2024年中考物理專項復習：內(nèi)能的利用講義

專題14內(nèi)能的利用

考點解讀

《內(nèi)能的利用》是在前面學習《內(nèi)能》的基礎(chǔ)上，進一步討論內(nèi)能的轉(zhuǎn)化和實際應用的工

具一一熱機。通過對四沖程內(nèi)燃機工作原理的學習，使學生了解內(nèi)燃機的主要結(jié)構(gòu)；大致了解

內(nèi)燃機工作時能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移情況；了解內(nèi)燃機在現(xiàn)代生活，特別是交通方面的應用。通過

具體分析，使學生認識到在利用燃料的內(nèi)能方面，不可避免地會有一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移到其

他方面，因此要建立熱機效率的概念，并與機械效率作聯(lián)系和類比，之后自然引出能量守恒定

律。通過本章的學習，使學生了解內(nèi)燃機的發(fā)展對人類進步起到正面作用的同時，要使學生認

識到它給環(huán)境帶來的負面污染問題。

【母題1］（2023?遼寧）如圖是噴氣式飛機，它利用燃料燃燒后產(chǎn)生的高溫、高壓氣體提供動

力。下列有關(guān)該飛機說法正確的是（）

A.發(fā)動機屬于熱機

B.在升空的過程中，飛機周圍的大氣壓逐漸變大

C.加速升空時，飛機所受的力為平衡力

D.飛機水平飛行時，機翼上方的氣體流速大，壓強大

【答案】A

【分析】（1）噴氣式發(fā)動機屬于熱機的一種；

（2）大氣壓隨高度的增加而減小；

（3）物體受平衡力時，所受合力為零，將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。

（4）流體在流速大的地方壓強小。

【解答】解：A噴氣式發(fā)動機屬于熱機的一種，故A正確；

8.大氣壓隨高度的增加而減小，故3錯誤；

C.物體受平衡力時，所受合力為零，將保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，飛機加速說明其受

到的合力不為零，所受的力不是平衡力，故C錯誤。

D流體在流速大的地方?壓強小，故。錯誤。

故選：Ao

【母題2】（2023?邵陽）如圖為汽油機工作過程中某沖程的示意圖，此沖程是（）

A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程

【答案】B

【分析】由進氣門和排氣門的關(guān)閉和打開情況、活塞的上行和下行情況來判斷是哪個沖程。

【解答】解：由圖可知，汽油機的進氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運動，因此是壓縮沖程。

故選：Bo

【母題3］（2023?自貢）如圖所示，圖A、B、C、。是四沖程汽油機的工作示意圖，圖E、F

是演示實驗的示意圖。3圖是沖程，與它原理相同的是—圖所示的演示實驗。

2

【答案】壓縮；E

【分析】（1）判斷汽油機的四個沖程，先看進氣門和排氣門的關(guān)閉情況，進氣門打開的是吸氣

沖程，排氣門打開的是排氣沖程，進氣門和排氣門都關(guān)閉的是壓縮沖程或者做功沖程；活塞上

行為壓縮沖程和排氣沖程；活塞下行為吸氣沖程和做功沖程。

（2）改變物體內(nèi)能的方式有熱傳遞和做功兩種。做功改變物體內(nèi)能的實質(zhì)是能量的轉(zhuǎn)化，具

體來說是內(nèi)能和機械能的相互轉(zhuǎn)化。對物體做功，物體的內(nèi)能增加，溫度升高；物體對外做功，

物體的內(nèi)能減少，溫度降低。

【解答】解：（1）A圖中，進氣門開啟，活塞下行，氣體流入汽缸，是吸氣沖程；

3圖中，兩氣門都關(guān)閉，活塞上行，汽缸容積變小，是壓縮沖程，此沖程將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；

C圖中，兩氣門都關(guān)閉，活塞下行，汽缸容積變大，是做功沖程，此沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；

。圖中，排氣門開啟，活塞上行，氣體流出汽缸，是排氣沖程；

（2）E圖是用力將活塞壓下，活塞對空氣做功，空氣的內(nèi)能增大，溫度升高，達到了棉花的

著火點，棉花就會燃燒。是通過對物體做功來增大物體內(nèi)能的，即是將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過

程；/圖是水蒸氣膨脹對外做功，將塞子沖出，是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。

綜上所述，圖石、F是演示實驗的原理示意圖。3圖是壓縮沖程，與它原理相同的是E圖所示

的演示實驗。

故答案為：壓縮；E.

方法技巧

1.熱機：利用內(nèi)能做功的機械叫熱機。

熱機的種類：分為蒸汽機、內(nèi)燃機、汽輪機、噴氣發(fā)動機。

內(nèi)燃機：燃料直接在發(fā)動機氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機。內(nèi)燃機根據(jù)其所使用的燃料分為

汽油機和柴油機兩類。

2.內(nèi)燃機的工作原理

（1）汽油機：四沖程汽油機的結(jié)構(gòu)一汽缸、活塞、連桿、曲軸、進氣門、排氣門、火花

塞。

沖程一活塞在氣缸內(nèi)往復運動時，從汽缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。

汽油機的工作過程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。

吸氣沖程一靠慣性運動，吸進汽油與空氣的混合物；

壓縮沖程一外界對氣體做功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，氣體溫度升高；

3

做功沖程一化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，氣體溫度升高，氣體對外做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；

排氣沖程一靠慣性運動，排出廢氣。

（2）柴油機：四沖程柴油機的結(jié)構(gòu)一汽缸、活塞、連桿、曲軸、進氣門、排氣門、噴油

嘴。

柴油機的工作過程與汽油機幾乎一樣，但有三個區(qū)別：1）吸氣沖程：汽油機吸進的是汽

油和空氣的混合物，柴油機吸進的僅僅是空氣；2）壓縮沖程：汽油機壓縮的是汽油和空氣的

混合物，汽油機壓縮的僅僅是空氣；3）做功沖程：汽油機用火花塞點火，柴油機用噴油嘴噴

油。

熱機的效率

【母題4］（2023?隨州）汽車是現(xiàn)代生活中最常見的一種交通工具，如圖甲、乙分別是某汽油

機的某沖程及能量流向圖。下列有關(guān)說法正確的是（）

克服摩擦機械散熱笑懣后

耗能6%耗能30%熱里

乙

A.甲圖是壓縮沖程，活塞對氣缸內(nèi)的氣體做功，氣體的溫度升高

B.由乙圖可知該汽油機的效率是30%

C.汽車尾氣中的“汽油味”越濃燃料燃燒得越不充分，這會降低燃料的熱值

D.為節(jié)能冬天汽車都會利用尾氣中的余熱給車內(nèi)供暖，該舉措大大提高了燃料的熱值

4

【答案】A

【分析】（1）內(nèi)燃機的壓縮沖程將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；

（2）熱機效率是指有效利用的能量與燃料完全燃燒放出的熱量的比值，結(jié)合圖中數(shù)據(jù)分析；

（3）熱值是燃料的一種特性，它只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量、燃燒程度等均無關(guān)。

【解答】解：

A、根據(jù)圖甲可知，兩個氣門關(guān)閉、活塞上行，為壓縮沖程，活塞對氣缸內(nèi)的氣體做功，機械

能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，氣體的溫度升高，故A正確；

熱機效率是指有效利用的能量與燃料完全燃燒放出的熱量的比值，由圖可知，輸出有用功

所占比例為：100%-36%-30%-6%=28%,即該汽油機的效率為28%,故3錯誤；

CD,熱值是燃料本身的一種特性，只與燃料本身決定，和燃料的質(zhì)量、放出熱量的多少、燃

燒是否充分、溫度高低無關(guān)，故8錯誤。

故選：Ao

【母題5]（2023?廣西）2023年5月30日，搭載神舟十六號載人飛船的長征二號廠遙十六運

載火箭發(fā)射成功?；鸺諘r，燃料燃燒釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為能，散失的能量越少，發(fā)動

機效率越—（選填“高”或"低”）o

【分析】火箭升空時，將燃料燃燒釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；

熱機的效率是指，用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，散失的能量越

少，用來做有用功的那部分的能量就越多。

【解答】解：火箭升空時，燃料燃燒釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；

發(fā)動機的效率是指，用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，散失的能量

越少，用來做有用功的那部分的能量就越多，即效率越高。

故答案為：機械；高。

【母題6]（2023?沈陽）校車在某段平直路面上以36癡/人的速度勻速行駛10加〃，通過的路程

為km;若在此過程中消耗網(wǎng)柴油，發(fā)動機輸出有用的機械功為L72xl07j,校車發(fā)動機

的效率為%-（柴油熱值為4.3x107//依）

【答案】6；40o

【分析】（1）利用速度公式計算校車通過的路程；

w

（2）。放=收求出1依柴油完全燃燒放出的熱量，然后利用〃=乎X100%可求校車發(fā)動機的效

5

率。

【解答】解：校車的速度u=36Am//z,行駛的時間1=10加〃=工/z,

6

根據(jù)v=上可得，校車通過的路程：

t

s=vt=36km/hx—h—6km;

6

網(wǎng)柴油完全燃燒放出的熱量：

Q放=機9柴油=1kgx4.3xlO1J/kg=4.3xlO7J,

則校車發(fā)動機的效率為：

n=x100%=Sxl?Jx100%=40%。

。放4.3X107J

故答案為：6；400

方法技巧

1.內(nèi)能：物體內(nèi)部所有分子熱運動的分子動能與分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。

（1）分子動能：分子在永不停息地做著無規(guī)則的熱運動。物體內(nèi)大量分子做無規(guī)則熱運動

所具有的能量稱為分子動能。物體的溫度越高，分子運動得越快，它們的動能越大。同一個物

體（物態(tài)不變），溫度越高，內(nèi)能越大。

（2）由于分子之間具有一定的距離，也具有一定的作用力，因而分子具有勢能，稱為分

子勢能。分子間距發(fā)生變化時，物體的體積也會變，其內(nèi)能會發(fā)生變化。所以分子勢能與物體

的體積有關(guān)。

（3）物體內(nèi)能的大?。何矬w的內(nèi)能與物體的質(zhì)量、溫度、體積及物態(tài)有關(guān)。

一切物體中的分子都在做永不停息的做無規(guī)則運動，分子間都有分子力的作用，無論物體

處于何種狀態(tài)，是何形狀與體積、溫度是高是低都是如此。因此，一切物體在任何情況下都具

有內(nèi)能。

2.內(nèi)能的改變：改變物體內(nèi)能的方法有熱傳遞和做功；熱傳遞是能量的轉(zhuǎn)移，做功是能量

的轉(zhuǎn)化。這兩種方法對改變物體內(nèi)能是等效的。

（1）做功：外界對物體做功，物體的內(nèi)能會增大（例如：摩擦生熱）；物體對外做功，物體

內(nèi)能會減?。ɡ纾和ㄟ^活塞向盛有水的燒瓶里打氣，當活塞從瓶口跳起時，燒瓶中出現(xiàn)“白

霧”）。實質(zhì)：能量從一種形式的能（其它形式的能）轉(zhuǎn)化為另一種形式的能（內(nèi)能）。

6

(2)熱傳遞：只要物體之間或同一物體的不同部分間存在著溫度差，就會發(fā)生熱傳遞，直

到溫度變得相同(即沒有溫度差)為止。物體吸收熱量，內(nèi)能增加；物體放出熱量，內(nèi)能減小。

3.熱量(Q)：在熱傳遞過程中，傳遞能量的多少叫做熱量；在國際單位制中，熱量單位是

焦耳，符號是J。

4.內(nèi)能與機械能是兩種不同形式的能量，它們之間是可以相互轉(zhuǎn)化的。整個物體可以處于

靜止狀態(tài)，沒有動能；整個物體也可以處于相對高度為零的位置而沒有勢能，但它一定具有內(nèi)

能。物體可以同時具有內(nèi)能和機械能。

5.熱量、溫度和內(nèi)能：“熱量不能含、溫度不能傳、內(nèi)能不能算”。

(1)熱量是一個過程量，只有發(fā)生了熱傳遞過程，有了內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，才能討論熱量問題。

所以物體本身沒有熱量，不能說某個物體具有多少熱量，更不能比較兩個物體熱量的大小。

(2)內(nèi)能是一個狀態(tài)量，但是它具有不可測量性，所以不能說物體具有多少的內(nèi)能。

(3)在熱傳遞過程中，熱量從高溫物體傳到低溫物體，而不能說將高溫物體的溫度傳遞給

了低溫物體。

1.(2023?濱海新區(qū)模擬)如圖為四沖程汽油機工作過程中的某沖程示意圖，該沖程為()

A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程

【分析】內(nèi)燃機的一個工作循環(huán)包括吸氣、壓縮、做功和排氣四個沖程；根據(jù)氣門的關(guān)閉情況

和活塞的運行方向判斷是哪一個沖程。

【解答】解：觀察圖可知，進氣門打開，排氣門關(guān)閉?；钊缮隙讼蛳露诉\動，汽油和空氣組

成的燃料混合物從進氣門吸入氣缸，是吸氣沖程。

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故選：Ao

2.（2023?深圳模擬）下列有關(guān)圖片的說法正確的是（）

甲乙丙丁

A.甲圖——注射器中的液體很難被壓縮，說明液體分子之間存在引力

B.乙圖——新疆棉花質(zhì)地柔軟、形狀蓬松，說明其分子間間隙較大

C.丙圖——長征系列運動火箭采用的燃料為液態(tài)氫，是由于其熱值較大

D.丁圖——氫燃料電池的應用將極大改變現(xiàn)在能源缺乏的現(xiàn)狀，使能源利用效率達到100%

【答案】C

【分析】（1）分子之間存在相互作用的引力和斥力；

（2）因為分子很小，人肉眼看不到，看到的間隙不是分子之間的間隙；

（3）熱值是燃料一種特性，熱值越大的燃料，在完全燃燒相同質(zhì)量的燃料時，放出的熱量越

多，在選擇火箭燃料時首先要考慮燃料的熱值大小；

（4）在使用能源時，總存在能量損耗，能源利用效率不會達到100%。

【解答】解：

A、分子之間同時存在相互作用的引力和斥力，液體很難被壓縮，說明分子間有斥力，故A錯

誤；

3、新疆棉花質(zhì)地柔軟、形狀蓬松，是因為棉花內(nèi)有空隙，不能說明分子間有間隙，故3錯誤；

C、長征系列運動火箭采用的燃料為液態(tài)氫，原因是液態(tài)氫具有較大的熱值，故C正確；

。、氫燃料電池的應用將極大改變現(xiàn)在能源缺乏的現(xiàn)狀，但使用時總存在能量損耗，能源利用

效率不會達到100%,故D錯誤。

故選：C。

3.（2023?泉州一模）如圖是汽油機工作循環(huán)中的某沖程剖面圖，該沖程是（）

8

進排

氣氣

閥閥

關(guān)關(guān)

閉閉

械能

為機

轉(zhuǎn)化

內(nèi)能

,將

沖程

壓縮

A.

內(nèi)能

化為

能轉(zhuǎn)

機械

,將

沖程

壓縮

B.

械能

為機

轉(zhuǎn)化

內(nèi)能

,將

沖程

做功

C.

內(nèi)能

化為

能轉(zhuǎn)

機械

,將

沖程

做功

D.

】B

【答案

動）;

下運

塞向

，活

關(guān)閉

氣門

，排

打開

氣門

程（進

氣沖

是：吸

沖程

四個

機的

內(nèi)燃

析】

【分

）;

運動

向上

活塞

關(guān)閉,

排氣門

閉，

門關(guān)

（進氣

沖程

壓縮

）;

運動

向下

活塞

關(guān)閉,

排氣門

閉，

門關(guān)

（進氣

沖程

做功

）;

運動

向上

活塞

打開,

排氣門

閉，

門關(guān)

（進氣

沖程

排氣

斷。

出判

點做

的特

沖程

各個

根據(jù)

動,

向上運

，活塞

關(guān)閉

氣門

閉，排

門關(guān)

進氣

點是

作特

的工

燃機

時內(nèi)

悉，此

中獲

從圖

】解：

【解答

能。

為內(nèi)

轉(zhuǎn)化

械能

，機

沖程

壓縮

程，

縮沖

是壓

所以

：Bo

故選

筒,

作套

牛角

。以

所示

如圖

器，

點火

塞式