第2讲 内能及其利用课后专项突破-2024-2025学年九年级物理上学期中期末复习精细讲义

第2讲内能及其利用——划重点初三期中期末之复习讲义一、单选题1．有关汽油机和柴油机的异同，下列说法错误的是（）A．汽油机与柴油机使用的燃料不同B．柴油机一般用于大型、重型机械，汽油机一般用于轻型、小型机械C．吸气冲程，汽油机吸入的只有空气，柴油机吸入的是柴油和空气的混合物D．柴油机压缩冲程末的温度比汽油机高【答案】C【详解】A．柴油机和汽油机都属于内燃机，汽油机与柴油机使用的燃料不同，柴油机使用柴油，汽油机使用汽油，故A正确，不符合题意；BD．柴油机属于压燃式，压缩冲程末的温度比汽油机高，燃料燃烧更完全，效率比汽油机高，所以柴油机一般用于大型、重型机械，汽油机一般用于轻型、小型机械，故BD正确，不符合题意；C．工作过程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气，故C错误，符合题意。故选C。2．北京时间2023年10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，发射任务取得圆满成功。下列说法正确的是（）A．燃料燃烧越充分，其热值就越大B．燃气对火箭做功，燃气的内能会增加C．高温高压的燃气推动火箭升空把内能转化为机械能D．用热值大的燃料，就能提高热机的效率【答案】C【详解】A．热值是燃料的一种特性，与质量和燃烧情况等无关，其热值不变，故A错误；BC．燃气对火箭做功，内能转化为机械能，燃气的内能会减小，故B错误，故C正确；D．采用热值高的燃料，其利用率不一定高，所以不一定能提高热机的效率，故D错误。故选C。3．如图四幅图片分别表示四冲程内燃机的四个冲程，它们正确的工作循环是（）A．甲、丁、丙、乙B．丁、丙、乙、甲C．甲、乙、丙、丁D．甲、丙、乙、丁【答案】A【详解】甲进气门开，排气门关为吸气冲程，乙进气门排气门都关闭，活塞向下运动，为做功冲程，丙进气门关闭，排气门打开，为排气冲程，丁进气门排气门都关闭，活塞向上，为压缩冲程，按顺序为甲丁丙乙，故A正确。故选A。4．如图是小明用塑料瓶制作的水火箭。小明先在瓶里装适量水，然后将带有阀门的金属管插入瓶感，旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气；打开阀门后，水从尾部的金属管向下喷出，水火箭向上飞向空中。下列说法正确的是（）A．瓶内气体是通过热传递改变内能的B．水火箭升空时与热机的压缩冲程工作原理相似C．水火箭升空时受到平衡力的作用D．水火箭升空时高压气体的内能转化为水火箭的机械能【答案】D【详解】A．瓶内气体是通过做功改变内能的，故A错误；B．水火箭升空时，是里面的气体对外做功，相当于内燃机的做功冲程，故B错误；C．水火箭加速升空，运动速度发生了改变，运动状态发生改变，受到的力不是平衡力，故C错误；D．水火箭升空过程中，高压气体对外做功，将高压气体的内能转化为水火箭的机械能，故D正确。故选D。5．配套千万千瓦级风、光电基地，河北丰宁抽水蓄能电站将低谷过剩电能转换为高峰电能，被誉为世界最大的“超级充电宝”。抽水蓄能电站在用电低谷时，用过剩电力抽水储存，在用电高峰时放水发电。如图所示，当风、光发电盘大用不完时，电站从下水库向上水库抽水蓄能（a）；当风、光发电量不足时，电站则向下水库放水发电（b）。下列说法中错误的是（）A．光伏发电是将光能转化为化学能 B．风力发电是将风能转化为电能C．电机抽水是将电能转化为机械能 D．放水发电是将水能转化为电能【答案】A【详解】A．光伏发电是将光能转化为电能，故A错误，符合题意﹔B．风力发电是将风能（风的机械能）转化为电能，故B正确，不符合题意；C．电机抽水是将电能转化为水的机械能，故C正确，不符合题意；D．放水发电是将水能（水的机械能）转化为电能，故D正确，不符合题意。故选A。6．下列关于内能、比热容、热值和热机效率的说法中正确的是（）A．用铁锅炒菜是利用了铁的比热容大的特点B．汽车长时间行驶轮胎会发热，是通过做功来改变物体内能的C．如果煤炭燃烧不完全，其热值会变小D．柴油机的功率一般比汽油机大，故柴油机的热机效率也比汽油机大【答案】B【详解】A．用铁锅炒菜是利用了铁的比热容小的特点，相同条件下，吸热升温快，故A错误；B．汽车长时间行驶轮胎会发热，是因为要克服摩擦做功导致的，是通过做功来改变物体内能的，故B正确；C．燃料的热值大小只与燃料的种类有关，与是否完全燃烧无关，故C错误；D．功率是指做功的快慢，热机的效率是输出的有用功与输入的总能量的比值，二者并无直接关系，故D错误。故选B。7．随着人们生活水平的不断提高，各种小汽车已经走进我们的家庭，如图是汽油机工作循环中的一个冲程，下列说法正确的是（

）A．该冲程是汽油机的压缩冲程，将机械能转化为内能B．该冲程是汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能C．该汽油机工作时冒黑烟，说明汽油燃烧不充分，其热值变小D．该汽油机消耗的能量越多，说明汽油机的工作效率一定越高【答案】B【详解】AB．由图可知，汽油机的两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，所以是做功冲程，该冲程是燃料燃烧推动活塞做功，将内能转化为机械能，故A错误，B正确；C．热值是燃料的一种特性，与它是否完全燃烧没有关系，排气管冒黑烟，汽油燃烧不充分，其热值不变，故C错误；D．热机效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，消耗的能量越多，由于有用功未知，所以不能说明汽油机的工作效率一定越高，故D错误。故选B。二、填空题8．热机是利用能做功的机械。热机的种类有蒸汽机、、汽轮机、等。【答案】内内燃机喷气发动机【详解】[1]热机是指各种利用内能做功的机械。是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能的机器。[2][3]热机的种类有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。9．生活中的“热”字表示“热量、内能或温度”不同的含义；如“热胀冷缩”中的“热”表示；“热机”中的“热”表示。【答案】温度内能【详解】[1]“热胀冷缩”指的是物体在温度高时膨胀，温度低时收缩，因此“热胀冷缩”中的“热”表示的是温度高。[2]“热机”是利用内能对外做功的，所以“热”指内能。10．在能量转化和转移的过程中，能量的总量。但是在供吸过程中，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反，这一现象说明能量的转移具有。【答案】不变方向性【详解】[1]在能量转化和转移的过程中，遵守能量守恒，能量的总量不变。[2]能量的转移具有方向性，因此在供吸过程中，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体，不能相反。11．如图所示，用酒精灯给水加热，随着酒精逐渐减少，其热值会（填“增大”“减小”或“不变”）；一段时间后，观察到软木塞冲出试管口，此过程中，水蒸气的能转化为软木塞的机械能。【答案】不变内【详解】[1]热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，用酒精灯给水加热，随着酒精逐渐减少，其热值不变。[2]木塞冲出试管口，与内燃机做功冲能量转化相同。此过程中，水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能减小，水蒸气的内能转化为软木塞的机械能。12．如图所示是四冲程内燃机工作循环中的冲程。若此内燃机1min内对外做功1200次，则曲轴的转速是r/min。在一个工作循环中消耗了20g汽油q1=4.6×107J/kg，完全燃烧放出的热量为J；若这台汽油机的效率为30【答案】做功24009.2×105【详解】[1]图中，内燃机两气门都关闭，火花塞点火，活塞由上向下运动，汽缸容积变大，是做功冲程。[2]四冲程内燃机的曲轴转2圈，完成4个冲程，并对外做功1次，每分钟对外做功1200次，曲轴转2400圈，因此曲轴的转速为2400r/min[3]汽油完全燃烧放出的热量Q[4]燃料放出的总热量相当于机械做的总功，一个工作循环中输出的有用机械能W[5]水的比热容较大，与相同质量的其它液态物质相比，升高相同温度时可以吸收较多的热量，所以用来冷却汽车发动机。13．如图甲是汽车上的四冲程汽油机的冲程。图乙是一辆汽车的汽油机的能量流向图，这个汽油机的效率为；请根据给出的信息计算；完全燃烧0.2kg的汽油能够输出J的有用功。（汽油的热值为4.5×107J/kg）【答案】压缩30%2.7×106【详解】（1）如图甲，汽油机的进气阀和排气阀关闭，活塞向上压缩气体，是汽车上的四冲程汽油机的压缩冲程。（2）图乙是一辆汽车的汽油机的能量流向图，汽油机的效率η＝100%﹣33%﹣30%﹣7%＝30%完全燃烧0.8kg的汽油放出的热量Q放＝mq＝0.2kg×4.5×107J/kg＝9×106J输出的有用功W有＝ηQ放＝30%×9×106J＝2.7×106J14．机动车经常采用汽油机作为发动机，某四冲程汽油机的曲轴转速为1800r/min，则该汽油机每秒内共完成个冲程，该汽油机每分钟对外做功次。【答案】60900【详解】[1]汽油机的一个工作循环包含四个冲程，只有做功冲程对外做功，曲轴转两周。某四冲程汽油机的曲轴转速为1800r/min=30r/s则该汽油机每秒内共完成60个冲程。[2]某四冲程汽油机的曲轴转速为1800r/min，则该汽油机每分钟完成900个工作循环，对外做功900次。15．太阳能是人类能源的宝库。太阳能热水器是直接利用太阳能的一种装置，它可以利用太阳能把水加热，太阳能热水器主要由集热板和贮水器两部分组成。(1)太阳能热水器是通过（选填“做功”或“热传递”）方式改变水内能；(2)贮水器总比集热板的位置高，是因为水在集热板中被加热后，温度升高，热水上升，冷水下降，形成（选填“对流”、“传导”或“辐射”），保持集热板中水温较（选填“高”或“低”），利于对水继续加热；(3)小花家的太阳能热水器，最大装水质量为200kg。周末小花进行了一次观察活动：她用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱装满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45℃，水箱中的水吸收的热量J。如果这些水吸收的热量由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为40%，至少需要燃烧kg煤气。（c水=4.2×103J/(kg·℃)，煤气的热值为q=4.2×107J/kg）【答案】(1)热传递(2)对流低(3)2.1×1071.25【详解】（1）太阳能热水器中的水是通过吸热使温度升高的，因此是通过热传递的方式改变水的内能。（2）[1][2]贮水器总比集热板的位置高，是因为水在集热板中被加热后，温度升高，热水上升，冷水下降，形成冷热对流，这样能保持集热板中水温较低，利于对水继续加热。（3）[1]水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×200kg×(45℃-20℃)=2.1×107J[2]由题知，需要煤气完全燃烧放出的热量为Q所以至少需要燃烧煤气的质量m16．小明现有100kg干木柴，其热值为q水=1.2×107J/kg，完全燃烧掉50kg干木柴后，剩下干木柴的热值是J/kg，完全燃烧1kg干木柴放出的热量是【答案】1.2×1071.2×【详解】[1]燃烧部分后的干木柴，其热值不变，仍为1.2×10[2]完全燃烧1kg的干木柴放出的热量Q[3]10kg水吸收的热量Q三、实验题17．为了比较不同燃料的热值，陆久帅同学设计了如下实验方案。用天平量取相同质量的酒精和碎纸片，组装了如图所示的装置进行实验，请帮助小董完成以下环节：(1)实验中选择用水吸热升温来反映燃料燃烧放出热量的多少，装置中两烧杯中水的质量需要（选填“相同”或“不同”）；(2)在组装实验装置时应按照（选填“先下后上”或“先上后下”）的顺序；(3)当两种燃料均燃尽后，发现甲装置中温度计示数上升较多，可知道的热值更大；(4)陆久帅同学测出了水的质量，结合公式c=Qm△t计算出水在这个过程中吸收的热量，然后利用公式q=Qm，计算得出酒精的热值，请分析陆久帅同学测得的酒精热值的数值【答案】(1)相同(2)先下后上(3)酒精(4)偏小见解析【详解】（1）比较不同燃料燃烧时放出的热量，实验中控制酒精与碎纸片质量相等，烧杯中水的质量与初温相等。（2）实验中为了使燃料燃烧时外焰加热，按照先下后上的顺序。（3）当两种燃料均燃尽后，甲装置中温度计示数上升较多，说明酒精放出的热量较多，在燃料的质量相同的情况下，根据Q=mq可知，酒精的热值大。（4）[1][2]由于给水加热时有热损失，因此根据公式计算出水吸收的热量要比燃料完全燃烧放出的热量小，利用这个热量计算出燃料的热值，要比课本中给出的燃料热值偏小。18．为比较两种液体的吸热能力，小军用图甲中两个相同的实验装置做实验。

(1)除了图甲中实验装置，还需要的测量器材有和，收集的实验数据记录如下表所示；物理量物质质量/g初始温度/°C加热时间/min最终温度/°C液体15020545液体25020568(2)实验中，用间接反映液体吸收热量的多少；(3)通过分析表中的数据可知，（选填“液体1”或“液体2”）的吸热能力较强。物理上用这个物理量来描述物质的吸热能力；(4)如图丙所示，为比较酒精和碎纸片的热值，用两只相同规格的烧杯装相同质量的水，取质量（选填“相等”或“不相等”）的酒精和碎纸片，分别放入两个燃烧皿中。点燃分别给烧杯加热，直到酒精和碎纸片完全燃烧完，通过比较（选填“加热时间”或“升高的温度”）来确定酒精和碎纸片热值的大小。【答案】(1)天平停表(2)加热时间(3)液体1比热容(4)相等升高的温度【详解】（1）[1][2]比较两种液体的吸热能力的实验中，需取质量相等的两种液体，所以需要测量质量的工具天平；实验时，需要通过测量加热时间来反映液体吸热的多少，所以需要秒表或停表。（2）实验中，液体吸收的热量多少无法直接看见，可以用加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少，这是转换法的应用。（3）[1][2]由表中实验数据可知，相同初温相同质量的液体加热相同的时间，吸收相等的热量，液体1最终温度低，升高的温度少，说明液体1的吸热能力强；物理学上用比热容表示物质吸热能力的大小，吸热能力越强，比热容越大。（4）[1][2]燃料燃烧放出的热量与燃料的热值、质量以及燃烧情况有关，该实验中为了控制变量，应用天平分别测出质量相等的酒精和碎纸片，将其放入装置中的燃烧皿内；由于燃料的热值不能直接测量，但燃料燃烧放出的热量可以被水吸收，从而使水温发生变化，所以可以通过温度计示数的变化，即水升高的温度来比较燃料热值的大小关系。四、计算题19．天然气的热值为3.5×107J/m3，这个数值非常大，有人通过一个具体例子来认识天然气热值的大小：一个60kg的人，从大厦的1楼步行至第22楼（走了21层楼），每层楼的层高为3m。求：(1)他克服重力做了多少焦耳的功？如果天然气完全燃烧获得热量的焦耳数和这些功相等，需要多少m3天然气？(2)天然气灶使用方便、经济环保。若天然气完全燃烧放出的热量60%被水吸收，完全燃烧1m3的天然气，在一个标准大气压下，可将温度为20℃的水加热至沸腾，水的质量是多少？已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）【答案】(1)3.78×104；1.08×10﹣3(2)62.5kg【详解】（1）上升的高度为ℎ=3人受到的重力G=mg=60克服重力做功W=Gℎ=600由题意知，W=QV=（2）完全燃烧1m3的天然气释放的燃料Q水吸收的热量Q水的质量为m=20．2023年7月底，受台风“杜苏芮”残余环流北上影响，北京地区发生特大洪水，光下泄的洪水流量就达到3700立方米/秒，洪水给人民生命财产安全等造成了很大损失和影响。如图所示是一辆正在执行任务的救护车，该车满载时总质量为4t，救护车以60kW的恒定功率在平直公路上匀速行驶3.6×104m，用时30min。（g=(1)该车满载静止在水平地面上时，轮胎与地面的总接触面积为2000cm(2)求救护车受到的阻力为多少？(3)若该车发动机发动机的效率为40%，求该过程消耗柴油的质量为多少？（计算结果保留一位小数）【答案】(1)2×(2)3000N(3)6.3kg【详解】（1）该车满载时总质量为m=4t=4×103kg轮胎与地面的总接触面积为S=2000cm2=0.2m2该车满载静止在水平地面上时，对地面的压力为F压=G=mg=4×103kg×10N/kg=4×104N对地面的压强为p=（2）救护车匀速行驶时，牵引力做的功为W=Pt=60×103W×30×60s=1.08×108J由W=Fs可得，牵引力为F=因为救护车做匀速直线运动，所以牵引力和阻力是一对平衡力，即f=F=3000N（3）柴油完全燃烧放出的热量为Q则消耗柴油的质量为m五、科普阅读题21．近几年政府推出了“汽车下乡”、“小排气量购置税减半”、“以旧换新”等政策，极大的促进了汽车行业的发展，随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭，小明的爸爸最近也购买了一辆轿车。小明利用所学的物理知识对汽车进行了一系列探索与研究活动：实验次数12345速度/（km•h-1）406080100120制动距离/m8183250(1)汽车发动机常用循环流动的水来帮助它散热，主要是利用了水的较大的特点，同样情况下能吸收更多的热量。假如在标准大气压下，现有400g、初温度为55℃的水，吸收8.4×104(2)小明同学阅读了汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图甲所示的图表，请根据给出的信息，计算完全燃烧0.2kg的汽油能够放出J的能量，这些能量能产生J的有用功；（汽油的热值为4.6×107J/kg）(3)若汽油机工作时的转速为3000r/min，则1s内汽油机对外做功