第十四章《内能的利用》知识清单-2026-2027学年人教版物理九年级全一册

第十四章《内能的利用》知识清单-2026-2027学年人教版物理九年级全一册 知识清单： 一、能量的转化和转移 1.能量的多种形式（自然界中存在多种形式的能量）：机械能（动能、势能）；内能（物体内部分子热运动的能量）；电能；光能（太阳能）；化学能（储存在燃料、食物中的能量）；核能； 2.能量的转化 （1）在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化 （2）转化：能量从一种形式变为另一种形式 （3）典型实例： 现象 能量转化 钻木取火 机械能 → 内能 水蒸气把壶盖顶起 内能 → 机械能 水电站发电 机械能 → 电能 电动机转动 电能 → 机械能 植物光合作用 光能 → 化学能 燃料燃烧 化学能 → 内能 电饭锅煮饭 电能 → 内能 太阳能电池 光能 → 电能 3.能量的转移 （1）转移：能量从一个物体转移到另一个物体，能量形式不变 （2）典型实例：热传递过程中内能从高温物体转移到低温物体 4.能量守恒定律 （1）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。 （2）意义：自然界最普遍、最重要的基本定律之一 （3）注意：永动机不可能实现，因为它违背了能量守恒定律 二、热机 1.热机 （1）定义：利用内能做功的机械 （2）能量转化：内能 → 机械能 （3）种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机 2.内燃机 （1）定义：燃料直接在汽缸内燃烧产生动力的热机 （2）分类：汽油机、柴油机 3.汽油机四个冲程 冲程 进气门 排气门 活塞 能量转化 / 作用 吸气 开 关 向下 吸入汽油和空气混合物 压缩 关 关 向上 机械能 → 内能 做功 关 关 向下 内能 → 机械能（唯一对外做功） 排气 关 开 向上 排出废气 关键数字： （1）一个工作循环 = 4 个冲程 （2）活塞往复 2 次，曲轴转 2 周，对外做功 1 次 （3）只有 做功冲程 对外做功，其余靠飞轮惯性完成 4.汽油机与柴油机对比 对比项 汽油机 柴油机 燃料 汽油 柴油 顶部构造 火花塞 喷油嘴 吸气冲程 汽油 + 空气 只有空气 点火方式 点燃式 压燃式 效率 20%~30% 30%~45% 应用 汽车、摩托车 卡车、拖拉机、轮船 三、热机的效率 1.燃料的热值 （1）定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比 （2）公式：q =Q放/m （3）单位：J/kg（固体、液体）；J/m³（气体） （4）物理意义：1 kg 某种燃料完全燃烧放出的热量 （5）注意：热值是燃料本身特性，只与燃料种类有关，与质量、是否充分燃烧无关 2.放热公式 （1）固 / 液体：Q放= mq （2）气体： Q放 = Vq 3.热机效率 （1）定义：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出能量之比 （2）公式：η = W有用/Q放 （4） 能量去向：有用机械能（输出）；废气带走（最大损失）；冷却水带走；克服摩擦损耗。 4.提高效率的途径： 使燃料充分燃烧；减少废气带走的热量；减小机械摩擦；改进设计；炉子效率。 η= Q吸/Q放 =cmΔt/mq 四、跨学科实践：制作简易热机模型 1.实验原理 利用内能做功：酒精燃烧加热试管中的水，产生水蒸气，水蒸气推动叶轮（或塞子）转动，将内能转化为机械能。 2.所需材料：试管、试管夹；带孔橡皮塞；细玻璃管或铜管；小叶轮（用易拉罐铁皮自制）；铁架台；酒精灯（或蜡烛）；水、火柴。 3.制作步骤 （1）在试管中加入少量水（约 1/4），用带孔橡皮塞塞紧 （2）将试管固定在铁架台上，倾斜放置 （3）在玻璃管口正对位置安装小叶轮 （4）用酒精灯加热试管中的水 （5）观察：水沸腾后水蒸气从管口喷出，推动叶轮转动 4.现象与结论 （1）现象：加热一段时间后，水蒸气从管口喷出，小叶轮持续转动 （2）能量转化：酒精燃烧（化学能→内能）→ 水蒸气推动叶轮（内能→机械能） （3）原理：与蒸汽机、汽轮机原理相同 —— 利用内能做功 5.注意事项 （1）试管口不能对着人，防止水蒸气喷出伤人 （2）试管中的水不能太多，避免沸腾后喷出 （3）注意酒精灯使用安全，用完及时熄灭 （4）实验完毕先移开导管再停止加热，防止倒吸 6.讨论与思考 （1）叶轮转动的快慢与什么因素有关？（加热火力、水量、管口大小） （2）为什么这种简易热机效率很低？（热量散失多、水蒸气未充分利用） （3）如何改进让叶轮转得更快？（加大火力、减小管口、密封更好） 易错提醒 1.热值是燃料特性，与质量、燃烧是否充分无关； 2.一个工作循环：4 冲程、活塞 2 次、曲轴 2 周、做功 1 次； 3.做功冲程是唯一主动对外做功的冲程； 4.热机效率永远小于 1，因为废气带走大量能量； 5.能量守恒：转化和转移中总量不变，但能量转化有方向性； 6.热传递是能量转移，做功是能量转化，两者本质不同。 热点习题清单 一、单选题 1．如图是水和液体A被相同酒精灯加热的温度﹣时间图像，其中水的质量为0.6kg，液体A的质量为1.2kg，若酒精灯单位时间内消耗的酒精质量相等，且加热效率为35%，已知，，下列分析正确的是（     ） A．0～6min，水比液体A吸收的热量多 B．液体A的比热容为1.05×103J/（kg•℃） C．液体A的末温比水的高，液体A的吸热能力更强 D．该酒精灯每分钟消耗酒精质量为6g 【答案】B 【详解】A．实验中用同样的加热器进行加热，在相同时间内物质吸收的热量是相同的，则在内两物质吸收的热量都是相同的，故A错误； B．由图像可知：加热4min时，两者吸收的热量相等；液体A的温度变化 水的温度变化    根据吸热公式，吸热量相等可得 即液体A的比热容    故B正确； C．比热容是反映物质吸热能力的物理量，比热容越大吸热能力越强。液体A的比热容小于水，因此A的吸热能力更弱，末温高不代表吸热能力强，故C错误； D．液体4min吸收的热量 根据加热效率，4min内酒精完全燃烧放出的总热量    4min消耗的酒精质量 即每分钟消耗酒精0.6g，故D错误。 故选B。 2.关于汽油机和柴油机的主要区别，其中正确的是（     ） A．柴油机的顶部是火花塞，汽油机的顶部有喷油嘴 B．在做功冲程中，柴油机的点火方式叫点燃式，汽油机的点火方式叫压燃式 C．柴油机比汽油机笨重，功率较小 D．柴油机吸入汽缸的只是空气，汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物 【答案】D 【详解】A．汽油机顶部为火花塞，柴油机顶部为喷油嘴，故A错误； B．做功冲程里，汽油机靠火花塞电火花点燃油气混合物，是点燃式；柴油机依靠压缩空气产生的高温直接点燃柴油，是压燃式，故B错误； C．柴油机比汽油机笨重，且压缩比更大，功率更大，故C错误； D．吸气冲程中柴油机吸入汽缸的只有空气，汽油机吸入的是汽油和空气的混合物，故D正确。 故选D。 3.2024年4月，世界首套300MW级压气储能电站——湖北应城压气储能电站示范工程并网成功，如图所示。其工作原理是：利用电网负荷低谷时的剩余电力驱动电动压缩机压缩空气，将其储存在高压密封设施内，在用电高峰释放压缩空气驱动膨胀机带动发电机发电。以下分析正确的是（     ） A．储能过程中，电能最终转化为化学能 B．储能过程中，压缩空气做功，空气内能增大 C．释能过程中，空气膨胀做功，其内能增大 D．释能过程中，化学能最终转化为电能 【答案】B 【详解】A．储能过程：电能驱动压缩机压缩空气，电能最终转化为空气的内能，故A错误； B．储能时压缩机对空气做功，机械能转化为内能，空气内能增大，故B正确； C．释能过程中高压空气膨胀推动膨胀机，空气对外做功，自身内能减小，故C错误； D．释能过程储存的空气内能先转化为机械能，再带动发电机转化为电能，故D错误。 故选B。 4.糖炒栗子是深受大众喜爱的美食，制作时需将栗子、糖和砂石放入锅中，用铲子不断翻炒，下列说法正确的是（    ） A．炉火加热铁锅时，机械能转化为内能 B．翻炒时栗子温度升高，内能转化为机械能 C．栗子炸裂时，内部气体膨胀做功，内能转化为机械能 D．翻炒过程中，栗子的内能全部来自炉火的热量传递 【答案】C 【详解】A．炉火加热铁锅是化学能转化为内能，炉火燃烧消耗化学能，释放的内能传递给铁锅，故A错误； BD．翻炒时栗子，温度升高主要是由于栗子吸收热量内能增大，这是来自炉火的热量传递，是内能的转移，还有一部分内能来自翻炒时栗子与锅、砂石摩擦时的机械能转化的内能，故BD错误； 是机械能转化为内能和内能的转移，并不是内能转化为机械能，故B错误； C．栗子炸裂时，内部受热膨胀的气体对栗子壳做功，内能转化为机械能，故C正确。 故选C。 5.如图所示是一款斯特林发动机模型，将其放在一杯热水上方，利用热水加热，发动机的飞轮就会转动起来。下列关于该发动机模型说法正确的是（　　） A．杯中热水在蒸发过程中内能不变 B．水蒸气推动活塞向上运动是机械能转化为内能 C．飞轮转动时，热水的内能全部转化为飞轮的机械能 D．飞轮转动获得动力的过程与汽油机做功冲程的能量转化情况相同 【答案】D 【详解】A．杯中热水蒸发时会吸收热量，温度降低，内能减小，故A错误； B．水蒸气推动活塞运动，是水蒸气的内能转化为活塞的机械能，不是机械能转化为内能，故B错误； C．在内能转化为机械能的过程中，不可能全部转化，一定有部分内能散失到周围环境，效率不可能达到100%，故C错误； D．汽油机做功冲程是燃料燃烧产生的内能转化为机械能，斯特林发动机也是利用外部热源加热气体，气体膨胀推动活塞做功，将内能转化为机械能，两者能量转化情况相同，故D正确。 故选D。 6.《哪吒之魔童闹海》全球热映！如图所示是电影中哪吒和敖丙联手冲破天元鼎，水火之力生成蒸汽冲破天元鼎封印，下列说法正确的是（   ） A．水变成水蒸气属于汽化现象，需要放热 B．无量仙翁用三昧真火加热天元鼎是通过热传递的方式改变天元鼎的内能 C．蒸汽能冲破天元鼎是因为蒸汽含有的热量多 D．蒸汽冲破天元鼎的过程的能量转化与汽油机中压缩冲程相同 【答案】B 【详解】A．水变成水蒸气属于汽化现象，汽化过程需要吸热，而不是放热，故A错误； B．无量仙翁用三昧真火加热天元鼎，由于真火温度高于天元鼎温度，热量从真火传递到天元鼎，这是通过热传递的方式改变天元鼎的内能，故B正确； C．热量是一个过程量，只能说“吸收”或“放出”热量，不能说“含有”多少热量，蒸汽能冲破天元鼎是因为蒸汽具有内能，故C错误； D．蒸汽冲破天元鼎的过程是内能转化为机械能，而汽油机中压缩冲程是机械能转化为内能，二者能量转化不同，故D错误。 故选B。 7.如图是“风能——太阳能”路灯电路示意图，下列关于能量转化的说法正确的是（　　） A．太阳能电池供电：电能→太阳能 B．风力发电机发电：电能→机械能 C．蓄电池充电：电能→化学能 D．路灯工作：电能→化学能 【答案】C 【详解】A．太阳能电池吸收太阳能，获得电能，是将太阳能转化为电能，故A错误； B．风力发电机利用电磁感应将风的机械能转化为电能，故B错误； C．给蓄电池充电时，消耗电能，变成化学能储存在电池中，是电能转化为化学能，故C正确； D．路灯工作时，消耗电能，将电能转化为光能和部分热能，故D错误。 故选 C。 二、多选题 8.甲、乙两种四冲程汽油机的剖面如图所示，工作时汽油机的曲轴可视为匀速转动，当甲、乙汽油机曲轴的转速均为时，乙汽油机做功冲程中燃气对活塞的平均压力为，每个冲程活塞移动的距离为（大于甲汽油机），下列说法正确的是（     ） A．乙汽油机在一个做功冲程中燃气对活塞做功 B．做功同样多时效率高的汽油机消耗的燃料多 C．内甲汽油机完成做功冲程的次数比乙多 D．吸气冲程甲、乙汽油机活塞运动的平均速度 【答案】AD 【详解】A．乙汽油机在一个做功冲程中燃气对活塞做功 故A正确； B．由可知，有用功相同时，效率越高，燃料完全燃烧放出的热量越少，消耗的燃料越少，故B错误； C．四冲程汽油机曲轴每转2圈完成1次做功冲程，甲、乙转速相同，则1min内完成做功冲程的次数相同，故C错误； D．甲、乙曲轴转速相同，完成一个冲程（曲轴转半圈）所用的时间相同，已知，由可知，故D正确。 故选AD。 9.如图甲所示是国产某品牌的油电混合动力汽车，该车的动力主要来源于汽油机，并配备了第二个动力源电池，这二者结合使用实现节能环保的效果，图乙该汽车汽油机某冲程的结构图。下列说法正确的是（   ） A．汽车使用动力电池行驶时，减少了汽车尾气的排放 B．如图乙所示的是汽油机的压缩冲程 C．动力源电池的使用不能提高汽油机的效率 D．汽油机燃料燃烧时是内能转化成机械能 【答案】AC 【详解】A．汽车使用动力电池行驶，没有排放尾气，可以减少尾气排放，故A正确； B．图乙中，两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，故B错误； C．动力源电池在使用时，不需要燃烧汽油，对汽油机的效率没有影响，故C符合题意； D．汽油机燃料燃烧时，放出热量，将化学能转化为内能，故D错误。 故选AC。 三、填空题 10.汽车发动机常用循环流动的水来冷却，这是因为_________，利用了_________方式减小了发动机的内能。一台四冲程汽油机工作时，将机械能转化为内能的冲程是_________冲程；若汽油机每秒钟做功10次，则飞轮的转速为__________r/min。 【答案】 水的比热容大 热传递 压缩 1200 【详解】[1]因为水的比热容较大，相同质量的水和其他物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以汽车发动机常用循环流动的水来冷却。 [2]热传递是由于温度差引起的热能传递现象，水冷却发动机是通过热传递的方式，将发动机的热量传递给了水，从而减小了发动机的内能。 [3]四冲程汽油机的压缩冲程中，活塞向上运动，压缩汽油和空气的混合物，对其做功，将机械能转化为内能。 [4]四冲程内燃机完成1个工作循环，曲轴、飞轮转2圈，完成4个冲程并对外做功1次。已知汽油机每秒钟做功10次，则1秒内完成10个工作循环，飞轮转 圈；1分钟有60秒，那么1分钟飞轮转圈，所以飞轮的转速为1200r/min。 四、实验题 11.小德学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来研究煤油和花生油热值的大小关系，如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同，烧杯内的液体质量和初温都相同。 燃料 加热前液体温度/℃ 燃料燃尽后液体温度/℃ 煤油 20 48 花生油 20 38 (1)想达到小德的目的，应选择___________两图进行实验，为了保证实验结论可靠，小德在实验中还应控制煤油和花生油的___________相等； (2)当两灯的燃料____________（选填“燃烧相同时间”或“完全燃烧完后”），将两杯液体的温度记录在表格中：分析得出：煤油和花生油两种燃料中，热值较大的是___________。 (3)若已知液体的比热容，利用此实验方法计算出的热值将比真实值___________（选填“偏大”或“偏小”），主要原因是：______________________。 (4)如果加热前，两杯液体的温度并不同，___________（选填“能”或“不能”）得出相同结论。 【答案】(1) 甲乙 质量 (2) 完全燃烧后 煤油 (3) 偏小 有热量散失 (4)能 【详解】（1）探究煤油和花生油的热值关系，需要用控制变量法，保证被加热的液体种类、质量完全相同，仅燃料种类不同，因此选甲、乙两图；实验还需要控制两种燃料的初始质量相等，才能通过液体升温情况对比热值大小。 （2）为了比较相同质量燃料完全燃烧放出的热量，应在燃料 完全燃烧完后比较液体升高的温度。表格中煤油加热后液体温度48℃，花生油38℃，初温相同，煤油组升温更多，说明煤油放热多，热值大。 （3）利用计算燃料放热，再除以质量得热值，但实际燃烧过程中有热量散失到空气中、烧杯吸收等，而燃料不可能完全燃烧，所以液体吸收的热量小于燃料完全燃烧放出的热量，计算出的热值偏小。 （4）如果加热前两杯液体初温不同，那么升高的温度仍然可以比较，因为比较的是燃料完全燃烧后液体升高的温度差，初温不影响液体升高温度的比较，所以能得出相同结论。 12.(1)为了比较水和食用油的吸热能力，小明用两个相同的装置做了如图甲所示实验。 ①在两个相同的烧杯中应加入初温相同、______相同的水和煤油。实验中选用相同电加热器的目的是：使水和煤油在相同时间内______ ②水和煤油温度随时间变化如图乙所示，b物质是______。（选填“水”或“煤油”）。 (2)如图丙所示，为比较酒精碎纸片的热值，用两个相同规格的烧杯装相等质量的水，取质量______（选填“相等”或“不相等”）的酒精和碎纸片，分别放入两个燃烧皿中，点燃分别给烧杯加热，直到酒精和碎纸片完全燃烧完，通过比较______（选填“加热时间”或“升高的温度”）来确定酒精和碎纸片热值的大小。 【答案】(1) 质量 吸收的热量 煤油 (2) 相等 升高的温度 【详解】（1）[1]在两个相同的烧杯中应加入初温相同、质量相同的水和煤油，当水和煤油吸收相同的热量后，比较水和煤油升高的温度得出两者吸热能力大小。 [2]相同电加热器在相同时间内放出的热量相等，使水和煤油在相同时间内吸收相同的热量。 [3]由图乙可得，加热相同时间，a和b吸收相同的热量，b物质升高的温度较高，由得，b的比热容较小，则b是煤油。 （2）[1]为比较酒精碎纸片的热值，用两个相同规格的烧杯装相等质量的水，取质量相等的酒精和碎纸片，让酒精和碎纸片完全燃烧，使酒精和碎纸片完全燃烧的质量相同。 [2]实验中将水吸收的热量当作燃料释放的热量，质量相同的水升高的温度越高，水吸收的能量越大，说明燃料释放的热量越多，燃料完全燃烧的质量相同，由得，燃烧的热值越大，则实验中通过比较升高的温度来确定酒精和碎纸片热值的大小。 13.在跨学科实践课上，某小组围绕“制作内燃机还是外燃机模型”进行了探究，最终完成了简易热机模型的设计与制作。 【项目提出】 简易热机模型的类型探究——内燃机与外燃机的比较与选择。 【项目分析】 （1）热机的原理 如图（a），将试管中的水加热一段时间后，塞子冲了出去，瓶内气体的内能转化为塞子的______能。此实验基本展示了热机的工作原理。 （2）热机的分类 外燃机：燃烧室在气缸外，如蒸汽机、燃烧燃料使水变成______，推动活塞做功。 内燃机：燃料在气缸内部燃烧，利用燃烧产生的高温高压气体推动活塞做功。其原理与图（b）中______的原理相同。 【项目实施】 （3）制作简易内燃机模型 如图（c），在塑料瓶的侧壁上打一个小孔，向瓶内喷入适量酒精，将塑料杯倒扣在瓶口，用点火器通过侧壁小孔点燃瓶内酒精，塑料杯被向上弹开，瓶内气体内能变______，此过程与四冲程内燃机______冲程的能量转化相同。 【评价交流】 若喷入酒精少，实验效果差；喷入酒精多，易引发瓶口及塑料杯燃烧，存在安全隐患。 综合安全性与可操作性的考虑，同学们最终选择了制作外燃机模型。 【答案】 机械 水蒸气 甲 小 做功 【详解】[1]将试管中的水加热一段时间后，塞子冲了出去，瓶内气体对塞子做功，瓶内气体的内能减小，瓶内气体的内能转化为塞子的机械能，此实验基本展示了热机的工作原理。 [2]外燃机：燃烧室在气缸外，如蒸汽机、燃烧燃料使水吸收热量，汽化成气态的水蒸气，水蒸气推动活塞做功，水蒸气的内能转化为活塞的机械能。 [3]图(b)中甲燃料燃烧，产生高温高压气体，气体对风车做功，将内能转化为风车的机械能，推动风车转动，图b中乙燃料燃烧，给水加热，水吸收热量，汽化成高温的水蒸气，水蒸气对风车做功，将内能转化为风车的机械能，推动风车转动，因此内燃机燃料在气缸内部燃烧，利用燃烧产生的高温高压气体推动活塞做功。其原理与图（b）中甲的原理相同。 [4][5]在塑料瓶的侧壁上打一个小孔，向瓶内喷入适量酒精，将塑料杯倒扣在瓶口，用点火器通过侧壁小孔点燃瓶内酒精，酒精燃烧，将化学能转化为内能，内能转化为塑料杯的机械能，塑料杯被向上弹开，瓶内气体内能变小。四冲程内燃机的吸气和排气冲程没有能量转化，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，因此此过程与四冲程内燃机做功冲程的能量转化相同。 14.制作汽轮机。 （1）制作叶轮：在圆形软木塞四周用小刀切几个对称的小缝，将铝片插在小缝中，在叶轮中心用锥子钻一个小孔，将铁丝穿过小孔，使叶轮能在铁丝上自由转动。 （2）组装“汽轮机”：按照如图所示组装器材，注意调整叶轮的位置，使导管的管口正对着叶片。 （3）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。 （4）探究思考： ①酒精燃烧，___________能转化为水和水蒸气的内能。 ②汽轮机工作时，水蒸气对叶轮做功，将___________能转化为___________能。 ③瓶口处喷出大量“白气”是因为：___________。 【答案】 化学 内 机械 水蒸气遇冷液化形成的 【详解】（4）①[1]酒精燃烧时，将酒精内部储存的化学能转化为水和水蒸气的内能。 ②[2][3]汽轮机工作时，水蒸气推动叶轮转动，水蒸气对叶轮做功，将水蒸气的内能转化为叶轮的机械能。 ③[4]水蒸气的内能转化为叶轮的机械能，水蒸气的内能减小，温度降低，高温水蒸气遇冷液化为小水滴，形成白气。 五、简答题 15.通过前面的学习，我们已经发现可以通过做功将其他形式的能量转化为内能。生活中的风能、太阳能（如图所示）、电能、水能、化学能等，也可以相互转化吗？ 【答案】在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的：摩擦生热，机械能转化为内能；水电站里水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能；电动机带动水泵把水送到高处，电能转化为机械能；植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能；燃料燃烧时发热，化学能转化为内能…… 【详解】略 六、计算题 16.小华父亲开着新买的轿车在某段平直公路上进行测试，汽车以18m/s的速度匀速行驶了5min，消耗汽油0.3kg，汽车发动机的牵引力是1 000N。汽油的热值为。求： (1)消耗的汽油完全燃烧放出的热量 (2)发动机牵引力所做的功W； (3)发动机的能量转化效率η。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）根据燃料完全燃烧放热公式，其中，，可得消耗的汽油完全燃烧放出的热量为 （2）已知， 轿车行驶的路程为 发动机牵引力所做的功 （3）发动机的能量转化效率 17.如图所示是我国深海“国之重器”———超深水大洋科考钻探船“梦想”号，它以重油为燃料，满载时排开水的质量为42600t。某次航行时，发动机以恒定功率 1.6×108 W匀速行驶了25 min，此过程中完全燃烧重油 2×104 kg。求:（g取10 N/ kg,重油的热值q取 4×107 J/kg） (1)“梦想”号满载时，受到的浮力； (2)此次航行过程中，“梦想”号发动机所做的功； (3)航行过程中发动机的效率。 【答案】(1)4.26×108 N (2)2.4×1011 J (3)30% 【详解】（1）“梦想”号满载时排开水的质量为42600t，它满载时排开水所受的重力 由阿基米德原理可知，浸在液体中的物体受到的浮力等于其排开液体所受的重力，所以“梦想”号满载时受到的浮力为 （2）由 可得，此次航行过程中发动机所做的功为 （3）航行过程中，重油完全燃烧放出的热量为 发动机的效率为 18.土灶是我国古代劳动人民智慧的结晶，它通常以木柴、秸秆为燃料。目前，我市农村仍有使用土灶做饭的习惯。内部结构如图乙所示，木柴添加通道与烟囱相连，通风通道与木柴添加通道通过中间铁栅连通。某厂家根据土灶的结构设计了两款移动式土灶（如图丙和丁）。 (1)为使木柴充分燃烧，移动式土灶设计更合理的是______（选填“丙”或“丁”）； (2)下列对土灶烟囱作用的说法不合理的一项是（　　） A．有利于可燃物充分燃烧 B．有利于冷热空气形成对流 C．有利于提高可燃物的热值 D．有利于排出气体和烟尘 (3)1kg干木柴在土灶中完全燃烧，可以让铁锅里2kg的水温度升高50℃，则水吸收的热量是______J，土灶的烧水效率为______。[，] 【答案】(1)丁 (2)C (3) 3.5% 【详解】（1）在丁中有通风口，进入更多的空气，能使木柴充分燃烧，所以移动式土灶设计更合理的是丁。 （2）土灶设计烟囱的作用是：烟囱有利于空气流通，为可燃物燃烧提供充足氧气，有利于充分燃烧；烟囱能使冷热空气形成对流，促进燃烧；有利于排出有害气体和烟尘。而燃料的热值是燃料本身的特性，只与燃料种类有关，烟囱不能提高燃料热值，故C错误，符合题意。 故选C。 （3）干木柴放出的热量 水吸收热量 则土灶的烧水效率 试卷第2页（共17页） 试卷第1页（共17页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十四章《内能的利用》知识清单 -2026-2027学年人教版物理九年级全一册 知识清单： 一、能量的转化和转移 1.能量的多种形式（自然界中存在多种形式的能量）：机械能（动能、势能）；内能（物体内部分子热运动的能量）；电能；光能（太阳能）；化学能（储存在燃料、食物中的能量）；核能； 2.能量的转化 （1）在一定条件下，各种形式的能量可以相互转化 （2）转化：能量从一种形式变为另一种形式 （3）典型实例： 现象 能量转化 钻木取火 机械能 → 内能 水蒸气把壶盖顶起 内能 → 机械能 水电站发电 机械能 → 电能 电动机转动 电能 → 机械能 植物光合作用 光能 → 化学能 燃料燃烧 化学能 → 内能 电饭锅煮饭 电能 → 内能 太阳能电池 光能 → 电能 3.能量的转移 （1）转移：能量从一个物体转移到另一个物体，能量形式不变 （2）典型实例：热传递过程中内能从高温物体转移到低温物体 4.能量守恒定律 （1）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。 （2）意义：自然界最普遍、最重要的基本定律之一 （3）注意：永动机不可能实现，因为它违背了能量守恒定律 二、热机 1.热机 （1）定义：利用内能做功的机械 （2）能量转化：内能 → 机械能 （3）种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机 2.内燃机 （1）定义：燃料直接在汽缸内燃烧产生动力的热机 （2）分类：汽油机、柴油机 3.汽油机四个冲程 冲程 进气门 排气门 活塞 能量转化 / 作用 吸气 开 关 向下 吸入汽油和空气混合物 压缩 关 关 向上 机械能 → 内能 做功 关 关 向下 内能 → 机械能（唯一对外做功） 排气 关 开 向上 排出废气 关键数字： （1）一个工作循环 = 4 个冲程 （2）活塞往复 2 次，曲轴转 2 周，对外做功 1 次 （3）只有 做功冲程 对外做功，其余靠飞轮惯性完成 4.汽油机与柴油机对比 对比项 汽油机 柴油机 燃料 汽油 柴油 顶部构造 火花塞 喷油嘴 吸气冲程 汽油 + 空气 只有空气 点火方式 点燃式 压燃式 效率 20%~30% 30%~45% 应用 汽车、摩托车 卡车、拖拉机、轮船 三、热机的效率 1.燃料的热值 （1）定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比 （2）公式：q =Q放/m （3）单位：J/kg（固体、液体）；J/m³（气体） （4）物理意义：1 kg 某种燃料完全燃烧放出的热量 （5）注意：热值是燃料本身特性，只与燃料种类有关，与质量、是否充分燃烧无关 2.放热公式 （1）固 / 液体：Q放= mq （2）气体： Q放 = Vq 3.热机效率 （1）定义：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出能量之比 （2）公式：η = W有用/Q放 1. 能量去向：有用机械能（输出）；废气带走（最大损失）；冷却水带走；克服摩擦损耗。 4.提高效率的途径： 使燃料充分燃烧；减少废气带走的热量；减小机械摩擦；改进设计；炉子效率。 η= Q吸/Q放 =cmΔt/mq 四、跨学科实践：制作简易热机模型 1.实验原理 利用内能做功：酒精燃烧加热试管中的水，产生水蒸气，水蒸气推动叶轮（或塞子）转动，将内能转化为机械能。 2.所需材料：试管、试管夹；带孔橡皮塞；细玻璃管或铜管；小叶轮（用易拉罐铁皮自制）；铁架台；酒精灯（或蜡烛）；水、火柴。 3.制作步骤 （1）在试管中加入少量水（约 1/4），用带孔橡皮塞塞紧 （2）将试管固定在铁架台上，倾斜放置 （3）在玻璃管口正对位置安装小叶轮 （4）用酒精灯加热试管中的水 （5）观察：水沸腾后水蒸气从管口喷出，推动叶轮转动 4.现象与结论 （1）现象：加热一段时间后，水蒸气从管口喷出，小叶轮持续转动 （2）能量转化：酒精燃烧（化学能→内能）→ 水蒸气推动叶轮（内能→机械能） （3）原理：与蒸汽机、汽轮机原理相同 —— 利用内能做功 5.注意事项 （1）试管口不能对着人，防止水蒸气喷出伤人 （2）试管中的水不能太多，避免沸腾后喷出 （3）注意酒精灯使用安全，用完及时熄灭 （4）实验完毕先移开导管再停止加热，防止倒吸 6.讨论与思考 （1）叶轮转动的快慢与什么因素有关？（加热火力、水量、管口大小） （2）为什么这种简易热机效率很低？（热量散失多、水蒸气未充分利用） （3）如何改进让叶轮转得更快？（加大火力、减小管口、密封更好） 易错提醒 1.热值是燃料特性，与质量、燃烧是否充分无关； 2.一个工作循环：4 冲程、活塞 2 次、曲轴 2 周、做功 1 次； 3.做功冲程是唯一主动对外做功的冲程； 4.热机效率永远小于 1，因为废气带走大量能量； 5.能量守恒：转化和转移中总量不变，但能量转化有方向性； 6.热传递是能量转移，做功是能量转化，两者本质不同。 热点习题清单 一、单选题 1．如图是水和液体A被相同酒精灯加热的温度﹣时间图像，其中水的质量为0.6kg，液体A的质量为1.2kg，若酒精灯单位时间内消耗的酒精质量相等，且加热效率为35%，已知，，下列分析正确的是（     ） A．0～6min，水比液体A吸收的热量多 B．液体A的比热容为1.05×103J/（kg•℃） C．液体A的末温比水的高，液体A的吸热能力更强 D．该酒精灯每分钟消耗酒精质量为6g 2.关于汽油机和柴油机的主要区别，其中正确的是（     ） A．柴油机的顶部是火花塞，汽油机的顶部有喷油嘴 B．在做功冲程中，柴油机的点火方式叫点燃式，汽油机的点火方式叫压燃式 C．柴油机比汽油机笨重，功率较小 D．柴油机吸入汽缸的只是空气，汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物 3.2024年4月，世界首套300MW级压气储能电站——湖北应城压气储能电站示范工程并网成功，如图所示。其工作原理是：利用电网负荷低谷时的剩余电力驱动电动压缩机压缩空气，将其储存在高压密封设施内，在用电高峰释放压缩空气驱动膨胀机带动发电机发电。以下分析正确的是（     ） A．储能过程中，电能最终转化为化学能 B．储能过程中，压缩空气做功，空气内能增大 C．释能过程中，空气膨胀做功，其内能增大 D．释能过程中，化学能最终转化为电能 4.糖炒栗子是深受大众喜爱的美食，制作时需将栗子、糖和砂石放入锅中，用铲子不断翻炒，下列说法正确的是（    ） A．炉火加热铁锅时，机械能转化为内能 B．翻炒时栗子温度升高，内能转化为机械能 C．栗子炸裂时，内部气体膨胀做功，内能转化为机械能 D．翻炒过程中，栗子的内能全部来自炉火的热量传递 5.如图所示是一款斯特林发动机模型，将其放在一杯热水上方，利用热水加热，发动机的飞轮就会转动起来。下列关于该发动机模型说法正确的是（　　） A．杯中热水在蒸发过程中内能不变 B．水蒸气推动活塞向上运动是机械能转化为内能 C．飞轮转动时，热水的内能全部转化为飞轮的机械能 D．飞轮转动获得动力的过程与汽油机做功冲程的能量转化情况相同 6.《哪吒之魔童闹海》全球热映！如图所示是电影中哪吒和敖丙联手冲破天元鼎，水火之力生成蒸汽冲破天元鼎封印，下列说法正确的是（   ） A．水变成水蒸气属于汽化现象，需要放热 B．无量仙翁用三昧真火加热天元鼎是通过热传递的方式改变天元鼎的内能 C．蒸汽能冲破天元鼎是因为蒸汽含有的热量多 D．蒸汽冲破天元鼎的过程的能量转化与汽油机中压缩冲程相同 7.如图是“风能——太阳能”路灯电路示意图，下列关于能量转化的说法正确的是（　　） A．太阳能电池供电：电能→太阳能 B．风力发电机发电：电能→机械能 C．蓄电池充电：电能→化学能 D．路灯工作：电能→化学能 二、多选题 8.甲、乙两种四冲程汽油机的剖面如图所示，工作时汽油机的曲轴可视为匀速转动，当甲、乙汽油机曲轴的转速均为时，乙汽油机做功冲程中燃气对活塞的平均压力为，每个冲程活塞移动的距离为（大于甲汽油机），下列说法正确的是（     ） A．乙汽油机在一个做功冲程中燃气对活塞做功 B．做功同样多时效率高的汽油机消耗的燃料多 C．内甲汽油机完成做功冲程的次数比乙多 D．吸气冲程甲、乙汽油机活塞运动的平均速度 9.如图甲所示是国产某品牌的油电混合动力汽车，该车的动力主要来源于汽油机，并配备了第二个动力源电池，这二者结合使用实现节能环保的效果，图乙该汽车汽油机某冲程的结构图。下列说法正确的是（   ） A．汽车使用动力电池行驶时，减少了汽车尾气的排放 B．如图乙所示的是汽油机的压缩冲程 C．动力源电池的使用不能提高汽油机的效率 D．汽油机燃料燃烧时是内能转化成机械能 三、填空题 10.汽车发动机常用循环流动的水来冷却，这是因为_________，利用了_________方式减小了发动机的内能。一台四冲程汽油机工作时，将机械能转化为内能的冲程是_________冲程；若汽油机每秒钟做功10次，则飞轮的转速为__________r/min。 四、实验题 11.小德学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来研究煤油和花生油热值的大小关系，如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同，烧杯内的液体质量和初温都相同。 燃料 加热前液体温度/℃ 燃料燃尽后液体温度/℃ 煤油 20 48 花生油 20 38 (1)想达到小德的目的，应选择___________两图进行实验，为了保证实验结论可靠，小德在实验中还应控制煤油和花生油的___________相等； (2)当两灯的燃料____________（选填“燃烧相同时间”或“完全燃烧完后”），将两杯液体的温度记录在表格中：分析得出：煤油和花生油两种燃料中，热值较大的是___________。 (3)若已知液体的比热容，利用此实验方法计算出的热值将比真实值___________（选填“偏大”或“偏小”），主要原因是：______________________。 (4)如果加热前，两杯液体的温度并不同，___________（选填“能”或“不能”）得出相同结论。 12.(1)为了比较水和食用油的吸热能力，小明用两个相同的装置做了如图甲所示实验。 ①在两个相同的烧杯中应加入初温相同、______相同的水和煤油。实验中选用相同电加热器的目的是：使水和煤油在相同时间内______ ②水和煤油温度随时间变化如图乙所示，b物质是______。（选填“水”或“煤油”）。 (2)如图丙所示，为比较酒精碎纸片的热值，用两个相同规格的烧杯装相等质量的水，取质量______（选填“相等”或“不相等”）的酒精和碎纸片，分别放入两个燃烧皿中，点燃分别给烧杯加热，直到酒精和碎纸片完全燃烧完，通过比较______（选填“加热时间”或“升高的温度”）来确定酒精和碎纸片热值的大小。 13.在跨学科实践课上，某小组围绕“制作内燃机还是外燃机模型”进行了探究，最终完成了简易热机模型的设计与制作。 【项目提出】 简易热机模型的类型探究——内燃机与外燃机的比较与选择。 【项目分析】 （1）热机的原理 如图（a），将试管中的水加热一段时间后，塞子冲了出去，瓶内气体的内能转化为塞子的______能。此实验基本展示了热机的工作原理。 （2）热机的分类 外燃机：燃烧室在气缸外，如蒸汽机、燃烧燃料使水变成______，推动活塞做功。 内燃机：燃料在气缸内部燃烧，利用燃烧产生的高温高压气体推动活塞做功。其原理与图（b）中______的原理相同。 【项目实施】 （3）制作简易内燃机模型 如图（c），在塑料瓶的侧壁上打一个小孔，向瓶内喷入适量酒精，将塑料杯倒扣在瓶口，用点火器通过侧壁小孔点燃瓶内酒精，塑料杯被向上弹开，瓶内气体内能变______，此过程与四冲程内燃机______冲程的能量转化相同。 【评价交流】 若喷入酒精少，实验效果差；喷入酒精多，易引发瓶口及塑料杯燃烧，存在安全隐患。 综合安全性与可操作性的考虑，同学们最终选择了制作外燃机模型。 14.制作汽轮机。 （1）制作叶轮：在圆形软木塞四周用小刀切几个对称的小缝，将铝片插在小缝中，在叶轮中心用锥子钻一个小孔，将铁丝穿过小孔，使叶轮能在铁丝上自由转动。 （2）组装“汽轮机”：按照如图所示组装器材，注意调整叶轮的位置，使导管的管口正对着叶片。 （3）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。 （4）探究思考： ①酒精燃烧，___________能转化为水和水蒸气的内能。 ②汽轮机工作时，水蒸气对叶轮做功，将___________能转化为___________能。 ③瓶口处喷出大量“白气”是因为：___________。 五、简答题 15.通过前面的学习，我们已经发现可以通过做功将其他形式的能量转化为内能。生活中的风能、太阳能（如图所示）、电能、水能、化学能等，也可以相互转化吗？ 六、计算题 16.小华父亲开着新买的轿车在某段平直公路上进行测试，汽车以18m/s的速度匀速行驶了5min，消耗汽油0.3kg，汽车发动机的牵引力是1 000N。汽油的热值为。求： (1)消耗的汽油完全燃烧放出的热量 (2)发动机牵引力所做的功W； (3)发动机的能量转化效率η。 17.如图所示是我国深海“国之重器”———超深水大洋科考钻探船“梦想”号，它以重油为燃料，满载时排开水的质量为42600t。某次航行时，发动机以恒定功率 1.6×108 W匀速行驶了25 min，此过程中完全燃烧重油 2×104 kg。求:（g取10 N/ kg,重油的热值q取 4×107 J/kg） (1)“梦想”号满载时，受到的浮力； (2)此次航行过程中，“梦想”号发动机所做的功； (3)航行过程中发动机的效率。 18.土灶是我国古代劳动人民智慧的结晶，它通常以木柴、秸秆为燃料。目前，我市农村仍有使用土灶做饭的习惯。内部结构如图乙所示，木柴添加通道与烟囱相连，通风通道与木柴添加通道通过中间铁栅连通。某厂家根据土灶的结构设计了两款移动式土灶（如图丙和丁）。 (1)为使木柴充分燃烧，移动式土灶设计更合理的是______（选填“丙”或“丁”）； (2)下列对土灶烟囱作用的说法不合理的一项是（　　） A．有利于可燃物充分燃烧 B．有利于冷热空气形成对流 C．有利于提高可燃物的热值 D．有利于排出气体和烟尘 (3)1kg干木柴在土灶中完全燃烧，可以让铁锅里2kg的水温度升高50℃，则水吸收的热量是______J，土灶的烧水效率为______。[，] 试卷第4页（共10页） 试卷第1页（共10页） 学科网（北京）股份有限公司 $