第十四章 内能的利用 期末复习考点讲义（含答案）2024-2025学年物理人教版九年级全册

第十四章 内能的利用
单元学习目标
1 有合理利用资源、保护环境的意识，能在个人力所能及的范围内对社会的可持续发展有所作为。
2 了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。
3 结合实例，说出能源与人类生存和社会发展的关系。
4 列举常见的不可再生能源和可再生能源。知道核能等新能源的特点和可能带来的问题。
5 了解我国和世界的能源状况。对于能源的开发利用有可持续发展的意识
思维导图
重难知识易混易错
知识点一 燃料的热值
某种燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量或体积之比，叫作这种燃料的热值。用符号q表示，单位：或。
1.定义式：或
2.物理意义：热值是描述燃料完全燃烧放热本领的物理量。例如木炭的热值，表示1kg木炭完全燃烧时所放出的热量为。
3.正确认识：热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、放热多少、燃烧状况无关。
4.燃料完全燃烧放热计算
公式：或
——放出的热量——J
m或V——质量或体积——kg或
q——热值——或
5.加热效率的计算：
【例】
1.2024年10月30日，搭载着神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭（如图）在酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是( )
A.火箭的燃料燃烧得越充分，热值越大，发动机效率越高
B.火箭发动机工作时把机械能转化为内能
C.火箭“体内”的液氢燃料温度低至-253℃，内能为零
D.火箭搭载着飞船升空的过程中，飞船的重力势能越来越大
2.图中的两套装置完全相同，用两种燃料分别对质量和初温相同的水加热，燃料质量为m，燃料刚好燃尽时，水升高的温度为（水未沸腾，不计热量损失），则( )
A.若m相同，越小，该燃料的热值越大
B.若相同，m越大，该燃料的热值越大
C.与m的比值越大，该燃料的热值越大
D.m与的比值越大，该燃料的热值越大
3.烟煤的热值比木炭的小，这表示( )
A.燃烧烟煤比燃烧木炭放出的热量少
B.燃烧烟煤比燃烧木炭放出的热量多
C.相同质量的烟煤和木炭，完全燃烧时，木炭放出的热量少
D.相同质量的烟煤和木炭，完全燃烧时，木炭放出的热量多
4.关于燃料和热值，以下说法正确的是( )
A.燃料热值与燃料的质量无关
B.容易燃烧的燃料，热值一定大
C.煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧木柴放出的热量一定多
D.为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料
1答案：D
解析：A.热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，所以火箭的燃料燃烧得越充分，热值不变，故A错误；
B.火箭发动机工作时，是利用燃料燃烧时产生的高温、高压气体向后喷出而产生强大反推力工作的，所以是将内能转化为机械能；故B错误；
C.一切物体在任何情况下都具有内能，所以火箭“体内”的液氢燃料温度低至-253℃，内能不为零，故C错误；
D.火箭搭载着飞船升空的过程中，飞船的质量不变，高度不断增大，重力势能越来越大。故D正确。
故选D。
2.答案：C
解析：
选项 条件 结论
A 若m相同，越小 该燃料的热值越小 A不符合题意
B 若相同，m越大 B不符合题意
C m与的比值越大 D不符合题意
D 与m的比值越大 该燃料的热值越大 C符合题意
3.答案：D
解析：烟煤的热值比木炭的小，由可知，相同质量的烟煤和木炭，完全燃烧时，木炭放出的热量多，故D符合题意，ABC不符合题意。故选D。
4.答案：A
解析：A.热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关，故A正确；
B.热值大小与燃料是否容易燃烧无关，故B错误；
C.燃料燃烧放出热量的多少不仅与燃料的热值大小有关，还与燃料的质量以及燃烧程度有关，故C错误；
D.锅炉的效率与燃料的热值高没有关系，故D错误。
故选A。
知识点二 热机及其效率
一、热机
1.工作原理：燃料通过燃烧将化学能转化为内能，再通过做功将内能转化为机械能。
2.汽油机的工作过程，如图所示。
3.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。
4.相应比例：1:4:2:2:1。
1个循环，4个冲程，飞轮转2圈，曲轴转2圈，活塞往复运动2次，对外做功1次。
二、热机效率：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。
1.公式：。
2.提高效率的措施：使燃料充分燃烧；尽量减少热量散失；提高尾气内能的利用；减小摩擦，保持良好的润滑等。
【例】
5.下列关于如图所示的某单缸四冲程汽油机说法正确的是( )
A.依靠飞轮惯性完成的冲程是乙、丙、丁
B.四冲程汽油机在一个工作循环中工作过程依次是丁、丙、乙、甲
C.甲图中能量的转化是内能转化为机械能
D.乙图中汽缸内气体温度会下降
6.关于汽油机和柴油机的描述正确的是( )
A.汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B.柴油机在吸气冲程中，柴油和空气的混合物进入汽缸
C.汽车前进的动力，由内燃机的压缩冲程提供
D.排气冲程中，废气带走了大部分能量
7.关于四冲程汽油机，下列说法不正确的是( )
A.由于汽油的热值比柴油小，汽油机比柴油机输出功率小
B.汽油机做功冲程将内能转化为机械能
C.吸气冲程中，从进气门进入汽缸的是空气和汽油的混合物
D.飞轮转速，该汽油机每秒对外做功20次
8.关于热机的效率，下列说法正确的是( )
A.热机的效率越高说明做功越快
B.热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的能量越多
C.热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失
D.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
9.汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，图甲、图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.图甲是压缩冲程，活塞对汽缸内的气体做功，气体的温度升高
B.由图乙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
5.答案：D
解析：甲图：两气门都关闭，活塞向上运行，是压缩冲程，将机械能转化为内能；乙图：排气门打开，活塞向上运行，是排气冲程，汽缸内气体温度会下降；丙图：两气门都关闭，活塞向下运行，是做功冲程，将内能转化为机械能；丁图：进气门打开，活塞向下运行，是吸气冲程；四冲程汽油机在一个工作循环中工作过程依次是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，即丁甲丙乙；在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是靠飞轮的惯性完成的，依靠飞轮惯性完成的冲程是：甲、乙、丁冲程；综上所述，D正确，ABC错误。
6.答案：D
解析：汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故A错误；柴油机在吸气冲程中，将空气吸入汽缸（没有吸入柴油），故B错误；内燃机的做功冲程将内能转化为机械能为汽车提供动力，故C错误；在排气冲程中，排出的废气温度仍很高，废气带走了燃料释放的大部分能量，故D正确。
7.答案：A
解析：A.汽油机与柴油机输出功率与燃料热值无关，所以，汽油的热值比柴油小，汽油机比柴油机输出功率不一定小，故A错误，符合题意；
B.汽油机的做功冲程，进气门、排气门都关闭，活塞在高温、高压的燃气作用下向下运动，将内能转化为机械能，故B正确，不符合题意；
C.柴油机在吸气冲程中，吸入的只有空气，柴油是在压缩冲程末由喷油嘴喷入汽缸的；汽油机在吸气冲程中，吸入的是空气和雾状汽油的混合物，故C正确，不符合题意；
D.四冲程汽油机的飞轮转速为2400r/min，则该飞轮1s转40圈，因为一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，所以1s飞轮转40圈，共有20个工作循环，做功20次，故D正确，不符合题意。
故选A。
8.答案：D
解析：A热机的效率越高说明用来做有用功的能量占燃料完全燃烧产生的能量之比大，做功越快是指功率大，功率和效率没有关系，故A错误；
B热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，当热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高，故B错误；
C热机损失的能量中，主要有废气带走的能量，故C错误；
D柴油机的效率一般要高于汽油机，故D正确。故选：A。
9.答案：A
解析：由题图甲可知，两个气门关闭、活塞上行，为压缩冲程，活塞上行时对汽缸内的气体做功，气体的内能增大，温度升高，A正确。热机效率是指用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，由题图乙可知，燃料完全燃烧释放的能量中，有用机械能所占的比例为，故该汽油机的效率为28%，B错误。汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，而热值是燃料本身的一种特性，和燃料燃烧是否充分无关，C错误。为节能冬天汽车会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措能提高燃料的利用率，但不会提高燃料的热值，D错误。
知识点三 能量的转化和守恒
1.能量的转化
常见的能量形式有：机械能、内能、电能、光能、化学能等。这些不同的形式的能在一定条件下可以相互转化。
2.能量守恒定律
能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或从一个物体转移到另一个物体，而转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
【例】
10.能量守恒定律的建立是人类认识自然的一次重大飞跃，它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一.下列说法正确的是( )
A.能量是不守恒的
B.能量可以被消灭，也可以被创造
C.能量转化过程中，数量虽然没有减少，但在可利用的品质上降低了
D.因为能量是守恒的，所以不可能发生能源危机
11.我国许多地区采用火力发电，火电站进的是“煤”，出的是“电”，如图所示，在这个过程中能量的转化情况是( )
A.化学能→重力势能→动能→电能 B.化学能→内能→机械能→电能
C.内能→化学能→机械能→电能 D.机械能→内能→机械能→电能
12.学习了“能量的转化和守恒”的知识后，有同学们提出了下面的一些关于利用和开发能源的建议，其中不可行的是( )
A.我国煤炭资源丰富，应研究并采用如何让燃料充分燃烧，以减少热量损失的措施
B.加快将内能直接转化为电能的研究，以减少内能在多次转化过程中的损失
C.我国应进一步开发利用江河水利资源、核能、风能等
D.应研究出一种既可以不消耗或少消耗能量，又能不断对外多做功的机器
10.答案：C
解析：自然界的总能量是守恒的，能量不可以被消灭，也不可以被创造，但随着能量耗散，能量可利用的品质降低了，可利用的能量减少了，所以会有能源危机，因此我们要节约能源.故C正确.
11.答案：B
解析：火力发电是通过煤的燃烧，将燃料的化学能转化为水的内能，水蒸气膨胀做功将内能转化为涡轮的机械能，涡轮带动发电机转动发电，将机械能转化为电能.
12.答案：D
解析：A.煤炭在燃烧的过程中，由于燃烧不够充分，导致散失的热量较多，故研究并采用如何让燃料充分燃烧，以减少热量损失的措施是必要的，故A正确，不符合题意；
B.现在我国的发电主要是火力发电，故研究内能直接转化为电能，以减少内能在多次转化过程中的损失，也是非常必要的。故B正确，不符合题意；
C.根据我国地利特点，进一步的开发潮汐能，利用江河水利资源、核能、风能，也是可行的。故C正确，不符合题意；
D.能量既不会消灭，也不会产生，能量在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变；故D错误，符合题意。
故选D。
易错点
1.内燃机工作循环的理解
四冲程汽油机（柴油机）转数与做功次数和工作循环个数的关系：
一个工作循环：
①包括四个冲程 ②曲轴、飞轮转动两周 ③活塞往复运动两次 ④对外做功一次 ⑤两次能量转化（压缩冲程：机械能→内能 做功冲程：内能→机械能）
此规律可巧记为：吸、压、做、排四冲程，一个循环一次功，曲轴刚好转两转活塞往复两次行。
【例】一台内燃机的转速是1440转/分，那么在每秒钟内( )
A.转轴转动24转，燃气对活塞做功12次，活塞完成48个冲程
B.转轴转动1440转，燃气对活塞做功720次，活塞完成2880个冲程
C.转轴转动1440转，燃气对活塞做功1440次，活塞完成1440个冲程
D.转轴转动24转，燃气对活塞做功24次，活塞完成24个冲程
答案：A
解析：，所以每秒转轴转动24转，BC错误.
转轴转动1 r完成2个冲程，所以每秒活塞完成48个冲程，每4个冲程对外做功1次，所以每秒做功12次，所以D错误，A正确.
故选A.
2.对热值和比热容的理解
物理量 比热容 热值
物理意义 反映物质吸、放热的本领，比热容大的吸、放热本领强 反映燃料完全燃烧时放热的本领，热值大，放热本领大
概念 一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比。符号：c 某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量（或体积）之比。符号：q
单位 J/（kg·℃） 固体、液体：J/kg 气体：J/m3
性质 物质的一种特性，与物质的种类和状态有关，与质量、体积、温度等无关 燃料的一种特性，只与燃料的种类有关与燃料的质量、体积、是否完全燃烧无关
应用 水的比热容大，用于水暖供热、作冷却剂 氢的热值大，作火箭燃料
热量计算 ，或 固体、液体： 气体：
变形公式 求质量： 求变化温度： 求比热容： 求质量： 求体积： 求热值：或
联系 不考虑热损失，则，考虑热损失，效率为η，则
3.对能量转化和转移的理解
能量转化和转移是整个自然界中能量的转化和转移，不是局部的。在分析有关现象时，要整体考虑，防止得出片面的结论。如在密闭的房间里吹电风扇，室温并没有降低，人感到凉爽的原因是电风扇吹出来的风加快了人体表面汗液的蒸发，而蒸发吸热，所以人感到凉爽；而从总体上来看电风扇转动的过程中消耗了电能，一部分电能转化为内能，所以室内温度不仅不下降反而会上升。
【例】在密闭的房间里有一个开门的电冰箱，给电冰箱通电，过一段时间后，房间内的温度将（ ）
A.升高 B.不变 C.降低 D.无法确定
解析：本题易错选C，误认为冰箱能制冷，故打开冰箱门可使房间温度降低。电冰箱的过程是电流做功的过程，电能主要转化为械能，但也有一部分转化为内能，要产生热量，在密闭的房间里总的内能会增加，温度会升高。故选 A。
单元核心素养对接中考
1．[2024年陕西中考真题]涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发的航空涡轴发动机，其大致工作过程是：空气通过进气道进入压气机，被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合，燃料在燃烧室燃烧后，产生的高温高压气体推动涡轮转动，从而输出动力。该发动机工作过程中的相关说法正确的是( )
A.燃烧室中燃料燃烧越充分，发动机效率越高
B.燃料和压缩空气混合后，燃料的热值增大
C.压气机压缩空气，空气的内能减小
D.高温高压气体推动涡轮转动时，将机械能转化为内能
2．[2024年四川成都中考真题]三峡水电站是当今世界上装机容量最大的水电站，三峡大坝横跨长江，雄伟壮丽（如图）。下列说法正确的是( )
A.水力发电是将电能转化为机械能
B.水能是一次能源，电能是二次能源
C.利用大坝提高水位的目的是储蓄更多内能，用来发电
D.机械能和电能可以相互转化，所以能量转化没有方向性
3．[2024年广东广州中考真题]如图是燃气灶烧水的情境和该燃气灶灶头的示意图。
（1）天然气本身无色无味，为了安全和警示，通常会向天然气中加入臭味剂。拧动点火装置，若燃气未点燃，会闻到臭味，表明__________（选填“分子间有引力”“分子间有斥力”或“分子做无规则运动”）；
（2）拧动点火装置，天然气和空气在进口处混合流向燃烧头被点燃，天然气不会从进口处外泄，原因是：天然气的喷入导致进口处的天然气流速__________（选填“大”“小”），压强__________（选填“大于”“小于”或“等于”）大气压强；
（3）壶中装有密度为、质量为的水，则壶中水的体积为__________。根据，若天然气的热值，完全燃烧的天然气放出热量为__________J，其中的热量被水吸收，已知水未沸腾，比热容为，则水的温度升高了__________℃。
4．[2024年广东中考真题]在太阳内部，氢原子核在超高温下发生___________（选填“聚变”或“裂变”），释放出巨大的核能。太阳能属于___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。请写出太阳能的1个优点：___________。
答案及解析
1.答案：A
解析：A.使燃料燃烧越充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故A正确；
B.热值是燃料的一种特性，大小取决于燃料的种类，与其他因素无关，燃料和压缩空气混合后，燃料的热值不变，故B错误；
C.压气机压缩空气，压气机对空气做功，空气的内能增大，故C错误；
D.高温高压气体推动涡轮转动时，消耗内能，将内能转化为机械能，故D错误。
故选Ａ。
2.答案：B
解析：A.水力发电是将水的机械能转化为电能，故A错误；
B.水能可以从自然界直接获取使用，是一次能源，而电能是由其他形式的能量转化来的，是二次能源，故B正确；
C.利用大坝提高水位的目的是储蓄更多机械能，用来发电，故C错误；
D.虽然机械能和电能可以相互转化，但是转化是有条件的，所以能量转化是有方向性，故D错误。
故选B。
3.答案：（1）分子做无规则运动；（2）大；小于；（3）；；20
解析：（1）拧动点火装置，若燃气未点燃，臭味分子通过空气传到人的鼻子，使人闻到臭味，这是一种扩散现象，表明分子做无规则运动。
（2）拧动点火装置，天然气和空气在进口处混合流向燃烧头被点燃，天然气不会从进口处外泄，是因为天然气喷入后，进口处的空气流速增大，压强减小，小于大气压，在大气压的作用下不会外泄。
（3）根据可得，壶中水的体积为
根据，若天然气的热值，完全燃烧的天然气放出热量为
根据可得，水的温度升高了
4.答案：聚变；可再生；环保/安全/经济
解析：在太阳内部，太能之所以能发光发热，实质相当于无数个的氢弹爆炸而造成的，即氢原子核在超高温下发生聚变释放核能。
太阳能可以从自然界里源源不断地得到补充，属于可再生能源。
太阳能的优点是：清洁无污染，环保，安全，经济。（或环保；节能；取之不尽，用之不竭等）