第14章内能的利用单元练习（二）（广东专用）-2026-2027学年物理人教版九年级全一册

**基本信息** 人教版九年级物理第十四章“内能的利用”广东专用单元卷，分层设计覆盖能量转化、热值、比热容、内燃机等核心知识点，结合生活情境与跨学科实践，适配单元复习巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量|知识覆盖|命题特色| |----|----|----------|----------| |选择/填空|19题|能量转化（氢气燃烧）、内燃机构造（汽油机与柴油机区别）、比热容应用（冷却液选择）|情境融合科技前沿（氢燃料公交车）与文化传承（走马灯、省油灯）| |计算|6题|热值（汽油燃烧放热）、热效率（汽车发动机效率）、比热容（水升温计算）|分层递进，从基础公式应用到综合效率计算| |实验探究|2题|比较燃料热值（控制变量法）、比热容特性（温度-时间图像分析）|突出科学探究要素，强调变量控制与数据处理| |跨学科实践|1题|阳光节能房屋设计（隔热材料选择、太阳能利用）|体现科学态度与责任，结合地域气候特点|

第14章内能的利用单元练习（二）（广东专用） 2026-2027学年物理人教版九年级全一册 【知识梳理】内能的利用 · 必备核心知识点（建议先做知识回顾，再进入练习） 一、能量的转化与守恒：燃料燃烧——化学能转化为内能；热机做功——内能转化为机械能；摩擦/压缩——机械能转化为内能。能量既不会凭空产生也不会凭空消失（能量守恒定律）。 二、燃料的热值（q）：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，单位J/kg（气体为J/m³）。Q放=mq（或Q=Vq）。热值是燃料的固有特性，与质量、是否完全燃烧无关。 三、比热容（c）：单位质量的某种物质升高（或降低）1℃吸收（或放出）的热量，水的c水=4.2×10³J/(kg·℃)，其数值较大，常用作冷却剂、取暖介质。Q吸=cmΔt。 四、内燃机（四冲程）：吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环；压缩冲程——机械能→内能；做功冲程——内能→机械能。曲轴转2周完成一个工作循环、对外做功1次。汽油机（点燃式，顶置火花塞）与柴油机（压燃式，顶置喷油嘴）的区别。 五、改变内能的两种方式：做功（能量转化）与热传递（能量转移）。 六、热机效率：η=W有用/Q放×100%，表示燃料完全燃烧放出的热量中有多少转化为有用功。提高途径：使燃料充分燃烧、减小散热与摩擦损失。 【分层优化】按知识模块与能力层级编排 本练习依据人教版九年级第十四章《内能的利用》，参照广东九年级物理期末命题特点，按"基础巩固—能力进阶—生活应用—综合拓展"四个层级编排，由易到难、注重基础、逐层递进。建议A、B层为全体学生必做，C、D层为提高与拓展；整体难度控制在0.65左右，符合教学实际。下表为分层说明（层级 × 知识模块 × 对应大题）： 层级 训练主题（知识模块） 对应大题（新题号） A　基础巩固 能量的转化、燃料热值、比热容、汽油机构造与冲程 第1、2、3、4、5、6、7、8题 B　能力进阶 冲程判断、转速与做功、比热容/热值/效率综合计算 第9、10、11、12、13、14题 C　生活应用 热机情境迁移、能量转化方向性与守恒定律 第15、16、17、18、19题 D　综合拓展 实验探究、热效率计算专训、跨学科实践 第20、21、22、23、24、25、26、27、28题 A层　基础巩固 · 内能的概念、能量转化、燃料热值与比热容 本部分聚焦能量的转化、燃料热值、比热容等核心概念的辨析，以及汽油机（内燃机）基本构造与四个冲程的认识。以概念辨识为主，难度系数约0.80以上，重在夯实基础，为全体学生的必做内容。 【本部分题目】第 1–8 题（共8题） 1．如图所示，在2025年第十五届全运会开幕式上，主火炬塔使用氢气作为燃料。氢气燃烧时将化学能转化为（     ） A．内能 B．电能 C．机械能 D．核能 【答案】A 【详解】氢气燃烧是将氢气的化学能转化为内能的过程。 故选A。 2．关于柴油机和汽油机，下列说法正确的是（    ） A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B．柴油机和汽油机工作时点燃方式一样 C．柴油机的效率一般比汽油机的效率高 D．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入汽缸 【答案】C 【详解】A．汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故A错误； B．汽油机属于点燃式，而柴油机属于压燃式，故B错误； C．一般柴油机的压缩比比汽油机大得多，且汽缸内柴油燃烧要比汽油燃烧更充分，所以柴油机的效率更高一些，故C正确； D．柴油机在吸气冲程中，将空气吸入汽缸（没有吸入柴油），故D错误。 故选C。 3．如图所示，点燃走马灯底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。汽油机四个冲程中与其能量转化相同的是（　　） 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】走马灯中，热空气上升驱动扇叶转动，是将内能转化为机械能的过程。四冲程汽油机的做功冲程中，燃料燃烧释放的内能推动活塞做功，也是将内能转化为机械能，与走马灯的能量转化一致，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 4．如图甲所示，这是我国古代的“节能灯”——“省油灯”，图乙为其部分剖面示意图。在夹层中加水，主要是利用水的_____________较大的特性，可以吸收更多的热量，减少油的蒸发，达到省油的目的。油燃烧过程中，其热值_____________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 比热容 不变 【详解】[1]水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，升高相同的温度，水吸收的热量更多。在“省油灯”的夹层中加水，利用水的这一特性，可以吸收更多热量，从而降低油的温度，减少油的蒸发，达到省油目的。 [2]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、是否完全燃烧等均无关。油燃烧过程中，油的种类不变，所以其热值不变。 5．如图所示，当瓶塞跳飞出时，这是 ______方式 __能转化为_____能。    【答案】 做功 内 机械 【详解】[1][2][3]试管内的气体受热膨胀对外做功，将气体的内能转化为瓶塞的机械能，瓶塞飞出。 6．如图所示是汽油机的某一冲程，这一冲程的能量转化是__________；去加油站加油时能闻到汽油味，这是_____现象． 【答案】 机械能转化为内能 扩散 【详解】解答：由图可知，进气阀和排气阀都关闭，并且活塞向上运动，所以是压缩冲程；此冲程机械能转化为内能；小汽车用汽油做燃料，加油时能闻到汽油的气味，是因为汽油分子在不停地做无规则运动，这是扩散现象． 点睛：在内燃机的四个冲程中，进气阀和排气阀均关闭的只有压缩冲程和做功冲程，而在压缩冲程中活塞向上运动，做功冲程中活塞向下运动；一个气阀打开，另一个气阀关闭的是吸气冲程和排气冲程，而在吸气冲程中活塞向下运动，排气冲程中活塞向上运动；压缩冲程和做功冲程存在着能量转化，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；一切物质的分子都在永不停息的做无规则运动，即扩散，温度越高，分子运动越剧烈． 7．反复弯折铁丝，铁丝弯折处会很烫，铁丝的内能增加，此能量的转化与四冲程汽油机的______冲程相同。某汽车百公里耗油7kg，这些汽油完全燃烧可放出的热量是______J。（q汽油=4.6×107J/kg） 【答案】 压缩 3.22×108 【详解】[1]反复弯折铁丝，铁丝弯折处变得很烫，这是通过做功的方式改变物体的内能，使物体内能增加，四冲程汽油机的四个冲程中，压缩冲程也是通过做功的方式使气体内能增加，所以与压缩冲程相同。 [2]汽油的热值已知，则7kg汽油完全燃烧可放出的热量是 Q放=q汽油m=4.6×107J/kg×7kg=3.22×108J 8．近几年，摩托车骑行在年轻人中形成一股热潮，请运用所学的物理知识回答下列问题： (1)图为摩托车发动机的一个工作循环，由此可知是摩托车发动机是内燃机中的 ___________ （选填“汽油机”或“柴油机”），其中使摩托车获得动力的是___________冲程； (2)图为A、B两种不同的液体的温度随加热时间变化的图像，分析图像可知：A液体比热容___________B液体比热容（选填“大于”、“小于”或“等于”），因此液体___________（选填“A”或“B”）更适合作摩托车发动机的冷却液； (3)摩托车在刹车的过程中，机械能会转化为地面和空气的___________能散失到空气中，这些能量不能自动收集起来再次开动摩托车，这说明能量的转移和转化具有___________。 【答案】(1) 汽油机 做功 (2) 大于 A (3) 内 方向性 【详解】（1）[1]由图可知，内燃机在结构上有火花塞，说明此摩托车采用的是汽油机。 [2]汽油机的做功冲程是将高能气体的内能转化为活塞的机械能，摩托车通过做功冲程获得动力。 （2）[1]根据图可知，A、B两种液体加热相同时间，吸收相同的热量，A的温度升高了20℃，B的温度升高了40℃，A的温度升高的慢，则A的吸热能力强，A的比热容大。 [2]吸热能力越强，在相同温度变化量的情况下，吸收的热量更多，作为发动机的冷却液应该选择比热容大的液体，所以液体A更适合做发动机冷却液。 （3）[1]摩托车刹车时，由于摩擦的存在，需要克服摩擦力做功，在这个过程中其动能转化为地面、空气的内能。 [2]能量虽然守恒，但转化和转移有方向性，即内能不会自动地、完全地变回可利用的机械能，所以能量的转化和转移具有方向性。 B层　能力进阶 · 冲程判断与能量转化、转速与做功、比热容与热效率计算 在A层基础上，重点训练冲程判断与能量转化的对应、转速与做功次数的计算，以及比热容、热值、热效率的综合计算。难度系数约0.65，体现由易到难的递进。 【本部分题目】第 9–14 题（共6题） 9．汽油机是热机的一种，汽油在汽缸内燃烧时将化学能转化为______能，如图所示是四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在______冲程；在汽油机内完全燃烧2kg汽油能放出______J的热量。（汽油的热值为4.6×107J/kg） 【答案】 内 做功 9.2×107 【详解】[1]汽油机是热机的一种，汽油在汽缸内燃烧时是一种化学变化，即消耗燃料化学能，产生内能，所以是将化学能转化为内能的过程。 [2]从图中可以看出，火花塞点火和活塞向下移动的特点，可以判断这个冲程是做功冲程。 [3]汽油完全燃烧放出的热量为 Q放＝mq＝2kg×4.6×107J/kg＝9.2×107J 10．汽车常用水冷却发动机是利用了水_________的特性；完全燃烧0.1kg的汽油，放出的热量为_________J。如果这些热量被质量为10kg、初温为20℃的水完全吸收，在一标准大气压下，可以使水的温度升高到_________℃。（q汽油=4.62×107J/kg，c水=4.2×103J/（kg·℃） 【答案】 比热容大 4.62×106 100 【详解】[1]因为水的比热容大，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，所以人们用冷水冷却发动机。 [2]完全燃烧0.1 kg汽油放出的热量 Q＝qm汽油＝4.62×107 J/kg×0.1kg＝4.62×106 J [3]这些热量被质量为10kg、初温为20℃的水完全吸收，水升高的温度为 Δt＝＝＝110 ℃ 因为在一标准大气压下，水的温度最高为100 ℃，所以这些热量可以使水的温度升高到100 ℃。 11．一辆轿车启动时，转速表显示的数值如图所示。若该轿车用的是四冲程汽油机，则发动机一个气缸每秒做功___________次；汽油机做功冲程将___________能转化为机械能。 【答案】 6.25 内 【详解】[1]从图中转速表可以看出，发动机曲轴转速0.75×1000r/min=750r/min=12.5r/s 四冲程发动机曲轴每转动2周，完成一个做功冲程，对外做功1次，所以此时发动机每秒钟完成做功冲程的次数为 [2]汽油机做功冲程中，汽油燃烧产生的高温高压燃气推动活塞向下运动，燃气的内能转化为活塞的机械能，所以汽油机做功冲程将内能转化为机械能。 12．如图是四冲程汽油机的______冲程，在这一冲程中发生的能量转化是______。   【答案】 做功 内能转化为机械能 【详解】[1][2]两个气阀关闭，活塞向下运动，是做功冲程，其能量转化关系是内能转化机械能。 13．《三国演义》中有“青梅煮酒”的典故。质量为的酒从20℃升高到40℃吸收的热量是_______J；煮酒过程中消耗了的干木柴，则干木柴完全燃烧放出的热量为_______J，煮酒的热效率为_______。 [，干木柴的热值为] 【答案】 6.8% 【详解】[1]质量为的酒从20℃升高到40℃吸收的热量 [2]干木柴完全燃烧放出的热量 [3]煮酒的热效率 14．一台汽油机标有“”，则它在1秒内完成______个冲程。如图为汽油机的______冲程。 【答案】 60 压缩 【详解】[1]飞轮转速是 1800r/min=30r/s 飞轮转一圈，完成两个冲程，所以1s完成的冲程个数为60个。 [2]图中两个气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程。 C层　生活应用 · 热机原理情境迁移、能量转化方向性与守恒定律 将热机、能量转化知识置于走马灯、燃气涡轮机、氢燃料公交车、火箭、省油灯等真实情境中，考查知识迁移与解释生活现象的能力，并融入能量守恒定律与能量转化方向性的认识。难度系数约0.65。 【本部分题目】第 15–19 题（共5题） 15．我国传统的走马灯，能利用空气受热后上升来推动轴及连带的纸剪人马转动。从原理上来看，它是现代燃气涡轮机的萌芽。汽油机的四个冲程与走马灯的能量转化相同的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】点燃蜡烛时，气体温度升高，热空气就会向上运动，运动的热空气对外做功，能量的转化方式是内能转化为机械能，四冲程汽油机的做功冲程能量的转化方式是内能转化为机械能，所以与做功冲程的能量转化相同。 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．进气门、排气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，故B不符合题意； C．进气门、排气门关闭，活塞向下运动，火花塞工作，是做功冲程，故C符合题意； D．进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，故D不符合题意； 故选C。 16．如图所示，小明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。关于该简易汽轮机，下列说法错误的是（　　） A．酒精灯中的酒精在燃烧时，热值减小 B．易拉罐中水的内能增加的方式是热传递 C．蒸汽喷出后，内能减小 D．蒸汽喷出使风车转动的能量转换与汽油机的做功冲程相同 【答案】A 【详解】A．热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，酒精灯中的酒精在燃烧时，其热值是不变的，故A错误； B．加热过程中，易拉罐中的水吸收热量，温度升高，是通过热传递的方式增加内能，故B正确； C．蒸汽喷出后，对外做功，内能转化为机械能，内能减小，故C正确； D．蒸汽推动风车转动的过程中，蒸汽的内能转化为风车的机械能；汽油机的做功冲程中，燃气的内能转化为活塞的机械能，故蒸汽推动风车转动时的能量转化与汽油机做功冲程相同，故D正确。 本题选择描述错误的，故选A。 17．2022年北京冬奥会举行期间，有600辆左右氢燃料新能源公交车投入使用，如图所示。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源。[；]，求： （1）质量为的氢燃料完全燃烧放出的热量； （2）若这些热量使初温为水升高到，则可以加热多少水。 【答案】（1）；（2） 【详解】解：（1）由得氢燃料完全燃烧放出的热量 （2）不计热损失，氢燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收，可得 水升高的温度为 由得水的质量为 答：（1）氢燃料完全燃烧放出的热量； （2）若这些热量使初温为水升高到，则可以加热500kg水。 18．运用所学物理知识解决问题： (1)小明到海水浴场玩，他光着脚踩在沙滩上，感到沙子烫脚，当身体进入水中时，觉得水比较凉，这是因为：水的比热容________，海水和沙子相比，在同样受热时，沙子的温度变化比海水________。 (2)下列现象中，属于机械能转化为内能的是_________（填字母） A．航天飞行器穿越大气层时表面发热 B．冬天用热水袋取暖 C．放爆竹时，爆竹腾空而起 D．电灯发出光和热 (3)火箭的燃料使用液态氢，主要是因为它的密度_______且热值________；（填“小”、或“大”） (4)“嫦娥一号”卫星绕月飞行时在遭遇月食期间没有太阳光照射，卫星表面的温度会急剧下降，_________减小，这是通过_________的方式改变物体的内能。 【答案】(1) 大 大 (2)A (3) 小 大 (4) 内能 热传递 【详解】（1）[1][2]根据可知，质量相同的不同物质，吸收相同的热量，比热容大的温度改变较小；水的比热容较大，同样受热的情况下，吸收相同热量，沙子的温度变化比海水大，因此，小明光着脚踩在沙滩上，感到沙子烫脚，当身体进入水中时，觉得水比较凉。 （2）A．航天飞行器穿越大气层时，与大气层发生摩擦，表面发热内能增加，属于通过做功的方式使内能增加，机械能转化为内能，故A符合题意； B．冬天用热水袋取暖，是通过热传递的方式增加物体的内能，故B不符合题意； C．爆竹点燃后腾空升起，是爆炸产生的气体的内能转化为爆竹的机械能，故C不符合题意； D．电灯消耗电能发出光和热，是电能转化为光能和内能，故D不符合题意。 故选A。 （3）[1][2]火箭的燃料使用液态氢，主要是因为它的密度小，单位体积质量小，且热值大，在同样情况下，完全燃烧时，可以释放更多的热量。 （4）[1][2]没有太阳光照射时的卫星表面的温度会急剧下降，即其质量不变，温度降低，内能减小，这是通过热传递的方式改变物体内能的。 19．图甲所示为抖音上售卖的喷气火箭，发射时猛踩气囊，气囊中的空气推动火箭向上飞出，图乙所示，大口玻璃瓶内装有一些水，用瓶塞将瓶口塞紧，瓶塞通过导管与打气筒相连，用打气筒给瓶中打气，图丙所示.B是一个被销钉K锁住的活塞，气缸A密封有压缩空气，C是一支温度计，活塞与气缸壁之间没有摩擦，请回答下列问题： （1）火箭向上飞出过程相当于内燃机的______冲程； （2）乙实验中，在研究气体对外做功内能变化时，应该注意观察的是______； A．打气的过程中，水面的变化情况 B．瓶塞跳起瞬间，瓶内的变化情况 C．瓶塞跳起的高度 （3）试根据甲、乙实验的结论分析，当把销钉K拔出后温度计的示数______（选填“升高”、“降低”或“不变”）。 【答案】 做功 B 降低 【详解】（1）[1]火箭向上飞出过程中空气的内能转化为火箭的动能，这与内燃机的做功冲程相似。 （2）[2]乙实验是研究物体对外做功时物体内能的变化情况（即瓶内空气的内能变化情况），所以实验时需要观察瓶塞跳起的瞬间瓶内出现的现象。故AC不符合题意，B符合题意。 故选B。 （3）[3]当把销钉K拔出后，气缸内的压缩空气对活塞做功，空气内能转化为活塞的机械能；空气的内能减少，温度降低，所以温度计的示数变小。 D层　综合拓展 · 实验探究、热效率计算专训、跨学科实践 涵盖"比较不同燃料热值""比较不同物质比热容"的实验探究，各类热效率的计算专训（燃料各异、情境不同，形成变式训练避免重复），以及"阳光节能房屋""简易热机模型"等跨学科实践活动。难度系数约0.40～0.65，重在综合与探究。 【本部分题目】第 20–28 题（共9题） 20．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量相等都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。 （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； （2）比较不同物质吸热升温的特点： ①应选择_______两图进行实验； ②不同物质吸热的多少是通过_______来反映的； ③关于该实验的变量控制，下列要求中不正确的是：_______； A．采用相同的加热方法 B．烧杯中分别装入相同体积的不同液体 C．使用相同的烧杯 D．控制液体初温度相同 ④如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图像如图丁所示，由图可以看出，a、b两种液体比热容之比为_______。冬天，小华想自制一个暖手袋，若只能从a或b中选一种液体装入暖手袋中作为供暖物质，则应选择_______（选填“a”或“b”）液体。 【答案】 甲、乙 温度计示数的变化 甲、丙 加热时间 B 1∶2 b 【详解】（1）[1][2]比较不同燃料的热值，要用不同的燃料，加热质量相同的同种液体，应选择甲、乙两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量，是通过温度计示数的变化来反映的。 （2）[3]比较不同物质吸热升温的特点时，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，故选择甲、丙两图进行实验。 [4]根据转换法，由于加热器相同，不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的。 [5]AC．采用相同的加热方法和使用相同的烧杯，目的是控制不同液体吸热相同，故AC正确，不符合题意； B．因不同液体密度不同，根据m=ρV，烧杯中分别装入相同体积的物质的质量不同，故B错误，符合题意。 故选B。 [6]如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图像如图丁所示，由图丁可知，升高相同的温度，b的加热时间是a的2倍，根据Q=cm∆t可知，b的比热容是a的比热容的2倍，即a、b两种液体比热容之比为1∶2。 [7]因质量相等的a和b两种液体，在升高相同温度时，b吸热多，b的吸热能力，比热容大，根据Q=cmΔt可知，质量相同的a、b液体降低相同的温度，b放热多效果好；故应该选择b液体装入暖手袋中作为供热物质。 21．某酒精灯工作时有84%的热量被水吸收,燃烧4千克酒精． （酒精的热值是3.0×107J/kg） （1）这些酒精完全燃烧可以放出多少热量？ （2）求水所吸收的热量， （3）可让500千克常温下的水温度升高多少摄氏度? 【答案】（1）1.2×108J    （2）1.008×108J   （3）48 【详解】解答：(1)酒精完全燃烧放出的热量：Q放=m酒q酒=4kg×3.0×107J/kg=1.2×108J， (2)水吸收的热量Q吸=84%Q放=84%×1.2×108J=1.008×108J， (3)由Q吸=cm△t可得，△t===48℃ 点睛：（1）根据Q放=mq求出这些酒精完全燃烧可以放出多少热量； （2）根据酒精灯工作时有84%的热量被水吸收求出水吸收的热量； （3）知道水的质量、水的比热容、Q吸、利用吸热公式Q吸=cm△t变形求出△t． 22．下表是某一电水壶的铭牌，小明用此水壶烧开水，电水壶正常工作，5min把水烧开。求： 额定电压 额定功率 加热方式 底盘加热 容量 材质 不锈钢 （1）把水烧开的过程中电水壶产生的热量； （2）如果改用燃烧酒精提供这些热量，不计能量的损耗，则需要燃烧多少酒精？（酒精的热值为） 【答案】（1）；（2） 【详解】解：（1）电水壶正常工作，5min把水烧开，电水壶产生的热量为 （2）由题意可知，酒精完全燃烧放出的热量为 由可知，所需的酒精质量为 答：（1）把水烧开的过程中电水壶产生的热量为； （2）需要燃烧酒精。 23．冬天出行相当冷，人们多采用开车的方式。小明的爸爸说：“咱家汽车正常行驶时的牵引力约为1800N，行驶100km，消耗约10kg汽油”。[汽油的热值] 请你根据所学知识计算： (1)行驶100km汽车发动机做的功？ (2)这些汽油完全燃烧释放的热量是多少J？ (3)汽车发动机的效率是多少？ 【答案】(1) (2) (3)40% 【详解】（1）汽车行驶距离 汽车发动机做的功 （2）燃料完全燃烧释放的热量 （3）汽车发动机的效率为 24．小强家在装修期间，安装了天然气热水器，该热水器将20kg水从25℃加热到50℃，消耗了0.1m3的天然气。已知：天然气的热值为3.5×107J/m3，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。则： （1）此过程中水吸收的热量是多少？ （2）0.1m3天然气完全燃烧放出的热量是多少？ （3）该热水器加热这些水的效率是多少？ 【答案】（1）2.1×106J；（2）3.5×106J；（3）60%； 【详解】解：（1）水吸收的热量为 Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×20kg×(50℃－25℃)＝2.1×106J （2）0.1m3天然气完全燃烧放出的热量是 Q放＝Vq天然气＝0.1m3×3.5×107J/m3＝3.5×106J （3）该热水器加热这些水的效率是 答：（1）此过程中水吸收的热量是2.1×106J； （2）0.1m3天然气完全燃烧放出的热量是3.5×106J； （3）该热水器加热这些水的效率是60%。 25．太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，小华家的太阳能热水器如下图所示。已知该热水器每小时平均接受的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中体积为100L、初温为20℃的水温升高到50℃。根据以上信息，求： （1）在这5小时内，热水器中的水吸收的热量Q；[水的比热容，水的密度为] （2）热水器5小时内接收到的太阳能E； （3）热水器的能量转化效率。 【答案】（1）1.26×107J；（2）4.2×107J；（3）30% 【详解】解：（1）热水器中水的体积 V=100L=100dm3=0.1m3 由ρ=可得，水的质量 m=ρV=1.0×103kg/m3×0.1m3=100kg 热水器中的水吸收的热量 Q=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×(50℃-20℃)=1.26×107J （2）热水器5小时内接收到的太阳能 E=8.4×106J/h×5h=4.2×107J （3）热水器的效率 η=×100%=×100%=30% 答：（1）热水器中的水吸收的热量1.26×107J； （2）热水器5小时内接收到的太阳能为4.2×107J； （3）热水器的效率为30%。 26．某同学家自来水的温度为，他洗澡时把燃气热水器的温度设定为，用了的热水。已知燃气热水器的效率为，水的密度为，水的比热容为，天然气的热值取。求： (1)洗澡水的质量； (2)洗澡水吸收的热量； (3)消耗天然气的体积。 【答案】(1)20kg (2) (3) 【详解】（1）水的质量为 （2）水吸收的热量为 （3）燃气热水器的效率定义为水吸收的热量与天然气完全燃烧释放的热量之比。由公式、可得天然气的体积为 27．肇庆市端州区位于北回归线以南，属亚热带季风气候，气候温暖，光照充足。结合肇庆市端州区气候特点，某学习小组开展了设计“阳光节能房屋”跨学科实践活动。 【活动目的】从能量转化的角度出发，探讨利用可再生能源的途径和方法，完成节能房屋的设计。 【活动方案】 （一）为房屋选择合适的隔热材料； （二）设计太阳能电池供电系统； （三）研究太阳能热水器的最佳集热效果。 【实施过程】 （一）选取房屋的“隔热材料”； (1)学习小组为了比较材料的隔热性能，找到厚度相等的三种材料（混凝土、木材、泡沫板），制成大小、形状和结构均相同的房屋模型。用白炽灯光模拟太阳光，房屋模型与灯泡间距相等（如图），将温度传感器分别放在房屋模型______（选填“内”或“外”）部的相同位置。闭合白炽灯开关，每隔1分钟，同时测量三个房屋模型的温度。 (2)优化实验方案后进行实验，温度传感器的示数变化情况如图所示。根据图像分析；学习小组应选择______做房屋的隔热材料。 （二）设计太阳能电池供电系统 学习小组计划在房屋屋顶安装太阳能电池板给房屋供电。设计电路如图，其中R代表室内用电器。 (3)白天，太阳能电池板给蓄电池充电，此时的“蓄电池”相当于电路中的______（选填“电源”或“用电器”）。 (4)肇庆市端州区某天的太阳能电池板发电量为0.8kW•h，若当天家庭用电量为16kW•h，为了满足用电需求，太阳能电池板的面积至少为______。 （三）研究太阳能热水器的最佳集热效果。 (5)为了让太阳能热水器的集热效果最佳，学习小组拟为房屋安装集热面积为的壁挂式太阳能热水器（如图）。热水器的集热板与墙面夹角大小可随正午太阳高度的变化而变化，始终与正午太阳光______（选填“平行”或“垂直”），以达到最佳集热效果。 (6)经过测试，在最佳集热效果的情况下，太阳照射集热板1h，可以使水箱里100kg的水温度升高6℃，那么太阳能转化为水的内能的效率是______%。[每平方米每小时太阳的平均辐射能量为；] 【交流与评价】 学习小组根据上述活动方案完成了“阳光节能房屋”的设计，并针对节能情况、稳定性等维度对设计进行了评价。 【答案】(1)内 (2)泡沫板 (3)用电器 (4)20 (5)垂直 (6)45 【详解】（1）比较材料隔热性能，需要测量房屋内部温度变化，判断热量进入的多少，因此温度传感器放在房屋模型内部。 （2）由图像可知，相同时间下，泡沫板模型的内部温度升高最慢，说明泡沫板隔热性能最好，因此选择泡沫板。 （3）充电时蓄电池消耗电能，将电能转化为化学能储存，因此相当于电路中的用电器。 （4）太阳能电池板的面积至少为 （5）集热板与太阳光垂直时，接收的太阳辐射能量最多，集热效果最佳，因此需要始终保持与正午太阳光垂直。 （6）水吸收的内能 太阳总辐射能量 转化效率 28．跨学科实践：制作简易热机模型 【项目提出】 随着科技发展，热机是人们获得动力的重要机械，汽车走入寻常百姓家，燃烧汽油的是汽油机，大型轮船和飞机有的使用柴油作为燃料是柴油机，而早年燃烧煤炭的火车使用的是蒸汽机。热机在生产生活中非常重要，如果我们能尝试制作一个热机模型，就可以更好地了解热机工作原理及其工作过程中的能量转化。 【项目分析】 汽油机属于内燃机，它的工作物质是气缸内的__________的混合物。蒸汽机工作时，燃料燃烧使水变成水蒸气，水蒸气推动活塞运动产生动力，蒸汽机的燃烧室在汽缸外，属于外燃机，它的效率非常低，它在工作时__________（选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。 利用可以密封的易拉罐加热水，类比家用高压锅，开小孔后蒸汽喷出，可以推动高压阀运动，此时工作物质是__________；实现内能转化为机械能； 【项目实施】 实验器材：易拉罐、剪刀、一支去掉笔芯和尾塞的中性笔，水、密封胶，一小块泡沫、一台小风扇、一个酒精灯。 实验步骤： （1）在易拉罐的底部开一小孔，将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，如图1所示。（操作过程中要注意安全） （2）在易拉罐内加入少量的水。 （3）用一小块泡沫和密封胶，将易拉罐的口封住。将易拉罐平放在支架上，且保证留有喷气的中性笔位于罐子靠__________（填“上”或“下”）部分。 （4）点燃酒精灯加热易拉罐，观察到水沸腾后有“白气”喷出，风扇转动，此时要注意不要触碰扇叶防止烫伤，扇叶温度升高是通过__________方式改变内能的。 【项目拓展】 一架飞机搭载的涡轮喷气发动机，其部分参数如表，表中热效率是指涡轮喷气发动机获得的机械能与燃料完全燃烧放出的热量之比，而推进效率则是指涡轮喷气发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与其获得的机械能之比。已知飞机所受空气阻力与运行速度平方的关系如图2所示，当飞机以200m/s的速度水平匀速巡航0.5h的过程中，需要____________t的航空燃油。 热效率η1 40% 推进效率η2 60% 航空燃油热值q 5×107J/kg 【答案】 汽油和空气 遵循 水蒸气 上 热传递 1.08 【详解】[1]汽油机工作时，吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气的混合物，因此工作物质为汽油和空气。 [2]能量守恒定律是自然界的普遍规律，所有能量转化过程都遵循能量守恒定律，因此蒸汽机也遵循能量守恒定律。 [3]易拉罐内水受热汽化为水蒸气，水蒸气喷出推动高压阀运动，因此该装置的工作物质是水蒸气。 [4]易拉罐平放时，液态水在下部，汽化产生的水蒸气聚集在罐的上部，因此喷气口需要位于罐子靠上部分，才能让水蒸气顺利喷出。 [5]喷出的高温水蒸气将热量传递给扇叶，使扇叶内能增加、温度升高，这是通过热传递的方式改变内能。 [6]飞机速度为，则，由图2得，飞机受到的阻力为；飞机匀速巡航过程中，受到的推力为 飞行时间为 由得，飞行路程为 传递给飞机的推进功为 由推进效率得，发动机获得的机械能为 由热效率得，燃料完全燃烧放热为 由得，燃油质量为 【方法总结】内能的利用 · 易错点与解题策略 一、能量转化判断易错点 ❌ 易错：把"化学能→内能"误写成"内能→化学能"，或把做功冲程写成机械能→内能。 ✅ 正确：先找"谁消耗、谁增加"。燃料燃烧是化学能→内能；做功冲程是内能→机械能（燃气推动活塞）；压缩冲程才是机械能→内能。 二、热值与比热容易错点 ❌ 易错：认为燃料燃烧时热值会减小（质量变小热值就变小）。 ✅ 正确：热值是燃料的固有特性，只与燃料种类有关，与质量、是否完全燃烧均无关，燃烧过程中热值不变。 ❌ 易错：比热容计算时漏写Δt，或直接用末温代替温度变化量。 ✅ 正确：Q=cmΔt，Δt=末温-初温；注意一标准大气压下水的温度最高为100℃，升温计算结果若超过100℃应取100℃。 三、热机效率计算易错点 ❌ 易错：效率公式写成η=Q放/Q吸，分子分母颠倒。 ✅ 正确：效率=被有效利用的能量/总能量。吸热效率η=Q吸/Q放；热机效率η=W/Q放（有用功/燃料完全燃烧放出的热量）。 ❌ 易错：转速换算出错，把"转数/分钟"直接当做功次数。 ✅ 正确：四冲程内燃机曲轴每转2周完成一个工作循环、做功1次。先化出每秒转数，再除以2即得每秒做功次数。 四、解题通用步骤 第①步：审题，明确求什么（热量、功、效率、温度变化量还是质量/体积）。 第②步：列出已知量，统一单位（质量用kg、温度用℃、热值用J/kg）。 第③步：选对公式（Q放=mq / Q吸=cmΔt / W=Fs / η=W/Q放），注意"升高到"与"升高了"的区别。 第④步：代入计算 + 单位，最后回头检查效率是否超过100%、温度是否超过沸点等合理性。 试卷第2页（共21页） 第1页（共22页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 第14章内能的利用单元练习（二）（广东专用） 2026-2027学年物理人教版九年级全一册 【知识梳理】内能的利用 · 必备核心知识点（建议先做知识回顾，再进入练习） 一、能量的转化与守恒：燃料燃烧——化学能转化为内能；热机做功——内能转化为机械能；摩擦/压缩——机械能转化为内能。能量既不会凭空产生也不会凭空消失（能量守恒定律）。 二、燃料的热值（q）：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，单位J/kg（气体为J/m³）。Q放=mq（或Q=Vq）。热值是燃料的固有特性，与质量、是否完全燃烧无关。 三、比热容（c）：单位质量的某种物质升高（或降低）1℃吸收（或放出）的热量，水的c水=4.2×10³J/(kg·℃)，其数值较大，常用作冷却剂、取暖介质。Q吸=cmΔt。 四、内燃机（四冲程）：吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环；压缩冲程——机械能→内能；做功冲程——内能→机械能。曲轴转2周完成一个工作循环、对外做功1次。汽油机（点燃式，顶置火花塞）与柴油机（压燃式，顶置喷油嘴）的区别。 五、改变内能的两种方式：做功（能量转化）与热传递（能量转移）。 六、热机效率：η=W有用/Q放×100%，表示燃料完全燃烧放出的热量中有多少转化为有用功。提高途径：使燃料充分燃烧、减小散热与摩擦损失。 【分层优化】按知识模块与能力层级编排 本练习依据人教版九年级第十四章《内能的利用》，参照广东九年级物理期末命题特点，按"基础巩固—能力进阶—生活应用—综合拓展"四个层级编排，由易到难、注重基础、逐层递进。建议A、B层为全体学生必做，C、D层为提高与拓展；整体难度控制在0.65左右，符合实际。下表为分层说明（层级 × 知识模块 × 对应大题）： 层级 训练主题（知识模块） 对应大题（新题号） A　基础巩固 能量的转化、燃料热值、比热容、汽油机构造与冲程 第1、2、3、4、5、6、7、8题 B　能力进阶 冲程判断、转速与做功、比热容/热值/效率综合计算 第9、10、11、12、13、14题 C　生活应用 热机情境迁移、能量转化方向性与守恒定律 第15、16、17、18、19题 D　综合拓展 实验探究、热效率计算专训、跨学科实践 第20、21、22、23、24、25、26、27、28题 A层　基础巩固 · 内能的概念、能量转化、燃料热值与比热容 本部分聚焦能量的转化、燃料热值、比热容等核心概念的辨析，以及汽油机（内燃机）基本构造与四个冲程的认识。以概念辨识为主，难度系数约0.80以上，重在夯实基础，为全体学生的必做内容。 【本部分题目】第 1–8 题（共8题） 1．如图所示，在2025年第十五届全运会开幕式上，主火炬塔使用氢气作为燃料。氢气燃烧时将化学能转化为（     ） A．内能 B．电能 C．机械能 D．核能 2．关于柴油机和汽油机，下列说法正确的是（    ） A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B．柴油机和汽油机工作时点燃方式一样 C．柴油机的效率一般比汽油机的效率高 D．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入汽缸 3．如图所示，点燃走马灯底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。汽油机四个冲程中与其能量转化相同的是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 4．如图甲所示，这是我国古代的“节能灯”——“省油灯”，图乙为其部分剖面示意图。在夹层中加水，主要是利用水的_____________较大的特性，可以吸收更多的热量，减少油的蒸发，达到省油的目的。油燃烧过程中，其热值_____________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 5．如图所示，当瓶塞跳飞出时，这是 ______方式 __能转化为_____能。    6．如图所示是汽油机的某一冲程，这一冲程的能量转化是__________；去加油站加油时能闻到汽油味，这是_____现象． 7．反复弯折铁丝，铁丝弯折处会很烫，铁丝的内能增加，此能量的转化与四冲程汽油机的______冲程相同。某汽车百公里耗油7kg，这些汽油完全燃烧可放出的热量是______J。（q汽油=4.6×107J/kg） 8．近几年，摩托车骑行在年轻人中形成一股热潮，请运用所学的物理知识回答下列问题： (1)图为摩托车发动机的一个工作循环，由此可知是摩托车发动机是内燃机中的 ___________ （选填“汽油机”或“柴油机”），其中使摩托车获得动力的是___________冲程； (2)图为A、B两种不同的液体的温度随加热时间变化的图像，分析图像可知：A液体比热容___________B液体比热容（选填“大于”、“小于”或“等于”），因此液体___________（选填“A”或“B”）更适合作摩托车发动机的冷却液； (3)摩托车在刹车的过程中，机械能会转化为地面和空气的___________能散失到空气中，这些能量不能自动收集起来再次开动摩托车，这说明能量的转移和转化具有___________。 B层　能力进阶 · 冲程判断与能量转化、转速与做功、比热容与热效率计算 在A层基础上，重点训练冲程判断与能量转化的对应、转速与做功次数的计算，以及比热容、热值、热效率的综合计算。难度系数约0.65，体现由易到难的递进。 【本部分题目】第 9–14 题（共6题） 9．汽油机是热机的一种，汽油在汽缸内燃烧时将化学能转化为______能，如图所示是四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在______冲程；在汽油机内完全燃烧2kg汽油能放出______J的热量。（汽油的热值为4.6×107J/kg） 10．汽车常用水冷却发动机是利用了水_________的特性；完全燃烧0.1kg的汽油，放出的热量为_________J。如果这些热量被质量为10kg、初温为20℃的水完全吸收，在一标准大气压下，可以使水的温度升高到_________℃。（q汽油=4.62×107J/kg，c水=4.2×103J/（kg·℃） 11．一辆轿车启动时，转速表显示的数值如图所示。若该轿车用的是四冲程汽油机，则发动机一个气缸每秒做功___________次；汽油机做功冲程将___________能转化为机械能。 12．如图是四冲程汽油机的______冲程，在这一冲程中发生的能量转化是______。   13．《三国演义》中有“青梅煮酒”的典故。质量为的酒从20℃升高到40℃吸收的热量是_______J；煮酒过程中消耗了的干木柴，则干木柴完全燃烧放出的热量为_______J，煮酒的热效率为_______。 [，干木柴的热值为] 14．一台汽油机标有“”，则它在1秒内完成______个冲程。如图为汽油机的______冲程。 C层　生活应用 · 热机原理情境迁移、能量转化方向性与守恒定律 将热机、能量转化知识置于走马灯、燃气涡轮机、氢燃料公交车、火箭、省油灯等真实情境中，考查知识迁移与解释生活现象的能力，并融入能量守恒定律与能量转化方向性的认识。难度系数约0.65。 【本部分题目】第 15–19 题（共5题） 15．我国传统的走马灯，能利用空气受热后上升来推动轴及连带的纸剪人马转动。从原理上来看，它是现代燃气涡轮机的萌芽。汽油机的四个冲程与走马灯的能量转化相同的是（　　） A． B． C． D． 16．如图所示，小明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。关于该简易汽轮机，下列说法错误的是（　　） A．酒精灯中的酒精在燃烧时，热值减小 B．易拉罐中水的内能增加的方式是热传递 C．蒸汽喷出后，内能减小 D．蒸汽喷出使风车转动的能量转换与汽油机的做功冲程相同 17．2022年北京冬奥会举行期间，有600辆左右氢燃料新能源公交车投入使用，如图所示。氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源。[；]，求： （1）质量为的氢燃料完全燃烧放出的热量； （2）若这些热量使初温为水升高到，则可以加热多少水。 18．运用所学物理知识解决问题： (1)小明到海水浴场玩，他光着脚踩在沙滩上，感到沙子烫脚，当身体进入水中时，觉得水比较凉，这是因为：水的比热容________，海水和沙子相比，在同样受热时，沙子的温度变化比海水________。 (2)下列现象中，属于机械能转化为内能的是_________（填字母） A．航天飞行器穿越大气层时表面发热 B．冬天用热水袋取暖 C．放爆竹时，爆竹腾空而起 D．电灯发出光和热 (3)火箭的燃料使用液态氢，主要是因为它的密度_______且热值________；（填“小”、或“大”） (4)“嫦娥一号”卫星绕月飞行时在遭遇月食期间没有太阳光照射，卫星表面的温度会急剧下降，_________减小，这是通过_________的方式改变物体的内能。 19．图甲所示为抖音上售卖的喷气火箭，发射时猛踩气囊，气囊中的空气推动火箭向上飞出，图乙所示，大口玻璃瓶内装有一些水，用瓶塞将瓶口塞紧，瓶塞通过导管与打气筒相连，用打气筒给瓶中打气，图丙所示.B是一个被销钉K锁住的活塞，气缸A密封有压缩空气，C是一支温度计，活塞与气缸壁之间没有摩擦，请回答下列问题： （1）火箭向上飞出过程相当于内燃机的______冲程； （2）乙实验中，在研究气体对外做功内能变化时，应该注意观察的是______； A．打气的过程中，水面的变化情况 B．瓶塞跳起瞬间，瓶内的变化情况 C．瓶塞跳起的高度 （3）试根据甲、乙实验的结论分析，当把销钉K拔出后温度计的示数______（选填“升高”、“降低”或“不变”）。 D层　综合拓展 · 实验探究、热效率计算专训、跨学科实践 涵盖"比较不同燃料热值""比较不同物质比热容"的实验探究，各类热效率的计算专训（燃料各异、情境不同，形成变式训练避免重复），以及"阳光节能房屋""简易热机模型"等跨学科实践活动。难度系数约0.40～0.65，重在综合与探究。 【本部分题目】第 20–28 题（共9题） 20．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量相等都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。 （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； （2）比较不同物质吸热升温的特点： ①应选择_______两图进行实验； ②不同物质吸热的多少是通过_______来反映的； ③关于该实验的变量控制，下列要求中不正确的是：_______； A．采用相同的加热方法 B．烧杯中分别装入相同体积的不同液体 C．使用相同的烧杯 D．控制液体初温度相同 ④如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图像如图丁所示，由图可以看出，a、b两种液体比热容之比为_______。冬天，小华想自制一个暖手袋，若只能从a或b中选一种液体装入暖手袋中作为供暖物质，则应选择_______（选填“a”或“b”）液体。 21．某酒精灯工作时有84%的热量被水吸收,燃烧4千克酒精． （酒精的热值是3.0×107J/kg） （1）这些酒精完全燃烧可以放出多少热量？ （2）求水所吸收的热量， （3）可让500千克常温下的水温度升高多少摄氏度? 22．下表是某一电水壶的铭牌，小明用此水壶烧开水，电水壶正常工作，5min把水烧开。求： 额定电压 额定功率 加热方式 底盘加热 容量 材质 不锈钢 （1）把水烧开的过程中电水壶产生的热量； （2）如果改用燃烧酒精提供这些热量，不计能量的损耗，则需要燃烧多少酒精？（酒精的热值为） 23．冬天出行相当冷，人们多采用开车的方式。小明的爸爸说：“咱家汽车正常行驶时的牵引力约为1800N，行驶100km，消耗约10kg汽油”。[汽油的热值] 请你根据所学知识计算： (1)行驶100km汽车发动机做的功？ (2)这些汽油完全燃烧释放的热量是多少J？ (3)汽车发动机的效率是多少？ 24．小强家在装修期间，安装了天然气热水器，该热水器将20kg水从25℃加热到50℃，消耗了0.1m3的天然气。已知：天然气的热值为3.5×107J/m3，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。则： （1）此过程中水吸收的热量是多少？ （2）0.1m3天然气完全燃烧放出的热量是多少？ （3）该热水器加热这些水的效率是多少？ 25．太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，小华家的太阳能热水器如下图所示。已知该热水器每小时平均接受的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中体积为100L、初温为20℃的水温升高到50℃。根据以上信息，求： （1）在这5小时内，热水器中的水吸收的热量Q；[水的比热容，水的密度为] （2）热水器5小时内接收到的太阳能E； （3）热水器的能量转化效率。 26．某同学家自来水的温度为，他洗澡时把燃气热水器的温度设定为，用了的热水。已知燃气热水器的效率为，水的密度为，水的比热容为，天然气的热值取。求： (1)洗澡水的质量； (2)洗澡水吸收的热量； (3)消耗天然气的体积。 27．肇庆市端州区位于北回归线以南，属亚热带季风气候，气候温暖，光照充足。结合肇庆市端州区气候特点，某学习小组开展了设计“阳光节能房屋”跨学科实践活动。 【活动目的】从能量转化的角度出发，探讨利用可再生能源的途径和方法，完成节能房屋的设计。 【活动方案】 （一）为房屋选择合适的隔热材料； （二）设计太阳能电池供电系统； （三）研究太阳能热水器的最佳集热效果。 【实施过程】 （一）选取房屋的“隔热材料”； (1)学习小组为了比较材料的隔热性能，找到厚度相等的三种材料（混凝土、木材、泡沫板），制成大小、形状和结构均相同的房屋模型。用白炽灯光模拟太阳光，房屋模型与灯泡间距相等（如图），将温度传感器分别放在房屋模型______（选填“内”或“外”）部的相同位置。闭合白炽灯开关，每隔1分钟，同时测量三个房屋模型的温度。 (2)优化实验方案后进行实验，温度传感器的示数变化情况如图所示。根据图像分析；学习小组应选择______做房屋的隔热材料。 （二）设计太阳能电池供电系统 学习小组计划在房屋屋顶安装太阳能电池板给房屋供电。设计电路如图，其中R代表室内用电器。 (3)白天，太阳能电池板给蓄电池充电，此时的“蓄电池”相当于电路中的______（选填“电源”或“用电器”）。 (4)肇庆市端州区某天的太阳能电池板发电量为0.8kW•h，若当天家庭用电量为16kW•h，为了满足用电需求，太阳能电池板的面积至少为______。 （三）研究太阳能热水器的最佳集热效果。 (5)为了让太阳能热水器的集热效果最佳，学习小组拟为房屋安装集热面积为的壁挂式太阳能热水器（如图）。热水器的集热板与墙面夹角大小可随正午太阳高度的变化而变化，始终与正午太阳光______（选填“平行”或“垂直”），以达到最佳集热效果。 (6)经过测试，在最佳集热效果的情况下，太阳照射集热板1h，可以使水箱里100kg的水温度升高6℃，那么太阳能转化为水的内能的效率是______%。[每平方米每小时太阳的平均辐射能量为；] 【交流与评价】 学习小组根据上述活动方案完成了“阳光节能房屋”的设计，并针对节能情况、稳定性等维度对设计进行了评价。 28．跨学科实践：制作简易热机模型 【项目提出】 随着科技发展，热机是人们获得动力的重要机械，汽车走入寻常百姓家，燃烧汽油的是汽油机，大型轮船和飞机有的使用柴油作为燃料是柴油机，而早年燃烧煤炭的火车使用的是蒸汽机。热机在生产生活中非常重要，如果我们能尝试制作一个热机模型，就可以更好地了解热机工作原理及其工作过程中的能量转化。 【项目分析】 汽油机属于内燃机，它的工作物质是气缸内的__________的混合物。蒸汽机工作时，燃料燃烧使水变成水蒸气，水蒸气推动活塞运动产生动力，蒸汽机的燃烧室在汽缸外，属于外燃机，它的效率非常低，它在工作时__________（选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。 利用可以密封的易拉罐加热水，类比家用高压锅，开小孔后蒸汽喷出，可以推动高压阀运动，此时工作物质是__________；实现内能转化为机械能； 【项目实施】 实验器材：易拉罐、剪刀、一支去掉笔芯和尾塞的中性笔，水、密封胶，一小块泡沫、一台小风扇、一个酒精灯。 实验步骤： （1）在易拉罐的底部开一小孔，将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，如图1所示。（操作过程中要注意安全） （2）在易拉罐内加入少量的水。 （3）用一小块泡沫和密封胶，将易拉罐的口封住。将易拉罐平放在支架上，且保证留有喷气的中性笔位于罐子靠__________（填“上”或“下”）部分。 （4）点燃酒精灯加热易拉罐，观察到水沸腾后有“白气”喷出，风扇转动，此时要注意不要触碰扇叶防止烫伤，扇叶温度升高是通过__________方式改变内能的。 【项目拓展】 一架飞机搭载的涡轮喷气发动机，其部分参数如表，表中热效率是指涡轮喷气发动机获得的机械能与燃料完全燃烧放出的热量之比，而推进效率则是指涡轮喷气发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与其获得的机械能之比。已知飞机所受空气阻力与运行速度平方的关系如图2所示，当飞机以200m/s的速度水平匀速巡航0.5h的过程中，需要____________t的航空燃油。 热效率η1 40% 推进效率η2 60% 航空燃油热值q 5×107J/kg 【方法总结】内能的利用 · 易错点与解题策略 一、能量转化判断易错点 ❌ 易错：把"化学能→内能"误写成"内能→化学能"，或把做功冲程写成机械能→内能。 ✅ 正确：先找"谁消耗、谁增加"。燃料燃烧是化学能→内能；做功冲程是内能→机械能（燃气推动活塞）；压缩冲程才是机械能→内能。 二、热值与比热容易错点 ❌ 易错：认为燃料燃烧时热值会减小（质量变小热值就变小）。 ✅ 正确：热值是燃料的固有特性，只与燃料种类有关，与质量、是否完全燃烧均无关，燃烧过程中热值不变。 ❌ 易错：比热容计算时漏写Δt，或直接用末温代替温度变化量。 ✅ 正确：Q=cmΔt，Δt=末温-初温；注意一标准大气压下水的温度最高为100℃，升温计算结果若超过100℃应取100℃。 三、热机效率计算易错点 ❌ 易错：效率公式写成η=Q放/Q吸，分子分母颠倒。 ✅ 正确：效率=被有效利用的能量/总能量。吸热效率η=Q吸/Q放；热机效率η=W/Q放（有用功/燃料完全燃烧放出的热量）。 ❌ 易错：转速换算出错，把"转数/分钟"直接当做功次数。 ✅ 正确：四冲程内燃机曲轴每转2周完成一个工作循环、做功1次。先化出每秒转数，再除以2即得每秒做功次数。 四、解题通用步骤 第①步：审题，明确求什么（热量、功、效率、温度变化量还是质量/体积）。 第②步：列出已知量，统一单位（质量用kg、温度用℃、热值用J/kg）。 第③步：选对公式（Q放=mq / Q吸=cmΔt / W=Fs / η=W/Q放），注意"升高到"与"升高了"的区别。 第④步：代入计算 + 单位，最后回头检查效率是否超过100%、温度是否超过沸点等合理性。 试卷第2页（共21页） 第1页（共14页） 学科网（北京）股份有限公司 $