第十四章 内能与热机 实践 调研我国新能源汽车的发展 同步作业-2026-2027学年沪科版物理九年级全一册

**基本信息** 以能源与能量转化为核心，通过基础辨析、原理应用到实验探究的三层设计，强化物理观念与科学思维，适配新授课知识巩固需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|能源分类、能量转化判断、热机基本原理|选择题（1-8）、填空题（1-4）聚焦单一知识点，如煤炭污染（选择1）、能量守恒（选择3），夯实物理观念| |提升层|热机效率计算、实验设计与数据分析|实验探究题（1-2）结合生活情境，如热机原理实验（探究1）、汽车制动距离分析（探究2），培养科学探究与科学思维|

实践 调研我国新能源汽车的发展 一．选择题 1．下列能源中，大量使用会造成空气污染加剧的是（　　） A．煤炭 B．地热能 C．太阳能 D．风能 2．如图所示，在试管内装适量水，用带玻璃管的胶塞塞住，加热试管使水沸腾，小叶轮转动。下列说法正确的是（　　） A．燃料燃烧，其内能转化为化学能 B．水被加热，是通过做功使水的内能增加 C．叶轮转动，此现象与热机工作原理相同 D．水蒸气推动叶轮转动，水蒸气内能增加 3．下列关于能量守恒和转化的说法正确的是（　　） A．风力发电，说明能量可以凭空产生 B．汽车刹车，说明能量可以凭空消失 C．木炭燃烧，说明光能可以转化为化学能 D．钻木取火，说明机械能可以转化为内能 4．如图所示是南宋诗人陆游在《老学庵笔记》中记载的一种“省油灯”，其灯盏上方容器中盛油，在夹层中注水以降低油的温度，达到省油的效果。下列说法正确的是（　　） A．油燃烧时将内能转化为化学能 B．油充分燃烧可以提高油的热值 C．通过水吸热降低油温来减慢油的蒸发 D．油黏在灯盏壁的原因是分子间存在斥力 5．下列能源的开发和利用有利于实现“碳达峰、碳中和”目标的是（　　） A．煤 B．石油 C．天然气 D．太阳能 6．小明用煤气灶烧水时，进行了如下思考，其中正确的是（　　） A．煤气燃烧过程中将内能转化为机械能 B．加热过程中水的比热容变大 C．壶内水温度升高的过程中内能增大 D．水沸腾过程中温度不断升高 7．为了减小温室气体对环境的影响，我国制定了碳达峰和碳中和目标。下列哪项措施不能很好地推动实现碳达峰和碳中和目标（　　） A．优化能源结构，因地制宜发展水能、风能、太阳能、海洋能、地热能等 B．推动产业和工业优化升级，发展新一代新材料、新能源、节能环保的新兴产业 C．大力发展靠石油、煤炭发电的电力行业，以及以煤炭、石油为热源或能源的重工业 D．在建设、运行、管理等各环节中落实绿色低碳理念，建设低碳智慧型城市和绿色乡村 8．汽车发动机一是汽油机，汽油的热值为4.6×107J/kg，阅读了某汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图，下列回答不正确的是（　　） A．该内燃机的效率为30% B．1kg的汽油完全燃烧能够释放4.6×107J的能量 C．为确保发动机正常工作，需用水对其冷却 D．发动机压缩冲程把燃料燃烧产生的内能转化为机械能 二．填空题 1．从能的转化的观点看热机是一种利用　 　 能做功的机器。转速为3000r/min的四冲程内燃机（内燃机一个完整的工作循环，飞轮需转2圈），每分钟有　 　 次做功冲程。 2．为了合理利用能源，人们设计了一种燃气型环保小汽车。它的发动机工作时可将燃气燃烧释放的　 　 能转化为汽车行驶的机械能。它的整个车身大多由轻质材料构成，从而减小了质量使其较为轻巧，这是因为制作车身的材料具有较小的　 　 。 3．如图所示的实验中，试管内的水沸腾后。能使小叶轮旋转起来。在这个实验中燃料的化学能转化为　 　 并传给水，水沸腾形成的水蒸气驱动叶轮转动，最终转化成了叶轮的机械能，这就是　 　 （选填“蒸汽机”或“内燃机”）的工作原理。 4．人类大量燃烧煤、石油等燃料，排放了大量的二氧化碳，从而减少了　 　 向太空的散失，使全球气候变暖，地球表面升温，这就是温室效应加剧的主要原因。请提出一条减缓温室效应加剧的有效措施：　 　 。 三．实验探究题 1．某小组的同学们在项目化学习过程中，制作了如图所示的器具研究热机原理。实验时向易拉罐内部注入适量的水，塞上带导气管的塞子。将导气管的另一端管口对准叶轮的叶片。点燃酒精灯，当导气管出气口有蒸气喷出时，叶片就转动起来。 （1）充当能量传递和转化的工作物质是　 　 ； （2）将　 　 转化为机械能通过小风车装置实现。 （3）某团队的同学们发现项目实施过程中存在一些不安全因素，请你为他们拟写一条注意事项　 　 。 2．近几年政府推出了“汽车下乡”、“小排气量购置税减半”、“以旧换新”等政策，极大的促进了汽车行业的发展，随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭，小明的爸爸最近也购买了一辆轿车。小明利用所学的物理知识对汽车进行了一系列探索与研究活动： （1）小明同学阅读了汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图所示的图表，请根据给出的信息，计算完全燃烧0.5kg的汽油能够获得多少的能量？这些能量能产生多少有用功？（汽油的热值为 4.6×107J/kg） 实验次数 1 2 3 4 5 速度/（km•h﹣1） 40 60 80 100 120 制动距离/m 8 18 32 72 （2）汽车行驶时发动机燃烧m质量的汽油，产生的牵引力为F，热机的效率是η，能使汽车前进的距离s为多少？（用给出物理量的符号表示距离，汽油的热值在本小题中用q表示） （3）通过测量获得轿车以不同速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离），数据如表所示：根据表中数据所反映的规律可知，当轿车速度为100km/h时对应的制动距离是　 　 m（不需要计算过程）。由表中数据可以理解，为了安全，高速公路上为什么对行驶的汽车有　 　 要求。 参考答案 一．选择题 1．【解答】解：地热能、太阳能、风能都属于清洁能源，使用过程中基本不产生污染物，不会加剧空气污染；而煤炭属于化石能源，燃烧时会排放大量有害气体、烟尘，会加剧空气污染，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选：A。 2．【解答】解：A、燃料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、水被加热是通过热传递的方式使水的内能增加，而不是做功。热传递是由于温度差引起的热能传递现象，燃料燃烧产生的热量传递给了水，故B错误。 C、叶轮转动是因为水蒸气的内能转化为叶轮的机械能，热机的工作原理也是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能，此现象与热机工作原理相同，故C正确。 D、水蒸气推动叶轮转动，水蒸气对外做功，内能减小，而不是内能增加，故D错误。 故选：C。 3．【解答】解：AB．能量是不能凭空产生的，也不会凭空消灭，故AB错误； C．木炭燃烧，说明化学能可以转化为内能，故C错误； D．钻木取火，是通过做功的方式将机械能转化为内能，故D正确。 故选：D。 4．【解答】解：A、油燃烧时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、热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料是否充分燃烧无关，故B错误。 C、根据影响蒸发快慢的因素，液体的温度越高，蒸发越快。省油灯通过在夹层中注水，利用水吸热来降低油温，从而减慢油的蒸发，达到省油的效果，故C正确。 D、油黏在灯盏壁上是因为分子间存在引力，而不是斥力，故D错误。 故选：C。 5．【解答】解；煤、石油、天然气都属于化石能源，燃烧时会排放大量二氧化碳，不利于实现碳达峰、碳中和。太阳能属于清洁能源，开发利用过程中几乎不产生碳排放，有利于实现“双碳”目标。故D符合题意，ABC不符合题意。 故选：D。 6．【解答】解：A．煤气燃烧过程中将燃料的化学能转化为内能，故A错误； B．比热容是物质的一种特性，与温度无关，加热过程中水的比热容不变，故B错误； C．壶内水温度升高的过程中，质量不变，状态不变，内能增大，故C正确。 D．水沸腾过程中，不断吸收热量，但温度保持不变，故D错误。 故选：C。 7．【解答】解：水电、风电、太阳能、海洋能、地热能使用过程中没有释放二氧化碳等温室气体，为了减少化石能源一类燃料的使用，推动产业和工业优化升级，发展新一代新材料、新能源、节能环保等新兴产业减少对空气的污染，在绿色低碳理念下倡导健康绿色出行和生活，可以降低对化石能源的使用，从而减少二氧化碳等温室气体释放，故ABD不符合题意； 大力发展靠石油、煤炭发电的电力行业，以及以煤炭、石油为热源或能源的重工业，这些化石能源的使用会加大空中碳的含量，故C符合题意。 故选：C。 8．【解答】解：A、由图可知，有用功的能量：100%﹣33%﹣30%﹣7%＝30%，所以该内燃机的效率为30%，故A正确； B、汽油的热值为4.6×107J/kg，表示完全燃烧1kg的汽油释放的能量4.6×107J，故B正确； C、因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以可作为冷却剂，故C正确； D、内燃机的四个冲程中，压缩冲程把燃料燃烧产生的机械能转用化为内能，故D错误。 故选：D。 二．填空题 1．【解答】解： 热机是一种把内能转化为机械能的机器。 转速为3000r/min的四冲程内燃机，则每分钟完成1500个工作循环，有1500次做功冲程。 故答案为：内；1500。 2．【解答】解： （1）燃气在燃烧时，内部的化学能转化成内能，内能又转化汽车的机械能； （2）为了减小汽车的质量，制作汽车要选密度小的材料，根据密度知识可知，m＝ρV，在体积一定时，密度越小其质量就越小。 故答案为：内；密度。 3．【解答】解：燃料燃烧的过程是化学能转化为内能，这种内能可以被水吸收。水沸腾汽化为水蒸气，高温的水蒸气可以驱动叶轮转动，它自身的温度会降低，内能会减少，而转动又使叶轮具有了机械能，即内能转化为机械能，这就是蒸汽机的工作原理。 故答案为：内能；蒸汽机。 4．【解答】解：二氧化碳会阻碍地球表面的热量向太空散失，化石燃料燃烧排放大量二氧化碳后，地球热量散失减少，引发全球升温。 减缓温室效应需减少二氧化碳排放或增加二氧化碳吸收，例如植树造林可通过植物光合作用吸收大气中的二氧化碳，减少煤、石油等化石燃料的使用，开发太阳能、风能等清洁能源可降低二氧化碳的排放量。 故答案为：地球表面的热量；多植树造林。 三．实验探究题 1．【解答】解：（1）汽轮机模型工作过程，首先酒精灯燃烧，将酒精的化学能转化为内能，使水的温度升高，产生大量水蒸气。然后，水蒸气从笔的尖端喷出，推动扇叶转动，将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能。充当能量传递和转化的工作物质是水蒸气。 （2）汽轮机模型工作过程，首先酒精灯燃烧，将酒精的化学能转化为内能，使水的温度升高，产生大量水蒸气。然后，水蒸气从笔的尖端喷出，推动扇叶转动，将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能。 （3）实验过程中使用了酒精灯，且易拉罐中装有热水和蒸汽，存在烫伤或火灾等风险。因此可提出的注意事项如实验时要远离易燃物，防止酒精灯点燃易燃物引发火灾，或加热过程中不要用手触摸易拉罐，以免烫伤等。 故答案为：（1）水蒸气；（2）内能；（3）加热过程中不要用手触摸易拉罐，以免烫伤。 2．【解答】解： （1）汽油的热值为4.6×107J/kg，完全燃烧0.5kg的汽油产生的热量： Q放＝mq＝0.2kg×4.6×107J/kg＝2.3×107J； 由图知，转化为有用功的能量占总能量的比值（即热机效率）：η＝100%﹣30%﹣33%﹣7%＝30%， 所以产生的有用功：W＝Q放η＝2.3×107J×30%＝6.9×106J； （2）由题意知，汽车行驶时发动机产生的牵引力为F，燃烧汽油的质量为m，汽油的热值是q，汽油机的效率为η，汽车通过的距离设为s。 则完全燃烧质量为m的汽油产生的总能量：Q放＝mq， 有效利用的能量：Q有＝Q放η＝mqη﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①， 有效利用的能量对汽车做功：W＝Q有﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②， 牵引力对汽车做的功：W＝Fs﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③， 联立①②③式解得：s； （3）通过对1、2、3、5的数据分析可知，速度越大制动距离越大，即制动距离一定与速度有关，但明显不是正比关系；故可以想到可能与速度的平方成正比，通过计算可知制动距离的确与速度的平方成正比；则有； 解得：100km/h的制动距离为s′＝50m； 由于速度越大，制动的距离就越大，为了安全，所以高速公路上对行驶的汽车有限速的要求。 故答案为：（1）完全燃烧0.5kg的汽油能够获得2.3×107J的能量，这些能量能产生6.9×106J的有用功；（2）；（3）50；限速。 学科网（北京）股份有限公司 $