专题02 内能的利用 8大题型40题（期中专项训练）九年级物理上学期新教材人教版

专题02 内能的利用 基础·固本强基 题型1 热机与内燃机冲程识别 题型2 汽油机和柴油机的区别 题型3 燃料热值与热值计算 题型4 热机效率概念与简单计算 题型5 能量转化与守恒 提升·进阶突破 题型6 热机效率综合计算 题型7 热机效率实验与图像分析 题型8 能量转化与守恒综合应用 基础·固本强基 题型1 热机与内燃机冲程识别（共5小题） 【模型】热机是将内能转化为机械能的机器。内燃机分为汽油机和柴油机，工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，四个冲程为一个工作循环，活塞往复两次，曲轴转两圈，对外做功一次。 【方法】“一看气门二看活塞三看火花”：吸气冲程进气门开；压缩冲程两气门关，活塞上行；做功冲程两气门关，活塞下行，火花塞点火或喷油嘴喷油；排气冲程排气门开。 1．如图是单缸四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，它是（    ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 2．如图所示为汽油机工作循环中的某个冲程，下列关于此冲程的说法正确的是（　　） A．活塞向上运动 B．喷油嘴喷出雾状汽油 C．内能转化为机械能 D．飞轮在此过程中转一圈 3．关于如图所示的某单缸四冲程汽油机说法正确的是（    ） A．依靠飞轮惯性完成的是乙、丙、丁 B．四冲程汽油机在一个工作循环中工作过程依次是乙、丙、丁、甲 C．甲图中汽缸内气体温度会上升 D．丁图中机械能转化为内能 4．如图所示是小明设计的简易热机模型，燃料燃烧后用它来加热密封的易拉罐中的水，易拉罐的一侧开小孔后让蒸汽喷出，推动风车转动。此时工作物质是___________，该模型可以看成是___________（选填“内燃机”或“外燃机”）。 5．如图所示，在试管内装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把木塞冲开，有的同学由这个装置联想到内燃机。 (1)水蒸气冲开木塞，水蒸气对木塞_______，水蒸气的温度_______（填“升高”、“降低”或“不变”），内能________（填“增大”、“减小”或“不变”）。 (2)水蒸气冲开木塞的过程，________能转化成________能。 题型2 汽油机和柴油机的区别（共5小题） 【模型】汽油机与柴油机的主要区别：构造上汽油机有火花塞，柴油机有喷油嘴；吸气冲程汽油机吸入汽油和空气的混合物，柴油机只吸入空气；点火方式汽油机为点燃式，柴油机为压燃式。 【方法】“构造、吸气、点火”三区分：看顶部火花塞/喷油嘴；看吸气冲程吸入物质；看点火方式。 6．下列关于热机的说法正确的是（   ） A．热机都有吸气、压缩、做功、排气四个冲程 B．做功冲程将机械能转化为内能 C．火箭发动机属于热机 D．热机的大量使用对环境污染较小 7．如图是一种常用“柴油平板夯机”，广泛应用于路面施工、场地填土等多个方面。使用时柴油发动机提供动力，激荡器带动夯板上下运动。下列关于汽油机和柴油机的主要区别，说法错误的是（　　） A．构造上，汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机汽缸顶部有喷油嘴 B．吸气冲程中，柴油机吸入汽缸的是空气和柴油，汽油机吸入汽缸的是汽油 C．在压缩冲程末，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高 D．汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式 8．柴油机和汽油机都属于内燃机，下列有关说法中正确的是（     ） A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B．柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气吸入汽缸 C．四冲程汽油机在工作过程中，进气门关闭的冲程是吸气冲程 D．在柴油机的压缩冲程中，活塞的机械能转化为密闭空气的内能 9．如下表所示是对汽油机和柴油机不同点进行对比的表格，其中正确的是（　　） 序号 汽油机 柴油机 ① 有火花塞 有喷油嘴 ② 热机效率高 热机效率低 ③ 点燃式 压燃式 ④ 吸入燃油和空气的混合物 吸入柴油和空气的混合物 A．① B．②④ C．②③ D．①③ 10．柴油机的构造与汽油机类似，图中__________是柴油机的做功冲程，乙冲程的能量转化是__________能转化为__________能。 题型3 燃料热值与热值计算（共5小题） 【模型】改变内能的方式有两种：做功和热传递，二者在改变内能上是等效的。做功的实质是能量转化，热传递的实质是能量转移。 【方法】“辨实质、看条件”：做功改变内能常伴随能量转化，如搓手、压缩气体；热传递改变内能是能量从高温物体转移到低温物体，条件是存在温度差。 11．下列关于热值的说法正确的是（　　） A．5kg煤的热值大于1kg煤的热值 B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多 C．燃料燃烧不完全时热值变小 D．燃料的热值是燃料本身的特性 12．关于燃料的热值，以下说法中正确的是（     ） A．燃料燃烧时，质量越大，热值越大 B．某种燃料在燃烧时放出的热量与其质量之比叫做这种燃料的热值 C．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关 D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小 13．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。氢燃料公交车行驶时运行平稳，无振动无噪声，零下40℃也可正常启动运行。与传统公交车相比，最大特点是“零污染、零排放”。已知，下列说法正确的是（    ） A．选用氢作燃料是因为其含有的热量多 B．1kg氢燃料燃烧时一定能释放出的热量 C．氢燃料燃烧时将燃料的内能转化为机械能 D．质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为 14．现代生活常采用天然气作燃料，是利用了天然气的___________大。天然气是无色无味比空气轻的爆炸性气体，为了安全，燃气公司在天然气中添加了有特殊气味的物质，当天然气泄漏时，人们远处就能闻到气味，这是___________现象。完全燃烧0.5m3的天然气放出的热量是___________J（天然气的热值为） 15．周末，小苏全家一起外出露营，妈妈用卡式炉为大家烧水泡茶。如图所示为某品牌卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶中装入2.5kg初温为20℃的水，用卡式炉加热至100℃，消耗了25g丁烷气体。已知水的比热容为，丁烷的热值为4.8×107J/kg。求： (1)水吸收的热量为多少焦? (2)25g丁烷气体完全燃烧放出的热量为多少焦? 题型4 热机效率概念与简单计算（共5小题） 【模型】热机效率 η＝W有用/Q放×100%，其中 W有用 是热机对外做的有用功，Q放 是燃料完全燃烧放出的热量。热机效率总小于1。 【方法】“找有用、找总放、作比值”：有用功可能是机械功 W＝Fs 或 W＝Pt；总放热 Q放＝mq；效率用百分数表示。 16．探究某物质熔化和沸腾的实验如图甲所示，把100g某种固体碾碎放入试管中，插入温度计，再将试管放在装有水的烧杯中加热（物质在相同时间内吸收的热量相等）。根据实验数据画出的图像如图乙所示，从开始加热到实验结束的10min内消耗4g酒精，酒精的热值，这种物质的液态比热容，下列选项错误的（    ） A．该物质在第5min末的内能大于第4min末的内能 B．在AB段和BC段，该物质吸收的热量相同 C．该物质固态时的比热容为 D．该装置能量的转化效率为30% 17. 物理兴趣小组用煤炉给10kg的水加热，同时绘制了加热过程中水温随时间变化的曲线，如图所示。若6min内共燃烧了0.6kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），煤的热值取3×107J/kg。假设单位时间内燃烧煤的质量相同，下列判断正确的是（　　） A．煤的热值表示煤完全燃烧可以释放3×107J的热量 B．0~4min内水吸收的热量为2.52×106J C．此次加热过程中的热效率为14% D．将煤磨成粉末，可以增大煤的热值 18. 关于热机效率，以下说法中正确的是（    ） A．在做功同样多的情况下，消耗的燃料越多，热机的效率越高 B．热机效率越高，热机做的有用功就一定越多 C．新能源汽车发动机的效率可以达到100% D．消耗的燃料相同时，热机做的有用功越多，热机的效率越高 19．清明小长假，轩轩一家出去旅游。汽车通过一条长3600m的隧道，消耗0.2kg的汽油，汽车通过隧道牵引力做的功为。（汽油的热值）求： (1)完全燃烧0.2kg汽油放出的热量为多少； (2)汽车通过隧道发动机的效率为多少。 20. “五·一”假期，小莉一家出去旅游。汽车通过一条长2400m的隧道，用时120s，消耗0.1kg的汽油，汽车通过隧道牵引力做的有用功为。（汽油的热值）求： (1)汽车通过隧道的平均速度； (2)完全燃烧0.1kg汽油放出的热量； (3)汽车通过隧道发动机的效率。 题型5 能量转化与守恒（共5小题） 【模型】能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，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其他物体，在转化和转移过程中，能量总量保持不变。 【方法】“找形式、看转化、守恒判”：分析过程中能量由什么形式变成什么形式，或由哪个物体转移到哪个物体，总量不变。 21. 下列关于能量守恒和转化的说法正确的是（　　） A．风力发电，是将电能转化为机械能 B．摩擦双手变热，说明内能可以转化为机械能 C．燃料燃烧时发热，化学能转化为内能 D．小球弹跳高度越来越低，说明能量总量减少 22．（多选）如图所示是不同形式的能量的相互转化图，下列说法正确的是（　　） A．序号⑩的实例可以是摩擦生热 B．序号④的实例可以是给充电宝充电 C．圆圈内B的能量形式是电能 D．各种形式的能量都可以无条件的相互转化，且转化过程都要遵守能量守恒定律 23．如图所示是我国西部某熔盐塔式光热电站的工作原理图。计算机控制上万面定日镜的反射方向，将太阳光聚集在塔顶的吸热器上，加热熔盐升温。高温熔盐存入高温罐，经热泵送入蒸汽发生器，与冷水换热产生高温高压蒸汽，驱动汽轮发电机发电；放热后的熔盐回流至低温罐循环使用。由以上信息可推断（   ） A．定日镜是凸透镜 B．上万面定日镜的镜面都是平行的 C．塔式光热发电站是将太阳能直接转化为电能 D．熔盐在吸热器中升温的过程是通过热传递方式改变内能 24. 如图是小球在水平地面弹跳过程的频闪照片，其中处和处等高。关于该弹跳过程，下列说法正确的是（　　） A．小球从左向右运动 B．小球的机械能不断减小 C．小球弹跳高度不同说明能量是不守恒的 D．小球在处时的机械能等于在处时的机械能 25．今年“五一”假期，武汉光谷空轨单日客流量再创新高。光谷空轨是国内首条悬挂式单轨系统，运行线路全长10.5km，它凭借“人在空中游，景在脚下飞”的独特体验，以及全自动无人驾驶、人脸识别无感通行等创新应用，吸引海内外游客竞相乘坐。 (1)如图所示，光谷空轨列车正在平稳运行。乘客有“景在脚下飞”的体验，是以________为参照物； (2)若空轨列车某次跑完全程需要20min，则空轨列车的平均速度为________km/h； (3)光谷空轨应用了飞轮储能等绿色环保生态节能技术，可实现能耗节约15%左右，助力“碳达峰、碳中和”目标。飞轮储能系统在储能时，利用列车制动时产生的电能驱动电动机，带动飞轮转动；在释能时，飞轮又带动发电机运行，此时飞轮储能系统将________能转化为电能。 提升·进阶突破 题型6 热机效率综合计算（共5小题） 【模型】结合热值、效率、功率、速度等综合计算。W有用＝Fs 或 W＝Pt，Q放＝mq，η＝W有用/Q放。 【方法】“分步求、找有用、算总放”：先求有用功，再求总放热，最后求效率或燃料质量。 26．如图所示是某品牌汽车汽油机的能量流程图，某次该汽车行驶过程中消耗了0.1kg汽油。已 知汽油的热值为4.2×107J/kg，水的比热容为，求： (1)该汽油机的效率； (2)若释放的热量有 25%被冷却水吸收，质量为5kg的冷却水升高的温度。 27．氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，如图为一辆我国设计制造的氢能源公交车。该公交车以的恒定功率做匀速行驶，氢燃料完全燃烧获得热量的60％可用来做机械功。已知，。求： (1)质量为的氢燃料完全燃烧放出的热量。 (2)若这些热量全部被水吸收，可以使质量为、初温为20℃的水升高多少温度？ (3)这些热量能让该公交车匀速行驶的时间。 28．小明和爸爸质量共120kg，骑着一辆质量为300kg（含装备）的三轮摩托车，沿318国道从成都前往拉萨旅行。水平骑行时每只轮胎与地面接触的面积为0.02m2（g取10N/ kg） (1)水平骑行时，摩托车对地面的压力、压强分别是多少？ (2)在海拔约5000m的米拉山垭口烧水，用燃气炉将质量2.5kg、初温为3℃的水加热至沸腾（水的沸点为83℃）。若燃气完全燃烧释放热量的30%被水吸收。则水吸收了多少热量？共用掉多少燃气？[，] 29．如图所示为某型号柴油机载重汽车，其总质量为10t，在某次测试中，在一段平直的公路上匀速行驶10km，消耗柴油2kg，牵引力恒为。（柴油的热值取，）求该次测试中： (1)该汽车的重力； (2)牵引力所做的功； (3)此柴油机的效率。 30．下图是某太阳能热水器，向其中注入50kg的水，阳光照射一段时间后，水温从 10℃升高到50℃。求: (1)这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少？[c水=4.2×103J/（kg•℃）] (2)如果这段时间该太阳能热水器的效率是30%，则这段时间热水器接收到太阳辐射的热量是多少? (3)若用煤燃烧来提供太阳辐射的热量，需完全燃烧多少千克煤? [q煤=3.5×107J/kg] 题型7 热机效率实验与图像分析（共5小题） 【模型】通过实验比较不同燃料热值或热机效率，图像分析温度随时间变化，计算效率。 【方法】“控制变量、转换法、图像取点”：相同质量、相同初温，相同热源加热，比较温度变化；图像中取相同时间比较温度变化，或相同温度比较时间。 31. 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。下列说法正确的是（　　）    A．比较不同燃料燃烧放出热量，可以选择甲、乙两图 B．比较不同燃料燃烧放出热量，可以选择甲、丙两图 C．比较不同液体吸热升温现象，可以选择甲、乙两图 D．比较不同液体吸热升温现象，可以选择乙、丙两图 32．小明用图甲所示装置进行热学探究。 ①取200g的碎冰放入烧杯中，用酒精灯加热至沸腾后得到水温T随时间t变化的图像，如图乙中的a。 ②使用同样的装置，换用等质量的食用油实验，得到图乙中的b。 ③用该酒精灯测量酒精的热值。 (1)冰熔化过程中温度_____；撤去酒精灯后，水逐渐停止沸腾，说明水沸腾时需要_____； (2)实验中，要使食用油和水升高相同的温度，需要对_____加热更长时间。水从20℃加热至沸腾，消耗2g酒精，若不计热损失和水的质量变化，则酒精的热值q =_____J/kg。已知水的比热容； (3)实验中将水从20℃加热至沸腾后继续加热2min才熄灭，则所测酒精的热值将____ （选填“偏大”“偏小”或“不变”），理由是____。 33．薯片中所含油的质量占薯片总质量的百分比称为该薯片的含油量。如图所示，在估测薯片的含油量实验中，小军设计了两种对水加热方式。 方式一：燃料在小烧杯中燃烧； 方式二：燃料在燃烧皿中燃烧。 (1)两种加热方式中合理的是方式____（选填“一”或“二”），你判断的理由是________。 (2)选好合理的加热方式后，小军用天平分别测出5g薯片、5g食用油和两份初温相同的100g水。先将5g薯片放入空的燃烧容器中，用温度计测出烧杯内100g水的初温为22℃，待其燃尽后记下100g水的温度为72℃则水吸收的热量为____J，测得薯片的热值为____J/kg、[] (3)采用与（2）中相同的加热方式，再将5g食用油放入空的燃烧容器中，使其燃烧，给初温为22℃的100g水加热。当____________时，停止加热，测出此时剩余油的质量为3.5g，则薯片的含油量为____%。实验过程中，由于薯片中少量的淀粉也会燃烧放出热量，会导致测得的薯片含油量____（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。 34．如图所示，为比较1、2两种液体的比热容及A、B两种燃料的热值，甲、乙、丙三图中的装置相同，燃料的质量均为10g，烧杯内的液体初温相同，t0=22℃，三组实验均至燃料燃尽时的液体温度变化如图所示。 （1）在实验中，三个烧杯中液体1和液体2的质量必须相同； （2）本次实验中用 比较两种液体吸收热量的多少（填“升高的温度”或“加热时间”）；液体1的比热容c1与液体2的比热容c2相比，c1 c2；（选填“＞”、“＝”、“＜”）； （3）比较A、B两种燃料的热值，应选择乙丙两图进行实验，不计热量损失，燃料A和B的热值之比为 ； （4）在甲装置中，若燃料为酒精，烧杯内的液体为水，测出水的质量和燃料烧尽时水升高的温度，再结合燃料的质量这一数据，计算出燃料的热值，通过实验算出的热值与实际相比 （选填“偏大”、“不变”或“偏小”）。 35．小华学习了热学知识后，为了对比热容、热值的理解，设计如下实验，可完成吸热能力实验和热值实验。甲、乙、丙三个装置，燃料和液体除种类不同之外，质量完全相同，其他装置完全相同。 (1)为了研究不同物质的吸热能力，利用其中__________（甲/乙/丙）两幅图进行实验，根据数据做出了两种液体的温度随时间变化的关系图，如图2所示； ①实验中不同物质的吸热多少是通过________来反映比较的（温度计示数变化/加热时间）； ②已知b液体的比热容是，则a液体的比热容是________； (2)为了研究不同燃料的热值，正确选择其中________（甲/乙/丙）两幅图进行实验。在实验前用天平测出了两烧杯中液体的质量相同、燃料的质量相同，这样可以通过________（温度计示数变化/加热时间）直观感知哪种燃料的热值大。若a、b液体的比热容已知，记录相关数据，可以计算出吸收热量和燃料放出的热量，从而计算燃料热值。但此方法计算的热值与实际燃料热值相比________（偏大/偏小/不变）。 题型8 能量转化与守恒综合应用（共5小题） 【模型】分析实际情景中能量转化和转移，结合能量守恒解释现象。 【方法】“追踪能量流向、判断形式变化、总量守恒”。 36．呼和浩特抽水蓄能电站位于呼和浩特市东北部的大青山区域，该电站由上水库、水道系统、下水库、地下厂房等组成，承担调峰填谷、储能、电网黑启动等功能，该电站为建设“风光无限”的内蒙古提供了新的储能方式，下列说法正确的是（     ） A．选址时，上下水库的高度差要小一些 B．水从上水库到下水库过程中，机械能可全部转化为电能 C．用电高峰时，将电网多余的电能转化成水的机械能 D．用电低谷时，将电网多余的电能转化成水的机械能 37．一粒水稻种子从土壤到餐桌的奇妙旅程，本质上是一场能量的宏大接力。对这个过程描述正确的是（  ） A．光合作用——叶绿素将太阳能转化为机械能 B．收获加工——碾米电机将电能转化为化学能 C．蒸煮烹饪——天然气灶将化学能转化为内能 D．消化吸收——胃肠道将化学能转化为机械能 38．我国正大力发展液态阳光技术：利用太阳能发电，再将电能转化为甲醇中的化学能储存；甲醇作为燃料供给汽车，实现清洁高效利用。下列关于能量转化的说法正确的是（　　） A．太阳能电池板将电能转化为太阳能 B．未来液态阳光技术的能量转化效率可达100% C．发动机将甲醇的化学能最终转化为汽车的机械能 D．能量在转化过程中总量会不断减少 39.如图所示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。 (1)在这一过程中，蜡烛燃烧产生的______能转化为扇叶和纸片小人的_____能。 (2)点燃蜡烛前，用手轻轻拨动一下扇叶后，扇叶和纸片小人也会转动一会儿，这是因为扇叶和纸片小人______。 40．火箭回收。 (1)如图是我国自主研发的朱雀三号火箭降落回收的过程，通过控制推力，沿竖直方向先从A点减速运动到B点，再从B点匀速运动到C点，忽略火箭质量的变化。则从A点到C点，机械能_________（选填“A变大”“B变小”或“C不变”），_________转化为_________（最后两空均选填“A机械能”或“B内能”） (2)以下过程中能量转化关系相同的是_________ A．钻木取火    B．风力发电    C．光合作用 D．电池充电    E.电扇运行    F.电磁感应 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 内能的利用 基础·固本强基 题型1 热机与内燃机冲程识别 题型2 汽油机和柴油机的区别 题型3 燃料热值与热值计算 题型4 热机效率概念与简单计算 题型5 能量转化与守恒 提升·进阶突破 题型6 热机效率综合计算 题型7 热机效率实验与图像分析 题型8 能量转化与守恒综合应用 基础·固本强基 题型1 热机与内燃机冲程识别（共5小题） 【模型】热机是将内能转化为机械能的机器。内燃机分为汽油机和柴油机，工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，四个冲程为一个工作循环，活塞往复两次，曲轴转两圈，对外做功一次。 【方法】“一看气门二看活塞三看火花”：吸气冲程进气门开；压缩冲程两气门关，活塞上行；做功冲程两气门关，活塞下行，火花塞点火或喷油嘴喷油；排气冲程排气门开。 1．如图是单缸四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，它是（    ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】B 【详解】 由图可知，进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内气体，火花塞未点火，即为压缩冲程，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选：B。 2．如图所示为汽油机工作循环中的某个冲程，下列关于此冲程的说法正确的是（　　） A．活塞向上运动 B．喷油嘴喷出雾状汽油 C．内能转化为机械能 D．飞轮在此过程中转一圈 【答案】C 【详解】 如图所示为汽油机，汽油机没有喷油嘴，有火花塞，此时火花塞点火，气缸内的混合气体迅速燃烧，产生高温高压的气体，推动活塞向下运动，内能转化为机械能，每个冲程飞轮转半圈，为做功冲程，故C正确，ABD错误。 故选：C。 3．关于如图所示的某单缸四冲程汽油机说法正确的是（    ） A．依靠飞轮惯性完成的是乙、丙、丁 B．四冲程汽油机在一个工作循环中工作过程依次是乙、丙、丁、甲 C．甲图中汽缸内气体温度会上升 D．丁图中机械能转化为内能 【答案】D 【详解】 甲图：排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程； 乙图：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程； 丙图：两气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，内能转化为机械能； 丁图：两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能，汽缸内气体内能增大，温度升高； A．四冲程汽油机只有做功冲程不需要飞轮惯性完成，吸气、压缩、排气冲程都依靠飞轮惯性，因此依靠惯性的是甲、乙、丁，故A错误； B．一个工作循环的顺序是：吸气→压缩→做功→排气，即乙、丁、丙、甲，故B错误； C．甲是排气冲程，排出高温废气后，汽缸内气体温度会下降，故C错误； D．丁是压缩冲程，机械能转化为内能，故D正确。 故选：D。 4．如图所示是小明设计的简易热机模型，燃料燃烧后用它来加热密封的易拉罐中的水，易拉罐的一侧开小孔后让蒸汽喷出，推动风车转动。此时工作物质是___________，该模型可以看成是___________（选填“内燃机”或“外燃机”）。 【答案】 水蒸气 外燃机 【详解】[1]燃料加热密封易拉罐内的水，使水吸热汽化成水蒸气，水蒸气从开孔喷出推动风车转动，所以工作物质是水蒸气。 [2]内燃机的燃料是在汽缸内部燃烧，而这个模型中燃料在外部加热易拉罐，故属于外燃机。 5．如图所示，在试管内装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把木塞冲开，有的同学由这个装置联想到内燃机。 (1)水蒸气冲开木塞，水蒸气对木塞_______，水蒸气的温度_______（填“升高”、“降低”或“不变”），内能________（填“增大”、“减小”或“不变”）。 (2)水蒸气冲开木塞的过程，________能转化成________能。 【答案】(1) 做功 降低 减小 (2)内 机械 【详解】 （1）[1]水蒸气不断膨胀，对木塞施加了力，而且木塞在力的作用下移动了一段距离，所以水蒸气冲开木塞，是水蒸气对木塞做功。 [2][3]水蒸气对木塞做功，自身的内能会转化为木塞的机械能，所以水蒸气的温度降低，内能减小。 （2）[1][2]水蒸气冲开木塞的过程，试管口处的“白雾”，是水蒸气液化成小水滴形成的，说明水蒸气的温度降低了，内能减小了。而木塞的机械能增加，所以整个过程是水蒸气的内能转化成木塞的机械能。 题型2 汽油机和柴油机的区别（共5小题） 【模型】汽油机与柴油机的主要区别：构造上汽油机有火花塞，柴油机有喷油嘴；吸气冲程汽油机吸入汽油和空气的混合物，柴油机只吸入空气；点火方式汽油机为点燃式，柴油机为压燃式。 【方法】“构造、吸气、点火”三区分：看顶部火花塞/喷油嘴；看吸气冲程吸入物质；看点火方式。 6．下列关于热机的说法正确的是（   ） A．热机都有吸气、压缩、做功、排气四个冲程 B．做功冲程将机械能转化为内能 C．火箭发动机属于热机 D．热机的大量使用对环境污染较小 【答案】C 【详解】 A．内燃机一般具有吸气、压缩、做功、排气四个冲程，其他热机并不全具有这四个冲程，故A错误； B．做功冲程将内能转化为机械能，故B错误； C．火箭发动机是利用燃料燃烧获取的内能做功的设备，属于热机，故C正确； D．热机的大量使用对环境会造成严重的污染，如大气污染、噪声污染、热污染等，故D错误。 故选：C。 7．如图是一种常用“柴油平板夯机”，广泛应用于路面施工、场地填土等多个方面。使用时柴油发动机提供动力，激荡器带动夯板上下运动。下列关于汽油机和柴油机的主要区别，说法错误的是（　　） A．构造上，汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机汽缸顶部有喷油嘴 B．吸气冲程中，柴油机吸入汽缸的是空气和柴油，汽油机吸入汽缸的是汽油 C．在压缩冲程末，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高 D．汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式 【答案】B 【详解】 A．在构造上，汽油机汽缸顶部有火花塞，用于在做功冲程开始时点燃燃料；柴油机汽缸顶部有喷油嘴，用于做功冲程开始时向汽缸内喷射柴油。故A正确，不符合题意； B．在吸气冲程中，汽油机吸入的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入的是纯净的空气。故B错误，符合题意； C．柴油机的压缩比较大，在压缩冲程中，活塞对汽缸内的气体做功更多，使得气体内能增加更多，因此在压缩冲程末，柴油机汽缸内气体的温度和压强比汽油机的高。故C正确，不符合题意； D．汽油机是利用火花塞产生电火花点燃燃料，属于点燃式；柴油机是依靠压缩空气使其温度升高到柴油的燃点，使柴油自行燃烧，属于压燃式。故D正确，不符合题意。 故选：B。 8．柴油机和汽油机都属于内燃机，下列有关说法中正确的是（     ） A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B．柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气吸入汽缸 C．四冲程汽油机在工作过程中，进气门关闭的冲程是吸气冲程 D．在柴油机的压缩冲程中，活塞的机械能转化为密闭空气的内能 【答案】D 【详解】 A．汽油机顶部是火花塞，柴油机顶部是喷油嘴，A的说法刚好相反，故A错误； B．柴油机在吸气冲程中，只吸入空气，柴油是在压缩冲程末由喷油嘴喷入汽缸的，故B错误； C．四冲程汽油机的吸气冲程中，进气门是打开的，排气门关闭，故C错误； D．柴油机的压缩冲程中，活塞对密闭空气做功，将机械能转化为空气的内能，使空气温度升高，故D正确。 故选：D。 9．如下表所示是对汽油机和柴油机不同点进行对比的表格，其中正确的是（　　） 序号 汽油机 柴油机 ① 有火花塞 有喷油嘴 ② 热机效率高 热机效率低 ③ 点燃式 压燃式 ④ 吸入燃油和空气的混合物 吸入柴油和空气的混合物 A．① B．②④ C．②③ D．①③ 【答案】D 【详解】 ①柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞，故①正确； ②柴油机比汽油机的效率高，故②错误； ③汽油机采用点燃式，柴油机采用压燃式，故③正确； ④在吸气冲程中，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合气体，柴油机吸入气缸的是空气，故④错误。 综上其中正确的是①③。 故选：D。 10．柴油机的构造与汽油机类似，图中__________是柴油机的做功冲程，乙冲程的能量转化是__________能转化为__________能。 【答案】 甲 机械 内 【详解】 [1]甲图中，进气门和排气门都关闭，喷油嘴喷油，气缸中柴油燃烧，推动活塞向下运动，是柴油机的做功冲程。 [2]乙图进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩气缸内的空气做功，使气缸内空气温度升高，是压缩冲程，将机械能转化为内能。 题型3 燃料热值与热值计算（共5小题） 【模型】改变内能的方式有两种：做功和热传递，二者在改变内能上是等效的。做功的实质是能量转化，热传递的实质是能量转移。 【方法】“辨实质、看条件”：做功改变内能常伴随能量转化，如搓手、压缩气体；热传递改变内能是能量从高温物体转移到低温物体，条件是存在温度差。 11．下列关于热值的说法正确的是（　　） A．5kg煤的热值大于1kg煤的热值 B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多 C．燃料燃烧不完全时热值变小 D．燃料的热值是燃料本身的特性 【答案】D 【详解】 A．燃料的热值与质量无关，5kg煤的热值等于1kg煤的热值，故A错误； B．由可知，燃料热值越大，质量若小，燃烧放出的热量不一定越多，故B错误； C．燃料的热值与是否完全燃烧无关，燃料燃烧不完全时热值不变，故C错误； D．燃料的热值是燃料本身的特性，与质量、体积、是否完全燃烧等无关，故D正确。 故选：D。 12．关于燃料的热值，以下说法中正确的是（     ） A．燃料燃烧时，质量越大，热值越大 B．某种燃料在燃烧时放出的热量与其质量之比叫做这种燃料的热值 C．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关 D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小 【答案】C 【详解】 热值是燃料本身的固有特性，是单位质量的燃料完全燃烧时放出的热量。热值的大小只与燃料的种类有关，和燃料的质量、燃烧是否充分等燃烧状况都无关。故C正确，ABD错误。 故选：C。 13．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。氢燃料公交车行驶时运行平稳，无振动无噪声，零下40℃也可正常启动运行。与传统公交车相比，最大特点是“零污染、零排放”。已知，下列说法正确的是（    ） A．选用氢作燃料是因为其含有的热量多 B．1kg氢燃料燃烧时一定能释放出的热量 C．氢燃料燃烧时将燃料的内能转化为机械能 D．质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为 【答案】D 【详解】 A．热量是过程量，不能描述为“含有”或“具有”热量，氢燃料的热值高才是优点，故A错误； B．1kg氢燃料完全燃烧时才能释放出的热量，若燃烧不充分则无法达到，故B错误； C．氢燃烧时发生化学反应，将化学能转化为内能，故C错误； D．质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为，故D正确。 故选：D。 14．现代生活常采用天然气作燃料，是利用了天然气的___________大。天然气是无色无味比空气轻的爆炸性气体，为了安全，燃气公司在天然气中添加了有特殊气味的物质，当天然气泄漏时，人们远处就能闻到气味，这是___________现象。完全燃烧0.5m3的天然气放出的热量是___________J（天然气的热值为） 【答案】 热值 扩散 【详解】 [1]现代生活采用天然气作燃料，是因为天然气的热值大，在完全燃烧相同体积的燃料时，天然气能够放出更多的热量。 [2]天然气泄漏后远处能闻到气味，这是因为天然气和有特殊气味的物质分子在不停地做无规则运动，进入空气中，这种不同物质相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩散现象。 [3]根据燃料完全燃烧放热公式，则完全燃烧天然气放出的热量为 15．周末，小苏全家一起外出露营，妈妈用卡式炉为大家烧水泡茶。如图所示为某品牌卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶中装入2.5kg初温为20℃的水，用卡式炉加热至100℃，消耗了25g丁烷气体。已知水的比热容为，丁烷的热值为4.8×107J/kg。求： (1)水吸收的热量为多少焦? (2)25g丁烷气体完全燃烧放出的热量为多少焦? 【答案】(1)8.4×105J (2)1.2×106J 【详解】 （1） 水吸收的热量为 （2）25g丁烷气体完全燃烧放出的热量为 题型4 热机效率概念与简单计算（共5小题） 【模型】热机效率 η＝W有用/Q放×100%，其中 W有用 是热机对外做的有用功，Q放 是燃料完全燃烧放出的热量。热机效率总小于1。 【方法】“找有用、找总放、作比值”：有用功可能是机械功 W＝Fs 或 W＝Pt；总放热 Q放＝mq；效率用百分数表示。 16．探究某物质熔化和沸腾的实验如图甲所示，把100g某种固体碾碎放入试管中，插入温度计，再将试管放在装有水的烧杯中加热（物质在相同时间内吸收的热量相等）。根据实验数据画出的图像如图乙所示，从开始加热到实验结束的10min内消耗4g酒精，酒精的热值，这种物质的液态比热容，下列选项错误的（    ） A．该物质在第5min末的内能大于第4min末的内能 B．在AB段和BC段，该物质吸收的热量相同 C．该物质固态时的比热容为 D．该装置能量的转化效率为30% 【答案】D 【详解】A．由图可知，3至6min，物质吸热但温度保持50℃不变，故该物质是晶体，在熔化的过程中，吸收热量，但温度不变，内能变大，即该物质在第5min末的内能大于第4min末的内能，故A正确，不符合题意； B．由于用同一个热源加热，在相同时间内，物质吸收的热量是相同的，AB段用时3分钟，BC段用时也是3 min，所以在AB段和BC段该物质吸收的热量相同，故B正确，不符合题意； C．AB段为固态，CD段为液态，固态加热的时间为3min，液态加热的时间2min。用相同的热源加热，在相同的时间内吸收的热量是相同的，即AB段为吸热是CD段的1.5倍，即，根据，物质在CD段吸收热量为 该物质固态时的比热容为，故C正确，不符合题意； D．CD段（加热2 min）吸收的热量为，由图可知从开始加热到实验结束共用10min，故从开始加热到实验结束该物质吸收的热量 4g酒精完全燃烧放出的热量 该装置能量的转化效率为，故D错误，符合题意。 故选：D。 17. 物理兴趣小组用煤炉给10kg的水加热，同时绘制了加热过程中水温随时间变化的曲线，如图所示。若6min内共燃烧了0.6kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），煤的热值取3×107J/kg。假设单位时间内燃烧煤的质量相同，下列判断正确的是（　　） A．煤的热值表示煤完全燃烧可以释放3×107J的热量 B．0~4min内水吸收的热量为2.52×106J C．此次加热过程中的热效率为14% D．将煤磨成粉末，可以增大煤的热值 【答案】C 【详解】 A．煤的热值是指1kg煤完全燃烧时放出的热量为3×107J，故A错误； B．由图象可知，0∼4min内，水的温度变化量 Δt=t−t0=70∘C−20∘C=50∘C则水吸收的热量 Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×50∘C=2.1×106J故B错误； C．6min内煤完全燃烧释放的热量 Q放=mq=0.6kg×3×107J/kg=1.8×107J0∼6min内水吸收的热量 此次加热过程中的热效率 故C正确； D．将煤磨成粉末，可以燃烧的更充分，但煤的热值不变，因为热值是燃料的一种特性，与燃料的质量、是否完全燃烧等因素无关，故D错误。 故选：C。 18. 关于热机效率，以下说法中正确的是（    ） A．在做功同样多的情况下，消耗的燃料越多，热机的效率越高 B．热机效率越高，热机做的有用功就一定越多 C．新能源汽车发动机的效率可以达到100% D．消耗的燃料相同时，热机做的有用功越多，热机的效率越高 【答案】D 【详解】 A．热机效率即，做功同样多，即相同，消耗燃料越多，越大，计算得到的效率越低，故A错误； B．热机效率是比值，不是有用功的绝对值。效率高不代表有用功一定多，例如消耗少量燃料，即使效率高，总有用功也比消耗大量燃料、效率稍低的热机少，故B错误； C．任何热机工作时都不可避免存在能量损耗，因此效率永远小于，故C错误； D．消耗燃料相同，说明燃料完全燃烧放出的总能量相同，有用功越多，越大，热机效率越高，故D正确。 故选：D。 19．清明小长假，轩轩一家出去旅游。汽车通过一条长3600m的隧道，消耗0.2kg的汽油，汽车通过隧道牵引力做的功为。（汽油的热值）求： (1)完全燃烧0.2kg汽油放出的热量为多少； (2)汽车通过隧道发动机的效率为多少。 【答案】 9.2×106J 30％ 【详解】 （1）汽油的质量，汽油的热值 ， （2）由题意得，牵引力做的功，完全燃烧汽油放出的热量，效率为 20. “五·一”假期，小莉一家出去旅游。汽车通过一条长2400m的隧道，用时120s，消耗0.1kg的汽油，汽车通过隧道牵引力做的有用功为。（汽油的热值）求： (1)汽车通过隧道的平均速度； (2)完全燃烧0.1kg汽油放出的热量； (3)汽车通过隧道发动机的效率。 【答案】 20m/s 4.6×106J 30％ 【详解】 （1）汽车通过隧道的平均速度 （2）完全燃烧0.1kg汽油放出的热量 （3）汽车通过隧道牵引力做的有用功 汽车通过隧道发动机的效率 题型5 能量转化与守恒（共5小题） 【模型】能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，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其他物体，在转化和转移过程中，能量总量保持不变。 【方法】“找形式、看转化、守恒判”：分析过程中能量由什么形式变成什么形式，或由哪个物体转移到哪个物体，总量不变。 21. 下列关于能量守恒和转化的说法正确的是（　　） A．风力发电，是将电能转化为机械能 B．摩擦双手变热，说明内能可以转化为机械能 C．燃料燃烧时发热，化学能转化为内能 D．小球弹跳高度越来越低，说明能量总量减少 【答案】C 【详解】 A．风力发电，是将机械能转化为电能，故A错误； B．摩擦双手变热，说明机械能可以转化为内能，故B错误； C．燃料燃烧时发热，是将燃料的化学能转化为内能，故C正确； D．小球在地面弹跳时高度逐渐减小，是因为小球在运动过程中，机械能通过与空气的摩擦以及与地面的碰撞等，逐渐转化为内能，但整个过程中能量的总量是守恒的，故D错误。 故选：C。 22．（多选）如图所示是不同形式的能量的相互转化图，下列说法正确的是（　　） A．序号⑩的实例可以是摩擦生热 B．序号④的实例可以是给充电宝充电 C．圆圈内B的能量形式是电能 D．各种形式的能量都可以无条件的相互转化，且转化过程都要遵守能量守恒定律 【答案】ABC 【详解】 AC．由图知道，加热器工作时将电能转化为内能，因此，圆圈内A的能量形式应该是内能，B是电能；序号⑩是机械能转化为内能的过程，摩擦生热的过程中将机械能转化为内能，所以序号⑩的实例可以是摩擦生热，故AC正确； B．序号④是电能转化为化学能，给充电宝充电是电能转化为化学能，能量的转化相同，故B正确； D．根据能量转化和守恒定律知道，各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化，且转化过程都要遵守能量守恒定律，故D错误。 故选：ABC。 23．如图所示是我国西部某熔盐塔式光热电站的工作原理图。计算机控制上万面定日镜的反射方向，将太阳光聚集在塔顶的吸热器上，加热熔盐升温。高温熔盐存入高温罐，经热泵送入蒸汽发生器，与冷水换热产生高温高压蒸汽，驱动汽轮发电机发电；放热后的熔盐回流至低温罐循环使用。由以上信息可推断（   ） A．定日镜是凸透镜 B．上万面定日镜的镜面都是平行的 C．塔式光热发电站是将太阳能直接转化为电能 D．熔盐在吸热器中升温的过程是通过热传递方式改变内能 【答案】D 【详解】 A．定日镜的作用是反射太阳光，将光汇聚到吸热器，属于反射镜，不是凸透镜，故A不符合题意； B．不同位置的定日镜需要把太阳光都反射汇聚到塔顶同一个吸热器，因此不同定日镜的镜面角度不同，不是平行的，故B不符合题意； C．该电站能量转化过程为：太阳能→熔盐的内能→蒸汽的机械能→电能，不是太阳能直接转化为电能，故C不符合题意； D．改变内能的方式分为做功和热传递，熔盐吸收太阳光的热量升温，是通过热传递的方式改变内能，故D符合题意。 故选：D。 24. 如图是小球在水平地面弹跳过程的频闪照片，其中处和处等高。关于该弹跳过程，下列说法正确的是（　　） A．小球从左向右运动 B．小球的机械能不断减小 C．小球弹跳高度不同说明能量是不守恒的 D．小球在处时的机械能等于在处时的机械能 【答案】B 【详解】 AB．在小球的运动中，与空气摩擦做功或与地面撞击做功，有一部分机械能转化成了内能，小球的机械能逐渐减小，弹起的高度会越来越小，所以小球运动的方向是从右向左，故A错误，B正确； C．小球弹起的高度逐次降低是由于空气阻力、地面碰撞等因素导致机械能转化为内能，机械能减小，但总能量保持不变，故C错误； D．小球撞击地面时，被弹起的高度逐次降低，说明机械能在减小，所以P点机械能小于Q点，故D错误。 故选：B。 25．今年“五一”假期，武汉光谷空轨单日客流量再创新高。光谷空轨是国内首条悬挂式单轨系统，运行线路全长10.5km，它凭借“人在空中游，景在脚下飞”的独特体验，以及全自动无人驾驶、人脸识别无感通行等创新应用，吸引海内外游客竞相乘坐。 (1)如图所示，光谷空轨列车正在平稳运行。乘客有“景在脚下飞”的体验，是以________为参照物； (2)若空轨列车某次跑完全程需要20min，则空轨列车的平均速度为________km/h； (3)光谷空轨应用了飞轮储能等绿色环保生态节能技术，可实现能耗节约15%左右，助力“碳达峰、碳中和”目标。飞轮储能系统在储能时，利用列车制动时产生的电能驱动电动机，带动飞轮转动；在释能时，飞轮又带动发电机运行，此时飞轮储能系统将________能转化为电能。 【答案】(1)列车 (2)31.5 (3)机械 【详解】 （1）乘客以列车为参照物时，由于景相对于列车的位置不断发生变化，所以有“景在脚下飞”的体验。 （2）空轨列车的平均速度为 （3）在释放能量时，飞轮带动发电机运行，飞轮由于转动具有机械能，此时飞轮储能系统将机械能转化为电能。 提升·进阶突破 题型6 热机效率综合计算（共5小题） 【模型】结合热值、效率、功率、速度等综合计算。W有用＝Fs 或 W＝Pt，Q放＝mq，η＝W有用/Q放。 【方法】“分步求、找有用、算总放”：先求有用功，再求总放热，最后求效率或燃料质量。 26．如图所示是某品牌汽车汽油机的能量流程图，某次该汽车行驶过程中消耗了0.1kg汽油。已 知汽油的热值为4.2×107J/kg，水的比热容为，求： (1)该汽油机的效率； (2)若释放的热量有 25%被冷却水吸收，质量为5kg的冷却水升高的温度。 【答案】(1)35% (2)1.05×106J (3)50℃ 【详解】 （1）由能量流程图可知，输出有用机械能所占比例为 所以该汽油机的效率为35%。 （2）0.1kg汽油完全燃烧释放的热量为 由题意可知，水吸收的热量为 根据可知，质量为5kg的冷却水升高的温度为 27．氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，如图为一辆我国设计制造的氢能源公交车。该公交车以的恒定功率做匀速行驶，氢燃料完全燃烧获得热量的60％可用来做机械功。已知，。求： (1)质量为的氢燃料完全燃烧放出的热量。 (2)若这些热量全部被水吸收，可以使质量为、初温为20℃的水升高多少温度？ (3)这些热量能让该公交车匀速行驶的时间。 【答案】(1)4.2×107J (2)10℃ (3)180 s 【详解】 （1）氢燃料完全燃烧放出的热量 （2）热量全部被水吸收，因此水吸收的热量 水的质量 水升高的温度 （3）由得，公交车获得的机械功 公交车恒定功率 公交车匀速行驶的时间 28．小明和爸爸质量共120kg，骑着一辆质量为300kg（含装备）的三轮摩托车，沿318国道从成都前往拉萨旅行。水平骑行时每只轮胎与地面接触的面积为0.02m2（g取10N/ kg） (1)水平骑行时，摩托车对地面的压力、压强分别是多少？ (2)在海拔约5000m的米拉山垭口烧水，用燃气炉将质量2.5kg、初温为3℃的水加热至沸腾（水的沸点为83℃）。若燃气完全燃烧释放热量的30%被水吸收。则水吸收了多少热量？共用掉多少燃气？[，] 【答案】(1) 4200N 7×104 Pa (2) 2.8×106J (3)0.056Kg 【详解】 （1）摩托车对地面的压力 F=G=m总g=420kg×10N/kg=4200N 摩托车对地面的压强 （2）水吸收热量 Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/(kg·℃)×2.5kg×(83℃-3℃)=8.4×105J 燃气释放热量 燃气质量 29．如图所示为某型号柴油机载重汽车，其总质量为10t，在某次测试中，在一段平直的公路上匀速行驶10km，消耗柴油2kg，牵引力恒为。（柴油的热值取，）求该次测试中： (1)该汽车的重力； (2)牵引力所做的功； (3)此柴油机的效率。 【答案】(1) 1×105 N (2) 4.3×107J (3)50 % 【详解】 （1）汽车的重力 （2）牵引力所做的功 （3）柴油完全燃烧放出的热量 柴油机的效率 30．下图是某太阳能热水器，向其中注入50kg的水，阳光照射一段时间后，水温从 10℃升高到50℃。求: (1)这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少？[c水=4.2×103J/（kg•℃）] (2)如果这段时间该太阳能热水器的效率是30%，则这段时间热水器接收到太阳辐射的热量是多少? (3)若用煤燃烧来提供太阳辐射的热量，需完全燃烧多少千克煤? [q煤=3.5×107J/kg] 【答案】(1) (2) (3)0.8kg 【详解】 （1）水吸收的热量 （2）由知道，这段时间热水器接收到太阳辐射的热量 （3）由知道，完全燃烧煤的质量 题型7 热机效率实验与图像分析（共5小题） 【模型】通过实验比较不同燃料热值或热机效率，图像分析温度随时间变化，计算效率。 【方法】“控制变量、转换法、图像取点”：相同质量、相同初温，相同热源加热，比较温度变化；图像中取相同时间比较温度变化，或相同温度比较时间。 31. 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。下列说法正确的是（　　）    A．比较不同燃料燃烧放出热量，可以选择甲、乙两图 B．比较不同燃料燃烧放出热量，可以选择甲、丙两图 C．比较不同液体吸热升温现象，可以选择甲、乙两图 D．比较不同液体吸热升温现象，可以选择乙、丙两图 【答案】A 【详解】 AB．比较不同燃料热值大小要控制加热的液体种类、液体质量，改变燃料的种类，根据温度计的示数高低得出吸热多少，从而判断热值大小，因此选择甲、乙两图进行实验，故A正确，B错误； CD．比较两种液体的比热容，必须控制燃料的种类相同，改变液体的种类，控制液体的质量相同，根据温度计的示数高低得出吸热多少，从而判断两种比热容的大小关系，应选择甲、丙两图进行实验；故CD错误。 故选：A。 32．小明用图甲所示装置进行热学探究。 ①取200g的碎冰放入烧杯中，用酒精灯加热至沸腾后得到水温T随时间t变化的图像，如图乙中的a。 ②使用同样的装置，换用等质量的食用油实验，得到图乙中的b。 ③用该酒精灯测量酒精的热值。 (1)冰熔化过程中温度_____；撤去酒精灯后，水逐渐停止沸腾，说明水沸腾时需要_____； (2)实验中，要使食用油和水升高相同的温度，需要对_____加热更长时间。水从20℃加热至沸腾，消耗2g酒精，若不计热损失和水的质量变化，则酒精的热值q =_____J/kg。已知水的比热容； (3)实验中将水从20℃加热至沸腾后继续加热2min才熄灭，则所测酒精的热值将____ （选填“偏大”“偏小”或“不变”），理由是____。 【答案】(1) 不变 吸热 (2)水 (3) 偏小 实际消耗酒精放出的热量大于水加热至沸腾时吸收的热量 【详解】 （1）[1]冰是晶体，熔化过程中温度不变。 [2]撤去酒精灯后，水无法继续吸热，水逐渐停止沸腾，说明水沸腾时需要吸热。 （2）[1]由图得，食用油温度升高较快，则实验中，要使食用油和水升高相同的温度，需要对水加热更长时间。 [2]200g的碎冰熔化成水，水的质量不变。水从20℃加热至沸腾，消耗2g酒精，若不计热损失和水的质量变化，有 酒精的热值 （3）[1][2]因为水沸腾后温度不变，将水从20℃加热至沸腾后继续加热2min才熄灭，则实际消耗酒精放出的热量大于水加热至沸腾时吸收的热量，因此计算出的热量偏小。 33．薯片中所含油的质量占薯片总质量的百分比称为该薯片的含油量。如图所示，在估测薯片的含油量实验中，小军设计了两种对水加热方式。 方式一：燃料在小烧杯中燃烧； 方式二：燃料在燃烧皿中燃烧。 (1)两种加热方式中合理的是方式____（选填“一”或“二”），你判断的理由是________。 (2)选好合理的加热方式后，小军用天平分别测出5g薯片、5g食用油和两份初温相同的100g水。先将5g薯片放入空的燃烧容器中，用温度计测出烧杯内100g水的初温为22℃，待其燃尽后记下100g水的温度为72℃则水吸收的热量为____J，测得薯片的热值为____J/kg、[] (3)采用与（2）中相同的加热方式，再将5g食用油放入空的燃烧容器中，使其燃烧，给初温为22℃的100g水加热。当____________时，停止加热，测出此时剩余油的质量为3.5g，则薯片的含油量为____%。实验过程中，由于薯片中少量的淀粉也会燃烧放出热量，会导致测得的薯片含油量____（选填“偏大”“不变”或“偏小”）。 【答案】(1) 二 能保证烧杯中水的温度逐渐升高，温度计的示数能准确反映水的温度变化 (2) (3)水温为72℃ 30 偏大 【详解】 （1）[1][2]若采用方式一对水加热，通过热传递能使烧杯上部水的温度升高，而温度较高的水，其密度较小，不能实现水的对流，则烧杯下部水的温度几乎不变，所以温度计测得的示数不准确，故两种加热方式中合理的是薯片在燃烧皿中燃烧（即方式二），能保证烧杯中水的温度逐渐升高，温度计的示数能准确反映水的温度变化。 （2）[1][2]水吸收的热量为 薯片的热值为 （2） [1][2][3]根据题意可知，用油加热与用薯片加热的效果应该相同，所以当水温为72℃时，停止加热；剩余油的质量为3.5g，说明薯片中含油的质量为 （3） 含油量为 由于薯片中少量的淀粉也被燃烧，释放了部分热量，可知所测含油量偏大。 34．如图所示，为比较1、2两种液体的比热容及A、B两种燃料的热值，甲、乙、丙三图中的装置相同，燃料的质量均为10g，烧杯内的液体初温相同，t0=22℃，三组实验均至燃料燃尽时的液体温度变化如图所示。 （1）在实验中，三个烧杯中液体1和液体2的质量必须相同； （2）本次实验中用 比较两种液体吸收热量的多少（填“升高的温度”或“加热时间”）；液体1的比热容c1与液体2的比热容c2相比，c1 c2；（选填“＞”、“＝”、“＜”）； （3）比较A、B两种燃料的热值，应选择乙丙两图进行实验，不计热量损失，燃料A和B的热值之比为 ； （4）在甲装置中，若燃料为酒精，烧杯内的液体为水，测出水的质量和燃料烧尽时水升高的温度，再结合燃料的质量这一数据，计算出燃料的热值，通过实验算出的热值与实际相比 （选填“偏大”、“不变”或“偏小”）。 【答案】 加热时间 ＞ 5∶4 偏小 【详解】 （2）[1]比较1、2两种液体的比热容，需要使用相同的加热装置，液体吸收热量的多少不易观察，相同的加热装置，在加热时间相同时，燃料放出的热量相同，所以实验时通过加热时间的长短来比较两种液体吸收热量的多少，采用了转换法。 [2]比较1、2两种液体的比热容，需要使用相同的加热装置，所以应比较甲实验和丙实验，由图可知，加热相同的时间，即吸收相同的热量，甲中的液体1温度变化量较小，说明液体1的吸热能力更强，即c1＞c2。 （3）[3]比较A、B两种燃料的热值时，要控制液体种类相同，所以应选择乙、丙两组实验进行探究，由图可知，图乙中液体温度从22℃升高至30℃，不计热量损失，则 同理，图丙中液体温度从22℃升高至32℃，则 因为燃料质量相同，所以 （4）[4]酒精在燃烧时放出的热量没有完全被水吸收，根据，所以根据实验测得的酒精的热值偏小。 35．小华学习了热学知识后，为了对比热容、热值的理解，设计如下实验，可完成吸热能力实验和热值实验。甲、乙、丙三个装置，燃料和液体除种类不同之外，质量完全相同，其他装置完全相同。 (1)为了研究不同物质的吸热能力，利用其中__________（甲/乙/丙）两幅图进行实验，根据数据做出了两种液体的温度随时间变化的关系图，如图2所示； ①实验中不同物质的吸热多少是通过________来反映比较的（温度计示数变化/加热时间）； ②已知b液体的比热容是，则a液体的比热容是________； (2)为了研究不同燃料的热值，正确选择其中________（甲/乙/丙）两幅图进行实验。在实验前用天平测出了两烧杯中液体的质量相同、燃料的质量相同，这样可以通过________（温度计示数变化/加热时间）直观感知哪种燃料的热值大。若a、b液体的比热容已知，记录相关数据，可以计算出吸收热量和燃料放出的热量，从而计算燃料热值。但此方法计算的热值与实际燃料热值相比________（偏大/偏小/不变）。 【答案】(1)甲、丙 加热时间 (2) 甲、乙 温度计示数变化 偏小 【详解】 （1）要研究不同物质的吸热能力，除了被加热物质的种类相同外，还应控制其它因素都相同，所以应选择甲、丙两图进行探究。 液体吸收的热量是肉眼不能直接观察到的，相同时间下同一燃料燃烧释放的热量相同，可根据转换法通过加热时间的长短来反映不同物质吸热的多少。 液体a和液体b的质量和初温均相同，由图可知，如果温度都升高，a需要的是时间是10min，b需要的时间是20min，即升高相同的温度，b吸收热量是a的2倍，由 得 （2）比较不同燃料的热值，应控制被加热液体的种类相同而燃料不同，故应选择甲、乙两图进行实验。 实验中通过温度计示数变化来比较不同燃料完全燃烧放出的热量多少，温度计示数上升越多，说明燃料燃烧放出的热量越多。 此方法计算结果不可靠，因为燃料不能完全燃烧，燃料燃烧产生的热量不能完全被液体吸收，并存在热量损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小。 题型8 能量转化与守恒综合应用（共5小题） 【模型】分析实际情景中能量转化和转移，结合能量守恒解释现象。 【方法】“追踪能量流向、判断形式变化、总量守恒”。 36．呼和浩特抽水蓄能电站位于呼和浩特市东北部的大青山区域，该电站由上水库、水道系统、下水库、地下厂房等组成，承担调峰填谷、储能、电网黑启动等功能，该电站为建设“风光无限”的内蒙古提供了新的储能方式，下列说法正确的是（     ） A．选址时，上下水库的高度差要小一些 B．水从上水库到下水库过程中，机械能可全部转化为电能 C．用电高峰时，将电网多余的电能转化成水的机械能 D．用电低谷时，将电网多余的电能转化成水的机械能 【答案】D 【详解】 A．重力势能大小与高度有关，相同质量的水，上下水库高度差越大，水的重力势能越大，发电时可转化的电能更多，因此选址时需要高度差大一些，故A错误； B．水流过程中，克服摩擦等会消耗部分机械能，因此机械能不可能全部转化为电能，故B错误； CD．用电低谷时，电网电能过剩，利用多余电能将水抽到高处的上水库，把电能转化为水的机械能储存起来；用电高峰时电网供电不足，放水下流带动发电机发电，把水的机械能转化为电能补充电网。故C错误，D正确。 故选：D。 37．一粒水稻种子从土壤到餐桌的奇妙旅程，本质上是一场能量的宏大接力。对这个过程描述正确的是（  ） A．光合作用——叶绿素将太阳能转化为机械能 B．收获加工——碾米电机将电能转化为化学能 C．蒸煮烹饪——天然气灶将化学能转化为内能 D．消化吸收——胃肠道将化学能转化为机械能 【答案】C 【详解】A．光合作用中，叶绿素将太阳能转化为有机物内储存的化学能，不是机械能，故A错误； B．碾米电机工作时，将电能转化为电机转动的机械能，不是化学能，故B错误； C．天然气燃烧蒸煮食物时，将天然气储存的化学能转化为内能加热食物，能量转化描述正确，故C正确； D．人体消化吸收过程中，食物的化学能被人体吸收后，转化为维持生命活动的内能和机械能，并非只转化为机械能，描述错误，故D错误。 故选：C。 38．我国正大力发展液态阳光技术：利用太阳能发电，再将电能转化为甲醇中的化学能储存；甲醇作为燃料供给汽车，实现清洁高效利用。下列关于能量转化的说法正确的是（　　） A．太阳能电池板将电能转化为太阳能 B．未来液态阳光技术的能量转化效率可达100% C．发动机将甲醇的化学能最终转化为汽车的机械能 D．能量在转化过程中总量会不断减少 【答案】C 【详解】 A．太阳能电池板吸收太阳能，输出电能，将太阳能转化为电能，故A错误； B．能量的损失不可避免，未来液态阳光技术的能量转化效率不可能达到100%，故B错误； C．甲醇作为燃料供给汽车的发动机，最终驱动汽车行驶，发动机将甲醇的化学能最终转化为汽车的机械能，故C正确； D．根据能量守恒定律，能量在转化过程中总量不变，故D错误。 故选：C。 39.如图所示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。 (1)在这一过程中，蜡烛燃烧产生的______能转化为扇叶和纸片小人的_____能。 (2)点燃蜡烛前，用手轻轻拨动一下扇叶后，扇叶和纸片小人也会转动一会儿，这是因为扇叶和纸片小人______。 【答案】(1) 化学 机械 (2) 具有惯性 【详解】 （1）[1][2]蜡烛燃烧将化学能转化为内能，加热空气使热空气上升；上升的热空气推动扇叶转动，将内能进一步转化为扇叶和纸片小人的机械能。 （2）用手拨动扇叶后，扇叶和纸片小人由静止变为运动，松手后它们会继续转动一会儿，是因为扇叶和纸片小人具有惯性，会保持原来的运动状态继续运动，最终在阻力作用下慢慢停下。 40．火箭回收。 (1)如图是我国自主研发的朱雀三号火箭降落回收的过程，通过控制推力，沿竖直方向先从A点减速运动到B点，再从B点匀速运动到C点，忽略火箭质量的变化。则从A点到C点，机械能_________（选填“A变大”“B变小”或“C不变”），_________转化为_________（最后两空均选填“A机械能”或“B内能”） (2)以下过程中能量转化关系相同的是_________ A．钻木取火    B．风力发电    C．光合作用 D．电池充电    E.电扇运行    F.电磁感应 【答案】(1) B A B (2) BF 【详解】 （1）火箭从A点减速运动到B点，高度降低、速度减小，动能和重力势能都变小，从B点匀速运动到C点，高度降低、速度不变，动能不变，重力势能减小。动能和势能的总和为机械能，故机械能变小。 整个过程中，火箭受到空气阻力和反推作用，需要克服阻力做功，机械能不断转化为内能，因此机械能总量变小。 （2）A．钻木取火：机械能→内能 B．风力发电：机械能→电能 C．光合作用：光能→化学能 D．电池充电：电能→化学能 E．电扇运行：电能→机械能 F．电磁感应：机械能→电能 其中，B和F的能量转化都是机械能转化为电能，二者关系相同。故选BF。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $