2025人教版初中物理寒假衔接9年级第3讲热机效率能量转化守恒教师版

热机的效率1.燃料的热值：（1）定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做热值。（2）数值：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。（3）焦每千克，即“J/kg”。（4）公式：q=Q/m，其中Q表示燃料完全燃烧放出的热量，m表示燃料的质量，q表示燃料的热值。推导公式：Q=mq。（5）物理意义：表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出热量的多少。同种燃料的热值相同，不同燃料的热值一般不同。（6）如果是气体，人们还使用完全燃烧某气体所释放的热量来描述气体燃烧放热的性质，因此有Q=Vq，q的单位是。2.热机的效率：在热机中，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。（1）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。柴油机比汽油机的效率高。（2）根据机械效率的公式，可以推导出3.能量的转化和守恒（1）在一定条件下，各种形式的能都可以相互转化。（2）能量既不会凭空消失，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，所有能量转化的过程，都服从能量守恒定律。【典型例题】类型一、燃料的热值和热机效率2、为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是（） A．尽量使燃料充分燃烧 B．尽量减少热机部件间的摩擦 C．尽量减少废气带走的热量 D．尽量增加热机的工作时间【思路点拨】在热机中，用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫热机的效率；提高热机效率的方法有：使燃料尽可能充分燃烧；减少运动部件摩擦发热的损失；减少废气带走的热量。【答案】D【解析】减少热量的损失可以提高热机的效率，所以使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率。增加热机的工作时间，并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率。类型二、能量守恒定律2、学习了“能量的转化和守恒”的知识后，同学们提出了下面的一些关于利用和开发能源的建议，其中不可行的是（）A．我国煤炭资源丰富，应研究并采用如何让燃料充分燃烧，以减少热量损失的措施B．电力部门应加快进行将内能直接转化为电能的研究，以减少内能在多次转化过程中的损失C．我国应进一步开发利用江河水利资源D．随着资源的不断消耗，应研究出一种既可以不消耗或少消耗能量，又能不断对外多做功的机器【答案】D【解析】A、煤炭在燃烧的过程中，由于燃烧不够充分，导致散失的热量较多，故研究并采用如何让燃料充分燃烧，以减少热量损失的措施是必要的，此项说法正确；B、现在我国的发电主要是火力发电，故研究内能直接转化为电能，以减少内能在多次转化过程中的损失，也是非常必要的．此项说法正确；C、根据我国地利特点，进一步的开发潮汐能，也是可行的．此项说法正确；D、能量既不会消灭，也不会产生，能量在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变；此项说法错误。一．选择题（共9小题）1．一辆小轿车以某一速度在平直路面上匀速行驶100km，消耗汽油10L，若这些汽油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功，所用汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.7×103kg/m3，则以下说法正确的是（）①小轿车是将机械能转化为内能的机器②这些汽油完全燃烧放出的热量为3.22×108J③汽车消耗的有用热量即有用功为9.66×107J④这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力为966NA．①②③④均正确 B．只有①②③正确 C．只有②③④正确 D．只有②④正确【分析】（1）小轿车是将内能转化为机械能的机器；（2）知道汽油的体积和密度，利用密度公式求汽油的质量；知道汽油的质量和热值，利用Q放＝mq求汽油完全燃烧放出的热量；（3）求出了汽油完全燃烧放出的热量，又知道汽油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功，据此求出用来驱动汽车做的有用功W；（4）知道轿车行驶的距离，根据W＝Fs求轿车牵引力；又知道轿车匀速行驶，根据F＝f求匀速行驶时轿车受到的阻力。【解答】解：①小轿车是将内能转化为机械能的机器，故①错误；②消耗汽油的体积：V＝10L＝10dm3＝10×10﹣3m3，由ρ＝可得，行驶100km消耗汽油的质量：m＝ρV＝0.7×103kg/m3×10×10﹣3m3＝7kg；这些汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝7kg×4.6×107J/kg＝3.22×108J，故②正确；③根据η＝可得用来驱动汽车做的有用功：W有用＝ηQ放＝30%×Q放＝30%×3.22×108J＝9.66×107J，故③正确；④由W有用＝Fs得轿车的牵引力：F＝＝＝966N，又因为轿车匀速行驶，所以轿车受到的阻力：f＝F＝966N，故④正确。故选：C。【点评】本题考查了密度的计算、功的计算、效率的计算、燃料燃烧放热的计算，公式多，环环相扣，注意灵活运用，属于难题！2．一辆越野车以某一速度在平直路面上匀速行驶200km，消耗柴油20L，若这些柴油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功，所用柴油的热值为4.3×107J/kg，密度为0.8×103kg/m3，则以下说法正确的是（）①越野车是将机械能转化为内能的机器②这些柴油完全燃烧放出的热量为6.88×108J③越野车消耗的有用热量即有用功为2.29×108J④这辆越野车以该速度匀速行驶时受到的阻力为1032NA．①②③④均正确 B．只有①②③正确 C．只有②③④正确 D．只有②④正确.【分析】（1）小轿车是将内能转化为机械能的机器；（2）知道汽油的体积和密度，利用密度公式求汽油的质量；知道汽油的质量和热值，利用Q放＝mq求汽油完全燃烧放出的热量；（3）求出了汽油完全燃烧放出的热量，又知道汽油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功，据此求出用来驱动汽车做的有用功W；（4）知道轿车行驶的距离，根据W＝Fs求轿车牵引力；又知道轿车匀速行驶，根据F＝f求匀速行驶时轿车受到的阻力。【解答】解：①小轿车是将内能转化为机械能的机器，故①错误；②消耗汽油的体积：V＝20L＝20dm3＝20×10﹣3m3，由ρ＝可得，行驶200km消耗汽油的质量：m＝ρV＝0.8×103kg/m3×20×10﹣3m3＝16kg；这些汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝16kg×4.3×107J/kg＝6.88×108J，故②正确；③根据η＝×100%可得用来驱动汽车做的有用功：W有用＝ηQ放＝30%×Q放＝30%×6.88×108J＝2.064×108J，故③错误；④由W有用＝Fs得轿车的牵引力：F＝＝＝1032N，又因为轿车匀速行驶，所以轿车受到的阻力：f＝F＝1032N，故④正确。故选：D。【点评】本题考查了密度的计算、功的计算、效率的计算、燃料燃烧放热的计算，公式多，环环相扣，注意灵活运用，属于难题！3．关于燃烧的热值，以下说法正确的是（）A．燃烧的热值与燃料的种类有关系，与燃烧的质量和燃烧状况无关 B．燃烧1千克某种燃料放出的热量就是这种燃料的热值 C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大 D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的大【分析】1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关。【解答】解：A、燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关，故A正确；B、燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值，必须是完全燃烧放出的热量，才是燃料的热值，故B错误；C、热值与质量无关，只与燃料种类有关，故C错误；D、燃料不完全燃烧时放出的热量不能称之为热值，故D错误。故选：A。【点评】本题考查了学生对燃料热值是燃料特性的理解与掌握，是经常考的题型，充分理解“热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关”。4．双燃料汽车以天然气或汽油做为燃料，以下说法正确的是（）A．以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100% B．汽油与天然气相比，燃烧时汽油对环境的污染较小 C．在压缩冲程中，燃料混合物的温度升高，内能增大 D．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多【分析】（1）以天然气为燃料，仍有热散失，仍需克服摩擦做额外功，有用功小于总功，机械效率小于1。（2）天然气燃烧越充分，对空气污染越小。（3）对物体做功（克服摩擦做功、压缩气体做功），物体的内能增加、温度升高。（4）1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫这种燃料的热值，由Q放＝mq分析判断。【解答】解：A、以天然气为燃料时，仍有热散失、仍需克服摩擦做额外功，其机械效率不能达到100%，故A错误；B、使用天然气作燃料的目的是对环境污染、成本低，故B错误；C、在压缩冲程中，压缩燃料的混合物做功，将机械能转化为内能，温度升高、内能增加，故C正确；D、由Q放＝mq可知，燃烧时放出的热量与燃料的热值和质量有关，故D错误。故选：C。【点评】本题利用所学知识分析了“双燃料汽车”中的有关问题，涉及到的知识点较多，要细心分析。5．两台汽油机，甲做的有用功是乙的1.5倍，甲的效率是25%，乙的效率是30%，那么甲与乙消耗的汽油的质量之比是（）A．9：5 B．5：6 C．5：9 D．6：5【分析】由已知条件，根据热机效率公式η＝×100%可求出甲、乙两机消耗的总能量之比，根据Q＝mq，在q相同时，热量与质量成正比，据此得出汽油质量之比。【解答】解：甲、乙两台汽油机的效率分别是25%，30%，由热机效率公式η＝×100%可得：Q甲＝，Q乙＝，所以＝×＝×＝×＝9：5，又因为Q＝mq，在q相同时，热量与质量成正比，故甲、乙两机消耗的汽油质量之比是9：5，只有A正确。故选：A。【点评】此题主要考查的是学生对热机效率、热值计算公式的理解和掌握，要掌握。6．关于热机的效率，下列说法正确的是（）A．热机的效率越高说明做功越快 B．热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的能量越多 C．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 D．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高【分析】（1）热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比；（2）功率是表示物体做功快慢的物理量；（3）热机的工作过程中，燃料燃烧放出的能量，废气的温度很高，带走的热量最多；（4）柴油机的压缩冲程的压缩程度更大，热量燃烧更充分，效率比汽油机高。【解答】解：A、热机的效率越高说明用来做有用功的能量占燃料完全燃烧产生的能量之比大，做功越快是指功率大，功率和效率没有关系，故A错误；B、热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，当热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高，故B错误；C、热机损失的能量中，主要有废气带走的能量，故C错误；D、柴油机的效率一般要高于汽油机，故D正确。故选：D。【点评】本题主要考查了热机的效率以及影响热机效率的因素，并且考查了热机效率与功率的区别。7．某个单缸四冲程汽油机的转速是3000转/分，那么每秒钟内燃气对活塞做功次数和活塞冲程数分别是（）A．25次，25个冲程 B．100次，100个冲程 C．25次，100个冲程 D．100次，200个冲程【分析】知道汽油机的转速，而汽油机在一个工作循环中对外做功1次，飞轮转动2转，完成4个冲程，据此得出答案。【解答】解：由题知，飞轮的转速是3000转/分＝50转/秒；因为在一个工作循环中，飞轮转动2转，对外做功1次，完成4个冲程，而每秒钟曲轴转动50转，所以每秒燃气对外做功25次，完成25个工作循环，活塞完成100个冲程。故选：C。【点评】本题考查了学生对汽油机的工作特点的了解与掌握，难点是明白汽油机一个工作循环，经历四个冲程，燃气对外做功一次，活塞往返两次，曲轴转动两周。8．如图为一个四冲程汽油机处于工作过程中的某个冲程，转速是3600r/min.下列叙述正确是（）A．此图是压缩冲程，内能转化为机械能 B．增加此汽油机的工作时间，能提高它的效率 C．1分钟内该汽油机的冲程数和燃气做功次数分别是7200个，1800次 D．1分钟内该汽油机的冲程数和燃气做功次数分别是3600个，900次【分析】由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程。四个冲程中压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能，排气和吸气冲程没有能的转化。热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，根据这个比例关系可以求出答案。【解答】解：A、如图，进气门和排气门都是关闭的，活塞下行，可以判断是做功冲程，即气缸内的混合气体对外做功，内能转化为机械能，故A错误；B、增加此汽油机的工作时间，做的有用功会增多，但不能提高它的效率，故B错误；CD、因为四冲程汽油机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，飞轮转动2周，所以，飞轮的转速是3600r/min，表示每分钟内飞轮转动3600圈，完成1800个工作循环，要经过7200个冲程，对外做功1800次，故C正确，D错误。故选：C。【点评】本题考查了热机的三个知识点：根据进气门和排气门的闭合和打开情况、活塞的上下行情况来判断是哪个冲程，能的转化，根据工作循环数、冲程数、做功数、活塞往复数、飞轮转数任何一者能判断另外几者。9．如图为一台四缸发动机，其主要技术指标如右表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。则下列计算不正确的是（）排量2.0L输出功率120kW转速6000r/minA．该发动机在1s内做功1.2×105J B．单缸排量V为0.5L C．在每个做功冲程里，发动机做功600J D．在做功冲程里，燃气对活塞的压强为1.2×105Pa【分析】（1）根据W＝Pt求出发动机在1s内做功；（2）四缸总量为2.0L，所以单缸的排量为＝0.5L；（3）转速为6000r/min，所以每秒转100圈，单缸时曲轴每转2圈对外做功一次，四缸每转2圈对外做功4次，所以1秒做功200次，据此求出每秒钟做的功；（4）根据公式W＝FL＝pS面L＝pV（S面为活塞的横截面积，L为汽缸的长度，所以S面L即汽缸的容积）可判断D项的正误。【解答】解：A、该发动机在1s内做功：W＝Pt＝1.2×105W×1s＝1.2×105J，故A正确；B、单缸的排量为＝0.5L，故B正确；C、转速为6000r/min，所以每秒转100圈，四缸每转2圈对外做功4次，所以1秒做功200次，每次做功＝＝600J，故C正确；D、由W＝FS＝pS面S＝pV得：燃气对活塞的压强p＝＝＝1.2×106Pa，故D错误。故选：D。【点评】此题考查公式的理解和热机的工作原理，其中要做一些变化，转化时要根据已知条件来对公式进行转化。其中四缸难度太大。二．填空题（共6小题）10．为了比较酒精和碎纸片的热值，小明采用如图所示的装置进行实验：相同的两个烧杯中装有等质量、等初温的水。他将10g的酒精和10g的碎纸片分别放入两个燃烧皿中，点燃它们，给烧杯加热，直至酒精和碎纸片完全燃烧。（1）该实验中除了图中器材，还需要的测量器材有天平；（2）该实验中是通过比较水升高的温度（选填“加热时间”“水升高的温度”）来比较两种燃料的热值。（3）实验后，小明根据实验数据利用公式Q＝cm△t算出了水吸收的热量，结合“10g酒精”这一数据，算出了酒精的热值。算出的酒精热值是否可靠？不可靠。请说明可能的原因由于酒精完全燃烧放出的热量大部分不能被水完全吸收，所以测出的酒精热值要小于书上给出的酒精的热值，因此本实验中算出的酒精热值不可靠。【分析】（1）根据控制变量法进行分析，比较酒精和碎纸片这两种材料的热值，需使控制燃料质量相同，加热水的质量相同，根据水升高的温度进行比较。（2）由于燃料的热值不能直接测量，所以通过水温升高的温度大小来体现燃料燃烧放出热量。（3）酒精燃烧释放的热量没有被水完全吸收，酒精可能没有完全燃烧，据此分析燃烧值的测量值与真实值间的关系。【解答】解：（1）该实验中需要测量水的温度，酒精和碎纸片的质量，故除了温度计外，还需要测量质量的工具天平。（2）该实验中，相同质量酒精和碎纸片燃烧放出的热量大部分被水吸收，由Q吸＝cm△t可知，水的温度上升得高的热值大，故是通过比较水升高的温度来比较两种燃料的热值。（3）根据公式Q吸＝cm△t计算水吸收的热量，由于酒精完全燃烧放出的热量大部分不能被水完全吸收，所以测出的酒精热值要小于书上给出的酒精的热值，因此本实验中算出的酒精热值不可靠。故答案为：（1）天平；（2）水升高的温度；（3）不可靠；由于酒精完全燃烧放出的热量大部分不能被水完全吸收，所以测出的酒精热值要小于书上给出的酒精的热值，因此本实验中算出的酒精热值不可靠。【点评】本题通过实验考查了学生对控制变量法的应用，同时考查了学生对实验情况的分析，有一定难度。11．我国巨型运载火箭将新一代北斗导航卫星发射升空。火箭选用液态氢做燃料，是因为它的热值大；卫星在空中绕地球做圆周运动时，受到非平衡力（选填“平衡力”或“非平衡力”）作用。【分析】（1）热值是燃料的一种特性，热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时，释放出的热量越多，所以在选择火箭燃料时首先应该考虑燃料热值的大小；（2）物体处于静止或匀速直线运动状态，就称物体处于平衡状态。处于平衡状态的物体所受的力叫做平衡力；【解答】解：（1）运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的液态氢和其它燃料相比，液态氢可以释放出更多的热量；并且所需的液态氢的体积小，便于储存和运输；（2）卫星在空中绕地球做圆周运动时，运动方向不断发生变化，运动状态不断发生变化，因此受到非平衡力作用。故答案为：热值；非平衡力。【点评】本题考查对热值、平衡力的理解和应用，解答此题的关键是根据物体的运动状态判断物体是否受平衡力。12．建筑工地上有一台大型汽车吊，把200t建筑材料从地面吊到21.5m高处，汽车吊做的有用功为4.3×107J．在这过程中，汽车吊消耗柴油的质量为4.0kg，则完全燃烧4.0kg柴油释放的内能为1.72×108J，该过程中汽车吊的机械效率为25%．（g取10N/kg；柴油的热值为g＝4.3×107J/kg）【分析】①知道建筑材料的质量，可利用公式G＝mg计算出建筑材料的重力，又知道上升的高度，可利用公式W有用＝Gh计算出汽车吊做的有用功。②知道柴油的质量和柴油的热值，可利用公式Q放＝mq计算出柴油完全燃烧放出的热量，即燃烧柴油释放的内能。③利用效率公式η＝×100%计算出汽车吊的效率。【解答】解：①m＝200t＝2×105kg，h＝21.5m，建筑材料的重力为：G＝mg＝2×105kg×10N/kg＝2×106N，汽车吊做的有用功为：W有用＝Gh＝2×106N×21.5m＝4.3×107J。②m柴油＝4.0kg，q＝4.3×107J/kg，柴油完全燃烧放出的热量为：Q放＝mq＝4.0kg×4.3×107J/kg＝1.72×108J。③汽车吊的效率为：η＝×100%＝×100%＝25%。故答案为：4.3×107；1.72×108；25。【点评】此题主要考查的是学生对功的计算公式、热值的计算和热机效率计算公式的理解和掌握，在计算过程中要注意单位的换算。13．有两台单缸四冲程柴油机，其中甲柴油机飞轮转速为3600r/min，其效率为40%，则消耗2.5kg的柴油转化成的机械能是4.3×107J；乙柴油机的效率是30%，柴油机甲的功率是乙的1.5倍，那么柴油机甲与乙每小时消耗的油量之比为9：8。（q柴油＝4.3×107J/kg）【分析】（1）计算2.5kg柴油完全燃烧放出的热量，根据效率求出转化的机械能；（2）解决此题的关键是弄清有效功率和总功率的区别及总功率和有效功率的关系，并利用公式将甲、乙的耗油量分别表示出来。【解答】解：柴油机的效率是40%，则消耗2.5kg的汽油转化成的机械能：W＝40%×Q＝40%×q柴油m＝40%×4.3×107J/kg×2.5kg＝4.3×107J；[2]由题意可知＝1.5，＝，甲在时间t内消耗的总能量：Q甲＝＝，甲在时间t内的耗油量：m甲＝＝，故乙在时间t内的耗油量：m乙＝，那么柴油机甲与乙每小时消耗的油量之比：＝＝＝＝.故答案为：4.3×107；9：8。【点评】解决此类题目要知道热量计算公式的运用、将求解发动机每小时消耗的油量转化为求解发动机的总功率，这里所给出的功率实际是发动机的有用功率，对耗油量的表示，是本题的难点。本题有一定的难度。14．一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速为3600转/分，该汽油机活塞1s对外做功30次；若其效率为25%消耗1kg汽油转化为机械能是1.15×107J（q汽油＝4.6×107J/kg）。【分析】（1）内燃机一个工作循环，活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次；（2）利用Q＝mq计算燃料燃烧放出的热量，利用热机效率的计算公式η＝计算转化成的机械能。【解答】解：（1）飞轮转速为3600转/分，即：1分钟飞轮转到3600转，则1s内飞轮转动＝60转；汽油机一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次，因此1s做功＝30次；（2）知道汽油的热值，完全燃烧1kg汽油放出的热量：Q＝q汽油m＝4.6×107J/kg×1kg＝4.6×107J；因为热机的效率η＝，若其效率为25%消耗1kg汽油转化为机械能：W＝Qη＝4.6×107J×25%＝1.15×107J。故答案为：30；1.15×107。【点评】本题考查热机的相关计算，理解转速、热值计算、热机效率的计算，难度不大，属于热学基础知识的考查。15．礼花喷射器结构如图甲，气罐内有高压气体，气罐通过气阀与纸筒相连使用时转动纸筒打开气阀，气体将纸筒内的礼花快速喷向远处，在该过程中，罐内气体通过做功的方式改变内能，该过程能量转化方式与汽油机的做功冲程相同.如图乙为四缸四冲程异步汽油机，各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，若某四缸四冲程异步汽油机的转速为1200r/min，则该汽油机1秒对外做功40次.【分析】（1）改变物体内能的方式有做功和热传递；气体对外做功，内能减少，温度降低；汽油机的做功冲程将内能转化为机械能；（2）由题目可知飞轮转速，以及飞轮转动的每半圈里，都有一个汽缸在做功，可求得汽油机1min对外做功的次数，进一步求汽油机1s对外做功的次数。【解答】解：（1）在喷出礼花的过程中，罐内的压缩气体对礼花做功，气体内能转化为礼花的机械能，故是通过做功的方式改变内能，该过程能量转化方式与汽油机的做功冲程相同；（2）由题目可知，四缸四冲程异步汽油机在1min内飞轮转动了1200圈，又因在飞轮转动的每半圈里，都有一个汽缸在做功，则汽油机1min对外做功的次数为1200×2＝2400，所以汽油机1s对外做功的次数为2400÷60＝40。故答案为：做功；做功；40。【点评】本题考查了做功改变物体内能、汽油机的工作原理等知识的理解和应用，主要是能将理论与现象对应起来，难度不大。三．计算题（共3小题）16．氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是二十一世纪最理想的能源，氢燃料新能源公交车逐渐在山东不少城市投放使用。氢燃料的热值为1.4×108J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃），求：（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：（2）若放出的热量全部被质量为400kg，温度为15℃的水吸收，则水升高的温度：（3）如果氢燃料公交车的效率为60%，则燃烧0.6kg的氢燃料可使以140kW恒定功率匀速行驶的公交车，匀速行驶多长时间。【分析】（1）根据Q＝mq求出这些燃料完全燃烧放出的热量；（2）由题意可知水吸收的热量：Q吸＝Q放，根据Q吸＝cm△t求水升高的温度；（3）已知公交车的功率和做的功，利用功率公式计算时间。【解答】解：（1）0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：Q放＝m氢q＝0.6kg×1.4×108J/kg＝8.4×107J；（2）由题意可知水吸收的热量：Q吸＝Q放＝8.4×107J，由Q吸＝cm△t得水升高的温度：△t＝＝＝50℃；（3）公交车所做的功为：W＝ηQ放＝8.4×107J×60%＝5.04×107J，由P＝得公交车行驶时间：t＝＝＝360s。答：（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出8.4×107J热量；（2）若这些热量全部被质量为400kg，温度为15℃的水吸收，则水升高50℃；（3）这些热量能让该公交车匀速行驶360s。【点评】本题考查学生对燃料完全燃烧放出热量公式和吸热公式、功率公式的掌握和运用，此类型的题目需要根据实际情况具体分析。17．汽油发动机每一个工作循环活塞经历四个冲程，带动曲轴转动两圈。一台汽油机，活塞面积是60cm2，活塞行程是30cm，做功冲程燃气产生的平均压强为8×105Pa，若飞轮的转速是2000转/分钟，效率为40%，（汽油的热值为4.6×107J/kg）求：（1）做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是多少？（2）做功冲程中，平均压力做多少功？（3）汽油机在1小时内对外做功要消耗多少汽油？（保留一位小数）【分析】（1）知道活塞的横截面积和燃气对活塞的平均压强，根据F＝pS求出燃气对活塞的平均压力；（2）根据W＝Fs求出平均压力做的功；（3）飞轮的转速是2000r/min，意思是飞轮1min转2000r，对外做功1000次，据此求出汽油机在1小时内平均压力做的总功，利用效率公式求出汽油完全燃烧释放的热量，根据Q放＝mq求出汽油的质量。【解答】解：（1）由p＝得，燃气对活塞的平均压力：F＝pS＝8×105Pa×60×10﹣4m2＝4800N；（2）做功冲程中，平均压力做的功：W＝Fs＝4800N×30×10﹣2m＝1440J；（3）因飞轮的转速是2000r/min，即飞轮1min转2000r，对外做功1000次，所以，1小时内汽油机对外做功60×1000＝60000次，汽油机在1小时内做的总功：W总＝60000×1440J＝8.64×107J，由η＝得，汽油完全燃烧放出的总能量：Q放＝＝＝2.16×108J，由Q放＝mq得，完全燃烧汽油的质量：m＝＝≈4.7kg。答：（1）做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是4800N；（2）做功冲程中，平均压力做了1440J的功；（3）汽油机在1小时内要消耗4.7kg的汽油。【点评】本题考查了压强公式、做过公式、效率公式、燃料完全燃烧释放热量公式的应用，要注意在四冲程汽油机中，一个工作循环，曲轴转两圈，对外做功一次。18．飞机的发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，从喷气口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力，如果飞机以600km/h的速度沿水平方向匀速航行lh，需要完全燃烧热值为4×107J/kg的航空煤油4000kg。飞机发动机的效率为60%。求1h内：（1）飞机的航程；（2）航空煤油完全燃烧放出的热量；（3）发动机所做的有用功；（4）飞机发动机高空中的水平推力。【分析】（1）根据速度v＝的变形公式计算路程；（2）根据公式Q放＝qm求出航空煤油完全燃烧放出的热量；（3）有用功与释放能量的比值就是发动机的热机效率，根据η＝×100%变形可求得发动机所做的有用功；（4）根据W＝Fs公式变形可计算飞机发动机高空中的水平推力。【解答】解：（1）由v＝得，飞机的航程s＝vt＝600km/h×1h＝600km＝6×105m；（2）航空煤油完全燃烧放出的热量Q放＝qm＝4×107J/kg×4000kg＝1.6×1011J；（3）由η＝×100%可得发动机所做的有用功；W＝Q放η＝1.6×1011J×60%＝9.6×1010J；（4）由W＝Fs得飞机发动机高空中的水平推力F＝＝＝1.6×105N。答：（1）飞机的航程为6×105m；（2）航空煤油完全燃烧放出的热量为1.6×1011J；（3）发动机所做的有用功为9.6×1010J；（4）飞机发动机高空中的水平推力为1.6×105N。【点评】本题考查了速度、有用功和释放能量的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，解题过程中要注意单位的换算。能量转化守恒：1.热量、燃料燃烧、热机效率等相关计算。知识点公式备注与拓展热量的计算注意：物体的初温、末温和变化的温度燃料燃烧放热Q=mq适用于固体和液体Q=Vq适用于气体热机效率其中，是指有效利用的能量。“内能的改变”和“温度的改变”的关系：做功做功内能改变温度改变能量转化不一定内能改变温度改变热传递能量转移热量一定热传递一．选择题（共12小题）1．关于能的概念，以下说法正确的是（）A．在空中飞行的子弹，因为它能够做功，所以子弹具有能 B．悬吊着的小球，从竖直方向拉开一个角度后，因为小球不能做功，所以小球不具有能 C．甲物体比乙物体的速度大，则甲物体的动能一定比乙物体的动能大 D．甲物体的位置比乙物体的位置高，则甲物体的势能一定比乙物体的势能大【分析】（1）物体能够做功就说这个物体具有能，但是具有能的物体不一定在做功；（2）物体由于运动而具有的能叫做动能，影响动能大小的因素是质量和速度；（3）物体由于被举高而具有的能叫做重力势能，影响重力势能大小的因素是质量和高度。【解答】解：A、在空中飞行的子弹，因为能够做功，所以具有能。故A正确；B、用线悬吊着的小球，从竖直方向偏开一个角度后，尽管小球不能做功，但是它具有一定高度，具有重力势能。故B不正确；C、动能与质量和速度两个因素有关，不能单独从速度上判断动能的大小。故C不正确；D、重力势能与质量和高度两个因素有关，不能单独从高度上判断重力势能的大小。故D不正确。故选：A。【点评】本题考查了功和能的联系，注意两点：①一个物体能够做功就具有能，但是具有能的物体不一定对外做功；②当一个物理量和多个因素有关时，不能单独通过某一个因素来分析。2．关于能量，下面说法正确的是（）A．自然界中的能量只有一种 B．运动的物体有能量，静止的物体没有能量 C．龙卷风摧毁房屋，说明人类不能利用能量 D．太阳光能使冰熔化成水，是因为太阳光具有能量【分析】（1）自然界中有多种能量，如风能、水能、核能等。（2）运动的物体有能量，静止的物体同样有能量（例如：任何物体都有内能）。（3）风能对人类不利的一面（例如：龙卷风尽管能摧毁房屋），也有不利的一面（例如：风力发电）。（4）太阳能将冰熔化成水，太阳光有太阳能，将太阳能转化为水的内能。【解答】解：A.自然界中有多种能量，如风能、水能、核能等，A错误；B.运动的物体有能量，静止的物体同样有能量，如：内能、核能等，B错误；C.龙卷风尽管能摧毁房屋，这是风能对人类不利的一面。但是人类依旧可以利用能量，如：风力发电、太阳能发电、帆船利用风能前进等，C错误；D.太阳能将冰熔化成水，太阳光有太阳能，将太阳能转化为水的内能，D正确。故选：D。【点评】本题考查能源的开发与利用，只要明确各种能量的特点即可得出答案。3．下列有关能量转化的表述中，正确的是（）A．汽油机做功冲程中，机械能转化为内能 B．蓄电池充电时化学能转化为电能 C．匀速上升的电梯中的人，动能转化为重力势能 D．电饭锅工作时电能转化为内能【分析】判断能量的转化，我们主要看它要消耗什么能量，得到什么能量，因为总是消耗的能量转化为得到的能量。【解答】解：A．汽油机在做功冲程中，把内能转化为机械能，故A错误；B．蓄电池充电过程中，是将电能转化为电池的化学能，故B错误；C．匀速上升的电梯中的人，由于其质量不变，速度不变，所以动能不变；但其高度不断在增加，所以重力势能增加，故动能没有转化为重力势能，故C错误；D．电饭锅在工作时，会消耗电能，得到内能，所以是电能转化为内能的过程，故D正确．故选：D。【点评】本题通过四个实例考查了能量的转化，在做这类题时，我们要注意分析哪种能量增加了，哪种能量减少了，因为总是减少的这种能量转化为增加的那种能量。能量转化的过程都是有规律可循的，在平常的学习中要注意总结归纳。4．下列过程中，将内能转化为机械能的是（）A．汽油机的压缩冲程 B．小孩沿滑梯下滑的过程 C．水蒸气顶起水壶盖的过程 D．流星在大气层中穿行的过程【分析】能量转化是生活中常见的现象，在分析能量转化时，要搞清楚选项中涉及到哪些能量，同时分析能量的变化情况，从而得出能量转化的具体情况。【解答】解：A、汽油机的压缩冲程，是将机械能转化为内能；故A错误；B、小孩沿滑梯下滑的过程中，重力势能转化为动能，也有一部分机械能转化为内能；故B错误；C、水蒸气顶起水壶盖的过程，是水蒸气推动壶盖做功，将水蒸气的内能转化为壶盖的机械能；故C正确；D、流星在大气层中穿行的过程中，克服摩擦做功，将机械能转化为内能；故D错误。故选：C。【点评】在一定条件下，各种能量之间会发生相互转化；在明确实例所涉及的能量后，可做出正确判断。5．有关能量守恒定律下列说法错误的是（）A．能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化 B．只要有能的转化和转移，就一定遵循能量守恒定律 C．能量守恒定律是人们认识自然的有力武器 D．任何一种形式的能在转化为其他形式能的过程中，消耗多少某种形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能量的总量保持不变【分析】能量既不会消灭，也不会创生，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体上，在转移和转化的过程中能的总量是保持不变的。【解答】解：A、能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化。故A错误；B、只要有能的转化和转移，就一定遵守能量守恒定律，故B正确。C、能的转化和守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器，我们可以利用它为人类服务。故C正确。D、任何一种形式的能在转化为其它形式的能的过程中，消耗了多少某种形式的能量，就能得到多少其它形式的能量，而能的总量保持不变。故D正确。故选：A。【点评】该题考查的是对能的转化和守恒定律的理解，它是一种普遍的规律。知道并理解能量的转化和守恒定律是解决该题的关键。6．下列说法中不正确的是（）A．热量可能自发地从低温物体传到高温物体 B．机械效率、热机效率跟能量转化效率是一回事 C．能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生 D．只有开发和利用新能源才能实现人类可持续发展【分析】（1）热量总是从高温物体传到低温物体；（2）根据机械效率的公式，η＝，可求得机械效率；能量转化效率是总功转化为有用功的百分比。据此判断；（3）根据能量守恒定律的观点做出判断；（4）开发和利用新能源是实现人类可持续发展关键。【解答】解：A、能量的转移和转化具有方向性，热量只能自发地从高温物体传到低温物体，不能自发地从低温物体传到高温物体，故A错误；B、根据机械效率的公式η＝可求得机械效率，热机效率及能量转化效率都是指总能量转化为有用能量的百分比，其本质是一回事，故B正确；C、根据能量守恒定律，能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，能量只会从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体上，在能量的转移和转化过程中，能的总量是不变的。故C正确；D、能源问题是困扰人类可持续发展的一个重要因素，只有开发和利用新能源才能实现人类可持续发展，故D正确。故选：A。【点评】本题重点考查了对热传递、能机械效率等概念、对能量守恒定律、对能源与人类可持续发展关系等的了解，有一定综合性，但难度不大。7．以下关于能量转化与守恒定律说法不正确的是（）A．小华家使用的天然气热水器是将电能转化为内能 B．子弹没击中目标，最后下落陷在土地中，子弹的机械能转化为内能 C．LED灯发光效率高是因为它将电能绝大部分转化为光能 D．人体维持37℃，是因为人体内不断将食物的化学能转化为内能【分析】明确各选项中消耗的获得的能量分别是什么，即可逐一做出判断。【解答】解：A、使用的天然气热水器是将化学能转化为内能，故A错误；B、子弹没击中目标，最后下落陷在土地中，子弹的克服摩擦力做功，子弹机械能转化为内能，故B正确；C、LED灯发光效率高是因为它将电能绝大部分转化为光能，故C正确；D、人体维持37℃，是因为人体内不断将食物的化学能转化为内能，故D正确。故选：A。【点评】此题涉及到能量的转化问题，是对常见的能量转化的判断分析，属基础题。8．下列关于能量的转化和守恒的说法正确的是（）A．因为能量是守恒的，所以人类社会不存在能源危机 B．热量可能自发地从低温物体传到高温物体 C．柴油机比汽油机的效率高，是因为柴油比汽油的热值高 D．用热水袋取暖，说明内能是可以发生转移的【分析】（1）我们使用能量的过程就是能量转化和转移的过程，而能量的转化和转移是有方向性的，并不是所有的能量都可以利用；（2）热量总是从高温物体传到低温物体；（3）热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比。热机的效率高，说明燃料放出相同内能时，热机损耗的能量比较少；（4）改变物体内能有两种方式：做功和热传递。做功主要有摩擦生热和压缩气体做功；热传递有传导、对流和辐射三种方式。热传递过程是能量的转移，而做功过程是能量的转化。【解答】解：A、虽然能量是守恒的，但能量的转化具有方向性，且并不是所有的能量都可以使用，所以能源危机依然是存在的，故A错误；B、能量的转移和转化具有方向性，热量只能自发地从高温物体传到低温物体，不能自发地从低温物体传到高温物体，故B错误；C、柴油机的效率比汽油机的效率高说明柴油机损耗的能量比汽油机损耗的能量少，这是因为柴油机在压缩冲程中，压缩的程度比汽油机高，燃烧更充分，燃气产生的压强更大，温度高，转化成的有用功更多，故C错误；D、用热水袋取暖，内能发生了转移，是用热传递的方式改变手的内能，故D正确。故选：D。【点评】此题考查的是我们对于能量转化现象的分析能力以及改变内能的方法的理解，要掌握。9．关于能量的转化或转移过程，下列说法错误的是（）A．地球上的化石能源归根结底来自远古时期的太阳能 B．自然界中水能的循环再生过程不遵循能量守恒定律 C．空调将室内空气的内能转移至高温的室外需要消耗电能 D．热水自然变凉，能量自发的从高温物体转移至低温物体【分析】（1）化石燃料蕴藏的能量来自远古时期生物体所吸收利用的太阳能；（2）（3）（4）能量守恒定律：是各种能量形式互相转换是有方向和条件限制的，能量互相转换时其量值不变，表明能量是不能被创造或消灭的。能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变。【解答】解：A、远古时期生物体吸收利用太阳能，经过非常复杂的过程和漫长的时间形成化石能源，故A正确；B、能量守恒定律普遍适用，自然界中水能的循环再生过程同样遵循能量守恒定律，故B错误；C、空调将室内空气的内能转移至高温的室外需要利用压缩机来完成，消耗电能，故C正确；D、能量转移具有方向性，热水自然变凉，说明能量自发的从高温物体转移至低温物体，故D正确。故选：B。【点评】此题考查能量的转移和转化，深入理解能量守恒定律是解答此题的前提。10．下列关于能量的说法中（）①燃料燃烧时，化学能转化为内能；②加热电器工作时，内能转化为电能；③“烤火取暖”，说明内能可以转移；④能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少A．只有①③正确 B．只有①②正确 C．只有③④正确 D．只有②④正确【分析】（1）自然界中能量以不同的形式存在，能量之间可以发生相互的转化和转移。（2）能量既不能凭空产生也不能凭空消失，总是由一种能量转化为另一种能量，在转化的过程中能的总量保持不变，或者从一个物体转移到另一个物体。【解答】解：①燃料燃烧时，消耗化学能，得到内能，化学能转化为内能。②加热电器工作时，消耗电能，得到内能，电能转化为内能；③“烤火取暖”，是用热传递的方式改变内能，说明内能可以转移；④根据能量守恒知，能量在转化和转移的过程中，能量的总量会保持不变。综上分析可知，只有只有①③正确。故选：A。【点评】深度理解不同能量的含义和存在形式的概念，能根据具体的实例来判断其相互转化或转移，是解答本题的关键。11．如图是武汉临江大道使用的“风光互补”景观照明灯。它“头顶”小风扇，“肩扛”光电池板，“腰挎”照明灯，“脚踩”蓄电池。下列解释合理的是（）A．光电池板是将光能转化为化学能 B．照明灯是将内能转化为电能 C．小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能 D．蓄电池夜晚放电，将电能转化为化学能【分析】分析电池板、照明灯、小风扇、蓄电池工作时消耗和获得的能量是什么，可逐一做出判断。【解答】解：A、光电池板是将光能转化为电能，而不是化学能，故A错误；B、照明灯工作时，将电能转化为光能，故B错误；C、小风扇利用风力发电，将机械能转化为电能，故C正确；D、蓄电池夜晚放电，将化学能转化为电能，而不是将电能转化为化学能，故D错误。故选：C。【点评】风能和太阳能都是清洁能源，且能量取之不尽用之不竭，能够巧妙的设计利用是关键。本题重点掌握其能量的转化。12．在使用天然气烧水的过程中，下列说法正确的是（）A．天然气燃烧时，内能转化为化学能 B．水的质量越大，它的比热容越大 C．水的温度越高，水分子运动越剧烈 D．水的内能增大，是通过做功的方式改变的【分析】（1）燃料燃烧时，化学能转化为内能；（2）比热容是物质的一种特性，和物体吸收热量的多少、温度的高低、质量的大小都没有关系，只与物质的种类、状态有关。（3）组成物质的分子不停地做无规则地运动，温度越高，分子运动越剧烈；（4）改变物体内能的方式有做功和热传递。【解答】解：A、天然气在燃烧过程中，消耗了化学能，获得了内能，即化学能转