杯中燃烧； 方式二：燃料在燃烧皿中燃烧。 (1)两种加热方式中合理的是方式____（选填“一”或“二”），你判断的理由是________。 (2)选好合理的加热方式后，小军用天平分别测出5g薯片、5g食用油和两份初温相同的100g水。先将5g薯片放入空的燃烧容器中，用温度计测出烧杯内100g水的初温为22℃，待其燃尽后记下100g水的温度为72℃则水吸收的热量为____J，测得薯片的热值为____J/kg、[] (3)采用与（2）中相同的加热方式，再将5g食用油放入空的燃烧容器中，使其燃烧，给初温为22℃的100g水加热。当____________时，停止加热，测出此时剩余油的质量为3.5g，则薯片的含油量为____%。实验过程中，由于薯片中少量的淀粉也会燃烧放出热量，会导致测得的薯片含油量____（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。 【答案】(1) 二 能保证烧杯中水的温度逐渐升高，温度计的示数能准确反映水的温度变化 (2) (3) 水温为72℃ 30 偏大 【详解】（1）[1][2]若采用方式一对水加热，通过热传递能使烧杯上部水的温度升高，而温度较高的水，其密度较小，不能实现水的对流，则烧杯下部水的温度几乎不变，所以温度计测得的示数不准确，故两种加热方式中合理的是薯片在燃烧皿中燃烧（即方式二），能保证烧杯中水的温度逐渐升高，温度计的示数能准确反映水的温度变化。 （2）[1][2]水吸收的热量为 薯片的热值为 （3）[1][2][3]根据题意可知，用油加热与用薯片加热的效果应该相同，所以当水温为72℃时，停止加热；剩余油的质量为3.5g，说明薯片中含油的质量为 含油量为 由于薯片中少量的淀粉也被燃烧，释放了部分热量，可知所测含油量偏大。 10．近几年我国汽车业发展迅猛，如图甲所示是我国自主研制生产的一款环保混合动力汽车，环保混合动力汽车已成为不少人购买汽车的首选。这个混合动力汽车启动时，内燃机不工作，车内蓄电池输出能量；当高速平稳行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输出能量，同时又可以向蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机、蓄电池可以同时向车轮输出能量。为了保护蓄电池，当电池使用到剩下最大容量的20%停止供电。 (1)若混合动力汽车在平直公路上以速度匀速行驶，共消耗汽油所受平均阻力为1000N，求在此过程中： ①汽车行驶的路程是多少。 ②在水平道路匀速行驶测试中，牵引力做的功是多少？ ③若该汽车内燃机的效率为40%，最终使蓄电池增加的电能为多少J（忽略蓄电池和电动机的热损失及其他损失，） (2)若这个混合动力汽车制动减速的过程中，机械能转化为电能和内能，转化的电能与内能之比为，如图乙是机械能的变化量与速度变化量的关系图像，若该车从开始减速，转化的电能为，则该车的速度将会减小到多少？ 【答案】(1) 100km (2) 【详解】（1）①汽车行驶的路程是 ②混合动力汽车在平直公路上匀速行驶，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 在水平道路匀速行驶测试中，牵引力做的功是 ③消耗汽油放出的热量为 该内燃机输出的有用的能量为 最终使蓄电池增加的电能为 （2）已知转化的电能W1与内能W2之比为9:16，即 转化的电能为，则转化的内能为 则机械能的变化量为 据图乙可知，当机械能的变化量是时，速度变化量是10m/s，则该车的速度将会减小到 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $