專題14 內(nèi)能的利用（核心知識點）-2025年中考物理二輪復習核心知識點梳理-學案下載-教習網(wǎng)

一、知識結(jié)構(gòu)
二、知識清單+方法清單
模塊一熱機
知識清單
一、熱機
1. 實驗探究—熱機工作原理
【進行實驗】如圖所示，在試管中裝一些水，用橡皮塞塞住試管口，固定在鐵架臺上，用酒精燈給試管加熱，水沸騰后，水蒸氣會把橡皮塞沖出去，試管口觀察到大量“白霧”出現(xiàn)。
【實驗分析】酒精燃燒釋放出熱量（化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能），通過熱傳遞將一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)移給水，水的內(nèi)能增加，溫度升高，產(chǎn)生大量水蒸氣。水蒸氣越來越多，對橡皮塞的壓力越來越大，最后將橡皮塞沖出，這時水蒸氣對橡皮塞做功。同時，水蒸氣內(nèi)能減小，溫度降低，水蒸氣液化成小水滴，在試管口可以觀察到“白霧”。
該實驗裝置就是一個簡單的熱機模型。其能量轉(zhuǎn)化過程是：燃料燃燒，化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，一部分內(nèi)能通過熱傳遞方式傳遞給工作物質(zhì)—水，水內(nèi)能增大，溫度升高，產(chǎn)生大量水蒸氣，水蒸氣將橡皮塞沖出，水蒸氣內(nèi)能轉(zhuǎn)化為橡皮塞機械能。
【探究結(jié)論】利用內(nèi)能可以。
2. 熱機
（1）熱機：利用做功的機械叫熱機。汽車、輪船和飛機等發(fā)動機都是利用燃燒燃料釋放的內(nèi)能做功的裝置，都是熱機。
（2）熱機的種類：常見的有、、汽輪機、噴氣發(fā)動機等。
（3）熱機的工作原理：燃料的化學能→內(nèi)能→機械能。
（4）內(nèi)燃機：燃料直接在發(fā)動機氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機。內(nèi)燃機根據(jù)其所使用的燃料分為
和兩類。
二、汽油機
1. 工作原理：利用汽油在汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生高溫高壓的燃氣來推動活塞做功。
2. 主要結(jié)構(gòu)：汽缸、活塞、連桿、曲軸、進氣門、排氣門、火花塞。
3. 工作過程
（1）沖程：活塞在氣缸內(nèi)往復運動，從汽缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個。
汽油機的四個沖程
（2）四個沖程：汽油機的一個工作循環(huán)由四個沖程組成：沖程、沖程、沖程和沖程。完成一個工作循環(huán)，活塞往復運動次，飛輪轉(zhuǎn)動周，對外做功次。
（3）汽油機的工作過程
4. 柴油機與汽油機的異同
柴油機的工作過程與汽油機大致相同，也是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程構(gòu)成一個工作循環(huán)，在一個工作循環(huán)中，活塞往復運動兩次，曲軸轉(zhuǎn)動兩周，對外做功一次。
柴油機和汽油機構(gòu)造及工作過程的不同點：
（1）汽油機汽缸頂部有，在壓縮沖程末，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的氣體（俗稱“ 式”）；柴油機汽缸頂部只有，在壓縮沖程末，壓縮空氣的溫度已經(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就立刻燃燒起來（俗稱“ 式”）。
（2）汽油機吸氣沖程吸入的混合物；柴油機吸入氣缸內(nèi)的物質(zhì)只有。
方法清單
考向01 汽油機的工作過程
【例題1】（2024·鎮(zhèn)江·中考真題）下面是汽油機工作時的各個沖程示意圖，其中做功沖程是（）

A B C D
【訓練1-1】（2024·常州·中考真題）四沖程汽油機工作時，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的沖程是（）
A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程
【訓練1-2】（2024·黑龍江雞西·中考真題）汽油機將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的是沖程，某單缸四沖程汽油機飛輪轉(zhuǎn)速是2400r/min，則此汽油機每秒對外做功次。
考向02 汽油機、柴油機及相關(guān)計算
【例題2】如圖所示是單缸四沖程汽油機某一沖程工作示意圖，該沖程是沖程。若該汽油機1s對外做功15次，則汽油機的飛輪速度為。

【訓練2-1】熱機是利用做功的機械，如圖是某臺汽油機的剖面圖，它表示的是沖程，已知該汽油機飛輪的轉(zhuǎn)速為2400r/min，在1min內(nèi)，汽油機完成個沖程，對外做功次。
【訓練2-2】某單缸四沖程汽油機的汽缸活塞橫截面積為5×10-3 m2，一個沖程活塞在汽缸中移動的距離是50mm，滿負荷工作時做功沖程中燃氣的平均壓強為8×105 pa，飛輪1min內(nèi)轉(zhuǎn)動1800r。若汽油機滿負荷工作（不計摩擦），求：
（1）做功沖程中燃氣對活塞的平均壓力。
（2）一個做功沖程中燃氣對活塞做的功。
（3）汽油機的功率。
模塊二熱機的效率
知識清單
一、燃料的熱值
1. 燃料（可燃燒的物質(zhì)）
（1）燃料的種類：常見的固體燃料如木柴、煤等；液體燃料如汽油、酒精等；氣體燃料如煤氣、天然氣等。
（2）燃料燃燒時能量的轉(zhuǎn)化：燃料在燃燒過程中，燃料的能轉(zhuǎn)化為能。
2．燃料的熱值
（1）定義：把某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量，叫做這種燃料的熱值。
（2）公式：q =_______.
Q放是燃料放出的熱量，單位是J；m是質(zhì)量，單位是kg；q是熱值，單位是J/kg。
（3）單位：，符號J/kg。
（4）熱值的物理意義：熱值在數(shù)值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的。如木炭的熱值為3.4×107J/kg，它表示1kg木炭完全燃燒時放出的熱量是3.4×107J。
熱值是燃料本身的一種，只與燃料的有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均無關(guān)。同種燃料的熱值相同，不同種燃料的熱值一般不同。
（5）燃料燃燒放出熱量：Q放 = ；
（6）氣體燃料的熱值：q= EQ \F( Q放, V)
V表示氣體燃料的體積，單位是m3； Q表示放出的熱量，單位是J；q表示氣體燃料的熱值，單位使用（J/m3 ）。
二、熱機的效率
1. 日常生活中的熱效率問題
（1）問題探究
用煤氣灶燒水時，煤氣很難完全燃燒，煤氣燃燒所放出的熱量，只有一部分被水吸收，其他放出的熱量一部分被盛水的容器吸收了，一部分被煤氣灶頭吸收了，一部分被高溫的煙氣帶走了，還有一部分散失到空氣中，被空氣吸收了。因此，有效利用的熱量只是燃料燃燒放出熱量的一部分。
探究歸納：影響燃料有效利用的因素有：①燃料很難完全燃燒；②燃料燃燒放出的熱量只有一部分被有效利用，其他部分都散失了。如圖所示。
（2）熱效率：有效利用的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量之比叫做熱效率。（爐子的效率、燃氣灶的效率等都應用該公式計算）
熱效率 η=有效利用的熱量燃料完全燃燒放出的熱量=Q有用Q放×100%
（3）提高鍋爐燃料利用率的途徑：讓燃料盡可能充分燃燒，如將煤研磨成粉狀，加大進風量等；減少熱量損失，如加大有效受熱面積等。
2. 熱機的效率
（1）內(nèi)燃機中熱量燃燒的能量流向圖：由圖可知，從燃料燃燒到對外做功，真正能轉(zhuǎn)變成有用功的那部分能量只是燃料燃燒釋放能量的一部分。
（2）定義：用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量，叫熱機的效率。
（3）公式：
η=W有用Q總
（4）物理意義：熱機的效率是熱機性能的重要指標。熱機的效率表示使用熱機時對燃料的利用率的高低，熱機的效率高，在做功同樣多的情況下，就消耗更少的燃料，節(jié)約能源。
3. 提高熱機效率的主要途徑
（1）使燃料充分燃燒；
（2）盡量減少各種熱量損失，設(shè)法利用的能量；大型發(fā)電機常常用蒸汽輪機推動，為了提高燃料的利用率，人們利用蒸汽輪機排出的廢氣來供熱，這就是熱電站。
（3）使用時，注意保養(yǎng)，保證良好的潤滑，合理調(diào)整各零件之間的間隙，減小因克服摩擦阻力而額外消耗的能量。
（4）在熱機的設(shè)計和制造上，采用的技術(shù)。
4. 熱機效率總小于1的原因
因為熱機中用于做有用功的能量只是燃料完全燃燒所放出的總能量的一部分，由于各種能量的損失和燃燒條件的限制，這部分能量一定小于完全燃燒放出，所以有用功的能量與燃燒放出的總能量的比值必然小于1，即熱機的效率一定小于1。
方法清單
考向01 熱值及其相關(guān)計算
【例題1】（2024·連云港·中考真題）下列關(guān)于燃料的熱值說法正確的是（）
A．燃料燃燒越充分，其熱值越大
B．燃料的熱值越小，完全燃燒放出的熱量越少
C．一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的熱值將減小
D．焦炭的熱值是，完全燃燒1kg焦炭能放出的熱量
【訓練1-1】在標準大氣壓下，使用煤氣灶將2kg的水從20℃加熱到100℃，水吸收的熱量是
______J，若不計熱量損失，此過程需要完全燃燒 kg的煤氣，這是通過的方式增加了水的內(nèi)能。未使用完的煤氣的熱值（選填“變大”“變小”或“不變”）［水的比熱容c水=4.2×103J/kg?℃，煤氣的熱值q煤氣=4.2×107J/kg］
【訓練1-2】小明采用如圖所示的裝置進行探究“質(zhì)量相等的不同燃料燃燒時放出的熱量”。
（1）為較快得出實驗結(jié)論，除了要控制兩套裝置中燃料和水的質(zhì)量相同外，還需控制水的相同；
（2）實驗后，可以通過比較（選填“加熱時間”或“水升高的溫度”）來比較酒精和碎紙片放出的熱量多少；
（3）從表格中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，質(zhì)量相同的酒精和碎紙片都充分燃燒后，放出的熱量多；
（4）我們把燃料完全燃燒放出的熱量與燃料的質(zhì)量之比稱為熱值，這種定義熱值的方法，我們稱之為比值定義法。以下物理量用比值定義并能反映物質(zhì)屬性的是：（填寫一個序號）。
①速度 ②功率 ③比熱容 ④壓強
【訓練1-3】汽車是現(xiàn)代生活中最常見的一種交通工具，如圖甲、乙分別是某汽油機的某沖程及能量流向圖。下列有關(guān)說法正確的是（）

A．甲圖是壓縮沖程，活塞對氣缸內(nèi)的氣體做功，氣體的溫度升高
B．由乙圖可知該汽油機的效率是30%
C．汽車尾氣中的“汽油味”越濃燃料燃燒得越不充分，這會降低燃料的熱值
D．為節(jié)能冬天汽車都會利用尾氣中的余熱給車內(nèi)供暖，該舉措大大提高了燃料的熱值
考向02 熱機效率及其計算
【例題2】（2024·遼寧·中考真題）汽油機在沖程中將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。若某汽車的汽油機在一段時間內(nèi)所做的有用功為 2.3×107J，效率為25%，則該汽油機在這段時間內(nèi)消耗 kg的汽油（汽油的熱值取q汽油=4.6×107J/kg）。
【訓練2-1】（2024·四川廣元·中考真題）隨著科技發(fā)展，人們已經(jīng)開始將氫能作為一種新能源加以利用。已知氫燃料的熱值為4.6×108J/kg，水的比熱容為4.2×103 J/(kg?°C)。如果一輛汽車平均每月消耗氫燃料30kg，這些氫燃料完全燃燒釋放的熱量為 J，若這些熱量完全被水吸收，可使 kg水的溫度從20℃升高到100℃。
【訓練2-2】某研學活動小組在實踐活動期間，粗略測量了一農(nóng)家柴火灶的熱效率。同學們在柴火灶的鐵鍋里倒入5kg水。蓋上鍋蓋，完全燃燒了1kg干木柴使水溫從20°C升高到820°C，水吸收的熱量為 J，該柴火灶的熱效率為。[水的比熱容是4.2×103 J/(kg?°C)]，這種干木柴的熱值是]
模塊三能量的轉(zhuǎn)化與守恒
知識清單
一、能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移
1. 自然界存在著各種的能量
（1）機械能：機械能包括動能、重力勢能和彈性勢能。
（2）內(nèi)能：構(gòu)成物體的所有分子，其熱運動的動能與分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。一切物體都具有內(nèi)能。
（3）太陽能：太陽能是一種可再生能源。
（4）化學能：各種物質(zhì)都儲存化學能，如燃料、動物、食物都儲存有化學能。
（5）電能：電能是指使用電以各種形式做功的能力。
（4）核能：即原子能。原子核結(jié)構(gòu)發(fā)生變化放出的能量。
2. 能量的轉(zhuǎn)化
自然界中的各種現(xiàn)象都是互相聯(lián)系的。在一定條件下，各種形式的能量是可以的。例如“鉆木取火”是能轉(zhuǎn)化為能；蒸汽機火車是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。
3. 能量的轉(zhuǎn)移
能量可以從一個物體到其他物體，也可以從物體的一部分轉(zhuǎn)移到其他部分。
例如，在熱傳遞過程中，內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體或從物體的高溫部分轉(zhuǎn)移到低溫部分，這些都屬于能量的。
二、能量守恒定律
1. 能量守恒定律：能量既不會憑空，也不會憑空，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其他，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持。
2. 對能量守恒定律的理解
（1）能量守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。從物理、化學到地質(zhì)、生物，大到宇宙天體。小到原子核內(nèi)部，只要有能量轉(zhuǎn)化，就一定服從能量守恒的規(guī)律。從日常生活到科學研究、工程技術(shù)，這一規(guī)律都發(fā)揮著重要的作用。
（2）能量守恒定律包括“能量 ”和“能量 ”兩個方面。
3. 永動機
（1）不少人曾設(shè)想制造一種不需要動力就能源源不斷地對外做功的機器，人們把這種機器叫做永動機。然而，從沒有一種永動機成功過，因為違背了能量守恒定律。
（2）能量守恒定律使人們認識到：任何一部機器，只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，而不能無中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永動機。
方法清單
考向01 能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移
【例題1】（2024·南通·中考真題）2024年5月，中國“嫦娥六號”任務搭載四個國際載荷成功發(fā)射升空?；鸺l(fā)射時，燃料燃燒獲得的能量使其加速升空，與該過程能量轉(zhuǎn)化形式相同的是（）
A．熱機做功沖程 B．鉆木取火過程
C．水力發(fā)電過程D．物體上拋過程
【訓練1-1】隨著我國人民生活水平的不斷提高，汽車已進入尋常百姓家。汽車發(fā)動機的主要部分是汽油機，是把汽油燃燒放出的轉(zhuǎn)化為機械能的裝置。汽油機工作時，克服摩擦消耗的能量、機械傳熱損失的能量以及廢氣排出帶走的能量，都不能再自動地用來驅(qū)動汽車，這是由于能量轉(zhuǎn)化具有，而我們所能利用的能源是有限的，所以需要節(jié)約能源。
【訓練1-2】某路燈照明系統(tǒng)的太陽能電池白天將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，對蓄電池充電，晚上蓄電池對路燈供電，對下圖方框中能量形式判斷正確的是（）

A．甲是“電能” B．乙是“太陽能”C．丙是“電能” D．丁是“機械能”
【訓練1-3】下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移現(xiàn)象的說法中，正確的是（）
A．蓄電池充電時，化學能轉(zhuǎn)化為電能
B．暖瓶塞跳起時，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
C．用熱水袋取暖時，內(nèi)能發(fā)生了轉(zhuǎn)移
D．電動機工作時，機械能轉(zhuǎn)化為電能
考向02 能量守恒定律
【例題2】（2023·蘇州·中考真題）《天工開物》中記載有一種自動引水灌溉工具——“高轉(zhuǎn)筒車”（如圖）。使用時下方轉(zhuǎn)輪安裝在河道中，流水驅(qū)動輪子轉(zhuǎn)動，系在傳動繩索上的竹筒將水從河里源源不斷輸送到上方農(nóng)田中。下列說法正確的是（）

A．這是一臺“永動機”
B．水在輸送過程中重力勢能不變
C．轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)速越快輸水做功功率越大
D．上、下兩個轉(zhuǎn)輪可分別看作定滑輪和動滑輪
【訓練2-1】關(guān)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(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)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
【訓練2-2】如圖是小球在地面彈跳的頻閃照片，下列說法中正確的是（）

A．小球彈起的高度越來越小，說明在此過程中能量不守恒
B．根據(jù)能量守恒定律，在此過程中小球的機械能總量是保持不變的
C．在小球的運動中是通過做功的方式使內(nèi)能增加
D．小球和地面之間發(fā)生撞擊，所以小球的熱量會增加
【訓練2-3】人類文明，一脈相傳。從遠古的水磨，到今天的水電站，都是人類對水能的合理開發(fā)與利用。如圖所示，圖甲是遠古的水磨，流水沖擊水輪，水輪轉(zhuǎn)動，去汲水、碾谷、磨面；圖乙是今天的水電站，流水沖擊水輪，帶動發(fā)電機發(fā)電。下列說法不正確的是（）

A．水輪是人類把水能轉(zhuǎn)化成水輪動能的裝置
B．流水沖擊水輪，帶動發(fā)電機發(fā)電，減少的水能等于發(fā)電機產(chǎn)生的電能
C．右圖中的攔河大壩，起到了提高水重力勢能的效果
D．流水通過水輪后，其機械能減小
三、易混易錯分析
內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速與對外做功次數(shù)的關(guān)系
易混易錯點1
【例題1】某汽車動力來自單缸四沖程汽油機，如圖所示要完成汽油機的一個工作循環(huán)正確的順序是____（用字母表示），其中將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的沖程是圖中的____（選填“A”、“B”、“C”或“D”），當它正常工作時轉(zhuǎn)速為1800r/min，則每秒鐘對外做功_____次。
對熱值和比熱容的理解
易混易錯點2
【例題2】人類發(fā)展史也是利用燃料的歷史，干木柴、煤的放熱本領(lǐng)不同，是因為它們的（選填“熱值”“熱量”或“溫度”）不同，完全燃燒0.28m3的天然氣可放出 J的熱量，這些熱量若全部被水吸收，可讓 kg的水溫度升高20°C[已知天然氣熱值q=3.0×107J/m3，水的比熱容c=4.2×103]/（kg·℃）]。
對能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的理解
易混易錯點3
【例題3】如圖，忽略空氣阻力，球以某速度從M點沿粗糙軌道開始運動，到達P點時離開軌道；然后球上升至最高點N后開始下落經(jīng)過Q點。O、P處在同一水平高度。
（1）球在O、P兩點的速度分別為vO和vp，則vO vp（選填“>”、“=”或“

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