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專題14 內能的利用
知識點一：熱機
一、熱機
（1）熱機：利用內能做功的機械叫熱機。汽車、輪船和飛機等的發動機都是利用燃燒燃料釋放的內能做功的裝置，都是熱機。
（2）熱機的種類：分為蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣發動機。它們構造不同，但它們有一個共同特點，那就是利用內能做功。
（3）內燃機：燃料直接在發動機氣缸內燃燒產生動力的熱機。內燃機根據其所使用的燃料分為汽油機和柴油機兩類。
二、汽油機
1.工作原理
利用氣缸內汽油燃燒產生的高溫高壓燃氣來推動活塞做功，將內能轉化為機械能。
2.構造
（1）主要結構：如圖所示，汽油機的主體是氣缸。氣缸上部有進氣門和排氣門，頂部有火花塞，下部有活塞，活塞通過連桿與曲軸相連。
（2）沖程：活塞在氣缸內往復運動時，從汽缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。
利用氣缸內汽油燃燒產生的高溫高壓燃氣來推動活塞做功，將內能轉化為機械能。
（3）試管實驗與汽油機構造比較：如圖。
3.工作過程
（1）汽油機的一個工作循環：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。通過四個沖程的不斷循環來連續工作。
（2）每完成一個工作循環，曲軸和飛輪均轉動兩周，活塞往返兩次，對外做功一次。在四個沖程中，只有做功沖程對外做功，其他三個沖程是輔助沖程，要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性帶動活塞完成，周而復始，使汽油機連續轉動下去。
（3）汽油機工作過程如下：
1.吸氣沖程：進氣門打開、排氣門關閉。靠慣性運動，吸進汽油與空氣的混合物 2.壓縮沖程：進氣門關閉、排氣門關閉。外界對氣體做功，機械能轉化為內能，氣體溫度升高
3.進氣門關閉、排氣門關閉。化學能轉化為內能，氣體溫度升高，氣體對外做功，內能轉化為機械能 4.進氣門關閉、排氣門打開。靠慣性運動，排出廢氣
三、柴油機
1.工作原理
利用柴油在氣缸內燃燒所產生的高溫高壓燃氣來推動活塞做功，將內能轉化為機械能。
知識點二：熱機效率
一、燃料的熱值
1.燃料
（1）燃料的種類
燃料是指可燃燒的物質，根據不同標準，燃料可分為不同的種類，最常見的是按其物理狀態分類。
（2）燃料燃燒時能量轉化
燃料在燃燒時將化學能轉化為內能。
2.燃料的熱值
燃料種類很多，由于其燃燒成分不同，相同質量的不同燃料完全燃燒時放出的熱量不同，在物理學上用“熱值”來表示燃料燃燒的放熱本領。
（1）熱值：某種燃料完全燃燒放出的熱量，與其質量的比值叫這種燃料的熱值；用“q”表示。
（2）熱值單位：J/kg。
（3）熱值的物理意義：一、1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量就等于該燃料的熱值；二、熱值反映的是某種物質的一種燃燒特性，同時反映出不同燃料燃燒過程中，化學能轉變成內能的本領大小；也就是說，它是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料的形態、質量、體積等均無關。
（4）燃料燃燒放出的熱量：熱量：Q放 ＝qm；（Q放 是燃料放出的熱量，單位是J；q是熱值，單位是J/kg；m 是質量，單位是kg）
（5）對燃料熱值的透析
熱值是燃料的一種固有性質 熱值反映的是某種物質的一種燃燒特性，同時反映出不同燃料燃燒過程中，化學能轉變成內能的本領大小；也就是說，它是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料的形態、質量、體積等均無關
對完全燃燒的理解 對于熱值的概念，要注重理解三個關鍵詞：“1kg”、“某種燃料”、“完全燃燒”。1kg是指燃料的質量，如果燃料的質量不是1kg，那么該燃料完全燃燒放出的熱量就不等于熱值的數值；某種燃料是指熱值與燃料的種類有關；完全燃燒意思是燃料要完全燒盡，否則1kg燃料燃燒過程中，化學能轉變成內能就不是該熱值所確定的值
熱值的作用 燃料熱值的高低是衡量燃料優劣的主要指標
二、熱機的效率
1.燃料的有效利用：用煤氣灶、鍋爐、煤爐等燒水時，燃料不能完全燃燒利用，具體原因是多樣的。例如，燃料不能完全燃燒而損失了一部分能量，裝水的容器吸收了一部分能量、灶體本身也會吸收一部分能量，高溫的煙氣帶走了一部分能量，還有一部分能量直接散失掉了，水吸收的熱量只占燃料燃燒放出熱量的一部分，只有水吸收的熱量才是有效利用的部分。如圖所示：
2.鍋爐的效率
（1）鍋爐是利用燃料或其他熱源把水加熱成熱水或蒸汽的設備。鍋爐包括鍋和爐兩部分，鍋是指盛水的容器，爐是燃料燃燒的裝置。
（2）提高鍋爐燃料利用率的途徑：一、讓燃料盡可能充分燃燒，如將煤研磨成粉狀，加大進風量等；二、減少熱量損失，如加大有效受熱面積等。
3.內燃機中熱量燃燒的能量流向圖
4.熱機效率
（1）定義：用來做有用功的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量的比值。
（2）計算公式：
對熱機而言，其中用來做有用功的能量Q有用等于熱機對外的有用功W有用，故熱機的效率公式又可寫成：。
（3）物理意義：熱機的效率表示使用熱機時對燃料的利用率的高低，因此熱機的效率是熱機性能的一個重要指標。
（4）常見熱機效率：蒸汽機6%-15%，汽油機20%-30%，柴油機30%-45%。
5.提高熱機效率的主要途徑
①改善燃燒的條件，使燃料盡可能充分燃燒（將煤磨成煤粉，用空氣吹進爐膛，使之更充分燃燒）；
②減少各種熱量損失（I. 加大受熱面積，以減少煙塵廢氣帶走的熱量；II. 使用較好的保溫材料，減少熱損失）；
③在熱機設計和制造上，采用先進的技術；
④保障良好的潤滑，減少機械摩擦。
知識點三：能量的轉化和守恒
一、能量的轉化與轉移
1.能量的存在形式
2.能量的轉化
在一定條件下，能量可以從一種形式的能量轉化為另一種形式的能量，這種現象叫能量的轉化。自然界轉化各種形式的能，在一定條件下都可以相互轉化。如圖為能量轉化示意圖。
3.能量的轉移
能量可以從一個物體轉移到另一個物體，也可以從物體的一部分轉移到另一部分。例如，在熱傳遞過程中，內能從高溫物體轉移到低溫物體，或從物體的高溫部分轉移到低溫部分，這屬于能量的轉移。
二、能量守恒定律
1.能量守恒定律
（1）能量守恒定律內容：能量既不會消滅，也不會創生，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，而在轉化和轉移過程中，能量的總量保持不變。
（2）對能量守恒定律的理解：
①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，也無論是物理學問題還是化學、生物學、地理學、天文學的問題，所有能量轉化的過程，都遵從能量守恒定律。
②能量守恒定律包括“能量轉化”和“能量轉移”兩個方面。
2.永動機
（1）不少人曾設想制造一種不需要動力就能源源不斷地對外做功的機器，人們把這種機器叫做永動機。然而，從沒有一種永動機成功過。
（2）能量守恒定律使人們認識到：任何一部機器，只能使能量從一種形式轉化為其他形式，而不能無中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永動機。
考點一．熱機
1．（2023 遼寧）如圖是噴氣式飛機，它利用燃料燃燒后產生的高溫、高壓氣體提供動力。下列有關該飛機說法正確的是（　　）
A．發動機屬于熱機
B．在升空的過程中，飛機周圍的大氣壓逐漸變大
C．加速升空時，飛機所受的力為平衡力
D．飛機水平飛行時，機翼上方的氣體流速大，壓強大
【解答】解：A.噴氣式發動機屬于熱機的一種，故A正確；
B.大氣壓隨高度的增加而減小，故B錯誤；
C.物體受平衡力時，所受合力為零，將保持靜止狀態或勻速直線運動狀態，飛機加速說明其受到的合力不為零，所受的力不是平衡力，故C錯誤。
D.流體在流速大的地方壓強小，故D錯誤。
故選：A。
考點二．四沖程內燃機的工作過程
2．（2023 永州）關于分子熱運動和內能，下列說法正確的是（　　）
A．鐵的質量越大，則鐵的比熱容越大
B．內燃機在壓縮沖程中，內能轉化為機械能
C．木工鋸木塊時，鋸條會發燙是通過熱傳遞改變物體的內能
D．端午節煮粽子，聞到粽香說明分子在不停地做無規則的運動
【解答】解：
A、比熱容的大小與物質的種類、狀態有關，與質量無關，鐵的質量變大，鐵的比熱容大小不變，故A錯誤；
B、內燃機在壓縮沖程中，機械能轉化為內能，內燃機的做功沖程中，內能轉化為機械能，故B錯誤；
C、木工鋸木塊時，鋸條克服摩擦做功，鋸條會發燙是通過做功改變物體的內能，故C錯誤；
D、粽香四溢，能聞到粽香是由于分子在不停地做無規則運動，故D正確。
故選：D。
3．（2023 思明區二模）光發動機可用于衛星的能源補充，原理如圖，密閉氣室中N2O4在光照下會分解，使氣室氣壓增大，推動活塞右移，無光條件下發生逆反應，控制光照即可實現活塞往復運動。活塞右移過程相當于汽油機的（　　）
A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程
【解答】解：當太陽光照射時，反應室內發生化學反應，導致室內氣壓增大，這時將化學能轉化為機械能，從而推動活塞移動，相當于汽油機的做功沖程。
故選：C。
4．（2023 東平縣模擬）熱水瓶是每個家庭必備的貯水容器。如圖所示，倒出一定量熱水后，立即蓋上軟木塞，軟木塞常會滿起來，這現象與內燃機的哪個沖程的能量轉化相同（　　）
A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程
【解答】解：瓶塞跳起來，機械能增大，這是由于暖瓶內氣體膨脹做功造成的，水蒸氣的內能轉化成瓶塞的機械能；汽油機在做功沖程中，氣缸內高溫氣體膨脹推動活塞做功，內能轉化為機械能。
故選：C。
5．（2023 泗水縣三模）氮氣彈簧是一種以密閉高壓氮氣為工作介質的彈性組件，具有體積小、彈力大、工作平穩、使用壽命長等優點。它在生活和工業中具有廣泛的應用，其工作結構簡圖如圖。當活塞頂部受到壓力向下運動時，下列說法正確的是（　　）
A．缸體內氮氣的密度變大
B．缸體內的氣體被壓緊后，氮氣分子不再運動
C．缸體內的氣體壓強減小
D．該過程中能量的轉化方式與汽油機的做功沖程相同
【解答】解：A、活塞頂部受到壓力向下運動時，缸體內氮氣體積減小，密度變大，故A正確；
B、組成物質的分子，不停地做無規則運動，缸體內的氣體被壓緊后，氮氣分子仍做無規則運動，故B錯誤；
C、氣體壓縮后，體積變小、壓強增大，故C錯誤；
D、活塞向下壓縮，機械能轉化為氮氣的內能，能量的轉化方式與汽油機的壓縮沖程相同，故D錯誤。
故選：A。
考點三．有關熱機的計算
6．（2023 常州）壓縮空氣動力車。
（1）小明將充滿氣的氣球捆綁在小車上，制成壓縮空氣動力小車，當氣球向右噴氣時，靜止的小車向左運動起來，如圖甲所示，該現象說明力的作用是 ；還說明力可以改變物體的 。
（2）為制造壓縮空氣動力汽車，工程師將裝有壓縮空氣的鋼瓶與空氣動力發動機連接，該發動機的一個工作循環分為進氣沖程和排氣沖程，如圖乙所示。發動機對外做功的是 （進氣/排氣）沖程，此過程中鋼瓶內壓縮空氣的溫度 。若該發動機的轉速為1200r/min，則1s內發動機對外做功 次。汽車行駛一段路程后，鋼瓶內壓縮空氣的密度 。
【解答】解：（1）當氣球向右噴氣時，對給周圍的空氣有一個向右的力，由于物體間力的作用是相互的，空氣也給氣球有一個向左的力，所以靜止的小車向左運動起來，該現象說明力的作用是相互的，還說明力可以改變物體的運動狀態；
（2）如圖乙所示，進氣沖程中壓縮空氣進入氣缸，壓縮空氣對活塞做功，將內能轉化為機械能，鋼瓶內壓縮空氣的內能減少，溫度降低；
該發動機的一個工作循環分為進氣沖程和排氣沖程，若該發動機飛輪的轉速為1200r/min＝20r/s，則1s內發動機有20個工作循環，對外做功20次；
汽車行駛一段路程后，壓縮空氣的質量減小，體積不變，由ρ知鋼瓶內壓縮空氣的密度減小。
故答案為：（1）相互的；運動狀態；（2）進氣；降低；20；減小。
考點四．燃料的熱值及其計算
7．（2023 東營）下列說法正確的是（　　）
A．打掃衛生時塵土飛揚，屬于擴散現象
B．天然氣燃燒越充分，其熱值就越大
C．熾熱的鐵水具有內能，冰冷的鐵塊也具有內能
D．樓房中的“暖氣”用水作為介質，是因為水的比熱容較小
【解答】解：A、打掃衛生時，塵土飛揚是固體顆粒的運動，不屬于擴散現象，故A錯誤；
B、熱值是燃料本身的特性，與燃料的種類有關，與是否充分燃燒無關，所以天然氣燃燒越充分，其熱值不變，故B錯誤；
C、一切物體在任何情況都有內能，所以熾熱的鐵水具有內能，冰冷的鐵塊也具有內能，故C正確；
D、樓房中的“暖氣”用水作為介質，是因為水的比熱容較大，相同質量的水和其它物質相比，降低相同的溫度，水放出的熱量較多，故D錯誤。
故選：C。
8．（2023 長沙）磚的制作工藝流傳數千年，從曬制到燒制，從青磚到紅磚，小小的磚塊見證了人類邁向文明的歷程，下列說法正確的是（　　）
A．曬制泥坯時，泥坯溫度越高含有的熱量越多
B．高溫燒制時，通過熱傳遞的方式改變磚塊的內能
C．燒制紅磚時，燃料燃燒越充分，其熱值越大
D．在質地均勻的磚上雕刻花紋，磚的密度變小
【解答】解：A、熱量是一個過程量，只能說吸收（或者放出）了多少熱量，不能說某物體含有多少熱量，故A錯誤；
B、高溫燒制時，通過熱傳遞的方法增加磚塊的內能，故選項B正確；
C、燃料的熱值僅與燃料的種類有關，而與燃料的燃燒程度、質量都無關，故C錯誤；
D、若在質地均勻的磚上雕刻花紋，磚的質量變小，磚的密度不會變化，故D錯誤。
故選：B。
9．（2023 株洲）如圖，在試管內裝些水，用橡膠塞塞住管口，將水加熱一段時間后，橡膠塞被沖出。則（　　）
A．管內水蒸氣的內能不變
B．管內水蒸氣對橡膠塞做了功
C．水所含的熱量增加
D．燈中剩余酒精的熱值變小
【解答】解：AB、對試管加熱，水吸收熱量，溫度升高，水吸熱迅速的汽化，產生大量的水蒸氣，水蒸氣對橡膠塞做功，將橡膠塞推出去，水蒸氣的內能轉化為橡膠塞的機械能，內能減小，故A錯誤，B正確；
C、熱量是一個過程量，不能說物體含有多少熱量，故C錯誤；
D、熱值是燃料自身的一種特性，與質量無關，所以剩余的酒精熱值不變，故D錯誤。
故選：B。
10．（2023 眉山）2023年5月30日9時31分，我國在酒泉衛星發射中心，利用長征二號F火箭成功發射神舟十六號載人飛船，16時26分飛船與空間站順利對接，標志中國空間站進入了應用和發展階段。下列說法中正確的是（　　）
A．火箭升空時機械能守恒
B．空間站由于慣性繞地球運動
C．火箭利用液態氫做燃料，是因為液態氫的密度小
D．火箭向下噴火使其升空，是由于力的作用是相互的
【解答】解：
A、火箭升空時，動能和重力勢能都變大，機械能變大，所以機械能不守恒，故A錯誤；
B、空間站受到地球的引力作用而繞地球運動，故B錯誤；
C、現代火箭采用液態氫作為火箭的燃料，原因是液態氫具有較高的熱值，完全燃燒相同質量的不同燃料時，氫可以釋放出更多的熱量，故C錯誤；
D、火箭向下噴火，由于物體間力的作用是相互的，火會給火箭一個向上的力，使其升空，故D正確。
故選：D。
11．（2023 廣水市三模）2023年五一期間，淄博燒烤火出圈，“坐高鐵去擼串”等話題不斷在社交平臺刷屏。如圖所示，羊肉串架在微炭火上烤的情景。關于烤羊肉串涉及的物理現象，下列說法中錯誤的是（　　）
A．肉烤熟是通過熱傳遞的方式改變其內能
B．肉溫度越高，所含熱量越多
C．木炭在燃燒的過程中，熱值不變
D．很遠就能聞到肉香味是說明分子在不停地做無規則運動
【解答】解：A、肉在火上烤，火的熱量傳遞給肉，肉烤熟是通過熱傳遞的方式改變其內能，故A正確；
B、熱量總是從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體，熱量是過程量，不能說含有或者具有熱量，故B錯誤；
C、熱值是燃料的特性，只與燃料的種類有關，所以，燃料在燃燒過程中，質量減小，熱值不變，故C正確；
D、一切物質的分子都在不停地做無規則的運動，溫度越高，熱運動越劇烈，很遠就能聞到肉香味是說明分子在不停地做無規則運動，故D正確。
故選：B。
12．（2023 邗江區二模）如圖所示，用同樣的器材進行實驗，現要求僅根據溫度計示數的變化（Δt），比較不同物質的吸熱本領（實驗1）或者比較不同燃料的熱值（實驗2），則以下說法中正確的是（　　）
A．這兩個實驗均需要控制被加熱的物質的種類一樣
B．這兩個實驗均需要控制實驗中用完全相同的燃料
C．正確完成實驗1后，若Δt越小，則該物質的比熱容越大
D．在實驗2中，加熱相同時間后，若Δt越大，則該燃料的熱值一定越大
【解答】解：
A、比較不同物質的吸熱本領時，需要改變物質的種類，比較不同燃料的熱值時，需要加熱相同種類的物體，故A錯誤；
B、比較不同物質的吸熱本領時，需要用相同的燃料加熱；比較不同燃料的熱值時，需要改變燃料的種類，故B錯誤；
C、正確完成實驗1后，在相同時間內吸收相同的熱量，物質的質量相同，根據c可知，若Δt越小，則該物質的比熱容越大，故C正確；
D、比較不同燃料的熱值時，需要兩種不同的燃料全部燃燒后，根據溫度變化判定熱值的大小；加熱相同時間后，燃料燃燒的質量不一定相同，故D錯誤。
故選：C。
13．（2022 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 。
【解答】解：（1）由Q放＝mq可知，燃料充分燃燒放出熱量的多少與燃料的種類和燃料的質量有關，因此實驗時必須控制酒精和碎紙片的質量相同；控制被加熱的水的質量和初溫均相同，便于通過水升高的溫度來反映燃料完全燃燒放出的熱量；
（2）用溫度計測量液體的溫度時，應該讓溫度計的玻璃泡與被測液體充分接觸，不能碰到容器的底部和側壁，由圖可知，溫度計的玻璃泡沒有充分浸入到燒杯的水中；
（3）實驗過程中要控制完全燃燒燃料的質量相同，燃燒時間相同并不能保證燃燒燃料的質量相同，所以保證酒精和碎紙片燃燒時間相同，讀取溫度計的示數的操作是錯誤；
由于燃料不完全燃燒且燃料燃燒放出的熱量有一部分會散失到空氣中，又或被燒杯等實驗裝置吸收的部分熱量，使Q放大于Q吸，依此計算出燃料的熱值比實際要偏小些。
故答案為：（1）質量；通過水升高的溫度來反映燃料完全燃燒放出的熱量；（2）溫度計的玻璃泡沒有充分浸入到燒杯的水中；（3）②；燃料不完全燃燒且燃料燃燒放出的熱量有一部分會散失到空氣中。
14．（2023 惠城區二模）小箕和小秋為了探究煤油和菜籽油的熱值大小關系，組裝了如圖所示的裝置進行實驗。實驗時煤油和菜籽油的 （填“質量”或“體積”）應取相同量，實驗中應通過 （填“加熱時間”或“溫度計示數的變化”）來反映煤油和菜籽油放出熱量的多少。小琳組裝了如圖丙所示的裝置，燒杯內裝的是符合實驗條件的煤油，如果想要進一步探究煤油和水的吸熱能力，應該與 （填“甲”或“乙”）裝置的實驗數據進行比較，這個實驗中能反映水和煤油所吸收熱量的物理量是 （填“加熱時間”或“溫度計示數的變化”）。
【解答】解：（1）由于燃料燃燒釋放的熱量與燃料的質量和熱值有關，所以在設計實驗時應控制燃料的質量相同，即煤油和菜籽油的質量相同；由于水吸收熱量后升高的溫度受水的質量的影響，所以在實驗中還應控制水的質量和初溫相等；由于燃料的熱值不能直接測量，所以通過水溫升高的度數大小來體現燃料的熱值大小，
（2）實驗要進一步探究煤油和水的吸熱能力，應控制吸收熱量相同（燃料相同），煤油和水的質量相等，加熱時間相等，比較溫度計的示數變化，得出煤油和水吸熱能力的大小；故選甲；源相同，通過控制加熱時間，控制放出的熱量。
故答案為：（1）質量；溫度計示數的變化；（2）甲；加熱時間。
15．（2023 隆回縣一模）如圖所示，規格相同的兩個燒杯中分別裝有甲、乙兩種液體，m甲＝m乙＝2kg。用兩個規格不同的加熱器加熱，該過程中忽略液體蒸發且加熱器產生的熱量全部被液體吸收，得到如圖丙所示的溫度與加熱時間的圖線。
（1）前12min甲、乙兩杯液體吸收的熱量情況如圖丁所示，則兩種液體的比熱容c甲 c乙（選填“＞”“＜”、“＝”或“無法比較”）；
（2）甲液體比熱容的大小為c甲＝ J/（kg ℃）；
（3）利用酒精燈裝置加熱甲杯中液體，假設酒精完全燃燒放出的熱量有70%能被液體吸收，要使甲杯中液體溫度升高60℃（忽略液體蒸發），則至少需燃燒質量為 g的酒精（已知酒精的熱值為30×106J/kg）。
【解答】解：（1）由圖丁可知前12min甲液體吸收的熱量小于乙液體吸收的熱量，由圖丙知，在前12min甲液體升高的溫度大于乙液體升高的溫度，且甲、乙的質量相同，根據Q吸＝cmΔt知，c甲＜c乙；
（2）由圖丁可知12min甲液體吸收的熱量為252×103J＝2.52×105J，由圖丙可知12min甲液體升高的溫度為Δt＝80℃﹣20℃＝60℃，
根據Q吸＝cmΔt知甲液體比熱容的大小為：
c甲2.1×103J/（kg ℃）；
（3）由（2）可知，甲杯中液體溫度升高60℃吸收的熱量為2.52×105J，
則酒精完全燃燒放出的熱量：
Q放3.6×105J，
由Q放＝mq可得，燃燒酒精的質量：
m酒精0.012kg＝12g。
故答案為：（1）＜；（2）2.1×103；（3）12。
16．（2023 江陰市校級三模）為了比較兩種燃料的熱值，小明采用如圖甲所示的兩套完全相同的裝置進行實驗，燒杯內水的初溫和質量相同，實驗中忽略熱量的損失：
（1）實驗中應控制燃料燃燒的 （時間/質量）相同，根據 （溫度計的示數/加熱的時間）比較燃料燃燒放出熱量的多少。
（2）小明選用了燃料a和燃料b進行實驗；當燃料燃盡時，小明記下了各個時刻燒杯中水溫，繪制了圖乙的圖像，則可初步判斷燃料 （a/b）的熱值大。
（3）另一組的小華也用圖甲的兩套完全相同的裝置進行實驗，比較燃料c和燃料d的熱值，并重新在燒杯內加入初溫和質量相同的水，在燃料燒完后也畫出了水的溫度隨時間變化的圖像如圖丙，燃料c在6min時水就沸騰了，造成水過早沸騰的原因可能是 。分析圖像可知燃料c燃燒10min放出的熱量 （大于/等于/小于）燃料d燃燒15min放出的熱量。
（4）你認為根據丙圖像（能/不能）比較兩種燃料熱值的大小。
（5）小華實驗前用天平測出了燒杯中水的質量及燃料c的質量并由記錄的數據，利用公式Q吸＝cm（t﹣t0）計算出了水吸收的熱量，他想通過這些數據計算出燃料c的熱值你認為他的計算結果與真實值相比 （填“偏大”、“偏小”或“相等”）。
【解答】解：（1）實驗中應控制燃料燃燒的質量相同，通過比較溫度計上升的示數來比較燃料燃燒放出熱量的多少；
（2）由圖乙知，當燃料燃盡時，圖線b的溫度變化大，說明相同質量的a、b燃料完全燃燒時b放出的熱量多，則b的熱值大；
（3）燃料c在6min時水就沸騰了，說明水吸收的熱量多，造成水過早沸騰的原因可能是燃料c的燃燒過程比較快；
由圖丙可知，燃料c燃燒10min放出的熱量已經使水沸騰，燃料d燃燒15min放出的熱量沒有使水沸騰，表明c放出的熱量多；
（4）由圖丙可知，兩種燃料全部燃盡時，c燃料使水升高的溫度更大，則c的熱值大，故能比較熱值的大小；
（5）由于燃料不一定完全燃燒，且給水加熱時有熱損失，因此根據Q吸＝cm（t﹣t0）計算出水吸收的熱量要比燃料c完全燃燒放出的熱量小，利用這個熱量計算出燃料c的熱值，要比真實值偏小。
故答案為：（1）質量；溫度計的示數；（2）b；（3）燃料c的燃燒過程比較快；大于；（4）能；（5）偏小。
考點五．熱機的效率
17．（2023 隨州）汽車是現代生活中最常見的一種交通工具，如圖甲、乙分別是某汽油機的某沖程及能量流向圖。下列有關說法正確的是（　　）
A．甲圖是壓縮沖程，活塞對氣缸內的氣體做功，氣體的溫度升高
B．由乙圖可知該汽油機的效率是30%
C．汽車尾氣中的“汽油味”越濃燃料燃燒得越不充分，這會降低燃料的熱值
D．為節能冬天汽車都會利用尾氣中的余熱給車內供暖，該舉措大大提高了燃料的熱值
【解答】解：
A、根據圖甲可知，兩個氣門關閉、活塞上行，為壓縮沖程，活塞對氣缸內的氣體做功，機械能轉化為內能，氣體的溫度升高，故A正確；
B、熱機效率是指有效利用的能量與燃料完全燃燒放出的熱量的比值，由圖可知，輸出有用功所占比例為：100%﹣36%﹣30%﹣6%＝28%，即該汽油機的效率為28%，故B錯誤；
CD、熱值是燃料本身的一種特性，只與燃料本身決定，和燃料的質量、放出熱量的多少、燃燒是否充分、溫度高低無關，故CD錯誤。
故選：A。
18．（2023 西寧二模）某汽油機工作時的能量損失情況是：汽缸散熱損失30%，廢氣帶走35%，機械摩擦及其它損耗總和為10%。已知汽油熱值為4.6×107J/kg。下列說法中正確的是（　　）
A．該汽油機工作的效率是25%，工作時汽油燃燒釋放能量的75%轉化為機械能
B．若該汽油機消耗2kg汽油，獲得的機械能為2.3×107J
C．若該汽油機消耗2kg汽油，損失的能量為3.22×107J
D．經過不斷改進和創新，汽油機的效率可以提高到100%
【解答】解：A、該汽油機工作的效率是1﹣30%﹣35%﹣10%＝25%，工作時汽油燃燒釋放能量的25%轉化為機械能，故A錯誤；
B、若該汽油機消耗2kg汽油，產生的熱量為：Q總＝mq＝2kg×4.6×107J/kg＝9.2×107J，由η100%得，獲得的機械能為：W＝Q有用＝ηQ總＝25%×9.2×107J2.3×107J＝2.3×107J，故B正確；
C、若該汽油機消耗2kg汽油，損失的能量為：Q損耗＝Q總﹣Q有用＝9.2×107J﹣2.3×107J＝6.9×107J，故C錯誤；
D、由于熱機在工作過程中總有能量損失，所以熱機的效率總小于1，汽油機的效率不可以提高到100%，故D錯誤。
故選：B。
考點六．能量轉化和轉移
19．（2023 陜西）2023年5月28日，國產C919大型客機圓滿完成首次商業飛行。下列有關說法正確的是（　　）
A．飛機加速升空的過程中，動能減小
B．飛機燃料在燃燒的過程中，化學能轉化為內能
C．飛機減速下降的過程中，重力勢能不變
D．飛機降落后能在跑道上繼續滑行，是由于受到慣性的作用
【解答】解：A、飛機加速升空的過程中，速度增大，因此動能增大，故A錯誤；
B、飛機燃料在燃燒的過程中，燃料的化學能轉化為燃氣的內能，故B正確；
C、飛機減速下降的過程中高度降低，因此重力勢能減小，故C錯誤；
D、飛機降落后能在跑道上繼續滑行，是因為飛機具有慣性，慣性不是力，不能說受到慣性作用，故D錯誤。
故選：B。
考點七．能量守恒定律
20．（2023 成都）我們生活在能量的世界，社會的進步和發展離不開能量。對于能量、能源的認識，下列說法正確的是（　　）
A．做功過程實質是能量的轉化或轉移過程
B．能量轉化具有方向性，所以能量不守恒
C．核燃料能量轉化效率可達100%，需大力發展
D．煤、石油、天然氣提供的能量源自地球本身
【解答】解：
A、做功的過程是能量轉化或轉移的過程，例如：摩擦生熱，機械能轉化為內能；風吹帆船前行，屬于機械能的轉移，故A正確；
B、能量的轉移與轉化具有方向性，所有能量在轉化和轉移的過程中，能量是守恒的，故B錯誤；
C、由于有不可避免的損耗，核燃料能量轉化的效率不可能達100%，故C錯誤；
D、遠古時期陸地和海洋的植物通過光合作用，將太陽能轉化為生物質能，它們死后身體埋藏在地下和海底腐爛，多年之后形成化石能源，所以煤、石油、天然氣等化石能源其根本來源是太陽能，故D錯誤。
故選：A。
一．選擇題（共15小題）
1．（2023 城中區三模）關于四沖程汽油機，下列說法中正確的是（　　）
A．在吸氣沖程，吸入氣缸內的是空氣
B．在壓縮沖程，燃料燃燒，內能轉化為化學能
C．汽油機的效率一般比柴油機的低
D．在排氣沖程，進氣門和排氣門都打開
【解答】解：A、四沖程汽油機，在吸氣沖程，吸入氣缸內的是汽油和空氣的混合物，故A錯誤；
B、從能量轉化的角度看，四沖程內燃機在壓縮沖程末燃料燃燒將化學能轉化為內能，故B錯誤；
C、壓縮沖程柴油機壓縮程度更大，壓縮沖程末溫度更高，所以柴油機屬于壓燃式，柴油機的機械效率更高，汽油機的效率低，故C正確；
D、排氣沖程，進氣門關閉，排氣門打開，故D錯誤。
故選：C。
2．（2023 臨洮縣模擬）下列說法正確的是（　　）
A．夏天在教室里灑水降溫，主要是利用水的比熱容較大
B．質量相同的兩種液體吸收相同的熱量時，溫度升高少的比熱容大
C．可以利用干冰人工降雨，主要是因為干冰能迅速熔化吸收熱量
D．質量大的汽油完全燃燒后放出的熱量多，說明質量大的汽油的熱值大
【解答】解：A、夏天在教室里酒水降溫，水蒸發會從周圍吸收熱量，降低周圍環境溫度，使人感到涼爽，不是利用水的比熱容較大的特點，故A錯誤；
B、兩種不同液體質量和吸收熱量相同，由公式c 可知，溫度變化小的比熱容大，故B正確；
C、利用干冰人工降雨，主要是因為干冰升華吸熱，使高空中的水蒸氣放熱液化，形成降雨，故C錯誤；
D、燃料的熱值僅與燃料的種類有關，而與燃料的質量和放出的熱量無關，故D錯誤。
故選：B。
3．（2023 寶安區校級三模）隨著5月28日東航MU9191航班由上海飛抵北京首都國際機場，國產大飛機C919的商業首飛圓滿成功，正式走向全球民航市場。關于C919涉及的物理知識，說法正確的是（　　）
A．C919體積大、質量小，密度要比常規材料大
B．C919 采用航空煤油做燃料，因為它的比熱容較大
C．飛機升空受到的大氣壓強變大
D．機翼上表面空氣流速比下表面流速更快，壓強更小
【解答】解：A、根據知，C919體積大、質量小，密度小，故A錯誤；
B、C919 采用航空煤油做燃料，是因為這種煤油的熱值較大，故B錯誤；
C、飛機升空高度增加，受到的大氣壓變小，故C錯誤；
D、機翼上凸下平，機翼上表面空氣流速比下表面流速更快，壓強更小，故D正確。
故選：D。
4．（2023 如東縣二模）上世紀人類制成了世界上第一盞用海浪發電的航標燈。它的氣室示意圖如圖所示，其工作原理是利用海浪上下起伏將空氣吸入氣室，推入工作室后再壓縮，然后推動渦輪機帶動發電機發電。那么（　　）
A．當海水上升時，空氣的內能轉化為海水的機械能
B．當海水下降時，是活塞吸力將空氣吸入氣室
C．當海水下降時，氣流推動渦輪機帶動發電機發電
D．當海水上升時，類似于汽油機的壓縮沖程
【解答】解：AD、海水上升時，氣室體積減小，壓強增大，閥門S1開啟，閥門S 2關閉，壓縮后將空氣推入工作室，利用海水的機械能轉化為空氣的內能，類似于汽油機的壓縮沖程，故A錯誤，D正確。
BC、海水下降時，氣室體積增大，壓強減小，在大氣壓的作用下，閥門S 1關閉，閥門S2開啟，將空氣吸入氣室，類似于汽油機的吸氣沖程，此時空氣沒有對外做功，故BC錯誤；
故選：D。
5．（2023 蘭考縣模擬）貨車的發動機使用天然氣作為燃料可以節約成本，已知天然氣常溫常壓下是氣態，轉化成液態后裝入氣罐中來使用（如圖甲所示），氣罐中氣壓可以達到1.6MPa，使用時將氣罐的閥門打開減壓將液態的天然氣變為氣態后再使用，同時會發現閥門和附近的管道表面結冰（如圖乙所示），下列說法錯誤的是（　　）
A．閥門和附近管道表面上的冰來源于空氣中的水蒸氣
B．氣罐中的天然氣用去一半后，剩余天然氣的比熱容、熱值都不變
C．將氣態的天然氣變為液態的天然氣時，天然氣會吸熱
D．閥門和附近管道表面結冰是凝華現象
【解答】解：AD、門和附近管道表面結冰是空氣中的水蒸氣遇冷變為固態冰的凝華現象，冰是來源于空氣中的水蒸氣，故AD正確；
B、氣罐中的天然氣用去一半后，氣罐內天然氣質量減少一半，比熱容、熱值不變，故B正確；
C、將氣態的天然氣變為液態的天然氣是液化現象，液化放熱，故C錯誤。
故選：C。
6．（2023 武漢模擬）2022年4月16日，神舟十三號載人飛船返回艙主降落傘打開，神舟十三號載人飛船返回艙在東風著陸場預定區域成功著陸。神舟十三號載人飛行任務取得圓滿成功，也標志著我國空間站即將進入建造新階段。如圖所示是返回艙降落時的情景，下列有關說法正確的是（　　）
A．當返回艙勻速下落時，機械能逐漸減小
B．返回艙外涂裹的特殊材料在高溫條件下迅速升華，放出熱量，使返回艙保持低溫
C．為了讓返回艙減速更快一些，發動機可以向上噴氣，這利用的原理是物體間力的作用是相互的
D．火箭用液態氫作燃料是因為氫的密度小、比熱容大
【解答】解：A、返回艙勻速下落的過程中，它的質量不變，速度不變，故動能不變；同時質量不變，高度減小，重力勢能減小，所以機械能變小，機械能不守恒，故A正確；
B、返回艙外面的材料在高溫下會迅速發生熔化、蒸發和升華等變化，吸收大量的熱量，使返回艙保持合適的溫度，故B錯誤；
C、返回艙著陸反推發動機啟動，向下噴氣，利用了物體間力的作用是相互的；返回艙減速著陸，說明力改變了物體的運動狀態，故C錯誤；
D、現代火箭采用液態氫作為火箭的燃料，原因是液態氫具有較高的熱值，完全燃燒相同質量的氫時，可以釋放出更多的熱量，故D錯誤。
故選：A。
7．（2023 沈陽三模）如圖所示，神舟十五號載人飛船于2022年11月29日晚間在酒泉衛星發射中心成功發射升空，創下了我國在超低溫天氣下成功發射載人飛船的新紀錄。神舟十五號加速升空的過程中，下列描述正確的是（　　）
A．飛船升空時與大氣摩擦產生熱，這是通過熱傳遞的方式改變了內能
B．飛船升空的過程中，飛船含有的熱量逐漸增大
C．飛船升空時大量“白氣”涌向四周，是一種擴散現象
D．火箭選用液態氫做燃料，是因為液態氫的熱值大
【解答】解：A、飛船升空時與大氣摩擦產生熱，這是通過做功的方式改變了內能，故A錯誤；
B、熱量是過程量，不能說含有熱量，故B錯誤；
C、水蒸氣溫度降低會液化為小水珠，這就是我們看到的白霧，故C錯誤；
D、火箭選用液態氫做燃料是因為液態氫的熱值大，故D正確。
故選：D。
8．（2023 資興市二模）2022年6月5日，長征二號F遙十四運載火箭搭載神舟十四號載人飛船成功發射升空。關于運載火箭發射升空時涉及的物理知識，下列說法正確的是（　　）
A．火箭在加速上升過程中，動能增大，機械能增大
B．使用的燃料熱值較小
C．大量“白氣”涌向四周是擴散現象
D．燃料燃燒時將內能轉化為化學能
【解答】解：A、火箭在加速上升過程中，速度在增大，高度在增大，質量不變，動能增大，重力勢能增大，機械能增大，故A正確；
B、火箭發射時要選用熱值大的燃料，燃料完全燃燒時，熱值大的提供的內能越大，故B錯誤；
C、大量“白氣”涌向四周不是分子運動，而是水蒸氣遇冷液化形成的小水珠在做機械運動，故C錯誤；
D、燃料燃燒的過程是化學能轉化為內能，故D錯誤。
故選：A。
9．（2023 海淀區校級三模）下列說法正確的是（　　）
A．擦黑板時粉筆灰四處飛揚是因為分子在不停息地運動
B．通過技術改進，熱機效率可達100%
C．用酒精燈燒水時，熱損失很大，酒精的熱值變小
D．水壺里的水燒開時，水蒸氣把壺蓋頂起，內能轉化為機械能
【解答】解：A、擦黑板時粉筆灰不是分子，不能說明分子在運動，故A錯誤；
B、使用燃料燃燒放出的能量過程中，由于摩擦阻力和尾氣帶走熱量，不可能全部轉化為機械的有用功，總有一部分能量損失，所以熱機的效率總是小于100%，故B錯誤；
C、酒精燈燒水時，熱損失很大，但酒精的熱值與熱損失無關，熱值不變，故C錯誤；
D、水壺里的水燒開時，水蒸氣把壺蓋頂起，是內能轉化為機械能，故D正確。
故選：D。
10．（2023 獲嘉縣二模）下列關于內能與內燃機的說法正確的是（　　）
A．玻璃杯中的水凝固成冰后，其內能變為零
B．熱氣騰騰的火鍋含有較多的熱量
C．溫度越高分子無規則運動越劇烈
D．汽油機的吸氣沖程吸入的是空氣
【解答】解：A、物體在任何情況下，都具有內能，故A錯誤；
B、熱量是過程量，不能說含有，故B錯誤；
C、分子做無規則運動的劇烈程度與溫度有關，溫度越高，分子的無規則運動越劇烈，故C正確；
D、汽油機吸氣沖程吸入的是空氣和汽油的混合物，故D錯誤。
故選：C。
11．（2023 青羊區校級模擬）小歡用不同裝置分別加熱200g的水和200g的某種物質，水從50℃加熱至98℃剛好消耗了4g酒精（q酒精＝3×107J/kg），她根據實驗數據繪制出水和該物質的溫度隨時間變化的圖線。若單位時間內該物質吸收的熱量與水吸收的熱量相等，c水＝4.2×103J/（kg ℃），下列說法正確的是（　　）
A．10～25min該物質的內能保持恒定不變
B．該物質0～10min的比熱容大于25～35min的比熱容
C．該物質0～10min的比熱容為1.68×103J/（kg ℃）
D．加熱水的酒精燈的加熱效率為36.3%
【解答】解：A．在10～25min內，加熱該物質的溫度不變，是晶體的熔化過程，吸熱內能增加，故A錯誤；
B．由圖可知：物質在0～10min內與25～35min內，質量相同，吸收熱量相同，0～10min內溫度變化大，根據Q＝cmΔt可知該物質在0～10min內的比熱容小于25～35min內的比熱容，故B錯誤；
C．水從50℃加熱至98℃用時40min，水吸收的熱量為Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×0.2kg×（98℃﹣50℃）＝40320J，則0～10min吸收的熱量為Q'Q吸＝10080J，該物質的質量為m＝200g＝0.2kg，溫度變化為Δt'＝80℃﹣50℃＝30℃，所以該物質的比熱容為c1.68×103J/（kg ℃），故C正確；
D．4g酒精完全燃燒釋放的熱量Q放＝mq＝4×10﹣3kg×3×107J/kg＝1.2×105J，
加熱水的酒精燈的加熱效率為η33.6%，故D錯誤。
故選：C。
12．（2023 新泰市三模）利用一燃氣熱水器對質量為10kg、初溫為20℃的水進行加熱，完全燃燒了0.105m3的煤氣。已知水的比熱容為4.2×103J/（kg ℃），煤氣的熱值為4×107J/m3，該熱水器燒水的效率是50%，關于上述過程，下列說法正確的是（　　）
①煤氣完全燃燒放出的熱量是4.2×106J
②水吸收的熱量是4.2×106J
③水溫升高了50℃
④加熱過程中水的內能保持不變
A．只有①④ B．只有②④ C．只有①③ D．只有②③
【解答】解：①煤氣完全燃燒放出的熱量：
Q放＝Vq＝0.105m3×4×107J/m3＝4.2×106J，故①正確；
②由η得水吸收的熱量：
Q吸＝ηQ放＝50%×4.2×106J＝2.1×106J，故②錯誤；
③由Q吸＝cmΔt可得水升高的溫度：
Δt50℃，故③正確；
④在加熱過程中，水的溫度升高、內能增大，故④錯誤。
故選：C。
13．（2023 扎蘭屯市三模）1月9日，長征七號A運載火箭在文昌航天發射場點火發射（如圖所示），將實踐二十三號衛星送入預定軌道，中國航天實現2023年“開門紅”。下列有關說法正確的是（　　）
A．火箭發射時出現的大量“白氣”是汽化現象
B．火箭使用液氫做燃料，是因為液氫的熱值大
C．加速升空時，以火箭為參照物，衛星是運動的
D．衛星在大氣層外沿橢圓軌道繞地球運行是勻速運動
【解答】解：A、火箭發射時出現的大量“白氣”是由高溫的水蒸氣遇冷液化形成的小水珠，故A錯誤；
B、火箭使用液氫做燃料，是因為液氫的熱值大，完全燃燒相同質量的液氫和其它燃料，液氫能放出更多的熱量，故B正確；
C、加速升空時，以火箭為參照物，衛星的位置沒有發生變化，所以衛星相對于火箭是靜止的，故C錯誤；
D、衛星從近地點經遠地點再回到近地點的過程中，衛星的質量不變，衛星的速度先變小后變大，衛星的動能先減小后增大，不是勻速運動，故D錯誤。
故選：B。
14．（2023 花山區二模）下列說法正確的是（　　）
A．一個物體受到力的作用，其運動狀態一定發生改變
B．燃料的熱值與其質量以及是否充分燃燒有關
C．物質的比熱容與物質狀態有關
D．物體的運動速度越大其慣性就越大
【解答】解：A、一個物體受到力的作用，它的運動狀態不一定發生改變，例如物體受平衡力的作用時物體的運動狀態不改變，故A錯誤；
B、熱值是燃料的一種特性，熱值大小僅與燃料的種類有關，而與燃料的質量、燃料的燃燒程度無關，故B錯誤；
C、比熱容是物質本身的一種特性，其大小與物質種類、所處有關，例如：水的比熱容與冰的比熱容不同，故C正確；
D、慣性大小取決于物體的質量大小，與其運動的速度無關，故D錯誤；
故選：C。
15．（2023 岱岳區一模）無人駕駛汽車是一種智能汽車，也可稱之為輪式移動機器人，主要依靠車內以計算機系統為主的智能駕駛儀來實現無人駕駛。如圖所示為某款無人駕駛汽車，該車以72km/h的速度在一段平直的公路上勻速行駛了10min，消耗汽油1.5kg。假設燃油完全燃燒，汽油機的效率為30%，已知汽油的熱值為4.6×107J/kg，g取10N/kg。下列說法中（　　）
①該汽車在這段平直的公路上勻速行駛的路程為12km
②汽油完全燃燒放出的熱量為6.9×108J
③該汽車勻速行駛過程中，所受的阻力為1725N
④該汽車勻速行駛過程中，汽車發動機的功率為3.45×103W
A．①③正確 B．①③④正確 C．①②③正確 D．②④正確
【解答】解：①根據v知，該汽車在這段平直的公路上勻速行駛的路程：
s＝vt＝72km/hh＝12km，故①正確；
②消耗的汽油完全燃燒放出的熱量為：Q放＝qm＝4.6×107J/kg×1.5kg＝6.9×107J，故②錯誤；
③④該汽車發動機做的有用功為：W＝Q放η＝6.9×107J×30%＝2.07×107J；
汽車行駛的速度v＝72km/h＝20m/s，行駛的時間為：t＝10min＝600s，
該汽車的輸出功率為：P3.45×104W；
汽車勻速行駛，F＝f，故由PFv可知：f1725N。
故③正確，④錯誤。
故選：A。
二．實驗探究題（共2小題）
16．（2023 茂南區校級一模）如圖所示，甲、乙、丙三圖中的裝置完全相同，燃料的質量相等，燒杯內的液體質量和初溫也相同。
（1）比較不同燃料的熱值時，應選擇 兩圖（選擇甲、乙、丙）進行實驗。
（2）比較不同物質吸熱升溫快慢的特點，應選擇 兩圖進行實驗。
（3）在探究物質吸熱能力時，得到了下表的實驗數據，請根據實驗數據，在圖丁所示的坐標圖上，大概作出兩組實驗數據的“溫度﹣時間”圖象。
物質 初始溫度/℃ 加熱時間/min 最后溫度/℃
水 20 6 45
食用油 20 6 70
（4）由實驗數據分析可知， （填“水”或“食用油”）的吸熱能力強。
（5）已知水的比熱容為4.2×103J/（kg ℃），根據實驗數據可知，食用油的比熱容為 。
（6）如果該實驗換另外的質量和初始溫度均相同的a、b兩種液體來做實驗，吸熱后它們的溫度隨時間變化的圖象如圖戊所示，則可以看出， 液體的溫度升高得較快， 液體適合做冷卻劑（填“a或b”）。
【解答】解：（1）比較不同燃料的熱值，應控制被加熱液體的種類相同而燃料不同；故應選擇甲、乙兩圖進行實驗。
（2）比較不同物質的比熱容，應使用相同的熱源，控制不同液體相同時間內吸熱相同，通過溫度的變化來判斷不同液體的吸熱能力，應選擇甲、丙兩圖進行實驗，根據轉換法，實驗通過加熱時間的長短反映物體吸熱的多少；
（4）由實驗數據分析可知，加熱相同時間，水升溫慢，根據比較吸熱能力的第2種方法，水的吸熱能力強；
（5）由表格數據知Δt水＝45℃﹣20℃＝25℃，Δt食用油＝70℃﹣20℃＝50℃，
根據c可知，在質量和吸熱相同的條件下，比熱容與升高的溫度與反比，由實驗數據可知，水的比熱容約為食用油的2倍，
所以c食用油c水4.2×103/（kg ℃）＝2.1×103/（kg ℃）；
由圖可知，加熱相同時間時，a升高的溫度更多，即a液體的溫度升高較快；
由圖可知升高相同溫度，b的加熱時間長，即b吸收的熱量更多，因此b的比熱容較大，b液體更適合做冷卻劑。
17．（2023 金湖縣三模）用水做以下實驗：
（1）甲圖，根據 反映金屬盒所處位置的液體壓強大小。
（2）乙圖，液面與標記線相平，反復翻轉后，發現液面 標記線，說明分子之間存在空隙。
（3）丙圖，用相同熱源加熱等質量的水和沙子，使它們升高相同的溫度，發現水的 ，說明水吸收了更多的熱量。
（4）丁圖，完全燃燒等質量的酒精和碎紙片后，兩杯等質量的水 不同，說明燃料放出熱量不同。
（5）戊圖表示觀察水的沸騰實驗：
①應先固定 （選填“燒杯”或“溫度計”）的位置。
②下表為記錄實驗數據的表格，表中a處應填的內容是 。
a
溫度/℃ 90 92 94 96 98 98 98 …
③根據戊圖和表格可知，水的沸點是 ℃。
④為了探究水的沸騰條件，應在水 停止對其加熱，進行觀察。
【解答】解：（1）金屬盒處液體的壓強，通過壓強計管中空氣傳遞到U形管中的液體，使兩邊形成液面差，通過U形管中液面高度差來間接地顯示金屬盒所處位置的液體壓強大小。
（2）由于分子間有空隙，兩種液體混合后，總體積要減小，所以，液面在標記線以下。
（3）因為水的比熱容比沙子大，在質量和升高溫度相同的時候，水需要吸收更多的熱量，所以用相同的熱源加熱，需要對水加熱更長時間。
（4）相等質量的酒精和紙片，完全燃燒后放出的熱量不同，質量相同的水吸收了不同的熱量，升高的溫度不同。
（5）在本實驗中，要使用酒精燈的外焰加熱，因此要先固定燒杯的位置，之后再根據燒杯的位置放置溫度計。
隨著加熱時間的增長，水溫在發生變化，我們要記錄不同時刻水的溫度。因此，a處應該填的內容為：時間/min。
水在持續吸熱過程中，有一段時間溫度保持在98℃，說明此時水正在沸騰，沸點為98℃。
為了探究水沸騰的條件，應在水沸騰時，改變外界因素——停止加熱，從而歸納總結沸騰條件。
故答案為：（1）U形管液面高度差；（2）低于；（3）加熱時間更長；（4）升高的溫度；（5）燒杯；時間/min；98；沸騰時。
三．解答題（共3小題）
18．（2023 烏拉特前旗校級模擬）已知天然氣的熱值為3.8×107J/m3，水的比熱容為4.2×103J/（kg ℃）。求：
（1）完全燃燒1.4×10﹣2m3天然氣放出多少熱量？
（2）若某天然氣灶的效率為60%，則這些天然氣可將質量為3.8kg，初溫為25℃的水加熱到多少℃？（當地的大氣壓強為1標準大氣壓）
【解答】解：
（1）完全燃燒1.4×10﹣2m3天然氣放出的熱量：
Q放＝Vq＝1.4×10﹣2m3×3.8×107J/m3＝5.32×105J；
（2）由η可得，水吸收的熱量：
Q吸＝ηQ放＝60%×5.32×105J＝3.192×105J；
由Q吸＝cmΔt可得，水升高的溫度：
Δt20℃，
則水的末溫度為：t＝t0+Δt＝25℃+20℃＝45℃。
19．（2023 封丘縣二模）如圖所示，這是河南宇通自主研發的無人駕駛公交車，該車空車質量為3000kg。靜止在水平地面時車輪與地面的總接觸面積為0.12m2。某次測試時，無人駕駛公交車空車在水平路面上以30km/h的速度行駛5km，行駛過程中所受的阻力為2000N。（g取10N/kg，q汽油＝4×107J/kg）
（1）空載的無人駕駛公交車靜止在水平地面時對地面的壓強是多少？
（2）測試過程中無人駕駛公交車牽引力做的功是多少？
（3）若無人駕駛公交車汽油機的熱機效率為25%，則測試過程中完全燃燒汽油的質量是多少？
（4）請寫出一個純電動公交車與傳統燃油公交車相比的優點。
【解答】解：（1）空載的無人駕駛公交車的重力G＝mg＝3000kg×10N/kg＝30000N，
載的無人駕駛公交車靜止在水平地面時對地面的壓力F＝G＝30000N，
載的無人駕駛公交車靜止在水平地面時對地面的壓強p2.5×105Pa；
（2）測試過程中無人駕駛公交車勻速行駛，受力平衡，牽引力F＝f＝2000N，
牽引力做的功W＝Fs＝2000N×5000m＝1×107J；
（3）測試過程中完全消耗的汽油完全燃燒放出的熱量Q放4×107J，
消耗汽油的重量m1kg；
（4）純電動公交車與傳統燃油公交車相比清潔，無污染。
20．（2023 獲嘉縣校級模擬）隨著高鐵的快速發展，人們的出行越來越便捷。如圖甲所示，這是人們乘坐的“和諧號”高鐵列車，下表是它的部分參數。（g取10N/kg）
空載時總質量/t 600
車輪與鐵軌接觸總面積/m2 1.6
最高速度/（km h﹣1） 350
（1）空載列車停在水平軌道上時，對軌道的壓強為多少？
（2）“和諧號”運行1km實際耗電1.075×108J，若這些電能全部由燃燒柴油來獲得，“和諧號”行駛1km需要消耗多少千克柴油？（q柴油＝4.3×107J/kg）
（3）細心的同學發現，高鐵的鐵軌和鐵枕直接鋪在混凝土上而沒有填充石頭，如圖乙所示。假如高鐵下方的軌道填充碎石頭，高鐵高速運行時，碎石頭可能飛起來落到軌道上，這是十分危險的，請你運用所學物理知識解釋產生這種現象的原因。
【解答】解：（1）空載的列車停在水平軌道上時，對軌道的壓力：
F＝G＝mg＝600×103kg×10N/kg＝6×106N，
對軌道的壓強：
p3.75×106Pa；
（2）“和諧號”列車行駛1km需要完全燃燒柴油釋放的熱量：
Q＝W＝1.075×108J，
由Q＝mq柴油可得，所需柴油的質量：
m′2.5kg。
（3）高速列車在行駛過程中，會使碎石頭和列車之間的空氣流速變大，壓強變小，碎石頭外側的氣體壓強不變，碎石頭在向內壓強差的作用下，可能飛起來落到軌道上，所以高速軌道是不能填充碎石頭的。
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專題14 內能的利用
知識點一：熱機
一、熱機
（1）熱機：利用內能做功的機械叫熱機。汽車、輪船和飛機等的發動機都是利用燃燒燃料釋放的內能做功的裝置，都是熱機。
（2）熱機的種類：分為蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣發動機。它們構造不同，但它們有一個共同特點，那就是利用內能做功。
（3）內燃機：燃料直接在發動機氣缸內燃燒產生動力的熱機。內燃機根據其所使用的燃料分為汽油機和柴油機兩類。
二、汽油機
1.工作原理
利用氣缸內汽油燃燒產生的高溫高壓燃氣來推動活塞做功，將內能轉化為機械能。
2.構造
（1）主要結構：如圖所示，汽油機的主體是氣缸。氣缸上部有進氣門和排氣門，頂部有火花塞，下部有活塞，活塞通過連桿與曲軸相連。
（2）沖程：活塞在氣缸內往復運動時，從汽缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。
利用氣缸內汽油燃燒產生的高溫高壓燃氣來推動活塞做功，將內能轉化為機械能。
（3）試管實驗與汽油機構造比較：如圖。
3.工作過程
（1）汽油機的一個工作循環：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。通過四個沖程的不斷循環來連續工作。
（2）每完成一個工作循環，曲軸和飛輪均轉動兩周，活塞往返兩次，對外做功一次。在四個沖程中，只有做功沖程對外做功，其他三個沖程是輔助沖程，要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性帶動活塞完成，周而復始，使汽油機連續轉動下去。
（3）汽油機工作過程如下：
1.吸氣沖程：進氣門打開、排氣門關閉。靠慣性運動，吸進汽油與空氣的混合物 2.壓縮沖程：進氣門關閉、排氣門關閉。外界對氣體做功，機械能轉化為內能，氣體溫度升高
3.進氣門關閉、排氣門關閉。化學能轉化為內能，氣體溫度升高，氣體對外做功，內能轉化為機械能 4.進氣門關閉、排氣門打開。靠慣性運動，排出廢氣
三、柴油機
1.工作原理
利用柴油在氣缸內燃燒所產生的高溫高壓燃氣來推動活塞做功，將內能轉化為機械能。
知識點二：熱機效率
一、燃料的熱值
1.燃料
（1）燃料的種類
燃料是指可燃燒的物質，根據不同標準，燃料可分為不同的種類，最常見的是按其物理狀態分類。
（2）燃料燃燒時能量轉化
燃料在燃燒時將化學能轉化為內能。
2.燃料的熱值
燃料種類很多，由于其燃燒成分不同，相同質量的不同燃料完全燃燒時放出的熱量不同，在物理學上用“熱值”來表示燃料燃燒的放熱本領。
（1）熱值：某種燃料完全燃燒放出的熱量，與其質量的比值叫這種燃料的熱值；用“q”表示。
（2）熱值單位：J/kg。
（3）熱值的物理意義：一、1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量就等于該燃料的熱值；二、熱值反映的是某種物質的一種燃燒特性，同時反映出不同燃料燃燒過程中，化學能轉變成內能的本領大小；也就是說，它是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料的形態、質量、體積等均無關。
（4）燃料燃燒放出的熱量：熱量：Q放 ＝qm；（Q放 是燃料放出的熱量，單位是J；q是熱值，單位是J/kg；m 是質量，單位是kg）
（5）對燃料熱值的透析
熱值是燃料的一種固有性質 熱值反映的是某種物質的一種燃燒特性，同時反映出不同燃料燃燒過程中，化學能轉變成內能的本領大小；也就是說，它是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料的形態、質量、體積等均無關
對完全燃燒的理解 對于熱值的概念，要注重理解三個關鍵詞：“1kg”、“某種燃料”、“完全燃燒”。1kg是指燃料的質量，如果燃料的質量不是1kg，那么該燃料完全燃燒放出的熱量就不等于熱值的數值；某種燃料是指熱值與燃料的種類有關；完全燃燒意思是燃料要完全燒盡，否則1kg燃料燃燒過程中，化學能轉變成內能就不是該熱值所確定的值
熱值的作用 燃料熱值的高低是衡量燃料優劣的主要指標
二、熱機的效率
1.燃料的有效利用：用煤氣灶、鍋爐、煤爐等燒水時，燃料不能完全燃燒利用，具體原因是多樣的。例如，燃料不能完全燃燒而損失了一部分能量，裝水的容器吸收了一部分能量、灶體本身也會吸收一部分能量，高溫的煙氣帶走了一部分能量，還有一部分能量直接散失掉了，水吸收的熱量只占燃料燃燒放出熱量的一部分，只有水吸收的熱量才是有效利用的部分。如圖所示：
2.鍋爐的效率
（1）鍋爐是利用燃料或其他熱源把水加熱成熱水或蒸汽的設備。鍋爐包括鍋和爐兩部分，鍋是指盛水的容器，爐是燃料燃燒的裝置。
（2）提高鍋爐燃料利用率的途徑：一、讓燃料盡可能充分燃燒，如將煤研磨成粉狀，加大進風量等；二、減少熱量損失，如加大有效受熱面積等。
3.內燃機中熱量燃燒的能量流向圖
4.熱機效率
（1）定義：用來做有用功的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量的比值。
（2）計算公式：
對熱機而言，其中用來做有用功的能量Q有用等于熱機對外的有用功W有用，故熱機的效率公式又可寫成：。
（3）物理意義：熱機的效率表示使用熱機時對燃料的利用率的高低，因此熱機的效率是熱機性能的一個重要指標。
（4）常見熱機效率：蒸汽機6%-15%，汽油機20%-30%，柴油機30%-45%。
5.提高熱機效率的主要途徑
①改善燃燒的條件，使燃料盡可能充分燃燒（將煤磨成煤粉，用空氣吹進爐膛，使之更充分燃燒）；
②減少各種熱量損失（I. 加大受熱面積，以減少煙塵廢氣帶走的熱量；II. 使用較好的保溫材料，減少熱損失）；
③在熱機設計和制造上，采用先進的技術；
④保障良好的潤滑，減少機械摩擦。
知識點三：能量的轉化和守恒
一、能量的轉化與轉移
1.能量的存在形式
2.能量的轉化
在一定條件下，能量可以從一種形式的能量轉化為另一種形式的能量，這種現象叫能量的轉化。自然界轉化各種形式的能，在一定條件下都可以相互轉化。如圖為能量轉化示意圖。
3.能量的轉移
能量可以從一個物體轉移到另一個物體，也可以從物體的一部分轉移到另一部分。例如，在熱傳遞過程中，內能從高溫物體轉移到低溫物體，或從物體的高溫部分轉移到低溫部分，這屬于能量的轉移。
二、能量守恒定律
1.能量守恒定律
（1）能量守恒定律內容：能量既不會消滅，也不會創生，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，而在轉化和轉移過程中，能量的總量保持不變。
（2）對能量守恒定律的理解：
①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，也無論是物理學問題還是化學、生物學、地理學、天文學的問題，所有能量轉化的過程，都遵從能量守恒定律。
②能量守恒定律包括“能量轉化”和“能量轉移”兩個方面。
2.永動機
（1）不少人曾設想制造一種不需要動力就能源源不斷地對外做功的機器，人們把這種機器叫做永動機。然而，從沒有一種永動機成功過。
（2）能量守恒定律使人們認識到：任何一部機器，只能使能量從一種形式轉化為其他形式，而不能無中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永動機。
考點一．熱機
1．（2023 遼寧）如圖是噴氣式飛機，它利用燃料燃燒后產生的高溫、高壓氣體提供動力。下列有關該飛機說法正確的是（　　）
A．發動機屬于熱機
B．在升空的過程中，飛機周圍的大氣壓逐漸變大
C．加速升空時，飛機所受的力為平衡力
D．飛機水平飛行時，機翼上方的氣體流速大，壓強大
考點二．四沖程內燃機的工作過程
2．（2023 永州）關于分子熱運動和內能，下列說法正確的是（　　）
A．鐵的質量越大，則鐵的比熱容越大
B．內燃機在壓縮沖程中，內能轉化為機械能
C．木工鋸木塊時，鋸條會發燙是通過熱傳遞改變物體的內能
D．端午節煮粽子，聞到粽香說明分子在不停地做無規則的運動
3．（2023 思明區二模）光發動機可用于衛星的能源補充，原理如圖，密閉氣室中N2O4在光照下會分解，使氣室氣壓增大，推動活塞右移，無光條件下發生逆反應，控制光照即可實現活塞往復運動。活塞右移過程相當于汽油機的（　　）
A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程
4．（2023 東平縣模擬）熱水瓶是每個家庭必備的貯水容器。如圖所示，倒出一定量熱水后，立即蓋上軟木塞，軟木塞常會滿起來，這現象與內燃機的哪個沖程的能量轉化相同（　　）
A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程
5．（2023 泗水縣三模）氮氣彈簧是一種以密閉高壓氮氣為工作介質的彈性組件，具有體積小、彈力大、工作平穩、使用壽命長等優點。它在生活和工業中具有廣泛的應用，其工作結構簡圖如圖。當活塞頂部受到壓力向下運動時，下列說法正確的是（　　）
A．缸體內氮氣的密度變大
B．缸體內的氣體被壓緊后，氮氣分子不再運動
C．缸體內的氣體壓強減小
D．該過程中能量的轉化方式與汽油機的做功沖程相同
考點三．有關熱機的計算
6．（2023 常州）壓縮空氣動力車。
（1）小明將充滿氣的氣球捆綁在小車上，制成壓縮空氣動力小車，當氣球向右噴氣時，靜止的小車向左運動起來，如圖甲所示，該現象說明力的作用是 ；還說明力可以改變物體的 。
（2）為制造壓縮空氣動力汽車，工程師將裝有壓縮空氣的鋼瓶與空氣動力發動機連接，該發動機的一個工作循環分為進氣沖程和排氣沖程，如圖乙所示。發動機對外做功的是 （進氣/排氣）沖程，此過程中鋼瓶內壓縮空氣的溫度 。若該發動機的轉速為1200r/min，則1s內發動機對外做功 次。汽車行駛一段路程后，鋼瓶內壓縮空氣的密度 。
考點四．燃料的熱值及其計算
7．（2023 東營）下列說法正確的是（　　）
A．打掃衛生時塵土飛揚，屬于擴散現象
B．天然氣燃燒越充分，其熱值就越大
C．熾熱的鐵水具有內能，冰冷的鐵塊也具有內能
D．樓房中的“暖氣”用水作為介質，是因為水的比熱容較小
8．（2023 長沙）磚的制作工藝流傳數千年，從曬制到燒制，從青磚到紅磚，小小的磚塊見證了人類邁向文明的歷程，下列說法正確的是（　　）
A．曬制泥坯時，泥坯溫度越高含有的熱量越多
B．高溫燒制時，通過熱傳遞的方式改變磚塊的內能
C．燒制紅磚時，燃料燃燒越充分，其熱值越大
D．在質地均勻的磚上雕刻花紋，磚的密度變小
9．（2023 株洲）如圖，在試管內裝些水，用橡膠塞塞住管口，將水加熱一段時間后，橡膠塞被沖出。則（　　）
A．管內水蒸氣的內能不變
B．管內水蒸氣對橡膠塞做了功
C．水所含的熱量增加
D．燈中剩余酒精的熱值變小
10．（2023 眉山）2023年5月30日9時31分，我國在酒泉衛星發射中心，利用長征二號F火箭成功發射神舟十六號載人飛船，16時26分飛船與空間站順利對接，標志中國空間站進入了應用和發展階段。下列說法中正確的是（　　）
A．火箭升空時機械能守恒
B．空間站由于慣性繞地球運動
C．火箭利用液態氫做燃料，是因為液態氫的密度小
D．火箭向下噴火使其升空，是由于力的作用是相互的
11．（2023 廣水市三模）2023年五一期間，淄博燒烤火出圈，“坐高鐵去擼串”等話題不斷在社交平臺刷屏。如圖所示，羊肉串架在微炭火上烤的情景。關于烤羊肉串涉及的物理現象，下列說法中錯誤的是（　　）
A．肉烤熟是通過熱傳遞的方式改變其內能
B．肉溫度越高，所含熱量越多
C．木炭在燃燒的過程中，熱值不變
D．很遠就能聞到肉香味是說明分子在不停地做無規則運動
12．（2023 邗江區二模）如圖所示，用同樣的器材進行實驗，現要求僅根據溫度計示數的變化（Δt），比較不同物質的吸熱本領（實驗1）或者比較不同燃料的熱值（實驗2），則以下說法中正確的是（　　）
A．這兩個實驗均需要控制被加熱的物質的種類一樣
B．這兩個實驗均需要控制實驗中用完全相同的燃料
C．正確完成實驗1后，若Δt越小，則該物質的比熱容越大
D．在實驗2中，加熱相同時間后，若Δt越大，則該燃料的熱值一定越大
13．（2022 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 。
14．（2023 惠城區二模）小箕和小秋為了探究煤油和菜籽油的熱值大小關系，組裝了如圖所示的裝置進行實驗。實驗時煤油和菜籽油的 （填“質量”或“體積”）應取相同量，實驗中應通過 （填“加熱時間”或“溫度計示數的變化”）來反映煤油和菜籽油放出熱量的多少。小琳組裝了如圖丙所示的裝置，燒杯內裝的是符合實驗條件的煤油，如果想要進一步探究煤油和水的吸熱能力，應該與 （填“甲”或“乙”）裝置的實驗數據進行比較，這個實驗中能反映水和煤油所吸收熱量的物理量是 （填“加熱時間”或“溫度計示數的變化”）。
15．（2023 隆回縣一模）如圖所示，規格相同的兩個燒杯中分別裝有甲、乙兩種液體，m甲＝m乙＝2kg。用兩個規格不同的加熱器加熱，該過程中忽略液體蒸發且加熱器產生的熱量全部被液體吸收，得到如圖丙所示的溫度與加熱時間的圖線。
（1）前12min甲、乙兩杯液體吸收的熱量情況如圖丁所示，則兩種液體的比熱容c甲 c乙（選填“＞”“＜”、“＝”或“無法比較”）；
（2）甲液體比熱容的大小為c甲＝ J/（kg ℃）；
（3）利用酒精燈裝置加熱甲杯中液體，假設酒精完全燃燒放出的熱量有70%能被液體吸收，要使甲杯中液體溫度升高60℃（忽略液體蒸發），則至少需燃燒質量為 g的酒精（已知酒精的熱值為30×106J/kg）。
16．（2023 江陰市校級三模）為了比較兩種燃料的熱值，小明采用如圖甲所示的兩套完全相同的裝置進行實驗，燒杯內水的初溫和質量相同，實驗中忽略熱量的損失：
（1）實驗中應控制燃料燃燒的 （時間/質量）相同，根據 （溫度計的示數/加熱的時間）比較燃料燃燒放出熱量的多少。
（2）小明選用了燃料a和燃料b進行實驗；當燃料燃盡時，小明記下了各個時刻燒杯中水溫，繪制了圖乙的圖像，則可初步判斷燃料 （a/b）的熱值大。
（3）另一組的小華也用圖甲的兩套完全相同的裝置進行實驗，比較燃料c和燃料d的熱值，并重新在燒杯內加入初溫和質量相同的水，在燃料燒完后也畫出了水的溫度隨時間變化的圖像如圖丙，燃料c在6min時水就沸騰了，造成水過早沸騰的原因可能是 。分析圖像可知燃料c燃燒10min放出的熱量 （大于/等于/小于）燃料d燃燒15min放出的熱量。
（4）你認為根據丙圖像（能/不能）比較兩種燃料熱值的大小。
（5）小華實驗前用天平測出了燒杯中水的質量及燃料c的質量并由記錄的數據，利用公式Q吸＝cm（t﹣t0）計算出了水吸收的熱量，他想通過這些數據計算出燃料c的熱值你認為他的計算結果與真實值相比 （填“偏大”、“偏小”或“相等”）。
考點五．熱機的效率
17．（2023 隨州）汽車是現代生活中最常見的一種交通工具，如圖甲、乙分別是某汽油機的某沖程及能量流向圖。下列有關說法正確的是（　　）
A．甲圖是壓縮沖程，活塞對氣缸內的氣體做功，氣體的溫度升高
B．由乙圖可知該汽油機的效率是30%
C．汽車尾氣中的“汽油味”越濃燃料燃燒得越不充分，這會降低燃料的熱值
D．為節能冬天汽車都會利用尾氣中的余熱給車內供暖，該舉措大大提高了燃料的熱值
18．（2023 西寧二模）某汽油機工作時的能量損失情況是：汽缸散熱損失30%，廢氣帶走35%，機械摩擦及其它損耗總和為10%。已知汽油熱值為4.6×107J/kg。下列說法中正確的是（　　）
A．該汽油機工作的效率是25%，工作時汽油燃燒釋放能量的75%轉化為機械能
B．若該汽油機消耗2kg汽油，獲得的機械能為2.3×107J
C．若該汽油機消耗2kg汽油，損失的能量為3.22×107J
D．經過不斷改進和創新，汽油機的效率可以提高到100%
考點六．能量轉化和轉移
19．（2023 陜西）2023年5月28日，國產C919大型客機圓滿完成首次商業飛行。下列有關說法正確的是（　　）
A．飛機加速升空的過程中，動能減小
B．飛機燃料在燃燒的過程中，化學能轉化為內能
C．飛機減速下降的過程中，重力勢能不變
D．飛機降落后能在跑道上繼續滑行，是由于受到慣性的作用
考點七．能量守恒定律
20．（2023 成都）我們生活在能量的世界，社會的進步和發展離不開能量。對于能量、能源的認識，下列說法正確的是（　　）
A．做功過程實質是能量的轉化或轉移過程
B．能量轉化具有方向性，所以能量不守恒
C．核燃料能量轉化效率可達100%，需大力發展
D．煤、石油、天然氣提供的能量源自地球本身
一．選擇題（共15小題）
1．（2023 城中區三模）關于四沖程汽油機，下列說法中正確的是（　　）
A．在吸氣沖程，吸入氣缸內的是空氣
B．在壓縮沖程，燃料燃燒，內能轉化為化學能
C．汽油機的效率一般比柴油機的低
D．在排氣沖程，進氣門和排氣門都打開
2．（2023 臨洮縣模擬）下列說法正確的是（　　）
A．夏天在教室里灑水降溫，主要是利用水的比熱容較大
B．質量相同的兩種液體吸收相同的熱量時，溫度升高少的比熱容大
C．可以利用干冰人工降雨，主要是因為干冰能迅速熔化吸收熱量
D．質量大的汽油完全燃燒后放出的熱量多，說明質量大的汽油的熱值大
3．（2023 寶安區校級三模）隨著5月28日東航MU9191航班由上海飛抵北京首都國際機場，國產大飛機C919的商業首飛圓滿成功，正式走向全球民航市場。關于C919涉及的物理知識，說法正確的是（　　）
A．C919體積大、質量小，密度要比常規材料大
B．C919 采用航空煤油做燃料，因為它的比熱容較大
C．飛機升空受到的大氣壓強變大
D．機翼上表面空氣流速比下表面流速更快，壓強更小
4．（2023 如東縣二模）上世紀人類制成了世界上第一盞用海浪發電的航標燈。它的氣室示意圖如圖所示，其工作原理是利用海浪上下起伏將空氣吸入氣室，推入工作室后再壓縮，然后推動渦輪機帶動發電機發電。那么（　　）
A．當海水上升時，空氣的內能轉化為海水的機械能
B．當海水下降時，是活塞吸力將空氣吸入氣室
C．當海水下降時，氣流推動渦輪機帶動發電機發電
D．當海水上升時，類似于汽油機的壓縮沖程
5．（2023 蘭考縣模擬）貨車的發動機使用天然氣作為燃料可以節約成本，已知天然氣常溫常壓下是氣態，轉化成液態后裝入氣罐中來使用（如圖甲所示），氣罐中氣壓可以達到1.6MPa，使用時將氣罐的閥門打開減壓將液態的天然氣變為氣態后再使用，同時會發現閥門和附近的管道表面結冰（如圖乙所示），下列說法錯誤的是（　　）
A．閥門和附近管道表面上的冰來源于空氣中的水蒸氣
B．氣罐中的天然氣用去一半后，剩余天然氣的比熱容、熱值都不變
C．將氣態的天然氣變為液態的天然氣時，天然氣會吸熱
D．閥門和附近管道表面結冰是凝華現象
6．（2023 武漢模擬）2022年4月16日，神舟十三號載人飛船返回艙主降落傘打開，神舟十三號載人飛船返回艙在東風著陸場預定區域成功著陸。神舟十三號載人飛行任務取得圓滿成功，也標志著我國空間站即將進入建造新階段。如圖所示是返回艙降落時的情景，下列有關說法正確的是（　　）
A．當返回艙勻速下落時，機械能逐漸減小
B．返回艙外涂裹的特殊材料在高溫條件下迅速升華，放出熱量，使返回艙保持低溫
C．為了讓返回艙減速更快一些，發動機可以向上噴氣，這利用的原理是物體間力的作用是相互的
D．火箭用液態氫作燃料是因為氫的密度小、比熱容大
7．（2023 沈陽三模）如圖所示，神舟十五號載人飛船于2022年11月29日晚間在酒泉衛星發射中心成功發射升空，創下了我國在超低溫天氣下成功發射載人飛船的新紀錄。神舟十五號加速升空的過程中，下列描述正確的是（　　）
A．飛船升空時與大氣摩擦產生熱，這是通過熱傳遞的方式改變了內能
B．飛船升空的過程中，飛船含有的熱量逐漸增大
C．飛船升空時大量“白氣”涌向四周，是一種擴散現象
D．火箭選用液態氫做燃料，是因為液態氫的熱值大
8．（2023 資興市二模）2022年6月5日，長征二號F遙十四運載火箭搭載神舟十四號載人飛船成功發射升空。關于運載火箭發射升空時涉及的物理知識，下列說法正確的是（　　）
A．火箭在加速上升過程中，動能增大，機械能增大
B．使用的燃料熱值較小
C．大量“白氣”涌向四周是擴散現象
D．燃料燃燒時將內能轉化為化學能
9．（2023 海淀區校級三模）下列說法正確的是（　　）
A．擦黑板時粉筆灰四處飛揚是因為分子在不停息地運動
B．通過技術改進，熱機效率可達100%
C．用酒精燈燒水時，熱損失很大，酒精的熱值變小
D．水壺里的水燒開時，水蒸氣把壺蓋頂起，內能轉化為機械能
10．（2023 獲嘉縣二模）下列關于內能與內燃機的說法正確的是（　　）
A．玻璃杯中的水凝固成冰后，其內能變為零
B．熱氣騰騰的火鍋含有較多的熱量
C．溫度越高分子無規則運動越劇烈
D．汽油機的吸氣沖程吸入的是空氣
11．（2023 青羊區校級模擬）小歡用不同裝置分別加熱200g的水和200g的某種物質，水從50℃加熱至98℃剛好消耗了4g酒精（q酒精＝3×107J/kg），她根據實驗數據繪制出水和該物質的溫度隨時間變化的圖線。若單位時間內該物質吸收的熱量與水吸收的熱量相等，c水＝4.2×103J/（kg ℃），下列說法正確的是（　　）
A．10～25min該物質的內能保持恒定不變
B．該物質0～10min的比熱容大于25～35min的比熱容
C．該物質0～10min的比熱容為1.68×103J/（kg ℃）
D．加熱水的酒精燈的加熱效率為36.3%
12．（2023 新泰市三模）利用一燃氣熱水器對質量為10kg、初溫為20℃的水進行加熱，完全燃燒了0.105m3的煤氣。已知水的比熱容為4.2×103J/（kg ℃），煤氣的熱值為4×107J/m3，該熱水器燒水的效率是50%，關于上述過程，下列說法正確的是（　　）
①煤氣完全燃燒放出的熱量是4.2×106J
②水吸收的熱量是4.2×106J
③水溫升高了50℃
④加熱過程中水的內能保持不變
A．只有①④ B．只有②④ C．只有①③ D．只有②③
13．（2023 扎蘭屯市三模）1月9日，長征七號A運載火箭在文昌航天發射場點火發射（如圖所示），將實踐二十三號衛星送入預定軌道，中國航天實現2023年“開門紅”。下列有關說法正確的是（　　）
A．火箭發射時出現的大量“白氣”是汽化現象
B．火箭使用液氫做燃料，是因為液氫的熱值大
C．加速升空時，以火箭為參照物，衛星是運動的
D．衛星在大氣層外沿橢圓軌道繞地球運行是勻速運動
14．（2023 花山區二模）下列說法正確的是（　　）
A．一個物體受到力的作用，其運動狀態一定發生改變
B．燃料的熱值與其質量以及是否充分燃燒有關
C．物質的比熱容與物質狀態有關
D．物體的運動速度越大其慣性就越大
15．（2023 岱岳區一模）無人駕駛汽車是一種智能汽車，也可稱之為輪式移動機器人，主要依靠車內以計算機系統為主的智能駕駛儀來實現無人駕駛。如圖所示為某款無人駕駛汽車，該車以72km/h的速度在一段平直的公路上勻速行駛了10min，消耗汽油1.5kg。假設燃油完全燃燒，汽油機的效率為30%，已知汽油的熱值為4.6×107J/kg，g取10N/kg。下列說法中（　　）
①該汽車在這段平直的公路上勻速行駛的路程為12km
②汽油完全燃燒放出的熱量為6.9×108J
③該汽車勻速行駛過程中，所受的阻力為1725N
④該汽車勻速行駛過程中，汽車發動機的功率為3.45×103W
A．①③正確 B．①③④正確 C．①②③正確 D．②④正確
二．實驗探究題（共2小題）
16．（2023 茂南區校級一模）如圖所示，甲、乙、丙三圖中的裝置完全相同，燃料的質量相等，燒杯內的液體質量和初溫也相同。
（1）比較不同燃料的熱值時，應選擇 兩圖（選擇甲、乙、丙）進行實驗。
（2）比較不同物質吸熱升溫快慢的特點，應選擇 兩圖進行實驗。
（3）在探究物質吸熱能力時，得到了下表的實驗數據，請根據實驗數據，在圖丁所示的坐標圖上，大概作出兩組實驗數據的“溫度﹣時間”圖象。
物質 初始溫度/℃ 加熱時間/min 最后溫度/℃
水 20 6 45
食用油 20 6 70
（4）由實驗數據分析可知， （填“水”或“食用油”）的吸熱能力強。
（5）已知水的比熱容為4.2×103J/（kg ℃），根據實驗數據可知，食用油的比熱容為 。
（6）如果該實驗換另外的質量和初始溫度均相同的a、b兩種液體來做實驗，吸熱后它們的溫度隨時間變化的圖象如圖戊所示，則可以看出， 液體的溫度升高得較快， 液體適合做冷卻劑（填“a或b”）。
17．（2023 金湖縣三模）用水做以下實驗：
（1）甲圖，根據 反映金屬盒所處位置的液體壓強大小。
（2）乙圖，液面與標記線相平，反復翻轉后，發現液面 標記線，說明分子之間存在空隙。
（3）丙圖，用相同熱源加熱等質量的水和沙子，使它們升高相同的溫度，發現水的 ，說明水吸收了更多的熱量。
（4）丁圖，完全燃燒等質量的酒精和碎紙片后，兩杯等質量的水 不同，說明燃料放出熱量不同。
（5）戊圖表示觀察水的沸騰實驗：
①應先固定 （選填“燒杯”或“溫度計”）的位置。
②下表為記錄實驗數據的表格，表中a處應填的內容是 。
a
溫度/℃ 90 92 94 96 98 98 98 …
③根據戊圖和表格可知，水的沸點是 ℃。
④為了探究水的沸騰條件，應在水 停止對其加熱，進行觀察。
三．解答題（共3小題）
18．（2023 烏拉特前旗校級模擬）已知天然氣的熱值為3.8×107J/m3，水的比熱容為4.2×103J/（kg ℃）。求：
（1）完全燃燒1.4×10﹣2m3天然氣放出多少熱量？
（2）若某天然氣灶的效率為60%，則這些天然氣可將質量為3.8kg，初溫為25℃的水加熱到多少℃？（當地的大氣壓強為1標準大氣壓）
19．（2023 封丘縣二模）如圖所示，這是河南宇通自主研發的無人駕駛公交車，該車空車質量為3000kg。靜止在水平地面時車輪與地面的總接觸面積為0.12m2。某次測試時，無人駕駛公交車空車在水平路面上以30km/h的速度行駛5km，行駛過程中所受的阻力為2000N。（g取10N/kg，q汽油＝4×107J/kg）
（1）空載的無人駕駛公交車靜止在水平地面時對地面的壓強是多少？
（2）測試過程中無人駕駛公交車牽引力做的功是多少？
（3）若無人駕駛公交車汽油機的熱機效率為25%，則測試過程中完全燃燒汽油的質量是多少？
（4）請寫出一個純電動公交車與傳統燃油公交車相比的優點。
20．（2023 獲嘉縣校級模擬）隨著高鐵的快速發展，人們的出行越來越便捷。如圖甲所示，這是人們乘坐的“和諧號”高鐵列車，下表是它的部分參數。（g取10N/kg）
空載時總質量/t 600
車輪與鐵軌接觸總面積/m2 1.6
最高速度/（km h﹣1） 350
（1）空載列車停在水平軌道上時，對軌道的壓強為多少？
（2）“和諧號”運行1km實際耗電1.075×108J，若這些電能全部由燃燒柴油來獲得，“和諧號”行駛1km需要消耗多少千克柴油？（q柴油＝4.3×107J/kg）
（3）細心的同學發現，高鐵的鐵軌和鐵枕直接鋪在混凝土上而沒有填充石頭，如圖乙所示。假如高鐵下方的軌道填充碎石頭，高鐵高速運行時，碎石頭可能飛起來落到軌道上，這是十分危險的，請你運用所學物理知識解釋產生這種現象的原因。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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