第十四章 内能的利用（举一反三·单元复习讲义）物理新教材人教版九年级全一册

该初中物理单元复习讲义通过知识框架与知识归纳系统构建内能利用单元体系，梳理能量转化和守恒、热机、热机效率、简易热机模型4个核心知识点，以概念填空、对比表格呈现热机四冲程、热值计算等重难点，清晰展现知识内在联系。 讲义亮点在于“知识精讲+分层练习”设计，例题结合变式题（如制作简易热机模型跨学科实践题），培养科学思维与科学探究素养，课后作业涵盖选择、实验、计算等题型，助力不同层次学生巩固提升，为教师精准教学提供支持。

第十四章 内能的利用 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（4个知识归纳+4个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 本章围绕热机展开，包含四冲程工作原理、热值与热量计算、热机效率、能量守恒定律。概念多、公式多，考试经常结合计算考查。今天这节复习课，我们构建知识网络，辨析易错概念，强化相关计算训练。 易错题型有哪些？ 知识归纳 【知识点1 能量的转化和守恒】 1.能量的 转化 ：能量形式发生改变（如摩擦生热、燃料燃烧）。 2.能量的 转移 ：能量形式不变，从一个物体转移到另一个物体（如热传递）。 3.能量的转化和转移具有 方向 性。 4.能量守恒定律：能量既不会凭空 产生 ，也不会凭空 消失 ，它只会从一种形式 转化 为其他形式，或者从一个物体 转移 到另一个物体；在转化和转移的过程中，能量的 总量 保持不变。 5.永动机 不能 （能/不能）实现，因为违背了 能量守恒定律 。 【例1】（25-26•九年级上·江苏苏州•期末）关于能量的转化与守恒，下列说法正确的是（    ） A．任何制造永动机的设想，无论看上去多么巧妙，都是一种徒劳 B．空调机既能制热，也能制冷，说明热传递不存在方向性 C．由于自然界的能量是守恒的，所以说能源危机不过是杞人忧天 D．一个单摆来回摆动很多次后总会停下来，说明这个过程的能量不守恒 【答案】A 【详解】A．第一类永动机违背能量守恒定律，第二类永动机违背热力学第二定律，任何制造永动机的设想，无论它看上去多么巧妙，都是一种徒劳，故A正确； B．热传递是有方向性的，热量一定从温度高的物体传向温度低的物体，或从温度高的部分传向温度低的部分，故B错误； C．自然界的能量是守恒的，但是很多能源不能再生和重复利用，如煤、石油和天然气、故过度使用能源会能源危机，故C错误； D．一个单摆来回摆动很多次后总会停下来，是因为需要克服阻力做功，机械能转化为内能，重物才停下来，但不违背能量守恒定律，故D错误。 故选A。 【变式1-1】（25-26•九年级上·辽宁锦州•期末）下图为高超音速导弹从起飞到击中目标的轨迹示意图。如果把大气层边缘看作水面，导弹飞行时就像在水面上“打水漂”，因此它突防能力强，难以拦截。 (1)导弹尾部燃料燃烧，向后喷射高温气体，导弹向前飞，这个过程的能量转化与热机的_________冲程相同； (2)导弹从起飞点到攻击点飞行过程中，机械能_________（选填“守恒”或“不守恒”）。 【答案】(1)做功 (2)不守恒 【详解】（1）热机的做功冲程是将内能转化为机械能。导弹尾部燃料燃烧，向后喷射高温气体，导弹向前飞，这一过程中燃料燃烧释放的内能转化为导弹的机械能，和热机的做功冲程能量转化相同。 （2）导弹从起飞点到攻击点飞行过程中，会受到空气阻力的作用，空气阻力对导弹做功，一部分机械能会转化为内能，所以机械能不守恒。 【变式1-2】（25-26•九年级上·陕西咸阳•期末）“东风快递，使命必达”。如图所示是国庆阅兵式上我国首次亮相的高超音速导弹DF-17，该导弹采用火箭动力助推。DF-17的表面层由耐高温材料制成，可防止弹头飞行过程中因高温而损坏。 (1)助推火箭的发动机是否属于热机？为什么？ (2)弹头飞行过程中温度升高，发生了什么能量转换？ 【答案】(1)见解析 (2)见解析 【详解】（1）热机是指各种利用内能做功的机械‌。火箭发动机工作时它向后高速喷出气体，从而获得前进的动力，燃料在汽缸内部燃烧，燃料的内能转化为机械能，所以属于热机。 （2）DF-17弹头飞行过程中与空气发生摩擦，弹头克服摩擦做功，将机械能转化成内能，导致温度升高。 【知识点2 热机】 1.热机是利用 内能 做功，将内能转化为 机械 能的机器。 2.常见热机分类：蒸汽机、 内燃机 、汽轮机、喷气发动机等。 3.内燃机：燃料在 气缸 内直接燃烧的热机，分为 汽油机 和 柴油机 两类。 4.冲程是指活塞在气缸中从一端运动到 另一端 的过程。 5.内燃机一个完整的工作循环包含四个冲程： 吸气冲程 、 压缩冲程 、 做功冲程 、 排气冲程 。 6.吸气冲程：进气门 打开 ，排气门 关闭 ，活塞向 下 运动，吸入混合气或空气。 7.压缩冲程：进气门、排气门均 关闭 ，活塞向 上 运动， 机械 能转化为 内 能。 8.做功冲程：进气门、排气门均 关闭 ，燃气推动活塞向 下 运动， 内 能转化为 机械 能，是唯一对外做功 的冲程。 9.排气冲程：进气门 关闭 ，排气门 打开 ，活塞向 上 运动，排出废气。 10.内燃机工作规律：一个工作循环，共 4 个冲程，活塞往复 2 次，曲轴转动 2 圈，对外做功 1 次。 11.吸气、压缩、排气三个冲程依靠 飞轮 的惯性完成。 12.汽油机顶部有 火花塞 ，采用 点燃 式点火，吸入的是 汽油和空气的混合物 ；柴油机顶部有 喷油嘴 ，采用 压燃 式点火，吸入的是 空气 ， 柴油 机效率更高。 【例2】（25-26•九年级上·福建宁德•期末）下列热机四冲程中，把内能转化为机械能的冲程是（     ） A B C D 【答案】D 【详解】A．进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，没有发生能量转化，故A不符合题意； B．排气门打开、进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程，没有发生能量转化，故B不符合题意； C．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，故C不符合题意； D．两个气门都关闭，火花塞发出电火花，活塞向下运动，是做功冲程，将燃气的内能转化为活塞的机械能，故D符合题意。 故选D。 【变式2-1】（25-26•九年级上·河北廊坊•期末）关于热机，下列说法错误的是（　　） A．热机工作的本质是将内能转化为机械能 B．增大热机功率可以提高热机效率，功率越大的热机，效率一定越高 C．汽油机的做功冲程中，燃气推动活塞做功，内能转化为机械能 D．热机的效率永远小于1，是因为废气会带走一部分能量，且存在摩擦等损耗 【答案】B 【详解】A．热机的工作原理就是利用燃料燃烧释放的内能，通过做功冲程转化为机械能，所以这个说法正确，故A正确，不符合题意； B．热机功率是单位时间内做的功，效率是有用功与输入总能量的比值，两者没有必然关系。故B错误，符合题意； C．汽油机做功冲程中，高温高压燃气推动活塞向下运动做功，将燃气的内能转化为活塞的机械能，所以这个说法正确。故C正确，不符合题意； D．热机效率永远小于 1，因为废气会带走大量热量，同时机件间存在摩擦、散热等能量损耗，无法将内能全部转化为机械能，故D正确，不符合题意。 故选B。 【变式2-2】（25-26•九年级上·辽宁铁岭•期末）热机的发明及广泛应用，使人类迈进了工业化社会，对人类社会的发展起到了重要作用。 (1)若汽油机的气缸中吸入汽油，则其完全燃烧后放出的热量为________J（汽油热值）；若汽油没有完全燃烧，其热值将________。（选填“变小”、“变大”或“不变”） (2)2025年4月24日，神舟二十号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道。火箭喷出高温燃气获得升空动力的过程与图________所示冲程的能量转化相同；火箭与大气剧烈摩擦使得火箭表面温度急剧升高，这是通过________的方式增大火箭的内能。 【答案】(1) 不变 (2) 丙 做功 【详解】（1）完全燃烧后放出的热量为 热值是燃料本身的固有特性，只和燃料种类有关，与是否完全燃烧无关，因此汽油热值不变。 （2）火箭升空过程中，燃料燃烧的内能转化为火箭的机械能，汽油机做功冲程中也是内能转化为机械能。 由图可知，丙图两个气门均关闭，活塞向下运动，是做功冲程，故为图丙。 火箭与大气摩擦时，克服摩擦做功，将机械能转化为火箭的内能，这是通过做功的方式增大内能。 【知识点3 热机的效率】 1.热值定义： 1kg（或1m³） 某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。符号 q 。 2.固体、液体燃料热值单位： J/kg ；气体燃料热值单位： J/m³ 。 3.燃料完全燃烧放热公式：固、液体 Q=mq ；气体 Q=Vq 。 4.热值是燃料的一种 特性 ，只与 燃料种类 有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧 无关 。 5.热机效率：热机用来 做有用功 的能量与燃料 完全燃烧 放出的能量之比。 6.热机效率公式： η=W有/Q放 。 7.热机效率始终 小于1 ，因为存在能量损失，主要是 废气 带走大部分能量，还有散热、摩擦损耗。 8.提高热机效率的方法： ①让燃料充分燃烧； ②减少机械散热； ③利用废气余热； ④减小机件摩擦。 9.热机效率表示能量的 利用率 ，功率表示做功的 快慢 ，二者无必然联系。 【例3】（25-26•九年级上·北京海淀•期末）关于热机效率，下列说法正确的是（　　） A．一般情况下，柴油机的效率比汽油机的低 B．燃烧相同质量的同种燃料，热机做的有用功越多，热机的效率越高 C．热机的效率越高，说明做功越快 D．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的 【答案】B 【详解】A．柴油机的压缩程度比汽油机的高，燃料燃烧更充分，热机效率更高，故A错误； B．根据热机效率公式，在燃料完全燃烧放出的热量一定的情况下，做的有用功越多，热机的效率越高。故B正确； C．热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，与功率无关，故C错误； D．根据内燃机的能量流向，热机损失的能量中，废气带走的能量较多，故D错误。 故选B。 【变式3-1】（25-26•九年级上·山东济南•期末）随着人们的生活水平不断提高，汽车已进入千家万户，内燃机工作时用于给气缸冷却的冷却剂温度会升高，内能会增大，这是利用___________方式改变了冷却剂的内能。如图所示，是该内燃机的能量流向图表，请根据该图表中给出的信息，计算该内燃机的效率为___________。 【答案】 热传递 28% 【详解】[1]燃油汽车工作时，冷却剂吸收热量，温度升高、内能增大，这是利用热传递的方式改变了冷却剂的内能。 [2]由图可知，内燃机的效率 【变式3-2】（25-26•九年级上·黑龙江伊春•期末）如图所示，手扶拖拉机刚启动时排气管处冒黑烟，这是因为拖拉机中热机内的柴油没有完全燃烧，此时柴油比热容________（选填“变大”、“变小”或“不变”），拖拉机中热机的效率较________（选填“高”或“低”）。 【答案】 不变 低 【详解】[1]比热容是物质的一种特性，与物质种类和物质状态有关，所以柴油不能完全燃烧时，柴油的比热容不变。 [2]当拖拉机内柴油燃烧不充分时，对外做的有用功较少，与完全燃烧放出的热量的比值变小，故拖拉机中热机的效率较低。 【知识点4 制作简易热机模型】 1.能量转化全过程： 化学能 → 内能 → 机械能 。 2.主要器材：易拉罐、笔管、清水、酒精灯、铁架台、叶轮。 3.实验原理：加热水产生水蒸气，高压蒸汽对外做功，带动叶轮转动。 4.实验现象：水沸腾喷出水蒸气，叶轮持续转动。 5.高频考点 ①蒸汽做功对应汽油机 做功冲程 ； ②气体对外做功，内能 减小 ，温度 降低 。 6.实验结论：内能可以对外做功，转化为机械能。 7.常见故障：装置漏气、喷口堵塞、水量不当、摩擦过大、热源不足。 8.改进方法：密封接口、疏通喷口、减小摩擦、控制水量。 9.安全要点：禁止完全密闭、蒸汽口避开人脸、防止烫伤、冷却后再拆卸。 【例4】（25-26•九年级上·重庆渝中•期末）新趋势跨学科实践 在制作简易热机模型的跨学科实践活动中，小红展示了自己制作的热机模型（如下图所示）。下列分析正确的是（     ） A．小风扇的扇叶转动的过程中机械能一定守恒 B．燃料燃烧不充分时，燃料的热值会变小 C．扇叶转动过程中的能量转化与热机的压缩冲程相同 D．给易拉罐中的水加热时，是通过热传递的方式改变水的内能的 【答案】D 【详解】A．小风扇转动过程中，需要克服空气阻力做功，部分机械能会转化为内能，机械能减少，机械能不守恒，故A错误； B．热值是燃料本身的固有属性，只与燃料的种类有关，与燃烧是否充分无关，故B错误； C．该模型中扇叶转动是水蒸气的内能转化为扇叶的机械能；热机压缩冲程是将机械能转化为内能，二者能量转化不同，故C错误； D．加热过程中，热量从热源转移到水中，是通过热传递的方式改变水的内能，故D正确。 故选D。 【变式4-1】（25-26•九年级上·安徽蚌埠•期末）如图为小明制作的“蒸汽轮机”模型。当用酒精灯加热装有水的易拉罐时，产生的水蒸气推动风车转动，则此热机模型的工作物质是______。 【答案】水蒸气 【详解】【小题1】由题可知，在小明制作的“蒸汽轮机”模型中，是利用酒精灯加热装有水的易拉罐，水受热后汽化产生水蒸气。水蒸气具有较高的内能，当它从易拉罐中喷出时，推动风车转动，将内能转化为机械能。在这个过程中，水蒸气是实现能量转化的媒介，即热机中的“工作物质”。 【变式4-2】（25-26•九年级上·四川成都•期末）如图甲所示，物理兴趣小组制作了一个简易热机装置。在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热，水沸腾后从管口喷出蒸汽使风车转动，此过程发生的能量转化是蒸汽的___________能转化为风车的机械能，与图乙中的内燃机在___________（选填“A”或“B”）图所示冲程的能量转化是一致的。 【答案】 内 A 【详解】[1]蒸汽喷出后，对外做功，蒸汽的内能转化为风车的机械能。 [2]乙图中A为热机的做功冲程，将内能转化为机械能；B为压缩冲程，将机械能转化为内能，所以图甲中风车转动过程中能量转化与图乙中的内燃机在A图所示冲程的能量转化是一致的。 模块三 课后作业 一、单选题(共6题) 1.（25-26•九年级下·广东惠州•期末）下列关于能量的转化和守恒的说法中错误的是（　　） A．“钻木取火”是通过做功的方式改变内能 B．发电机发电时，将机械能转化为电能 C．“既要马儿跑，又要马儿不吃草”违背了能量守恒定律 D．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生 【答案】D 【详解】A．“钻木取火”是通过克服摩擦做功的方式改变内能的，故A正确，不符合题意； B．发电机是将机械能转化为电能，故B正确，不符合题意； C．马在奔跑中是要消耗能量的；故“既要马儿跑，又让马儿不吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的，故C正确，不符合题意； D．能量是不能凭空产生的，此说法违背了能量守恒定律，故D错误，符合题意。 故选D。 2.（25-26•九年级下·福建厦门•期末）关于“内燃机”，下列说法中正确的是（     ） A．做功冲程的能量转化是机械能转化为内能 B．改进技术，可以使柴油机的效率非常接近100% C．用水循环来降低热机的温度，主要是利用水蒸发时吸热的特性 D．汽油机吸入的是空气和汽油蒸气的混合物，柴油机吸入的只是空气 【答案】D 【详解】A．做功冲程的能量转化是内能转化为机械能，故A错误； B．柴油机工作时存在废气带热、部件散热、克服摩擦做功等能量损耗，效率必然小于100%，柴油机的效率大约为30%~45%，不可能接近100%，故B错误； C．用水循环降温是利用水的比热容大的特性，和其他物质相比，相同质量的水升高相同温度可吸收更多热量，故C错误； D．汽油机和柴油机吸入汽缸的物质不同，汽油机吸气冲程吸入空气和汽油蒸气的混合物，柴油机吸气冲程仅吸入空气，故D正确。 故选D。 3.（25-26•九年级下·山西晋中•期末）蒸汽弹射器是一种飞机弹射器。有人提出将航母蒸汽轮机的蒸汽连动到弹射器上，进而发明了航母用的蒸汽弹射器，如图为其简化示意图，该蒸汽弹射器能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度。下列说法正确的是（　　） A．气缸内的蒸汽推动活塞时，蒸汽的内能增大 B．蒸汽弹射器工作时与热机的压缩冲程能量转化相似 C．舰载机水平加速过程中蒸汽的内能将全部转化为舰载机的机械能 D．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 【答案】D 【详解】A．汽缸内的蒸汽推动活塞做功，则蒸汽的内能减少，故A错误； B．蒸汽弹射装置工作时，将蒸汽的内能转化为活塞的机械能，热机的做功冲程实现了内能转化为机械能，故B错误； C．舰载机水平加速过程中，蒸汽做功，将其内能转化为舰载机的机械能，但存在热量的散失及克服摩擦做功，有能量损失，故C错误； D．汽缸内的蒸汽体积膨胀，推动活塞拉动牵引索，对舰载机施加拉力，使舰载机获得牵引力，故D正确。 故选D。 4.（25-26•九年级下·江苏南京•期末）如图所示是汽油机工作时的四个冲程，其中说法正确的是（　　） A．按一个工作循环其正确排列顺序是：丙丁乙甲 B．乙冲程中的能量转换过程为机械能转换为内能 C．使用热值更高的燃料可使热机的工作效率达到100% D．丁冲程中的能量转换过程为内能转换为机械能 【答案】A 【详解】如图甲所示，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程；如图乙所示，两个气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为做功冲程；如图丙所示，进气门打开，活塞向下运动，为吸气冲程；如图丁所示，两个气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程。 A．一个工作循环正确排列顺序是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，即丙丁乙甲，故A正确； B．乙冲程是做功冲程，内能转化为机械能，故B错误； C．热机在工作过程中，不可避免地存在能量损耗，热机效率也不可能达到100%，故C错误； D．丁冲程是压缩冲程，机械能转换为内能，故D错误。 故选A。 5.（25-26•九年级下·湖北黄石•期末）如图是某同学制作的简易热机模型，水蒸气喷出驱动风车转动的过程，与四冲程汽油机的哪一个冲程的能量转化相似？（   ） A．吸气 B．压缩 C．做功 D．排气 【答案】C 【详解】在这个简易热机模型中，水蒸气喷出驱动风车转动，是将水蒸气的内能转化为风车的机械能，与汽油机的做功冲程相似。 故选 C。 6.（25-26•九年级上·福建南平·期末）为了缓解能源紧缺问题，提高热机的效率尤为重要。下列有关热机效率说法正确的是（       ） A．使用润滑剂减小摩擦可以提高热机效率 B．使用的燃料热值越高，热机效率越高 C．若实现零碳排放，热机效率可达到100% D．柴油机的效率一般低于汽油机的效率 【答案】A 【详解】A．使用润滑剂减小摩擦，能减少克服摩擦所做的额外功，即减少了能量损失。在燃料完全燃烧放出总热量不变的情况下，有用功会增加，根据效率公式可知，热机效率会提高，故A正确； B．燃料的热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与热机效率无关。热机效率取决于有用功和燃料完全燃烧放出的能量之比，热值高只是燃料完全燃烧放出的能量多，但如果额外功也很大，效率不一定高，故B错误； C．热机在工作过程中，必然会有能量损失，所以热机效率不可能达到，即使实现零碳排放，也无法消除其他能量损失，故C错误； D．柴油机的压缩比比汽油机高，燃烧更充分，所以柴油机的效率一般高于汽油机的效率，故D错误。 故选A。 二、多项选择题(共2题) 7.（25-26•九年级下·贵州毕节•期末）小叶看见面点师傅将面拉成长条，放入滚烫的油中就炸出了香脆可口的油条，于是很想了解油的吸热能力。在老师指导下，他用酒精灯分别加热质量为50g、初温为20℃的油和水，记录的相关数据如下表所示。若单位时间内油吸收的热量与水吸收的热量相等，酒精的热值为3×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）。下列说法正确的是（     ） 物质种类 加热时间（min） 消耗酒精（g） 末温（℃） 油 2 1 88 水 2 1 50 A．油的吸热能力与其吸收的热量多少无关 B．油的末温比水的高，所以吸热能力更强 C．他使用的酒精灯的加热效率为40% D．2min内油吸收的热量为6.3×103J 【答案】AD 【详解】A. 比热容是物质的特性，与吸收热量的多少无关，故A正确； B. 油和水的质量、吸收热量和初温分别相同的情况下，温度升高越多，吸热能力越弱，油升高的温度更多，吸热能力更弱，故B错误； C. 酒精完全燃烧放出的热量 水吸收的热量 酒精灯的加热效率，故C错误； D. 单位时间油和水吸热相等，加热时间相同，故，故D正确。 故选AD。 8.（25-26•九年级下·福建宁德•期末）图为某小组制作的一个简易热机模型。将瓶盖去掉，先向其中喷入适量雾状酒精，然后用纸杯盖住瓶口。按下点火器的按钮后，观察到纸杯向上飞起。下列说法正确的是（    ） A．能闻到酒精的气味说明分子是运动的 B．实验中喷入雾状酒精，目的是增大与氧气的接触面积，使其完全燃烧，增大酒精的热值 C．纸杯飞起时，瓶口会出现白雾，说明瓶内气体的内能减少，温度降低 D．燃气推动纸杯飞出的过程相当于内燃机的做功冲程 【答案】ACD 【详解】A．能闻到酒精的气味，这是扩散现象，说明酒精分子在永不停息地做无规则运动，故A正确； B．热值是物质的固有属性，只与燃料的种类有关（如酒精的热值固定），与燃烧是否充分、燃料的形态无关，故B错误； C．气体对纸杯做功，纸杯飞出，瓶内气体内能减小，温度降低，瓶口的白雾是空气中的水蒸气遇冷液化形成的小水滴，故C正确； D．燃气推动纸杯飞出去，将内能转化为机械能，而内燃机的做功冲程也将内能转化机械能，因此燃气推动纸杯飞出的过程相当于内燃机的做功冲程，故D正确。 故选ACD。 三、填空题(共6题) 9.（25-26•九年级下·湖北荆州•期末）2025年2月28日，我国自主研制的大型水陆两栖飞机AG600“鲲龙”（如图）完成全部取证试飞科目。“鲲龙”上天是超级洒水车，在火场上空某高度匀速飞行洒水时动能______（选填“变大”“变小”或“不变”）；“鲲龙”入海秒变救护船，其动力系统遵循热机的基本原理，将______能转化为机械能，为救援任务提供动力。 【答案】 变小 内 【详解】[1]在火场上空某高度匀速飞行洒水时，“鲲龙”的质量变小，速度不变。所以动能会变小。 [2]热机是利用内能来做功的机器，工作过程中将燃料燃烧得到的内能转化为机械能。“鲲龙”入海秒变救护船，其动力系统遵循热机的基本原理，所以工作时是将内能转化为机械能，为救援任务提供动力。 10.（25-26•九年级下·辽宁本溪•期末）新型汽车的热机采用低惯量双涡轮单涡管及电子控制技术，在相同条件下，与普通汽车相比，动力更强劲，汽车在______冲程排出废气；排放的尾气中“汽油味”也明显降低，提高了效率，其中损失的能量最多的是______。 【答案】 排气 废气 【详解】[1]汽车的四个冲程中，汽车在排气冲程排出废气。 [2]在热机的各种能量损失中，废气损失的能量最多，废气带走的能量占据了热机能量损失的主要部分‌，故损失的能量最多的是废气。 11.（25-26•九年级下·河南周口•期末）有甲、乙、丙三个物体，其中甲、乙两物体的质量都为1 kg，丙物体质量为2 kg，三个物体温度都升高1℃时，吸收的热量如图所示，甲的比热容________（填“大于”“小于”或“等于”）乙的比热容。秋收之后，为了减少大气污染，可对秸秆进行回收加工制成秸秆煤，完全燃烧1 kg秸秆煤放出的热量若完全被丙吸收，可使________kg丙温度升高21℃。（已知秸秆煤热值为） 【答案】 大于 1000 【详解】从图中可知甲吸收的热量（3000J）大于乙吸收的热量（2000J），根据比热容公式可得，在质量和温度变化量相同时，吸收的热量越多，比热容越大，因此甲的比热容大于乙的比热容； 1kg秸秆煤完全燃烧放出的总热量 丙的比热容 燃烧1kg秸秆煤放出的热量完全被丙吸收,所以 所以能让温度升高21℃的丙的总质量 12.（25-26•九年级下·江苏宿迁•期末）如图是一台飞轮转速为3000r/min的四冲程汽油机，图示为______冲程，平均每______s发生一次该冲程。若该汽油机的热机效率为25%，则完全燃烧8.4kg汽油可对外做功______J。（汽油的热值） 【答案】 压缩 0.04 【详解】从图中可以看到，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，这是压缩冲程。飞轮转速，四冲程汽油机每完成一个工作循环，飞轮转2圈，对外做功一次，因此每个冲程在每个工作循环中出现一次，周期为，故平均每0.04s发生一次该冲程。 完全燃烧8.4kg汽油放出的热量 对外做功 13.（25-26•九年级下·江苏徐州•期末）如图所示是发动机采用循环流动的水进行了冷却，这是利用水的___________较大的特性，发动机工作时，利用燃气的内能获得___________能，这一转换是在做功冲程中实现的。若水箱中装有10kg的水，水温上升10℃，水吸收的热量为___________。[] 【答案】 比热容 机械 4.2×105 【详解】[1]汽车发动机工作过程中，不可避免地产生很多热量，这些热量如不及时带走会影响机器的正常工作，在质量和升高的温度相同时，与其它液体比较，水的比热容较大，所以吸收的热量最多，冷却效果最好。 [2]在四冲程内燃机的工作过程中，做功冲程中将燃料燃烧产生的内能转化为机械能，为热机工作提供动力。 [3]水吸收的热量 Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×10℃=4.2×105J 14.（25-26•九年级下·吉林松原•期末）《三国演义》有“青梅煮酒”的典故。 (1)煮酒是利用________的方式增大酒的内能；酒香四溢，说明分子在永不停息地________。 (2)若使质量1.8kg、初温20℃的酒升高到40℃，共消耗100g的干木柴，则干木柴完全燃烧放出的热量为________J，煮酒的热效率为________。[，] 【答案】(1) 热传递 做无规则运动 (2) 10.2% 【详解】（1）[1]煮酒是通过给酒加热使其温度升高，内能增加，属于利用热传递的方式改变内能。 [2]酒香四溢是酒香扩散，说明分子永不停息地做无规则运动 （2）[1]干木柴完全燃烧放出的热量为 [2]酒吸收的热量 则煮酒的效率 四、简答题(共2题) 15.（25-26•九年级下·福建宁德•期末）根据某市中心城区燃放烟花爆竹管理条例规定，在中心城区限制燃放烟花爆竹区域内，允许燃放烟花爆竹的时间为农历除夕12时至正月初一24时、正月十五12时至次日凌晨1时；除上述时间外，其他时间禁止燃放烟花爆竹。在允许时段燃放烟花时，烟花内部的发射火药燃烧，产生高温高压的气体将“礼花弹”推上天空。请回答以下问题： (1)烟花内部的火药燃烧时，火药的热值________；（选填“变大”“变小”或“不变”） (2)请你任意列举两条在规定时段外禁止燃放烟花爆竹的意义。 【答案】(1)不变 (2)可以减少空气污染、噪声污染；减少火灾事故发生；减少人身伤害；减少资源浪费；减少环卫工人负担。 【详解】（1）热值是燃料本身的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧情况等均无关，所以烟花内部的火药燃烧时，火药的热值不变。 （2）在规定时段外禁止燃放烟花爆竹，可以减少空气污染、噪声污染；减少火灾事故发生；减少人身伤害；减少资源浪费；减少环卫工人负担。 16.（25-26•九年级下·福建宁德•期末）如图是利用扇形统计图表示两台不同型号内燃机工作过程中各部分能量的占比情况，若内燃机燃烧相同燃料，请从图中的数据判断哪台内燃机的热机效率高，并写出两条能提高内燃机热机效率的措施。 【答案】由图可知，甲内燃机对外做功的能量占比为30%，乙内燃机对外做功的能量占比为43%，即甲内燃机的热机效率为30%，乙内燃机的热机效率为43%，所以乙内燃机的热机效率高；由图可知，克服摩擦、燃料不完全燃烧、散热、尾气都是造成能量损失的重要原因，所以要提高内燃机热机效率，可以采取的措施有：尽量使燃料完全燃烧、重复利用尾气携带的热量、减小机械摩擦。 【详解】略。 五、实验题(共2题) 17.（25-26•九年级下·广东广州•期末）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同。 (1)比较不同燃料的热值，应选择________两图进行实验，实验中应控制两装置燃料________（选填“尽量完全燃烧完”或“燃烧相同时间”），通过比较________（选填“温度计上升的示数”或“加热时间的长短”）来确定燃料热值的大小； (2)比较不同物质的比热容，应选择________两图进行实验，不同物质吸热多少是通过________（选填“温度计上升的示数”或“加热时间的长短”）来反映的。 (3)若甲图烧杯中为500g的水，10g酒精完全燃烧，温度计示数升高了20℃，已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），此过程中水的内能增加了_______J，利用该实验计算得到的酒精热值_________（选填“偏大”或“偏小”），分析原因___________。 【答案】(1) 甲、乙 尽量完全燃烧完 温度计上升的示数 (2) 甲、丙 加热时间的长短 (3) 偏小 因为实验中酒精燃烧放出的热量没有完全被液体吸收，会有一部分热量散失到空气中 【详解】（1）根据控制变量法可知，比较不同燃料的热值，应改变燃料的种类，控制其他物理量不变，由于热值是单位质量燃料完全燃烧放出的热量，因此两个质量相同的燃料都需要尽量完全燃烧完，燃料燃烧放出热量的多少不易观察，是通过加热相同的液体，观察液体升高的温度来呈现，由此可知，比较不同燃料的热值，应选用甲、乙两图进行实验，实验中应控制两装置燃料尽量完全燃烧完，通过观察温度计上升的示数来比较不同燃料热值的大小。 （2）为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间的长短，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲和丙两图进行实验。 （3）[1]水吸收的热量 [2]实验过程中认为酒精完全燃烧且放出的热量全部被水吸收，即 根据计算出酒精的热值；因为加热时有热量的散失以及燃料不完全燃烧，水吸收的热量比酒精完全燃烧释放的热量少，所以会使得测量的热值偏小。 18.（25-26•九年级下·江西赣州•期末）【问题】做功与物体内能的变化存在怎样的关系？ 【证据】利用气压式喷雾器、数字式温度计、小叶轮等进行实验： （1）用温度计测出气压式喷雾器内气体的温度，如图甲所示。 （2）关闭喷嘴处的阀门，接着用手按压活塞快速打气，并用温度计测出喷雾器内气体的温度，如图乙所示。 （3）打开喷嘴处的阀门，迅速放出喷雾器内一部分气体，并用温度计测出喷雾器内气体的温度，如图丙所示。 【解释】 (1)该实验通过________的变化来反映气体内能的变化，这里应用了________法。 (2)打开喷嘴处的阀门，迅速放出喷雾器内一部分气体时，喷雾器前的小叶轮转动，此时气体的内能转化为小叶轮的________能。（不考虑摩擦） (3)比较________两图可知，外界对气体做功，气体的内能增大。 (4)比较乙、丙两图可知，气体对外界做功，气体的内能________。 【交流】 创新实践小组受到上述实验的启发组装了一个汽轮机模型，如图所示。实验时，向烧瓶内注入适量水，用酒精灯将水加热至沸腾，当水蒸气从导管口喷出时，也能推动小叶轮转动。 (5)同学们在实验过程中发现，加热一段时间后叶轮才开始转动，这是因为________。 (6)实验过程中发现叶轮转动得很慢。同学们交流后认为，这是蒸汽喷射力不足造成的。以下两种解决方案中你认为可行的是________。 A．更换一个更细的喷嘴 B．降低小叶轮的高度，使喷嘴对准叶轮的中心 【答案】(1) 温度计示数 转换 (2)机械 (3)甲、乙 (4)减小 (5)加热时间不足，无法产生足够的水蒸气 (6)A 【详解】（1）[1][2]物体的内能与温度有关，当物体的温度变化时，其内能变化，故可以通过温度计示数的变化来间接反映物体内能的变化，这种方法叫做转换法。 （2）打开阀门迅速放出喷雾器内一部分气体时，气体冲击小叶轮转动，对外做功，将气体的内能转化为小叶轮的机械能。 （3）比较甲、乙两图可知，关闭喷嘴处的阀门，用手按压活塞快速打气，压缩内部气体做功，将机械能转化为气体的内能，故气体的温度升高，内能增大。 （4）比较乙、丙两图可知，当打开阀门，喷雾器内气体推动小叶轮转动，对小叶轮做功，将气体的内能转化为叶轮的机械能，喷雾器内气体的温度降低，内能减小，故可知：对外界做功，气体的内能减小。 （5）水的温度达到沸点且持续吸热才能沸腾产生大量的水蒸气，当产生的水蒸气足够多时，喷出的压力足够大时才能推动叶轮转动。加热一段时间后叶轮才开始转动，原因是加热时间不足，无法产生足够的水蒸气来推动叶轮转动。 （6）A．更换一个更细的喷嘴，可以增大蒸汽喷出的速度，能增大蒸汽喷射力度，故A符合题意； B．降低叶轮高度，使喷嘴对准叶轮的中心，此时蒸汽推力的力臂很小，叶轮不易转动，故B不符合题意。 故选A。 六、计算题(共2题) 19.（25-26•九年级下·黑龙江齐齐哈尔•期末）小明在学习完《内能的利用》知识后想粗略测一下自己家的燃气灶的效率，于是他找来爸爸帮忙。在一次用燃气灶烧水时，使10kg的水从20℃升高到70℃。爸爸通过计算告诉他燃烧了100g的煤气，已知水的比热容为4.2×103J/(kg℃)，煤气的热值为4.2×107J/kg。求： (1)100g煤气完全燃烧放出的热量是多少？ (2)水吸收的热量是多少？ (3)燃气灶烧水的效率是多少？ 【答案】(1)4.2×106J；(2)2.1×106J；(3)50% 【详解】(1)由燃料的热值公式可知，100g煤气完全燃烧放出的热量为 Q放=mq=0.1kg×4.2×107J/kg=4.2×106J (2)由吸热公式可知，水吸收的热量为 Q吸=c水m水(t-t0)= 4.2×103J/(kg℃)×10kg×(70℃-20℃)=2.1×106J (3)燃气灶烧水的效率为 答：(1)100g煤气完全燃烧放出的热量是4.2×106J； (2)水吸收的热量是2.1×106J； (3)燃气灶烧水的效率是50%。 20.（25-26•九年级下·安徽濠州•期末）“运-20”是我国自主研发的大型运输机，它的发动机是一种热机，通过航空煤油在燃烧室中燃烧，从喷口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力。若“运-20”在某次航行时，受到的阻力恒为 1.4×105N，沿水平方向匀速直线航行了 1.8×105m，需要燃烧航空煤油 2000kg，已知航空煤油的热值为 q＝4.2×107J/kg，水的比热容c水=4.2×103J/(kg℃) 。在这一次航行中，求： （1）这些航空煤油完全燃烧最多能将多少千克初温为 20℃的水温度升高 50℃？（不考虑能量损失） （2）运输机发动机的热机效率。 【答案】（1）4×105；（2）30% 【详解】解：（1）不考虑能量损失，有 Q吸=Q放=mq=2000kg×4.2×107J/kg=8.4×1010J 根据公式Q吸=cmΔt可知，水的质量 （2）运输机沿水平方向匀速直线航行，受到的推力等于阻力，即推力 F=f=1.4×105N 则推力做的功 W=Fs=1.4×105N×1.8×105m=2.52×1010J 运输机发动机的机械效率为 答：（1）这些航空煤油完全燃烧最多能将4×105千克初温为 20℃的水温度升高 50℃； （2）运输机发动机的热机效率为30%。 七、阅读题(共1题) 21.（25-26•九年级下·广东深圳•期末）阅读短文,回答问题 空气动力是指空气与物体做相对运动时作用在物体上的力,简称气动力.当我们快速地松开鼓起来的气球时,气球会“嗖”的一下飞出去了,这时气球获得了气动力.我们再观察一个实验:如图甲所示,将一个针管的活塞推到底端,并通过一个胶管与一个吹了气的气球相连.用力挤压气球,发现活塞被顶起.这个实验说明空气作为动力对活塞做了功. 被压缩的气体压强变大,能对外做功.那么在生活中是否能将空气作为一种“能源”,变成一种推进物体前进的动力呢?经过长时间探索,人们已经成功制造出多种使用压缩空气为动力,推动叶片或者活塞运动的发动机,即叶片式、活塞式空气发动机. 图乙是某新型的以空气发动机为动力的汽车.它共有4个压缩空气汽缸,总容量为90L,可储存标准大气压下90m3的空气,其设计最高速度可达154km/h,平均每加一次气能行驶200km或10h.压缩空气动力汽车的充气方式有两种:一是使用车辆自带的空气压缩机,使用家庭电路作为电源,就可在4个小时内完成充气;二是到指定的加气站,可在短短3分钟内完成充气.由于空气发动机不直接使用燃料,因而具有体积小、结构简单、维修成本低、操控方便、“零”排放的优点.即使因为技术不成熟导致某些缺点,在科学界引起不小的争议,但这项技术仍然具有广阔的发展空间. 据上述材料,回答下列问题:     （1）压缩空气动力汽车与汽油机汽车相比优点是________ (说出一点即可)     （2）汽油机是利用内能做功的,图丙所示是四冲程汽油机的_______冲程. A．吸气冲程    B．压缩冲程       C． 做功冲程     D．排气冲程 （3）分析上文,下面说法正确的是________ (正确的选项多于一个). A．松开鼓起来的气球时,气球飞出去,这是因为物体间力的作用是相互的 B．空气动力汽车工作时将内能转化为机械能 C．以空气发动机为动力的汽车,靠汽缸内空气燃烧产生能量 D．空气动力汽车工作时不会有能量的损失     （4）资料表明,空气发动机排出的尾气温度低于周围空气的温度,对于产生此现象的原因,请你提出一条合理的解释________． 【答案】 不直接使用燃料（体积小、结构简单、维修成本低等） 内 C AB 气体对外做功，内能减小，温度降低 【详解】（1）由材料内容的介绍可知，压缩空气动力汽车与汽油机相比的优点主要有：不直接使用燃料、体积小、结构简单、维修成本低等； （2）热机的原理是利用燃烧产生的高温燃气推动活塞做功，从而把内能转化为机械能，由图丙可知，进气门、排气门关闭，活塞下行，所以是做功冲程，故C正确； （3）A、松开鼓起来的气球时，气球飞出去，这是因为气球向外喷气时，自身也获得一个反作用力，因此说明物体间力的作用是相互的，故A正确；空气动力汽车工作时压缩的气体对外做或，将内能转化为机械能，故B正确；以空气发动机为动力的汽车，靠汽缸内空气膨胀对外做功，而不是燃烧产生能量，故C错误；空气动力汽车工作时能量会有一定的损失，因此能量不可能完全被利用，故D错误，故选AB； （4）空气发动机排出的尾气温度低于周围空气的温度，这主要是因为气体对外做功，内能减小，温度降低． 第 9 页 共 24 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十四章 内能的利用 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（4个知识归纳+4个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 本章围绕热机展开，包含四冲程工作原理、热值与热量计算、热机效率、能量守恒定律。概念多、公式多，考试经常结合计算考查。今天这节复习课，我们构建知识网络，辨析易错概念，强化相关计算训练。 易错题型有哪些？ 知识归纳 【知识点1 能量的转化和守恒】 1.能量的 ：能量形式发生改变（如摩擦生热、燃料燃烧）。 2.能量的 ：能量形式不变，从一个物体转移到另一个物体（如热传递）。 3.能量的转化和转移具有 性。 4.能量守恒定律：能量既不会凭空 ，也不会凭空 ，它只会从一种形式 为其他形式，或者从一个物体 到另一个物体；在转化和转移的过程中，能量的 保持不变。 5.永动机 （能/不能）实现，因为违背了 。 【例1】（25-26•九年级上·江苏苏州•期末）关于能量的转化与守恒，下列说法正确的是（    ） A．任何制造永动机的设想，无论看上去多么巧妙，都是一种徒劳 B．空调机既能制热，也能制冷，说明热传递不存在方向性 C．由于自然界的能量是守恒的，所以说能源危机不过是杞人忧天 D．一个单摆来回摆动很多次后总会停下来，说明这个过程的能量不守恒 【变式1-1】（25-26•九年级上·辽宁锦州•期末）下图为高超音速导弹从起飞到击中目标的轨迹示意图。如果把大气层边缘看作水面，导弹飞行时就像在水面上“打水漂”，因此它突防能力强，难以拦截。 【变式1-2】（25-26•九年级上·陕西咸阳•期末）“东风快递，使命必达”。如图所示是国庆阅兵式上我国首次亮相的高超音速导弹DF-17，该导弹采用火箭动力助推。DF-17的表面层由耐高温材料制成，可防止弹头飞行过程中因高温而损坏。 (1)助推火箭的发动机是否属于热机？为什么？ (2)弹头飞行过程中温度升高，发生了什么能量转换？ 【知识点2 热机】 1.热机是利用 做功，将内能转化为 能的机器。 2.常见热机分类：蒸汽机、 、汽轮机、喷气发动机等。 3.内燃机：燃料在 内直接燃烧的热机，分为 和 两类。 4.冲程是指活塞在气缸中从一端运动到 的过程。 5.内燃机一个完整的工作循环包含四个冲程： 、 、 、 。 6.吸气冲程：进气门 ，排气门 ，活塞向 运动，吸入混合气或空气。 7.压缩冲程：进气门、排气门均 ，活塞向 运动， 能转化为 能。 8.做功冲程：进气门、排气门均 ，燃气推动活塞向 运动， 能转化为 能，是唯一 对外的冲程。 9.排气冲程：进气门 ，排气门 ，活塞向 运动，排出废气。 10.内燃机工作规律：一个工作循环，共 个冲程，活塞往复 次，曲轴转动 圈，对外做功 次。 11.吸气、压缩、排气三个冲程依靠 的惯性完成。 12.汽油机顶部有 ，采用 式点火，吸入的是 ；柴油机顶部有 ，采用 式点火，吸入的是 ， 机效率更高。 【例2】（25-26•九年级上·福建宁德•期末）下列热机四冲程中，把内能转化为机械能的冲程是（     ） A B C D 【变式2-1】（25-26•九年级上·河北廊坊•期末）关于热机，下列说法错误的是（　　） A．热机工作的本质是将内能转化为机械能 B．增大热机功率可以提高热机效率，功率越大的热机，效率一定越高 C．汽油机的做功冲程中，燃气推动活塞做功，内能转化为机械能 D．热机的效率永远小于1，是因为废气会带走一部分能量，且存在摩擦等损耗 【变式2-2】（25-26•九年级上·辽宁铁岭•期末）热机的发明及广泛应用，使人类迈进了工业化社会，对人类社会的发展起到了重要作用。 (1)若汽油机的气缸中吸入汽油，则其完全燃烧后放出的热量为________J（汽油热值）；若汽油没有完全燃烧，其热值将________。（选填“变小”、“变大”或“不变”） (2)2025年4月24日，神舟二十号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道。火箭喷出高温燃气获得升空动力的过程与图________所示冲程的能量转化相同；火箭与大气剧烈摩擦使得火箭表面温度急剧升高，这是通过________的方式增大火箭的内能。 【知识点3 热机的效率】 1.热值定义： 某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。符号 。 2.固体、液体燃料热值单位： ；气体燃料热值单位： 。 3.燃料完全燃烧放热公式：固、液体 ；气体 。 4.热值是燃料的一种 ，只与 有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧 。 5.热机效率：热机用来 的能量与燃料 放出的能量之比。 6.热机效率公式： 。 7.热机效率始终 ，因为存在能量损失，主要是 带走大部分能量，还有散热、摩擦损耗。 8.提高热机效率的方法： ①让燃料充分燃烧； ②减少机械散热； ③利用废气余热； ④减小机件摩擦。 9.热机效率表示能量的 ，功率表示做功的 ，二者无必然联系。 【例3】（25-26•九年级上·北京海淀•期末）关于热机效率，下列说法正确的是（　　） A．一般情况下，柴油机的效率比汽油机的低 B．燃烧相同质量的同种燃料，热机做的有用功越多，热机的效率越高 C．热机的效率越高，说明做功越快 D．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的 【变式3-1】（25-26•九年级上·山东济南•期末）随着人们的生活水平不断提高，汽车已进入千家万户，内燃机工作时用于给气缸冷却的冷却剂温度会升高，内能会增大，这是利用___________方式改变了冷却剂的内能。如图所示，是该内燃机的能量流向图表，请根据该图表中给出的信息，计算该内燃机的效率为___________。 【变式3-2】（25-26•九年级上·黑龙江伊春•期末）如图所示，手扶拖拉机刚启动时排气管处冒黑烟，这是因为拖拉机中热机内的柴油没有完全燃烧，此时柴油比热容________（选填“变大”、“变小”或“不变”），拖拉机中热机的效率较________（选填“高”或“低”）。 【知识点4 制作简易热机模型】 1.能量转化全过程： → → 。 2.主要器材：易拉罐、笔管、清水、酒精灯、铁架台、叶轮。 3.实验原理：加热水产生水蒸气，高压蒸汽对外做功，带动叶轮转动。 4.实验现象：水沸腾喷出水蒸气，叶轮持续转动。 5.高频考点 ①蒸汽做功对应汽油机 ； ②气体对外做功，内能 ，温度 。 6.实验结论：内能可以对外做功，转化为机械能。 7.常见故障：装置漏气、喷口堵塞、水量不当、摩擦过大、热源不足。 8.改进方法：密封接口、疏通喷口、减小摩擦、控制水量。 9.安全要点：禁止完全密闭、蒸汽口避开人脸、防止烫伤、冷却后再拆卸。 【例4】（25-26•九年级上·重庆渝中•期末）新趋势跨学科实践 在制作简易热机模型的跨学科实践活动中，小红展示了自己制作的热机模型（如下图所示）。下列分析正确的是（     ） A．小风扇的扇叶转动的过程中机械能一定守恒 B．燃料燃烧不充分时，燃料的热值会变小 C．扇叶转动过程中的能量转化与热机的压缩冲程相同 D．给易拉罐中的水加热时，是通过热传递的方式改变水的内能的 【变式4-1】（25-26•九年级上·安徽蚌埠•期末）如图为小明制作的“蒸汽轮机”模型。当用酒精灯加热装有水的易拉罐时，产生的水蒸气推动风车转动，则此热机模型的工作物质是______。 【变式4-2】（25-26•九年级上·四川成都•期末）如图甲所示，物理兴趣小组制作了一个简易热机装置。在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热，水沸腾后从管口喷出蒸汽使风车转动，此过程发生的能量转化是蒸汽的___________能转化为风车的机械能，与图乙中的内燃机在___________（选填“A”或“B”）图所示冲程的能量转化是一致的。 模块三 课后作业 一、单选题(共6题) 1.（25-26•九年级下·广东惠州•期末）下列关于能量的转化和守恒的说法中错误的是（　　） A．“钻木取火”是通过做功的方式改变内能 B．发电机发电时，将机械能转化为电能 C．“既要马儿跑，又要马儿不吃草”违背了能量守恒定律 D．人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生 2.（25-26•九年级下·福建厦门•期末）关于“内燃机”，下列说法中正确的是（     ） A．做功冲程的能量转化是机械能转化为内能 B．改进技术，可以使柴油机的效率非常接近100% C．用水循环来降低热机的温度，主要是利用水蒸发时吸热的特性 D．汽油机吸入的是空气和汽油蒸气的混合物，柴油机吸入的只是空气 3.（25-26•九年级下·山西晋中•期末）蒸汽弹射器是一种飞机弹射器。有人提出将航母蒸汽轮机的蒸汽连动到弹射器上，进而发明了航母用的蒸汽弹射器，如图为其简化示意图，该蒸汽弹射器能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度。下列说法正确的是（　　） A．气缸内的蒸汽推动活塞时，蒸汽的内能增大 B．蒸汽弹射器工作时与热机的压缩冲程能量转化相似 C．舰载机水平加速过程中蒸汽的内能将全部转化为舰载机的机械能 D．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 4.（25-26•九年级下·江苏南京•期末）如图所示是汽油机工作时的四个冲程，其中说法正确的是（　　） A．按一个工作循环其正确排列顺序是：丙丁乙甲 B．乙冲程中的能量转换过程为机械能转换为内能 C．使用热值更高的燃料可使热机的工作效率达到100% D．丁冲程中的能量转换过程为内能转换为机械能 5.（25-26•九年级下·湖北黄石•期末）如图是某同学制作的简易热机模型，水蒸气喷出驱动风车转动的过程，与四冲程汽油机的哪一个冲程的能量转化相似？（   ） A．吸气 B．压缩 C．做功 D．排气 6.（25-26•九年级上·福建南平·期末）为了缓解能源紧缺问题，提高热机的效率尤为重要。下列有关热机效率说法正确的是（       ） A．使用润滑剂减小摩擦可以提高热机效率 B．使用的燃料热值越高，热机效率越高 C．若实现零碳排放，热机效率可达到100% D．柴油机的效率一般低于汽油机的效率 二、多项选择题(共2题) 7.（25-26•九年级下·贵州毕节•期末）小叶看见面点师傅将面拉成长条，放入滚烫的油中就炸出了香脆可口的油条，于是很想了解油的吸热能力。在老师指导下，他用酒精灯分别加热质量为50g、初温为20℃的油和水，记录的相关数据如下表所示。若单位时间内油吸收的热量与水吸收的热量相等，酒精的热值为3×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）。下列说法正确的是（     ） 物质种类 加热时间（min） 消耗酒精（g） 末温（℃） 油 2 1 88 水 2 1 50 A．油的吸热能力与其吸收的热量多少无关 B．油的末温比水的高，所以吸热能力更强 C．他使用的酒精灯的加热效率为40% D．2min内油吸收的热量为6.3×103J 8.（25-26•九年级下·福建宁德•期末）图为某小组制作的一个简易热机模型。将瓶盖去掉，先向其中喷入适量雾状酒精，然后用纸杯盖住瓶口。按下点火器的按钮后，观察到纸杯向上飞起。下列说法正确的是（    ） A．能闻到酒精的气味说明分子是运动的 B．实验中喷入雾状酒精，目的是增大与氧气的接触面积，使其完全燃烧，增大酒精的热值 C．纸杯飞起时，瓶口会出现白雾，说明瓶内气体的内能减少，温度降低 D．燃气推动纸杯飞出的过程相当于内燃机的做功冲程 三、填空题(共6题) 9.（25-26•九年级下·湖北荆州•期末）2025年2月28日，我国自主研制的大型水陆两栖飞机AG600“鲲龙”（如图）完成全部取证试飞科目。“鲲龙”上天是超级洒水车，在火场上空某高度匀速飞行洒水时动能______（选填“变大”“变小”或“不变”）；“鲲龙”入海秒变救护船，其动力系统遵循热机的基本原理，将______能转化为机械能，为救援任务提供动力。 10.（25-26•九年级下·辽宁本溪•期末）新型汽车的热机采用低惯量双涡轮单涡管及电子控制技术，在相同条件下，与普通汽车相比，动力更强劲，汽车在______冲程排出废气；排放的尾气中“汽油味”也明显降低，提高了效率，其中损失的能量最多的是______。 11.（25-26•九年级下·河南周口•期末）有甲、乙、丙三个物体，其中甲、乙两物体的质量都为1 kg，丙物体质量为2 kg，三个物体温度都升高1℃时，吸收的热量如图所示，甲的比热容________（填“大于”“小于”或“等于”）乙的比热容。秋收之后，为了减少大气污染，可对秸秆进行回收加工制成秸秆煤，完全燃烧1 kg秸秆煤放出的热量若完全被丙吸收，可使________kg丙温度升高21℃。（已知秸秆煤热值为） 12.（25-26•九年级下·江苏宿迁•期末）如图是一台飞轮转速为3000r/min的四冲程汽油机，图示为______冲程，平均每______s发生一次该冲程。若该汽油机的热机效率为25%，则完全燃烧8.4kg汽油可对外做功______J。（汽油的热值） 13.（25-26•九年级下·江苏徐州•期末）如图所示是发动机采用循环流动的水进行了冷却，这是利用水的___________较大的特性，发动机工作时，利用燃气的内能获得___________能，这一转换是在做功冲程中实现的。若水箱中装有10kg的水，水温上升10℃，水吸收的热量为___________。[] 14.（25-26•九年级下·吉林松原•期末）《三国演义》有“青梅煮酒”的典故。 (1)煮酒是利用________的方式增大酒的内能；酒香四溢，说明分子在永不停息地________。 (2)若使质量1.8kg、初温20℃的酒升高到40℃，共消耗100g的干木柴，则干木柴完全燃烧放出的热量为________J，煮酒的热效率为________。[，] 四、简答题(共2题) 15.（25-26•九年级下·福建宁德•期末）根据某市中心城区燃放烟花爆竹管理条例规定，在中心城区限制燃放烟花爆竹区域内，允许燃放烟花爆竹的时间为农历除夕12时至正月初一24时、正月十五12时至次日凌晨1时；除上述时间外，其他时间禁止燃放烟花爆竹。在允许时段燃放烟花时，烟花内部的发射火药燃烧，产生高温高压的气体将“礼花弹”推上天空。请回答以下问题： (1)烟花内部的火药燃烧时，火药的热值________；（选填“变大”“变小”或“不变”） (2)请你任意列举两条在规定时段外禁止燃放烟花爆竹的意义。 16.（25-26•九年级下·福建宁德•期末）如图是利用扇形统计图表示两台不同型号内燃机工作过程中各部分能量的占比情况，若内燃机燃烧相同燃料，请从图中的数据判断哪台内燃机的热机效率高，并写出两条能提高内燃机热机效率的措施。 五、实验题(共2题) 17.（25-26•九年级下·广东广州•期末）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同。 (1)比较不同燃料的热值，应选择________两图进行实验，实验中应控制两装置燃料________（选填“尽量完全燃烧完”或“燃烧相同时间”），通过比较________（选填“温度计上升的示数”或“加热时间的长短”）来确定燃料热值的大小； (2)比较不同物质的比热容，应选择________两图进行实验，不同物质吸热多少是通过________（选填“温度计上升的示数”或“加热时间的长短”）来反映的。 (3)若甲图烧杯中为500g的水，10g酒精完全燃烧，温度计示数升高了20℃，已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），此过程中水的内能增加了_______J，利用该实验计算得到的酒精热值_________（选填“偏大”或“偏小”），分析原因___________。 18.（25-26•九年级下·江西赣州•期末）【问题】做功与物体内能的变化存在怎样的关系？ 【证据】利用气压式喷雾器、数字式温度计、小叶轮等进行实验： （1）用温度计测出气压式喷雾器内气体的温度，如图甲所示。 （2）关闭喷嘴处的阀门，接着用手按压活塞快速打气，并用温度计测出喷雾器内气体的温度，如图乙所示。 （3）打开喷嘴处的阀门，迅速放出喷雾器内一部分气体，并用温度计测出喷雾器内气体的温度，如图丙所示。 【解释】 (1)该实验通过________的变化来反映气体内能的变化，这里应用了________法。 (2)打开喷嘴处的阀门，迅速放出喷雾器内一部分气体时，喷雾器前的小叶轮转动，此时气体的内能转化为小叶轮的________能。（不考虑摩擦） (3)比较________两图可知，外界对气体做功，气体的内能增大。 (4)比较乙、丙两图可知，气体对外界做功，气体的内能________。 【交流】 创新实践小组受到上述实验的启发组装了一个汽轮机模型，如图所示。实验时，向烧瓶内注入适量水，用酒精灯将水加热至沸腾，当水蒸气从导管口喷出时，也能推动小叶轮转动。 (5)同学们在实验过程中发现，加热一段时间后叶轮才开始转动，这是因为________。 (6)实验过程中发现叶轮转动得很慢。同学们交流后认为，这是蒸汽喷射力不足造成的。以下两种解决方案中你认为可行的是________。 A．更换一个更细的喷嘴 B．降低小叶轮的高度，使喷嘴对准叶轮的中心 六、计算题(共2题) 19.（25-26•九年级下·黑龙江齐齐哈尔•期末）小明在学习完《内能的利用》知识后想粗略测一下自己家的燃气灶的效率，于是他找来爸爸帮忙。在一次用燃气灶烧水时，使10kg的水从20℃升高到70℃。爸爸通过计算告诉他燃烧了100g的煤气，已知水的比热容为4.2×103J/(kg℃)，煤气的热值为4.2×107J/kg。求： (1)100g煤气完全燃烧放出的热量是多少？ (2)水吸收的热量是多少？ (3)燃气灶烧水的效率是多少？ 20.（25-26•九年级下·安徽濠州•期末）“运-20”是我国自主研发的大型运输机，它的发动机是一种热机，通过航空煤油在燃烧室中燃烧，从喷口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力。若“运-20”在某次航行时，受到的阻力恒为 1.4×105N，沿水平方向匀速直线航行了 1.8×105m，需要燃烧航空煤油 2000kg，已知航空煤油的热值为 q＝4.2×107J/kg，水的比热容c水=4.2×103J/(kg℃) 。在这一次航行中，求： （1）这些航空煤油完全燃烧最多能将多少千克初温为 20℃的水温度升高 50℃？（不考虑能量损失） （2）运输机发动机的热机效率。 七、阅读题(共1题) 21.（25-26•九年级下·广东深圳•期末）阅读短文,回答问题 空气动力是指空气与物体做相对运动时作用在物体上的力,简称气动力.当我们快速地松开鼓起来的气球时,气球会“嗖”的一下飞出去了,这时气球获得了气动力.我们再观察一个实验:如图甲所示,将一个针管的活塞推到底端,并通过一个胶管与一个吹了气的气球相连.用力挤压气球,发现活塞被顶起.这个实验说明空气作为动力对活塞做了功. 被压缩的气体压强变大,能对外做功.那么在生活中是否能将空气作为一种“能源”,变成一种推进物体前进的动力呢?经过长时间探索,人们已经成功制造出多种使用压缩空气为动力,推动叶片或者活塞运动的发动机,即叶片式、活塞式空气发动机. 图乙是某新型的以空气发动机为动力的汽车.它共有4个压缩空气汽缸,总容量为90L,可储存标准大气压下90m3的空气,其设计最高速度可达154km/h,平均每加一次气能行驶200km或10h.压缩空气动力汽车的充气方式有两种:一是使用车辆自带的空气压缩机,使用家庭电路作为电源,就可在4个小时内完成充气;二是到指定的加气站,可在短短3分钟内完成充气.由于空气发动机不直接使用燃料,因而具有体积小、结构简单、维修成本低、操控方便、“零”排放的优点.即使因为技术不成熟导致某些缺点,在科学界引起不小的争议,但这项技术仍然具有广阔的发展空间. 据上述材料,回答下列问题:     （1）压缩空气动力汽车与汽油机汽车相比优点是________ (说出一点即可)     （2）汽油机是利用内能做功的,图丙所示是四冲程汽油机的_______冲程. A．吸气冲程    B．压缩冲程       C． 做功冲程     D．排气冲程 （3）分析上文,下面说法正确的是________ (正确的选项多于一个). A．松开鼓起来的气球时,气球飞出去,这是因为物体间力的作用是相互的 B．空气动力汽车工作时将内能转化为机械能 C．以空气发动机为动力的汽车,靠汽缸内空气燃烧产生能量 D．空气动力汽车工作时不会有能量的损失     （4）资料表明,空气发动机排出的尾气温度低于周围空气的温度,对于产生此现象的原因,请你提出一条合理的解释________． 第 5 页 共 15 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $