专题14 内能的应用-2023中考物理考点剖析与提分技巧（原卷版）

专题14内能的应用考点1.（一）内能的利用1．利用内能来加热物体，如用热水袋取暖，用燃料燃烧放出的热来做饭。2．利用内能来做功。如汽油机、柴油机等利用燃料燃烧释放的内能转化为机械能。考点2.热机热机的种类很多，如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等，所有热机在工作时能量转化的过程是相同的，即燃料燃烧使化学能转化为内能，然后通过做功，把内能转化为机械能。因此，热机就是利用内能来做功的机器，或者说热机就是把内能转化为机械能的机器。内燃机是最常见的热机，其燃料——汽油或柴油是在它的汽缸内燃烧的。在汽缸内燃烧汽油的称为汽油机，燃烧柴油的称为柴油机。燃料在汽缸里面燃烧时生成高温、高压的燃气，用来推动活塞做功。考点3.汽油机和柴油机1．汽油机的工作过程冲程名称吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程示意图进气门开闭情况打开关闭关闭关闭排气门开闭情况关闭关闭关闭打开活塞运动方向向下向上向下向上冲程的作用吸入汽油和空气的混合物压缩汽油和空气混合物，使其压强增大，温度升高在压缩冲程末，火花塞放电点燃燃料，产生高温高压燃气。高温高压燃气推动活塞做功，通过连杆带动曲轴转动排出废气能的转化无能量转化压缩汽油和空气的混合物，机械能转化成内能燃料燃烧，化学能转化成燃气的内能；燃气推动活塞做功，内能转化成机械能无能量转化联系①每个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴和飞轮转动两周，完成—个做功冲程②在—个工作循环中，只有做功冲程燃气对外做功，其他3个辅助冲程，依靠飞轮的惯性完成，不但不做功，还要消耗机械能2．汽油机与柴油机的比较内燃机项目汽油机（如图）柴油机(如图)构造汽缸顶部有火花塞汽缸顶部有喷油嘴燃料汽油柴油吸气冲程汽油机在吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物柴油机在吸气冲程中只吸入空气压缩比压缩冲程末，气体体积被压缩为吸进体积（汽缸体积）的压缩冲程末，气体体积被压缩为吸进体积的点火方式压缩冲程末，火花塞产生电火花点燃燃料，称为点燃式压缩冲程末，喷油嘴向汽缸内喷出柴油，遇到温度超过柴油燃点的空气而自动点燃，称为压燃式做功冲程做功冲程中燃气压强可达到30～50个大气压，温度达2000℃～2500℃，高温高压气体推动活塞做功做功冲程中燃气压强可达50～100个大气压，温度达1700℃～2000℃，高温高压气体推动活塞做功效率效率低，20%～30%效率较高，30%～45%应用机体轻便，主要用于汽车、飞机、摩托车等机体笨重，主要用于载重汽车、火车、轮船等考点4.燃料的热值1．燃料燃烧获得内能燃料燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。2．热值的概念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。热值用来表示燃料在完全燃烧时放热本领的大小。由于燃料的成分不同，相同质量（比如1kg）的不同种类的燃料在完全燃烧时放出的热量不同，这种不同就用热值来区别。所以，热值反应燃料的燃烧特性。热值大，反映1kg的这种燃料完全燃烧时放出的热量多，或者说化学能转化成的内能多。综上所述，热值和密度、比热容等物理量一样，是燃料本身的一种性质，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、放热多少、燃烧时间长短、燃料是否完全燃烧都无关。3．热值的单位：J/kg，读作焦每千克。某些气体燃料热值的单位用J/m3。4．公式：由热值的定义得，则。对于某些气体来说，，则。5．热值表示的物理意义：，它表示1kg的焦炭完全燃烧放出的热量是；，它表示1m3的煤气完全燃烧放出的热量是。考点5.效率1．热效率：，其中指有效利用的热量，E指总能量。如果是炉子，则E为燃料完全燃烧放出的热量(E=Q总=qm)；如果是太阳能热水器，则E为太阳光照射到热水器上的总能量；如果是电热器，则E为电流做功放出的热量(E=W=UIt)。2．热机的效率：，其中指用来做有用功的能量，指燃料完全燃烧释放的能量。考点6.能量转化与守恒能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，宅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。注意：(l)能量转化和守恒定律是自然界中普遍定律之一。(2)通过做功可以使能量转化，做功越多能量转化越多；通过热传递可以使能量转移。转化和转移是不一样的：能量转化过程中，能量的形式发生变化；能量转移过程中，能量的形式不变。考点7.永动机1．定义：不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。2．永动机研制失败的原因：它违背了能量守恒定律。题型一：热机1．（2022·江苏镇江·统考中考真题）水烧开时产生的水蒸气将壶盖顶起，汽油机的四个冲程中，能量转化与之相同的是（）A． B．C． D．2．（2022·山东滨州·统考中考真题）关于内能和内能的利用。下列说法中正确的是（）A．5月的街头，杨花飞絮随风舞，好似雪花满天飞，说明分子在不停地做热运动B．新能源汽车实现了“零排放”，其效率达到了100%C．我国“长征五号B”大型运载火箭使用氢作燃料，是因为氢的密度小D．内燃机的压缩冲程，主要通过做功的方式增大汽缸内物质的内能3．（2022·山东日照·统考中考真题）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）；轻轻扰动瓶盖，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4．（2022·广西柳州·统考中考真题）下列关于热机的说法正确的是（）A．热机的效率为100% B．热机只有汽油机和柴油机两种C．好的热机工作时不排放废气 D．热机工作时都要利用燃料的化学能5．（2022·湖北襄阳·统考中考真题）宁静家园，净化环境。摩托车发动机上加装消音器是为了防止_____产生，发动机工作时提供动力的是_____冲程。6．（2022·湖北襄阳·统考中考真题）游文化古城，品襄阳美食。游客们乘坐的旅游汽车的燃料燃烧产生的_____能转化为汽车的机械能。漫步古城老街，会闻到襄阳牛肉面四溢的香味，从物理学的角度看，“香味四溢”是_____现象。7．（2022·辽宁朝阳·统考中考真题）如图所示，将水加热至沸腾后，塞子被冲出，此过程的能量转化方式与汽油机的__________冲程相同。若单缸四冲程汽油机飞轮转速为1200r/min，则1s内完成__________个冲程。8．（2022·湖南张家界·统考中考真题）如图是汽油机工作过程中的___________冲程。一单缸四冲程汽油机的飞轮转速是3600r/min，则该汽油机每秒内对外做功___________次。9．（2022·甘肃兰州·统考中考真题）一台单缸四冲程汽油机，只有第三个冲程中燃气对外做功，其他冲程是靠飞轮的___________来完成的；若飞轮的转速为1200r/min，则该汽油机每秒钟做功___________次。10．（2022·辽宁阜新·统考中考真题）我市在“创建文明城市”活动中，同学们在老师的带领下一起到居民小区劳动。“小广告”粘在建筑物上不易被清除掉，因为分子间存在______；用钢丝球清除“小广告”，过了一会儿钢丝球发热，这是通过______方式改变内能的，其能量转化方式与热机中的______冲程相同。题型二：热值及热机效率1．（2022·山东淄博·统考中考真题）天然气是一种低污染燃料，它是___________________（选填“可再生”或“不可再生”）能源，完全燃烧0.021m3的天然气可放出__________________J的热量。若这些热量全部被水吸收，可使___________________kg的水温度从20℃升高到60℃。[q天然气=4×107J/m3，c水=4.2×103J/(kg·℃)]2．（2022·山东菏泽·统考中考真题）三峡水电站年发电量约为8×1010kW·h，合______J（用科学记数法表示）。已知燃煤发电的效率为40%，标准煤的热值为3×107J/kg，三峡水电站运行一年大约为国家节约______万吨标准煤。3．（2022·贵州黔西·统考中考真题）火箭橇是在专用的轨道上，利用火箭发动机作动力，推动火箭滑车高速前进。火箭工作时，把内能转化为___________能，它以液态氢为燃料，是因为液态氢的热值___________。4．（2022·辽宁盘锦·统考中考真题）如图所示，油罐车尾部装有连接大地的导体，这是为了及时导走因___________现象而积累的电荷，避免发生危险。在行驶过程中将车窗打开，车内的窗帘向外飘，原因是窗外空气流速大，压强___________。某段时间内油罐车消耗柴油2kg，这些柴油完全燃烧放出___________J热量。（柴油热值4.3×107J/kg）5．（2022·江苏镇江·统考中考真题）北京冬奥会上使用的氢燃料电池汽车，是利用氢与氧发生化学反应产生电能，供给电动机而驱动汽车行驶的。如图所示，该类型汽车甲在平直公路上从A地出发，以90km/h的速度行驶1h到达B地，消耗0.8kg氢燃料，所产生电能E电的80%用于维持汽车匀速行驶，所受阻力为1000N。已知每加注1kg氢燃料所需的费用为30元。（1）求A、B两地之间距离。（2）求此过程中产生的电能E电。（3）燃油汽车乙也在该公路上从A地出发，以90km/h的速度匀速行驶。所受阻力与甲车相同，汽油在气缸内完全燃烧，且燃烧所释放热量的30%用来维持汽车匀速行驶，汽油热值取q=5×107J/kg。已知每加注1kg汽油所需的费用为12元。则在与甲车花费相同燃料费用的情况下：①求乙车消耗的汽油完全燃烧所放出的热量。②请通过计算判断乙车能否到达B地。6．（2022·江苏南通·统考中考真题）氢能源汽车具有零排放的环保优势，某款氢能源汽车总质量为1.5×103kg，在水平公路上以70km/h的速度匀速行驶时受到的阻力为1.2×103N，行驶0.5h消耗氢0.6kg，已如氢的热值为1.4×108J/kg，g取10N/kg。求汽车：（1）受到的重力和牵引大的大小；（2）行驶的距离和牵引力做的功；（3）利用氢能的效率。7．（2022·内蒙古通辽·统考中考真题）一辆5G无人环卫车，质量为460kg，车与地面的总接触面积为200cm2，在水平路面上匀速直线行驶过程中阻力为车所受重力的，g取10N/kg。（1）该车静止时对水平路面的压强是多大？（2）该车在水平路面上沿直线匀速行驶3000m时，牵引力做了多少功？若功率相同的燃油汽车以相同的速度行驶相同的路程，消耗的汽油为0.6kg，此燃油汽车的效率是多少？（q汽=4.6×107J/kg）8．（2022·辽宁·统考中考真题）新能源汽车正逐步取代传统燃油车。如图是一款无人驾驶智能电动车。电动车静止在水平地面上，对地面的压强为1.2×105Pa，车胎与地面接触总面积为1000cm2，最高时速可达180km/h，此时车的功率为90kW。（q汽油=4.6×107J/kg，g取10N/kg）。求：（1）电动车的质量；（2）若电动车以最高时速在平直公路上进行测试，匀速行驶时所受的阻力；（3）在（2）的条件下，车的电动机效率为90%，匀速行驶4.6km，消耗的电能相当于完全燃烧多少千克的汽油所释放的能量。9．（2022·甘肃金昌·中考真题）小华家里用的是天然气灶，他尝试估测该灶的效率。小华在水壶中加入5L水，水的初温是20℃，然后将水烧开，他观察天然气表发现此次烧水用了0.1m3天然气，天然气的热值为3.2×107J/m3，水的比热容c=4.2×103J/（kg•℃），当地大气压为标准大气压。求：（1）水吸收的热量Q吸（不计水的热量损失）；（2）天然气完全燃烧放出的热量Q放；（3）天然气灶的效率η。10．（2022·广西桂林·统考中考真题）用天然气灶烧水时，把质量为、初温为的水，加热到，此过程中天然气完全燃烧放出的热量为。已知水的比热容为。求：（1）水吸收的热量是多少J？（2）天然气灶烧水时的热效率是多少？题型三：能量的转化与守恒1．（2022·湖南湘西·统考中考真题）以下情景中，将电能转化为机械能的是（）A．核电站利用反应堆产生内能 B．电动机通电转动的过程C．光伏电池充电的过程 D．汽油机的做功冲程2．（2022·上海·统考中考真题）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3．（2022·四川眉山·统考中考真题）人们在实际生活中使用下列设备时，所涉及到的能量转化正确的是（）A．用天然气灶炒菜，是电能转化为内能B．电梯运行过程中，是机械能转化为电能C．用太阳能电池板，是太阳能转化为电能D．秋千向下摆的过程中，是动能转化为重力势能4．（2022·广东深圳·统考中考真题）2022年6月5日10时44分，搭载神舟十四号载人飞船的长征二号F遥十四运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。以下说法正确的是（）A．火箭发射前内能为零 B．火箭的燃料热值大C．火箭燃料的化学能全部转化为机械能 D．加速升空过程中火箭的机械能增大5．（2022·江苏镇江·统考中考真题）手机屏幕工作时将___________能转化为光能，其发出的蓝光属于___________光（选填“可见”或“不可见”），对人眼伤害较大，造成近视时需要佩戴___________透镜进行矫正。6．（2022·山东日照·统考中考真题）使用天然气烧水，天然气燃烧所消耗的___________能转化为水的内能。小明想测量家中利用天然气烧开一壶水的效率，他记录了水壶的容积、水的比热容和密度、当地水的沸点、天然气的热值、燃烧的天然气体积，还应记录___________就可完成测量。7．（2022·山东菏泽·统考中考真题）水从高处流向低处后，无法自发回到同样的高度，说明能量的转化具有___________，所以尽管能量是守恒的，我们仍然要节约能源。请列举一例可再生能源：___________。8．（2022·湖南张家界·统考中考真题）常用打火机的打火方式有两种，一种是用一个粗糙的小轮摩擦“火石”打火；另一种是利用高压电装置打火。从能量转化角度看，前者是把___________能转化为内能；后者是把___________能转化为内能。9．（2022·辽宁阜新·统考中考真题）2022年6月5日，我国神舟十四号载人飞船发射圆满成功。航天英雄在太空中利用______与地面互相传递信息；当飞船的太阳能帆板打开时会把太阳能转化为______能；太阳能属于______能源（填“一次”或“二次”）。10．（2022·江苏常州·统考中考真题）麻省理工学院的研究团队将直径为9nm、合_________m的特殊颗粒植入豆瓣菜叶子中，发现在黑暗环境下，叶子发出微弱的光，实现化学能向_________能的转化，如图甲所示。研究者通过凸透镜观察到如图乙所示的_________（选填“虚”或“实”）像，该透镜可用来矫正_________（选填“近视”或“远视”）眼。一、选择题1．（2022·四川泸州·四川省泸县第四中学校考一模）下列关于热现象的说法中正确的是（）A．火箭使用液态氢作为燃料，是因为液态氢含有的热量多B．0℃的水变成0℃的冰，温度不变，内能不变C．集中供暖采用热水循环，是利用了水的比热容较大的性质D．在汽油机的压缩冲程中，内能转化为机械能2．（2022·山东泰安·东平县实验中学校考一模）双手相互摩擦时感觉发热，这一过程的能量转化与四冲程汽油机的哪个冲程相同（）A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程3．（2022·山东聊城·统考一模）关于热和能，下列说法中正确的是（）A．热传递时，温度总是从高温物体传递给低温物体B．一块0℃的冰熔化成0℃的水后，温度不变，内能不变C．内燃机的压缩冲程，主要通过热传递增加了汽缸内物质的内能D．物体内能增加，可能是外界对物体做了功4．（2022·四川泸州·泸县五中校考一模）关于燃料的热值，下列说法正确的是（）A．燃料完全燃烧放出的热量越多，燃料的热值越大B．燃料燃烧越充分，燃料的热值越大C．一瓶汽油的热值比一滴汽油的热值大得多D．燃料的热值是燃料的一种特性，和燃料的质量及燃烧状况无关5．（2022·湖南·校考一模）从能量转化的角度来看，下列说法正确的是（）A．电暖气正常工作时，主要是将电能转化为机械能B．核电站工作时主要将电能转化为核能C．电动汽车在行驶过程中，发生的能量转化主要是将机械能转化为电能D．人造卫星展开太阳能电池板，把太阳能转化为电能供给卫星用电器6．（2022·湖南长沙·长沙市雅礼实验中学校考三模）如图所示的物理过程中，下列分析正确的是（）A．图甲，厚玻璃筒内的空气被压缩，与汽油机的压缩冲程能量转化相同B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能增大C．图丙，是通过热传递的方式使试管内的水内能增大D．图丁，是压缩冲程，该过程的能量转化是内能转化为机械能7．（2022·湖南长沙·校考二模）2021年10月16日，航天员翟志刚、王亚平、叶光富搭乘神舟十三号载人飞船，开始了为期6个月的“太空出差”，六个月后将顺利返航。下列说法正确的是（

）A．燃料燃烧时，将化学能转化为内能B．火箭加速升空时，动能转化为重力势能C．空间站的太阳能电池板将太阳能转化为化学能D．返回舱进入大气层后与大气摩擦，机械能转化为内能8．（2022·湖南衡阳·统考一模）关于核电站、能量和能源，下列说法正确的是（）A．目前人类已建成的核电站，都是利用核裂变发电B．核电站的核废料可以直接堆放在露天垃圾场C．所有能量转化和转移过程，都遵循能量守恒定律D．水能，风能和太阳能都属于不可再生能源9．（2022·山东济南·统考一模）下列关于能量转化的效率理解正确的是（）A．某柴油机工作效率是35%，该柴油机工作时可以把35%的化学能转化为机械能B．某太阳能电池的光电转换效率是20%，该电池可以把20%的太阳能转化为电能C．某电动车行驶的效率是80%，该电动车行驶时可以把80%的内能转化为机械能D．某电热水器工作的效率是87%，该热水器工作时把87%的电能转化为水的内能二、填空题10．（2022·四川泸州·泸县五中校考一模）如图所示，这是汽车汽油机的_____冲程，该冲程通过_____的方式改变了气缸内物质的内能。汽油在汽油机中燃烧越充分，汽油的热值_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。11．（2022·四川泸州·四川省泸县第四中学校考一模）如图所示是演示点火爆炸的实验装置。按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去。这是因为酒精燃烧产生的燃气对盒盖________，这与四冲程汽油机的_______冲程的能量转化相同。如果汽油机的转速为2400r/min，那么1s内，可以完成_________个冲程。12．（2022·江苏无锡·校考二模）某插秧机使用的是四冲程汽油机，如图所示是汽油机的______冲程，如果该汽油机飞轮的转速是2400r/min，汽油机每秒钟对外做功______次．若插秧机消耗汽油0.2kg，这些汽油完全燃烧，放出的热量为______J。（q汽油=4.6×107J/kg）13．（2022·黑龙江佳木斯·佳木斯市第五中学校考三模）2021年10月16日，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号火箭在酒泉发射，火箭加速升空的动力由航天发动机提供，此发动机___________（是或不是）热机。14．（2022·陕西铜川·统考一模）汽车作为一种主要的交通工具，已经进入千家万户，打开汽车油箱盖子，会闻到浓烈的汽油味，这是属于___________现象；若单缸四冲程汽油机飞轮的转速是3600r/min，则汽油机每秒做功___________次。15．（2022·吉林长春·统考一模）汽车是生活中最为常见的交通工具。如图所示，有的汽车车内的收音机是通过特别的玻璃天线接收___________波；汽车行驶时，仪表盘上转数表示数为1800r/min，此时1s内汽油机向外输出功___________次。16．（2022·四川泸州·四川省泸县第四中学校考一模）一辆汽车在800N的牵引力的作用下匀速直线行驶了600m，汽车发动机的热机效率为25%。行驶后汽车油箱中剩余汽油的热值______（选填“变大”、“变小”或“不变”）；该行驶过程中消耗汽油______kg。（汽油的热值取4×107J/kg）17．（2022·四川泸州·泸县五中校考一模）2022年9月28日，我国再次成功发射一箭三星，该组卫星用于国土普查等领域。长征运载火箭用液态氢作燃料是因为氢的_____大，完全燃烧20g的氢（热值为1.4×108J/kg），放出的热量是_____J。18．（2022·宁夏吴忠·统考二模）小越参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到，则干木柴的热值为___________J/kg，如果用掉一半后，干木柴的热值将___________（选填“变大”“变小”或“不变”）。19．（2022·重庆·重庆巴蜀中学校考二模）小扬家的电热水壶上标有1000W字样，该热水壶正常工作7分钟消耗的电能为___________J；若这些电能的80%被水壶内2kg的水吸收（水未沸腾），则水温将升高___________℃。【c水=4.2×103J/（kg·℃）】20．（2022·陕西西安·校考模拟预测）如图为我国首座潮光互补型光伏电站——浙江温岭潮光互补智能电站，已实现全容量并网发电。这也是我国首次将太阳能和月亮潮汐能互补开发的创新应用，利用太阳能电池板、发电机来获得电能。潮汐能属于______（选填“可再生”或“不可再生”）能源；太阳能电池板将太阳能转化为______能。21．（2022·广西贺州·统考模拟预测）2022年4月16日上午，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。假设图为火箭发射时的场景，火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的___________大，火箭发射升空时，燃料的化学能转化为___________能，再转化为火箭的机械能。22．（2022·山西晋中·统考模拟预测）太原市清徐县有一座垃圾填埋气发电厂。该电厂将垃圾填埋后，采用科学方法使其发酵，并把产生的燃气收集起来用于发电，将这些垃圾的化学能最终转化为_____能。这种燃气是一种_____（选填“可再生”或“不可再生”）能源。垃圾发酵产生的燃气能源源不断获得，所以燃气属于可再生能源。23．（2022·四川凉山·统考模拟预测）汽油机在工作过程中将机械能转化为内能的冲程是___________；将内能转化为机械能的冲程是___________；汽油燃烧是将___________能转化为内能。24．（2022·湖南长沙·校考二模）2022年3月30日，长征十一号运载火箭以“一箭三星”的方式，托举天平二号A、B、C卫星点火起飞，随后卫星顺利进入轨道，在点火升空时，伴随大量的“白气”出现，这是大量高温水蒸气_______形成大量的“白气”这种壮观景象。火箭在上升过程中，燃料的化学能转化为_______能，最终转化为火箭的机械能。25．（2022·广东东莞·统考一模）太阳能来源于太阳内部发生的核___________（选填“聚变”或“裂变”），如图所示为一种新型的“风光互补”景观照明灯。白天工作时，光电池板将太阳能转化为___________能；晚