第十四章 内能的利用(知识点归纳）
知识点思维导图
知识点归纳提升
第1节 热机
一、热机
1. 热机是利用内能做功（或利用燃料燃烧释放出的能量做功）的机械。
热机的工作原理：燃料燃烧将化学能转化为内能，通过做功过程将内能转化为机械能。
热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
二、汽油机
内燃机是燃料在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，根据使用的燃料分为汽油机和和柴油机两种。
单缸四冲程汽油机主要由汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门和火花塞等部件构成。汽油机的一个工作循环由吸气、压缩、燃料燃烧做功和排气四个冲程组成，曲轴转动两周，活塞在汽缸中往复运动两次，在做功冲程中对外做功获得动力一次。汽油机的压缩冲程，活塞压缩燃料混合物做功，将机械能转化为内能；压缩冲程结束时火花塞产生电火花点燃汽油，将化学能转化为内能；做功冲程，燃气膨胀推动活塞做功，将内能转化为机械能。
三、柴油机
柴油机和汽油机的工作原理相同。和汽油机比较，汽缸顶部安装的是喷油嘴，不是火花塞；吸气冲程进入汽缸内的是空气，不是燃料混合物；柴油采用压燃的方式而不是点燃式；通常柴油机做功功率大，制作得笨重，多用于载重汽车、火车、轮船等重型机械上。
第2节 热机的效率
一、燃料的热值
燃料的热值是燃料的一种性质，只与自身有关。燃料一定，热值（燃烧放热本领一定）。燃料的热值（q）等于燃料完全燃烧放出的热量（Q）与完全燃烧的燃料质量（或体积）（m或V）的比值，跟燃料燃烧放出的热量Q、燃烧的燃料的质量m（或体积V）无关，热值的单位是焦每千克（J/kg）或焦每立方米（J/m3）.
二、热机的效率
（1）利用燃料燃烧释放的内能加热物体时，燃料燃烧将储存的化学能转化为燃气（火焰）的内能，通过热传递将燃气的一部分内能转移（传递）到被加热物体上，使被加热物体的内能增加，温度升高。
加热效率（燃料的利用率）η等于被加热物体吸收的热量Q吸和燃料完全燃烧释放的能量Q的比值，即η=Q吸/Q,由于加热过程中，消耗的燃料受条件限制，不能完全燃烧，燃料燃烧放出的热量不能全部被被加热物体吸收，加热效率小于1.
（2）热机工作时，燃料燃烧将储存的化学能转化为燃气（火焰）的内能，燃气膨胀推动活塞做功，将燃气的一部分内能转化为机械能，使机械获得动力。
对于热机，燃料释放的能量只有一部分用来做有用功，相当一部分能量散失了。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，叫做热机的效率，即η=Q有/Q=W吸、/Q.
热机的效率是热机性能的重要指标，热机的效率越高，在做功相同的条件下，消耗的燃料越少，从而节约能源，减少污染。在设计、制造热机时，不断改进和创新，以减少各种能量损失，提高效率。
第3节 能量的转化和守恒
一、能量的转化
自然界中的各种现象都是互相联系的。能量转化是非常普遍的。各种形式的能量在一定条件下是可以相互转化的。摩擦生热，机械能转化为内能；发电机发电时将机械能转化为电能。电动机通电转动时把电能转化为机械能。植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能；燃料燃烧发热将化学能转化为内能。
一、能量守恒定律
大量事实表明：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他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律。能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。所有的能量转化过程，都遵从能量守恒定律。不消耗任何形式能量能源源不断对外做功的永动机，违背能量守恒定律，是不可实现的。第十四章 内能的利用(知识点精析精练）
知识点一 热机
热机工作原理：燃料在燃烧时将化学能转化为内能，利用内能做功将内能转化为机械能。
【例题1】（2024年甘肃兰州中考题）如图所示，用酒精灯对试管加热，等水沸腾后，可以看到蒸汽把软木塞顶跑。下列说法正确的是【 】
A．用酒精灯加热试管，水内能的增加是通过做功的方式实现的
B．蒸气把软木塞顶跑的过程，实现了内能向机械能的转化
C．蒸气把软木塞顶跑的过程，相当于汽油机的排气冲程
D．试管口出现的白雾是水汽化后形成的水蒸气
【解析】用酒精灯加热水的过程中，酒精燃烧，将化学能转化为内能；酒精灯火焰的温度高，试管和水温度低，内能从火焰转移到水，通过热传递的方式，使水的内能增加；
高温高压的水蒸气把软木塞顶跑的过程，水蒸气的一部分内能转化为软木塞的机械能，水蒸气的内能减少，温度降低，液化为小水滴，在试管口形成“白雾”；这跟汽油机的做功冲程能量转化情况相同。这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理。
【答案】B
【拓展训练题1】
1.（2021年浙江绍兴中考题）如图所示，在试管内装适量的水，用橡皮塞塞紧管口，加热一段时间后，橡皮塞冲出，同时管口附近产生“白气”。以下分析不正确的是【 】
A．水温上升时，水的内能增加 B．加热时管内的水不断汽化
C．管内气体对橡皮塞做功，其内能减少 D．试管口的“白气”是水蒸气
2. (2024年四川雅安中考题)小明利用如图所示的装置进行实验，加热试管使水沸腾是通过_________(选填“热传递”或“做功”)的方式改变水的内能，水蒸气驱动小风车转动起来.该实验体现了________ (选填“热机”或“电动机”)的工作原理.
3.(2022年山东泰安中考题)如图所示，用酒精灯给试管中的水加热，水温上升，直至沸腾一段时间后，会看到试管口的橡皮塞被冲出。下列描述正确的是【 】
A．试管中的水在升温过程中是通过做功的方式增加内能的
B．试管中的水沸腾时吸收热量，温度升高
C．水蒸气对橡皮塞做功，水蒸气的内能增加
D．水蒸气对橡皮塞做功，其能量转化与汽油机做功冲程的能量转化相同
【拓展训练题1答案】1.D 2.热传递 热机 3.D
知识点二 汽油机和柴油机（内燃机）
内燃机是燃料在机器汽缸内部燃烧产生动力的机械。汽油机和柴油机都是内燃机。单缸四冲程汽油机（或柴油机）的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，压缩冲程将机械能转化为内能，压缩冲程末汽油被火花塞产生的电火花点燃，生成高温高压燃气，做功冲程燃气做功，将内能转化为机械能。
【例题2】(2023年辽宁阜新中考题) 如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，其中属于利用机械能转化内能冲程的是【 】
A B C D
【解析】在内燃机的四个冲程中，进气门和排气门均关闭的只有压缩冲程和做功冲程，而在压缩冲程中活塞向上运动，活塞压缩汽缸内气体做功，机械能转化为内能；做功冲程中活塞向下运动，燃气对活塞做功，把内能转化为机械能；一个气门打开，另一个气门关闭的是吸气冲程和排气冲程，而在吸气冲程中活塞向下运动，排气冲程中活塞向上运动。
在内燃机的四个冲程（吸气、压缩、做功、排气）中，机械能转化为内能的是压缩冲程，压缩冲程气门都关闭，活塞向上运行，汽缸内密闭气体体积减小。
图A、图B、图C和图D所示的依次是吸气、压缩、做功和排气冲程。
【答案】B
【拓展训练题2】
1.（2024年江苏常州中考题）四冲程内燃机工作时，将内能转化成机械能的冲程是【 】
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
2．（2024年四川广元中考题）1883年人类发明了汽油机。一台四冲程汽油机的一个冲程中，火花塞点火，燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体推动活塞对外做功，则该冲程【 】
A．是压缩冲程 B．气体对外做功，内能转化为机械能
C．活塞依靠飞轮的惯性而运动 D．气体对外做功，气体的内能增加
3.（2024年山东临沂中考题）2024年4月20日，我国研制的全球首款本体热效率达53.09%的柴油机正式亮相世界内燃机大会，刷新了柴油机热效率的世界纪录。下图所示内燃机的四个冲程，汽缸内气体的内能最小的是【 】
A B C D
4.（2023年江苏无锡中考题）如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，棉花会立即燃烧，下压过程中活塞对筒内空气_________，空气的__________能增大，该能量转化过程与汽油机的_________冲程相同．
【拓展训练题2答案】1.C 2.B 3.D 4.做功 内 压缩
【例题3】(2024年黑龙江龙东中考题)汽油机将内能转化为机械能的是__________冲程，某单缸四冲程汽油机飞轮转速是2400r/min，则此汽油机每秒对外做功____________次。
【解析】汽油机的做功冲程是通过燃气膨胀推动活塞做功将内能转化为机械能的。汽油机的转速为2400r/min=40r/s，说明汽油机1s内曲轴转动40r，一个工作循环中，曲轴转动两周，对外做功一次，1s内曲轴转动40r，故对外做功20次。
【答案】 做功 20
【拓展训练题3】
1.(2024年黑龙江绥化中考题)感冒发烧时可用冷毛巾给头部降温，是利用__________的方式改变内能。一台某型号四冲程汽油机飞轮转速是1800r/min，该汽油机工作时每秒对外做功__________次。
2.(2020年四川广元中考题)汽油机工作时将燃料燃烧时产生的 能转化为 能，一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是4800r/min，该汽油机每秒对外做功 次。
3.(2023年辽宁鞍山中考题) 如图所示的汽油机处于______（选填“压缩”或“做功”）冲程，这个冲程将______能转化为______能。某单缸四冲程汽油机的飞轮转动速度是2400r/min，则此汽油机每秒对外做功______次。
【拓展训练题3答案】1. 热传递 15 2. 内 机械 40 3.压缩 机械 内 20
知识点三 燃料的热值
某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。热值是燃料的一种性质，大小只跟燃料种类有关，跟其它任何因素都无关。热值的单位是焦每千克（J/kg）或焦每立方米（J/m3）.燃料完全燃烧放出的热量Q=qm或Q=qV.
【例题4】（2024年江苏连云港中考题）下列关于燃料的热值说法正确的是【 】
A．燃料燃烧越充分，其热值越大
B．燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少
C．一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小
D．焦炭的热值是3.0×107J/kg，完全燃烧1kg焦炭能放出3.0×107J的热量
【解析】燃料的热值是燃料的一种性质，只与燃料的种类有关，大小等于燃料完全燃烧放出的热量与完全燃烧的燃料量的比值，而与燃料燃烧放出的热量热量质量无关，与燃料是否燃烧、燃烧程度无关。
燃料完全燃烧放出的热量（Q=qm），跟燃料的热值和完全燃烧的燃料质量都有关系。焦炭的热值是3.0×107J/kg，表示1kg的焦炭完全燃烧时放出的热量是3.0×107J.
【答案】D
【拓展训练题4】
1.（2022年湖北宜昌中考题）关于燃料及其热值，下列说法中正确的是【 】
A．没有燃烧的燃料，热值等于零 B．燃料完全燃烧时，它的热值最大
C．燃料的热值与质量和燃烧状态无关 D．燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多
2.（2023年湖南邵阳中考题）2023年5月30日，长征二号F遥十六运载火箭搭载神舟十六号载人飞船成功发射（如图）。火箭使用一种叫做偏二甲肼的液体燃料，是因为该燃料具有较大的【 】
A. 热值 B. 比热容
C. 密度 D. 体积
3.（2024年四川眉山中考题）热学知识与人类生活息息相关。下列说法正确的是【 】
A．酒精燃烧过程中，质量减少，热值不变
B．铁块很难被压缩，说明固体分子之间不存在间隙
C．内燃机在做功冲程中，汽缸内气体温度升高，内能增大
D．内陆地区比沿海地区昼夜温差大，是由于砂石的比热容比水的比热容大
【拓展训练题4答案】1.C 2.A 3.A
知识点四 加热效率和热机的效率
利用内能加热物体：燃料燃烧释放内能，通过热传递使被加热物体内能增加。加热效率η等于被加热物体吸收的热量Q吸和消耗的燃料完全燃烧释放的能量Q的比值.即η=Q吸/Q.
【例题5】（2024年江苏苏州中考题）如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2L初温为25℃的水，用卡式炉加热至100℃，消耗了25g丁烷气体（水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），丁烷的热值为4.8×107J/kg.求：
（1）壶中水的质量；
（2）水吸收的热量；
（3）卡式炉的加热效率。
【解析】利用燃料燃烧释放的能量加热物体过程中，燃料燃烧将燃料的化学能转化为内能；燃气的内能通过热传递传递到被加热物体，使被加热物体内能增加，温度升高。
【答案】（1）由密度公式ρ=m/V得，壶中2L水的质量为
m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×2×10-3m3=2kg
（2）2L水温度由20℃加热到100℃吸收的热量为
Q吸=c水m水（t-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×2kg×（100℃-25℃）=6.3×105J
（3）消耗的25g丁烷完全燃烧放出的热量
Q=qm丁烷=4.8×107J/kg×25×10-3kg=1.2×106J
卡式炉的加热效率为η=Q吸/Q=6.3×105J/(1.2×106J)=52.5%
【拓展训练题5】
1.（2024年四川达州中考题）在1个标准大气压下，小明用天然气灶将质量1kg的水，从20℃加热到沸腾，水吸收的热量是________J.他家天然气热水器的热效率是70%，他某次洗澡，耗水20kg，热水器进水温度是22℃，出水温度是42℃，他这次洗澡消耗天然气________m3.已知水的比热容是4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值是3.2×107J/kg.
2.（2024年四川广元中考题）随着科技发展，人们已经开始将氢能作为一种新能源加以利用。已知氢燃料的热值为1.4×108J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）。如果一辆汽车平均每月消耗氢燃料30kg，这些氢燃料完全燃烧释放的热量为 J，若这些热量完全被水吸收，可使 kg水的温度从20℃升高到100℃。
3.（2024年江苏常州中考题）中国工程师利用焦炉气中的氢气与工业尾气中的二氧化碳，合成液态燃料，作为第19届亚洲运动会主火炬的燃料．工程师在科普馆用如图所示的装置为同学们演示模拟实验，测量该燃料的热值．
①在空酒精灯内加入适量该液态燃料，得到“燃料灯”；②在空烧杯内加入1kg水，测得水的初温为31℃，点燃“燃料灯”开始加热；③当水恰好沸腾时，立即熄灭“燃料灯”，测得“燃料灯”消耗燃料30g.
已知实验时气压为1标准大气压，4.2×103J/（kg·℃），用该装置加热水的效率为42%．求：
（1）此过程中，烧杯内水吸收的热量；
（2）该液态燃料的热值。
【拓展训练题5答案】 1. 3.36×105 0.075 2. 4.2×109J 1.25×104 3.（1）烧杯内水吸收的热量为Q吸=c水m水（t-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×1kg×（100℃-31℃）=2.898×105J
（2）由η=Q吸/Q得，该液态燃料完全燃烧放出的热量为Q=Q吸/η=2.898×105J/42%=6.9×105J
该液态燃料的热值为q=Q/m=6.9×105J/0.03kg=2.3×107J/kg.
知识点五 热机的效率
热机是利用燃料燃烧释放出的能量做功的机械。热机消耗的燃料燃烧释放的能量只有一部分用来做有用功，有相当一部分能量散失了。热机的效率η等于用来做有用功的那部分能量Q有用（Q有用=W）与燃料完全燃烧放出的能量Q的比值。即η=Q有用/Q=W/Q.
【例题6】（2020年山东枣庄中考题）关于热机的效率，下列说法正确的是【 】
A．在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多
B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
C．热机的效率越高说明做功越快
D．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的
【解析】热机的效率等于用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量的比值热机的效率越高，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即在做功相同的情况下，消耗的燃料较少，或消耗相同的燃料，做功较多。
通常情况下柴油机的效率比汽油机的高，多用在重型机器上。
热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，热机的效率越高，说明有用功与总功的比值越大；功率表示做功的快慢，功率越高说明做功越快，效率和功率是两个不同的物理量，二者之间没有必然联系；
根据内燃机的能量流向，热机损失的能量中，废气带走的能量较多。
【答案】B
【拓展训练题6】
1.（2022年长春中考题）内燃机的能量流向图如图所示。内燃机的效率为【 】
A．7% B．28% C．31% D．34%
（2023年湖北随州中考题）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，活塞对汽缸内的气体做功，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．为节能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
3.（2024年黑龙江齐齐哈尔中考题）（多选）关于单缸四冲程汽油机，下列说法正确的是【 】
A. 加润滑油可以减小汽油机零部件间的摩擦
B. 通过改进可以使汽油机的效率达到100%
C. 除做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的
D. 若飞轮转动速度为1200r/min，则该汽油机每秒钟对外做功40次
4.（2024年四川广安中考题）内燃机的发明是第二次工业革命中应用技术领域的一项重大成就。如图所示为单缸四冲程汽油机的一个冲程示意图，若该汽油机的效率为30%，飞轮每分钟转动1800圈（q汽油=4.6×107J/kg），则下列说法正确的是【 】
A．图中所示冲程是做功冲程
B．若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的有用功为6.9×107J
C．该汽油机在1s内做功30次
D．汽油机消耗的燃料越少，效率一定越高
【拓展训练题6答案】1.D 2.A 3.A C 4.B
【例题7】（2024年山西中考题）山西拥有丰富的历史文化遗产。暑假期间小明一家从平遥古城自驾前往五台山，进行古建筑研学旅行。平遥古城到五台山全程约360km，驾车前往大约需要4h.（汽油的热值q取4.5×107J/kg，汽油的密度ρ取0.8×103kg/m3）
（1）求汽车的平均速度。
（2）汽车全程消耗汽油25L，求汽油完全燃烧放出的热量Q。
（3）若汽车发动机全程的平均功率为25kW，求汽车发动机的效率。
（1）90km/h；（2）9×108J；（3）40%【解析】汽车发动机的效率η等于牵引力做的有用机械功W和消耗的汽油完全燃烧放出的能量。
【答案】（1）汽车的平均速度v=s/t=360km/4h=90km/h
（2）由ρ=m/V得，汽车全程消耗汽油的质量为m=ρV=0.8×103kg/m3×25×10-3m3=20kg
汽油完全燃烧放出的热量Q=mq=20kg×4.5×107J/kg=9×108J
（3）由P=W/t得，汽车全程牵引力所做的有用功为W=Pt=25×103W×4×3600s=3.6×108J
汽车发动机的效率η=W/Q=3.6×108J/(9×108J)=40%
【拓展训练题7】
1.（2024年四川南充中考题）某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转3000转，则每秒对外做功_______次，每次对外做功115J，该汽油机的效率为25%，连续工作1小时需消耗汽油________kg（q汽油=4.6×107J/kg）.
2.（2021年黑龙江牡丹江中考题）一辆汽车以72 km/h的速度匀速行驶10 min，消耗的汽油为1.2 kg。汽车匀速行驶时受到的牵引力F = 1.2×103N，汽油的热值q = 4.6×107J/kg.
（1）汽车在这段时间做的功是多少？
（2）这段时间内汽车的效率是多少？（百分号前保留一位小数）
（3）简要分析汽车效率低的原因（写出两条即可）。
3.（2022年辽宁锦州中考题）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270 km/h的速度匀速直线航行20 min，消耗航空燃油1.35 t，飞机发动机的功率为2.25×107 W.（航空燃油的热值为4×107 J/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？
【拓展训练题7答案】1. 25 0.9 2.（1）由v=s/t得，汽车10min通过的路程s=vt= 20m/s×600s=1.2×104m； 汽车这段时间牵引力做功W =Fs= 1.2×103 N×1.2× 104 m
= 1.44×107 J； （2）汽车消耗的汽油完全燃烧放出的热量Q= qm = 4.6×107 J/kg×1.2 kg = 5.52×107 J， 这段时间内汽车的效率η=W/Q=1.44×107J/(5.52×107J)=26.1%；（3）汽车效率低的原因主要有：消耗的汽油不能完全燃烧，汽缸散失很多能量，尾气带走许多能量。
3.（1）航空燃油完全燃烧放出的热量Q＝mq＝1350 kg×4×107 J/kg＝5.4×1010 J；（2）飞机匀速航行的速度v＝270 km/h＝75 m/s，由P＝W/t＝Fs/t＝Fv可知飞机航行过程中的牵引力F＝P/v＝2.25×107 W/（75m/s）＝3×105 N，飞机匀速直线航行，由二力平衡的条件可知飞机航行过程中所受的阻力f＝F＝3×105 N；（3）由P＝W/t得，飞机发动机做的功W＝Pt＝2.25×107 W×20×60 s＝2.7×1010 J，发动机的效率η＝W/Q_＝2.7×1010 J/（5.4×1010J）＝50％
知识点六 能量的转化
能量的转化是非常普遍的，在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。
【例题8】（2024年湖南中考题）有关能量的转移、转化和利用，下列说法正确的是【 】A. 电烤炉取暖，是电能转移到人体
B. 钻木取火，是内能转化为机械能
C. 中医提倡的热水泡脚，是通过热传递的方式增大脚部的内能
D. 用嘴对着手哈气取暖，主要是通过做功的方式增大手的内能
【解析】用电烤炉取暖，电烤炉消耗的电能转化为内能，通过热传递内能转移到人体；
钻木取火是摩擦生热现象，通过克服摩擦力做功将机械能转化为内能；热水泡脚，通过热传递使内能从热水转移到脚上，使脚部的内能增大；用嘴对着手哈气取暖，手从哈气中吸收热量，是通过热传递的方式增大手的内能。
【答案】C
【拓展训练题8】
1.（2024·黑龙江龙东）我国古药物学家常用布摩擦过的琥珀能否吸引干草屑来辨别琥珀的真假。摩擦后的琥珀能吸引干草屑，说明琥珀带了___________；在摩擦过程中，琥珀发热，这是因为___________转化为内能。
2．（2024年南通中考题）2024年5月，中国“嫦娥六号”任务搭载四个国际载荷成功发射升空。火箭发射时，燃料燃烧获得的能量使其加速升空，与该过程能量转化形式相同的是【 】
A．热机做功冲程 B．钻木取火过程 C．水力发电过程 D．物体上抛过程
3.（2022年上海中考题）瀑布从高峰倾泻而下，驱动发动机转动发电，在此过程中能量转化的顺序为【 】
A．动能→重力势能→电能 B．重力势能→动能→电能
C．电能→重力势能→动能 D．重力势能→电能→动能
4.（2023年山东东营中考题）2023年5月17日，我国用长征三号乙运载火箭成功发射第56颗北斗导航卫星。在卫星发射过程的点火加速上升阶段，发生的能量转化是：燃料的___________能转化为内能，然后再转化为卫星的___________能。
【拓展训练题8答案】1. 电荷 机械能 2.A 3.B 4.化学 机械
知识点七 能量守恒定律
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他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律。能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。所有的能量转化和转移过程，都遵从能量守恒定律。永动机违背能量守恒定律，是不可实现的。
【例题9】（2022年四川自贡中考题）关于能量守恒定律，下列说法正确的是【 】
A．能量可以凭空消失 B．能量可以凭空产生
C．能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变
D．热机在工作的过程中不遵循能量守恒定律
【解析】能量转化和转移是自然界的普遍现象。能量转化过程中，各种形式的能量都可能变化，但所有形式能量的总和保持不变。热机工作过程中，燃料的化学能通过燃烧转化为内能，通过做功燃气的内能转化为机械能，化学能、内能和机械能都发生了变化，三种形式的能量总和保持不变。热机工作过程中遵循能量守恒定律。
【答案】C
【拓展训练题9】
1.（2022年湖南益阳中考题）下列能量转化或转移的情景中，属于能量转移的是【 】
A．燃料燃烧时发热 B．用热水袋取暖
C．钻木取火 D．电动机带动水泵把地下水送到地面
2.（2023年山东济南中考题）随着我国人民生活水平的不断提高，汽车已进入寻常百姓家。汽车发动机的主要部分是汽油机，是把汽油燃烧放出的_________转化为机械能的装置。汽油机工作时，克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量以及废气排出带走的能量，都不能再自动地用来驱动汽车，这是由于能量转化具有_________，而我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。
3.（2021年贵州遵义中考题）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
【拓展训练题9答案】1.B 2.内能 方向性 3.B第十四章 内能的利用(知识点精练评价试题 满分70分）
一、填空题(每空1分，共19分。）
1.（2022年长沙中考题）如图所示，在配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，把活塞迅速压下去，看到的现象是 。这是因为活塞压缩空气，使空气的内能 ，温度升高，这一过程与内燃机工作的 冲程原理相同。
第1题图 第2题图 第3题图
2.（2019年广东中考题）某汽油机工作过程有吸气、压缩、做功、排气四个冲程。图中为_______冲程工作示意图，活塞向________运动，燃料混合物被压缩，在这个冲程中机械能转化为_______。
3.（2024年广州中考题） 如图是燃气灶烧水的情境和该燃气灶灶头的示意图。
（1）天然气本身无色无味，为了安全和警示，通常会向天然气中加入臭味剂。拧动点火装置，若燃气未点燃，会闻到臭味，表明_________________（选填“分子间有引力”、“分子间有斥力”或“分子做无规则运动”）；
（2）壶中装有密度为1.0×103kg/m3、质量为2kg的水，则壶中水的体积为__________m3；根据Q=qV，若天然气的热值q=4.2×107J/m3，完全燃烧V=1.0×10-2m3、的天然气放出热量为__________J，其中1.68×105J的热量被水吸收，已知水未沸腾，比热容为4.2×103J/（kg·℃），则水的温度升高了__________℃。
4.（2023年荆州中考题）某燃气热水器将20L的水从20℃加热到70℃，完全燃烧了0.21m3的煤气。水吸收的热量是 J，该燃气热水器烧水的效率是 。[已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），水的密度为1.0×103kg/m3，煤气的热值为4×107J/m3]
5.(2021年南京中考题)小明一家驾车旅行．
(1)加油时，闻到汽油味，说明分子在___________________；
(2)图示为车发动机的一个冲程，其能量转化情况是_____________；
(3)若车的总质量为1.5 t，匀速直线行驶9 km，所受阻力为车重的0.1倍，完全燃烧汽油1 L．则1 L汽油完全燃烧放出的热量是________J，车所受牵引力是________N，车的工作效率是_____%.(ρ汽油＝0.8×103 kg/m3；q汽油＝4.5×107 J/kg；g取10N/kg)
6.（2024年山东济宁中考题）小球在摆动过程中（如图所示），由于摩擦的存在，一部分机械能会转化为______，这部分能量不可能自动地再转化为机械能，如果没有能量的补充，小球最终会停止运动。研究表明，自然界的能量是守恒的，能量的转化与转移具有_______性。
二、选择题（每小题2分，共22分。第7～15题，每小题只有一个选项符合题目要求。第16～17题，每小题有两个选项符合题目要求，全部选对的得2分，只选1个且正确的得1分，有选错的得0分。）
7. （2024年山东枣庄中考题）古代的人们曾发明一种活塞式点火器，如图所示。以牛角作套筒，木质推杆前端粘附艾绒。取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒即燃。下列事例与猛推推杆入筒的过程中，能量转化情况不同的是【 】
A. 内燃机的做功冲程 B. 内燃机的压缩冲程
C. 钻木取火 D. 流星雨的形成
8.（2022山东日照中考题）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【 】
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
9.（2020年湖南衡阳中考题）如图所示为内燃机四冲程工作示意图，下列说法正确的是【 】
甲 乙 丙 丁
A．一个工作循环的正确顺序是：甲乙丙丁 B．乙图冲程能获得动力
C．丁图冲程有明显机械能转化为内能的过程
D．丙图冲程存在化学能转化为内能的过程
10.（2018年湖南益阳中考题）下列关于热值的说法正确的是【 】
A．2kg煤的热值大于1kg煤的热值 B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多
C．燃料燃烧不完全时热值变小 D．燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关
11.（2024年南通中考题）《天工开物》记载了古人炒蒸油料的场景，如图，下列过程与物理知识对应不正确的是 【 】
A．加热——木炭燃烧时热值不变
B．蒸煮——油料含有的热量增加
C．翻炒——目的使油料受热均匀
D．飘香——分子在做无规则运动
12.（2024年江苏扬州中考题） 家用燃油汽车的发动机主要是汽油机，下列说法正确的是【 】
A. 汽油机的效率能达到100% B. 汽油机燃烧汽油会造成环境污染
C. 汽油机的一个工作循环中，对外做功4次 D. 汽油机在吸气冲程中只吸入汽油
13.（2023年广州中考题）某太阳能路灯照明系统的太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄电池对路灯供电，对下图方框中能量形式判断正确的是【 】
A.甲是“电能” B.乙是“太阳能” C.丙是“电能” D.丁是“机械能”
14.（2020年黑龙江龙东中考题）目前长沙城区的老居民小区正在进行水路改造，改造中用到了一种打孔工具——冲击钻。冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下不断的冲击墙壁，打出圆孔，如图所示。冲击钻在工作过程中，其能量转化关系是【 】
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
15.（2024年四川南充中考题）关于如图所示的四个情景，下列说法正确的是【 】
A．甲图中两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊住重物，主要是由于大气压强的作用
B．乙图中红墨水在热水中比在冷水中扩散快，说明分子做无规则运动的剧烈程度与温度有关
C．丙图双手互搓取暖，是通过热传递方式改变手的内能
D．丁图中活塞向下运动，这是内然机的压缩冲程
16.（2023年湖北天门中考题）一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1200r/min，如图所示为它工作循环中的一个冲程。下列说法正确的是【 】
A. 汽油是化石能源
B. 该冲程为做功冲程
C. 该汽油机每秒对外做功20次
D. 热机的功率越大，效率就越高
17.如图所示，自由运动的滚摆，每次上升的最大高度逐渐减小，下列对滚摆滚动过程的描述，正确的是【 】
A.机械能守恒 B.能量逐渐消失
C.既有动能和重力势能的转化，也有机械能转化为内能
D.减少的机械能转化为内能，内能和机械能的总量不变
三、实验探究题（18题4分，19题5分，20题5分，共14分。）
18. （2021年江苏扬州中考题）利用易拉罐做以下儿个小实验，
（1）如图1，向空易拉罐中插入透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱，把罐体放在热水中，可以看到油柱______，这是利用气体的____________制作简易温度计；
（2）如图2，在易拉罐中放入盐和敲碎的冰，用筷子轻轻搅拌半分钟，可以看到罐底出现“白霜”这是空气中的水蒸气发生了____________现象；
（3）如图3，将易拉罐底部开一圆孔倒出饮料，放入滴有酒精的小块脱脂棉花，轻轻晃动易拉罐，把电火花发生器紧紧塞进孔中，按动按钮，观察到罐子飞出去了，这个过程与汽油机的____________冲程能量转化方式一致。
19.（2019年江苏镇江中考题）在“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”实验中，小林选用碎纸片和酒精为燃料进行了实验．
（1）小林将天平放在水平桌面上并将游码归零后，若指针静止时位置如图甲所示，则他应将平衡螺母向_______端调节；图乙是正确测量所用碎纸片质量时的场景，此时游码所处位置如图丙所示，则他还应称量__________g的酒精；
（2）小林组装的实验装置如图丁所示，他在器材安装中的一处错误是______________；
（3）本实验中，燃料完全燃烧放出热量的多少是通过_________________来反映的；
（4）正确组装实验装置后，小林用（1）中所称量的碎纸片和酒精分别进行实验，正确采集的数据如下表所示．根据实验数据，小林却得出了与事实相反的实验结论：质量相同的碎纸片和酒精完全燃烧后，碎纸片放出的热量较多．你认为他在实验中最有可能遗漏的操作是_________________________________________________________．
加热前的水温/℃ 燃料燃尽时的水温/℃ 水温的变化/℃
酒精 20 65 45
碎纸片 20 80 60
20.（2022年江苏泰州中考题）在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出的热量”实验中。
（1）由于燃料充分燃烧放出热量的多少不仅与燃料种类这一个因素有关，因此实验时必须控制酒精和碎纸片的 相等；实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同，以便于 。
（2）如图是小明安装好的实验装置，其中存在的错误是
。
（3）小华纠正了小明的错误，又组装了一套相同的实验装置，备好秒表。在两燃烧皿中分别加入准备好的酒精和碎纸片，读出水的初温后，进行如下操作：
①先点燃酒精，再点燃碎纸片。
②保证酒精和碎纸片燃烧时间相同，读取温度计的示数。
③待酒精和碎纸片充分燃烧结束，分别读取温度计的示数。
小红认为上述操作中，操作 是错误的。小明根据正确操作获得的数据，算出了燃料的热值，发现结果小于该燃料的实际热值，原因是 。
四、综合应用题（21题6分，22题9分，共15分。）
21.（2023年四川广安中考题）小红一家到某基地露营时，用火炉将质量为2kg、初温为20℃的水加热到60℃，燃烧了100g木炭。已知：水的比热容c水=4.2×103J/（kg ℃），木炭的热值q=3.36×107J/kg.求：
（1）水吸收的热量；
（2）该火炉烧水的热效率。
22.（2024年山东潍坊中考题）某建筑工地上，起重机在10s内将质量为2.15t的重物沿竖直方向匀速提升6m，此过程起重机消耗柴油0.01kg.柴油的热值q＝4.3×107 J/kg，g取10N/kg.
（1）求重物上升的速度；
（2）求起重机提升重物的功率；
（3）若将起重机提升重物做的功与消耗的柴油完全燃烧释放的热量之比定义为其提升效率，用字母表示，求起重机的提升效率。
第十四章 内能的利用(知识 点精练评价试题参考答案）
一、填空题(每空1分，共19分。）
1.硝化棉燃烧起来 增大 压缩 2.压缩 上 内能 3.（1）分子做无规则运动 （2）2×10-3 4.2×105 20 4. 4.2×106 50% 4.5.（1）永不停息地做无规则运动 （2）机械能转化为内能 （3）3.6×107 1.5×103 37.5 6. 内能 方向
二、选择题（每小题2分，共22分。）
7. A 8．B 9. C 10. D 11. B 12.B 13.C 14.D 15.B 16.AB
17.C D
三、实验探究题（18题4分，19题5分，20题5分，共14分。）
18.（1）上升 热胀冷缩 （2） 凝华 （3） 做功
19.（1）左 6.5 （2）温度计的玻璃泡接触烧杯底 （3） 温度计的示数变化 （4）没有控制被加热的水质量相等
20.（1）质量 通过水升高的温度来反映燃料完全燃烧放出的热量 （2）温度计的玻璃泡没有全部浸入到烧杯的水中 （3）② 燃料不完全燃烧且燃料燃烧放出的热量有一部分会散失到空气中
四、综合应用题（21题6分，22题9分，共15分。）
21.（1）水吸收的热量为
Q吸=c水m水（t-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×2kg×（60℃-20℃）=3.36×105J （2分）
（2）100g木炭完全燃烧放出的热量
Q=qm木炭=3.36×107J/kg×0.01kg=3.36×106J （2分）
该火炉烧水的热效率
η=Q吸/Q=3.36×105J/（3.36×106J）=10% （2分）
22.（1）重物上升的速度为 （2分）
（2）起重机在10s内将质量为2.15t的重物沿竖直方向匀速提升6m，起重机对重物的拉力F=G=mg=2.15×103 kg×10N/kg=2.15×104N （1分）
起重机提升重物做功W=Fs=2.15×104N×6m=1.29×105J （1分）
起重机提升重物做功的功率为P=W/t=1.29×105J/10s=1.29×104W （1分）
（3）起重机消耗的柴油完全燃烧放出的热量
Q= qm柴油 = 4.3×107J/kg×0.01 kg = 4.3×105 J （2分）
起重机的提升效率η=W/Q=1.29×105J/(4.3×105 J)=30% （2分）
