精编九年级全一册物理同步备课系列（人教版）精编九年级全一册物理同步备课系列（人教版）第十四章 《内能的利用》复习讲义（解析版）-1

第十四章《内能的利用》复习讲义（解析版）【学习目标】1．知道：热值的概念；2．了解：四冲程热机的构造和工作原理；四冲程热机各冲程工作过程；了解汽油机和柴油机异同；热机效率的概念以及提高热机效率的途径；各种形式的能量是可以相互转化的；3.能：识别热机四冲程；具有用能量守恒的观点分析物理现象的意识；4.认识：热机四冲程工作过程中的能量转化；生活中常见的能量；5.会：进行热值的简单计算；进行热机效率的简单计算。【知识导图】【专题复习】1.内燃机冲程及其能量转化情况※专题概述（1）四冲程内燃机的工作过程分为吸气、压缩、做功和排气四个冲程；（2）四个冲程组成一个工作循环。一个工作循环活塞往返两次，曲轴转动两周，对外做功一次；（3）压缩冲程将机械能转化为内能，气缸内的气体体积减小→内能增加→温度升高→压强增大；做功冲程将内能转化为机械能，气缸内气体体积增大→内能减少→温度降低→压强减小。典例一下面是汽油机工作时的各个冲程示意图，其中将机械能转化为内能的是（

）。A．B．C．D．【答案】B。【解析】A．进气门开启，活塞下移，空气和汽油混合物流入汽缸，是吸气冲程。故A不符合题意；B．两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，将机械能转化为内能。故B符合题意；C．两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，将内能转化为机械能。故C不符合题意；D．排气门开启，活塞上行，排出废气，是排气冲程。故D不符合题意。故选B。典例二如图所示是四冲程内燃机的某一冲程示意图，关于该冲程说法正确是（）。A．该冲程是机械能转化为内能 B．该冲程气缸里气体的内能减小C．该冲程是压缩冲程 D．该冲程活塞对气体做功【答案】B。【解析】由图知道，内燃机两气门都关闭，火花塞产生电火花，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，该冲程的能量转化是内能转化成机械能，该冲程气缸里气体的内能减小，故ACD错误，B正确。故选B。典例三如图为汽油机工作循环中的两个冲程，关于这两个冲程的说法正确的是（）。A．这两图所示冲程都是靠飞轮的惯性完成；B．甲图所示冲程为做功冲程，乙图所示冲程为压缩冲程；C．甲图所示冲程发生的能量转化主要是机械能转化为内能；D．乙图所示冲程发生的能量转化主要是机械能转化为内能【答案】C。【解析】甲图活塞向上运动，两个气门都关闭，是压缩冲程，是靠飞轮的惯性完成的，此时机械能转化为内能；乙图活塞向下运动，两个气门都关闭，是做功冲程，此时内能转化为机械能；且四个冲程中只有做功冲程对外做功，其它三个冲程靠飞轮的惯性完成，故ABD错误，C正确。故选C。典例四汽车动力来自单缸四冲程汽油机，它正常工作时转速为1800r/min，1min对外做功_____一次，如图所示是汽油机的一个工作循环，其四个冲程的正确顺序是_____；用力将图戊的活塞迅速下压，筒内硝化棉燃烧，该过程能量转化的特点与汽油机_____（填冲程名称）冲程的能量转化相同。【答案】900；乙甲丁丙；压缩。【解析】[1]由题意可知，单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1800r/min，即每分钟转1800圈，每转二圈做功一次，即做功900次。[2]甲图两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；乙图吸气门打开，排气阀关闭，活塞下行，是吸气冲程；丙图排气门打开，进气门关闭，活塞上行，是排气冲程；丁图两气门关闭，火花塞点火，是做功冲程。汽油机冲程的顺序是：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，所以一个工作循环的排序是乙甲丁丙。[3]在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的硝化棉，用力将活塞迅速向下压，硝化棉燃烧起来，这是因为压缩筒内空气做功，使空气的内能增加、温度升高；该实验中，压缩筒内空气做功，活塞的机械能转化为筒内空气的内能，与汽油机压缩冲程的能量转化相同。2.内能的利用与能量转化和转移分析※专题概述人们利用内能的形式主要有两种：一是利用内能做功，典型的例子就是内燃机；二是利用内能加热，常见的与煤气灶、锅炉、天然气灶等。1.利用内能做功的过程是内能的转化为其他形式能的过程。做拉力多少功，有就多少内能发生的转化，转化前后能量是守恒的。2.利用内能加热是能量的转移过程。例如，一杯热水一杯冷水混合，不考虑能量损失时，热水降温减少了多少内能，冷水变热就增加多少内能，转移前后能量是守恒的。自然界中除了内能可以同其他形式的能发生转化外，其他各种形式的能量之间也可以发生相互转化。在分析能量转化和转移过程中，要明确研究对象和所研究的过程，注意分析物体的起始状态和最终状态所具有的能的形式。典例一如图是四冲程汽油机一个工作循环中的两个冲程，下列判断正确的是（）。A．甲图为吸气冲程，燃气的内能转化为活塞的机械能；B．乙图为压缩冲程，活塞的机械能转化为燃气的内能；C．甲图为做功冲程，活塞的机械能转化为燃气的内能；D．乙图为排气冲程，燃气的内能转化为活塞的机械能【答案】B。【解析】由图甲知道，两气门都关闭，活塞下行，火花塞喷出电火花，所以是做功冲程，此过程将内能转化为机械能；由图乙知道，两气门都关闭，活塞向上运动，所以是压缩冲程，此过程将机械能转化为内能，故只有B正确，故选B。典例二关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法；上述说法中正确的是（）。①在压缩冲程中，是机械能转化为内能；②在做功冲程中，是内能转化为机械能；③只有做功冲程是燃气对外做功；④汽油机和柴油机的点火方式相同。A．只有①②③B．只有①③C．只有②④D．只有②③④【答案】A。【解析】①在压缩冲程中，活塞向上运动，对气体进行压缩做功，将活塞的机械能转化成内能，使气缸内温度升高，故①正确；②在做功冲程中，燃料燃烧产生高温高压的气体，推动活塞向下运动，对外做功，内能转化成机械能，故②正确；③在内燃机的四个冲程中，其中吸气、压缩、排气都是靠外力或飞轮的惯性来完成的，只有做功冲程对外做功，故③正确；④汽油机是火花塞点火，柴油机是直接通过压缩将气缸内温度升高，喷油嘴直接将柴油喷入燃烧，属于压燃式，两者的点火方式不相同，故④错误。综合上述分析，故A正确，BCD错误。故选A。典例三根据能量守恒定律，以下情形可能发生的是（）。A．出膛的子弹射穿木板，以更快的速度继续前进；B．两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，继续冲上右斜面；C．电水壶里的水沸腾了，给该电水壶断电，水的沸腾却永远不会停止；D．孤岛上被人们遗忘的一只机械表，默默地走了几十年【答案】B。【解析】A．出膛的子弹射穿木板，将机械能转化为内能，机械能减小，故以更慢的速度继续前进，A说法错误；B．两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，将重力势能转化为动能，继续冲上右斜面将动能转化为重力势能，B说法正确；C．电水壶里的水沸腾了，给该电水壶断电，因水沸腾的条件是继续吸热，故水的沸腾会停止，C说法错误；D．孤岛上被人们遗忘的一只机械表，机械手表是利用弹簧的弹性势能工作的，故一段时间后就停止了，D说法错误；答案选B。典例四电动机通电后带动其他机器运转，一段时间后，电动机的外壳就会变得烫手，则下列关于能的转化和守恒的说法中正确的是()。A．电能全部转化为机械能，总的能量守恒；B．电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，总的能量守恒；C．电能全部转化为内能，内能守恒；D．电能转化为机械能和内能，机械能守恒【答案】B。【解析】电动机工作时把电能转化成了机械能，同时电动机的外壳变热，说明有一部分电能也转化成了内能，但总的能量是守恒的。3.燃烧放热与“三率”的计算※专题概述1.燃料燃烧时放出的热量：或。2.“三率”的区分与计算热机效率燃料的利用率能量的转化率转化成机械能的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比被水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比在能量转化时，的得到的新能量与被转化的总能量之比求解效率问题的通法：得到的那部分能量（有用能量）和消耗掉的能量（总能量）之比。可统一记为3.解答计算热量与“三率”问题一般有以下两种思路：（1）分析题目所给的已知条件，思考根据这些条件能求出什么量，再根据求出的物理量思考还能求出什么量，逐步由前往后推导，直至推出题目所要求的量；（2）分析题目所问的问题，思考求解这些问题需要哪些物理量，要得到这些物理量，又需要什么，逐步由前往后推导。典例一如图，是某内燃机能量走向示意图，该内燃机的热机效率是（）。A．10% B．25% C．30% D．75%【答案】B。【解析】转化为有用的机械能所占比例为内燃机的热机效率，则内燃机的热机效率为25%，故选B。典例二下列关于热机、热值的说法正确的是（）。A．某柴油机工作的效率是35%，说明它工作时柴油燃烧释放的能量65%转化为有用功；B．四冲程内燃机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的；C．汽油机、柴油机都有火花塞和喷油嘴这两个关键部件；D．某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比叫这种燃料的热值【答案】BD。【解析】A．根据热机的效率定义，用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧释放的能量之比为热机的效率，那么某柴油机工作的效率是35%，说明它工作时柴油燃烧释放的能量35%转化为有用功，A错误；B．四冲程内燃机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的，B正确；C．汽油机有火花塞，但没有喷油嘴，C错误；D．某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比叫这种燃料的热值，D正确。典例三柴集团于2020年正式发布全球首款热机效率突破50%的商用柴油机，世界内燃机发展出现历史性新突破。关于对此柴油机的说法正确是（）。A．它必须用热值较高的燃油才能提高其热机效率；B．对比其他柴油机，相同时间内对外做功更快；C．对比其他柴油机，对外做同样的功消耗的燃料减少；D．随着技术的进步，集团生产的内燃机效率能达到100%【答案】C。【解析】A．热机效率是有用功与燃料完全燃烧所放出的热量的比，与燃料的热值无关，故A错误；B．柴油机效率高，只表明有用功与总功的比值大，相同时间做功快指功率，效率与功率没有必然联系，故B错误；C．柴油机效率高，根据效率公式，当有用功一定时，效率越高，所需要总功更少，即燃烧同种燃料时，需要的燃料更少，故C正确；D．柴油机属于热机，在工作过程中不可避免会存在燃料燃烧不完全等因素导致能量损失，不可能达到100%，故D错误。故选C。典例四每到周末，小晶都去邻居孤寡老人刘奶奶家，帮助老人劈柴、烧水、做饭等。某次用炉子烧水时，燃烧了1kg的木材，刚好把初温为20℃，质量为20kg的水烧开（假设木材能够完全燃烧）。已知当地气压为1标准大气压，木材的热值为q=1.2×107J/kg，水的比热容为。（1）完全燃烧1kg木材能放出多少焦耳的热量？（2）20kg初温为20℃的水被烧开吸收了多少热量？（3）此次炉子烧水的效率是多少？【答案】（1）1.2×107J；（2）6.72×106J；（3）56%。【解析】（1）1kg木材完全燃烧放出的热量Q放=m木材q=1kg×1.2×107J/kg=1.2×107J（2）一标准大气压下，水沸腾时的温度为100℃，即水的末温为100℃，水吸收的热量（3）炉子烧水的效率答：（1）完全燃烧1kg木材能放出1.2×107J的热量；（2）20kg初温为20℃的水被烧开吸收了6.72×106J的热量；（3）此次炉子烧水的效率是56%。【过关检测】一、选择题1.小汽车已成为大多数家庭出行代步的工具，其发动机大多数为汽油机，下列有关汽油机的说法正确的是（）。A．汽油机的吸气冲程吸入的是空气 B．汽油机的效率一般比柴油机的效率高C．汽油机的点火方式是压燃式 D．汽油机的压缩冲程是把机械能转化为内能【答案】D。【解析】A．汽油机的吸气冲程吸入的是空气和汽油的混合物，故A错误；B．柴油机是压燃式，一般是柴油机的效率高，故B错误；C．汽油机的点火方式是用火花塞点火，故C错误；D．汽油机的压缩冲程中，活塞向上运动，压缩空气和汽油的混合物，混合物内能增大，温度升高，是把机械能转化为内能，故D正确。故选D。2.图为汽油机工作过程中某一冲程的示意图，此冲程的名称及能量转化是（）。A．吸气冲程，内能转化为机械能B．压缩冲程，机械能转化为内能C．做功冲程，内能转化为机械能D．排气冲程，机械能转化为内能【答案】C。【解析】如图，进气门和排气门都是关闭的，活塞向下运动，因此是做功冲程，做功冲程中内能转化为机械能。故选C。3.如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（）。A．图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，空气的内能减少；B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能增大；C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气的内能减少；D．图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能增大【答案】C。【解析】A．图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增加，故A错误；B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，空气的内能减小，故B错误；C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减少，故C正确；D．图丁，汽缸内的气体推动活塞向下运动时（即做功冲程），内能转化为机械能，气缸内气体的内能减少，故D错误。故选C。4.如图所示分别为内燃机甲、乙的能量流向图，则下列说法正确的是（

）。A．通过技术改进，可使甲的E4等于E1；B．若E4大于E4＇，则甲的热机效率一定高于乙；C．若E5小于E5＇，，则甲的热机效率一定高于乙；D．若甲、乙的热机效率相等且E1等于E1＇，则E4一定等于E4＇【答案】D。【解析】A．无论怎样技术改进，额外功的产生不可避免，有用功E4总是小于总功E1。故错误；BC．根据公式知，若E4大于E4＇，只有E1等于E1＇时，甲的热机效率一定高于乙；若E5小于E5＇，甲的热机效率不一定高于乙。故BC错误；D．根据知，若甲、乙的热机效率相等且E1等于E1＇，则E4一定等于E4＇。故D正确，故选D。5.关于的理解,下列说法中正确的是（）。A．热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比；B．若燃料燃烧不充分时，热值将减小；C．当燃料未燃烧时,其热值为零；D．某种燃料的热值大小与是否充分燃烧无关【答案】D。【解析】A.热值是质量为1kg的燃料完全燃烧时所释放出的热量，热值是燃料本身的特性，与热量无关，不符合题意；B.热值的大小只与燃料的种类有关，与燃烧程度无关，不符合题意；C.热值是燃料的一种特性，与燃料是否燃烧无关，不符合题意；D.热值是由燃料本身特性决定的，与燃料是否充分燃烧无关，符合题意；故选D。6.下列说法中正确的是（）。A．冬天搓手可以取暖，是通过热传递的方式来改变物体内能；B．一切物体都具有内能；C．容易燃烧的燃料的热值一定大；D．物体的比热容较大，吸热就一定多【答案】B。【解析】A．冬天搓手可以取暖，此时摩擦力对手做功使手的内能变大温度升高，是通过做功的方式改变内能的，故A错误；B．因为分子不停的做无规则运动，说明分子永远具有分子动能，物体永远具有内能，故B正确；C．热值是燃料本身的一种性质，它只和燃料的种类有关，故C错误；D．热传递时吸收热量的多少和比热容、质量以及升高的温度有关，物体的比热容较大，吸热不一定多，故D错误。故选B。二、填空题7.内燃机一个工作循环有四个冲程，如图表示____冲程。汽油机汽缸外装配一个水套，目的是通过____方式减少汽缸内能。某单缸四冲程汽油机飞轮转速1200r/min，则该汽油机每秒钟对外做功______次。【答案】做功；热传递；10。【解析】[1]如图，进气门和排气门都是关闭的，活塞下行，可以判断是做功冲程。[2]为了避免汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，即通过水吸收热量而使得气缸温度降低，这是通过热传递的方式改变内能的。[3]汽油机一个工作循环，4个冲程，飞轮转动两圈，对外做功1次。若飞轮转速是表示每秒飞轮转动20圈，要经过40个冲程，对外做功10次。8.无烟煤的热值是3.4×107J/kg，它表示1千克的无烟煤在_____时放出的热量为3.4×107焦耳。无烟煤燃烧时将_____能转化为内能，又通过_____方式加热壶里的水。【答案】完全燃烧；化学；热传递。【解析】[1]某种燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值。无烟煤的热值是3.4×107J/kg，它表示1千克的无烟煤在完全燃烧时放出的热量为3.4×107焦耳。[2]燃料燃烧是化学能转化为内能的过程。无烟煤燃烧时将化学能转化为内能。[3]改变物体内能的方法是做功和热传递。无烟煤放出的热量被水吸收，故又通过热传递方式加热壶里的水。9.某汽油机工作过程有吸气、压缩、做功和排气四个冲程。如图所示为_______冲程工作示意图，燃料混合物被压缩，在这个过程中机械能转化为_______。火箭升空时，用液态氢作燃料是因为液态氢的_______大。【答案】压缩；内能；热值。【解析】[1]图示中，两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程。[2]压缩冲程中，将活塞的机械能转化为燃料的内能。[3]火箭用液态氢做为燃料，是因为液态氢的热值较大，与其它燃料相比，完全燃烧等质量的燃料时，液态氢放出的热量更多。10.“西气东输”工程中，输送的燃料为天然气。这是利用了天然气________较大的特性，当0.05m3天然气完全燃烧可以放出的热量为4.2×106J，则天然气的热值为_______J/m3，质量为5kg，温度为15℃的水完全吸收了这些热量后，它的末温为_______℃（在一个标准大气压下）。【答案】热值；8.4×107；100。【解析】[1]西气东输的目的是解决东部地区的燃料缺乏问题，因为天然气相对于其他燃料来讲的热值较大，所以要输送天然气。[2]根据公式Q放=qV可知，天然气的热值为[3]根据公式Q吸=cm(t末-t初)可知，质量为5kg，温度为15℃的水完全吸收了这些热量后，它的末温为在一个标准大气压下水的沸点是100℃，因此水的最终末温是100℃。三、实验题11.如图甲所示是“比较水和花生油吸热升温特点”的实验装置。（1）加热过程中，用玻璃棒搅动的目的是______，水和花生油吸热的多少是通过______来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）。（2）某同学用同一个加热装置分别给质量和初温都相同的水和花生油加热，分别记录加热时间和升高的温度，根据记录的数据作出了两种液体的温度T随时间t变化的图象，如图乙所示。根据图象可知______的吸热能力强些。（3）小明再用50g水和100g水做实验，以吸收的热量Q为纵坐标，升高的温度为横坐标，分别画出50g水和100g水的Q﹣图象，它们都是过原点的直线，即：进一步分析，发现这两条直线的k值之比与对应水的______之比相等。（4）小明将该实验改装为“比较酒精和煤油的热值大小”的探究实验，他把烧杯中的花生油换成了等质量的水，并在两个酒精灯中分别装上质量相等的酒精、煤油。待酒精和煤油______（选填“燃烧相同的时间”或“完全燃尽”）再进行比较，燃料放出热量的多少是通过______来反映的。【答案】使水和花生油受热均匀；加热时间；水；质量；完全燃尽；水升高的温度。【解析】（1）[1]加热时，用玻璃棒不断的搅拌，加快对流，可以使水和煤油受热均匀。[2]相同的酒精灯加热相同的时间，酒精灯放出的热量就是相等的，水和煤油吸收的热量也就是相等的，水和煤油吸热的多少是通过加热时间来反映的。（2）[3]根据图象可知，当水和花生油都升高十五摄氏度时，花生油需加热3分钟，而水需要加6分钟，即升高相同温度，水需要加热时间长（水吸收的热量更多）所以水的吸热能力强些。（3）[4]根据可知其中，则有，所以故k值之比与对应水的质量之比相等。（4）[5]比较不同燃料热值的实验中，同时点燃料后，由热值定义知，需等待燃料完全燃烧（完全燃尽）。[6]该试验是用转换法，即燃料全燃烧放出热量转化为水升高温度的多少