第14章 内能的利用（核心考点）-2024年中考物理一轮复习

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）2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：汽疝顶部为喷油嘴，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（）

血血血

©W®

甲乙为T

At.甲冲程是把机械能转化为内能

B.乙冲程是排气冲程

C.为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王确;

乙图：排气门打开,活塞向上运动,气缸容枳减小,是排气冲程，B正确;

丙图：气门都关闭,活塞向下运行,气缸容枳增大,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：Co

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（）

2

甲乙丙

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:Bo

3.周末和家人乘车去游玩，某•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.3。个冲程，做了3U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：Ao

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()

图a图b

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,内燃机工作的冲程原理与该过程相同。

艾绒推杆

套A'同ZZ

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

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旱与的其质量之比，叫做这种燃料的热值。用符号“q”表示。

3、热值是燃料本身的•种特性，只与燃料的种类内关，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。

3、热机的能量流图

废气带走能量

机械自身40%

消耗能量/\

燃料燃烧的有角瓯金，

-------

4、提高热机效率的主要途径

（1）便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.燃料燃烧释放的热最越大，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，从青禽到红玲，小小的破块见证了人类迈向文明的历程，下列说法

正确的是（）

A.酒制泥坯时，泥坯温度越高含有的热量越多

B.奇温烧制时，通过热传递的方二。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上确；

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：Bo

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600i7min=l0i7s,则每秒完成5个工作循环，共有5X4=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“=千和Q『&=mq可知，在做功相同的情况下，热机的效率越高，消耗的燃料越少，故D正确。

答案：Bo

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

将具熄灭，测得消耗燃料4.2g,并艰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。己知此过程中

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4.2X1（）3J/（kg・C）,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2X106J/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=11］水（:水At=0.1kgX4.2Xl（）3j/（kg・c）x（99℃-93℃）=2520J,故A错误；

（2）加热4min,水吸收到的热量是:Q吸'=2Q吸=5040J,

根捱Q吸'=nQ放，可得消耗燃料4.2g放出的热量：

Q故=¥=虢=8400J,

由Q放=mq可得该燃料的热值：q==——=2X106J/kg,故B正确；

m4.2x10kg

C、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=cmAt可知两杯水的质量相等，故

D错误。

答案：Bo

12.在标准大气压下，使用煤气灶将2kg的水从20c加热到100C,水吸收的热火是6.72X105j,若不计热量

损失，此过程需要完全燃烧0.016此的煤气,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木=4.2X103〃（kg・，C）,煤气的热值q—

=4.2X107J/kg］o

解：水吸收的热量：

5

QKft=cm4<At=4.2X103j/(kg・''C)X2kgX(100℃-20*0=6.72X10J；

不计热量损失，根据Q^uQ^uniq,所以需要完全燃烧煤气的质量:

Q吸6.72xl()5/

m=—==0.016kg；

q4.2xlO7J/kg

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:6.72X105；0.016；热传递；不变。

13.在热机的各种损失中废气带走的能量鼓多,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•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“戒小”）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。

（I）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lOmin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

八执.9

（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；由图闪可知，燃料c燃烧lUnun放出的热量已经使水沸腾，燃料d燃烧15mHi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L35t,飞机发动机的功率为2.25X1（）7W。（航空燃油的热值为4Xl（）7j/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=4XIffJ/kg,

则这些燃油完全燃烧放出的热量为：Q«=qm=4X］（）7J/kgX1350kg=5.4XIO,oJ；

（2）已知飞机发动机的功率P=2.25X107W,飞机匀速航行的速度v=270km/h=75m/s,

7

5

由P=岁=f=Fv可知飞机航行过程中的牵引力为：F=：=22窗［W=3XION,

由一力平衡的条件可知飞机航行过程中的阻力为：f=F=3X1O5N；

⑶由P=与可知飞机发动机做的功为：W=Pl=2.25X107WX20X60S=2.7X1010J,

则发动机的效率为：n=^-XIOO%=密缥Zx100%=50%o

Q放5.4X1O10/

答：（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是5.4X1（）I°J；

（2）飞机在航行过程中的阻力3X1（）5N；

（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。

3、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、热晶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，热晟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，热量可以从低温物休转移到高温物休，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：Ao

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.电能技化为化学能D.化学能技化为电能

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：Co

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”招机械能转化为电能，故C正确；

D、蓄电池夜晚放电，将化学能转叱为电能，而不是将化学能转化为光能，故D错误。

答案：Co

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（）

甲乙丙丁

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.n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.图内中，太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能

D.图丁中，首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能

解：

A、绿色植物的光合作用是将光能转化为化学能，储存在植物体内，故A正确：