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九全物理新考向情景题分层练习
第14章内能的利用 考点精练
（新考向分考点）基础过关练 能力提升练
第十四章 内能的利用
第1节 能量的转化与守恒
基础题知识点1 能量的转化228考
1. (教材正文改编)下列关于能量的转化和转移的说法正确的是( C )
A. 搓手取暖发生的是能量的转移
B. 暖气片给房间供暖发生的是能量的转化
C. 利用水轮机发电发生的是能量的转化
D. 植物进行光合作用发生的是能量的转移
2. (教材正文改编)关于能量的转化，下列说法正确的是( A )
A. 蓄电池充电时将电能转化为化学能
B. 电风扇工作时主要将电能转化为内能
C. 太阳能电池板工作时将太阳能转化为内能
D. 蜡烛燃烧时将内能转化为化学能
3. 趋势情境 传统文化·技术发明 古代人们曾发明一种活塞式点火
器，如图所示，以牛角作套筒，木质推杆前端黏附艾绒，取火时，一手握住套筒，另一只手猛推推杆，艾绒即燃.猛推推杆入筒的过程中发生的能
量转化正确的是( B )
A. 内能转化为机械能
B. 机械能转化为内能
C. 没有能量的转化
D. 只有机械能和内能的相互转化
第3题图
知识点2 能量守恒定律23考
4. (教材图改编)如图所示为弹性小球在地面弹跳的频闪照片，由于与空气摩擦，小球会越跳越低，最终停在地面上，这是因为小球在弹跳的过程中，有一部分机械能转化为 内 能.在此过程中能量 守恒 (选填“守恒”或“不守恒”).
第4题图
“嫦娥六号”在月球背面采集了1 935.3克月壤样品，这是人类历史上首次从月球背面携带样品返回地球.请完成第5～6题.
5. “嫦娥六号”从月球返回地球时，通过燃料燃烧产生高温高压的气体推动“嫦娥六号”上升.该过程中发生的能量转化是( A )
A. 化学能→ 内能→机械能
B. 化学能→机械能→ 内能
C. 机械能→ 内能→化学能
D. 内能→化学能→机械能
6. “嫦娥六号”返回舱穿越大气层时与空气摩擦生热，将一部分机械能转化
为 内 能，此过程中，返回舱的总能量 不守恒 .若不计摩擦，下落过程中返回舱的机械能 守恒 .(后两空选填“守恒”或“不守恒”)
第7题图
7. 如图所示实验，小球在摆动过程中摆动的幅度会逐渐减小，最终会停下
来.这是因为小球在摆动过程中，有小部分的 机械 能转化为 内 能，小球的机械能 不守恒 (选填“守恒”或“不守恒”).
8.(中考新考法·质疑创新)如图所示为某实验小组制作的一种机械，下面容器中装有液态氨.液态氨吸收热量汽化成气体上升，推动叶轮转动，氨气同时进入到上面的容器中.氨气在上面的容器中遇冷后液化，再反向推动叶轮转动.这样就可以使叶轮永远转动下去.你认为叶轮 不能 (选填“能”或“不能”)永远转动下去，理由是 能量的总量是不变的，在叶轮转动的过程中会因为摩擦等原因损失一部分能量，因此叶轮不能永远转动下去 (表述合理即可) .
[此考法山西、河南、陕西等地中考已考查]第8题图
第十四章 内能的利用
第2节 热机
基础题知识点1 热机14考
(教材练习第2题改编)下列交通工具没有利用热机的是( D )
A. C919飞机 B. 燃油汽车 C. 摩托车 D. 电动汽车
2. (教材正文改编)汽油机和柴油机属于内燃机，内燃机在工作时燃料在气缸内直接燃烧，将燃料燃烧产生的 内 能转化为 机械 能；请你再列举一种热机： 蒸汽机(或汽轮机) .
知识点2 汽油机[156考，其中汽油机冲程判断及其能量转化124考]
3. 在四冲程汽油机的工作循环中，获得动力的冲程是( C )
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程
C. 做功冲程 D. 排气冲程
4. (逆袭卷)如图所示，是四冲程汽油机的工作示意图，一个完整的工作循环的正确顺序为( B )
第4题图
A. a→b→c→d B. a→c→d→b
C. c→a→b→d D. c→d→a→b
5. 如图所示，是四冲程汽油机某个冲程的工作示意图，能量转化情况是将 机械 能转化成 内 能，该过程中气缸内气体的温度 升高 (选填“升高”“不变”或“降低”).
第5题图
6. 汽油机的一个工作循环中，对外做功 1 次，活塞往复 2 次，飞轮转动 2 周.若飞轮转动40周，则汽油机对外做功 20 次，完成 80
个冲程.
知识点3 柴油机2考
7. (教材正文改编)如图所示是一个四冲程柴油机的剖面图，关于柴油机和
汽油机工作的相关说法正确的是( B )
A. 柴油机和汽油机的吸气冲程吸进的都是空气
B. 除了做功冲程外，其余冲程都需要依靠惯性完成
C. 柴油机顶部的喷油嘴可以替换成火花塞
D. 柴油机和汽油机气缸内的燃料都是点燃的
第7题图
8. 如图所示是柴油机的四个冲程的示意图，图中表示压缩冲程的是图 b _ (填图号)；该柴油机一个工作循环中活塞往复运动 2 次，对外做功 1 次.
第8题图
9. (中考新考法·类比推理)喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行了如下游戏探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖(如图甲所示)；扭转瓶身(如图乙所
示)；拧松瓶盖(如图丙所示)；瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶口出现白雾(如图丁所示) ，这四个过程和汽油机的压缩冲程相似的是( B )
A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁
第9题图
10. 趋势情境 小实验 在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入圆筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出.下列汽油机的四个冲程中，能量转化与其相同的是 ( D )
第10题图
A B C D
11. 趋势情境 传统文化·传统技艺 如图所示的走马灯是我国特色工艺品，亦是传统节日玩具之一，属于灯笼的一种. 当点燃走马灯内的蜡烛后，蜡烛上方的空气受热膨胀，密度 变小 (选填“变大”“不变”或“变小”) ，随即上升，冷空气由下方进入，产生空气对流，从而推动叶轮旋转，此过程的能量转化情况与汽油机的 做功 冲程相同.
第11题图
12. (黑白卷改编)如图甲所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，
将水加热一段时间后，可以看到橡胶塞被冲出，这是因为燃料燃烧放出的 热量 传递给水和水蒸气，橡胶塞受到水蒸气的压力而冲出去，水蒸气的 内 能转化成橡胶塞的 机械 能.橡胶塞被冲出的过程与图中内燃机工作时图 丙 (选填“乙”或“丙”)的冲程相似，请你写出图中另一冲程的能量转化情况： 机械能转化为内能 .
第12题图
13. (教材练习第5题改编)某同学看到爸爸启动汽车时，转速表如图所示，转速表中的示数反映了发动机曲轴每分钟的转动次数.如果燃油汽车使用的是四冲程汽油机，根据图中信息计算此时该发动机一个气缸1 min内完成的工作循环个数是 500 ，完成做功冲程的次数是 500 .
第13题图
自制纸杯发射器
材料准备：纸杯、空易拉罐、大头针、酒精、打火机.
活动过程：如图所示，在空易拉罐底部中央用大头针开一个小孔，从易拉罐上端拉环开口处朝内喷少量酒精，把纸杯紧套在易拉罐上端后，将燃着的打火机靠近易拉罐底部的小孔.
思考并解释：请你猜想会出现什么现象？并利用能量转化的知识解释你观察到的现象.
答：会看到纸杯飞出去.这是因为酒精燃烧时将化学能转化为内能，高温高压的气体对外做功， 内能转化为纸杯的机械能，所以就会看到纸杯飞出去.
第十四章 内能的利用
第3节 热机的效率
基础题
知识点1 燃料的热值163考
主题情境 燃料变迁史中的热值及热量
(教材正文改编)从原始社会到现代社会，燃料始终是推动人类文明巨轮滚滚向前的核心动力.请完成第1～5题.
1. 最早期人类使用的燃料主要为植物秸秆或干木柴，下列关于秸秆和干木柴热值的说法正确的是( D )
A. 干木柴的热值与其质量成正比
B. 由于细干木柴容易点燃，所以其热值小
C. 秸秆的热值比干木柴小，所以燃烧放出的热量也比干木柴少
D. 秸秆的热值是秸秆本身的特性，与其他特性无关
2. 《山海经》中最早记录了煤炭的地理分布，在两千多年前的汉朝，我国已经开始使用煤炭，已知煤炭的热值是2.9×107 J/kg ，这个数值的物理意义是 1 kg煤炭完全燃烧放出的热量为2.9×107 J ；煤炭不完全燃烧，若煤炭的热值 不变 (选填“变大”“不变”或“变小”).
3. 趋势情境 传统文化·科学典籍 西汉文学家扬雄的《蜀王本纪》记录了使用“火井煮盐” ，这是我国最早使用天然气的记录.完全燃烧5 m3 的天然气放出的热量为 2.1×108 J ，天然气燃烧时，天然气的化学能转化为 内 能.(天然气的热值取4.2×107 J/m3)
4. 19世纪商用石油被开采出来，从石油提炼的汽油、煤油和柴油广泛应用于生产生活.消耗相同质量的汽油和煤油完全燃烧放出的热量 相同 (选填“相同”或“不同”) ，完全燃烧柴油和汽油放出相同的热量，消耗质量较少的是 汽油 . [已知q汽油 ＝4.6×107 J/kg ，q煤油 ＝4.6×107 J/kg ，q柴油 =4.3×107 J/kg]
5. 液态氢作为一种清洁能源，是无人机燃料的最佳选择.假设某次无人机起飞用了120 g液态氢，求：(液态氢的热值取1.42×108 J/kg)
(1)120 g液态氢完全燃烧放出的热量是多少？
解：(1)根据公式Q ＝mq可知，120 g液态氢完全燃烧放出的热量Q放 ＝mq氢 ＝120×10－3 kg×1.42×108 J/kg ＝1.704×107 J
(2)若120 g液态氢完全燃烧放出的热量由干木材完全燃烧提供，需要干木材的质量是多少？(已知干木材的热值约为1.2×107 J/kg)
(2)120 g液态氢完全燃烧放出的热量由干木材完全燃烧提供，则Q放 '＝Q放，则根据公式可知需要干木材的质量
m
知识点2 热机的效率65考
6. 关于热机的效率，下列说法不正确的是( C )
A. 燃料燃烧得更充分可以提高热机的效率
B. 减少机械间的摩擦可以提高热机的效率
C. 通过科技进步，热机的效率可以达到100%
D. 将燃烧排出的废气再利用可以提高热机的效率
7. (教材正文改编)通过查阅资料，小明绘制了某品牌集成灶熬粥时的能量流向图，如图所示，该集成灶在熬粥过程中的效率为 50％ .若该集成灶通过改进使燃气与空气混合更充分后燃烧， 能 (选填“能”或“不能”)提高集成灶的效率.
第7题图
(中考新考法·柱状图)小华根据柴油、汽油以及煤油的热值画出如图所示的柱状图，以下说法不正确的是( A )
A. 在完全燃烧的情况下，汽油放出的热量最多
B. 1 kg上述燃料完全燃烧时，柴油放出的热量最少
C. 完全燃烧2 kg的煤油放出的热量是9.2×107 J
完全燃烧2 kg的汽油和煤油，放出的热量之比为1:1
第8题图
9. 如图所示是完全燃烧A 、B两种燃料的质量与放出的热量的关系图像，
由图像可知( C )
A. qA:qB ＝1:1
B. qA:qB ＝1:2
C. qA:qB ＝2:1
D. qA:qB ＝1:4
第9题图
10. 某一艘以柴油机为动力的渔船，某次出海捕鱼作业.若渔船在工作过程中匀速行驶2.58 km消耗柴油质量为10 kg ，渔船在航行过程中受到的牵引力约为7.5×104 N. 完全燃烧10 kg柴油释放的热量是 4.3×108 J ，渔船发动机的效率是 45％ .(柴油的热值为4.3×107 J/kg)
11. 小明分别用如图所示的相同装置来探究煤油和菜籽油热值的大小关系，图中水、煤油和菜籽油的质量都相同(不计热量损失).
(1)在组装实验装置时，应该按照 由下到上 (选填“由下到上”或“由上到下”)的顺序.
(2)实验中通过比较 水升高的温度 来比较煤油和菜籽油燃烧放出的热量大小；燃料燃烧放出的热量，通过 热传递 (选填“做功”或“热传递”)的方式使水的内能增大.
第11题图
(3)小明将在实验中得到的数据记录在表中，根据表中的数据，你认为热
值较大的燃料是 煤油 (选填“煤油”或“菜籽油”).
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃
煤油 25 44
菜籽油 25 34
(4)在加热前用天平分别测出烧杯中水的质量及煤油和菜籽油的质量，根据Q吸 ＝Q放，利用实验中测得的数据，算出了煤油和菜籽油的热值，与燃料热值表中的数值相比较，发现偏 小 (选填“大”或“小”) ，你认为可能的原因是 燃料没有完全燃烧 .
12. “运－20”是我国自主研发的大型运输机，它是通过航空煤油在燃烧室中燃烧，从喷口筒后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力.某次抗震救援任务中，“运－20”以800 km/h的飞行速度匀速行驶2.25 h ，消耗航空煤油3×104 kg ，飞行中受到的平均阻力为5×105 N ，航空煤油的热值为 4.6×107 J/kg.求：
(1)3×104 kg航空煤油完全燃烧放出的热量是多少？
解：(1)3×104 kg煤油完全燃烧放出的热量
Q放 ＝m燃料q ＝3×104 kg×4.6×107 J/kg ＝1.38×1012 J
“运－20”以800 km/h的飞行速度匀速行驶2.25 h ，消耗航空煤油3×104
kg ，飞行中受到的平均阻力为5×105 N ，航空煤油的热值为4.6×107 J/kg.
(2)在此过程中“运－20”发动机的效率是多少？(百分号前保留整数)
(2)“运－20”运输机2.25 h行驶的路程
s ＝vt ＝800 km/h×2.25 h ＝1 800 km ＝1.8×106 m
“运－20”运输机发动机做的有用功
W有 ＝Fs＝fs ＝5×105 N×1.8×106 m ＝9×1011 J在此过程中“运－20”运输机发动机的效率
“运－20”以800 km/h的飞行速度匀速行驶2.25 h ，消耗航空煤油3×104kg，飞行中受到的平均阻力为5×105 N ，航空煤油的热值为4.6×107 J/kg.
(3)假设此过程中，航空煤油完全燃烧，除了做有用功外，其余能量全部用来加热水，在不考虑其他热损失的情况下，可使多少千克的水升高80 ℃ (结果保留整数)[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)在此过程中，发动机损失的热量
Q损 ＝Q放－W有 ＝1.38×1012 J－9×1011 J ＝4.8×1011 J
水吸收的热量
Q吸 ＝Q损 ＝4.8×1011 J
由Q吸 ＝cm(t－t0)可知，可加热水的质量
第十四章 内能的利用
微专题1 热量的综合计算
分类进阶练
类型1 热平衡类36考
1. 小明的奶奶使用干木柴烧火做饭，一个月共使用干木柴56 kg.这些干木柴完全燃烧可释放的热量是多少？(干木柴的热值取1.2×107 J/kg)
解：干木柴完全燃烧放出的热量
Q放 ＝m干木柴q干木柴 ＝56 kg×1.2×107 J/kg ＝6.72×108 J
进阶1 计算天然气的使用量
(1)如果用天然气代替干木柴烧火做饭，释放相同热量，那么需要完全燃烧多少立方米的天然气？(天然气的热值取4.2×107 J/m3)
解：(1)已知56 kg干木柴完全燃烧共释放出6.72×108 J的热量，由Q放 ＝qV可得，若用天然气代替干木柴加热，释放相同热量需要完全燃烧天然气的体积
V
m3
进阶2 计算水的温度变化量
(2)若天然气完全燃烧释放的热量全部被水吸收，则可以使多少千克的水从20 ℃升温至100℃ [c水 ＝4.2×103 J/(kg·℃)]
类型2 热效率类92考
2. 趋势情境 传统文化·技术发明 我国古代青铜剑铸造水平在当时世界领先，铸造青铜剑所用的燃料主要是木炭. 已知木炭的热值为3.4×107J/kg ，铸剑师需要把5 kg初温为20 ℃的青铜剑坯加热到1 040 ℃才能进行加工.若不考虑热量损失，求需要完全燃烧木炭的质量是多少？[c青铜 =0.38×103 J/(kg·℃)]
进阶1 计算热效率
(1)实际过程消耗木炭的质量为1.9 kg ，则该过程熔炉的热效率是多少？
解：(1)木炭燃烧放出的热量
Q放'＝m木炭'q ＝1.9 kg×3.4×107 J/kg ＝6.46×107 J熔炉的热效率
进阶2 计算可节约木炭的质量
(2)若将木炭燃烧得更充分一些，可将该熔炉的热效率再提高2％，此时可节约木炭的质量是多少？
(2)若将热效率再提高2％，则此时热效率
η '= η+2％＝3％＋2％＝5%
此时木炭燃烧放出热量
Q放 J
此时需要完全燃烧木炭的质量
m木炭 kg故可以节约木炭的质量
m节 ＝m木炭'－m木炭″＝1.9 kg－1.14 kg ＝0.76 kg
类型3 热机的效率50考
3. (黑白卷改编)边防战士们会驾驶巡逻车在边境巡逻.某次战士们驾驶巡逻车在平直的公路上以5 m/s的速度巡逻1 h ，巡逻车匀速行驶时所受阻力为8×103 N. 则巡逻车行驶的路程是多少？
解：巡逻车行驶的路程
s ＝vt ＝5 m/s×1×3 600 s ＝18 000 m ＝18 km
进阶1 计算热量
(1)若此过程中，巡逻车消耗燃油7.2 kg ，则巡逻车所消耗的燃油完全燃烧放出的热量是多少？(q燃油 ＝5×107 J/kg)
解：(1)燃油完全燃烧放出的热量
Q放 ＝mq燃油 ＝7.2 kg×5×107 J/kg ＝3.6×108 J
进阶2 计算热机效率
(2) 该巡逻车的热机效率是多少？
(2)巡逻车在平直的公路上做匀速直线运动，水平方向受力平衡，则
牵引力F＝f＝8×103 N
牵引力做的有用功
W有用 ＝Fs ＝8×103 N×18×103 m ＝1.44×108 J巡逻车的热机效率
类型4 新能源热效率类3考
4. 新能源的应用已进入普通家庭，小明家安装了一台阳台壁挂式太阳能热水器，该热水器接收太阳能的总有效面积为2.5 m2 ，若1 m2面积每小时接收到的太阳能平均为2.52×106 J ，某天阳光照射该热水器4 h ，使装满水 (储水箱额定容量为80 L)的热水器内水温升高了30 ℃.求：[已知ρ水 =
1.0×103 kg/m3 ，c水 ＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)该过程中水吸收的热量是多少？
解：(1)储水箱中水的体积V ＝80 L ＝8×10－2 m3由ρ = 得，储水箱中水的质量
m水 =ρ水V＝1.0×103 kg/m3 ×8×10－2m3 ＝80 kg该过程水吸收的热量
Q吸 ＝c水m水(t－t0) ＝4.2×103 J/(kg·℃)×80 kg×30 ℃ = 1.008×107 J
该热水器接收太阳能的总有效面积为2.5 m2 ，若1 m2面积每小时接收到的太阳能平均为2.52×106 J ，某天阳光照射该热水器4 h ，使装满水(储水箱额定容量为80 L)的热水器内水温升高了30 ℃.求：[已知ρ水 ＝1.0×103
kg/m3 ，c水 ＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(2)该太阳能热水器的效率是多少？
(2)太阳能热水器接收的太阳能
W总 ＝2.52×106 J/(m2·h)×2.5 m2 ×4 h ＝2.52×107 J太阳能热水器的效率
该热水器接收太阳能的总有效面积为2.5 m2 ，若1 m2面积每小时接收到的太阳能平均为2.52×106 J ，某天阳光照射该热水器4 h ，使装满水(储水箱额定容量为80 L)的热水器内水温升高了30 ℃.求：[已知ρ水 ＝1.0×103
kg/m3 ，c水 ＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)若水吸收的这些热量由燃烧天然气来提供，不计热量损失，需要完全燃烧天然气的体积是多少？[天然气的热值取4.2×107 J/m3)]
(3)已知Q吸 ＝1.008×107 J ，若由燃烧天然气来提供，不计热量损失，则Q吸 ＝Q放，所需完全燃烧天然气的体积
V1 ＝ Q放 ＝ 1.008×107J ＝0 24 m3
5. 一品牌国产汽车以72 km/h的速度在平直公路上匀速行驶100 km消耗汽油6 L ，已知汽车发动机的功率为12 kW ，求：(汽油的热值q ＝4.6×107
J/kg ，密度ρ =0.7×103 kg/m3)
(1)汽车匀速直线行驶100 km发动机所做的功是多少？
一品牌国产汽车以72 km/h的速度在平直公路上匀速行驶100 km消耗汽油6 L ，已知汽车发动机的功率为12 kW ，求：(汽油的热值q ＝4.6×107 J/kg ，密度ρ =0.7×103 kg/m3)
(2)(中考新考法·科学论证)小明在网上查阅到该品牌汽车的能量占比如图所示，请你通过计算判断网上所说的能量占比是否真实.
第5题图
(2)消耗汽油的体积V＝6 L ＝6×10－3m3
由ρ = 得，燃烧汽油的质量
m =ρV＝0.7×103 kg/m3 ×6×10－3m3 ＝4.2 kg汽油完全燃烧释放的热量
Q放 ＝mq ＝4.2 kg×4.6×107 J/kg ＝1.932×108 J则发动机的能量利用效率
而能量占比图中发动机的能量利用效率η '＝1－7％－30％－28％＝35%
因为η≠η' ，所以网上所说的能量占比不真实
第十四章 内能的利用
微专题2 《天工开物》中的内能知识
《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性著作，是我国古代一部综合性的科学技术著作.
一、火药的应用
1. 如图所示，《天工开物》中对红夷炮的记载有“铸铁为之，身长丈许，
用以守城. 中藏铁弹并火药数斗，飞激二里，膺其锋者为齑粉.”下列有关说法正确的是( D )
A. 火药燃烧时将火药的内能转化为化学能
B. 火药燃烧产生的燃气推动铁弹在炮膛中运动的过程中将机
械能转为内能
C. 铁弹在炮膛中运动过程的能量转化与内燃机压缩冲程相同
D. 发射后，距离很远都能闻到火药味是因为分子在不停地做无规则运动
2. 如图所示为《天工开物》记载的“万人敌” ，这是一种守城用的大型爆炸燃烧式武器.它的制造方法是将中空的泥团晒干，再从泥团上预留的小孔装入火药，掺入有毒物质，把火药压实并安装上引信以后，再用木框将其框住.点火时点燃引信，火焰从四面喷射，该过程将化学 能转化为内能；同时会不断旋转，烧灼敌军，旋转的过程与四冲程热机的 做功 冲程的能量转化方式相同.
第2题图
二、织造工艺
3. 《天工开物》中记载了多种布料染色工艺，很多流传至今，其中香云纱的制作用到了其中的一些染色工艺，下列说法正确的是( C )
A. 将薯莨捣碎提取染料的过程中能量不守恒
B. 用木柴加热染料时，木柴不完全燃烧，木柴热值变小
C. 将丝绸在加热后的染料中浸染可以加快上色，是因为温度越高扩散现象越明显
D. 将上色的布料在太阳下晾晒，布料含有的热量变大
三、食材加工2考
4. (定心卷改编)如图所示，《天工开物》记载了菜籽油的榨取过程：“榨具已整理，则取诸麻菜子入釜，文火慢炒……透出香气.”在某次炒菜籽的过程中，需要将10 kg的菜籽从20 ℃加热到140 ℃ , 菜籽吸收的热量为 1.2×106 J；若加热这些菜籽需要燃烧2 kg的干木柴，加热菜籽的热效率为 5％ . [菜籽的比热容取1.0×103 J/(kg·℃) ，q干木柴 ＝1.2×107J/kg]
第4题图
四、金属冶炼和制造
5. 《天工开物》中对炼锌有这样的记载：“每炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团，冷定毁罐取出.”如图所示，下列有关炼锌的说法正确的是( B )
A. 炼锌时用煤炭饼燃烧加热的热效率可以达到100%
B. 熔化成液态的金属锌倒入罐子，凝固过程中内能减小
C. 炉甘石被烧红是通过做功的方式改变内能的
D. 金属锌在冷却的过程中锌原子之间的距离变大
第5题图
第十四章 内能的利用
第4节 跨学科实践：制作简易热机模型
17世纪，人类发明了热机，最早的热机是蒸汽机，原始的蒸汽机不便于使用.交通运输的发展迫切需要轻便的热机，于是，内燃机应运而生.接下来让我们一起来了解不同热机的工作原理，并制作简易的热机模型.
任务1 认识热机
1. 如图所示的流程图是用来说明汽油机的一个工作循环及涉及的主要能量转化情况，请将其内容补充完整.
第1题图
压缩 机械能 做功
2. 如图所示是汽油机一个完整的工作循环，请你将工作过程补充完整.
(1)吸气冲程(图甲)： 进气 门打开， 排气 门关闭，活塞 向下 运动， 汽油和空气的混合物 进入气缸.
(2)压缩冲程(图乙)： 进气门和排气 门关闭，活塞 向上 运动， 燃料混合物 被压缩.
第2题图
(3)做功冲程(图丙)： 进气门和排气 门关闭，火花塞 产生电火花 ，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体.高温高压的气体推动活塞 向 下 运动，带动曲轴转动， 对外做功 .
(4)排气冲程(图丁)： 进气 门保持关闭， 排气 门打开，活塞 向上 运动，把 废气 排出气缸.
3. 如图所示是17世纪一种原始热机的示意图，该热机对外做功一次过程的简要概述如下：
①燃烧燃料，加热锅炉里的水，产生大量的水蒸气；②高温水蒸气通过锅炉与气缸间的阀门进入气缸，推动活塞上行；③当活塞到达气缸顶部时，关闭锅炉与气缸间的阀门，打开冷水箱与气缸间的阀门，向气缸里注入冷水；④气缸里大量的水蒸气液化成水，气缸内压强减小，活塞下降，对连杆产生巨大的向下的拉力，从而将活塞位置复原对外提供动力做功.
第3题图
(1)在该热机工作过程中，工作物质是 水蒸气 .
(2)活塞向下运动对连杆产生拉力，从而对外提供动力做功，实现了 内 能向 机械 能的转化.
(3)热机工作时，水蒸气在气缸里推动活塞做功，此过程相当于汽油机工作时的 做功 冲程.
第3题图
任务2 热机模型的制作
4. 小明在制作简易热机模型时，将易拉罐剪开，底部固定蜡烛作为热源，在蜡烛燃烧的过程中发生的能量转化是( A )
A. 化学能转化为内能
B. 化学能转化为电能
C. 内能转化为化学能
D. 电能转化为内能
5. 如图所示，是小明所在小组制作的热机模型. 向易拉罐内部注入大约半罐水，将一支去掉笔芯和尾塞的中性笔的尖端朝外，尾端插入易拉罐内，用胶将易拉罐的开口处密封，将易拉罐按如图所示放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶，点燃易拉罐下面的酒精灯，当有水蒸气喷出时，扇叶就转动起来.下列分析正确的是( C )
A. 整个过程中只有内能和机械能的转化
B. 水变成水蒸气的过程中，分子间的距离变小
C. 水蒸气喷出推动扇叶转动，与汽油机的做功冲程能量转化相同
D. 该热机模型的效率能达到 100%
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第十四章 内能的利用 考点精练
第十四章 内能的利用
第1节 能量的转化与守恒
基础题
知识点1 能量的转化228考
1. (教材正文改编)下列关于能量的转化和转移的说法正确的是( C )
A. 搓手取暖发生的是能量的转移
B. 暖气片给房间供暖发生的是能量的转化
C. 利用水轮机发电发生的是能量的转化
D. 植物进行光合作用发生的是能量的转移
C
2. (教材正文改编)关于能量的转化，下列说法正确的是( A )
A. 蓄电池充电时将电能转化为化学能
B. 电风扇工作时主要将电能转化为内能
C. 太阳能电池板工作时将太阳能转化为内能
D. 蜡烛燃烧时将内能转化为化学能
A
3. 古代人们曾发明一种活塞式点火
器，如图所示，以牛角作套筒，木质推杆前端黏附艾绒，取火时，一手握
住套筒，另一只手猛推推杆，艾绒即燃.猛推推杆入筒的过程中发生的能
量转化正确的是( B )
趋势情境
传统文化·技术发明
A. 内能转化为机械能
B. 机械能转化为内能
C. 没有能量的转化
D. 只有机械能和内能的相互转化
B
第3题图
知识点2 能量守恒定律23考
4. (教材图改编)如图所示为弹性小球在地面弹跳的频闪照片，由于与空气
摩擦，小球会越跳越低，最终停在地面上，这是因为小球在弹跳的过程
中，有一部分机械能转化为 能.在此过程中能量 (选填“守
恒”或“不守恒”).
第4题图
内
守恒
中档题
“嫦娥六号”在月球背面采集了1 935.3克月壤样品，这是人类历史上首
次从月球背面携带样品返回地球.请完成第5～6题.
5. “嫦娥六号”从月球返回地球时，通过燃料燃烧产生高温高压的气体推动
“嫦娥六号”上升.该过程中发生的能量转化是( A )
A. 化学能→内能→机械能
B. 化学能→机械能→内能
C. 机械能→内能→化学能
D. 内能→化学能→机械能
A
主题情境
“嫦娥六号” 返回时的能量转化
6. “嫦娥六号”返回舱穿越大气层时与空气摩擦生热，将一部分机械能转化
为 能，此过程中，返回舱的总能量 .若不计摩擦，下落
过程中返回舱的机械能 .(后两空选填“守恒”或“不守恒”)
第7题图
内
不守恒
守恒
7. 如图所示实验，小球在摆动过程中摆动的幅度会逐渐减小，最终会停下
来.这是因为小球在摆动过程中，有小部分的 能转化为
能，小球的机械能 (选填“守恒”或“不守恒”).
机械
内
不守恒
8. (中考新考法·质疑创新)如图所示为某实验小组制作的一种机械，下面容
器中装有液态氨.液态氨吸收热量汽化成气体上升，推动叶轮转动，氨气
同时进入到上面的容器中.氨气在上面的容器中遇冷后液化，再反向推动
叶轮转动.这样就可以使叶轮永远转动下去.你认为叶轮 (选填“能”
或“不能”)永远转动下去，理由是
.
不能
能量的总量是不变的，在叶轮转动的
过程中会因为摩擦等原因损失一部分能量，因此叶轮不能永远转动下去
(表述合理即可)
第8题图
[此考法山西、河南、陕西等地中考已考查]
第十四章 内能的利用
第2节 热机
基础题
知识点1 热机14考
1. (教材练习第2题改编)下列交通工具没．有．利用热机的是( D )
A. C919飞机 B. 燃油汽车 C. 摩托车 D. 电动汽车
D
2. (教材正文改编)汽油机和柴油机属于内燃机，内燃机在工作时燃料在气
缸内直接燃烧，将燃料燃烧产生的 能转化为 能；请你再列
举一种热机： .
知识点2 汽油机[156考，其中汽油机冲程判断及其能量转化124考]
3. 在四冲程汽油机的工作循环中，获得动力的冲程是( C )
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程
C. 做功冲程 D. 排气冲程
内
机械
蒸汽机(或汽轮机)
C
4. (逆袭卷)如图所示，是四冲程汽油机的工作示意图，一个完整的工作循
环的正确顺序为( B )
A. a→b→c→d B. a→c→d→b
C. c→a→b→d D. c→d→a→b
第4题图
B
5. 如图所示，是四冲程汽油机某个冲程的工作示意图，能量转化情况是
将 能转化成 能，该过程中气缸内气体的温度 (选
填“升高”“不变”或“降低”).
第5题图
机械
内
升高
6. 汽油机的一个工作循环中，对外做功 次，活塞往复 次，飞轮
转动 周.若飞轮转动40周，则汽油机对外做功 次，完成
个冲程.
1
2
2
20
80
7. (教材正文改编)如图所示是一个四冲程柴油机的剖面图，关于柴油机和
汽油机工作的相关说法正确的是( B )
A. 柴油机和汽油机的吸气冲程吸进的都是空气
B. 除了做功冲程外，其余冲程都需要依靠惯性完成
C. 柴油机顶部的喷油嘴可以替换成火花塞
D. 柴油机和汽油机气缸内的燃料都是点燃的
第7题图
B
知识点3 柴油机2考
8. 如图所示是柴油机的四个冲程的示意图，图中表示压缩冲程的是图___ (填图号)；该柴油机一个工作循环中活塞往复运动 次，对外做功 次.
第8题图
b
2
1
中档题
9. (中考新考法·类比推理)喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行了如下游
戏探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖(如图甲所示)；扭转瓶身(如图乙所
示)；拧松瓶盖(如图丙所示)；瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶口出现白雾
(如图丁所示)，这四个过程和汽油机的压缩冲程相似的是( B )
A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁
第9题图
B
10. 在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的
汽油喷入圆筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，
汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出.下列汽油机的四个冲程中，能
量转化与其相同的是 ( D )
趋势情境
小实验
第10题图 A B C D
D
11. 如图所示的走马灯是我国特色工
艺品，亦是传统节日玩具之一，属于灯笼的一种.当点燃走马灯内的蜡烛
后，蜡烛上方的空气受热膨胀，密度 (选填“变大”“不变”或“变
小”)，随即上升，冷空气由下方进入，产生空气对流，从而推动叶轮旋
转，此过程的能量转化情况与汽油机的 冲程相同.
趋势情境
传统文化·传统技艺
第11题图
变小
做功
12. (黑白卷改编)如图甲所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，
将水加热一段时间后，可以看到橡胶塞被冲出，这是因为燃料燃烧放出
的 传递给水和水蒸气，橡胶塞受到水蒸气的压力而冲出去，水蒸
气的 能转化成橡胶塞的 能.橡胶塞被冲出的过程与图中内
燃机工作时图 (选填“乙”或“丙”)的冲程相似，请你写出图中另一冲
程的能量转化情况： .
热量
内
机械
丙
机械能转化为内能
第12题图
13. (教材练习第5题改编)某同学看到爸爸启动汽车时，转速表如图所示，
转速表中的示数反映了发动机曲轴每分钟的转动次数.如果燃油汽车使用
的是四冲程汽油机，根据图中信息计算此时该发动机一个气缸1 min内完
成的工作循环个数是 ，完成做功冲程的次数是 .
第13题图
500
500
实践活动
自制纸杯发射器
材料准备：纸杯、空易拉罐、大头针、酒精、打火机.
活动过程：如图所示，在空易拉罐底部中央用大头针开一个小孔，从易拉
罐上端拉环开口处朝内喷少量酒精，把纸杯紧套在易拉罐上端后，将燃着
的打火机靠近易拉罐底部的小孔.
思考并解释：请你猜想会出现什么现象？并利用能量转化的知识解释你观
察到的现象.
点击播放视频
答：会看到纸杯飞出去.这是因为酒精燃烧时将化学能转化为内能，高
温高压的气体对外做功，内能转化为纸杯的机械能，所以就会看到纸
杯飞出去.
第十四章 内能的利用
第3节 热机的效率
基础题
知识点1 燃料的热值163考
(教材正文改编)从原始社会到现代社会，燃料始终是推动人类文明巨
轮滚滚向前的核心动力.请完成第1～5题.
主题情境
燃料变迁史中的热值及热量
1. 最早期人类使用的燃料主要为植物秸秆或干木柴，下列关于秸秆和干木
柴热值的说法正确的是( D )
A. 干木柴的热值与其质量成正比
B. 由于细干木柴容易点燃，所以其热值小
C. 秸秆的热值比干木柴小，所以燃烧放出的热量也比干木柴少
D. 秸秆的热值是秸秆本身的特性，与其他特性无关
D
2. 《山海经》中最早记录了煤炭的地理分布，在两千多年前的汉朝，我国
已经开始使用煤炭，已知煤炭的热值是2.9×107 J/kg，这个数值的物理意
义是 ；煤炭不完全燃烧，
若煤炭的热值 (选填“变大”“不变”或“变小”).
3. 西汉文学家扬雄的《蜀王本纪》记录
了使用“火井煮盐”，这是我国最早使用天然气的记录.完全燃烧5 m3的天
然气放出的热量为 J，天然气燃烧时，天然气的化学能转化
为 能.(天然气的热值取4.2×107 J/m3)
趋势情境
传统文化·科学典籍
1 kg煤炭完全燃烧放出的热量为2.9×107 J
不变
2.1×108
内
4. 19世纪商用石油被开采出来，从石油提炼的汽油、煤油和柴油广泛应用
于生产生活.消耗相同质量的汽油和煤油完全燃烧放出的热量 (选
填“相同”或“不同”)，完全燃烧柴油和汽油放出相同的热量，消耗质量较
少的是 .[已知q汽油＝4.6×107 J/kg，q煤油＝4.6×107 J/kg，q柴油＝
4.3×107 J/kg]
相同
汽油
5. 液态氢作为一种清洁能源，是无人机燃料的最佳选择.假设某次无人机
起飞用了120 g液态氢，求：(液态氢的热值取1.42×108 J/kg)
(1)120 g液态氢完全燃烧放出的热量是多少？
解：(1)根据公式Q＝mq可知，120 g液态氢完全燃烧放出的热量
Q放＝mq氢＝120×10－3 kg×1.42×108 J/kg＝1.704×107 J
(2)若120 g液态氢完全燃烧放出的热量由干木材完全燃烧提供，需要干木
材的质量是多少？(已知干木材的热值约为1.2×107 J/kg)
(2)120 g液态氢完全燃烧放出的热量由干木材完全燃烧提供，则Q放'＝Q放，则根据公式可知需要干木材的质量
m'＝＝＝1.42 kg
知识点2 热机的效率65考
6. 关于热机的效率，下列说法不．正．确．的是( C )
A. 燃料燃烧得更充分可以提高热机的效率
B. 减少机械间的摩擦可以提高热机的效率
C. 通过科技进步，热机的效率可以达到100％
D. 将燃烧排出的废气再利用可以提高热机的效率
C
7. (教材正文改编)通过查阅资料，小明绘制了某品牌集成灶熬粥时的能量
流向图，如图所示，该集成灶在熬粥过程中的效率为 .若该集成
灶通过改进使燃气与空气混合更充分后燃烧， (选填“能”或“不能”)
提高集成灶的效率.
第7题图
50％
能
中档题
8. (中考新考法·柱状图)小华根据柴油、汽油以及煤油的热值画出如图所示
的柱状图，以下说法不．正．确．的是( A )
A. 在完全燃烧的情况下，汽油放出的热量最多
B. 1 kg上述燃料完全燃烧时，柴油放出的热量最少
C. 完全燃烧2 kg的煤油放出的热量是9.2×107 J
D. 完全燃烧2 kg的汽油和煤油，放出的热量之比为1∶1
A
第8题图
9. 如图所示是完全燃烧A、B两种燃料的质量与放出的热量的关系图像，
由图像可知( C )
A. qA∶qB＝1∶1 B. qA∶qB＝1∶2
C. qA∶qB＝2∶1 D. qA∶qB＝1∶4
第9题图
C
10. 某一艘以柴油机为动力的渔船，某次出海捕鱼作业.若渔船在工作过程
中匀速行驶2.58 km消耗柴油质量为10 kg，渔船在航行过程中受到的牵引
力约为7.5×104 N. 完全燃烧10 kg柴油释放的热量是 J，渔船
发动机的效率是 .(柴油的热值为4.3×107 J/kg)
4.3×108
45％
11. 小明分别用如图所示的相同装置来探究煤油和菜籽油热值的大小关
系，图中水、煤油和菜籽油的质量都相同(不计热量损失).
(1)在组装实验装置时，应该按照 (选填“由下到上”或“由上到
下”)的顺序.
由下到上
(2)实验中通过比较 来比较煤油和菜籽油燃烧放出的热
量大小；燃料燃烧放出的热量，通过 (选填“做功”或“热传递”)
的方式使水的内能增大.
第11题图
水升高的温度
热传递
(3)小明将在实验中得到的数据记录在表中，根据表中的数据，你认为热
值较大的燃料是 (选填“煤油”或“菜籽油”).
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃
煤油 25 44
菜籽油 25 34
(4)在加热前用天平分别测出烧杯中水的质量及煤油和菜籽油的质量，根
据Q吸＝Q放，利用实验中测得的数据，算出了煤油和菜籽油的热值，与燃
料热值表中的数值相比较，发现偏 (选填“大”或“小”)，你认为可能
的原因是 .
煤油
小
燃料没有完全燃烧
12. “运－20”是我国自主研发的大型运输机，它是通过航空煤油在燃烧室
中燃烧，从喷口筒后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力.某次抗震
救援任务中，“运－20”以800 km/h的飞行速度匀速行驶2.25 h，消耗航空
煤油3×104 kg，飞行中受到的平均阻力为5×105 N，航空煤油的热值为
4.6×107 J/kg.求：
(1)3×104 kg航空煤油完全燃烧放出的热量是多少？
解：(1)3×104 kg煤油完全燃烧放出的热量
Q放＝m燃料q＝3×104 kg×4.6×107 J/kg＝1.38×1012 J
“运－20”以800 km/h的飞行速度匀速行驶2.25 h，消耗航空煤油3×104
kg，飞行中受到的平均阻力为5×105 N，航空煤油的热值为4.6×107 J/kg.
(2)在此过程中“运－20”发动机的效率是多少？(百分号前保留整数)
(2)“运－20”运输机2.25 h行驶的路程
s＝vt＝800 km/h×2.25 h＝1 800 km＝1.8×106 m
“运－20”运输机发动机做的有用功
W有＝Fs＝fs＝5×105 N×1.8×106 m＝9×1011 J
在此过程中“运－20”运输机发动机的效率
η＝＝≈0.65＝65％
“运－20”以800 km/h的飞行速度匀速行驶2.25 h，消耗航空煤油3×104kg，
飞行中受到的平均阻力为5×105 N，航空煤油的热值为4.6×107 J/kg.
(3)假设此过程中，航空煤油完全燃烧，除了做有用功外，其余能量全部
用来加热水，在不考虑其他热损失的情况下，可使多少千克的水升高80
℃？(结果保留整数)[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)在此过程中，发动机损失的热量
Q损＝Q放－W有＝1.38×1012 J－9×1011 J＝4.8×1011 J
水吸收的热量
Q吸＝Q损＝4.8×1011 J
由Q吸＝cm(t－t0)可知，可加热水的质量
m水＝＝≈1 428 571 kg
第十四章 内能的利用
微专题1 热量的综合计算
分类进阶练
类型1 热平衡类36考
1. 小明的奶奶使用干木柴烧火做饭，一个月共使用干木柴56 kg.这些干木
柴完全燃烧可释放的热量是多少？(干木柴的热值取1.2×107 J/kg)
解：干木柴完全燃烧放出的热量
Q放＝m干木柴q干木柴＝56 kg×1.2×107 J/kg＝6.72×108 J
进阶1 计算天然气的使用量
(1)如果用天然气代替干木柴烧火做饭，释放相同热量，那么需要完全燃
烧多少立方米的天然气？(天然气的热值取4.2×107 J/m3)
解：(1)已知56 kg干木柴完全燃烧共释放出6.72×108 J的热量，由Q放＝qV
可得，若用天然气代替干木柴加热，释放相同热量需要完全燃烧天然气的
体积
V＝＝＝16 m3
进阶2 计算水的温度变化量
(2)若天然气完全燃烧释放的热量全部被水吸收，则可以使多少千克的水
从20 ℃升温至100 ℃？[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
思路点拨
水吸收的热量Q吸＝Q放，则根据比热容公式可计算出水的质量m＝
.
(2)由于天然气完全燃烧释放的热量全部被水吸收，所以水吸收的热
量Q吸＝Q放＝6.72×108 J
根据Q＝cm(t－t0)可知，水的质量
m＝＝＝2 000 kg
类型2 热效率类92考
2. 我国古代青铜剑铸造水平在当时世界
领先，铸造青铜剑所用的燃料主要是木炭.已知木炭的热值为3.4×107
J/kg，铸剑师需要把5 kg初温为20 ℃的青铜剑坯加热到1 040 ℃才能进行
加工.若不考虑热量损失，求需要完全燃烧木炭的质量是多少？[c青铜＝
0.38×103 J/(kg·℃)]
趋势情境
传统文化·技术发明
解：由Q＝cm(t－t0)可知，青铜剑坯吸收的热量
Q吸＝c青铜m(t－t0)＝0.38×103 J/(kg·℃)×5 kg×(1 040 ℃－20 ℃)＝
1.938×106 J
不考虑热量损失，即Q吸＝Q放
需要完全燃烧木炭的质量
m木炭＝＝＝0.057 kg
进阶1 计算热效率
(1)实际过程消耗木炭的质量为1.9 kg，则该过程熔炉的热效率是多少？
解：(1)木炭燃烧放出的热量
Q放'＝m木炭'q＝1.9 kg×3.4×107 J/kg＝6.46×107 J
熔炉的热效率
η＝＝＝0.03＝3％
进阶2 计算可节约木炭的质量
(2)若将木炭燃烧得更充分一些，可将该熔炉的热效率再提高2％，此时可
节约木炭的质量是多少？
(2)若将热效率再提高2％，则此时热效率
η'＝η＋2％＝3％＋2％＝5％
此时木炭燃烧放出热量
Q放″＝＝＝3.876×107 J
此时需要完全燃烧木炭的质量
m木炭″＝＝＝1.14 kg
故可以节约木炭的质量
m节＝m木炭'－m木炭″＝1.9 kg－1.14 kg＝0.76 kg
类型3 热机的效率50考
3. (黑白卷改编)边防战士们会驾驶巡逻车在边境巡逻.某次战士们驾驶巡逻
车在平直的公路上以5 m/s的速度巡逻1 h，巡逻车匀速行驶时所受阻力为
8×103 N. 则巡逻车行驶的路程是多少？
解：巡逻车行驶的路程
s＝vt＝5 m/s×1×3 600 s＝18 000 m＝18 km
进阶1 计算热量
(1)若此过程中，巡逻车消耗燃油7.2 kg，则巡逻车所消耗的燃油完全燃烧
放出的热量是多少？(q燃油＝5×107 J/kg)
解：(1)燃油完全燃烧放出的热量
Q放＝mq燃油＝7.2 kg×5×107 J/kg＝3.6×108 J
进阶2 计算热机效率
(2) 该巡逻车的热机效率是多少？
(2)巡逻车在平直的公路上做匀速直线运动，水平方向受力平衡，则
牵引力F＝f＝8×103 N
牵引力做的有用功
W有用＝Fs＝8×103 N×18×103 m＝1.44×108 J
巡逻车的热机效率
η＝＝＝0.4＝40％
类型4 新能源热效率类3考
4. 新能源的应用已进入普通家庭，小明家安装了一台阳台壁挂式太阳能热
水器，该热水器接收太阳能的总有效面积为2.5 m2，若1 m2面积每小时接
收到的太阳能平均为2.52×106 J，某天阳光照射该热水器4 h，使装满水
(储水箱额定容量为80 L)的热水器内水温升高了30 ℃.求：[已知ρ水＝
1.0×103 kg/m3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)该过程中水吸收的热量是多少？
解：(1)储水箱中水的体积V＝80 L＝8×10－2 m3
由ρ＝得，储水箱中水的质量
m水＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×8×10－2m3＝80 kg
该过程水吸收的热量
Q吸＝c水m水(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×80 kg×30 ℃＝1.008×107 J
该热水器接收太阳能的总有效面积为2.5 m2，若1 m2面积每小时接收到的
太阳能平均为2.52×106 J，某天阳光照射该热水器4 h，使装满水(储水箱
额定容量为80 L)的热水器内水温升高了30 ℃.求：[已知ρ水＝1.0×103
kg/m3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(2)该太阳能热水器的效率是多少？
(2)太阳能热水器接收的太阳能
W总＝2.52×106 J/(m2·h)×2.5 m2×4 h＝2.52×107 J
太阳能热水器的效率
η＝＝＝0.4＝40％
该热水器接收太阳能的总有效面积为2.5 m2，若1 m2面积每小时接收到的
太阳能平均为2.52×106 J，某天阳光照射该热水器4 h，使装满水(储水箱
额定容量为80 L)的热水器内水温升高了30 ℃.求：[已知ρ水＝1.0×103
kg/m3，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)若水吸收的这些热量由燃烧天然气来提供，不计热量损失，需要完全
燃烧天然气的体积是多少？[天然气的热值取4.2×107 J/m3)]
(3)已知Q吸＝1.008×107 J，若由燃烧天然气来提供，不计热量损失，则
Q吸＝Q放，所需完全燃烧天然气的体积
V1＝＝＝0.24 m3
5. 一品牌国产汽车以72 km/h的速度在平直公路上匀速行驶100 km消耗汽
油6 L，已知汽车发动机的功率为12 kW，求：(汽油的热值q＝4.6×107
J/kg，密度ρ＝0.7×103 kg/m3)
(1)汽车匀速直线行驶100 km发动机所做的功是多少？
解：(1)汽车匀速行驶100 km用时
t＝＝＝ h＝5 000 s
汽车匀速行驶100 km发动机所做的功
W＝Pt＝12×103 W×5 000 s＝6×107 J
一品牌国产汽车以72 km/h的速度在平直公路上匀速行驶100 km消耗汽油6
L，已知汽车发动机的功率为12 kW，求：(汽油的热值q＝4.6×107 J/kg，
密度ρ＝0.7×103 kg/m3)
(2)(中考新考法·科学论证)小明在网上查阅到该品牌汽车的能量占比如图
所示，请你通过计算判断网上所说的能量占比是否真实.
第5题图
(2)消耗汽油的体积V＝6 L＝6×10－3m3
由ρ＝得，燃烧汽油的质量
m＝ρV＝0.7×103 kg/m3×6×10－3m3＝4.2 kg
汽油完全燃烧释放的热量
Q放＝mq＝4.2 kg×4.6×107 J/kg＝1.932×108 J
则发动机的能量利用效率
η＝＝≈0.31＝31％
而能量占比图中发动机的能量利用效率
η'＝1－7％－30％－28％＝35％
因为η≠η'，所以网上所说的能量占比不真实
第十四章 内能的利用
微专题2 《天工开物》中的内能知识
《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性著作，
是我国古代一部综合性的科学技术著作.
一、火药的应用
1. 如图所示，《天工开物》中对红夷炮的记载有“铸铁为之，身长丈许，
用以守城.中藏铁弹并火药数斗，飞激二里，膺其锋者为齑粉.”下列有关说
法正确的是( D )
A. 火药燃烧时将火药的内能转化为化学能
B. 火药燃烧产生的燃气推动铁弹在炮膛中运动的过程中将机械能转为内能
C. 铁弹在炮膛中运动过程的能量转化与内燃机压缩冲程相同
D. 发射后，距离很远都能闻到火药味是
因为分子在不停地做无规则运动
D
第1题图
2. 如图所示为《天工开物》记载的“万人敌”，这是一种守城用的大型爆炸
燃烧式武器.它的制造方法是将中空的泥团晒干，再从泥团上预留的小孔
装入火药，掺入有毒物质，把火药压实并安装上引信以后，再用木框将其
框住.点火时点燃引信，火焰从四面喷射，该过程将 能转化为内
能；同时会不断旋转，烧灼敌军，旋转的过程与四冲程热机的 冲
程的能量转化方式相同.
第2题图
化学
做功
二、织造工艺
3. 《天工开物》中记载了多种布料染色工艺，很多流传至今，其中香云纱
的制作用到了其中的一些染色工艺，下列说法正确的是( C )
A. 将薯莨捣碎提取染料的过程中能量不守恒
B. 用木柴加热染料时，木柴不完全燃烧，木柴热值变小
C. 将丝绸在加热后的染料中浸染可以加快上色，是因为温度越高扩散现
象越明显
D. 将上色的布料在太阳下晾晒，布料含有的热量变大
C
三、食材加工2考
4. (定心卷改编)如图所示，《天工开物》记载了菜籽油的榨取过程：“榨
具已整理，则取诸麻菜子入釜，文火慢炒……透出香气.”在某次炒菜籽的
过程中，需要将10 kg的菜籽从20 ℃加热到140 ℃，菜籽吸收的热量为
J；若加热这些菜籽需要燃烧2 kg的干木柴，加热菜籽的热
效率为 .[菜籽的比热容取1.0×103 J/(kg·℃)，q干木柴＝1.2×107
J/kg]
第4题图
1.2×106
5％
四、金属冶炼和制造
5. 《天工开物》中对炼锌有这样的记载：“每炉甘石十斤，装载入一泥罐
内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成
团，冷定毁罐取出.”如图所示，下列有关炼锌的说法正确的是( B )
A. 炼锌时用煤炭饼燃烧加热的热效率可以达到100％
B. 熔化成液态的金属锌倒入罐子，凝固过程中内能减小
C. 炉甘石被烧红是通过做功的方式改变内能的
D. 金属锌在冷却的过程中锌原子之间的距离变大
B
第5题图
第十四章 内能的利用
第4节 跨学科实践：制作简易热机模型
17世纪，人类发明了热机，最早的热机是蒸汽机，原始的蒸汽机不便
于使用.交通运输的发展迫切需要轻便的热机，于是，内燃机应运而生.接
下来让我们一起来了解不同热机的工作原理，并制作简易的热机模型.
任务1 认识热机
1. 如图所示的流程图是用来说明汽油机的一个工作循环及涉及的主要能量
转化情况，请将其内容补充完整.
第1题图
压缩
机械
做功
2. 如图所示是汽油机一个完整的工作循环，请你将工作过程补充完整.
(1)吸气冲程(图甲)： 门打开， 门关闭，活塞 运
动， 进入气缸.
(2)压缩冲程(图乙)： 门关闭，活塞 运动，
被压缩.
第2题图
进气
排气
向下
汽油和空气的混合物
进气门和排气
向上
燃
料混合物
(3)做功冲程(图丙)： 门关闭，火花塞 ，
使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体.高温高压的气体推动活塞
运动，带动曲轴转动， .
(4)排气冲程(图丁)： 门保持关闭， 门打开，活塞
运动，把 排出气缸.
第2题图
进气门和排气
产生电火花
向
下
对外做功
进气
排气
向
上
废气
3. 如图所示是17世纪一种原始热机的示意图，该热机对外做功一次过程的
简要概述如下：
①燃烧燃料，加热锅炉里的水，产生大量的水蒸气；②高温水蒸气通过锅
炉与气缸间的阀门进入气缸，推动活塞上行；③当活塞到达气缸顶部时，
关闭锅炉与气缸间的阀门，打开冷水箱与气缸间的阀门，向气缸里注入冷
水；④气缸里大量的水蒸气液化成水，气缸内压强减小，活塞下降，对连
杆产生巨大的向下的拉力，从而将活塞位置复原对外提供动力做功.
第3题图
(3)热机工作时，水蒸气在气缸里推动活塞做功，此过程相当于汽油机工
作时的 冲程.
第3题图
做功
(1)在该热机工作过程中，工作物质是 .
(2)活塞向下运动对连杆产生拉力，从而对外提供动力做功，实现
了 能向 能的转化.
水蒸气
内
机械
任务2 热机模型的制作
4. 小明在制作简易热机模型时，将易拉罐剪开，底部固定蜡烛作为热源，
在蜡烛燃烧的过程中发生的能量转化是( A )
A. 化学能转化为内能 B. 化学能转化为电能
C. 内能转化为化学能 D. 电能转化为内能
A
5. 如图所示，是小明所在小组制作的热机模型.向易拉罐内部注入大约半
罐水，将一支去掉笔芯和尾塞的中性笔的尖端朝外，尾端插入易拉罐内，
用胶将易拉罐的开口处密封，将易拉罐按如图所示放置在支架上，笔的尖
端对准小风扇的扇叶，点燃易拉罐下面的酒精灯，当有水蒸气喷出时，扇
叶就转动起来.下列分析正确的是( C )
A. 整个过程中只有内能和机械能的转化
B. 水变成水蒸气的过程中，分子间的距离变小
C. 水蒸气喷出推动扇叶转动，与汽油机的做功冲程能量转化相同
D. 该热机模型的效率能达到 100％
C
第5题图
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九全物理新考向情景题分层练习
第14章内能的利用 考点精练
（新考向分考点）基础过关练 能力提升练
第十四章 内能的利用
第1节 能量的转化与守恒
基础题知识点1 能量的转化228考
1. (教材正文改编)下列关于能量的转化和转移的说法正确的是( C )
A. 搓手取暖发生的是能量的转移
B. 暖气片给房间供暖发生的是能量的转化
C. 利用水轮机发电发生的是能量的转化
D. 植物进行光合作用发生的是能量的转移
2. (教材正文改编)关于能量的转化，下列说法正确的是( A )
A. 蓄电池充电时将电能转化为化学能
B. 电风扇工作时主要将电能转化为内能
C. 太阳能电池板工作时将太阳能转化为内能
D. 蜡烛燃烧时将内能转化为化学能
3. 趋势情境 传统文化·技术发明 古代人们曾发明一种活塞式点火
器，如图所示，以牛角作套筒，木质推杆前端黏附艾绒，取火时，一手握住套筒，另一只手猛推推杆，艾绒即燃.猛推推杆入筒的过程中发生的能
量转化正确的是( B )
A. 内能转化为机械能
B. 机械能转化为内能
C. 没有能量的转化
D. 只有机械能和内能的相互转化
第3题图
知识点2 能量守恒定律23考
4. (教材图改编)如图所示为弹性小球在地面弹跳的频闪照片，由于与空气摩擦，小球会越跳越低，最终停在地面上，这是因为小球在弹跳的过程中，有一部分机械能转化为 内 能.在此过程中能量 守恒 (选填“守恒”或“不守恒”).
第4题图
“嫦娥六号”在月球背面采集了1 935.3克月壤样品，这是人类历史上首次从月球背面携带样品返回地球.请完成第5～6题.
5. “嫦娥六号”从月球返回地球时，通过燃料燃烧产生高温高压的气体推动“嫦娥六号”上升.该过程中发生的能量转化是( A )
A. 化学能→ 内能→机械能
B. 化学能→机械能→ 内能
C. 机械能→ 内能→化学能
D. 内能→化学能→机械能
6. “嫦娥六号”返回舱穿越大气层时与空气摩擦生热，将一部分机械能转化
为 内 能，此过程中，返回舱的总能量 不守恒 .若不计摩擦，下落过程中返回舱的机械能 守恒 .(后两空选填“守恒”或“不守恒”)
第7题图
7. 如图所示实验，小球在摆动过程中摆动的幅度会逐渐减小，最终会停下
来.这是因为小球在摆动过程中，有小部分的 机械 能转化为 内 能，小球的机械能 不守恒 (选填“守恒”或“不守恒”).
8.(中考新考法·质疑创新)如图所示为某实验小组制作的一种机械，下面容器中装有液态氨.液态氨吸收热量汽化成气体上升，推动叶轮转动，氨气同时进入到上面的容器中.氨气在上面的容器中遇冷后液化，再反向推动叶轮转动.这样就可以使叶轮永远转动下去.你认为叶轮 不能 (选填“能”或“不能”)永远转动下去，理由是 能量的总量是不变的，在叶轮转动的过程中会因为摩擦等原因损失一部分能量，因此叶轮不能永远转动下去 (表述合理即可) .
[此考法山西、河南、陕西等地中考已考查]第8题图
第十四章 内能的利用
第2节 热机
基础题知识点1 热机14考
(教材练习第2题改编)下列交通工具没有利用热机的是( D )
A. C919飞机 B. 燃油汽车 C. 摩托车 D. 电动汽车
2. (教材正文改编)汽油机和柴油机属于内燃机，内燃机在工作时燃料在气缸内直接燃烧，将燃料燃烧产生的 内 能转化为 机械 能；请你再列举一种热机： 蒸汽机(或汽轮机) .
知识点2 汽油机[156考，其中汽油机冲程判断及其能量转化124考]
3. 在四冲程汽油机的工作循环中，获得动力的冲程是( C )
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程
C. 做功冲程 D. 排气冲程
4. (逆袭卷)如图所示，是四冲程汽油机的工作示意图，一个完整的工作循环的正确顺序为( B )
第4题图
A. a→b→c→d B. a→c→d→b
C. c→a→b→d D. c→d→a→b
5. 如图所示，是四冲程汽油机某个冲程的工作示意图，能量转化情况是将 机械 能转化成 内 能，该过程中气缸内气体的温度 升高 (选填“升高”“不变”或“降低”).
第5题图
6. 汽油机的一个工作循环中，对外做功 1 次，活塞往复 2 次，飞轮转动 2 周.若飞轮转动40周，则汽油机对外做功 20 次，完成 80
个冲程.
知识点3 柴油机2考
7. (教材正文改编)如图所示是一个四冲程柴油机的剖面图，关于柴油机和
汽油机工作的相关说法正确的是( B )
A. 柴油机和汽油机的吸气冲程吸进的都是空气
B. 除了做功冲程外，其余冲程都需要依靠惯性完成
C. 柴油机顶部的喷油嘴可以替换成火花塞
D. 柴油机和汽油机气缸内的燃料都是点燃的
第7题图
8. 如图所示是柴油机的四个冲程的示意图，图中表示压缩冲程的是图 b _ (填图号)；该柴油机一个工作循环中活塞往复运动 2 次，对外做功 1 次.
第8题图
9. (中考新考法·类比推理)喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行了如下游戏探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖(如图甲所示)；扭转瓶身(如图乙所
示)；拧松瓶盖(如图丙所示)；瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶口出现白雾(如图丁所示) ，这四个过程和汽油机的压缩冲程相似的是( B )
A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁
第9题图
10. 趋势情境 小实验 在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入圆筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出.下列汽油机的四个冲程中，能量转化与其相同的是 ( D )
第10题图
A B C D
11. 趋势情境 传统文化·传统技艺 如图所示的走马灯是我国特色工艺品，亦是传统节日玩具之一，属于灯笼的一种. 当点燃走马灯内的蜡烛后，蜡烛上方的空气受热膨胀，密度 变小 (选填“变大”“不变”或“变小”) ，随即上升，冷空气由下方进入，产生空气对流，从而推动叶轮旋转，此过程的能量转化情况与汽油机的 做功 冲程相同.
第11题图
12. (黑白卷改编)如图甲所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，
将水加热一段时间后，可以看到橡胶塞被冲出，这是因为燃料燃烧放出的 热量 传递给水和水蒸气，橡胶塞受到水蒸气的压力而冲出去，水蒸气的 内 能转化成橡胶塞的 机械 能.橡胶塞被冲出的过程与图中内燃机工作时图 丙 (选填“乙”或“丙”)的冲程相似，请你写出图中另一冲程的能量转化情况： 机械能转化为内能 .
第12题图
13. (教材练习第5题改编)某同学看到爸爸启动汽车时，转速表如图所示，转速表中的示数反映了发动机曲轴每分钟的转动次数.如果燃油汽车使用的是四冲程汽油机，根据图中信息计算此时该发动机一个气缸1 min内完成的工作循环个数是 500 ，完成做功冲程的次数是 500 .
第13题图
自制纸杯发射器
材料准备：纸杯、空易拉罐、大头针、酒精、打火机.
活动过程：如图所示，在空易拉罐底部中央用大头针开一个小孔，从易拉罐上端拉环开口处朝内喷少量酒精，把纸杯紧套在易拉罐上端后，将燃着的打火机靠近易拉罐底部的小孔.
思考并解释：请你猜想会出现什么现象？并利用能量转化的知识解释你观察到的现象.
答：会看到纸杯飞出去.这是因为酒精燃烧时将化学能转化为内能，高温高压的气体对外做功， 内能转化为纸杯的机械能，所以就会看到纸杯飞出去.
第十四章 内能的利用
第3节 热机的效率
基础题
知识点1 燃料的热值163考
主题情境 燃料变迁史中的热值及热量
(教材正文改编)从原始社会到现代社会，燃料始终是推动人类文明巨轮滚滚向前的核心动力.请完成第1～5题.
1. 最早期人类使用的燃料主要为植物秸秆或干木柴，下列关于秸秆和干木柴热值的说法正确的是( D )
A. 干木柴的热值与其质量成正比
B. 由于细干木柴容易点燃，所以其热值小
C. 秸秆的热值比干木柴小，所以燃烧放出的热量也比干木柴少
D. 秸秆的热值是秸秆本身的特性，与其他特性无关
2. 《山海经》中最早记录了煤炭的地理分布，在两千多年前的汉朝，我国已经开始使用煤炭，已知煤炭的热值是2.9×107 J/kg ，这个数值的物理意义是 1 kg煤炭完全燃烧放出的热量为2.9×107 J ；煤炭不完全燃烧，若煤炭的热值 不变 (选填“变大”“不变”或“变小”).
3. 趋势情境 传统文化·科学典籍 西汉文学家扬雄的《蜀王本纪》记录了使用“火井煮盐” ，这是我国最早使用天然气的记录.完全燃烧5 m3 的天然气放出的热量为 2.1×108 J ，天然气燃烧时，天然气的化学能转化为 内 能.(天然气的热值取4.2×107 J/m3)
4. 19世纪商用石油被开采出来，从石油提炼的汽油、煤油和柴油广泛应用于生产生活.消耗相同质量的汽油和煤油完全燃烧放出的热量 相同 (选填“相同”或“不同”) ，完全燃烧柴油和汽油放出相同的热量，消耗质量较少的是 汽油 . [已知q汽油 ＝4.6×107 J/kg ，q煤油 ＝4.6×107 J/kg ，q柴油 =4.3×107 J/kg]
5. 液态氢作为一种清洁能源，是无人机燃料的最佳选择.假设某次无人机起飞用了120 g液态氢，求：(液态氢的热值取1.42×108 J/kg)
(1)120 g液态氢完全燃烧放出的热量是多少？
解：(1)根据公式Q ＝mq可知，120 g液态氢完全燃烧放出的热量Q放 ＝mq氢 ＝120×10－3 kg×1.42×108 J/kg ＝1.704×107 J
(2)若120 g液态氢完全燃烧放出的热量由干木材完全燃烧提供，需要干木材的质量是多少？(已知干木材的热值约为1.2×107 J/kg)
(2)120 g液态氢完全燃烧放出的热量由干木材完全燃烧提供，则Q放 '＝Q放，则根据公式可知需要干木材的质量
m kg
知识点2 热机的效率65考
6. 关于热机的效率，下列说法不正确的是( C )
A. 燃料燃烧得更充分可以提高热机的效率
B. 减少机械间的摩擦可以提高热机的效率
C. 通过科技进步，热机的效率可以达到100%
D. 将燃烧排出的废气再利用可以提高热机的效率
7. (教材正文改编)通过查阅资料，小明绘制了某品牌集成灶熬粥时的能量流向图，如图所示，该集成灶在熬粥过程中的效率为 50％ .若该集成灶通过改进使燃气与空气混合更充分后燃烧， 能 (选填“能”或“不能”)提高集成灶的效率.
第7题图
(中考新考法·柱状图)小华根据柴油、汽油以及煤油的热值画出如图所示的柱状图，以下说法不正确的是( A )
A. 在完全燃烧的情况下，汽油放出的热量最多
B. 1 kg上述燃料完全燃烧时，柴油放出的热量最少
C. 完全燃烧2 kg的煤油放出的热量是9.2×107 J
完全燃烧2 kg的汽油和煤油，放出的热量之比为1:1
第8题图
9. 如图所示是完全燃烧A 、B两种燃料的质量与放出的热量的关系图像，
由图像可知( C )
A. qA:qB ＝1:1
B. qA:qB ＝1:2
C. qA:qB ＝2:1
D. qA:qB ＝1:4
第9题图
10. 某一艘以柴油机为动力的渔船，某次出海捕鱼作业.若渔船在工作过程中匀速行驶2.58 km消耗柴油质量为10 kg ，渔船在航行过程中受到的牵引力约为7.5×104 N. 完全燃烧10 kg柴油释放的热量是 4.3×108 J ，渔船发动机的效率是 45％ .(柴油的热值为4.3×107 J/kg)
11. 小明分别用如图所示的相同装置来探究煤油和菜籽油热值的大小关系，图中水、煤油和菜籽油的质量都相同(不计热量损失).
(1)在组装实验装置时，应该按照 由下到上 (选填“由下到上”或“由上到下”)的顺序.
(2)实验中通过比较 水升高的温度 来比较煤油和菜籽油燃烧放出的热量大小；燃料燃烧放出的热量，通过 热传递 (选填“做功”或“热传递”)的方式使水的内能增大.
第11题图
(3)小明将在实验中得到的数据记录在表中，根据表中的数据，你认为热
值较大的燃料是 煤油 (选填“煤油”或“菜籽油”).
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃
煤油 25 44
菜籽油 25 34
(4)在加热前用天平分别测出烧杯中水的质量及煤油和菜籽油的质量，根据Q吸 ＝Q放，利用实验中测得的数据，算出了煤油和菜籽油的热值，与燃料热值表中的数值相比较，发现偏 小 (选填“大”或“小”) ，你认为可能的原因是 燃料没有完全燃烧 .
12. “运－20”是我国自主研发的大型运输机，它是通过航空煤油在燃烧室中燃烧，从喷口筒后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力.某次抗震救援任务中，“运－20”以800 km/h的飞行速度匀速行驶2.25 h ，消耗航空煤油3×104 kg ，飞行中受到的平均阻力为5×105 N ，航空煤油的热值为 4.6×107 J/kg.求：
(1)3×104 kg航空煤油完全燃烧放出的热量是多少？
解：(1)3×104 kg煤油完全燃烧放出的热量
Q放 ＝m燃料q ＝3×104 kg×4.6×107 J/kg ＝1.38×1012 J
“运－20”以800 km/h的飞行速度匀速行驶2.25 h ，消耗航空煤油3×104
kg ，飞行中受到的平均阻力为5×105 N ，航空煤油的热值为4.6×107 J/kg.
(2)在此过程中“运－20”发动机的效率是多少？(百分号前保留整数)
(2)“运－20”运输机2.25 h行驶的路程
s ＝vt ＝800 km/h×2.25 h ＝1 800 km ＝1.8×106 m
“运－20”运输机发动机做的有用功
W有 ＝Fs＝fs ＝5×105 N×1.8×106 m ＝9×1011 J在此过程中“运－20”运输机发动机的效率
“运－20”以800 km/h的飞行速度匀速行驶2.25 h ，消耗航空煤油3×104kg，飞行中受到的平均阻力为5×105 N ，航空煤油的热值为4.6×107 J/kg.
(3)假设此过程中，航空煤油完全燃烧，除了做有用功外，其余能量全部用来加热水，在不考虑其他热损失的情况下，可使多少千克的水升高80 ℃ (结果保留整数)[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)在此过程中，发动机损失的热量
Q损 ＝Q放－W有 ＝1.38×1012 J－9×1011 J ＝4.8×1011 J
水吸收的热量
Q吸 ＝Q损 ＝4.8×1011 J
由Q吸 ＝cm(t－t0)可知，可加热水的质量
第十四章 内能的利用
微专题1 热量的综合计算
分类进阶练
类型1 热平衡类36考
1. 小明的奶奶使用干木柴烧火做饭，一个月共使用干木柴56 kg.这些干木柴完全燃烧可释放的热量是多少？(干木柴的热值取1.2×107 J/kg)
解：干木柴完全燃烧放出的热量
Q放 ＝m干木柴q干木柴 ＝56 kg×1.2×107 J/kg ＝6.72×108 J
进阶1 计算天然气的使用量
(1)如果用天然气代替干木柴烧火做饭，释放相同热量，那么需要完全燃烧多少立方米的天然气？(天然气的热值取4.2×107 J/m3)
解：(1)已知56 kg干木柴完全燃烧共释放出6.72×108 J的热量，由Q放 ＝qV可得，若用天然气代替干木柴加热，释放相同热量需要完全燃烧天然气的体积
V m3
进阶2 计算水的温度变化量
(2)若天然气完全燃烧释放的热量全部被水吸收，则可以使多少千克的水从20 ℃升温至100℃ [c水 ＝4.2×103 J/(kg·℃)]
类型2 热效率类92考
2. 趋势情境 传统文化·技术发明 我国古代青铜剑铸造水平在当时世界领先，铸造青铜剑所用的燃料主要是木炭. 已知木炭的热值为3.4×107J/kg ，铸剑师需要把5 kg初温为20 ℃的青铜剑坯加热到1 040 ℃才能进行加工.若不考虑热量损失，求需要完全燃烧木炭的质量是多少？[c青铜 =0.38×103 J/(kg·℃)]
进阶1 计算热效率
(1)实际过程消耗木炭的质量为1.9 kg ，则该过程熔炉的热效率是多少？
解：(1)木炭燃烧放出的热量
Q放'＝m木炭'q ＝1.9 kg×3.4×107 J/kg ＝6.46×107 J熔炉的热效率
进阶2 计算可节约木炭的质量
(2)若将木炭燃烧得更充分一些，可将该熔炉的热效率再提高2％，此时可节约木炭的质量是多少？
(2)若将热效率再提高2％，则此时热效率
η '= η+2％＝3％＋2％＝5%
此时木炭燃烧放出热量
Q放 J
此时需要完全燃烧木炭的质量
m木炭 kg故可以节约木炭的质量
m节 ＝m木炭'－m木炭″＝1.9 kg－1.14 kg ＝0.76 kg
类型3 热机的效率50考
3. (黑白卷改编)边防战士们会驾驶巡逻车在边境巡逻.某次战士们驾驶巡逻车在平直的公路上以5 m/s的速度巡逻1 h ，巡逻车匀速行驶时所受阻力为8×103 N. 则巡逻车行驶的路程是多少？
解：巡逻车行驶的路程
s ＝vt ＝5 m/s×1×3 600 s ＝18 000 m ＝18 km
进阶1 计算热量
(1)若此过程中，巡逻车消耗燃油7.2 kg ，则巡逻车所消耗的燃油完全燃烧放出的热量是多少？(q燃油 ＝5×107 J/kg)
解：(1)燃油完全燃烧放出的热量
Q放 ＝mq燃油 ＝7.2 kg×5×107 J/kg ＝3.6×108 J
进阶2 计算热机效率
(2) 该巡逻车的热机效率是多少？
(2)巡逻车在平直的公路上做匀速直线运动，水平方向受力平衡，则
牵引力F＝f＝8×103 N
牵引力做的有用功
W有用 ＝Fs ＝8×103 N×18×103 m ＝1.44×108 J巡逻车的热机效率
类型4 新能源热效率类3考
4. 新能源的应用已进入普通家庭，小明家安装了一台阳台壁挂式太阳能热水器，该热水器接收太阳能的总有效面积为2.5 m2 ，若1 m2面积每小时接收到的太阳能平均为2.52×106 J ，某天阳光照射该热水器4 h ，使装满水 (储水箱额定容量为80 L)的热水器内水温升高了30 ℃.求：[已知ρ水 =
1.0×103 kg/m3 ，c水 ＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(1)该过程中水吸收的热量是多少？
解：(1)储水箱中水的体积V ＝80 L ＝8×10－2 m3由ρ = 得，储水箱中水的质量
m水 =ρ水V＝1.0×103 kg/m3 ×8×10－2m3 ＝80 kg该过程水吸收的热量
Q吸 ＝c水m水(t－t0) ＝4.2×103 J/(kg·℃)×80 kg×30 ℃ = 1.008×107 J
该热水器接收太阳能的总有效面积为2.5 m2 ，若1 m2面积每小时接收到的太阳能平均为2.52×106 J ，某天阳光照射该热水器4 h ，使装满水(储水箱额定容量为80 L)的热水器内水温升高了30 ℃.求：[已知ρ水 ＝1.0×103
kg/m3 ，c水 ＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(2)该太阳能热水器的效率是多少？
(2)太阳能热水器接收的太阳能
W总 ＝2.52×106 J/(m2·h)×2.5 m2 ×4 h ＝2.52×107 J太阳能热水器的效率
该热水器接收太阳能的总有效面积为2.5 m2 ，若1 m2面积每小时接收到的太阳能平均为2.52×106 J ，某天阳光照射该热水器4 h ，使装满水(储水箱额定容量为80 L)的热水器内水温升高了30 ℃.求：[已知ρ水 ＝1.0×103
kg/m3 ，c水 ＝4.2×103 J/(kg·℃)]
(3)若水吸收的这些热量由燃烧天然气来提供，不计热量损失，需要完全燃烧天然气的体积是多少？[天然气的热值取4.2×107 J/m3)]
(3)已知Q吸 ＝1.008×107 J ，若由燃烧天然气来提供，不计热量损失，则Q吸 ＝Q放，所需完全燃烧天然气的体积
V1 ＝ Q放 ＝ 1.008×107J ＝0 24 m3
5. 一品牌国产汽车以72 km/h的速度在平直公路上匀速行驶100 km消耗汽油6 L ，已知汽车发动机的功率为12 kW ，求：(汽油的热值q ＝4.6×107
J/kg ，密度ρ =0.7×103 kg/m3)
(1)汽车匀速直线行驶100 km发动机所做的功是多少？
一品牌国产汽车以72 km/h的速度在平直公路上匀速行驶100 km消耗汽油6 L ，已知汽车发动机的功率为12 kW ，求：(汽油的热值q ＝4.6×107 J/kg ，密度ρ =0.7×103 kg/m3)
(2)(中考新考法·科学论证)小明在网上查阅到该品牌汽车的能量占比如图所示，请你通过计算判断网上所说的能量占比是否真实.
第5题图
(2)消耗汽油的体积V＝6 L ＝6×10－3m3
由ρ = 得，燃烧汽油的质量
m =ρV＝0.7×103 kg/m3 ×6×10－3m3 ＝4.2 kg汽油完全燃烧释放的热量
Q放 ＝mq ＝4.2 kg×4.6×107 J/kg ＝1.932×108 J则发动机的能量利用效率
而能量占比图中发动机的能量利用效率η '＝1－7％－30％－28％＝35%
因为η≠η' ，所以网上所说的能量占比不真实
第十四章 内能的利用
微专题2 《天工开物》中的内能知识
《天工开物》是世界上第一部关于农业和手工业生产的综合性著作，是我国古代一部综合性的科学技术著作.
一、火药的应用
1. 如图所示，《天工开物》中对红夷炮的记载有“铸铁为之，身长丈许，
用以守城. 中藏铁弹并火药数斗，飞激二里，膺其锋者为齑粉.”下列有关说法正确的是( D )
A. 火药燃烧时将火药的内能转化为化学能
B. 火药燃烧产生的燃气推动铁弹在炮膛中运动的过程中将机械
能转为内能
C. 铁弹在炮膛中运动过程的能量转化与内燃机压缩冲程相同
D. 发射后，距离很远都能闻到火药味是因为分子在不停地做无规则运动
2. 如图所示为《天工开物》记载的“万人敌” ，这是一种守城用的大型爆炸燃烧式武器.它的制造方法是将中空的泥团晒干，再从泥团上预留的小孔装入火药，掺入有毒物质，把火药压实并安装上引信以后，再用木框将其框住.点火时点燃引信，火焰从四面喷射，该过程将化学 能转化为内能；同时会不断旋转，烧灼敌军，旋转的过程与四冲程热机的 做功 冲程的能量转化方式相同.
第2题图
二、织造工艺
3. 《天工开物》中记载了多种布料染色工艺，很多流传至今，其中香云纱的制作用到了其中的一些染色工艺，下列说法正确的是( C )
A. 将薯莨捣碎提取染料的过程中能量不守恒
B. 用木柴加热染料时，木柴不完全燃烧，木柴热值变小
C. 将丝绸在加热后的染料中浸染可以加快上色，是因为温度越高扩散现象越明显
D. 将上色的布料在太阳下晾晒，布料含有的热量变大
三、食材加工2考
4. (定心卷改编)如图所示，《天工开物》记载了菜籽油的榨取过程：“榨具已整理，则取诸麻菜子入釜，文火慢炒……透出香气.”在某次炒菜籽的过程中，需要将10 kg的菜籽从20 ℃加热到140 ℃ , 菜籽吸收的热量为 1.2×106 J；若加热这些菜籽需要燃烧2 kg的干木柴，加热菜籽的热效率为 5％ . [菜籽的比热容取1.0×103 J/(kg·℃) ，q干木柴 ＝1.2×107J/kg]
第4题图
四、金属冶炼和制造
5. 《天工开物》中对炼锌有这样的记载：“每炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，罐中炉甘石熔化成团，冷定毁罐取出.”如图所示，下列有关炼锌的说法正确的是( B )
A. 炼锌时用煤炭饼燃烧加热的热效率可以达到100%
B. 熔化成液态的金属锌倒入罐子，凝固过程中内能减小
C. 炉甘石被烧红是通过做功的方式改变内能的
D. 金属锌在冷却的过程中锌原子之间的距离变大
第5题图
第十四章 内能的利用
第4节 跨学科实践：制作简易热机模型
17世纪，人类发明了热机，最早的热机是蒸汽机，原始的蒸汽机不便于使用.交通运输的发展迫切需要轻便的热机，于是，内燃机应运而生.接下来让我们一起来了解不同热机的工作原理，并制作简易的热机模型.
任务1 认识热机
1. 如图所示的流程图是用来说明汽油机的一个工作循环及涉及的主要能量转化情况，请将其内容补充完整.
第1题图
压缩 机械能 做功
2. 如图所示是汽油机一个完整的工作循环，请你将工作过程补充完整.
(1)吸气冲程(图甲)： 进气 门打开， 排气 门关闭，活塞 向下 运动， 汽油和空气的混合物 进入气缸.
(2)压缩冲程(图乙)： 进气门和排气 门关闭，活塞 向上 运动， 燃料混合物 被压缩.
第2题图
(3)做功冲程(图丙)： 进气门和排气 门关闭，火花塞 产生电火花 ，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体.高温高压的气体推动活塞 向 下 运动，带动曲轴转动， 对外做功 .
(4)排气冲程(图丁)： 进气 门保持关闭， 排气 门打开，活塞 向上 运动，把 废气 排出气缸.
3. 如图所示是17世纪一种原始热机的示意图，该热机对外做功一次过程的简要概述如下：
①燃烧燃料，加热锅炉里的水，产生大量的水蒸气；②高温水蒸气通过锅炉与气缸间的阀门进入气缸，推动活塞上行；③当活塞到达气缸顶部时，关闭锅炉与气缸间的阀门，打开冷水箱与气缸间的阀门，向气缸里注入冷水；④气缸里大量的水蒸气液化成水，气缸内压强减小，活塞下降，对连杆产生巨大的向下的拉力，从而将活塞位置复原对外提供动力做功.
第3题图
(1)在该热机工作过程中，工作物质是 水蒸气 .
(2)活塞向下运动对连杆产生拉力，从而对外提供动力做功，实现了 内 能向 机械 能的转化.
(3)热机工作时，水蒸气在气缸里推动活塞做功，此过程相当于汽油机工作时的 做功 冲程.
第3题图
任务2 热机模型的制作
4. 小明在制作简易热机模型时，将易拉罐剪开，底部固定蜡烛作为热源，在蜡烛燃烧的过程中发生的能量转化是( A )
A. 化学能转化为内能
B. 化学能转化为电能
C. 内能转化为化学能
D. 电能转化为内能
5. 如图所示，是小明所在小组制作的热机模型. 向易拉罐内部注入大约半罐水，将一支去掉笔芯和尾塞的中性笔的尖端朝外，尾端插入易拉罐内，用胶将易拉罐的开口处密封，将易拉罐按如图所示放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶，点燃易拉罐下面的酒精灯，当有水蒸气喷出时，扇叶就转动起来.下列分析正确的是( C )
A. 整个过程中只有内能和机械能的转化
B. 水变成水蒸气的过程中，分子间的距离变小
C. 水蒸气喷出推动扇叶转动，与汽油机的做功冲程能量转化相同
D. 该热机模型的效率能达到 100%
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