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专题14 内能的利用
知识点一：热机
一、热机
（1）热机：利用内能做功的机械叫热机。汽车、轮船和飞机等的发动机都是利用燃烧燃料释放的内能做功的装置，都是热机。
（2）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造不同，但它们有一个共同特点，那就是利用内能做功。
（3）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。
二、汽油机
1.工作原理
利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
2.构造
（1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。
（2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
（3）试管实验与汽油机构造比较：如图。
3.工作过程
（1）汽油机的一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。
（2）每完成一个工作循环，曲轴和飞轮均转动两周，活塞往返两次，对外做功一次。在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性带动活塞完成，周而复始，使汽油机连续转动下去。
（3）汽油机工作过程如下：
1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高
3.进气门关闭、排气门关闭。化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能 4.进气门关闭、排气门打开。靠惯性运动，排出废气
三、柴油机
1.工作原理
利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
知识点二：热机效率
一、燃料的热值
1.燃料
（1）燃料的种类
燃料是指可燃烧的物质，根据不同标准，燃料可分为不同的种类，最常见的是按其物理状态分类。
（2）燃料燃烧时能量转化
燃料在燃烧时将化学能转化为内能。
2.燃料的热值
燃料种类很多，由于其燃烧成分不同，相同质量的不同燃料完全燃烧时放出的热量不同，在物理学上用“热值”来表示燃料燃烧的放热本领。
（1）热值：某种燃料完全燃烧放出的热量，与其质量的比值叫这种燃料的热值；用“q”表示。
（2）热值单位：J/kg。
（3）热值的物理意义：一、1kg某种燃料完全燃烧放出的热量就等于该燃料的热值；二、热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。
（4）燃料燃烧放出的热量：热量：Q放 ＝qm；（Q放 是燃料放出的热量，单位是J；q是热值，单位是J/kg；m 是质量，单位是kg）
（5）对燃料热值的透析
热值是燃料的一种固有性质 热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关
对完全燃烧的理解 对于热值的概念，要注重理解三个关键词：“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是指燃料的质量，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不等于热值的数值；某种燃料是指热值与燃料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否则1kg燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就不是该热值所确定的值
热值的作用 燃料热值的高低是衡量燃料优劣的主要指标
二、热机的效率
1.燃料的有效利用：用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧利用，具体原因是多样的。例如，燃料不能完全燃烧而损失了一部分能量，装水的容器吸收了一部分能量、灶体本身也会吸收一部分能量，高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，水吸收的热量只占燃料燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是有效利用的部分。如图所示：
2.锅炉的效率
（1）锅炉是利用燃料或其他热源把水加热成热水或蒸汽的设备。锅炉包括锅和炉两部分，锅是指盛水的容器，炉是燃料燃烧的装置。
（2）提高锅炉燃料利用率的途径：一、让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等；二、减少热量损失，如加大有效受热面积等。
3.内燃机中热量燃烧的能量流向图
4.热机效率
（1）定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。
（2）计算公式：
对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：。
（3）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。
（4）常见热机效率：蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机30%-45%。
5.提高热机效率的主要途径
①改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧（将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧）；
②减少各种热量损失（I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；II. 使用较好的保温材料，减少热损失）；
③在热机设计和制造上，采用先进的技术；
④保障良好的润滑，减少机械摩擦。
知识点三：能量的转化和守恒
一、能量的转化与转移
1.能量的存在形式
2.能量的转化
在一定条件下，能量可以从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。自然界转化各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图为能量转化示意图。
3.能量的转移
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。例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分，这属于能量的转移。
二、能量守恒定律
1.能量守恒定律
（1）能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会创生，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，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。
（2）对能量守恒定律的理解：
①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。
②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。
2.永动机
（1）不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过。
（2）能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。
考点一．热机
1．（2023 辽宁）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
【解答】解：A.喷气式发动机属于热机的一种，故A正确；
B.大气压随高度的增加而减小，故B错误；
C.物体受平衡力时，所受合力为零，将保持静止状态或匀速直线运动状态，飞机加速说明其受到的合力不为零，所受的力不是平衡力，故C错误。
D.流体在流速大的地方压强小，故D错误。
故选：A。
考点二．四冲程内燃机的工作过程
2．（2023 永州）关于分子热运动和内能，下列说法正确的是（ ）
A．铁的质量越大，则铁的比热容越大
B．内燃机在压缩冲程中，内能转化为机械能
C．木工锯木块时，锯条会发烫是通过热传递改变物体的内能
D．端午节煮粽子，闻到粽香说明分子在不停地做无规则的运动
【解答】解：
A、比热容的大小与物质的种类、状态有关，与质量无关，铁的质量变大，铁的比热容大小不变，故A错误；
B、内燃机在压缩冲程中，机械能转化为内能，内燃机的做功冲程中，内能转化为机械能，故B错误；
C、木工锯木块时，锯条克服摩擦做功，锯条会发烫是通过做功改变物体的内能，故C错误；
D、粽香四溢，能闻到粽香是由于分子在不停地做无规则运动，故D正确。
故选：D。
3．（2023 思明区二模）光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图，密闭气室中N2O4在光照下会分解，使气室气压增大，推动活塞右移，无光条件下发生逆反应，控制光照即可实现活塞往复运动。活塞右移过程相当于汽油机的（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【解答】解：当太阳光照射时，反应室内发生化学反应，导致室内气压增大，这时将化学能转化为机械能，从而推动活塞移动，相当于汽油机的做功冲程。
故选：C。
4．（2023 东平县模拟）热水瓶是每个家庭必备的贮水容器。如图所示，倒出一定量热水后，立即盖上软木塞，软木塞常会满起来，这现象与内燃机的哪个冲程的能量转化相同（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【解答】解：瓶塞跳起来，机械能增大，这是由于暖瓶内气体膨胀做功造成的，水蒸气的内能转化成瓶塞的机械能；汽油机在做功冲程中，气缸内高温气体膨胀推动活塞做功，内能转化为机械能。
故选：C。
5．（2023 泗水县三模）氮气弹簧是一种以密闭高压氮气为工作介质的弹性组件，具有体积小、弹力大、工作平稳、使用寿命长等优点。它在生活和工业中具有广泛的应用，其工作结构简图如图。当活塞顶部受到压力向下运动时，下列说法正确的是（ ）
A．缸体内氮气的密度变大
B．缸体内的气体被压紧后，氮气分子不再运动
C．缸体内的气体压强减小
D．该过程中能量的转化方式与汽油机的做功冲程相同
【解答】解：A、活塞顶部受到压力向下运动时，缸体内氮气体积减小，密度变大，故A正确；
B、组成物质的分子，不停地做无规则运动，缸体内的气体被压紧后，氮气分子仍做无规则运动，故B错误；
C、气体压缩后，体积变小、压强增大，故C错误；
D、活塞向下压缩，机械能转化为氮气的内能，能量的转化方式与汽油机的压缩冲程相同，故D错误。
故选：A。
考点三．有关热机的计算
6．（2023 常州）压缩空气动力车。
（1）小明将充满气的气球捆绑在小车上，制成压缩空气动力小车，当气球向右喷气时，静止的小车向左运动起来，如图甲所示，该现象说明力的作用是 ；还说明力可以改变物体的 。
（2）为制造压缩空气动力汽车，工程师将装有压缩空气的钢瓶与空气动力发动机连接，该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，如图乙所示。发动机对外做功的是 （进气/排气）冲程，此过程中钢瓶内压缩空气的温度 。若该发动机的转速为1200r/min，则1s内发动机对外做功 次。汽车行驶一段路程后，钢瓶内压缩空气的密度 。
【解答】解：（1）当气球向右喷气时，对给周围的空气有一个向右的力，由于物体间力的作用是相互的，空气也给气球有一个向左的力，所以静止的小车向左运动起来，该现象说明力的作用是相互的，还说明力可以改变物体的运动状态；
（2）如图乙所示，进气冲程中压缩空气进入气缸，压缩空气对活塞做功，将内能转化为机械能，钢瓶内压缩空气的内能减少，温度降低；
该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，若该发动机飞轮的转速为1200r/min＝20r/s，则1s内发动机有20个工作循环，对外做功20次；
汽车行驶一段路程后，压缩空气的质量减小，体积不变，由ρ知钢瓶内压缩空气的密度减小。
故答案为：（1）相互的；运动状态；（2）进气；降低；20；减小。
考点四．燃料的热值及其计算
7．（2023 东营）下列说法正确的是（ ）
A．打扫卫生时尘土飞扬，属于扩散现象
B．天然气燃烧越充分，其热值就越大
C．炽热的铁水具有内能，冰冷的铁块也具有内能
D．楼房中的“暖气”用水作为介质，是因为水的比热容较小
【解答】解：A、打扫卫生时，尘土飞扬是固体颗粒的运动，不属于扩散现象，故A错误；
B、热值是燃料本身的特性，与燃料的种类有关，与是否充分燃烧无关，所以天然气燃烧越充分，其热值不变，故B错误；
C、一切物体在任何情况都有内能，所以炽热的铁水具有内能，冰冷的铁块也具有内能，故C正确；
D、楼房中的“暖气”用水作为介质，是因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质相比，降低相同的温度，水放出的热量较多，故D错误。
故选：C。
8．（2023 长沙）砖的制作工艺流传数千年，从晒制到烧制，从青砖到红砖，小小的砖块见证了人类迈向文明的历程，下列说法正确的是（ ）
A．晒制泥坯时，泥坯温度越高含有的热量越多
B．高温烧制时，通过热传递的方式改变砖块的内能
C．烧制红砖时，燃料燃烧越充分，其热值越大
D．在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的密度变小
【解答】解：A、热量是一个过程量，只能说吸收（或者放出）了多少热量，不能说某物体含有多少热量，故A错误；
B、高温烧制时，通过热传递的方法增加砖块的内能，故选项B正确；
C、燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的燃烧程度、质量都无关，故C错误；
D、若在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的质量变小，砖的密度不会变化，故D错误。
故选：B。
9．（2023 株洲）如图，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，橡胶塞被冲出。则（ ）
A．管内水蒸气的内能不变
B．管内水蒸气对橡胶塞做了功
C．水所含的热量增加
D．灯中剩余酒精的热值变小
【解答】解：AB、对试管加热，水吸收热量，温度升高，水吸热迅速的汽化，产生大量的水蒸气，水蒸气对橡胶塞做功，将橡胶塞推出去，水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，内能减小，故A错误，B正确；
C、热量是一个过程量，不能说物体含有多少热量，故C错误；
D、热值是燃料自身的一种特性，与质量无关，所以剩余的酒精热值不变，故D错误。
故选：B。
10．（2023 眉山）2023年5月30日9时31分，我国在酒泉卫星发射中心，利用长征二号F火箭成功发射神舟十六号载人飞船，16时26分飞船与空间站顺利对接，标志中国空间站进入了应用和发展阶段。下列说法中正确的是（ ）
A．火箭升空时机械能守恒
B．空间站由于惯性绕地球运动
C．火箭利用液态氢做燃料，是因为液态氢的密度小
D．火箭向下喷火使其升空，是由于力的作用是相互的
【解答】解：
A、火箭升空时，动能和重力势能都变大，机械能变大，所以机械能不守恒，故A错误；
B、空间站受到地球的引力作用而绕地球运动，故B错误；
C、现代火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的不同燃料时，氢可以释放出更多的热量，故C错误；
D、火箭向下喷火，由于物体间力的作用是相互的，火会给火箭一个向上的力，使其升空，故D正确。
故选：D。
11．（2023 广水市三模）2023年五一期间，淄博烧烤火出圈，“坐高铁去撸串”等话题不断在社交平台刷屏。如图所示，羊肉串架在微炭火上烤的情景。关于烤羊肉串涉及的物理现象，下列说法中错误的是（ ）
A．肉烤熟是通过热传递的方式改变其内能
B．肉温度越高，所含热量越多
C．木炭在燃烧的过程中，热值不变
D．很远就能闻到肉香味是说明分子在不停地做无规则运动
【解答】解：A、肉在火上烤，火的热量传递给肉，肉烤熟是通过热传递的方式改变其内能，故A正确；
B、热量总是从温度高的物体传递到温度低的物体，热量是过程量，不能说含有或者具有热量，故B错误；
C、热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，所以，燃料在燃烧过程中，质量减小，热值不变，故C正确；
D、一切物质的分子都在不停地做无规则的运动，温度越高，热运动越剧烈，很远就能闻到肉香味是说明分子在不停地做无规则运动，故D正确。
故选：B。
12．（2023 邗江区二模）如图所示，用同样的器材进行实验，现要求仅根据温度计示数的变化（Δt），比较不同物质的吸热本领（实验1）或者比较不同燃料的热值（实验2），则以下说法中正确的是（ ）
A．这两个实验均需要控制被加热的物质的种类一样
B．这两个实验均需要控制实验中用完全相同的燃料
C．正确完成实验1后，若Δt越小，则该物质的比热容越大
D．在实验2中，加热相同时间后，若Δt越大，则该燃料的热值一定越大
【解答】解：
A、比较不同物质的吸热本领时，需要改变物质的种类，比较不同燃料的热值时，需要加热相同种类的物体，故A错误；
B、比较不同物质的吸热本领时，需要用相同的燃料加热；比较不同燃料的热值时，需要改变燃料的种类，故B错误；
C、正确完成实验1后，在相同时间内吸收相同的热量，物质的质量相同，根据c可知，若Δt越小，则该物质的比热容越大，故C正确；
D、比较不同燃料的热值时，需要两种不同的燃料全部燃烧后，根据温度变化判定热值的大小；加热相同时间后，燃料燃烧的质量不一定相同，故D错误。
故选：C。
13．（2022 泰州）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 。
【解答】解：（1）由Q放＝mq可知，燃料充分燃烧放出热量的多少与燃料的种类和燃料的质量有关，因此实验时必须控制酒精和碎纸片的质量相同；控制被加热的水的质量和初温均相同，便于通过水升高的温度来反映燃料完全燃烧放出的热量；
（2）用温度计测量液体的温度时，应该让温度计的玻璃泡与被测液体充分接触，不能碰到容器的底部和侧壁，由图可知，温度计的玻璃泡没有充分浸入到烧杯的水中；
（3）实验过程中要控制完全燃烧燃料的质量相同，燃烧时间相同并不能保证燃烧燃料的质量相同，所以保证酒精和碎纸片燃烧时间相同，读取温度计的示数的操作是错误；
由于燃料不完全燃烧且燃料燃烧放出的热量有一部分会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸收的部分热量，使Q放大于Q吸，依此计算出燃料的热值比实际要偏小些。
故答案为：（1）质量；通过水升高的温度来反映燃料完全燃烧放出的热量；（2）温度计的玻璃泡没有充分浸入到烧杯的水中；（3）②；燃料不完全燃烧且燃料燃烧放出的热量有一部分会散失到空气中。
14．（2023 惠城区二模）小箕和小秋为了探究煤油和菜籽油的热值大小关系，组装了如图所示的装置进行实验。实验时煤油和菜籽油的 （填“质量”或“体积”）应取相同量，实验中应通过 （填“加热时间”或“温度计示数的变化”）来反映煤油和菜籽油放出热量的多少。小琳组装了如图丙所示的装置，烧杯内装的是符合实验条件的煤油，如果想要进一步探究煤油和水的吸热能力，应该与 （填“甲”或“乙”）装置的实验数据进行比较，这个实验中能反映水和煤油所吸收热量的物理量是 （填“加热时间”或“温度计示数的变化”）。
【解答】解：（1）由于燃料燃烧释放的热量与燃料的质量和热值有关，所以在设计实验时应控制燃料的质量相同，即煤油和菜籽油的质量相同；由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响，所以在实验中还应控制水的质量和初温相等；由于燃料的热值不能直接测量，所以通过水温升高的度数大小来体现燃料的热值大小，
（2）实验要进一步探究煤油和水的吸热能力，应控制吸收热量相同（燃料相同），煤油和水的质量相等，加热时间相等，比较温度计的示数变化，得出煤油和水吸热能力的大小；故选甲；源相同，通过控制加热时间，控制放出的热量。
故答案为：（1）质量；温度计示数的变化；（2）甲；加热时间。
15．（2023 隆回县一模）如图所示，规格相同的两个烧杯中分别装有甲、乙两种液体，m甲＝m乙＝2kg。用两个规格不同的加热器加热，该过程中忽略液体蒸发且加热器产生的热量全部被液体吸收，得到如图丙所示的温度与加热时间的图线。
（1）前12min甲、乙两杯液体吸收的热量情况如图丁所示，则两种液体的比热容c甲 c乙（选填“＞”“＜”、“＝”或“无法比较”）；
（2）甲液体比热容的大小为c甲＝ J/（kg ℃）；
（3）利用酒精灯装置加热甲杯中液体，假设酒精完全燃烧放出的热量有70%能被液体吸收，要使甲杯中液体温度升高60℃（忽略液体蒸发），则至少需燃烧质量为 g的酒精（已知酒精的热值为30×106J/kg）。
【解答】解：（1）由图丁可知前12min甲液体吸收的热量小于乙液体吸收的热量，由图丙知，在前12min甲液体升高的温度大于乙液体升高的温度，且甲、乙的质量相同，根据Q吸＝cmΔt知，c甲＜c乙；
（2）由图丁可知12min甲液体吸收的热量为252×103J＝2.52×105J，由图丙可知12min甲液体升高的温度为Δt＝80℃﹣20℃＝60℃，
根据Q吸＝cmΔt知甲液体比热容的大小为：
c甲2.1×103J/（kg ℃）；
（3）由（2）可知，甲杯中液体温度升高60℃吸收的热量为2.52×105J，
则酒精完全燃烧放出的热量：
Q放3.6×105J，
由Q放＝mq可得，燃烧酒精的质量：
m酒精0.012kg＝12g。
故答案为：（1）＜；（2）2.1×103；（3）12。
16．（2023 江阴市校级三模）为了比较两种燃料的热值，小明采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验，烧杯内水的初温和质量相同，实验中忽略热量的损失：
（1）实验中应控制燃料燃烧的 （时间/质量）相同，根据 （温度计的示数/加热的时间）比较燃料燃烧放出热量的多少。
（2）小明选用了燃料a和燃料b进行实验；当燃料燃尽时，小明记下了各个时刻烧杯中水温，绘制了图乙的图像，则可初步判断燃料 （a/b）的热值大。
（3）另一组的小华也用图甲的两套完全相同的装置进行实验，比较燃料c和燃料d的热值，并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水，在燃料烧完后也画出了水的温度随时间变化的图像如图丙，燃料c在6min时水就沸腾了，造成水过早沸腾的原因可能是 。分析图像可知燃料c燃烧10min放出的热量 （大于/等于/小于）燃料d燃烧15min放出的热量。
（4）你认为根据丙图像（能/不能）比较两种燃料热值的大小。
（5）小华实验前用天平测出了烧杯中水的质量及燃料c的质量并由记录的数据，利用公式Q吸＝cm（t﹣t0）计算出了水吸收的热量，他想通过这些数据计算出燃料c的热值你认为他的计算结果与真实值相比 （填“偏大”、“偏小”或“相等”）。
【解答】解：（1）实验中应控制燃料燃烧的质量相同，通过比较温度计上升的示数来比较燃料燃烧放出热量的多少；
（2）由图乙知，当燃料燃尽时，图线b的温度变化大，说明相同质量的a、b燃料完全燃烧时b放出的热量多，则b的热值大；
（3）燃料c在6min时水就沸腾了，说明水吸收的热量多，造成水过早沸腾的原因可能是燃料c的燃烧过程比较快；
由图丙可知，燃料c燃烧10min放出的热量已经使水沸腾，燃料d燃烧15min放出的热量没有使水沸腾，表明c放出的热量多；
（4）由图丙可知，两种燃料全部燃尽时，c燃料使水升高的温度更大，则c的热值大，故能比较热值的大小；
（5）由于燃料不一定完全燃烧，且给水加热时有热损失，因此根据Q吸＝cm（t﹣t0）计算出水吸收的热量要比燃料c完全燃烧放出的热量小，利用这个热量计算出燃料c的热值，要比真实值偏小。
故答案为：（1）质量；温度计的示数；（2）b；（3）燃料c的燃烧过程比较快；大于；（4）能；（5）偏小。
考点五．热机的效率
17．（2023 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
【解答】解：
A、根据图甲可知，两个气门关闭、活塞上行，为压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，机械能转化为内能，气体的温度升高，故A正确；
B、热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，由图可知，输出有用功所占比例为：100%﹣36%﹣30%﹣6%＝28%，即该汽油机的效率为28%，故B错误；
CD、热值是燃料本身的一种特性，只与燃料本身决定，和燃料的质量、放出热量的多少、燃烧是否充分、温度高低无关，故CD错误。
故选：A。
18．（2023 西宁二模）某汽油机工作时的能量损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦及其它损耗总和为10%。已知汽油热值为4.6×107J/kg。下列说法中正确的是（ ）
A．该汽油机工作的效率是25%，工作时汽油燃烧释放能量的75%转化为机械能
B．若该汽油机消耗2kg汽油，获得的机械能为2.3×107J
C．若该汽油机消耗2kg汽油，损失的能量为3.22×107J
D．经过不断改进和创新，汽油机的效率可以提高到100%
【解答】解：A、该汽油机工作的效率是1﹣30%﹣35%﹣10%＝25%，工作时汽油燃烧释放能量的25%转化为机械能，故A错误；
B、若该汽油机消耗2kg汽油，产生的热量为：Q总＝mq＝2kg×4.6×107J/kg＝9.2×107J，由η100%得，获得的机械能为：W＝Q有用＝ηQ总＝25%×9.2×107J2.3×107J＝2.3×107J，故B正确；
C、若该汽油机消耗2kg汽油，损失的能量为：Q损耗＝Q总﹣Q有用＝9.2×107J﹣2.3×107J＝6.9×107J，故C错误；
D、由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1，汽油机的效率不可以提高到100%，故D错误。
故选：B。
考点六．能量转化和转移
19．（2023 陕西）2023年5月28日，国产C919大型客机圆满完成首次商业飞行。下列有关说法正确的是（ ）
A．飞机加速升空的过程中，动能减小
B．飞机燃料在燃烧的过程中，化学能转化为内能
C．飞机减速下降的过程中，重力势能不变
D．飞机降落后能在跑道上继续滑行，是由于受到惯性的作用
【解答】解：A、飞机加速升空的过程中，速度增大，因此动能增大，故A错误；
B、飞机燃料在燃烧的过程中，燃料的化学能转化为燃气的内能，故B正确；
C、飞机减速下降的过程中高度降低，因此重力势能减小，故C错误；
D、飞机降落后能在跑道上继续滑行，是因为飞机具有惯性，惯性不是力，不能说受到惯性作用，故D错误。
故选：B。
考点七．能量守恒定律
20．（2023 成都）我们生活在能量的世界，社会的进步和发展离不开能量。对于能量、能源的认识，下列说法正确的是（ ）
A．做功过程实质是能量的转化或转移过程
B．能量转化具有方向性，所以能量不守恒
C．核燃料能量转化效率可达100%，需大力发展
D．煤、石油、天然气提供的能量源自地球本身
【解答】解：
A、做功的过程是能量转化或转移的过程，例如：摩擦生热，机械能转化为内能；风吹帆船前行，属于机械能的转移，故A正确；
B、能量的转移与转化具有方向性，所有能量在转化和转移的过程中，能量是守恒的，故B错误；
C、由于有不可避免的损耗，核燃料能量转化的效率不可能达100%，故C错误；
D、远古时期陆地和海洋的植物通过光合作用，将太阳能转化为生物质能，它们死后身体埋藏在地下和海底腐烂，多年之后形成化石能源，所以煤、石油、天然气等化石能源其根本来源是太阳能，故D错误。
故选：A。
一．选择题（共15小题）
1．（2023 城中区三模）关于四冲程汽油机，下列说法中正确的是（ ）
A．在吸气冲程，吸入气缸内的是空气
B．在压缩冲程，燃料燃烧，内能转化为化学能
C．汽油机的效率一般比柴油机的低
D．在排气冲程，进气门和排气门都打开
【解答】解：A、四冲程汽油机，在吸气冲程，吸入气缸内的是汽油和空气的混合物，故A错误；
B、从能量转化的角度看，四冲程内燃机在压缩冲程末燃料燃烧将化学能转化为内能，故B错误；
C、压缩冲程柴油机压缩程度更大，压缩冲程末温度更高，所以柴油机属于压燃式，柴油机的机械效率更高，汽油机的效率低，故C正确；
D、排气冲程，进气门关闭，排气门打开，故D错误。
故选：C。
2．（2023 临洮县模拟）下列说法正确的是（ ）
A．夏天在教室里洒水降温，主要是利用水的比热容较大
B．质量相同的两种液体吸收相同的热量时，温度升高少的比热容大
C．可以利用干冰人工降雨，主要是因为干冰能迅速熔化吸收热量
D．质量大的汽油完全燃烧后放出的热量多，说明质量大的汽油的热值大
【解答】解：A、夏天在教室里酒水降温，水蒸发会从周围吸收热量，降低周围环境温度，使人感到凉爽，不是利用水的比热容较大的特点，故A错误；
B、两种不同液体质量和吸收热量相同，由公式c 可知，温度变化小的比热容大，故B正确；
C、利用干冰人工降雨，主要是因为干冰升华吸热，使高空中的水蒸气放热液化，形成降雨，故C错误；
D、燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的质量和放出的热量无关，故D错误。
故选：B。
3．（2023 宝安区校级三模）随着5月28日东航MU9191航班由上海飞抵北京首都国际机场，国产大飞机C919的商业首飞圆满成功，正式走向全球民航市场。关于C919涉及的物理知识，说法正确的是（ ）
A．C919体积大、质量小，密度要比常规材料大
B．C919 采用航空煤油做燃料，因为它的比热容较大
C．飞机升空受到的大气压强变大
D．机翼上表面空气流速比下表面流速更快，压强更小
【解答】解：A、根据知，C919体积大、质量小，密度小，故A错误；
B、C919 采用航空煤油做燃料，是因为这种煤油的热值较大，故B错误；
C、飞机升空高度增加，受到的大气压变小，故C错误；
D、机翼上凸下平，机翼上表面空气流速比下表面流速更快，压强更小，故D正确。
故选：D。
4．（2023 如东县二模）上世纪人类制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯。它的气室示意图如图所示，其工作原理是利用海浪上下起伏将空气吸入气室，推入工作室后再压缩，然后推动涡轮机带动发电机发电。那么（ ）
A．当海水上升时，空气的内能转化为海水的机械能
B．当海水下降时，是活塞吸力将空气吸入气室
C．当海水下降时，气流推动涡轮机带动发电机发电
D．当海水上升时，类似于汽油机的压缩冲程
【解答】解：AD、海水上升时，气室体积减小，压强增大，阀门S1开启，阀门S 2关闭，压缩后将空气推入工作室，利用海水的机械能转化为空气的内能，类似于汽油机的压缩冲程，故A错误，D正确。
BC、海水下降时，气室体积增大，压强减小，在大气压的作用下，阀门S 1关闭，阀门S2开启，将空气吸入气室，类似于汽油机的吸气冲程，此时空气没有对外做功，故BC错误；
故选：D。
5．（2023 兰考县模拟）货车的发动机使用天然气作为燃料可以节约成本，已知天然气常温常压下是气态，转化成液态后装入气罐中来使用（如图甲所示），气罐中气压可以达到1.6MPa，使用时将气罐的阀门打开减压将液态的天然气变为气态后再使用，同时会发现阀门和附近的管道表面结冰（如图乙所示），下列说法错误的是（ ）
A．阀门和附近管道表面上的冰来源于空气中的水蒸气
B．气罐中的天然气用去一半后，剩余天然气的比热容、热值都不变
C．将气态的天然气变为液态的天然气时，天然气会吸热
D．阀门和附近管道表面结冰是凝华现象
【解答】解：AD、门和附近管道表面结冰是空气中的水蒸气遇冷变为固态冰的凝华现象，冰是来源于空气中的水蒸气，故AD正确；
B、气罐中的天然气用去一半后，气罐内天然气质量减少一半，比热容、热值不变，故B正确；
C、将气态的天然气变为液态的天然气是液化现象，液化放热，故C错误。
故选：C。
6．（2023 武汉模拟）2022年4月16日，神舟十三号载人飞船返回舱主降落伞打开，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场预定区域成功着陆。神舟十三号载人飞行任务取得圆满成功，也标志着我国空间站即将进入建造新阶段。如图所示是返回舱降落时的情景，下列有关说法正确的是（ ）
A．当返回舱匀速下落时，机械能逐渐减小
B．返回舱外涂裹的特殊材料在高温条件下迅速升华，放出热量，使返回舱保持低温
C．为了让返回舱减速更快一些，发动机可以向上喷气，这利用的原理是物体间力的作用是相互的
D．火箭用液态氢作燃料是因为氢的密度小、比热容大
【解答】解：A、返回舱匀速下落的过程中，它的质量不变，速度不变，故动能不变；同时质量不变，高度减小，重力势能减小，所以机械能变小，机械能不守恒，故A正确；
B、返回舱外面的材料在高温下会迅速发生熔化、蒸发和升华等变化，吸收大量的热量，使返回舱保持合适的温度，故B错误；
C、返回舱着陆反推发动机启动，向下喷气，利用了物体间力的作用是相互的；返回舱减速着陆，说明力改变了物体的运动状态，故C错误；
D、现代火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量，故D错误。
故选：A。
7．（2023 沈阳三模）如图所示，神舟十五号载人飞船于2022年11月29日晚间在酒泉卫星发射中心成功发射升空，创下了我国在超低温天气下成功发射载人飞船的新纪录。神舟十五号加速升空的过程中，下列描述正确的是（ ）
A．飞船升空时与大气摩擦产生热，这是通过热传递的方式改变了内能
B．飞船升空的过程中，飞船含有的热量逐渐增大
C．飞船升空时大量“白气”涌向四周，是一种扩散现象
D．火箭选用液态氢做燃料，是因为液态氢的热值大
【解答】解：A、飞船升空时与大气摩擦产生热，这是通过做功的方式改变了内能，故A错误；
B、热量是过程量，不能说含有热量，故B错误；
C、水蒸气温度降低会液化为小水珠，这就是我们看到的白雾，故C错误；
D、火箭选用液态氢做燃料是因为液态氢的热值大，故D正确。
故选：D。
8．（2023 资兴市二模）2022年6月5日，长征二号F遥十四运载火箭搭载神舟十四号载人飞船成功发射升空。关于运载火箭发射升空时涉及的物理知识，下列说法正确的是（ ）
A．火箭在加速上升过程中，动能增大，机械能增大
B．使用的燃料热值较小
C．大量“白气”涌向四周是扩散现象
D．燃料燃烧时将内能转化为化学能
【解答】解：A、火箭在加速上升过程中，速度在增大，高度在增大，质量不变，动能增大，重力势能增大，机械能增大，故A正确；
B、火箭发射时要选用热值大的燃料，燃料完全燃烧时，热值大的提供的内能越大，故B错误；
C、大量“白气”涌向四周不是分子运动，而是水蒸气遇冷液化形成的小水珠在做机械运动，故C错误；
D、燃料燃烧的过程是化学能转化为内能，故D错误。
故选：A。
9．（2023 海淀区校级三模）下列说法正确的是（ ）
A．擦黑板时粉笔灰四处飞扬是因为分子在不停息地运动
B．通过技术改进，热机效率可达100%
C．用酒精灯烧水时，热损失很大，酒精的热值变小
D．水壶里的水烧开时，水蒸气把壶盖顶起，内能转化为机械能
【解答】解：A、擦黑板时粉笔灰不是分子，不能说明分子在运动，故A错误；
B、使用燃料燃烧放出的能量过程中，由于摩擦阻力和尾气带走热量，不可能全部转化为机械的有用功，总有一部分能量损失，所以热机的效率总是小于100%，故B错误；
C、酒精灯烧水时，热损失很大，但酒精的热值与热损失无关，热值不变，故C错误；
D、水壶里的水烧开时，水蒸气把壶盖顶起，是内能转化为机械能，故D正确。
故选：D。
10．（2023 获嘉县二模）下列关于内能与内燃机的说法正确的是（ ）
A．玻璃杯中的水凝固成冰后，其内能变为零
B．热气腾腾的火锅含有较多的热量
C．温度越高分子无规则运动越剧烈
D．汽油机的吸气冲程吸入的是空气
【解答】解：A、物体在任何情况下，都具有内能，故A错误；
B、热量是过程量，不能说含有，故B错误；
C、分子做无规则运动的剧烈程度与温度有关，温度越高，分子的无规则运动越剧烈，故C正确；
D、汽油机吸气冲程吸入的是空气和汽油的混合物，故D错误。
故选：C。
11．（2023 青羊区校级模拟）小欢用不同装置分别加热200g的水和200g的某种物质，水从50℃加热至98℃刚好消耗了4g酒精（q酒精＝3×107J/kg），她根据实验数据绘制出水和该物质的温度随时间变化的图线。若单位时间内该物质吸收的热量与水吸收的热量相等，c水＝4.2×103J/（kg ℃），下列说法正确的是（ ）
A．10～25min该物质的内能保持恒定不变
B．该物质0～10min的比热容大于25～35min的比热容
C．该物质0～10min的比热容为1.68×103J/（kg ℃）
D．加热水的酒精灯的加热效率为36.3%
【解答】解：A．在10～25min内，加热该物质的温度不变，是晶体的熔化过程，吸热内能增加，故A错误；
B．由图可知：物质在0～10min内与25～35min内，质量相同，吸收热量相同，0～10min内温度变化大，根据Q＝cmΔt可知该物质在0～10min内的比热容小于25～35min内的比热容，故B错误；
C．水从50℃加热至98℃用时40min，水吸收的热量为Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×0.2kg×（98℃﹣50℃）＝40320J，则0～10min吸收的热量为Q'Q吸＝10080J，该物质的质量为m＝200g＝0.2kg，温度变化为Δt'＝80℃﹣50℃＝30℃，所以该物质的比热容为c1.68×103J/（kg ℃），故C正确；
D．4g酒精完全燃烧释放的热量Q放＝mq＝4×10﹣3kg×3×107J/kg＝1.2×105J，
加热水的酒精灯的加热效率为η33.6%，故D错误。
故选：C。
12．（2023 新泰市三模）利用一燃气热水器对质量为10kg、初温为20℃的水进行加热，完全燃烧了0.105m3的煤气。已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），煤气的热值为4×107J/m3，该热水器烧水的效率是50%，关于上述过程，下列说法正确的是（ ）
①煤气完全燃烧放出的热量是4.2×106J
②水吸收的热量是4.2×106J
③水温升高了50℃
④加热过程中水的内能保持不变
A．只有①④ B．只有②④ C．只有①③ D．只有②③
【解答】解：①煤气完全燃烧放出的热量：
Q放＝Vq＝0.105m3×4×107J/m3＝4.2×106J，故①正确；
②由η得水吸收的热量：
Q吸＝ηQ放＝50%×4.2×106J＝2.1×106J，故②错误；
③由Q吸＝cmΔt可得水升高的温度：
Δt50℃，故③正确；
④在加热过程中，水的温度升高、内能增大，故④错误。
故选：C。
13．（2023 扎兰屯市三模）1月9日，长征七号A运载火箭在文昌航天发射场点火发射（如图所示），将实践二十三号卫星送入预定轨道，中国航天实现2023年“开门红”。下列有关说法正确的是（ ）
A．火箭发射时出现的大量“白气”是汽化现象
B．火箭使用液氢做燃料，是因为液氢的热值大
C．加速升空时，以火箭为参照物，卫星是运动的
D．卫星在大气层外沿椭圆轨道绕地球运行是匀速运动
【解答】解：A、火箭发射时出现的大量“白气”是由高温的水蒸气遇冷液化形成的小水珠，故A错误；
B、火箭使用液氢做燃料，是因为液氢的热值大，完全燃烧相同质量的液氢和其它燃料，液氢能放出更多的热量，故B正确；
C、加速升空时，以火箭为参照物，卫星的位置没有发生变化，所以卫星相对于火箭是静止的，故C错误；
D、卫星从近地点经远地点再回到近地点的过程中，卫星的质量不变，卫星的速度先变小后变大，卫星的动能先减小后增大，不是匀速运动，故D错误。
故选：B。
14．（2023 花山区二模）下列说法正确的是（ ）
A．一个物体受到力的作用，其运动状态一定发生改变
B．燃料的热值与其质量以及是否充分燃烧有关
C．物质的比热容与物质状态有关
D．物体的运动速度越大其惯性就越大
【解答】解：A、一个物体受到力的作用，它的运动状态不一定发生改变，例如物体受平衡力的作用时物体的运动状态不改变，故A错误；
B、热值是燃料的一种特性，热值大小仅与燃料的种类有关，而与燃料的质量、燃料的燃烧程度无关，故B错误；
C、比热容是物质本身的一种特性，其大小与物质种类、所处有关，例如：水的比热容与冰的比热容不同，故C正确；
D、惯性大小取决于物体的质量大小，与其运动的速度无关，故D错误；
故选：C。
15．（2023 岱岳区一模）无人驾驶汽车是一种智能汽车，也可称之为轮式移动机器人，主要依靠车内以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。如图所示为某款无人驾驶汽车，该车以72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了10min，消耗汽油1.5kg。假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为30%，已知汽油的热值为4.6×107J/kg，g取10N/kg。下列说法中（ ）
①该汽车在这段平直的公路上匀速行驶的路程为12km
②汽油完全燃烧放出的热量为6.9×108J
③该汽车匀速行驶过程中，所受的阻力为1725N
④该汽车匀速行驶过程中，汽车发动机的功率为3.45×103W
A．①③正确 B．①③④正确 C．①②③正确 D．②④正确
【解答】解：①根据v知，该汽车在这段平直的公路上匀速行驶的路程：
s＝vt＝72km/hh＝12km，故①正确；
②消耗的汽油完全燃烧放出的热量为：Q放＝qm＝4.6×107J/kg×1.5kg＝6.9×107J，故②错误；
③④该汽车发动机做的有用功为：W＝Q放η＝6.9×107J×30%＝2.07×107J；
汽车行驶的速度v＝72km/h＝20m/s，行驶的时间为：t＝10min＝600s，
该汽车的输出功率为：P3.45×104W；
汽车匀速行驶，F＝f，故由PFv可知：f1725N。
故③正确，④错误。
故选：A。
二．实验探究题（共2小题）
16．（2023 茂南区校级一模）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相等，烧杯内的液体质量和初温也相同。
（1）比较不同燃料的热值时，应选择 两图（选择甲、乙、丙）进行实验。
（2）比较不同物质吸热升温快慢的特点，应选择 两图进行实验。
（3）在探究物质吸热能力时，得到了下表的实验数据，请根据实验数据，在图丁所示的坐标图上，大概作出两组实验数据的“温度﹣时间”图象。
物质 初始温度/℃ 加热时间/min 最后温度/℃
水 20 6 45
食用油 20 6 70
（4）由实验数据分析可知， （填“水”或“食用油”）的吸热能力强。
（5）已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），根据实验数据可知，食用油的比热容为 。
（6）如果该实验换另外的质量和初始温度均相同的a、b两种液体来做实验，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图戊所示，则可以看出， 液体的温度升高得较快， 液体适合做冷却剂（填“a或b”）。
【解答】解：（1）比较不同燃料的热值，应控制被加热液体的种类相同而燃料不同；故应选择甲、乙两图进行实验。
（2）比较不同物质的比热容，应使用相同的热源，控制不同液体相同时间内吸热相同，通过温度的变化来判断不同液体的吸热能力，应选择甲、丙两图进行实验，根据转换法，实验通过加热时间的长短反映物体吸热的多少；
（4）由实验数据分析可知，加热相同时间，水升温慢，根据比较吸热能力的第2种方法，水的吸热能力强；
（5）由表格数据知Δt水＝45℃﹣20℃＝25℃，Δt食用油＝70℃﹣20℃＝50℃，
根据c可知，在质量和吸热相同的条件下，比热容与升高的温度与反比，由实验数据可知，水的比热容约为食用油的2倍，
所以c食用油c水4.2×103/（kg ℃）＝2.1×103/（kg ℃）；
由图可知，加热相同时间时，a升高的温度更多，即a液体的温度升高较快；
由图可知升高相同温度，b的加热时间长，即b吸收的热量更多，因此b的比热容较大，b液体更适合做冷却剂。
17．（2023 金湖县三模）用水做以下实验：
（1）甲图，根据 反映金属盒所处位置的液体压强大小。
（2）乙图，液面与标记线相平，反复翻转后，发现液面 标记线，说明分子之间存在空隙。
（3）丙图，用相同热源加热等质量的水和沙子，使它们升高相同的温度，发现水的 ，说明水吸收了更多的热量。
（4）丁图，完全燃烧等质量的酒精和碎纸片后，两杯等质量的水 不同，说明燃料放出热量不同。
（5）戊图表示观察水的沸腾实验：
①应先固定 （选填“烧杯”或“温度计”）的位置。
②下表为记录实验数据的表格，表中a处应填的内容是 。
a
温度/℃ 90 92 94 96 98 98 98 …
③根据戊图和表格可知，水的沸点是 ℃。
④为了探究水的沸腾条件，应在水 停止对其加热，进行观察。
【解答】解：（1）金属盒处液体的压强，通过压强计管中空气传递到U形管中的液体，使两边形成液面差，通过U形管中液面高度差来间接地显示金属盒所处位置的液体压强大小。
（2）由于分子间有空隙，两种液体混合后，总体积要减小，所以，液面在标记线以下。
（3）因为水的比热容比沙子大，在质量和升高温度相同的时候，水需要吸收更多的热量，所以用相同的热源加热，需要对水加热更长时间。
（4）相等质量的酒精和纸片，完全燃烧后放出的热量不同，质量相同的水吸收了不同的热量，升高的温度不同。
（5）在本实验中，要使用酒精灯的外焰加热，因此要先固定烧杯的位置，之后再根据烧杯的位置放置温度计。
随着加热时间的增长，水温在发生变化，我们要记录不同时刻水的温度。因此，a处应该填的内容为：时间/min。
水在持续吸热过程中，有一段时间温度保持在98℃，说明此时水正在沸腾，沸点为98℃。
为了探究水沸腾的条件，应在水沸腾时，改变外界因素——停止加热，从而归纳总结沸腾条件。
故答案为：（1）U形管液面高度差；（2）低于；（3）加热时间更长；（4）升高的温度；（5）烧杯；时间/min；98；沸腾时。
三．解答题（共3小题）
18．（2023 乌拉特前旗校级模拟）已知天然气的热值为3.8×107J/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）。求：
（1）完全燃烧1.4×10﹣2m3天然气放出多少热量？
（2）若某天然气灶的效率为60%，则这些天然气可将质量为3.8kg，初温为25℃的水加热到多少℃？（当地的大气压强为1标准大气压）
【解答】解：
（1）完全燃烧1.4×10﹣2m3天然气放出的热量：
Q放＝Vq＝1.4×10﹣2m3×3.8×107J/m3＝5.32×105J；
（2）由η可得，水吸收的热量：
Q吸＝ηQ放＝60%×5.32×105J＝3.192×105J；
由Q吸＝cmΔt可得，水升高的温度：
Δt20℃，
则水的末温度为：t＝t0+Δt＝25℃+20℃＝45℃。
19．（2023 封丘县二模）如图所示，这是河南宇通自主研发的无人驾驶公交车，该车空车质量为3000kg。静止在水平地面时车轮与地面的总接触面积为0.12m2。某次测试时，无人驾驶公交车空车在水平路面上以30km/h的速度行驶5km，行驶过程中所受的阻力为2000N。（g取10N/kg，q汽油＝4×107J/kg）
（1）空载的无人驾驶公交车静止在水平地面时对地面的压强是多少？
（2）测试过程中无人驾驶公交车牵引力做的功是多少？
（3）若无人驾驶公交车汽油机的热机效率为25%，则测试过程中完全燃烧汽油的质量是多少？
（4）请写出一个纯电动公交车与传统燃油公交车相比的优点。
【解答】解：（1）空载的无人驾驶公交车的重力G＝mg＝3000kg×10N/kg＝30000N，
载的无人驾驶公交车静止在水平地面时对地面的压力F＝G＝30000N，
载的无人驾驶公交车静止在水平地面时对地面的压强p2.5×105Pa；
（2）测试过程中无人驾驶公交车匀速行驶，受力平衡，牵引力F＝f＝2000N，
牵引力做的功W＝Fs＝2000N×5000m＝1×107J；
（3）测试过程中完全消耗的汽油完全燃烧放出的热量Q放4×107J，
消耗汽油的重量m1kg；
（4）纯电动公交车与传统燃油公交车相比清洁，无污染。
20．（2023 获嘉县校级模拟）随着高铁的快速发展，人们的出行越来越便捷。如图甲所示，这是人们乘坐的“和谐号”高铁列车，下表是它的部分参数。（g取10N/kg）
空载时总质量/t 600
车轮与铁轨接触总面积/m2 1.6
最高速度/（km h﹣1） 350
（1）空载列车停在水平轨道上时，对轨道的压强为多少？
（2）“和谐号”运行1km实际耗电1.075×108J，若这些电能全部由燃烧柴油来获得，“和谐号”行驶1km需要消耗多少千克柴油？（q柴油＝4.3×107J/kg）
（3）细心的同学发现，高铁的铁轨和铁枕直接铺在混凝土上而没有填充石头，如图乙所示。假如高铁下方的轨道填充碎石头，高铁高速运行时，碎石头可能飞起来落到轨道上，这是十分危险的，请你运用所学物理知识解释产生这种现象的原因。
【解答】解：（1）空载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压力：
F＝G＝mg＝600×103kg×10N/kg＝6×106N，
对轨道的压强：
p3.75×106Pa；
（2）“和谐号”列车行驶1km需要完全燃烧柴油释放的热量：
Q＝W＝1.075×108J，
由Q＝mq柴油可得，所需柴油的质量：
m′2.5kg。
（3）高速列车在行驶过程中，会使碎石头和列车之间的空气流速变大，压强变小，碎石头外侧的气体压强不变，碎石头在向内压强差的作用下，可能飞起来落到轨道上，所以高速轨道是不能填充碎石头的。
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专题14 内能的利用
知识点一：热机
一、热机
（1）热机：利用内能做功的机械叫热机。汽车、轮船和飞机等的发动机都是利用燃烧燃料释放的内能做功的装置，都是热机。
（2）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造不同，但它们有一个共同特点，那就是利用内能做功。
（3）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。
二、汽油机
1.工作原理
利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
2.构造
（1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。
（2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
（3）试管实验与汽油机构造比较：如图。
3.工作过程
（1）汽油机的一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。
（2）每完成一个工作循环，曲轴和飞轮均转动两周，活塞往返两次，对外做功一次。在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性带动活塞完成，周而复始，使汽油机连续转动下去。
（3）汽油机工作过程如下：
1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高
3.进气门关闭、排气门关闭。化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能 4.进气门关闭、排气门打开。靠惯性运动，排出废气
三、柴油机
1.工作原理
利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。
知识点二：热机效率
一、燃料的热值
1.燃料
（1）燃料的种类
燃料是指可燃烧的物质，根据不同标准，燃料可分为不同的种类，最常见的是按其物理状态分类。
（2）燃料燃烧时能量转化
燃料在燃烧时将化学能转化为内能。
2.燃料的热值
燃料种类很多，由于其燃烧成分不同，相同质量的不同燃料完全燃烧时放出的热量不同，在物理学上用“热值”来表示燃料燃烧的放热本领。
（1）热值：某种燃料完全燃烧放出的热量，与其质量的比值叫这种燃料的热值；用“q”表示。
（2）热值单位：J/kg。
（3）热值的物理意义：一、1kg某种燃料完全燃烧放出的热量就等于该燃料的热值；二、热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关。
（4）燃料燃烧放出的热量：热量：Q放 ＝qm；（Q放 是燃料放出的热量，单位是J；q是热值，单位是J/kg；m 是质量，单位是kg）
（5）对燃料热值的透析
热值是燃料的一种固有性质 热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积等均无关
对完全燃烧的理解 对于热值的概念，要注重理解三个关键词：“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是指燃料的质量，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不等于热值的数值；某种燃料是指热值与燃料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否则1kg燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就不是该热值所确定的值
热值的作用 燃料热值的高低是衡量燃料优劣的主要指标
二、热机的效率
1.燃料的有效利用：用煤气灶、锅炉、煤炉等烧水时，燃料不能完全燃烧利用，具体原因是多样的。例如，燃料不能完全燃烧而损失了一部分能量，装水的容器吸收了一部分能量、灶体本身也会吸收一部分能量，高温的烟气带走了一部分能量，还有一部分能量直接散失掉了，水吸收的热量只占燃料燃烧放出热量的一部分，只有水吸收的热量才是有效利用的部分。如图所示：
2.锅炉的效率
（1）锅炉是利用燃料或其他热源把水加热成热水或蒸汽的设备。锅炉包括锅和炉两部分，锅是指盛水的容器，炉是燃料燃烧的装置。
（2）提高锅炉燃料利用率的途径：一、让燃料尽可能充分燃烧，如将煤研磨成粉状，加大进风量等；二、减少热量损失，如加大有效受热面积等。
3.内燃机中热量燃烧的能量流向图
4.热机效率
（1）定义：用来做有用功的热量与燃料完全燃烧放出的热量的比值。
（2）计算公式：
对热机而言，其中用来做有用功的能量Q有用等于热机对外的有用功W有用，故热机的效率公式又可写成：。
（3）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是热机性能的一个重要指标。
（4）常见热机效率：蒸汽机6%-15%，汽油机20%-30%，柴油机30%-45%。
5.提高热机效率的主要途径
①改善燃烧的条件，使燃料尽可能充分燃烧（将煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛，使之更充分燃烧）；
②减少各种热量损失（I. 加大受热面积，以减少烟尘废气带走的热量；II. 使用较好的保温材料，减少热损失）；
③在热机设计和制造上，采用先进的技术；
④保障良好的润滑，减少机械摩擦。
知识点三：能量的转化和守恒
一、能量的转化与转移
1.能量的存在形式
2.能量的转化
在一定条件下，能量可以从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。自然界转化各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图为能量转化示意图。
3.能量的转移
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。例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分，这属于能量的转移。
二、能量守恒定律
1.能量守恒定律
（1）能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会创生，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，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。
（2）对能量守恒定律的理解：
①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。
②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。
2.永动机
（1）不少人曾设想制造一种不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。然而，从没有一种永动机成功过。
（2）能量守恒定律使人们认识到：任何一部机器，只能使能量从一种形式转化为其他形式，而不能无中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永动机。
考点一．热机
1．（2023 辽宁）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
考点二．四冲程内燃机的工作过程
2．（2023 永州）关于分子热运动和内能，下列说法正确的是（ ）
A．铁的质量越大，则铁的比热容越大
B．内燃机在压缩冲程中，内能转化为机械能
C．木工锯木块时，锯条会发烫是通过热传递改变物体的内能
D．端午节煮粽子，闻到粽香说明分子在不停地做无规则的运动
3．（2023 思明区二模）光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图，密闭气室中N2O4在光照下会分解，使气室气压增大，推动活塞右移，无光条件下发生逆反应，控制光照即可实现活塞往复运动。活塞右移过程相当于汽油机的（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
4．（2023 东平县模拟）热水瓶是每个家庭必备的贮水容器。如图所示，倒出一定量热水后，立即盖上软木塞，软木塞常会满起来，这现象与内燃机的哪个冲程的能量转化相同（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
5．（2023 泗水县三模）氮气弹簧是一种以密闭高压氮气为工作介质的弹性组件，具有体积小、弹力大、工作平稳、使用寿命长等优点。它在生活和工业中具有广泛的应用，其工作结构简图如图。当活塞顶部受到压力向下运动时，下列说法正确的是（ ）
A．缸体内氮气的密度变大
B．缸体内的气体被压紧后，氮气分子不再运动
C．缸体内的气体压强减小
D．该过程中能量的转化方式与汽油机的做功冲程相同
考点三．有关热机的计算
6．（2023 常州）压缩空气动力车。
（1）小明将充满气的气球捆绑在小车上，制成压缩空气动力小车，当气球向右喷气时，静止的小车向左运动起来，如图甲所示，该现象说明力的作用是 ；还说明力可以改变物体的 。
（2）为制造压缩空气动力汽车，工程师将装有压缩空气的钢瓶与空气动力发动机连接，该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，如图乙所示。发动机对外做功的是 （进气/排气）冲程，此过程中钢瓶内压缩空气的温度 。若该发动机的转速为1200r/min，则1s内发动机对外做功 次。汽车行驶一段路程后，钢瓶内压缩空气的密度 。
考点四．燃料的热值及其计算
7．（2023 东营）下列说法正确的是（ ）
A．打扫卫生时尘土飞扬，属于扩散现象
B．天然气燃烧越充分，其热值就越大
C．炽热的铁水具有内能，冰冷的铁块也具有内能
D．楼房中的“暖气”用水作为介质，是因为水的比热容较小
8．（2023 长沙）砖的制作工艺流传数千年，从晒制到烧制，从青砖到红砖，小小的砖块见证了人类迈向文明的历程，下列说法正确的是（ ）
A．晒制泥坯时，泥坯温度越高含有的热量越多
B．高温烧制时，通过热传递的方式改变砖块的内能
C．烧制红砖时，燃料燃烧越充分，其热值越大
D．在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的密度变小
9．（2023 株洲）如图，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，橡胶塞被冲出。则（ ）
A．管内水蒸气的内能不变
B．管内水蒸气对橡胶塞做了功
C．水所含的热量增加
D．灯中剩余酒精的热值变小
10．（2023 眉山）2023年5月30日9时31分，我国在酒泉卫星发射中心，利用长征二号F火箭成功发射神舟十六号载人飞船，16时26分飞船与空间站顺利对接，标志中国空间站进入了应用和发展阶段。下列说法中正确的是（ ）
A．火箭升空时机械能守恒
B．空间站由于惯性绕地球运动
C．火箭利用液态氢做燃料，是因为液态氢的密度小
D．火箭向下喷火使其升空，是由于力的作用是相互的
11．（2023 广水市三模）2023年五一期间，淄博烧烤火出圈，“坐高铁去撸串”等话题不断在社交平台刷屏。如图所示，羊肉串架在微炭火上烤的情景。关于烤羊肉串涉及的物理现象，下列说法中错误的是（ ）
A．肉烤熟是通过热传递的方式改变其内能
B．肉温度越高，所含热量越多
C．木炭在燃烧的过程中，热值不变
D．很远就能闻到肉香味是说明分子在不停地做无规则运动
12．（2023 邗江区二模）如图所示，用同样的器材进行实验，现要求仅根据温度计示数的变化（Δt），比较不同物质的吸热本领（实验1）或者比较不同燃料的热值（实验2），则以下说法中正确的是（ ）
A．这两个实验均需要控制被加热的物质的种类一样
B．这两个实验均需要控制实验中用完全相同的燃料
C．正确完成实验1后，若Δt越小，则该物质的比热容越大
D．在实验2中，加热相同时间后，若Δt越大，则该燃料的热值一定越大
13．（2022 泰州）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 。
14．（2023 惠城区二模）小箕和小秋为了探究煤油和菜籽油的热值大小关系，组装了如图所示的装置进行实验。实验时煤油和菜籽油的 （填“质量”或“体积”）应取相同量，实验中应通过 （填“加热时间”或“温度计示数的变化”）来反映煤油和菜籽油放出热量的多少。小琳组装了如图丙所示的装置，烧杯内装的是符合实验条件的煤油，如果想要进一步探究煤油和水的吸热能力，应该与 （填“甲”或“乙”）装置的实验数据进行比较，这个实验中能反映水和煤油所吸收热量的物理量是 （填“加热时间”或“温度计示数的变化”）。
15．（2023 隆回县一模）如图所示，规格相同的两个烧杯中分别装有甲、乙两种液体，m甲＝m乙＝2kg。用两个规格不同的加热器加热，该过程中忽略液体蒸发且加热器产生的热量全部被液体吸收，得到如图丙所示的温度与加热时间的图线。
（1）前12min甲、乙两杯液体吸收的热量情况如图丁所示，则两种液体的比热容c甲 c乙（选填“＞”“＜”、“＝”或“无法比较”）；
（2）甲液体比热容的大小为c甲＝ J/（kg ℃）；
（3）利用酒精灯装置加热甲杯中液体，假设酒精完全燃烧放出的热量有70%能被液体吸收，要使甲杯中液体温度升高60℃（忽略液体蒸发），则至少需燃烧质量为 g的酒精（已知酒精的热值为30×106J/kg）。
16．（2023 江阴市校级三模）为了比较两种燃料的热值，小明采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验，烧杯内水的初温和质量相同，实验中忽略热量的损失：
（1）实验中应控制燃料燃烧的 （时间/质量）相同，根据 （温度计的示数/加热的时间）比较燃料燃烧放出热量的多少。
（2）小明选用了燃料a和燃料b进行实验；当燃料燃尽时，小明记下了各个时刻烧杯中水温，绘制了图乙的图像，则可初步判断燃料 （a/b）的热值大。
（3）另一组的小华也用图甲的两套完全相同的装置进行实验，比较燃料c和燃料d的热值，并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水，在燃料烧完后也画出了水的温度随时间变化的图像如图丙，燃料c在6min时水就沸腾了，造成水过早沸腾的原因可能是 。分析图像可知燃料c燃烧10min放出的热量 （大于/等于/小于）燃料d燃烧15min放出的热量。
（4）你认为根据丙图像（能/不能）比较两种燃料热值的大小。
（5）小华实验前用天平测出了烧杯中水的质量及燃料c的质量并由记录的数据，利用公式Q吸＝cm（t﹣t0）计算出了水吸收的热量，他想通过这些数据计算出燃料c的热值你认为他的计算结果与真实值相比 （填“偏大”、“偏小”或“相等”）。
考点五．热机的效率
17．（2023 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
18．（2023 西宁二模）某汽油机工作时的能量损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦及其它损耗总和为10%。已知汽油热值为4.6×107J/kg。下列说法中正确的是（ ）
A．该汽油机工作的效率是25%，工作时汽油燃烧释放能量的75%转化为机械能
B．若该汽油机消耗2kg汽油，获得的机械能为2.3×107J
C．若该汽油机消耗2kg汽油，损失的能量为3.22×107J
D．经过不断改进和创新，汽油机的效率可以提高到100%
考点六．能量转化和转移
19．（2023 陕西）2023年5月28日，国产C919大型客机圆满完成首次商业飞行。下列有关说法正确的是（ ）
A．飞机加速升空的过程中，动能减小
B．飞机燃料在燃烧的过程中，化学能转化为内能
C．飞机减速下降的过程中，重力势能不变
D．飞机降落后能在跑道上继续滑行，是由于受到惯性的作用
考点七．能量守恒定律
20．（2023 成都）我们生活在能量的世界，社会的进步和发展离不开能量。对于能量、能源的认识，下列说法正确的是（ ）
A．做功过程实质是能量的转化或转移过程
B．能量转化具有方向性，所以能量不守恒
C．核燃料能量转化效率可达100%，需大力发展
D．煤、石油、天然气提供的能量源自地球本身
一．选择题（共15小题）
1．（2023 城中区三模）关于四冲程汽油机，下列说法中正确的是（ ）
A．在吸气冲程，吸入气缸内的是空气
B．在压缩冲程，燃料燃烧，内能转化为化学能
C．汽油机的效率一般比柴油机的低
D．在排气冲程，进气门和排气门都打开
2．（2023 临洮县模拟）下列说法正确的是（ ）
A．夏天在教室里洒水降温，主要是利用水的比热容较大
B．质量相同的两种液体吸收相同的热量时，温度升高少的比热容大
C．可以利用干冰人工降雨，主要是因为干冰能迅速熔化吸收热量
D．质量大的汽油完全燃烧后放出的热量多，说明质量大的汽油的热值大
3．（2023 宝安区校级三模）随着5月28日东航MU9191航班由上海飞抵北京首都国际机场，国产大飞机C919的商业首飞圆满成功，正式走向全球民航市场。关于C919涉及的物理知识，说法正确的是（ ）
A．C919体积大、质量小，密度要比常规材料大
B．C919 采用航空煤油做燃料，因为它的比热容较大
C．飞机升空受到的大气压强变大
D．机翼上表面空气流速比下表面流速更快，压强更小
4．（2023 如东县二模）上世纪人类制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯。它的气室示意图如图所示，其工作原理是利用海浪上下起伏将空气吸入气室，推入工作室后再压缩，然后推动涡轮机带动发电机发电。那么（ ）
A．当海水上升时，空气的内能转化为海水的机械能
B．当海水下降时，是活塞吸力将空气吸入气室
C．当海水下降时，气流推动涡轮机带动发电机发电
D．当海水上升时，类似于汽油机的压缩冲程
5．（2023 兰考县模拟）货车的发动机使用天然气作为燃料可以节约成本，已知天然气常温常压下是气态，转化成液态后装入气罐中来使用（如图甲所示），气罐中气压可以达到1.6MPa，使用时将气罐的阀门打开减压将液态的天然气变为气态后再使用，同时会发现阀门和附近的管道表面结冰（如图乙所示），下列说法错误的是（ ）
A．阀门和附近管道表面上的冰来源于空气中的水蒸气
B．气罐中的天然气用去一半后，剩余天然气的比热容、热值都不变
C．将气态的天然气变为液态的天然气时，天然气会吸热
D．阀门和附近管道表面结冰是凝华现象
6．（2023 武汉模拟）2022年4月16日，神舟十三号载人飞船返回舱主降落伞打开，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场预定区域成功着陆。神舟十三号载人飞行任务取得圆满成功，也标志着我国空间站即将进入建造新阶段。如图所示是返回舱降落时的情景，下列有关说法正确的是（ ）
A．当返回舱匀速下落时，机械能逐渐减小
B．返回舱外涂裹的特殊材料在高温条件下迅速升华，放出热量，使返回舱保持低温
C．为了让返回舱减速更快一些，发动机可以向上喷气，这利用的原理是物体间力的作用是相互的
D．火箭用液态氢作燃料是因为氢的密度小、比热容大
7．（2023 沈阳三模）如图所示，神舟十五号载人飞船于2022年11月29日晚间在酒泉卫星发射中心成功发射升空，创下了我国在超低温天气下成功发射载人飞船的新纪录。神舟十五号加速升空的过程中，下列描述正确的是（ ）
A．飞船升空时与大气摩擦产生热，这是通过热传递的方式改变了内能
B．飞船升空的过程中，飞船含有的热量逐渐增大
C．飞船升空时大量“白气”涌向四周，是一种扩散现象
D．火箭选用液态氢做燃料，是因为液态氢的热值大
8．（2023 资兴市二模）2022年6月5日，长征二号F遥十四运载火箭搭载神舟十四号载人飞船成功发射升空。关于运载火箭发射升空时涉及的物理知识，下列说法正确的是（ ）
A．火箭在加速上升过程中，动能增大，机械能增大
B．使用的燃料热值较小
C．大量“白气”涌向四周是扩散现象
D．燃料燃烧时将内能转化为化学能
9．（2023 海淀区校级三模）下列说法正确的是（ ）
A．擦黑板时粉笔灰四处飞扬是因为分子在不停息地运动
B．通过技术改进，热机效率可达100%
C．用酒精灯烧水时，热损失很大，酒精的热值变小
D．水壶里的水烧开时，水蒸气把壶盖顶起，内能转化为机械能
10．（2023 获嘉县二模）下列关于内能与内燃机的说法正确的是（ ）
A．玻璃杯中的水凝固成冰后，其内能变为零
B．热气腾腾的火锅含有较多的热量
C．温度越高分子无规则运动越剧烈
D．汽油机的吸气冲程吸入的是空气
11．（2023 青羊区校级模拟）小欢用不同装置分别加热200g的水和200g的某种物质，水从50℃加热至98℃刚好消耗了4g酒精（q酒精＝3×107J/kg），她根据实验数据绘制出水和该物质的温度随时间变化的图线。若单位时间内该物质吸收的热量与水吸收的热量相等，c水＝4.2×103J/（kg ℃），下列说法正确的是（ ）
A．10～25min该物质的内能保持恒定不变
B．该物质0～10min的比热容大于25～35min的比热容
C．该物质0～10min的比热容为1.68×103J/（kg ℃）
D．加热水的酒精灯的加热效率为36.3%
12．（2023 新泰市三模）利用一燃气热水器对质量为10kg、初温为20℃的水进行加热，完全燃烧了0.105m3的煤气。已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），煤气的热值为4×107J/m3，该热水器烧水的效率是50%，关于上述过程，下列说法正确的是（ ）
①煤气完全燃烧放出的热量是4.2×106J
②水吸收的热量是4.2×106J
③水温升高了50℃
④加热过程中水的内能保持不变
A．只有①④ B．只有②④ C．只有①③ D．只有②③
13．（2023 扎兰屯市三模）1月9日，长征七号A运载火箭在文昌航天发射场点火发射（如图所示），将实践二十三号卫星送入预定轨道，中国航天实现2023年“开门红”。下列有关说法正确的是（ ）
A．火箭发射时出现的大量“白气”是汽化现象
B．火箭使用液氢做燃料，是因为液氢的热值大
C．加速升空时，以火箭为参照物，卫星是运动的
D．卫星在大气层外沿椭圆轨道绕地球运行是匀速运动
14．（2023 花山区二模）下列说法正确的是（ ）
A．一个物体受到力的作用，其运动状态一定发生改变
B．燃料的热值与其质量以及是否充分燃烧有关
C．物质的比热容与物质状态有关
D．物体的运动速度越大其惯性就越大
15．（2023 岱岳区一模）无人驾驶汽车是一种智能汽车，也可称之为轮式移动机器人，主要依靠车内以计算机系统为主的智能驾驶仪来实现无人驾驶。如图所示为某款无人驾驶汽车，该车以72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了10min，消耗汽油1.5kg。假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为30%，已知汽油的热值为4.6×107J/kg，g取10N/kg。下列说法中（ ）
①该汽车在这段平直的公路上匀速行驶的路程为12km
②汽油完全燃烧放出的热量为6.9×108J
③该汽车匀速行驶过程中，所受的阻力为1725N
④该汽车匀速行驶过程中，汽车发动机的功率为3.45×103W
A．①③正确 B．①③④正确 C．①②③正确 D．②④正确
二．实验探究题（共2小题）
16．（2023 茂南区校级一模）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相等，烧杯内的液体质量和初温也相同。
（1）比较不同燃料的热值时，应选择 两图（选择甲、乙、丙）进行实验。
（2）比较不同物质吸热升温快慢的特点，应选择 两图进行实验。
（3）在探究物质吸热能力时，得到了下表的实验数据，请根据实验数据，在图丁所示的坐标图上，大概作出两组实验数据的“温度﹣时间”图象。
物质 初始温度/℃ 加热时间/min 最后温度/℃
水 20 6 45
食用油 20 6 70
（4）由实验数据分析可知， （填“水”或“食用油”）的吸热能力强。
（5）已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），根据实验数据可知，食用油的比热容为 。
（6）如果该实验换另外的质量和初始温度均相同的a、b两种液体来做实验，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图戊所示，则可以看出， 液体的温度升高得较快， 液体适合做冷却剂（填“a或b”）。
17．（2023 金湖县三模）用水做以下实验：
（1）甲图，根据 反映金属盒所处位置的液体压强大小。
（2）乙图，液面与标记线相平，反复翻转后，发现液面 标记线，说明分子之间存在空隙。
（3）丙图，用相同热源加热等质量的水和沙子，使它们升高相同的温度，发现水的 ，说明水吸收了更多的热量。
（4）丁图，完全燃烧等质量的酒精和碎纸片后，两杯等质量的水 不同，说明燃料放出热量不同。
（5）戊图表示观察水的沸腾实验：
①应先固定 （选填“烧杯”或“温度计”）的位置。
②下表为记录实验数据的表格，表中a处应填的内容是 。
a
温度/℃ 90 92 94 96 98 98 98 …
③根据戊图和表格可知，水的沸点是 ℃。
④为了探究水的沸腾条件，应在水 停止对其加热，进行观察。
三．解答题（共3小题）
18．（2023 乌拉特前旗校级模拟）已知天然气的热值为3.8×107J/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）。求：
（1）完全燃烧1.4×10﹣2m3天然气放出多少热量？
（2）若某天然气灶的效率为60%，则这些天然气可将质量为3.8kg，初温为25℃的水加热到多少℃？（当地的大气压强为1标准大气压）
19．（2023 封丘县二模）如图所示，这是河南宇通自主研发的无人驾驶公交车，该车空车质量为3000kg。静止在水平地面时车轮与地面的总接触面积为0.12m2。某次测试时，无人驾驶公交车空车在水平路面上以30km/h的速度行驶5km，行驶过程中所受的阻力为2000N。（g取10N/kg，q汽油＝4×107J/kg）
（1）空载的无人驾驶公交车静止在水平地面时对地面的压强是多少？
（2）测试过程中无人驾驶公交车牵引力做的功是多少？
（3）若无人驾驶公交车汽油机的热机效率为25%，则测试过程中完全燃烧汽油的质量是多少？
（4）请写出一个纯电动公交车与传统燃油公交车相比的优点。
20．（2023 获嘉县校级模拟）随着高铁的快速发展，人们的出行越来越便捷。如图甲所示，这是人们乘坐的“和谐号”高铁列车，下表是它的部分参数。（g取10N/kg）
空载时总质量/t 600
车轮与铁轨接触总面积/m2 1.6
最高速度/（km h﹣1） 350
（1）空载列车停在水平轨道上时，对轨道的压强为多少？
（2）“和谐号”运行1km实际耗电1.075×108J，若这些电能全部由燃烧柴油来获得，“和谐号”行驶1km需要消耗多少千克柴油？（q柴油＝4.3×107J/kg）
（3）细心的同学发现，高铁的铁轨和铁枕直接铺在混凝土上而没有填充石头，如图乙所示。假如高铁下方的轨道填充碎石头，高铁高速运行时，碎石头可能飞起来落到轨道上，这是十分危险的，请你运用所学物理知识解释产生这种现象的原因。
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