【知識點總結+例題講解】
一、熱機：
1.內能的利用方式： 熱傳遞 和 做功 ；
（1）利用內能來加熱：從能的角度看，這是內能的 轉移 過程；
（2）利用內能來做功：從能的角度看，這是內能 轉化 為機械能。
2.熱機是利用內能做功的機械：
常見熱機：蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣發(fā)動機等；
3.內燃機分為 汽油機 和 柴油機 兩大類 ；
4.汽油機：
（1）汽油機的特點：
①汽油在氣缸里面燃燒時生成高溫高壓的燃氣，
推動活塞做功，活塞移動帶動曲軸轉動；
②活塞在汽缸內往復運動時，從汽缸的一端運動到
另一端的過程，叫做一個沖程；
③多數(shù)汽油機是由 吸氣 、 壓縮 、 做功 、 排氣 四個沖程的不斷循環(huán)來保證連續(xù)工作；
（2）汽油機的四個沖程：
①吸氣沖程：進氣閥門打開，排氣閥門關閉，活塞向下運動。（同時吸入汽油與空氣）
②壓縮沖程：進氣閥門、排氣閥門都關閉；活塞向上運動；機械能轉化為 內能 。
③做功沖程：進氣閥門、排氣閥門都關閉；火花塞點火；汽油燃燒放熱膨脹，推動活塞向下運動，對外做功；內能轉化為 機械能 。(只有做功沖程對外做功)
④排氣沖程：進氣閥門關閉，排氣閥門打開；活塞向上運動；排出廢氣。
一個工作循環(huán)，曲軸和飛輪轉動 2 周，活塞往復 2 次（ 4 沖程），對外做功 1 次。
5.柴油機的工作原理：
（1）柴油機的工作過程也分為吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程；
（2）在吸氣沖程里，吸進氣缸的只有空氣；
（3）在壓縮沖程中，活塞把空氣的體積壓縮得非常小，使得空氣的溫度很高；
（4）在壓縮沖程結束的時候，氣缸內空氣的溫度已經(jīng)超過柴油的燃點，此時從噴油嘴噴出的霧狀柴油，遇到熱空氣便立刻燃燒起來；
（5）柴油機工作過程中壓強比較大，要求各有關零部件具有較高的結構強度，因此柴油機比較笨重。
6.柴油機和汽油機的區(qū)別：
①汽油機氣缸頂部有火花塞，柴油機氣缸頂部有噴油嘴；
②汽油機吸氣沖程吸入的是汽油與空氣的混合物，柴油機吸氣沖程只吸入空氣；
③汽油機點火方式為點燃式，柴油機點火方式壓燃式；
④汽油機的效率低，柴油機效率高；
⑤汽油機機體較輕，柴油機機體較重。
【例題1】關于內燃機的下列說法中正確的是（ ）
A．汽油機頂部有噴油嘴
B．在柴油機的壓縮沖程中，機械能轉化為柴油和空氣混合物的內能
C．進、排氣門同時關閉的沖程是做功沖程和壓縮沖程
D．柴油機在吸氣沖程中吸入柴油和空氣
【變式1】下列所示的交通工具工作過程中使用熱機的是（ ）
A．自行車 B．柴油車 C．電動自行車 D．皮筏艇
【例題2】如圖所示的某單缸四沖程汽油機說法正確的是（ ）
A．飛輪慣性完成沖程的是乙、丙、丁
B．四沖程內燃機在一個工作循環(huán)中工作過程依次是丁丙乙甲
C．甲圖中能量的轉化是內能轉化為機械能
D．乙圖中汽缸內氣體溫度會下降
【變式2】如圖所示是四沖程汽油機的剖面圖，關于其四個沖程的描述錯誤的是（ ）
A．吸氣沖程中，汽油和空氣的混合物進入汽缸
B．壓縮沖程中，活塞的機械能轉化為燃料混合物的內能
C．做功沖程中，具有很明顯的機械能轉化為內能的過程
D．排氣沖程中，廢氣帶走了燃料釋放的能量中很大部分
【例題3】某四沖程汽油機的轉速是1500R/min，那么1min里，該汽油機的沖程數(shù)和燃氣做功次數(shù)分別是（ ）
A.3000個，6000次 B.6000個，3000個
C.3000個，750次 D.750個，3000次
【變式3】一臺內燃機的轉速是1440轉/分，那么在每秒鐘內（ ）
A.轉軸轉動24轉，燃氣對活塞做功12次，活塞完成48個沖程
B.轉軸轉動1440轉，燃氣對活塞做功720次，活塞完成2880個沖程
C.轉軸轉動1440轉，燃氣對活塞做功1440次，活塞完成1440個沖程
D.轉軸轉動24轉，燃氣對活塞做功24次，活塞完成24個沖程
【例題4】與汽油機相比較，柴油機（ ）
A．氣缸頂部無火花塞，吸入氣缸的是空氣，效率較高
B．氣缸頂部無火花塞，吸入氣缸的是柴油，效率較高
C．氣缸頂部有火花塞，吸入氣缸的是空氣，效率較低
D．有火花塞，吸入氣缸的是柴油和空氣的混合燃料，效率高
【變式4】下列關于汽油機和柴油機的主要區(qū)別，說法正確的是（ ）
A．構造上，汽油機氣缸頂部有噴油嘴，柴油機氣缸頂部有火花塞
B．吸氣沖程中，柴油機吸入汽缸的是柴油和空氣的混合物，汽油機吸入汽缸的是空氣
C．在壓縮沖程末，柴油機的點火方式是點燃式，汽油機的點火方式是壓燃式
D．在做功沖程中，柴油機的燃氣溫度和壓強比汽油機里的高
二、熱值：
1.概念：把某種燃料 完全燃燒 時放出的熱量與其質量之比，叫做這種燃料的熱值；用符號q表示；
2.大?。簾嶂翟跀?shù)值上等于1 kg某種燃料完全燃燒放出的熱量；
3.公式：固體： （或液體、氣體：）
（1）其中：m為燃料的質量，V為燃料的體積，q為燃料的熱值；
（2）公式變形：
① （已知熱值及燃料質量，求燃燒放出的熱）
②（已知燃燒放出的熱及熱值，求燃料的質量）
4.單位：焦每千克（符號是J/kg）。
（1）固體：J/kg；
（2）液體：J/L；
（3）氣體：J/m3；
5.影響因素：熱值是燃料本身的一種特性，只與 燃料的種類 和 狀態(tài) 有關，
與燃料的形態(tài)、質量、體積、放熱多少等均無關；
6.物理意義及常見物質的熱值：
（1）物理意義：表示物體燃燒放熱的能力；
（2）常見熱值：
①煤氣的熱值約為3.9×107J/m3，
物理意義為：體積為1m3的煤氣完全燃燒放出的熱量為3.9×107J。
②焦炭的熱值3.0×107J/kg，
物理意義為：質量為1 kg 的煤氣完全燃燒放出的熱量為3.0×107J。
【例題5】下列關于熱值的說法正確的是（ ）
A．燃料燃燒時，用的燃料越多，燃料的熱值越大
B．燃料燃燒時，放出的熱量越多，燃料的熱值越大
C．相同質量的不同燃料燃燒時，放出熱量較多的燃料，熱值較大
D．相同質量的不同燃料完全燃燒時，放出熱量較多的燃料，熱值較大
【變式5】關于q=Qm的理解，下列說法中正確的是（ ）
A．熱值與燃料完全燃燒放出的熱量成正比 B．若燃料燃燒不充分時，熱值將減小
C．當燃料未燃燒時，其熱值為零 D．某種燃料的熱值大小與是否充分燃燒無關
【例題6】已知天然氣的熱值為4.0×107J/m3，完全燃燒2.1m3的天然氣可以獲得 J的熱量，不計熱量損失，這些熱量可以使500kg的水，溫度升高 ℃?！綾水＝4.2×103 J/(kg·℃)】
【變式6】為了減少大氣污染，可對秸稈進行回收加工制成秸稈煤，完全燃燒5kg秸稈煤放出的熱量是 J，若放出的熱量有40%被水吸收，可使 kg的水溫度升高80℃?！疽阎猶秸稈煤＝2.1×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg?℃）】
三、熱機的效率：
1.概念：用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機的效率；
2.公式：
（1）Q吸：被加熱物體吸收的熱量；（Q吸=cm△t）
（2）Q放：燃料完成燃燒放出的熱量；（Q放=qm）
3.在熱機的能量損失中，廢氣帶走的能量最多。
4.提高熱機的熱效率方法：
（1）廢氣回收利用：減少機械散熱和廢氣帶走熱量；
（2）使燃料充分燃燒：霧化液體燃料、粉碎固體燃料，通氣足夠；
（3）減少機械摩擦損失。
【例題7】關于熱機的效率，下列說法正確的是（ ）
A．使燃料燃燒更充分，可以提高熱機的效率
B．熱機的效率越高，在做功同樣多的情況下消耗的能量越多
C．熱機的效率越高說明做功越快
D．熱機損失的能量中，廢氣帶走的能量較少，主要是由于機械摩擦損失的
【變式7】據(jù)新華社報道，2020年4月8日，中國新疆塔里木盆地傳來振奮人心的消息：人們新發(fā)現(xiàn)了儲量達到2.28億噸的石油，如圖所示。這一發(fā)現(xiàn)進一步證實了塔里木盆地下方富含石油！石油燃燒時能釋放出巨大的能量[已知c水＝4.2×103J/（kg?℃），q石油=4.4×107J/kg]。求：
（1）200g石油完全燃燒放出的熱量多少J？
（2）若這些熱量的42%被水吸收，可以使多少kg的水的溫度升高40℃？
四、能量的轉化和守恒：
1.能量的轉化實例：
2.能量的轉化和轉移區(qū)分：
（1）能量的轉化：一種能量形式轉化為另一種能量形式，比如說光能轉化為熱能；
（2）能量的轉移：是一個物體的能量轉移到另一個物體上，能量性質不孌；
3.能量的轉移與轉化具有方向性：
能量轉化和轉移其實指的就是熱傳導，根據(jù)熱力學第二定律的內容，熱傳導的過程是有方向性的。這個過程可以向一個方向自發(fā)地進行，但是向相反的方向卻不能自發(fā)地進行，因此能量的的轉化和轉移具有方向性。
4.能量守恒定律：
能量既不會憑空消滅，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到其他物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。
5.能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。
大到天體，小到原子核，也無論是物理學問題還是化學、生物學、地理學、天文學的問題，所有能量轉化的過程，都遵從能量守恒定律。
6.永動機：不需要動力就能源源不斷地對外做功的機械；
永動機永遠不可能實現(xiàn)，因為它違背了能量守恒定律。
【例題8】下列有關能量轉化和守恒，說法正確的是（ ）
A．即使科技再發(fā)達也不可能制造出永動機
B．能量守恒定律只適用于能量的轉化過程
C．“摩擦生熱”是創(chuàng)造了熱，它不符合能量守恒定律
D．根據(jù)能量守恒定律，機械能總和不變
【變式8】學習了內能及能量的轉化和守恒后，同學們在一起梳理知識時交流了以下想法，你認為不正確的是（ ）
A．做功改變物體的內能是不同形式的能的相互轉化
B．物體放出熱量，發(fā)生了能量的轉移，其溫度一定降低
C．水電站主要將機械能轉化為電能
D．能量在轉化和轉移的過程中總會有損耗，但能量的總量保持不變
【例題9】用水壺燒水時，壺中水蒸氣將壺蓋頂起，水蒸氣的 轉化為壺蓋的 能。
【變式9】根據(jù)能量守恒定律，下列說法中僅發(fā)生能量轉移的一組是（ ）
A．試管中的冷水放入熱水中變熱 B．煤氣爐將冷水燒熱
C．用打氣筒打氣，筒壁變熱 D．小燈泡通電發(fā)光
跟蹤訓練
1．熱機的特點是將燃料燃燒獲得內能，然后通過做功驅動機器。它們都是利用了儲存在燃料中的（ ）
A．勢能B．電能C．化學能D．機械能
2．下列關于能量轉化的實例，你認為正確的是（ ）
A．摩擦生熱時，內能轉化為機械能
B．汽油機的做功沖程﹣﹣機械能轉化為內能
C．給蓄電池充電，電能轉化為化學能
D．電動機正常工作時，機械能轉化為電能
3．下列關于能量轉化現(xiàn)象的說法中，正確的是（ ）
A．蓄電池充電時，化學能轉化為電能
B．植物進行光合作用，光能轉化為內能
C．燃料燃燒發(fā)熱時，化學能轉化為內能
D．發(fā)電機工作時，電能轉化為機械能
4．下列說法正確的是（ ）
A．質量相等的兩塊金屬，升高相同的溫度，比熱容大的放出熱量少
B．質量相等的兩種燃料完全燃燒，熱值大的燃料放出的熱量多
C．冰水混合物吸收熱量，溫度不變，內能也不變
D．液體的沸點隨液面上方氣壓增大而降低
5．下列說法正確的是（ ）
A．物體的內能與溫度有關，只要溫度不變，物體的內能就不變
B．內能小的物體也可能將熱量傳給內能大的物體
C．對一個物體做功，這個物體內能一定增加
D．物體的溫度越高，所含熱量越多
6．關于能量守恒定律，下列說法正確的是（ ）
A．能量可以憑空消失
B．能量可以憑空產(chǎn)生
C．能量在轉化和轉移過程中，能量的總量保持不變
D．熱機在工作的過程中不遵循能量守恒定律
7．與汽油機相比較，柴油機（ ）
A．氣缸頂部無火花塞，吸入氣缸的是空氣，效率較高
B．氣缸頂部無火花塞，吸入氣缸的是柴油，效率較高
C．氣缸頂部有火花塞，吸入氣缸的是空氣，效率較低
D．有火花塞，吸入氣缸的是柴油和空氣的混合燃料，效率高
8．小明家使用天然氣灶來給水加熱，天然氣完全燃燒放出的熱量只有63%被水吸收。有一次，他用該灶給質量為3kg、溫度為20℃的水加熱用了0.04m3的天然氣，q＝4.4×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg?℃）。假設天然氣完全燃燒，則在標準大氣壓下，這些水升高的溫度是（ ）
A．108℃B．100℃C．88℃D．80℃
9．近年來，我國民用汽油發(fā)動機技術取得了長足進步，接近國際先進汽油發(fā)動機的水平某品牌汽車以80km/h的速度勻速行駛時，儀表盤顯示發(fā)動機轉速是1800r/min，若做功沖程每次做功6000J，則下列有關該汽車發(fā)動機的說法錯誤的是（ ）
A．每秒飛輪轉60圈 B．每秒完成60個沖程
C．每秒對外做功15次 D．發(fā)動機的輸出功率是90kW
10．小葉看見面點師傅將面拉成長條，放入滾燙的油中就炸出了香脆可口的油條，于是很想了解油的吸熱能力。在老師指導下，他用酒精燈分別加熱質量為50g、初溫為20℃的油和水，記錄的相關數(shù)據(jù)如下表所示。若單位時間內油吸收的熱量與水吸收的熱量相等，酒精的熱值為3×107J/kg，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）。下列說法正確的是（ ）
A．2min內油吸收的熱量為3×104J
B．他使用的酒精燈的加熱效率為21%
C．油的末溫比水的高，所以吸熱能力更強
D．油的吸熱能力與其吸收的熱量多少有關
11．一款汽車發(fā)動機的效率是30%，則其每消耗6kg汽油，發(fā)動機輸出的機械能是 J，在損失的能量中， 帶走的能量最多。若損失的能量完全被水吸收，可使 kg的水升高50℃。[c水＝4.2×103J/（kg?℃），q汽＝4.6×107J/kg]
12．如圖所示是四沖程內燃機工作循環(huán)中的 沖程。若此內燃機1s內對外做功20次，則曲軸的轉速是 r/min。在一個工作循環(huán)中消耗了20g汽油（q汽油＝4.6×107J/kg），若這臺汽油機的效率為30%，則一個工作循環(huán)中輸出的有用機械能為 J。
13．用燃氣灶燒水，使40kg的水從20℃加熱到70℃，已知水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）。求：
（1）水吸收的熱量是多少？
（2）這些熱量相當于多少體積的煤氣完全燃燒放出的熱量？（煤氣的熱值為4.2×107J/m3）
14．2017年5月，中國首次海域天然氣水合物（可燃冰）試采成功。100cm3可燃冰可釋放約為1.5×10﹣2m3天然氣。已知q天然氣＝2.1×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg?℃）。則：
（1）求100cm3可燃冰釋放出的天然氣完全燃燒放出的熱量；
（2）若將上述的天然氣通過燃氣灶給水加熱，可使1kg的水從20℃升高到65℃，求水吸收的熱量；
（3）求該燃氣灶的熱效率。
真題過關
一、選擇題（共10小題）：
1．（2022?柳州）下列關于熱機的說法正確的是（ ）
A．熱機的效率為100%
B．熱機只有汽油機和柴油機兩種
C．好的熱機工作時不排放廢氣
D．熱機工作時都要利用燃料的化學能
2．（2022?宜昌）關于燃料及其熱值，下列說法中正確的是（ ）
A．沒有燃燒的燃料，熱值等于零
B．燃料完全燃燒時，它的熱值最大
C．燃料的熱值與質量和燃燒狀態(tài)無關
D．燃料燃燒時溫度越高，放出的熱量越多
3．（2022?巴中）小明家新買了小汽車，下列有關說法錯誤的是（ ）
A．汽車長時間行駛輪胎會發(fā)熱，這是通過做功改變內能
B．汽車啟動時，小明聞到汽油味說明分子在不停地做無規(guī)則運動
C．汽車內燃機工作時，四個沖程中只有做功沖程把內能轉化為機械能
D．小明認為隨著科技發(fā)展，內燃機效率可以達到100%
4．（2022?鎮(zhèn)江）水燒開時產(chǎn)生的水蒸氣將壺蓋頂起，汽油機的四個沖程中，能量轉化與之相同的是（ ）
5．（2022?赤峰）汽油機的四個沖程中，哪個沖程存在著化學能轉化為內能的過程（ ）
6．（2022?懷化）如圖所示，在試管內裝少量水，用橡膠塞塞住管口，將水加熱一段時間，塞子沖出，內燃機四個沖程中與之原理相似的是（ ）
A．吸氣沖程
B．壓縮沖程
C．做功沖程
D．排氣沖程
7．（2022?鎮(zhèn)江）如圖所示，用甲、乙兩種燃料分別對質量和初溫相同的水進行加熱，兩圖裝置均相同。燃料的質量用m表示，燃料充分燃盡時水升高的溫度用Δt表示（水未沸騰）（ ）
A．若m相同，Δt越小，燃料的熱值越大
B．若Δt相同，m越大，燃料的熱值越大
C．若mΔt的值越大，燃料的熱值越大
D．若Δtm的值越大，燃料的熱值越大
8．（2022?十堰）為實現(xiàn)國家關于“碳達峰”“碳中和”目標，東風汽車集團研發(fā)了一款新型汽車。與某款汽車同樣油耗和使用條件下，發(fā)動機工作時，尾氣中“汽油味”明顯降低，動力更強勁。如圖為其發(fā)動機某一沖程示意圖，下列有關說法錯誤的是（ ）
A．尾氣中“汽油味”降低，是因為汽油在汽缸中燃燒比較完全
B．該沖程為做功沖程，內能轉化為機械能
C．汽油在汽缸內完全燃燒，發(fā)動機效率可達100%
D．該發(fā)動機減少了碳排放，有利于節(jié)約能源和環(huán)境保護
9．（2022?瀘州）2022年6月5日上午，神舟十四號載人飛船搭乘長征二號F運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。3名航天員將在太空進行為期6個月的科學實驗探究和生活，長征二號F運載火箭用了液態(tài)氫作燃料，下列說法正確的是（ ）
A．火箭選用液態(tài)氫作燃料，是因為液態(tài)氫具有較大的熱值
B．火箭加速升空的過程中，火箭的動能轉化為重力勢能
C．火箭加速升空的過程中，航天員的機械能保持不變
D．載人飛船進入預定軌道穩(wěn)定運行時，處于平衡狀態(tài)
10．（2022?成都）小葉看見面點師傅將面拉成長條，放入滾燙的油中就炸出了香脆可口的油條，于是很想了解油的吸熱能力。在老師指導下，他用酒精燈分別加熱質量為50g、初溫為20℃的油和水，記錄的相關數(shù)據(jù)如下表所示。若單位時間內油吸收的熱量與水吸收的熱量相等，酒精的熱值為3×107J/kg，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）。下列說法正確的是（ ）
A．2min內油吸收的熱量為3×104J
B．他使用的酒精燈的加熱效率為21%
C．油的末溫比水的高，所以吸熱能力更強
D．油的吸熱能力與其吸收的熱量多少有關
二、填空題（共5小題）：
11．（2022?廣東）班級廚藝展示活動中，用煤氣爐烹飪食物主要是通過 （選填“做功”或“熱傳遞”）的方式增大食物的內能；現(xiàn)場香氣四溢屬于 現(xiàn)象，表明分子在不停地做無規(guī)則的運動?；顒咏Y束，剩余煤氣的熱值 （選填“變大”“變小”或“不變”）。
12．（2022?蘭州）一臺單缸四沖程汽油機，只有第三個沖程中燃氣對外做功，其他沖程是靠飛輪的
來完成的；若飛輪的轉速為1200r/min，則該汽油機每秒鐘做功 次。
13．（2022?朝陽）如圖所示，將水加熱至沸騰后，塞子被沖出，此過程的能量轉化方式與汽油機的
沖程相同。若單缸四沖程汽油機飛輪轉速為1200r/min，則1s內完成個 沖程。
14．（2022?常州）天然氣熱水器將40kg的水從15℃加熱到65℃，此過程中天然氣完全燃燒釋放熱量的84%被水吸收，水吸收熱量 J，天然氣完全燃燒釋放熱量 J，需要消耗天然氣 kg，這是通過 方式改變水的內能。[c水＝4.2×103J/（kg?℃），q天然氣＝4×107J/kg]
15．（2022?銅仁市）全球汽車保有量在迅速增長，截止2011年，全球處于使用狀態(tài)的汽車數(shù)量已突破10億輛。設汽車的燃油為汽油，每輛汽車每年耗油約2.1t，若不計熱量損失，這些燃料完全燃燒可供1×106kg的水溫度升高 ℃；汽車內燃機的效率平均值取30%，如果能把內燃機的效率提高1%，全球每年可以節(jié)約 kg燃油，從而減小全球的碳排放，為環(huán)保作出貢獻。[已知水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），汽油的熱值為4.6×107J/kg]
三、實驗探究題（共1小題）：
16．（2022?泰州）在“比較酒精和碎紙片燃燒時放出的熱量”實驗中。
（1）由于燃料充分燃燒放出熱量的多少不僅與燃料種類這一個因素有關，因此實驗時必須控制酒精和碎紙片的 相等；實驗中還需控制被加熱的水的質量和初溫均相同，以便于 。
（2）如圖是小明安裝好的實驗裝置，其中存在的錯誤是 。
（3）小華糾正了小明的錯誤，又組裝了一套相同的實驗裝置，備好秒表。在兩燃燒皿中分別加入準備好的酒精和碎紙片，讀出水的初溫后，進行如下操作：
①先點燃酒精，再點燃碎紙片。
②保證酒精和碎紙片燃燒時間相同，讀取溫度計的示數(shù)。
③待酒精和碎紙片充分燃燒結束，分別讀取溫度計的示數(shù)。
小紅認為上述操作中，操作 是錯誤的。小明根據(jù)正確操作獲得的數(shù)據(jù)，算出了燃料的熱值，發(fā)現(xiàn)結果小于該燃料的實際熱值，原因是 。
四、計算題（共4小題）：
17．（2022?貴港）某學校，需要把1000kg的水從20℃加熱到80℃。[q天然氣＝4×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg?℃）]求：
（1）這些水吸收的熱量；
（2）若用天然氣加熱，不計熱量損失，需要完全燃燒多少m3的天然氣？
18．（2022?金昌）小華家里用的是天然氣灶，他嘗試估測該灶的效率。小華在水壺中加入4L水，水的初溫是20℃，然后將水燒開，他觀察天然氣表發(fā)現(xiàn)此次燒水用了0.1m3天然氣，天然氣的熱值為3.2×107J/m3，水的比熱容c＝4.2×103J/（kg?℃），當?shù)卮髿鈮簽闃藴蚀髿鈮?。求?br>（1）水吸收的熱量Q吸（不計水的熱量損失）；
（2）天然氣完全燃燒放出的熱量Q放；
（3）天然氣灶的效率η。
19．（2022?梧州）氫燃料具有清潔、效率高等優(yōu)點，被認為是理想的能源之一，目前我國部分城市已有多批氫能源公交車投放使用。已知c水＝4.2×103J/（kg?℃），q氫＝1.4×108J/kg。問：
（1）質量為0.6kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量是多少？
（2）若這些熱量全部被質量為500kg、溫度為15℃的水吸收，水升高的溫度是多少？
（3）若這些熱量恰好能供某氫能源公交車以140kW的恒定功率勻速行駛5min，則該氫能源公交車的效率是多少？
20．（2022?甘肅）綠色環(huán)保已成為人們生活中重要的理念。電動汽車是一種節(jié)能環(huán)保的交通工具，某電動汽車部分參數(shù)如下。若某次車滿載時，車和人的總質量為1.8噸，四個車輪與水平地面接觸面積分別為50cm2（g＝10N/kg）。求：
（1）滿載時汽車對水平地面的壓強；
（2）若汽車以108km/h的速度在平直高速公路勻速行駛20分鐘，行駛的距離是多少；
（3）若汽車在額定功率下沿平直公路以10m/s的速度勻速行駛，發(fā)動機效率為80%，則汽車在行駛過程中受到的阻力大小。
章節(jié)
考點
考試題型
難易度
內能的利用
熱機
選擇題、填空題
★★
熱值
填空題、計算題
★★★
熱效率
填空題、計算題
★★
實例
能量轉化
實例
能量轉化
摩擦生熱
機械能→內能
光合作用
光能→化學能
發(fā)電機發(fā)電
機械能→電能
燃料燃燒
化學能→內能
電動機轉動
電能→機械能
電池供電
化學能→電能
加熱時間（min）
消耗酒精（g）
末溫（℃）
油
2
1
88
水
2
1
50
加熱時間（min）
消耗酒精（g）
末溫（℃）
油
2
1
88
水
2
1
50
額定乘客人數(shù)
5
電動機額定電壓
500V
電動機額定功率
100kW
電池容量
500Ah
專題06 內能的利用
【考點分析】
【知識點總結+例題講解】
一、熱機：
1.內能的利用方式： 熱傳遞 和 做功 ；
（1）利用內能來加熱：從能的角度看，這是內能的 轉移 過程；
（2）利用內能來做功：從能的角度看，這是內能 轉化 為機械能。
2.熱機是利用內能做功的機械：
常見熱機：蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣發(fā)動機等；
3.內燃機分為 汽油機 和 柴油機 兩大類 ；
4.汽油機：
（1）汽油機的特點：
①汽油在氣缸里面燃燒時生成高溫高壓的燃氣，
推動活塞做功，活塞移動帶動曲軸轉動；
②活塞在汽缸內往復運動時，從汽缸的一端運動到
另一端的過程，叫做一個沖程；
③多數(shù)汽油機是由 吸氣 、 壓縮 、 做功 、 排氣 四個沖程的不斷循環(huán)來保證連續(xù)工作；
（2）汽油機的四個沖程：
①吸氣沖程：進氣閥門打開，排氣閥門關閉，活塞向下運動。（同時吸入汽油與空氣）
②壓縮沖程：進氣閥門、排氣閥門都關閉；活塞向上運動；機械能轉化為 內能 。
③做功沖程：進氣閥門、排氣閥門都關閉；火花塞點火；汽油燃燒放熱膨脹，推動活塞向下運動，對外做功；內能轉化為 機械能 。(只有做功沖程對外做功)
④排氣沖程：進氣閥門關閉，排氣閥門打開；活塞向上運動；排出廢氣。
一個工作循環(huán)，曲軸和飛輪轉動 2 周，活塞往復 2 次（ 4 沖程），對外做功 1 次。
5.柴油機的工作原理：
（1）柴油機的工作過程也分為吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程；
（2）在吸氣沖程里，吸進氣缸的只有空氣；
（3）在壓縮沖程中，活塞把空氣的體積壓縮得非常小，使得空氣的溫度很高；
（4）在壓縮沖程結束的時候，氣缸內空氣的溫度已經(jīng)超過柴油的燃點，此時從噴油嘴噴出的霧狀柴油，遇到熱空氣便立刻燃燒起來；
（5）柴油機工作過程中壓強比較大，要求各有關零部件具有較高的結構強度，因此柴油機比較笨重。
6.柴油機和汽油機的區(qū)別：
①汽油機氣缸頂部有火花塞，柴油機氣缸頂部有噴油嘴；
②汽油機吸氣沖程吸入的是汽油與空氣的混合物，柴油機吸氣沖程只吸入空氣；
③汽油機點火方式為點燃式，柴油機點火方式壓燃式；
④汽油機的效率低，柴油機效率高；
⑤汽油機機體較輕，柴油機機體較重。
【例題1】關于內燃機的下列說法中正確的是（ ）
A．汽油機頂部有噴油嘴
B．在柴油機的壓縮沖程中，機械能轉化為柴油和空氣混合物的內能
C．進、排氣門同時關閉的沖程是做功沖程和壓縮沖程
D．柴油機在吸氣沖程中吸入柴油和空氣
【答案】C
【解析】解：A、汽油機的頂部有火花塞，柴油機的頂部有噴油嘴，故A錯誤；
B、因為柴油機吸入氣缸的只有空氣，在柴油機的壓縮沖程中，機械能轉化為空氣的內能，故B錯誤；
C、四沖程汽油機在工作過程，進、排氣門同時關閉的沖程是做功沖程和壓縮沖程，故C正確；
D、柴油機在吸氣沖程中吸入氣缸的只有空氣，故D錯誤。
故選：C。
【變式1】下列所示的交通工具工作過程中使用熱機的是（ ）
A．自行車 B．柴油車 C．電動自行車 D．皮筏艇
【答案】B
【解析】解：熱機是把內能轉化為機械能的裝置；
AD、自行車、皮筏艇是消耗人體的化學能轉化為機械能，故AD錯誤；
B、柴油車是熱機的一種，將內能轉化為機械能，故B正確；
C、電動自行車是把電能轉化為機械能，故C錯誤。
故選：B。
【例題2】如圖所示的某單缸四沖程汽油機說法正確的是（ ）
A．飛輪慣性完成沖程的是乙、丙、丁
B．四沖程內燃機在一個工作循環(huán)中工作過程依次是丁丙乙甲
C．甲圖中能量的轉化是內能轉化為機械能
D．乙圖中汽缸內氣體溫度會下降
【答案】D
【解析】解：甲圖：氣門都關閉，活塞向上運行，氣缸容積減小，是壓縮沖程，將機械能轉化為了內能，故C錯誤；
乙圖：排氣門打開，活塞向上運動，氣缸容積減小，是排氣沖程，氣缸內氣體溫度會下降，故D正確；
丙圖：氣門都關閉，活塞向下運行，氣缸容積增大，是做功沖程，將化學能轉化為內能，內能再轉化為機械能；
丁圖：進氣門打開，活塞向下運行，氣缸容積增大，是吸氣沖程；
熱機的四個沖程依次是吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程，即丁甲丙乙，故B錯誤；
在熱機的四個沖程中，只有做功沖程做功，其他三個沖程是靠飛輪的慣性完成的，依靠飛輪慣性完成的沖程是：甲、乙、丁沖程，故A錯誤。
故選：D。
【變式2】如圖所示是四沖程汽油機的剖面圖，關于其四個沖程的描述錯誤的是（ ）
A．吸氣沖程中，汽油和空氣的混合物進入汽缸
B．壓縮沖程中，活塞的機械能轉化為燃料混合物的內能
C．做功沖程中，具有很明顯的機械能轉化為內能的過程
D．排氣沖程中，廢氣帶走了燃料釋放的能量中很大部分
【答案】C
【解析】解：A、在汽油機在吸氣沖程中，進氣門打開、排氣門關閉，活塞向下運動，汽油和空氣的混合物進入汽缸，故A正確；
B、在壓縮沖程中，進氣門和排氣門都關閉，活塞向上運動，燃料混合物被壓縮，則燃料混合物的內能變大，此過程是機械能轉化為內能的過程，故B正確；
C、在做功沖程中，燃氣對活塞做功，內能轉化為機械能，故C錯誤；
D、在排氣沖程中，廢氣帶走了燃料釋放的能量的大部分，故D正確。
故選：C。
【例題3】某四沖程汽油機的轉速是1500R/min，那么1min里，該汽油機的沖程數(shù)和燃氣做功次數(shù)分別是（ ）
A.3000個，6000次 B.6000個，3000個
C.3000個，750次 D.750個，3000次
【答案】C
【解析】單缸四沖程汽油機一個工作循環(huán)（4個沖程），曲軸和飛輪轉動2周，活塞往復2 次，對外做功1次。飛輪轉速是1500R/min，則有750個工作循環(huán)；所以該汽油機在1min內可以完成750×4=3000個沖程，可以做750次功。
故選：C。
【變式3】一臺內燃機的轉速是1440轉/分，那么在每秒鐘內（ ）
A.轉軸轉動24轉，燃氣對活塞做功12次，活塞完成48個沖程
B.轉軸轉動1440轉，燃氣對活塞做功720次，活塞完成2880個沖程
C.轉軸轉動1440轉，燃氣對活塞做功1440次，活塞完成1440個沖程
D.轉軸轉動24轉，燃氣對活塞做功24次，活塞完成24個沖程
【答案】A
【解析】四沖程汽油機完成1個工作循環(huán)，要經(jīng)過四個沖程，飛輪轉動2轉，對外做功1次。由題知，飛輪轉速是1440轉/分鐘=24轉/秒；因為飛輪轉動2轉為一個工作循環(huán)，對外做功1次，完成4個沖程，所以內燃機每秒鐘曲軸轉動24轉，燃氣對外做功12次，完成48個沖程。
故選：A。
【例題4】與汽油機相比較，柴油機（ ）
A．氣缸頂部無火花塞，吸入氣缸的是空氣，效率較高
B．氣缸頂部無火花塞，吸入氣缸的是柴油，效率較高
C．氣缸頂部有火花塞，吸入氣缸的是空氣，效率較低
D．有火花塞，吸入氣缸的是柴油和空氣的混合燃料，效率高
【答案】A
【解析】解：汽油機頂部有火花塞，柴油機為噴油嘴，汽油機吸入的是空氣和汽油的混合物物質，柴油機吸入的空氣，柴油機效率高，故BCD不符合題意，A符合題意。
故選：A。
【變式4】下列關于汽油機和柴油機的主要區(qū)別，說法正確的是（ ）
A．構造上，汽油機氣缸頂部有噴油嘴，柴油機氣缸頂部有火花塞
B．吸氣沖程中，柴油機吸入汽缸的是柴油和空氣的混合物，汽油機吸入汽缸的是空氣
C．在壓縮沖程末，柴油機的點火方式是點燃式，汽油機的點火方式是壓燃式
D．在做功沖程中，柴油機的燃氣溫度和壓強比汽油機里的高
【答案】D
【解析】解：A、柴油機和汽油機的結構不同：柴油機的氣缸上是噴油嘴，汽油機的頂部有火花塞，故A錯誤；
B、在吸氣沖程，柴油機吸入氣缸的只是空氣，汽油機吸入氣缸的是汽油和空氣的混合物，故B錯誤；
C、在做功沖程，汽油機的點火方式叫點燃式，柴油機的點火方式叫壓燃式，故C錯誤；
D、柴油機的壓縮比例更大，柴油機燃氣壓強比汽油機的更高，故D正確。
故選：D。
二、熱值：
1.概念：把某種燃料 完全燃燒 時放出的熱量與其質量之比，叫做這種燃料的熱值；用符號q表示；
2.大小：熱值在數(shù)值上等于1 kg某種燃料完全燃燒放出的熱量；
3.公式：固體： （或液體、氣體：）
（1）其中：m為燃料的質量，V為燃料的體積，q為燃料的熱值；
（2）公式變形：
① （已知熱值及燃料質量，求燃燒放出的熱）
②（已知燃燒放出的熱及熱值，求燃料的質量）
4.單位：焦每千克（符號是J/kg）。
（1）固體：J/kg；
（2）液體：J/L；
（3）氣體：J/m3；
5.影響因素：熱值是燃料本身的一種特性，只與 燃料的種類 和 狀態(tài) 有關，
與燃料的形態(tài)、質量、體積、放熱多少等均無關；
6.物理意義及常見物質的熱值：
（1）物理意義：表示物體燃燒放熱的能力；
（2）常見熱值：
①煤氣的熱值約為3.9×107J/m3，
物理意義為：體積為1m3的煤氣完全燃燒放出的熱量為3.9×107J。
②焦炭的熱值3.0×107J/kg，
物理意義為：質量為1 kg 的煤氣完全燃燒放出的熱量為3.0×107J。
【例題5】下列關于熱值的說法正確的是（ ）
A．燃料燃燒時，用的燃料越多，燃料的熱值越大
B．燃料燃燒時，放出的熱量越多，燃料的熱值越大
C．相同質量的不同燃料燃燒時，放出熱量較多的燃料，熱值較大
D．相同質量的不同燃料完全燃燒時，放出熱量較多的燃料，熱值較大
【答案】D
【解析】解：AB、燃料的熱值只與燃料的種類有關，與放出熱量的多少、燃料的質量和燃料的燃燒程度無關，故A、B錯誤；
CD、相同質量的不同燃料完全燃燒時，放出熱量越大的燃料，其熱值越大，故C錯誤，D正確。
故選：D。
【變式5】關于q=Qm的理解，下列說法中正確的是（ ）
A．熱值與燃料完全燃燒放出的熱量成正比 B．若燃料燃燒不充分時，熱值將減小
C．當燃料未燃燒時，其熱值為零 D．某種燃料的熱值大小與是否充分燃燒無關
【答案】D
【解析】解：A、熱值是質量為1kg的燃料完全燃燒時所釋放出的熱量，熱值是燃料本身的特性，與熱量無關，故A不符合題意；
B、熱值的大小只與燃料的種類有關，與燃燒程度無關，故B不符合題意；
C、熱值是燃料的一種特性，與燃料是否燃燒無關，故C不符合題意；
D、熱值是由燃料本身特性決定的，與燃料是否充分燃燒無關，故D符合題意；
故選：D。
【例題6】已知天然氣的熱值為4.0×107J/m3，完全燃燒2.1m3的天然氣可以獲得 J的熱量，不計熱量損失，這些熱量可以使500kg的水，溫度升高 ℃。【c水＝4.2×103 J/(kg·℃)】
【答案】8.4×107；40。
【解析】完全燃燒2.1m3的天然氣放出的熱量
Q放＝Vq＝2.1m3×4.0×107J/m3＝8.4×107J；
由于不計熱量損失，則Q吸＝Q放＝8.4×107J；
故水升高的溫度Δt＝eq \f(Q吸,cm)＝eq \f(8.4×107 J,4.2×103 J/（kg·℃）×500 kg)＝40℃。
【變式6】為了減少大氣污染，可對秸稈進行回收加工制成秸稈煤，完全燃燒5kg秸稈煤放出的熱量是 J，若放出的熱量有40%被水吸收，可使 kg的水溫度升高80℃。【已知q秸稈煤＝2.1×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg?℃）】
【答案】1.05×108；125。
【解析】解：完全燃燒5kg秸稈煤可放出的熱量：
Q放＝m秸稈煤q秸稈煤＝5kg×2.1×107J/kg＝1.05×108J；
由題意可知，水吸收的熱量為：Q吸＝Q放×40%＝1.05×108J×40%＝4.2×107J；
由Q吸＝cm△t可得水的質量：m=Q吸c水△t=4.2×107J4.2×103J(kg?℃)×80℃=125kg。
故答案為：1.05×108；125。
三、熱機的效率：
1.概念：用來做有用功的那部分能量，與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機的效率；
2.公式：
（1）Q吸：被加熱物體吸收的熱量；（Q吸=cm△t）
（2）Q放：燃料完成燃燒放出的熱量；（Q放=qm）
3.在熱機的能量損失中，廢氣帶走的能量最多。
4.提高熱機的熱效率方法：
（1）廢氣回收利用：減少機械散熱和廢氣帶走熱量；
（2）使燃料充分燃燒：霧化液體燃料、粉碎固體燃料，通氣足夠；
（3）減少機械摩擦損失。
【例題7】關于熱機的效率，下列說法正確的是（ ）
A．使燃料燃燒更充分，可以提高熱機的效率
B．熱機的效率越高，在做功同樣多的情況下消耗的能量越多
C．熱機的效率越高說明做功越快
D．熱機損失的能量中，廢氣帶走的能量較少，主要是由于機械摩擦損失的
【答案】A
【解析】解：A．使燃料燃燒更充分，可以增大有效利用的能量，提高熱機的效率，故A正確；
B．熱機的效率是指用來做有用功的能量與燃料完全燃燒產(chǎn)生的能量之比，當熱機做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高，故B錯誤；
C．熱機的效率越高說明用來做有用功的能量占燃料完全燃燒產(chǎn)生的能量之比大，做功越快是指功率大，功率和效率沒有關系，故C錯誤；
D．熱機工作時，熱機損失的能量中，廢氣帶走的熱量多，機械摩擦損失的不是主要的，故D錯誤。
故選：A。
【變式7】據(jù)新華社報道，2020年4月8日，中國新疆塔里木盆地傳來振奮人心的消息：人們新發(fā)現(xiàn)了儲量達到2.28億噸的石油，如圖所示。這一發(fā)現(xiàn)進一步證實了塔里木盆地下方富含石油！石油燃燒時能釋放出巨大的能量[已知c水＝4.2×103J/（kg?℃），q石油=4.4×107J/kg]。求：
（1）200g石油完全燃燒放出的熱量多少J？
（2）若這些熱量的42%被水吸收，可以使多少kg的水的溫度升高40℃？
【答案】（1）8.8×106J；40℃。
【解析】解：（1）石油的質量：m＝200g＝0.2kg；
石油完全燃燒放出的熱量：Q放 ＝mq石油＝0.2kg×4.4×107J/kg＝8.8×106J；
（2）若這些熱量的42%被水吸收，則有：
Q吸＝42%Q放＝42%×8.8×106J＝3.696×106J；
由Q吸＝cm△t可得：m水＝Q吸c水?t＝3.699×106J4.2×103J（kg?℃）×40℃＝22kg。
四、能量的轉化和守恒：
1.能量的轉化實例：
2.能量的轉化和轉移區(qū)分：
（1）能量的轉化：一種能量形式轉化為另一種能量形式，比如說光能轉化為熱能；
（2）能量的轉移：是一個物體的能量轉移到另一個物體上，能量性質不孌；
3.能量的轉移與轉化具有方向性：
能量轉化和轉移其實指的就是熱傳導，根據(jù)熱力學第二定律的內容，熱傳導的過程是有方向性的。這個過程可以向一個方向自發(fā)地進行，但是向相反的方向卻不能自發(fā)地進行，因此能量的的轉化和轉移具有方向性。
4.能量守恒定律：
能量既不會憑空消滅，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到其他物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。
5.能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。
大到天體，小到原子核，也無論是物理學問題還是化學、生物學、地理學、天文學的問題，所有能量轉化的過程，都遵從能量守恒定律。
6.永動機：不需要動力就能源源不斷地對外做功的機械；
永動機永遠不可能實現(xiàn)，因為它違背了能量守恒定律。
【例題8】下列有關能量轉化和守恒，說法正確的是（ ）
A．即使科技再發(fā)達也不可能制造出永動機
B．能量守恒定律只適用于能量的轉化過程
C．“摩擦生熱”是創(chuàng)造了熱，它不符合能量守恒定律
D．根據(jù)能量守恒定律，機械能總和不變
【答案】A
【解析】解：A、根據(jù)能量守恒定律，能量的轉移和轉化具有方向性，機器運轉過程中總有一部分機械能轉化為內能，這部分內能不可能自動地再轉化為機械能，如果沒有能量的補充，最終會停止運動，所以不可能造出永動機，故A正確；
B、能量守恒定律既適用于能量轉化過程，也適用于能量的轉移過程，故B錯誤；
C、“摩擦生熱”是將機械能轉化為內能的過程，所以也符合能量守恒定律，故C錯誤；
D、根據(jù)能量守恒定律，自然界中能的總量保持不變，但是機械能不一定守恒，故D錯誤；
故選：A。
【變式8】學習了內能及能量的轉化和守恒后，同學們在一起梳理知識時交流了以下想法，你認為不正確的是（ ）
A．做功改變物體的內能是不同形式的能的相互轉化
B．物體放出熱量，發(fā)生了能量的轉移，其溫度一定降低
C．水電站主要將機械能轉化為電能
D．能量在轉化和轉移的過程中總會有損耗，但能量的總量保持不變
【答案】B
【解析】解：A、做功過程是能量轉化過程，做功改變物體的內能是不同形式的能的相互轉化，故A正確；
B、晶體凝固過程中，放熱，內能變小，但溫度不變，故B錯誤；
C、水電站主要將水的機械能轉化為電能，故C正確；
D、能量在轉化和轉移的過程中總會有損耗，但能量的總量保持不變，故D正確。
故選：B。
【例題9】用水壺燒水時，壺中水蒸氣將壺蓋頂起，水蒸氣的 轉化為壺蓋的 能。
【答案】內；機械能。
【解析】燒開水時，壺蓋被水蒸氣頂起，是水蒸氣對壺蓋做功的結果，這時水蒸氣的內能轉化為壺蓋的機械能。
故答案為：內；機械能。
【變式9】根據(jù)能量守恒定律，下列說法中僅發(fā)生能量轉移的一組是（ ）
A．試管中的冷水放入熱水中變熱 B．煤氣爐將冷水燒熱
C．用打氣筒打氣，筒壁變熱 D．小燈泡通電發(fā)光
【答案】A
【解析】解：A、試管中的冷水放入熱水中吸收熱量，內能增大，溫度升高，僅發(fā)生了能量的轉移，故A符合題意；
B、煤氣爐將冷水燒熱，煤氣燃燒將化學能轉化為內能，是能量的轉化；冷水吸熱，內能增大，屬于熱傳遞，是能量的轉移，故B不符合題意；
C、用打氣筒打氣，活塞壓縮空氣做功，空氣內能增大，是能量的轉化；筒壁吸收熱量，內能增大，屬于熱傳遞，是能量的轉移，故C不符合題意；
D、小燈泡通電發(fā)光，將電能轉化為光能和內能，是能量的轉化，故D不符合題意。
故選：A。
跟蹤訓練
1．熱機的特點是將燃料燃燒獲得內能，然后通過做功驅動機器。它們都是利用了儲存在燃料中的（ ）
A．勢能B．電能C．化學能D．機械能
【答案】C
【解析】解：所有的燃料都儲存了化學能，而熱機工作的過程是將燃料的化學能轉化為內能，再通過做功的方式將內能轉化成機械能的過程，故ABD錯誤、C正確。
故選：C。
2．下列關于能量轉化的實例，你認為正確的是（ ）
A．摩擦生熱時，內能轉化為機械能
B．汽油機的做功沖程﹣﹣機械能轉化為內能
C．給蓄電池充電，電能轉化為化學能
D．電動機正常工作時，機械能轉化為電能
【答案】C
【解析】解：A、摩擦生熱時，克服摩擦做功，機械能轉化為內能，故A錯誤；
B、汽油機在做功沖程中，內能轉化為機械能，故B錯誤；
C、給蓄電池充電，消耗了電能，得到了化學能，因此是將電能轉化為化學能的過程，故C正確；
D、電動機正常工作時，消耗了電能，得到了機械能和內能（電流的熱效應），電能轉化為機械能和內能，故D錯誤。
故選：C。
3．下列關于能量轉化現(xiàn)象的說法中，正確的是（ ）
A．蓄電池充電時，化學能轉化為電能
B．植物進行光合作用，光能轉化為內能
C．燃料燃燒發(fā)熱時，化學能轉化為內能
D．發(fā)電機工作時，電能轉化為機械能
【答案】C
【解析】解：A、給蓄電池充電時把電能轉化為化學能，故A錯誤；
B、植物進行光合作用，光能轉化為化學能，故B錯誤；
C、燃料燃燒發(fā)熱時，消耗自身的化學能，轉化為內能，故C正確；
D、發(fā)電機工作時是用來發(fā)電，是將機械能轉化為電能，不是將電能轉化為內能，故D錯誤。
故選：C。
4．下列說法正確的是（ ）
A．質量相等的兩塊金屬，升高相同的溫度，比熱容大的放出熱量少
B．質量相等的兩種燃料完全燃燒，熱值大的燃料放出的熱量多
C．冰水混合物吸收熱量，溫度不變，內能也不變
D．液體的沸點隨液面上方氣壓增大而降低
【答案】B
【解析】解：A、由Q＝cm△t可知，質量相等的兩塊金屬，升高相同的溫度，比熱容大的吸收的熱量多，故A錯誤；
B、由Q放＝mq可知，質量相等的兩種燃料完全燃燒，熱值大的燃料放出的熱量多，故B正確；
C、冰水混合物吸收熱量，固態(tài)冰熔化為液體水，溫度不變，內能增大，故C錯誤；
D、液體的沸點隨液面上方氣壓增大而升高，故D錯誤。
故選：B。
5．下列說法正確的是（ ）
A．物體的內能與溫度有關，只要溫度不變，物體的內能就不變
B．內能小的物體也可能將熱量傳給內能大的物體
C．對一個物體做功，這個物體內能一定增加
D．物體的溫度越高，所含熱量越多
【答案】B
【解析】解：A、內能的大小與物體的質量、溫度和狀態(tài)有關；溫度不變時，物體的內能也可能改變，如晶體的熔化過程、凝固過程，其內能是改變的，故A錯誤；
B、發(fā)生熱傳遞的條件是存在溫度差，內能小的物體可能溫度高，所以內能小的物體也可能將熱量傳給內能大的物體，故B正確；
C、在沒有熱傳遞的情況下，對一個物體做功，物體的內能一定增加，故C錯誤；
D、熱量是一個過程量，不能說含有多少熱量，只能說吸收或放出熱量，故D錯誤；
故選：B。
6．關于能量守恒定律，下列說法正確的是（ ）
A．能量可以憑空消失
B．能量可以憑空產(chǎn)生
C．能量在轉化和轉移過程中，能量的總量保持不變
D．熱機在工作的過程中不遵循能量守恒定律
【答案】C
【解析】解：AB、能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，故AB錯誤；
C、據(jù)能量守恒定律，能量在轉化和轉移過程中，能量的總量保持不變，故C正確；
D、能量守恒定律適用于自然界中任何形式能的相互轉化，故D錯誤；
故選：C。
7．與汽油機相比較，柴油機（ ）
A．氣缸頂部無火花塞，吸入氣缸的是空氣，效率較高
B．氣缸頂部無火花塞，吸入氣缸的是柴油，效率較高
C．氣缸頂部有火花塞，吸入氣缸的是空氣，效率較低
D．有火花塞，吸入氣缸的是柴油和空氣的混合燃料，效率高
【答案】A
【解析】解：汽油機頂部有火花塞，柴油機為噴油嘴，汽油機吸入的是空氣和汽油的混合物物質，柴油機吸入的空氣，柴油機效率高，故BCD不符合題意，A符合題意。
故選：A。
8．小明家使用天然氣灶來給水加熱，天然氣完全燃燒放出的熱量只有63%被水吸收。有一次，他用該灶給質量為3kg、溫度為20℃的水加熱用了0.04m3的天然氣，q＝4.4×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg?℃）。假設天然氣完全燃燒，則在標準大氣壓下，這些水升高的溫度是（ ）
A．108℃B．100℃C．88℃D．80℃
【答案】D
【解析】解：0.04m3的天然氣完全燃燒放出的熱量Q放＝Vq＝0.04m3×4.4×107J/m3＝1.76×106J，
3kg水吸收的熱量Q吸＝ηQ放＝63%×1.76×106J＝1.1088×106J，
3kg升高的溫度Δt=Q吸cm=1.1088×106J4.2×103J/(kg?℃)×3kg=88℃，
水的末溫t＝t0+Δt＝20℃+88℃＝108℃＞100℃，
因為在一個標準大氣壓下，水的沸點是100℃，水沸騰后，吸收熱量，溫度保持不變，
所以在標準大氣壓下，這些水的末溫是100℃，
這些水升高的溫度Δt′＝t′﹣t0＝100℃﹣20℃＝80℃。
故選：D。
9．近年來，我國民用汽油發(fā)動機技術取得了長足進步，接近國際先進汽油發(fā)動機的水平某品牌汽車以80km/h的速度勻速行駛時，儀表盤顯示發(fā)動機轉速是1800r/min，若做功沖程每次做功6000J，則下列有關該汽車發(fā)動機的說法錯誤的是（ ）
A．每秒飛輪轉60圈 B．每秒完成60個沖程
C．每秒對外做功15次 D．發(fā)動機的輸出功率是90kW
【答案】A
【解析】解：（1）因曲軸每轉兩圈對外做功一次，飛輪的轉速是1800r/min＝30r/s，所以ls轉動30周，要做功15次，完成60個沖程，故A錯誤，BC正確；
（2）做功沖程一次對外做的功：W0＝6000J；
汽油機的功率：P=Wt=15W0t=6000J×151s=90000W＝90kW，故D正確。
故選：A。
10．小葉看見面點師傅將面拉成長條，放入滾燙的油中就炸出了香脆可口的油條，于是很想了解油的吸熱能力。在老師指導下，他用酒精燈分別加熱質量為50g、初溫為20℃的油和水，記錄的相關數(shù)據(jù)如下表所示。若單位時間內油吸收的熱量與水吸收的熱量相等，酒精的熱值為3×107J/kg，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）。下列說法正確的是（ ）
A．2min內油吸收的熱量為3×104J
B．他使用的酒精燈的加熱效率為21%
C．油的末溫比水的高，所以吸熱能力更強
D．油的吸熱能力與其吸收的熱量多少有關
【答案】B
【解析】解：A、2min內水吸收的熱量為：
Q水＝c水mΔt水＝4.2×103J/（kg?℃）×50×10﹣3kg×（50℃﹣20℃）＝6.3×103J，
由于單位時間內油吸收的熱量與水吸收的熱量相等，
所以2min內煤油吸收的熱量也為6.3×103J，故A錯誤；
B、燃料完全燃燒放出的熱量的熱量為：Q放＝mq＝1×10﹣3kg×3×107J/kg＝3×104J，
他使用的酒精燈的加熱效率為：η=Q吸Q放×100%=6.3×103J3×104J×100%＝21%，故B正確；
C、油的末溫比水的末溫高，則油的吸熱能力比水弱，故C錯誤；
D、比熱容是反映不同物質的吸熱能力，比熱容與物質的種類和狀態(tài)有關，與其吸收的熱量多少無關，故D錯誤。
故選：B。
11．一款汽車發(fā)動機的效率是30%，則其每消耗6kg汽油，發(fā)動機輸出的機械能是 J，在損失的能量中， 帶走的能量最多。若損失的能量完全被水吸收，可使 kg的水升高50℃。[c水＝4.2×103J/（kg?℃），q汽＝4.6×107J/kg]
【答案】8.28×107；廢氣；920。
【解析】解：完全燃燒6kg汽油放出的熱量為：Q放＝q汽m＝4.6×107J/kg×6kg＝2.76×108J，
由η=WQ放可知發(fā)動機輸出的機械能為：W＝Q放η＝2.76×108J×30%＝8.28×107J；
廢氣的溫度最高，在損失的能量中，廢氣帶走的能量最多；
損失的能量為：E＝Q放﹣W＝2.76×108J﹣8.28×107J＝1.932×108J，
則水吸收的能量為：Q吸＝E＝1.932×108J，
由Q吸＝c水m′Δt可知水的質量為：m′=Q吸c水Δt=1.932×108J4.2×103J/(kg?℃)×50℃=920kg。
故答案為：8.28×107；廢氣；920。
12．如圖所示是四沖程內燃機工作循環(huán)中的 沖程。若此內燃機1s內對外做功20次，則曲軸的轉速是 r/min。在一個工作循環(huán)中消耗了20g汽油（q汽油＝4.6×107J/kg），若這臺汽油機的效率為30%，則一個工作循環(huán)中輸出的有用機械能為 J。
【答案】做功；2400；2.76×105。
【解析】解：（1）圖中，內燃機兩氣門都關閉，火花塞點火，活塞由上向下運動，汽缸容積變大，是做功沖程；
（2）四沖程內燃機的曲軸轉2圈，完成4個沖程，并對外做功1次；內燃機每秒內對外做功20次，曲軸轉40圈，則每分鐘對外做功1200次，曲軸轉2400圈，因此曲軸的轉速為2400r/min；
（3）已知m＝20g＝0.02kg，Q放＝qm＝4.6×107J/kg×0.02kg＝9.2×105J，
燃料放出的總熱量相當于機械做的總功，由熱機效率公式η=W有Q放得，
W有＝ηQ放＝30%×9.2×105J＝2.76×105J。
故答案為：做功；2400；2.76×105。
13．用燃氣灶燒水，使40kg的水從20℃加熱到70℃，已知水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）。求：
（1）水吸收的熱量是多少？
（2）這些熱量相當于多少體積的煤氣完全燃燒放出的熱量？（煤氣的熱值為4.2×107J/m3）
【答案】（1）水吸收的熱量是8.4×106J；（2）這些熱量相當于0.2m3的煤氣完全燃燒放出的熱量。
【解析】解：（1）水吸收的熱量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×40kg×（70℃﹣20℃）＝8.4×106J；
（2）由題意可知，煤氣完全燃燒放出的熱量：Q放＝Q吸＝8.4×106J，
由Q放＝Vq可得，需要煤氣的體積：V=Q放q=8.4×106J4.2×107J/m3=0.2m3。
答：（1）水吸收的熱量是8.4×106J；（2）這些熱量相當于0.2m3的煤氣完全燃燒放出的熱量。
14．2017年5月，中國首次海域天然氣水合物（可燃冰）試采成功。100cm3可燃冰可釋放約為1.5×10﹣2m3天然氣。已知q天然氣＝2.1×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg?℃）。則：
（1）求100cm3可燃冰釋放出的天然氣完全燃燒放出的熱量；
（2）若將上述的天然氣通過燃氣灶給水加熱，可使1kg的水從20℃升高到65℃，求水吸收的熱量；
（3）求該燃氣灶的熱效率。
【答案】（1）100cm3可燃冰釋放出的天然氣完全燃燒放出的熱量為3.15×105J；
（2）水吸收的熱量為1.89×105J；（3）該燃氣灶的熱效率為60%。
【解析】解：（1）100cm3可燃冰可釋放約為1.5×10﹣2m3天然氣，
1.5×10﹣2m3天然氣完全燃燒放出的熱量：
Q放＝Vq＝1.5×10﹣2m3×2.1×107J/m3＝3.15×105J；
（2）水吸收的熱量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×1kg×（65℃﹣20℃）＝1.89×105J；
（3）該燃氣灶的熱效率：η=Q吸Q放=1.89×105J3.15×105J×100%＝60%。
答：（1）100cm3可燃冰釋放出的天然氣完全燃燒放出的熱量為3.15×105J；
（2）水吸收的熱量為1.89×105J；（3）該燃氣灶的熱效率為60%。
真題過關
一、選擇題（共10小題）：
1．（2022?柳州）下列關于熱機的說法正確的是（ ）
A．熱機的效率為100%
B．熱機只有汽油機和柴油機兩種
C．好的熱機工作時不排放廢氣
D．熱機工作時都要利用燃料的化學能
【答案】D
【解析】解：A、在使用熱機過程中，廢氣會帶走一部分熱量、燃料不可能完全燃燒、不可避免的要克服機器部件摩擦做額外功，效率不可能達到100%，故A錯誤。
B、根據(jù)熱機的概念，只要將內能轉化為機械能的機械都屬于熱機，蒸汽機、火箭、柴油機、汽油機等都屬于熱機，故B錯誤。
C、任何熱機工作時都會排放廢氣，故C錯誤。
D、熱機是把內能轉化為機械能的裝置，所以熱機工作時都要利用燃料的化學能，故D正確。
故選：D。
2．（2022?宜昌）關于燃料及其熱值，下列說法中正確的是（ ）
A．沒有燃燒的燃料，熱值等于零
B．燃料完全燃燒時，它的熱值最大
C．燃料的熱值與質量和燃燒狀態(tài)無關
D．燃料燃燒時溫度越高，放出的熱量越多
【答案】C
【解析】解：（1）熱值是燃料本身的特性，只與燃料的種類有關，與燃料的質量無關，與燃料是否完全燃燒無關，與產(chǎn)生的熱量無關，故AB錯誤、C正確；
（2）由Q放＝mq可知，燃料燃燒放出的熱量，與燃料的質量、熱值和是否完全燃燒有關，與燃燒的溫度無關，故D錯誤。
故選：C。
3．（2022?巴中）小明家新買了小汽車，下列有關說法錯誤的是（ ）
A．汽車長時間行駛輪胎會發(fā)熱，這是通過做功改變內能
B．汽車啟動時，小明聞到汽油味說明分子在不停地做無規(guī)則運動
C．汽車內燃機工作時，四個沖程中只有做功沖程把內能轉化為機械能
D．小明認為隨著科技發(fā)展，內燃機效率可以達到100%
【答案】D
【解析】解：A、汽車長時間行駛輪胎會發(fā)熱，這是通過克服摩擦做功改變輪胎內能的，故A正確；
B、小明聞到汽油味，這是擴散現(xiàn)象，說明分子在不停地做無規(guī)則運動，故B正確；
C、內燃機的做功沖程中，把內能轉化為機械能，故C正確；
D、熱機在工作過程中，不可避免地要克服機械間的摩擦而做額外功，因此熱機效率不可能達到100%，故D錯誤。
故選：D。
4．（2022?鎮(zhèn)江）水燒開時產(chǎn)生的水蒸氣將壺蓋頂起，汽油機的四個沖程中，能量轉化與之相同的是（ ）
【答案】C
【解析】解：水燒開時產(chǎn)生的水蒸氣將壺蓋頂起，水蒸氣的內能會轉化為壺蓋的機械能；
A、汽油機進氣門和排氣門均關閉，活塞向上運動，是壓縮沖程，此沖程機械能轉化為內能，故A不符合題意；
B、汽油機進氣門打開，排氣門關閉，活塞向下運動，是吸氣沖程，此沖程沒有能量轉化，故B不符合題意；
C、汽油機進氣門和排氣門均關閉，活塞向下運動，是做功沖程，此沖程內能轉化為機械能，故C符合題意；
D、汽油機進氣門關閉，排氣門打開，活塞向上運動，是排氣沖程，此沖程沒有能量轉化，故D不符合題意。
故選：C。
5．（2022?赤峰）汽油機的四個沖程中，哪個沖程存在著化學能轉化為內能的過程（ ）
【答案】C
【解析】解：A、圖中的一個氣閥打開，活塞向下運動，所以為吸氣沖程；
B、圖中的兩個氣閥都關閉，活塞向上運動，所以為壓縮沖程，是機械能轉化為內能；
C、圖中的兩個氣閥都關閉，活塞下運動，所以為做功沖程，是內能轉化機械能；
D、圖中的一個氣閥打開，活塞向上運動，所以為排氣沖程；
在做功沖程中，燃料燃燒時，化學能轉化為內能，然后對外做功時內能又轉化為機械能，故C正確。
故選：C。
6．（2022?懷化）如圖所示，在試管內裝少量水，用橡膠塞塞住管口，將水加熱一段時間，塞子沖出，內燃機四個沖程中與之原理相似的是（ ）
A．吸氣沖程
B．壓縮沖程
C．做功沖程
D．排氣沖程
【答案】C
【解析】解：水蒸氣將橡膠塞噴出時，水蒸氣對塞子做功，水蒸氣的內能會轉化為塞子的機械能；汽油機的做功沖程中，燃氣的內能轉化為活塞的機械能，即二者的能量轉化方式相似，故C符合題意。
故選：C。
7．（2022?鎮(zhèn)江）如圖所示，用甲、乙兩種燃料分別對質量和初溫相同的水進行加熱，兩圖裝置均相同。燃料的質量用m表示，燃料充分燃盡時水升高的溫度用Δt表示（水未沸騰）（ ）
A．若m相同，Δt越小，燃料的熱值越大
B．若Δt相同，m越大，燃料的熱值越大
C．若mΔt的值越大，燃料的熱值越大
D．若Δtm的值越大，燃料的熱值越大
【答案】D
【解析】解：燃料的熱值大小不能直接測量，需要通過水吸收熱量的多少來體現(xiàn)燃料燃燒放出熱量的多少，而水吸收熱量的多少跟水的質量和升高的溫度有關，因此為了比較熱值大小可以利用Q吸＝Q放，而Q吸＝c水m水Δt，Q放＝mq，即c水m水Δt＝mq，解得：q=c水m水Δtm；
A、若m相同，Δt越小，由q=c水m水Δtm可知，燃料的熱值越小，故A錯誤；
B、若Δt相同，m越大，由q=c水m水Δtm可知，燃料的熱值越小，故B錯誤；
C、若mΔt的值越大，即Δtm的值越小，由q=c水m水Δtm可知，燃料的熱值越小，故C錯誤；
D、若Δtm的值越大，由q=c水m水Δtm可知，燃料的熱值越大，故D正確。
故選：D。
8．（2022?十堰）為實現(xiàn)國家關于“碳達峰”“碳中和”目標，東風汽車集團研發(fā)了一款新型汽車。與某款汽車同樣油耗和使用條件下，發(fā)動機工作時，尾氣中“汽油味”明顯降低，動力更強勁。如圖為其發(fā)動機某一沖程示意圖，下列有關說法錯誤的是（ ）
A．尾氣中“汽油味”降低，是因為汽油在汽缸中燃燒比較完全
B．該沖程為做功沖程，內能轉化為機械能
C．汽油在汽缸內完全燃燒，發(fā)動機效率可達100%
D．該發(fā)動機減少了碳排放，有利于節(jié)約能源和環(huán)境保護
【答案】C
【解析】解：A、尾氣中“汽油味”明顯降低，這說明汽油的燃燒率較高，燃燒的較完全，故A正確；
B、兩個氣門都關閉，火花塞點火，活塞向下運動，為做功沖程，此沖程中內能轉化為機械能，故B正確；
C、汽車在工作時不可避免的要克服機械部件間的摩擦做額外功，機械效率一定小于100%，故C錯誤；
D、該發(fā)動機的尾氣中“汽油味”明顯降低，動力更強勁，在做相同有用功時，消耗的燃料少，減少了碳排放，有利于節(jié)約能源和環(huán)境保護，故D正確。
故選：C。
9．（2022?瀘州）2022年6月5日上午，神舟十四號載人飛船搭乘長征二號F運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。3名航天員將在太空進行為期6個月的科學實驗探究和生活，長征二號F運載火箭用了液態(tài)氫作燃料，下列說法正確的是（ ）
A．火箭選用液態(tài)氫作燃料，是因為液態(tài)氫具有較大的熱值
B．火箭加速升空的過程中，火箭的動能轉化為重力勢能
C．火箭加速升空的過程中，航天員的機械能保持不變
D．載人飛船進入預定軌道穩(wěn)定運行時，處于平衡狀態(tài)
【答案】A
【解析】解：A、火箭使用液氫做燃料，液氫具有較高的熱值，完全燃燒相同質量的液氫和其他燃料，液氫可以釋放更多的熱量，故A正確；
B、火箭加速升空過程中，速度和高度都增加，動能增加，重力勢能增加，機械能增加，不是動能轉化為重力勢能，故B錯誤；
C、火箭加速升空過程中，航天員隨火箭加速升空，航天員質量不變，速度增加動能增加，高度增加重力勢能增加，機械能增加，故C錯誤；
D、載人飛船進入預定軌道穩(wěn)定運行時，其運動的方向發(fā)生了變化，處于非平衡狀態(tài)，故D錯誤。
故選：A。
10．（2022?成都）小葉看見面點師傅將面拉成長條，放入滾燙的油中就炸出了香脆可口的油條，于是很想了解油的吸熱能力。在老師指導下，他用酒精燈分別加熱質量為50g、初溫為20℃的油和水，記錄的相關數(shù)據(jù)如下表所示。若單位時間內油吸收的熱量與水吸收的熱量相等，酒精的熱值為3×107J/kg，水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）。下列說法正確的是（ ）
A．2min內油吸收的熱量為3×104J
B．他使用的酒精燈的加熱效率為21%
C．油的末溫比水的高，所以吸熱能力更強
D．油的吸熱能力與其吸收的熱量多少有關
【答案】B
【解析】解：A、2min內水吸收的熱量為：
Q水＝c水mΔt水＝4.2×103J/（kg?℃）×50×10﹣3kg×（50℃﹣20℃）＝6.3×103J，
由于單位時間內油吸收的熱量與水吸收的熱量相等，
所以2min內煤油吸收的熱量也為6.3×103J，故A錯誤；
B、燃料完全燃燒放出的熱量為：Q放＝mq＝1×10﹣3kg×3×107J/kg＝3×104J，
他使用的酒精燈的加熱效率為：η=Q吸Q放×100%=6.3×103J3×104J×100%＝21%，故B正確；
C、油的末溫比水的末溫高，則油的吸熱能力比水弱，故C錯誤；
D、比熱容是反映不同物質的吸熱能力，比熱容與物質的種類和狀態(tài)有關，與其吸收的熱量多少無關，故D錯誤。
故選：B。
二、填空題（共5小題）：
11．（2022?廣東）班級廚藝展示活動中，用煤氣爐烹飪食物主要是通過 （選填“做功”或“熱傳遞”）的方式增大食物的內能；現(xiàn)場香氣四溢屬于 現(xiàn)象，表明分子在不停地做無規(guī)則的運動?；顒咏Y束，剩余煤氣的熱值 （選填“變大”“變小”或“不變”）。
【答案】熱傳遞；擴散；不變。
【解析】解：用煤氣爐烹飪食物，食物從鍋中吸收熱量，用熱傳遞的方式增大食物的內能；
食物的香氣四溢是擴散現(xiàn)象，說明分子在不停地做無規(guī)則運動，
因為熱值是燃料的一種性質，活動結束，燃燒一部分后，剩余煤氣的種類沒變，故其熱值不變。
故答案為：熱傳遞；擴散；不變。
12．（2022?蘭州）一臺單缸四沖程汽油機，只有第三個沖程中燃氣對外做功，其他沖程是靠飛輪的
來完成的；若飛輪的轉速為1200r/min，則該汽油機每秒鐘做功 次。
【答案】慣性；10。
【解析】解：四沖程內燃機的一個工作循環(huán)是由吸氣、壓縮、做功和排氣四個沖程組成的；在內燃機工作的四個沖程中，只有做功沖程對外做功，其它沖程是靠飛輪的慣性來工作的；
四沖程汽油機的飛輪轉速為1200r/min，則該飛輪每秒鐘轉20圈；因為一個工作循環(huán)飛輪轉2圈，完成四個工作沖程，做功1次，所以，1s內飛輪轉20圈，活塞往復運動20次，共10個工作循環(huán)，做功10次。
故答案為：慣性；10。
13．（2022?朝陽）如圖所示，將水加熱至沸騰后，塞子被沖出，此過程的能量轉化方式與汽油機的
沖程相同。若單缸四沖程汽油機飛輪轉速為1200r/min，則1s內完成個 沖程。
【答案】（1）做功；（2）40。
【解析】解：（1）將水加熱至沸騰后，塞子被沖出，在此過程中內能轉化為機械能，做功沖程也是把內能轉化為機械能。
（2）飛輪轉速是1200r/min＝20r/s，表示每秒飛輪轉動20圈，完成10個工作循環(huán)，要經(jīng)過40個沖程。
故答案為：（1）做功；（2）40。
14．（2022?常州）天然氣熱水器將40kg的水從15℃加熱到65℃，此過程中天然氣完全燃燒釋放熱量的84%被水吸收，水吸收熱量 J，天然氣完全燃燒釋放熱量 J，需要消耗天然氣 kg，這是通過 方式改變水的內能。[c水＝4.2×103J/（kg?℃），q天然氣＝4×107J/kg]
【答案】8.4×106；1×107；0.25；熱傳遞。
【解析】解：（1）水吸收的熱量：
Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×40kg×（65℃﹣15℃）＝8.4×106J，
由η=Q吸Q放×100%可得，天然氣完全燃燒釋放的熱量：Q放=Q吸η=8.4×106J84%=1×107J，
由Q放＝mq得，需要消耗天然氣的質量：m=Q放q天然氣=1×107J4×107J/kg=0.25kg；
（2）用天然氣燒水的過程中，水吸收熱量，溫度升高，內能增大，這是通過熱傳遞的方式改變水的內能。
故答案為：8.4×106；1×107；0.25；熱傳遞。
15．（2022?銅仁市）全球汽車保有量在迅速增長，截止2011年，全球處于使用狀態(tài)的汽車數(shù)量已突破10億輛。設汽車的燃油為汽油，每輛汽車每年耗油約2.1t，若不計熱量損失，這些燃料完全燃燒可供1×106kg的水溫度升高 ℃；汽車內燃機的效率平均值取30%，如果能把內燃機的效率提高1%，全球每年可以節(jié)約 kg燃油，從而減小全球的碳排放，為環(huán)保作出貢獻。[已知水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），汽油的熱值為4.6×107J/kg]
【答案】23；1×1011。
【解析】解：（1）由題知，這些汽油完全燃燒放出的熱量：
Q放＝mq＝2.1×103kg×4.6×107J/kg＝9.66×1010J；
由題知，不計熱量損失，水吸收的熱量為Q吸＝Q放＝9.66×1010J，
由Q吸＝cm△t可得水升高的溫度：△t=Q吸c水m水=9.66×1010J，4.2×103J/(kg?℃)×1×106kg=23℃；
（2）每輛汽車做有用功所需燃油：2.1t×30%＝0.063t，
內燃機效率提高后為：30%+1%＝31%，
效率提高后每輛汽車每年所需燃油量：0.63t31%=2t
每輛車每年節(jié)約燃油：2.1t﹣2t＝0.1t
全球每年節(jié)約燃油：1.0×109×0.1t＝1×108t＝1×1011kg。
故答案為：23；1×1011。
三、實驗探究題（共1小題）：
16．（2022?泰州）在“比較酒精和碎紙片燃燒時放出的熱量”實驗中。
（1）由于燃料充分燃燒放出熱量的多少不僅與燃料種類這一個因素有關，因此實驗時必須控制酒精和碎紙片的 相等；實驗中還需控制被加熱的水的質量和初溫均相同，以便于 。
（2）如圖是小明安裝好的實驗裝置，其中存在的錯誤是 。
（3）小華糾正了小明的錯誤，又組裝了一套相同的實驗裝置，備好秒表。在兩燃燒皿中分別加入準備好的酒精和碎紙片，讀出水的初溫后，進行如下操作：
①先點燃酒精，再點燃碎紙片。
②保證酒精和碎紙片燃燒時間相同，讀取溫度計的示數(shù)。
③待酒精和碎紙片充分燃燒結束，分別讀取溫度計的示數(shù)。
小紅認為上述操作中，操作 是錯誤的。小明根據(jù)正確操作獲得的數(shù)據(jù)，算出了燃料的熱值，發(fā)現(xiàn)結果小于該燃料的實際熱值，原因是 。
【答案】（1）質量；通過水升高的溫度來反映燃料完全燃燒放出的熱量；（2）溫度計的玻璃泡沒有充分浸入到燒杯的水中；（3）②；燃料不完全燃燒且燃料燃燒放出的熱量有一部分會散失到空氣中。
【解析】解：（1）由Q放＝mq可知，燃料充分燃燒放出熱量的多少與燃料的種類和燃料的質量有關，因此實驗是必須控制酒精和碎紙片的質量相同；控制被加熱的水的質量和初溫均相同，便于通過水升高的溫度來反映燃料完全燃燒放出的熱量；
（2）用溫度計測量液體的溫度時，應該讓溫度計的玻璃泡與被測液體充分接觸，不能碰到容器的底部和側壁，由圖可知，溫度計的玻璃泡沒有充分浸入到燒杯的水中；
（3）實驗過程中要控制完全燃燒燃料的質量相同，燃燒時間相同并不能保證燃燒燃料的質量相同，所以保證酒精和碎紙片燃燒時間相同，讀取溫度計的示數(shù)的操作是錯誤；
由于燃料不完全燃燒且燃料燃燒放出的熱量有一部分會散失到空氣中，又或被燒杯等實驗裝置吸收的部分熱量，使Q放大于Q吸，依此計算出燃料的熱值比實際要偏小些。
故答案為：（1）質量；通過水升高的溫度來反映燃料完全燃燒放出的熱量；（2）溫度計的玻璃泡沒有充分浸入到燒杯的水中；（3）②；燃料不完全燃燒且燃料燃燒放出的熱量有一部分會散失到空氣中。
四、計算題（共4小題）：
17．（2022?貴港）某學校，需要把1000kg的水從20℃加熱到80℃。[q天然氣＝4×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg?℃）]求：
（1）這些水吸收的熱量；
（2）若用天然氣加熱，不計熱量損失，需要完全燃燒多少m3的天然氣？
【答案】（1）這些水吸收的熱量為2.52×108J；（2）加熱這些水所需要天熱氣的體積為6.3m3。
【解析】解：（1）水吸收的熱量：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg?℃）×1000kg×（80℃﹣20℃）＝2.52×108J；
（2）由題知，不計熱量損失，天然氣完全燃燒放出的熱量：Q放＝Q吸＝2.52×108J，
由Q放＝Vq得加熱這些水所需要天熱氣的體積：V=Q放q天然氣=2.52×108J4×107J/m3=6.3m3。
答：（1）這些水吸收的熱量為2.52×108J；（2）加熱這些水所需要天熱氣的體積為6.3m3。
18．（2022?金昌）小華家里用的是天然氣灶，他嘗試估測該灶的效率。小華在水壺中加入4L水，水的初溫是20℃，然后將水燒開，他觀察天然氣表發(fā)現(xiàn)此次燒水用了0.1m3天然氣，天然氣的熱值為3.2×107J/m3，水的比熱容c＝4.2×103J/（kg?℃），當?shù)卮髿鈮簽闃藴蚀髿鈮?。求?br>（1）水吸收的熱量Q吸（不計水的熱量損失）；
（2）天然氣完全燃燒放出的熱量Q放；
（3）天然氣灶的效率η。
【答案】（1）水吸收的熱量為1.344×106J。（2）天然氣完全燃燒放出的熱量為3.2×106J。
（3）天然氣灶的效率為42%。
【解析】解：（1）水的體積V水＝4L＝0.004m3；
水的質量為：m＝ρV水＝1.0×103kg/m3×0.004m3＝4kg；
在1標準大氣壓下，水的沸點為100℃，即水的末溫為100℃；
水吸收的熱量為：Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg?℃）×4kg×（100℃﹣20℃）＝1.344×106J。
（2）天然氣燃燒放出的熱量為：Q放＝qV＝3.2×107J/m3×0.1m3＝3.2×106J。
（3）天然氣灶的效率為：η=Q吸Q放=1.344×106J3.2×106J=42%。
答：（1）水吸收的熱量為1.344×106J。（2）天然氣完全燃燒放出的熱量為3.2×106J。
（3）天然氣灶的效率為42%。
19．（2022?梧州）氫燃料具有清潔、效率高等優(yōu)點，被認為是理想的能源之一，目前我國部分城市已有多批氫能源公交車投放使用。已知c水＝4.2×103J/（kg?℃），q氫＝1.4×108J/kg。問：
（1）質量為0.6kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量是多少？
（2）若這些熱量全部被質量為500kg、溫度為15℃的水吸收，水升高的溫度是多少？
（3）若這些熱量恰好能供某氫能源公交車以140kW的恒定功率勻速行駛5min，則該氫能源公交車的效率是多少？
【答案】（1）質量為0.6kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量是8.4×107J；
（2）若這些熱量全部被質量為500kg、溫度為15℃的水吸收，水升高的溫度是40℃；
（3）該氫能源公交車的效率是50%。
【解析】解：（1）0.6kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量：Q放＝m氫q氫＝0.6kg×1.4×108J/kg＝8.4×107J；
（2）由題意可知水吸收的熱量：Q吸＝Q放＝8.4×107J，
由Q吸＝cmΔt得水升高的溫度：Δt=Q吸c水m水=8.4×107J4.2×103J/(kg?℃)×500kg=40℃；
（3）公交車行駛5min做的有用功：W＝Pt＝140×103W×5×60s＝4.2×107J；
這氫能源公交車的效率：η=WQ放=4.2×107J8.4×107J×100%＝50%。
答：（1）質量為0.6kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量是8.4×107J；
（2）若這些熱量全部被質量為500kg、溫度為15℃的水吸收，水升高的溫度是40℃；
（3）該氫能源公交車的效率是50%。
20．（2022?甘肅）綠色環(huán)保已成為人們生活中重要的理念。電動汽車是一種節(jié)能環(huán)保的交通工具，某電動汽車部分參數(shù)如下。若某次車滿載時，車和人的總質量為1.8噸，四個車輪與水平地面接觸面積分別為50cm2（g＝10N/kg）。求：
（1）滿載時汽車對水平地面的壓強；
（2）若汽車以108km/h的速度在平直高速公路勻速行駛20分鐘，行駛的距離是多少；
（3）若汽車在額定功率下沿平直公路以10m/s的速度勻速行駛，發(fā)動機效率為80%，則汽車在行駛過程中受到的阻力大小。
【答案】（1）滿載時汽車對水平地面的壓強是9×105Pa；（2）汽車行駛的距離是3.6×104m；
（3）汽車在行駛過程中受到的阻力大小是8000N。
【解析】解：（1）該汽車滿載時對水平路面的壓力：
F＝G＝mg＝1.8×103kg×10N/kg＝1.8×104N，
對水平地面的壓強：p=FS=1.8×104N4×50×10?4m2=9×105Pa；
（2）由v=st可得，汽車行駛的路程：s＝vt＝108×13.6m/s×20×60s＝3.6×104m；
（3）由發(fā)動機效率為80%，可得機械有用功率：P＝80%P額，
由P＝Fv可得該過程中汽車的牽引力：F=80%P額v=100×103W×80%10m/s=8000N，
汽車在額定功率下沿平直公路以10m/s的速度勻速行駛，
f＝F＝8000N。
答：（1）滿載時汽車對水平地面的壓強是9×105Pa；（2）汽車行駛的距離是3.6×104m；
（3）汽車在行駛過程中受到的阻力大小是8000N。
章節(jié)
考點
考試題型
難易度
內能的利用
熱機
選擇題、填空題
★★
熱值
填空題、計算題
★★★
熱效率
填空題、計算題
★★
實例
能量轉化
實例
能量轉化
摩擦生熱
機械能→內能
光合作用
光能→化學能
發(fā)電機發(fā)電
機械能→電能
燃料燃燒
化學能→內能
電動機轉動
電能→機械能
電池供電
化學能→電能
加熱時間（min）
消耗酒精（g）
末溫（℃）
油
2
1
88
水
2
1
50
加熱時間（min）
消耗酒精（g）
末溫（℃）
油
2
1
88
水
2
1
50
額定乘客人數(shù)
5
電動機額定電壓
500V
電動機額定功率
100kW
電池容量
500Ah

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