第14讲 内能的利用
@基础巩固
1.(2025·福建)抽水蓄能电站被称为“超级充电宝”，用电低谷时段利用电网多余电能抽水至上水库，用电高峰时段再放水至下水库发电，如图所示.关于抽水蓄能电站，下列说法正确的是 ( )
A.用电低谷时，以电能的形式储能
B.用电高峰时，机械能转化为电能
C.选址时，上下水库的高度差要小
D.存储的能量可以全部转化为电能
2.(2025·深圳一模)如图是国产新能源汽车中的一款插电式混合动力汽车，同时使用电动机和内燃机，其内燃机热效率最高可达43％；此外，其拥有快捷语音助手，可实现车外语音控制自动泊车和开关门等功能.分析该种新能源汽车，不是其提升热机效率的方法有 ( )
A.尽量使用热值大的燃料
B.优化冲程控制，让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全
C.使用粘度低的机油进而减少热机内部各部件间的摩擦
D.车型设计中，采用高效传动和轻量化车身，进而减重
3.[物理观念]下列关于汽油机与柴油机的说法错误的是
( )
A.汽油机与柴油机使用的燃料不同
B.汽油机适用于小型汽车，柴油机适用于载重汽车
C.柴油机与汽油机除使用的燃料不同外，在构造上完全相同
D.柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火
4.如图所示，火力发电过程中能量转化的顺序为 ( )
A.化学能→机械能→内能→电能
B.电能→化学能→机械能→内能
C.化学能→内能→机械能→电能
D.机械能→电能→内能→化学能
5.(2025·东莞二模)如图是某单缸四冲程汽油机的 冲程.吸气冲程吸入的气体是 .若该汽油机每1秒钟对外做功25次，那么该汽油机曲轴的转速为 r/min.
6.某品牌汽车燃油机的能量流程图如图所示，若汽车行驶过程中消耗燃油2 L(燃油的热值为3.15×107 J/kg，密度为0.8×103 kg/m3)，该热机的效率约为 ，假如这些燃油完全燃烧，牵引力做的功是 J.当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率会 (选填“升高”“降低”或“不变”).
@能力提升
7.[物理学与社会发展](2025·山东改编)2025年1月，中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置实现1亿摄氏度高温下1 066 s的稳态运行.在核聚变过程中核能转化为 能，但该能量却不能自发地转化为核能，说明能量的转化具有 ；在能量转化和转移的过程中，能量的总量保持 .
8.汽车废气再利用可提高能源利用率.如图所示，某燃油汽车在平直公路上以69 km/h的速度匀速行驶1 h，消耗5 kg汽油，汽油完全燃烧释放的能量为 J；若该汽车的热机效率为30％，则汽车匀速行驶时受到的阻力是 N.利用废气再回收装置可将汽油燃烧释放热量的40％通过热电转换装置转化为电能，若热电转换装置的效率为15％，则完全燃烧5 kg汽油获得的电能是 J.(q汽油＝4.6×106 J/kg)
9.[科学思维](2025·苏州)用煤气炉将4 kg的水从20 ℃加热到70 ℃，消耗煤气0.05 kg.已知煤气的热值为4.2×107 J/kg，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃).求：
(1)水吸收的热量；
(2)煤气完全燃烧放出的热量；
(3)煤气炉加热的效率.
@拓展培优
10.光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图所示，密闭气室中N2O4在光照下会分解，使气室内的气压增大，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
11.有甲、乙两种不同的燃料，甲燃料的质量为2 kg，乙燃料的质量为1 kg，当甲、乙温度都升高1 ℃，吸收的热量如图a所示；甲、乙的燃料完全燃烧后放出的热量如图b所示，则下列说法正确的是 ( )
A.甲燃料的比热容等于乙的比热容
B.甲燃料的热值大于乙的热值
C.甲、乙燃料温度都降低1 ℃，甲、乙放出的热量一样多
D.相同质量的甲、乙燃料完全燃烧，甲放出的热量比乙的多
12.(2025·山西)跨学科实践.
制作简易汽轮机模型
热机对人类文明发展起着重要的推动作用.同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料组装了如图所示的汽轮机模型.
实验时向易拉罐内部注入大约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封.将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶.点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来.
(1)汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能→ → .
(2)某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，出现这种现象的原因可能是 (写出一条即可).
(3)热机发展史也是一部热机效率提高史，在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同学们进行了激烈讨论.请你依照“结构决定功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们提出一个可行性措施： .第14讲 内能的利用
@基础巩固
1.(2025·福建)抽水蓄能电站被称为“超级充电宝”，用电低谷时段利用电网多余电能抽水至上水库，用电高峰时段再放水至下水库发电，如图所示.关于抽水蓄能电站，下列说法正确的是 ( B )
A.用电低谷时，以电能的形式储能
B.用电高峰时，机械能转化为电能
C.选址时，上下水库的高度差要小
D.存储的能量可以全部转化为电能
2.(2025·深圳一模)如图是国产新能源汽车中的一款插电式混合动力汽车，同时使用电动机和内燃机，其内燃机热效率最高可达43％；此外，其拥有快捷语音助手，可实现车外语音控制自动泊车和开关门等功能.分析该种新能源汽车，不是其提升热机效率的方法有 ( A )
A.尽量使用热值大的燃料
B.优化冲程控制，让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全
C.使用粘度低的机油进而减少热机内部各部件间的摩擦
D.车型设计中，采用高效传动和轻量化车身，进而减重
3.[物理观念]下列关于汽油机与柴油机的说法错误的是
( C )
A.汽油机与柴油机使用的燃料不同
B.汽油机适用于小型汽车，柴油机适用于载重汽车
C.柴油机与汽油机除使用的燃料不同外，在构造上完全相同
D.柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火
4.如图所示，火力发电过程中能量转化的顺序为 ( C )
A.化学能→机械能→内能→电能
B.电能→化学能→机械能→内能
C.化学能→内能→机械能→电能
D.机械能→电能→内能→化学能
5.(2025·东莞二模)如图是某单缸四冲程汽油机的 压缩 冲程.吸气冲程吸入的气体是 汽油和空气的混合物 .若该汽油机每1秒钟对外做功25次，那么该汽油机曲轴的转速为 3 000 r/min.
6.某品牌汽车燃油机的能量流程图如图所示，若汽车行驶过程中消耗燃油2 L(燃油的热值为3.15×107 J/kg，密度为0.8×103 kg/m3)，该热机的效率约为 35％ ，假如这些燃油完全燃烧，牵引力做的功是 1.764×107 J.当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率会 降低 (选填“升高”“降低”或“不变”).
@能力提升
7.[物理学与社会发展](2025·山东改编)2025年1月，中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置实现1亿摄氏度高温下1 066 s的稳态运行.在核聚变过程中核能转化为 内 能，但该能量却不能自发地转化为核能，说明能量的转化具有 方向性 ；在能量转化和转移的过程中，能量的总量保持 不变 .
8.汽车废气再利用可提高能源利用率.如图所示，某燃油汽车在平直公路上以69 km/h的速度匀速行驶1 h，消耗5 kg汽油，汽油完全燃烧释放的能量为 2.3×107 J；若该汽车的热机效率为30％，则汽车匀速行驶时受到的阻力是 100 N.利用废气再回收装置可将汽油燃烧释放热量的40％通过热电转换装置转化为电能，若热电转换装置的效率为15％，则完全燃烧5 kg汽油获得的电能是 1.38×106 J.(q汽油＝4.6×106 J/kg)
9.[科学思维](2025·苏州)用煤气炉将4 kg的水从20 ℃加热到70 ℃，消耗煤气0.05 kg.已知煤气的热值为4.2×107 J/kg，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃).求：
(1)水吸收的热量；
(2)煤气完全燃烧放出的热量；
(3)煤气炉加热的效率.
解：(1)水吸收的热量
Q吸＝c水m水(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×4 kg
×(70 ℃－20 ℃)＝8.4×105 J
(2)煤气完全燃烧放出的热量
Q放＝mq煤气＝0.05 kg×4.2×107 J/ kg＝2.1×106 J
(3)煤气炉加热的效率
η＝＝＝40％
答：(1)水吸收的热量为8.4×105 J；
(2)煤气完全燃烧放出的热量为2.1×106 J；
(3)煤气炉加热的效率为40％.
@拓展培优
10.光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图所示，密闭气室中N2O4在光照下会分解，使气室内的气压增大，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 ( C )
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
11.有甲、乙两种不同的燃料，甲燃料的质量为2 kg，乙燃料的质量为1 kg，当甲、乙温度都升高1 ℃，吸收的热量如图a所示；甲、乙的燃料完全燃烧后放出的热量如图b所示，则下列说法正确的是 ( C )
A.甲燃料的比热容等于乙的比热容
B.甲燃料的热值大于乙的热值
C.甲、乙燃料温度都降低1 ℃，甲、乙放出的热量一样多
D.相同质量的甲、乙燃料完全燃烧，甲放出的热量比乙的多
【解析】由题图a知，甲、乙升高相同的温度，吸收相同的热量，m甲＝2m乙，由c＝可知，c甲＝c乙，即甲的比热容小于乙的比热容，故A错误；由题图b可知，完全燃烧后甲、乙放出的热量之比Q甲∶Q乙＝4×107 J∶3×107 J＝4∶3，由q＝可知，q甲∶q乙＝∶＝∶＝∶＝2∶3，即甲的热值小于乙的热值，故B错误；因c甲＝c乙，m甲＝2m乙，都降低1 ℃，由Q放＝cmΔt可知，放出的热量相等，故C正确；甲的热值小于乙的热值，由Q放＝mq可知，相同质量的甲、乙燃料完全燃烧放出的热量，Q甲＜Q乙，故D错误.
12.(2025·山西)跨学科实践.
制作简易汽轮机模型
热机对人类文明发展起着重要的推动作用.同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料组装了如图所示的汽轮机模型.
实验时向易拉罐内部注入大约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封.将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶.点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来.
(1)汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能→ 内能 → 机械能 .
(2)某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，出现这种现象的原因可能是 笔尖喷出的蒸汽太少(答案合理即可) (写出一条即可).
(3)热机发展史也是一部热机效率提高史，在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同学们进行了激烈讨论.请你依照“结构决定功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们提出一个可行性措施： 易拉罐上半部分覆盖保温层(答案合理即可) .
