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

第14章内能的利用单元练习（河南专用） 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 一、热机与内燃机：热机是把内能转化为机械能的机械；燃料直接在气缸内燃烧的热机叫内燃机，常见的有汽油机和柴油机。热机工作时，燃料的化学能最终转化为机械能。 二、四冲程汽油机的一个工作循环：吸气冲程（进气门开、排气门闭，活塞下行，吸入空气和汽油的混合物）→ 压缩冲程（两气门都关闭，活塞上行，机械能转化为内能）→ 做功冲程（两气门都关闭，火花塞点火，燃气推动活塞下行，内能转化为机械能）→ 排气冲程（排气门开，活塞上行，排出废气）。一个工作循环中活塞往复两次、曲轴（飞轮）转两圈、对外做功一次；除做功冲程外，其余三个冲程都靠飞轮的惯性来完成。 三、汽油机与柴油机的区别：汽油机顶部是火花塞，靠火花塞点燃（点燃式），吸气冲程吸入的是空气和汽油的混合物；柴油机顶部是喷油嘴，靠压燃式点火，吸气冲程吸入的只有空气。柴油机的效率一般比汽油机高。 四、飞轮转速与做功次数：飞轮每转两圈（即完成一个工作循环）对外做功一次。若飞轮转速为 n r/min，则每秒转 n/60 圈，每秒对外做功 n/120 次。例如 1200 r/min → 20 r/s → 每秒做功 10 次。 五、燃料的热值：1 kg 某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值，用 q 表示，单位为 J/kg（气体燃料常用 J/m³）。热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧均无关。燃料完全燃烧放出的热量 Q放=mq（固体、液体燃料），对气体燃料常用 Q放=Vq。 六、热机的效率与能量守恒：热机的效率 η=(有用功÷燃料完全燃烧放出的热量)×100%。由于废气带走大量热量、燃料不可能完全燃烧、机件散热和克服摩擦做功，热机的效率总小于 1；提高效率的途径是使燃料充分燃烧、减少各种热量损失、保持良好的润滑。能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，能量的总量保持不变——这就是能量守恒定律；能量的转化和转移具有方向性。 【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》，参照河南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，全面覆盖热机与内燃机、燃料的热值与热机效率、能量的转化和守恒三大知识模块。A、B层为必做，C、D层为选做（提高与拓展），也可作为分层作业使用。下表为分层说明（层级 × 知识模块 × 对应题号）： 层级 训练主题（知识模块） 对应题号 A　基础巩固 热机的基本概念、冲程辨识与能量转化的直接判断 第1、2、3、4、5题 B　能力进阶 四冲程辨析、飞轮转速与做功次数、燃料热值的计算 第6、7、8、9、10、11、12题 C　生活应用 真实情境中的热量计算与加热效率 第13、14、15、16、17、18题 D　综合拓展 能量转化深度辨析与多过程综合计算 第19、20、21、22题 A层　基础巩固 · 热机与内能利用的基本概念 本部分聚焦热机的基本概念（内燃机、热机工作时的能量转化、四冲程的名称与顺序）以及燃料热值、比热容、热传递等基础知识的直接判断，以概念识记和简单辨识为主，是全卷的基础，难度系数约0.80以上，必做。 【本部分题目】第 1–5 题（共5题） 1．（2026河南九上南阳方城期末）为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，某汽车集团研发了一款新型燃油汽车。与某款燃油汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法正确的是（    ） A．图示活塞向下运动，该冲程为吸气冲程 B．图示为做功冲程，活塞的机械能转化为燃气的内能 C．该发动机效率可达100% D．该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护 【答案】D 【详解】A．由图可见，汽缸上方火花塞点火后燃气膨胀推动活塞向下运动，这是做功冲程，而非吸气冲程，故A错误； B．做功冲程时，燃气的内能转化为活塞的机械能，而非活塞的机械能转化为燃气的内能，故B错误； C．任何热机都不可能将燃料的能量全部转化为有用机械能，效率达不到100%，故C错误； D．根据物理知识可知，发动机碳排放减少，更利于节能和环境保护，故D正确。 故选D。 2．（2026河南九上南阳社旗期末）如图所示是《天工开物》中描绘清朝人在制酒的情景，先把糯稻倒入锅中浸泡，然后蒸熟，加入酒饼，装入坛中发酵。下列说法正确的是（　　） A．木柴燃烧得越充分，热值越大 B．木柴燃烧，内能转化为化学能 C．蒸糯稻的过程中，锅中的水的比热容增大 D．蒸汽能向糯稻传递热量，是因为蒸汽的温度大于糯稻的温度 【答案】D 【详解】A．热值是燃料的一种特性，其大小取决于燃料的种类，与燃料是否充分燃烧无关。木柴燃烧得越充分，单位质量的木柴放出的热量越多，但木柴的热值是不变的。故A错误； B．木柴燃烧是化学能转化为内能和光能的过程，而不是内能转化为化学能。故B错误； C．比热容是物质的一种特性，对于水这种物质，其比热容在状态不变的情况下是一个定值，不会因为加热而增大。故C错误； D．发生热传递的条件是物体之间存在温度差，热量会自发地从高温物体传递到低温物体。用蒸汽蒸糯稻，是因为高温的水蒸气与温度较低的糯稻接触，蒸汽的温度高于糯稻的温度，热量从蒸汽传递给糯稻，使糯稻的内能增加，温度升高而被蒸熟。故D正确。 故选D。 3．（2026河南九上南阳西峡期末）汽车是我们常用的交通工具之一，汽油机是汽车的动力装置，如图所示是汽油机的________冲程。汽油机工作时，用水作为冷却剂，是因为水的________大。 【答案】 做功 比热容 【详解】[1]如图所示，进气门关闭，排气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程。 [2]发动机散热器常用水做冷却剂，是因为水的比热容较大，在相同条件下水能吸收更多的热量。 4．（2026河南九上南阳社旗期末）2025年10月26日，河南省举行了第二届青少年科技运动会。某校学生用饮料瓶制作了一个“水火箭”，先往空瓶里倒入适量水，然后打入一定量气体。发射时，水从尾部细管向下高速喷出，火箭冲向天空（如图所示），此时瓶内气体的内能转化为火箭的________能，这与汽油机的________冲程相同。 【答案】 机械 做功 【详解】[1]用打气筒向瓶内打气，瓶内气压增大，气体内能增加；水火箭飞向空中时，瓶内高压气体对外做功，其内能转化为水火箭的机械能。 [2]水从水火箭中喷出，是里面的气体对外做功，内能转化为机械能，汽油机做功冲程中，缸内的气体推动活塞做功，气体的内能转化为机械能，两者的能量转化过程相同。 5．（2026河南九上南阳邓州期末）小苗给汽车加油时能闻到汽油的味道，说明分子在不停地做__________；用水做汽车发动机的冷却液，是因为水的__________较大；通过增加氧气的方法使汽油燃烧更充分，用该方法时汽油的热值（选填“变大”“变小”或“不变”）__________。 【答案】 无规则运动 比热容 不变 【详解】[1]闻到汽油的味道是扩散现象，扩散现象表明分子在不停地做无规则运动。 [2]比热容是物质的一种特性，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，水能吸收更多的热量，因此适合做汽车发动机的冷却液。 [3]热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况无关，因此增加氧气使汽油燃烧更充分，汽油的热值不变。 B层　能力进阶 · 冲程辨析与转速、热值的计算 在A层基础上，重点考查四冲程的判断与其中的能量转化、飞轮转速与每秒做功次数的换算、燃料的热值特性以及 Q放=mq 的简单计算，需要一定的分析与计算能力，难度系数约0.70～0.80，必做。 【本部分题目】第 6–12 题（共7题） 6．（2026河南九上洛阳宜阳期末）关于四冲程汽油发动机内部工作描述正确的是（　　） A．吸气冲程吸入的是空气 B．压缩冲程时，喷油嘴压燃点火，将机械能转化为内能 C．做功冲程时，若已知飞轮的转速为40r/s，则1s内对外做功20次 D．排气冲程时，排出的废气已经没有内能了，全转化为机械能 【答案】C 【详解】A．汽油机吸气冲程吸入的是空气和汽油的混合物，而柴油机才只吸入空气，故A错误； B．汽油机是在做功冲程通过火花塞点火，而非压缩冲程通过喷油嘴压燃点火（柴油机为压燃），故B错误； C．四冲程汽油机每完成一个工作循环，飞轮转2圈，对外做功1次。飞轮转速为40r/s，即1s内飞轮转40圈，则1s内对外做功为20次，故C正确； D．排气冲程排出的废气仍有内能，不可能全部转化为机械能，故D错误。 故选C。 7．（2026河南九上洛阳伊川期末）如图点火爆炸实验中，电子式火花发生器点燃盒中酒精蒸气，产生的燃气将塑料盒盖喷出很远，燃气的内能转化为盒盖的________，此过程能量转化方式与汽油机的________冲程相同。 【答案】 机械能 做功 【详解】[1][2]酒精在塑料盒内燃烧，产生高温高压的燃气，推动塑料盒盖运动，把内能转化为机械能，这一过程与热机工作时的做功冲程类似。 8．（2026河南九上南阳方城期末）小倩同学参加元宵节“赏花灯”活动，对“走马灯”产生浓厚兴趣，于是利用身边的物品制作了简易的“走马灯”，如图所示，点燃下方纸杯中的蜡烛后，其内部的气体温度升高，上升并推动上方纸杯转动，这一过程是将高温气体的内能转化为纸杯的___________能，此能量转化过程与内燃机的___________冲程相同。 【答案】 机械 做功 【详解】[1]蜡烛燃烧时，将化学能转化为内能，纸杯转动的过程，燃气的内能转化为纸杯的机械能。 [2]内燃机做功冲程将内能转化为机械能，故此能量转化过程与内燃机的做功冲程相同。 9．（2026河南九上洛阳宜阳期末）如图所示，2024年10月30日，搭载着神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。若火箭发射时携带了3×104kg液氢燃料（液氢的热值为1.4×108J/kg），这些液氢燃料完全燃烧能释放______J的热量，随着燃烧，燃料的质量越来越小，其热值______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 不变 【详解】[1]液氢燃料完全燃烧放出的热量为 [2]热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关，故随着燃烧，燃料的质量越来越小，其热值不变。 10．（2026河南九上洛阳汝阳期末）如图所示的是汽油机的___________冲程，一台单缸四冲程柴油机飞轮转速为1200r/min，则柴油机1s内做功___________次。 【答案】 压缩 10 【详解】[1]该冲程的吸气阀与排气阀均关闭，活塞向上运动，是压缩冲程。 [2]一台单缸四冲程柴油机飞轮转速为 即1s飞轮转动20r，飞轮转动2r对外做功1次，则柴油机1s内对外做功 11．（2026河南九上南阳邓州期末）如图为某四冲程汽油机，它的飞轮转速为3000r/min，该汽油机每秒钟对外做功__________次，图中是__________冲程。 【答案】 25 做功 【详解】[1]飞轮转速3000r/min换算为每秒转动50圈，四冲程汽油机飞轮每转动2圈完成一个工作循环，一个工作循环对外做功1次，因此该汽油机每秒钟对外做功25次。 [2]该冲程中气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是四冲程汽油机的做功冲程。 12．（2026河南九上南阳方城期末）完全燃烧焦炭所释放的热量有被质量为的水吸收[，]。问： (1)水吸收的热量是多少？ (2)若水的初温是，那么，吸收了这些热量后，温度将升高到多少？（保留整数）。 【答案】(1) (2)91℃ 【详解】（1）焦炭的质量为 焦炭完全燃烧释放的热量 由可知，水吸收的热量 （2）由得，水的末温 C层　生活应用 · 真实情境中的热量计算与加热效率 把热量计算与热机效率放到天然气灶烧水、汽车发动机、太阳能热水器、馏酒等真实情境之中，综合运用 Q吸=cmΔt、Q放=mq（或 Q放=Vq）与 η=Q吸/Q放 解决问题，考查建模与规范计算的能力，难度系数约0.60～0.70，选做。 【本部分题目】第 13–18 题（共6题） 13．（2026河南九上洛阳期末）（多选）如图是我国传统的走马灯，点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。下列说法正确的是（　　） A．蜡烛燃烧时，其化学能转化为内能和光能 B．走马灯中空气温度升高是通过做功实现的 C．热空气驱动扇叶转动时，机械能转化为内能 D．走马灯的工作原理与汽油机的工作原理相同 【答案】AD 【详解】A．蜡烛燃烧的过程中将化学能转化为内能和光能，故A正确； B．“走马灯”中空气温度升高是因为蜡烛对它加热，是通过热传递实现的，故B错误； C．热空气对叶片做功后，热空气的内能减小，将内能转化为机械能，故C错误； D．“走马灯”能够转动，是热空气的内能转化为了灯的机械能，其能量转化与汽油机的做功冲程相同，故D正确。 故选AD。 14．（2026河南九上郑州期末）小明用天然气灶将质量为，初温为的水加热到，水吸收的热量是___________，若此过程消耗天然气，则此过程中的加热效率为___________。[水的比热容为，天然气热值为 【答案】 40% 【详解】[1]水吸收的热量为 [2]天然气完全燃烧放出的热量 此过程中的加热效率 15．（2026河南九上南阳南召期末）如图是汽车的四冲程汽油机的两个冲程，其中机械能转化为内能的是图___________（选填“甲”或“乙”）所示的冲程；若该汽油机飞轮转速为1800r/min，那么 1s 内做功___________次。汽车发动机常用水作冷却剂，原因是水的___________大。 【答案】 甲 15 比热容 【详解】[1]图甲中进气门和排气门关闭，根据曲轴顺时针转动，连杆向上，活塞向上运动，是压缩冲程，压缩冲程中机械能转化为内能，故选甲。 [2] 汽油机工作时飞轮转速为，即1s飞轮转动30r，四冲程汽油机每完成一个工作循环（4个冲程），飞轮转2圈，对外做功1次。所以该内燃机每秒做功15次。 [3] 因为水的比热容较大，在吸收相同的热量时，相同质量的水比其他物质升高的温度相对较小，常用来作为冷却剂使用。 16．（2026河南九上南阳方城期末）“炖汤”因味道好而深受人们的喜爱。“炖汤”就是把汤料和水置于炖盅内，而炖盅则浸在大煲的水中，并用蒸架把盅与煲底隔离，如下图所示。在大煲内的水沸腾过程中，煲盖与煲的缝隙间冒出大量的“白气”，这是_______现象(填物态变化)，煲盖不断跳动，这是水蒸气的____能转化为煲盖的机械能。若汤的沸点与水的沸点相同，则盅内的汤______(填“会”或“不会”)沸腾。 【答案】 液化 内 不会 【详解】[1]煲盖与煲的缝隙间冒出大量的“白气”，是小液珠，是由水蒸气遇冷液化形成的，这是一种液化现象。 [2]水蒸气具有能量，推动煲盖做功，水蒸气的内能转化为煲盖的机械能。 [3]沸腾需要的条件是液体温度达到沸点，同时还要继续吸热，题目中将炖盅浸在大煲的水中，而且用蒸架把盅与煲底隔离，大煲内水由于火的持续加热，温度达到沸点而沸腾，经过一段时间的热传递，炖盅中的温度也会达到沸点温度，这样炖盅内外温度相等，没有温度差，不会发生热传递，也就不会继续给炖盅中水加热，里面的水只能是达到沸点温度而不能沸腾起来。 17．（2026河南九上南阳桐柏期末）小琦家新安装了一台容积为0.5m3的太阳能热水器，加满水后，经过4h阳光的照射水温由原来的25℃升高到45℃（已知:水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃）、焦炭的热值q=3.0×107J/kg、水的密度ρ=1.0×103kg/m3）。问: （1）在这4h内水吸收的热量为多少焦耳? （2）若这些热量由效率为20%的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧多少千克的焦炭? 【答案】（1）；（2） 【详解】解（1）水吸收的热量为 （2）燃烧焦炭所释放的能量 需要燃烧焦炭的质量为 答：（1）在这4h内水吸收的热量为。 （2）需要燃烧的焦炭。 18．（2026河南九上洛阳汝阳期末）“何以解忧，唯有杜康。”每当酒朋诗侣相会，吟诵曹操的著名诗篇《短歌行》，开怀畅饮杜康酒，就引起联想中国秫酒的发源地，酒文化的摇篮—汝阳杜康村，杜康酒酿造中有“馏酒”工序，需将酒醅加热至一定温度。现将体积为25L、初温为20℃的酒醅放入加热锅，用天然气灶进行加热。已知酒醅的平均比热容约为，假设酒醅的密度为，天然气的热值为。假设天然气完全燃烧放出的热量有被酒醅吸收。 (1)天然气燃烧的过程将___________能转化为内能，若天然气燃烧后，其热值___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 (2)求将酒醅加热到所需的95℃需要吸收多少热量？ (3)完成此加热过程至少需要消耗多少立方米的天然气？ 【答案】(1) 化学 不变 (2) (3) 【详解】（1）[1]天然气燃烧，经历化学反应，是将燃料的化学能转化为内能的过程。 [2]热值是燃料本身的特性，与是否燃烧无关，因此燃烧后热值不变。 （2）由得，25L 的酒醅的质量为 将酒醅加热到所需的95℃需要吸收的热量 （3）由得，天然气释放的热量为 由得，完成此加热过程至少需要消耗的天然气的体积为 D层　综合拓展 · 能量转化深度辨析与多过程综合计算 本部分先以一道能量转化的深度辨析题（水火箭与四冲程工作过程的对应关系）作为思维起点，再通过温泉水供暖、地源热泵、天然气热水器三道多过程综合题，综合考查吸热、放热、效率计算与开放性分析，是全卷的最高层次。难度系数约0.45～0.60，选做。 【本部分题目】第 19–22 题（共4题） 19．（2026河南九上郑州中原期末）小明用塑料瓶制作水火箭，向瓶内打足气后，瓶塞脱落，水向下喷出，火箭向上飞起，下列分析正确的是（    ） A．使用打气筒打气时，能量转化与汽油机压缩冲程不同 B．水从火箭尾部喷出，相当于内燃机的吸气冲程 C．升空过程中，瓶内气体的内能增加 D．水火箭升空时，能量转化与汽油机做功冲程相同 【答案】D 【详解】A．使用打气筒打气时，能量转化与汽油机压缩冲程相同，都将机械能转化为内能，故A错误； B．水从火箭尾部喷出，相当于内燃机的做功冲程，都将内能转化为机械能，故B错误； C．升空过程中，瓶内气体的内能对外做功，内能减小，故C错误； D．水火箭升空时，将内能转化为机械能，能量转化与汽油机做功冲程相同，故D正确。 故选D。 20．（2026河南九上洛阳伊川期末）大洛阳的地热资源相当丰富，地热温泉不仅能为居民提供天然温泉水养生，还能辅助冬季供暖。某地的一处地热温泉每天的出水量约，这些温泉水全部用来供暖，某科创小组测得温泉水的初温为70℃，供暖后温度降至30℃。已知温泉水的比热容为，天然气的热值约为。求： (1)这些温泉水每天可放出多少热量来供暖； (2)已知燃气热水器的加热效率为70%，若温泉水一天用于供暖放出的热量由燃气热水器工作来提供，需要完全燃烧多少立方米的天然气； (3)请分析利用温泉供暖的优点。（写出一条即可） 【答案】(1)； (2)； (3)节能环保、减少环境污染 【详解】（1）温泉水的质量，温泉水降低的温度 根据热量计算公式，温泉水每天放出的热量为 （2）燃气热水器提供的有效热量等于温泉水放出的热量，即，天然气完全燃烧放出的总热量为 需要完全燃烧天然气的体积为 （3）利用温泉水供暖是直接利用地热能，地热能是清洁、可再生的能源。与燃烧化石燃料（如天然气、煤）相比，它不产生或很少产生温室气体和污染物，因此具有节能环保、减少环境污染等优点。 21．（2026河南九上洛阳期末）图中的地源热泵是一种利用地热资源的空调设备，既可供暖又可制冷。某学校为教学楼安装了一套地源热泵系统，该系统每年冬季可节省天然气近。[，] (1)地源热泵通过地下管道中的水与土壤交换热量，该过程通过______的方式改变水的内能。 (2)若节省的天然气完全燃烧，能释放多少热量？不计热量损失，在标准大气压下，这些热量可以将多少千克初温为20℃的水加热至沸腾？ (3)尝试分析运用地源热泵的优点（写出一条即可）。 【答案】(1)热传递 (2)， (3)节能环保 【详解】（1）地源热泵通过地下管道中的水与土壤交换热量，这是由于存在温度差，热量从高温物体传递到低温物体，该过程是通过热传递的方式改变水的内能。 （2）天然气完全燃烧释放的热量为 不计热量损失，水吸收的热量为 一个标准大气压下，水的沸点为100℃，被加热的水的质量为 （3）地源热泵的优点有：高效节能，因为它利用了地下浅层的地热资源，相比传统空调系统效率更高，能节省能源；环保无污染，不依赖化石能源的大量燃烧，减少了污染物的排放等。 22．（2026河南九上南阳新野期末）如图所示，是小华家使用的某型号的天然气热水器，他尝试估测该热水器的效率，以核对铭牌上的数值是否准确。当只有该热水器工作时，把50kg的水从20℃加热到54℃，天然气表的示数由1365.05m3变为1365.17m3，已知水的比热容c水=4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q=7.0×107J/m3。请完成以下问题： （1）天然气作为燃料，从热学角度看它的优点是___________，从环保角度看它的优点是___________； （2）水吸收的热量；( ) （3）消耗的天然气完全燃烧放出的热量；( ) （4）该热水器的效率。( ) 【答案】 热值大 污染小 7.14×106J 8.4×106J 85% 【详解】（1）[1][2]根据Q=mq可知，在质量相同时，燃料的热值越大，完全燃烧放出热量愈多，天然气相对于煤炭等燃料，其热值较大，且在使用过程中对大气的污染小。 （2）[3]由题意可得，水吸收的热量为 Q吸=c水m水（t1-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×50kg×（54℃﹣20℃）=7.14×106J （3）[4]由题意可得，消耗的天然气的体积为 V=1365.17m3﹣1365.05m3=0.12m3 所以天然气完全燃烧放出的热量为 Q放=qV=7.0×107J/m3×0.12m3=8.4×106J （4）[5]因为水吸收的热量为7.14×106J，天然气完全燃烧放出的热量为8.4×106J，所以该热水器的热效率为 【方法总结】内能的利用 · 易错点与解题策略 一、四冲程的判断 ❌ 易错：把压缩冲程与做功冲程中能量的转化方向记反；认为汽油机的吸气冲程吸入的是空气。 ✅ 正确：两个气门都关闭、活塞上行 → 压缩冲程（机械能转化为内能）；两个气门都关闭、活塞下行且火花塞点火（或喷油嘴喷油）→ 做功冲程（内能转化为机械能）；进气门开、活塞下行 → 吸气冲程；排气门开、活塞上行 → 排气冲程。汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的只有空气。 二、飞轮转速与做功次数的换算 ❌ 易错：默认“飞轮每转一圈对外做功一次”，算出的结果整整大了 2 倍。 ✅ 正确：一个工作循环＝四个冲程＝活塞往复两次＝飞轮转两圈＝对外做功一次。计算时先把转速化成每秒转数（除以 60），再除以 2。如 3000 r/min → 50 r/s → 每秒做功 25 次。 三、热值与热量的计算 ❌ 易错：认为“燃料燃烧得越充分，热值越大”“燃料用掉一半，热值变小”。 ✅ 正确：热值是燃料的一种特性，只由燃料的种类决定，与质量、体积、是否完全燃烧、燃烧是否充分都无关。计算放热时，固体、液体燃料用 Q放=mq，气体燃料用 Q放=Vq，把质量或体积代入即可。 四、热机效率与加热效率 ❌ 易错：认为“热机效率可以达到 100%”“废气排出时已经没有内能了”；把“燃料放出的热量”与“被水吸收的热量”混为一谈。 ✅ 正确：η=Q吸/Q放（或 W有用/Q总）。因为废气带走大量热量，再加上散热损失和克服摩擦做功，效率总小于 1。解题时先分清两个热量：物质吸热 Q吸=cmΔt，燃料放热 Q放=mq 或 Q放=Vq，两者之比就是效率。 五、热学综合计算的解题步骤 ✅ 方法：①写清已知量并统一单位（质量用 kg、体积用 m³、热量用 J）；②分清“吸热”与“放热”，吸热用 Q吸=cmΔt=cm(t−t0)，放热用 Q放=mq 或 Q放=Vq；③效率用 η=Q吸/Q放；④注意“升高到”（末温）与“升高了”（Δt）的区别；⑤开放性问题（如“写出优点”）从节能、环保、可再生等角度作答。 试卷第15页（共15页） 第1页（共15页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 第14章内能的利用单元练习（河南专用） 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 一、热机与内燃机：热机是把内能转化为机械能的机械；燃料直接在气缸内燃烧的热机叫内燃机，常见的有汽油机和柴油机。热机工作时，燃料的化学能最终转化为机械能。 二、四冲程汽油机的一个工作循环：吸气冲程（进气门开、排气门闭，活塞下行，吸入空气和汽油的混合物）→ 压缩冲程（两气门都关闭，活塞上行，机械能转化为内能）→ 做功冲程（两气门都关闭，火花塞点火，燃气推动活塞下行，内能转化为机械能）→ 排气冲程（排气门开，活塞上行，排出废气）。一个工作循环中活塞往复两次、曲轴（飞轮）转两圈、对外做功一次；除做功冲程外，其余三个冲程都靠飞轮的惯性来完成。 三、汽油机与柴油机的区别：汽油机顶部是火花塞，靠火花塞点燃（点燃式），吸气冲程吸入的是空气和汽油的混合物；柴油机顶部是喷油嘴，靠压燃式点火，吸气冲程吸入的只有空气。柴油机的效率一般比汽油机高。 四、飞轮转速与做功次数：飞轮每转两圈（即完成一个工作循环）对外做功一次。若飞轮转速为 n r/min，则每秒转 n/60 圈，每秒对外做功 n/120 次。例如 1200 r/min → 20 r/s → 每秒做功 10 次。 五、燃料的热值：1 kg 某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值，用 q 表示，单位为 J/kg（气体燃料常用 J/m³）。热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧均无关。燃料完全燃烧放出的热量 Q放=mq（固体、液体燃料），对气体燃料常用 Q放=Vq。 六、热机的效率与能量守恒：热机的效率 η=(有用功÷燃料完全燃烧放出的热量)×100%。由于废气带走大量热量、燃料不可能完全燃烧、机件散热和克服摩擦做功，热机的效率总小于 1；提高效率的途径是使燃料充分燃烧、减少各种热量损失、保持良好的润滑。能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体，能量的总量保持不变——这就是能量守恒定律；能量的转化和转移具有方向性。 【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》，参照河南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，全面覆盖热机与内燃机、燃料的热值与热机效率、能量的转化和守恒三大知识模块。A、B层为必做，C、D层为选做（提高与拓展），也可作为分层作业使用。下表为分层说明（层级 × 知识模块 × 对应题号）： 层级 训练主题（知识模块） 对应题号 A　基础巩固 热机的基本概念、冲程辨识与能量转化的直接判断 第1、2、3、4、5题 B　能力进阶 四冲程辨析、飞轮转速与做功次数、燃料热值的计算 第6、7、8、9、10、11、12题 C　生活应用 真实情境中的热量计算与加热效率 第13、14、15、16、17、18题 D　综合拓展 能量转化深度辨析与多过程综合计算 第19、20、21、22题 A层　基础巩固 · 热机与内能利用的基本概念 本部分聚焦热机的基本概念（内燃机、热机工作时的能量转化、四冲程的名称与顺序）以及燃料热值、比热容、热传递等基础知识的直接判断，以概念识记和简单辨识为主，是全卷的基础，难度系数约0.80以上，必做。 【本部分题目】第 1–5 题（共5题） 1．（2026河南九上南阳方城期末）为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，某汽车集团研发了一款新型燃油汽车。与某款燃油汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法正确的是（    ） A．图示活塞向下运动，该冲程为吸气冲程 B．图示为做功冲程，活塞的机械能转化为燃气的内能 C．该发动机效率可达100% D．该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护 2．（2026河南九上南阳社旗期末）如图所示是《天工开物》中描绘清朝人在制酒的情景，先把糯稻倒入锅中浸泡，然后蒸熟，加入酒饼，装入坛中发酵。下列说法正确的是（　　） A．木柴燃烧得越充分，热值越大 B．木柴燃烧，内能转化为化学能 C．蒸糯稻的过程中，锅中的水的比热容增大 D．蒸汽能向糯稻传递热量，是因为蒸汽的温度大于糯稻的温度 3．（2026河南九上南阳西峡期末）汽车是我们常用的交通工具之一，汽油机是汽车的动力装置，如图所示是汽油机的________冲程。汽油机工作时，用水作为冷却剂，是因为水的________大。 4．（2026河南九上南阳社旗期末）2025年10月26日，河南省举行了第二届青少年科技运动会。某校学生用饮料瓶制作了一个“水火箭”，先往空瓶里倒入适量水，然后打入一定量气体。发射时，水从尾部细管向下高速喷出，火箭冲向天空（如图所示），此时瓶内气体的内能转化为火箭的________能，这与汽油机的________冲程相同。 5．（2026河南九上南阳邓州期末）小苗给汽车加油时能闻到汽油的味道，说明分子在不停地做__________；用水做汽车发动机的冷却液，是因为水的__________较大；通过增加氧气的方法使汽油燃烧更充分，用该方法时汽油的热值（选填“变大”“变小”或“不变”）__________。 B层　能力进阶 · 冲程辨析与转速、热值的计算 在A层基础上，重点考查四冲程的判断与其中的能量转化、飞轮转速与每秒做功次数的换算、燃料的热值特性以及 Q放=mq 的简单计算，需要一定的分析与计算能力，难度系数约0.70～0.80，必做。 【本部分题目】第 6–12 题（共7题） 6．（2026河南九上洛阳宜阳期末）关于四冲程汽油发动机内部工作描述正确的是（　　） A．吸气冲程吸入的是空气 B．压缩冲程时，喷油嘴压燃点火，将机械能转化为内能 C．做功冲程时，若已知飞轮的转速为40r/s，则1s内对外做功20次 D．排气冲程时，排出的废气已经没有内能了，全转化为机械能 7．（2026河南九上洛阳伊川期末）如图点火爆炸实验中，电子式火花发生器点燃盒中酒精蒸气，产生的燃气将塑料盒盖喷出很远，燃气的内能转化为盒盖的________，此过程能量转化方式与汽油机的________冲程相同。 8．（2026河南九上南阳方城期末）小倩同学参加元宵节“赏花灯”活动，对“走马灯”产生浓厚兴趣，于是利用身边的物品制作了简易的“走马灯”，如图所示，点燃下方纸杯中的蜡烛后，其内部的气体温度升高，上升并推动上方纸杯转动，这一过程是将高温气体的内能转化为纸杯的___________能，此能量转化过程与内燃机的___________冲程相同。 9．（2026河南九上洛阳宜阳期末）如图所示，2024年10月30日，搭载着神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。若火箭发射时携带了3×104kg液氢燃料（液氢的热值为1.4×108J/kg），这些液氢燃料完全燃烧能释放______J的热量，随着燃烧，燃料的质量越来越小，其热值______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 10．（2026河南九上洛阳汝阳期末）如图所示的是汽油机的___________冲程，一台单缸四冲程柴油机飞轮转速为1200r/min，则柴油机1s内做功___________次。 11．（2026河南九上南阳邓州期末）如图为某四冲程汽油机，它的飞轮转速为3000r/min，该汽油机每秒钟对外做功__________次，图中是__________冲程。 12．（2026河南九上南阳方城期末）完全燃烧焦炭所释放的热量有被质量为的水吸收[，]。问： (1)水吸收的热量是多少？ (2)若水的初温是，那么，吸收了这些热量后，温度将升高到多少？（保留整数）。 C层　生活应用 · 真实情境中的热量计算与加热效率 把热量计算与热机效率放到天然气灶烧水、汽车发动机、太阳能热水器、馏酒等真实情境之中，综合运用 Q吸=cmΔt、Q放=mq（或 Q放=Vq）与 η=Q吸/Q放 解决问题，考查建模与规范计算的能力，难度系数约0.60～0.70，选做。 【本部分题目】第 13–18 题（共6题） 13．（2026河南九上洛阳期末）（多选）如图是我国传统的走马灯，点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。下列说法正确的是（　　） A．蜡烛燃烧时，其化学能转化为内能和光能 B．走马灯中空气温度升高是通过做功实现的 C．热空气驱动扇叶转动时，机械能转化为内能 D．走马灯的工作原理与汽油机的工作原理相同 14．（2026河南九上郑州期末）小明用天然气灶将质量为，初温为的水加热到，水吸收的热量是___________，若此过程消耗天然气，则此过程中的加热效率为___________。[水的比热容为，天然气热值为 15．（2026河南九上南阳南召期末）如图是汽车的四冲程汽油机的两个冲程，其中机械能转化为内能的是图___________（选填“甲”或“乙”）所示的冲程；若该汽油机飞轮转速为1800r/min，那么 1s 内做功___________次。汽车发动机常用水作冷却剂，原因是水的___________大。 16．（2026河南九上南阳方城期末）“炖汤”因味道好而深受人们的喜爱。“炖汤”就是把汤料和水置于炖盅内，而炖盅则浸在大煲的水中，并用蒸架把盅与煲底隔离，如下图所示。在大煲内的水沸腾过程中，煲盖与煲的缝隙间冒出大量的“白气”，这是_______现象(填物态变化)，煲盖不断跳动，这是水蒸气的____能转化为煲盖的机械能。若汤的沸点与水的沸点相同，则盅内的汤______(填“会”或“不会”)沸腾。 17．（2026河南九上南阳桐柏期末）小琦家新安装了一台容积为0.5m3的太阳能热水器，加满水后，经过4h阳光的照射水温由原来的25℃升高到45℃（已知:水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃）、焦炭的热值q=3.0×107J/kg、水的密度ρ=1.0×103kg/m3）。问: （1）在这4h内水吸收的热量为多少焦耳? （2）若这些热量由效率为20%的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧多少千克的焦炭? 18．（2026河南九上洛阳汝阳期末）“何以解忧，唯有杜康。”每当酒朋诗侣相会，吟诵曹操的著名诗篇《短歌行》，开怀畅饮杜康酒，就引起联想中国秫酒的发源地，酒文化的摇篮—汝阳杜康村，杜康酒酿造中有“馏酒”工序，需将酒醅加热至一定温度。现将体积为25L、初温为20℃的酒醅放入加热锅，用天然气灶进行加热。已知酒醅的平均比热容约为，假设酒醅的密度为，天然气的热值为。假设天然气完全燃烧放出的热量有被酒醅吸收。 (1)天然气燃烧的过程将___________能转化为内能，若天然气燃烧后，其热值___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 (2)求将酒醅加热到所需的95℃需要吸收多少热量？ (3)完成此加热过程至少需要消耗多少立方米的天然气？ D层　综合拓展 · 能量转化深度辨析与多过程综合计算 本部分先以一道能量转化的深度辨析题（水火箭与四冲程工作过程的对应关系）作为思维起点，再通过温泉水供暖、地源热泵、天然气热水器三道多过程综合题，综合考查吸热、放热、效率计算与开放性分析，是全卷的最高层次。难度系数约0.45～0.60，选做。 【本部分题目】第 19–22 题（共4题） 19．（2026河南九上郑州中原期末）小明用塑料瓶制作水火箭，向瓶内打足气后，瓶塞脱落，水向下喷出，火箭向上飞起，下列分析正确的是（    ） A．使用打气筒打气时，能量转化与汽油机压缩冲程不同 B．水从火箭尾部喷出，相当于内燃机的吸气冲程 C．升空过程中，瓶内气体的内能增加 D．水火箭升空时，能量转化与汽油机做功冲程相同 20．（2026河南九上洛阳伊川期末）大洛阳的地热资源相当丰富，地热温泉不仅能为居民提供天然温泉水养生，还能辅助冬季供暖。某地的一处地热温泉每天的出水量约，这些温泉水全部用来供暖，某科创小组测得温泉水的初温为70℃，供暖后温度降至30℃。已知温泉水的比热容为，天然气的热值约为。求： (1)这些温泉水每天可放出多少热量来供暖； (2)已知燃气热水器的加热效率为70%，若温泉水一天用于供暖放出的热量由燃气热水器工作来提供，需要完全燃烧多少立方米的天然气； (3)请分析利用温泉供暖的优点。（写出一条即可） 21．（2026河南九上洛阳期末）图中的地源热泵是一种利用地热资源的空调设备，既可供暖又可制冷。某学校为教学楼安装了一套地源热泵系统，该系统每年冬季可节省天然气近。[，] (1)地源热泵通过地下管道中的水与土壤交换热量，该过程通过______的方式改变水的内能。 (2)若节省的天然气完全燃烧，能释放多少热量？不计热量损失，在标准大气压下，这些热量可以将多少千克初温为20℃的水加热至沸腾？ (3)尝试分析运用地源热泵的优点（写出一条即可）。 22．（2026河南九上南阳新野期末）如图所示，是小华家使用的某型号的天然气热水器，他尝试估测该热水器的效率，以核对铭牌上的数值是否准确。当只有该热水器工作时，把50kg的水从20℃加热到54℃，天然气表的示数由1365.05m3变为1365.17m3，已知水的比热容c水=4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q=7.0×107J/m3。请完成以下问题： （1）天然气作为燃料，从热学角度看它的优点是___________，从环保角度看它的优点是___________； （2）水吸收的热量；( ) （3）消耗的天然气完全燃烧放出的热量；( ) （4）该热水器的效率。( ) 【方法总结】内能的利用 · 易错点与解题策略 一、四冲程的判断 ❌ 易错：把压缩冲程与做功冲程中能量的转化方向记反；认为汽油机的吸气冲程吸入的是空气。 ✅ 正确：两个气门都关闭、活塞上行 → 压缩冲程（机械能转化为内能）；两个气门都关闭、活塞下行且火花塞点火（或喷油嘴喷油）→ 做功冲程（内能转化为机械能）；进气门开、活塞下行 → 吸气冲程；排气门开、活塞上行 → 排气冲程。汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的只有空气。 二、飞轮转速与做功次数的换算 ❌ 易错：默认“飞轮每转一圈对外做功一次”，算出的结果整整大了 2 倍。 ✅ 正确：一个工作循环＝四个冲程＝活塞往复两次＝飞轮转两圈＝对外做功一次。计算时先把转速化成每秒转数（除以 60），再除以 2。如 3000 r/min → 50 r/s → 每秒做功 25 次。 三、热值与热量的计算 ❌ 易错：认为“燃料燃烧得越充分，热值越大”“燃料用掉一半，热值变小”。 ✅ 正确：热值是燃料的一种特性，只由燃料的种类决定，与质量、体积、是否完全燃烧、燃烧是否充分都无关。计算放热时，固体、液体燃料用 Q放=mq，气体燃料用 Q放=Vq，把质量或体积代入即可。 四、热机效率与加热效率 ❌ 易错：认为“热机效率可以达到 100%”“废气排出时已经没有内能了”；把“燃料放出的热量”与“被水吸收的热量”混为一谈。 ✅ 正确：η=Q吸/Q放（或 W有用/Q总）。因为废气带走大量热量，再加上散热损失和克服摩擦做功，效率总小于 1。解题时先分清两个热量：物质吸热 Q吸=cmΔt，燃料放热 Q放=mq 或 Q放=Vq，两者之比就是效率。 五、热学综合计算的解题步骤 ✅ 方法：①写清已知量并统一单位（质量用 kg、体积用 m³、热量用 J）；②分清“吸热”与“放热”，吸热用 Q吸=cmΔt=cm(t−t0)，放热用 Q放=mq 或 Q放=Vq；③效率用 η=Q吸/Q放；④注意“升高到”（末温）与“升高了”（Δt）的区别；⑤开放性问题（如“写出优点”）从节能、环保、可再生等角度作答。 试卷第15页（共15页） 第1页（共10页） 学科网（北京）股份有限公司 $