14.4第十四章内能的利用复习总结（教师版）-九年级物理全册讲义（人教版）

课时14.4第十四章内能的利用复习总结（帮课堂）（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。典例一冬天，人们常搓手取暖，这个过程中的能量转化与四冲程内燃机的哪个冲程相同（）。A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程【答案】B。【解析】人们在冬天常常搓手取暖，是通过搓手将机械能转化为内能，内能增加，温度升高，手暖和，这是通过做功的方式改变手的内能，这与汽油机工作中的压缩冲程的能量转化相同，都是将机械能转化为内能，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。典例二下列实例属于做功改变内能的是（）。A．喝冷饮解暑 B．用热水袋取暖C．烈日下的沙子烫脚 D．汽车内燃机的压缩冲程【答案】D。【解析】A．喝冷饮解暑，冷饮吸收热量，是通过热传递改变物体的内能，故A不符合题意；B．用热水袋取暖，热水袋放出热量、温度降低，即发生了热传递，是通过热传递改变物体的内能，故B不符合题意；C．烈日下的沙子烫脚，脚吸收热量，通过热传递改变物体的内能，故C不符合题意；D．汽车内燃机的压缩冲程，机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能，故D符合题意。故选D。典例三如图为汽油机工作循环中的某个冲程，关于此冲程的说法正确的是（）。A．进气门打开，排气门关闭；B．喷油嘴喷出雾状汽油；C．靠飞轮的惯性完成；D．内能转化为机械能【答案】D。【解析】A．如图所示，是做功冲程，进气门、出气门都关闭，故A错误；B．该内燃机是汽油机，是火花塞点火，而不是喷油嘴喷柴油，故B错误；C．做功冲程中飞轮的转动是靠汽油的内能转化为机械能，并不是靠惯性完成的，故C错误；D．做功冲程，将内能转化为机械能，故D正确。故选D。典例四高速行驶的汽车突然刹车，车内的人由于________身体会向前倾，驾驶员通过踩刹车可以使行驶中的汽车突然停止，说明力可以改变汽车的_______。汽油机一个工作循环中有四个冲程，图是汽油机工作循环中的___________冲程。【答案】惯性；运动状态；做功。【解析】高速行驶的汽车突然刹车时，人的下半身会随车一起停止运动，而人的上半身由于惯性仍会保持原来的运动状态，故人的身体会向前倾。驾驶员踩刹车时，对车施加力，使得行驶中的汽车停止，汽车的运动状态发生改变，说明力可以改变汽车的运动状态。由图中可知，此时进气门与排气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动，故可知是做功冲程。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。典例一下列过程中，将内能转化为机械能的是（）。A．汽油机的压缩冲程 B．水蒸气顶起水壶盖的过程C．小孩沿滑梯下滑的过程 D．流星在大气层中穿行的过程【答案】B。【解析】A．汽油机的压缩冲程中机械能转化为内能，故A错误；B．水蒸气顶起水壶盖的过程，内能转化为机械能，故B正确；C．小孩沿滑梯下滑的过程，机械能转化为内能，故C错误；D．流星在大气层中穿行的过程机械能转化为内能，故D错误。选B。典例二如图所示描述的物理过程，下列分析正确的是（）。A．图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的温度升高，内能不变；B．图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的内能增大；C．图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能增加D．图丁：汽缸内的气体推动活塞向下运动，内能转化为机械能，气体内能减少【答案】D。【解析】A．图甲中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．图乙中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．图丙中试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，水蒸气的内能减少，故C错误；D．图丁中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，气体的内能减少，故D正确。故选D。典例三将热水倒进玻璃杯中，玻璃杯会变热，下列说法正确的是（）。A．水将温度传给了玻璃杯；B．水含有的热量减少；C．玻璃杯增加的内能大于水减少的内能；D．能的总量保持不变【答案】D。【解析】A．温度是指物体冷热的程度，温度不能传递；将热水倒进玻璃杯中，玻璃杯会变热，是水将热量传给玻璃杯，故A错误；B．热量是一过程量，只能用“吸收”和“放出”描述，不能用“含有”描述，故B错误；C．将热水倒进玻璃杯中，温度高的热水放出热量，温度低的玻璃杯吸收热量，水的内能减少，玻璃杯的内能增大；此过程中，热水放出的热量会有一部分被空气吸收，玻璃杯不能完全吸收热水放出的热量，所以玻璃杯增加的内能小于水减少的内能，故C错误；D．根据能量守恒定律可知，某种形式的能量减少，一定有其他形式的能量增加，能的总量保持不变，故D正确。故选D。典例四下列有关说法正确的是（）。A．以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100%；B．内能小的物体可以将热量传给内能大的物体；C．热值越大的燃料，完全燃烧时放出的热量一定越多；【答案】B。【解析】A．由于燃料不能完全燃烧、热量损失、克服摩擦损耗的能量，因此任何机械的效率都达不到100%，故A错误；B．热传递的条件是存在温度差，传递内能的多少叫热量，所以物体的内能小，但可能温度高，所以“内能小的物体也可能将内能转给内能大的物体”的说法是正确的，故B正确；D．热量是过程量，物体本身不能说含有热量，故D错误。故选B。3.燃烧放热与“三率”的计算※专题概述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。典例一质量为1.4kg的干木柴完全燃烧，所放出的热量为______J，木材燃烧后通过______方式将水加热，如果这些热量的50%被质量为50kg的水吸收，则水的温度升高______℃（已知：干木柴的热值为1.2×107J/kg，水的比热4.2×103J/（kg•℃）【答案】1.68×107；热传递；40。【解析】[1][2]干木柴放出的热量为Q放＝m干木柴q＝1.4kg×1.2×107J/kg＝1.68×107J水吸收热量，是通过热传递的方式将水加热。典例二三种不同材料的燃料，乙、丙质量2kg，甲质量1kg，三者温度都升高1℃，吸收热量如图a，完全燃烧后放出的热量如图b，则：（1）甲的比热容________丙的比热容，甲的热值________乙的热值（以上两空均选填“大于”“小于”“等于”）；（2）乙的比热容为________J/（kg·℃），丙的热值为_________J/kg。【解析】（1）[1]由图a可知，吸收相同热量，升高相同温度，甲的质量小于丙的质量，由Q=cmΔt可知，甲的比热容大于丙的比热容。[2]由图b可知，乙的质量是甲的2倍，完全燃烧后放出的热量是甲的1.5倍，由Q=mq可知，甲的热值大于乙的热值。典例三川人爱吃辣，色香味俱佳的红油辣子是川人家常必备。红油辣子制作关键是对油温的控制，用菜油制作红油辣子的最佳温度为150℃。用沼气将0.1kg菜油从室温17℃加热到制作红油辣子的最佳温度，则菜油吸收了_______J的热量，燃烧了________m3的沼气。已知沼气燃烧释放的热量有50%被菜油吸收，沼气热值取1.9×107Ｊ/m3，取ｃ菜油=2.0×103J·（kg·℃）1。【答案】2.66×104；2.8×103。【解析】[1]采油吸收的热量为典例四一杯0.2kg、100℃的开水，置于桌面一段时间后温度降到30℃。已知水的比热容c水=4.2×103J/（kg•℃），忽略开水蒸发时损失的质量。（1）这个过程中，开水放出了多少热量？（2）这些热量相当于多少质量的酒精完全燃烧放出的热量？（酒精热值q=3.0×107J/kg）【真题演练】一、选择题1．（2020•金昌）如图所示描述的物理过程，下列分析正确的是（）。A．图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的温度升高，内能不变；B．图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的内能增大；C．图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能增加；D．图丁：汽缸内的气体推动活塞向下运动，内能转化为机械能，气体内能减少【答案】D。【解析】A、图甲中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、图乙中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、图丙中试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，水蒸气的内能减少，故C错误；D、图丁中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，气体的内能减少，故D正确。故选：D。2．（2021·黑龙江中考真题）下列说法正确的是（）。A．内燃机消耗的燃料越多，其效率越高；B．物体吸收热量，其温度一定升高；C．外界对物体做功，物体内能可能增加；D．在热传递过程中，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体【答案】CD。【解析】A．内燃机消耗的燃料越多与效率无关，效率是有用的能量占总能量的比例，故A错误；B．物体吸收热量，其温度不一定升高，比如晶体熔化时吸收热量，温度不变，故B错误；C．外界对物体做功，物体内能可能增加是正确的，故C正确；D．在热传递过程中，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体是正确的，故D正确。故选CD。3．（2021·广西贵港市）如图所示，在试管里注入少量的水，用软木塞塞紧管口，用酒精灯加热。一会儿试管里的水沸腾了，水蒸气把软木塞向上冲起。下面解释正确的是（）。A．这个过程与内燃机的做功冲程类似；B．试管内水的内能增加是通过做功方式改变；C．酒精燃烧时是内能转化为化学能；D．管内水蒸气的内能减少，温度降低，在试管口变成白色的热空气【答案】A。【解析】B．用酒精灯加热，是通过热传递的方式使得水的内能增加，产生大量水蒸气，故B错误；C．酒精灯燃烧时，把化学能转化为内能，故C错误；D．水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能转化为木塞的机械能木塞冲出；此时水蒸气的内能减少，温度降低，液化为小水滴，即我们看到的白雾，故D错误；A．在汽油机的做功冲程中，燃气膨胀做功，将内能转化为机械能，所以汽油机的做功冲程是此原理的应用，故A正确。故选A。4．（2021·贵州中考真题）有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是（）。A．装置所具有的机械能始终不变；B．如果没有能量补充，装置最终会停下来；C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去；D．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化【答案】B。【解析】ABC．由于装置运转过程中需要克服摩擦做功，装置所具有的机械能会不断减小，如果没有能量补充，装置最终会停下来，故AC错误，B正确；D．装置中小球的动能和重力势能不断地发生相互转化，故D错误。故选B。5．（2021·湖南郴州市）小明用酒精灯将质量为100g、初温为20℃的水加热到90℃（未沸腾），共燃烧了7g酒精[c水=4.2103J/（kg℃，酒精的热值为q=3107J/kg]。则（）。A．水吸收的热量是2.94×107J，效率为14%；B．水吸收的热量是2.94×104J，效率为14%；C．水吸收的热量是2.94×107J，效率为1.4%；D．水吸收的热量是2.94×104J，效率为1.4%【答案】B。【解析】AC．水吸收的热量是故A错误；C错误；故B正确；D错误。故选B。6．（2021·湖南邵阳市）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。B．乙的吸热能力大于甲的吸热能力；D．该酒精灯的加热效率为28%【答案】C。【解析】ABC．由图乙知，甲从20℃加热至沸腾用时8min，乙从20℃加热至沸腾用时10min。升高相同温度，甲所需时间长，需要吸收的热量多，那么甲的吸热能力更强，则甲是水，甲从20℃升温至100℃，需要吸收的热量Q吸=c水m(tt0)=4.2×103J/(kg⋅℃)×0.1kg×(100℃20℃)=3.36×104J故AB错误，C正确；D．乙从20℃加热至沸腾，所需时间为10min，吸收的热量消耗的酒精放出的热量Q放=m酒精q酒精=0.004g×3×107J/kg=1.2×105J故D错误。故选C。8.（2020·黑龙江）目前，市区里的老旧小区正在进行水路改造，改造中用到了一种打孔工具一冲击钻，冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下，不断冲击墙壁打出圆孔。如图，冲击钻在工作过程中，关于其能量转化正确的是（）。A.内能转化为机械能；B.内能转化为电能；C.只有机械能和内能的转化；D.有电能、机械能和内能的转化【答案】D。【解析】冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下转动，该过程电能主要转化成机械能和一少部分内能；冲击钻在冲击墙壁打圆孔时，机械能转化为内能；故选D。9．（2020•威海）关于能量的转化或转移过程，下列说法错误的是（）。A．地球上的化石能源归根结底来自远古时期的太阳能；B．自然界中水能的循环再生过程不遵循能量守恒定律；C．空调将室内空气的内能转移至高温的室外需要消耗电能；D．热水自然变凉，能量自发的从高温物体转移至低温物体【答案】B。【解析】A、远古时期生物体吸收利用太阳能，经过非常复杂的过程和漫长的时间形成化石能源，故A正确；B、能量守恒定律普遍适用，自然界中水能的循环再生过程同样遵循能量守恒定律，故B错误；C、空调将室内空气的内能转移至高温的室外需要利用压缩机来完成，消耗电能，故C正确；D、能量转移具有方向性，热水自然变凉，说明能量自发的从高温物体转移至低温物体，故D正确。故选：B。二、填空题10.（2022·四川南充）小华发现家中正在煮饭的高压锅限压阀被气流项起，这一现象与热机的工作循环中的___________冲程原理相同，这一过程内能转化为___________能。【答案】①做功；②机械。【解析】[1][2]正在煮饭的高压锅限压阀被气流项起，是由于锅内气体对限压阀做功的结果，在这一过程中，内能转化为机械能。热机的工作循环中，做功冲程也是燃气对活塞做功，将内能转化为机械能，所以这一现象与热机的工作循环中的做功冲程原理相同。【解析】水吸收的热量为三、计算题12.（2022·山东临沂）为保障今年夏粮丰收增产，我市部分县区利用植保无人机对小麦开展“一喷三防”喷洒作业。如图所示。某品牌植保无人机，加满农药和汽油后总质量为20kg，底部支架与水平地面的接触面积为50cm2。在某次喷洒作业中，该无人机以5m/s的水平速度匀速喷洒3min，消耗汽油100mL。已知汽油的密度为0.71×103kg/m3，其热值为4.6×107J/kg，g取10N/kg，求无人机：（1）起飞前对水平地面的压强；（2）3min内飞行的水平路程；（3）3min内消耗的汽油完全燃烧放出的热量。（3）3min内消耗的汽油完全燃烧放出的热量【过关检测】一、选择题1．如图所示，将铁丝快速弯折十余次，弯折处温度升高，该过程与四冲程汽油机哪一个冲程能量转化相同？（）A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程【答案】B【解析】将铁丝快速弯折十余次，弯折处温度升高，该过程属于机械能转化为内能，吸气冲程和排气冲程不涉及能量转化，压缩冲程为机械能转化为内能，做功冲程为内能转化为机械能，故B符合题意，ACD不符合题意。故选B。2.下列有关热现象，说法正确的是（）。A．1kg酒精比1g酒精的热值大；B．夏日荷塘里荷花盛开，花香四溢说明分子在不停地做无规则运动；C．用锯条锯木板，锯条的温度升高是由于锯条从木板中吸收了热量；D．用水作为汽车发动机散热器的冷却剂，其主要原因是水的比热容较小【答案】B。【解析】A．1kg酒精和1g酒精虽然质量不同，但是同一种燃料，所以热值相同，故A错误；B．我们闻到花香，是发生了扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动，故B正确；C．用锯条锯木板，对锯条做功，机械能转化为内能，锯条的温度升高，是通过做功的方式增加了内能，故C错误；D．用水作汽车发动机的冷却剂，是因为水的比热容大，与其它液体相比较，相同条件下水带走的热量最多，致冷效果最好，故D错误。3.下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况．关于对图中①②③④的补充正确的是（）。A.①做功冲程②内能转化为机械能③压缩冲程④机械能转化为内能；B.①压缩冲程②内能转化为机械能③做功冲程④机械能转化为内能；C.①压缩冲程②机械能转化为内能③做功冲程④内能转化为机械能；D.①做功冲程②机械能转化为内能③压缩冲程④内能转化为机械能【答案】C。【解析】汽油机的四个冲程分别是吸气冲程，压缩冲程，做功冲程和排气冲程，所以①压缩冲程，把机械能转化为内能，也就是压缩对气体做功使其内能增大温度升高③是做功冲程，把内能转化为机械能。对照答案C对。4.列关于内燃机说法正确的是(

)。A.柴油机吸气冲程吸入的是柴油和空气的混合物；B.汽油机气缸顶部有喷油嘴；C.做功冲程中内能转化为机械能；D.内燃机功率越大，效率越高【答案】C。【解析】A．柴油机在吸气冲程中，吸入气缸的是空气，故A错误；B．柴油机气缸顶部有喷油嘴，汽油机气缸顶部有火花塞，故B错误；C．内燃机的做功冲程中，内能转化成了机械能，对外做功，故C正确；D．功率表示做功的快慢，与热机效率是两个不同的概念，两者没有关系，故D错误。5.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。6.下列关于热机的说法中，正确的是（）。A．加润滑油减少机器各部件之间的摩擦，可以使热机效率大于1；B．柴油机工作时，将内能转化为机械能的是做功冲程；C．四冲程汽油机有两个冲程是对外做功的；D．热机不属于大气污染的主要来源【答案】B。【解析】A、减少各种热损失、加润滑油减少机器各部件之间的摩擦、充分利用废气的能量，提高热机的效率，但不能消除额外功，机械效率总小于1，故A错误；B、柴油机工作时，做功冲程将内能转化为机械能，故B正确；C、在内燃机工作的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，故C错误；D、热机排气冲程中将废气排入空气中，属于大气污染的主要来源，故D错误。故选：B。二、填空题7.长征十一号运载火箭是由中国航天科技集团公司研制的新型四级全固体运载火箭，最大推力可达1200千牛，火箭需选用热值（选填“大”或“小”）的固体燃料，该火箭发射时固体燃料燃烧质量不断减少的过程中，燃料的热值（选填“变大”、“变小”或“不变”）。【答案】大；不变。【解析】火箭发射时要选用热值大的固体燃料，原因是完全燃烧相同质量的燃料，热值大，可以放出更多的热量；热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与其质量、是否燃烧和燃烧是否充分无关，所以在燃料的质量减少时热值不变。故答案为：大；不变。8.小明在家中用煤气灶将初温为20℃，质量为1kg的一壶水加热到80℃，这是通过的方式使水的内能增加，如果煤气完全燃烧放出的热量只有60%被水吸收，则至少需要燃烧kg的煤气[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值为4.2×107J/kg]。【答案】热传递；0.01。【解析】（1）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的；（2）水吸收的热量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（80℃﹣20℃）＝2.52×105J；由η可得煤气放出