資源簡介

14 內(nèi)能的利用
【課標(biāo)】
本中考考點和要求（“▲”表示該標(biāo)準(zhǔn)要求屬于評價水平這一層次）
評價目標(biāo)和評價水平 標(biāo)準(zhǔn)要求 知識性 目標(biāo) 技能性 目標(biāo) 體驗性 目標(biāo)
了解 認 識 理 解 獨立 操作 經(jīng) 歷 認 同 內(nèi) 化
1.從能量轉(zhuǎn)化的角度認識燃料的熱值。 ▲
2.了解熱機的工作原理。知道內(nèi)能的利用在人類社會發(fā)展史上的重要意義。 ▲
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(zhuǎn)化與守恒的觀點分析問題的意識。 ▲ ▲
4.從能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的角度認識效率。 ▲
5.知道能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移有一定的方向性。 ▲
【規(guī)律】
規(guī)律總結(jié)1：對汽油機和柴油機的認識及其相關(guān)問題的處理
1.熱機定義：熱機是利用內(nèi)能來做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的機器。
2.熱機的種類：蒸汽機、內(nèi)燃機（汽油機和柴油機）、汽輪機、噴氣發(fā)動機等
內(nèi)燃機活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運動時，從氣缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。
四沖程內(nèi)燃機包括四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。
在單缸四沖程內(nèi)燃機中，吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程為一個工作循環(huán)，每個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)2周，活塞上下往復(fù)2次，做功1次。
在這四個沖程中只有做功沖程是燃氣對活塞做功，而其它三個沖程（吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程）是依靠飛輪的慣性來完成的。
壓縮沖程將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
做功沖程是由內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。
①汽油機工作過程：
②柴油機工作過程：
3.汽油機和柴油機的比較：
①汽油機的氣缸頂部是火花塞；柴油機的氣缸頂部是噴油嘴。
②汽油機吸氣沖程吸入氣缸的是汽油和空氣組成的燃料混合物；柴油機吸氣沖程吸入氣缸的是空氣。
③汽油機做功沖程的點火方式是點燃式；柴油機做功沖程的點火方式是壓燃式。
④柴油機比汽油及效率高，比較經(jīng)濟，但笨重。
⑤汽油機和柴油機在運轉(zhuǎn)之前都要靠外力輔助啟動。
規(guī)律總結(jié)2：解決熱值與熱效率問題思維方法與技巧
1.燃料完全燃燒放出熱量
（1）燃料完全燃燒釋放出的熱量公式為：Q放=mq。
（2）氣體燃料完全燃燒釋放出的熱量公式也可為：Q放=qV。推導(dǎo)過程如下：
說明：①中的公式對固體、液體、氣體、均適用。②只對氣體適用。兩個公式的得出都是根據(jù)熱值的定義式得到的。
其中，Q放表示燃料完全燃燒放出的熱量，單位是J；q表示燃料的熱值，單位是J/kg；m表示質(zhì)量，單位是kg。V表示體積，單位是ｍ3。
2.熱效率公式
（1）熱機的效率：用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比。熱機的效率是熱機性能的一個重要指標(biāo)。汽車發(fā)動機的效率、飛機發(fā)動機的效率、輪船發(fā)動機的效率均屬于熱機的效率，其公式為：η=。
（2）爐具的熱效率：天然氣燃燒放出的熱量是爐具提供的總熱量，Q總=Q放，水吸收的熱量是有用的熱量Q有=Q吸，則η=。
（3）電熱水器的效率：電熱絲所產(chǎn)生熱量為Q總，總=Q放，水需要吸收熱量為Q有，有=Q吸，
則η=。
規(guī)律總結(jié)3：用能量守恒定律解決問題思路
1.要理解能量守恒定律
（1）能量既不會憑空消滅，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。
（2）能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天體，小到原子核，也無論是物理學(xué)問題還是化學(xué)、生物學(xué)、地理學(xué)、天文學(xué)的問題，所有能量轉(zhuǎn)化的過程，都遵從能量守恒定律。
（3）“第一類永動機”永遠不可能實現(xiàn)，因為它違背了能量守恒定律。
2.試論述能量的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移和守恒問題。
（1）在一定條件下各種形式的能都可以相互轉(zhuǎn)化。能量轉(zhuǎn)化反映了各種現(xiàn)象之間的聯(lián)系，如摩擦生熱說明了機械運動和熱現(xiàn)象之間存在的聯(lián)系；電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動說明了電現(xiàn)象和機械運動之間存在的聯(lián)系。
（2）不同形式的能量通過做功可以相互轉(zhuǎn)化，同種形式的能量之間通過熱傳遞可以進行轉(zhuǎn)移，能量可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，也可以從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。
（3）能量既不會憑空消滅，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從
一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。
（4）根據(jù)能量守恒定律，在分析自然現(xiàn)象時，如果發(fā)現(xiàn)某種形式的能量減少，一定能找到另一種形式的能量增加;反之，當(dāng)某種形式的能量增大時，也一定可以找到另一種形式的能量減少。
【例題】
考點一：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(shù)的形式表示。
4.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。
【例題1】（2022哈爾濱）哈爾濱市正在進行的老舊小區(qū)改造措施惠及萬民，其中為房屋外墻安裝保溫層更換門窗等措施可減少散熱，提高室溫實現(xiàn)“節(jié)能減排”因此某居民樓一冬天可節(jié)約燃煤2.8×104kg，這些煤完全燃燒可放出的熱量為______J，這些熱量可使太陽島人工湖中1.0×108kg的水溫度升高______。[水的比熱容為4.2×103J/（kg·），煤的熱值為3.0×107J/kg]
【例題2】（2022四川自貢市）用煤氣灶把2kg、初溫為20℃的水加熱到70℃，消耗了20g煤氣。已知水的比熱容是4.2×103J/（kg·℃），煤氣的熱值為4.0×107J/kg，則水吸收的熱量為______J，煤氣灶燒水的效率為______。
考點二：熱機
1.定義：熱機是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的機器。使燃料在熱機氣缸內(nèi)燃燒而獲得動力的機器叫內(nèi)燃機，常見的內(nèi)燃機油汽油機和柴油機。
2.工作過程：內(nèi)燃機的一個工作循環(huán)由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成。一個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩周，活塞往復(fù)運動各兩次，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。
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) 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。
【例題3】(2021甘肅威武)如圖所示是四沖程汽油機內(nèi)部剖面圖，此為________沖程；汽油機需要用冷卻液進行降溫，是利用了冷卻液的________大的特性。
【例題4】（2022四川甘孜州）下列關(guān)于熱值和熱機效率說法，正確的是（　　）
A. 使燃料燃燒更充分，可以增大熱值
B. 使燃料燃燒更充分，可以提高熱機效率
C. 柴油機的熱機效率通常為100%
D. 燃料燃燒釋放的熱量越大，熱值越大
考點三：能量的轉(zhuǎn)化與守恒
能量既不會消滅，也不會產(chǎn)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量不變，這就是能量守恒定律。
【例題5】（2022黑牡雞朝鮮族）現(xiàn)在流行一款鞋，穿上它走路時，鞋會發(fā)光，站著不動就不會發(fā)光．則這款鞋發(fā)光的原理，從能量轉(zhuǎn)化的角度分析正確的是（ ）
A. 機械能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為光能
B. 電能轉(zhuǎn)化為機械能，再轉(zhuǎn)化為光能
C. 機械能轉(zhuǎn)化為光能，再轉(zhuǎn)化為電能
D. 光能轉(zhuǎn)化為機械能，再轉(zhuǎn)化為電能
【例題6】（2022黑龍江龍東農(nóng)墾森工）目前長沙城區(qū)的老居民小區(qū)正在進行水路改造，改造中用到了一種打孔工具﹣﹣沖擊鉆，沖擊鉆工作時，鉆頭在電動機的帶動下不斷地沖擊墻壁，打出圓孔，如圖所示，沖擊鉆在工作過程中，其能量轉(zhuǎn)化關(guān)系是（　　）
A．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能
B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能
C．只有機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化
D．有電能、機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化
【演練】
一、選擇題（本道大題有10小題，每小題3分，共30分）
1. （2022廣西貴港）如圖所示，在試管里注入少量的水，用軟木塞塞緊管口，用酒精燈加熱。一會兒試管里的水沸騰了，水蒸氣把軟木塞向上沖起。下面解釋正確的是（ ）
A. 這個過程與內(nèi)燃機的做功沖程類似
B. 試管內(nèi)水的內(nèi)能增加是通過做功方式改變
C. 酒精燃燒時是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
D. 管內(nèi)水蒸氣的內(nèi)能減少，溫度降低，在試管口變成白色的熱空氣
2. （2022廣東省）關(guān)于四沖程汽油機的工作過程，下列說法正確的是（ ）
A. 吸氣沖程：只吸入空氣 B. 壓縮沖程：缸內(nèi)溫度降低
C. 做功沖程：氣體推動活塞做功 D. 排氣沖程：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能
3．（2022上海）四沖程柴油機在工作過程中，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的沖程是（　　）
A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程
4．（2022蘇州）小李家使用的燃氣熱水器，將30kg的水從20℃加熱到45℃，消耗了0.15m3的天然氣。已知水的比熱容為4.2×103J/（kg℃），天然氣的熱值為4×107J/m3，則下列與該過程有關(guān)的計算結(jié)果和分析正確的是（　　）
A．水吸收的熱量與水的末溫成正比 B．水吸收的熱量是3.15×105J
C．熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率是52.5% D．熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率與環(huán)境溫度無關(guān)
5．（2022大慶）如圖所示，是汽油機工作時的四個沖程，其中屬于做功沖程的是（　　）
A B C D
6.根據(jù)能量守恒定律，下列情形可能發(fā)生的是（　　）
A．隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展和提高，永動機是可以制成的
B．兩個斜面相對連接，小球從左斜面滾下后沖上右斜面
C．電水壺里的水沸騰后斷電，水的沸騰卻一直持續(xù)下去
D．出槍膛的子彈射穿木板后，以更快的速度繼續(xù)運動
7.能量的轉(zhuǎn)化是自然界普遍的現(xiàn)象．下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的觀點錯誤的是（ ）
水果電池 光合作用 鉆木取火 電磁感應(yīng)
A. 水果電池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 B. 光合作用是光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
C. 鉆木取火是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D. 電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電能轉(zhuǎn)化為機械能
8.（2022南京）如圖是內(nèi)燃機某沖程的工作示意圖，四個事例中能量轉(zhuǎn)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
9．小李家使用的燃氣熱水器，將30kg的水從20℃加熱到45℃，消耗了0.15m3的天然氣。已知水的比熱容為4.2×103J/（kg℃），天然氣的熱值為4×107J/m3，則下列與該過程有關(guān)的計算結(jié)果和分析正確的是（　　）
A．水吸收的熱量與水的末溫成正比 B．水吸收的熱量是3.15×105J
C．熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率是52.5% D．熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率與環(huán)境溫度無關(guān)
10.四沖程柴油機工作過程中，以下說法錯誤的是（ ）
A.壓縮沖程和做功沖程發(fā)生了能量的轉(zhuǎn)化 B.做功沖程使汽車獲得動力
C.排氣沖程排出了汽車的尾氣 D.吸氣沖程吸入氣缸的是柴油
二、填空題（每空1分，共27分）
1.（2022河北）小明用相同的酒精燈給質(zhì)量相等的甲、乙兩種物質(zhì)加熱。根據(jù)測量數(shù)據(jù)描繪溫度—時間的圖像如圖所示，由圖可知，甲物質(zhì)比熱容______（選填“>”“<”或“=”）乙物質(zhì)比熱容，用酒精燈給物體加熱，物體內(nèi)能增大，溫度升高，這是通過______方式實現(xiàn)的。實驗完成后，酒精燈中剩余酒精的熱值______（選填“變大”、“變小”或“不變”）。
2.（2022齊齊哈爾）如圖所示，試管中的水蒸氣將塞子推出的過程中，水蒸氣的______ 轉(zhuǎn)化為塞子的機械能。四沖程汽油機在工作過程中，______ 沖程與上述能量轉(zhuǎn)化過程相同。
3. (2021甘肅威武)2020年7月23日，“天問一號”衛(wèi)星在文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空，將負責(zé)執(zhí)行中國第一次自主火星探測任務(wù)。加速上升過程中，火箭燃料的________能轉(zhuǎn)化為燃氣的內(nèi)能，衛(wèi)星的機械能________（選填“增大”、“減小”或“不變”）。
4．（2022四川綿陽）周末，小明用熱水為家人熱盒裝牛奶，他把3盒牛奶放入裝有溫度是90℃、質(zhì)量是2kg熱水的盆中，經(jīng)過一段時間，3盒牛奶的溫度都從10℃變成了45℃，這段時間內(nèi)每盒牛奶從水中吸收了 　　J的熱量；若盆中熱水對牛奶加熱的效率是50%，則此時盆中水的溫度是 　　℃。已知：每盒牛奶的質(zhì)量0.25kg，牛奶的比熱容4.0×103J/（kg ℃），水的比熱容4.2×103J/（kg ℃）。
5.（2022江蘇南京）小明一家駕車旅行，（1）加油時，聞到汽油味，說明分子在______；（2）圖示為車發(fā)動機的一個沖程，其能量轉(zhuǎn)化情況是______；（3）若車的總質(zhì)量為1.5t，勻速直線行駛9km，所受阻力為車重的0.1倍，完全燃燒汽油1L，則1L汽油完全燃燒放出的熱量是______J，車所受牽引力是______N，車的工作效率是______%。（ρ汽油=0.8×103kg/m3；q汽油=4.5×107J/kg；g取10N/kg）
6.（2022黑牡雞朝鮮族）一臺汽油機飛輪的轉(zhuǎn)速為3600 r/min， 在1s內(nèi)汽油機對外做了_______ 次功。如果汽油機在一段時間內(nèi)消耗了 0.5kg汽油，若這些汽油完全燃燒，可放出熱量______ J。汽油機用水作冷卻液，是利用水的_______大的特點。（q汽油=4.6×107J/kg）
7.（2022貴州黔東南州）如圖所示，用力將活塞迅速下壓，玻璃筒內(nèi)硝化棉燃燒起來，該過程能量是由______能轉(zhuǎn)化為______能，這一特點與汽油機______沖程相同。完全燃燒0.5kg的汽油，放出的熱量是______J（已知汽油的熱值為4.6107J/kg）。
8. （2022青海）某路燈的燈桿頂端有太陽能電池板和風(fēng)車，風(fēng)車轉(zhuǎn)動帶動發(fā)電機發(fā)電，它發(fā)電的原理是______現(xiàn)象。若太陽光輻射到該電池板的能量為2.7×107J，這與完全燃燒______kg焦炭放出的熱量相當(dāng)（焦炭的熱值為3×107J/kg）。
9．（2022內(nèi)蒙古通遼）用液化氣灶把1.5kg、初溫為20℃的水加熱到100℃，需要吸收的熱量為 　　J。若上述過程中完全燃燒0.021kg液化氣且只有60%的熱量被水吸收，則液化氣的熱值為 　　J/kg[已知c水＝4.2×103J/（kg ℃）]。
10.（2022四川遂寧）2020年6月23日9時43分，我國在四川西昌衛(wèi)早發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭成功發(fā)射了北斗導(dǎo)航系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星，標(biāo)志著北斗導(dǎo)航衛(wèi)星全球組網(wǎng)成功，能夠為全球用戶提供全天候、高精度的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)。長征三號乙運載火箭發(fā)動機用的是偏二甲肼作為燃料，其熱值是4.25×107J/kg，若完全燃燒2噸偏二甲肼，共放出　　J熱量；火箭加速上升時，火箭的機械能　　（選填“增大”、“減小”或“不變”）。
三、分析簡答題（共10分）
1.（4分）（2022四川自貢市）如圖所示，在試管內(nèi)裝些水，用橡膠塞塞住管口，將水加熱一段時間后，觀察
(1)會發(fā)生什么現(xiàn)象： __________________；
(2)解釋所發(fā)生的現(xiàn)象：___________________。
2.（6分）（2022云南模擬題）在乒乓球比賽中，高拋發(fā)球時，不計空氣阻力，請你回答下列問題：
（1）在乒乓球上升的過程中，乒乓球的能量是如何轉(zhuǎn)化的？其機械能如何變化？
（2）乒乓球運動到最高點時，是否處于平衡狀態(tài)？請說明理由．
四、計算題（本題有2個小題，每題各9分，共18分）
1. （2022黑牡雞朝鮮族）一輛汽車以72 km/h的速度勻速行駛10 min，消耗的汽油為1.2 kg。汽車勻速行駛時受到的牽引力F = 1.2×103N，汽油的熱值q = 4.6×107J/kg。
（1）汽車在這段時間做功是多少？
（2）這段時間內(nèi)汽車的效率是多少？（百分號前保留一位小數(shù)）
（3）簡要分析汽車效率低的原因（寫出兩條即可）。
2．（2022太原模擬題）可燃冰是一種新型能源，它是水和天然氣在高壓低溫情況下形成的類冰狀結(jié)晶物質(zhì)，主要成分是甲烷，其開采是世界難題，據(jù)中央電視臺2017年5月18日報道，我國可燃冰已試采成功，技術(shù)處于世界領(lǐng)先，用燃氣鍋爐燒水時，把質(zhì)量為500kg，初溫為20℃的水加熱到100℃，共燃燒了12m3天然氣，已知水的比熱容c水=4.2×103J/（kg ℃），天然氣的熱值q=4.2×107J/m3，可燃冰的熱值為同體積天然氣的160倍，求：
（1）水吸收的熱量；
（2）燃氣鍋爐燒水時的效率；
（3）若換用可燃冰，應(yīng)使用多少m3可燃冰．
五、綜合素養(yǎng)題（共15分）
1.（9分）（2022蘭州模擬）開發(fā)新能源，共創(chuàng)碧水藍天。太陽能等新型能源的開發(fā)和利用是解決社會發(fā)展的能源危機、環(huán)境污染的必由之路。如圖所示，是世界上最大的太陽能飛機，重達2.3噸，該飛機機身和機翼均采用極輕的碳纖維材料，機翼上安裝有高效太陽能電池板，能提供65kW的最大功率，該飛機的最大飛行速度為40km/h。假設(shè)飛機停在水平地面時輪與地面的總接觸面積為，g取10N/kg，求：
(1)太陽能屬于________(選填“可再生”或“不可再生”)能源。
(2)飛機停在水平地面時對地面的壓強大小。
(3)當(dāng)飛機發(fā)動機的輸出功率保持60kW，并以108km/h的速度水平勻速飛行時，發(fā)動機的牽引力大小。
(4)若飛機發(fā)動機保持60kW的輸出功率勻速飛行1h，發(fā)動機輸出的能量為多大？這些能量相當(dāng)于多少升的航空燃油完全燃燒時釋放的能量？(航空燃油的熱值取，密度取)
2．（6分）（2022內(nèi)蒙古通遼模擬題）某汽車在平直路面上以75km/h的速度勻速行駛1h的過程中，消耗了5kg汽油，汽油燃燒釋放能量的40%隨廢氣通過熱電轉(zhuǎn)換裝置，如圖所示，汽油熱值近似取q=5×107J/kg，設(shè)汽油在氣缸內(nèi)完全燃燒．
（1）圖示時刻，四沖程汽油機處于　　沖程；若該汽油機每分鐘完成7200個沖程，則它每秒鐘完成　 　個工作循環(huán)
（2）若上述過程中汽油燃燒釋放能量的30%用來驅(qū)動汽車行駛，求汽車所受的阻力f；
（3）研究表明新材料的出現(xiàn)可將熱電轉(zhuǎn)換裝置的效率大幅提高到15%，據(jù)此計算，上述過程中隨廢氣排放的能量通過轉(zhuǎn)換裝置后可獲得多少電能？這些電能可供車內(nèi)總功率為1000W的用電器持續(xù)工作多長時間？
DD
【例題】
考點一：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(shù)的形式表示。
4.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。
【例題1】（2022哈爾濱）哈爾濱市正在進行的老舊小區(qū)改造措施惠及萬民，其中為房屋外墻安裝保溫層更換門窗等措施可減少散熱，提高室溫實現(xiàn)“節(jié)能減排”因此某居民樓一冬天可節(jié)約燃煤2.8×104kg，這些煤完全燃燒可放出的熱量為______J，這些熱量可使太陽島人工湖中1.0×108kg的水溫度升高______。[水的比熱容為4.2×103J/（kg·），煤的熱值為3.0×107J/kg]
【答案】
【解析】這些煤完全燃燒可放出的熱量
[2]這些熱量可使太陽島人工湖中1.0×108kg的水溫度升高
【例題2】（2022四川自貢市）用煤氣灶把2kg、初溫為20℃的水加熱到70℃，消耗了20g煤氣。已知水的比熱容是4.2×103J/（kg·℃），煤氣的熱值為4.0×107J/kg，則水吸收的熱量為______J，煤氣灶燒水的效率為______。
【答案】 (1)4.2×105 (2) 52.5%
【解析】（1）水吸收的熱量
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(70℃-20℃)=4.2×105J
（2）20g煤氣完全燃燒放出的熱量
Q放=mq=20×10-3kg×4.0×107J/kg=8×105J
燃氣灶燒水的效率
η==52.5%
考點二：熱機
1.定義：熱機是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的機器。使燃料在熱機氣缸內(nèi)燃燒而獲得動力的機器叫內(nèi)燃機，常見的內(nèi)燃機油汽油機和柴油機。
2.工作過程：內(nèi)燃機的一個工作循環(huán)由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成。一個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩周，活塞往復(fù)運動各兩次，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。
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) 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。
【例題3】(2021甘肅威武)如圖所示是四沖程汽油機內(nèi)部剖面圖，此為________沖程；汽油機需要用冷卻液進行降溫，是利用了冷卻液的________大的特性。
【答案】 做功；比熱容
【解析】內(nèi)燃機的壓縮沖程是把機械能轉(zhuǎn)化成氣體的內(nèi)能，內(nèi)燃機的做功沖程是把氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能;水的比熱容大，相同質(zhì)量的水可以吸收更多的熱量，冷卻效果更好；相同質(zhì)量的水可以放出更多的熱量，取暖效果更好。
四沖程汽油機的四個沖程分別是吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程。分析圖，此時汽油機進氣門、排氣門都關(guān)閉，活塞向下運動，火花塞正在點火，由此判斷是四沖程汽油機的做功沖程。
通常選用比熱容大的物質(zhì)做冷卻液，相同質(zhì)量的該種物質(zhì)，吸收相同的熱量，溫度升高得少。
【例題4】（2022四川甘孜州）下列關(guān)于熱值和熱機效率說法，正確的是（　　）
A. 使燃料燃燒更充分，可以增大熱值
B. 使燃料燃燒更充分，可以提高熱機效率
C. 柴油機的熱機效率通常為100%
D. 燃料燃燒釋放的熱量越大，熱值越大
【答案】B
【解析】A．熱值是燃料的特性，與燃燒情況無關(guān)，故A錯誤；
B．使燃料燃燒更充分，可以增大有效利用的能量，提高熱機的效率，故B正確；
C．任何機器的做功時都不可避免的做額外功，效率不可能達到100%，故C錯誤；
D．熱值是燃料的特性，與放出熱量的多少無關(guān)，故D錯誤。
考點三：能量的轉(zhuǎn)化與守恒
能量既不會消滅，也不會產(chǎn)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量不變，這就是能量守恒定律。
【例題5】（2022黑牡雞朝鮮族）現(xiàn)在流行一款鞋，穿上它走路時，鞋會發(fā)光，站著不動就不會發(fā)光．則這款鞋發(fā)光的原理，從能量轉(zhuǎn)化的角度分析正確的是（ ）
A. 機械能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為光能
B. 電能轉(zhuǎn)化為機械能，再轉(zhuǎn)化為光能
C. 機械能轉(zhuǎn)化為光能，再轉(zhuǎn)化為電能
D. 光能轉(zhuǎn)化為機械能，再轉(zhuǎn)化為電能
【答案】A
【解析】穿上鞋走路時，具有機械能，鞋會發(fā)光，具有光能；根據(jù)題意可知，該鞋（發(fā)電鞋）的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，先是機械能轉(zhuǎn)化為電能，電能又轉(zhuǎn)化為光能，故A正確，BCD錯誤．
【例題6】（2022黑龍江龍東農(nóng)墾森工）目前長沙城區(qū)的老居民小區(qū)正在進行水路改造，改造中用到了一種打孔工具﹣﹣沖擊鉆，沖擊鉆工作時，鉆頭在電動機的帶動下不斷地沖擊墻壁，打出圓孔，如圖所示，沖擊鉆在工作過程中，其能量轉(zhuǎn)化關(guān)系是（　　）
A．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能
B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能
C．只有機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化
D．有電能、機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化
【答案】D
【解析】（1）當(dāng)電流通過電動機時，電流做功，消耗電能轉(zhuǎn)化為機械能和內(nèi)能；
（2）鉆頭沖擊墻壁，克服摩擦做功，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
由此分析可知，在該過程中存在電能、機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化。
【演練】
一、選擇題（本道大題有10小題，每小題3分，共30分）
1. （2022廣西貴港）如圖所示，在試管里注入少量的水，用軟木塞塞緊管口，用酒精燈加熱。一會兒試管里的水沸騰了，水蒸氣把軟木塞向上沖起。下面解釋正確的是（ ）
A. 這個過程與內(nèi)燃機的做功沖程類似
B. 試管內(nèi)水的內(nèi)能增加是通過做功方式改變
C. 酒精燃燒時是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
D. 管內(nèi)水蒸氣的內(nèi)能減少，溫度降低，在試管口變成白色的熱空氣
【答案】 A
【解析】內(nèi)燃機的壓縮沖程是把機械能轉(zhuǎn)化成氣體的內(nèi)能，內(nèi)燃機的做功沖程是把氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能。
A ．在汽油機的做功沖程中，燃氣膨脹做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，所以汽油機的做功沖程是此原理的應(yīng)用，A符合題意。
B．用酒精燈加熱，是通過熱傳遞的方式使得水的內(nèi)能增加，產(chǎn)生大量水蒸氣，B不符合題意；
C．酒精燈燃燒時，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，C不符合題意；
D．水蒸氣對木塞做功，水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為木塞的機械能木塞沖出；此時水蒸氣的內(nèi)能減少，溫度降低，液化為小水滴，即我們看到的白霧，D不符合題意.
2. （2022廣東省）關(guān)于四沖程汽油機的工作過程，下列說法正確的是（ ）
A. 吸氣沖程：只吸入空氣 B. 壓縮沖程：缸內(nèi)溫度降低
C. 做功沖程：氣體推動活塞做功 D. 排氣沖程：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能
【答案】C
【解析】四沖程汽油機一個工作循環(huán)有四個沖程，分別是吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程，其中只有做功沖程對外做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；另外還有壓縮沖程有能量轉(zhuǎn)化，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
A.汽油機在吸氣沖程中吸入的是汽油和空氣的混合物，故A錯誤；
B.在壓縮沖程，活塞對氣體做功，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，氣體的內(nèi)能變大，溫度升高，故B錯誤；
C.做功沖程中，燃氣對活塞做功，燃氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機械能，故C正確；
D.排氣沖程中沒有能量的轉(zhuǎn)化，故D錯誤。
3．（2022上海）四沖程柴油機在工作過程中，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的沖程是（　　）
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】在內(nèi)燃機的做功沖程中能量轉(zhuǎn)化是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，壓縮沖程中能量轉(zhuǎn)化是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
四沖程柴油機在做功沖程中，高溫高壓燃氣推動活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，故C正確。
4．（2022蘇州）小李家使用的燃氣熱水器，將30kg的水從20℃加熱到45℃，消耗了0.15m3的天然氣。已知水的比熱容為4.2×103J/（kg℃），天然氣的熱值為4×107J/m3，則下列與該過程有關(guān)的計算結(jié)果和分析正確的是（　　）
A．水吸收的熱量與水的末溫成正比 B．水吸收的熱量是3.15×105J
C．熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率是52.5% D．熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率與環(huán)境溫度無關(guān)
【答案】C
【解析】A．由Q吸=cm（t﹣t0）知，水吸收的熱量與水的質(zhì)量和升高的溫度成正比，故A錯誤；
B．將30kg的水從20℃加熱到45℃，水吸收的熱量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg℃）×30kg×（45℃﹣20℃）=3.15×106J，故B錯誤；
C．天然氣完全燃燒放出熱量：Q放=V天然氣q=0.15m3×4×107J/m3=6×106J，
熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率：η= Q吸 / Q放×100%=52.5%，故C正確；
D．熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率與環(huán)境溫度有關(guān)，因為環(huán)境溫度越低，加熱的時間越長，其散失的熱量越多，則熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率越低，故D錯誤。
5．（2022大慶）如圖所示，是汽油機工作時的四個沖程，其中屬于做功沖程的是（　　）
A B C D
【答案】C．
【解析】解決此題要知道內(nèi)燃機的四個沖程有吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程，判斷沖程名稱可用口訣：“先看氣門開關(guān)情，再看活塞上下行；開下吸氣開上排，關(guān)上壓縮關(guān)下功．”進行分析．
A．進氣門開啟，氣體流入汽缸，是吸氣沖程；不符合題意；
B．兩氣門都關(guān)閉，活塞上行，汽缸容積變小，是壓縮沖程，不符合題意；
C．兩氣門都關(guān)閉，火花塞點火，活塞下行，汽缸容積變大，是做功沖程，符合題意；
D．排氣門開啟，氣體流出汽缸，是排氣沖程；不符合題意．
6.根據(jù)能量守恒定律，下列情形可能發(fā)生的是（　　）
A．隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展和提高，永動機是可以制成的
B．兩個斜面相對連接，小球從左斜面滾下后沖上右斜面
C．電水壺里的水沸騰后斷電，水的沸騰卻一直持續(xù)下去
D．出槍膛的子彈射穿木板后，以更快的速度繼續(xù)運動
【答案】B
【解析】A.永動機違反了能量的轉(zhuǎn)化與守恒，不可能實現(xiàn)，故A錯誤；
B.兩個斜面相對接，小球從左斜面滾下后，由于具有動能，會繼續(xù)沖上右斜面，故B正確；
C.在電水壺的使用過程中，消耗了電能，而水的溫度升高，內(nèi)能增加，斷電后，水不再吸收熱量，水的沸騰會停止，故C錯誤；
D.子彈射穿木板的情景，子彈高速運動，說明子彈具有動能，由于摩擦生熱會使動能減小，它的速度減慢，故D錯誤。
7.能量的轉(zhuǎn)化是自然界普遍的現(xiàn)象．下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的觀點錯誤的是（ ）
水果電池 光合作用 鉆木取火 電磁感應(yīng)
A. 水果電池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 B. 光合作用是光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
C. 鉆木取火是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D. 電磁感應(yīng)現(xiàn)象是電能轉(zhuǎn)化為機械能
【答案】AD
【解析】A. 水果電池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
B. 光合作用是光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
C. 鉆木取火是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
D. 電磁感應(yīng)現(xiàn)象是機械能轉(zhuǎn)化為電能
8.（2022南京）如圖是內(nèi)燃機某沖程的工作示意圖，四個事例中能量轉(zhuǎn)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(jù)圖示可知，兩個氣門都關(guān)閉，活塞向下運動，因此該沖程為做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。
A．試管內(nèi)氣體對瓶塞做功，氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能增加，不符合題意；
C．用力將活塞壓下，活塞對筒內(nèi)空氣做功，筒內(nèi)空氣的內(nèi)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(zhuǎn)化為內(nèi)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(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能增加，不符合題意。
9．小李家使用的燃氣熱水器，將30kg的水從20℃加熱到45℃，消耗了0.15m3的天然氣。已知水的比熱容為4.2×103J/（kg℃），天然氣的熱值為4×107J/m3，則下列與該過程有關(guān)的計算結(jié)果和分析正確的是（　　）
A．水吸收的熱量與水的末溫成正比 B．水吸收的熱量是3.15×105J
C．熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率是52.5% D．熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率與環(huán)境溫度無關(guān)
【答案】C
【解析】A．由Q吸=cm（t﹣t0）知，水吸收的熱量與水的質(zhì)量和升高的溫度成正比，故A錯誤；
B．將30kg的水從20℃加熱到45℃，水吸收的熱量：
Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg℃）×30kg×（45℃﹣20℃）=3.15×106J，故B錯誤；
C．天然氣完全燃燒放出熱量：Q放=V天然氣q=0.15m3×4×107J/m3=6×106J，
熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率：η= Q吸 / Q放×100%=52.5%，故C正確；
D．熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率與環(huán)境溫度有關(guān)，因為環(huán)境溫度越低，加熱的時間越長，其散失的熱量越多，則熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率越低，故D錯誤。
10.四沖程柴油機工作過程中，以下說法錯誤的是（ ）
A.壓縮沖程和做功沖程發(fā)生了能量的轉(zhuǎn)化 B.做功沖程使汽車獲得動力
C.排氣沖程排出了汽車的尾氣 D.吸氣沖程吸入氣缸的是柴油
【答案】D
【解析】（1）壓縮沖程：活塞的機械能轉(zhuǎn)化為燃料混合物的內(nèi)能；
做功沖程：燃料燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，產(chǎn)生高溫高壓氣體，推動活塞做功，內(nèi)能在轉(zhuǎn)化為機械能。
（2）做功沖程使汽車獲得動力。
（3）排氣沖程排出汽車的尾氣。
（4）吸氣沖程吸入氣缸的只有空氣。
二、填空題（每空1分，共27分）
1.（2022河北）小明用相同的酒精燈給質(zhì)量相等的甲、乙兩種物質(zhì)加熱。根據(jù)測量數(shù)據(jù)描繪溫度—時間的圖像如圖所示，由圖可知，甲物質(zhì)比熱容______（選填“>”“<”或“=”）乙物質(zhì)比熱容，用酒精燈給物體加熱，物體內(nèi)能增大，溫度升高，這是通過______方式實現(xiàn)的。實驗完成后，酒精燈中剩余酒精的熱值______（選填“變大”、“變小”或“不變”）。
【答案】 < 熱傳遞 不變
【解析】根據(jù)比熱容公式Q=cmΔt，質(zhì)量相等的甲、乙兩種物質(zhì)，加熱相同時間，吸收的熱量相同，從圖中可知，甲的溫度升高得較高，那么甲的比熱容較小，即甲物質(zhì)比熱容小于乙物質(zhì)比熱容。
改變物體內(nèi)能有做功和熱傳遞兩種方式，給物體加熱時，溫度升高，內(nèi)能增大，這是通過熱傳遞的方式實現(xiàn)的。熱值是燃料本身的屬性，不會隨燃料質(zhì)量的變化而變化，故選填不變。
2.（2022齊齊哈爾）如圖所示，試管中的水蒸氣將塞子推出的過程中，水蒸氣的______ 轉(zhuǎn)化為塞子的機械能。四沖程汽油機在工作過程中，______ 沖程與上述能量轉(zhuǎn)化過程相同。
【答案】內(nèi)能 做功
【解析】在試管內(nèi)裝些水，用軟木塞塞住，加熱使水沸騰，水蒸氣會把軟木塞沖出，在這個實驗中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，傳給水和水蒸氣，水蒸氣把塞子沖出去，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子的機械能，所以利用內(nèi)能做功的實質(zhì)是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為其他形式能的過程；
四沖程汽油機在工作過程中，做功沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動能。
3. (2021甘肅威武)2020年7月23日，“天問一號”衛(wèi)星在文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空，將負責(zé)執(zhí)行中國第一次自主火星探測任務(wù)。加速上升過程中，火箭燃料的________能轉(zhuǎn)化為燃氣的內(nèi)能，衛(wèi)星的機械能________（選填“增大”、“減小”或“不變”）。
【答案】 化學(xué)；增大
【解析】考點是能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移 。燃燒為化學(xué)變化，消耗化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;做的功除以做功需要的時間即為功率;運動的物體具有動能，物體的質(zhì)量越大、速度越大，物體的動能就越大；處在高處物體具有重力勢能，物體的質(zhì)量越大、高度越高，物體的重力勢能就越大；物體的機械能等于動能與勢能之和，結(jié)合動能和勢能的變化分析機械能。
火箭在加速上升過程中，燃料燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為燃氣的內(nèi)能，再轉(zhuǎn)化為火箭的機械能。
衛(wèi)星的速度和高度都增大，質(zhì)量不變，動能和重力勢能都增大，機械能增大。
4．（2022四川綿陽）周末，小明用熱水為家人熱盒裝牛奶，他把3盒牛奶放入裝有溫度是90℃、質(zhì)量是2kg熱水的盆中，經(jīng)過一段時間，3盒牛奶的溫度都從10℃變成了45℃，這段時間內(nèi)每盒牛奶從水中吸收了 　　J的熱量；若盆中熱水對牛奶加熱的效率是50%，則此時盆中水的溫度是 　　℃。已知：每盒牛奶的質(zhì)量0.25kg，牛奶的比熱容4.0×103J/（kg ℃），水的比熱容4.2×103J/（kg ℃）。
【答案】3.5×104；65。
【解析】（1）1盒牛奶的質(zhì)量m牛奶＝0.25kg，
1盒牛奶吸收的熱量：
Q吸＝c牛奶m牛奶Δt牛奶＝4.0×103J/（kg ℃）×0.25kg×（45℃﹣10℃）＝3.5×104J；
（2）3盒牛奶吸收的熱量：
Q吸′＝3×3.5×104J＝1.05×105J，
由η＝可得水放出的熱量：
Q放＝＝＝2.1×105J，
由Q放＝cmΔt得水的溫度降低值：
Δt水＝＝＝25℃，
水的末溫：t水＝t0水﹣Δt＝90℃﹣25℃＝65℃。
5.（2022江蘇南京）小明一家駕車旅行，（1）加油時，聞到汽油味，說明分子在______；（2）圖示為車發(fā)動機的一個沖程，其能量轉(zhuǎn)化情況是______；（3）若車的總質(zhì)量為1.5t，勻速直線行駛9km，所受阻力為車重的0.1倍，完全燃燒汽油1L，則1L汽油完全燃燒放出的熱量是______J，車所受牽引力是______N，車的工作效率是______%。（ρ汽油=0.8×103kg/m3；q汽油=4.5×107J/kg；g取10N/kg）
【答案】 ①永不停息地做無規(guī)則運動 ②機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 ③ ④ 1.5×103N ⑤. 37.5%
【解析】（1）[1]給汽車加油時，會聞到汽油味，從物理學(xué)角度來看，屬于擴散現(xiàn)象，這個現(xiàn)象表明這汽油分子在做無則規(guī)運動。
（2）[2]進氣門、排氣門關(guān)閉，活塞上移，是壓縮沖程，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
（3）[3][4][5]1L汽油質(zhì)量為
1L汽油完全燃燒放出的熱量是
車重力
G=m1g=1500kg×10N/kg=1.5×104N
因為勻速，牽引力等于阻力為
F=f=0.1G=0.1×1.5×104N=1.5×103N
機械功為
W=Fs=1.5×103N×9000m=1.35×107J
效率為
6.（2022黑牡雞朝鮮族）一臺汽油機飛輪的轉(zhuǎn)速為3600 r/min， 在1s內(nèi)汽油機對外做了_______ 次功。如果汽油機在一段時間內(nèi)消耗了 0.5kg汽油，若這些汽油完全燃燒，可放出熱量______ J。汽油機用水作冷卻液，是利用水的_______大的特點。（q汽油=4.6×107J/kg）
【答案】 30 比熱容
【解析】四沖程汽油機的飛輪轉(zhuǎn)速為
3600r/min=60r/s
即在1s內(nèi)飛輪轉(zhuǎn)60r，汽油機完成了120個沖程，對外做功30次。
這些汽油完全燃燒，可放出熱量
水比熱容大，其他條件相同情況下，可吸收更多的熱量，冷卻效果更好。
7.（2022貴州黔東南州）如圖所示，用力將活塞迅速下壓，玻璃筒內(nèi)硝化棉燃燒起來，該過程能量是由______能轉(zhuǎn)化為______能，這一特點與汽油機______沖程相同。完全燃燒0.5kg的汽油，放出的熱量是______J（已知汽油的熱值為4.6107J/kg）。
【答案】 機械 內(nèi) 壓縮 2.3107
【解析】活塞向下壓的過程是活塞的機械能轉(zhuǎn)化為硝化棉的內(nèi)能，這與汽油機的壓縮沖程能量轉(zhuǎn)化相同。
完全燃燒0.5kg汽油放出的熱量
Q放=mq=0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J
8. （2022青海）某路燈的燈桿頂端有太陽能電池板和風(fēng)車，風(fēng)車轉(zhuǎn)動帶動發(fā)電機發(fā)電，它發(fā)電的原理是______現(xiàn)象。若太陽光輻射到該電池板的能量為2.7×107J，這與完全燃燒______kg焦炭放出的熱量相當(dāng)（焦炭的熱值為3×107J/kg）。
【答案】 電磁感應(yīng) 0.9
【解析】將閉合回路的一部分導(dǎo)線在磁場中做切割磁感線運動時，電路中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，這個現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象，發(fā)電機就是根據(jù)這個原理制成的。
由可知，焦炭的質(zhì)量
9．（2022內(nèi)蒙古通遼）用液化氣灶把1.5kg、初溫為20℃的水加熱到100℃，需要吸收的熱量為 　　J。若上述過程中完全燃燒0.021kg液化氣且只有60%的熱量被水吸收，則液化氣的熱值為 　　J/kg[已知c水＝4.2×103J/（kg ℃）]。
【答案】5.04×105；4×107。
【解析】（1）知道水的質(zhì)量、水的比熱容、水的初溫和末溫，利用吸熱公式Q吸＝cm△t求水吸收的熱量；
（2）知道燃燒液化氣來加熱水的熱效率為60%，即Q吸＝Q放×60%，而Q放＝m液化氣q，據(jù)此求需要液化氣的熱值。
解：（1）水吸收的熱量：
Q吸＝c水m△t＝4.2×103J/（kg ℃）×1.5kg×（100℃﹣20℃）＝5.04×105J；
（2）由題知，Q吸＝Q放×60%＝m液化氣q×60%，
液化氣的熱值：
q＝＝＝4×107J/kg。
10.（2022四川遂寧）2020年6月23日9時43分，我國在四川西昌衛(wèi)早發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭成功發(fā)射了北斗導(dǎo)航系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星，標(biāo)志著北斗導(dǎo)航衛(wèi)星全球組網(wǎng)成功，能夠為全球用戶提供全天候、高精度的定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)。長征三號乙運載火箭發(fā)動機用的是偏二甲肼作為燃料，其熱值是4.25×107J/kg，若完全燃燒2噸偏二甲肼，共放出　　J熱量；火箭加速上升時，火箭的機械能　　（選填“增大”、“減小”或“不變”）。
【答案】8.5×1010；增大。
【解析】（1）完全燃燒2噸偏二甲肼所放出的熱量：
Q放＝mq＝2×103kg×4.25×107J/kg＝8.5×1010J；
（2）火箭加速升空過程中，質(zhì)量不變，速度增大，所以其動能增大；同時高度增大，所以其重力勢能增大；火箭的動能和勢能均能大，所以它的機械能增大。
三、分析簡答題（共10分）
1.（4分）（2022四川自貢市）如圖所示，在試管內(nèi)裝些水，用橡膠塞塞住管口，將水加熱一段時間后，觀察
(1)會發(fā)生什么現(xiàn)象： __________________；
(2)解釋所發(fā)生的現(xiàn)象：___________________。
【答案】(1) 見解析 (2)見解析
【解析】(1)由圖可知，將水加熱一段時間后，塞子受到水蒸氣的壓力而沖出去，且管口出現(xiàn)了白霧。
(2)酒精燃燒時將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為水和水蒸氣的內(nèi)能，水蒸氣的內(nèi)能通過做功將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子機械能，使得塞子沖出去，塞子沖出時內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，內(nèi)能減小，溫度降低，水蒸氣遇冷液化為小水珠，管口出現(xiàn)了白霧。
2.（6分）（2022云南模擬題）在乒乓球比賽中，高拋發(fā)球時，不計空氣阻力，請你回答下列問題：
（1）在乒乓球上升的過程中，乒乓球的能量是如何轉(zhuǎn)化的？其機械能如何變化？
（2）乒乓球運動到最高點時，是否處于平衡狀態(tài)？請說明理由．
【答案】（1）在乒乓球上升的過程中，乒乓球的質(zhì)量不變，速度變小，動能減小，同時高度升高，重力勢能變大，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能；機械能為動能和勢能之和，所以不計空氣阻力，機械能大小不變；
（2）乒乓球運動到最高點，不處于平衡狀態(tài)；因為乒乓球運動到最高點時，只受重力作用，合外力不為零．
【解析】本題考點有動能和勢能的轉(zhuǎn)化與守恒；平衡狀態(tài)的判斷．
（1）影響動能的影響因素是物體的質(zhì)量和物體運動的速度，影響重力勢能的因素是物體的質(zhì)量和物體的高度，其中動能和勢能統(tǒng)稱為機械能．在分析各個能量的變化時，根據(jù)各自的影響因素進行分析．
（2）處于平衡狀態(tài)的物體一定受到非平衡力的作用，對乒乓球運動到最高點時進行受力分析即可解答．
四、計算題（本題有2個小題，每題各9分，共18分）
1. （2022黑牡雞朝鮮族）一輛汽車以72 km/h的速度勻速行駛10 min，消耗的汽油為1.2 kg。汽車勻速行駛時受到的牽引力F = 1.2×103N，汽油的熱值q = 4.6×107J/kg。
（1）汽車在這段時間做功是多少？
（2）這段時間內(nèi)汽車的效率是多少？（百分號前保留一位小數(shù)）
（3）簡要分析汽車效率低的原因（寫出兩條即可）。
【答案】（1）1.44 × 107 J；（2）26.1%；（3）見解析
【解析】（1）由題意可知
v = 72km/h = 20m/s
t = 10min = 600s
汽車運動的路程為
汽車在這段時間做的功是
W = Fs= 1.2 × 103 N × 1.2 × 104 m = 1.44 × 107 J
（2）汽油完全燃燒放出的熱量
Q = qm = 4.6 × 107 J/kg × 1.2 kg = 5.52 × 107 J
這段時間內(nèi)汽車的效率
（3）汽車效率低的原因主要有：汽油不能完全燃燒，汽缸散失很多熱量，尾氣帶走許多熱量。
2．（2022太原模擬題）可燃冰是一種新型能源，它是水和天然氣在高壓低溫情況下形成的類冰狀結(jié)晶物質(zhì)，主要成分是甲烷，其開采是世界難題，據(jù)中央電視臺2017年5月18日報道，我國可燃冰已試采成功，技術(shù)處于世界領(lǐng)先，用燃氣鍋爐燒水時，把質(zhì)量為500kg，初溫為20℃的水加熱到100℃，共燃燒了12m3天然氣，已知水的比熱容c水=4.2×103J/（kg ℃），天然氣的熱值q=4.2×107J/m3，可燃冰的熱值為同體積天然氣的160倍，求：
（1）水吸收的熱量；
（2）燃氣鍋爐燒水時的效率；
（3）若換用可燃冰，應(yīng)使用多少m3可燃冰．
【答案】（1）水吸收的熱量為1.68×108J；
（2）燃氣鍋爐燒水時的效率為33.3%；
（3）若換用可燃冰，應(yīng)使用0.075m3可燃冰．
【解析】（1）水吸收的熱量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg ℃）×500kg×=1.68×108J；
（2）天然氣完全燃燒放出的熱量：
Q放=Vq天然氣=12m3×4.2×107J/m3=5.04×108J；
燃氣鍋爐燒水時的效率：
η=×100%=×100%≈33.3%；
（3）可燃冰的熱值為同體積天然氣的160倍，
則可燃冰的熱值：q可燃冰=160q天然氣=160×4.2×107J/m3=6.72×109J/m3，
若換用可燃冰燃燒放出相同的熱量，應(yīng)使用可燃冰的體積：
V可燃冰===0.075m3．
五、綜合素養(yǎng)題（共15分）
1.（9分）（2022蘭州模擬）開發(fā)新能源，共創(chuàng)碧水藍天。太陽能等新型能源的開發(fā)和利用是解決社會發(fā)展的能源危機、環(huán)境污染的必由之路。如圖所示，是世界上最大的太陽能飛機，重達2.3噸，該飛機機身和機翼均采用極輕的碳纖維材料，機翼上安裝有高效太陽能電池板，能提供65kW的最大功率，該飛機的最大飛行速度為40km/h。假設(shè)飛機停在水平地面時輪與地面的總接觸面積為，g取10N/kg，求：
(1)太陽能屬于________(選填“可再生”或“不可再生”)能源。
(2)飛機停在水平地面時對地面的壓強大小。
(3)當(dāng)飛機發(fā)動機的輸出功率保持60kW，并以108km/h的速度水平勻速飛行時，發(fā)動機的牽引力大小。
(4)若飛機發(fā)動機保持60kW的輸出功率勻速飛行1h，發(fā)動機輸出的能量為多大？這些能量相當(dāng)于多少升的航空燃油完全燃燒時釋放的能量？(航空燃油的熱值取，密度取)
【答案】見解析。
【解析】(1) 可再生。
(2)
（3） 由 ，得
（4）
2．（6分）（2022內(nèi)蒙古通遼模擬題）某汽車在平直路面上以75km/h的速度勻速行駛1h的過程中，消耗了5kg汽油，汽油燃燒釋放能量的40%隨廢氣通過熱電轉(zhuǎn)換裝置，如圖所示，汽油熱值近似取q=5×107J/kg，設(shè)汽油在氣缸內(nèi)完全燃燒．
（1）圖示時刻，四沖程汽油機處于　　沖程；若該汽油機每分鐘完成7200個沖程，則它每秒鐘完成　 　個工作循環(huán)
（2）若上述過程中汽油燃燒釋放能量的30%用來驅(qū)動汽車行駛，求汽車所受的阻力f；
（3）研究表明新材料的出現(xiàn)可將熱電轉(zhuǎn)換裝置的效率大幅提高到15%，據(jù)此計算，上述過程中隨廢氣排放的能量通過轉(zhuǎn)換裝置后可獲得多少電能？這些電能可供車內(nèi)總功率為1000W的用電器持續(xù)工作多長時間？
【答案】（1）壓縮；30；（2）汽車所受的阻力f是103N；（3）隨廢氣排放的能量通過轉(zhuǎn)換裝置后可獲得1.5×107J的電能；這些電能可供車內(nèi)總功率為1000W的用電器持續(xù)工作 1.5×104s．
【解析】由進氣門和排氣門的關(guān)閉和打開情況、活塞的上行和下行情況來判斷是哪個沖程；熱機完成一個工作循環(huán)，要經(jīng)過4個沖程，燃氣對外做功1次，活塞往返2次，飛輪轉(zhuǎn)動2周，根據(jù)這個比例關(guān)系可以求出答案；根據(jù)W=Q放=mq求得總功，已知燃燒效率為30%，可求得有用功；根據(jù)求得的汽車在這段時間內(nèi)所做的有用功，利用W=Fs可求得汽車勻速行駛過程中的牽引力，再利用二力平衡條件可知其所受的阻力；汽油燃燒釋放能量的40%隨廢氣通過熱電轉(zhuǎn)換裝置，可求轉(zhuǎn)化的能量，由提高到15%可求轉(zhuǎn)換的電能，由W=Pt可求時間．
（1）由圖可知，進氣門和排氣門都是關(guān)閉的，活塞上行，可以判斷是壓縮沖程；
該汽油機每分鐘完成7200個沖程，故每秒完成120個沖程，熱機完成一個工作循環(huán)，要經(jīng)過4個沖程，燃氣對外做功1次，活塞往返2次，飛輪轉(zhuǎn)動2周，若該汽油機每秒完成120個沖程，則每秒它對外做功30次，完成30個工作循環(huán)，飛輪轉(zhuǎn)動20周；
（2）汽油完全燃燒釋放的熱量：
Q放=mq汽油=5kg×5×107J/kg=2.5×108J；
根據(jù)η=可得有用功：
W有=ηW總=30%×2.5×108J=7.5×107J；
由v=可得，汽車在平直路面上以75km/h的速度勻速行駛1h的過程中，
通過的路程：s=vt=75km/h×1h=75km=75000m，
由W=Fs可得，汽車勻速直線行駛，F(xiàn)=f，
f=F===103N；
（3）汽油燃燒釋放能量的40%，由公式Q′=Qη1=2.5×108J×40%=1×108J，
轉(zhuǎn)換的電能：W′=Q′η2=1×108J×15%=1.5×107J；
由P=可得，這些電能可供車內(nèi)總功率為1000W的用電器持續(xù)工作的時間：
t===1.5×104s．
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