資源簡介

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2023年中考物理一輪復習22個單元核心素養達標全攻略（人教版通用）
專題14 內能及其利用
新課標對單元知識要求
1.從能量轉化的角度認識燃料的熱值。
2.了解熱機的工作原理。知道內能的利用在人類社會發展史中的重要意義。
3.知道能量守恒定律。列舉日常生活中能量守恒的實例。有用能量轉化與守恒的觀點分析問題的意識。
4.從能量轉化和轉移的角度認識效率。
5.列舉能量轉化和轉移具有方向性的常見實例。
單元考點解讀
考點1 熱機
1.定義：熱機是把內能轉化為機械能的機器。使燃料在熱機氣缸內燃燒而獲得動力的機器叫內燃機，常見的內燃機油汽油機和柴油機。
2.工作過程：內燃機的一個工作循環由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成。一個工作循環中對外做功1次，活塞往復2次，曲軸轉2周。只有做功沖程對外做功，其余的三個沖程叫輔助沖程，是靠飛輪的慣性來完成的。
考點2 熱值
1.定義：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。
2.單位：J/kg，讀作“焦耳每千克”。對于氣體燃料，在生活中多以體積來計量，所以氣體燃料熱值的單位是J/m。
3．燃料燃燒放出熱量計算：Q=qm；（Q是熱量，單位是：焦耳；q是熱值，單位是：焦/千克；m 是質量，單位是：千克。
4.燃燒效率：燃料燃燒時有效利用的熱量與燃料完全燃燒時放出的熱量之比，叫做燃料的燃燒效率。多用百分數的形式表示。
5.提高燃料的利用效率：改善燃燒條件使燃料盡可能地充分燃燒；加大受熱面積，使放出的熱量得到充分利用；盡可能地減少各種熱損失等。
考點3 熱機效率
1.概念：用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的熱量之比。
2.熱效率公式
熱機的效率是熱機性能的一個重要指標。汽車發動機的效率、飛機發動機的效率、輪船發動機的效率均屬于熱機的效率，其公式為：η=。
3.提高熱機效率的途徑
a.減少各種熱量損失；
b.減少摩擦，保持良好的潤滑；
c.盡可能使燃料充分燃燒。
考點4 能量的轉化與守恒
能量既不會消滅，也不會產生，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量不變，這就是能量守恒定律。
單元例題解析
【例題1】（2022湖南邵陽）圖是四沖程汽油機其中一個沖程的工作示意圖，它表示的是（　　）
A. 吸氣沖程 B. 壓縮沖程
C. 做功沖程 D. 排氣沖程
【答案】C
【解析】如圖所示，進氣門排氣門都關閉，活塞向下運動，火花塞處有火花，是做功沖程，故C符合題意，ABD不符合題意。故選C。
【例題2】（2022貴州黔東南州）2022年2月27日11時許，伴隨著一陣山呼海嘯般的巨響，長征八號遙二運載火箭搭載著22顆衛星，在我國文昌航天發射場一飛沖天，創造了我國“一箭多星”即單次發射衛星數量最多的紀錄，由此開啟了我國新的共享火箭“拼車模式”。火箭發動機做功把燃料燃燒的內能轉化為___能，若該燃料的熱值為1.4×108J/kg，則完全燃燒500g該燃料放出的熱量是___J。
【答案】 機械 7×107J
【解析】火箭發動機做功給火箭提供動力，使火箭加速上升，機械能增加，增加機械能是由燃料的內能轉化而來，故火箭發動機做功把燃料燃燒的內能轉化為機械能。
完全燃燒500g該燃料放出的熱量是
【例題3】（2022湖南益陽）下列能量轉化或轉移的情景中，屬于能量轉移的是（　　）
A. 燃料燃燒時發熱
B. 用熱水袋取暖
C. 鉆木取火
D. 電動機帶動水泵把地下水送到地面
【答案】B
【解析】A．燃料燃燒時，將化學能轉化為內能，屬于能量的轉化，故A不符合題意；
B．用熱水袋取暖，是熱傳遞過程，內能從熱水袋轉移到其它物體向上，屬于能量的轉移，故B符合題意；
C．鉆木取火，是克服摩擦做功，將機械能轉化為內能，屬于能量轉化，故C不符合題意；
D．電動機帶動水泵把地下水送到地面，電動機工作時將電能轉化為機械能，屬于能量的轉化，故D不符合題意。故選B。
內能及其利用單元核心素養精準達標檢測試題
（滿分100分，答題時間90分鐘）
一、選擇題（共10小題，每小題3分，共計30分）
1. （2022湖南湘潭）如圖，蒸粽子時，鍋蓋被水蒸氣頂起而發生“跳動”，下列說法正確的是（　　）
A. 水沸騰時，溫度繼續升高
B. 蒸鍋燙手，因為它含有的溫度多
C. 聞到粽香，說明加熱后分子才運動
D. 水蒸氣頂起鍋蓋過程的能量轉化與內燃機做功沖程相似
【答案】D
【解析】A．水沸騰時，吸熱溫度保持不變，故A錯誤；
B．溫度不能說“含有”，故B錯誤；
C．一切物質的分子都在永不停息地做無規則運動，溫度越高無規則運動越劇烈，故C錯誤；
D．水蒸氣頂起鍋蓋是內能轉化為機械能，內燃機做功沖程也是內能轉化為機械能，故D正確。故選D。
2. （2022江蘇南通）如圖所示，是四沖程內燃機其中一個沖程的示意圖，該沖程的能量轉化情況
是( )
A. 化學能轉化成內能
B. 機械能轉化成內能
C. 機械能轉化成化學能
D. 內能轉化成機械能
【答案】B
【解析】由圖可知，兩個氣門關閉，活塞向上運動，是壓縮沖程，該過程消耗機械能獲得內能，是將機械能轉化為內能．故B符合題意．
3.（2022湖南衡陽）汽車的發動機大多數是內燃機，內燃機是熱機的一種，下列關于熱機和環境保護的說法，正確的是（　　）
A. 熱機排出的尾氣沒有內能 B. 熱機的效率能達到100%
C. 熱機的大量使用會造成環境污染 D. 汽油機的做功沖程是將機械能轉化成內能
【答案】C
【解析】A．一切物體在任何溫度下都有內能，所以熱機排放的尾氣也有內能，故A錯誤；
B．熱機在工作時不可避免地要損失一部分能量（如散熱、克服機械部件間的摩擦），所以熱機的效率不可能達到100%，故B錯誤；
C．熱機在使用時會排放出一些有害的氣體，會造成環境污染，故C正確；
D．汽油機的做功沖程對外做功，將內能轉化為機械能，故D錯誤。故選C。
4.（2022黑龍江牡雞）關于熱現象，下列說法正確的是（　　）
A. 晶體在熔化過程中，隨著持續吸收熱量，溫度不斷升高
B. 熱機的效率無法達到100%
C. 熱傳遞的實質是熱量從內能大的物體傳遞到內能小的物體
D. 冬天在家洗澡時，會發現浴室內出現“白氣”，這些“白氣”是水蒸氣
【答案】B
【解析】A．晶體在熔化的過程中要持續吸熱，但溫度保持不變，故A錯誤；
B．因為總存在各種形式的能量損失，所以熱機的效率是無法達到100%，故B正確；
C．熱傳遞的過程中熱量是從溫度高的物體傳向溫度低的物體，故C錯誤；
D．浴室中的“白氣”是水蒸氣液化形成的小水珠，故D錯誤。故選B。
5.（2022湖北宜昌）關于燃料及其熱值，下列說法中正確的是（　　）
A. 沒有燃燒的燃料，熱值等于零
B. 燃料完全燃燒時，它的熱值最大
C. 燃料的熱值與質量和燃燒狀態無關
D. 燃料燃燒時溫度越高，放出的熱量越多
【答案】C
【解析】ABC．熱值是燃料自身的一種屬性，大小與燃料的質量、溫度、燃燒情況無關，故AB錯誤，C正確；
D．根據公式Q=mq可知，燃料燃燒放出的熱量多少與燃料的熱值、燃料的質量有關，與燃燒時的溫度無關，故D錯誤。故選C。
6.（2022梧州）2022年6月5日，中國載人航天飛船神舟十四號發射成功。如圖所示，飛船在空中加速上升時的能量轉化情況是（　　）
A. 飛船的動能轉化為重力勢能，動能減小
B. 飛船的重力勢能轉化為動能，重力勢能減小
C. 燃料燃燒產生的內能轉化為飛船的機械能
D. 沒有發生能量的轉化，飛船的機械能不變
【答案】C
【解析】AB．載人飛船加速上升時，質量不變、速度增大、高度增大，所以動能和重力勢能均增大，故AB錯誤；
CD．載人飛船加速上升時，因為動能和重力勢能均增大，所以機械能增大，是由燃料燃燒產生的內能轉化而來的，故C正確，D錯誤。
7.（2022甘肅金昌）河北豐寧抽水蓄能電站是2022年北京冬奧會的電力保障項目之一、該電站可以利用風能和光能資源充足時發電獲得的部分電能，將水抽到高處轉化為水的機械能儲存起來，需要時再利用水的勢能發電，從而彌補了風能、光能不穩定且轉化的電能難儲存的不足，實現風、光與水電的互補，堪稱電力系統的巨型“充電寶”。下列說法正確的是（　　）
A. 風能和光能是不可再生能源
B. 該電站抽水蓄能時可將電能轉化為機械能，發電時可將機械能轉化為電能
C. 根據能量守恒定律可知，該電站抽水時消耗的電能全部轉化為水的機械能
D. 風能、光能、機械能、電能可以相互轉化，說明能量的轉化是沒有方向性的
【答案】B
【解析】A．風能和光能是可再生能源，能夠從自然界獲得，取之不盡用之不竭，故A錯誤；
B．該電站抽水蓄能時，消耗電能，增大的水的機械能，故將電能轉化為機械能，發電時，機械能減小，電能增加，故將機械能轉化為電能，故B正確；
C．該電站抽水時消耗的電能不可能全部轉化為水的機械能，會有一部分的電能轉化為內能或其它形式的能，故C錯誤；
D．風能、光能、機械能、電能可以相互轉化，但是能量轉化有方向性的，比如汽車行駛時，克服摩擦力做的功，機械能轉化為內能，這個內能不會自發的轉化為原來的機械能，故D錯誤。
故選B。
8.（2022湖南湘西）以下情景中，將電能轉化為機械能的是（　　）
A. 核電站利用反應堆產生內能 B. 電動機通電轉動的過程
C. 光伏電池充電的過程 D. 汽油機的做功沖程
【答案】B
【解析】A．核電站利用反應堆產生內能，將核能轉化為內能，故A不符合題意；
B．電動機通電轉動的過程，將電能轉化為機械能，故B符合題意；
C．光伏電池充電的過程，將光能轉化為電能，故C不符合題意；
D．汽油機的做功沖程，將內能轉化為機械能，故D不符合題意。故選B。
9.（2022吉林長春）內燃機的能量流向圖如圖所示。內燃機的效率為（　　）
A. 7% B. 28% C. 31% D. 34%
【答案】D
【解析】內燃機的效率是指用來做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，所以，結合能量流向圖可知，該內燃機的效率為34%。故選D。
10.如圖是內燃機某沖程的工作示意圖，四個事例中能量轉化與之相同的是（　　）
A. 瓶塞沖出 B. 搓手取暖 C. 壓縮氣體 D. 鉆木取火
【答案】A
【解析】根據圖示可知，兩個氣門都關閉，活塞向下運動，因此該沖程為做功沖程，將內能轉化為機械能。
A．試管內氣體對瓶塞做功，氣體的內能轉化為瓶塞的機械能，符合題意；
B．搓手取暖，克服摩擦力做功，把機械能轉化為內能，內能增加，不符合題意；
C．用力將活塞壓下，活塞對筒內空氣做功，筒內空氣的內能增大、溫度升高，達到了棉花的著火點，棉花就會燃燒，此過程中機械能轉化為內能，不符合題意；
D．鉆木取火過程中，克服摩擦力做功，機械能轉化為內能，內能增加，不符合題意。
二、填空題（10小題，每空1分，共29分）
1. （2022湖南長沙）如圖所示，在配有活塞的厚玻璃筒里放一小團硝化棉，把活塞迅速壓下去，看到的現象是______。這是因為活塞壓縮空氣，使空氣的內能______，溫度升高，這一過程與內燃機工作的_______沖程原理相同。
【答案】 硝化棉燃燒 增加 壓縮
【解析】當把活塞迅速壓下去后，活塞壓縮氣體做功，氣體的內能增加，溫度也會隨之上升，當溫度達到硝化棉的著火點時，會看到硝化棉燃燒。
活塞壓縮空氣使空氣內能增加，這是機械能轉化為內能，在內燃機四個沖程中，只有壓縮沖程是機械能轉化為內能，所以這一過程與內燃機工作的壓縮沖程原理相同。
2. （2022湖南張家界）如圖是汽油機工作過程中的_____沖程。一單缸四沖程汽油機的飛輪轉速是3600r/min，則該汽油機每秒內對外做功_____次。
【答案】 做功 30
【解析】圖中進氣門和排氣門關閉，活塞向下運動，火花塞產生電火花，故此沖程為汽油機的做功沖程。
汽油機的一個工作循環中，經歷四個沖程，飛輪轉動兩周，對外做功一次，因為該汽油機飛輪的轉速是3600r/min=60r/s，所以飛輪每秒轉動60周，則汽油機每秒鐘對外做功30次。
3.（2022江蘇泰州）勤勞的小華發現家里電水壺中水燒開了，就將水灌入保溫瓶，水未能灌滿保溫瓶，她塞好瓶塞沒走多遠，就聽到“嘭”一聲，轉身看到：瓶塞被噴在空中，瓶口還冒著“白氣”瓶塞被噴出過程中的能量轉化與汽油機的_____沖程中的能量轉化相同；“白氣”是_____（填物態變化名稱）形成的，此過程需_____熱量。
【答案】 做功 液化 放出
【解析】瓶塞被噴在空中，水保溫瓶中的水蒸氣對瓶塞做功，將內能轉化為機械能，能量轉化與汽油機的做功沖程相同。
保溫瓶中的水蒸氣對瓶塞做功后，內能減小，溫度降低，液化形成了小水珠，也就是“白氣”，液化過程會放出熱量。
4.（2022齊齊哈爾）一臺單缸四沖程汽油機，當飛輪轉速是2400r/min時，它每秒鐘對外做功_____次；做功沖程是將_____轉化為機械能。
【答案】 20 內能
【解析】汽油機的飛輪每轉2轉，會對外做功1次，已知該飛輪轉速為
故每秒鐘飛輪轉動40轉，對外做功20次。
做功沖程中，燃料燃燒產生的高溫高壓氣體推動活塞運動，將內能轉化為了機械能。
5.（2022甘肅金昌）如圖所示，用酒精燈加熱試管中水，當水沸騰一段時間以后，塞子被試管內水蒸氣推出。這是通過_____的方式將水蒸氣的內能轉化為塞子的機械能（選填“做功”或“熱傳遞”）。圖_____（選填“甲”或“乙”）中汽油機的工作過程與這一實驗過程中原理是一致的。
【答案】 做功 乙
【解析】塞子被試管內水蒸氣推出，氣體膨脹對外做功，將氣體的內能轉化為機械能，涉及能量的轉換，故是做功。
如圖甲所示，進氣門關、排氣門關，活塞向上，壓縮氣體做功，將機械能轉化為內能，而乙圖是進氣門關、排氣門關，活塞向下，高溫高壓氣體對活塞做功，將內能轉化為機械能，故圖乙中能量轉化與氣體對活塞做功實驗的原理相同。
6.（2022齊齊哈爾）某燃氣熱水器使用天然氣作為燃料，若使用中消耗掉0.02m3的天然氣，則這些天然氣完全燃燒放出的熱量為_____J （q天然氣=3.2×107J/m3）；如果這些熱量完全被水吸收，則水的內能_____（選填 “增大”、“不變” 或“減小”）。
【答案】 增大
【解析】這些天然氣完全燃燒放出的熱量為
不斷吸收熱量，則水的內能增大，通過熱傳遞的方式增大內能。
7. （2022哈爾濱）2022年6月5日，神舟十四號完美飛天，振奮國人。火箭通常選用熱值較______（選填“大”或“小”）的物質作為燃料；在飛船加速上升過程中，它的機械能________。
【答案】 大 變大
【解析】火箭常選用熱值較大的物質作為燃料，因為在燃料質量相同時，熱值越大的釋放出的熱量越多。
飛船加速升空的過程中：質量不變，速度變大，動能變大；質量不變，高度變大，重力勢能變大；又因為機械能等于勢能和動能之和，所以機械能變大。
8. 熱水器將質量為20kg、溫度為15℃的水加熱到65℃，消耗天然氣0.15m3，在此過程中水吸收的熱量是______J，熱水器的熱效率是______。[c水=4.2×103J/（kg·℃）；q天然氣=3.2×107J/m3]
【答案】 87.5%
【解析】水吸收的熱量
Q吸=cm(t-t0)= 4.2×103J/（kg·℃）×20kg×（65℃-15℃）=4.2×106J
消耗的天然氣完全燃燒放出的熱量為
Q放=Vq=0.15m3×3.2×107J/m3=4.8×106J
熱水器的熱效率為
9. （2022湖北荊州）為全面推進“鄉村振興”工程，加快農業農村綠色發展，荊州市大部分農村地區已經使用上了煤氣燒水煮飯。小王同學用他家的煤氣將體積為2L，初溫為20℃的水加熱到100℃，水吸收的熱量是_____J；若此過程的熱效率為40%，則消耗煤氣_____m3。[水的密度為1.0×103kg/m3，水的比熱容為4.2×103J/（kg ℃），煤氣熱值為4.0×107J/m3]
【答案】 6.72×105 0.042
【解析】由題意可知，水的質量為
m=ρV=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg
所以將初溫為20℃的水加熱到100℃，水吸收的熱量是
若煤氣灶效率為40%，則煤氣完全燃燒釋放的熱量為
所以需要煤氣的體積為
10.（2022江蘇常州）天然氣熱水器將40kg的水從15°C加熱到65°C，此過程中天然氣完全燃燒釋放熱量的84%被水吸收，水吸收熱量_______ J，天然氣完全燃燒釋放熱量______ J，需要消耗天然氣______kg，這是通過_____方式改變水的內能。[c水=4.2×103J/(kg °C)，q天然氣=4×107J/kg]
【答案】 8.4×106J 1×107J 0.25 熱傳遞
【解析】將40kg的水從15°C加熱到65°C，水吸收熱量
Q=cm(t0-t1)=4.2×103J/(kg °C)×40kg×(65°C-15°C)=8.4×106J
此過程中天然氣完全燃燒釋放熱量的84%被水吸收，則天然氣完全燃燒釋放熱量
需要消耗的天然氣質量
改變內能方式有兩種，分別是熱傳遞和做功，用天然氣燒水是通過熱傳遞改變水的內能。
11. （2022廣東）圖表示四沖程汽油機處于_______沖程。汽車尾氣帶走的能量______（選填“能”或“不能”）自動匯集回來轉化成燃料的化學能，這反映了能量的轉化具有_______。
【答案】 排氣 不能 方向性
【解析】由圖示知，汽缸的進氣門關閉，排氣門打開，活塞向上運動，是排氣沖程。
燃料燃燒放出的能量中有部分熱散失，被尾氣帶走，而尾氣帶走的能量不會再自動變成燃料的化學能，這是因為能量的轉化具有方向性。
12. （2022湖南張家界）常用打火機的打火方式有兩種，一種是用一個粗糙的小輪摩擦“火石”打火；另一種是利用高壓電裝置打火。從能量轉化角度看，前者是把_____能轉化為內能；后者是把_____能轉化為內能。
【答案】 機械 電
【解析】小輪摩擦“火石”的過程，消耗了機械能，產生了內能，將機械能轉化為內能。
利用高壓電裝置打火時，消耗了電能，產生了內能，將電能轉化為內能。
三、簡答與閱讀題（每小題4分，共計8分）
1.英國物理學家斯特林于1816年發明了“斯特林發動機”。斯特林發動機氣缸內工作介質易汽化、易液化，該介質經過吸熱膨脹，冷卻壓縮的循環過程輸出動力，因此又被稱為熱氣機。某工程師按照“斯特林發動機”原理設計了如圖甲所示的模型機，工作過程中飛輪持續旋轉如圖乙。請結合所學知識解釋飛輪能持續轉動的工作原理。
【答案】酒精燈加熱將化學能轉化為內能，熱氣缸中的工作物質吸熱汽化膨脹，推動活塞A向右運動做功，將內能轉化為機械能：由于飛輪具有慣性，帶動活塞A向左運動，活塞A將氣缸中的工作物質推入冷氣缸并液化，活塞B又將物質推回熱氣缸。如此反復。
【解析】氣體對外做功，氣體的內能轉化為機械能，根據圖示可知，酒精燈加熱將化學能轉化為內能，熱氣缸中的工作物質吸熱汽化膨脹，推動活塞A向右運動做功，將內能轉化為機械能：由于飛輪具有慣性，帶動活塞A向左運動，活塞A將氣缸中的工作物質推入冷氣缸并液化，活塞B又將物質推回熱氣缸。如此反復。
2．如圖展示了一個極具想象力的設想，其大意是：上面水池中的水流下來，沖擊葉輪轉動；葉輪帶動打磨輪和水泵的軸轉動；人利用打磨輪打磨工件，同時，運轉的水泵又把流到下面水池中的水抽到上面的水池中…，只要一開始在上面水池中注滿水，就能通過水的上下循環，使機器不停地工作．
①你認為，上面水池中流下來的水，能否被水泵全部抽送到上面水池中？并說明理由．
②這個設想曾得到不少人的贊許，并把這個裝置譽為“永動機”．請運用你掌握的知識，說明這個裝置是否真能“永動”？
【答案】見解析。
【解析】①不能。因為，高處水池中水的重力勢能，只有部分轉化為葉輪的動能；而葉輪的動能部分用來打磨物體及轉動部分摩擦做功，不會全部提供給水泵用來提升水。或簡答為“用于水泵提升水的能量只是從上面流下的水的動能的一部分”。
②不能。 由于從上面流到下面水池中的水不能全部被抽送到上面的水池中（或“對外做功消耗能量”、“用來打磨物體消耗能量”、“克服裝置的摩擦要消耗能量”）。
四、實驗探究題（本大題有1小題，共計10分）
1. （2022江蘇泰州）在“比較酒精和碎紙片燃燒時放出的熱量”實驗中
（1）由于燃料充分燃燒放出熱量的多少不僅與燃料種類這一個因素有關，因此實驗時必須控制酒精和碎紙片的______相等；實驗中還需控制被加熱的水的質量和初溫均相同，以便于______；
（2）如圖是小明安裝好的實驗裝置，其中存在的錯誤是______；
（3）小華糾正了小明的錯誤，又組裝了一套相同的實驗裝置，備好秒表，在兩燃燒皿中分別加入準備好的酒精和碎紙片，讀出水的初溫后，進行如下操作：
①先點燃酒精，再點燃碎紙片；
②保證酒精和碎紙片燃燒時間相同，讀取溫度計的示數；
③待酒精和碎紙片充分燃燒結束，分別讀取溫度計的示數；
小紅認為上述操作中，操作______是錯誤的，小明根據正確操作獲得的數據，算出了燃料的熱值，發現結果小于該燃料的實際熱值，原因是______。
【答案】 （1）質量 根據溫度計示數確定水吸收熱量的多少 （2）溫度計液泡沒有浸沒在水中 （3）① 燃燒過程中有熱量損失
【解析】（1）燃料充分燃燒放出熱量的多少還與燃料的質量有關，所以要控制質量相等。
根據，實驗中還需控制被加熱的水的質量和初溫均相同，觀察末態溫度，末態溫度高說明吸收熱量多，反之，吸收熱量少。
（2）使用溫度計測量液體，應將溫度計液泡完全浸沒在液體中。
（3）應當同時點燃酒精和碎紙片，保證燃燒時間相同。
燃燒過程中有熱量損失，水吸收的熱量小于燃料燃燒放出的熱量。
五、綜合應用題（本大題有3小題，共計23分）
1.（6分）（2022廣西貴港）某學校，需要把1000kg的水從20℃加熱到80℃，[q天然氣=4×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg ℃）]求：
（1）這些水吸收的熱量；
（2）若用天然氣加熱，不計熱量損失，需要完全燃燒多少m3的天然氣？
【答案】（1）2.52×108J；（2）6.3m3
【解析】（1）根據吸熱的計算公式可得，這些水吸收的熱量為
（2）由題意可知，不計熱量損失，天然氣完全燃燒放出的熱量為
根據
可得，加熱這些水所需要天熱氣的體積為
2. （8分）（2022廣西桂林）用天然氣灶燒水時，把質量為、初溫為的水，加熱到，此過程中天然氣完全燃燒放出的熱量為。已知水的比熱容為。求：
（1）水吸收的熱量是多少J？
（2）天然氣灶燒水時的熱效率是多少？
【答案】（1）；（2）20%
【解析】（1）水吸收的熱量是
（2）天然氣灶燒水時的熱效率是
3. （9分）（2022湖北天門）同學們到研學基地開展實踐活動。小明壘好柴火灶為大家煮飯，為了測試柴火灶的效率，他用1kg的干木柴給5kg的水加熱，燒完木柴時，水溫從20°C升高到60°C。（干木柴的熱值
（1）1kg 的干木柴完全燃燒放出的熱量是______J：干木柴是_____能源（選填“一次”或“二次”）。
（2）水吸收的熱量為多少J？
（3） 該柴火灶的效率為多少？
【答案】（1）J 一次 （2） （3）
【解析】（1）1kg的干木柴完全燃燒放出的熱量
1kg的干木柴完全燃燒放出的熱量為。
木柴從自然界取得后可以直接利用，是一次能源。
（2）由可知，水吸收的熱量
（3）該柴火灶的效率
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2023年中考物理一輪復習22個單元核心素養達標全攻略（人教版通用）
專題14 內能及其利用
新課標對單元知識要求
1.從能量轉化的角度認識燃料的熱值。
2.了解熱機的工作原理。知道內能的利用在人類社會發展史中的重要意義。
3.知道能量守恒定律。列舉日常生活中能量守恒的實例。有用能量轉化與守恒的觀點分析問題的意識。
4.從能量轉化和轉移的角度認識效率。
5.列舉能量轉化和轉移具有方向性的常見實例。
單元考點解讀
考點1 熱機
1.定義：熱機是把內能轉化為機械能的機器。使燃料在熱機氣缸內燃燒而獲得動力的機器叫內燃機，常見的內燃機油汽油機和柴油機。
2.工作過程：內燃機的一個工作循環由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成。一個工作循環中對外做功1次，活塞往復2次，曲軸轉2周。只有做功沖程對外做功，其余的三個沖程叫輔助沖程，是靠飛輪的慣性來完成的。
考點2 熱值
1.定義：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。
2.單位：J/kg，讀作“焦耳每千克”。對于氣體燃料，在生活中多以體積來計量，所以氣體燃料熱值的單位是J/m。
3．燃料燃燒放出熱量計算：Q=qm；（Q是熱量，單位是：焦耳；q是熱值，單位是：焦/千克；m 是質量，單位是：千克。
4.燃燒效率：燃料燃燒時有效利用的熱量與燃料完全燃燒時放出的熱量之比，叫做燃料的燃燒效率。多用百分數的形式表示。
5.提高燃料的利用效率：改善燃燒條件使燃料盡可能地充分燃燒；加大受熱面積，使放出的熱量得到充分利用；盡可能地減少各種熱損失等。
考點3 熱機效率
1.概念：用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的熱量之比。
2.熱效率公式
熱機的效率是熱機性能的一個重要指標。汽車發動機的效率、飛機發動機的效率、輪船發動機的效率均屬于熱機的效率，其公式為：η=。
3.提高熱機效率的途徑
a.減少各種熱量損失；
b.減少摩擦，保持良好的潤滑；
c.盡可能使燃料充分燃燒。
考點4 能量的轉化與守恒
能量既不會消滅，也不會產生，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量不變，這就是能量守恒定律。
單元例題解析
【例題1】（2022湖南邵陽）圖是四沖程汽油機其中一個沖程的工作示意圖，它表示的是（　　）
A. 吸氣沖程 B. 壓縮沖程
C. 做功沖程 D. 排氣沖程
【例題2】（2022貴州黔東南州）2022年2月27日11時許，伴隨著一陣山呼海嘯般的巨響，長征八號遙二運載火箭搭載著22顆衛星，在我國文昌航天發射場一飛沖天，創造了我國“一箭多星”即單次發射衛星數量最多的紀錄，由此開啟了我國新的共享火箭“拼車模式”。火箭發動機做功把燃料燃燒的內能轉化為___能，若該燃料的熱值為1.4×108J/kg，則完全燃燒500g該燃料放出的熱量是___J。
【例題3】（2022湖南益陽）下列能量轉化或轉移的情景中，屬于能量轉移的是（　　）
A. 燃料燃燒時發熱
B. 用熱水袋取暖
C. 鉆木取火
D. 電動機帶動水泵把地下水送到地面
內能及其利用單元核心素養精準達標檢測試題
（滿分100分，答題時間90分鐘）
一、選擇題（共10小題，每小題3分，共計30分）
1. （2022湖南湘潭）如圖，蒸粽子時，鍋蓋被水蒸氣頂起而發生“跳動”，下列說法正確的是（　　）
A. 水沸騰時，溫度繼續升高
B. 蒸鍋燙手，因為它含有的溫度多
C. 聞到粽香，說明加熱后分子才運動
D. 水蒸氣頂起鍋蓋過程的能量轉化與內燃機做功沖程相似
2. （2022江蘇南通）如圖所示，是四沖程內燃機其中一個沖程的示意圖，該沖程的能量轉化情況
是( )
A. 化學能轉化成內能
B. 機械能轉化成內能
C. 機械能轉化成化學能
D. 內能轉化成機械能
3.（2022湖南衡陽）汽車的發動機大多數是內燃機，內燃機是熱機的一種，下列關于熱機和環境保護的說法，正確的是（　　）
A. 熱機排出的尾氣沒有內能 B. 熱機的效率能達到100%
C. 熱機的大量使用會造成環境污染 D. 汽油機的做功沖程是將機械能轉化成內能
4.（2022黑龍江牡雞）關于熱現象，下列說法正確的是（　　）
A. 晶體在熔化過程中，隨著持續吸收熱量，溫度不斷升高
B. 熱機的效率無法達到100%
C. 熱傳遞的實質是熱量從內能大的物體傳遞到內能小的物體
D. 冬天在家洗澡時，會發現浴室內出現“白氣”，這些“白氣”是水蒸氣
5.（2022湖北宜昌）關于燃料及其熱值，下列說法中正確的是（　　）
A. 沒有燃燒的燃料，熱值等于零
B. 燃料完全燃燒時，它的熱值最大
C. 燃料的熱值與質量和燃燒狀態無關
D. 燃料燃燒時溫度越高，放出的熱量越多
6.（2022梧州）2022年6月5日，中國載人航天飛船神舟十四號發射成功。如圖所示，飛船在空中加速上升時的能量轉化情況是（　　）
A. 飛船的動能轉化為重力勢能，動能減小
B. 飛船的重力勢能轉化為動能，重力勢能減小
C. 燃料燃燒產生的內能轉化為飛船的機械能
D. 沒有發生能量的轉化，飛船的機械能不變
7.（2022甘肅金昌）河北豐寧抽水蓄能電站是2022年北京冬奧會的電力保障項目之一、該電站可以利用風能和光能資源充足時發電獲得的部分電能，將水抽到高處轉化為水的機械能儲存起來，需要時再利用水的勢能發電，從而彌補了風能、光能不穩定且轉化的電能難儲存的不足，實現風、光與水電的互補，堪稱電力系統的巨型“充電寶”。下列說法正確的是（　　）
A. 風能和光能是不可再生能源
B. 該電站抽水蓄能時可將電能轉化為機械能，發電時可將機械能轉化為電能
C. 根據能量守恒定律可知，該電站抽水時消耗的電能全部轉化為水的機械能
D. 風能、光能、機械能、電能可以相互轉化，說明能量的轉化是沒有方向性的
8.（2022湖南湘西）以下情景中，將電能轉化為機械能的是（　　）
A. 核電站利用反應堆產生內能 B. 電動機通電轉動的過程
C. 光伏電池充電的過程 D. 汽油機的做功沖程
9.（2022吉林長春）內燃機的能量流向圖如圖所示。內燃機的效率為（　　）
A. 7% B. 28% C. 31% D. 34%
10.如圖是內燃機某沖程的工作示意圖，四個事例中能量轉化與之相同的是（　　）
A. 瓶塞沖出 B. 搓手取暖 C. 壓縮氣體 D. 鉆木取火
二、填空題（10小題，每空1分，共29分）
1. （2022湖南長沙）如圖所示，在配有活塞的厚玻璃筒里放一小團硝化棉，把活塞迅速壓下去，看到的現象是______。這是因為活塞壓縮空氣，使空氣的內能______，溫度升高，這一過程與內燃機工作的_______沖程原理相同。
2. （2022湖南張家界）如圖是汽油機工作過程中的_____沖程。一單缸四沖程汽油機的飛輪轉速是3600r/min，則該汽油機每秒內對外做功_____次。
3.（2022江蘇泰州）勤勞的小華發現家里電水壺中水燒開了，就將水灌入保溫瓶，水未能灌滿保溫瓶，她塞好瓶塞沒走多遠，就聽到“嘭”一聲，轉身看到：瓶塞被噴在空中，瓶口還冒著“白氣”瓶塞被噴出過程中的能量轉化與汽油機的_____沖程中的能量轉化相同；“白氣”是_____（填物態變化名稱）形成的，此過程需_____熱量。
4.（2022齊齊哈爾）一臺單缸四沖程汽油機，當飛輪轉速是2400r/min時，它每秒鐘對外做功_____次；做功沖程是將_____轉化為機械能。
5.（2022甘肅金昌）如圖所示，用酒精燈加熱試管中水，當水沸騰一段時間以后，塞子被試管內水蒸氣推出。這是通過_____的方式將水蒸氣的內能轉化為塞子的機械能（選填“做功”或“熱傳遞”）。圖_____（選填“甲”或“乙”）中汽油機的工作過程與這一實驗過程中原理是一致的。
6.（2022齊齊哈爾）某燃氣熱水器使用天然氣作為燃料，若使用中消耗掉0.02m3的天然氣，則這些天然氣完全燃燒放出的熱量為_____J （q天然氣=3.2×107J/m3）；如果這些熱量完全被水吸收，則水的內能_____（選填 “增大”、“不變” 或“減小”）。
7. （2022哈爾濱）2022年6月5日，神舟十四號完美飛天，振奮國人。火箭通常選用熱值較______（選填“大”或“小”）的物質作為燃料；在飛船加速上升過程中，它的機械能________。
8. 熱水器將質量為20kg、溫度為15℃的水加熱到65℃，消耗天然氣0.15m3，在此過程中水吸收的熱量是______J，熱水器的熱效率是______。[c水=4.2×103J/（kg·℃）；q天然氣=3.2×107J/m3]
9. （2022湖北荊州）為全面推進“鄉村振興”工程，加快農業農村綠色發展，荊州市大部分農村地區已經使用上了煤氣燒水煮飯。小王同學用他家的煤氣將體積為2L，初溫為20℃的水加熱到100℃，水吸收的熱量是_____J；若此過程的熱效率為40%，則消耗煤氣_____m3。[水的密度為1.0×103kg/m3，水的比熱容為4.2×103J/（kg ℃），煤氣熱值為4.0×107J/m3]
10.（2022江蘇常州）天然氣熱水器將40kg的水從15°C加熱到65°C，此過程中天然氣完全燃燒釋放熱量的84%被水吸收，水吸收熱量_______ J，天然氣完全燃燒釋放熱量______ J，需要消耗天然氣______kg，這是通過_____方式改變水的內能。[c水=4.2×103J/(kg °C)，q天然氣=4×107J/kg]
11. （2022廣東）圖表示四沖程汽油機處于_______沖程。汽車尾氣帶走的能量______（選填“能”或“不能”）自動匯集回來轉化成燃料的化學能，這反映了能量的轉化具有_______。
12. （2022湖南張家界）常用打火機的打火方式有兩種，一種是用一個粗糙的小輪摩擦“火石”打火；另一種是利用高壓電裝置打火。從能量轉化角度看，前者是把_____能轉化為內能；后者是把_____能轉化為內能。
三、簡答與閱讀題（每小題4分，共計8分）
1.英國物理學家斯特林于1816年發明了“斯特林發動機”。斯特林發動機氣缸內工作介質易汽化、易液化，該介質經過吸熱膨脹，冷卻壓縮的循環過程輸出動力，因此又被稱為熱氣機。某工程師按照“斯特林發動機”原理設計了如圖甲所示的模型機，工作過程中飛輪持續旋轉如圖乙。請結合所學知識解釋飛輪能持續轉動的工作原理。
2．如圖展示了一個極具想象力的設想，其大意是：上面水池中的水流下來，沖擊葉輪轉動；葉輪帶動打磨輪和水泵的軸轉動；人利用打磨輪打磨工件，同時，運轉的水泵又把流到下面水池中的水抽到上面的水池中…，只要一開始在上面水池中注滿水，就能通過水的上下循環，使機器不停地工作．
①你認為，上面水池中流下來的水，能否被水泵全部抽送到上面水池中？并說明理由．
②這個設想曾得到不少人的贊許，并把這個裝置譽為“永動機”．請運用你掌握的知識，說明這個裝置是否真能“永動”？
四、實驗探究題（本大題有1小題，共計10分）
1. （2022江蘇泰州）在“比較酒精和碎紙片燃燒時放出的熱量”實驗中
（1）由于燃料充分燃燒放出熱量的多少不僅與燃料種類這一個因素有關，因此實驗時必須控制酒精和碎紙片的______相等；實驗中還需控制被加熱的水的質量和初溫均相同，以便于______；
（2）如圖是小明安裝好的實驗裝置，其中存在的錯誤是______；
（3）小華糾正了小明的錯誤，又組裝了一套相同的實驗裝置，備好秒表，在兩燃燒皿中分別加入準備好的酒精和碎紙片，讀出水的初溫后，進行如下操作：
①先點燃酒精，再點燃碎紙片；
②保證酒精和碎紙片燃燒時間相同，讀取溫度計的示數；
③待酒精和碎紙片充分燃燒結束，分別讀取溫度計的示數；
小紅認為上述操作中，操作______是錯誤的，小明根據正確操作獲得的數據，算出了燃料的熱值，發現結果小于該燃料的實際熱值，原因是______。
五、綜合應用題（本大題有3小題，共計23分）
1.（6分）（2022廣西貴港）某學校，需要把1000kg的水從20℃加熱到80℃，[q天然氣=4×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg ℃）]求：
（1）這些水吸收的熱量；
（2）若用天然氣加熱，不計熱量損失，需要完全燃燒多少m3的天然氣？
2. （8分）（2022廣西桂林）用天然氣灶燒水時，把質量為、初溫為的水，加熱到，此過程中天然氣完全燃燒放出的熱量為。已知水的比熱容為。求：
（1）水吸收的熱量是多少J？
（2）天然氣灶燒水時的熱效率是多少？
3. （9分）（2022湖北天門）同學們到研學基地開展實踐活動。小明壘好柴火灶為大家煮飯，為了測試柴火灶的效率，他用1kg的干木柴給5kg的水加熱，燒完木柴時，水溫從20°C升高到60°C。（干木柴的熱值
（1）1kg 的干木柴完全燃燒放出的熱量是______J：干木柴是_____能源（選填“一次”或“二次”）。
（2）水吸收的熱量為多少J？
（3） 該柴火灶的效率為多少？
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