2026年暑假培优讲义 第21讲 机械能与内能的相互转化（预习） 苏科版物理九年级上册

第21讲 机械能与内能的相互转化 本讲定位：热学综合压轴章节，中考高频大题考点；区分做功、热传递两种改变内能方式；汽油机四冲程、热值计算、热机发展为必考内容，串联机械能、内能、比热容全部热学知识。 核心重点：做功改变内能（两种转化方向）；做功与热传递改变内能的本质区别；热机工作原理；汽油机四冲程判断、能量转化、工作循环规律；燃料热值定义、公式；各类热机发展与航天发动机拓展。 高频易错点：分不清压缩、做功冲程能量转化；混淆改变内能两种方式的本质；热值计算忽略 “完全燃烧”；四冲程循环中活塞、曲轴转动圈数规律记混；气体热值单位混淆与。 学习建议： 牢记：对物体做功→机械能转内能；物体对外做功→内能转机械能；四冲程口诀 “吸、压、做、排”，压缩机械能转内能，做功内能转机械能；热值公式注意完全燃烧条件，区分固液、气体燃料单位。 本讲内容导航 一、课标要求・素养目标 二、思维导图 三、知识梳理・核心考点 四、重点难点・易错警示 五、典例精讲・思路分析 六、基础过关精练 七、拔高培优专练 一、课标要求・素养目标 课程标准 核心素养维度 学习目标 2.2.7 知道做功可以改变物体内能，区分做功与热传递改变内能的本质；了解热机工作原理，掌握汽油机四冲程工作过程与能量转化；理解燃料热值概念，会用计算燃料放热；了解蒸汽机、内燃机、喷气、火箭发动机发展 物理观念 建立机械能与内能双向转化模型；区分内能转移（热传递）、能量转化（做功）两种改变内能途径；建立燃料化学能→内能→机械能的能量链条 科学思维 根据气门开闭、活塞运动方向判断汽油机冲程；结合热值、比热容综合计算吸放热；分析生活做功生热、对外做功降温现象 科学探究 弯折铁丝、空气压缩引火仪、点火爆炸三组实验，理解做功与内能变化的关系；对比不同燃料放热实验，建立热值概念 科学态度与责任 了解我国火箭发动机领先成就，认识清洁能源天然气优势；明白热机能量损耗，树立节约能源、绿色发展意识 二、思维导图 三、知识梳理・核心考点 1．两种改变物体内能的方式 （1） 做功改变内能（能量转化） 做功的本质：机械能与内能相互转化 （a）对物体做功→机械能转化为内能，物体内能增大、温度升高 实验实例：①反复弯折铁丝，弯折处发热；②空气压缩引火仪下压活塞，棉花燃烧；③打气筒打气，筒壁发烫；④滑滑梯臀部发热，摩擦生热。 （b）物体对外做功→内能转化为机械能，物体内能减小、温度降低 实验实例：①试管水蒸气冲开橡胶塞，管口出现白雾；②塑料盒酒精点火爆炸，盒盖飞出。 （2）热传递改变内能（能量转移） 本质：内能从高温物体转移到低温物体，能量形式不变，只是位置转移。 （3）两种方式对比总结 做功、热传递效果等效，都能改变物体内能；本质不同：做功是能量转化，热传递是内能转移。 2．热机与汽油机工作原理 （1）热机定义：将燃料燃烧产生的内能转化为机械能的机器。 （2）内燃机：燃料在气缸内燃烧，分为汽油机、柴油机。 （3）汽油机四冲程（一个完整工作循环） 冲程 气门状态 活塞运动 能量转化 作用 吸气冲程 进气门开，排气门关 向下 无 吸入汽油与空气混合气 压缩冲程 两门全关 向上 机械能→内能 压缩气体，升温增压 做功冲程 两门全关 向下 内能→机械能 火花塞点火，燃气推动活塞，唯一对外做功冲程 排气冲程 排气门开，进气门关 向上 无 排出燃烧废气 （4）循环规律：一个工作循环=4个冲程；活塞往复2次；曲轴、飞轮转动2圈；只做功1次。 （5）汽油机、柴油机区别：汽油机轻巧，用于轿车、小型农机；柴油机功率大、效率高，用于货车、拖拉机、坦克。 3．热机发展历程 （1）蒸汽机：燃料外部燃烧，效率仅 5%~8%，开启工业时代； （2）内燃机：燃料气缸内燃烧，效率大幅提升，汽车、拖拉机通用； （3）涡轮喷气发动机：利用空气供氧，飞机使用，大气层内工作； （4）火箭发动机：自带燃料+氧化剂，真空太空可工作；我国 500t 级固体、液体火箭发动机世界领先。 4．燃料的热值 （1）探究实验：等质量酒精、纸片燃烧加热等质量水，水温升高幅度不同，说明等质量不同燃料完全燃烧放热不同。 （2）热值定义：燃料完全燃烧放出的热量与燃料质量之比，符号。 （3）单位：固体、液体燃料：；气体燃料：。 （4）放热计算公式： （5）关键说明：公式成立条件为燃料完全燃烧；氢气热值最大，是优质清洁能源。 （6）生活应用：西气东输推广天然气，热值高、污染小。 5．典型生活现象解释 （1）打气筒外壁发热：下压活塞，压缩筒内空气做功，机械能转化内能，空气升温，筒壁变热； （2）火箭大气层飞行升温：火箭与空气剧烈摩擦，克服摩擦做功，机械能转化内能，外壳温度升高； （3）冰熔化两种方式：热传递（温水浸泡、太阳晒）；做功（摩擦冰块）。 重点难点・易错警示 误区：温度升高一定是吸收热量；纠正：对物体做功也能升温，如压缩空气、摩擦生热。 误区：汽油机四个冲程都发生能量转化；纠正：只有压缩、做功冲程有能量转化，吸气、排气无能量转化。 误区：曲轴转 1 圈完成一次做功；纠正：4 冲程循环曲轴转 2 圈，仅做功冲程对外输出机械能。 误区：热值随燃料质量变化；纠正：热值是燃料特性，只与燃料种类有关，与质量、燃烧是否充分无关。 误区：气体燃料热值单位也是；纠正：天然气、氢气常用单位。 误区：燃料不完全燃烧仍可用计算；纠正：公式仅适用于完全燃烧，不完全燃烧放热小于计算值。 五、典例精讲・思路分析 典例01．下图是某单缸四冲程汽油机的__________冲程。为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，气缸外有一个水套，用水来冷却气缸是因为水的__________较大。若该汽油机每1秒钟对外做功15次，那么该汽油机飞轮的转速为__________。 【答案】 压缩 比热容 1800 【解析】[1]图中两气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能。 [2]用水来冷却气缸，是利用了水的比热容大的特点，相同条件下水吸收的热量多，冷却效果好。 [3]因为汽油机一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，所以每秒钟对外做功15次，完成15个工作循环，飞轮转30r，则1min飞轮转1800r，即飞轮转速为1800r/min。 思路分析：考点：汽油机四冲程识别；水的比热容大的应用；四冲程工作循环规律（做功次数、飞轮转数关系）。 本题核心：两气门关闭、活塞上行→压缩冲程，机械能转化内能；水比热容大，吸热降温效果好，用作冷却剂；1 次做功对应飞轮转 2 圈，换算每分钟转速。 关键思路：气门全关、活塞向上运动，为压缩冲程；冷却气缸用水，利用水比热容大，同等条件可吸收更多热量；1s 做功 15 次，1 次做功飞轮转 2r，每秒飞轮转 30r；1 分钟 = 60s，30×60=1800r，转速 1800r/min。 做题技巧：冲程判断口诀：两门关、上压下做；一打开一关，上排下吸；1 做功 = 2 飞轮圈 = 4 冲程；水冷、取暖一律答水比热容大。 典例02．如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内液体的初温和质量相同。 （1）为比较不同物质的比热容，应选择______两图装置进行实验。实验中通过比较______（选填“加热时间”或“升高的温度”）来比较物质吸收热量的多少； （2）比较不同燃料的热值，应选择______两图装置进行实验。实验中，需等待燃料______（选填“燃烧相同的时间”或“燃烧相同的质量”），然后通过比较______（选填“加热时间”或“升高的温度”）来比较热值的大小； （3）通过实验得到的燃料热值与实际相比要偏______（选填“大”或“小”）。 【答案】（1）甲、丙 加热时间；（2）甲、乙 燃烧相同的质量 升高的温度；（3）小 【解析】（1）[1]比较不同物质的比热容，应使用相同的热源，被加热物质的种类不同，通过温度的变化来判断不同液体的吸热能力，所以应选择甲、丙两图进行实验。 [2]根据转换法可知，实验通过加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少，加热时间越长表示液体吸收的热量越多。 （2）[1]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。 [2]实验过程中应该控制燃料燃烧的质量相同，所以应该在燃料燃尽之后或燃烧相同的质量去比较液体升高的温度。 [3]通过比较液体升高的温度来比较热值的大小，即升高的温度越高，说明燃料放出的热量越多，热值越大。 （3）燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收，存在热损失，即水吸收的热量会小于燃料完全燃烧放出的热量，由可知，计算得出的热值将比燃料的真实热值偏小。 思路分析：考点：控制变量法；转换法；比热容探究实验设计；热值探究实验设计；热损失对热值测量的影响。 本题核心：比比热容：燃料相同、液体不同，用加热时间反映吸热；比热值：液体相同、燃料不同，燃料完全燃尽，用液体升温反映放热；燃料放热有散失，水吸收热量小于燃料总放热，计算热值偏小。 关键思路：（1） 比较比热容，控制燃料（热源）相同，液体种类不同，选甲、丙；相同热源，加热时间长短代表吸热多少； （2） 比较热值，控制液体相同，燃料不同，选甲、乙；需让燃料燃烧相同质量（全部燃尽），通过液体升高温度判断放热多少； （3） 燃料燃烧热量一部分散失到空气、容器，水吸收热量偏小，根据，算出热值比真实值小。 做题技巧：比热容实验：同热源、不同液体，看加热时间；热值实验：同液体、不同燃料，看升温；存在热损耗，测量热值永远偏小。 典例03．如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入4L初温为的水，用卡式炉加热至，（水的比热容为，丁烷的热值为）。求： （1）壶中水的质量； （2）水吸收的热量； （3）若卡式炉的加热效率为70%，则需要消耗多少克的丁烷。 【答案】（1）4kg；（2）；（3）37.5g 【解析】（1）已知水的体积 由可得水的质量 （2）水吸收的热量 （3）已知加热效率为70%，，由得 由得需要消耗的丁烷质量 思路分析：考点：密度公式；吸热公式；热效率；燃料放热单位换算。 本题核心：先由水的体积、密度计算水的质量；利用初温、末温算出温度变化，求水吸收热量；根据加热效率反推燃料完全燃烧放出总热量；结合丁烷热值，计算消耗燃料质量并换算单位克。 关键思路：（1） 单位换算：，； （2） ，代入算出； （3） 由变形，算出燃料总放热； （4） 。 做题技巧：热学计算四步流程：①算液体质量；②算水吸热；③由效率求燃料总放热；④由热值求燃料质量；注意体积、质量、千克或克单位统一换算。 六、基础过关精练 1．我国科研人员变废为宝将“地沟油”提炼制成生物航空燃油，飞机采用生物航空燃油作为燃料，主要是由于它的（   ） A．熔点高 B．沸点高 C．比热容大 D．热值大 【答案】D 【解析】飞机采用生物航空燃油，主要的原因是它具有较大的热值，完全燃烧相同质量的该燃料时，可以释放出更多的热量，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 2．如图所示是汽油机的四个冲程，其中内能转化成机械能的是（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A．图中两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，故A符合题意； B．图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，故B不符合题意； C．图中两个气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故C不符合题意； D．图中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，故D不符合题意。 故选A。 3．神舟二十二号飞船已于‌北京时间2025年11月25日12时11分‌在‌酒泉卫星发射中心‌成功发射。下列说法正确的是（　　） A．燃料燃烧过程中，质量减小、热值减小 B．飞船加速上升过程中，重力势能增加 C．飞船加速上升过程中，动能减小 D．飞船加速上升过程中，机械能守恒 【答案】B 【解析】A．热值是燃料的一种属性，与质量、是否完全燃烧无关，因此燃料燃烧过程中，质量减小，热值不变，故A错误； BCD．飞船随火箭加速上升过程中，飞船的速度变大，动能增加，高度升高，重力势能增大，机械能是动能和势能的总和，故机械能增大，不守恒，故B正确，CD错误。 故选B。 4．如图所示是“探物”小组制作的水火箭。他们先在塑料瓶里装适量水，然后将带有喷嘴的橡胶塞插入瓶塞，旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气。当橡皮塞脱落时，水从火箭尾部瓶口向下喷出，水火箭向上飞向空中。下列说法正确的是（   ） A．打气时，水火箭内部空气的内能不变 B．水火箭中的水喷出后，水的比热容变小 C．水火箭喷水上升过程中瓶内气体温度降低 D．水火箭升空时与热机压缩冲程工作原理相似 【答案】C 【解析】A．打气时，打气筒的活塞压缩气体做功，使气筒内气体的内能增加，温度升高，故A错误； B．比热容是物质的一种固有特性，它只与物质的种类和状态有关。水火箭中的水喷出后，水的种类仍是水，状态仍为液态，因此其比热容保持不变，故B错误； C．水火箭喷水上升过程中，瓶内气体对外做功，内能减小，温度会降低，故C正确； D．水火箭升空时，瓶内气体对外做功，将内能转化为机械能，这与热机做功冲程中高温高压气体推动活塞对外做功的原理相似，均是将内能转化为机械能，故D错误。 故选C。 5．如图甲是我国现代化的战略洲际武器——DF-61和DF-5C东风导弹，网友戏称“东风快递，使命必达”，导弹发射时，是通过________（选填“做功”或“热传递”）的方式将内能转化为机械能，导弹点火升空后弹头的机械能________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。图乙为我国古代的一种攻城武器——投石机，石弹飞出时所具有的巨大动能主要是由配重的________（选填“动能”或“重力势能”）转化而来的。 【答案】 做功 变大 重力势能 【解析】[1]导弹发射时，类似于热机的做功冲程，燃料燃烧产生的内能通过做功的方式转化为导弹的机械能。 [2]导弹点火升空后弹头的质量不变，速度增大、高度升高，动能和重力势能都变大，所以机械能变大。 [3]投石机的配重下落时，质量不变，高度降低，重力势能减小，转化为石弹的动能，石弹所具有的巨大动能主要是由配重的重力势能转化而来的。 6．如图所示，某同学利用气球、吸管等材料制作了一辆气球动力小车，球内气体从吸管向后喷出，在小车向前运动的过程中_____转化为____（选填“机械能”或者“内能”），它与汽油机_____冲程的能量转化相同。 【答案】 内能 机械能 做功 【解析】[1][2]球内气体从吸管向后喷出，对外做功，气体的内能转化为小车的机械能，小车向前运动。 [3]汽油机的做功冲程将内能转化为机械能，小车运动的过程中与汽油机的做功冲程的能量转化相同。 7．如图所示，在冰壶比赛中，运动员将冰壶掷出后，冰壶向前滑动过程中，水平冰面对冰壶的支持力_______（选填“做功”或“不做功”）。冰壶的机械能________（选填“增加”“减少”或“不变”，下同），内能________。 【答案】 不做功 减少 增加 【解析】[1]冰壶在水平冰面上滑行过程中，冰壶受到水平冰面的支持力的方向竖直向上，冰壶在力的方向上没有移动距离，不满足做功的条件，支持力不做功。 [2]在滑动过程中，冰壶与冰面之间存在摩擦力，使其速度逐渐减小，动能减少；由于在水平面上，高度不变，重力势能不变，因此机械能减少。 [3]由于摩擦作用，部分机械能转化为冰壶和冰面接触部分的内能，导致内能增加。 8．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________，汽油燃烧过程中，其热值_________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 1.2×107 J 30% 不变 【解析】[1]汽油完全燃烧放出的热量为 [2]热机效率 [3]热值指的是燃料完全燃烧放出的热量与质量之比，只与燃料的种类有关，汽油燃烧过程中，其热值不变。 9．在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出热量”的实验中，以下五个方面： ①烧杯内液体种类；②烧杯内液体质量；③加热时间；④烧杯内液体的温度变化量；⑤酒精和碎纸片的质量。其中不需要控制相同的是___________（填写序号）。小美发现根据实验数据算出燃料的热值___________真实值，原因是实验过程中有___________。燃料在燃烧过程中热值___________（变大/变小/不变）。 【答案】 ③④ 小于 热量损失 不变 【解析】[1]在比较不同燃料热值的实验中，应控制燃料燃烧的质量相同，因为燃料的热值指的是单位质量的某种燃料完全燃烧时放出的热量；通过升高温度显示热量，必须控制烧杯内液体种类和烧杯内液体质量相同，其中不需要控制相同的是③④。 [2][3]刚开始加热时，铁圈和石棉网都要被加热，会吸收热量，在加热过程中，燃料燃烧放出的热量不可能全部被液体吸收，所以根据实验数据计算出的燃料的热值比真实值小。 [4]热值是燃料的一种特性，与燃料质量无关，因此燃烧时质量减小，热值不变。 10．如图甲所示，小明用该装置粗测花生米的热值，过程如下：用电子秤取30g水放入烧杯中，将温度传感器插入水中，并连接电脑；取0.7g花生米穿在细铁丝上，点燃花生米，立即移到烧杯正下方，给水加热，传感器获得温度一时间的图像如图乙所示。（c水=4.2×103J/(kg·℃)） （1）实验中花生米燃烧放出的热量是通过________来显示； （2）①实验过程中老师提醒小明要适当转动花生米，这样做的目的是________； ②根据乙图像，粗略测得花生米的热值为________J/kg。在实验中小明看到花生米燃烧冒大量的黑烟，这会导致测得的热值________真实值。 【答案】（1）水升高的温度；（2）使花生米燃烧充分 5.4×106 小于 【解析】（1）本实验采用转换法，通过水升高的温度来间接表示花生米燃烧放出热量的多少。 （2）[1]实验过程中适当转动花生米，可以使花生米燃烧充分。 [2]根据乙图像，根据Q=cmΔt可以求得，水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×0.03kg×(44.6℃-14.6℃)=3.78×103J 不计热量损失，则有Q吸=Q放，粗略测得花生米的热值为 [3]由于花生燃烧放出的热量没有全部被水吸收，因此这种计算方法不准确，计算结果与真实值相比偏小。 11．小明家用天然气做饭时，对一壶初温为20℃、质量为1.5kg的水加热，使水温度升高了80℃，消耗了天然气，已知水的比热容为，天然气的热值为，求： （1）壶中水吸收的热量； （2）天然气完全燃烧放出的热量； （3）用天然气烧水时的效率。 【答案】（1）；（2）；（3）70% 【解析】（1）水吸收的热量 （2）天然气完全燃烧放出的热量 （3）烧水效率 12．随着环保减排目标的推进，各地政府相继出台“煤改气”、“改电”政策，推进清洁取暖。小明家用天然气做饭时，将一壶质量为1.5kg的水由20℃烧至100℃时，消耗了天然气0.02m3，求 （1）壶中水吸收的热量；（c水=4.2×103J/（kg•℃）） （2）天然气完全燃烧放出的热量；（天然气的热值为3.6×107J/m3） （3）用天然气烧水时的效率。 【答案】（1）5.04×105J；（2）7.2×105J；（3）70% 【解析】（1）水吸收的热量为 （2）天然气完全燃烧放出的热量为 （3）用天然气烧水时的效率为 七、拔高培优专练 1．如图所示，对于图中所描述的物理过程或图像，下列分析中不正确的是（　　） A．图甲，厚玻璃筒内的空气被压缩时，通过做功来改变筒内硝化棉的内能 B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能减少 C．图丙，试管内的水蒸气推动塞子冲出时，内能转化为机械能 D．图丁是某内陆城市与某沿海城市气温变化曲线，B表示的是沿海城市气温变化曲线 【答案】A 【解析】A．当用力下压活塞时，活塞对玻璃筒内的空气做功，将机械能转化为空气的内能，使空气的温度急剧升高。温度升高的空气与硝化棉之间发生热传递，将热量传递给硝化棉，使硝化棉的内能增加，故A错误，符合题意； B．图乙中，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对塞子做功，自身的内能减少，温度降低，故B正确，不符合题意； C．图丙中，试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，将自身的内能转化为塞子的机械能，故C正确，不符合题意； D．图丁中，沿海城市由于水的比热容大，温度变化小；内陆城市砂石的比热容小，温度变化大。图中B表示的城市最高、最低气温差较小，因此B表示的是沿海城市气温变化曲线，故D正确，不符合题意。 故选A。 2．如图a为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断错误的是（   ） A．图a中气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力 B．图a中气缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小 C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图b中B图所示的工作原理相似 D．图b中汽油机一个工作循环的正确顺序是A→B→C→D 【答案】D 【解析】A．a图中，气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，其内能减小，同时推动活塞，使舰载机获得巨大的牵引力，故A正确，不符合题意； B．图a中气缸内的蒸汽推动活塞时，内能转化为机械能，蒸汽的内能减小，故B正确，不符合题意； C．根据气门的开闭情况和活塞的运动方向可以判断出：A是吸气冲程、B是做功冲程、C是压缩冲程、D是排气冲程，蒸汽弹射装置工作时内能转化为机械能，与汽油机的做功冲程相似，与图b中B图所示的工作原理相似，故C正确，不符合题意； D．四冲程汽油机一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，所以汽油机一个工作循环的正确顺序是A→C→B→D，故D错误，符合题意。 故选D。 3．2025年11月25日，长征二号F火箭搭载神舟十二号无人飞船发射，飞船携带航天物资及空间站备品备件，与空间站快速交接。下列说法正确的是（   ） A．火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较大的比热容 B．火箭升空时外壳温度升高，所含热量增多 C．火箭升空时，向下喷气获得推力与内燃机的压缩冲程相似 D．火箭发射升空的过程中，燃料燃烧产生的内能一部分转化为了火箭的机械能 【答案】D 【解析】A．火箭采用液态氢作为燃料是因为其热值高，完全燃烧相同质量的燃料，液态氢能提供更多能量，而不是比热容大（比热容大表示物质温度不易变化），故A错误； B．热量是热传递过程中转移的能量，是过程量，不能描述为含有热量；火箭外壳与大气摩擦将部分机械能转化为内能，温度升高，内能增多，故B错误； C．火箭向下喷气，是燃气对外做功，将内能转化为机械能；内燃机的压缩冲程是将机械能转化为内能的过程，靠飞轮的惯性完成，故C错误； D．火箭升空过程，属于热机工作，其工作原理是燃料燃烧产生的内能通过对外做功，将部分内能转化为火箭的机械能，故D正确。 故选D。 4．下列关于温度、热量和内能的说法中，正确的是（   ） A．的物体没有内能 B．物体内能大小与温度无关 C．物体具有内能，也可以同时具有机械能 D．物体温度越高，含有的热量越多，具有的内能就越多 【答案】C 【解析】A．一切物体在任何情况下都具有内能，故0℃的物体也具有内能，故A错误； B．物体的温度越高，分子运动越剧烈，分子动能越大，物体的内能越大，则物体的内能大小与温度有关，故B错误； C．内能和机械能不是同一形式的能量，物体具有内能，也可以同时具有机械能，故C正确； D．物体的温度越高，分子运动越剧烈，其内能越大；热量是个过程量，只有发生在热传递过程中才有意义，可以说物体“吸收热量”“放出热量”，不能说物体“含有热量”，故D错误。 故选C。 5．在如图所示的四幅图中，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。与压缩冲程原理相同的是________图所示的演示实验。汽油机工作时，如果汽油机转速为3000r/min，则每秒钟曲轴可以转________圈，活塞对外做功________次。 【答案】 甲 50 25 【解析】[1]甲图中用力将活塞压下，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；丙图两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，压缩冲程是把机械能转化为内能的过程；丁图两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，做功冲程将内能转化为机械能；由以上分析可知，汽油机利用内能来做功的冲程是丁图；压缩冲程是机械能转化成内能，与此原理相同的是甲图所示的演示实验。 [2][3]若汽油机飞轮转速是3000r/min，即50r/s，所以此汽油机曲轴每秒钟转50圈，可完成25个工作循环，100个冲程，活塞对外做功25次。 6．汽油机工作的______冲程将燃料燃烧释放的内能转化为机械能。完全燃烧0.3kg的汽油，可以放出______J的热量。若放出热量的70%被质量为100kg、初温为20°C的水吸收，则水的温度可以升高______°C。[，] 【答案】 做功 23 【解析】[1] 汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能。 [2] 完全燃烧0.3kg的汽油，放出的热量 [3] 若放出热量的70%被水吸收 由得，水的温度的变化量 7．（1）如图是小明同学用“思维导图”总结的知识要点，其中①、②、③内容空缺，请补充在图中空缺部分：②______；③______。 （2）小明又对家中的小汽车进行了一些研究：如图甲，一个工作循环的正确顺序是：____________；若飞轮的转速为2400r/min，则在1s内汽油机对外做功______次；如图乙，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放入一小团干燥的硝化棉，用力把活塞迅速压下，硝化棉燃烧，该过程中是通过______的方式来改变筒内空气的内能，其能量转化情况与图______（选填“A”、“B”、“C”、“D”）所示汽油机冲程中的能量转化情况是一致的。 【答案】（1）热传递 化学；（2）DBAC 20 做功 B 【解析】（1）[1][2]燃料燃烧时的能量转化是化学能转化为内能，故③为化学能。改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，热传递过程是能量的转移过程，做功过程是能量的转化过程。①处表示机械能转化为内能，是通过做功来改变内能的，所以②处改变内能的另一种方式为热传递。 （2）[1]A图两气阀关闭，火花塞点火，是做功冲程；B图两气阀紧闭，活塞向上压缩，是压缩冲程；C图排气阀打开，吸气阀关闭，活塞上行，是排气冲程；D吸气阀打开，排气阀关闭，活塞下行，是吸气冲程；所以一个工作循环的排序是DBAC。 [2]四冲程汽油机在一个工作循环中，活塞上下往复两次，飞轮转两转，完成4个冲程，做功1次，若飞轮的转速为，每秒完成20个循环，故在1s内汽油机对外做功20次。 [3][4]在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的硝化棉，用力将活塞迅速向下压，棉絮燃烧起来，这是因为压缩筒内空气做功，使筒内空气的内能增加；该实验中，压缩筒内空气做功，活塞的机械能转化为筒内空气的内能，与内燃机的压缩冲程的能量转化相同，所以与B图中冲程的能量转化情况相同。 8．某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入初温为的水，用卡式炉加热至，消耗了丁烷气体，水的比热容为，水的密度是，丁烷的热值为。壶中水的质量是____kg；水吸收的热量是______J；该卡式炉的加热效率为______。 【答案】 2 56% 【解析】[1]壶中水的体积是 壶中水的质量为 [2]水吸收的热量是 [3]丁烷气体放出的热量为 该卡式炉的加热效率为 9．请根据所学知识解决以下问题： （1）如图甲所示为“观察不同物质吸热升温的现象”实验。实验过程中，沙子和水吸收热量的多少可通过____________（选填“升高的温度”/“加热时间”）比较；质量相同的沙子和水，吸收相同的热量，______（选填“沙子”/“水”，下同）升温快；由此可以推理，质量相同的沙子和水升高相同的温度，______需要吸收的热量多。 （2）小明学习了燃料的热值后，自己设计一个实验来比较煤油和菜籽油的热值。他实验的装置如图乙、丙所示，试管中水的质量相同，煤油和菜籽油的质量相同，每隔1分钟记录了试管中水的温度，如下表。 加热时间/min 0 1 3 5 7 … 燃料烧完 乙管水温/℃ 25 27 32 36 40 … 50 丙管水温/℃ 25 26 29 32 34 … 42 ①为完成实验，除温度计和秒表外，还需要的测量工具为_______。 ②通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是________。 ③不计热量散失，根据表中数据，菜籽油的热值为______J/kg。（煤油的热值为4.6×107J/kg）。 【答案】（1）加热时间 沙子 水；（2）天平 煤油 【解析】（1）实验使用相同热源加热，相同时间内热源放出热量相等，因此沙子和水吸收热量的多少可通过加热时间比较。 沙子的比热容较小，故质量相同的沙子和水吸收相同的热量，沙子升温较快。 水的比热容较大，故质量相同的沙子和水升高相同的温度，水吸收的热量比较多。 （2）由表格信息可知，除了需测量温度和时间外，也需测量物质的质量，所以还需要的测量工具为天平。 同质量的煤油和菜籽油燃烧完后，乙管水温升高较多，说明该组实验中水吸收的热量较多，由此可知，煤油释放的热量较多，其热值较大。 由表格数据可知，乙管中水吸收的热量 煤油释放的热量，且，所以 丙管中水吸收的热量 菜籽油释放的热量，且，所以 又因为， 所以，所以 10．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 【解析】（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。 11．如图是暑假期间，张华同学在海南三亚驾驶沙滩车在海边的沙滩上以10m/s的速度沿直线匀速行驶半小时。已知沙滩车发动机的功率恒为（）。 （1）沙滩车发动机牵引力做功是多少？ （2）沙滩车所受的牵引力是多少？ （3）若汽油完全燃烧时发动机的效率为30%，则此过程中沙滩车燃烧的汽油质量是多少？ 【答案】（1）；（2）920N；（3）1.2kg 【解析】（1）行驶时间 牵引力做功 （2）根据，变形得牵引力 （3）汽油完全燃烧放出的热量 燃烧汽油的质量 12．向空中洒水增大空气湿度，能有效地降尘除霾、净化空气，如图所示，是一辆工作中的洒水车。该洒水车向空中洒水的最大功率为0.5kW，1s最多能喷出16dm3水。洒水车的汽油发动机工作时，内能转化为机械能的效率为30%。洒水车在一段平直公路上匀速行驶时，设发动机产生的机械能的80%用于驱动车辆前行。图中路面长2km，洒水车受到的平均阻力为300N， 忽略汽车工作过程中除洒水和行驶以外的机械能损耗。求：洒水车匀速通过这段路面时 （1）牵引力所做的功； （2）车子最多喷洒出了多少水； （3）消耗汽油的质量。[q汽油=4.5×107J/kg] 【答案】（1）6×105J；（2）4.8 m3；（3）55.6g 【解析】（1）洒水车匀速行驶时牵引力等于阻力为300 N，路程s为2000 m，则牵引力对洒水车做的功W＝F∙s＝300 N×2000 m＝6.0×105J （2）发动机输出的机械能总量为 发动机所做的功洒水所分得的机械能E洒＝20%E＝20%×7.5×105J＝1.5×105J 洒水最大功率P为0.5 kW，则洒水所需时间 在此时间内每秒最多喷出16dm3的水，总喷洒量V＝16 dm3/s×300 s＝4.8×103dm3=4.8m3 （3）发动机将汽油的内能转化为机械能的效率η为30%，故汽油完全燃烧放出的总能量为 汽油热值q汽油为4.5×107J/kg，则消耗汽油的质量 13．阅读短文，回答问题。 鲲龙AG600：中国航空工业的水中蛟龙与空中鲲鹏 2025年2月28日，大型水陆两栖飞机AG600“鲲龙”取证前全部试飞科目圆满完成。2025年5月10日，AG600批产首架机在珠海金湾总装下线。如图所示。AG600主要用于大型灭火和水上救援，可以从地面起飞和降落，也可以从水面起飞和降落。AG600具有载重量大、航程远、续航时间长的特点，其各项参考数据见下表：AG-600水陆两栖飞机采用单船身、悬臂上单翼布局形式；选装四台WJ6发动机，采用前三点可收放式起落架。AG600水上飞机在执行森林灭火任务时，可在20秒内汲水12000千克，飞机可在水源与火场之间多次往返，投水灭火。在执行水上救援任务时，飞机最低稳定飞行高度50米，并可在水面上停泊实施救援行动，一次最多可救护50名遇险人员。AG600“鲲龙”不仅是中国航空工业的一次重要里程碑，也为后续研发积累了宝贵经验。我们期待在未来能看到更多科技创新成果，为中国航空事业的发展注入新的动力。 动力系统 单台发动机功率约3120kW 最大平飞速度 500km/h 空载总质量 41.5t 最大航程、航时 4500km，12h 最大汲水量 12t （1）我国自主研制的“鲲龙”AG600M大型水陆两栖飞机，在水面加速滑行后，腾空而起，此过程动能_________，重力势能_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）； （2）“鲲龙”上天是超级洒水车，在火场上方某高度匀速飞行洒水时机械能______（选填“变大”“变小”或“不变”）；“鲲龙”入海秒变救护船，其动力系统基本原理是将_____能转化为_______能，为救援任务提供动力。下图中，选出汽油机的工作过程与这能量转化是相同的______； （3）“鲲龙”AG600M大型水陆两栖飞机的发动机采用二级空气冷却系统，其中最主要的冷却方式是发动机压气机抽取的大量空气中，有一小部分会被引导至涡轮叶片、涡轮盘等高温部件周围，形成一层冷却气膜，这是用_______方式改变发动机内能； （4）在水面滑行测试中，AG600蓄满水后在水面上以10m/s的速度匀速滑行了1min，滑行过程中所受阻力为总重的0.05倍，则AG600滑行过程发动机的功率________W； （5）在执行某次任务过程中，汲满水的AG600从水面爬升至80m高的空中，飞机对所汲的水做功___________J； （6）“鲲龙”AG600飞机发动机燃油热效率约为40%，飞机使用的航空燃油的热值为。AG600水平匀速飞行时其所受阻力与速度的关系如表所示，若AG600以300m/s水平匀速飞行，消耗燃油360kg，可飞行___________km。 速度v（m·s-1） 60 80 90 空气阻力f/N 【答案】（1）增大 增大；（2）变小 内 机械 A；（3）热传递；（4）2.675×105；（5）9.6×106；（6）67.2 【解析】（1）[1]加速滑行，质量不变，速度增大，动能增大。 [2]腾空而起，质量不变，高度升高，重力势能增大。 （2）[1]在火场上方某高度匀速飞行洒水时，速度和高度不变，质量减小，动能和重力势能都减小，机械能变小。 [2][3][4]飞机发动机是热机，其工作原理是燃烧燃料，将燃料的化学能转化为高温高压燃气的内能，然后燃气膨胀做功，将内能转化为螺旋桨转动的机械能。 A．两气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，故A符合题意； B．进气门打开，活塞向下运动，是吸气冲程，无能量转化，故B不符合题意； C．排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，无能量转化，故C不符合题意； D．两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故D不符合题意。 故选A。 （3）发动机压气机抽取的大量空气形成一层冷却气膜，与高温部件接触。高温部件的内能通过热传递的方式转移给温度较低的空气，从而使高温部件的温度降低，内能减少。这是通过热传递的方式改变发动机的内能。 （4）AG600空载质量，最大汲水量，故满载时质量 故满载时总重力 由于滑行过程中所受阻力为总重的0.05倍，故 故AG600滑行过程发动机的功率 （5）最大汲水量，故飞机对所汲的水做功 （6）由题，飞机使用的航空燃油的热值，消耗燃油，故释放的热量 因为AG600飞机发动机燃油热效率约为40%，故 由AG600水平匀速飞行时其所受阻力与速度的关系表可知，其阻力与速度 所以当AG600以300m/s水平匀速飞行时受的阻力 因为飞机水平匀速飞行，所以牵引力与空气阻力是一对平衡力，大小相等，即 故由可知， / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第21讲 机械能与内能的相互转化 本讲定位：热学综合压轴章节，中考高频大题考点；区分做功、热传递两种改变内能方式；汽油机四冲程、热值计算、热机发展为必考内容，串联机械能、内能、比热容全部热学知识。 核心重点：做功改变内能（两种转化方向）；做功与热传递改变内能的本质区别；热机工作原理；汽油机四冲程判断、能量转化、工作循环规律；燃料热值定义、公式；各类热机发展与航天发动机拓展。 高频易错点：分不清压缩、做功冲程能量转化；混淆改变内能两种方式的本质；热值计算忽略 “完全燃烧”；四冲程循环中活塞、曲轴转动圈数规律记混；气体热值单位混淆与。 学习建议： 牢记：对物体做功→机械能转内能；物体对外做功→内能转机械能；四冲程口诀 “吸、压、做、排”，压缩机械能转内能，做功内能转机械能；热值公式注意完全燃烧条件，区分固液、气体燃料单位。 本讲内容导航 一、课标要求・素养目标 二、思维导图 三、知识梳理・核心考点 四、重点难点・易错警示 五、典例精讲・思路分析 六、基础过关精练 七、拔高培优专练 一、课标要求・素养目标 课程标准 核心素养维度 学习目标 2.2.7 知道做功可以改变物体内能，区分做功与热传递改变内能的本质；了解热机工作原理，掌握汽油机四冲程工作过程与能量转化；理解燃料热值概念，会用计算燃料放热；了解蒸汽机、内燃机、喷气、火箭发动机发展 物理观念 建立机械能与内能双向转化模型；区分内能转移（热传递）、能量转化（做功）两种改变内能途径；建立燃料化学能→内能→机械能的能量链条 科学思维 根据气门开闭、活塞运动方向判断汽油机冲程；结合热值、比热容综合计算吸放热；分析生活做功生热、对外做功降温现象 科学探究 弯折铁丝、空气压缩引火仪、点火爆炸三组实验，理解做功与内能变化的关系；对比不同燃料放热实验，建立热值概念 科学态度与责任 了解我国火箭发动机领先成就，认识清洁能源天然气优势；明白热机能量损耗，树立节约能源、绿色发展意识 二、思维导图 三、知识梳理・核心考点 1．两种改变物体内能的方式 （1） 做功改变内能（能量转化） 做功的本质：机械能与内能相互转化 （a）对物体做功→机械能转化为内能，物体内能增大、温度升高 实验实例：①反复弯折铁丝，弯折处发热；②空气压缩引火仪下压活塞，棉花燃烧；③打气筒打气，筒壁发烫；④滑滑梯臀部发热，摩擦生热。 （b）物体对外做功→内能转化为机械能，物体内能减小、温度降低 实验实例：①试管水蒸气冲开橡胶塞，管口出现白雾；②塑料盒酒精点火爆炸，盒盖飞出。 （2）热传递改变内能（能量转移） 本质：内能从高温物体转移到低温物体，能量形式不变，只是位置转移。 （3）两种方式对比总结 做功、热传递效果等效，都能改变物体内能；本质不同：做功是能量转化，热传递是内能转移。 2．热机与汽油机工作原理 （1）热机定义：将燃料燃烧产生的内能转化为机械能的机器。 （2）内燃机：燃料在气缸内燃烧，分为汽油机、柴油机。 （3）汽油机四冲程（一个完整工作循环） 冲程 气门状态 活塞运动 能量转化 作用 吸气冲程 进气门开，排气门关 向下 无 吸入汽油与空气混合气 压缩冲程 两门全关 向上 机械能→内能 压缩气体，升温增压 做功冲程 两门全关 向下 内能→机械能 火花塞点火，燃气推动活塞，唯一对外做功冲程 排气冲程 排气门开，进气门关 向上 无 排出燃烧废气 （4）循环规律：一个工作循环=4个冲程；活塞往复2次；曲轴、飞轮转动2圈；只做功1次。 （5）汽油机、柴油机区别：汽油机轻巧，用于轿车、小型农机；柴油机功率大、效率高，用于货车、拖拉机、坦克。 3．热机发展历程 （1）蒸汽机：燃料外部燃烧，效率仅 5%~8%，开启工业时代； （2）内燃机：燃料气缸内燃烧，效率大幅提升，汽车、拖拉机通用； （3）涡轮喷气发动机：利用空气供氧，飞机使用，大气层内工作； （4）火箭发动机：自带燃料+氧化剂，真空太空可工作；我国 500t 级固体、液体火箭发动机世界领先。 4．燃料的热值 （1）探究实验：等质量酒精、纸片燃烧加热等质量水，水温升高幅度不同，说明等质量不同燃料完全燃烧放热不同。 （2）热值定义：燃料完全燃烧放出的热量与燃料质量之比，符号。 （3）单位：固体、液体燃料：；气体燃料：。 （4）放热计算公式： （5）关键说明：公式成立条件为燃料完全燃烧；氢气热值最大，是优质清洁能源。 （6）生活应用：西气东输推广天然气，热值高、污染小。 5．典型生活现象解释 （1）打气筒外壁发热：下压活塞，压缩筒内空气做功，机械能转化内能，空气升温，筒壁变热； （2）火箭大气层飞行升温：火箭与空气剧烈摩擦，克服摩擦做功，机械能转化内能，外壳温度升高； （3）冰熔化两种方式：热传递（温水浸泡、太阳晒）；做功（摩擦冰块）。 重点难点・易错警示 误区：温度升高一定是吸收热量；纠正：对物体做功也能升温，如压缩空气、摩擦生热。 误区：汽油机四个冲程都发生能量转化；纠正：只有压缩、做功冲程有能量转化，吸气、排气无能量转化。 误区：曲轴转 1 圈完成一次做功；纠正：4 冲程循环曲轴转 2 圈，仅做功冲程对外输出机械能。 误区：热值随燃料质量变化；纠正：热值是燃料特性，只与燃料种类有关，与质量、燃烧是否充分无关。 误区：气体燃料热值单位也是；纠正：天然气、氢气常用单位。 误区：燃料不完全燃烧仍可用计算；纠正：公式仅适用于完全燃烧，不完全燃烧放热小于计算值。 五、典例精讲・思路分析 典例01．下图是某单缸四冲程汽油机的__________冲程。为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，气缸外有一个水套，用水来冷却气缸是因为水的__________较大。若该汽油机每1秒钟对外做功15次，那么该汽油机飞轮的转速为__________。 思路分析：考点：汽油机四冲程识别；水的比热容大的应用；四冲程工作循环规律（做功次数、飞轮转数关系）。 本题核心：两气门关闭、活塞上行→压缩冲程，机械能转化内能；水比热容大，吸热降温效果好，用作冷却剂；1 次做功对应飞轮转 2 圈，换算每分钟转速。 关键思路：气门全关、活塞向上运动，为压缩冲程；冷却气缸用水，利用水比热容大，同等条件可吸收更多热量；1s 做功 15 次，1 次做功飞轮转 2r，每秒飞轮转 30r；1 分钟 = 60s，30×60=1800r，转速 1800r/min。 做题技巧：冲程判断口诀：两门关、上压下做；一打开一关，上排下吸；1 做功 = 2 飞轮圈 = 4 冲程；水冷、取暖一律答水比热容大。 典例02．如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内液体的初温和质量相同。 （1）为比较不同物质的比热容，应选择______两图装置进行实验。实验中通过比较______（选填“加热时间”或“升高的温度”）来比较物质吸收热量的多少； （2）比较不同燃料的热值，应选择______两图装置进行实验。实验中，需等待燃料______（选填“燃烧相同的时间”或“燃烧相同的质量”），然后通过比较______（选填“加热时间”或“升高的温度”）来比较热值的大小； （3）通过实验得到的燃料热值与实际相比要偏______（选填“大”或“小”）。 思路分析：考点：控制变量法；转换法；比热容探究实验设计；热值探究实验设计；热损失对热值测量的影响。 本题核心：比比热容：燃料相同、液体不同，用加热时间反映吸热；比热值：液体相同、燃料不同，燃料完全燃尽，用液体升温反映放热；燃料放热有散失，水吸收热量小于燃料总放热，计算热值偏小。 关键思路：（1） 比较比热容，控制燃料（热源）相同，液体种类不同，选甲、丙；相同热源，加热时间长短代表吸热多少； （2） 比较热值，控制液体相同，燃料不同，选甲、乙；需让燃料燃烧相同质量（全部燃尽），通过液体升高温度判断放热多少； （3） 燃料燃烧热量一部分散失到空气、容器，水吸收热量偏小，根据，算出热值比真实值小。 做题技巧：比热容实验：同热源、不同液体，看加热时间；热值实验：同液体、不同燃料，看升温；存在热损耗，测量热值永远偏小。 典例03．如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入4L初温为的水，用卡式炉加热至，（水的比热容为，丁烷的热值为）。求： （1）壶中水的质量； （2）水吸收的热量； （3）若卡式炉的加热效率为70%，则需要消耗多少克的丁烷。 思路分析：考点：密度公式；吸热公式；热效率；燃料放热单位换算。 本题核心：先由水的体积、密度计算水的质量；利用初温、末温算出温度变化，求水吸收热量；根据加热效率反推燃料完全燃烧放出总热量；结合丁烷热值，计算消耗燃料质量并换算单位克。 关键思路：（1） 单位换算：，； （2） ，代入算出； （3） 由变形，算出燃料总放热； （4） 。 做题技巧：热学计算四步流程：①算液体质量；②算水吸热；③由效率求燃料总放热；④由热值求燃料质量；注意体积、质量、千克或克单位统一换算。 六、基础过关精练 1．我国科研人员变废为宝将“地沟油”提炼制成生物航空燃油，飞机采用生物航空燃油作为燃料，主要是由于它的（   ） A．熔点高 B．沸点高 C．比热容大 D．热值大 2．如图所示是汽油机的四个冲程，其中内能转化成机械能的是（    ） A． B． C． D． 3．神舟二十二号飞船已于‌北京时间2025年11月25日12时11分‌在‌酒泉卫星发射中心‌成功发射。下列说法正确的是（　　） A．燃料燃烧过程中，质量减小、热值减小 B．飞船加速上升过程中，重力势能增加 C．飞船加速上升过程中，动能减小 D．飞船加速上升过程中，机械能守恒 4．如图所示是“探物”小组制作的水火箭。他们先在塑料瓶里装适量水，然后将带有喷嘴的橡胶塞插入瓶塞，旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气。当橡皮塞脱落时，水从火箭尾部瓶口向下喷出，水火箭向上飞向空中。下列说法正确的是（   ） A．打气时，水火箭内部空气的内能不变 B．水火箭中的水喷出后，水的比热容变小 C．水火箭喷水上升过程中瓶内气体温度降低 D．水火箭升空时与热机压缩冲程工作原理相似 5．如图甲是我国现代化的战略洲际武器——DF-61和DF-5C东风导弹，网友戏称“东风快递，使命必达”，导弹发射时，是通过________（选填“做功”或“热传递”）的方式将内能转化为机械能，导弹点火升空后弹头的机械能________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。图乙为我国古代的一种攻城武器——投石机，石弹飞出时所具有的巨大动能主要是由配重的________（选填“动能”或“重力势能”）转化而来的。 6．如图所示，某同学利用气球、吸管等材料制作了一辆气球动力小车，球内气体从吸管向后喷出，在小车向前运动的过程中_____转化为____（选填“机械能”或者“内能”），它与汽油机_____冲程的能量转化相同。 7．如图所示，在冰壶比赛中，运动员将冰壶掷出后，冰壶向前滑动过程中，水平冰面对冰壶的支持力_______（选填“做功”或“不做功”）。冰壶的机械能________（选填“增加”“减少”或“不变”，下同），内能________。 8．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________，汽油燃烧过程中，其热值_________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 9．在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出热量”的实验中，以下五个方面： ①烧杯内液体种类；②烧杯内液体质量；③加热时间；④烧杯内液体的温度变化量；⑤酒精和碎纸片的质量。其中不需要控制相同的是___________（填写序号）。小美发现根据实验数据算出燃料的热值___________真实值，原因是实验过程中有___________。燃料在燃烧过程中热值___________（变大/变小/不变）。 10．如图甲所示，小明用该装置粗测花生米的热值，过程如下：用电子秤取30g水放入烧杯中，将温度传感器插入水中，并连接电脑；取0.7g花生米穿在细铁丝上，点燃花生米，立即移到烧杯正下方，给水加热，传感器获得温度一时间的图像如图乙所示。（c水=4.2×103J/(kg·℃)） （1）实验中花生米燃烧放出的热量是通过________来显示； （2）①实验过程中老师提醒小明要适当转动花生米，这样做的目的是________； ②根据乙图像，粗略测得花生米的热值为________J/kg。在实验中小明看到花生米燃烧冒大量的黑烟，这会导致测得的热值________真实值。 11．小明家用天然气做饭时，对一壶初温为20℃、质量为1.5kg的水加热，使水温度升高了80℃，消耗了天然气，已知水的比热容为，天然气的热值为，求： （1）壶中水吸收的热量； （2）天然气完全燃烧放出的热量； （3）用天然气烧水时的效率。 12．随着环保减排目标的推进，各地政府相继出台“煤改气”、“改电”政策，推进清洁取暖。小明家用天然气做饭时，将一壶质量为1.5kg的水由20℃烧至100℃时，消耗了天然气0.02m3，求 （1）壶中水吸收的热量；（c水=4.2×103J/（kg•℃）） （2）天然气完全燃烧放出的热量；（天然气的热值为3.6×107J/m3） （3）用天然气烧水时的效率。 七、拔高培优专练 1．如图所示，对于图中所描述的物理过程或图像，下列分析中不正确的是（　　） A．图甲，厚玻璃筒内的空气被压缩时，通过做功来改变筒内硝化棉的内能 B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能减少 C．图丙，试管内的水蒸气推动塞子冲出时，内能转化为机械能 D．图丁是某内陆城市与某沿海城市气温变化曲线，B表示的是沿海城市气温变化曲线 2．如图a为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断错误的是（   ） A．图a中气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力 B．图a中气缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小 C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图b中B图所示的工作原理相似 D．图b中汽油机一个工作循环的正确顺序是A→B→C→D 3．2025年11月25日，长征二号F火箭搭载神舟十二号无人飞船发射，飞船携带航天物资及空间站备品备件，与空间站快速交接。下列说法正确的是（   ） A．火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较大的比热容 B．火箭升空时外壳温度升高，所含热量增多 C．火箭升空时，向下喷气获得推力与内燃机的压缩冲程相似 D．火箭发射升空的过程中，燃料燃烧产生的内能一部分转化为了火箭的机械能 4．下列关于温度、热量和内能的说法中，正确的是（   ） A．的物体没有内能 B．物体内能大小与温度无关 C．物体具有内能，也可以同时具有机械能 D．物体温度越高，含有的热量越多，具有的内能就越多 5．在如图所示的四幅图中，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。与压缩冲程原理相同的是________图所示的演示实验。汽油机工作时，如果汽油机转速为3000r/min，则每秒钟曲轴可以转________圈，活塞对外做功________次。 6．汽油机工作的______冲程将燃料燃烧释放的内能转化为机械能。完全燃烧0.3kg的汽油，可以放出______J的热量。若放出热量的70%被质量为100kg、初温为20°C的水吸收，则水的温度可以升高______°C。[，] 7．（1）如图是小明同学用“思维导图”总结的知识要点，其中①、②、③内容空缺，请补充在图中空缺部分：②______；③______。 （2）小明又对家中的小汽车进行了一些研究：如图甲，一个工作循环的正确顺序是：____________；若飞轮的转速为2400r/min，则在1s内汽油机对外做功______次；如图乙，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放入一小团干燥的硝化棉，用力把活塞迅速压下，硝化棉燃烧，该过程中是通过______的方式来改变筒内空气的内能，其能量转化情况与图______（选填“A”、“B”、“C”、“D”）所示汽油机冲程中的能量转化情况是一致的。 8．某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入初温为的水，用卡式炉加热至，消耗了丁烷气体，水的比热容为，水的密度是，丁烷的热值为。壶中水的质量是____kg；水吸收的热量是______J；该卡式炉的加热效率为______。 9．请根据所学知识解决以下问题： （1）如图甲所示为“观察不同物质吸热升温的现象”实验。实验过程中，沙子和水吸收热量的多少可通过____________（选填“升高的温度”/“加热时间”）比较；质量相同的沙子和水，吸收相同的热量，______（选填“沙子”/“水”，下同）升温快；由此可以推理，质量相同的沙子和水升高相同的温度，______需要吸收的热量多。 （2）小明学习了燃料的热值后，自己设计一个实验来比较煤油和菜籽油的热值。他实验的装置如图乙、丙所示，试管中水的质量相同，煤油和菜籽油的质量相同，每隔1分钟记录了试管中水的温度，如下表。 加热时间/min 0 1 3 5 7 … 燃料烧完 乙管水温/℃ 25 27 32 36 40 … 50 丙管水温/℃ 25 26 29 32 34 … 42 ①为完成实验，除温度计和秒表外，还需要的测量工具为_______。 ②通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是________。 ③不计热量散失，根据表中数据，菜籽油的热值为______J/kg。（煤油的热值为4.6×107J/kg）。 10．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”）。 11．如图是暑假期间，张华同学在海南三亚驾驶沙滩车在海边的沙滩上以10m/s的速度沿直线匀速行驶半小时。已知沙滩车发动机的功率恒为（）。 （1）沙滩车发动机牵引力做功是多少？ （2）沙滩车所受的牵引力是多少？ （3）若汽油完全燃烧时发动机的效率为30%，则此过程中沙滩车燃烧的汽油质量是多少？ 12．向空中洒水增大空气湿度，能有效地降尘除霾、净化空气，如图所示，是一辆工作中的洒水车。该洒水车向空中洒水的最大功率为0.5kW，1s最多能喷出16dm3水。洒水车的汽油发动机工作时，内能转化为机械能的效率为30%。洒水车在一段平直公路上匀速行驶时，设发动机产生的机械能的80%用于驱动车辆前行。图中路面长2km，洒水车受到的平均阻力为300N， 忽略汽车工作过程中除洒水和行驶以外的机械能损耗。求：洒水车匀速通过这段路面时 （1）牵引力所做的功； （2）车子最多喷洒出了多少水； （3）消耗汽油的质量。[q汽油=4.5×107J/kg] 13．阅读短文，回答问题。 鲲龙AG600：中国航空工业的水中蛟龙与空中鲲鹏 2025年2月28日，大型水陆两栖飞机AG600“鲲龙”取证前全部试飞科目圆满完成。2025年5月10日，AG600批产首架机在珠海金湾总装下线。如图所示。AG600主要用于大型灭火和水上救援，可以从地面起飞和降落，也可以从水面起飞和降落。AG600具有载重量大、航程远、续航时间长的特点，其各项参考数据见下表：AG-600水陆两栖飞机采用单船身、悬臂上单翼布局形式；选装四台WJ6发动机，采用前三点可收放式起落架。AG600水上飞机在执行森林灭火任务时，可在20秒内汲水12000千克，飞机可在水源与火场之间多次往返，投水灭火。在执行水上救援任务时，飞机最低稳定飞行高度50米，并可在水面上停泊实施救援行动，一次最多可救护50名遇险人员。AG600“鲲龙”不仅是中国航空工业的一次重要里程碑，也为后续研发积累了宝贵经验。我们期待在未来能看到更多科技创新成果，为中国航空事业的发展注入新的动力。 动力系统 单台发动机功率约3120kW 最大平飞速度 500km/h 空载总质量 41.5t 最大航程、航时 4500km，12h 最大汲水量 12t （1）我国自主研制的“鲲龙”AG600M大型水陆两栖飞机，在水面加速滑行后，腾空而起，此过程动能_________，重力势能_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）； （2）“鲲龙”上天是超级洒水车，在火场上方某高度匀速飞行洒水时机械能______（选填“变大”“变小”或“不变”）；“鲲龙”入海秒变救护船，其动力系统基本原理是将_____能转化为_______能，为救援任务提供动力。下图中，选出汽油机的工作过程与这能量转化是相同的______； （3）“鲲龙”AG600M大型水陆两栖飞机的发动机采用二级空气冷却系统，其中最主要的冷却方式是发动机压气机抽取的大量空气中，有一小部分会被引导至涡轮叶片、涡轮盘等高温部件周围，形成一层冷却气膜，这是用_______方式改变发动机内能； （4）在水面滑行测试中，AG600蓄满水后在水面上以10m/s的速度匀速滑行了1min，滑行过程中所受阻力为总重的0.05倍，则AG600滑行过程发动机的功率________W； （5）在执行某次任务过程中，汲满水的AG600从水面爬升至80m高的空中，飞机对所汲的水做功___________J； （6）“鲲龙”AG600飞机发动机燃油热效率约为40%，飞机使用的航空燃油的热值为。AG600水平匀速飞行时其所受阻力与速度的关系如表所示，若AG600以300m/s水平匀速飞行，消耗燃油360kg，可飞行___________km。 速度v（m·s-1） 60 80 90 空气阻力f/N / 学科网（北京）股份有限公司 $