2025年中考物理临考解题技法速练-专题17 内能的利用（方法与技巧）（解析版）

专题17内能的应用一．汽油机和柴油机有何异同？汽油机柴油机不同点构造（汽缸顶部）火花塞喷油嘴汽油与空气空气点燃式压燃式低高小型汽车、摩托车载重汽车、大型拖拉机相同点：①吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程。②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。③每完成一个工作循环，曲轴和飞轮转动2周，活塞往复2次，对外做功1次。二．如何识别汽油机的冲程？【解题技巧】首先要熟悉汽油机的主要结构以及做功冲程和压缩冲程中能量的转化。辨别冲程时，要抓住四个冲程中的工作特点：进气门、排气门的开、闭情况以及活塞上、下运行情况。另外还要把握住吸气冲程、做功冲程和排气冲程的显著特点：做功冲程中的显著特点是火花塞产生电火花；吸气冲程和排气冲程有吸入物质和排出废气的箭头标识。【典例剖析】如图所示，图A、B、C、D是四冲程汽油机的工作示意图。D图是_______冲程，图E、F是演示实验的示意图，与D图原理相同的是_______图所示的演示实验（选填字母）。A．B．C．D．E．F．【答案】

做功

F【解析】[1]A图中，排气门开启，活塞向上运动，气体流出汽缸，是排气冲程；B图中，进气门开启，活塞向下运动，气体流入汽缸，是吸气冲程；C图中，两气门都关闭，活塞向上运动，汽缸容积变小，是压缩冲程，此冲程将机械能转化为内能；D图中，两气门都关闭，活塞向下运动，汽缸容积变大，是做功冲程，此冲程将内能转化为机械能。[2]E图是用力将活塞压下，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，是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程；F图对试管中的水加热，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；汽油机的做功冲程中将内能转化为机械能，因此与做功冲程原理相同的是F实验。拓展：通过曲轴的转动方向和转动位置是否通过汽缸最低点也可以间接判断活塞运行方向。如甲图，曲轴沿顺时针转动，转动位置已过最低点，表明曲轴带动连杆使活塞向下运动。而乙图，曲轴位置没过汽缸最低点，此时，曲轴带动连杆只能使活塞向上运动。三、如何解答有关能量的相互转化问题？【解题技巧】自然界中各种形式的能量不能孤立的，不同形式的能量会发生相互转化，能量也会在不同的物体间相互转移．能量转化是个普遍现象，自然界中物质运动形式的变化总伴随着能量的相互转化．解答此类问题的关键是明确消耗了什么形式的能，而最终获得了什么形式的能。【典例剖析】1．下列有关能量转换的说法正确的是（）A．煤燃烧是化学能转化为热能的过程B．化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能C．动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程D．植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成热能的过程【答案】AB【解析】A、煤燃烧是化学能转化为热能的过程，故A正确；B、化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能，故B正确；C、动物体内葡萄糖被氧化成CO2是化学能转变成热能的过程，故C错误；D、植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成化学能的过程，故D错误；故选AB。2．火箭以液态氢做燃料主要原因是氢的______高，氢燃料燃烧将燃料的______能转化为______能，转化为火箭的______能，使火箭不断上升，速度越来越大。【答案】

热值

化学

内

机械【解析】[1]火箭升空需要大量的能量，液氢的热值高，燃烧时可放出巨大的能量。[2][3][4]燃料燃烧过程是将燃料的化学能转化为内能的过程，由发动机将内能转化为火箭的机械能。四．如何计算能量转化型热量计算题？【解题技巧】【备注】无论是能量的转移型，还是能量的转化型，若无能量损失，则Q吸=Q放=E太=W电（机）若有能量的损失Q吸=ηQ放=ηE太=ηW电（机）上式中的η为转移或转化的效率。【典例剖析】1．我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大起飞质量为Mt，最大飞行高度为Hm，最大航行速度达3马赫[马赫（Ma）是表示航空航天飞行器速度的量词，又叫马赫数（MachNumber），1Ma=v声m/s]，油箱最大容积为V0L，若飞机巡航时做匀速直线运动，巡航时所受阻力的大小与速度的关系见下表：速度v/（m·s-1）100200300400500阻力f/N0.3×1041.2×1042.7×1044.8×1047.5×104已知飞机发动机燃油完全燃烧放出的能量转化为机械能的效率是，飞机使用的航空燃油的密度为ρ0kg/m3，热值为q0J/kg，求：(1)飞机发动机完全燃烧一满油箱燃油获得的能量是多少焦？(2)当飞机以最大航行速度巡航时，飞机发动机的输出功率是多少千瓦？(3)若在飞机油箱中加满燃油，并且以最大航行速度巡航时，飞机的最大航程约是多少千米？（温馨提示：在推导计算过程中需要的物理量，请提前设定）【答案】(1)ρ0V0q0×10-3J；(2)8.1×10-3v声3kW；(3)千米【解析】解：(1)油箱最大容积为V0L，航空燃油的密度为ρ0kg/m3，则一箱油的质量为燃料的热值为q0J/kg，则完全燃烧一满油箱燃油获得的能量(2)由表中数据可知，由表中数据可知，速度为100m/s时，受到的阻力为0.3×104N;速度为200m/s时，受到的阻力为1.2×104;通过分析可知飞机受到的阻力的增大倍数与速度增大倍数的平方成正比，即f=0.3v2，所以飞机以最大速度3马赫（即为）巡航时，此时受到的阻力为因为飞机为巡航，所以动力等于阻力。故此时飞机发动的的输出功率为(3)完全燃烧一满油箱燃油获得的能量因飞机发动机燃油完全燃烧放出的能量转化为机械能的效率是，则输出的能量为则以最大航行速度巡航时，由可得答：(1)飞机发动机完全燃烧一满油箱燃油获得的能量是ρ0V0q0×10-3J；(2)当飞机以最大航行速度巡航时，飞机发动机的输出功率是8.1×10-3v声3kW；(3)飞机的最大航程约是千米。2．一个天气晴朗的正午，阳光直射，小明同学利用实验粗略测定太阳的辐射功率．他取一个截面积s=3×10-2m2的薄壁金属圆筒竖直在水平地面上，向筒内注入质量m=0.6kg的凉水，在阳光下照射2min后，水的温度上升了1℃.（1）求水吸收的热量Q吸____=4.2×103J/(kg·℃)]（2）计算在阳光直射下，地球表面1m2的面积上1s内获得的太阳能___（3）已知日地距离约为r=1.5×1011m，照射到大气顶层的太阳能只有约40%到达地面，请你估算太阳的辐射功率____(半径为r的球其表面积为4πr2)【答案】

2.52×103J

700J/(m2·s)

4.95×1026W【解析】解答：(1)水吸热Q＝cm△t＝4.2×103×0.6×1J＝2.52×103J；(2)地面每平方米每秒钟获得的能量E＝700J/(m2⋅s)；(3)每平方米每秒钟，在大气顶层得到的太阳能为E0＝＝1750J/(m2⋅s)

，太阳辐射功率P＝E0⋅4πr2＝1750J/(m2⋅s)×4×3.14×(1.5×1011)2W＝4.95×1026W【点睛】（1）先根据Q＝cm△t求出水所吸收的热量，这是横截面积是3×10-2m2的圆筒在2min内获得的太阳能，再求出在阳光直射下，地球表面每平方米每秒钟获得的能量．（2）根据上题结果，求出每平方米每秒钟射到大气顶层的太阳能总量，再乘以4πr2，即求得太阳辐射的功率。3．太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一．某品牌太阳能热水器每小时平均接收4.2×106J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为26℃的水，温度升高到46℃．求：(1)热水器中的水吸收的热量Q吸；[水的比热容c＝4.2×103J/(kg·℃)](2)热水器5小时有效照射时间内接收到的太阳能E；(3)热水器5小时有效照射时间内接收到的太阳能，相当于完全燃烧多少天然气放出的热量？(天然气的热值q＝4.2×107J/m3)【答案】(1)8.4×106J；(2)2.1×107J；(3)0.5m3．【解析】热水器中的水吸收热量因太阳能热水器每小时平均接收4.2×106J的太阳能，5小时有效照射时间内接收到的太阳能；得4．如图甲所示为探究“冰的熔化特点”的实验装置.时间t00.511.5----温度/℃（1）图乙中读数方法正确的是______（填序号），温度计的示数是______℃；（2）如表所示为小明设计的数据记录表格，请你帮小明完善表格设计，补全所缺内容______；（3）如图丙所示为冰熔化时温度与时间关系的图像，由图可知，冰属于______（晶体/非晶体）；（4）除了如图甲所示的实验器材外，本实验还需要的测量器材是______；（5）为了更好地完成实验，冰块要______（大/小）些，烧杯中的水选用______（开水/温水）；（6）将试管放入装有热水的烧杯中加热的优点是______而且冰的温度升高较______（快/慢），便于记录各个时刻的温度，同时观察试管中冰的______变化；（7）试管中的冰完全熔化后，若持续加热，烧杯中的水沸腾时，试管中的液体______（会/不会）沸腾；（8）实验中，内能从温水传递给冰，却不会反过来传递，说明能量的转移具有______性；（9）如果用该装置来探究烛蜡的熔化特点，需要改进的是______。【答案】

②

物质状态

晶体

秒表

小

温水

受热均匀

慢

状态

不会

方向

用酒精灯直接加热【解析】（1）[1]温度计读数时视线要与液柱上表面相平，故②是正确的。[2]如图乙所示的温度计，分度值为1℃，液柱在0℃以下，故读数为。（2）[3]实验要记录和观察物质的状态，故缺少的项目为物质的状态。（3）[4]晶体熔化时吸热温度保持不变，如图丙所示，冰在BC段吸热温度保持不变，故冰属于晶体。（4）[5]实验需要记录时间，故本实验还需要的测量器材为秒表。（5）[6]为了冰块受热均匀，冰块应小一些。[7]冰的熔点较低，为0℃，水温太高熔化速度过快，不便于记录每个时段的特点。（6）[8][9][10]将试管放入装有热水的烧杯中加热称为水浴法，其优点主要是受热均匀，水的温度较火焰温度低，冰的温度上升较慢，有利用记录每个时间段试管内冰的温度及状态变化情况。（7）[11]烧杯中水沸腾后温度保持不变，试管中的水的温度可以达到沸点，与烧杯中水的温度相同，不能继续吸热，而水的沸腾需要达到沸点继续吸热，故试管中水不能沸腾。（8）[12]热传递发生时要有温度差，只能由高温物体传递给低温物体，反过来不能传递，说明能量的转移有方向性。（9）[13]由于烛蜡熔化需要达到的温度大于100℃，而水的温度达不到这个温度，烛蜡难以熔化，改进的方法可直接用酒精灯加热。五．如何解答与内燃机做功冲程有关的综合计算题？【解题技巧】此类型题综合考查压强公式、做功公式、燃料完全燃烧释放热量公式、效率公式的应用，难度大。思路如下：（1）首先，根据燃气的平均压强p和活塞的面积S，利用F=pS可求出做功冲程中燃气对活塞的平均压力；

（2）其次，根据活塞在气缸中移动的距离，利用W=Fs可求出一个做功冲程燃气对活塞做的功，根据飞轮（曲轴）每转两圈对外做功一次，计算出飞轮转动n周对外做功的次数，从而可求出燃气对活塞做的总功W总=nW。（3）最后根据消耗汽油的质量，利用Q放=mq可求出汽油完全燃烧释放的热量，再根据求出该汽油机的效率。

【典例剖析】1．如图甲所示的某品牌插秧机使用北斗导航，农民只需在作业前进行相关设定，即可实现24小时无人值守自动作业。（1）该插秧机使用四冲程汽油机，图乙中汽油机处于_____冲程。如果该汽油机飞轮的转速是60r/s，则汽油机每分钟对外做功_____次；（2）某段时间插秧机消耗汽油0.21kg，汽油完全燃烧是把_______能转化为内能；若这些热量完全被40kg初温45℃的水吸收，则在标准气压下水温升高_____℃[q汽油＝4.6×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]。【