第2講 內(nèi)能及其利用課后專項突破-2024-2025學年九年級物理上學期中期末復習精細講義

第2講內(nèi)能及其利用——劃重點初三期中期末之復習講義一、單選題1．有關(guān)汽油機和柴油機的異同，下列說法錯誤的是（）A．汽油機與柴油機使用的燃料不同B．柴油機一般用于大型、重型機械，汽油機一般用于輕型、小型機械C．吸氣沖程，汽油機吸入的只有空氣，柴油機吸入的是柴油和空氣的混合物D．柴油機壓縮沖程末的溫度比汽油機高【答案】C【詳解】A．柴油機和汽油機都屬于內(nèi)燃機，汽油機與柴油機使用的燃料不同，柴油機使用柴油，汽油機使用汽油，故A正確，不符合題意；BD．柴油機屬于壓燃式，壓縮沖程末的溫度比汽油機高，燃料燃燒更完全，效率比汽油機高，所以柴油機一般用于大型、重型機械，汽油機一般用于輕型、小型機械，故BD正確，不符合題意；C．工作過程中，汽油機吸入的是空氣和汽油的混合物，柴油機吸入的是空氣，故C錯誤，符合題意。故選C。2．北京時間2023年10月26日11時14分，搭載神舟十七號載人飛船的長征二號F遙十七運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射，發(fā)射任務取得圓滿成功。下列說法正確的是（）A．燃料燃燒越充分，其熱值就越大B．燃氣對火箭做功，燃氣的內(nèi)能會增加C．高溫高壓的燃氣推動火箭升空把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能D．用熱值大的燃料，就能提高熱機的效率【答案】C【詳解】A．熱值是燃料的一種特性，與質(zhì)量和燃燒情況等無關(guān)，其熱值不變，故A錯誤；BC．燃氣對火箭做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，燃氣的內(nèi)能會減小，故B錯誤，故C正確；D．采用熱值高的燃料，其利用率不一定高，所以不一定能提高熱機的效率，故D錯誤。故選C。3．如圖四幅圖片分別表示四沖程內(nèi)燃機的四個沖程，它們正確的工作循環(huán)是（）A．甲、丁、丙、乙B．丁、丙、乙、甲C．甲、乙、丙、丁D．甲、丙、乙、丁【答案】A【詳解】甲進氣門開，排氣門關(guān)為吸氣沖程，乙進氣門排氣門都關(guān)閉，活塞向下運動，為做功沖程，丙進氣門關(guān)閉，排氣門打開，為排氣沖程，丁進氣門排氣門都關(guān)閉，活塞向上，為壓縮沖程，按順序為甲丁丙乙，故A正確。故選A。4．如圖是小明用塑料瓶制作的水火箭。小明先在瓶里裝適量水，然后將帶有閥門的金屬管插入瓶感，旋緊瓶塞后用打氣筒往瓶里打足氣；打開閥門后，水從尾部的金屬管向下噴出，水火箭向上飛向空中。下列說法正確的是（）A．瓶內(nèi)氣體是通過熱傳遞改變內(nèi)能的B．水火箭升空時與熱機的壓縮沖程工作原理相似C．水火箭升空時受到平衡力的作用D．水火箭升空時高壓氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為水火箭的機械能【答案】D【詳解】A．瓶內(nèi)氣體是通過做功改變內(nèi)能的，故A錯誤；B．水火箭升空時，是里面的氣體對外做功，相當于內(nèi)燃機的做功沖程，故B錯誤；C．水火箭加速升空，運動速度發(fā)生了改變，運動狀態(tài)發(fā)生改變，受到的力不是平衡力，故C錯誤；D．水火箭升空過程中，高壓氣體對外做功，將高壓氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為水火箭的機械能，故D正確。故選D。5．配套千萬千瓦級風、光電基地，河北豐寧抽水蓄能電站將低谷過剩電能轉(zhuǎn)換為高峰電能，被譽為世界最大的“超級充電寶”。抽水蓄能電站在用電低谷時，用過剩電力抽水儲存，在用電高峰時放水發(fā)電。如圖所示，當風、光發(fā)電盤大用不完時，電站從下水庫向上水庫抽水蓄能（a）；當風、光發(fā)電量不足時，電站則向下水庫放水發(fā)電（b）。下列說法中錯誤的是（）A．光伏發(fā)電是將光能轉(zhuǎn)化為化學能 B．風力發(fā)電是將風能轉(zhuǎn)化為電能C．電機抽水是將電能轉(zhuǎn)化為機械能 D．放水發(fā)電是將水能轉(zhuǎn)化為電能【答案】A【詳解】A．光伏發(fā)電是將光能轉(zhuǎn)化為電能，故A錯誤，符合題意﹔B．風力發(fā)電是將風能（風的機械能）轉(zhuǎn)化為電能，故B正確，不符合題意；C．電機抽水是將電能轉(zhuǎn)化為水的機械能，故C正確，不符合題意；D．放水發(fā)電是將水能（水的機械能）轉(zhuǎn)化為電能，故D正確，不符合題意。故選A。6．下列關(guān)于內(nèi)能、比熱容、熱值和熱機效率的說法中正確的是（）A．用鐵鍋炒菜是利用了鐵的比熱容大的特點B．汽車長時間行駛輪胎會發(fā)熱，是通過做功來改變物體內(nèi)能的C．如果煤炭燃燒不完全，其熱值會變小D．柴油機的功率一般比汽油機大，故柴油機的熱機效率也比汽油機大【答案】B【詳解】A．用鐵鍋炒菜是利用了鐵的比熱容小的特點，相同條件下，吸熱升溫快，故A錯誤；B．汽車長時間行駛輪胎會發(fā)熱，是因為要克服摩擦做功導致的，是通過做功來改變物體內(nèi)能的，故B正確；C．燃料的熱值大小只與燃料的種類有關(guān)，與是否完全燃燒無關(guān)，故C錯誤；D．功率是指做功的快慢，熱機的效率是輸出的有用功與輸入的總能量的比值，二者并無直接關(guān)系，故D錯誤。故選B。7．隨著人們生活水平的不斷提高，各種小汽車已經(jīng)走進我們的家庭，如圖是汽油機工作循環(huán)中的一個沖程，下列說法正確的是（

）A．該沖程是汽油機的壓縮沖程，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．該沖程是汽油機的做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能C．該汽油機工作時冒黑煙，說明汽油燃燒不充分，其熱值變小D．該汽油機消耗的能量越多，說明汽油機的工作效率一定越高【答案】B【詳解】AB．由圖可知，汽油機的兩個氣門都關(guān)閉，火花塞點火，活塞向下運動，所以是做功沖程，該沖程是燃料燃燒推動活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，故A錯誤，B正確；C．熱值是燃料的一種特性，與它是否完全燃燒沒有關(guān)系，排氣管冒黑煙，汽油燃燒不充分，其熱值不變，故C錯誤；D．熱機效率是有用功與燃料完全燃燒放出的熱量的比值，消耗的能量越多，由于有用功未知，所以不能說明汽油機的工作效率一定越高，故D錯誤。故選B。二、填空題8．熱機是利用能做功的機械。熱機的種類有蒸汽機、、汽輪機、等。【答案】內(nèi)內(nèi)燃機噴氣發(fā)動機【詳解】[1]熱機是指各種利用內(nèi)能做功的機械。是將燃料的化學能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能再轉(zhuǎn)化成機械能的機器。[2][3]熱機的種類有蒸汽機、內(nèi)燃機、汽輪機、噴氣發(fā)動機等。9．生活中的“熱”字表示“熱量、內(nèi)能或溫度”不同的含義；如“熱脹冷縮”中的“熱”表示；“熱機”中的“熱”表示?！敬鸢浮繙囟葍?nèi)能【詳解】[1]“熱脹冷縮”指的是物體在溫度高時膨脹，溫度低時收縮，因此“熱脹冷縮”中的“熱”表示的是溫度高。[2]“熱機”是利用內(nèi)能對外做功的，所以“熱”指內(nèi)能。10．在能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量。但是在供吸過程中，熱量只能自發(fā)地從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，不能相反，這一現(xiàn)象說明能量的轉(zhuǎn)移具有?！敬鸢浮坎蛔兎较蛐浴驹斀狻縖1]在能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，遵守能量守恒，能量的總量不變。[2]能量的轉(zhuǎn)移具有方向性，因此在供吸過程中，熱量只能自發(fā)地從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，不能相反。11．如圖所示，用酒精燈給水加熱，隨著酒精逐漸減少，其熱值會（填“增大”“減小”或“不變”）；一段時間后，觀察到軟木塞沖出試管口，此過程中，水蒸氣的能轉(zhuǎn)化為軟木塞的機械能?！敬鸢浮坎蛔儍?nèi)【詳解】[1]熱值是燃料的一種特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的質(zhì)量無關(guān)，用酒精燈給水加熱，隨著酒精逐漸減少，其熱值不變。[2]木塞沖出試管口，與內(nèi)燃機做功沖能量轉(zhuǎn)化相同。此過程中，水蒸氣對軟木塞做功，水蒸氣的內(nèi)能減小，水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為軟木塞的機械能。12．如圖所示是四沖程內(nèi)燃機工作循環(huán)中的沖程。若此內(nèi)燃機1min內(nèi)對外做功1200次，則曲軸的轉(zhuǎn)速是r/min。在一個工作循環(huán)中消耗了20g汽油q1=4.6×107J/kg，完全燃燒放出的熱量為J；若這臺汽油機的效率為30【答案】做功24009.2×105【詳解】[1]圖中，內(nèi)燃機兩氣門都關(guān)閉，火花塞點火，活塞由上向下運動，汽缸容積變大，是做功沖程。[2]四沖程內(nèi)燃機的曲軸轉(zhuǎn)2圈，完成4個沖程，并對外做功1次，每分鐘對外做功1200次，曲軸轉(zhuǎn)2400圈，因此曲軸的轉(zhuǎn)速為2400r/min[3]汽油完全燃燒放出的熱量Q[4]燃料放出的總熱量相當于機械做的總功，一個工作循環(huán)中輸出的有用機械能W[5]水的比熱容較大，與相同質(zhì)量的其它液態(tài)物質(zhì)相比，升高相同溫度時可以吸收較多的熱量，所以用來冷卻汽車發(fā)動機。13．如圖甲是汽車上的四沖程汽油機的沖程。圖乙是一輛汽車的汽油機的能量流向圖，這個汽油機的效率為；請根據(jù)給出的信息計算；完全燃燒0.2kg的汽油能夠輸出J的有用功。（汽油的熱值為4.5×107J/kg）【答案】壓縮30%2.7×106【詳解】（1）如圖甲，汽油機的進氣閥和排氣閥關(guān)閉，活塞向上壓縮氣體，是汽車上的四沖程汽油機的壓縮沖程。（2）圖乙是一輛汽車的汽油機的能量流向圖，汽油機的效率η＝100%﹣33%﹣30%﹣7%＝30%完全燃燒0.8kg的汽油放出的熱量Q放＝mq＝0.2kg×4.5×107J/kg＝9×106J輸出的有用功W有＝ηQ放＝30%×9×106J＝2.7×106J14．機動車經(jīng)常采用汽油機作為發(fā)動機，某四沖程汽油機的曲軸轉(zhuǎn)速為1800r/min，則該汽油機每秒內(nèi)共完成個沖程，該汽油機每分鐘對外做功次?！敬鸢浮?0900【詳解】[1]汽油機的一個工作循環(huán)包含四個沖程，只有做功沖程對外做功，曲軸轉(zhuǎn)兩周。某四沖程汽油機的曲軸轉(zhuǎn)速為1800r/min=30r/s則該汽油機每秒內(nèi)共完成60個沖程。[2]某四沖程汽油機的曲軸轉(zhuǎn)速為1800r/min，則該汽油機每分鐘完成900個工作循環(huán)，對外做功900次。15．太陽能是人類能源的寶庫。太陽能熱水器是直接利用太陽能的一種裝置，它可以利用太陽能把水加熱，太陽能熱水器主要由集熱板和貯水器兩部分組成。(1)太陽能熱水器是通過（選填“做功”或“熱傳遞”）方式改變水內(nèi)能；(2)貯水器總比集熱板的位置高，是因為水在集熱板中被加熱后，溫度升高，熱水上升，冷水下降，形成（選填“對流”、“傳導”或“輻射”），保持集熱板中水溫較（選填“高”或“低”），利于對水繼續(xù)加熱；(3)小花家的太陽能熱水器，最大裝水質(zhì)量為200kg。周末小花進行了一次觀察活動：她用溫度計測得自來水的溫度為20℃，然后給熱水器水箱裝滿水，中午時“溫度傳感器”顯示水箱中的水溫為45℃，水箱中的水吸收的熱量J。如果這些水吸收的熱量由燃燒煤氣來提供，而煤氣灶的效率為40%，至少需要燃燒kg煤氣。（c水=4.2×103J/(kg·℃)，煤氣的熱值為q=4.2×107J/kg）【答案】(1)熱傳遞(2)對流低(3)2.1×1071.25【詳解】（1）太陽能熱水器中的水是通過吸熱使溫度升高的，因此是通過熱傳遞的方式改變水的內(nèi)能。（2）[1][2]貯水器總比集熱板的位置高，是因為水在集熱板中被加熱后，溫度升高，熱水上升，冷水下降，形成冷熱對流，這樣能保持集熱板中水溫較低，利于對水繼續(xù)加熱。（3）[1]水吸收的熱量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×200kg×(45℃-20℃)=2.1×107J[2]由題知，需要煤氣完全燃燒放出的熱量為Q所以至少需要燃燒煤氣的質(zhì)量m16．小明現(xiàn)有100kg干木柴，其熱值為q水=1.2×107J/kg，完全燃燒掉50kg干木柴后，剩下干木柴的熱值是J/kg，完全燃燒1kg干木柴放出的熱量是【答案】1.2×1071.2×【詳解】[1]燃燒部分后的干木柴，其熱值不變，仍為1.2×10[2]完全燃燒1kg的干木柴放出的熱量Q[3]10kg水吸收的熱量Q三、實驗題17．為了比較不同燃料的熱值，陸久帥同學設計了如下實驗方案。用天平量取相同質(zhì)量的酒精和碎紙片，組裝了如圖所示的裝置進行實驗，請幫助小董完成以下環(huán)節(jié)：(1)實驗中選擇用水吸熱升溫來反映燃料燃燒放出熱量的多少，裝置中兩燒杯中水的質(zhì)量需要（選填“相同”或“不同”）；(2)在組裝實驗裝置時應按照（選填“先下后上”或“先上后下”）的順序；(3)當兩種燃料均燃盡后，發(fā)現(xiàn)甲裝置中溫度計示數(shù)上升較多，可知道的熱值更大；(4)陸久帥同學測出了水的質(zhì)量，結(jié)合公式c=Qm△t計算出水在這個過程中吸收的熱量，然后利用公式q=Qm，計算得出酒精的熱值，請分析陸久帥同學測得的酒精熱值的數(shù)值【答案】(1)相同(2)先下后上(3)酒精(4)偏小見解析【詳解】（1）比較不同燃料燃燒時放出的熱量，實驗中控制酒精與碎紙片質(zhì)量相等，燒杯中水的質(zhì)量與初溫相等。（2）實驗中為了使燃料燃燒時外焰加熱，按照先下后上的順序。（3）當兩種燃料均燃盡后，甲裝置中溫度計示數(shù)上升較多，說明酒精放出的熱量較多，在燃料的質(zhì)量相同的情況下，根據(jù)Q=mq可知，酒精的熱值大。（4）[1][2]由于給水加熱時有熱損失，因此根據(jù)公式計算出水吸收的熱量要比燃料完全燃燒放出的熱量小，利用這個熱量計算出燃料的熱值，要比課本中給出的燃料熱值偏小。18．為比較兩種液體的吸熱能力，小軍用圖甲中兩個相同的實驗裝置做實驗。

(1)除了圖甲中實驗裝置，還需要的測量器材有和，收集的實驗數(shù)據(jù)記錄如下表所示；物理量物質(zhì)質(zhì)量/g初始溫度/°C加熱時間/min最終溫度/°C液體15020545液體25020568(2)實驗中，用間接反映液體吸收熱量的多少；(3)通過分析表中的數(shù)據(jù)可知，（選填“液體1”或“液體2”）的吸熱能力較強。物理上用這個物理量來描述物質(zhì)的吸熱能力；(4)如圖丙所示，為比較酒精和碎紙片的熱值，用兩只相同規(guī)格的燒杯裝相同質(zhì)量的水，取質(zhì)量（選填“相等”或“不相等”）的酒精和碎紙片，分別放入兩個燃燒皿中。點燃分別給燒杯加熱，直到酒精和碎紙片完全燃燒完，通過比較（選填“加熱時間”或“升高的溫度”）來確定酒精和碎紙片熱值的大小?！敬鸢浮?1)天平停表(2)加熱時間(3)液體1比熱容(4)相等升高的溫度【詳解】（1）[1][2]比較兩種液體的吸熱能力的實驗中，需取質(zhì)量相等的兩種液體，所以需要測量質(zhì)量的工具天平；實驗時，需要通過測量加熱時間來反映液體吸熱的多少，所以需要秒表或停表。（2）實驗中，液體吸收的熱量多少無法直接看見，可以用加熱時間的長短來反映液體吸收熱量的多少，這是轉(zhuǎn)換法的應用。（3）[1][2]由表中實驗數(shù)據(jù)可知，相同初溫相同質(zhì)量的液體加熱相同的時間，吸收相等的熱量，液體1最終溫度低，升高的溫度少，說明液體1的吸熱能力強；物理學上用比熱容表示物質(zhì)吸熱能力的大小，吸熱能力越強，比熱容越大。（4）[1][2]燃料燃燒放出的熱量與燃料的熱值、質(zhì)量以及燃燒情況有關(guān)，該實驗中為了控制變量，應用天平分別測出質(zhì)量相等的酒精和碎紙片，將其放入裝置中的燃燒皿內(nèi)；由于燃料的熱值不能直接測量，但燃料燃燒放出的熱量可以被水吸收，從而使水溫發(fā)生變化，所以可以通過溫度計示數(shù)的變化，即水升高的溫度來比較燃料熱值的大小關(guān)系。四、計算題19．天然氣的熱值為3.5×107J/m3，這個數(shù)值非常大，有人通過一個具體例子來認識天然氣熱值的大?。阂粋€60kg的人，從大廈的1樓步行至第22樓（走了21層樓），每層樓的層高為3m。求：(1)他克服重力做了多少焦耳的功？如果天然氣完全燃燒獲得熱量的焦耳數(shù)和這些功相等，需要多少m3天然氣？(2)天然氣灶使用方便、經(jīng)濟環(huán)保。若天然氣完全燃燒放出的熱量60%被水吸收，完全燃燒1m3的天然氣，在一個標準大氣壓下，可將溫度為20℃的水加熱至沸騰，水的質(zhì)量是多少？已知水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃）【答案】(1)3.78×104；1.08×10﹣3(2)62.5kg【詳解】（1）上升的高度為?=3人受到的重力G=mg=60克服重力做功W=G?=600由題意知，W=QV=（2）完全燃燒1m3的天然氣釋放的燃料Q水吸收的熱量Q水的質(zhì)量為m=20．2023年7月底，受臺風“杜蘇芮”殘余環(huán)流北上影響，北京地區(qū)發(fā)生特大洪水，光下泄的洪水流量就達到3700立方米/秒，洪水給人民生命財產(chǎn)安全等造成了很大損失和影響。如圖所示是一輛正在執(zhí)行任務的救護車，該車滿載時總質(zhì)量為4t，救護車以60kW的恒定功率在平直公路上勻速行駛3.6×104m，用時30min。（g=(1)該車滿載靜止在水平地面上時，輪胎與地面的總接觸面積為2000cm(2)求救護車受到的阻力為多少？(3)若該車發(fā)動機發(fā)動機的效率為40%，求該過程消耗柴油的質(zhì)量為多少？（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）【答案】(1)2×(2)3000N(3)6.3kg【詳解】（1）該車滿載時總質(zhì)量為m=4t=4×103kg輪胎與地面的總接觸面積為S=2000cm2=0.2m2該車滿載靜止在水平地面上時，對地面的壓力為F壓=G=mg=4×103kg×10N/kg=4×104N對地面的壓強為p=（2）救護車勻速行駛時，牽引力做的功為W=Pt=60×103W×30×60s=1.08×108J由W=Fs可得，牽引力為F=因為救護車做勻速直線運動，所以牽引力和阻力是一對平衡力，即f=F=3000N（3）柴油完全燃燒放出的熱量為Q則消耗柴油的質(zhì)量為m五、科普閱讀題21．近幾年政府推出了“汽車下鄉(xiāng)”、“小排氣量購置稅減半”、“以舊換新”等政策，極大的促進了汽車行業(yè)的發(fā)展，隨著人民生活水平的不斷提高，汽車已經(jīng)走進我們的家庭，小明的爸爸最近也購買了一輛轎車。小明利用所學的物理知識對汽車進行了一系列探索與研究活動：實驗次數(shù)12345速度/（km?h-1）406080100120制動距離/m8183250(1)汽車發(fā)動機常用循環(huán)流動的水來幫助它散熱，主要是利用了水的較大的特點，同樣情況下能吸收更多的熱量。假如在標準大氣壓下，現(xiàn)有400g、初溫度為55℃的水，吸收8.4×104(2)小明同學閱讀了汽車發(fā)動機的說明書后，將內(nèi)燃機的能量流向制成如圖甲所示的圖表，請根據(jù)給出的信息，計算完全燃燒0.2kg的汽油能夠放出J的能量，這些能量能產(chǎn)生J的有用功；（汽油的熱值為4.6×107J/kg）(3)若汽油機工作時的轉(zhuǎn)速為3000r/min，則1s內(nèi)汽油機對外做功