【起飞计划】2024年中考物理一轮单元复习（人教版）专题14 内能的利用（原卷版）

专题14内能的利用知识点一、内能的利用内能的利用方式利用内能来加热：实质是热传递。利用内能来做功：实质是内能转化为机械能。知识点二、热机热机：定义：热机是利用内能来做功，把内能转化为机械能的机器。热机的种类：蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等内燃机：内燃机活塞在汽缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。四冲程内燃机包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复2次，做功1次。1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高3.进气门关闭、排气门关闭。化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能4.进气门关闭、排气门打开。靠惯性运动，排出废气3、汽油机和柴油机的比较：①汽油机的气缸顶部是火花塞；柴油机的气缸顶部是喷油嘴。②汽油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气组成的燃料混合物；柴油机吸气冲程吸入气缸的是空气。③汽油机做功冲程的点火方式是点燃式；柴油机做功冲程的点火方式是压燃式。④柴油机比汽油及效率高，比较经济，但笨重。⑤汽油机和柴油机在运转之前都要靠外力辅助启动。4、热值燃料燃烧，使燃料的化学能转化为内能。定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。用符号q表示。单位：固体燃料的热值的单位是焦耳每千克（J/kg）、气体燃料的热值的单位是焦耳每立方米（J/m3）。热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧等无关。公式：①Q＝qmm=eq\f(Q,q)q=eq\f(Q,m)Q——放出的热量——焦耳（J）；q——热值——焦耳每千克（J/kg）；m——燃料质量——千克（kg）。②Q＝qVV=eq\f(Q,q)q=eq\f(Q,V)Q——放出的热量——焦耳（J）；q——热值——焦耳每立方米（J/m3）；V——燃料体积——立方米（m3）。物理意义：酒精的热值是3.0×107J/kg，它表示：1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。煤气的热值是3.9×107J/m3，它表示：1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。知识点三、热机效率影响燃料有效利用的因素：一是燃料很难完全燃烧，二是燃料燃烧放出的热量散失很多，只有一小部分被有效利用。有效利用燃料的一些方法：把煤磨成粉末状、用空气吹进炉膛（提高燃烧的完全程度）；以较强的气流，将煤粉在炉膛里吹起来燃烧（减少烟气带走的热量）。热机的效率：热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。热机的效率是热机性能的一个重要标志，与热机的功率无关。公式：Q总=eq\f(Q有用,η)Q有用=Q总η由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1。热机能量损失的主要途径：废气内内、散热损失、机器损失。提高热机效率的途径：①使燃料充分燃烧，尽量减小各种热量损失；②机件间保持良好的润滑，减小摩擦。③在热机的各种能量损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。常见热机的效率：蒸汽机6%～15%、汽油机20%～30%、柴油机30%～45%内燃机的效率比蒸汽机高，柴油机的效率比汽油机高。考点一．分子的热运动1．（2023•长沙）下列现象能说明分子做无规则运动的是（）A．春风拂面，柳絮飞扬 B．晨曦微露，雾漫山野 C．百花齐放，花香四溢 D．天寒地冻，大雪纷飞考点二．热机2．（2023•辽宁）如图是喷气式飞机，它利用燃料燃烧后产生的高温、高压气体提供动力。下列有关该飞机说法正确的是（）A．发动机属于热机 B．在升空的过程中，飞机周围的大气压逐渐变大 C．加速升空时，飞机所受的力为平衡力 D．飞机水平飞行时，机翼上方的气体流速大，压强大3．（2023•南岗区模拟）关于热机的能量转化过程，下列说法正确的是（）A．将势能转化为动能 B．将机械能转化为化学能 C．将内能转化为机械能 D．主要目的是通过热传递改变内能考点三．有关热机的计算4．（2023•常州）压缩空气动力车。（1）小明将充满气的气球捆绑在小车上，制成压缩空气动力小车，当气球向右喷气时，静止的小车向左运动起来，如图甲所示，该现象说明力的作用是；还说明力可以改变物体的。（2）为制造压缩空气动力汽车，工程师将装有压缩空气的钢瓶与空气动力发动机连接，该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，如图乙所示。发动机对外做功的是（进气/排气）冲程，此过程中钢瓶内压缩空气的温度。若该发动机的转速为1200r/min，则1s内发动机对外做功次。汽车行驶一段路程后，钢瓶内压缩空气的密度。考点四．燃料的热值及其计算5．（2023•株洲）如图，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，橡胶塞被冲出。则（）A．管内水蒸气的内能不变 B．管内水蒸气对橡胶塞做了功 C．水所含的热量增加 D．灯中剩余酒精的热值变小6．（2023•长沙）砖的制作工艺流传数千年，从晒制到烧制，从青砖到红砖，小小的砖块见证了人类迈向文明的历程，下列说法正确的是（）A．晒制泥坯时，泥坯温度越高含有的热量越多 B．高温烧制时，通过热传递的方式改变砖块的内能 C．烧制红砖时，燃料燃烧越充分，其热值越大 D．在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的密度变小7．（2023•东营）下列说法正确的是（）A．打扫卫生时尘土飞扬，属于扩散现象 B．天然气燃烧越充分，其热值就越大 C．炽热的铁水具有内能，冰冷的铁块也具有内能 D．楼房中的“暖气”用水作为介质，是因为水的比热容较小8．（2023•临沂）自劳动课成为中小学一门独立课程以来，小明已学会了多种菜肴的烹饪方法，下列与烹饪有关的说法，正确的是（）A．锅把手上刻有花纹可以增大摩擦 B．燃气的热值大小与是否完全燃烧有关 C．菜被炒熟是做功改变了它的内能 D．油和水很难融合表明分子间没有间隙9．（2023•朝阳二模）下列关于热值和热机效率的描述，正确的是（）A．使燃料燃烧更充分，可以增大热值 B．燃料燃烧释放的热量越大，热值越大 C．热值和热机效率都是定值，与外界条件无关 D．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率10．（2023•东港区校级二模）如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的水进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时水升高的温度用Δt表示（水未沸腾）（）A．若m相同，Δt越小，燃料的热值越大 B．若Δt相同，m越大，燃料的热值越大 C．若m与Δt的比值越大，燃料的热值越大 D．若m与Δt的比值越小，燃料的热值越大11．（2023•邗江区二模）如图所示，用同样的器材进行实验，现要求仅根据温度计示数的变化（Δt），比较不同物质的吸热本领（实验1）或者比较不同燃料的热值（实验2），则以下说法中正确的是（）A．这两个实验均需要控制被加热的物质的种类一样 B．这两个实验均需要控制实验中用完全相同的燃料 C．正确完成实验1后，若Δt越小，则该物质的比热容越大 D．在实验2中，加热相同时间后，若Δt越大，则该燃料的热值一定越大12．（2023•泸溪县模拟）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）比较不同燃料的热值，应选择两图进行实验；燃料完全燃烧放出热量的多少是通过来反映的；（2）比较不同物质吸热能力的特点：①应选择两图进行实验；②不同物质吸热的多少是通过来反映的；③关于该实验的变量控制，下列要求中不正确的是；A.采用相同的加热方法B.烧杯中分别装入相同质量的同种液体C.使用相同的烧杯D.控制液体初温度相同④如果质量和初始温度均相同的A、B两种液体，采用相同燃料供热，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示，分析图象可知，液体的吸热能力更强，A、B两种液体的比热容之比为。13．（2023•隆回县一模）如图所示，规格相同的两个烧杯中分别装有甲、乙两种液体，m甲＝m乙＝2kg。用两个规格不同的加热器加热，该过程中忽略液体蒸发且加热器产生的热量全部被液体吸收，得到如图丙所示的温度与加热时间的图线。（1）前12min甲、乙两杯液体吸收的热量情况如图丁所示，则两种液体的比热容c甲c乙（选填“＞”“＜”、“＝”或“无法比较”）；（2）甲液体比热容的大小为c甲＝J/（kg•℃）；（3）利用酒精灯装置加热甲杯中液体，假设酒精完全燃烧放出的热量有70%能被液体吸收，要使甲杯中液体温度升高60℃（忽略液体蒸发），则至少需燃烧质量为g的酒精（已知酒精的热值为30×106J/kg）。14．（2023•聊城）高能聚合油是一种安全、清洁、可再生的新型环保燃料。某次用高能聚合油灶具将10kg的水从25℃加热到100℃。已知水的比热容是4.2×103J/（kg•℃），高能聚合油的热值约为4.2×107J/kg。求：（1）这些水吸收的热量；（2）若该高能聚合油灶具烧水的热效率为75%，则燃烧了多少千克高能聚合油。考点五．热机的效率15．（2023•随州）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．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16．（2023•官渡区二模）2023年1月1日起，国内全面推行国六B汽油，相比国六A汽油，国六B汽油烯烃（碳氢元素组成的化合物）含量降低约3%，因此汽车发动机工作时，能有效减少尾气中污染物的排放。图为汽车发动机某冲程的示意图，下列说法正确的是（）A．更换国六B汽油，发动机效率就可达到100% B．更换国六B汽油，发动机积碳会增多 C．该冲程为压缩冲程，机械能转化为内能 D．该冲程中气缸内压强减小17．（2023•娄底）如图所示是一台手扶双轮压路机，质量为550kg，水箱容积为15L。在一次压路作业中，以0.2m/s的速度在水平路面上匀速行驶10min，行驶过程中受到的平均阻力是总重的0.4倍。求：（g取10N/kg，柴油的热值取4×107J/kg）（1）压路机在这次压路作业中运动的距离是多少？（2）压路机静止在水平路面上时，与地面的接触面积为0.02m2，该压路机对路面的压强是多少？（3）压路机在这次压路作业中牵引力做的功是多少？（4）若发动机效率为30%，这次作业要消耗多少千克柴油？（5）水箱装满水是为了降低发动机的温度，确保发动机正常工作，当满水箱的水从20℃上升到80℃可以吸收多少热量？水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。18．（2023•隆回县二模）负压救护车能“负压隔离”，使外界环境免受污染，防止疫情进一步扩散，主要用于传染病员的安全隔离与转运，被称为“特大号的N95口罩”。如果某负压救护车沿水平路面匀速直线行驶10km，消耗柴油1.05kg，发动机做功1.26×107J，求：[c水＝4.2×103J/（kg•℃），q柴油＝4×107J/kg]（1）消耗的柴油完全燃烧释放的热量；（2）救护车发动机的效率；（3）若1.05kg柴油完全燃烧释放的热量全部被水吸收，可将多少千克的水从10℃加热到60℃。19．（2023•鞍山模拟）某新型四轮沙滩卡丁车如图所示，其满载时的质量为500kg。该卡丁车满载时在水平沙滩上做匀速直线运动，行驶了10min，共消耗了1.2kg的汽油，其发动机将汽油完全燃烧释放的热量转化为机械能的效率是25%。行驶过程中卡丁车所受阻力为其总重力的0.2倍。（q汽油＝4.6×107J/kg，g＝10N/kg）求：（1）卡丁车匀速行驶时受到的阻力是多大？（2）这段时间内卡丁车发动机的机械功率是多少？（3）卡丁车匀速行驶的速度是多少？20．（2023•西乡塘区校级模拟）氢燃料被公认为是21世纪最理想的能源。某氢燃料新能源公交车满载时的重力为2×105N，某次满载后匀速直线运行1200m从A站到B站，用时2分钟，汽车所受阻力是总重力的0.07倍，汽车消耗氢燃料0.25kg（氢的热值是1.4×108J/kg）。求此过程中：（1）牵引力所做的功；（2）牵引力的功率；（3）汽车发动机的效率。一．选择题（共15小题）1．（2023•济南二模）有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置及能量的分析正确的是（）A．能的总量是不变的，我们不需要节约能源 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2．（2023•沂源县一模）“淄博烧烤”是淄博饮食文化的重要组成部分，已经成为淄博的新名片。“烧烤”过程中涉及的物理知识分析正确的是（）A．烧烤签常选用不锈钢，主要是利用不锈钢的比热容大 B．烧烤时边烤边撒佐料，利用了温度越高扩散现象越慢 C．烤肉变熟的过程，通过热传递改变其内能 D．木炭燃烧的过程中，释放内能，热值变小3．（2023•广陵区校级二模）2023年4月24日是第八个“中国航天日”，学校飞天社团的同学制作了水火箭，如图是某水火箭的简易原理图。使用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，会使水从水火箭中向下喷出，从而使水火箭升空。结合材料，你认为以下说法错误的是（）A．水火箭加速升空阶段机械能不变 B．水向下喷出会使水火箭升空是由于力的作用是相互的 C．使用打气筒打气时能量转化与汽油机的压缩冲程相同 D．使用打气筒向水火箭内打气的过程，水火箭中空气的内能在增大4．（2023•兖州区一模）如图1和2所示是“探究不同物质吸热升温的现象”和“比较不同燃料燃烧时放出的热量”的两组实验装置。下列关于这两组实验的说法正确的是（）A．每组实验中，烧杯中物质的质量均应相等 B．每组实验中，都可以根据温度计示数的变化来比较杯中物质吸热的多少 C．如图1所示实验中，沙子吸热升温快，说明沙子吸热能力强 D．如图2所示实验中，必须控制酒精和碎纸片燃烧相同时间5．（2023•红山区校级三模）下列说法中正确的是（）A．把一瓶柴油倒去一半，则剩下的柴油比热容变小 B．热传递中，温度总是从内能大的物体传递给内能小的物体 C．在柴油机的压缩冲程中，机械能转化为柴油和空气混合物的内能 D．燃料燃烧得很充分，它的热值也不变6．（2023•绥宁县模拟）下列关于能量的转化和守恒的说法错误的是（）A．钻木取火是将机械能转化为内能 B．酒精燃烧时将化学能转化为内能 C．汽油机的做功冲程将内能转化为机械能 D．人们对太阳能的开发和利用说明能量可以凭空产生7．（2023•杏花岭区校级模拟）与传统汽车在同样油耗和使用条件下相比，某新型汽车发动机工作时，尾气中的汽油味明显降低，动力更强劲。下列关于该汽车的分析正确的是（）A．行驶时，汽油的热值随质量的减小而减小 B．行驶时车胎温度升高，它含有的热量增大 C．汽油味明显降低说明发动机工作效率降低 D．汽车获得动力时，将内能转化为机械能8．（2023•荆州一模）如图所示是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法正确的是（）A．甲是吸气冲程，吸入的是空气，是汽油机的辅助冲程 B．乙是压缩冲程，是机械能转化为内能的过程 C．丙是做功冲程，是内能转化为机械能的过程 D．丁是排气冲程，这个冲程使汽车获得动力9．（2023•庐阳区校级一模）如图所示，将一个空易拉罐的底部钻一个小孔，往易拉罐里喷少量酒精，然后将一个空的纸杯迅速套上，用手拿着这个“冲天炮”对着前方点燃的打火机靠近易拉罐底部的小孔，纸杯就会“冲天”飞出去，下列说法正确的是（）A．酒精燃烧时，将化学能转化为机械能 B．纸杯飞出去的过程，相当于内燃机的排气冲程 C．纸杯飞出去时，易拉罐对纸杯做了功 D．纸杯飞出去时，易拉罐内气体的内能减小10．（2023•黄石模拟）为培养学生动手能力，提高物理学科素养，金初九年级物理社团李老师在社团课中带领学生们制作了水火箭，如图是某水火箭的简易原理图。使用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，会使水从水火箭中向下喷出，从而使水火箭升空。结合材料，你认为以下说法错误的是（）A．利用打气筒向水火箭内打气的过程，水火箭中空气的内能在增大 B．使用打气筒打气时能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同 C．水火箭加速升空阶段机械能在增大 D．水向下喷出会使水火箭升空是由于力的作用是相互的11．（2023•绵阳模拟）如图所示，甲、乙、丙装置完全相同，燃料的质量、液体的质量和初温都相等，当燃料燃尽时（烧杯内的液体均未沸腾），温度计示数为T甲＞T乙＞T丙。下列说法正确的是（）A．选择甲、乙，可以用燃烧相同时间比较液体升高温度来反映燃料热值的大小 B．选择甲、丙，可以用加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少 C．液体a的比热容ca与液体b的比热容cb相比，有ca＞cb D．燃料1的热值q1与燃料2的热值q2相比，有q1＜q212．（2023•泗水县三模）氮气弹簧是一种以密闭高压氮气为工作介质的弹性组件，具有体积小、弹力大、工作平稳、使用寿命长等优点。它在生活和工业中具有广泛的应用，其工作结构简图如图。当活塞顶部受到压力向下运动时，下列说法正确的是（）A．缸体内氮气的密度变大 B．缸体内的气体被压紧后，氮气分子不再运动 C．缸体内的气体压强减小 D．该过程中能量的转化方式与汽油机的做功冲程相同13．（2023•岳阳二模）2022春节期间，济南市全域全时段禁售、禁燃、禁放烟花爆竹。燃放鞭炮实质上是鞭炮内的化学物质发生爆燃，产生高压燃气瞬间冲破鞭炮的过程。这个过程和热机哪个工作冲程的原理相似（）A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程14．（2023•海安市模拟）关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（）A．汽油机做功冲程气缸内燃气的内能增加 B．等质量的0℃的水和冰的内能相等 C．两个发生热传递的物体之间一定存在温度差 D．温度高的物体含有的热量多15．（2023•郓城县三模）景颇族的祖先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，随即将杆拔出，口吹立见火苗。手推杆入筒的过程与内燃机工作的哪个冲程相同（）A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程二．实验探究题（共2小题）16．（2023•宝应县二模）在“探究不同物质吸热升温现象”的实验中，将质量和初温相同的水、煤油两种液体分别倒入相同容器中，用相同的热源加热，如甲、乙两图所示。每隔相同时间，测量液体的温度，并根据记录的数据画出温度随加热时间变化的图像，如图丙所示。（1）加热过程中，用搅拌棒搅拌的目的是（图中搅拌棒未画出）；两种液体吸收热量的多少可通过（液体升高的温度/加热时间）比较。（2）由水和煤油沸腾前的温度与加热时间的关系图丙可知：若升高相同的温度（均未达到沸腾），（水/煤油）吸收的热量更多。（3）小明认为利用此装置还可以比较不同燃料燃烧时放出的热量关系，于是增加了相同的装置如图丁，向容器内倒入的煤油与甲、乙装置中的液体质量（相等/不相等），对比图丁与图，能够比较煤油和酒精的热值，实验中，待燃料酒精和煤油燃烧相同的时间后，小明发现图丁烧杯中煤油升高的温度较高，这（能/不能）说明燃料煤油的热值较大。（4）除了图中已经呈现的器材，还需要用到其它测量工具。两个实验都还要用到的其它测量工具是。17．（2023•振兴区校级模拟）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都相同，烧杯内的液体质量和初温也相同。（1）为了比较不同燃料燃烧时放热的本领，应选两图的装置进行实验；为了比较液体的吸热本领，应选两图的装置进行实验。（选填“甲、乙”、“甲、丙”或“乙、丙”）（2）在比较液体吸热本领的实验中，用（选填“温度计示数”或“加热时间”）来反映液体吸收热量的多少。根据实验数据绘制出如图所