第14章 内能的利用（核心考点讲练）-2024年中考物理一轮复习高频考点精讲与易错题（全国版）（解析版）

第第页第十四章内能的利用（核心考点讲练）考点01热机【高频考点精讲】一、热机1、定义：把内能转化为机械能的机械叫做热机。2、热机的种类很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。二、内燃机1、内燃机是现代社会中最常见的一种热机，分为汽油机和柴油机两大类。2、内燃机工作过程（1）冲程：活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。（2）内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。活塞往复运动2次。（3）四冲程汽油机工作示意图①吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入气缸。②压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩。机械能转化为内能。③做功冲程：火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。内能转化为机械能。④排气冲程：进气门保持关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。总结：吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程。三、汽油机和柴油机区别汽油机：汽缸顶部为火花塞，吸入汽油和空气的混合物，点火方式为点燃式，效率较低。柴油机：汽缸顶部为喷油嘴，吸入空气，点火方式为压燃式、效率较高。【热点题型精练】1．汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，汽车多数采用汽油机作为发动机，如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中不正确的是（）A．甲冲程是把机械能转化为内能 B．乙冲程是排气冲程 C．丙冲程是把机械能转化为内能 D．丁冲程是吸气冲程解：热机的四个冲程，吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。甲图：气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，将机械能转化为了内能，A正确；乙图：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，B正确；丙图：气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，将内能转化为了机械能，C错误；丁图：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，D正确。答案：C。2．喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行了如下游戏探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）；扭转瓶子（如图乙）；轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾（如图丙）。图乙和图丙所示的过程，分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似，这两个冲程是（）A．吸气冲程和压缩冲程 B．压缩冲程和做功冲程 C．做功冲程和排气冲程 D．压缩冲程和排气冲程解：如图乙，扭转瓶子时，小明施加的外力压缩瓶内的气体，是机械能转化为内能，这一过程与四冲程内燃机的压缩冲程相似；当瓶盖被瓶内的气体冲出时，是瓶内气体对瓶盖做功，内能转化为机械能，这一过程与四冲程内燃机的做功冲程相似。所以A、C、D都错，B正确。答案：B。3．李丽周末和家人乘车去游玩，某一时刻她看到汽车转速表显示的转速为1800r/min，她向爸爸了解到汽车发动机为四冲程发动机，则此时汽车在1s内完成了（）A．60个冲程，做了15次功 B．60个冲程，做了60次功 C．120个冲程，做了30次功 D．30个冲程，做了30次功解：飞轮转速是1800r/min＝30r/s，即该飞轮每秒钟转30圈。因为一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程、做功1次，所以飞轮转30圈共做功15次、有60个冲程，故A正确，BCD错误。答案：A。4．如图a为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断不正确的是（）

A．图a中气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力 B．气缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小 C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图A所示的原理相似 D．汽油机一个工作循环的正确顺序是ABCD解：A是吸气冲程、B是压缩冲程、C是做功冲程、D是排气冲程，蒸汽弹射装置是内能转化为机械能，与C图做功冲程相似；AB、a图中，气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，其内能减小，同时推动活塞，使舰载机获得巨大的牵引力，该过程中内能转化为机械能，燃气的内能减小，故AB正确；C、蒸汽弹射装置工作时内能转化为机械能，与汽油机的做功冲程相似，而图A中汽油机的进气门打开，排气门关闭，活塞向下移动，是汽油机的吸气冲程，与蒸汽弹射装置工作时的原理不同，故C错误；D、四冲程汽油机一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，所以汽油机一个工作循环的正确顺序是ABCD，故D正确。答案：C。5．如图是我国古代发明的取火器模型图，把推杆迅速推入牛角套筒时，套筒内空气被压缩，推杆前端的艾绒立刻燃烧起来，此过程中机械能转化为内能，内燃机工作的压缩冲程原理与该过程相同。解：把推杆迅速推入牛角套筒时，套筒内空气被压缩，推杆前端的艾绒立刻燃烧起来，此过程中压缩套筒内空气做功，使套筒内气体的内能增加，达到艾绒的着火点。在该实验中，活塞的机械能转化为筒内空气的内能，与汽油机的压缩冲程的能量转化相同；答案：内；压缩。6．如图所示的汽油机处于压缩（选填“压缩”或“做功”）冲程，这个冲程将机械能转化为内能。某单缸四冲程汽油机的飞轮转动速度是2400r/min，则此汽油机每秒对外做功20次。解：由图可知，内燃机两气门都关闭，活塞向上运动，故可以判断这个冲程是压缩冲程，此冲程是通过压缩气体做功将机械能转化为内能。汽油机的转速为2400r/min，说明1s内汽油机曲轴的转动次数等于40r，一个工作循环中，曲轴转动两周，对外做功一次，1s内曲轴转动40次，对外做功20次。答案：压缩；机械；内；20。7．（1）图甲是一台单缸四冲程汽油机压缩冲程的示意图，其能量转化情况与丙（选填“乙”或“丙”）图相同，此过程中通过做功方式改变汽缸内燃料混合物的内能。（2）科学家设计了一款单缸六冲程汽油机，它的构造和工作循环的前四个冲程与四冲程汽油机相似，在第四冲程结束后，再完成两个冲程。①第五冲程中，向汽缸内喷水，水在汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，则第五冲程为做功（选填“吸气”、“压缩”、“做功”或“排气”）冲程。②第六冲程中活塞向上运动。（选填“上”或“下”）解：（1）图中汽油机两个气门都关闭，活塞向上运动，因此是压缩冲程，此冲程机械能转化为的内能；乙图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能，因此与做功冲程原理相同的是乙实验；丙图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧，是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程，因此与做压缩程原理相同的是丙实验；（2）在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，所以第五冲程为做功冲程；为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是排气冲程，活塞向上运动。答案：（1）压缩；丙；做功；内能；（2）①汽化；做功；②上。考点02热机的效率【高频考点精讲】一、热值1、定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与的其质量之比，叫做这种燃料的热值。用符号“q”表示。2、定义式：，燃料完全燃烧放出的热量，气体燃料燃烧常用

3、热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧等均无关。4、燃料燃烧过程：化学能转化为内能。二、热机效率1、定义：热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。2、公式：，因为热机在工作过程中总是有能量损失，所以。3、热机的能量流图4、提高热机效率的主要途径

（1）使燃料尽可能完全燃烧，提高燃料的燃烧效率。（2）尽量减小各种热散失。（3）减小各部件间的摩擦，保持良好润滑，以减小因克服摩擦做功而消耗的能量。（4）充分利用废气带走的能量，从而提高燃料的利用率。【热点题型精练】8．下列关于热值和热机效率的说法，正确的是（）A．燃料燃烧释放的热量越大，热值越大 B．使燃料燃烧更充分，可以增大热值 C．柴油机的热机效率通常为100% D．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率解：AB、热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与放出的热量或燃烧是否充分等因素无关，故A、B错误；C、热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，因此机械效率不可能达到100%，故C错误；D、使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，因此可以提高热机的效率，故D正确。答案：D。9．砖的制作工艺流传数千年，从晒制到烧制，从青砖到红砖，小小的砖块见证了人类迈向文明的历程，下列说法正确的是（）A．晒制泥坯时，泥坯温度越高含有的热量越多 B．高温烧制时，通过热传递的方式改变砖块的内能 C．烧制红砖时，燃料燃烧越充分，其热值越大 D．在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的密度变小解：A、热量是一个过程量，只能说吸收（或者放出）了多少热量，不能说某物体含有多少热量，故A错误；B、高温烧制时，通过热传递的方法增加砖块的内能，故选项B正确；C、燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的燃烧程度、质量都无关，故C错误；D、若在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的质量变小，砖的密度不会变化，故D错误。答案：B。10．2023年慕尼黑车展，一半是欧洲车，一半是中国车，中国车大放异彩，下列与小汽车有关的说法错误的是（）A．如果四冲程内燃机的转速是600r/min，那么它每秒做功5次，共有20个冲程 B．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 C．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 D．在做功相同的情况下，热机的效率越高，消耗的燃料越少解：A、如果四冲程内燃机的转速是600r/min＝10r/s，则每秒完成5个工作循环，共有5×4＝20个冲程，对外做5次功，故A正确；B、汽油机的顶端是火花塞，柴油机的顶端是喷油嘴，故B错误；C、热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，使燃料燃烧更充分，可以提高燃料的利用率，可以提高热机效率，故C正确；D、根据η=WQ放答案：B。11．小明利用图甲装置研究某燃料热值，他取少量燃料置于燃烧皿中，点燃后对100g的热水加热4min，然后立即将其熄灭，测得消耗燃料4.2g，并根据实验数据绘制了水温随时间变化的图像如图乙中a线所示。已知此过程中燃料均匀燃烧放热，所放出热量只有60%被水吸收。水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），整个过程中忽略水的质量变化。下列说法中正确的是（）A．通过图像计算得知4min水吸收到的热量为2520J B．通过计算得出该燃料的热值为2×106J/kg C．这种方法计算出的热值比实际的热值偏大 D．若实验装置和热损失比例均不变，利用该燃料加热另一杯水绘出了如图乙中b线所示图像，则这杯水的质量小于上一杯水的质量解：A、加热2min，水吸收到的热量是：Q水＝m水c水Δt＝0.1kg×4.2×103J/（kg•℃）×（99℃﹣93℃）＝2520J，故A错误；（2）加热4min，水吸收到的热量是：Q吸′＝2Q吸＝5040J，根据Q吸′＝ηQ放，可得消耗燃料4.2g放出的热量：Q放=Q由Q放＝mq可得该燃料的热值：q=Q放mC、因为燃料燃烧时，有热损失，水吸收的热量小于燃料燃烧放出的热量；所以计算出的燃料的热值比实际的热值偏小，故C错误；D、由图可知，相同时间，两杯水吸收的热量相同，温度变化相同，根据Q＝cmΔt可知两杯水的质量相等，故D错误。答案：B。12．在标准大气压下，使用煤气灶将2kg的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量是6.72×105J，若不计热量损失，此过程需要完全燃烧0.016kg的煤气，这是通过热传递的方式增加了水的内能。未使用完的煤气的热值不变（选填“变大”“变小”或“不变”）[水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值q煤气＝4.2×107J/kg]。解：水吸收的热量：Q吸＝cm水Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J；不计热量损失，根据Q吸＝Q放＝mq，所以需要完全燃烧煤气的质量：m=Q用煤气灶烧水的过程中，能量发生了转移，是通过热传递的方式使水的内能增加；热值是燃料的一种特性，未使用完的煤气的热值不变。答案：6.72×105；0.016；热传递；不变。13．在热机的各种损失中废气带走的能量最多，设法利用这些能量，是提高燃料利用率的重要措施；“涡轮增压”是目前在各种汽油机和柴油机中采用的一项节能、提高热机功率的技术。它是利用热机排出的废气带动涡轮旋转，将新鲜空气压缩后送入内燃机的进气口，这样做的好处是减小（选填“增大”或“减小”）排出废气所带走的能量，提高（选填“提高”或“降低”）内燃机的效率。解：（1）从内燃机的能流图中获知燃气内能的流向，能量损失最多的是废气内能；（2）在热机的能量损失中，废气带走了大部分的热量，所以“涡轮增压”利用热机排出的废气带动涡轮旋转，充分利用了废气带走的热量，提高了热机的效率。答案：废气；减小；提高。14．为了比较两种燃料的热值，小明采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验，烧杯内水的初温和质量相同，实验中忽略热量的损失。（1）实验前调整铁夹A的位置，其目的是使石棉网（石棉网/温度计）处于适当的高度。（2）实验中应控制燃料燃烧的质量（时间/质量）相同，根据温度计上升的示数比较燃料燃烧放出热量的多少。（3）小明选用了燃料a和燃料b进行实验。当燃料燃尽时，小明记下了各个时刻烧杯中水温，绘制了图乙的图象，则可初步判断燃料b的热值大。（4）另一组的小华也用图甲的两套完全相同的装置进行实验，比较燃料c和燃料d的热值，并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水，在燃料烧完后也画出了水的温度随时间变化的图象如图丙所示。燃料c在6min时水就沸腾了，造成水过早沸腾的原因可能是燃料c的燃烧过程比较快。分析图象可知燃料c燃烧10min放出的热量大于（大于/等于/小于）燃料d燃烧15min放出的热量。（5）你认为根据丙图象能（能/不能）比较两种燃料热值的大小。解：（1）实验时要用火焰的外焰加热；调整铁夹A的位置，其目的是使石棉网处于适当的高度，方便用外焰加热；（2）实验中应控制燃料燃烧的质量相同，通过比较温度计上升的示数来比较燃料燃烧放出热量的多少；（3）由图乙知，当燃料燃尽时，图线b的温度变化大，说明相同质量的a、b燃料完全燃烧时b放出的热量多，则b的热值大；（4）燃料c在6min时水就沸腾了，说明水吸收的热量多，造成水过早沸腾的原因可能是燃料c的燃烧过程比较快；由图丙可知，燃料c燃烧10min放出的热量已经使水沸腾，燃料d燃烧15min放出的热量没有使水沸腾，表明c放出的热量多；（5）由图丙可知，两种燃料全部燃尽时，c燃料使水升高的温度更大，则c的热值大，故能比较热值的大小。答案：（1）石棉网；（2）质量；温度计上升的示数；（3）b；（4）燃料c的燃烧过程比较快；大于；（5）能。15．如图所示是我国自行设计研制的AG600全状态新构型灭火飞机。若该飞机以270km/h的速度匀速直线航行20min，消耗航空燃油1.35t，飞机发动机的功率为2.25×107W。（航空燃油的热值为4×107J/kg）求：（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少？（2）飞机在航行过程中的阻力是多少？（3）发动机的效率是多少？解：（1）已知消耗的航空燃油的质量m＝1.35t＝1350kg，航空燃油的热值q＝4×107J/kg，则这些燃油完全燃烧放出的热量为：Q放＝qm＝4×107J/kg×1350kg＝5.4×1010J；（2）已知飞机发动机的功率P＝2.25×107W，飞机匀速航行的速度v＝270km/h＝75m/s，由P=Wt=Fst由二力平衡的条件可知飞机航行过程中的阻力为：f＝F＝3×105N；（3）由P=Wt可知飞机发动机做的功为：W＝Pt＝2.25×107W×20×60s＝2.7×10则发动机的效率为：η=WQ放答：（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是5.4×1010J；（2）飞机在航行过程中的阻力3×105N；（3）发动机的效率是50%。考点03能量的转化和守恒【高频考点精讲】一、能量的转化和转移1、能量的存在形式：机械能、内能、光能、化学能、电能等。2、在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。例如，摩擦生热：机械能转化为内能；水电站：机械能转化为电能；光合作用：光能转化为化学能；燃料燃烧：化学能转化为内能。能量转化和转移的判断（1）能量的转移：能量形式未发生变化，例如，热传递。（2）能量的转化：能量形式发生变化，例如，燃料燃烧时，化学能转化为内能。二、能量守恒定律1、能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其它形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。2、“永动机”不可能实现，因为它违背了能量守恒定律。3、机械能守恒与能量守恒区别：能量守恒定律的成立不需要条件，机械能守恒必须满足物体只存在着动能和势能之间的转化。【热点题型精练】16．关于能量的转移和转化，下列判断正确的是（）A．热量可以从低温物体转移到高温物体 B．能量转移和转化没有方向性 C．电取暖器辐射到房间里的热量可以再利用 D．汽车由于刹车散失的热量可以再自动地用来驱动汽车解：A、热量不可以自发的从低温物体转移到高温物体，在外界的影响下，热量可以从低温物体转移到高温物体，例如电冰箱在压缩机消耗电能的情况下，热量可以从低温物体转移到高温物体，故A正确。B、能量转移和转化有方向性，故B错误；C、电取暖器辐射到房间里的热量被人和房间吸收，由于内能的转移具有方向性，所以这部分内能不可以再利用，故C错误；D、汽车刹车时，由于摩擦，汽车的动能转化为地面、空气的内能，这些能量会散发到周围的环境中，无法再回收利用，因此不能驱动汽车，故D错误。答案：A。17．中国力争在2030年前实现“碳达峰”。为了践行绿色低碳发展，我市推行纯电动汽车（如图）。汽车蓄电池充电过程中将（）A．机械能转化为电能 B．电能转化为机械能 C．电能转化为化学能 D．化学能转化为电能解：给汽车蓄电池充电时，蓄电池相当于用电器，将电能转化为化学能。答案：C。18．如图是某地区使用的“风光互补”景观照明灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。下列解释合理的是（）A．光电池板是将太阳能转化为化学能 B．照明灯工作时，LED灯是将内能转化为电能 C．利用风力发电时，“小风扇”将机械能转化为电能 D．蓄电池夜晚放电时，蓄电池将化学能转化为光能解：A、光电池板是将太阳能转化为电能，而不是化学能，故A错误；B、照明灯工作时，将电能转化为光能，故B错误；C、利用风力发电时，“小风扇”将机械能转化为电能，故C正确；D、蓄电池夜晚放电，将化学能转化为电能，而不是将化学能转化为光能，故D错误。答案：C。19．太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一，关于太阳能的利用，下列说法正确的是（）A．图甲中，绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能 B．图乙中，太阳能热水器通过做功方式将太阳能转化为水的内能 C．图丙中，太阳能交通信号灯将太阳能