12.4 机械能与内能的相互转化（知识解读）2026-2027学年苏科版九年级物理上册

本初中物理讲义聚焦“机械能与内能的相互转化”核心知识点，系统梳理做功改变内能的实质、热机（汽油机和柴油机）的构造与冲程、燃料热值及热机效率计算，构建从能量转化到实际应用的完整知识支架。 该资料通过10类题型分类训练，结合例题与变式强化概念辨析（如温度、热量、内能区别）和实验分析（如粉尘爆炸能量转化），培养科学探究与科学推理能力，课中辅助教师教学，课后助力学生查漏补缺，深化能量观念理解。

12.4 机械能与内能的相互转化（知识解读） 【新教材苏科版】 题型归纳 【题型1 做功改变物体的内能】 2 【题型2 温度、热量与内能的区别与联系】 3 【题型3 通过做功改变物体内能时，能量的转化】 5 【题型4 热机工作过程中的能量转化】 8 【题型5 汽油机的构造与工作过程】 10 【题型6 柴油机的构造与工作过程】 12 【题型7 热值的概念、单位和物理意义】 14 【题型8 热值的公式及相关计算】 16 【题型9 比较不同燃料的热值大小】 17 【题型10 热机效率的计算】 20 【随堂巩固】 21 考点1 做功——改变内能的另一种方式 1、做功：对物体做功，物体的内能增加；物体对外做功内能减少。 2、做功使物体的内能改变的实质：其他形式的能量（如机械能）与内能之间的相互转化。 3、物体内能的改变方式：做功和热传递。 （1）做功和热传递在改变物体的内能上是等效的；   （2）做功和热传递在本质上是不同的：做功使物体的内能改变，是其他形式的能量和内能之间的转化（不同形式能量间的转化）；热传递使物体的内能改变，是物体间（或物体不同部分）内能的转移（同种形式能量的转移）。 【题型1 】 【例1】下列现象中，利用做功方式使物体内能增加的是（　　） A．冬天在阳光下取暖 B．水烧开后壶盖被顶起来 C．锯条锯木头时发烫 D．铁块在炉火中被烧得通红 【答案】C 【详解】A．阳光下取暖是通过热传递增加内能，不属于做功方式，故A错误； B．壶盖被顶起时水蒸气对外做功，内能减少，不符合内能增加的要求，故B错误； C．锯条锯木头时克服摩擦做功，机械能转化为内能，锯条内能增加，符合要求，故C正确； D． 铁块在炉火中烧红是通过热传递增加内能，不属于做功方式，故D错误。 故选C。 【变式1-1】以下属于做功改变物体内能的是（     ） A．热汤中的勺子 B．冰箱中的食品 C．取暖器旁的物体 D．弯折时的铁丝 【答案】D 【详解】ABC．热汤与勺子、食品与冰箱环境、取暖器与物体之间均存在温度差，热量从高温物体传向低温物体，属于热传递改变内能，故ABC不符合题意； D．弯折铁丝时，人对铁丝做功，机械能转化为内能，铁丝内能增加，属于做功改变内能，故D符合题意。 故选D。 【变式1-2】人体发热时常用湿毛巾敷在头部，过一段时间后，毛巾温度升高，体温降低，这说明______________可以改变物体的内能；冬天手冷时，我们用搓手的方式使手变暖和，这是采用_________________的方式来增加手的内能。（填“做功”或“热传递”） 【答案】 热传递 做功 【详解】人体与湿毛巾存在温度差，二者间发生热量转移，所以是热传递改变物体内能；搓手时克服摩擦力做功，机械能转化为内能，故是采用做功的方式增加手的内能。 【变式1-3】如图所示，使用火柴点火是以前的一种主要点火方式，火柴头与火柴盒摩擦变热燃烧是通过____________改变物体内能的；燃烧的蜡烛把周围空气加热是通过____________改变物体内能的。（以上均选填“热传递”或“做功”） 【答案】做功 热传递 【详解】火柴头和火柴盒摩擦时，通过克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，让火柴头温度升高达到燃点燃烧，这个过程属于做功改变物体内能。 燃烧的蜡烛温度远高于周围空气，将热量传递给空气，使空气内能增加、温度升高，属于热传递改变物体内能。 【题型2 温度、热量与内能的区别与联系】 【例2】关于温度、内能和热量，下列说法正确的是（     ） A．物体吸收了热量，温度一定升高 B．物体内能减小，可能是物体对外界做了功 C．内能从热量多的物体，传递到热量少的物体 D．物体的温度越低内能越少，但-30℃的冰川没有内能 【答案】B 【详解】A．在晶体熔化过程中，虽然吸收热量，内能增加，但温度不变，故A错误； B．改变物体内能的两种方式是做功和热传递，物体内能减小可能是对外界做功，也可能是对外放出热量，故B正确； C．热传递的条件是两物体存在温度差，内能从温度高的物体传递到温度低的物体，且热量是过程量，不能表述为“物体热量多/少”，故C错误； D．一切物体在任何温度下都具有内能，-30℃的冰川也有内能，故D错误。 故选B。 【变式2-1】关于物体的温度、热量、内能的说法中，正确的是（     ） A．物体温度升高，它的内能一定增加 B．物体温度升高，一定是吸收了热量 C．物体吸收热量，温度一定升高 D．温度高的物体内能一定大，温度低的物体内能一定小 【答案】A 【详解】A．同一物体温度越高，分子无规则运动越剧烈，内能越大，因此温度升高内能一定增加，故A正确； B．改变内能的方式有做功和热传递两种，物体温度升高可能是外界对物体做功，不一定是吸收热量，故B错误； C．晶体熔化、液体沸腾过程中吸收热量，但温度保持不变，因此物体吸收热量温度不一定升高，故C错误； D．内能大小与物体的质量、温度、状态均有关，温度高的物体若质量很小，内能也可能小于温度低但质量大的物体，故D错误。 故选A。 【变式2-2】砖的制作工艺流传数千年，从晒制到烧制，从青砖到红砖，小小的砖块见证了人类一步步迈向辉煌文明的非凡历程。晒制时，泥坯温度升高，内能____________；高温烧制是通过____________的方式改变砖块内能的；完全燃烧50kg的无烟煤放出的热量为____________J。（无烟煤的热值是3.4×107J/kg） 【答案】 增大 热传递 【详解】物体温度升高，分子热运动加剧，内能增大，所以泥坯温度升高时内能增大； 改变物体内能有做功和热传递两种方式，高温烧制砖块时，砖块从高温火焰处吸收热量，内能增大，能量发生转移，属于热传递改变物体的内能； 完全燃烧50kg的无烟煤放出的热量 【变式2-3】寒冬，小明煮了碗香喷喷、热腾腾的米线，能闻到香喷喷的味道，这属于________现象，吃到嘴里的米线会烫嘴，是因为米线的________（选填“内能大”“热量多”或“温度较高”）。 【答案】 扩散 温度较高 【详解】能闻到米线的香味，是米线中的香味分子在永不停息地做无规则运动，扩散到空气中进入鼻腔，这是扩散现象。 米线烫嘴是因为米线的温度远高于人体口腔的温度，和口腔间存在较大温差。 【题型3 】 【例3】如图是粉尘爆炸的模拟实验装置，点燃蜡烛后盖好筒盖，向放有干燥面粉的小筒内打气，面粉弥漫在大筒内，该现象___________（选填“是”或“不是”）扩散现象，接着面粉迅速被点燃引发爆炸，把筒盖向上冲起，将爆燃产生的___________能转化为筒盖的___________能。 【答案】 不是 内 机械 【详解】因扩散是分子的无规则运动，面粉是宏观固体颗粒，其弥漫是打气气流带动的宏观机械运动，故不是扩散现象。 面粉爆燃产生高温高压燃气，燃气膨胀推动筒盖向上运动，燃气对外做功，将内能转化为筒盖的机械能。 【变式3-1】下列现象中，通过做功使物体内能减小的是（     ） A．用打气筒打气时筒壁发热 B．用热水袋暖手，手感到热 C．钻木取火 D．水烧开时，茶壶盖被顶起 【答案】D 【详解】A．打气时外界对气体、筒壁做功，物体内能增大，故A不符合题意； B．热水袋暖手是通过热传递改变内能，不属于做功方式，故B不符合题意； C．钻木时外界对木头做功，木头内能增大，故C不符合题意； D．水蒸气顶起壶盖时，水蒸气对外做功，内能转化为壶盖机械能，自身内能减小，符合要求，故D符合题意。 故选D。 【变式3-2】小明用塑料矿泉水瓶子做了一个有趣的实验，如图所示，瓶中留有少量水，盖上瓶盖，扭转瓶子，轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，瓶盖被瓶内气体冲出的过程，与四冲程汽油机的一个冲程相似，这个冲程是（     ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】C 【详解】瓶盖被冲出时，瓶内气体对瓶盖做功，内能转化为机械能。汽油机做功冲程中燃气推动活塞做功，内能转化为机械能，两者能量转化相同，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 【变式3-3】汽油机是热机的一种，如图甲所示是一台单缸四冲程汽油机工作状态示意图，汽油机飞 轮的转速为1800r/ min，由图可知这个冲程 ______ 能转化为 __________ 能，此冲程的能量转化情况与______（选填“乙”或“丙”）图相同。此内燃机每秒对外做功 _________ 次。当汽油燃烧不充分时，排气管会冒“黑烟 ”，此时汽油机的效率将 _______（选填“变大 ”“不变 ”或“变小 ”）。 【答案】 内 机械 乙 15 变小 【详解】由图甲气门关闭、活塞下行、火花塞点火，可知为做功冲程，将内能转化为机械能； 乙图为内能转化为机械能，丙图为机械能转化为内能，故该冲程能量转化与乙图相同； 飞轮每秒转动的转数为 因四冲程汽油机每对外做功1次飞轮转2周，故每秒对外做功次数为次 因汽油燃烧不充分时，有用功占燃料完全燃烧释放总能量的比值减小，故汽油机效率变小。 考点2 热机 1、热机：利用内能做功的机械叫热机。 （1）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 （2）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。 2、汽油机 （1）构造：进气门、排气门、气缸、火花塞、曲轴、连杆等。  （2）工作原理：在气缸内燃烧汽油，生成高温高压的燃气〔化学能→内能〕，使燃气推动活塞做功〔内能 →机械能〕。 （3）冲程：活塞在往复运动中从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程。 （4）汽油机的工作流程：内燃机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作的。 ①吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸； ②压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内燃料混合物，温度升高； ③做功冲程：在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功； ④排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。 （5）工作过程中能量的转化：①压缩冲程：机械能→内能；②做功冲程：先是化学能→内能，再由内能→机械能； （6）一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周，飞轮转2圈。 3、柴油机： （1）构造：与汽油机相似，区别在于柴油机顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。  （2）工作原理：与汽油机相同。 （3）工作过程：与汽油机相似。 （4）柴油机启动时也要靠外力使飞轮和曲轴转动起来。 （5）特点与应用： 特点：柴油比汽油便宜，但柴油机比较笨重。  应用：载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船以及发电机。 【题型4 】 【例4】如图所示是汽油机的____________冲程。这个冲程中，实现了____________能转化为____________能；若汽油机曲轴的转速为3000r/min，则汽油机每秒对外做功____________次。 【答案】 做功 内 机械 25 【详解】由图可知，两气门均关闭、活塞向下运动、火花塞点火，可知该冲程为做功冲程。 做功冲程中，汽油燃烧释放的内能推动活塞做功，将内能转化为机械能。 每秒曲轴转动的圈数为 因四冲程汽油机曲轴每转对外做功1次，故其每秒对外做功次数为 【变式4-1】如图是汽油机工作时的四个冲程，该汽油机的铭牌上标有1200r/min。下列说法正确的是（     ） A．乙是吸气冲程，吸入的只有汽油 B．甲是压缩冲程，是将内能转化为机械能，丁是做功冲程是将机械能转化为内能 C．该内燃机的四个冲程正确的工作顺序是乙→甲→丁→丙 D．此汽油机正常工作每秒对外做功20次 【答案】C 【详解】A. 乙图进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，为吸气冲程，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物，故A错误； B. 甲图两气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，将机械能转化为内能；丁图两气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为做功冲程，将内能转化为机械能，故B错误； C. 汽油机一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，正确顺序为乙→甲→丁→丙，故C正确； D. 飞轮转速 一个工作循环飞轮转2圈，对外做功1次，故每秒对外做功次数为 次，故D错误。 故选C。 【变式4-2】如图所示，加热试管使水沸腾后，橡皮塞被水蒸气冲出试管口，落回地面，下列说法正确的是（     ） A．水被加热的过程中，内能是通过做功的方式改变的 B．橡皮塞被推出过程中，其动能是由水蒸气的内能转化而来的 C．橡皮塞被推出的过程，能量转化方式与汽油机压缩冲程相同 D．橡皮塞下落过程中，重力势能减少，机械能增加 【答案】B 【详解】A．水被加热的过程中，吸收热量，内能是通过热传递的方式改变的，故A错误； B．橡皮塞被推出过程中，水蒸气对橡皮塞做功，水蒸气的内能转化为橡皮塞的机械能，故B正确； C．橡皮塞被推出的过程，内能转化为机械能，与汽油机做功冲程相同，压缩冲程是机械能转化为内能，故C错误； D．橡皮塞下落过程中，高度降低，重力势能减少，由于克服空气阻力做功，机械能减少，故D错误。 故选B。 【变式4-3】下图是小明同学在家中制作的热机模型。酒精燃烧时，将化学能转化为内能。喷出的高温水蒸气推动风车的叶片转动，将内能转化为________，此过程的能量转化与四冲程汽油机的_________冲程相同。 【答案】 机械能 做功 【详解】高温水蒸气推动风车叶片转动时，水蒸气的内能对外做功，使叶片获得了运动的能量，也就是将内能转化为机械能； 汽油机的做功冲程中，高温高压燃气推动活塞运动，将内能转化为活塞的机械能，对外做功，和该模型的能量转化过程完全一致。 【题型5 】 【例5】汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，图中表示的是______冲程，若工作时转速为3600r/min，则1s做功______次。若水箱内用水做循环液，是因为______。 【答案】 做功 30 水的比热容大 【详解】由图中两气门关闭、火花塞点火、活塞向下运动，可知该冲程为做功冲程。 转速 即每秒飞轮转60圈，因汽油机一个工作循环飞轮转2周，对外做功1次，故1s内做功次数为 30次。 水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，升高相同温度时可以吸收更多的热量，冷却散热效果更好，适合作为汽油机的循环冷却液。 【变式5-1】一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是1200r/min，该汽油机每秒钟内完成的冲程数和对外做功的次数分别是（     ） A．40和10 B．20和20 C．10和10 D．40和20 【答案】A 【详解】飞轮转速，也就是每秒飞轮转20圈。四冲程汽油机工作时飞轮转2圈对应4个冲程、对外做功1次，那么每秒飞轮转20圈时，完成的冲程数为40次，对外做功次数为10次。故选A。 【变式5-2】如图所示的是四冲程汽油机的工作示意图，其中属于做功冲程的是（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，故A不符合题意； B．两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，故B不符合题意； C．两个气门都关闭，活塞向下运动，火花塞发出电火花，属于做功冲程，故C符合题意； D．排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程，故D不符合题意。 故选C。 【变式5-3】如图所示是某单缸四冲程汽油机的四个冲程，图甲是________冲程，图丙的冲程中气缸内气体的温度会________（选填“升高”或“降低”），若该汽油机飞轮的转速为2400r/min，则1s内该汽油机将完成________个工作循环。 【答案】 压缩 降低 20 【详解】甲图两气门均关闭、活塞向上运动，故为压缩冲程。 丙图为做功冲程，燃气对外做功，内能减小，故温度降低。 飞轮每秒转动的转数为 因一个工作循环飞轮转动2周，故1s内完成的工作循环数为 【题型6 】 【例6】除了燃料使用柴油以外，柴油机与汽油机的不同之处还在于：柴油机在结构上有__________（选填“火花塞”或“喷油嘴”），在吸气冲程中，________（选填“空气”或“汽油和空气”）通过进气阀进入汽缸等。 【答案】 喷油嘴 空气 【详解】汽油机与柴油机的结构上不同之处是：汽油机顶部是个火花塞，柴油机的顶部是喷油嘴； 汽油机吸入汽缸的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入汽缸的是空气。 【变式6-1】下列关于汽油机和柴油机的说法不正确的是（     ） A．汽油机和柴油机都属于内燃机 B．早期的柴油机比汽油机笨重 C．柴油机吸入的是柴油和空气的混合物 D．柴油机对气体的压缩程度比汽油机的高 【答案】C 【详解】A．汽油机和柴油机的燃料都在气缸内部燃烧，均属于内燃机，故A正确； B．早期柴油机为了实现更高的压缩比，结构强度要求更高，整体比同功率的汽油机更笨重，故B正确； C．柴油机吸气冲程仅吸入空气，汽油机吸入的才是汽油和空气的混合物，故C错误； D．柴油机的压缩冲程仅压缩空气，压缩程度远高于汽油机，以此让气缸内温度超过柴油的燃点，实现压燃点火，故D正确。 本题要求选择说法不正确的，故选C。 【变式6-2】如图所示，是小符同学跟爷爷学习功夫的四个基本动作，由此他联想到热机的冲程，以下正确的是（     ） A．“鼻孔吸气”对应的汽油机冲程吸入的是汽油 B．“气沉丹田”对应的汽油机冲程是将机械能转化为内能 C．“排山倒海”所对应的汽油机冲程是靠飞轮的惯性来完成的 D．汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的 【答案】B 【详解】A．“鼻孔吸气”相当于吸气冲程，汽油机吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物，故A错误； B．“气沉丹田”相当于压缩冲程，在压缩冲程中将机械能转化为内能，故B正确； C．“排山倒海”时对外做功，相当于汽油机的做功冲程，此冲程中将内能转化为机械能，不是靠飞轮的惯性来完成的，故C错误； D．汽油机是通过火花塞点火，而柴油机不是，故D错误。 故选B。 【变式6-3】如图所示是某种内燃机某一冲程的示意图，这种内燃机是______（填“汽油机”或“柴油机”），该内燃机一个工作循环的四个冲程按顺序依次是：吸气冲程、____________、做功冲程、排气冲程，若该内燃机1s对外做功45次，那么它曲轴的转速为______r/min。 【答案】 柴油机 压缩冲程 【详解】因内燃机顶部有喷油嘴，故为柴油机； 四冲程柴油机的一个工作循环的四个冲程按顺序依次是：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程； 因四冲程内燃机每对外做功1次，曲轴转动2周，故每分钟对外做功次数 曲轴转速 考点3 燃料的热值 1、热值概念：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，符号时q。 （1）对于气体燃料而言，热值的定义是1m3的某种燃料完全燃烧时放出的热量。 （2）热值是燃料的一种属性，同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值不同。 （3）热值单位：焦/千克（J/kg），读作焦每千克。 （4）热值的物理意义：热值表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出的热量的多少，如木炭的热值为3.40×107J/kg。 2、热值的计算公式：Q=mq M——燃料的质量——单位千克（kg）； q——燃料的热值——单位焦/千克（J/kg）； Q——燃烧放出的热量——单位焦耳（J）。 3、比较不同燃料的热值大小 （1）准备实验器材：‌需要准备铁架台、‌石棉网、‌烧杯、‌温度计各两只，‌以及适量的水和两种不同的燃料（‌如酒精和汽油）‌。‌ （2）设置实验装置：‌按照实验装置图依次将燃料盒、‌石棉网、‌烧杯、‌温度计自下而上固定好。‌ （3）控制变量：‌确保两种燃料的质量相同，‌燃烧的时间相同，‌加热相同质量的同种液体。‌ 进行实验：‌在两个烧杯中倒入质量相同、‌初温相同的水；‌在燃料盒中倒入质量相等的适量酒精和汽油；‌分（4）别点燃酒精和汽油，‌加热烧杯内的水，‌直到燃料燃尽。‌记录数据：‌燃料燃尽后，‌记录两烧杯内水升高的温度△t。‌ （5）分析结果：‌比较两装置中烧杯内水升高的温度△t，‌升高的温度越高，‌表明水吸收的热量越多，‌进而表明燃料的放热能力越强。‌ 【题型7 】 【例7】发射神舟十四号的火箭用液态氢做燃料，这主要是因为液态氢具有较大的______，若氢气燃烧放出焦耳的热量全都被水吸收，能使质量为的水温度升高______℃。 【答案】 热值 20 【详解】火箭用液态氢做燃料，是因为液态氢具有较大的热值，相同质量的液态氢完全燃烧可放出更多热量。 因氢气燃烧放出的热量全部被水吸收，故 水升高的温度为 【变式7-1】随着生活水平的提高，小汽车已逐步进入普通百姓的家庭。关于在平直公路上匀速行驶的小汽车，下列说法正确的是（     ） A．随着汽油的消耗，剩余汽油的热值变小 B．给汽车提供动力的是汽油机的做功冲程 C．刹车时是将内能转化为机械能 D．汽车发动机用水散热，这是因为水的比热容较小 【答案】B 【详解】A．热值是燃料的一种特性，仅与燃料种类有关，与质量无关，随着汽油的消耗，剩余汽油热值不变，故A错误； B．汽油机的做功冲程将内能转化为机械能，为汽车提供动力，故B正确； C．刹车时克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，故C错误； D．汽车发动机用水循环冷却是利用了水的比热容大的特性，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，故D错误。 故选B。 【变式7-2】若将一瓶酒精倒去一半，对于剩下的一半酒精，下列判断正确的是（     ） A．热值不变，比热容变为原来的一半 B．热值和比热容都不变 C．比热容不变，热值变为原来的一半 D．热值、比热容都变为原来的一半 【答案】B 【详解】热值、比热容是物质的固有特性，仅与物质种类、状态有关，与质量大小无关。倒去一半酒精后，酒精的种类、状态均未改变，因此热值、比热容都不变。故选B。 【变式7-3】用水做汽车发动机的冷却剂，是利用了水的_____特性；若体积为，初温为20°C的水吸收的热量，则水的温度升高了_____℃（气压为1标准大气压）。用液态氢做火箭发射的燃料，是利用了液态氢的_____的特性。 【答案】 比热容大 80 热值大 【详解】水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，升高相同温度时可以吸收更多热量，所以用水做汽车发动机的冷却剂； 水的质量 理论升高温度 因1标准大气压下水的沸点为100℃，水沸腾时温度保持不变，水的初温为20℃，故实际升高温度为 液态氢的热值大，相同质量的液态氢和其他燃料相比，完全燃烧时可以释放出更多的热量，故用液态氢做火箭燃料。 【题型8 热值的公式及相关计算】 【例8】用酒精炉烧水，给质量为2kg，温度为20℃的水加热（一标准大气压），需完全燃烧42g酒精，酒精炉效率为60%（已知水的比热容，酒精的热值q=3.0×107J/kg） 求： (1)酒精完全燃烧放出多少热量？ (2)水升高的温度为多少？ 【详解】（1）酒精完全燃烧放出的热量 （2）由可得，水吸收的热量 由可得，理论上水升高的温度 因为1个标准大气压下水的沸点为100℃，所以水实际升高的温度 【变式8-1】如图所示的是某款液态氢能源汽车，该款汽车在公路上行驶20km，受到的牵引力为1.4×103N，燃烧了0.8kg液态氢。已知液态氢的热值为 1.4×108J/kg，下列说法中不正确的是（     ） A．牵引力做的功为 2.8×107J B．若完全燃烧0.8kg液态氢，则放出的热量为 1.12×107J C．若完全燃烧0.8kg液态氢，则汽车利用氢能源的效率为25% D．减少尾气排放带走的热量，可以提高热机效率 【答案】B 【详解】A.牵引力做的功 ，故A正确； B.完全燃烧放出的热量 ，故B错误； C.汽车利用氢能源的效率 ，故C正确； D.减少尾气排放带走的热量，即减少能量损失，可以提高热机效率，故D正确。 本题选择不正确的，故选B。 【变式8-2】小林周末在家做家务，他在水壶中装入质量为、温度为的水后，放在燃气灶上加热，直至将水加热到，该过程水吸收的热量为_____J，如果该过程中消耗燃气，则消耗的燃气完全燃烧放出的热量为_____J，该燃气灶的加热效率为_____。［水的比热容为，燃气的热值为] 【答案】 【详解】水吸收的热量为 燃气完全燃烧放出的热量为 燃气灶的加热效率为 【变式8-3】用煤气灶把、初温为的水烧到，消耗了煤气。已知水的比热容，煤气的热值，则 (1)水吸收的热量为多少？ (2)煤气完全燃烧放出的热量为多少？ (3)煤气灶烧水的效率为多少？ 【详解】（1）水吸收的热量为 （2）煤气完全燃烧放出的热量为 （3）煤气灶烧水的效率为 【题型9 】 【例9】质量相等的三种燃料a、b、c，完全燃烧时放出的热量满足Qa>Qb>Qc，三者热值大小关系是（ ） A．qa>qb>qc B．qa<qb<qc C．qa=qb=qc D．无法判断 【答案】A 【详解】质量相等的三种燃料a、b、c，根据公式可知，完全燃烧时放出的热量满足，则可得，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【变式9-1】有甲、乙两种不同的燃料，甲燃料的质量为2kg，乙燃料的质量为1kg，当甲、乙温度都升高1℃，吸收的热量如图a所示；甲、乙燃料完全燃烧后放出的热量如图b所示，则下列说法正确的是（     ） A．甲、乙的比热容之比为 B．甲、乙的热值之比为 C．甲、乙温度都降低1℃，乙放出的热量比甲多 D．相同质量的甲、乙燃料完全燃烧，甲放出的热量比乙多 【答案】B 【详解】A．由图a可知，当甲（质量）、乙（质量）温度都升高时，吸收的热量均为。 根据比热容公式，当和相同时，比热容与质量成反比。所以 故A错误； B‌．由图b可知，甲完全燃烧放出热量 乙完全燃烧放出热量 根据热值公式可得甲乙热值之比为 故B正确； C．已知，即，，都降低，即相同。根据放热公式，可得 二者放出热量相等，故C错误； D．由可知。根据，相同质量的燃料完全燃烧时，放出的热量与热值成正比，所以乙放出的热量更多，故D错误。 故选B。 【变式9-2】火箭以液态氢为燃料，是因为液态氢的___________。若完全燃烧2kg的液态氢，可放出热量___________J，若液态氢燃烧不完全，其热值将___________（选填“变大”“不变”或“变小”）。（已知液态氢的热值） 【答案】 热值大 不变 【详解】运载火箭采用液态氢作为燃料，是因为液态氢的热值大，完全燃烧相同质量的燃料时，液态氢可以释放出更多的热量，满足火箭升空的能量需求。 燃料完全燃烧放出的热量为 热值是燃料的一种特性，仅与燃料的种类有关，与燃料的燃烧程度、质量等因素无关，因此液态氢燃烧不完全时，其热值不变。 【变式9-3】小明利用图示装置测算酒精的热值。燃烧皿中酒精的质量为12g，烧杯中装有100g初温为25℃的水，点燃酒精，当水温升高到35℃时，立即熄灭火焰。该过程中水吸收的热量为______J。他想利用计算酒精的热值，还需进行的实验操作是测量______的质量，实验所测酒精的热值与真实值相比会偏______。[] 【答案】 剩下酒精 小 【详解】水的质量 温度变化 水吸收的热量 热值公式 ，题干只给出燃烧前酒精的总质量，实验中酒精没有完全燃烧，熄灭后还有剩余，因此需要测量剩余酒精的质量，用总质量减去剩余质量，才能得到实际燃烧消耗的酒精质量； 酒精燃烧放出的热量会有一部分散失到空气中、被实验装置吸收，不能全部被水吸收，因此计算时用 代替真实的 ，计算得到的热值会比真实值偏小。 【题型10 】 【例10】一辆汽车总重，四个轮胎与地面的接触面积为，该车在平直的公路上匀速行驶10km，燃烧了10kg的汽油，受到的牵引力是车重的倍。（已知汽油的热值，g取）求： (1)该车静止在水平地面上时，对路面的压强是多少？ (2)这些汽油完全燃烧放出的热量； (3)发动机的效率。 【详解】（1）汽车静止在水平地面上时，对路面的压力为 四个轮胎与地面的接触面积为，则汽车对路面的压强为 （2）汽油完全燃烧放出的热量为 （3）汽车受到的牵引力是车重的倍，则汽车的牵引力为 汽车牵引力所做的有用功为 发动机的效率为 【变式10-1】如图所示为内燃机的能量流向图，热机效率（）等于（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据题图所示，燃料燃烧放出的总能量 做有用功的能量，根据得 故选A。 【变式10-2】用燃气灶将8kg的水从25℃加热到75℃，消耗天然气。已知天然气的热值为，此过程中水吸收的热量为______________J，燃气灶加热的效率为______________。 【答案】 40% 【详解】水吸收的热量为 天然气完全燃烧放出的热量为 燃气灶加热的效率为 【变式10-3】某汽车公司对其生产的一款新型氢能源汽车进行测试，已知汽车所用氢燃料的热值为，水的比热容为。 (1)若该车消耗了0.5kg氢燃料，这些氢燃料完全燃烧放出的热量是多少？ (2)若放出热量的30%被质量为500kg、初温为20℃的水吸收，水升高的温度是多少？ (3)该车热机消耗0.5kg氢燃料完全燃烧放出的热量让汽车做了的有用功，则汽车热机的效率是多少？ 【详解】（1）由题可知，0.5kg氢燃料完全燃烧放出的热量 （2）水吸收的热量为 水升高的温度为 （3）热机效率为有用功与燃料完全燃烧放热的比值，即 随堂巩固 【随堂巩固】 1．关于内能和温度，以下说法正确的是（     ） A．0℃的冰块内能为零 B．温度高的物体，内能一定大 C．物体内能增加，温度一定升高 D．同一物体温度升高，内能增加 【答案】D 【详解】A．一切物体在任何温度下都具有内能，0℃的冰块也有内能，故A错误； B．内能大小与物体的温度、质量、物态、种类均有关，仅温度高不能判定内能一定大，故B错误； C．晶体熔化、液体沸腾过程中，吸收热量内能增加，但温度保持不变，故C错误； D．同一物体的质量、物态、种类均确定，温度升高时内能一定增加，故D正确。 故选D。 2．下列事例中，利用做功的方式使物体内能增加的是（     ） A．捂热水袋的手变暖 B．炽热的金属片插入水中后，水温升高 C．放进热汤中的金属汤勺变得烫手 D．用锯子锯木头，锯条的温度升高 【答案】D 【详解】ABC．手变暖、水温升高、金属汤勺变得烫手三个事例均为内能从高温物体转移到低温物体，属于热传递改变内能，故ABC不符合题意； D．锯木头时克服摩擦力做功，机械能转化为锯条的内能，是通过做功方式使物体内能增加，故D符合题意。 故选D 。 3．热机广泛应用于现代生活，为了节约能源，各国科学家不断攻坚克难，提高热机效率，下列措施中，可以提高热机效率的是（     ） A．使用热值高的燃油 B．尽量增加热机的工作时间 C．尽量减少热机部件间的摩擦 D．尽量增加废气带走的热量 【答案】C 【详解】热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，所以减少热量的损失可以提高热机的效率，使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率。增加热机的工作时间和使用热值高的燃油并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 4．一台四冲程内燃机转速为3600r/min，每秒内对外做功次数为（     ） A．360次 B．60次 C．30次 D．15次 【答案】C 【详解】每秒飞轮转数 四冲程内燃机每2r飞轮转数对应1次对外做功，每秒对外做功次数次 故选C。 5．关于下列四幅图的说法中正确的是（     ） A．图甲：抽出玻璃板，下瓶中出现红棕色二氧化氮气体，表明气体间可以发生扩散现象 B．图乙：压活塞硝化棉会燃烧起来，是活塞压缩硝化棉做功，使其内能增大温度升高导致的 C．图丙：向瓶内充气，当塞子跳起来时，气体膨胀对外做功，温度降低，气体液化成白雾 D．图丁：冬天用热水袋取暖时，温度从热水袋传递给人体 【答案】C 【详解】A．二氧化氮密度大于空气（），图甲中二氧化氮在上方，抽出玻璃板后其向下运动可能是重力作用，不能表明发生扩散现象，故A错误； B．压活塞时，活塞对筒内空气做功，空气内能增大，温度升高达到硝化棉着火点，硝化棉会燃烧起来，而非压缩硝化棉做功，故B错误； C．塞子跳起时，瓶内气体对塞子做功，气体内能减小，温度降低，瓶内水蒸气液化成小水珠形成白雾，故C正确； D．热传递过程中传递的是热量，而非温度，故D错误。 故选C。 6．兴趣小组进行如下实验：甲、乙两烧杯各装100g的水，甲烧杯用酒精灯加热，乙烧杯用煤油灯加热，都将烧杯内的水加热至沸腾，测得消耗酒精4g、煤油2.5g。小组同学根据实验数据绘制了水温与加热时间关系的图像如图所示。已知，，，下列说法错误的是（     ） A．沸腾前，两烧杯中的水比热容一样大 B．前5min，甲杯中的水吸收的热量为 C．相同的时间内甲乙两杯水吸收的热量相等 D．酒精灯加热的效率为28% 【答案】C 【详解】A．比热容是物质的一种特性，与物质的种类和状态有关，与温度变化无关，沸腾前，甲、乙烧杯中的水比热容一样大，故A正确； B．前5min甲杯中的水从20℃升高到100℃，吸收的热量，故B正确； C．甲、乙两杯水质量相同，相同的时间内，甲乙升高的温度不同，由可知两杯水吸收的热量不相等，故C错误； D．酒精完全燃烧放出的热量 酒精灯加热的效率，故D正确。 本题选择描述错误的，故选C。 7．小段同学将冰加热熔化成水直至沸腾，并绘制了如图所示的温度—时间图像，下列分析正确的是（     ） A．AB段是固液共存状态 B．BC段过程中，物质的温度不变，内能不变 C．CD段加热过程中，水中气泡上升时由大变小 D．DE段水沸腾时温度不变，说明沸腾过程不需要吸热 【答案】C 【详解】A．AB段温度从-40℃升高到0℃，冰还没有熔化，处于固态，故A错误； B．BC段为熔化过程，物质持续吸热，温度不变，内能增加，故B错误； C．CD段水处于沸腾前状态，气泡上升过程中体积由大变小，故C正确； D．DE段水沸腾时温度不变，但需要持续吸热，故D错误。 故选C。 8．汽油的热值为。这个数值究竟有多大？我们可以通过一个具体例子来认识汽油热值的大小：某中学生提着一袋质量为5kg的大米，从1层步行至5层，每层楼的层高为3m，如果汽油完全燃烧获得热量的焦耳数和该中学生对这袋大米做的功相等，就可以算出所需汽油的质量m。g取。下述说法中错误的个数是（　　） ①汽油的热值为，表示1kg汽油完全燃烧放出的热量为 ②该中学生对这袋大米做了750J的功 ③通过计算可知m约为 ④当汽油不完全燃烧时，汽油的热值变小 A．1 B．2 C．3 D．4 【答案】C 【详解】①根据热值的定义可知，汽油的热值为，表示1kg汽油完全燃烧放出的热量为； ②该中学生对这袋大米做的功为 ③汽油完全燃烧获得热量和该中学生对这袋大米做的功相等，则汽油完全燃烧放出的热量，由得需要汽油的质量为 ④热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与质量和燃烧情况等无关，因此当汽油不完全燃烧时，汽油的热值不变。 综上可知，①正确，②③④错误，说法中错误的个数是3，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 9．冬天手冷，有的人通过搓手给手升温，这是用____________的方式改变内能的，还可以向手哈气让手升温，用____________的方式改变内能；此外，人们通过在城市中心修建人工湖来调节气温利用了水的____________大的特性。 【答案】 做功 热传递 比热容 【详解】改变物体内能的方式有做功和热传递。搓手时克服摩擦做功，机械能转化为内能，是通过做功的方式改变内能；向手哈气时，热量从温度较高的哈出气体转移到温度较低的手上，是通过热传递的方式改变内能。因水的比热容大，相同质量的水和其他物质相比，吸收或放出相同热量时温度变化幅度更小，因此修建人工湖可调节气温。 10．如图所示是一种“网红产品”——迷你型爆米花锅，将少量玉米放入锅内，扣紧锅盖，用火炉加热。待锅内达到一定气压后，打开锅盖，爆米花会爆出，锅内气体内能_______ （选填“变大”“变小”或“不变”），这是通过_______ 的方式改变内能。 【答案】 变小 做功 【详解】打开锅盖，锅内高温高压气体膨胀对外做功将爆米花爆出，气体自身的内能会转化为机械能，故内能变小，该过程通过做功的方式改变内能。 11．当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，此时汽油的热值______（选填“增大”、“不变”或“减小”），汽油机的工作效率会______（选填“增大”、“不变”或“减小”）；有一种“涡轮增压”（T型）轿车，通过给发动机更足量的空气使汽油更充分地燃烧，比普通轿车（L型）更节能，排气更清洁。同样的汽油加在T型轿车内与加在L型轿车内相比热值______（选填“更大”、“一样大”或“更小”）。 【答案】 不变 减小 一样大 【详解】热值是燃料的固有属性，仅由燃料种类决定，与燃烧充分程度、使用场景无关，因此汽油燃烧不充分时热值不变，同种汽油加入不同车型内热值一样大； 由热机效率的定义可知，汽油燃烧不充分时，相同质量汽油完全燃烧释放的总能量中，转化为有用功的占比降低，故汽油机的工作效率减小。 12．用天然气烧水，这是通过______________方式改变水的内能。若水的质量为，水的温度从10℃升高到60℃，水吸收的热量为______________J。水沸腾后会顶起壶盖，此过程能量转化情况与四冲程的汽油机的______________冲程相似。 【答案】 热传递 做功 【详解】用天然气烧水，水吸收热量，内能增加，温度升高，这是通过热传递的方式改变水的内能。 水吸收的热量为 水顶起壶盖过程内能转化为机械能，因四冲程汽油机做功冲程的能量转化为内能转化为机械能，故二者能量转化情况相似。 13．2022年11月29日，搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心发射成功，火箭发动机以液态氢为燃料是因为液氢的_________，运载火箭在匀速升空阶段，其动能_________（选填“增大”、“减小”或“不变”）（不计此过程中消耗燃料的质量）；汽车发动机散热器常用水做冷却剂，是因为水的_________大；汽油机的_________冲程中内能转化为机械能，若飞轮转速为2400r/min，则1s内对外做功_________次。 【答案】 热值大 不变 比热容 做功 20 【详解】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热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以放出更多的热量。 动能与质量、速度有关，火箭匀速升空时不计燃料消耗，质量不变、速度不变，故动能不变。 水的比热容大，与质量相同的其它物质相比，升高相同的温度，吸收的热量较多，汽车发动机散热器常用水做冷却剂。 在四冲程汽油机的做功冲程中，气缸内物质的内能转化为机械能，内能减少，温度降低。 飞轮每秒转速为，四冲程汽油机每2转对外做功1次，故1s内对外做功20次。 14．“践行文明，垃圾分类”从你我做起，提高资源的利用率，垃圾利用的一种方式是将其填埋后，通过厌氧发酵产生沼气，再用作燃料。某品牌沼气炉在一次加热过程中完全燃烧0.2m3的沼气将40kg初温为15℃的水加热到45℃，则沼气炉的热效率为________，水加热过程中其比热容大小________（选填“变大”“变小”或“不变”）。［，］ 【答案】 63% 不变 【详解】水吸收的热量为 沼气完全燃烧放出的热量为 沼气炉的热效率为 因比热容是物质的固有属性，仅与物质种类和状态有关，与温度无关，故水加热过程中比热容大小不变。 15．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。丁图中所用燃料种类相同。 (1)比较不同燃料的热值，应选择 _____两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量，是通过__________来反映的（选“温度计上升示数”或“加热时间”）； (2)比较不同物质吸热升温的特点：应选择 _____两图进行实验。 (3)若液体B的比热容是4.0×103J/（kg•℃），液体A的比热容是 _____J/（kg•℃）。 【答案】(1) 甲、乙 温度计上升示数 (2)甲、丙 (3) 【详解】（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，即用甲、乙两图进行实验；质量相同的水，温度变化越大，说明吸收热量越多，所以实验中通过温度计示数来表示燃料放出热量的多少。 （2）要比较不同物质吸热升温的特点，则需要燃烧相同的燃料（确保相同时间放出的热量相同），加热相同的时间，比较质量和初温相同的液体升高的温度，应选择甲、丙两图进行实验，由转换法，实验中，不同物质吸收热量的多少是通过加热时间来反映的。 （3）丁图中使用相同燃料加热，说明相同时间内A、B吸收的热量相等；从图中可知，两者都从0℃升温到80℃时，A的加热时间是10min，B的加热时间是20min，说明A吸收的热量是B的；根据吸热公式，A、B质量相同、升高的温度相同，因此比热容与吸收的热量成正比，可得 16．小明学习了燃料的热值后，设计了一个实验来比较煤油和菜籽油的热值的大小关系。他们组装了如图所示的装置进行实验，装有少量的煤油和菜籽油的两盏灯，分别给两杯温度和质量相同的水加热。 (1)实验前装入灯中的煤油和菜籽油的____________必须相同。 (2)实验过程中，点燃两盏灯，在燃料____________（选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”）后，比较____________（选填“加热时间”或“温度计示数”）来比较燃料燃烧放出的热量，从而比较两种燃料的热值的大小。 (3)在燃料燃烧过程中，如果两个烧杯中的水均已沸腾，则该实验____________（选填“能”或“不能”）比较两种燃料热值的大小。 (4)该实验也可以粗略测出燃料的热值，与标准的热值相比，该实验测得的热值____________（选填“偏大”或“偏小”），其主要原因是：____________ 【答案】(1)质量 (2) 全部燃烧 温度计示数 (3)不能 (4) 偏小 燃料燃烧放出的热量有部分散失到空气中/被装置吸收，没有全部被水吸收，且燃料无法完全燃烧 【详解】（1）根据热值定义，比较两种燃料热值时，需要控制消耗的燃料质量相同，才能通过放热多少对比热值大小，因此实验前要保证灯内煤油和菜籽油的质量相等。 （2）只有让两种燃料全部燃烧，才能保证参与放热的燃料质量一致。 水的初温、质量都相同的前提下，水吸收的热量越多，最终温度计的示数就越高，因此可以通过温度计示数的变化间接反映燃料放热多少，这是转换法的应用。 （3）沸腾后水的温度会保持不变，两杯已经沸腾的水无法通过温度计示数的差异，来判断谁吸收的热量更多，因此不能比较两种燃料的热值大小。 （4）因为燃料燃烧释放的热量会有一部分散失到周围环境、被实验装置吸收，无法全部被水吸收，同时燃料也很难做到完全燃烧，计算时是把水吸收的热量直接当做燃料的总放热，计算出的放热总量比燃料实际能放出的总热量小，因此最终测得的热值偏小。 17．用燃气灶烧水，燃烧的煤气，使的水从20℃升高到70℃，已知水的比热容为，煤气的热值为。 (1)求煤气完全燃烧放出的热量； (2)求该过程中水吸收的热量； 【详解】（1）煤气完全燃烧放出的热量 （2）该过程中水吸收的热量 18．2025年3月，我国新型055驱逐舰到达南太平洋指定海域开展演习。据网络信息显示，055驱逐舰使用的是燃气轮机动力系统，燃料是柴油，最大航速。若055驱逐舰以的速度匀速航行时，动力推进系统的输出功率为，求：（柴油的热值为） (1)055驱逐舰油箱内柴油使用一半后，剩余柴油的热值_____（选填“变大”“变小”或“不变”）。 (2)055驱逐舰以36km/h的速度匀速航行时，受到的牵引力是多少？ (3)若055驱逐舰以36km/h的速度匀速航行1小时，消耗柴油9t，则055驱逐舰发动机的效率是多少？ 【详解】（1）热值是燃料的固有属性，与燃料质量无关，故剩余柴油热值不变。 （2）速度 由可得牵引力 （3）所用时间 有用功 柴油完全燃烧放出的热量 发动机效率 2 / 30 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 12.4 机械能与内能的相互转化（知识解读） 【新教材苏科版】 题型归纳 【题型1 做功改变物体的内能】 2 【题型2 温度、热量与内能的区别与联系】 2 【题型3 通过做功改变物体内能时，能量的转化】 3 【题型4 热机工作过程中的能量转化】 5 【题型5 汽油机的构造与工作过程】 6 【题型6 柴油机的构造与工作过程】 7 【题型7 热值的概念、单位和物理意义】 9 【题型8 热值的公式及相关计算】 9 【题型9 比较不同燃料的热值大小】 10 【题型10 热机效率的计算】 11 【随堂巩固】 12 考点1 做功——改变内能的另一种方式 1、做功：对物体做功，物体的内能增加；物体对外做功内能减少。 2、做功使物体的内能改变的实质：其他形式的能量（如机械能）与内能之间的相互转化。 3、物体内能的改变方式：做功和热传递。 （1）做功和热传递在改变物体的内能上是等效的；   （2）做功和热传递在本质上是不同的：做功使物体的内能改变，是其他形式的能量和内能之间的转化（不同形式能量间的转化）；热传递使物体的内能改变，是物体间（或物体不同部分）内能的转移（同种形式能量的转移）。 【题型1 】 【例1】下列现象中，利用做功方式使物体内能增加的是（　　） A．冬天在阳光下取暖 B．水烧开后壶盖被顶起来 C．锯条锯木头时发烫 D．铁块在炉火中被烧得通红 【变式1-1】以下属于做功改变物体内能的是（     ） A．热汤中的勺子 B．冰箱中的食品 C．取暖器旁的物体 D．弯折时的铁丝 【变式1-2】人体发热时常用湿毛巾敷在头部，过一段时间后，毛巾温度升高，体温降低，这说明______________可以改变物体的内能；冬天手冷时，我们用搓手的方式使手变暖和，这是采用_________________的方式来增加手的内能。（填“做功”或“热传递”） 【变式1-3】如图所示，使用火柴点火是以前的一种主要点火方式，火柴头与火柴盒摩擦变热燃烧是通过____________改变物体内能的；燃烧的蜡烛把周围空气加热是通过____________改变物体内能的。（以上均选填“热传递”或“做功”） 【题型2 温度、热量与内能的区别与联系】 【例2】关于温度、内能和热量，下列说法正确的是（     ） A．物体吸收了热量，温度一定升高 B．物体内能减小，可能是物体对外界做了功 C．内能从热量多的物体，传递到热量少的物体 D．物体的温度越低内能越少，但-30℃的冰川没有内能 【变式2-1】关于物体的温度、热量、内能的说法中，正确的是（     ） A．物体温度升高，它的内能一定增加 B．物体温度升高，一定是吸收了热量 C．物体吸收热量，温度一定升高 D．温度高的物体内能一定大，温度低的物体内能一定小 【变式2-2】砖的制作工艺流传数千年，从晒制到烧制，从青砖到红砖，小小的砖块见证了人类一步步迈向辉煌文明的非凡历程。晒制时，泥坯温度升高，内能____________；高温烧制是通过____________的方式改变砖块内能的；完全燃烧50kg的无烟煤放出的热量为____________J。（无烟煤的热值是3.4×107J/kg） 【变式2-3】寒冬，小明煮了碗香喷喷、热腾腾的米线，能闻到香喷喷的味道，这属于________现象，吃到嘴里的米线会烫嘴，是因为米线的________（选填“内能大”“热量多”或“温度较高”）。 【题型3 】 【例3】如图是粉尘爆炸的模拟实验装置，点燃蜡烛后盖好筒盖，向放有干燥面粉的小筒内打气，面粉弥漫在大筒内，该现象___________（选填“是”或“不是”）扩散现象，接着面粉迅速被点燃引发爆炸，把筒盖向上冲起，将爆燃产生的___________能转化为筒盖的___________能。 【变式3-1】下列现象中，通过做功使物体内能减小的是（     ） A．用打气筒打气时筒壁发热 B．用热水袋暖手，手感到热 C．钻木取火 D．水烧开时，茶壶盖被顶起 【变式3-2】小明用塑料矿泉水瓶子做了一个有趣的实验，如图所示，瓶中留有少量水，盖上瓶盖，扭转瓶子，轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，瓶盖被瓶内气体冲出的过程，与四冲程汽油机的一个冲程相似，这个冲程是（     ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【变式3-3】汽油机是热机的一种，如图甲所示是一台单缸四冲程汽油机工作状态示意图，汽油机飞 轮的转速为1800r/ min，由图可知这个冲程 ______ 能转化为 __________ 能，此冲程的能量转化情况与______（选填“乙”或“丙”）图相同。此内燃机每秒对外做功 _________ 次。当汽油燃烧不充分时，排气管会冒“黑烟 ”，此时汽油机的效率将 _______（选填“变大 ”“不变 ”或“变小 ”）。 考点2 热机 1、热机：利用内能做功的机械叫热机。 （1）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 （2）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。 2、汽油机 （1）构造：进气门、排气门、气缸、火花塞、曲轴、连杆等。  （2）工作原理：在气缸内燃烧汽油，生成高温高压的燃气〔化学能→内能〕，使燃气推动活塞做功〔内能 →机械能〕。 （3）冲程：活塞在往复运动中从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程。 （4）汽油机的工作流程：内燃机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作的。 ①吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸； ②压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内燃料混合物，温度升高； ③做功冲程：在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功； ④排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。 （5）工作过程中能量的转化：①压缩冲程：机械能→内能；②做功冲程：先是化学能→内能，再由内能→机械能； （6）一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周，飞轮转2圈。 3、柴油机： （1）构造：与汽油机相似，区别在于柴油机顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。  （2）工作原理：与汽油机相同。 （3）工作过程：与汽油机相似。 （4）柴油机启动时也要靠外力使飞轮和曲轴转动起来。 （5）特点与应用： 特点：柴油比汽油便宜，但柴油机比较笨重。  应用：载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船以及发电机。 【题型4 】 【例4】如图所示是汽油机的____________冲程。这个冲程中，实现了____________能转化为____________能；若汽油机曲轴的转速为3000r/min，则汽油机每秒对外做功____________次。 【变式4-1】如图是汽油机工作时的四个冲程，该汽油机的铭牌上标有1200r/min。下列说法正确的是（     ） A．乙是吸气冲程，吸入的只有汽油 B．甲是压缩冲程，是将内能转化为机械能，丁是做功冲程是将机械能转化为内能 C．该内燃机的四个冲程正确的工作顺序是乙→甲→丁→丙 D．此汽油机正常工作每秒对外做功20次 【变式4-2】如图所示，加热试管使水沸腾后，橡皮塞被水蒸气冲出试管口，落回地面，下列说法正确的是（     ） A．水被加热的过程中，内能是通过做功的方式改变的 B．橡皮塞被推出过程中，其动能是由水蒸气的内能转化而来的 C．橡皮塞被推出的过程，能量转化方式与汽油机压缩冲程相同 D．橡皮塞下落过程中，重力势能减少，机械能增加 【变式4-3】下图是小明同学在家中制作的热机模型。酒精燃烧时，将化学能转化为内能。喷出的高温水蒸气推动风车的叶片转动，将内能转化为______，此过程的能量转化与四冲程汽油机的______冲程相同。 【题型5 】 【例5】汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，图中表示的是______冲程，若工作时转速为3600r/min，则1s做功______次。若水箱内用水做循环液，是因为______。 【变式5-1】一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是1200r/min，该汽油机每秒钟内完成的冲程数和对外做功的次数分别是（     ） A．40和10 B．20和20 C．10和10 D．40和20 【变式5-2】如图所示的是四冲程汽油机的工作示意图，其中属于做功冲程的是（     ） A． B． C． D． 【变式5-3】如图所示是某单缸四冲程汽油机的四个冲程，图甲是________冲程，图丙的冲程中气缸内气体的温度会________（选填“升高”或“降低”），若该汽油机飞轮的转速为2400r/min，则1s内该汽油机将完成________个工作循环。 【题型6 】 【例6】除了燃料使用柴油以外，柴油机与汽油机的不同之处还在于：柴油机在结构上有__________（选填“火花塞”或“喷油嘴”），在吸气冲程中，_______（选填“空气”或“汽油和空气”）通过进气阀进入汽缸等。 【变式6-1】下列关于汽油机和柴油机的说法不正确的是（     ） A．汽油机和柴油机都属于内燃机 B．早期的柴油机比汽油机笨重 C．柴油机吸入的是柴油和空气的混合物 D．柴油机对气体的压缩程度比汽油机的高 【变式6-2】如图所示，是小符同学跟爷爷学习功夫的四个基本动作，由此他联想到热机的冲程，以下正确的是（     ） A．“鼻孔吸气”对应的汽油机冲程吸入的是汽油 B．“气沉丹田”对应的汽油机冲程是将机械能转化为内能 C．“排山倒海”所对应的汽油机冲程是靠飞轮的惯性来完成的 D．汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的 【变式6-3】如图所示是某种内燃机某一冲程的示意图，这种内燃机是______（填“汽油机”或“柴油机”），该内燃机一个工作循环的四个冲程按顺序依次是：吸气冲程、____________、做功冲程、排气冲程，若该内燃机1s对外做功45次，那么它曲轴的转速为______r/min。 考点3 燃料的热值 1、热值概念：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，符号时q。 （1）对于气体燃料而言，热值的定义是1m3的某种燃料完全燃烧时放出的热量。 （2）热值是燃料的一种属性，同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值不同。 （3）热值单位：焦/千克（J/kg），读作焦每千克。 （4）热值的物理意义：热值表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出的热量的多少，如木炭的热值为3.40×107J/kg。 2、热值的计算公式：Q=mq M——燃料的质量——单位千克（kg）； q——燃料的热值——单位焦/千克（J/kg）； Q——燃烧放出的热量——单位焦耳（J）。 3、比较不同燃料的热值大小 （1）准备实验器材：‌需要准备铁架台、‌石棉网、‌烧杯、‌温度计各两只，‌以及适量的水和两种不同的燃料（‌如酒精和汽油）‌。‌ （2）设置实验装置：‌按照实验装置图依次将燃料盒、‌石棉网、‌烧杯、‌温度计自下而上固定好。‌ （3）控制变量：‌确保两种燃料的质量相同，‌燃烧的时间相同，‌加热相同质量的同种液体。‌ 进行实验：‌在两个烧杯中倒入质量相同、‌初温相同的水；‌在燃料盒中倒入质量相等的适量酒精和汽油；‌分（4）别点燃酒精和汽油，‌加热烧杯内的水，‌直到燃料燃尽。‌记录数据：‌燃料燃尽后，‌记录两烧杯内水升高的温度△t。‌ （5）分析结果：‌比较两装置中烧杯内水升高的温度△t，‌升高的温度越高，‌表明水吸收的热量越多，‌进而表明燃料的放热能力越强。‌ 【题型7 】 【例7】发射神舟十四号的火箭用液态氢做燃料，这主要是因为液态氢具有较大的______，若氢气燃烧放出焦耳的热量全都被水吸收，能使质量为的水温度升高______℃。 【变式7-1】随着生活水平的提高，小汽车已逐步进入普通百姓的家庭。关于在平直公路上匀速行驶的小汽车，下列说法正确的是（     ） A．随着汽油的消耗，剩余汽油的热值变小 B．给汽车提供动力的是汽油机的做功冲程 C．刹车时是将内能转化为机械能 D．汽车发动机用水散热，这是因为水的比热容较小 【变式7-2】若将一瓶酒精倒去一半，对于剩下的一半酒精，下列判断正确的是（     ） A．热值不变，比热容变为原来的一半 B．热值和比热容都不变 C．比热容不变，热值变为原来的一半 D．热值、比热容都变为原来的一半 【变式7-3】用水做汽车发动机的冷却剂，是利用了水的_____特性；若体积为，初温为20°C的水吸收的热量，则水的温度升高了_____℃（气压为1标准大气压）。用液态氢做火箭发射的燃料，是利用了液态氢的_____的特性。 【题型8 热值的公式及相关计算】 【例8】用酒精炉烧水，给质量为2kg，温度为20℃的水加热（一标准大气压），需完全燃烧42g酒精，酒精炉效率为60%（已知水的比热容，酒精的热值q=3.0×107J/kg） 求： (1)酒精完全燃烧放出多少热量？ (2)水升高的温度为多少？ 【变式8-1】如图所示的是某款液态氢能源汽车，该款汽车在公路上行驶20km，受到的牵引力为1.4×103N，燃烧了0.8kg液态氢。已知液态氢的热值为 1.4×108J/kg，下列说法中不正确的是（     ） A．牵引力做的功为 2.8×107J B．若完全燃烧0.8kg液态氢，则放出的热量为 1.12×107J C．若完全燃烧0.8kg液态氢，则汽车利用氢能源的效率为25% D．减少尾气排放带走的热量，可以提高热机效率 【变式8-2】小林周末在家做家务，他在水壶中装入质量为、温度为的水后，放在燃气灶上加热，直至将水加热到，该过程水吸收的热量为_____J，如果该过程中消耗燃气，则消耗的燃气完全燃烧放出的热量为_____J，该燃气灶的加热效率为_____。［水的比热容为，燃气的热值为] 【变式8-3】用煤气灶把、初温为的水烧到，消耗了煤气。已知水的比热容，煤气的热值，则 (1)水吸收的热量为多少？ (2)煤气完全燃烧放出的热量为多少？ (3)煤气灶烧水的效率为多少？ 【题型9 】 【例9】质量相等的三种燃料a、b、c，完全燃烧时放出的热量满足Qa>Qb>Qc，三者热值大小关系是（ ） A．qa>qb>qc B．qa<qb<qc C．qa=qb=qc D．无法判断 【变式9-1】有甲、乙两种不同的燃料，甲燃料的质量为2kg，乙燃料的质量为1kg，当甲、乙温度都升高1℃，吸收的热量如图a所示；甲、乙燃料完全燃烧后放出的热量如图b所示，则下列说法正确的是（     ） A．甲、乙的比热容之比为 B．甲、乙的热值之比为 C．甲、乙温度都降低1℃，乙放出的热量比甲多 D．相同质量的甲、乙燃料完全燃烧，甲放出的热量比乙多 【变式9-2】火箭以液态氢为燃料，是因为液态氢的___________。若完全燃烧2kg的液态氢，可放出热量___________J，若液态氢燃烧不完全，其热值将___________（选填“变大”“不变”或“变小”）。（已知液态氢的热值） 【变式9-3】小明利用图示装置测算酒精的热值。燃烧皿中酒精的质量为12g，烧杯中装有100g初温为25℃的水，点燃酒精，当水温升高到35℃时，立即熄灭火焰。该过程中水吸收的热量为______J。他想利用计算酒精的热值，还需进行的实验操作是测量______的质量，实验所测酒精的热值与真实值相比会偏______。[] 【题型10 】 【例10】一辆汽车总重，四个轮胎与地面的接触面积为，该车在平直的公路上匀速行驶10km，燃烧了10kg的汽油，受到的牵引力是车重的倍。（已知汽油的热值，g取）求： (1)该车静止在水平地面上时，对路面的压强是多少？ (2)这些汽油完全燃烧放出的热量； (3)发动机的效率。 【变式10-1】如图所示为内燃机的能量流向图，热机效率（）等于（     ） A． B． C． D． 【变式10-2】用燃气灶将8kg的水从25℃加热到75℃，消耗天然气。已知天然气的热值为，此过程中水吸收的热量为______________J，燃气灶加热的效率为______________。 【变式10-3】某汽车公司对其生产的一款新型氢能源汽车进行测试，已知汽车所用氢燃料的热值为，水的比热容为。 (1)若该车消耗了0.5kg氢燃料，这些氢燃料完全燃烧放出的热量是多少？ (2)若放出热量的30%被质量为500kg、初温为20℃的水吸收，水升高的温度是多少？ (3)该车热机消耗0.5kg氢燃料完全燃烧放出的热量让汽车做了的有用功，则汽车热机的效率是多少？ 随堂巩固 【随堂巩固】 1．关于内能和温度，以下说法正确的是（     ） A．0℃的冰块内能为零 B．温度高的物体，内能一定大 C．物体内能增加，温度一定升高 D．同一物体温度升高，内能增加 2．下列事例中，利用做功的方式使物体内能增加的是（     ） A．捂热水袋的手变暖 B．炽热的金属片插入水中后，水温升高 C．放进热汤中的金属汤勺变得烫手 D．用锯子锯木头，锯条的温度升高 3．热机广泛应用于现代生活，为了节约能源，各国科学家不断攻坚克难，提高热机效率，下列措施中，可以提高热机效率的是（     ） A．使用热值高的燃油 B．尽量增加热机的工作时间 C．尽量减少热机部件间的摩擦 D．尽量增加废气带走的热量 4．一台四冲程内燃机转速为3600r/min，每秒内对外做功次数为（     ） A．360次 B．60次 C．30次 D．15次 5．关于下列四幅图的说法中正确的是（     ） A．图甲：抽出玻璃板，下瓶中出现红棕色二氧化氮气体，表明气体间可以发生扩散现象 B．图乙：压活塞硝化棉会燃烧起来，是活塞压缩硝化棉做功，使其内能增大温度升高导致的 C．图丙：向瓶内充气，当塞子跳起来时，气体膨胀对外做功，温度降低，气体液化成白雾 D．图丁：冬天用热水袋取暖时，温度从热水袋传递给人体 6．兴趣小组进行如下实验：甲、乙两烧杯各装100g的水，甲烧杯用酒精灯加热，乙烧杯用煤油灯加热，都将烧杯内的水加热至沸腾，测得消耗酒精4g、煤油2.5g。小组同学根据实验数据绘制了水温与加热时间关系的图像如图所示。已知，，，下列说法错误的是（     ） A．沸腾前，两烧杯中的水比热容一样大 B．前5min，甲杯中的水吸收的热量为 C．相同的时间内甲乙两杯水吸收的热量相等 D．酒精灯加热的效率为28% 7．小段同学将冰加热熔化成水直至沸腾，并绘制了如图所示的温度—时间图像，下列分析正确的是（     ） A．AB段是固液共存状态 B．BC段过程中，物质的温度不变，内能不变 C．CD段加热过程中，水中气泡上升时由大变小 D．DE段水沸腾时温度不变，说明沸腾过程不需要吸热 8．汽油的热值为。这个数值究竟有多大？我们可以通过一个具体例子来认识汽油热值的大小：某中学生提着一袋质量为5kg的大米，从1层步行至5层，每层楼的层高为3m，如果汽油完全燃烧获得热量的焦耳数和该中学生对这袋大米做的功相等，就可以算出所需汽油的质量m。g取。下述说法中错误的个数是（　　） ①汽油的热值为，表示1kg汽油完全燃烧放出的热量为 ②该中学生对这袋大米做了750J的功 ③通过计算可知m约为 ④当汽油不完全燃烧时，汽油的热值变小 A．1 B．2 C．3 D．4 9．冬天手冷，有的人通过搓手给手升温，这是用____________的方式改变内能的，还可以向手哈气让手升温，用____________的方式改变内能；此外，人们通过在城市中心修建人工湖来调节气温利用了水的____________大的特性。 10．如图所示是一种“网红产品”——迷你型爆米花锅，将少量玉米放入锅内，扣紧锅盖，用火炉加热。待锅内达到一定气压后，打开锅盖，爆米花会爆出，锅内气体内能_______ （选填“变大”“变小”或“不变”），这是通过_______ 的方式改变内能。 11．当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，此时汽油的热值______（选填“增大”、“不变”或“减小”），汽油机的工作效率会______（选填“增大”、“不变”或“减小”）；有一种“涡轮增压”（T型）轿车，通过给发动机更足量的空气使汽油更充分地燃烧，比普通轿车（L型）更节能，排气更清洁。同样的汽油加在T型轿车内与加在L型轿车内相比热值______（选填“更大”、“一样大”或“更小”）。 12．用天然气烧水，这是通过______________方式改变水的内能。若水的质量为，水的温度从10℃升高到60℃，水吸收的热量为______________J。水沸腾后会顶起壶盖，此过程能量转化情况与四冲程的汽油机的______________冲程相似。 13．2022年11月29日，搭载神舟十五号载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心发射成功，火箭发动机以液态氢为燃料是因为液氢的_________，运载火箭在匀速升空阶段，其动能_________（选填“增大”、“减小”或“不变”）（不计此过程中消耗燃料的质量）；汽车发动机散热器常用水做冷却剂，是因为水的_________大；汽油机的_________冲程中内能转化为机械能，若飞轮转速为2400r/min，则1s内对外做功_________次。 14．“践行文明，垃圾分类”从你我做起，提高资源的利用率，垃圾利用的一种方式是将其填埋后，通过厌氧发酵产生沼气，再用作燃料。某品牌沼气炉在一次加热过程中完全燃烧0.2m3的沼气将40kg初温为15℃的水加热到45℃，则沼气炉的热效率为________，水加热过程中其比热容大小________（选填“变大”“变小”或“不变”）。［，］ 15．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。丁图中所用燃料种类相同。 (1)比较不同燃料的热值，应选择 _____两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量，是通过__________来反映的（选“温度计上升示数”或“加热时间”）； (2)比较不同物质吸热升温的特点：应选择 _____两图进行实验。 (3)若液体B的比热容是4.0×103J/（kg•℃），液体A的比热容是 _____J/（kg•℃）。 16．小明学习了燃料的热值后，设计了一个实验来比较煤油和菜籽油的热值的大小关系。他们组装了如图所示的装置进行实验，装有少量的煤油和菜籽油的两盏灯，分别给两杯温度和质量相同的水加热。 (1)实验前装入灯中的煤油和菜籽油的____________必须相同。 (2)实验过程中，点燃两盏灯，在燃料____________（选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”）后，比较____________（选填“加热时间”或“温度计示数”）来比较燃料燃烧放出的热量，从而比较两种燃料的热值的大小。 (3)在燃料燃烧过程中，如果两个烧杯中的水均已沸腾，则该实验____________（选填“能”或“不能”）比较两种燃料热值的大小。 (4)该实验也可以粗略测出燃料的热值，与标准的热值相比，该实验测得的热值____________（选填“偏大”或“偏小”），其主要原因是：____________ 17．用燃气灶烧水，燃烧的煤气，使的水从20℃升高到70℃，已知水的比热容为，煤气的热值为。 (1)求煤气完全燃烧放出的热量； (2)求该过程中水吸收的热量； 18．2025年3月，我国新型055驱逐舰到达南太平洋指定海域开展演习。据网络信息显示，055驱逐舰使用的是燃气轮机动力系统，燃料是柴油，最大航速。若055驱逐舰以的速度匀速航行时，动力推进系统的输出功率为，求：（柴油的热值为） (1)055驱逐舰油箱内柴油使用一半后，剩余柴油的热值_____（选填“变大”“变小”或“不变”）。 (2)055驱逐舰以36km/h的速度匀速航行时，受到的牵引力是多少？ (3)若055驱逐舰以36km/h的速度匀速航行1小时，消耗柴油9t，则055驱逐舰发动机的效率是多少？ 2 / 30 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $