第十四章《内能的利用》复习讲义-2026-2027学年人教版物理九年级

期中第十四章《内能的利用》复习讲义-2026-2027学年人教版物理九年级 1、 复习目标 1.能准确识别内燃机的四个冲程，掌握汽油机与柴油机的结构和工作差异； 2.理解热值的物理意义，熟练掌握热机效率的相关计算； 3.能区分能量的转化与转移，深入理解能量守恒定律的内涵； 4.梳理本章高频考点的解题逻辑，适配期中综合考查的难度与题型。 二、知识网络架构 三、核心考点精讲 考点 1 能量的转化和守恒 知识梳理 1.常见的能量形式：机械能、内能、电能、化学能、光能、核能等。 2.能量的转化与转移 转化：能量从一种形式变为另一种形式，例如摩擦生热是机械能转化为内能，电动机工作是电能转化为机械能。 转移：能量从一个物体转移到另一个物体，能量形式不发生变化，例如热传递是内能的转移。 特点：能量的转移具有方向性，内能只能自发地从高温物体转移到低温物体。 3.能量守恒定律 内容：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，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。 地位：自然界最普遍、最基本的定律之一，所有能量转化过程都遵循该定律。 应用：永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律。 易错警示 1.“能量消失了” 的说法错误，能量只是发生了转化或转移，总量始终不变。 2.某种形式的能量减少，一定对应其他形式的能量增加，减少量与增加量相等。 3.能量转化和转移具有方向性，因此需要节约能源、提高能量利用率。 典例透析 例 1关于能量的转化与守恒，下列说法中正确的是（     ） A．甲图，小球弹跳的高度逐渐降低，说明能量会凭空消失 B．乙图，火箭升空时的能量转化类似于汽油机的做功冲程 C．丙图，风力发电将机械能转化为电能 D．丁图，只要坚持不懈，科学家们终有一天会发明出永动机 知识迁移：如图所示，是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，使叶片转动来对外做功，同时带动抽水机将水从低处抽到高处，从而循环工作。水流从高处流下时，水的重力势能转化为水的______能；水流冲击叶片转动时，水的动能______（选填“转移”或“转化”）到叶片；叶片转动，把水从低处抽到高处时，叶片的动能转化为水的______能。在周而复始的转化过程中，各部件之间由于摩擦，会使得机械能转化为______能，装置的机械能越来越______，所以永动机______（选填“能够”或“不能”）永远转动下去。 考点2 内燃机的四个冲程与工作循环 知识梳理 1.热机定义：利用内能做功的机械，工作时将内能转化为机械能。内燃机是最常见的热机类型，分为汽油机和柴油机两类。 2.四冲程工作对比 表格 冲程 气门状态 活塞运动方向 能量转化 核心说明 吸气冲程 进气门打开，排气门关闭 向下运动 无 汽油机吸入汽油 + 空气混合物；柴油机仅吸入空气 压缩冲程 进气门、排气门均关闭 向上运动 机械能 → 内能 压缩气体，内能增大、温度升高 做功冲程 进气门、排气门均关闭 向下运动 内能 → 机械能 唯一对外做功的冲程，是热机的动力来源 排气冲程 进气门关闭，排气门打开 向上运动 无 排出气缸内的废气 3.工作循环规律：1 个完整工作循环 = 4 个冲程 = 飞轮转动 2 周 = 活塞往复 2 次 = 对外做功 1 次。吸气、压缩、排气三个冲程依靠飞轮的惯性完成。 4.汽油机与柴油机的核心差异 表格 对比维度 汽油机 柴油机 顶部结构 火花塞 喷油嘴 吸入物质 汽油和空气的混合物 纯空气 点火方式 点燃式 压燃式 效率范围 20%~30% 30%~45% 典型应用 小型汽车、摩托车 载重货车、拖拉机、轮船 易错警示 1.判断冲程的核心步骤：先看气门开闭状态，再判断活塞运动方向。 2.只有压缩冲程和做功冲程存在能量转化，其余两个冲程无能量转化。 3.飞轮转速计算：先将转速换算为 “转 / 秒”，再依据 “2 转对应 1 次做功” 推导每秒做功次数。 典例透析 例 2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。 知识迁移：如图所示，图A、B、C、D是四冲程的工作示意图，图E、F是演示实验的示意图。其中C图是________冲程，与B图原理相同的是________（选填“E”或“F”）图所示的演示实验。 考点 3 燃料的热值与热机效率 知识梳理 1.燃料的热值 定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，符号为q。 单位：固体 / 液体燃料为J/kg，气体燃料为J/m3。 物理意义：表示单位质量（或体积）的燃料完全燃烧时释放的热量。例如焦炭热值3.0×107J/kg，表示 1kg 焦炭完全燃烧放出3.0×107的热量。 特性：热值是燃料本身的固有属性，只与燃料的种类有关，与燃料质量、燃烧是否充分、体积大小均无关。 2.燃料完全燃烧放热公式 固体、液体燃料：Q放= mq 气体燃料： Q放 = Vq 3.热机的效率 定义：用来做有用功的能量，与燃料完全燃烧放出的总能量之比，符号为η。 公式：η= W有用/Q放× 100% 特点：热机效率始终小于 1，原因是废气带走大量热量、机械散热、克服摩擦消耗等都会造成能量损失。 提升效率的途径：使燃料充分燃烧；减少各类热量损失；保证机件润滑，减小摩擦；回收利用废气能量。 易错警示 1.“燃烧越充分热值越大”“质量越大热值越高” 都是错误表述，热值只由燃料种类决定。 2.热机效率是比值，无单位，通常用百分数表示；效率和功率是完全不同的物理量，二者没有必然联系。 3.计算效率时需明确有用功的定义：汽车的有用功是牵引力做的功，锅炉的有用功是水吸收的热量。 典例透析 例 3小米澎程N90 Max探索版（如图所示）于2026年9月7日上市，是兼顾家用与露营的大五座增程SUV，搭载原厂电动升降顶舱，驻车一键升起，形成双层Loft旅居空间；支持外放电露营，增程器可燃烧燃油输出动力。该车在恒定水平牵引力F作用下，以72 km/h的速度沿水平路面匀速直线行驶72 km，此过程燃烧燃油6 kg，增程器输出机械功率为2.8×104 W，燃油热值q=4×107 J/kg。求： (1)行驶72 km过程中，完全燃烧燃油放出的热量； (2)增程器提供的水平牵引力F； (3)该工况下增程器的热机效率。 四、易混易错专项辨析 1.内能利用的两种方式区分 利用内能加热：属于能量的转移（热传递），例如烧水、取暖，能量形式不变； 利用内能做功：属于能量的转化（内能→机械能），例如热机工作、气体膨胀做功。 2.热值与热量的区别 热值是燃料的固有属性，描述单位燃料的放热能力； 热量是过程量，只在燃烧、热传递等过程中才有意义。 3.热机功率与热机效率的区别 功率描述做功的快慢，单位是瓦特（W）； 效率描述能量的利用率，是无单位的比值； 功率大的热机效率不一定高，效率高的热机功率也不一定大。 五、期中达标检测 1. 如图四幅图中，关于能量转化的说法错误的是（     ） A．图甲，过山车向下运动时将重力势能转化为动能 B．图乙，水电站将水的机械能转化为电能 C．图丙，自行车运动员奋力蹬车时，人体内的一部分化学能转化为机械能 D．图丁，汽车在刹车过程中，刹车片会发热，将内能转化为机械能 2. 汽油机和柴油机是内燃机中最常见的两种类型，广泛应用于生产，生活的设备中。关于汽油机和柴油机描述正确的是（     ） A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B．汽油机在吸气冲程只将空气吸入气缸 C．柴油机比较轻巧，主要应用在摩托车、小汽车上 D．汽油机和柴油机的大量使用均会对环境造成不良的影响 3. 关于燃料的热值，以下说法正确的是（     ） A．燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值 B．燃料燃烧时，质量越大，热值越大 C．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小 D．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 4. 如图所示，用酒精灯加热装有一定量水的试管，一段时间后，试管口的塞子被管内的水蒸气弹射出去。四冲程内燃机在工作的过程中，与上述现象的原理相同的是（     ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 5. 用同一个实验装置分别加热200g的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化的图像如图所示。其中乙从加热至沸腾刚好消耗了8g酒精。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等，，，则下列说法正确的是（    ） A．乙液体是水 B．8g酒精完全燃烧放出的热量为 C．该酒精灯的加热效率为35% D．0~4min内甲吸收的热量为 6. 关于热机，下列说法不正确的是 A．随着科学技术的发展，热机的效率可达到100% B．四冲程汽油机在工作过程中，进气门和排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程 C．柴油机上安装一个笨重的飞轮，是为了提高它的效率 D．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大 7.如图是一个叫“空气火箭”的玩具，当用力击打气包时，气包内的空气会迅速地把“火箭”发射出去。这一过程中，是气包内气体的内能转化为“火箭”的_______，气包内的气体对外做功其内能将________（选填“增加”或“减少”）。 8. 如图甲所示的某国产摩托车的发动机是一台单缸四冲程汽油机，汽油机工作时的能量流向图如图乙所示，机械摩擦消耗10%，气缸散热消耗30%，废气带走35%，曲轴的转速为2400r/min，每个工作循环对外做功100J，则该发动机的热机效率是______，功率是______W。 9. 如图A，迅速来回拉动绳子看到塞子被顶出，塞子被顶出过程的能量转化相当于B图中的________（选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）冲程能量转化过程。若四缸四冲程柴油机的转速为3000r/min；1s内该缸对外做功________次。 10.请在如图坐标系中画出煤油的热值与其完全燃烧所放出的热量Q的关系图象。 11. 设计制作简易热机模型 【项目分析】（1）热机的工作原理是什么？ （2）热机包含哪些主要装置？ 【项目实施】某小组同学制作了如图所示的“汽轮机”。 （1）制作叶轮：将两个塑料瓶盖口对口粘在一起，用小刀在瓶盖侧边切几个对称的小缝，将铝片插在小缝中；在两瓶盖中心用锥子钻一个小孔，将铁丝穿过小孔，使瓶盖能在铁丝上自由转动。 （2）组装“汽轮机”：用铁丝将制作的“叶轮”固定在底座上，并按照如图所示组装器材，调整“叶轮”的位置，使导管的管口正对着“叶轮”上方的铝片。 （3）“汽轮机”工作：点燃酒精灯给烧瓶中的水加热直至沸腾，当大量的“白气”从导管口喷出时可以看到叶轮转了起来。 【交流】 (1)根据所学的知识判断，该“汽轮机”属于_______（选填“内燃机”或“蒸汽机”）； (2)该“汽轮机”的燃料是_________，工作时燃料的化学能转化为水和水蒸气的_________能，高温水蒸气由导管喷出对叶轮做功，又将_________能转化为_________能； (3)“汽轮机”工作时，水蒸气不易推动叶轮转动，则可进行的改进措施有： ①将叶轮__________（选填“靠近”或“远离”）导管口；②__________________。 12. 如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同，燃料的质量都是，烧杯内的液体质量和初温都相同。 (1)实验装置的组装顺序应该是___________（选填“由上到下”或“由下到上”）。 (2)比较不同燃料的热值，应选择___________两图进行实验，实验中是通过比较___________的变化，来比较燃料热值的大小。 (3)在比较不同物质的比热容时，得到液体a、b的温度随时间变化的图像如图丁所示，则液体___________的比热容较大。 (4)若在研究不同燃料热值的实验时，记录的数据如表： 燃料 加热前液体温度/℃ 燃料燃尽时液体温度/℃ 燃料的热值 1 15 35 2 15 25 根据表中数据计算，燃料2的热值为___________。（认为燃料均完全燃烧） 13. 图甲是运动员在2022年北京冬奥会自由式滑雪大跳台训练的情景。运动员从60m高的跳台上的A点自由滑下，从B点冲出，如图乙所示。运动员在空中能否达到与A点高度相同的C点？为什么？ 14. 如图是我国自主研发的大型远程战略军用运输机运﹣20。运﹣20可在复杂气象条件下执行各种物资和人员的长距离运输任务，增强了我国空军的战略投送能力和远程作战能力。若该飞机以4.8×105N的水平推力匀速直线航行60km，飞机消耗航空燃油1800kg，航空燃油的热值为4×107J/kg。 (1)求消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量。 (2)求飞机发动机的效率。 15. 阅读短文，回答问题： 富氧燃烧 风电、光伏等新能源发电具有间歇性、不稳定性，难以直接稳定并入电网使用。如图所示，风力发电站在风力充足、电网用电低谷时，会将多余、闲置的电能输送至制氢工厂。通过电解水制取清洁氢气，加压储存后，输送给千家万户；将电解水产生的氧气输送给火电站，参与煤炭富氧燃烧发电，使煤燃烧充分，从而提高煤电转化率（为火电站发出的电能，为消耗煤炭完全燃烧时放出的热量）。 富氧燃烧技术，是用高浓度纯净氧气替代普通空气，与煤炭混合燃烧。同时富氧燃烧的烟气里几乎没有氮气，主要是二氧化碳，更容易被捕捉、封存与资源化利用，从源头大幅减少碳排放。 (1)制氢厂制氢时，将水电解为氢气和氧气，能量转化情况是将电能转化为_________能； (2)某火电站日均用煤量为6000t，富氧改造前煤电转化率为20%，改造后煤电转化率提高了5%、此过程采用富氧燃烧技术后，日均用煤量节约_________t； (3)根据材料内容，概括“碳—氢—风—电”能源耦合新型模式的好处：__________。（至少说两条） 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 期中第十四章《内能的利用》复习讲义-2026-2027学年人教版物理九年级 1、 复习目标 1.能准确识别内燃机的四个冲程，掌握汽油机与柴油机的结构和工作差异； 2.理解热值的物理意义，熟练掌握热机效率的相关计算； 3.能区分能量的转化与转移，深入理解能量守恒定律的内涵； 4.梳理本章高频考点的解题逻辑，适配期中综合考查的难度与题型。 二、知识网络架构 三、核心考点精讲 考点 1 能量的转化和守恒 知识梳理 1.常见的能量形式：机械能、内能、电能、化学能、光能、核能等。 2.能量的转化与转移 转化：能量从一种形式变为另一种形式，例如摩擦生热是机械能转化为内能，电动机工作是电能转化为机械能。 转移：能量从一个物体转移到另一个物体，能量形式不发生变化，例如热传递是内能的转移。 特点：能量的转移具有方向性，内能只能自发地从高温物体转移到低温物体。 3.能量守恒定律 内容：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，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。 地位：自然界最普遍、最基本的定律之一，所有能量转化过程都遵循该定律。 应用：永动机不可能制成，因为它违背了能量守恒定律。 易错警示 1.“能量消失了” 的说法错误，能量只是发生了转化或转移，总量始终不变。 2.某种形式的能量减少，一定对应其他形式的能量增加，减少量与增加量相等。 3.能量转化和转移具有方向性，因此需要节约能源、提高能量利用率。 典例透析 例 1关于能量的转化与守恒，下列说法中正确的是（     ） A．甲图，小球弹跳的高度逐渐降低，说明能量会凭空消失 B．乙图，火箭升空时的能量转化类似于汽油机的做功冲程 C．丙图，风力发电将机械能转化为电能 D．丁图，只要坚持不懈，科学家们终有一天会发明出永动机 【答案】BC 【详解】A．小球弹跳高度降低，是因为小球的机械能通过克服空气阻力、碰撞摩擦转化为了内能，能量并没有凭空消失，能量守恒定律指出能量既不会凭空产生也不会凭空消失，故A错误； B．火箭升空时，燃料燃烧释放的内能转化为火箭的机械能；汽油机的做功冲程同样是将燃气的内能转化为活塞的机械能，二者能量转化形式一致，故B正确； C．风力发电机是利用风力带动叶片转动，将风的机械能转化为电能，故C正确； D．永动机违背了能量守恒定律，不可能被制造出来，故D错误。 故选BC。 知识迁移：如图所示，是一种设想中的永动机，它通过高处的水流冲击叶片，使叶片转动来对外做功，同时带动抽水机将水从低处抽到高处，从而循环工作。水流从高处流下时，水的重力势能转化为水的______能；水流冲击叶片转动时，水的动能______（选填“转移”或“转化”）到叶片；叶片转动，把水从低处抽到高处时，叶片的动能转化为水的______能。在周而复始的转化过程中，各部件之间由于摩擦，会使得机械能转化为______能，装置的机械能越来越______，所以永动机______（选填“能够”或“不能”）永远转动下去。 【答案】 动 转移 重力势 内 少 不能 【详解】水从高处流下时，水的质量不变、高度变小、重力势能变小，速度变大、动能变大，水的重力势能转化为动能。 水流冲击叶片转动时，水的动能从水转移到叶片上，是能量的转移过程，没有能量形式的本质变化。 叶片转动，运动叶片具有的动能，把水抽到高处时，水的重力势能变大，此过程中叶片的动能转化为运动到高处的水的重力势能。 由于装置的各部件之间在运动时存在摩擦，所以装置会克服摩擦做功从而把机械能转化为内能，从而导致装置具有的机械能越来越少，最终停止运动，因此这个永动机不能永远运动下去。 考点2 内燃机的四个冲程与工作循环 知识梳理 1.热机定义：利用内能做功的机械，工作时将内能转化为机械能。内燃机是最常见的热机类型，分为汽油机和柴油机两类。 2.四冲程工作对比 表格 冲程 气门状态 活塞运动方向 能量转化 核心说明 吸气冲程 进气门打开，排气门关闭 向下运动 无 汽油机吸入汽油 + 空气混合物；柴油机仅吸入空气 压缩冲程 进气门、排气门均关闭 向上运动 机械能 → 内能 压缩气体，内能增大、温度升高 做功冲程 进气门、排气门均关闭 向下运动 内能 → 机械能 唯一对外做功的冲程，是热机的动力来源 排气冲程 进气门关闭，排气门打开 向上运动 无 排出气缸内的废气 3.工作循环规律：1 个完整工作循环 = 4 个冲程 = 飞轮转动 2 周 = 活塞往复 2 次 = 对外做功 1 次。吸气、压缩、排气三个冲程依靠飞轮的惯性完成。 4.汽油机与柴油机的核心差异 表格 对比维度 汽油机 柴油机 顶部结构 火花塞 喷油嘴 吸入物质 汽油和空气的混合物 纯空气 点火方式 点燃式 压燃式 效率范围 20%~30% 30%~45% 典型应用 小型汽车、摩托车 载重货车、拖拉机、轮船 易错警示 1.判断冲程的核心步骤：先看气门开闭状态，再判断活塞运动方向。 2.只有压缩冲程和做功冲程存在能量转化，其余两个冲程无能量转化。 3.飞轮转速计算：先将转速换算为 “转 / 秒”，再依据 “2 转对应 1 次做功” 推导每秒做功次数。 典例透析 例 2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 知识迁移：如图所示，图A、B、C、D是四冲程的工作示意图，图E、F是演示实验的示意图。其中C图是________冲程，与B图原理相同的是________（选填“E”或“F”）图所示的演示实验。 【答案】 做功 E 【详解】如C图所示，该冲程两气门关闭、活塞下行、火花塞点火，由此可判断该冲程为做功冲程。 如B图所示，该冲程两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，由此可判断该冲程为压缩冲程，此冲程将机械能转化为内能。 E图是压缩气体做功，机械能转化为内能； F图是水蒸气膨胀对外做功将塞子冲出，是内能转化为机械能；故与B图原理相同的是E图。 考点 3 燃料的热值与热机效率 知识梳理 1.燃料的热值 定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，符号为q。 单位：固体 / 液体燃料为J/kg，气体燃料为J/m3。 物理意义：表示单位质量（或体积）的燃料完全燃烧时释放的热量。例如焦炭热值3.0×107J/kg，表示 1kg 焦炭完全燃烧放出3.0×107的热量。 特性：热值是燃料本身的固有属性，只与燃料的种类有关，与燃料质量、燃烧是否充分、体积大小均无关。 2.燃料完全燃烧放热公式 固体、液体燃料：Q放= mq 气体燃料： Q放 = Vq 3.热机的效率 定义：用来做有用功的能量，与燃料完全燃烧放出的总能量之比，符号为η。 公式：η= W有用/Q放× 100% 特点：热机效率始终小于 1，原因是废气带走大量热量、机械散热、克服摩擦消耗等都会造成能量损失。 提升效率的途径：使燃料充分燃烧；减少各类热量损失；保证机件润滑，减小摩擦；回收利用废气能量。 易错警示 1.“燃烧越充分热值越大”“质量越大热值越高” 都是错误表述，热值只由燃料种类决定。 2.热机效率是比值，无单位，通常用百分数表示；效率和功率是完全不同的物理量，二者没有必然联系。 3.计算效率时需明确有用功的定义：汽车的有用功是牵引力做的功，锅炉的有用功是水吸收的热量。 典例透析 例 3小米澎程N90 Max探索版（如图所示）于2026年9月7日上市，是兼顾家用与露营的大五座增程SUV，搭载原厂电动升降顶舱，驻车一键升起，形成双层Loft旅居空间；支持外放电露营，增程器可燃烧燃油输出动力。该车在恒定水平牵引力F作用下，以72 km/h的速度沿水平路面匀速直线行驶72 km，此过程燃烧燃油6 kg，增程器输出机械功率为2.8×104 W，燃油热值q=4×107 J/kg。求： (1)行驶72 km过程中，完全燃烧燃油放出的热量； (2)增程器提供的水平牵引力F； (3)该工况下增程器的热机效率。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）完全燃烧燃油放出的热量 （2）车速 功率和速度的关系为，变形可得，牵引力 （3）行驶总时间 增程器输出的有用功 该工况下增程器的热机效率 四、易混易错专项辨析 1.内能利用的两种方式区分 利用内能加热：属于能量的转移（热传递），例如烧水、取暖，能量形式不变； 利用内能做功：属于能量的转化（内能→机械能），例如热机工作、气体膨胀做功。 2.热值与热量的区别 热值是燃料的固有属性，描述单位燃料的放热能力； 热量是过程量，只在燃烧、热传递等过程中才有意义。 3.热机功率与热机效率的区别 功率描述做功的快慢，单位是瓦特（W）； 效率描述能量的利用率，是无单位的比值； 功率大的热机效率不一定高，效率高的热机功率也不一定大。 五、期中达标检测 1. 如图四幅图中，关于能量转化的说法错误的是（     ） A．图甲，过山车向下运动时将重力势能转化为动能 B．图乙，水电站将水的机械能转化为电能 C．图丙，自行车运动员奋力蹬车时，人体内的一部分化学能转化为机械能 D．图丁，汽车在刹车过程中，刹车片会发热，将内能转化为机械能 【答案】D 【详解】A．过山车向下运动时，高度减小，速度增大，重力势能转化为动能，故A正确； B．水电站利用水流冲击发电机，把水的机械能转化为电能，故B正确； C．运动员蹬车，消耗体内储存的化学能，转化为自行车的机械能，故C正确； D．汽车在刹车时，刹车片会发热，是克服摩擦做功，将机械能转化为内能，故D错误。 本题选择描述错误的，故选D。 2. 汽油机和柴油机是内燃机中最常见的两种类型，广泛应用于生产，生活的设备中。关于汽油机和柴油机描述正确的是（     ） A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B．汽油机在吸气冲程只将空气吸入气缸 C．柴油机比较轻巧，主要应用在摩托车、小汽车上 D．汽油机和柴油机的大量使用均会对环境造成不良的影响 【答案】D 【详解】A. 汽油机顶部为火花塞，柴油机顶部为喷油嘴，该选项描述相反，故A错误； B. 汽油机吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物，仅柴油机吸气冲程只吸入空气，故B错误； C. 柴油机较笨重，多用于重型设备，汽油机更轻巧，应用于摩托车、小汽车，故C错误； D. 汽油机和柴油机工作时燃烧化石燃料，会排放有害气体、产生噪声等，均会对环境造成不良影响，故D正确。 故选D。 3. 关于燃料的热值，以下说法正确的是（     ） A．燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值 B．燃料燃烧时，质量越大，热值越大 C．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小 D．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 【答案】D 【详解】A．热值定义要求燃料完全燃烧，选项未提及完全燃烧条件，故A错误； B．热值是燃料的固有属性，与燃料质量无关，故B错误； C．热值仅由燃料种类决定，与燃烧是否充分无关，故C错误； D．热值是燃料的特性，仅与燃料种类有关，与燃料质量、燃烧状况均无关，故D正确。 故选D。 4. 如图所示，用酒精灯加热装有一定量水的试管，一段时间后，试管口的塞子被管内的水蒸气弹射出去。四冲程内燃机在工作的过程中，与上述现象的原理相同的是（     ） 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】加热过程中，试管内的水蒸气越来越多，导致水蒸气体积膨胀推动塞子对塞子做功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能。 内燃机的做功冲程中，缸内气体对活塞做功，将气体的内能转化为活塞的机械能，与图中塞子冲出时的工作原理相同，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 5. 用同一个实验装置分别加热200g的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化的图像如图所示。其中乙从加热至沸腾刚好消耗了8g酒精。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等，，，则下列说法正确的是（    ） A．乙液体是水 B．8g酒精完全燃烧放出的热量为 C．该酒精灯的加热效率为35% D．0~4min内甲吸收的热量为 【答案】BC 【详解】A．根据图像可知，质量相同的甲和乙温度从20℃升高到100℃时，甲的加热时间是乙的加热时间的2倍，则甲吸收的热量是乙吸收热量的2倍，则甲的吸热能力大于乙的吸热能力，因水的比热容较大，吸热能力强，所以甲为水，故A错误； BCD．根据可知，甲的比热容是乙的比热容的2倍，乙的比热容 因为单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等，所以0~4min甲吸收的热量等于乙吸收的热量，即 8g酒精完全燃烧放出的热量 乙从加热到沸腾吸收的热量 酒精灯的加热效率，故BC正确，D错误。 故选BC。 6. 关于热机，下列说法不正确的是 A．随着科学技术的发展，热机的效率可达到100% B．四冲程汽油机在工作过程中，进气门和排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程 C．柴油机上安装一个笨重的飞轮，是为了提高它的效率 D．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大 【答案】ACD 【详解】A、通过技术改造只能提高热机的效率，但不可能达到100%，故A说法不正确． B、压缩冲程是进气门和排气门都关闭，活塞向上运动．做功冲程是在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，是燃料猛烈燃烧，高温高压的气体推动活塞向下运动．对外做功，此时进气门和排气门都关闭．故B说法正确． C、飞轮旋转产生的惯性带动曲轴旋转，从而产生更大的动力和节省能源，不为了提高效率．故C说法不正确． D、柴油机的效率比汽油机的高，主要是因为柴油机为压燃式，压缩的程度更高，汽缸内温度更高，能量转化的程度更高，和热值无关．故D说法不正确． 故选ACD． 7.如图是一个叫“空气火箭”的玩具，当用力击打气包时，气包内的空气会迅速地把“火箭”发射出去。这一过程中，是气包内气体的内能转化为“火箭”的_______，气包内的气体对外做功其内能将________（选填“增加”或“减少”）。 【答案】 机械能 减少 【详解】气包内气体对火箭做功，内能转化为火箭的机械能。因气体对外做功，故其内能减少。 8. 如图甲所示的某国产摩托车的发动机是一台单缸四冲程汽油机，汽油机工作时的能量流向图如图乙所示，机械摩擦消耗10%，气缸散热消耗30%，废气带走35%，曲轴的转速为2400r/min，每个工作循环对外做功100J，则该发动机的热机效率是______，功率是______W。 【答案】 2000 【详解】热机效率是用来做有用功的机械能占燃料完全燃烧释放总能量的比例，所有损耗能量的占比总和为 热机效率为 单缸四冲程汽油机的曲轴每转2圈，完成1个工作循环、对外做功1次。已知曲轴转速为，每分钟转2400圈，1分钟内汽油机完成的工作循环数、对外做功的次数为 已知每个工作循环对外做功，则1分钟内发动机做的总有用功为 功率 9. 如图A，迅速来回拉动绳子看到塞子被顶出，塞子被顶出过程的能量转化相当于B图中的________（选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）冲程能量转化过程。若四缸四冲程柴油机的转速为3000r/min；1s内该缸对外做功________次。 【答案】 乙 25 【详解】图A中塞子被顶出时，是气体的内能转化为塞子的机械能，对应四冲程汽油机的做功冲程。 对B图冲程判断： 甲中排气门打开，活塞向上，是排气冲程； 乙中气门都关闭，活塞向下，火花塞点火，是做功冲程，内能转化为机械能，和塞子被顶出的能量转化一致； 丙中进气门打开，活塞向下，是吸气冲程； 丁中气门都关闭，活塞向上，是压缩冲程，机械能转化为内能。 柴油机转速 即每秒飞轮转50转。四冲程柴油机每飞轮转2圈，单个气缸对外做功1次，因此1s内该缸对外做功次。 10.请在如图坐标系中画出煤油的热值与其完全燃烧所放出的热量Q的关系图象。 【答案】 【详解】热值是指1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，是燃料的一种特性，它和燃料的质量、放出热量的多少无关，所以煤油的热值与其完全燃烧所放出的热量Q的关系图象是与横轴平行的直线，如图： 11. 设计制作简易热机模型 【项目分析】（1）热机的工作原理是什么？ （2）热机包含哪些主要装置？ 【项目实施】某小组同学制作了如图所示的“汽轮机”。 （1）制作叶轮：将两个塑料瓶盖口对口粘在一起，用小刀在瓶盖侧边切几个对称的小缝，将铝片插在小缝中；在两瓶盖中心用锥子钻一个小孔，将铁丝穿过小孔，使瓶盖能在铁丝上自由转动。 （2）组装“汽轮机”：用铁丝将制作的“叶轮”固定在底座上，并按照如图所示组装器材，调整“叶轮”的位置，使导管的管口正对着“叶轮”上方的铝片。 （3）“汽轮机”工作：点燃酒精灯给烧瓶中的水加热直至沸腾，当大量的“白气”从导管口喷出时可以看到叶轮转了起来。 【交流】 (1)根据所学的知识判断，该“汽轮机”属于_______（选填“内燃机”或“蒸汽机”）； (2)该“汽轮机”的燃料是_________，工作时燃料的化学能转化为水和水蒸气的_________能，高温水蒸气由导管喷出对叶轮做功，又将_________能转化为_________能； (3)“汽轮机”工作时，水蒸气不易推动叶轮转动，则可进行的改进措施有： ①将叶轮__________（选填“靠近”或“远离”）导管口；②__________________。 【答案】(1)蒸汽机 (2) 酒精 内 内 机械 (3) 靠近 减小铁丝与瓶盖之间的摩擦/提高蒸汽的温度 【详解】（1）由题意可知，“汽轮机”工作时，酒精灯给烧瓶中的水加热，大量的“白气”喷出带动叶轮转动，这说明该“汽轮机”属于蒸汽机。 （2）[1]由题意可知，制作的“汽轮机”是利用酒精灯加热的，该“汽轮机”的燃料是酒精。 [2]酒精燃烧，消耗燃料的化学能，得到水和水蒸气的内能，所以是将燃料燃烧的化学能转化为水和水蒸气的内能。 [3][4]汽轮机工作时，水蒸气推动叶轮转动，水蒸气对叶轮做功，消耗水蒸气的内能，得到叶轮的机械能，因此是将水蒸气的内能转化为叶轮的机械能。 （3）[1]“汽轮机”工作时，水蒸气不易推动叶轮转动，改进的措施有将叶轮靠近导管口，提高蒸汽的利用率。 [2]换用火焰更大的酒精灯，能使水更快、更剧烈地汽化，产生更多、流速更快的水蒸气，从而对叶轮产生更大的推力；还可以提高蒸汽的温度；还可以减小瓶盖和铁丝之间的摩擦，加润滑剂等减少叶轮转动阻力。 12. 如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同，燃料的质量都是，烧杯内的液体质量和初温都相同。 (1)实验装置的组装顺序应该是___________（选填“由上到下”或“由下到上”）。 (2)比较不同燃料的热值，应选择___________两图进行实验，实验中是通过比较___________的变化，来比较燃料热值的大小。 (3)在比较不同物质的比热容时，得到液体a、b的温度随时间变化的图像如图丁所示，则液体___________的比热容较大。 (4)若在研究不同燃料热值的实验时，记录的数据如表： 燃料 加热前液体温度/℃ 燃料燃尽时液体温度/℃ 燃料的热值 1 15 35 2 15 25 根据表中数据计算，燃料2的热值为___________。（认为燃料均完全燃烧） 【答案】(1)由下到上 (2) 甲、乙 温度计示数 (3) (4) 【详解】（1）需用外焰加热，所以要先确定铁圈的高度；而温度计的玻璃泡要浸没到液体中，但不能碰到容器壁和容器底，所以放好烧杯后，再调节温度计的高度，因此应按照由下到上的顺序进行组装。 （2）[1][2]为了比较热值大小要用不同的燃料，应加热同一种液体，让液体的质量相同，通过比较温度计示数的变化，比较吸热多少，进而比较热值大小，因此应选择甲、乙两图进行实验。 （3）由图丁可知，液体质量相同，加热相同时间，即吸收相等热量时，b升高的温度较低，由可知，液体b的比热容较大。 （4）实验中认为，对于燃料1： 即① 对于燃料2： 即② 联立①②两式可得 13. 图甲是运动员在2022年北京冬奥会自由式滑雪大跳台训练的情景。运动员从60m高的跳台上的A点自由滑下，从B点冲出，如图乙所示。运动员在空中能否达到与A点高度相同的C点？为什么？ 【答案】运动员运动时，会受到滑道及空气阻力的作用，一部分机械能会因为克服阻力做功转化为内能，导致机械能不守恒，机械能总量减少；而A点和C点高度相同，A点时，运动员静止，机械能等于重力势能 ；若运动员能到C点，则运动员在C点的机械能大于或等于A点的机械能，这与机械能减少的客观事实不符；所以运动员到达的高度会低于A点的高度，不能达到C点。 【详解】略 14. 如图是我国自主研发的大型远程战略军用运输机运﹣20。运﹣20可在复杂气象条件下执行各种物资和人员的长距离运输任务，增强了我国空军的战略投送能力和远程作战能力。若该飞机以4.8×105N的水平推力匀速直线航行60km，飞机消耗航空燃油1800kg，航空燃油的热值为4×107J/kg。 (1)求消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量。 (2)求飞机发动机的效率。 【答案】(1)7.2×1010J (2)40% 【详解】（1）航空燃油完全燃烧放出的热量为 （2）飞机飞行时推力做的有用功为 发动机的效率为 15. 阅读短文，回答问题： 富氧燃烧 风电、光伏等新能源发电具有间歇性、不稳定性，难以直接稳定并入电网使用。如图所示，风力发电站在风力充足、电网用电低谷时，会将多余、闲置的电能输送至制氢工厂。通过电解水制取清洁氢气，加压储存后，输送给千家万户；将电解水产生的氧气输送给火电站，参与煤炭富氧燃烧发电，使煤燃烧充分，从而提高煤电转化率（为火电站发出的电能，为消耗煤炭完全燃烧时放出的热量）。 富氧燃烧技术，是用高浓度纯净氧气替代普通空气，与煤炭混合燃烧。同时富氧燃烧的烟气里几乎没有氮气，主要是二氧化碳，更容易被捕捉、封存与资源化利用，从源头大幅减少碳排放。 (1)制氢厂制氢时，将水电解为氢气和氧气，能量转化情况是将电能转化为_________能； (2)某火电站日均用煤量为6000t，富氧改造前煤电转化率为20%，改造后煤电转化率提高了5%、此过程采用富氧燃烧技术后，日均用煤量节约_________t； (3)根据材料内容，概括“碳—氢—风—电”能源耦合新型模式的好处：__________。（至少说两条） 【答案】(1)化学 (2)1200 (3)污染小、减少碳排放、能量利用率高、清洁 【详解】（1）电解水过程中，消耗电能，生成的氢气和氧气储存了能量，电能转化为化学能，因此填化学。 （2）保持火电站日均发电量不变，根据煤电转化率公式得 改造前后总发电量不变，煤的热值不变，因此，代入、、，计算得改造后所需用煤量 因此节约用煤量 （3）结合材料内容，该能源模式的好处可从能源利用和环保角度总结，例如污染小、减少碳排放、能量利用率高、清洁等。 17 学科网（北京）股份有限公司 $