專題14內(nèi)能及其利用（原卷版）

專題14內(nèi)能的利用本專題中考考點和要求（“▲”表示該標準要求屬于評價水平這一層次）評價目標和評價水平標準要求 知識性目標技能性目標體驗性目標了解認識理解獨立操作經(jīng)歷認同內(nèi)化1.從能量轉(zhuǎn)化的角度認識燃料的熱值?！?.了解熱機的工作原理。知道內(nèi)能的利用在人類社會發(fā)展史上的重要意義?！?.知道能量守恒定律。列舉日常生活中能量守恒的實例。有用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點分析問題的意識?！?.從能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的角度認識效率?！?.知道能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移有一定的方向性?！?guī)律總結(jié)1：對汽油機和柴油機的認識及其相關(guān)問題的處理1.熱機定義：熱機是利用內(nèi)能來做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的機器。2.熱機的種類：蒸汽機、內(nèi)燃機（汽油機和柴油機）、汽輪機、噴氣發(fā)動機等內(nèi)燃機活塞在汽缸內(nèi)往復運動時，從氣缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。四沖程內(nèi)燃機包括四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。在單缸四沖程內(nèi)燃機中，吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程為一個工作循環(huán)，每個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)2周，活塞上下往復2次，做功1次。3.汽油機和柴油機的比較：①汽油機的氣缸頂部是火花塞；柴油機的氣缸頂部是噴油嘴。②汽油機吸氣沖程吸入氣缸的是汽油和空氣組成的燃料混合物；柴油機吸氣沖程吸入氣缸的是空氣。③汽油機做功沖程的點火方式是點燃式；柴油機做功沖程的點火方式是壓燃式。④柴油機比汽油及效率高，比較經(jīng)濟，但笨重。⑤汽油機和柴油機在運轉(zhuǎn)之前都要靠外力輔助啟動。規(guī)律總結(jié)2：解決熱值與熱效率問題思維方法與技巧1.燃料完全燃燒放出熱量（1）燃料完全燃燒釋放出的熱量公式為：Q放=mq。（2）氣體燃料完全燃燒釋放出的熱量公式也可為：Q放=qV。推導過程如下：說明：①中的公式對固體、液體、氣體、均適用。②只對氣體適用。兩個公式的得出都是根據(jù)熱值的定義式得到的。其中，Q放表示燃料完全燃燒放出的熱量，單位是J；q表示燃料的熱值，單位是J/kg；m表示質(zhì)量，單位是kg。V表示體積，單位是ｍ3。2.熱效率公式（1）熱機的效率：用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比。熱機的效率是熱機性能的一個重要指標。汽車發(fā)動機的效率、飛機發(fā)動機的效率、輪船發(fā)動機的效率均屬于熱機的效率，其公式為：η=。（2）爐具的熱效率：天然氣燃燒放出的熱量是爐具提供的總熱量，Q總=Q放，水吸收的熱量是有用的熱量Q有=Q吸，則η=。（3）電熱水器的效率：電熱絲所產(chǎn)生熱量為Q總，總=Q放，水需要吸收熱量為Q有，有=Q吸，則η=。規(guī)律總結(jié)3：用能量守恒定律解決問題思路1.要理解能量守恒定律（1）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(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。（2）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(zhuǎn)化的過程，都遵從能量守恒定律。（3）“第一類永動機”永遠不可能實現(xiàn)，因為它違背了能量守恒定律。2.試論述能量的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移和守恒問題。（1）在一定條件下各種形式的能都可以相互轉(zhuǎn)化。能量轉(zhuǎn)化反映了各種現(xiàn)象之間的聯(lián)系，如摩擦生熱說明了機械運動和熱現(xiàn)象之間存在的聯(lián)系；電風扇轉(zhuǎn)動說明了電現(xiàn)象和機械運動之間存在的聯(lián)系。（2）不同形式的能量通過做功可以相互轉(zhuǎn)化，同種形式的能量之間通過熱傳遞可以進行轉(zhuǎn)移，能量可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，也可以從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。（3）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(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。（4）根據(jù)能量守恒定律，在分析自然現(xiàn)象時，如果發(fā)現(xiàn)某種形式的能量減少，一定能找到另一種形式的能量增加;反之，當某種形式的能量增大時，也一定可以找到另一種形式的能量減少?？键c一：熱值1.定義：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。2.單位：J/kg，讀作“焦耳每千克”。對于氣體燃料，在生活中多以體積來計量，所以氣體燃料熱值的單位是J/m。3.燃燒效率：燃料燃燒時有效利用的熱量與燃料完全燃燒時放出的熱量之比，叫做燃料的燃燒效率。多用百分數(shù)的形式表示。4.提高燃料的利用效率：改善燃燒條件使燃料盡可能地充分燃燒；加大受熱面積，使放出的熱量得到充分利用；盡可能地減少各種熱損失等?！纠}1】（2021哈爾濱）哈爾濱市正在進行的老舊小區(qū)改造措施惠及萬民，其中為房屋外墻安裝保溫層更換門窗等措施可減少散熱，提高室溫實現(xiàn)“節(jié)能減排”因此某居民樓一冬天可節(jié)約燃煤2.8×104kg，這些煤完全燃燒可放出的熱量為______J，這些熱量可使太陽島人工湖中1.0×108kg的水溫度升高______。[水的比熱容為4.2×103J/（kg·），煤的熱值為3.0×107J/kg]【例題2】（2020四川自貢市）用煤氣灶把2kg、初溫為20℃的水加熱到70℃，消耗了20g煤氣。已知水的比熱容是4.2×103J/（kg·℃），煤氣的熱值為4.0×107J/kg，則水吸收的熱量為______J，煤氣灶燒水的效率為______?？键c二：熱機1.定義：熱機是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的機器。使燃料在熱機氣缸內(nèi)燃燒而獲得動力的機器叫內(nèi)燃機，常見的內(nèi)燃機油汽油機和柴油機。2.工作過程：內(nèi)燃機的一個工作循環(huán)由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成。一個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩周，活塞往復運動各兩次，只有做功沖程對外做功，其余的三個沖程叫輔助沖程，是靠飛輪的慣性來完成的。3.熱機效率(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熱量之比。(2)提高熱機效率的途徑a.減少各種熱量損失；b.減少摩擦，保持良好的潤滑；c.盡可能使燃料充分燃燒?！纠}3】(2021甘肅威武)如圖所示是四沖程汽油機內(nèi)部剖面圖，此為________沖程；汽油機需要用冷卻液進行降溫，是利用了冷卻液的________大的特性?！纠}4】（2020四川甘孜州）下列關(guān)于熱值和熱機效率說法，正確的是（）A.使燃料燃燒更充分，可以增大熱值B.使燃料燃燒更充分，可以提高熱機效率C.柴油機的熱機效率通常為100%D.燃料燃燒釋放的熱量越大，熱值越大考點三：能量的轉(zhuǎn)化與守恒能量既不會消滅，也不會產(chǎn)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量不變，這就是能量守恒定律。【例題5】（2021黑牡雞朝鮮族）現(xiàn)在流行一款鞋，穿上它走路時，鞋會發(fā)光，站著不動就不會發(fā)光．則這款鞋發(fā)光的原理，從能量轉(zhuǎn)化的角度分析正確的是（）A.機械能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為光能B.電能轉(zhuǎn)化為機械能，再轉(zhuǎn)化為光能C.機械能轉(zhuǎn)化為光能，再轉(zhuǎn)化為電能D.光能轉(zhuǎn)化為機械能，再轉(zhuǎn)化為電能【例題6】（2020黑龍江龍東農(nóng)墾森工）目前長沙城區(qū)的老居民小區(qū)正在進行水路改造，改造中用到了一種打孔工具﹣﹣沖擊鉆，沖擊鉆工作時，鉆頭在電動機的帶動下不斷地沖擊墻壁，打出圓孔，如圖所示，沖擊鉆在工作過程中，其能量轉(zhuǎn)化關(guān)系是（）A．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能 B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能 C．只有機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化 D．有電能、機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化《內(nèi)能及其利用》單元綜合素養(yǎng)精準達標模擬檢測試卷（答題時間90分鐘，試卷滿分100分）一、選擇題（本道大題有10小題，每小題3分，共30分）1.（2021廣西貴港）如圖所示，在試管里注入少量的水，用軟木塞塞緊管口，用酒精燈加熱。一會兒試管里的水沸騰了，水蒸氣把軟木塞向上沖起。下面解釋正確的是（

）A.

這個過程與內(nèi)燃機的做功沖程類似

B.

試管內(nèi)水的內(nèi)能增加是通過做功方式改變

C.

酒精燃燒時是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為化學能

D.

管內(nèi)水蒸氣的內(nèi)能減少，溫度降低，在試管口變成白色的熱空氣2.（2021廣東省）關(guān)于四沖程汽油機的工作過程，下列說法正確的是（）A.吸氣沖程：只吸入空氣 B.壓縮沖程：缸內(nèi)溫度降低

C.做功沖程：氣體推動活塞做功 D.排氣沖程：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能3．（2019上海）四沖程柴油機在工作過程中，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4．（2019蘇州）小李家使用的燃氣熱水器，將30kg的水從20℃加熱到45℃，消耗了0.15m3的天然氣。已知水的比熱容為4.2×103J/（kg℃），天然氣的熱值為4×107J/m3，則下列與該過程有關(guān)的計算結(jié)果和分析正確的是（）A．水吸收的熱量與水的末溫成正比B．水吸收的熱量是3.15×105JC．熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率是52.5%D．熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率與環(huán)境溫度無關(guān)5．（2019大慶）如圖所示，是汽油機工作時的四個沖程，其中屬于做功沖程的是（） ABCD6.根據(jù)能量守恒定律，下列情形可能發(fā)生的是（）A．隨著科學技術(shù)不斷發(fā)展和提高，永動機是可以制成的B．兩個斜面相對連接，小球從左斜面滾下后沖上右斜面C．電水壺里的水沸騰后斷電，水的沸騰卻一直持續(xù)下去D．出槍膛的子彈射穿木板后，以更快的速度繼續(xù)運動7.能量的轉(zhuǎn)化是自然界普遍的現(xiàn)象．下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化的觀點錯誤的是（）水果電池光合作用鉆木取火電磁感應A.水果電池是電能轉(zhuǎn)化為化學能B.光合作用是光能轉(zhuǎn)化為化學能C.鉆木取火是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.電磁感應現(xiàn)象是電能轉(zhuǎn)化為機械能8.（2020南京）如圖是內(nèi)燃機某沖程的工作示意圖，四個事例中能量轉(zhuǎn)化與之相同的是（）A.瓶塞沖出B.搓手取暖C.壓縮氣體D.鉆木取火9．小李家使用的燃氣熱水器，將30kg的水從20℃加熱到45℃，消耗了0.15m3的天然氣。已知水的比熱容為4.2×103J/（kg℃），天然氣的熱值為4×107J/m3，則下列與該過程有關(guān)的計算結(jié)果和分析正確的是（）A．水吸收的熱量與水的末溫成正比B．水吸收的熱量是3.15×105JC．熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率是52.5%D．熱水器的能量轉(zhuǎn)化效率與環(huán)境溫度無關(guān)10.四沖程柴油機工作過程中，以下說法錯誤的是（）A.壓縮沖程和做功沖程發(fā)生了能量的轉(zhuǎn)化B.做功沖程使汽車獲得動力C.排氣沖程排出了汽車的尾氣D.吸氣沖程吸入氣缸的是柴油二、填空題（每空1分，共27分）1.（2021河北）小明用相同的酒精燈給質(zhì)量相等的甲、乙兩種物質(zhì)加熱。根據(jù)測量數(shù)據(jù)描繪溫度—時間的圖像如圖所示，由圖可知，甲物質(zhì)比熱容______（選填“>”“<”或“=”）乙物質(zhì)比熱容，用酒精燈給物體加熱，物體內(nèi)能增大，溫度升高，這是通過______方式實現(xiàn)的。實驗完成后，酒精燈中剩余酒精的熱值______（選填“變大”、“變小”或“不變”）。2.（2021齊齊哈爾）如圖所示，試管中的水蒸氣將塞子推出的過程中，水蒸氣的______轉(zhuǎn)化為塞子的機械能。四沖程汽油機在工作過程中，______沖程與上述能量轉(zhuǎn)化過程相同。

3.(2021甘肅威武)2020年7月23日，“天問一號”衛(wèi)星在文昌航天發(fā)射場發(fā)射升空，將負責執(zhí)行中國第一次自主火星探測任務。加速上升過程中，火箭燃料的________能轉(zhuǎn)化為燃氣的內(nèi)能，衛(wèi)星的機械能________（選填“增大”、“減小”或“不變”）。4．（2021四川綿陽）周末，小明用熱水為家人熱盒裝牛奶，他把3盒牛奶放入裝有溫度是90℃、質(zhì)量是2kg熱水的盆中，經(jīng)過一段時間，3盒牛奶的溫度都從10℃變成了45℃，這段時間內(nèi)每盒牛奶從水中吸收了J的熱量；若盆中熱水對牛奶加熱的效率是50%，則此時盆中水的溫度是℃。已知：每盒牛奶的質(zhì)量0.25kg，牛奶的比熱容4.0×103J/（kg?℃），水的比熱容4.2×103J/（kg?℃）。5.（2021江蘇南京）小明一家駕車旅行，（1）加油時，聞到汽油味，說明分子在______；（2）圖示為車發(fā)動機的一個沖程，其能量轉(zhuǎn)化情況是______；（3）若車的總質(zhì)量為1.5t，勻速直線行駛9km，所受阻力為車重的0.1倍，完全燃燒汽油1L，則1L汽油完全燃燒放出的熱量是______J，車所受牽引力是______N，車的工作效率是______%。（ρ汽油=0.8×103kg/m3；q汽油=4.5×107J/kg；g取10N/kg）6.（2021黑牡雞朝鮮族）一臺汽油機飛輪的轉(zhuǎn)速為3600r/min，在1s內(nèi)汽油機對外做了_______次功。如果汽油機在一段時間內(nèi)消耗了0.5kg汽油，若這些汽油完全燃燒，可放出熱量______J。汽油機用水作冷卻液，是利用水的_______大的特點。（q汽油=4.6×107J/kg）7.（2021貴州黔東南州）如圖所示，用力將活塞迅速下壓，玻璃筒內(nèi)硝化棉燃燒起來，該過程能量是由______能轉(zhuǎn)化為______能，這一特點與汽油機______沖程相同。完全燃燒0.5kg的汽油，放出的熱量是______J（已知汽油的熱值為4.6107J/kg）。8.（2021青海）某路燈的燈桿頂端有太陽能電池板和風車，風車轉(zhuǎn)動帶動發(fā)電機發(fā)電，它發(fā)電的原理是______現(xiàn)象。若太陽光輻射到該電池板的能量為2.7×107J，這與完全燃燒______kg焦炭放出的熱量相當（焦炭的熱值為3×107J/kg）。9．（2021內(nèi)蒙古通遼）用液化氣灶把1.5kg、初溫為20℃的水加熱到100℃，需要吸收的熱量為J。若上述過程中完全燃燒0.021kg液化氣且只有60%的熱量被水吸收，則液化氣的熱值為J/kg[已知c水＝4.2×103J/（kg?℃）]。10.（2020四川遂寧）2020年6月23日9時43分，我國在四川西昌衛(wèi)早發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭成功發(fā)射了北斗導航系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星，標志著北斗導航衛(wèi)星全球組網(wǎng)成功，能夠為全球用戶提供全天候、高精度的定位、導航和授時服務。長征三號乙運載火箭發(fā)動機用的是偏二甲肼作為燃料，其熱值是4.25×107J/kg，若完全燃燒2噸偏二甲肼，共放出J熱量；火箭加速上升時，火箭的機械能（選填“增大”、“減小”或“不變”）。三、分析簡答題（共10分）1.（4分）（2020四川自貢市）如圖所示，在試管內(nèi)裝些水，用橡膠塞塞住管口，將水加熱一段時間后，觀察(1)會發(fā)生什么現(xiàn)象：__________________；(2)解釋所發(fā)生的現(xiàn)象：___________________。2.（6分）（2022云南模擬題）在乒乓球比賽中，高拋發(fā)球時，不計空氣阻力，請你回答下列問題：（1）在乒乓球上升的過程中，乒乓球的能量是如何轉(zhuǎn)化的？其機械能如何變化？（2）乒乓球運動到最高點時，是否處于平衡狀態(tài)？請說明理由．四、計算題（本題有2個小題，每題各9分，共18分）1.（2021黑牡雞朝鮮族）一輛汽車以72km/h的速度勻速行駛10min，消耗的汽油為1.2kg。汽車勻速行駛時受到的牽引力F=1.2×103N，汽油的熱值q=4.6×107J/kg。（1）汽車在這段時間做功是多少？（2）這段時間內(nèi)汽車的效率是多少？（百分號前保留一位小數(shù)）（3）簡要分析汽車效率低的原因（寫出兩條即可）。2．（2019太原模擬題）可燃冰是一種新型能源，它是水和天然氣在高壓低溫情況下形成的類冰狀結(jié)晶物質(zhì)，主要成分是甲烷，其開采是世界難題，據(jù)中央電視臺2017年5月18日報道，我國可燃冰已試采成功，技術(shù)處于世界領(lǐng)先，用燃氣鍋爐燒水時，把質(zhì)量為500kg，初溫為20℃的水加熱到100℃，共燃燒了12m3天然氣，已知水的比熱容c水=4.2×103J/（kg?℃），天然氣的熱值q=4.2×107J/m3，可燃冰的熱值為同體積天然氣的160倍，求：（1）水吸收的