內能的利用（解析版）-2024中考物理一輪復習講義

第十四章內能的利用

——劃重點之精細講義系列

Q里也點理嵬

知識點L熱機

1.熱機：利用內能做功的機械叫熱機。

(1)熱機的種類：分為蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣發(fā)動機等。

(2)內燃機：燃料直接在發(fā)動機氣缸內燃燒產生動力的熱機。內燃機根據其所使用的

燃料分為汽油機和柴油機兩類。

2.內燃機的工作原理:

(1)內燃機的每一個工作循環(huán)分為四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣

沖程。

劃重開

①汽油機的工作過程

多數汽油機的一個工作循環(huán)由四

個沖程組成，這四個沖程分別是吸氣沖

程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。甲吸氣沖程:進氣門打乙壓縮沖程:進氣門

開，排氣門關閉，活塞向和排氣門都關閉,活塞

四個沖程不斷循環(huán)來保證連續(xù)工作，如下運動，汽油和空氣的混向上運動，燃料混合物

圖所示。合物進入汽缸被壓縮

能量轉化:無能量轉化：機械能轉化為內能

開

向上向下

T排氣沖程:進氣門丙做功沖程:在壓縮沖

保持關閉,排氣門打開,程結束時.火花塞產生電

活塞向上運動.把廢氣火花，使燃料猛烈燃燒,

排出汽缸產生高溫高壓的氣體.

高溫高壓的氣體推動活

能量轉化:無塞向下運動，帶動曲軸轉

動,對外做功

能量轉化：內能轉化為機械能

②柴油機的工作過程

柴油機的一個工作循環(huán)有四個沖程，包括吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程

吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程

|1|

1

進氣門打a開，排氣門進氣門和1排氣門都關在壓縮沖1程結束時，進氣門關閉，排氣門

關閉。活塞由上向下閉，活塞向上運動，從噴油嘴噴出的霧狀打開，活塞向上運動，

運動，將空氣吸進汽汽缸容積變小，空氣柴油遇到高溫高壓的把廢氣排出汽缸

缸被壓縮，空氣的壓強空氣立即猛烈燃燒，

更大，溫度更高。在產生高溫高壓的燃

壓縮沖程末，汽缸內氣，推動活塞向下運

空氣的溫度已達到柴動，并通過連桿帶動

油的著火點。此過程曲軸轉動。此過程將

將機械能轉化為內能內能轉化為機械能

一個工作循環(huán)，活塞往復運動兩次，曲軸轉動兩周，完成四個沖程，對外做功一次，除做

功沖程外，其他沖程靠飛輪的慣性來完成

柴油機工作過程中的能量轉化壓縮沖程：機械能轉化為內能

做功沖程：內能轉化為機械能

(2)四個沖程中，只有做功沖程對外做功,其他三個沖程對做功沖程起輔助作用,靠

飛輪的慣性完成。

(3)做功沖程把內能轉化為機械能;壓縮沖程把機械能轉化為內能0

(4)一個工作循環(huán)中對外做功1次,活塞往復2次，曲軸轉2周，飛輪轉2圈。

3.柴油機與汽油機的對比

'熱機

汽油機柴油機

對比

不同結構一火花塞噴油嘴

點火方式點燃式壓燃式

吸氣沖程吸入汽油和空氣的混合物吸入空氣

壓縮程度小，汽缸內溫度沒有壓縮程度大，汽缸內溫度達到

壓縮沖程

達到汽油燃點柴油燃點

做功沖程火花塞產生電火花，點燃汽油噴油嘴噴入柴油，柴油燃燒

燃燒程度燃料燃燒不充分燃料燃燒比較充分

排氣沖程排出尾氣

輕巧但輸出功率小，熱效率笨重但輸出功率大，熱效率

特點與應用低，主要應用于摩托車、轎車高，主要應用于載重汽車、拖

等拉機、輪船等

【典例1】(2022?湛江模擬)如圖a為航母上簡化的蒸汽彈射裝置，能帶動艦載機在兩秒鐘

內達到起飛速度，如圖b為四沖程汽油機的工作示意圖。下列判斷不正確的是()

圖a甲乙丙丁

圖b

A.圖a中氣缸內的蒸氣體積膨脹，從而推動活塞使艦載機獲得牽引力

B.氣缸內的蒸汽推動活塞時，內能減小

C.從能量轉化角度講，蒸汽彈射裝置工作時與圖甲所示的原理相似

D.汽油機一個工作循環(huán)的正確順序是甲、乙、丙、丁

【答案】Co

【解答】解：A、圖a中氣缸內的蒸氣體積膨脹，從而推動活塞，拉動牽引繩，使艦載

機獲得牽引力，故A正確；

B、氣缸內的蒸汽推動活塞時，氣體對外做功，內能減小，故B正確；

C、蒸汽彈射裝置是內能轉化為機械能，與丙圖做功沖程相似，故C錯誤；

D、甲是吸氣沖程、乙是壓縮沖程、丙是做功沖程、丁是排氣沖程，故D正確。

故選：Co

【典例2】（2022?錦州）2022年6月5日10時44分，搭載著神舟十四號載人飛船的長征二

號F火箭成功發(fā)射?；鸺痫w過程中，以發(fā)射塔為參照物，火箭是運動（選填“運動”

或“靜止”）的；火箭噴氣發(fā)動機將燃料燃燒后燃氣的內能轉化為機械能,此能量轉化

過程與四沖程汽油機的做功沖程相同。

【答案】運動；機械；做功。

【解答】解：（1）火箭發(fā)射過程中，火箭與發(fā)射塔之間的相對位置發(fā)生變化，因此火箭

是運動的；

（2）火箭起飛過程中，將內能轉化為火箭的機械能，四沖程汽油機做功沖程將燃料燃燒

釋放的內能轉化為機械能，火箭發(fā)射過程的能量轉化與內燃機的做功沖程的原理是相同

的。

故答案為：運動；機械；做功。

里也點理嵬

Q

知識點2：熱機效率

1.熱值：1kg(或In?)某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。

(1)熱值單位：J/kg或J/m3

(2)公式：Q=qm或Q=qV(q為熱值)。

劃量營,

熱值是燃料本身的一種特性，它的大小只取決于燃料的種類，而與燃料的質量、放熱

多少等無關。不同燃料的熱值一般不同。熱值在數值上等于1kg的某種燃料完全燃燒放出的

熱量。熱值反映了燃料在燃燒過程中，將化學能轉化為內能的本領的大小。

2.熱機效率：熱機用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比叫做熱機的效

率。

(1)公式：〃=有用=有用;

Q&qm

(2)提高熱機效率的途徑：①使燃料充分燃燒；②盡量減小各種熱量損失；③機器零件

間保持良好的潤滑、減小摩擦。

劃量夏

①熱機的能量流向圖

燃料完全

燃燒釋放

出的能量E未完全

--------^燃燒損，

)失的能

燃料很難完全燃燒，釋放的熱量也沒有全部用來做有用功，損失了大部分，在各種能量

損失中，廢氣帶走的能量最多。設法利用廢氣的能量,是提高燃料利用率的重要措施。

②熱機效率和爐具效率的求解方法

求熱機的效率：發(fā)動機的牽引力做功消耗的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比

毛=詈其中W產Fs或W產Pt(F是牽引力，s是汽車行駛的距離，P是汽車發(fā)動機

Q總

功率，t是行駛時間)，Q.a=mqo

求爐具燒水的效率：水吸收的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量之比n=善，

其中Q.&=cm^At,Q*=m*q。

③提高熱機效率的途徑

使燃料充分燃燒；

利用廢氣的能量；

保證良好潤滑，減少摩擦；

改進熱機，減少各種能量的損失。

實驗探究不同燃料的熱值的大小

實驗目的比較煤油和菜籽油的熱值大小

,一水溫度計出一水溫度計

實驗裝置

皋煤油J［鬻2菜籽油

耳乙

(1)在兩個相同規(guī)格的燈壺中分別加入相同質量的煤油和菜籽油；

(2)在兩個相同規(guī)格的燒杯中加入質量相同、初溫相同的水；

實驗操作(3)點燃煤油燈和菜籽油燈；

(4)當燒杯內水的溫度升高10寸時，停止加熱，然后用天平分別稱量兩燈

的質量

實驗記錄煤油燈的質量大于菜籽油的質量

因為兩燒杯內水的質量相同，升高溫度相同，所以兩杯水吸收的熱量相同，

即兩種燃料放出的熱量相同；開始時兩燈壺的總質量相等，后來煤油燈的質量

實驗分析大，說明剩余的煤油質量多，燃燒消耗的煤油質量少；根據熱值公式q=%可

m

知，煤油的熱值大

實驗結論煤油的熱值比菜籽油大

1.轉換法：實驗中，用水吸收的熱量來表示燃料燃燒放出的熱量。控制變量法：實驗中，

燃料燃燒釋放的熱量相同，通過比較消耗燃料質量的多少來比較熱值的大小。

★2.實驗的控制的相同量：液體的種類，質量，初溫，燃料的種類，實驗裝置

★3.實驗的控制的不同量：燃料的質量

★4.實驗方法：將相等質量的然后全部耗盡，再比較液體升高的溫度

5,為了使物質受熱均勻，可用玻璃棒或攪拌器對物質進行攪拌。注意不能用溫度計代替

攪拌器。

6.測量的熱值偏小，原因：①燃料無法完全燃燒②不同物體吸收的熱量不等于熱源放

出的熱量，存在熱損失。

熱值偏小的解析：若利用QMcmat計算出水吸收的熱量，并測出煤油燈或者菜籽油

燈減少的質量(即消耗燃料的質量)，還可根據公式q=&粗略計算出煤油或菜籽油的熱

m

值(由于熱量損失，計算出的熱值偏小)。

【典例11（2022?長春）內燃機的能量流向圖如圖所示。內燃機的效率為（）

V廢氣

---------------J31%

燃料完全

燃燒100%

A.7%B.28%C.31%D.34%

【答案】Do

【解答】解：

由內燃機的能量流向圖知，用來做有用功的能量占燃料完全燃燒放出能量的34%,即內

燃機的效率為34%o

故選：D。

【典例2】（2022?鎮(zhèn)江）如圖所示，用甲、乙兩種燃料分別對質量和初溫相同的水進行加熱,

兩圖裝置均相同。燃料的質量用m表示，燃料充分燃盡時水升高的溫度用At表示（水未沸

騰）（）

A.若m相同，At越小，燃料的熱值越大B.若At相同，m越大，燃料的熱值越大

C.若其的值越大，燃料的熱值越大D.若且的值越大，燃料的熱值越大

△tm

【答案】D。

【解答】解：燃料的熱值大小不能直接測量，需要通過水吸收熱量的多少來體現燃料燃

燒放出熱量的多少，而水吸收熱量的多少跟水的質量和升高的溫度有關，因此為了比較

熱值大小可以利用Q>s=Q放，而Q吸=c；Km水At,Q放=mq,即c水m水At=mq,解得：

_C水m水At

q=-----------；

m

A、若m相同，At越小，由q=c充m本-t可知,燃料的熱值越小，故A錯誤；

m

B、若At相同，m越大，由q=c,小可知,燃料的熱值越小，故B錯誤；

m

c、若碧的值越大，即空的值越小，由q=*I生3可知，燃料的熱值越小，故

△tmm

C錯誤；

D、若空的值越大，由q=.水m水可知,燃料的熱值越大，故D正確。

mm

故選：D。

【典例3】(2022?泰安二模)如圖，是我國自主研制的實用型地效飛機，地效飛機可以低空

飛行，能停在水面或地面上，在客運、貨運、旅游救護、海洋監(jiān)測等方面具有廣闊的應用前

景。地效飛機某次執(zhí)行任務，以180knVh的速度勻速飛行了90km,消耗燃油的質量為36kg,

發(fā)動機的效率為40%,已知燃油熱值為4.5X1()7J7kg,假設燃油完全燃燒，地效飛機這次執(zhí)

行任務的過程中，下列計算正確的是()

①地效飛機飛行的時間為0.5h；

②消耗的燃油完全燃燒放出的熱量為1.62X109J；

③飛機做的有用功為6.48X108J；

④地效飛機飛行過程中受到的阻力為7200N。

A.①②B.②③④C.①③④D.①②③④

【答案】D。

【解答】解：

①由丫=且可得地效飛機飛行的時間：t=A=9°km=0.5h,故①正確；

tv180km/h

②消耗的燃油完全燃燒放出的熱量為：Q放=4111=4.5*10717kg><36kg=1.62X10%,故②

正確；

③發(fā)動機的效率為r)=4。％，由r)=—^—可得飛機做的有用功為：W=Q?q=1.62X109J

Q放

X40%=6.48X108J,故③正確;

④由w=Fs可得地效飛機飛行過程的牽引力為：FJ=6?48X1"=7200N,

s90X1031rl

因為地效飛機勻速飛行，所以飛機受到的阻力、牽引力是一對平衡力，大小相等，受到

的阻力：f=F=7200N,故④正確。

故選：D。

【典例4】（2022?泰州）在“比較酒精和碎紙片燃燒時放出的熱量”實驗中。

（1）由于燃料充分燃燒放出熱量的多少不僅與燃料種類這一個因素有關，因此實驗時必

須控制酒精和碎紙片的質量相等;實驗中還需控制被加熱的水的質量和初溫均相同,

以便于通過水升高的溫度來反映燃料完全燃燒放出的熱量。

（2）如圖是小明安裝好的實驗裝置，其中存在的錯誤是溫度計的玻璃泡沒有充分浸

入到燒杯的水中。

（3）小華糾正了小明的錯誤，又組裝了一套相同的實驗裝置，備好秒表。在兩燃燒皿中

分別加入準備好的酒精和碎紙片，讀出水的初溫后，進行如下操作：

①先點燃酒精，再點燃碎紙片。

②保證酒精和碎紙片燃燒時間相同，讀取溫度計的示數。

③待酒精和碎紙片充分燃燒結束，分別讀取溫度計的示數。

小紅認為上述操作中，操作②是錯誤的。小明根據正確操作獲得的數據，算出了燃

料的熱值，發(fā)現結果小于該燃料的實際熱值，原因是燃料不完全燃燒且燃料燃燒放出

的熱量有一部分會散失到空氣中。

【答案】（1）質量；通過水升高的溫度來反映燃料完全燃燒放出的熱量；（2）溫度計的

玻璃泡沒有充分浸入到燒杯的水中；（3）②；燃料不完全燃燒且燃料燃燒放出的熱量有

一部分會散失到空氣中。

【解答】解：（1）由Q放=mq可知，燃料充分燃燒放出熱量的多少與燃料的種類和燃料

的質量有關，因此實驗是必須控制酒精和碎紙片的質量相同；控制被加熱的水的質量和

初溫均相同，便于通過水升高的溫度來反映燃料完全燃燒放出的熱量；

（2）用溫度計測量液體的溫度時，應該讓溫度計的玻璃泡與被測液體充分接觸，不能碰

到容器的底部和側壁，由圖可知，溫度計的玻璃泡沒有充分浸入到燒杯的水中；

（3）實驗過程中要控制完全燃燒燃料的質量相同，燃燒時間相同并不能保證燃燒燃料的

質量相同，所以保證酒精和碎紙片燃燒時間相同，讀取溫度計的示數的操作是錯誤；

由于燃料不完全燃燒且燃料燃燒放出的熱量有一部分會散失到空氣中，又或被燒杯等實

驗裝置吸收的部分熱量，使Q放大于Q吸，依此計算出燃料的熱值比實際要偏小些。

故答案為：(1)質量；通過水升高的溫度來反映燃料完全燃燒放出的熱量；(2)溫度計

的玻璃泡沒有充分浸入到燒杯的水中；(3)②；燃料不完全燃燒且燃料燃燒放出的熱量

有一部分會散失到空氣中。

【典例5】(2022?常德)某臺四沖程汽油機的轉速為1200r/min,在1s內汽油機對外做了」

次功。如果汽油機在某段時間內消耗了400g汽油，則汽油完全燃燒可放出熱量為1.84X

107Jo(q汽=4.6Xl()7j/kg)

【答案】10；1.84X107?

【解答】解：汽油機飛輪Imin轉1200轉，那么飛輪1s內的轉數為20轉；汽油機飛輪

轉2轉就是一個工作循環(huán)，所以1s內的工作循環(huán)數：n=10次；汽油機一個工作循環(huán)有

4個沖程，但只有1次對外做功，所以1s內對外做功數：n=10次；

汽油完全燃燒放出的熱量：Q放=11^汽=0.4kgX4.6X107J/kg=1.84X107Jo

故答案為：10;1.84X107O

【典例6】(2022?錦州)如圖所示是我國自行設計研制的AG600全狀態(tài)新構型滅火飛機。

若該飛機以270km/h的速度勻速直線航行20min,消耗航空燃油L35t,飛機發(fā)動機的功率

為2.25X1()7W。(航空燃油的熱值為4Xl()7j/kg)求：

(1)消耗的航空燃油完全燃燒放出的熱量是多少？

(2)飛機在航行過程中的阻力是多少？

(3)發(fā)動機的效率是多少？

【解答】解：(1)已知消耗的航空燃油的質量m=1.35t=1350kg,航空燃油的熱值q=4

X107J/kg,

則這些燃油完全燃燒放出的熱量為：Qs(=qm=4X107J/kgX1350kg=5.4X1010J；

(2)已知飛機發(fā)動機的功率P=2.25X107W,飛機勻速航行的速度v=270km/h=75m/s,

由p=^=Eg=Fv可知飛機航行過程中的牽引力為:F=E=2.25X10W_=3XIO5N,

ttv75m/s

由二力平衡的條件可知飛機航行過程中的阻力為：f=F=3X105N；

(3)由P=*可知飛機發(fā)動機做的功為：W=Pt=2.25X107WX20X60s=2.7X1010J,

t

則發(fā)動機的效率為：口=-^-><]00%=2?7X10J*ioo%=50%。

Q放5.4X1010J

答：(1)消耗的航空燃油完全燃燒放出的熱量是5.4X10i°J；

(2)飛機在航行過程中的阻力3X1()5N；

(3)發(fā)動機的效率是50%。

【典例7】(2022?福清市校級二模)2022年北京冬奧會舉行期間，有600輛左右氫燃料新能

3

源公交車投放使用。氫燃料是具有清潔無污染、效率高等優(yōu)點的理想能源。[C7K=4.2X10J/

(kg?'C)q氫=1.4X1031/]^]求:

(1)質量為0.3kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量。

(2)若這些熱量全部被質量為400kg、溫度為20℃的水吸收，求水升高的溫度。

(3)如果氫燃料公交車以150kW恒定功率勻速直線行駛，其效率為50%,則燃燒0.3kg

的氫燃料可使公交車行駛多少時間？

【解答】解：(1)質量為0.3kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量：

Q放=m氫q氫=0.3kgX1.4X108J/kg=4.2X107J；

(2)由題知，水吸收的熱量：Q吸=(2放=4.2義1。7L

由、吸=。11141可得,水的升的溫度：

At=.Q吸.=_________4隹必__________=25C

c水m水4.2X103J/(kg'1C)X400kg

(3)由n=」L■可得，氫燃料公交車所做的有用功：

Q放

W=nQ放=50%X4.2X107J=2.1X107J,

由P=I_可得，氫燃料公交車行駛的時間：

t

t，1=2.1X1()7J=]40S。

P150X103W

答：(1)質量為0.3kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量為4.2Xl()7j；

(2)水升高的溫度為25℃；

(3)燃燒0.3kg的氫燃料可使公交車行駛的時間為140so

里也點理嵬

知識點3：能量的轉化與守恒

1.能量的轉移：

能量可以從一■個物體轉移到另一1個物體(如下左圖)，或者從物體的一■部分轉移到另一,

部分(如下右圖)，在轉移過程中能量的形式不變。

加熱水時，加熱金屬棒左端,右端也變熱，

內能從火焰轉移到水內能從金屬棒左端轉移到右端

2.能量的轉化：能量從一種形式轉化為其他形式，在轉化過程中能量的形式發(fā)生改變。

人從滑梯上滑下，屁股發(fā)熱,植物吸收太陽光合成有機物,

機械能轉化為內能光能轉化為化學能

①能量轉移和轉化的區(qū)別

(1)能量的轉移：能量的形式沒有改變。

比如內能從高溫物體轉移到低溫物體，能量的形式仍然是內能。

(2)能量的轉化：能量的形式發(fā)生改變。

比如電能通過燈泡后轉化為光能。能量的轉化一般在一定條件下進行，比如太陽的光能

通過綠色植物的光合作用轉化成化學能儲存在植物體內，燃料的化學能通過燃燒轉化為內能。

②能量轉化的普遍性：常見的能量形式有機械能、內能、光能、化學能、電能等，在一定條

件下，各種形式的能量之間是可以相互轉化的，如圖所示。例如；燃料

通過燃燒把化學能轉化為內能;在熱機中，內能可以轉化為機械能；通過

火力發(fā)電機，內能轉化為電能；通過電燈，電能轉化為光能；使用干電池

時，電池內的化學能轉化為電能等。

3.能量守恒定律：能量既不會消滅,也不會創(chuàng)生,它只會從一種形式轉

化為另一種形式,或者從一個物體轉移到另一個物也，而在轉化和轉移

過程中，能量的總量保持不變。

劃量￡?

(1)對能量守恒定律的理解

能量守恒定律包括能量的“轉化“和“轉移”兩個方面。能量轉化時，一種形式的能量減少

多少，其他形式的能量就會增加多少；能量轉移時，一個物體的能量減少多

少，另一個或幾個物體的能量就會增加多少。很多過程同時包含能量的轉

化和轉移，在能量的轉化和轉移過程中，總的能量保持不變。

比如小球在地面彈跳的過程，因為受到空氣和地面的摩擦阻力等

部分機械能轉化為內能，另外，與地相撞與會消耗一部分能量，所匕?、/**

起的高度逐漸降低，但總能量不變，即小球在彈跳過程中的機械能而\;\**,?'*

的內能之和始終等于小球開始落下瞬間的機械能。v;*

（2）能量守恒定律的普遍性：能量守恒定律是自然界最普遍、最重委一一一4?

本定律之一，自然界的一切能量的轉化和轉移過程，都嚴格遵循能量守恒

定律。

典例分東

@)

【典例1】（2022?上海）瀑布從高峰傾瀉而下，驅動發(fā)動機轉動發(fā)電，在此過程中能量轉化

的順序為（）

A.動能一重力勢能一電能B.重力勢能一動能一電能

C.電能一重力勢能一動能D.重力勢能一電能一動能

【答案】Bo

【解答】解：瀑布從高峰傾瀉而下，將重力勢能轉化為動能，驅動發(fā)動機轉動發(fā)電，又

將動能轉化為電能，所以能量轉化是重力勢能一動能一電能。

故選：Bo

【典例2]（2022?無錫一模）據2021年9月29日澎湃新聞，廣西南寧隆生達發(fā)電力科技有

限公司聲稱研發(fā)出一款“突破能量守恒定律”的電機組。該公司官網稱，這一技術名為“一

種電容補償式自循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)”，下列有關該裝置的分析正確的是（）

A.根據能量守恒定律，該裝置會一直轉動下去

B.如果沒有能量補充，該裝置最終會停下來

C.發(fā)電技術突破了能量守恒定律，證明能量可以不守恒

D.不靠任何能量補充，該裝置可實現1度電變?yōu)?0度電

【答案】Bo

【解答】解：AC、發(fā)電的過程中，其他形式的能量轉化為電能，在轉化過程中，會有一

部分能量轉化為內能，因此，裝置不能一直轉動下去，但總的能量是守恒的，故AC錯

誤；

B、如果沒有能量補充，轉化的電能會越來越少，裝置最終會停下來，故B正確;

D、根據能量守恒定律可知，不靠任何能量補充，1度電可變?yōu)?0度電的裝置是不能實

現的，故D錯誤。

故選：Bo

【典例3】（2022?荷澤）水從高處流向低處后，無法自發(fā)回到同樣的高度，說明能量的轉化

具有方向性，所以盡管能量是守恒的，我們仍然要節(jié)約能源。請列舉一例可再生能

源：水能。

【答案】方向性；水能。

【解答】解：水從高處流向低處的過程中，水的重力勢能轉化為動能；水從高處流向低

處后，無法自發(fā)回到同樣的高度，即無法自發(fā)地將水的動能轉化為重力勢能，所以這一

現象說明能量的轉化具有方向性；

水能、風能、太陽能等都屬于可再生能源。

故答案為：方向性；水能。

【典例4】（2022?瀘州模擬）各種形式的能量都不是孤立的，它們可以在一定條件下發(fā)生轉

化，且能量的轉化是有方向的，下面幾幅圖按能量轉化的順序，排列正確的是（）

①燃煤電廠②空調③樹林④太陽

A.①②③④B.②③④①C.④③①②D.②①③④

【答案】Co

【解答】解：

各種形式的能量都不是孤立的，它們可以在一定條件下發(fā)生轉化，且能量的轉化是有方

向的，地球上大多數能量都直接或間接來自于太陽能，植物通過光合作用，將太陽能轉

化為自身的生物質能，再經過地殼變動在地質作用下，最終形成煤炭，發(fā)電廠將煤炭的

化學能轉化為電能，家用電器再將電能轉化為其它形式的能，故四幅圖中能量的轉化順

序為：太陽一樹林一燃煤電廠一空調；即序號為④③①②，故C正確。

故選：Co

a取國統(tǒng)5

一、單選題

1.如圖是四沖程內燃機其中一個沖程的示意圖，該沖程的能量轉化情況是（）

A.化學能轉化成內能B.機械能轉化成內能

C.機械能轉化成化學能D.內能轉化成機械能

【答案】D

【詳解】如圖，進氣門、排氣門關閉，火花塞點火，是內燃機的做功沖程，其能量轉化是內

能轉化為機械能，故D符合題意，ABC不符合題意。

故選Do

2.柴油機上裝有又重又大的飛輪，其作用是（）

A.增加柴油機的輸出功率

B.增加柴油機的穩(wěn)定性

C.改變柴油機的轉速

D.增加柴油機轉動的慣性

【答案】D

【詳解】柴油機工作的時候要利用飛輪的慣性完成吸氣、壓縮和排氣三個沖程，所以柴油機

上裝有又重又大的飛輪，是為了增大慣性。故ABC不符合題意，D符合題意。

故選Do

3.關于燃料及其熱值，下列說法中正確的是（）

A.沒有燃燒的燃料，其熱值等于零

B.燃料的熱值與其質量和燃燒狀態(tài)無關

C.燃料完全燃燒時，它的熱值最大

D.燃料燃燒時溫度越高，放出的熱量越多

【答案】B

【詳解】ABC.1kg某種燃料完全燃燒放出的能量，叫做這種燃料的熱值，熱值是燃料的一種

特性，它只與燃料的種類有關，與燃料的質量、燃燒程度等均無關，故AC錯誤，B正確；

D.由gzq可知，燃料燃燒放出的熱量與熱值和質量有關，與溫度無關，故D錯誤。

故選B。

4.某品牌汽車以72km/h的速度勻速行駛時，儀表盤顯示發(fā)動機轉速是1800r/min,若做功

沖程每次做功6000J,則下列有關該汽車發(fā)動機的說法錯誤的是（）

A.每秒完成60個沖程B,每秒對外做功15次

C.發(fā)動機提供的牽引力為4500ND.發(fā)動機的輸出功率是80kW

【答案】D

【詳解】AB.發(fā)動機轉速是1800r/min,則飛輪1s轉動的圈數

飛輪轉動兩圈對外做功一次，所以該發(fā)動機一秒對外做功15次，每對外做功一次完成四個

沖程，故一秒完成的沖程個數為

15義4=60

故A、B正確，不符合題意；

C.汽車的速度

v=72km/h=20m/s

1s汽車運動的路程

s=vt=20m/sxls=20m

做功沖程每次做功6000J,發(fā)動機一秒對外做功15次，則發(fā)動機1s做功

W=15X6000J=9X104J

由生片可知，發(fā)動機提供的牽引力

4

廠W9X10J

F=—=---------=4500N

s20m

故C正確，不符合題意；

D.發(fā)動機的輸出功率

w.

P=—=Fv=4500Nx20m/s=9x104W=90kW

t

故D錯誤，符合題意。

故選D。

5.如圖甲所示是2022年2月27日11時06分“長征八號”遙二運載火箭在文昌航天發(fā)射

場點火加速升空時的情景，此次任務成功將22顆衛(wèi)星送入預定軌道。如圖乙所示是人造地

球衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運行的情景。下列說法正確的是（）

近地點

遠地點

甲乙

A.如圖甲火箭加速上升的過程中，機械能轉化為內能

B.如圖乙人造地球衛(wèi)星運行時，只有動能和勢能的轉化

C.如圖乙人造地球衛(wèi)星運行時，在近地點的動能最小

D.圖甲、圖乙中衛(wèi)星的機械能都不變

【答案】B

【詳解】A.甲火箭加速上升的過程中，火箭內的燃料燃燒時將化學能轉化為內能，內能再

轉化為火箭的機械能，使火箭機械能增大，A錯誤；

B.太空中是真空，衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運行的過程中，不受空氣阻力，機械能守恒，只

有動能和勢能的相互轉化，B正確；

0.衛(wèi)星在大氣層外沿橢圓軌道繞地球運行，由于機械能保持不變，在近地點時重力勢能最

小，動能最大，C錯誤；

D.圖甲中衛(wèi)星加速上升過程中，其質量不變，速度增大，則動能增大，同時高度增大，重

力勢能增大，衛(wèi)星的動能與重力勢能都增大，則衛(wèi)星的機械能增大，圖乙中衛(wèi)星的機械能不

變，D錯誤。

故選B。

二、多選題

6.從能量轉化的角度來看，下列說法錯誤的是（）

A.電風扇工作時主要將電能轉化為機械能

B.鉛蓄電池充電時化學能轉化為電能

C.火箭發(fā)射升空時內能轉化為機械能

D.鉆木取火時是將內能轉化為機械能

【答案】BD

【詳解】A.電風扇工作時，消耗電能，得到機械能，所以將電能轉化為機械能，故A正確，

不符合題意；

B.鉛蓄電池充電的過程，消耗電能，得到化學能，所以將電能轉化為化學能，故B錯誤，

符合題意；

C.火箭發(fā)射升空時，燃料燃燒釋放的內能轉化為機械能，故C正確，不符合題意；

D.鉆木取火時克服摩擦做功，機械能轉化為內能，故D錯誤，符合題意。

故選BDo

7.關于分子和物體內能，下列說法正確的是（）

A.杯子里的水可以任意倒出，說明水分子間沒有引力

B.汽油機的壓縮沖程中，汽缸內氣體分子熱運動加快

C.溫度為0℃的冰塊也有內能

D.溫度高的物體含有的熱量多

【答案】BC

【詳解】A.杯子里的水可以任意倒出是由于重力的作用，且分子之間存在引力，故A錯誤；

B.汽油機的壓縮沖程中，機械能轉化為內能，氣缸內氣體溫度升高，汽缸內氣體分子熱運

動加快，故B正確；

C.因為一切物體的分子都在不停地無規(guī)則運動，所以0℃的冰塊也有內能，故C正確；

D.熱量是一個過程量，不能用“含有熱量”來修飾，故D錯誤。

故選BCo

8.下列有關說法正確的是（）

A.做功沖程中柴油機氣缸里的氣體內能減小

B.物體吸收熱量后，內能增大，溫度一定升高

C.搓手時感到暖和是因為產生了熱量

D.給手機充電時是將電能轉化為化學能

【答案】AD

【詳解】A.做功沖程中柴油機氣缸里的氣體的內能轉化為機械能，所以內能減小，故A正

確；

B.物體吸收熱量后，內能增大，但溫度不一定升高，如晶體在熔化時，吸收熱量，溫度不

變，故B錯誤；

C.搓手時感到暖和，這是克服摩擦做功，機械能轉化為內能，內能增加，但并不是產生了

熱量，熱量只能說吸收或放出，故C錯誤；

D.給手機充電時是將電能轉化為化學能儲存起來，故D正確。

故選ADo

9.如圖所示為生活中常用的熱水瓶，注入一定量的熱水后，立即蓋上軟木塞，軟木塞常會

跳起來。以下說法正確的是（）

軟木塞

熱水瓶

A.這過程相當于壓縮沖程B.過程中把內能轉化為機械能

C.這過程相當于做功沖程D.過程中把機械能轉化為內能

【答案】BC

【詳解】瓶內熱水蒸發(fā)會產生大量水蒸氣，瓶塞跳起來，則瓶塞機械能增大，這是由于瓶內

氣體膨脹做功造成的，即水蒸氣的內能轉化成瓶塞的機械能；內燃機的四個沖程中，壓縮沖

程是機械能轉化為內能，做功沖程是內能轉化為機械能，內燃機在做功沖程中，氣缸內產生

的高溫氣體膨脹推動活塞做功，即內能轉化為機械能。

故選BCo

三、填空題

10.汽車發(fā)動機一般是柴油機或汽油機，它把燃料燃燒放出的能轉化為機械能。完

全燃燒0.5kg的汽油（4汽油=4.6><10七/1^）能夠獲得J能量。小明同學閱讀了汽車發(fā)

動機的說明書后，將內燃機的能量流向制成如圖所示的圖表，則該內燃機的效率為O

燃料釋放的熱量（100%）

廢氣（33%）

輸附屬設備損耗（30%）

出

有傳動部件摩擦（7%）

用

功

【答案】內2.3X10730%

【詳解】［1］汽車發(fā)動機把燃料燃燒放出的內能轉化為機械能。

［2］完全燃燒0.5kg的汽油能夠獲得的能量為

77

Q放=mq=0.5kgx4.6xl0J/kg=2.3xl0J

［3］由圖可知，該內燃機的效率為

T］=100%-33%-30%-7%=30%

11.汽油機是熱機的一種，如圖甲所示是一臺單缸四沖程汽油機工作狀態(tài)示意圖，由圖可以

看出，此沖程是沖程，能量轉化情況與（選填“乙”或“丙”）圖相同；

若該汽油機飛輪的轉速是2400r/min,則汽油機每秒鐘對外做功次。

【答案】做功乙20

【詳解】［1］［2］圖甲所示沖程中，進氣門和排氣門關閉，活塞向下運動，火花塞產生電火花，

故此沖程為汽油機的做功沖程，在此過程中，燃氣的內能轉化為活塞的機械能；圖乙中，高

溫水蒸氣將塞子沖出時，將內能轉化為機械能；圖丙中，活塞壓縮筒內氣體，機械能轉化為

內能，使氣體內能增加，溫度升高。對比三圖所示情景的能量轉化情況可知，圖甲所示沖程

的能量轉化情況與乙圖所示情景的能量轉化相同。

［3］汽油機的一個工作循環(huán)中，經歷四個沖程，飛輪轉動兩周，對外做功一次，因為該汽油

機飛輪的轉速是2400r/min=40r/s,所以飛輪每秒轉動40周,則汽油機每秒鐘對外做功20

次。

12.電火花發(fā)生器點燃塑料盒內的酒精氣體能將盒蓋噴出很遠，如圖所示，此過程中能量轉

化方式與汽油機的沖程相類似，實驗時在盒內滴入2義1048酒精，這些酒精完全

燃燒放出的熱量是J(Q^3X107J/kg)

【答案】做功6X103

【詳解】［1］電火花發(fā)生器點燃塑料盒內的酒精氣體，酒精氣體燃燒將內能轉化為盒蓋的機

械能，汽油機做功沖程燃料猛烈燃燒，將內能轉化為機械能推動活塞向下運動，所以這兩個

過程能量轉化方式相同。

［2］酒精完全燃燒放出的熱量

2a=m^=2xl0-4kgx3xl07J/kg=6xl03J

13.小明用相同的酒精燈給質量相等的甲、乙兩種物質加熱，升高相同的溫度，給乙物質加

熱的時間是甲物質的2倍，由此可知，兩種物質中比熱容較大的是；實驗完成后，

酒精燈中剩余酒精的熱值(選填“變大”“變小”或“不變”)。

【答案】乙不變

【詳解】［1］用相同的酒精燈給甲、乙兩種物質加熱，加熱時間越長，物質吸收的熱量越多。

升高相同的溫度，給乙物質加熱的時間是甲物質的2倍，則乙物質吸收的熱量比甲多，又因

為甲乙質量相同，根據公式。=級可知，乙物質的比熱容大于甲物質的比熱容。

m't

[2]熱值是燃料自身的一種特性，與質量無關，所以剩余的酒精熱值不變。

14.10g煤氣完全燃燒放出的熱量為J,若燒水時煤氣放出總熱量的50%被水吸收，

3

則能夠把1kg初溫為15℃的水加熱到℃o[c7X=4.2xlOJ/(kg-℃),煤氣的熱值

。煤氣=4.2xlO7J/kg]?

【答案】4.2X10565

【詳解】[1]10g煤氣完全燃燒放出的熱量

。放=qm=4.2X107J/kgxlOx10^3kg=4.2xl05J

[2]被水吸收的熱量

%=放=50%X4.2X105J=2.1X105J

水吸收熱量后的溫度變化

=%________2」xl05j_______50℃

一cm'~4.2xlO3J/(kg-℃)xUg一

能夠把1kg初溫為15℃的水加熱到的溫度

f="+'=15℃+50℃=65℃

15.小明用燃氣灶加熱質量為2kg的水，水溫從20°C升高到40°C時完全燃燒了0.01m3

天然氣，若天然氣的熱值為4.0x1(/j/m3,則天然氣完全燃燒放出的熱量是J,此次

燃氣灶燒水的效率為□[水的比熱容c/=4.ZXIOZ/GgOc)]

【答案】4X10542%

【詳解】[1]由題可知，燃燒天然氣的體積片0.01m3,天然氣的熱值為疔4.0x10'J/m、根

據燃燒燃燒放熱公式，天然氣完全燃燒放出的熱量

QiFVcpQ.01m3X4.0x107J/m3=4X105J

[2]由題可知，水的質量歷2kg,水溫從20℃升高到40℃，水的比熱容c產4.2X103J/(kg℃),

可知水吸收的熱量

35

%=cm(t-Zo)=4.2xlOJ/(kg?C)x2kgx(40℃-20℃)=1.68xlOJ

燃氣灶燒水的效率

〃=線xlOO%='"Xi,Jx100%=42%

Q故4xlO5J

16.一單缸四沖程汽油機，飛輪轉速為3000r/min,則1s對外做功次；若某型號汽

車行駛一段路程消耗了汽油0.5kg,這些汽油完全燃燒放出的熱量為J；在這段路程

中，已知汽車牽引力做的功為9.2xl()6j,汽油機的效率為。(汽油的熱值為4.6x107j/kg)

【答案】252.3X107J40%

【詳解】[1]1s飛輪轉的圈數為

3000r3000r“

--------=--------=50r

lmin60s

1s共做25個工作循環(huán)，對外25次功。

[2]這些汽油完全燃燒放出的熱量為

Q放==0.5kgx4.6xlO7J/kg=2.3