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2024年中考物理一轮单元复习学思讲测全攻略学案（人教版全国通用）
单元14 内能及其利用
1. 了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义。
2.从能量转化的角度认识燃料的热值。
3.知道能量守恒定律。列举日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析问题的意识。
4.从能量转化和转移的角度认识效率。
5.列举能量转化和转移具有方向性的常见实例。
通过完成填空的自主学习方式深化对考点知识的理解
考点1. 热机
1.定义：热机是把内能转化为_______能的机器。使燃料在热机气缸内燃烧而获得动力的机器叫内燃机，常见的内燃机有_______和_______。
2. 工作过程：内燃机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气_______个冲程组成。一个工作循环曲轴转两周，活塞往复运动各两次，只有做功冲程对外做功，其余的三个冲程叫辅助冲程，是靠飞轮的惯性来完成的。
3. 柴油机结构和汽油机联系与区别是：柴油机通过压缩空气直接点燃柴油。柴油机的汽缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。吸入物质也只有空气，在压缩冲程结束时，压缩空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气就立刻燃烧起来。
考点2. 热值与热机效率
1.定义：1kg某种燃料_______燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。
2.单位：J/kg，读作“焦耳每千克”。对于气体燃料，在生活中多以体积来计量，所以气体燃料热值的单位是J/m。
注意：
（1）固、液体燃料使用的热值公式为：q=Q/m
（2）对于气体燃料使用的热值公式为：q=Q/V
3.燃烧效率：燃料燃烧时有效利用的热量与燃料完全燃烧时放出的热量之比，叫做燃料的燃烧效率。多用百分数的形式表示。
4.提高燃料的利用效率：改善燃烧条件使燃料尽可能地充分燃烧；加大受热面积，使放出的热量得到充分利用；尽可能地减少各种热损失等。
5.热机效率
(1) 概念：用来做_______的那部分能量与燃料_______放出的热量之比。
(2) 提高热机效率的途径
a.减少各种热量损失；
b.减少摩擦，保持良好的润滑；
c.尽可能使燃料充分燃烧。
考点3. 能量的转化与守恒
1. 能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会产生，它只会从一种形式_______为另一种形式，或者从一个物体_______到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量不变，这就是能量守恒定律。
2. 对能量守恒定律深化认识
A.要理解能量守恒定律
（1）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）能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。
（3）“第一类永动机”永远不可能实现，因为它违背了能量守恒定律。
B.试论述能量的转化、转移和守恒问题。
（1）在一定条件下各种形式的能都可以相互转化。能量转化反映了各种现象之间的联系，如摩擦生热说明了机械运动和热现象之间存在的联系；电风扇转动说明了电现象和机械运动之间存在的联系。
（2）不同形式的能量通过做功可以相互转化，同种形式的能量之间通过热传递可以进行转移，能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。
（3）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
一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
（4）根据能量守恒定律，在分析自然现象时，如果发现某种形式的能量减少，一定能找到另一种形式的能量增加;反之，当某种形式的能量增大时，也一定可以找到另一种形式的能量减少。
热值与热效率计算问题思维方法
1.燃料完全燃烧放出热量
（1）燃料完全燃烧释放出的热量公式为：Q放=mq。
（2）气体燃料完全燃烧释放出的热量公式也可为：Q放=qV。推导过程如下：
说明：①中的公式对固体、液体、气体、均适用。②只对气体适用。两个公式的得出都是根据热值的定义式得到的。
其中，Q放表示燃料完全燃烧放出的热量，单位是J；q表示燃料的热值，单位是J/kg；m表示质量，单位是kg。V表示体积，单位是ｍ3。
2.热效率公式
（1）热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。热机的效率是热机性能的一个重要指标。汽车发动机的效率、飞机发动机的效率、轮船发动机的效率均属于热机的效率，其公式为：η=。
（2）炉具的热效率：天然气燃烧放出的热量是炉具提供的总热量，Q总=Q放，水吸收的热量是有用的热量Q有=Q吸，则η=。
（3）电热水器的效率：电热丝所产生热量为Q总，总=Q放，水需要吸收热量为Q有，有=Q吸，
则η=。
考点1. 热机
【例题1】 （2023新疆）人类最早发明的热机是（ ）
A. 蒸汽机 B. 内燃机 C. 喷气发动机 D. 火箭发动机
【例题2】（2023湖北随州）汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（ ）
A. 甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高
B. 由乙图可知该汽油机的效率是30%
C. 汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值
D. 为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的热值
【例题3】（2023齐齐哈尔）如图所示是单缸四冲程汽油机某一冲程工作示意图，该冲程是________冲程。若该汽油机1s对外做功15次，则汽油机的飞轮速度为_______。
考点2. 热值与热机效率
【例题4】（2020四川甘孜州）下列关于热值和热机效率说法，正确的是（ ）
A. 使燃料燃烧更充分，可以增大热值
B. 使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
C. 柴油机的热机效率通常为100%
D. 燃料燃烧释放的热量越大，热值越大
【例题5】（2023福建省）蒸米时，木桶中米内能的增加是通过________方式实现的，完全燃烧10kg的干木柴能释放出________J的热量。（干木柴的热值为1.2×107J/kg）
【例题6】某燃气热水器将20L的水从20℃加热到70℃，完全燃烧了0.21m3的煤气，水吸收的热量是______J，该燃气热水器烧水的效率是______。[已知水的比热容为，水的密度为，煤气的热值为]
【例题7】（2023辽宁抚顺）铁岭市对大通街路面改造的过程中，使用了如图所示的一款履带运输车运送石料。空载运输车的质量为3t，履带与地面总接触面积为1.2m2。一次运送中，运输车在2min内沿水平路面匀速直线行驶600m，行驶中受到的阻力为104N（g取10N/kg，燃料热值q取4.5×107J/kg）求：
（1）空载运输车静止时对水平路面的压强；
（2）这次运送中，运输车发动机的功率；
（3）若行驶中受到的阻力不变，发动机的效率是40%，10kg的燃料可供该车沿水平路面匀速直线行驶的距离。
考点3. 能量的转化与守恒
【例题8】（2023北京） 如图所示，人们修筑拦河坝来提高上游的水位，在坝底安装水轮机带动发电机发电。上游一定量的水，经水轮机流到下游的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 水的机械能不变
B. 水的重力势能增大，动能减小
C. 水轮机带动发电机发电，电能转化成机械能
D. 上游水位越高，能够发出的电能越多
【例题9】现在流行一款鞋，穿上它走路时，鞋会发光，站着不动就不会发光．则这款鞋发光的原理，从能量转化的角度分析正确的是（ ）
A. 机械能转化为电能，再转化为光能
B. 电能转化为机械能，再转化为光能
C. 机械能转化为光能，再转化为电能
D. 光能转化为机械能，再转化为电能
《内能及其利用》单元综合素养精准达标模拟检测试卷
（答题时间90分钟，试卷满分100分）
一、选择题（本道大题有10小题，每小题3分，共30分）
1. （2023黑龙江牡丹江）以下机械属于内燃机的是（ ）
A. 火箭喷气发动机 B. 汽油机 C. 滑轮组 D. 洗衣机
2. （2023内蒙古包头）如图，用酒精灯加热试管中的水，水加热后产生大量水蒸气将塞子顶出，同时管口出现“白雾”。下列说法正确的是（ ）
A. 水受热是通过做功方式改变内能
B. 塞子被顶出，内能转化为机械能
C. “白雾”是水汽化形成的
D. 酒精消耗过程中热值变小
3. （2023广东省）如图为四冲程汽油机工作过程中的某冲程示意图，该冲程为（ ）
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程
4. （2023辽宁本溪等）如图是喷气式飞机，它利用燃料燃烧后产生的高温、高压气体提供动力。下列有关该飞机说法正确的是（ ）
A. 发动机属于热机
B. 在升空的过程中，飞机周围的大气压逐渐变大
C. 加速升空时，飞机所受的力为平衡力
D. 飞机水平飞行时，机翼上方的气体流速大，压强大
5. （2023内蒙古赤峰）轿车行驶过程中，油箱中汽油逐渐减少，剩余汽油的热值、密度变化情况
为（ ）
A. 热值不变，密度不变 B. 热值不变，密度变小
C. 热值变小，密度不变 D. 热值变小，密度变小
6.根据能量守恒定律，下列情形可能发生的是（ ）
A．随着科学技术不断发展和提高，永动机是可以制成的
B．两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后冲上右斜面
C．电水壶里的水沸腾后断电，水的沸腾却一直持续下去
D．出枪膛的子弹射穿木板后，以更快的速度继续运动
7.能量的转化是自然界普遍的现象．下列关于能量转化的观点错误的是（ ）
水果电池 光合作用 钻木取火 电磁感应
A. 水果电池是电能转化为化学能 B. 光合作用是光能转化为化学能
C. 钻木取火是机械能转化为内能 D. 电磁感应现象是电能转化为机械能
8. （2023湖南株洲）某电动车电机工作的效率为95%，下列说法正确的是（ ）
A. 机械能转化为电能的比例为95% B. 电能转化为机械能的比例为95%
C. 内能转化为电能的比例为95% D. 电能转化为内能的比例为95%
9. 下列能量转化或转移的情景中，属于能量转移的是（ ）
A. 燃料燃烧时发热
B. 用热水袋取暖
C. 钻木取火
D. 电动机带动水泵把地下水送到地面
10. 某载重汽车自重12t，车轮与地面的总接触面积为0.5m2，汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为210kW，每行驶43s消耗柴油700g，柴油的热值为4.3×107J/kg。下列说法中（ ）
①完全燃烧700g柴油放出的热量为3.01×109J
②该柴油发动机效率为30%
③汽车的牵引力为1.05×104N
④若公路所能承受的最大压强为8×105Pa，汽车最多能装载40t的货物
A．只有①②正确 B．只有③④正确 C．只有①③正确 D．只有②③正确
二、填空题（每空1分，共19分）
1. （2023福建省）蒸米时，木桶中米内能的增加是通过________方式实现的，完全燃烧10kg的干木柴能释放出________J的热量。（干木柴的热值为1.2×107J/kg）
2. （2023湖南衡阳）今年“五一”小长假，很多人去南湖公园烧烤。烤肉时，香气四溢属于______现象，表明分子在不停的做无规则运动：炭火烤肉是通过_______的方式增大肉的内能（选填“做功”或“热传递”）；木炭在燃烧过程中将_______能转化为内能。
3. （2023云南）质量为的水温度升高10°C吸收的热量为______J。如图所示的是汽油机的_______冲程。
4. （2023陕西）在标准大气压下，使用煤气灶将2kg的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量是_______J，若不计热量损失，此过程需要完全燃烧_____kg的煤气，这是通过______的方式增加了水的内能。未使用完的煤气的热值_____（选填“变大”“变小”或“不变”）［水的比热容，煤气的热值］
5. （2023湖南衡阳）燃气热水器将质量为30kg、温度为15℃的水加热到65℃，消耗天然气，在此过程中水吸收的热量是_____J，热水器烧水时的效率是______ [；]
6. （2023江苏连云港）如图所示，两种不同的金属丝组成一个闭合回路，触头1置于热水杯中，触头2置于冷水杯中，此时回路中电流表指针就会发生偏转，这是温差电现象。此过程中______能转化为_______能。
7.（2023广西） 2023年5月30日，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭发射成功。火箭升空时，燃料燃烧释放的内能转化为____能，散失的能量越少，发动机效率越____（选填“高”或“低”）。
8.（2023山东枣庄） 为全面推进“乡村振兴”工程，加快农业农村绿色发展，我市部分农村地区已经使用上了天然气烧水煮饭。小明同学用他家的天然气灶将质量为2kg，初温为20℃的水加热到100℃，水吸收的热量是________J；消耗了0.03m3的天然气，则此天然气灶的热效率为__________。【水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值q=7.0×107J/m3】
三、分析简答题（共10分）
1.（4分）如图所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，观察
(1)会发生什么现象： __________________；
(2)解释所发生的现象：___________________。
2. （6分）飞越苍弯，筑梦星河。2022年6月5日10时44分07秒，神舟十四号载人飞船成功发射。火箭点火后，向下快速喷出气体，推动火箭加速上升。请你结合实际，分析并解答下列问题：
（1）火箭向下快速喷出气体，推动火箭加速上升，此过程包含哪些力学知识，请你说出两点。
（2）请分析发射过程中存在哪些能量转化。
四、实验题（本题有2个小题，共11分）
1. （6分）利用气球可以完成下列实验：
（1）在气球上粘上小塑料颗粒，代表宇宙中天体，气球膨胀时，任意一个塑料颗粒周围的其他的塑料颗粒都与它___________，可模拟宇宙膨胀现象。
（2）如图1所示，充满气体的气球向左喷气而向右飞出，说明___________，此过程发生的能量转化与图___________（选填“2”或“3”）中的能量转化是一致的。
2. （5分）在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出的热量”实验中
（1）由于燃料充分燃烧放出热量的多少不仅与燃料种类这一个因素有关，因此实验时必须控制酒精和碎纸片的______相等；实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同，以便于______；
（2）如图是小明安装好的实验装置，其中存在的错误是______；
（3）小华纠正了小明的错误，又组装了一套相同的实验装置，备好秒表，在两燃烧皿中分别加入准备好的酒精和碎纸片，读出水的初温后，进行如下操作：
①先点燃酒精，再点燃碎纸片；
②保证酒精和碎纸片燃烧时间相同，读取温度计的示数；
③待酒精和碎纸片充分燃烧结束，分别读取温度计的示数；
小红认为上述操作中，操作______是错误的，小明根据正确操作获得的数据，算出了燃料的热值，发现结果小于该燃料的实际热值，原因是______。
五、计算题（本题有4个小题，共30分）
1. （6分） （2022广西贵港）某学校，需要把1000kg的水从20℃加热到80℃，[q天然气=4×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg ℃）]求：
（1）这些水吸收的热量；
（2）若用天然气加热，不计热量损失，需要完全燃烧多少m3的天然气？
2. （6分）（2023天津）额定功率为1000W的电热水壶正常工作时，把质量为1kg的水从10℃加热到100℃，用时420s，已知，求：
（1）水吸收的热量；
（2）电热水壶的效率。
3. （9分）（2023甘肃兰州）一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了108km，所用时间为1h，消耗汽油10kg，汽车在行驶过程中所受阻力恒为1380N（汽油的热值）。求：
（1）汽车行驶速度；
（2）牵引力的功率；
（3）汽车发动机的效率。
4. （9分） （2023辽宁本溪等）某款环保能源汽车——氢能重卡，它满载时总质量为50t，车轮总着地面积为，采用氢燃料发动机获得动力。若某次运输过程中，汽车以300kW的输出功率，在水平公路上匀速直线行驶了20min，汽车发动机的效率为75%。（g取10N/kg，取）求：
（1）汽车满载静止在水平地面上时，对地面的压强；
（2）这次行驶过程中，汽车消耗的氢能为多少焦耳；
（3）若这次行驶过程中消耗的氢能由柴油来提供，至少需要完全燃烧柴油的质量。
蒸汽机与瓦特
古老的热机——蒸汽机的发明则给人类带来了巨大的动力 。蒸汽机在工业上得到广泛应用，他开辟了人类利用能源新时代，标志着工业革命的开始。蒸汽机带来一场革命！第一次工业革命！热蒸汽为我们提供了强大的推力，把人们从繁重的体力劳作中解放出来。
课标要求
自学考点
思维方法
考点例题讲析
单元模拟检测
中考加油站
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2024年中考物理一轮单元复习学思讲测全攻略学案（人教版全国通用）
单元14 内能及其利用
1. 了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义。
2.从能量转化的角度认识燃料的热值。
3.知道能量守恒定律。列举日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析问题的意识。
4.从能量转化和转移的角度认识效率。
5.列举能量转化和转移具有方向性的常见实例。
通过完成填空的自主学习方式深化对考点知识的理解
考点1. 热机
1.定义：热机是把内能转化为机械能的机器。使燃料在热机气缸内燃烧而获得动力的机器叫内燃机，常见的内燃机有汽油机和柴油机。
2. 工作过程：内燃机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。一个工作循环曲轴转两周，活塞往复运动各两次，只有做功冲程对外做功，其余的三个冲程叫辅助冲程，是靠飞轮的惯性来完成的。
3. 柴油机结构和汽油机联系与区别是：柴油机通过压缩空气直接点燃柴油。柴油机的汽缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。吸入物质也只有空气，在压缩冲程结束时，压缩空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气就立刻燃烧起来。
考点2. 热值与热机效率
1.定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。
2.单位：J/kg，读作“焦耳每千克”。对于气体燃料，在生活中多以体积来计量，所以气体燃料热值的单位是J/m。
注意：
（1）固、液体燃料使用的热值公式为：q=Q/m
（2）对于气体燃料使用的热值公式为：q=Q/V
3.燃烧效率：燃料燃烧时有效利用的热量与燃料完全燃烧时放出的热量之比，叫做燃料的燃烧效率。多用百分数的形式表示。
4.提高燃料的利用效率：改善燃烧条件使燃料尽可能地充分燃烧；加大受热面积，使放出的热量得到充分利用；尽可能地减少各种热损失等。
5.热机效率
(1) 概念：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比。
(2) 提高热机效率的途径
a.减少各种热量损失；
b.减少摩擦，保持良好的润滑；
c.尽可能使燃料充分燃烧。
考点3. 能量的转化与守恒
1. 能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量不变，这就是能量守恒定律。
2. 对能量守恒定律深化认识
A.要理解能量守恒定律
（1）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）能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。
（3）“第一类永动机”永远不可能实现，因为它违背了能量守恒定律。
B.试论述能量的转化、转移和守恒问题。
（1）在一定条件下各种形式的能都可以相互转化。能量转化反映了各种现象之间的联系，如摩擦生热说明了机械运动和热现象之间存在的联系；电风扇转动说明了电现象和机械运动之间存在的联系。
（2）不同形式的能量通过做功可以相互转化，同种形式的能量之间通过热传递可以进行转移，能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。
（3）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
一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
（4）根据能量守恒定律，在分析自然现象时，如果发现某种形式的能量减少，一定能找到另一种形式的能量增加;反之，当某种形式的能量增大时，也一定可以找到另一种形式的能量减少。
热值与热效率计算问题思维方法
1.燃料完全燃烧放出热量
（1）燃料完全燃烧释放出的热量公式为：Q放=mq。
（2）气体燃料完全燃烧释放出的热量公式也可为：Q放=qV。推导过程如下：
说明：①中的公式对固体、液体、气体、均适用。②只对气体适用。两个公式的得出都是根据热值的定义式得到的。
其中，Q放表示燃料完全燃烧放出的热量，单位是J；q表示燃料的热值，单位是J/kg；m表示质量，单位是kg。V表示体积，单位是ｍ3。
2.热效率公式
（1）热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。热机的效率是热机性能的一个重要指标。汽车发动机的效率、飞机发动机的效率、轮船发动机的效率均属于热机的效率，其公式为：η=。
（2）炉具的热效率：天然气燃烧放出的热量是炉具提供的总热量，Q总=Q放，水吸收的热量是有用的热量Q有=Q吸，则η=。
（3）电热水器的效率：电热丝所产生热量为Q总，总=Q放，水需要吸收热量为Q有，有=Q吸，
则η=。
考点1. 热机
【例题1】 （2023新疆）人类最早发明的热机是（ ）
A. 蒸汽机 B. 内燃机 C. 喷气发动机 D. 火箭发动机
【答案】A
【解析】热机是指各种利用内能做功的机械，17世纪人类发明了热机，最早的热机是蒸汽机；内燃机、喷气发动机、火箭发动机都是19世纪后期发明出来的，故A符合题意，BCD不符合题意。
【例题2】（2023湖北随州）汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（ ）
A. 甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高
B. 由乙图可知该汽油机的效率是30%
C. 汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值
D. 为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的热值
【答案】A
【解析】A．如图甲所示，进气孔和排气孔都关闭，活塞向上运动，压缩气体，对气体做功，气体温度升高，这是汽油机的压缩冲程，故A正确；
B．由乙图可知该汽油机的效率为
η=100%-6%-30%-36%=28%
故B错误；
CD．热值是燃料完全燃烧时的放出的热量和质量之比，燃料的热值只与燃料的种类和状态有关，与燃料是否完全燃烧无关，燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的利用率，不会降低燃料的热值；为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的利用率，不能提高燃料的热值，故CD错误。故选A。
【例题3】（2023齐齐哈尔）如图所示是单缸四冲程汽油机某一冲程工作示意图，该冲程是________冲程。若该汽油机1s对外做功15次，则汽油机的飞轮速度为_______。
【答案】 压缩 1800
【解析】图中的进气门和排气门关闭，活塞向上运动，所以是压缩冲程。
四冲程汽油机在1s内对外做功15次，则汽油机1min做功900次，由于汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以汽油机的飞轮1min内飞轮转1800次，即该汽油机工作时飞轮的转速为1800r/min。
考点2. 热值与热机效率
【例题4】（2020四川甘孜州）下列关于热值和热机效率说法，正确的是（ ）
A. 使燃料燃烧更充分，可以增大热值
B. 使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
C. 柴油机的热机效率通常为100%
D. 燃料燃烧释放的热量越大，热值越大
【答案】B
【解析】A．热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，故A错误；
B．使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故B正确；
C．任何机器的做功时都不可避免的做额外功，效率不可能达到100%，故C错误；
D．热值是燃料的特性，与放出热量的多少无关，故D错误。
【例题5】（2023福建省）蒸米时，木桶中米内能的增加是通过________方式实现的，完全燃烧10kg的干木柴能释放出________J的热量。（干木柴的热值为1.2×107J/kg）
【答案】 热传递 1.2×108
【解析】蒸米时，米吸收热量，内能增加，是通过热传递的方式增加内能的。
由Q=mq可得，完全燃烧10kg的干木柴释放的热量为
Q=mq=10kg×1.2×107J/kg=1.2×108J
【例题6】某燃气热水器将20L的水从20℃加热到70℃，完全燃烧了0.21m3的煤气，水吸收的热量是______J，该燃气热水器烧水的效率是______。[已知水的比热容为，水的密度为，煤气的热值为]
【答案】 50%
【解析】水的质量为
水吸收的热量是
煤气完全燃烧放出的热量为
该燃气热水器烧水的效率是
【例题7】（2023辽宁抚顺）铁岭市对大通街路面改造的过程中，使用了如图所示的一款履带运输车运送石料。空载运输车的质量为3t，履带与地面总接触面积为1.2m2。一次运送中，运输车在2min内沿水平路面匀速直线行驶600m，行驶中受到的阻力为104N（g取10N/kg，燃料热值q取4.5×107J/kg）求：
（1）空载运输车静止时对水平路面的压强；
（2）这次运送中，运输车发动机的功率；
（3）若行驶中受到的阻力不变，发动机的效率是40%，10kg的燃料可供该车沿水平路面匀速直线行驶的距离。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】（1）由于空载运输车静止时对水平路面的压力为
根据可得，空载运输车静止时对水平路面的压强为
（2）因为运输车是做匀速直线运动，处于平衡状态，受到的是平衡力作用，因此运输车发动机的牵引力为
根据W=Fs可得，发动机所做的功为
根据可得，运输车发动机的功率为
（3）10kg的燃料完全燃烧放出的热量为
发动机所做的功为
由于受到的阻力不变，且运输车做匀速直线运动，受到的是平衡力作用，则此时的牵引力为
根据可得，10kg的燃料可供该车沿水平路面匀速直线行驶的距离为
答：（1）空载运输车静止时对水平路面的压强是；
（2）运输车发动机的功率是；
（3）10kg的燃料可供该车沿水平路面匀速直线行驶的距离是。
考点3. 能量的转化与守恒
【例题8】（2023北京） 如图所示，人们修筑拦河坝来提高上游的水位，在坝底安装水轮机带动发电机发电。上游一定量的水，经水轮机流到下游的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 水的机械能不变
B. 水的重力势能增大，动能减小
C. 水轮机带动发电机发电，电能转化成机械能
D. 上游水位越高，能够发出的电能越多
【答案】D
【解析】AC．上游一定量的水，经水轮机流到下游的过程中，在水轮机处带动发电机发电。将水的机械能转化为电能，因此水的机械能减小，故AC错误；
B．上游一定量的水，经水轮机流到下游的过程中，水的质量不变，高度降低，重力势能减小，转化为水的动能，则水的动能增加，故B错误；
D．水电站发电时，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能够转化的动能就越多，带动水轮机发出的电能就越多，故D正确。故选D。
【例题9】现在流行一款鞋，穿上它走路时，鞋会发光，站着不动就不会发光．则这款鞋发光的原理，从能量转化的角度分析正确的是（ ）
A. 机械能转化为电能，再转化为光能
B. 电能转化为机械能，再转化为光能
C. 机械能转化为光能，再转化为电能
D. 光能转化为机械能，再转化为电能
【答案】A
【解析】穿上鞋走路时，具有机械能，鞋会发光，具有光能；根据题意可知，该鞋（发电鞋）的工作原理是电磁感应现象，先是机械能转化为电能，电能又转化为光能，故A正确，BCD错误．
《内能及其利用》单元综合素养精准达标模拟检测试卷
（答题时间90分钟，试卷满分100分）
一、选择题（本道大题有10小题，每小题3分，共30分）
1. （2023黑龙江牡丹江）以下机械属于内燃机的是（ ）
A. 火箭喷气发动机 B. 汽油机 C. 滑轮组 D. 洗衣机
【答案】B
【解析】AB．内燃机是一种热机，汽油机和柴油机都是内燃机，火箭喷气发动机是一种热机，不是内燃机，燃料不是在汽缸内燃烧的，故A不符合题意，B符合题意。
C．滑轮组是一种简单机械，不是内燃机，故C不符合题意；
D．洗衣机是一种电动机，不是内燃机，故D不符合题意。故选B。
2. （2023内蒙古包头）如图，用酒精灯加热试管中的水，水加热后产生大量水蒸气将塞子顶出，同时管口出现“白雾”。下列说法正确的是（ ）
A. 水受热是通过做功方式改变内能
B. 塞子被顶出，内能转化为机械能
C. “白雾”是水汽化形成的
D. 酒精消耗过程中热值变小
【答案】B
【解析】A．水受热，水是通过吸收试管的热量，使内能增大，是通过热传递方式改变内能，故A错误；
B．塞子被顶出，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，故B正确；
C．“白雾”是水蒸汽液化形成的水珠，故C错误；
D．热值使燃料的一种特性，酒精消耗过程中热值不变，故D错误。故选B。
3. （2023广东省）如图为四冲程汽油机工作过程中的某冲程示意图，该冲程为（ ）
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程
【答案】A
【解析】观察图可知，进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸，是吸气冲程。故选A。
4. （2023辽宁本溪等）如图是喷气式飞机，它利用燃料燃烧后产生的高温、高压气体提供动力。下列有关该飞机说法正确的是（ ）
A. 发动机属于热机
B. 在升空的过程中，飞机周围的大气压逐渐变大
C. 加速升空时，飞机所受的力为平衡力
D. 飞机水平飞行时，机翼上方的气体流速大，压强大
【答案】A
【解析】A．发动机利用燃料燃烧后产生的高温、高压气体提供动力，是利用内能做功的机械，属于热机，故A正确；
B．大气压随高度的增加而减小。在升空的过程中，飞机周围的大气压逐渐变小，故B错误；
C．加速升空时，飞机的运动速度在增大，即运动状态在发生变化，所受的力为非平衡力，故C错误；
D．飞机水平飞行时，机翼上方的气体流速大，压强小，故D错误。故选A。
5. （2023内蒙古赤峰）轿车行驶过程中，油箱中汽油逐渐减少，剩余汽油的热值、密度变化情况
为（ ）
A. 热值不变，密度不变 B. 热值不变，密度变小
C. 热值变小，密度不变 D. 热值变小，密度变小
【答案】A
【解析】热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等因素无关，所以油箱中汽油逐渐减少，热值不变。密度也是物质的一种特性，只与物质的种类、状态有关，与物质的质量、体积等因素无关，所以油箱中汽油逐渐减少，密度不变。故A符合题意，BCD不符合题意。
6.根据能量守恒定律，下列情形可能发生的是（ ）
A．随着科学技术不断发展和提高，永动机是可以制成的
B．两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后冲上右斜面
C．电水壶里的水沸腾后断电，水的沸腾却一直持续下去
D．出枪膛的子弹射穿木板后，以更快的速度继续运动
【答案】B
【解析】A.永动机违反了能量的转化与守恒，不可能实现，故A错误；
B.两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，由于具有动能，会继续冲上右斜面，故B正确；
C.在电水壶的使用过程中，消耗了电能，而水的温度升高，内能增加，断电后，水不再吸收热量，水的沸腾会停止，故C错误；
D.子弹射穿木板的情景，子弹高速运动，说明子弹具有动能，由于摩擦生热会使动能减小，它的速度减慢，故D错误。
7.能量的转化是自然界普遍的现象．下列关于能量转化的观点错误的是（ ）
水果电池 光合作用 钻木取火 电磁感应
A. 水果电池是电能转化为化学能 B. 光合作用是光能转化为化学能
C. 钻木取火是机械能转化为内能 D. 电磁感应现象是电能转化为机械能
【答案】AD
【解析】A. 水果电池是化学能转化为电能
B. 光合作用是光能转化为化学能
C. 钻木取火是机械能转化为内能
D. 电磁感应现象是机械能转化为电能
8. （2023湖南株洲）某电动车电机工作的效率为95%，下列说法正确的是（ ）
A. 机械能转化为电能的比例为95% B. 电能转化为机械能的比例为95%
C. 内能转化为电能的比例为95% D. 电能转化为内能的比例为95%
【答案】B
【解析】电动车电机是将电能转化为机械能，为电动车提供动力。因此电动车电机工作的效率为95%是电能转化为机械能的比例为95%。故B正确，ACD错误。故选B。
9. 下列能量转化或转移的情景中，属于能量转移的是（ ）
A. 燃料燃烧时发热
B. 用热水袋取暖
C. 钻木取火
D. 电动机带动水泵把地下水送到地面
【答案】B
【解析】A．燃料燃烧时，将化学能转化为内能，属于能量的转化，故A不符合题意；
B．用热水袋取暖，是热传递过程，内能从热水袋转移到其它物体向上，属于能量的转移，故B符合题意；
C．钻木取火，是克服摩擦做功，将机械能转化为内能，属于能量转化，故C不符合题意；
D．电动机带动水泵把地下水送到地面，电动机工作时将电能转化为机械能，属于能量的转化，故D不符合题意。故选B。
10. 某载重汽车自重12t，车轮与地面的总接触面积为0.5m2，汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为210kW，每行驶43s消耗柴油700g，柴油的热值为4.3×107J/kg。下列说法中（ ）
①完全燃烧700g柴油放出的热量为3.01×109J
②该柴油发动机效率为30%
③汽车的牵引力为1.05×104N
④若公路所能承受的最大压强为8×105Pa，汽车最多能装载40t的货物
A．只有①②正确 B．只有③④正确 C．只有①③正确 D．只有②③正确
【答案】D
【解析】①完全燃烧700g干木柴放出的热量：Q放＝m柴油q＝0.7kg×4.3×107J/kg＝3.01×107J，故①错误；
②柴油发动机做功：W＝Pt＝210×103W×43s＝9.03×106J，柴油发动机的效率：η＝×100%＝×100%＝30%，故②正确；
③汽车速度：v＝72km/h＝72×m/s＝20m/s，由P＝＝＝Fv得，汽车的牵引力：F＝＝＝1.05×104N，故③正确；
④由p＝得，公路所能承受的最大压力：F＝pS＝8×105Pa×0.5m2＝4×105N，汽车与货物的质量之和：m总＝＝＝＝4×104kg＝40t，汽车最多能装载货物质量：m＝m总﹣m车＝40t﹣12t＝28t，故④错误。综上，①④错误，②③正确。
二、填空题（每空1分，共19分）
1. （2023福建省）蒸米时，木桶中米内能的增加是通过________方式实现的，完全燃烧10kg的干木柴能释放出________J的热量。（干木柴的热值为1.2×107J/kg）
【答案】 热传递 1.2×108
【解析】蒸米时，米吸收热量，内能增加，是通过热传递的方式增加内能的。
由Q=mq可得，完全燃烧10kg的干木柴释放的热量为
Q=mq=10kg×1.2×107J/kg=1.2×108J
2. （2023湖南衡阳）今年“五一”小长假，很多人去南湖公园烧烤。烤肉时，香气四溢属于______现象，表明分子在不停的做无规则运动：炭火烤肉是通过_______的方式增大肉的内能（选填“做功”或“热传递”）；木炭在燃烧过程中将_______能转化为内能。
【答案】 扩散 热传递 化学
【解析】烤肉时，香气四溢，属于扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动。
炭火烤肉，肉吸收热量，内能增大，用热传递的方式增大肉的内能。
木炭在燃烧过程中，消耗化学能，产生内能，将化学能转化为内能。
3. （2023云南）质量为的水温度升高10°C吸收的热量为______J。如图所示的是汽油机的_______冲程。
【答案】 做功
【解析】由得，水吸收的热量为
由图可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，因此是做功冲程，此过程中内能转化为机械能。
4. （2023陕西）在标准大气压下，使用煤气灶将2kg的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量是_______J，若不计热量损失，此过程需要完全燃烧_____kg的煤气，这是通过______的方式增加了水的内能。未使用完的煤气的热值_____（选填“变大”“变小”或“不变”）［水的比热容，煤气的热值］
【答案】 热传递 不变
【解析】由题意知，根据得，将2kg水从20℃加热到100℃，水吸收的热量为
由题意可知，若不计热量损失，则
由可得，需要完全燃烧的煤气质量为
水变热，水吸收热量、内能增大，是通过热传递改变物体的内能。
燃料的热值是燃料自身的一种性质，与它是否完全燃烧没有关系，若煤气燃烧不充分，其热值不变。
5. （2023湖南衡阳）燃气热水器将质量为30kg、温度为15℃的水加热到65℃，消耗天然气，在此过程中水吸收的热量是_____J，热水器烧水时的效率是______ [；]
【答案】 6.3×106 87.5%
【解析】水吸收的热量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×30kg×(65℃-15℃)=6.3×106J
天然气完全燃烧释放的热量
Q放=Vq天然气=0.18m3×4×107J/m3=7.2×106J
热水器烧水时的效率
6. （2023江苏连云港）如图所示，两种不同的金属丝组成一个闭合回路，触头1置于热水杯中，触头2置于冷水杯中，此时回路中电流表指针就会发生偏转，这是温差电现象。此过程中______能转化为_______能。
【答案】 内 电
【解析】触头1置于热水杯中，触头2置于冷水杯中，两杯水中有温差，会发生热传递，即两杯水中的内能发生变化，回路中电流表指针就会发生偏转，说明有电流产生，则此过程中内能转化为电能。
7.（2023广西） 2023年5月30日，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭发射成功。火箭升空时，燃料燃烧释放的内能转化为____能，散失的能量越少，发动机效率越____（选填“高”或“低”）。
【答案】 机械 高
【解析】火箭升空时，燃料燃烧过程中，将化学能转化为燃气的内能，又将内能转化为火箭的机械能。
内燃机的效率等于用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，散失的能量越少，燃烧放出的热量越多，转化成的有用功越多，使得发动机的效率越高。
8.（2023山东枣庄） 为全面推进“乡村振兴”工程，加快农业农村绿色发展，我市部分农村地区已经使用上了天然气烧水煮饭。小明同学用他家的天然气灶将质量为2kg，初温为20℃的水加热到100℃，水吸收的热量是________J；消耗了0.03m3的天然气，则此天然气灶的热效率为__________。【水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值q=7.0×107J/m3】
【答案】 6.72×105 32%
【解析】由题意及比热容公式可得，水吸收的热量为
由题意可得，0.03m3的天然气完全燃烧所产生的热量为
Q总=qV=7×107J/m3×0.03m3=2.1×106J
则热效率为
三、分析简答题（共10分）
1.（4分）如图所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，观察
(1)会发生什么现象： __________________；
(2)解释所发生的现象：___________________。
【答案】(1) 见解析 (2)见解析
【解析】(1)由图可知，将水加热一段时间后，塞子受到水蒸气的压力而冲出去，且管口出现了白雾。
(2)酒精燃烧时将燃料的化学能转化为水和水蒸气的内能，水蒸气的内能通过做功将内能转化为塞子机械能，使得塞子冲出去，塞子冲出时内能转化为机械能，内能减小，温度降低，水蒸气遇冷液化为小水珠，管口出现了白雾。
2. （6分）飞越苍弯，筑梦星河。2022年6月5日10时44分07秒，神舟十四号载人飞船成功发射。火箭点火后，向下快速喷出气体，推动火箭加速上升。请你结合实际，分析并解答下列问题：
（1）火箭向下快速喷出气体，推动火箭加速上升，此过程包含哪些力学知识，请你说出两点。
（2）请分析发射过程中存在哪些能量转化。
【答案】（1）见解析；（2）见解析
【解析】（1）火箭向下快速喷出气体，推动火箭加速上升，可得物体间力的作用是相互的；火箭加速上升可得力可以改变物体的运动状态；有力产生时至少出现两个物体，可得力是物体对物体的作用。
（2）燃料燃烧过程中，化学能转化为内能；火箭加速上升过程中，内能转化为机械能；与空气摩擦过程中，机械能转化为内能。
四、实验题（本题有2个小题，共11分）
1. （6分）利用气球可以完成下列实验：
（1）在气球上粘上小塑料颗粒，代表宇宙中天体，气球膨胀时，任意一个塑料颗粒周围的其他的塑料颗粒都与它___________，可模拟宇宙膨胀现象。
（2）如图1所示，充满气体的气球向左喷气而向右飞出，说明___________，此过程发生的能量转化与图___________（选填“2”或“3”）中的能量转化是一致的。
【答案】 （1）远离 （2）力的作用是相互的 3
【解析】（1）为了形象的说明宇宙大爆炸，课本上将一个粘有小塑料颗粒的气球看成宇宙，小塑料颗粒代表宇宙中的天体，气球膨胀时，任意一个塑料颗粒周围的其他的塑料颗粒都与它远离，表示宇宙中的天体在相互远离，这里运用的是类比法。
（2）充满气体的气球向左喷气而向右飞出，说明力的作用是相互的。
充满气体的气球向左喷气而向右飞出，气球内的气体向外喷出，气体对外做功，内能转化为球的机械能，由图2可知，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，属于压缩冲程，压缩冲程的能量转化是机械能转化为内能；由图3可知，进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，属于做功冲程，做功冲程的能量转化是内能转化为机械能，所以充满气体的气球向左喷气而向右飞出过程发生的能量转化与图3中的能量转化是一致的。
2. （5分）在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出的热量”实验中
（1）由于燃料充分燃烧放出热量的多少不仅与燃料种类这一个因素有关，因此实验时必须控制酒精和碎纸片的______相等；实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同，以便于______；
（2）如图是小明安装好的实验装置，其中存在的错误是______；
（3）小华纠正了小明的错误，又组装了一套相同的实验装置，备好秒表，在两燃烧皿中分别加入准备好的酒精和碎纸片，读出水的初温后，进行如下操作：
①先点燃酒精，再点燃碎纸片；
②保证酒精和碎纸片燃烧时间相同，读取温度计的示数；
③待酒精和碎纸片充分燃烧结束，分别读取温度计的示数；
小红认为上述操作中，操作______是错误的，小明根据正确操作获得的数据，算出了燃料的热值，发现结果小于该燃料的实际热值，原因是______。
【答案】 （1）质量 根据温度计示数确定水吸收热量的多少 （2）温度计液泡没有浸没在水中 （3）① 燃烧过程中有热量损失
【解析】（1）燃料充分燃烧放出热量的多少还与燃料的质量有关，所以要控制质量相等。
根据，实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同，观察末态温度，末态温度高说明吸收热量多，反之，吸收热量少。
（2）使用温度计测量液体，应将温度计液泡完全浸没在液体中。
（3）应当同时点燃酒精和碎纸片，保证燃烧时间相同。
燃烧过程中有热量损失，水吸收的热量小于燃料燃烧放出的热量。
五、计算题（本题有4个小题，共30分）
1. （6分） （2022广西贵港）某学校，需要把1000kg的水从20℃加热到80℃，[q天然气=4×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg ℃）]求：
（1）这些水吸收的热量；
（2）若用天然气加热，不计热量损失，需要完全燃烧多少m3的天然气？
【答案】（1）2.52×108J；（2）6.3m3
【解析】（1）根据吸热的计算公式可得，这些水吸收的热量为
（2）由题意可知，不计热量损失，天然气完全燃烧放出的热量为
根据
可得，加热这些水所需要天热气的体积为
2. （6分）（2023天津）额定功率为1000W的电热水壶正常工作时，把质量为1kg的水从10℃加热到100℃，用时420s，已知，求：
（1）水吸收的热量；
（2）电热水壶的效率。
【答案】（1）；（2）90%
【解析】（1）质量为1kg的水从10℃加热到100℃，水吸收的热量
（2）额定功率为1000W的电热水壶正常工作420s，则电热水壶的效率
3. （9分）（2023甘肃兰州）一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了108km，所用时间为1h，消耗汽油10kg，汽车在行驶过程中所受阻力恒为1380N（汽油的热值）。求：
（1）汽车行驶速度；
（2）牵引力的功率；
（3）汽车发动机的效率。
【答案】（1）108km/h；（2）4.14×104W；（3）32.4%
【解析】（1）汽车行驶的速度
（2）汽车沿平直公路匀速行驶，牵引力和阻力是平衡力，牵引力
F=f=1380N
牵引力的功率
（3）牵引力做的功
W=Pt=4.14×104W×3600s=1.4904×108J
汽油完全燃烧放出的热量
Q=mq汽油=10kg×4.6×107J/kg=4.6×108J
汽车发动机的效率
答：（1）汽车行驶的速度是108km/h；
（2）牵引力的功率是4.14×104W；
（3）汽车发动机的效率是32.4%。
4. （9分） （2023辽宁本溪等）某款环保能源汽车——氢能重卡，它满载时总质量为50t，车轮总着地面积为，采用氢燃料发动机获得动力。若某次运输过程中，汽车以300kW的输出功率，在水平公路上匀速直线行驶了20min，汽车发动机的效率为75%。（g取10N/kg，取）求：
（1）汽车满载静止在水平地面上时，对地面的压强；
（2）这次行驶过程中，汽车消耗的氢能为多少焦耳；
（3）若这次行驶过程中消耗的氢能由柴油来提供，至少需要完全燃烧柴油的质量。
【答案】（1）；（2）；（3）12kg
【解析】（1）因为汽车静止在水平地面上，所以汽车受力平衡，汽车对地面的压力等于汽车的重力
汽车对地面的压强
（2）由得，这次行驶过程中，汽车所做的功
由得，汽车消耗氢能
（3）这次行驶过程中消耗的氢能由柴油来提供，则
由得，燃烧柴油的质量
答：（1）汽车满载静止在水平地面上时，对地面的压强为；
（2）这次行驶过程中，汽车消耗的氢能为；
（3）若这次行驶过程中消耗的氢能由燃烧柴油来提供，至少需要完全燃烧柴油的质量为12kg。
蒸汽机与瓦特
古老的热机——蒸汽机的发明则给人类带来了巨大的动力 。蒸汽机在工业上得到广泛应用，他开辟了人类利用能源新时代，标志着工业革命的开始。蒸汽机带来一场革命！第一次工业革命！热蒸汽为我们提供了强大的推力，把人们从繁重的体力劳作中解放出来。
课标要求
自学考点
思维方法
考点例题讲析
单元模拟检测
中考加油站
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