第11讲 机械能和内能的相互转化（暑假预习讲义）新九年级物理新教材苏科版

第11讲 机械能和内能的相互转化 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念构建：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 做功 热值 热传递 1. 理解做功改变物体内能的实质。 2.能准确判断机械能与内能的转化方向。 3.知道热机的工作原理，掌握四冲程汽油机的工作过程与能量转化。 4.理解热值的概念、单位与物理意义，知道热值是燃料的一种特性。 5.理解热机效率的物理意义，能进行热机效率的相关计算。 6.知道提高热机效率的途径。 7.了解内能的利用在生产生活中的价值。 学习重点：做功改变物体内能的实质；四冲程汽油机的工作过程与能量转化；热值的概念与放热计算；热机效率的概念与计算。 学习难点：四冲程汽油机的工作循环规律；热值与比热容的概念辨析。 情｜境｜启｜思 如图所示，将铁丝快速弯折十余次，然后用手指触摸弯折处，你有何感觉？铁丝 的内能变化了吗？ 概｜念｜构｜建 1.热机：利用内能做功的机械，将内能转化为机械能。 2.热值：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。 深｜研｜精｜炼 知识点01 做功改变物体内能 知识点 核心内容 易错提醒 做功改变内能的实质 内能与其他形式的能（主要是机械能）发生转化 和热传递的转移有本质区别 对物体做功 外界对物体做功，物体的内能增加，温度升高； 能量转化：机械能→内能 压缩气体、摩擦生热、弯折物体、敲打物体都属于对物体做功 物体对外做功 物体对外界做功，自身的内能减少，温度降低； 能量转化：内能→机械能 气体膨胀推动活塞、瓶塞弹出都属于物体对外做功 两种方式的关系 做功和热传递在改变物体内能上是等效的； 本质区别：做功是能量的转化，热传递是能量的转移 只看最终温度变化，无法区分是哪种方式改变的内能 【例1】下列现象中，属于通过做功改变物体内能的是（　　） A．晒太阳取暖 B．用热水袋暖手 C．搓手发热 D．对手哈气取暖 【答案】C 【解析】A．晒太阳取暖是太阳能通过热辐射的形式传递给人体，属于热传递改变物体内能，故A不符合题意； B．用热水袋暖手是热量通过热传导的方式从热水袋传递给手，属于热传递改变物体内能，故B不符合题意； C．双手摩擦时，克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，使手的温度升高，属于做功改变物体内能，故C符合题意； D．对手哈气取暖时，口中呼出的高温水蒸气将热量传递给手，属于热传递改变物体内能，故D不符合题意。 故选C。 【方法点拨】改变内能方式快速判断技巧，第一步：看过程中是否存在温度差，存在温度差的基本为热传递；第二步：看是否伴随机械运动、形变等过程，存在摩擦、撞击、弯折、压缩的基本为做功。 【即练1】下列事例中，改变物体内能的方式与其他三个不同的是（  ） A．用力搓手，手会发热 B．用炉灶烧水，水温升高 C．摸热水袋，手会暖和 D．咬一口冰棍，嘴会冰凉 【答案】A 【解析】A. 用力搓手时，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，使手的内能增加、温度升高，这是通过做功的方式改变物体内能。 B. 用炉灶烧水，炉灶的温度高于水的温度，热量从炉灶传递到水，使水的内能增大、温度升高，这是通过热传递的方式改变物体内能。 C. 摸热水袋时，热水袋的温度高于手的温度，内能从热水袋传递到手上，使手的内能增大、变得暖和，这是通过热传递的方式改变物体内能。 D. 咬一口冰棍，冰棍温度低于嘴的温度，内能从嘴传递到冰棍，导致嘴的内能减小、温度降低，感觉冰凉，这是通过热传递的方式改变物体内能 。 综上所述：A 选项是通过做功改变物体内能，B、C、D 选项都是通过热传递改变物体内能，所以改变物体内能的方式与其他三个不同的是 A 选项。 故选 A。 【即练2】以下事例中通过热传递方式改变物体内能的是（　　） A．搓手变暖和 B．铁丝弯折变烫 C．烧水 D．滑梯滑下，臀部灼热 【答案】C 【解析】A．搓手变暖和，是将机械能转化为内能，涉及能量转化，故是做功改变内能，故A不符合题意； B．铁丝弯折变烫，是将机械能转化为内能，涉及能量转化，故是做功改变内能，故B不符合题意； C．烧水仅仅涉及能量的转移，故是热传递改变内能，故C符合题意； D．滑梯滑下，臀部灼热，是将机械能转化为内能，涉及能量转化，故是做功改变内能，故D不符合题意。 故选C。 知识点02 热机 1. 内能转化为机械能的应用 知识点 核心内容 说明 热机定义 利用内能做功的机械，将内能转化为机械能 是内能利用的重要形式 工作原理 燃料燃烧将化学能转化为内能，再通过做功将内能转化为机械能 能量转化链条：化学能→内能→机械能 常见分类 蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等 内燃机分为汽油机和柴油机两大类 核心应用 汽车、飞机、轮船、火箭的动力装置 广泛应用于交通、工业、航天等领域 2. 四冲程汽油机工作过程 冲程名称 气门状态 活塞运动方向 能量转化 工作作用 吸气冲程 进气门打开，排气门关闭 向下运动 无能量转化 吸入汽油和空气的混合物 压缩冲程 进气门、排气门都关闭 向上运动 机械能→内能 压缩混合气，使其温度升高、压强增大 做功冲程 进气门、排气门都关闭 向下运动 内能→机械能 火花塞点火，燃气爆发推动活塞做功，是唯一对外提供动力的冲程 排气冲程 排气门打开，进气门关闭 向上运动 无能量转化 排出气缸内的废气 工作循环规律：一个工作循环包含4个冲程，活塞往复运动 2次，飞轮（曲轴）转动2周，对外做功1次；只有做功冲程对外提供动力，其余三个冲程依靠飞轮的惯性完成 【例2】如图为四冲程汽油机工作示意图，下列说法正确的是（  ） A．依靠飞轮惯性完成的冲程是甲、乙、丁 B．甲图冲程中能量转化是机械能转化为内能 C．飞轮转速2400r/min，则该汽油机1s能做功20次 D．乙图是吸气冲程，吸入汽缸的物质是汽油 【答案】C 【解析】ABD．甲图中两气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，是做功冲程，将内能转化为机械能；乙图中进气门开启，排气门关闭，活塞下行，是吸气冲程，吸入汽缸的物质是空气和汽油的混合气体；丙图中排气门开启，进气门关闭，活塞上行，是排气冲程；丁图中两气门都关闭，活塞上行，是压缩冲程；内燃机的一个工作循环有四个冲程，只有在做功冲程中使机器获得动力，内能转化为机械能，其它三个冲程依靠飞轮惯性完成，即依靠飞轮惯性完成冲程的是乙、丙、丁，故ABD错误； C．四冲程汽油机的飞轮转速为2400r/min，则该飞轮1s转40圈，因为一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，所以1s飞轮转40圈，共20个工作循环，共做功20次，故C正确。 故选C。 【方法点拨】冲程判断两步法，第一步：看气门，一开一关是吸气或排气，全关是压缩或做功；第二步：看活塞，活塞上行是压缩 / 排气，活塞下行是吸气 / 做功。 【即练3】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 【解析】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。 【即练4】如图是四冲程汽油机其中一个冲程剖面图，下列说法正确的是（　　） A．该冲程是压缩冲程 B．该冲程是排气冲程 C．该冲程内能转化为机械能 D．该冲程是依靠飞轮的惯性完成 【答案】C 【解析】根据图示信息，进气门与排气门均关闭，火花塞正在点火，活塞向下运动，因此该冲程是做功冲程。做功冲程中，燃料燃烧释放内能，推动活塞对外做功，转化为机械能。该冲程由燃气膨胀直接驱动，不依赖飞轮惯性。故选C。 知识点03 燃料的热值 知识点 核心内容 易错提醒 热值定义 某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值，用符号表示 前提是 “完全燃烧”，不完全燃烧放出的热量小于理论值 单位 固体 / 液体燃料：焦耳每千克（J/kg） 气体燃料：焦耳每立方米（J/m³） 不同状态燃料单位不同，计算时注意匹配 物理意义 表示单位质量（或体积）的燃料完全燃烧放出的热量 例：汽油的热值为，表示1kg 汽油完全燃烧放出的热量为 4.6×10⁷J 热值越大，相同质量的燃料完全燃烧放热越多 物质特性 热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、燃烧是否充分均无关 一杯汽油和一桶汽油，热值完全相同 放热公式 固体 / 液体燃料： 气体燃料： 为质量，单位 kg；为体积，单位 m³ 【例3】学习了燃料的热值后，小王自己设计实验来探究酒精和碎纸片的热值大小。 燃料 加热前水温℃ 燃料燃尽时水温℃ 燃料的热值J/kg 酒精 15 35 2.4×106 碎纸片 15 25 ？ (1)实验装置如图所示，你认为图中器件的安装顺序是________（选填“由下而上”或“由上而下”）； (2)为保证实验结论的可靠，且方便比较，小王同学在实验中应保持两杯水的初温、________、________、以及两个烧杯都应相同； (3)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； (4)通过实验得到的燃料热值与实际相比偏________（选填“大”或“小”），出现这样情况的主要原因是________。（写出一点） 【答案】(1)由下而上 (2) 酒精和碎纸片的质量 两杯水的质量 (3) (4) 小 存在热量损失或者燃料没有完全燃烧 【解析】（1）实验中用酒精灯加热，需先确定酒精灯的位置，再依次安装铁圈、石棉网、烧杯、温度计，所以安装顺序是由下而上。 （2）[1][2]为保证实验结论可靠且方便比较，应保持两杯水的初温相同、质量相同，同时酒精和碎纸片的质量相同。 （3）酒精加热使水温升高 碎纸片加热使水温升高 相同质量的两种燃料完全燃烧，水吸收的热量与升温成正比，因此碎纸片放出的热量是酒精的，已知酒精的热值，则碎纸片的热值。 （4）[1][2]由于燃料燃烧时会有热量散失（如向空气散热、容器吸热等），且燃料可能没有完全燃烧，导致水吸收的热量小于燃料完全燃烧放出的热量，使得燃料热值与实际相比偏小。 【方法点拨】实验装置安装原则所有加热类实验（水沸腾、比热容、热值）均遵循由下而上的安装顺序，核心是保证用酒精灯外焰加热。 【即练5】小强学习燃料的热值之后，自己设计了一个实验来探究酒精和碎纸片的热值大小。 (1)实验装置如图甲、乙所示，你认为图中横杆、温度计、铁圈、燃具四个器件的安装顺序是______（填“由下而上”或“由上而下”）； (2)为保证实验结论的可靠性，以及方便比较，小强同学在实验中应让酒精和碎纸片的质量、两烧杯中水的质量以及两个烧杯都应保持______； (3)实验数据记录如下表： 燃料 加热前水温/℃ 燃料燃尽时水温/℃ 燃料的热值/（J⋅kg-1） 酒精 15 35 3.4×106 碎纸片 15 25 根据表中数据，（不计热量损失）计算出碎纸片的热值是______J/kg。 【答案】(1)由下而上 (2)相同 (3) 【解析】（1）实验装置如图甲、乙所示，图中横杆、温度计、铁圈、燃具四个器件在安装时需确保用燃具的外焰加热，同时保证温度计的玻璃泡浸没在水中且不接触烧杯壁和底部，因此安装顺序是由下而上。 （2）为了保证实验结论的可靠性，应让酒精和碎纸片的质量、两烧杯中水的质量以及两个烧杯都保持相同。这是控制变量法的要求，确保只有燃料种类这一个变量不同，从而通过水升高的温度来比较燃料放出热量的多少。 （3）根据表中数据可知，图甲中水温度的变化 图乙中水温度的变化 根据水吸收的热量公式可知，由于甲、乙实验中水的质量和比热容相同，因此 在不计热量损失的情况下， 因此 由公式可知，在酒精和碎纸片的质量相同时， 代入可得，碎纸片的热值 【即练6】用所学的知识解决下列问题。 (1)甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内液体的质量也相同，若比较不同燃料的热值，可以选择________两图，并通过观察液体__________（选填“加热的时间”或“升高的温度”）来比较两种燃料的热值； (2)小明在探究“物体的放热能力与哪些因素有关”时，分别用质量相等的两种不同液体进行了实验，并用图像对实验数据进行了处理，如图丁所示。实验中，a、b两种液体在相同时间内放出的热量相等，分析图像可以得出：液体________（选填“a”或“b”）放热能力强。 【答案】(1) 甲、乙 升高的温度 (2)a 【解析】（1）[1][2]根据控制变量法，要想比较不同燃料的热值，要选择燃料的种类不同，加热相同质量的同种液体，因此可以选择甲、乙两图。通过比较燃料燃烧完后，液体升高的温度比较两种燃料的热值，液体升高的温度越大，说明吸收的热量越大，则燃料燃烧放出的热量越多，则燃料的热值越大，这是转化法的应用。 （2）由题意知，a、b两种液体质量相同，相同时间内释放的热量相同，由图得，放热相同时间，液体a温度降低较少，由可知，液体a放热能力强。 知识点04 热机效率 知识点 核心内容 说明 能量流向 燃料完全燃烧放出的能量中，只有一部分用来做有用功，其余部分会通过废气散热、机械摩擦、散热等途径损耗 热机的能量损耗是不可避免的 热机效率定义 用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的总能量之比，叫做热机的效率，用符号表示 反映热机对能量的利用率 公式 结果用百分数表示，总是小于 1 提高途径 1. 让燃料充分燃烧，减少不完全燃烧损失 2. 改进机械结构，减少机械摩擦损耗 3. 减少废气带走的热量，提高能量利用率 4. 利用废气能量，如废气涡轮增压 热机效率不可能达到 100% 常见数值 汽油机效率约20%~30%，柴油机效率约 30%~45% 柴油机效率普遍高于汽油机 【例4】如图是我国自主研发的一种大型、多用途运输机。若该运输机在高空中飞行时受到的水平推力恒为1.8×105N，某次沿水平方向匀速航行了1500km的过程中，燃烧航空煤油13.5t。航空煤油的热值为，求： (1)13.5t航空煤油完全燃烧放出的热量； (2)运输机发动机做的有用功； (3)运输机发动机的热机效率。 【答案】(1) (2) (3)50% 【解析】（1）13.5t航空煤油完全燃烧放出的热量为 （2）发动机做的有用功为 （3）发动机的热机效率 【方法点拨】热机计算题三步标准流程，第一步：算总能量，用计算燃料完全燃烧放出的总热量；第二步：算有用功，根据运动场景选择对应的功的公式计算有用功；第三步：求效率，用有用功除以总热量，结果化为百分数。 【即练7】我国运在恒定的水平推力F作用下，以的速度沿水平方向匀速航行需要完全燃烧航空煤油4.8t。已知飞机发动机的功率是3.2×107W，航空煤油的热值为4×107J/kg。试求： (1)4.8t航空煤油完全燃烧放出的热量； (2)发动机的水平推力F； (3)该飞机发动机的效率。 【答案】(1) (2) (3) 60% 【解析】（1）4.8t航空煤油完全燃烧放出的热量为 （2）已知飞机的速度为 根据功率推导公式 则发动机的水平推力为 （3）由题意可知，发动机的水平推力做的功为 所以该飞机发动机的效率为 【即练8】如图所示是我国自行研制的大型水陆两栖飞机。在某次水上高速滑行测试中，飞机的总质量为100t，在水面匀速直线滑行10min，消耗航空煤油750kg，飞机发动机的功率恒为W。已知航空煤油的热值为J/kg。求： (1)消耗的航空煤油完全燃烧放出的热量； (2)飞机发动机的效率。 【答案】(1) (2)45% 【解析】（1）已知消耗750kg的航空煤油，则消耗的航空煤油完全燃烧放出的热量为 （2）已知飞机发动机的功率，滑行时间 则飞机发动机做的有用功为 所以飞机发动机的效率为 一、单选题（共5题） 1．2026年5月11日8时14分，搭载天舟十号货运飞船的长征七号遥十一运载火箭，在我国文昌航天发射场点火发射，并取得圆满成功（如图）。下列说法正确的是（    ） A．火箭点火升空过程中的能量转化与内燃机的压缩冲程相同 B．火箭升空过程中把动能转化为重力势能 C．火箭的外壳与大气摩擦生热，是通过做功改变内能 D．火箭的发射过程中，燃料若不完全燃烧，热值会减小 【答案】C 【解析】A．火箭点火升空过程中，能量转化为燃料的化学能最终转化为火箭的机械能；内燃机压缩冲程的能量转化是机械能转化为内能，二者能量转化不同，故A错误； B．火箭升空过程中，速度增大、高度增大，火箭的动能和重力势能都增大，能量来自燃料燃烧释放的内能，不是动能转化为重力势能，故B错误； C．改变内能的方式分为做功和热传递，火箭外壳与大气摩擦时，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，是通过做功改变内能，故C正确； D．热值是燃料本身的固有特性，只与燃料的种类有关，与燃料是否完全燃烧无关，燃料不完全燃烧时热值不变，故D错误。 故选C。 2．跨学科实践课上，“探物”小组自制了简易汽轮机模型：易拉罐内装半罐水，点燃罐体下方的酒精灯，罐内产生的高压蒸汽从细管口高速喷出，冲击扇叶使其转动。下列说法正确的是（      ） A．酒精燃烧过程中，其热值逐渐变小 B．汽轮机模型工作过程的能量转化情况：内能→化学能→机械能 C．扇叶增加的能量与蒸汽减少的能量相等 D．蒸汽喷出使扇叶转动的过程与四冲程汽油机的做功冲程相似 【答案】D 【解析】A．热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关，所以酒精燃烧过程中其热值不变，故A错误； BD．汽轮机模型工作时燃料燃烧将化学能转化为内能，高温高压的水蒸气推动小风扇转动，将内能转化为机械能，所以能量转化情况为：化学能→内能→机械能，四冲程汽油机的做功冲程中将内能转化为机械能，两者的能量转化相似，故B错误，D正确； C．能量的转化过程中会有能量损失，扇叶增加的能量小于蒸汽减少的能量，故C错误。 故选D。 3．实验小组的同学们用饮料瓶制作水火箭（如图），先在瓶里装适量水，旋紧瓶塞，然后将带有阀门的金属管插入瓶塞，用打气筒往瓶里打足气，打开阀门后，水从金属管向下喷出，水火箭竖直向上飞向空中。下列分析错误的是（    ） A．使用打气筒打气时能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同 B．水火箭上升过程中，水火箭瓶内气体的内能减少 C．水火箭从空中掉落的过程中，将动能转化为重力势能 D．在整个过程中，能量总量是保持不变的 【答案】C 【解析】A．使用打气筒打气时能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同，都是将机械能转化为内能，故A正确，A不符合题意； B．水火箭上升过程中，高温燃气对外做功，水火箭瓶内气体的内能减少，故B正确，B不符合题意； C．水火箭从空中掉落的过程中，高度降低，速度变大，重力势能转化为动能，故C错误，C符合题意； D．根据能量守恒定律可知，在整个过程中，能量总量是保持不变的，故D正确，D不符合题意。 故选C。 4．下列现象中，通过热传递改变物体内能的是（    ） A．寒冷的冬天，同学们用力搓手取暖 B．原始人类用“钻木取火”的方法取得火种 C．“天宫二号”返回地球进入大气层发热、发光 D．烹饪鲜美的牛肉时，把牛肉等食材放入沸腾的汤中烫熟 【答案】D 【解析】A．天冷时，两手相互搓揉，手掌发热，是克服摩擦做功，将机械能转化为内能，是做功改变物体内能，故A错误； B．原始人类用“钻木取火”的方法取得火种，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，是做功改变物体内能，故B错误； C．天宫二号返回地球进入大气层发热、发光，是克服摩擦做功，将机械能转化为内能，是做功改变物体内能，故C错误； D．烹饪鲜美的牛肉时，把牛肉等食材放入沸腾的汤中，牛肉吸收热量，内能增加，通过热传递的方式改变内能，故D正确。 故选D。 5．如图所示的情景中，改变内能的方式与其他三个不同的是（　　） A．活塞压缩气体 B．水浴法加热 C．反复弯折铁丝 D．点火后盒盖飞出 【答案】B 【解析】活塞压缩气体，对气体做功，内能增加，通过做功的方式改变气体的内能；水浴法加热，水吸收热量，内能增加，通过热传递的方式改变水的内能；反复弯折铁丝，机械能转化为内能，通过做功的方式改变物体的内能；点火后盒盖飞出，内能转化为机械能，属于通过做功改变物体的内能。改变内能的方式与其他三个不同的是B选项，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 二、填空题（共5题） 6．烧烤的主要燃料是木炭，10g的木炭完全燃烧可以放出的热量，则木炭的热值为_______J/kg；冬天，搓手时手的内能增加是通过_______的方式实现的，木炭用掉一半时，剩余木炭的热值将_______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】 做功 不变 【解析】木炭的质量 木炭的热值 搓手时，手通过克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，这是通过做功的方式增加手的内能；热值是燃料的一种固有特性，仅与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，所以木炭用掉一半时，剩余木炭的热值不变。 7．下图中属于内燃机压缩冲程的是________（选填“A”或“B”）。2024年10月30日凌晨4时17分至4时57分神舟十九号成功发射升空，火箭上升过程中发生的能量转化主要是内能转化为________。             【答案】 A 机械能 【解析】[1]A图，进气门、排气门关闭，活塞向上，将机械能转化为内能，是压缩冲程，B图，进气门、排气门关闭，活塞向下，是将内能转化为机械能，是做功冲程，故内燃机压缩冲程的是A图。 [2]火箭燃料燃烧，产生大量的内能，火箭向下喷射气体，利用反作用力升空，火箭的机械能变大，故火箭上升过程中发生的能量转化主要是内能转化为机械能。 8．某单缸汽油机某一个工作冲程如图所示，为______冲程，其余三个冲程需要依靠飞轮的______完成。已知飞轮转3000转，则1s对外做功______次。 【答案】 做功 惯性 25 【解析】[1]由图可知，进气门关闭，排气门关闭，火花塞打火，活塞向下运动，故是做功冲程。 [2]做功冲程中燃气推动活塞做功，内能转化为机械能，其余三个冲程需要依靠飞轮的惯性完成。 [3]飞轮转速为，则1s内该汽油机的飞轮转的圈数为50r，每一个工作循环，飞轮转2圈，对外做功一次，故1s内该汽油机对外做功25次。 9．一单缸四冲程汽油机1s对外做功15次，则汽油机的飞轮速度为________r/min；1kg氢能源完全燃烧放出的热量为________J，若有21%的热量被水吸收，可以使________kg的水从20℃升高到70℃。（，）。 【答案】 1800 143 【解析】[1]四冲程汽油机每完成一个工作循环（对外做功一次），飞轮转两圈。已知1s对外做功15次，即每秒完成15个工作循环，故飞轮每秒转30圈。转换为每分钟转速 [2]氢的热值，因此1kg氢完全燃烧放出的热量为。 [3]水吸收的热量 水的质量为 10．在学习内能时，小杰做了如图所示的小实验。实验中当塞子跳起时，瓶内出现白雾，此时瓶内气体的内能转化为塞子的______，瓶内温度降低，此过程中的能量转化方式与汽油机的______冲程相似。 【答案】 机械能 做功 【解析】[1][2]当塞子跳起时，瓶内气体对塞子做功，瓶内气体的内能转化为塞子的机械能，瓶内温度降低。此过程中的能量转化方式是将内能转化为机械能，与汽油机的做功冲程相似。 三、实验题（共5题） 11．为比较酒精和煤油热值的大小，小莉制定了以下实验方案： (1)取质量相同的酒精和煤油作燃料，制成酒精灯和煤油灯；两灯同时点燃后分别给两杯质量和初温都相同的水加热，如图所示，通过观察 ___________的变化，判断两种燃料热值的大小。 (2)两灯燃料完全燃烧完后，甲装置中温度计示数是80℃，乙装置中温度计示数是90℃，由此判断 ___________ 的热值比较大。根据Q吸=cm水(t﹣t0)计算出水吸收的热量，然后利用这个热量计算出煤油的热值，发现结果与资料中给出的煤油热值相比 ___________ （选填“偏大”或“偏小”）。 【答案】(1)温度计示数 (2) 酒精 偏小 【解析】（1）实验中，需要观察温度计示数的变化，通过被加热的水的温度的变化来反映燃料热值的大小，水升高的温度越高，说明燃料放出的热量越多，则燃料的热值越大。 （2）[1]当两灯的燃料完全燃烧完后，甲装置中温度计读数是80℃，而乙装置的读数是90℃，被加热的水的质量相同，根据可知，温度变化大的吸收热量多，说明乙装置中水吸收的热量多，可知酒精放出的热量较多，由于煤油和酒精的质量相同，所以酒精的热值大于煤油的热值。 [2]根据计算出水吸收的热量，然后利用这个热量计算出煤油的热值，会发现结果与资料中给出的煤油热值相比偏小。原因是煤油燃烧过程中存在热损失，煤油燃烧放出的热量没有全被水吸收，计算时是按照水吸收的热量等于燃料燃烧放出的热量来计算，所以计算出的热值偏小。 12．小涛利用如下图所示的装置来比较不同物质的比热容或不同燃料的热值（燃料的质量、液体的质量及初温相同）。 (1)为了比较不同燃料的热值，选用甲、乙两图进行实验，实验通过___________（选填“升高的温度”或“加热的时间”）比较燃料放热的多少； (2)为了比较不同物质的比热容，选用甲、丙装置加热相同一段时间后，绘制出温度—时间图像（如图丁），则液体a的比热容___________（选填“大于”、“小于”或“等于”）液体b的比热容； (3)若甲装置中燃料是酒精，液体是水，根据酒精燃烧后水升高的温度、酒精及水的质量测出酒精的热值。这种方法测出的热值比“标准值”___________（选填“偏小”、“一样”或“偏大”），理由是___________。 【答案】(1)升高的温度 (2)大于 (3) 偏小 酒精燃烧放出的热量未全部被液体吸收（合理即可） 【解析】（1）比较不同燃料的热值大小，被加热液体的质量和初温相同，如果液体温度升高的多，说明燃料燃烧放出热量的多，燃料质量相同，则说明燃料的热值大。所以实验通过升高的温度比较燃料放热的多少。 （2）根据图丁可知，质量和初温相同的a、b两种物质，升高相同的温度时，a需要的加热时间更长，也就是a吸收的热量更多，因此液体a的比热容大于液体b的比热容。 （3）[1][2]首先酒精不能完全燃烧，而且酒精燃烧放出的热量有一部分散失，未全部被液体吸收，用液体吸收的热量来代替酒精完全燃烧放出的热量数值偏小了，所以这种方法测出的热值比“标准值”偏小。 13．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_____。 【答案】(1) 甲、丙 加热时间 (2) 甲、乙 温度计示数的变化量 完全燃尽 偏小 燃料产生的热量不能完全被液体吸收 【解析】（1）[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； [2]用相同的加热装置加热，不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的； [3]根据可知，在质量和吸收热量一定时，温度的变化值和比热容成反比，可以用相同的燃料加热时间5min，a和b吸收的热量就是相同的，a的温度变化量为20℃，b的变化量为40℃，根据可知 所以a的比热容 （2）[1][2][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；燃料燃烧放出的热量被液体吸收，液体吸热温度升高，因此通过温度计示数的变化直观感知哪种燃料的热值大，在测量液体末温时，需要在燃料完全燃尽后测量； [4][5]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，所以根据计算得出的热值比实际值要小。 14．如图所示，利用甲、乙装置进行实验。 (1)比较不同物质的吸热升温的特点，应选择________图装置进行实验；不同物质吸热的多少是通过________（选填“温度计示数的变化量”或“加热时间”）来反映的； (2)加热过程中，通过观察到________现象，说明水的比热容大； (3)为了比较不同燃料燃烧时放出热量多少，实验时要保证燃料________（选填“燃烧时间相同”或“完全燃尽”），通过比较________（选填“温度计示数的变化量”或“加热时间”）来得出结论。 【答案】(1) 甲 加热时间 (2)沙子升温快，水升温慢 (3) 完全燃尽 温度计示数的变化量 【解析】（1）[1][2]比较不同物质的吸热升温特点，应控制热源相同，不同物质质量相同，甲装置用红外灯均匀照射装有沙子和水的两个瓷盘，可进行该实验，所以选甲图装置；用相同的加热装置，根据转换法，不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的。 （2）比热容是指单位质量的某种物质温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量。根据可知，质量相同的水和沙子，吸收相同热量时，水的比热容大，那么水升高的温度就会比沙子小，所以加热过程中，通过观察到沙子升温快，水升温慢的现象，说明水的比热容大。 （3）[1][2]为了比较不同燃料燃烧时放出热量多少，要让燃料完全燃烧，把燃料的化学能全部释放出来，所以实验时要保证燃料完全燃尽；燃料燃烧放出的热量被液体吸收，根据可知，质量和比热容相同的液体，吸收热量越多，温度升高越多，所以通过比较温度计示数的变化量来得出结论。 15．为比较不同燃料燃烧放热能力的差异，小明设计了如图甲，乙所示的两组对比实验，实验装置完全相同，烧杯内水的初温、质量也都相同，实验中忽略热量的散失，且两种燃料燃烧时均匀放热； (1)实验中还应控制燃料燃烧的_______（选填“时间”“初温”或“质量”）相同； (2)实验中，通过比较_______（选填“温度计示数的变化”或“加热时间”）来比较燃料燃烧放出的热量多少，燃料燃烧完后，画出水的温度随时间变化的关系图像如图丙所示，由此可知，用燃料1加热的水升温快，这说明在________燃料1放出的热量多，燃料1燃烧5min放出的热量_______（选填“大于”“小于”或“等于”）燃料2燃烧15min放出的热量； (3)假设燃料完全燃烧，则燃料1与燃料2的热值之比为_______。 【答案】(1)质量 (2) 温度计上升的示数 相同时间内 大于 (3)4∶3 【解析】（1）在比较不同燃料燃烧放热能力的实验中，还应控制燃料燃烧的质量相同，通过比较温度计的示数变化来比较燃料燃烧放出热量的多大。 （2）[1]在比较不同燃料燃烧放热能力的实验中，应控制燃料燃烧的质量相同，通过比较温度计的示数变化来比较燃料燃烧放出热量的多大； [2]用燃料1加热的水升温快，说明在相同时间内燃料1放出的热量多； [3]读图丙可知，燃料燃烧完时，燃料1燃烧了5min，燃料2燃烧了15min，甲图中水升温更多，说明燃料1放出的热量大于燃料2放出的热量。 （3）实验中忽略热量的散失，且两杯水的质量、比热容均相同，则由公式可得，二者放出的热量之比为 由公式可得，燃料1与燃料2的热值之比为 四、计算题（共5题） 16．暑假期间，小明一家出去旅游，汽车通过一条长2400m的隧道，用时2min，消耗0.1kg的汽油，汽车通过隧道牵引力做的有用功为。（）求： (1)汽车通过隧道的平均速度为多少？ (2)汽车通过隧道发动机的效率η是多大？ 【答案】(1) (2) 【解析】（1）已知汽车通过一条长2400m的隧道所用时间为 所以汽车通过隧道的平均速度为 （2）已知汽车消耗0.1kg的汽油，则完全燃烧发出的热量为 汽车通过隧道牵引力做的有用功为 所以汽车通过隧道发动机的效率为 17．如图所示是某品牌汽车汽油机的能量流程图，某次该汽车行驶过程中消耗了0.1kg汽油。已 知汽油的热值为4.2×107J/kg，水的比热容为，求： (1)该汽油机的效率； (2)若释放的热量有 25%被冷却水吸收，质量为5kg的冷却水升高的温度。 【答案】(1)35% (2)50℃ 【解析】（1）由能量流程图可知，输出有用机械能所占比例为 所以该汽油机的效率为35%。 （2）0.1kg汽油完全燃烧释放的热量为 由题意可知，水吸收的热量为 根据可知，质量为5kg的冷却水升高的温度为 18．暑假期间，小明全家驾车外出研学旅行。汽车在一段平直的高速公路上匀速行驶了12km所用时间是6min，消耗燃油2L，汽车发动机在这段时间内的功率为40kW。已知燃油的密度是，燃油的热值为，请计算： (1)汽车的行驶速度。 (2)汽车行驶过程中克服阻力做的功。 (3)汽车发动机的效率。 【答案】(1) 33.33 m/s (2) (3) 25% 【解析】（1）已知汽车行驶的路程 所用时间 汽车的行驶速度 （2）已知汽车发动机的功率 汽车匀速行驶过程中，牵引力与阻力大小相等，则汽车行驶过程中克服阻力做的功（即牵引力做的功） （3）已知燃油的密度 体积 燃油质量 燃油完全燃烧放出的热量 汽车发动机的效率 19．如图是一辆房车，若在一段平直的路上匀速行驶33km，此过程消耗柴油质量为5kg，牵引力为，柴油的热值为。求： (1)该房车在此过程中牵引力所做的功； (2)柴油完全燃烧放出的热量； (3)此房车行驶过程中热机的效率（结果保留至0.1%）。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）已知房车行驶的路程 牵引力。根据功的计算公式W=Fs，可得牵引力做的功 （2）已知消耗柴油的质量m=5kg，柴油的热值。根据燃料完全燃烧放出热量的计算公式，可得柴油完全燃烧放出的热量 （3）热机的效率是指用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的百分比。在此过程中，牵引力做的功为有用功，即。柴油完全燃烧放出的热量为总能量，即。根据热机效率的计算公式，可得 20．今年“十一”期间，爸爸开车带着小明去旅游。汽车（包括车上的人和物品）质量为，汽车以100km/h的速度在平直公路上匀速行驶200km，所受的平均阻力是汽车总重的0.05倍，汽车发动机的效率为25%，汽油的热值是（假设汽油完全燃烧）。 (1)汽车在平直公路上匀速行驶时，汽车发动机的牵引力是多少？ (2)汽车行驶200km牵引力做了多少功？ (3)汽车全程消耗汽油多少千克？ 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）汽车总重力 汽车行驶时受到的阻力 因为汽车在平直公路上匀速行驶，所以汽车受到的牵引力和阻力是一对平衡力，汽车发动机的牵引力是 （2）汽车匀速行驶的距离 牵引力做功 （3）汽油完全燃烧放出的热量 汽车全程消耗汽油的质量 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第11讲 机械能和内能的相互转化 内容导航 01 预习航标→ 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 概念构建：梳理核心概念，形成知识框架 考点精讲：聚焦常考要点，讲清逻辑 例题精析：典型题目带路，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 关键词 学习目标导航 做功 热值 热传递 1. 理解做功改变物体内能的实质。 2.能准确判断机械能与内能的转化方向。 3.知道热机的工作原理，掌握四冲程汽油机的工作过程与能量转化。 4.理解热值的概念、单位与物理意义，知道热值是燃料的一种特性。 5.理解热机效率的物理意义，能进行热机效率的相关计算。 6.知道提高热机效率的途径。 7.了解内能的利用在生产生活中的价值。 学习重点：做功改变物体内能的实质；四冲程汽油机的工作过程与能量转化；热值的概念与放热计算；热机效率的概念与计算。 学习难点：四冲程汽油机的工作循环规律；热值与比热容的概念辨析。 情｜境｜启｜思 如图所示，将铁丝快速弯折十余次，然后用手指触摸弯折处，你有何感觉？铁丝 的内能变化了吗？ 概｜念｜构｜建 1.热机：利用内能做功的机械，将内能转化为 。 2.热值：某种燃料完全燃烧放出的 与其质量之比，叫做这种燃料的热值。 深｜研｜精｜炼 知识点01 做功改变物体内能 知识点 核心内容 易错提醒 做功改变内能的实质 内能与其他形式的能（主要是机械能）发生 和热传递的转移有本质区别 对物体做功 外界对物体做功，物体的内能 ，温度升高； 能量转化： → 压缩气体、摩擦生热、弯折物体、敲打物体都属于对物体做功 物体对外做功 物体对外界做功，自身的内能 ，温度降低； 能量转化： → 气体膨胀推动活塞、瓶塞弹出都属于物体对外做功 两种方式的关系 做功和热传递在改变物体内能上是等效的； 本质区别：做功是能量的转化，热传递是能量的转移 只看最终温度变化，无法区分是哪种方式改变的内能 【例1】下列现象中，属于通过做功改变物体内能的是（　　） A．晒太阳取暖 B．用热水袋暖手 C．搓手发热 D．对手哈气取暖 【方法点拨】改变内能方式快速判断技巧，第一步：看过程中是否存在温度差，存在温度差的基本为热传递；第二步：看是否伴随机械运动、形变等过程，存在摩擦、撞击、弯折、压缩的基本为做功。 【即练1】下列事例中，改变物体内能的方式与其他三个不同的是（  ） A．用力搓手，手会发热 B．用炉灶烧水，水温升高 C．摸热水袋，手会暖和 D．咬一口冰棍，嘴会冰凉 【即练2】以下事例中通过热传递方式改变物体内能的是（　　） A．搓手变暖和 B．铁丝弯折变烫 C．烧水 D．滑梯滑下，臀部灼热 知识点02 热机 1. 内能转化为机械能的应用 知识点 核心内容 说明 热机定义 利用 做功的机械，将内能转化为机械能 是内能利用的重要形式 工作原理 燃料燃烧将化学能转化为内能，再通过做功将内能转化为机械能 能量转化链条：化学能→内能→机械能 常见分类 蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等 内燃机分为汽油机和柴油机两大类 核心应用 汽车、飞机、轮船、火箭的动力装置 广泛应用于交通、工业、航天等领域 2. 四冲程汽油机工作过程 冲程名称 气门状态 活塞运动方向 能量转化 工作作用 吸气冲程 进气门打开，排气门关闭 向下运动 无能量转化 吸入汽油和空气的混合物 压缩冲程 进气门、排气门都关闭 向上运动 → 压缩混合气，使其温度升高、压强增大 做功冲程 进气门、排气门都关闭 向下运动 → 火花塞点火，燃气爆发推动活塞做功，是唯一对外提供动力的冲程 排气冲程 排气门打开，进气门关闭 向上运动 无能量转化 排出气缸内的废气 工作循环规律：一个工作循环包含4个冲程，活塞往复运动 2次，飞轮（曲轴）转动2周，对外做功1次；只有做功冲程对外提供动力，其余三个冲程依靠飞轮的惯性完成 【例2】如图为四冲程汽油机工作示意图，下列说法正确的是（  ） A．依靠飞轮惯性完成的冲程是甲、乙、丁 B．甲图冲程中能量转化是机械能转化为内能 C．飞轮转速2400r/min，则该汽油机1s能做功20次 D．乙图是吸气冲程，吸入汽缸的物质是汽油 【方法点拨】冲程判断两步法，第一步：看气门，一开一关是吸气或排气，全关是压缩或做功；第二步：看活塞，活塞上行是压缩 / 排气，活塞下行是吸气 / 做功。 【即练3】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． 【即练4】如图是四冲程汽油机其中一个冲程剖面图，下列说法正确的是（　　） A．该冲程是压缩冲程 B．该冲程是排气冲程 C．该冲程内能转化为机械能 D．该冲程是依靠飞轮的惯性完成 知识点03 燃料的热值 知识点 核心内容 易错提醒 热值定义 某种燃料 放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值，用符号表示 前提是 “完全燃烧”，不完全燃烧放出的热量小于理论值 单位 固体 / 液体燃料： 气体燃料： 不同状态燃料单位不同，计算时注意匹配 物理意义 表示单位质量（或体积）的燃料完全燃烧放出的热量 例：汽油的热值为，表示 热值越大，相同质量的燃料完全燃烧放热越多 物质特性 热值是燃料的一种 ，只与燃料的 有关，与燃料的质量、体积、燃烧是否充分均无关 一杯汽油和一桶汽油，热值完全相同 放热公式 固体 / 液体燃料： 气体燃料： 为质量，单位 kg；为体积，单位 m³ 【例3】学习了燃料的热值后，小王自己设计实验来探究酒精和碎纸片的热值大小。 燃料 加热前水温℃ 燃料燃尽时水温℃ 燃料的热值J/kg 酒精 15 35 2.4×106 碎纸片 15 25 ？ (1)实验装置如图所示，你认为图中器件的安装顺序是________（选填“由下而上”或“由上而下”）； (2)为保证实验结论的可靠，且方便比较，小王同学在实验中应保持两杯水的初温、________、________、以及两个烧杯都应相同； (3)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； (4)通过实验得到的燃料热值与实际相比偏________（选填“大”或“小”），出现这样情况的主要原因是________。（写出一点） 【方法点拨】实验装置安装原则所有加热类实验（水沸腾、比热容、热值）均遵循由下而上的安装顺序，核心是保证用酒精灯外焰加热。 【即练5】小强学习燃料的热值之后，自己设计了一个实验来探究酒精和碎纸片的热值大小。 (1)实验装置如图甲、乙所示，你认为图中横杆、温度计、铁圈、燃具四个器件的安装顺序是______（填“由下而上”或“由上而下”）； (2)为保证实验结论的可靠性，以及方便比较，小强同学在实验中应让酒精和碎纸片的质量、两烧杯中水的质量以及两个烧杯都应保持______； (3)实验数据记录如下表： 燃料 加热前水温/℃ 燃料燃尽时水温/℃ 燃料的热值/（J⋅kg-1） 酒精 15 35 3.4×106 碎纸片 15 25 根据表中数据，（不计热量损失）计算出碎纸片的热值是______J/kg。 【即练6】用所学的知识解决下列问题。 (1)甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内液体的质量也相同，若比较不同燃料的热值，可以选择________两图，并通过观察液体__________（选填“加热的时间”或“升高的温度”）来比较两种燃料的热值； (2)小明在探究“物体的放热能力与哪些因素有关”时，分别用质量相等的两种不同液体进行了实验，并用图像对实验数据进行了处理，如图丁所示。实验中，a、b两种液体在相同时间内放出的热量相等，分析图像可以得出：液体________（选填“a”或“b”）放热能力强。 知识点04 热机效率 知识点 核心内容 说明 能量流向 燃料完全燃烧放出的能量中，只有一部分用来做有用功，其余部分会通过废气散热、机械摩擦、散热等途径损耗 热机的能量损耗是不可避免的 热机效率定义 用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的总能量之比，叫做热机的效率，用符号表示 反映热机对能量的利用率 公式 结果用百分数表示，总是小于 1 提高途径 1. 让燃料充分燃烧，减少不完全燃烧损失 2. 改进机械结构，减少机械摩擦损耗 3. 减少废气带走的热量，提高能量利用率 4. 利用废气能量，如废气涡轮增压 热机效率不可能达到 100% 常见数值 汽油机效率约20%~30%，柴油机效率约 30%~45% 柴油机效率普遍高于汽油机 【例4】如图是我国自主研发的一种大型、多用途运输机。若该运输机在高空中飞行时受到的水平推力恒为1.8×105N，某次沿水平方向匀速航行了1500km的过程中，燃烧航空煤油13.5t。航空煤油的热值为，求： (1)13.5t航空煤油完全燃烧放出的热量； (2)运输机发动机做的有用功； (3)运输机发动机的热机效率。 【方法点拨】热机计算题三步标准流程，第一步：算总能量，用计算燃料完全燃烧放出的总热量；第二步：算有用功，根据运动场景选择对应的功的公式计算有用功；第三步：求效率，用有用功除以总热量，结果化为百分数。 【即练7】我国运在恒定的水平推力F作用下，以的速度沿水平方向匀速航行需要完全燃烧航空煤油4.8t。已知飞机发动机的功率是3.2×107W，航空煤油的热值为4×107J/kg。试求： (1)4.8t航空煤油完全燃烧放出的热量； (2)发动机的水平推力F； (3)该飞机发动机的效率。 【即练8】如图所示是我国自行研制的大型水陆两栖飞机。在某次水上高速滑行测试中，飞机的总质量为100t，在水面匀速直线滑行10min，消耗航空煤油750kg，飞机发动机的功率恒为W。已知航空煤油的热值为J/kg。求： (1)消耗的航空煤油完全燃烧放出的热量； (2)飞机发动机的效率。 一、单选题（共5题） 1．2026年5月11日8时14分，搭载天舟十号货运飞船的长征七号遥十一运载火箭，在我国文昌航天发射场点火发射，并取得圆满成功（如图）。下列说法正确的是（    ） A．火箭点火升空过程中的能量转化与内燃机的压缩冲程相同 B．火箭升空过程中把动能转化为重力势能 C．火箭的外壳与大气摩擦生热，是通过做功改变内能 D．火箭的发射过程中，燃料若不完全燃烧，热值会减小 2．跨学科实践课上，“探物”小组自制了简易汽轮机模型：易拉罐内装半罐水，点燃罐体下方的酒精灯，罐内产生的高压蒸汽从细管口高速喷出，冲击扇叶使其转动。下列说法正确的是（      ） A．酒精燃烧过程中，其热值逐渐变小 B．汽轮机模型工作过程的能量转化情况：内能→化学能→机械能 C．扇叶增加的能量与蒸汽减少的能量相等 D．蒸汽喷出使扇叶转动的过程与四冲程汽油机的做功冲程相似 3．实验小组的同学们用饮料瓶制作水火箭（如图），先在瓶里装适量水，旋紧瓶塞，然后将带有阀门的金属管插入瓶塞，用打气筒往瓶里打足气，打开阀门后，水从金属管向下喷出，水火箭竖直向上飞向空中。下列分析错误的是（    ） A．使用打气筒打气时能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同 B．水火箭上升过程中，水火箭瓶内气体的内能减少 C．水火箭从空中掉落的过程中，将动能转化为重力势能 D．在整个过程中，能量总量是保持不变的 4．下列现象中，通过热传递改变物体内能的是（    ） A．寒冷的冬天，同学们用力搓手取暖 B．原始人类用“钻木取火”的方法取得火种 C．“天宫二号”返回地球进入大气层发热、发光 D．烹饪鲜美的牛肉时，把牛肉等食材放入沸腾的汤中烫熟 5．如图所示的情景中，改变内能的方式与其他三个不同的是（　　） A．活塞压缩气体 B．水浴法加热 C．反复弯折铁丝 D．点火后盒盖飞出 二、填空题（共5题） 6．烧烤的主要燃料是木炭，10g的木炭完全燃烧可以放出的热量，则木炭的热值为_______J/kg；冬天，搓手时手的内能增加是通过_______的方式实现的，木炭用掉一半时，剩余木炭的热值将_______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 7．下图中属于内燃机压缩冲程的是________（选填“A”或“B”）。2024年10月30日凌晨4时17分至4时57分神舟十九号成功发射升空，火箭上升过程中发生的能量转化主要是内能转化为________。             8．某单缸汽油机某一个工作冲程如图所示，为______冲程，其余三个冲程需要依靠飞轮的______完成。已知飞轮转3000转，则1s对外做功______次。 9．一单缸四冲程汽油机1s对外做功15次，则汽油机的飞轮速度为________r/min；1kg氢能源完全燃烧放出的热量为________J，若有21%的热量被水吸收，可以使________kg的水从20℃升高到70℃。（，）。 10．在学习内能时，小杰做了如图所示的小实验。实验中当塞子跳起时，瓶内出现白雾，此时瓶内气体的内能转化为塞子的______，瓶内温度降低，此过程中的能量转化方式与汽油机的______冲程相似。 三、实验题（共5题） 11．为比较酒精和煤油热值的大小，小莉制定了以下实验方案： (1)取质量相同的酒精和煤油作燃料，制成酒精灯和煤油灯；两灯同时点燃后分别给两杯质量和初温都相同的水加热，如图所示，通过观察 ___________的变化，判断两种燃料热值的大小。 (2)两灯燃料完全燃烧完后，甲装置中温度计示数是80℃，乙装置中温度计示数是90℃，由此判断 ___________ 的热值比较大。根据Q吸=cm水(t﹣t0)计算出水吸收的热量，然后利用这个热量计算出煤油的热值，发现结果与资料中给出的煤油热值相比 ___________ （选填“偏大”或“偏小”）。 12．小涛利用如下图所示的装置来比较不同物质的比热容或不同燃料的热值（燃料的质量、液体的质量及初温相同）。 (1)为了比较不同燃料的热值，选用甲、乙两图进行实验，实验通过___________（选填“升高的温度”或“加热的时间”）比较燃料放热的多少； (2)为了比较不同物质的比热容，选用甲、丙装置加热相同一段时间后，绘制出温度—时间图像（如图丁），则液体a的比热容___________（选填“大于”、“小于”或“等于”）液体b的比热容； (3)若甲装置中燃料是酒精，液体是水，根据酒精燃烧后水升高的温度、酒精及水的质量测出酒精的热值。这种方法测出的热值比“标准值”___________（选填“偏小”、“一样”或“偏大”），理由是___________。 13．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_____。 14．如图所示，利用甲、乙装置进行实验。 (1)比较不同物质的吸热升温的特点，应选择________图装置进行实验；不同物质吸热的多少是通过________（选填“温度计示数的变化量”或“加热时间”）来反映的； (2)加热过程中，通过观察到________现象，说明水的比热容大； (3)为了比较不同燃料燃烧时放出热量多少，实验时要保证燃料________（选填“燃烧时间相同”或“完全燃尽”），通过比较________（选填“温度计示数的变化量”或“加热时间”）来得出结论。 15．为比较不同燃料燃烧放热能力的差异，小明设计了如图甲，乙所示的两组对比实验，实验装置完全相同，烧杯内水的初温、质量也都相同，实验中忽略热量的散失，且两种燃料燃烧时均匀放热； (1)实验中还应控制燃料燃烧的_______（选填“时间”“初温”或“质量”）相同； (2)实验中，通过比较_______（选填“温度计示数的变化”或“加热时间”）来比较燃料燃烧放出的热量多少，燃料燃烧完后，画出水的温度随时间变化的关系图像如图丙所示，由此可知，用燃料1加热的水升温快，这说明在________燃料1放出的热量多，燃料1燃烧5min放出的热量_______（选填“大于”“小于”或“等于”）燃料2燃烧15min放出的热量； (3)假设燃料完全燃烧，则燃料1与燃料2的热值之比为_______。 四、计算题（共5题） 16．暑假期间，小明一家出去旅游，汽车通过一条长2400m的隧道，用时2min，消耗0.1kg的汽油，汽车通过隧道牵引力做的有用功为。（）求： (1)汽车通过隧道的平均速度为多少？ (2)汽车通过隧道发动机的效率η是多大？ 17．如图所示是某品牌汽车汽油机的能量流程图，某次该汽车行驶过程中消耗了0.1kg汽油。已 知汽油的热值为4.2×107J/kg，水的比热容为，求： (1)该汽油机的效率； (2)若释放的热量有 25%被冷却水吸收，质量为5kg的冷却水升高的温度。 18．暑假期间，小明全家驾车外出研学旅行。汽车在一段平直的高速公路上匀速行驶了12km所用时间是6min，消耗燃油2L，汽车发动机在这段时间内的功率为40kW。已知燃油的密度是，燃油的热值为，请计算： (1)汽车的行驶速度。 (2)汽车行驶过程中克服阻力做的功。 (3)汽车发动机的效率。 19．如图是一辆房车，若在一段平直的路上匀速行驶33km，此过程消耗柴油质量为5kg，牵引力为，柴油的热值为。求： (1)该房车在此过程中牵引力所做的功； (2)柴油完全燃烧放出的热量； (3)此房车行驶过程中热机的效率（结果保留至0.1%）。 20．今年“十一”期间，爸爸开车带着小明去旅游。汽车（包括车上的人和物品）质量为，汽车以100km/h的速度在平直公路上匀速行驶200km，所受的平均阻力是汽车总重的0.05倍，汽车发动机的效率为25%，汽油的热值是（假设汽油完全燃烧）。 (1)汽车在平直公路上匀速行驶时，汽车发动机的牵引力是多少？ (2)汽车行驶200km牵引力做了多少功？ (3)汽车全程消耗汽油多少千克？ 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $