2024-2025学年人教新版物理九年级全册期中真题培优易错知识精讲练
第14章《内能的利用》（40题）
（高频易错点+历年真题）
知识点01：内能的基本概念
一、热机的基本概念
热机的定义：
误区：混淆热机是将内能转化为机械能，还是将机械能转化为内能。
正解：热机是利用燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的机器，如蒸汽机、内燃机等。
热机的种类：
误区：不了解热机的种类和它们之间的区别。
正解：热机包括蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。其中，内燃机是最常用的热机之一，又分为汽油机和柴油机。
二、内燃机的工作过程
内燃机的工作循环：
误区：对内燃机四个冲程（吸气、压缩、做功、排气）的顺序和能量转化关系不清楚。
正解：内燃机的一个工作循环包括四个冲程，其中压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能。
内燃机的种类：
误区：混淆汽油机和柴油机的特点和工作原理。
正解：汽油机和柴油机的主要区别在于点火方式和效率。汽油机使用火花塞点燃，效率较低，主要用于汽车、飞机等；而柴油机使用压燃式点火，效率较高，主要用于拖拉机、轮船等。
三、热机的效率
热机效率的定义：
误区：不理解热机效率的定义和计算方法。
正解：热机效率是指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，用公式表示为η=W有用/Q总。
热机效率与功率的区别：
误区：混淆热机效率与功率的概念。
正解：热机效率是表示有用功在总能量中所占的比例，而功率是表示做功的快慢，两者没有直接关系。
四、燃料的热值
热值的定义和单位：
误区：对热值的定义和单位不熟悉。
正解：热值是指某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，用符号q表示，单位是J/kg。
热值的物理意义：
误区：不理解热值的物理意义。
正解：热值表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出热量的多少，是燃料的一种特性。
一．选择题（共10小题）
1．（2023秋 营口期中）光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图，密闭气室中N2O4在光照下会分解，使气室气压增大，推动活塞右移，无光条件下发生逆反应，控制光照即可实现活塞往复运动。活塞右移过程相当于汽油机的（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
2．（2023秋 裕华区校级期中）如图所示，甲、乙是两个演示实验的示意图，丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图。下列说法正确的是（ ）
A．图丁是做功冲程，其工作原理如图乙所示
B．图丁是压缩冲程，其工作原理如图甲所示
C．图丙是做功冲程，其工作原理如图甲所示
D．图丙是压缩冲程，其工作原理如图乙所示
3．（2023秋 和平区期中）如图表示四冲程内燃机工作时各冲程的示意图，它们正确的排列顺序为（ ）
A．甲、乙、丙、丁 B．丁、丙、乙、甲
C．甲、丙、乙、丁 D．丙、乙、丁、甲
4．（2023秋 定安县期中）科幻大片《流浪地球》讲述了太阳即将毁灭，人类开启“流浪地球”计划带着地球一起逃离太阳系。流浪过程中地球受到木星引力的作用坠向木星（如图所示），为脱离木星，主人公点燃了木星上的可燃气体，从而将地球推离木星。其中“点燃木星”将地球推开相当于内燃机的（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
5．（2023秋 邯山区校级期中）长征五号火箭发动机的推进剂采用液氧、液氢和煤油，之所以采用液氢作为燃料，主要是因为液氢具有（ ）
A．较大的密度 B．较大的热值
C．较高的沸点 D．较高的燃点
6．（2023秋 梁溪区校级期中）如图是比较燃烧皿中两种燃料热值的实验装置。下列关于该实验的操作及分析正确的是（ ）
A．两个燃烧皿中应分别装入种类不同、质量相同的燃料
B．实验时应控制烧杯中的液体升高的温度相同
C．实验时应控制燃料燃烧的时间相同
D．两只烧杯中应分别装入种类不同、质量相同的液体
7．（2023秋 石狮市校级期中）汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（ ）
A．甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高
B．由乙图可知该汽油机的效率是30%
C．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值
D．冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的热值
8．（2023秋 金水区校级期中）关于能的转化，下列说法正确的是（ ）
A．对手机充电时是将其他形式的能转化为电能
B．电风扇工作时将电能转化为内能
C．太阳能热水器将光能转化为内能
D．内燃机的做功冲程将机械能转化为内能
9．（2023秋 长沙期中）学习了内能及能量的转化和守恒后，同学们在一起梳理知识，你认为正确的是（ ）
A．能量只有在忽略摩擦力和阻力时才能守恒
B．能的总量是不变的，我们不需要节约能源
C．做功改变物体的内能是不同形式的能的相互转化
D．小球在地面弹跳的高度越来越低，说明能量丢失了，能量的总量减少了
10．（2023秋 番禺区校级期中）如图是电风扇工作时的能量流向图（箭头粗细不代表能量的多少），括号的能量应该是（ ）
A．电能 B．内能 C．化学能 D．机械能
二．填空题（共12小题）
11．（2023秋 开福区校级期中）为了实现中国2030年前“碳达峰”，新疆的达坂城号称“百里风区”风力发电站可以将风能转化为 能从而减少CO2的排放。在转化过程中，能的总量 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
12．（2023秋 小店区期中）如图，这是班里的“智多星”小明同学制作的一款由形状记忆合金、5根轻杆、转轮、转轴、热水设计而成的装置，他设想轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动；离开热水，叶片形状迅速恢复。由此转轮便可以永不停息地自主转动下去。你认为这个设想 （选填“能”或“不能”）实现，判断的依据是： 定律。
13．（2023秋 荔湾区校级期中）如图所示是化学教师在课堂上演示氢气点火“爆鸣”的装置。按动电火花发生器的按钮，点燃纸盒内的氢气，纸盒被炸出去。氢气燃烧时释放的 能转化为纸盒的 能，这与四冲程内燃机的 冲程能量转化相似。
14．（2023秋 苍梧县期中）汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。图甲中，进气孔和排气孔都关闭，活塞向上运动，这个冲程为汽油机的 冲程；由图乙可知该汽油机的效率为 。
15．（2023秋 灞桥区校级期中）在标准大气压下，使用煤气灶将2kg水从20℃加热70℃，水吸收的热量是 J，若不计热量损失，此过程需要完全燃烧 kg的煤气。未使用完的煤气的热值会 （选填“变大”“变小”或“不变”）。[水的比热容c水＝4.2×103J/（kg ℃），煤气的热值q煤气＝4.2×107J/kg]
16．（2023秋 芜湖期中）若某四冲程汽油机1s内对外做功15次，则其曲轴的转速为 r/min.。
17．（2023秋 汇川区校级期中）如图1，试管内的水沸腾后，木塞向外弹出。管口出现白雾说明水蒸气的内能 （填“增大”、“不变”或“减小”）。此过程中能量转化的情况与如图2中汽油机的 （选填字母）相同。
18．（2023秋 福清市期中）小倩同学参加元宵节“赏花灯”活动，对“走马灯”产生浓厚兴趣，于是利用身边的物品制作了简易的“走马灯”，如图所示，点燃下方纸杯中的蜡烛后，其内部的气体温度升高，上升并推动上方纸杯转动，这一过程是将高温气体的内能转化为纸杯的 能，此能量转化过程与内燃机的 冲程相同。
19．（2023秋 龙岗区校级期中）“六冲程发动机”是内燃机的一项新发展。在普通四冲程发动机的四个冲程工作后，把水喷进炽热的汽缸里面，水马上就变成了温度高的水蒸气，这属于 （填物态变化）现象，缸里面水蒸气的内能 （选填“增大”“减小”或“不变”），体积急剧膨胀1600倍，推动活塞再次做功，产生第五冲程。如此一来，每6个冲程中就出现 个做功冲程。
20．（2023秋 五莲县期中）图甲是我国古代发明的取火器的模型图，把木制推杆迅速推入牛角套筒时，杆前端的艾绒燃烧起来，这是通过 的方式，使筒内空气的 能增加，温度升高，达到艾绒的着火点，这一过程与图乙所示的内燃机工作冲程原理 （选填“相同”或“不同”）。
21．（2023秋 晋安区期中）为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。如图为其发动机某一冲程示意图，该冲程为 冲程，机械能转化为 能。
22．（2023秋 榆阳区校级期中）吉利牌“涡轮增压”（T型）轿车，通过给发动机更足量的空气使汽油更充分地燃烧，比普通轿车（L型）更节能，排气更清洁。为防止发动机温度过高，用水进行冷却，这是利用水的 较大；热量只能从高温发动机传递给低温的水，说明能量的转移和转化具有 ，若汽油机曲轴的转速为3000r/min，汽油机每秒内对外做功 次。
三．实验探究题（共5小题）
23．（2023秋 端州区校级期中）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。
（1）实验时组装如图甲、乙、丙所示的装置时，正确的安装顺序是 （选填“自上而下”或“自下而上”）；
（2）实验中燃料完全燃烧放出的热量，是通过液体吸热后温度的变化来反映的。本实验要比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验；
（3）比较不同物质吸热升温的特点：
①应选择 两图进行实验；
②在燃烧同种燃料时还需要控制火力相同，是为了使两种液体在相同的时间内吸收 （选填“相同”或“不同”）的热量，所以该实验主要用 （选填“温度计示数”或“加热时间的长短”）来表示两种液体吸热的多少；
③如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图2所示，由图可看出b液体的温度升高得较慢，则 （选填“a”或“b”）液体的比热容较大；
（4）某同学用图甲装置测燃料1的热值，假设燃料完全燃烧放出的热量全部供液体a吸收。假设加热前燃料1的质量为m1，加热一段时间后变为m2，烧杯中液体a的质量为m，初温为t1，末温为t2，液体a的比热容用c表示。用以上符号表示该同学测燃料1的热值的计算式：q＝ 。
24．（2023秋 海州区校级期中）小王学习燃料的热值之后，自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小。他组装了如图所示的装置进行实验，记录结果见表：
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃
煤油 25 44
菜籽油 25 34
（1）为了保证实验结论的可靠，小王同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制煤油和菜籽油的 相同及两杯水的 相同；
（2）小王同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，除了图中的器材小王还需要补充的实验仪器是： 。利用此实验方法计算出的热值将比真实值 （选填“偏大”、“偏小”）。
25．（2023秋 临潼区期中）某物理实验小组利用如图﹣1所示装置进行“比较不同物质吸热能力”和“比较不同燃料的热值”实验，燃料的质量都是10g，烧杯内液体质量和初温也相同。
（1）比较不同物质的吸热能力，应选择 和 （选填“甲”、“乙”或“丙”）两个实验。
（2）根据记录的数据作出了如图﹣2所示的图象，由图象可知， 液体的比热容小，如果已知a的比热容为0.9×103J/（kg ℃），则b的比热容为 J/（kg ℃）。
（3）比较不同燃料的热值，应选择 和 （选填“甲”、“乙”或“丙”）两个实验。
（4）实验前用天平测出了烧杯中液体的质量及燃料的质量，并记录数据，利用公式Q＝cm（t﹣t0）（若a、b液体的比热容已知）计算出了液体吸收的热量，通过这些数据计算出某种燃料的热值，则该热值与实际燃料的热值相比会 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
26．（2023秋 谯城区校级期中）小明同学探究了“不同物质吸热升温的现象”，同时又探究了“不同燃料燃烧的放热能力”，他设计了两组实验装置如图所示：
（1）你认为研究不同燃料燃烧的放热能力应选用 （选填“甲”或“乙”）组器材；
（2）观察甲、乙两图，除了图中相同的器材，还要用到的相同器材是 ；
（3）甲组实验是通过 来反映物质吸收热量的多少。
27．（2023秋 怀化期中）辣椒炒肉是一道经典的湘菜，小明在吃这道菜的时候发现碗的下方有点燃的蜡烛在给菜加热（如图甲）。于是他设计如图乙实验粗略测量蜡烛的热值q。图乙中A桶内装有水，B为下部开了许多通气孔的罩子。
（1）要完成本实验，除了天平，还需要的测量工具是 ；
（2）罩子B的主要作用是 ；
（3）实验收集的数据为：A桶中水的质量为m水，水的初温为t1，末温为t2，蜡烛燃烧前的质量为m1，燃烧后的质量为m2。已知水的比热容为c水，则蜡的热值q＝ （不计热损失，用题中给定的物理量符号表示）；
（4）实验测出的热值会比真实值偏小，造成这一偏差的原因可能是 。
四．计算题（共5小题）
28．（2023秋 东港区校级期中）新能源的开发及利用正逐步走入寻常百姓家。若已知液态氢的热值是1.4×108J/kg，水的比热容是4.2×103J/（kg ℃）。试计算：
（1）我国第4代运载火箭一般使用液态氢作为燃料，某火箭发射时携带3×104kg液态氢燃料。这些燃料完全燃烧，最多能将多少千克初温为20℃的水加热至沸腾？（当地大气压为标准大气压）
（2）氢能源车的发动机工作时，将液态氢转化为氢气，在气缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源车以75kW的功率匀速行驶0.5h，消耗了2kg燃料，求该发动机的效率（小数点后保留一位小数）。
29．（2023秋 长沙期中）2023年9月23日，第19届亚运会在中国杭州举行。此次亚运会首次使用废碳再生的绿色零碳甲醇作为主火炬塔燃料，实现循环内的零排放，助力打造首届碳中和亚运会。已知水的比热容是4.2×103J/（kg ℃），甲醇的热值约为2.3×107J/kg。求：
（1）完全燃烧0.2kg甲醇能放出多少热量？
（2）若0.2kg甲醇完全燃烧释放的热量的21%被10kg初温为20℃的水吸收，可以使水的温度上升多少℃？
30．（2023秋 靖西市期中）国庆期间，小明一家去户外野炊。他们使用木炭作为燃料，已知这种木炭的热值是2.8×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），求：
（1）1kg木炭完全燃烧放出的热量是多少？
（2）若这些热量全部被锅内30℃的水吸收，可将多少kg水加热至100℃？
31．（2023秋 鼓楼区校级期中）设计汽车发动机时，既要考虑能量的利用效率，也要考虑发动机的冷却问题。某单缸四冲程汽油机在工作时为了防止温度过高，用水的循环来降低发动机温度。实验测得行驶时该发动机消耗了0.03kg的汽油，能克服阻力做功为5×105J，冷却系统中5kg的水升高了40℃（q汽油＝5×107J/kg）。求：
（1）求制冷却系统中的水所吸收的热量是多少J？
（2）汽油完全燃烧放出的热量是多少J？
（3）该汽油机此次工作的效率约为多少？
32．（2023秋 惠州校级期中）小明家利用天然气灶烧80kg初温为20℃的水，水的温度升高了25℃。求：
（1）水吸收的热量？
（2）若换用焦炭来烧这些水，且焦炭完全燃烧放出热量的40%被水吸收，则需要完全燃烧多少kg焦炭？[q焦炭＝3×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg ℃）]。
五．解答题（共3小题）
33．（2023秋 慈利县期中）“在热力学中，热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。”这是能量守恒定律的在热力学中的一种表述，被称为“热力学第一定律”。设物体与环境之间交换传递的热为Q，与环境其他能量转化做功为W，可得内能的变化量△U＝Q+W．请根据上述原理分析解答下面的问题：
空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2.7×105J的功，同时空气的内能增加了4.3×105J．空气从外界吸收的热量是多少？
34．（2023秋 贵州期中）如图甲所示，将装有热奶（初温为90℃，质量为1kg）的奶瓶放入水（质量为1kg）中冷却，用温度计测量热奶和水的温度，根据测得的数据，作出热奶和水的温度随时间变化的关系图像，如图乙所示。根据图像回答下列问题：[c水＝4.2×103J/（kg ℃），假设室温为0℃]
（1）质量相同的两种物质温度随时间变化的快慢不同，原因是 。
（2）求在这个过程中，水吸收的热量。
（3）若奶的比热容为2.5×103J/（kg ℃），求水升温时，热奶对水进行加热的热效率。
（4）若一定质量的酒精完全燃烧后放出的热量与（2）中水吸收的热量相同，求酒精的质量。（q酒精＝3×107J/kg）
35．（2023秋 夏邑县期中）2022年2月27日，伴随着一阵巨响，长征八号遥二运载火箭搭载着22颗商业卫星，在西昌卫星发射中心文昌航天发射场一飞冲天，创造了我国单次发射卫星数量最多的纪录九号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道发射任务获得圆满成功，如图所示是发射时的情景。目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。
（1）运载火箭使用液态氢作为燃料的主要原因是液态氢具有较高的 ；火箭升空时，是将 能转化成 能。
（2）某火箭发射时携带了30t液态氢燃料，求30t液态氢完全燃烧放出的热量。（q氢＝1.4×108J/kg）
（3）若30t液态氢燃料完全燃烧产生热的80%被水吸收，在1标准大气压下，能将多少千克初温为20℃的水加热至沸腾？[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
六．科普阅读题（共3小题）
36．（2023秋 福田区校级期中）请阅读《垃圾发电》并回答问题。
垃圾发电
近两年，垃圾分类成了人们生活核心议题之一。北京目前采取的垃圾分类方法为“四分法”，将垃圾分为厨余垃圾、可回收物、有害垃圾、其他垃圾。垃圾分类收集后被专门的运输车辆送到不同的分类处理地点，经过垃圾发电等处理延长了填埋场的使用寿命，有利于城市环境保护。
厨余垃圾会被堆肥处理，可回收物会被送到再生资源回收处，有害垃圾会被送到各类设施实现无害处理。那么看似没有用的其他垃圾呢？北京就已经有建成并使用的再生能源发电厂，其他垃圾通过“浴火重生”后变身成了宝贵资源。
其实这些其他垃圾被送到厂中后不能立即燃烧，需要按照时间分类堆放。经过脱水、发酵后才能送入焚烧炉。发电厂还有一个中央控制室，可以从监视器上看到垃圾从进入垃圾池到焚烧炉里燃烧的整个过程。炉内温度也始终显示在监视器上。垃圾焚烧时，炉内温度一般为900℃，炉心最高温度为1100℃。经过焚烧，垃圾中的病原菌彻底杀灭，从而达到无害化的目的。在高温焚烧（产生的烟雾经过处理）中产生的热量将工作物质转化为高温蒸气推动涡轮机转动，使发电机产生电能。在某再生能源发电厂，一吨垃圾可以转化为400度的电能，可以补充电能不足，具有明显的节能效益。焚烧后体积比原来可缩小50﹣80%，分类收集的可燃性垃圾灰渣只占原体积的5%，因而比其他垃圾填埋等处理方法，更可达减量化的目的。
因此，兴建垃圾电厂十分有利于城市的环境保护，尤其是对土地资源和水资源的保护，实现可持续发展。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）其他垃圾被送到再生能源发电厂后需要按照时间分类堆放。经过脱水、 后才能送入焚烧炉，焚烧后得到大量内能推动涡轮机转动最终转化为 。
（2）垃圾发电的优点是 、 和显著的节能效益。
37．（2023秋 肇庆校级期中）阅读短文，回答问题。
汽油发动机
汽油发动机是以汽油作为燃料，将化学能最终转化成机械能的发动机。汽油机的特点是转速高、结构简单、质量轻、造价低廉、运转平稳、使用维修方便。汽油机在汽车上，特别是小型汽车上大量使用。市场上汽油机的热效率普遍在35%左右，达到40%的少之又少。现在最先进的汽油机，采用了无火花塞的HCCI，压缩比达到了18：1，热效率高达50%。
（1）汽油机工作时把燃料的化学能转化为 能，再转化为汽车的 能；
（2）如图是汽油机的四个冲程，一个汽缸正常工作时，四个冲程的顺序是 （对甲、乙、丙、丁重新排序），其中图 所示的冲程为汽油机提供动力；
（3）汽油机的防冻冷却液是由水和某种防冻剂混合而成的，这是利用了水的 的特点；
（4）使用现在最先进汽油机的汽车，理想情况下油耗仅为3.3L/100km，在相同条件下使用热效率为40%的发动机的油耗为 L/100km。
38．（2023秋 新沂市期中）阅读短文，回答文后问题。
“海油观澜号”深远海浮式风电平台
2023年5月20日，我国首座深远海浮式风电平台“海油观澜号”成功并入文昌油田群电网，标志着我国深远海风电关键技术取得重大进展。
“海油观澜号”由浮式基础和风机组成，整体高度超200米，总质量达1.1×107kg。平台采用“半潜式”设计，底部是一个三角形浮式基础，包括3个边立柱和1个中间立柱，图甲为其实物照片。浮式基础上方是高约83米的圆筒状柱子，柱子上方安装有风力发电机。
风力发电机组主要由叶片、齿轮箱、发电机等组成，其简化结构如题图乙所示，叶片在风的作用下旋转，经过齿轮箱增速后，发电机转子高速旋转生成绿色电力。“海油观澜号”深远海浮式风电平台年发电量将达2.2×107kW h。（1kW h＝3.6×106J）
（1）完成下列风力发电的主要能量转化流程图：① ，② ；
（2）每年的发电量相当于 kg天然气完全燃烧放出的热量（天然气的热值q取4.4×107J/kg）；
（3）海浮式风电平台基础设计方式除半潜式外还有单柱式（图丙）。两种方式相比较，你认为“半潜式”的一个明显优点是 。
七．简答题（共2小题）
39．（2023秋 碧江区 校级期中）飞越苍穹，筑梦星河，2023年10月26日11时14分，神舟十七号载人飞船成功发射。火箭点火后，向下快速喷出气体，推动火箭加速上升。请你结合实际，分析并解答下列问题：
（1）火箭向下快速喷出气体，推动火箭加速上升，此过程包含哪些力学知识，请你说出两点。
（2）请分析发射过程中存在哪些能量转化。
40．（2023秋 七里河区校级期中）美国《大众科学》杂志曾评出一个奇思妙想的发明——“六冲程引擎”。这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力。第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸的水。其中第五冲程相当于四冲程汽油机的哪个冲程？在第六冲程中发生了什么物态变化？请你指出该“六冲程引擎”的优点。2024-2025学年人教新版物理九年级全册期中真题培优易错知识精讲练
第14章《内能的利用》（40题）
（高频易错点+历年真题）
知识点01：内能的基本概念
一、热机的基本概念
热机的定义：
误区：混淆热机是将内能转化为机械能，还是将机械能转化为内能。
正解：热机是利用燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的机器，如蒸汽机、内燃机等。
热机的种类：
误区：不了解热机的种类和它们之间的区别。
正解：热机包括蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。其中，内燃机是最常用的热机之一，又分为汽油机和柴油机。
二、内燃机的工作过程
内燃机的工作循环：
误区：对内燃机四个冲程（吸气、压缩、做功、排气）的顺序和能量转化关系不清楚。
正解：内燃机的一个工作循环包括四个冲程，其中压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能。
内燃机的种类：
误区：混淆汽油机和柴油机的特点和工作原理。
正解：汽油机和柴油机的主要区别在于点火方式和效率。汽油机使用火花塞点燃，效率较低，主要用于汽车、飞机等；而柴油机使用压燃式点火，效率较高，主要用于拖拉机、轮船等。
三、热机的效率
热机效率的定义：
误区：不理解热机效率的定义和计算方法。
正解：热机效率是指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，用公式表示为η=W有用/Q总。
热机效率与功率的区别：
误区：混淆热机效率与功率的概念。
正解：热机效率是表示有用功在总能量中所占的比例，而功率是表示做功的快慢，两者没有直接关系。
四、燃料的热值
热值的定义和单位：
误区：对热值的定义和单位不熟悉。
正解：热值是指某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，用符号q表示，单位是J/kg。
热值的物理意义：
误区：不理解热值的物理意义。
正解：热值表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出热量的多少，是燃料的一种特性。
一．选择题（共10小题）
1．（2023秋 营口期中）光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图，密闭气室中N2O4在光照下会分解，使气室气压增大，推动活塞右移，无光条件下发生逆反应，控制光照即可实现活塞往复运动。活塞右移过程相当于汽油机的（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
试题思路分析：分析光发动机的能量转化，然后与汽油机的能量转化进行比较即可。
详细规范解答：解：当太阳光照射时，反应室内发生化学反应，导致室内气压增大，这时将化学能转化为机械能，从而推动活塞移动，相当于汽油机的做功冲程。
故选：C。
考察易错点与重难点：本题考查了汽油机四冲程的特点，确定其中的能量转化情况是关键。
2．（2023秋 裕华区校级期中）如图所示，甲、乙是两个演示实验的示意图，丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图。下列说法正确的是（ ）
A．图丁是做功冲程，其工作原理如图乙所示
B．图丁是压缩冲程，其工作原理如图甲所示
C．图丙是做功冲程，其工作原理如图甲所示
D．图丙是压缩冲程，其工作原理如图乙所示
试题思路分析：首先能判断甲、乙两图中的能量转化情况，再根据汽油机各冲程的特点进行辨别。
汽油机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，根据汽油机工作中，气门开关和活塞上下运动情况判断丙、丁图是什么冲程；其中在做功冲程中内能转化为机械能，在压缩冲程中是机械能转化为内能。
详细规范解答：解：
由图甲，用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧。是将机械能转化为内能的过程。
由图乙，对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能。
由图丙，气门都关闭，活塞向上运动，所以是汽油机的压缩冲程，机械能转化为内能；
由图丁，气门都关闭，活塞向下运动，所以是汽油机的做功冲程，内能转化为机械能；
综上所述，丙图所示的是压缩冲程，其工作原理如图甲所示的实验；丁图所示的是做功冲程，其工作原理如乙图所示的实验。只有选项A说法正确。
故选：A。
考察易错点与重难点：此题是通过内燃机的工作原理和课本中的实验来验证做功改变物体内能的方法，是一道比较简单的实验题，掌握热机的工作原理，学会变通。
3．（2023秋 和平区期中）如图表示四冲程内燃机工作时各冲程的示意图，它们正确的排列顺序为（ ）
A．甲、乙、丙、丁 B．丁、丙、乙、甲
C．甲、丙、乙、丁 D．丙、乙、丁、甲
试题思路分析：解决此题要知道内燃机的四个冲程按照顺序有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；
判断冲程可用口诀：“先看气门开关情，再看活塞上下行；开下吸气开上排，关上压缩关下功；”其中，气阀门都关闭谓之关，只有一个气阀门打开谓之开。
详细规范解答：解：甲图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，因此是排气冲程；
乙图中两个气门都关闭，活塞向上运动，因此是压缩冲程；
丙图中进气门打开，排气门关闭，因此是吸气冲程；
丁图中两个气门都关闭，活塞向下运动，因此是做功冲程；
故正确顺序是：丙、乙、丁、甲。
故选：D。
考察易错点与重难点：熟悉每个冲程的特征是识别冲程的关键。该题难度不大，逐个确定每个冲程，然后进行正确排序。
4．（2023秋 定安县期中）科幻大片《流浪地球》讲述了太阳即将毁灭，人类开启“流浪地球”计划带着地球一起逃离太阳系。流浪过程中地球受到木星引力的作用坠向木星（如图所示），为脱离木星，主人公点燃了木星上的可燃气体，从而将地球推离木星。其中“点燃木星”将地球推开相当于内燃机的（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
试题思路分析：内燃机由四个冲程，内能转化为机械能是做功冲程。
详细规范解答：解：“点燃木星”将地球推开，燃料的内能转化为地球机械能，相当于内燃机的做功冲程，
故选：C。
考察易错点与重难点：本题考查了内燃机的冲程，根据能量的转化可以解答。
5．（2023秋 邯山区校级期中）长征五号火箭发动机的推进剂采用液氧、液氢和煤油，之所以采用液氢作为燃料，主要是因为液氢具有（ ）
A．较大的密度 B．较大的热值
C．较高的沸点 D．较高的燃点
试题思路分析：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值。热值是燃料的一种特性，它代表燃料的优劣。
详细规范解答：解：火箭发动机采用液氢做为燃料，原因是液氢具有较大的热值，完全燃烧相同质量的液氢时，可以释放出更多的热量。
故选：B。
考察易错点与重难点：本题考查学生对热值定义的掌握情况，知道热值是燃料的一种特性是本题的关键所在。
6．（2023秋 梁溪区校级期中）如图是比较燃烧皿中两种燃料热值的实验装置。下列关于该实验的操作及分析正确的是（ ）
A．两个燃烧皿中应分别装入种类不同、质量相同的燃料
B．实验时应控制烧杯中的液体升高的温度相同
C．实验时应控制燃料燃烧的时间相同
D．两只烧杯中应分别装入种类不同、质量相同的液体
试题思路分析：比较不同燃料的燃烧值，应控制被加热液体的种类、质量相同而燃料不同；质量相同的不同燃料完全燃烧释放的热量被相同质量的同种液体吸收，根据Δt＝，可以通过液体温度计示数变化来反应放出热量多少，从而判断两种燃料热值的大小。
详细规范解答：解：AD．比较不同燃料的热值，应控制被加热液体的种类、质量相同而燃料的种类不同、质量相同，故A正确、D错误；
BC．质量相同的不同燃料完全燃烧释放的热量被相同质量的同种液体吸收，根据Δt＝，可以通过液体温度计示数变化来反应放出热量多少，从而判断两种燃料热值的大小，所以实验中不控制烧杯中的液体升高的温度，应让燃料燃烧完全燃烧，故BC错误。
故选：A。
考察易错点与重难点：本题研究燃料的热值和比较不同物质的吸热能力，考查控制变量法、转换法的应用和比较吸热能力的方法，为热学中的重要实验。
7．（2023秋 石狮市校级期中）汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（ ）
A．甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高
B．由乙图可知该汽油机的效率是30%
C．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值
D．冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的热值
试题思路分析：（1）根据气门的闭合或打开情况，结合活塞的运动方向可判断汽油机的冲程；
（2）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，结合图中数据分析；
（3）热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关。
详细规范解答：解：
A、根据图甲可知，两个气门关闭、活塞上行，为压缩冲程，此冲程活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高，故A正确；
B、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，由图可知，输出有用机械能所占比例为：100%﹣36%﹣30%﹣6%＝28%，即该汽油机的效率为28%，故B错误；
C、热值是燃料本身的一种特性，只与燃料本身决定，和燃料的质量、放出热量的多少、燃烧是否充分、温度高低无关，故C错误；
D、冬天利用尾气中的余热给车内供暖，该举措可以提高能量的利用效率，但不能提高燃料的热值，故D错误。
故选：A。
考察易错点与重难点：本题考查了内燃机的工作过程、内燃机的效率、热值的理解等，属于基础题。
8．（2023秋 金水区校级期中）关于能的转化，下列说法正确的是（ ）
A．对手机充电时是将其他形式的能转化为电能
B．电风扇工作时将电能转化为内能
C．太阳能热水器将光能转化为内能
D．内燃机的做功冲程将机械能转化为内能
试题思路分析：判断能量的转化，我们主要看它要消耗什么能量，得到什么能量，因为总是消耗的能量转化为得到的能量。
详细规范解答：解：A．对手机充电时消耗电能，以化学能的形式储存在电池内能，主要是将电能转化为化学能，故A错误；
B．电风扇工作时消耗电能，消耗了电能，将电能转化为机械能，故B错误；
C．太阳能热水器吸收太阳能，对水加热，水吸收热量，将光能转化为内能，故C正确；
D．内燃机的做功冲程高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故D错误。
故选：C。
考察易错点与重难点：本题考查了能量的转化过程，应学会分析生活中的能量转化现象，难度不大，属于基础知识的考查。
9．（2023秋 长沙期中）学习了内能及能量的转化和守恒后，同学们在一起梳理知识，你认为正确的是（ ）
A．能量只有在忽略摩擦力和阻力时才能守恒
B．能的总量是不变的，我们不需要节约能源
C．做功改变物体的内能是不同形式的能的相互转化
D．小球在地面弹跳的高度越来越低，说明能量丢失了，能量的总量减少了
试题思路分析：（1）改变物体内能的两种方法是做功和热传递，前者实际上是能的转化过程，后者实际上是能的转移过程；
（2）自然界中存在不同形式的能量，各种不同的能量可以相互转化，同种能量也可在不同物体间进行转移，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
详细规范解答：解：
A、只有机械能的守恒是在忽略摩擦和空气阻力时才成立，而能量的总量则始终是守恒的，故A错误；
B、能的总量是不变的，但由于能的转化和转移具有方向性，可以利用的能源越来越少，因而我们需要节约能源，故B错误；
C、做功改变物体的内能是不同形式的能的相互转化，如摩擦生热中是将机械能转化为内能，故C正确；
D、小球在地面弹跳的高度越来越低，机械能转化为内能，能量没有丢失，能量的总量不变，故D错误。
故选：C。
考察易错点与重难点：本题考查了对能量的转化和守恒、内能的变化的本质的理解，要注意做功改变内能和热传递改变内能的区别。
10．（2023秋 番禺区校级期中）如图是电风扇工作时的能量流向图（箭头粗细不代表能量的多少），括号的能量应该是（ ）
A．电能 B．内能 C．化学能 D．机械能
试题思路分析：我们能判断出电动机在工作时，消耗了哪种形式的能，进而转化为哪种形式的能是解决该题的关键。
详细规范解答：解：电动机属于用电器，在工作时，消耗电能，转化为机械能和内能。
故选：A。
考察易错点与重难点：解决此题的关键是，电风扇工作时的能量转化，难度不大。
二．填空题（共12小题）
11．（2023秋 开福区校级期中）为了实现中国2030年前“碳达峰”，新疆的达坂城号称“百里风区”风力发电站可以将风能转化为 电 能从而减少CO2的排放。在转化过程中，能的总量 不变 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
试题思路分析：风力发电机在工作时，将风能转化为电能；
能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式或是从一个物体转移到另一个物体，能量的总量不变。
详细规范解答：解：风力发电时将风能转化为电能；
根据能量守恒定律可知，能量在转化和转移的过程中，能量的总量不变。
故答案为：电；不变。
考察易错点与重难点：本题考查了风力发电时的能量转化，以及对能量守恒定律的理解，属于基础题。
12．（2023秋 小店区期中）如图，这是班里的“智多星”小明同学制作的一款由形状记忆合金、5根轻杆、转轮、转轴、热水设计而成的装置，他设想轻推转轮后，进入热水的叶片因伸展而“划水”，推动转轮转动；离开热水，叶片形状迅速恢复。由此转轮便可以永不停息地自主转动下去。你认为这个设想 不能 （选填“能”或“不能”）实现，判断的依据是： 能量守恒 定律。
试题思路分析：根据能量守恒进行解答，即能量既不会消灭也不会产生，它只会从一种形式转化成另一种形式或者从一个物体转移到另一个物体，在能的转化或转移的过程中，能的总量保持不变。
详细规范解答：解：由于能量的转化或转移具有方向性，如果不给它提供热水，消耗热能（或者如果热水变成了冷水），它也就不转了，因此永动机违背了能量守恒定律。
故答案为：不能；能量守恒。
考察易错点与重难点：本题考查了学生对永动机的了解与掌握，熟知能量守恒定律的内容是关键。
13．（2023秋 荔湾区校级期中）如图所示是化学教师在课堂上演示氢气点火“爆鸣”的装置。按动电火花发生器的按钮，点燃纸盒内的氢气，纸盒被炸出去。氢气燃烧时释放的 内 能转化为纸盒的 机械 能，这与四冲程内燃机的 做功 冲程能量转化相似。
试题思路分析：（1）据该过程中消耗了哪种形式的能，进而产生了哪种形式的能判断即可；
（2）汽油机有吸气、压缩、做功、排气四个冲程，压缩冲程是将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能；
详细规范解答：解：按动电火花发声的按钮，点燃纸盒内的氢气，纸盒被炸出去，即该过程中消耗氢气燃烧的内能，变成了纸盒的机械能，所以是将内能转化为机械能的过程；四冲程热机中的做功冲程就是利用内能来做功的冲程，将内能转化为机械能。
故答案为：内；机械；做功。
考察易错点与重难点：本题主要考查的是学生对做功改变物体内能和热机做功冲程的认识和了解，基础性题目。
14．（2023秋 苍梧县期中）汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。图甲中，进气孔和排气孔都关闭，活塞向上运动，这个冲程为汽油机的 压缩 冲程；由图乙可知该汽油机的效率为 28% 。
试题思路分析：（1）根据气门的闭合或打开情况，结合活塞的运动方向可判断汽油机的冲程；
（2）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，结合图中数据分析。
详细规范解答：解：根据图甲可知，两个气门关闭、活塞上行，为压缩冲程；
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，由图可知，输出有用机械能所占比例为：100%﹣36%﹣30%﹣6%＝28%，即该汽油机的效率为28%。
故答案为：压缩；28%。
考察易错点与重难点：本题考查了内燃机的工作过程、内燃机的效率等知识，属于基础题。
15．（2023秋 灞桥区校级期中）在标准大气压下，使用煤气灶将2kg水从20℃加热70℃，水吸收的热量是 4.2×105 J，若不计热量损失，此过程需要完全燃烧 0.01 kg的煤气。未使用完的煤气的热值会 不变 （选填“变大”“变小”或“不变”）。[水的比热容c水＝4.2×103J/（kg ℃），煤气的热值q煤气＝4.2×107J/kg]
试题思路分析：根据Q吸＝cmΔt求水吸收的热量，不计热量损失，根据Q吸＝Q放＝mq计算需要完全燃烧煤气的质量；
热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关。
详细规范解答：解：水吸收的热量：
Q吸＝cm水Δt＝4.2×103J/（kg ℃）×2kg×（70℃﹣20℃）＝4.2×105J；
不计热量损失，根据Q吸＝Q放＝mq，所以需要完全燃烧煤气的质量：
m＝＝＝0.01kg；
热值是燃料的一种特性，其大小取决于物质的种类，与燃料的质量，放出的热量，是否完全燃烧无关，即未使用完的煤气的热值不变。
故答案为：4.2×105；0.01；不变。
考察易错点与重难点：本题主要考查了吸热公式、燃料燃烧放热公式的应用以及热值概念的理解，有一定综合性，但难度不大。
16．（2023秋 芜湖期中）若某四冲程汽油机1s内对外做功15次，则其曲轴的转速为 1800 r/min.。
试题思路分析：四冲程内燃机的曲轴转2圈，完成4个冲程，1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次。
详细规范解答：解：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；汽油机每秒内对外做功15次，曲轴转30圈，则每分钟对外做功900次，曲轴转1800圈，因此曲轴的转速为1800r/min。
故答案为：1800。
考察易错点与重难点：本题考查了内燃机的工作过程，是一道基础题。
17．（2023秋 汇川区校级期中）如图1，试管内的水沸腾后，木塞向外弹出。管口出现白雾说明水蒸气的内能 减小 （填“增大”、“不变”或“减小”）。此过程中能量转化的情况与如图2中汽油机的 甲 （选填字母）相同。
试题思路分析：改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，热传递过程是能量的转移过程，而做功过程是能量的转化过程；汽油机的四个冲程中，做功冲程将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能。
详细规范解答：解：水蒸气会对塞子做功，将水蒸气的内能会转化为塞子的机械能，内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水滴，形成白雾；此过程与汽油机的做功冲程类似，在做功冲程中也是燃气的内能转化为活塞的机械能。图甲中两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程；图乙中进气门打开，活塞向下运动，是吸气冲程；图丙中排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程；图丁中两个气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程。
故答案为：减小；甲。
考察易错点与重难点：本题考查了有关热机的知识，属于基础题，要求掌握。
18．（2023秋 福清市期中）小倩同学参加元宵节“赏花灯”活动，对“走马灯”产生浓厚兴趣，于是利用身边的物品制作了简易的“走马灯”，如图所示，点燃下方纸杯中的蜡烛后，其内部的气体温度升高，上升并推动上方纸杯转动，这一过程是将高温气体的内能转化为纸杯的 机械 能，此能量转化过程与内燃机的 做功 冲程相同。
试题思路分析：气体对外做功，本身的内能会减小，内能转化为机械能。
详细规范解答：解：蜡烛燃烧时，将化学能转化为内能，纸杯飞出去的过程，燃气的内能转化为纸杯的机械能，相当于内燃机的做功冲程。
故答案为：机械；做功。
考察易错点与重难点：本题考查了能量的转化和内燃机的工作过程，属于基础题。
19．（2023秋 龙岗区校级期中）“六冲程发动机”是内燃机的一项新发展。在普通四冲程发动机的四个冲程工作后，把水喷进炽热的汽缸里面，水马上就变成了温度高的水蒸气，这属于 汽化 （填物态变化）现象，缸里面水蒸气的内能 增大 （选填“增大”“减小”或“不变”），体积急剧膨胀1600倍，推动活塞再次做功，产生第五冲程。如此一来，每6个冲程中就出现 2 个做功冲程。
试题思路分析：（1）物质由液态到气态是汽化现象；
（2）水蒸气的内能增大，体积膨胀；
（3）六冲程发动机一个工作循环，飞轮转动3圈，做功2次。
详细规范解答：解：（1）把水喷进炽热的汽缸里面，水马上就变成了温度高的水蒸气，由液态变为气态是汽化现象；
（2）缸里面水蒸气的内能增大，体积急剧膨胀1600倍，推动活塞再次做功；
（3）六冲程发动机一个工作循环，飞轮转动3圈，做功2次。
故答案为：汽化；增大；2。
考察易错点与重难点：本题主要考查热机的工作过程，难度不大。
20．（2023秋 五莲县期中）图甲是我国古代发明的取火器的模型图，把木制推杆迅速推入牛角套筒时，杆前端的艾绒燃烧起来，这是通过 做功 的方式，使筒内空气的 内 能增加，温度升高，达到艾绒的着火点，这一过程与图乙所示的内燃机工作冲程原理 不同 （选填“相同”或“不同”）。
试题思路分析：猛推推杆时间较短，气体来不及吸、放热，主要是外力对气体做功，气体内能增加，温度升高。
详细规范解答：解：把木制推杆迅速推入牛角套筒时，杆前端的艾绒燃烧起来，这是通过做功的方式，使筒内空气的内能增加，则温度升高，达到艾绒的着火点，使艾绒燃烧；
由于图乙气门关闭，活塞向下运动，为做功冲程，将内能转化为机械能，把木制推杆迅速推入牛角套筒的这一过程与图乙所示的内燃机工作冲程原理不同。
故答案为：做功；内；不同。
考察易错点与重难点：本题是物理知识在生活中的应用，考查做功改变物体的内能，是基础题，难度不大。
21．（2023秋 晋安区期中）为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。如图为其发动机某一冲程示意图，该冲程为 压缩 冲程，机械能转化为 内 能。
试题思路分析：根据气门的闭合情况、活塞的运动情况分析是哪个冲程及能量的转化。
详细规范解答：解：图中两个气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能。
故答案为：压缩；内。
考察易错点与重难点：本题考查热机的有关知识，属于基础题。
22．（2023秋 榆阳区校级期中）吉利牌“涡轮增压”（T型）轿车，通过给发动机更足量的空气使汽油更充分地燃烧，比普通轿车（L型）更节能，排气更清洁。为防止发动机温度过高，用水进行冷却，这是利用水的 比热容 较大；热量只能从高温发动机传递给低温的水，说明能量的转移和转化具有 方向性 ，若汽油机曲轴的转速为3000r/min，汽油机每秒内对外做功 25 次。
试题思路分析：（1）用水做冷却剂是因为水的比热容大；
（2）能量的转化和转移具有方向性；
（3）四冲程汽油机工作时，一个工作循环完成4个冲程，曲轴转两圈，对外做功一次。
详细规范解答：解：（1）用水做冷却剂是因为水的比热容大，质量和升高相同的温度时，水能带走更多的热量，冷却效果好；
（2）发生热传递时热量只能由高温物体传递给低温物体，而不能反向传递，说明能量的转移和转化具有方向性；
（3）汽油机曲轴的转速为3000r/min＝50r/s，即汽油机的曲轴每秒转50圈，所以汽油机每秒完成25个工作循环，对外做功25次。
故答案为：比热容；方向性；25。
考察易错点与重难点：本题主要考查水的比热容大的应用，以及内燃机的工作情况和能量的转化与转移的方向性，属于基础知识的考查，难度不大。
三．实验探究题（共5小题）
23．（2023秋 端州区校级期中）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。
（1）实验时组装如图甲、乙、丙所示的装置时，正确的安装顺序是 自下而上 （选填“自上而下”或“自下而上”）；
（2）实验中燃料完全燃烧放出的热量，是通过液体吸热后温度的变化来反映的。本实验要比较不同燃料的热值，应选择 甲、乙 两图进行实验；
（3）比较不同物质吸热升温的特点：
①应选择 甲、丙 两图进行实验；
②在燃烧同种燃料时还需要控制火力相同，是为了使两种液体在相同的时间内吸收 相同 （选填“相同”或“不同”）的热量，所以该实验主要用 加热时间的长短 （选填“温度计示数”或“加热时间的长短”）来表示两种液体吸热的多少；
③如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图2所示，由图可看出b液体的温度升高得较慢，则 b （选填“a”或“b”）液体的比热容较大；
（4）某同学用图甲装置测燃料1的热值，假设燃料完全燃烧放出的热量全部供液体a吸收。假设加热前燃料1的质量为m1，加热一段时间后变为m2，烧杯中液体a的质量为m，初温为t1，末温为t2，液体a的比热容用c表示。用以上符号表示该同学测燃料1的热值的计算式：q＝ 。
试题思路分析：（1）实验中，为了能够利用酒精灯的外焰给烧杯充分加热，并且使温度计的玻璃泡完全接触水，并且不要碰到烧杯壁和烧杯底，应按照自下而上的顺序组装器材；
（2）（3）我们使用相同的加热器通过加热时间的长短来比较吸热多少，这种方法叫转换法；根据控制变量法的要求选择相应的图示进行实验；
比较物质吸热能力的2种方法：
①使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即比较加热时间），吸收热量多的吸热能力强；
②使相同质量的不同物质吸收相同的热量（即加热相同的时间），比较温度的变化，温度变化小的吸热能力强。
（4）根据Q吸＝Q放＝cmΔt进行分析。
详细规范解答：解：（1）酒精灯需用外焰加热，所以要先放好酒精灯，再固定铁圈的高度；而温度计的玻璃泡要全部浸没到液体中，但不能碰到容器壁和容器底，所以放好烧杯后，再调节温度计的高度，即按照自下而，上的顺序进行。
（2）为了比较不同燃料的热值，应选择燃料不同但液体相同的装置，即甲、乙两图进行实验。
（3）①为了比较不同物质吸热升温的特点，应选择相同燃料但液体不同的实验装置，即甲、丙两图进行实验。
②为了使两种液体在相同的时间内吸收相同的热量，在燃烧同种燃料时，还需要控制火力相同，所以，该实验主要用加热时间的长短来表示两种液体吸热的多少，这种方法是转换法。
③如果，吸热后它们的温度随时间变化的图象，如图2所示，质量和初始温度均相同的a、b两种液体，温度升高慢的比热容大，所以，b液体的比热容较大。
（4）液体a吸收的热量：Q吸＝cama（t2﹣t1），
酒精灯放出的热量：Q放＝Q吸＝cam酒精（t2﹣t1），
燃烧酒精的质量：m＝m1﹣m2，
由Q＝mq可得酒精的热值：q酒精＝＝；
故答案为：（1）自下而上；（2）甲、乙；（3）甲、丙；相同；加热时间的长短；b；（4）。
考察易错点与重难点：此类实验问题，要结合控制变量法进行分析研究，通过观察温度的变化判断燃料热值的大小。
24．（2023秋 海州区校级期中）小王学习燃料的热值之后，自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小。他组装了如图所示的装置进行实验，记录结果见表：
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃
煤油 25 44
菜籽油 25 34
（1）为了保证实验结论的可靠，小王同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制煤油和菜籽油的 质量 相同及两杯水的 质量 相同；
（2）小王同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，除了图中的器材小王还需要补充的实验仪器是： 天平 。利用此实验方法计算出的热值将比真实值 偏小 （选填“偏大”、“偏小”）。
试题思路分析：（1）本题主要考查利用控制变量法和转换法设计实验的能力，由于燃料的热值不能直接测量，所以通过水温升高的度数大小来体现燃料的热值大小，又由于燃料燃烧释放的热量既与燃料的质量多少有关，又与燃料的热值大小有关，所以在设计实验时应控制质量相同；
（2）燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小。
详细规范解答：解：（1）因燃料放出的热量与质量有关，必须控制燃料的质量相等，由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响，所以在实验中应控制水的质量相等；
（2）要想计算煤油和菜籽油的热值，需要知道煤油和菜籽油的质量，所以需要用到天平；由于给水加热时有热损失，因此根据Q吸＝cm（t﹣t0）计算出水吸收的热量要比煤油完全燃烧放出的热量小，利用这个热量计算出煤油的热值，要比课本中给出的煤油热值偏小。
故答案为：（1）质量；（2）天平；偏小。
考察易错点与重难点：本题是一道关于热值的实验探究题，知道热值的意义；会用控制变量法和转换法设计探究实验是本题的解题关键。
25．（2023秋 临潼区期中）某物理实验小组利用如图﹣1所示装置进行“比较不同物质吸热能力”和“比较不同燃料的热值”实验，燃料的质量都是10g，烧杯内液体质量和初温也相同。
（1）比较不同物质的吸热能力，应选择 甲 和 丙 （选填“甲”、“乙”或“丙”）两个实验。
（2）根据记录的数据作出了如图﹣2所示的图象，由图象可知， a 液体的比热容小，如果已知a的比热容为0.9×103J/（kg ℃），则b的比热容为 1.8×103 J/（kg ℃）。
（3）比较不同燃料的热值，应选择 甲 和 乙 （选填“甲”、“乙”或“丙”）两个实验。
（4）实验前用天平测出了烧杯中液体的质量及燃料的质量，并记录数据，利用公式Q＝cm（t﹣t0）（若a、b液体的比热容已知）计算出了液体吸收的热量，通过这些数据计算出某种燃料的热值，则该热值与实际燃料的热值相比会 偏小 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。
试题思路分析：（1）比较不同物质吸热升温的特点，应控制燃料相同而吸热物质不同；
（2）根据图示回答；使相同质量的不同物质升高相同的温度，比较吸收的热量（即比较加热时间），吸收热量多的吸热能力强；
由图可知两种物质都升高60℃a、b的加热时间，据此确定哪种物质吸热能力强；
根据Q吸＝cmΔt可知，在液体的质量相同、升高相同的温度时，吸收的热量与比热容成正比，据此得出a的比热容；
（3）比较不同燃料的燃烧值，应控制被加热液体的种类相同而燃料不同；
（4）燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小。
详细规范解答：解：（1）比较不同物质吸热升温的特点，应控制燃料相同而吸热物质不同，选择甲、丙两图进行实验；
（2）由图可知，两种物质都升高80℃﹣20℃＝60℃，a的加热时间为10min，b的加热时间为20min，b加热时间长，b吸收的热量为a吸收热量的2倍，由比较吸热能力的方法，b的吸热能力强，则a液体的比热容小；
根据Q吸＝cmΔt可知，在液体的质量相同、升高相同的温度时，吸收的热量与比热容成正比，b吸收的热量为a吸收热量的2倍，则b的比热容为a的比热容的2倍，即
b的比热容：cb＝2ca＝2×0.9×103J/（kg ℃）＝1.8×103J/（kg ℃）；
（3）比较不同燃料的热值，应选择甲、乙两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量，是通过温度计示数的变化量来反映；
（4）实验中液体吸收的热量比燃料完全燃烧时放出的热量少，而实验中将液体吸收的热量当作燃料燃烧放出的热量，则计算得到的放出的热量偏少，据Q放＝mq求得的热值比实际值小。
故答案为：（1）甲；丙；（2）a；1.8×103；（3）甲；乙；（4）偏小。
考察易错点与重难点：本题考查了学生对热值概念、比热容概念的了解与掌握，分析时利用好控制变量法是解决本题的关键。
26．（2023秋 谯城区校级期中）小明同学探究了“不同物质吸热升温的现象”，同时又探究了“不同燃料燃烧的放热能力”，他设计了两组实验装置如图所示：
（1）你认为研究不同燃料燃烧的放热能力应选用 乙 （选填“甲”或“乙”）组器材；
（2）观察甲、乙两图，除了图中相同的器材，还要用到的相同器材是 天平 ；
（3）甲组实验是通过 加热时间的多少 来反映物质吸收热量的多少。
试题思路分析：（1）研究不同燃料燃烧放热能力，应选用不同的燃料；
（2）利用控制变量法进行分析；
（3）加热时间的长短反映物质吸收热量的多少。
详细规范解答：解：（1）研究不同燃料燃烧放热能力应用不同的燃料，因此选乙组器材。
（2）观察甲、乙两图，物质的质量都必须相等，因此还要用天平称量质量，即要用到相同的器材是天平；
（3）甲组实验是通过加热时间的多少来反映物质吸收热量的多少，运用了转换法。
故答案为：（1）乙；（2）天平；（3）加热时间的多少。
考察易错点与重难点：本题考查了学生对“不同物质吸热升温的现象”和“不同燃料燃烧的放热能力”实验探究，分析时利用好控制变量法是解决本题的关键。
27．（2023秋 怀化期中）辣椒炒肉是一道经典的湘菜，小明在吃这道菜的时候发现碗的下方有点燃的蜡烛在给菜加热（如图甲）。于是他设计如图乙实验粗略测量蜡烛的热值q。图乙中A桶内装有水，B为下部开了许多通气孔的罩子。
（1）要完成本实验，除了天平，还需要的测量工具是 温度计 ；
（2）罩子B的主要作用是 减少热量的损失 ；
（3）实验收集的数据为：A桶中水的质量为m水，水的初温为t1，末温为t2，蜡烛燃烧前的质量为m1，燃烧后的质量为m2。已知水的比热容为c水，则蜡的热值q＝ （不计热损失，用题中给定的物理量符号表示）；
（4）实验测出的热值会比真实值偏小，造成这一偏差的原因可能是 蜡烛没有完全燃烧 。
试题思路分析：（1）实验过程中需要测水的温度、水的质量、蜡烛的质量，据此选择实验器材；
（2）罩子B可以减少热量的损失；
（3）蜡烛释放的热量等于水所吸收的热量，由热量公式与燃烧值公式可以求出蜡烛的燃烧值；
（4）蜡烛燃烧释放的热量没有被水完全吸收，蜡烛可能没有完全燃烧，据此分析燃烧值的测量值与真实值间的关系。
详细规范解答：解：（1）要完成本实验，需要测量水的温度，因此还需要温度计；
（2）罩子B可以减少热量的损失；
（3）这支蜡烛的热值q＝＝＝；
（4）实验过程中蜡烛没有完全燃烧、桶A吸收了部分热量或蜡烛燃烧产生的热量有部分散失于空气中，蜡烛燃烧放出的热量没有全部被水吸收，因此实验测出的热值比真实值小。
故答案为：（1）温度计；（2）减少热量的损失；（3）；（4）蜡烛没有完全燃烧。
考察易错点与重难点：本题粗略测量蜡的热值q，分析清楚图示情景，确定实验原理与实验目的即可正确解题。
四．计算题（共5小题）
28．（2023秋 东港区校级期中）新能源的开发及利用正逐步走入寻常百姓家。若已知液态氢的热值是1.4×108J/kg，水的比热容是4.2×103J/（kg ℃）。试计算：
（1）我国第4代运载火箭一般使用液态氢作为燃料，某火箭发射时携带3×104kg液态氢燃料。这些燃料完全燃烧，最多能将多少千克初温为20℃的水加热至沸腾？（当地大气压为标准大气压）
（2）氢能源车的发动机工作时，将液态氢转化为氢气，在气缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源车以75kW的功率匀速行驶0.5h，消耗了2kg燃料，求该发动机的效率（小数点后保留一位小数）。
试题思路分析：（1）根据Q放＝mq计算氢燃料完全燃烧放出的热量，标准大气压下，水的沸点是100℃，假设燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则根据m＝计算水的质量；
（2）根据W＝Pt计算氢能源车做的功，根据Q＝mq计算2kg燃料完全燃烧放出的热量，根据η＝×100%计算该发动机的效率。
详细规范解答：解：（1）氢燃料完全燃烧放出的热量Q1放＝m1q＝3×104kg×1.4×108J/kg＝4.2×1012J，
燃料完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则水吸收的热量Q吸＝Q1放＝4.2×1012J，
标准大气压下，水的沸点是100℃，则水的质量m水＝＝＝1.25×107kg；
（2）氢能源车做的功W＝Pt＝75×103W×0.5×3600s＝1.35×108J，
2kg燃料完全燃烧放出的热量Q2放＝m2q＝2kg×1.4×108J/kg＝2.8×108J，
该发动机的效率η＝×100%＝×100%≈48.2%。
答：（1）最多能将1.25×107kg的水由20℃加热至沸腾；
（2）该发动机的效率为48.2%。
考察易错点与重难点：本题考查了热机效率的知识、水升温吸热公式的变形公式的应用、功的计算，知识点较多，都要求掌握。
29．（2023秋 长沙期中）2023年9月23日，第19届亚运会在中国杭州举行。此次亚运会首次使用废碳再生的绿色零碳甲醇作为主火炬塔燃料，实现循环内的零排放，助力打造首届碳中和亚运会。已知水的比热容是4.2×103J/（kg ℃），甲醇的热值约为2.3×107J/kg。求：
（1）完全燃烧0.2kg甲醇能放出多少热量？
（2）若0.2kg甲醇完全燃烧释放的热量的21%被10kg初温为20℃的水吸收，可以使水的温度上升多少℃？
试题思路分析：（1）根据Q放＝mq求出0.2kg的甲醇完全燃烧放出的热量；
（2）由题知，Q吸＝ηQ放，根据Q吸＝cmΔt的变形式求出水升高温度。
详细规范解答：解：（1）甲醇完全燃烧放出的热量：
；
（2）水升高的温度是：
＝23℃；
答：（1）甲醇完全燃烧放出的热量为4.6×106 J；
（2）水的温度升高了23℃。
考察易错点与重难点：本题考查了学生对燃料完全燃烧放热公式、吸热公式的掌握和运用，因条件已给出，难度不大。
30．（2023秋 靖西市期中）国庆期间，小明一家去户外野炊。他们使用木炭作为燃料，已知这种木炭的热值是2.8×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），求：
（1）1kg木炭完全燃烧放出的热量是多少？
（2）若这些热量全部被锅内30℃的水吸收，可将多少kg水加热至100℃？
试题思路分析：（1）1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量叫这种燃料的热值，利用Q放＝mq求木炭完全燃烧放出的热量；
（2）知道这些的热量全部被利用，知道水的比热容和水的温度升高值，利用吸热公式求水的质量。
详细规范解答：解：（1）1kg木炭完全燃烧放出的热量为：Q放＝mq＝1kg×2.8×107J/kg＝2.8×107J；
（2）上述的热量全部被水吸收，则Q吸＝Q放；
水的质量为：m水＝＝≈95kg。
答：（1）1kg木炭完全燃烧放出的热量是2.8×107J；
（2）若这些热量全部被锅内30℃的水吸收，可将95kg水加热至100℃。
考察易错点与重难点：本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放出热量公式的掌握和运用，属于公式的应用题目，难度不大。
31．（2023秋 鼓楼区校级期中）设计汽车发动机时，既要考虑能量的利用效率，也要考虑发动机的冷却问题。某单缸四冲程汽油机在工作时为了防止温度过高，用水的循环来降低发动机温度。实验测得行驶时该发动机消耗了0.03kg的汽油，能克服阻力做功为5×105J，冷却系统中5kg的水升高了40℃（q汽油＝5×107J/kg）。求：
（1）求制冷却系统中的水所吸收的热量是多少J？
（2）汽油完全燃烧放出的热量是多少J？
（3）该汽油机此次工作的效率约为多少？
试题思路分析：（1）知道水的质量、初温和末温，利用吸热公式Q吸＝cmΔt求出水吸收的热量；
（2）已知汽油的质量和热值，利用Q放＝mq可以计算汽油完全燃烧释放出的热量；
（3）利用η＝×100%计算效率。
详细规范解答：解：（1）水吸收的热量为：Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103J/（kg ℃）×5kg×40℃＝8.4×105J；
（2）汽油完全燃烧释放出的热量为：Q放＝m汽油q汽油＝0.03kg×5×107J/kg＝1.5×106J；
（3）发动机做的有用功为：W有用＝5×105J；
发动机的效率为：η＝×100%＝×100%≈33.3%。
答：（1）制冷水所吸收的热量是8.4×105J；
（2）汽油完全燃烧放出的热量是1.5×106J；
（3）该汽油机此次工作的效率约为33.3%。
考察易错点与重难点：本题考查热量的计算和机械效率的计算，熟练公式的运用即可解答。
32．（2023秋 惠州校级期中）小明家利用天然气灶烧80kg初温为20℃的水，水的温度升高了25℃。求：
（1）水吸收的热量？
（2）若换用焦炭来烧这些水，且焦炭完全燃烧放出热量的40%被水吸收，则需要完全燃烧多少kg焦炭？[q焦炭＝3×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg ℃）]。
试题思路分析：（1）知道水的质量、水的比热容、水的温度升高值，利用吸热公式Q吸＝cmΔt求水吸收的热量；
（2）若用焦炭作燃料，完全燃烧焦炭放出的热量只有40%被水吸收，求出焦炭完全燃烧放出的热量，然后利用Q放＝mq的变形公式求需要完全燃烧焦炭的质量。
详细规范解答：解：（1）水吸收的热量：
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×80kg×25℃＝8.4×106J；
（2）根据η＝可得完全燃烧焦炭放出的热量：
Q放＝＝＝2.1×107J，
由Q放＝m′q得需要完全燃烧焦炭的质量：
m′＝＝＝0.7kg。
答：（1）水吸收的热量为8.4×106J；
（2）若换用焦炭来烧这些水，且焦炭完全燃烧放出热量的40%被水吸收，则需要完全燃烧0.7kg焦炭。
考察易错点与重难点：本题考查了学生对吸热公式Q吸＝cmΔt、燃料完全燃烧放热公式Q放＝mq的掌握和运用，计算时注意温度升高了与升高到的区别。
五．解答题（共3小题）
33．（2023秋 慈利县期中）“在热力学中，热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。”这是能量守恒定律的在热力学中的一种表述，被称为“热力学第一定律”。设物体与环境之间交换传递的热为Q，与环境其他能量转化做功为W，可得内能的变化量△U＝Q+W．请根据上述原理分析解答下面的问题：
空气压缩机在一次压缩中，活塞对空气做了2.7×105J的功，同时空气的内能增加了4.3×105J．空气从外界吸收的热量是多少？
试题思路分析：根据能量守恒的观点，结合内能的变化量△U＝Q+W，知道活塞对空气做的功，知道空气内能的增加量，可计算空气从外界吸收热量的多少。
详细规范解答：解：由于在能量转换过程中，能量的总量保持不变，已知活塞对空气做了2.7×105J的功，同时空气的内能增加了4.3×105J，
由△U＝Q+W得，
空气从外界吸收的热量：Q＝△U﹣W＝4.3×105J﹣2.7×105J＝1.6×105J。
答：空气从外界吸收的热量是1.6×105J。
考察易错点与重难点：理解能量守恒定律在热力学中的表述，会用△U＝Q+W来进行简单的计算，是解答本题的关键。
34．（2023秋 贵州期中）如图甲所示，将装有热奶（初温为90℃，质量为1kg）的奶瓶放入水（质量为1kg）中冷却，用温度计测量热奶和水的温度，根据测得的数据，作出热奶和水的温度随时间变化的关系图像，如图乙所示。根据图像回答下列问题：[c水＝4.2×103J/（kg ℃），假设室温为0℃]
（1）质量相同的两种物质温度随时间变化的快慢不同，原因是 两种物质的比热容不同 。
（2）求在这个过程中，水吸收的热量。
（3）若奶的比热容为2.5×103J/（kg ℃），求水升温时，热奶对水进行加热的热效率。
（4）若一定质量的酒精完全燃烧后放出的热量与（2）中水吸收的热量相同，求酒精的质量。（q酒精＝3×107J/kg）
试题思路分析：（1）相同质量的物质温度随时间变化快慢不同，与比热容有关；
（2）根据Q吸＝cmΔt进行计算；
（3）根据Q放＝cmΔt算出牛奶放出的热量，再根据η＝计算热效率；
（4）根据Q放＝mq计算。
详细规范解答：解：（1）相同质量的物质温度随时间变化快慢不同，是因为两种物质的比热容不同；
（2）由题图可知，水的初温为 20℃，末温为 40℃，故在这个过程中，水吸收的热量为：
；
（3）由题图可知，牛奶的初温为 90℃，末温为 40℃，故在这个过程中，牛奶吸放出的热量为：
Q放＝c牛奶mΔt＝2.5×103J/（kg ℃）×1kg×（90℃﹣40℃）＝1.25×105J；
水升温时，热奶对水进行加热的热效率为：η＝＝＝67.2%；
（4）由题可知，酒精完全燃烧放出的热量为：Q′＝Q吸＝8.4×104J，
酒精的质量为：m＝＝＝2.8×10﹣3kg.
故答案为：（1）两种物质的比热容不同；（2）水吸收的热量为8.4×104J，（3）热奶对水进行加热的热效率为67.2%；（4）酒精的质量为2.8×10﹣3kg.
考察易错点与重难点：本题考查了吸热公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式的应用，属于基础题目。
35．（2023秋 夏邑县期中）2022年2月27日，伴随着一阵巨响，长征八号遥二运载火箭搭载着22颗商业卫星，在西昌卫星发射中心文昌航天发射场一飞冲天，创造了我国单次发射卫星数量最多的纪录九号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道发射任务获得圆满成功，如图所示是发射时的情景。目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。
（1）运载火箭使用液态氢作为燃料的主要原因是液态氢具有较高的 热值 ；火箭升空时，是将 内 能转化成 机械 能。
（2）某火箭发射时携带了30t液态氢燃料，求30t液态氢完全燃烧放出的热量。（q氢＝1.4×108J/kg）
（3）若30t液态氢燃料完全燃烧产生热的80%被水吸收，在1标准大气压下，能将多少千克初温为20℃的水加热至沸腾？[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
试题思路分析：（1）热值是燃料本身的一种特性，热值的大小只与燃料的种类有关，热值高的燃料，在相同条件下，完全燃烧时放出的热量比其他燃料多；火箭是利用燃料燃烧的内能对外做功的机器；
（2）利用Q放＝mq可以计算出液态氢完全燃烧放出的热量；
（3）根据题意可知Q吸＝ηQ放，1个标准大气压下，水的沸点是100℃，利用Q吸＝cm（t﹣t0）计算出水的质量。
详细规范解答：解：（1）火箭采用液态氢作为燃料，原因是液态氢具有较高的热值，由Q放＝qm可知，完全燃烧相同质量的液态氢和其它燃料相比，液态氢可以释放出更多的热量；
火箭升空时的能量转化：燃料的化学能先转化为内能，然后通过火箭发动机把内能转化为火箭的机械能；
（2）30t液态氢完全燃烧放出的热量为：
Q放＝m氢q氢＝30×103kg×1.4×108J/kg＝4.2×1012J；
（3）根据题意可知，水吸收的热量为：
Q吸＝ηQ放＝80%×4.2×1012J＝3.36×1012J，
1个标准大气压下，水的沸点是100℃，由Q吸＝cm（t﹣t0）可知，水的质量为：
m水＝＝＝1×107kg。
答：（1）热值；内；机械；
（2）30t液态氢完全燃烧放出的热量为4.2×1012J；
（3）在1标准大气压下，能将1×107kg初温为20℃的水加热至沸腾。
考察易错点与重难点：本题考查热值的概念、燃料燃烧放热的计算以及效率公式的应用，熟记公式并能灵活运用是解题的关键。
六．科普阅读题（共3小题）
36．（2023秋 福田区校级期中）请阅读《垃圾发电》并回答问题。
垃圾发电
近两年，垃圾分类成了人们生活核心议题之一。北京目前采取的垃圾分类方法为“四分法”，将垃圾分为厨余垃圾、可回收物、有害垃圾、其他垃圾。垃圾分类收集后被专门的运输车辆送到不同的分类处理地点，经过垃圾发电等处理延长了填埋场的使用寿命，有利于城市环境保护。
厨余垃圾会被堆肥处理，可回收物会被送到再生资源回收处，有害垃圾会被送到各类设施实现无害处理。那么看似没有用的其他垃圾呢？北京就已经有建成并使用的再生能源发电厂，其他垃圾通过“浴火重生”后变身成了宝贵资源。
其实这些其他垃圾被送到厂中后不能立即燃烧，需要按照时间分类堆放。经过脱水、发酵后才能送入焚烧炉。发电厂还有一个中央控制室，可以从监视器上看到垃圾从进入垃圾池到焚烧炉里燃烧的整个过程。炉内温度也始终显示在监视器上。垃圾焚烧时，炉内温度一般为900℃，炉心最高温度为1100℃。经过焚烧，垃圾中的病原菌彻底杀灭，从而达到无害化的目的。在高温焚烧（产生的烟雾经过处理）中产生的热量将工作物质转化为高温蒸气推动涡轮机转动，使发电机产生电能。在某再生能源发电厂，一吨垃圾可以转化为400度的电能，可以补充电能不足，具有明显的节能效益。焚烧后体积比原来可缩小50﹣80%，分类收集的可燃性垃圾灰渣只占原体积的5%，因而比其他垃圾填埋等处理方法，更可达减量化的目的。
因此，兴建垃圾电厂十分有利于城市的环境保护，尤其是对土地资源和水资源的保护，实现可持续发展。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）其他垃圾被送到再生能源发电厂后需要按照时间分类堆放。经过脱水、 发酵 后才能送入焚烧炉，焚烧后得到大量内能推动涡轮机转动最终转化为 电能 。
（2）垃圾发电的优点是 无害化 、 减量化 和显著的节能效益。
试题思路分析：（1）从题干中找出其他垃圾需要经过怎样的处理才能送入焚烧炉；高温焚烧发电，这个过程中产生的热量给水加热，产生的蒸汽推动汽轮机转动，带动发电机发电；
（2）从阅读材料中提炼出垃圾发电的优点。
详细规范解答：解：
（1）由材料可知，这些其他垃圾被送到厂中后不能立即燃烧，需要按照时间分类堆放。经过脱水、发酵后才能送入焚烧炉；
垃圾高温焚烧发电，是高温焚烧中产生的热量将工作物质转化为高温蒸气推动涡轮机转动，使发电机产生电能；
（2）由材料可知：①垃圾焚烧时，炉内温度一般为900℃，炉心最高温度为1100℃。经过焚烧，垃圾中的病原菌彻底杀灭，从而达到无害化的目的。
②在某再生能源发电厂，一吨垃圾可以转化为400度的电能，可以补充电能不足，具有明显的节能效益。
③焚烧后体积比原来可缩小50﹣80%，分类收集的可燃性垃圾灰渣只占原体积的5%，因而比其他垃圾填埋等处理方法，更可达减量化的目的。
所以，垃圾发电的优点是无害化、减量化和显著的节能效益。
故答案为：（1）发酵；电能；（2）无害化；减量化。
考察易错点与重难点：本题通过垃圾发电考查了能量转化，并且考查了学生从阅读材料获取有用信息的能力。
37．（2023秋 肇庆校级期中）阅读短文，回答问题。
汽油发动机
汽油发动机是以汽油作为燃料，将化学能最终转化成机械能的发动机。汽油机的特点是转速高、结构简单、质量轻、造价低廉、运转平稳、使用维修方便。汽油机在汽车上，特别是小型汽车上大量使用。市场上汽油机的热效率普遍在35%左右，达到40%的少之又少。现在最先进的汽油机，采用了无火花塞的HCCI，压缩比达到了18：1，热效率高达50%。
（1）汽油机工作时把燃料的化学能转化为 内 能，再转化为汽车的 机械 能；
（2）如图是汽油机的四个冲程，一个汽缸正常工作时，四个冲程的顺序是 乙甲丁丙 （对甲、乙、丙、丁重新排序），其中图 丁 所示的冲程为汽油机提供动力；
（3）汽油机的防冻冷却液是由水和某种防冻剂混合而成的，这是利用了水的 比热容大 的特点；
（4）使用现在最先进汽油机的汽车，理想情况下油耗仅为3.3L/100km，在相同条件下使用热效率为40%的发动机的油耗为 4.125 L/100km。
试题思路分析：（1）汽油机工作时先将燃料的化学能转化为内能，再转化为汽车的机械能；
（2）汽油机工作过程依次是：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；
（3）大多数汽车防冻冷却液是以水和某种防冻剂混合而成，主要成分是水，是利用了水的比热容大的特点；在水中加入专用冷却液可以降低水的凝固点，所以在低温状态下仍能够正常使用；
（4）根据W＝ηQ放可得η1Q1＝η2Q2，再由Q放＝Vq可得q汽油V1＝q汽油V2，直接计算得出结果即可。
详细规范解答：解：（1）汽油与空气的混合物在汽油机内燃烧过程属于化学变化，把燃料的化学能转化为内能，再转化为汽车的机械能；
（2）由图可知：甲图中的两气门关闭，活塞上行，所以是压缩冲程，压缩冲程是将机械能转化为内能的过程；乙图中的进气门打开，排气门关闭，活塞下行，所以是吸气冲程；丙图中的进气门关闭，排气门打开，活塞上行，所以是排气冲程；丁图中的两气门关闭，活塞下行，所以是做功冲程，做功冲程是将内能转化为机械能的过程，不是依靠飞轮的惯性完成的冲程，此冲程为汽油机提供动力。因此四个冲程的顺序为乙甲丁丙；
（3）因为水的比热容大，质量相同时升高相同的温度，吸收的热量多，故大多数汽车防冻冷却液是以水和某种防冻剂混合而成，主要成分是水，就是利用了水的比热容大的特点；在水中加入专用冷却液可以降低水的凝固点，所以在低温状态下仍能够正常使用；
（4）由题意可知，在相同条件下，即获得的机械能相同，根据W＝ηQ放可得η1Q1＝η2Q2，即为40%Q1＝50%Q2，由Q放＝Vq可得q汽油V1＝q汽油V2，解得，在相同条件下使用热效率为40%的发动机，汽车的油耗最少为V1＝×3.3L/100km＝4.125L/100km。
故答案为：（1）内；机械；（2）乙甲丁丙；丁；（3）比热容大；（4）4.125。
考察易错点与重难点：本题考查了热机工作过程、能量转化及效率的计算，是一道综合题。
38．（2023秋 新沂市期中）阅读短文，回答文后问题。
“海油观澜号”深远海浮式风电平台
2023年5月20日，我国首座深远海浮式风电平台“海油观澜号”成功并入文昌油田群电网，标志着我国深远海风电关键技术取得重大进展。
“海油观澜号”由浮式基础和风机组成，整体高度超200米，总质量达1.1×107kg。平台采用“半潜式”设计，底部是一个三角形浮式基础，包括3个边立柱和1个中间立柱，图甲为其实物照片。浮式基础上方是高约83米的圆筒状柱子，柱子上方安装有风力发电机。
风力发电机组主要由叶片、齿轮箱、发电机等组成，其简化结构如题图乙所示，叶片在风的作用下旋转，经过齿轮箱增速后，发电机转子高速旋转生成绿色电力。“海油观澜号”深远海浮式风电平台年发电量将达2.2×107kW h。（1kW h＝3.6×106J）
（1）完成下列风力发电的主要能量转化流程图：① 机械能 ，② 电能 ；
（2）每年的发电量相当于 1.8×106 kg天然气完全燃烧放出的热量（天然气的热值q取4.4×107J/kg）；
（3）海浮式风电平台基础设计方式除半潜式外还有单柱式（图丙）。两种方式相比较，你认为“半潜式”的一个明显优点是 吃水深度较浅，适用海域范围较广 。
试题思路分析：（1）不同形式的能量可以相互转化，结合能量转化流程可做出判断；
（2）利用Q放＝mq求需要天然气的质量；
（3）结合材料和图片进行比较。
详细规范解答：解：（1）风力发电主要将风能转化为叶片的机械能，再通过发电机将机械能转化为电能；
（2）年发电量W＝2.2×107kW h＝2.2×107×3.6×106J＝7.92×1013J；
由W＝Q＝mq可知，需要天然气的质量：m＝＝＝1.8×106kg；
（3）如图所示，半潜式底部有一个三角形浮式基础，与单柱式相比，吃水深度较浅，适用海域范围较广。
故答案为：（1）机械能；电能；（2）1.8×106；（3）吃水深度较浅，适用海域范围较广。
考察易错点与重难点：本题考查了燃料完全燃烧放热公式的应用、能量的转化等知识，难度不大。
七．简答题（共2小题）
39．（2023秋 碧江区 校级期中）飞越苍穹，筑梦星河，2023年10月26日11时14分，神舟十七号载人飞船成功发射。火箭点火后，向下快速喷出气体，推动火箭加速上升。请你结合实际，分析并解答下列问题：
（1）火箭向下快速喷出气体，推动火箭加速上升，此过程包含哪些力学知识，请你说出两点。
（2）请分析发射过程中存在哪些能量转化。
试题思路分析：（1）物体间力的作用是相互的，一个物体在对另一个物体施力时，必定会同时受到另一个物体对它的作用力；力可以改变物体的运动状态；
（2）从火箭的发射过程中，分析消耗了哪种形式的能，进而产生了哪种形式的能，即可判断能量的转化过程。
详细规范解答：答：（1）火箭对喷出的气体有向下的作用力，同时气体对火箭产生了向上的推力，这说明力的作用是相互的；
火箭加速上升时，运动状态改变，说明燃气对火箭的推力改变了火箭的运动状态；
（2）燃料燃烧时，将化学能转化为内能；高温高压的燃气对火箭做功，消耗了燃气的内能，使火箭的机械能增大，即内能转化为机械能；火箭上升过程中与空气摩擦，一部分机械能转化为内能。
考察易错点与重难点：本题考查了力作用的相互性、运动和力的关系以及能量的转化等知识，是一道综合题。
40．（2023秋 七里河区校级期中）美国《大众科学》杂志曾评出一个奇思妙想的发明——“六冲程引擎”。这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力。第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸的水。其中第五冲程相当于四冲程汽油机的哪个冲程？在第六冲程中发生了什么物态变化？请你指出该“六冲程引擎”的优点。
试题思路分析：（1）热机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，其中做功冲程为热机提供动力，其余的靠飞轮的惯性完成。
（2）物质由气态变为液态叫液化，物质液化时要放出热量。
（3）“六冲程引擎”发动机的优点是环保、效率高。
详细规范解答：解：（1）做功冲程是高温高压的燃气推动活塞对其做功，将内能转化为机械能；六冲程引擎中的第五冲程，是水变为水蒸气推动活塞做功，从而为汽车提供动力，所以相当于四冲程内燃机的做功冲程。
（2）第六冲程中水蒸气变为水，所以属于液化，要放出热量。
（3）“六冲程引擎”发动机的优点是环保、效率高。
故答案为：六冲程引擎中的第五冲程相当于四冲程内燃机的做功冲程；第六冲程中属于液化；“六冲程引擎”发动机的优点是环保、效率高。
考察易错点与重难点：此题属于信息给予题，通过给出的新信息，考查了学生对四冲程中特点的理解，同时考查了物态变化过程中的液化过程。
