12.4 机械能与内能的相互转化 同步练 2026-2027 学年苏科版物理九年级上册

**基本信息** 聚焦机械能与内能转化，以核心易错点为锚点，通过典例-变式分层设计，构建从概念辨析到综合计算的知识巩固路径，培养能量观念与科学推理能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础巩固|做功与热传递区别、热机定义等单一概念|典例直击易错点，如“搓手取暖属于做功”正误判断| |能力提升|内燃机冲程判断、热值实验分析等综合应用|变式题结合实验情境，如试管冲塞与冲程匹配| |综合拓展|热机效率计算、混合动力能量转化等复杂问题|联系生活实际，如汽车行驶效率计算，融合多知识点|

12.4 机械能和内能的相互转化 一．做功改变物体的内能 【核心易错点】 1. 分不清做功、热传递两种改变内能方式 易错：搓手、压缩空气、摩擦升温属于热传递；热水捂手属于做功 【正确思路】：摩擦、弯折、压缩气体、撞击、气体膨胀对外做功→能量转化（机械能↔内能）；热水、哈气、晒物体→能量转移（热传递）。 2. 能量转化写反 易错：压缩空气、刹车摩擦：内能转化机械能；瓶塞冲出、火箭喷气：机械能转化内能 【正确思路】：外界对物体做功（压缩 / 摩擦）→机械能→内能；物体对外做功（喷气、冲塞）→内能→机械能。 3. 沿海、内陆温度曲线判断颠倒 易错：温差大的曲线代表沿海城市 【正确思路】：水比热容大，昼夜温差小，曲线起伏平缓为沿海；起伏大是内陆砂石。 4. 扩散实验装置忽略重力干扰 易错：二氧化氮放上方，混合后直接证明分子扩散 【正确思路】：二氧化氮密度大，必须放在下方，排除重力下沉干扰才能说明扩散。 5. 分子作用力判断错误 易错：铅块粘合说明无斥力；压紧保险丝吊重物只有引力无斥力 【正确思路】：分子引力、斥力同时存在，铅块不掉仅体现引力。 【通用解题思路】 看是否发生摩擦 / 压缩 / 气体喷气区分做功、热传递；升温看是能量转移还是转化。 【典例】．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 【分析】改变内能的方式包括做功和热传递；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。 【解答】解：A、热水洗手，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A错误； B、热水袋捂手，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B错误； C、对手哈气，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C错误； 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正确。 故选：D。 【点评】本题考查内能的改变，属于基础题。 【变式1】．小明将铁丝快速弯折十余次，铁丝弯折处的温度会升高。如图四个事例中能量转化与之相同的是（　　） A．甲、丙 B．甲、丁 C．乙、丙 D．乙、丁 【分析】做功可以改变物体的内能，对物体做功的过程中，机械能转化为内能，物体内能增加；物体对外做功，内能转化为机械能，物体内能减小。 【解答】解： 反复弯折铁丝，铁丝弯折处温度升高，机械能转化为内能，通过做功方式使铁丝内能增加； 甲、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，此过程机械能转化为内能； 乙、酒精燃烧后产生的高温高压的燃气，体积膨胀，对外做功，使盒盖飞出去，内能转化为盒盖的机械能； 丙、汽油机压缩冲程中，活塞压缩气缸内混合燃料，使燃料的内能增加，此过程机械能转化为内能； 丁、汽油机做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞做功，内能转化为的机械能； 综上分析可知，与弯折铁丝，使铁丝温度升高，能量转化相同的是甲和丙。 故选：A。 【点评】此题考查了做功改变物体内能两种情况，需要注意的是：对物体做功，物体内能增加，物体对外做功，物体内能减小。 【变式2】．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 【分析】（1）做功可以改变物体的内能，当外界对物体做功时，物体的内能增大，当物体对外界做功时，物体的内能就会减小； （2）根据水和砂石的比热容的大小分析。 【解答】解：A．压缩空气做功，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； 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； 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； 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。 故选：A。 【点评】本题考查做功改变物体的内能，水的比热容较大的应用，正确理解和熟记课本中的实验操作及说明的物理理论是解题的关键。 【变式3】．关于下列实验的叙述正确的是（　　） A．图﹣1，抽出玻璃板后观察到的现象能说明气体间可以发生扩散现象 B．图﹣2，将瓶塞弹出时，瓶内气体内能减少 C．图﹣3，两个铅柱没有被重物拉开，说明分子之间没有斥力 D．图﹣4，汽缸内的气体推动活塞向下运动、机械能转化为内能 【分析】（1）扩散现象说明分子是运动的，温度越高，分子无规则运动越快； （2）改变物体内能的两种方法：对物体做功、热传递；对物体做功物体的内能增加，物体对外做功，物体的内能减少； （3）分子间存在相互作用的引力和斥力； （4）内燃机做功冲程，燃气推动活塞做功，燃气内能转化为机械能。 【解答】解：A．二氧化氮的密度比空气大，放在了上方，抽出玻璃板后观察到气体颜色都变成均匀的红棕色，不能说明气体间可以发生扩散现象，因为不能排除重力的干扰，故A错误； B．打气筒向瓶内打气，将瓶塞弹出时，气体膨胀对外做功，瓶内气体内能减少，内能转化成瓶塞的机械能，故B正确； C．分子之间引力和斥力是同时存在的，两个铅柱没有被重物拉开，说明分子之间存在引力，故C错误； D．由图可知，进气门、排气门关闭，活塞向下运动，火花塞打火，是做功冲程，汽缸内的气体推动活塞向下运动，气体对活塞做功，内能转化为机械能，故D错误。 故选：B。 【点评】本题考查了改变内能的方法、扩散现象、分子动理论，属于基础知识，要牢记。 【变式4】．“神舟十八号”返回舱返回过程中，进入大气层，与大气摩擦形成高温“火球”。下列实例中改变内能的方式与“火球”的形成原理相同的是（　　） A．棉被晒热 B．用燃气烧水 C．鸡蛋放入冷水变凉 D．空气被压缩，温度升高 【分析】改变物体的内能有做功和热传递两种方式，做功是能量的转化过程，热传递是能量的转移过程。 【解答】解：返回舱进入大气层后，与大气层摩擦产生高温形成火球，内能增加，这是通过做功的方式改变物体内能。 ABC．棉被晒热、烧水时、鸡蛋放入冷水变凉都是通过热传递的方式改变物体的内能，故ABC不符合题意； D．空气被压缩，温度升高，机械能转化内能，内能增大，通过做功的方式改变物体的内能，故D符合题意。 故选：D。 【点评】本题考查了改变物体内能的两种方式：做功和热传递，二者在改变物体内能的方法上是等效的。 二．热传递和做功 【核心易错点】 1. 热量词性误用（最高频扣分） 易错：物体含有、具有大量热量；温度高的物体热量多 【正确思路】：热量是过程量，只能说吸收 / 放出；内能、温度是状态量，可以描述物体自身。 2. 热传递条件判断错误 易错：内能大的物体一定传热给内能小的；内能相等不传热 【正确思路】：传热只看温度差，与内能总量无关；高温小内能物体可向低温大内能物体放热。 3. 温度与内能绝对绑定 易错：升温一定吸热；温度不变内能不变；内能增加温度一定上升 【正确思路】：升温可以靠摩擦做功；晶体熔化、液体沸腾恒温吸热，内能增大；内能增加温度可能不变。 4. 能量转化具有可逆性误区 易错：电动机产生的内能可以自动变回电能 【正确思路】：能量转化具有方向性，内能无法自发全部转化为机械能、电能。 5. 认为低温物体无内能 易错：冰山、0℃以下冰块内能为 0 【正确思路】：一切物体任何温度都有内能。 【通用解题思路】 看见 “含有热量” 直接排除；熔化、沸腾是恒温内能增大特例。 【典例】．关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　） A．物体温度升高，一定吸收了热量 B．同一物体温度越高含有的热量越多 C．能量可以从内能少的物体传递到内能多的物体 D．电能使电动机转动，同时产生内能，这些内能又可以自动地转化为电能 【分析】（1）改变物体内能的两种方式：做功和热传递，改变物体内能的两种方法是等效的；内能的大小与质量、温度、状态等因素有关； （2）在热传递过程中传递内能的多少叫热量，热量是个过程量，热传递的条件是：物体之间存在着温度差。 【解答】解：A、物体的温度升高，内能增加，可能是吸收了热量，也可能是因为对物体做功，故A错误； B、热量是一个过程量，不能说含有，故B错误； C、热量总是从高温物体传向低温物体，或者从同一物体的高温部分传向低温部分，跟内能多少无关，所以内能少的物体可以把热量传递给内能多的物体，故C正确； D、能量的转化具有方向性，电能使电动机转动，同时产生内能，这些内能不能自动地转化为电能，故D错误。 故选：C。 【点评】本题是一道热学综合题，主要考查学生对内能、热传递的条件及改变物体内能方法的理解，是中考的热点。 【变式1】．下列关于功、内能、热量及能量的转化的描述中正确的是（　　） A．火山具有内能，冰山不具有内能 B．温度高的物体含有的热量比温度低的物体含有的热量多 C．热量总是从内能大的物体传通给内能小的物体 D．做功和热传递改变内能是等效的 【分析】（1）物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和叫做内能，任何物体都具有内能； （2）物体的内能虽然与温度有关，但不同的物体不能简单地根据温度的高低来比较内能的大小； （3）热量会从高温物体向低温物体传递； （4）做功好热传递都能改变物体的内能，都能达到相同的效果。 【解答】解：A、任何物体都具有内能，冰山和火山都有内能，故A错误； B、物体的内能除了与温度有关以外，还和物质的种类、质量等因素有关，故B错误； C、热传递的条件是存在温度差，热量总是从温度高物体传递给温度低的物体，故C错误。 D、做功和热传递改变内能是等效的，故D正确； 故选：D。 【点评】本题重点考查了内能、能量间的转化，了解相关的概念，以能量间的转化现象、影响因素等是解答的关键。 【变式2】．关于内能和热传递，下列说法中正确的是（　　） A．热量总是从内能大的物体传给内能小的物体 B．热传递的过程就是能量转化的过程 C．热传递是改变物体内能的唯一方式 D．物体间发生热传递时温度一定不同 【分析】热传递的条件是有温度差，热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，或从物体温度高的部分传递到温度低的部分。做功和热传递都可以改变物体的内能，而内能的大小与温度、质量和状态都有关系。 【解答】解：A、热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，而内能大的物体温度不一定高，故A错误； B、热传递的过程就是能量转移的过程，故B错误； C、做功和热传递都可以改变物体的内能，二者是等效的，故C错误； D、热传递的条件是有温度差，因此，物体间发生热传递时温度一定不同，故D正确。 故选：D。 【点评】本题考查了对改变物体内能方法的了解，尤其是对热传递条件和实质的认识，属热学基础题。 【变式3】．关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　） A．物体吸收热量，温度一定升高 B．80℃的水一定比30℃的水含有的热量多 C．物体的内能增加，一定是从外界吸收了热量 D．温度相同的物体接触时不发生热传递 【分析】（1）内能的大小跟物质的量、温度有关。 （2）热量是过程量，就是说，热量只存在于热传递过程中，只能说吸收或放出热量，热量传递等。 （3）改变物体内能的两种方式：做功和热传递，改变物体内能的两种方法是等效的。 （4）发生热传递的条件是存在温度差。 【解答】解： A、物体吸收了热量，温度不一定升高，如晶体在熔化时，吸收热量，温度不变，故A错误； B、热量是过程量，不能说含有或者具有热量，故B错误； C、物体内能增加，可能是从外界吸收了热量，也可能是有物体对它做了功，故C错误； D、发生热传递的条件是存在温度差，温度相同的物体接触时不发生热传递，故D正确。 故选：D。 【点评】本题主要考查学生对影响内能因素的掌握，改变内能的两种方式以及沸腾特点的认识，是热学的难点，是中考的热点。 三．热机的定义与种类 【核心易错点】 1. 热机定义理解偏差 易错：利用电能、风能、声能驱动的机器属于热机 【正确思路】：热机依靠燃料燃烧释放内能转化机械能；月球电动车用电能，不属于热机。 2. 太空环境设备判断失误 易错：太空可用声呐、风力、热机 【正确思路】：真空无空气，声音无法传播、无风、热机需要工质，仅红外遥感可用。 3. 能量转化顺序记反 易错：热机：内能→化学能→机械能 【正确思路】：燃料燃烧：化学能→内能；做功：内能→机械能。 4. 热机效率理想化 易错：科技发展能实现内能 100% 转化为机械能 【正确思路】：热损耗不可避免，效率永远小于 100%。 5. 升空过程内能变化误判 易错：飞行器升空机械能、内能同步增大 【正确思路】：速度高度变大机械能增加，内能无必然变化。 【通用解题思路】 热机标志：燃料燃烧→内能做功；真空不能传声、无风，排除声呐、风力、普通热机。 【典例】．中国航天把月球载人探测器命名为“揽月”，下列技术适用于宇航员在太空中应用的是（　　） A．声呐定位 B．红外遥感 C．风力发电 D．热机驱动 【分析】（1）声音的传播需要介质，真空不能传声； （2）红外线的作用和用途：根据红外线的热作用比较强制成热谱仪、红外线夜视仪、红外线体温计等；红外线可以传递信息，可以进行遥控制成电视、空调遥控器等； （3）利用内能做功的机器属于热机。 （4）热机是利用内能转化为机械能来工作的，需要有工质在热机内进行循环。 【解答】解：A.声呐定位：声呐是利用声波在水中传播来进行定位、探测等的技术。而在太空中是真空环境，没有传播声音的介质，声波无法传播，所以声呐定位技术不适用于太空环境，故A不符合题意。 B.红外遥感：任何温度高于绝对零度（﹣273.15℃）的物质都可以发出红外光。在太空中，红外遥感技术可以用于探测星球表面的温度分布、地质结构等信息，也可以用于监测航天器自身的状态以及周围空间环境中可能存在的物体，适用于宇航员在太空中应用，故B符合题意。 C.风力发电：太空环境中没有空气，也就不存在风，所以无法利用风力发电，故C不符合题意。D.热机驱动：热机是利用内能转化为机械能来工作的，需要有工质在热机内进行循环。在太空中，没有大气作为工质，而且热机工作时会产生大量的热量，在太空这种散热条件较差的环境中，热机的散热问题很难解决，所以热机驱动技术一般不适用于太空环境，故D不符合题意。 故选：B。 【点评】本题考查声音的传播条件及热机的种类与定义，红外线和紫外线的应用，属于识记知识，难度不大。 【变式1】．近年来我国先进装备层出不穷，我们倍感自豪，如图所示装备的动力装置不是使用热机的是（　　） A．玉兔号月球车 B．福建号航母 C．歼20战机 D．长征五号火箭 【分析】热机工作时将内能转化为机械能，玉兔号月球车是将电能转化为机械能。 【解答】解：福建号航母、歼20战机、长征五号火箭都是将燃料燃烧释放的内能转化为机械能，属于热机；玉兔号月球车是将电能转化为机械能，不是用热机来驱动的，故A正确，BCD错误。 故选：A。 【点评】本题要求学生知道：热机是将内能转化为机械能的机械。 【变式2】．嫦娥六号2024年5月3日成功发射，6月25日返回器携带月球样品着陆地球。如图，为嫦娥六号发射的场景。下列说法正确的有（　　） A．嫦娥六号用的火箭喷气发动机也是热机的一种 B．嫦娥六号升空的过程是机械能转化为内能的过程 C．随着科技的发展，会实现火箭喷气发动机的内能全部转化为火箭的机械能 D．嫦娥六号卫星舱内携带的月球车等物品，在升空过程中，内能和机械能都增加 【分析】（1）利用内能做功的机械属于热机； （2）热机是将内能转化为机械能的机械； （3）能量转换过程中存在不可避免的损耗； （4）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。 重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。 机械能等于动能和势能之和。 【解答】A．火箭使用的喷气式发动机工作时将内能转化为机械能，是热机的一种，故A正确； B．嫦娥六号升空的过程，燃料燃烧释放出的内能转化为机械能，故B错误； C．由于能量转换过程中不可避免的损耗（如热损失），不可能实现内能全部转化为机械能，故C错误； D．卫星舱内物品在升空过程中，质量不变，速度增大，所以动能增加；升空过程中高度增大，所以重力势能增加；机械能等于动能和重力势能之和，所以机械能增加。但内能不一定增加，故D错误。 故选：A。 【点评】本题考查了热机的定义和应用，机械能和内能的变化分析，属于基础题。 【变式3】．热机工作时，能量的转化过程是（　　） A．内能→化学能→机械能 B．化学能→内能→机械能 C．化学能→机械能→内能 D．内能→机械能→化学能 【分析】热机是利用燃烧燃料释放热量来做功的机器，所以据此进行分析判断即可。 【解答】解： 热机工作时需要燃料，即通过燃料燃烧将化学能转化为内能，而后通过内能做功，即将内能转化为机械能。 故选：B。 【点评】知道热机的工作原理，并熟悉其在工作过程中的能量转化是解决该题的关键。 四．内燃机的四个冲程 【核心易错点】 1. 四冲程判断方法混淆 易错：只看活塞运动，忽略气门开闭；排气冲程活塞向下 【正确思路】： 吸气：进气开、排气关、活塞向下； 压缩：双门闭、活塞向上（机械能→内能）； 做功：双门闭、活塞向下（内能→机械能）； 排气：排气开、进气关、活塞向上。 2. 实验对应冲程匹配错误 易错：试管冲塞、面粉爆炸对应压缩冲程；摩擦生热对应做功冲程 【正确思路】：气体膨胀冲出→做功冲程；压缩、摩擦升温→压缩冲程。 3. 一个工作循环参数记混 易错：1 循环活塞往复 1 次，对外做功 2 次；飞轮转 1 圈做功 1 次 【正确思路】：一个循环 4 冲程，活塞往返 2 次，飞轮转 2 圈，只对外做功 1 次。 4. 光发动机、新型动力匹配冲程出错 易错：气压推动活塞为压缩冲程 【正确思路】：内部气体增压推动活塞，内能变机械能，等同于做功冲程。 【通用解题思路】 气门 + 活塞双向判断冲程；膨胀喷气 = 做功，压缩摩擦 = 机械能转内能。 【典例】．光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图，密闭气室中N2O4在光照下会分解，使气室气压增大，推动活塞右移，无光条件下发生逆反应，控制光照即可实现活塞往复运动。活塞右移过程相当于汽油机的（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【分析】分析光发动机的能量转化，然后与汽油机的能量转化进行比较即可。 【解答】解：当太阳光照射时，反应室内发生化学反应，导致室内气压增大，这时将化学能转化为机械能，从而推动活塞移动，相当于汽油机的做功冲程。 故选：C。 【点评】本题考查了汽油机四冲程的特点，确定其中的能量转化情况是关键。 【变式1】．下列汽油机的四个冲程中，将废气排出气缸的冲程是（　　） A． B． C． D． 【分析】根据气门的闭合情况、活塞的运动情况分析是哪个冲程。 【解答】解：A、进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程，故A正确； B、进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，为吸气冲程，故B错误； C、进气门和排气门都关闭，气缸顶部的火花塞产生电火花，活塞向下运动，为做功冲程，故C错误； D、进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，故D错误。 故选：A。 【点评】本题考查了四冲程的判断，基础题。 【变式2】．如图，加热试管中的水至沸腾。分析橡胶塞被冲出的过程，其能量转化与汽油机的哪个冲程类似（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【分析】在汽油机的四冲程中，做功冲程是内能转化为机械能的冲程，试管内水蒸气的内能可以转化为塞子的机械能，与做功冲程相同。 【解答】解：当试管内水被酒精灯加热后，水蒸气的内能逐渐增大，最后会把塞子冲出去，水蒸气的内能转化为了塞子的机械能；汽油机的做功冲程是汽油燃烧产生的内能转化为曲轴的机械能，因此这一现象与做功冲程的能量转化相同。故ABD错误，C正确。 故选：C。 【点评】本题主要考查做功改变物体的内能与四冲程汽油机能量转化原理的结合，将原理应用于生活生产的实际是物理的一大特点。 【变式3】．社团课上同学们正在认真练习轮滑，此时轮滑鞋与地面摩擦温度升高。下列汽油机的四个冲程中能量转化与其相同的是（　　） A．做功冲程 B．压缩冲程 C．吸气冲程 D．排气冲程 【分析】在汽油机的四个冲程中，压缩冲程是活塞向上运动，压缩燃料混合物，将机械能转化为内能，与轮滑鞋与地面摩擦的能量转化相同。而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。 【解答】解： A．做功冲程是内能转化为机械能，轮滑鞋与地面摩擦生热，是机械能转化为内能，与摩擦生热的能量转化不相同，故A不符合题意； B．压缩冲程是活塞压缩气体做功，机械能转化为内能，与摩擦生热的能量转化相同，故B符合题意； C．吸气冲程仅吸入混合气体，无能量转化，故C不符合题意； D．排气冲程仅排出废气，无能量转化，故D不符合题意。 故选：B。 【点评】本题考查四冲程能量的转化，属于基础题。 【变式4】．在安全教育活动中，老师用图示装置演示面粉爆炸现象。面粉被吹入塑料桶后，遇到火焰爆燃，桶口的硬纸板被迅速弹飞。面粉燃烧释放的内能转化为硬纸板的　机械能　 ，该过程相当于汽油机工作时的　做功　 冲程。 【分析】四冲程汽油机做功冲程中，是将内能转化为机械能，压缩冲程中是将机械能转化为内能。 【解答】解：面粉爆燃的时候将桶口的硬纸片迅速弹飞，面粉燃烧释放的内能转化为硬纸板的机械能； 四冲程汽油机做功冲程中，是将内能转化为机械能，两者的能量转化相同。 故答案为：机械能；做功。 【点评】本题考查了四冲程的能量转化，属于基础题。 五．汽油机 【核心易错点】 1. 转速换算失误（r/min 转每秒算错） 易错：3000r/min 每秒做功 3000 次；每秒转 50 圈做功 50 次 【正确思路】：飞轮 2 圈做功 1 次；转速 ÷60 得到每秒圈数，再 ÷2 为每秒做功次数。 2. 四缸发动机排量、单缸容积计算错误 易错：总排量直接当作单缸容积；每半周全部气缸同时做功 【正确思路】：多缸总排量 ÷ 缸数 = 单缸容积；四缸交替做功，每半周只有一个气缸做功。 3. W=pV 公式乱用，单位不换算 易错：容积 L 直接代入，不转立方米 【正确思路】：1L=10⁻³m³，统一国际单位计算燃气压强。 4. 气球放气、暖瓶塞跳起能量、温度判断颠倒 易错：气体对外做功温度升高 【正确思路】：气体对外做功，内能减小，温度降低。 【通用解题思路】 飞轮 2 圈做功 1 次；多缸总排量均分；体积计算必须换算立方米。 【典例】．2022年10月7号，在溧阳发生一起交通事故，一名23岁的女网红无证驾驶借来的摩托车在山路快速拐弯时违规越线，迎面撞上另一辆摩托车，因车速过快，佩戴的假头盔质量太差，当场身亡。关于这一事件，下列说法正确的是（　　） A．摩托车加速上坡时，动能转化为重力势能 B．与自行车相比，摩托车的质量和速度往往都更大，发生车祸时也更严重 C．踩刹车减速时，刹车片会发烫，这是通过热传递改变了刹车片的内能 D．摩托车通常配备的二冲程汽油发动机，是一种将机械能转化为内能的装置 【分析】（1）根据影响动能、重力势能的因素分析； （2）改变内能的方式包括做功和热传递； （3）汽油机的工作原理：燃料在汽缸中燃烧时，将存储的化学能转变为高温高压的燃气（蒸汽）的内能，又通过燃气（蒸汽）推动活塞做功，由内能转变为机械能。 【解答】解：A、摩托车加速上坡时，速度增大，动能增大，高度增大，重力势能增大，不是动能转化为重力势能，故A错误； B、与自行车相比，摩托车的质量和速度往往都更大，动能更大，发生车祸时也更严重，故B正确； C、踩刹车减速时，刹车片会发烫，这是通过做功改变了刹车片的内能，故C错误； D、摩托车通常配备的二冲程汽油发动机，是一种将内能转化为机械能的装置，故D错误。 故选：B。 【点评】本题考查机械能的转化、内能的改变和热机的知识，属于综合题。 【变式1】．下列物理知识中正确的是（　　） A．内能反映了构成物体的大量分子做无规则运动的剧烈程度 B．把两个切开的保险丝紧压在一起可以吊起重物，说明分子间存在斥力 C．热机是通过燃料燃烧获取电能并转化为机械能的装置 D．汽油机有吸气、压缩、燃烧﹣膨胀做功和排气四个冲程 【分析】（1）物体内能是所有分子热运动的动能和分子势能的总和； （2）分子间存在着相互的引力和斥力； （3）热机是内能转化为机械能的装置； （4）热机有吸气、压缩、燃烧﹣膨胀做功和排气四个冲程。 【解答】解：A、温度反映了构成物体的大量分子做无规则运动的剧烈程度，内能是所有分子热运动的动能和分子势能的总和，故A错误； B、把两个切开的保险丝紧压在一起可以吊起重物，说明分子间存在引力，故B错误； C、热机是通过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的装置，故C错误； D、汽油机在工作过程中有吸气、压缩、燃烧﹣膨胀做功和排气四个冲程，故D正确。 故选：D。 【点评】此题是一个多知识点题目，需要结合相关的物理知识进行分析解答，是一道易错题目。 【变式2】．世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意，如：蒸汽机和汽油机，它们工作时，是将燃料燃烧释放的 　内能　 转化为 　机械能　 。如图所示模拟实验中：图甲中是水蒸气驱动叶轮转动，图乙中是上升的热空气驱动叶轮转动，则图 　乙　 是汽油机的工作原理图。 【分析】热机是把内能转化为机械能的机器； 蒸汽机先加热水，高温高压的水蒸气再带动活塞等部件将内能转化为机械能；汽油机燃料在气缸内燃烧，化学能转化为内能，内能再转化为机械能。 【解答】解：蒸汽机和汽油机在工作时，都是将燃料燃烧释放的内能转化为机械能；图中甲是蒸汽机的工作原理图，乙是汽油机的工作原理图。 故答案为：内能；机械能；乙。 【点评】本题考查的是热机的基本原理；知道蒸汽机和汽油机的原理图。 【变式3】．如图甲所示，在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电子式火花发生器的放电针管紧紧地塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒中滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后按动电火花发生器的按钮，看到盒盖 　飞出　 ，在此过程中，酒精燃烧后的燃气的 　内　 能转化为盒盖的机械能。图 　丙　 （乙/丙）中汽油机的工作过程与这 一实验过程中能量的转化是一致的。汽油机的一个工作循环活塞往复运动 　2　 次，对外做功 　1　 次。 【分析】（1）改变物体内能的方法：一是做功，克服摩擦做功、压缩空气做功，都可以使物体的内能增加、温度升高；二是热传递； （2）在四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程。1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次。 【解答】解：在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电子式火花发生器的放电针管紧紧地塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒中滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后按动电火花发生器的按钮，看到盒盖飞出；在此过程中，酒精燃烧后的燃气的内能转化为盒盖的机械能。图丙中汽油机的工作过程是内能转化为机械能，与这一实验过程中能量的转化是一致的。在内燃机的一个工作循环中，曲轴转动2周，活塞往复运动2次，对外做功1次。 故答案为：飞出；内；丙；2；1。 【点评】该题考查了能量的转化，热机的原理，常见题目。 六．内燃机工作循环的计算 【典例】．如图甲所示是四冲程汽油机某冲程示意图，图乙为空气压缩引火仪，图丙对试管中水加热一段时间后瓶塞“飞出”。关于这三幅图，下列说法正确的是（　　） A．三幅图所示的过程改变气体内能的方式不同 B．三幅图所示的过程气体内能大小的变化情况相同 C．甲图为汽油机的做功冲程，其能量转化与图丙中的能量转化相同 D．若该汽油机每秒可完成10个图甲冲程，则其飞轮转速为1200r/min 【分析】（1）改变物体内能有两种方式：做功和热传递。做功主要有摩擦生热和压缩气体做功，做功实质是能量的转化，热传递实质是内能从一个物体转移到另一个物体，或者是从一个物体的高温部分传到低温部分，其实质是能的转移； （2）对物体做功，物体的内能增加，物体对外做功，物体的内能会减小； （3）根据气门和活塞的运动情况判断出甲图为哪一冲程，做功冲程将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能；图丙中将水的内能转化为瓶塞的机械能； （4）热机完成一个工作循环，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。 【解答】解：A、三幅图所示的过程都是做功改变物体的内能，故A错误； BC、甲图是汽油机的压缩冲程，将机械能转化为内能，内能增加；乙图将机械能转化为内能，内能增加；图丙中将水的内能转化为瓶塞的机械能，内能减小，所以三幅图所示的过程气体内能大小的变化情况不相同，甲图能量转化与丙图不同，故BC错误； D、若该汽油机每秒可完成10个图甲（压缩）冲程，由于一个工作循环有一个压缩冲程，飞轮转2周，所以每秒可完成10个工作循环，每分钟可完成600个工作循环，飞轮转1200周，即飞轮转速为1200r/min，故D正确。 故选：D。 【点评】此题是考查对做功和热传递改变物体内能的辨别、热机的工作过程，是中考热点，难度不大。 【变式1】．图甲中气球在放气时，它喷气的嘴部温度和原来相比 　变低　 （选填“变高”、“变低”或“没有变化”），此过程发生的能量转化与图乙中的内燃机在 　A　 （选填“A”或“B”）图所示过程的能量转化是一致的。某四冲程汽油机，飞轮转速为3000r/min，若气缸在做功冲程中每次做功400J，则每秒钟对外做功 　10000　 J。 【分析】（1）对物体做功时，物体的内能会增大，物体对外做功时，其内能会减小；内燃机在压缩冲程中，将机械能转化为内能；在做功冲程中，将内能转化为机械能； （2）内燃机完成一个工作循环，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，且知道每次做功的多少，进而算出每秒钟对外做的功。 【解答】解： （1）气球内的气体向外喷出时，气体对外做功，将内能转化为机械能，所以球内气体的内能减小、温度降低，则它喷气的嘴部温度和原来相比变低了； 如图A，进气门和排气门都关闭，活塞向下运行，高温高压的燃气推动活塞做功，因此是做功冲程，也是将内能转化为机械能，即图甲中发生的能量转化与图乙的A图中的能量转化相同； （2）四冲程柴油机飞轮的转速是3000r/min＝50r/s，表示每秒钟飞轮转动50圈，因为飞轮每转动2圈，对外做功1次，则该柴油机每秒钟对外做功25次， 已知每次做功400J，则每秒钟对外做的功：W＝25×400J＝10000J。 故答案为：变低；A；10000。 【点评】此题主要考查了做功改变物体的内能、能量的转化以及有关热机的简单计算，是一道基础题。 【变式2】．如图所示为生活中常用的热水瓶，注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞会跳起来。这一过程与汽油机的 　做功　 冲程也发生同样的能量转化。如果该汽油机每秒钟对外做功20次该汽油机飞轮的转速是 　2400　 r/min。 【分析】（1）瓶内热水蒸发产生大量水蒸气，水蒸气膨胀对瓶塞做功，内能转化为机械能； （2）汽油机的四个冲程中，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能； （3）四冲程汽油机的一个工作循环中，完成四个冲程，飞轮转动两周，对外做功一次。 【解答】解：（1）瓶塞跳起来，机械能增大，这是由于暖瓶内气体膨胀做功造成的，水蒸气的内能转化成瓶塞的机械能； （2）汽油机在做功冲程中，气缸内高温气体膨胀推动活塞做功，内能转化为机械能； （3）由于汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，若汽油机每秒钟对外做功20次，则汽油机每秒飞轮转40圈， 则该汽油机飞轮转速为：2400r/min。 故答案为：做功；2400。 【点评】本题考查汽油机的工作原理、能量的转化、热机的有关计算，是一道综合题，难度不大。 【变式3】．易拉罐的拉环被拉断后很难打开，可拿圆珠笔的笔尾在罐口旁快速摩擦，拉环就可以被“炸开”。如图甲所示，摩擦时是通过 　做功　 的方式改变罐内气体的内能；如图乙所示，拉环被“炸开”甲过程中的能量转化与内燃机的 　做功　 冲程相似；某单缸四冲程内燃机每秒对外做功20次，则其飞轮转速为 　2400　 r/min。 【分析】（1）改变内能的方法有：做功和热传递； （2）拉环被“炸开”向上运动，内能转化为机械能，与做功冲程能量转化一致； （3）在四冲程内燃机一个工作循环中，曲轴转2圈，完成4个冲程，对外做功1次。 【解答】解：（1）摩擦时是通过做功的方式改变罐内气体的内能； （2）拉环被“炸开”向上运动，内能转化为机械能，能量转化与汽油机的做功冲程一致，内能转化为机械能； （3）内燃机1s内对外做功20次，即1s的时间飞轮转40圈，即1min转2400圈，所以飞轮的转速是2400r/min。 故答案为：做功；做功；2400。 【点评】本题考查改变内能的方式以及热机的有关知识，难度不大。 【变式4】．如图为四缸发动机的工作原理图：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功冲程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气冲程。 排量 2.0L 输出功率 120kW 转速 6000r/min （1）发动机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将 　内　 能转化为 　机械　 能。 （2）有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。 ①该发动机在1s内做功 　1.2×105 J，单缸排量V＝ 　0.5　 L。 ②在每个做功冲程里，发动机做功W＝ 　600　 J。 （3）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W＝pV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p＝ 　1.2×106 Pa．（1L＝10﹣3m3） 【分析】（1）发动机在做功冲程里，高温、高压的燃气膨胀推动活塞做功，将燃气的内能转化为机械能。 （2）①知道发动机的输出功率，利用功率公式P计算发动机在1s内做功；知道四个缸总排量，可以求单缸排量； ②已求出发动机1s内做功多少，因为有四个缸同时工作，所以可以求出每个缸1s内做功多少，又知道转速（每分钟曲轴或飞轮所转的周数）为6000r/min，而四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、做功一次，可知1min内做功3000次，得出1s内做功50次，可以求每个做功冲程里发动机做功多少。 （3）上面求出了在每个做功冲程里，燃气对活塞所做的功的大小，又知道单缸排量V，利用W＝pV求燃气对活塞的压强。 【解答】解：（1）在做功冲程里，高温、高压的燃气膨胀做功，将内能转化为机械能； （2）①由P可得，发动机在1s内做功：W＝Pt＝120×103W×1s＝1.2×105J， 因为四缸总排量为2.0L， 则单缸排量：V2.0L＝0.5L， ②发动机在1s内做功1.2×105J，发动机有四个缸同时工作， 每个缸1s内做功：W1.2×105J＝3×104J， 又因为转速为6000r/min，四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、做功一次， 所以1s内做功50次， 每个做功冲程做功：W′3×104J＝600J。 （3）因为W′＝pV，V＝0.5L＝0.5×10﹣3m3， 所以燃气对活塞的压强：p1.2×106Pa； 故答案为：（1）燃气；内；机械；（2）①1.2×105，0.5，②600；（3）1.2×106。 【点评】本题综合考查了功的计算、功率的计算、压强的计算，计算到每一个冲程，繁杂，需要细心，属于难题。 七．燃料热值的概念 【核心易错点】 1. 热值与质量、燃烧程度绑定 易错：燃料越多热值越大；燃烧越充分热值变大；半瓶燃料热值减半 【正确思路】：热值是燃料固有属性，只由燃料种类决定，与质量、燃烧是否充分无关。 2. 放热多少单一由热值决定 易错：热值大燃烧放热一定多 【正确思路】：放热 Q=mq，由热值、燃料质量共同决定，缺一不可。 3. 食物能量类比混淆 易错：食品千焦标识对应比热容、热量 【正确思路】：单位质量燃料 / 食物释放能量，物理含义等同于热值。 4. 氢燃料优势记错 易错：氢气比热容大适合火箭燃料 【正确思路】：选用氢是因为热值极大。 5. 星球温差判断错误 易错：多水星球昼夜温差大 【正确思路】：水比热容大，温差小；砂石多无液态水，昼夜温差大。 【通用解题思路】 热值只看燃料种类；放热同时看质量与热值。 【典例】．下列说法中错误的是（　　） A．温度为0摄氏度的物体一定有内能 B．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多 C．物体内能增大，可能从外界吸收了热量，也可能外界对物体做了功 D．烈日炎炎的海边，沙子烫脚而海水凉凉的，这是由于水的比热容大于沙石的比热容 【分析】（1）一切物体在任何时候都具有内能； （2）燃料燃烧放出热量的多少与燃料的热值、燃烧的程度及其质量有关； （3）改变内能的方法有做功和热传递，它们在改变内能上是等效的； （4）水的比热容比沙子的大，吸收或放出相等的热量，水的温度变化较低。 【解答】解： A、一切物体在任何时候都具有内能。所以0℃度以下的物体也有内能，故A正确； B、燃料燃烧放出热量的多少不但与燃料的热值有关，还与燃料燃烧的程度及其质量有关，故B错误； C、物体内能增大，可能从外界吸收了热量，也可能外界对物体做了功，故C正确； D、烈日当空的海边，沙子烫脚而海水凉凉的，这是由于水的比热容比沙子的大，吸收相等的热量，水升高的温度较小，水的温度较低，故D正确。 故选：B。 【点评】本题考查了内能、热值的概念、改变内能的方法，比热容的应用，有一定综合性，都属热学基础知识。 【变式1】．下列关于热值的说法中，正确的是（　　） A．2kg煤的热值大于1kg煤的热值 B．2kg煤的热值等于1kg煤的热值 C．2kg煤的热值小于1kg煤的热值 D．2kg煤和1kg煤质量不同，无法比较热值 【分析】热值反映了所有能燃烧的物质的一种性质，反映了不同燃料在燃烧过程中，化学能转化为内能本领的大小，也就是说，热值是燃料本身的一种性质，它只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧、放出热值多少均没关系。 【解答】解：热值反映了所有能燃烧的物质的一种性质，热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，2kg煤的热值等于1kg煤的热值，故B正确，ACD错误。 故选：B。 【点评】此题考查了热值的认识。 【变式2】．在跨学科实践活动中，小晋调查“家用燃料的变化与合理使用”时发现，我国近几十年家用燃料由柴草、煤炭发展至天然气。使用天然气作为家用燃料主要是因为天然气的（　　） A．内能较大 B．热值较大 C．密度较小 D．比热容较大 【分析】1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值。 【解答】解：天然气的热值较大，完全燃烧相同质量的天然气和其他燃料相比，天然气放出的热量多。 故选：B。 【点评】本题以家用燃料的变迁与合理使用为背景考查相关的物理知识，注重了物理和生活的联系，是中考的热点。 【变式3】．“天问一号”是负责执行我国首次火星探测任务的探测器，由环绕器、着陆巡视器组成。如图甲着陆巡视器与环绕器分离安全着陆火星表面，环绕器在如图乙所示的椭圆轨道运行。 （1）火箭使用液态氢作为燃料，是因为液态氢的　热值　 大；关闭发动机，当环绕器从“近火点”向“远火点”运行时，其速度　变小　 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； （2）火星地表沙丘、砾石遍布，没有液态水，火星的昼夜温差应该　较大　 （选填“较大”或“较小”）。 【分析】（1）热值是燃料的一种特性，在完全燃烧相同质量的燃料时，热值越大的燃料，释放出的热量越多； 关闭发动机后，环绕器只受到火星引力作用，从近火点向远火点运动时，相对火星的高度增加，重力势能变大，而机械能守恒； （2）对物质比热容小的理解：相同质量的不同物质，吸收相同的热量后，比热容小的温度升高的多；放出相同的热量后，比热容小的温度下降的多。 【解答】解：（1）火箭使用液态氢作为燃料，是因为液态氢的热值大，与其它相同质量的燃料相比，完全燃烧后，氢可以放出较多热量； 因为关闭发动机后，环绕器只受到火星引力作用，从近火点向远火点运动时，相对火星的高度增加，重力势能变大，而机械能守恒，所以动能减小，又因为动能与速度有关，质量不变时，动能减小则速度变小； （2）火星地表沙丘、砾石遍布，没有液态水，火星的昼夜温差应该较大，因为沙石的比热容较小。 故答案为：（1）热值；变小；（2）较大。 【点评】本题考查了对热值特性的理解、影响动能大小的因素、比热容的掌握等，特别注意能量的转化过程。 【变式4】．食物也是一种“燃料”，可以为体内细胞组织提供能量。某款饼干净含量90g，所含能量约为“1260kJ/100g”，其中“能量”的含义跟　热值　 （选填“热量”或“热值”）相似。若饼干能量全部被5kg，初温为25℃的水吸收，可使水温升高　54　 ℃；若全部能量的10%用于提升重物，则能把　378　 kg的物体竖直提升30m。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），g取10N/kg] 【分析】（1）热值表示1kg燃料完全燃烧时放出的热量； （2）根据Q吸＝cmΔt算出水升高的温度； （3）结合能量利用效率求得提升重物做的功，再利用W＝Gh＝mgh求得质量。 【解答】解：某款饼干的营养成分表上标有“每100g能量1260kJ”，该标识的含义为每100g饼干能够提供的能量为1260kJ； 则1kg提供的能量为12600kJ，即1.2×107J，可表达为：2.1×107J/kg； 热值表示1kg燃料完全燃烧时放出的热量，可见其含义与相当于热值的含义； （2）如果上述饼干90g产生的能量全部被水吸收，由Q＝cmΔt知，水升高的温度为：； （3）全部能量的10%为1.134×105J，即提升重物做的功为1.134×105J， 重物的质量m378m 故答案为：热值；54；378。 【点评】本题考查了对热值以及热量公式等知识的理解和应用，难度不大；深入理解热值的概念，明确题中提供信息的含义是解题的关键。 33．2024年4月19日，两辆以氢为燃料的汽车，实现了从北京到上海1500公里长距离行驶的首次测试。选用氢为燃料是因为氢的 　热值大　 ；沿海地区比沙漠地区的昼夜温差小，这是因为水的 　比热容大　 。 【分析】（1）氢的热值较大，质量相同的氢与其它燃料相比，完全燃烧时可以放出更多的热量，所以汽车选用氢做燃料； （2）对水的比热容大的理解：相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少。 【解答】解：（1）由于所有的燃料中，氢的热值较大，质量相同的氢与其它燃料相比，完全燃烧时可以放出更多的热量，所以汽车选用氢做燃料； （2）水的比热容较大，同样受热或冷却的情况下，吸收或放出相同热量，相同质量的水和砂石相比较，水的温度变化比砂石小，所以沙漠地区昼夜温差大，而沿海地区昼夜温差小。 故答案为：热值大；比热容大。 【点评】本题考查了热值的概念，对水的比热容较大的理解，属于基础题。 八．比较不同燃料的热值大小 【核心易错点】 1. 比较燃料热值实验操作错误 易错：燃烧相同时间对比升温；不控制燃料质量相等 【正确思路】：控制燃料质量完全燃尽，对比同种液体升温高低；不能控制时间。 2. 实验测量热值偏小原因遗漏 易错：计算热值和真实值相等；仅考虑烧杯吸热 【正确思路】：燃料不完全燃烧、热量散失空气、容器吸热，测量值永远偏小。 3. 比较比热容、热值两套实验装置混淆 易错：换不同燃料对比比热容；换不同液体对比热值 【正确思路】：比热值：液体相同、燃料不同；比比热容：燃料相同、液体不同。 4. 沸腾液体无法对比热值误区 易错：液体沸腾不能比较燃料放热 【正确思路】：初温相同，即使沸腾也能判断放出热量多少。 5. 单位换算遗漏（g 转 kg） 易错：燃料克数直接代入 Q=mq 【正确思路】：质量统一千克计算。 【通用解题思路】 控制变量区分两套实验；实验测得热值一定小于真实值。 【典例】．“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”实验： （1）实验中需要控制相同的有 　ABC　 。 A．液体的质量 B．液体的种类 C．燃料的质量 D．燃料的种类 （2）该实验通过比较 　液体升高的温度　 来比较燃料燃烧释放出的热量。 （3）将两试管中注入初温相同的液体，若甲图试管中的液体实验结束前已沸腾，乙图试管中的液体实验结束时未沸腾，则 　能　 （选填“能”或“不能”）说明甲图中燃料的热值更大。 【分析】（1）（2）比较不同燃料的热值时，采用的是控制变量法，实验中需要控制燃料的质量相同，当燃料全部燃烧完后，通过比较液体升高的温度来比较放出热量的多少； （3）让相同质量的燃料完全燃烧，根据液体升高的温度来比较热值的大小。 【解答】解：（1）比较不同燃料的热值，应选择不同的燃料加热相同的物质，控制燃料燃烧的质量相同，故实验中需要控制相同的有液体的质量、液体的种类和燃料的质量，应选：ABC； （2）比较不同燃料的热值时，采用的是控制变量法，实验中需要控制燃料的质量相同，当燃料全部燃烧完后，通过比较液体升高的温度来比较放出热量的多少； （3）将两试管中注入初温相同的液体，若甲图试管中的液体实验结束前已沸腾，乙图试管中的液体实验结束时未沸腾，可推理实验结束时两种燃料燃烧的质量相同，甲杯水的温度升高的较快，即甲燃烧产生的热量多，能说明甲图中燃料的热值更大。 故答案为：（1）ABC；（2）液体升高的温度；（3）能。 【点评】本题探究比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量，考查控制变量法、转换法的应用，为热学中的重要实验，为易错题。 【变式1】．为了比较酒精和碎纸片的热值大小，小明选择了两套完全相同的实验装置如图所示，先将燃烧皿内装了质量相同的酒精和碎纸片，最后比较相同时间内水升高的温度。为正确完成实验，请你解答下列问题： （1）实验装置的组装顺序应该是　由下到上　 （选填“由上到下”或“由下到上”）；此实验是通过比较　温度计示数　 的变化，来比较燃料热值的大小； （2）在题干叙述的操作中存在的主要错误是　比较相同时间内水升高的温度　 ，按正确的操作，除了图示装置还需要的一个测量器材是　天平　 ； （3）即使按正确方法进行实验后，也只能比较两种燃料热值的大小，而不能计算出准确的热值。这是因为实验中有热损失和　燃料不能完全燃烧　 ；如果要减少实验中的热损失，应做出哪些改进措施　给烧杯上面加个盖子　 。 【分析】（1）实验时，需用酒精灯的外焰加热，所以要调整好铁圈的高度，然后根据温度计的使用规则固定好其位置；燃料的热值大小不能直接测量，需要通过液体吸收热量的多少来体现燃料燃烧放出热量的多少，而液体吸收热量的多少跟液体的质量和升高的温度有关，因此为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小。 （2）比较燃料燃烧值的大小，应控制燃烧燃料的质量相等；让相同质量的燃料完全燃烧，根据水升高的温度比较热值的热值大小；实验要控制燃料的质量，需要用天平测燃料的质量； （3）燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小。 【解答】解：（1）酒精灯需用外焰加热，所以要放好酒精灯，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； 为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小；燃料完全燃烧放出的热量的多少，是通过温度计示数的变化来反映； （2）实验应燃烧相等质量的酒精与纸，比较水升高的温度，然后比较酒精与纸的热值大小，而不是用酒精与纸对水加热，比较相同时间内水升高的温度比较酒精与纸的热值大小；实验需要用天平测酒精、纸、水的质量； （3）由于燃料燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸，依此计算出燃料的热值比实际要偏小些，如果要减少实验中的热损失，应给烧杯上面加个盖子。 故答案为：（1）由下到上；温度计示数；（2）比较相同时间内水升高的温度；天平；（3）燃料不能完全燃烧；给烧杯上面加个盖子。 【点评】本题是一道关于热值的实验探究题，知道热值的意义；会用控制变量法和转换法设计探究实验是本题的解题关键。 【变式2】．如图，甲、乙、丙三个实验装置完全相同，烧杯内液体的质量都相同。 （1）在组装图甲中的实验器材时，需要按照　自下而上　 的顺序进行组装。 （2）要比较不同物质的比热容，应选择　甲、乙　 两个装置，实验中两个装置相同时间内吸收的热量　相同　 （选填“相同”或“不同”）。 （3）比较不同燃料的热值应选择　乙、丙　 两个装置进行比较，温度计示数变化大的装置对应燃料的热值　大　 （选填“大”或“小”）。 （4）若图甲烧杯中为500g的水，温度计的示数升高20℃时需完全燃烧10g的酒精，若酒精完全燃烧且放出的热量全部被水吸收，则酒精的热值是　4.2×106 J/kg，通过实验计算出的热值与实际相比　偏小　 。[已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）] 【分析】（1）根据实验中要用火焰的外焰加热分析； （2）比较不同物质的比热容，应控制物质的质量、燃料相同和加热时间相同而吸热的物质种类不同，根据升高的温度变化来研究；相同热源加热相同的时间，吸收热量相同； （3）比较不同燃料的燃烧值，由控制变量法，应控制被加热液体的种类相同而燃料不同，燃料完全燃烧释放的热量可以通过液体温度计示数变化来反应，据此分析； （4）根据Q＝cmΔt求出温度计示数升高了20℃水吸收的热量，根据公式Q＝qm计算酒精的热值；燃料完全燃烧放出的热量不可能全部被水吸收，存在热量的损失。 【解答】解：（1）为确保用酒精灯的外焰加热，且温度计不碰到杯底和杯壁，充分地与被测物质接触，在组装甲图中的实验器材时，需要按照自下而上的顺序组装。 （2）为比较不同物质的比热容，应选用相同的加热装置加热不同的液体，故应选择甲装置和乙装置进行比较。 选用相同的加热装置加热，则相同时间内吸收的热量相同。 （3）比较不同燃料的热值，应选择燃料不同，被加热物质相同的装置，即乙、丙两个装置；温度计示数变化大的装置对应燃料放出热量多，热值大。 （4）500g的水温度升高20℃吸收的热量为Q＝cmΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×0.5kg×20℃＝4.2×104J 若酒精完全燃烧且放出的热量全部被水吸收，则酒精完全燃烧放出的热量为 酒精的热值是 燃料完全燃烧放出的热量不可能全部被水吸收，存在热量的损失，由此可知，水吸收的热量小于燃料燃烧放出的热量，所以用这种方法计算出燃料的热值比燃料热值的真实值小。 故答案为：（1）自下而上；（2）甲、乙；相同；（3）乙、丙；大；（4）4.2×106；偏小。 【点评】本题比较不同燃料的热值和不同物质的比热容，考查控制变量法及转换法的运用，难度不大。 【变式3】．如图所示，甲、乙、丙三图中的实验装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同。 （1）若比较不同物质吸热升温的特点： ①应选择 　甲、乙　 两图的装置进行实验； ②按规范要求，调节烧杯下方铁圈的高度之前，要进行的操作是 　点燃酒精灯　 ，实验中两种液体吸收热量的多少可通过 　加热时间　 （填“液体升高的温度”或“加热时间”）比较； ③如丁图所示，若不计热量损失，已知A液体比热容为3.6×103J/（kg•℃），则B液体的比热容为 　1.8×103 J/（kg•℃）。 （2）若比较不同燃料的热值： ①进行实验时，　不需要　 （填“需要”或“不需要”）记录燃料充分燃烧所用时间； ②实验数据记录如表所示，根据实验测得的燃料1的热值可推算出燃料2的热值是 　1.2×106 J/kg； ③通过实验得到的燃料热值与实际相比偏 　小　 （填“大”或“小”），出现这样情况的主要原因是 　燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收　 （写出一点）。 燃料 加热前液体温度/℃ 燃料燃尽时液体温度/℃ 燃料的热值/（J•kg﹣1） 燃料1 15 35 2.4×106 燃料2 15 25 【分析】（1）①比较不同物质吸热升温的特点，应控制燃料相同而吸热物质不同；物质吸收热量的多少可以通过加热时间来反映； ②在实验中需要用酒精灯的外焰加热，应先点燃酒精灯，再根据酒精灯的外焰高度调节铁圈M的高度； 使用的酒精灯相同，根据转换法，两种液体吸收热量的多少可通过加热时间比较； ③根据图象和QA＝QB＝cmΔt即可求出B的比热容。 （2）①为了比较热值大小，要用不同的燃料完全燃烧，加热质量相同的同种液体，根据Q＝cmΔt，液体升温越高，则燃料放出的热量越多，根据q，这种燃料热值越大，据此分析； ②燃料放出的热量被液体吸收，即Q吸＝Q放，根据Q吸＝cmΔt、Q放＝mq列出等式即可求出燃料2的热值； ③由于存在热散失，燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收，或燃料不能完全燃烧。 【解答】解：（1）①比较不同物质吸热升温的特点，应控制燃料相同而吸热物质不同，应选择甲、乙两图进行实验； ②在实验中需要用酒精灯的外焰加热，应先点燃酒精灯，再根据酒精灯的外焰高度调节铁圈M的高度； 使用的酒精灯相同，根据转换法，两种液体吸收热量的多少可通过加热时间比较； ③根据图乙可知，A、B都加热5.5min，A温度变化量为30℃﹣10℃＝20℃，B温度变化量为50℃﹣10℃＝40℃； 若加热过程中无热量损失，且A、B的质量相同，加热时间相同时物质吸热相等，则cAmΔtA＝cBmΔtB， 即3.6×103J/（kg•℃）×20℃＝cB×40℃， 解得cB＝1.8×103J/（kg•℃）。 （2）①比较质量相等的不同燃料的热值时，要让燃料完全燃烧，加热质量相同的同种液体，根据Q＝cmΔt，液体升温越高，则燃料放出的热量越多，这种燃料热值越大，不需要记录燃料充分燃烧所用时间； ②因Q放＝Q吸，所以，燃料1：camΔt1＝m1q1，即cam（35℃﹣15℃）＝m1×2.4×106J， 燃料2：camΔt2＝m1q2，即cam（25℃﹣15℃）＝m1×q2， 联立以上两式可得：q2＝1.2×106J/kg； ③因为存在热散失，燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收，或燃料不能完全燃烧，所以测得的热值会偏小。 故答案为：（1）①甲、乙；②点燃酒精灯；加热时间；③1.8×103； （2）①不需要；②1.2×106；③小；燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收。 【点评】本题探究不同物质吸热升温的现象和比较质量相等的不同燃料燃烧放出的热量，考查控制变量法、转换法的应用和比较吸热能力的方法和两实验相同与不同之处，为热学中的重要实验。 九．热机的效率公式与计算 【核心易错点】 1. 有用功判断错误 易错：燃料燃烧总热量是有用功；克服重力为汽车有用功 【正确思路】：汽车匀速牵引力做功为有用功；Q 放 = mq 是总能量。 2. 效率公式分子分母颠倒 易错：η=Q 放 / W 有 【正确思路】：η= 有用机械能 ÷ 燃料完全燃烧放出总热量。 3. 水升温忽略沸点限制 易错：算出 Δt 直接相加，不考虑标准大气压 100℃封顶 【正确思路】：计算末温超过 100℃时，水温最高只能升到 100℃。 4. 混合动力能量拆分错误 易错：内燃机全部输出都用来驱动车辆 【正确思路】：内燃机有效能量分为牵引力做功、蓄电池充电电能两部分。 5. 速度、路程单位混用 易错：km/h 直接代入做功计算，不转 m/s、m 【正确思路】：计算功、功率统一米、秒、瓦国际单位。 【通用解题思路】 先算燃料总放热，再求牵引力有用功；效率 = 有用功 ÷ 总放热；水升温最高 100℃。 【典例】．为纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年，2025年9月3日，我国在天安门广场举行了盛大的阅兵仪式。如图所示是首次亮相的某款无人驾驶战车，在平直的长安街上接受检阅。若战车10min匀速行驶了3km，这个过程中受到的阻力为1200N，发动机总共消耗0.3kg柴油。[已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），q柴油＝4×107J/kg，当地大气压为1个标准大气压]求： （1）战车的牵引力在这10min里做的功； （2）这辆战车发动机的热机效率； （3）若发动机所做额外功的20%的能量，全部被初温为10℃、质量为5kg的水吸收，水温可以升高多少℃。 【分析】（1）先根据平衡条件求出战车的牵引力，再根据公式W＝Fs求出战车发动机在这10min里做的功； （2）先根据公式Q放＝mq求出燃料完全燃烧放出的热量，再根据热机效率公式求出战车发动机的热机效率； （3）先根据题意求出发动机所做额外功的20%的能量，再根据公式Q吸＝c水m水Δt可得水升高的温度，从而求出水的末温，1个标准大气压下水的沸点100℃，水温只能升高到100℃。 【解答】解：（1）因为战车做匀速直线运动，所以牵引力F与阻力f是一对平衡力，根据平衡条件可得战车的牵引力为：F＝f＝1200N； 战车发动机在这10min里做的功为：W＝Fs＝1200N×3000m＝3.6×106J； （2）燃料完全燃烧放出的热量为：， 战车发动机的热机效率为：； （3）发动机所做额外功为：， 则水吸收的热量为：， 根据公式Q吸＝c水m水Δt可得水升高的温度为：； 则水的末温为：t末＝t0+Δt＝10℃+80℃＝90℃＜100℃，故水温可以升高80℃。 答：（1）战车发动机在这10min里做的功为3.6×106J； （2）战车发动机的热机效率为30%； （3）水温可以升高80℃。 【点评】本题考查了功的公式、热机效率以及热值公式，注意当战车匀速直线运动时，牵引力与阻力是一对平衡力。 【变式1】．近几年我国汽车业发展迅猛，如图所示是我国自主研制生产的一款环保混合动力汽车。一辆混合动力汽车在测试时平稳行驶了一段路程，共消耗汽油0.5kg。（q汽油＝4.6×107J/kg） （1）求这段测试路程中，汽油完全燃烧放出的热量。 （2）这辆混合动力汽车平稳行驶时，内燃机输出的有效能量包括两部分，既可以牵引汽车向前运动，又可以向蓄电池充电。若在某段测试路程中，汽车行驶了2min，该汽车内燃机的热机效率为40%，内燃机的功率为70kW，求蓄电池增加的电能。（忽略蓄电池和电动机的热损失及其他损失） 【分析】（1）利用Q放＝mq计算汽油完全燃烧放出的热量； （2）知道汽车内燃机的效率，利用η计算内燃机输出的有效能量，而内燃机输出的有效能量包括牵引力做的功、蓄电池增加的电能，根据P求出牵引力做的功，可求蓄电池增加的电能。 【解答】解：（1）汽油完全燃烧放出的热量： Q放＝mq汽油＝0.5kg×4.6×107J/kg＝2.3×107J； （2）由η可得内燃机输出的有效能量： W有用＝ηQ放＝40%×2.3×107J＝9.2×106J； 牵引力做的功为： W＝Pt＝70×103W×2×60s＝8.4×106J， 蓄电池增加的电能： W电＝ W有用﹣W机械＝9.2×106J﹣8.4×106J＝8×105J。 答：（1）这段测试路程中，汽油完全燃烧放出的热量为2.3×107J； （2）蓄电池增加的电能为8×105J。 【点评】本题考查了燃料完全燃烧放热公式、效率公式的应用，属于基础题目。 【变式2】．春假期间，小明一家从苏州自驾前往扬州瘦西湖旅行。苏州到瘦西湖全程200km，驾车前往需要2.5h。若汽车发动机全程的有用功为2.16×108J，消耗汽油25L。求：（汽油的热值q＝4.5×107J/kg，汽油的密度ρ＝0.8×103kg/m3，水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃）） （1）全程的平均速度； （2）发动机的效率； （3）若汽油完全燃烧放出的热量全部被水吸收，可使质量为5000kg，初温为10℃的水温度升高到多少。 【分析】（1）已知路程和时间，根据速度公式求出全程的平均速度； （2）根据ρ求出汽油的质量，利用Q放＝mq求出汽油完全燃烧放出的热量，根据η100%求出发动机的效率； （3）若汽油完全燃烧放出的热量全部被水吸收，根据Q吸＝c水m水（t﹣t0）求出水的末温。 【解答】解：（1）苏州到瘦西湖全程200km，驾车前往需要2.5h，则全程的平均速度为： v80km/h； （2）汽油的质量为： m＝ρV＝0.8×103kg/m3×25×10﹣3m3＝20kg， 汽油完全燃烧放出的热量为： Q放＝mq＝20kg×4.5×107J/kg＝9×108J， 则发动机的效率为： η100%100%＝24%； （3）若汽油完全燃烧放出的热量全部被水吸收，即Q吸＝Q放＝9×108J，根据Q吸＝c水m水（t﹣t0）可知，水的末温为： tt010℃≈52.9℃。 答：（1）全程的平均速度为80km/h； （2）发动机的效率为24%； （3）若汽油完全燃烧放出的热量全部被水吸收，可使质量为5000kg，初温为10℃的水温度升高到52.9℃。 【点评】本题考查了速度公式、密度公式、吸热公式、燃料完全燃烧放热公式以及热效率公式的应用。 【变式3】．某油电混合动力汽车沿平直公路以72km/h的速度匀速行驶，从A处到B处用时1h，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1000N。设汽油在汽缸内完全燃烧，且热值近似取q＝5×107J/kg。 （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。 【分析】（1）利用v变形s＝vt计算A、B两地间的距离。 （2）根据二力平衡条件得出汽车受到的牵引力，然后利用W＝Fs计算牵引力所做的功；利用效率公式求出汽油燃烧放出的热量，再利用Q＝mq计算消耗的汽油质量。 【解答】解：（1）根据v可得，A、B两地间的距离：s＝vt＝72km/h×1h＝72km； （2）①汽车匀速行驶，受到的牵引力和阻力是一对平衡力， 则汽车受到的牵引力：F＝f＝1000N， 所以牵引力所做的功：W1＝Fs＝1000N×72×103m＝7.2×107J； ②汽油燃烧放出的热量：Q放2.4×108J； 消耗的汽油质量：m4.8kg。 答：（1）A、B两地间的距离为72km。 （2）在上述行驶过程中：①牵引力对汽车所做的功为7.2×107J。②消耗的汽油质量为4.8kg。 【点评】此题考查路程、做功、功率、效率、放热等的计算与公式的应用，同时考查二力平衡条件的应用，具有非常强的综合性，难度一般偏上，属于中考压轴题。 学科网（北京）股份有限公司 $ 12.4 机械能和内能的相互转化 一．做功改变物体的内能 【核心易错点】 1. 分不清做功、热传递两种改变内能方式 易错：搓手、压缩空气、摩擦升温属于热传递；热水捂手属于做功 【正确思路】：摩擦、弯折、压缩气体、撞击、气体膨胀对外做功→能量转化（机械能↔内能）；热水、哈气、晒物体→能量转移（热传递）。 2. 能量转化写反 易错：压缩空气、刹车摩擦：内能转化机械能；瓶塞冲出、火箭喷气：机械能转化内能 【正确思路】：外界对物体做功（压缩 / 摩擦）→机械能→内能；物体对外做功（喷气、冲塞）→内能→机械能。 3. 沿海、内陆温度曲线判断颠倒 易错：温差大的曲线代表沿海城市 【正确思路】：水比热容大，昼夜温差小，曲线起伏平缓为沿海；起伏大是内陆砂石。 4. 扩散实验装置忽略重力干扰 易错：二氧化氮放上方，混合后直接证明分子扩散 【正确思路】：二氧化氮密度大，必须放在下方，排除重力下沉干扰才能说明扩散。 5. 分子作用力判断错误 易错：铅块粘合说明无斥力；压紧保险丝吊重物只有引力无斥力 【正确思路】：分子引力、斥力同时存在，铅块不掉仅体现引力。 【通用解题思路】 看是否发生摩擦 / 压缩 / 气体喷气区分做功、热传递；升温看是能量转移还是转化。 【典例】．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 【变式1】．小明将铁丝快速弯折十余次，铁丝弯折处的温度会升高。如图四个事例中能量转化与之相同的是（　　） A．甲、丙 B．甲、丁 C．乙、丙 D．乙、丁 【变式2】．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 【变式3】．关于下列实验的叙述正确的是（　　） A．图﹣1，抽出玻璃板后观察到的现象能说明气体间可以发生扩散现象 B．图﹣2，将瓶塞弹出时，瓶内气体内能减少 C．图﹣3，两个铅柱没有被重物拉开，说明分子之间没有斥力 D．图﹣4，汽缸内的气体推动活塞向下运动、机械能转化为内能 【变式4】．“神舟十八号”返回舱返回过程中，进入大气层，与大气摩擦形成高温“火球”。下列实例中改变内能的方式与“火球”的形成原理相同的是（　　） A．棉被晒热 B．用燃气烧水 C．鸡蛋放入冷水变凉 D．空气被压缩，温度升高 二．热传递和做功 【核心易错点】 1. 热量词性误用（最高频扣分） 易错：物体含有、具有大量热量；温度高的物体热量多 【正确思路】：热量是过程量，只能说吸收 / 放出；内能、温度是状态量，可以描述物体自身。 2. 热传递条件判断错误 易错：内能大的物体一定传热给内能小的；内能相等不传热 【正确思路】：传热只看温度差，与内能总量无关；高温小内能物体可向低温大内能物体放热。 3. 温度与内能绝对绑定 易错：升温一定吸热；温度不变内能不变；内能增加温度一定上升 【正确思路】：升温可以靠摩擦做功；晶体熔化、液体沸腾恒温吸热，内能增大；内能增加温度可能不变。 4. 能量转化具有可逆性误区 易错：电动机产生的内能可以自动变回电能 【正确思路】：能量转化具有方向性，内能无法自发全部转化为机械能、电能。 5. 认为低温物体无内能 易错：冰山、0℃以下冰块内能为 0 【正确思路】：一切物体任何温度都有内能。 【通用解题思路】 看见 “含有热量” 直接排除；熔化、沸腾是恒温内能增大特例。 【典例】．关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　） A．物体温度升高，一定吸收了热量 B．同一物体温度越高含有的热量越多 C．能量可以从内能少的物体传递到内能多的物体 D．电能使电动机转动，同时产生内能，这些内能又可以自动地转化为电能 【变式1】．下列关于功、内能、热量及能量的转化的描述中正确的是（　　） A．火山具有内能，冰山不具有内能 B．温度高的物体含有的热量比温度低的物体含有的热量多 C．热量总是从内能大的物体传通给内能小的物体 D．做功和热传递改变内能是等效的 【变式2】．关于内能和热传递，下列说法中正确的是（　　） A．热量总是从内能大的物体传给内能小的物体 B．热传递的过程就是能量转化的过程 C．热传递是改变物体内能的唯一方式 D．物体间发生热传递时温度一定不同 【变式3】．关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（　　） A．物体吸收热量，温度一定升高 B．80℃的水一定比30℃的水含有的热量多 C．物体的内能增加，一定是从外界吸收了热量 D．温度相同的物体接触时不发生热传递 三．热机的定义与种类 【核心易错点】 1. 热机定义理解偏差 易错：利用电能、风能、声能驱动的机器属于热机 【正确思路】：热机依靠燃料燃烧释放内能转化机械能；月球电动车用电能，不属于热机。 2. 太空环境设备判断失误 易错：太空可用声呐、风力、热机 【正确思路】：真空无空气，声音无法传播、无风、热机需要工质，仅红外遥感可用。 3. 能量转化顺序记反 易错：热机：内能→化学能→机械能 【正确思路】：燃料燃烧：化学能→内能；做功：内能→机械能。 4. 热机效率理想化 易错：科技发展能实现内能 100% 转化为机械能 【正确思路】：热损耗不可避免，效率永远小于 100%。 5. 升空过程内能变化误判 易错：飞行器升空机械能、内能同步增大 【正确思路】：速度高度变大机械能增加，内能无必然变化。 【通用解题思路】 热机标志：燃料燃烧→内能做功；真空不能传声、无风，排除声呐、风力、普通热机。 【典例】．中国航天把月球载人探测器命名为“揽月”，下列技术适用于宇航员在太空中应用的是（　　） A．声呐定位 B．红外遥感 C．风力发电 D．热机驱动 【变式1】．近年来我国先进装备层出不穷，我们倍感自豪，如图所示装备的动力装置不是使用热机的是（　　） A．玉兔号月球车 B．福建号航母 C．歼20战机 D．长征五号火箭 【变式2】．嫦娥六号2024年5月3日成功发射，6月25日返回器携带月球样品着陆地球。如图，为嫦娥六号发射的场景。下列说法正确的有（　　） A．嫦娥六号用的火箭喷气发动机也是热机的一种 B．嫦娥六号升空的过程是机械能转化为内能的过程 C．随着科技的发展，会实现火箭喷气发动机的内能全部转化为火箭的机械能 D．嫦娥六号卫星舱内携带的月球车等物品，在升空过程中，内能和机械能都增加 【变式3】．热机工作时，能量的转化过程是（　　） A．内能→化学能→机械能 B．化学能→内能→机械能 C．化学能→机械能→内能 D．内能→机械能→化学能 四．内燃机的四个冲程 【核心易错点】 1. 四冲程判断方法混淆 易错：只看活塞运动，忽略气门开闭；排气冲程活塞向下 【正确思路】： 吸气：进气开、排气关、活塞向下； 压缩：双门闭、活塞向上（机械能→内能）； 做功：双门闭、活塞向下（内能→机械能）； 排气：排气开、进气关、活塞向上。 2. 实验对应冲程匹配错误 易错：试管冲塞、面粉爆炸对应压缩冲程；摩擦生热对应做功冲程 【正确思路】：气体膨胀冲出→做功冲程；压缩、摩擦升温→压缩冲程。 3. 一个工作循环参数记混 易错：1 循环活塞往复 1 次，对外做功 2 次；飞轮转 1 圈做功 1 次 【正确思路】：一个循环 4 冲程，活塞往返 2 次，飞轮转 2 圈，只对外做功 1 次。 4. 光发动机、新型动力匹配冲程出错 易错：气压推动活塞为压缩冲程 【正确思路】：内部气体增压推动活塞，内能变机械能，等同于做功冲程。 【通用解题思路】 气门 + 活塞双向判断冲程；膨胀喷气 = 做功，压缩摩擦 = 机械能转内能。 【典例】．光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图，密闭气室中N2O4在光照下会分解，使气室气压增大，推动活塞右移，无光条件下发生逆反应，控制光照即可实现活塞往复运动。活塞右移过程相当于汽油机的（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【变式1】．下列汽油机的四个冲程中，将废气排出气缸的冲程是（　　） A． B． C． D． 【变式2】．如图，加热试管中的水至沸腾。分析橡胶塞被冲出的过程，其能量转化与汽油机的哪个冲程类似（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【变式3】．社团课上同学们正在认真练习轮滑，此时轮滑鞋与地面摩擦温度升高。下列汽油机的四个冲程中能量转化与其相同的是（　　） A．做功冲程 B．压缩冲程 C．吸气冲程 D．排气冲程 【变式4】．在安全教育活动中，老师用图示装置演示面粉爆炸现象。面粉被吹入塑料桶后，遇到火焰爆燃，桶口的硬纸板被迅速弹飞。面粉燃烧释放的内能转化为硬纸板的　 　 ，该过程相当于汽油机工作时的　 　 冲程。 五．汽油机 【核心易错点】 1. 转速换算失误（r/min 转每秒算错） 易错：3000r/min 每秒做功 3000 次；每秒转 50 圈做功 50 次 【正确思路】：飞轮 2 圈做功 1 次；转速 ÷60 得到每秒圈数，再 ÷2 为每秒做功次数。 2. 四缸发动机排量、单缸容积计算错误 易错：总排量直接当作单缸容积；每半周全部气缸同时做功 【正确思路】：多缸总排量 ÷ 缸数 = 单缸容积；四缸交替做功，每半周只有一个气缸做功。 3. W=pV 公式乱用，单位不换算 易错：容积 L 直接代入，不转立方米 【正确思路】：1L=10⁻³m³，统一国际单位计算燃气压强。 4. 气球放气、暖瓶塞跳起能量、温度判断颠倒 易错：气体对外做功温度升高 【正确思路】：气体对外做功，内能减小，温度降低。 【通用解题思路】 飞轮 2 圈做功 1 次；多缸总排量均分；体积计算必须换算立方米。 【典例】．2022年10月7号，在溧阳发生一起交通事故，一名23岁的女网红无证驾驶借来的摩托车在山路快速拐弯时违规越线，迎面撞上另一辆摩托车，因车速过快，佩戴的假头盔质量太差，当场身亡。关于这一事件，下列说法正确的是（　　） A．摩托车加速上坡时，动能转化为重力势能 B．与自行车相比，摩托车的质量和速度往往都更大，发生车祸时也更严重 C．踩刹车减速时，刹车片会发烫，这是通过热传递改变了刹车片的内能 D．摩托车通常配备的二冲程汽油发动机，是一种将机械能转化为内能的装置 【变式1】．下列物理知识中正确的是（　　） A．内能反映了构成物体的大量分子做无规则运动的剧烈程度 B．把两个切开的保险丝紧压在一起可以吊起重物，说明分子间存在斥力 C．热机是通过燃料燃烧获取电能并转化为机械能的装置 D．汽油机有吸气、压缩、燃烧﹣膨胀做功和排气四个冲程 【变式2】．世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意，如：蒸汽机和汽油机，它们工作时，是将燃料燃烧释放的 　 　 转化为 　 　 。如图所示模拟实验中：图甲中是水蒸气驱动叶轮转动，图乙中是上升的热空气驱动叶轮转动，则图 　 　 是汽油机的工作原理图。 【变式3】．如图甲所示，在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电子式火花发生器的放电针管紧紧地塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒中滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后按动电火花发生器的按钮，看到盒盖 　 　 ，在此过程中，酒精燃烧后的燃气的 　 　 能转化为盒盖的机械能。图 　 　 （乙/丙）中汽油机的工作过程与这 一实验过程中能量的转化是一致的。汽油机的一个工作循环活塞往复运动 　 　 次，对外做功 　 　 次。 六．内燃机工作循环的计算 【典例】．如图甲所示是四冲程汽油机某冲程示意图，图乙为空气压缩引火仪，图丙对试管中水加热一段时间后瓶塞“飞出”。关于这三幅图，下列说法正确的是（　　） A．三幅图所示的过程改变气体内能的方式不同 B．三幅图所示的过程气体内能大小的变化情况相同 C．甲图为汽油机的做功冲程，其能量转化与图丙中的能量转化相同 D．若该汽油机每秒可完成10个图甲冲程，则其飞轮转速为1200r/min 【变式1】．图甲中气球在放气时，它喷气的嘴部温度和原来相比 　 　 （选填“变高”、“变低”或“没有变化”），此过程发生的能量转化与图乙中的内燃机在 　 　 （选填“A”或“B”）图所示过程的能量转化是一致的。某四冲程汽油机，飞轮转速为3000r/min，若气缸在做功冲程中每次做功400J，则每秒钟对外做功 　 　 J。 【变式2】．如图所示为生活中常用的热水瓶，注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞会跳起来。这一过程与汽油机的 　 　 冲程也发生同样的能量转化。如果该汽油机每秒钟对外做功20次该汽油机飞轮的转速是 　 　 r/min。 【变式3】．易拉罐的拉环被拉断后很难打开，可拿圆珠笔的笔尾在罐口旁快速摩擦，拉环就可以被“炸开”。如图甲所示，摩擦时是通过 　 　 的方式改变罐内气体的内能；如图乙所示，拉环被“炸开”甲过程中的能量转化与内燃机的 　 　 冲程相似；某单缸四冲程内燃机每秒对外做功20次，则其飞轮转速为 　 　 r/min。 【变式4】．如图为四缸发动机的工作原理图：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功冲程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气冲程。 排量 2.0L 输出功率 120kW 转速 6000r/min （1）发动机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将 　 　 能转化为 　 　 能。 （2）有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。 ①该发动机在1s内做功 　 　 J，单缸排量V＝ 　 　 L。 ②在每个做功冲程里，发动机做功W＝ 　 　 J。 （3）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W＝pV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p＝ 　 　 Pa．（1L＝10﹣3m3） 七．燃料热值的概念 【核心易错点】 1. 热值与质量、燃烧程度绑定 易错：燃料越多热值越大；燃烧越充分热值变大；半瓶燃料热值减半 【正确思路】：热值是燃料固有属性，只由燃料种类决定，与质量、燃烧是否充分无关。 2. 放热多少单一由热值决定 易错：热值大燃烧放热一定多 【正确思路】：放热 Q=mq，由热值、燃料质量共同决定，缺一不可。 3. 食物能量类比混淆 易错：食品千焦标识对应比热容、热量 【正确思路】：单位质量燃料 / 食物释放能量，物理含义等同于热值。 4. 氢燃料优势记错 易错：氢气比热容大适合火箭燃料 【正确思路】：选用氢是因为热值极大。 5. 星球温差判断错误 易错：多水星球昼夜温差大 【正确思路】：水比热容大，温差小；砂石多无液态水，昼夜温差大。 【通用解题思路】 热值只看燃料种类；放热同时看质量与热值。 【典例】．下列说法中错误的是（　　） A．温度为0摄氏度的物体一定有内能 B．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多 C．物体内能增大，可能从外界吸收了热量，也可能外界对物体做了功 D．烈日炎炎的海边，沙子烫脚而海水凉凉的，这是由于水的比热容大于沙石的比热容 【变式1】．下列关于热值的说法中，正确的是（　　） A．2kg煤的热值大于1kg煤的热值 B．2kg煤的热值等于1kg煤的热值 C．2kg煤的热值小于1kg煤的热值 D．2kg煤和1kg煤质量不同，无法比较热值 【变式2】．在跨学科实践活动中，小晋调查“家用燃料的变化与合理使用”时发现，我国近几十年家用燃料由柴草、煤炭发展至天然气。使用天然气作为家用燃料主要是因为天然气的（　　） A．内能较大 B．热值较大 C．密度较小 D．比热容较大 【变式3】．“天问一号”是负责执行我国首次火星探测任务的探测器，由环绕器、着陆巡视器组成。如图甲着陆巡视器与环绕器分离安全着陆火星表面，环绕器在如图乙所示的椭圆轨道运行。 （1）火箭使用液态氢作为燃料，是因为液态氢的　 　 大；关闭发动机，当环绕器从“近火点”向“远火点”运行时，其速度　 　 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； （2）火星地表沙丘、砾石遍布，没有液态水，火星的昼夜温差应该　 　 （选填“较大”或“较小”）。 32．食物也是一种“燃料”，可以为体内细胞组织提供能量。某款饼干净含量90g，所含能量约为“1260kJ/100g”，其中“能量”的含义跟　 　 （选填“热量”或“热值”）相似。若饼干能量全部被5kg，初温为25℃的水吸收，可使水温升高　 　 ℃；若全部能量的10%用于提升重物，则能把　 　 kg的物体竖直提升30m。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），g取10N/kg] 【变式4】．2024年4月19日，两辆以氢为燃料的汽车，实现了从北京到上海1500公里长距离行驶的首次测试。选用氢为燃料是因为氢的 　 　 ；沿海地区比沙漠地区的昼夜温差小，这是因为水的 　 　 。 八．比较不同燃料的热值大小 【核心易错点】 1. 比较燃料热值实验操作错误 易错：燃烧相同时间对比升温；不控制燃料质量相等 【正确思路】：控制燃料质量完全燃尽，对比同种液体升温高低；不能控制时间。 2. 实验测量热值偏小原因遗漏 易错：计算热值和真实值相等；仅考虑烧杯吸热 【正确思路】：燃料不完全燃烧、热量散失空气、容器吸热，测量值永远偏小。 3. 比较比热容、热值两套实验装置混淆 易错：换不同燃料对比比热容；换不同液体对比热值 【正确思路】：比热值：液体相同、燃料不同；比比热容：燃料相同、液体不同。 4. 沸腾液体无法对比热值误区 易错：液体沸腾不能比较燃料放热 【正确思路】：初温相同，即使沸腾也能判断放出热量多少。 5. 单位换算遗漏（g 转 kg） 易错：燃料克数直接代入 Q=mq 【正确思路】：质量统一千克计算。 【通用解题思路】 控制变量区分两套实验；实验测得热值一定小于真实值。 【典例】．“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”实验： （1）实验中需要控制相同的有 　 　 。 A．液体的质量 B．液体的种类 C．燃料的质量 D．燃料的种类 （2）该实验通过比较 　 　 来比较燃料燃烧释放出的热量。 （3）将两试管中注入初温相同的液体，若甲图试管中的液体实验结束前已沸腾，乙图试管中的液体实验结束时未沸腾，则 　 　 （选填“能”或“不能”）说明甲图中燃料的热值更大。 【变式1】．为了比较酒精和碎纸片的热值大小，小明选择了两套完全相同的实验装置如图所示，先将燃烧皿内装了质量相同的酒精和碎纸片，最后比较相同时间内水升高的温度。为正确完成实验，请你解答下列问题： （1）实验装置的组装顺序应该是　 　 （选填“由上到下”或“由下到上”）；此实验是通过比较　 　 的变化，来比较燃料热值的大小； （2）在题干叙述的操作中存在的主要错误是　 　 ，按正确的操作，除了图示装置还需要的一个测量器材是　 　 ； （3）即使按正确方法进行实验后，也只能比较两种燃料热值的大小，而不能计算出准确的热值。这是因为实验中有热损失和　 　 ；如果要减少实验中的热损失，应做出哪些改进措施　 　 。 【变式2】．如图，甲、乙、丙三个实验装置完全相同，烧杯内液体的质量都相同。 （1）在组装图甲中的实验器材时，需要按照　 　 的顺序进行组装。 （2）要比较不同物质的比热容，应选择　 　 两个装置，实验中两个装置相同时间内吸收的热量　 　 （选填“相同”或“不同”）。 （3）比较不同燃料的热值应选择　 　 两个装置进行比较，温度计示数变化大的装置对应燃料的热值　 　 （选填“大”或“小”）。 （4）若图甲烧杯中为500g的水，温度计的示数升高20℃时需完全燃烧10g的酒精，若酒精完全燃烧且放出的热量全部被水吸收，则酒精的热值是　 　 J/kg，通过实验计算出的热值与实际相比　 　 。[已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）] 【变式3】．如图所示，甲、乙、丙三图中的实验装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同。 （1）若比较不同物质吸热升温的特点： ①应选择 　 　 两图的装置进行实验； ②按规范要求，调节烧杯下方铁圈的高度之前，要进行的操作是 　 　 ，实验中两种液体吸收热量的多少可通过 　 　 （填“液体升高的温度”或“加热时间”）比较； ③如丁图所示，若不计热量损失，已知A液体比热容为3.6×103J/（kg•℃），则B液体的比热容为 　 　 J/（kg•℃）。 （2）若比较不同燃料的热值： ①进行实验时，　 　 （填“需要”或“不需要”）记录燃料充分燃烧所用时间； ②实验数据记录如表所示，根据实验测得的燃料1的热值可推算出燃料2的热值是 　 　 J/kg； ③通过实验得到的燃料热值与实际相比偏 　 　 （填“大”或“小”），出现这样情况的主要原因是 　 　 （写出一点）。 燃料 加热前液体温度/℃ 燃料燃尽时液体温度/℃ 燃料的热值/（J•kg﹣1） 燃料1 15 35 2.4×106 燃料2 15 25 九．热机的效率公式与计算 【核心易错点】 1. 有用功判断错误 易错：燃料燃烧总热量是有用功；克服重力为汽车有用功 【正确思路】：汽车匀速牵引力做功为有用功；Q 放 = mq 是总能量。 2. 效率公式分子分母颠倒 易错：η=Q 放 / W 有 【正确思路】：η= 有用机械能 ÷ 燃料完全燃烧放出总热量。 3. 水升温忽略沸点限制 易错：算出 Δt 直接相加，不考虑标准大气压 100℃封顶 【正确思路】：计算末温超过 100℃时，水温最高只能升到 100℃。 4. 混合动力能量拆分错误 易错：内燃机全部输出都用来驱动车辆 【正确思路】：内燃机有效能量分为牵引力做功、蓄电池充电电能两部分。 5. 速度、路程单位混用 易错：km/h 直接代入做功计算，不转 m/s、m 【正确思路】：计算功、功率统一米、秒、瓦国际单位。 【通用解题思路】 先算燃料总放热，再求牵引力有用功；效率 = 有用功 ÷ 总放热；水升温最高 100℃。 【典例】．为纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年，2025年9月3日，我国在天安门广场举行了盛大的阅兵仪式。如图所示是首次亮相的某款无人驾驶战车，在平直的长安街上接受检阅。若战车10min匀速行驶了3km，这个过程中受到的阻力为1200N，发动机总共消耗0.3kg柴油。[已知c水＝4.2×103J/（kg•℃），q柴油＝4×107J/kg，当地大气压为1个标准大气压]求： （1）战车的牵引力在这10min里做的功； （2）这辆战车发动机的热机效率； （3）若发动机所做额外功的20%的能量，全部被初温为10℃、质量为5kg的水吸收，水温可以升高多少℃。 【变式1】．近几年我国汽车业发展迅猛，如图所示是我国自主研制生产的一款环保混合动力汽车。一辆混合动力汽车在测试时平稳行驶了一段路程，共消耗汽油0.5kg。（q汽油＝4.6×107J/kg） （1）求这段测试路程中，汽油完全燃烧放出的热量。 （2）这辆混合动力汽车平稳行驶时，内燃机输出的有效能量包括两部分，既可以牵引汽车向前运动，又可以向蓄电池充电。若在某段测试路程中，汽车行驶了2min，该汽车内燃机的热机效率为40%，内燃机的功率为70kW，求蓄电池增加的电能。（忽略蓄电池和电动机的热损失及其他损失） 【变式2】．春假期间，小明一家从苏州自驾前往扬州瘦西湖旅行。苏州到瘦西湖全程200km，驾车前往需要2.5h。若汽车发动机全程的有用功为2.16×108J，消耗汽油25L。求：（汽油的热值q＝4.5×107J/kg，汽油的密度ρ＝0.8×103kg/m3，水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃）） （1）全程的平均速度； （2）发动机的效率； （3）若汽油完全燃烧放出的热量全部被水吸收，可使质量为5000kg，初温为10℃的水温度升高到多少。 【变式3】．某油电混合动力汽车沿平直公路以72km/h的速度匀速行驶，从A处到B处用时1h，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1000N。设汽油在汽缸内完全燃烧，且热值近似取q＝5×107J/kg。 （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。 2 学科网（北京）股份有限公司 $