2024年中考物理一轮复习专题：内能的利用
知识点梳理
一、热机
1、内燃机及其工作原理：将燃料的 能通过燃烧转化为 能，又通过做功，把 能转化为 能。按燃烧燃料的不同，内燃机可分为 、柴油机等。
(1)汽油机一个工作循环为四个冲程即 冲程、 冲程、 冲程、 冲程。
(2)压缩冲程是对气体压缩做功，气体内能 ，这时机械能转化为 能。
(3)做功冲程是气体对外做功，内能 ，这时内能转化为 能。
二、热机的效率
1、燃料的热值：燃料燃烧过程中的能量转化：燃料的 能转化为 能。
2、热值是燃料本身的一种_____，只与燃料的_____有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧等无关。
用符号“q”表示。
3、热值的单位 ，读作焦耳每千克。还要注意，气体燃料有时使用J/m3，读作焦耳每立方米。
4、燃料燃烧放出的热量的计算：
（1）一定质量m的燃料完全燃烧，所放出的热量为：Q= ，式中，q表示燃料的热值，单位是J/kg； m表示燃料的质量，单位是kg；Q表示燃料燃烧放出的热量，单位是J。
（2）若燃料是气体燃料，一定体积V的燃料完全燃烧，所放出的热量为：Q=qV。式中，q表示燃料的热值，单位是J/m3；V表示燃料的体积，单位是m3；Q表示燃料燃烧放出的热量，单位是J。
5、热机效率
(1)定义：热机工作时，用来做_______的那部分能量，与燃料___________的能量之比，叫作热机的效率，用η表示。
(2)公式：η＝ 。
(3)提高热机效率的主要途径①改善燃烧环境，使燃料尽可能 燃烧，提高燃料的燃烧效率。
②尽量减小各种热散失。 ③减小各部件间的 以减小因克服摩擦做功而消耗的能量。
④充分利用废气带走的能量，从而提高燃料的利用率。
三、能量的转化与守恒
1、能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会 ，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，能的总量 。
专题训练
一、选择题
1．在汽油机的工作循环中，将内能转化为机械能，对外提供动力的冲程是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
2．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．
3．甲、乙两物体的比热容之比为2:3，吸收热量之比为3:1，它们升高的温度相同，则甲、乙两物体的质量之比为（ ）
A．9:2 B．2:9 C．1:2 D．2:1
4．为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法错误的是（ ）
A．尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全
B．该冲程为做功冲程，内能转化为机械能
C．汽油在汽缸内完全燃烧，发动机效率可达100%
D．该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护
5．下列四幅图中，属于做功冲程的是（ ）
A． B．
C． D．
6．如图所示的四个情景，下列说法正确的是（ ）
A．图甲中，闻到花香说明了分子在永不停息地做无规则运动
B．图乙中，让笔杆热起来，只能采用做功的方式
C．图丙中，两个铅块紧压在一起后能吊住重物，说明分子间存在斥力
D．图丁中，汽油机的做功冲程把机械能转化为内能
7．关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法：
①在压缩冲程中，是机械能转化为内能 ②在做功冲程中，是内能转化为机械能
③只有做功冲程是燃气对外做功 ④汽油机和柴油机的点火方式相同
以上说法中正确的是（ ）
A．只有②③ B．只有①③ C．只有②④ D．只有①②③
8．湿地被称为“地球之肾”，能调节空气的湿度和温度，其中能调节温度主要是因为水的（ ）
A．比热容大 B．密度大 C．流动性大 D．热值大
二、填空题
9．热机的效率是衡量汽车发动机性能的关键指标。2020年9月，我国潍柴集团发布全球首款热机的效率突破50%的商业化柴油机，这一成果的意义犹如人类历史上首次百米赛跑突破10s。立志成为汽车设计师的小明，也想设计改造发动机，使热机的效率达80%。考虑影响热机效率的因素，你认为小明可以在哪些方面改进创新？ 。假如小明的设想实现了，会给我们的生活带来哪些影响？ 。（写出一条即可）
10．在标准大气压下，使用煤气灶将2kg的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量是 J，若不计热量损失，此过程需要完全燃烧 kg的煤气，这是通过 的方式增加了水的内能。未使用完的煤气的热值 （选填“变大”“变小”或“不变”）［水的比热容，煤气的热值］
11．四冲程热机工作过程中，将内能转化为机械能的是 冲程，李白在《望庐山瀑布》中写道：“日照香炉生紫烟”，这是通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式来改变香炉的内能，加热 1 千克水，使其温度上升 2℃，则加热过程中水吸收的热量为 焦。[ c水 4.2 103焦/(千克·℃)]
12．如图所示，在试管里装入一些水，用软木塞塞住试管口，将试管放在酒精灯上加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲开，在这一过程中，水蒸气膨胀对软木塞 ，水蒸气的一部分 能转化为软木塞的 能，利用这一原理，可以制成热机。
13．勤劳的小华发现家里电水壶中水烧开了，就将水灌入保温瓶，水未能灌满保温瓶，她塞好瓶塞没走多远，就听到“嘭”一声，转身看到：瓶塞被喷在空中，瓶口还冒着“白气”瓶塞被喷出过程中的能量转化与汽油机的 冲程中的能量转化相同；“白气”是 （填物态变化名称）形成的，此过程需 热量。
三、计算题
14．顺口溜“五月五、过端午、蒸粽子、吃包子、挂菖蒲、佩香囊、赛龙舟”，生动的呈现了某地端午文化习俗。蒸粽子是利用水沸腾产生的蒸气进行加热。若将2.5kg的水加热到沸腾，水温升高了80℃，[c水=4.2×103J/（kg·℃），q煤=3×107J/kg]，在此过程中，求：
（1）水吸收的热量；
（2）采用煤炉加热，煤炉加热水的效率为10%，煤燃烧放出的热量；
（3）需要完全燃烧煤的质量。
15．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，高能聚合油的热值约为。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。
16．某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮lmin转动1800r，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），试求：
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力是多少？
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功是多少？
（3）汽油机的功率是多少？
参考答案
1．C
2．C
3．A
4．C
5．C
6．A
7．D
8．A
9．改良发动机结构 节能（环保）
10． 热传递 不变
11．做功 热传递 8.4×103
12．做功 内 机械能
13．做功 液化 放出
14．（1）解：根据可知，水吸收的热量
答：水吸收的热量为8.4×105J；
（2）解：采用煤炉加热，煤炉加热水的效率为10%，根据可知，煤燃烧放出的热量为
答：采用煤炉加热，煤炉加热水的效率为10%，煤燃烧放出的热量为8.4×106J；
（3）解：根据Q放=mq可知，需要完全燃烧煤的质量为
答：需要完全燃烧煤的质量为0.28kg。
15．（1）解：水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×10kg×(100℃-25℃)=3.15×106J
答：这些水吸收的热量为3.15×106J；
（2）解：高能聚合油完全燃烧放出的热量
完全燃烧高能聚合油的质量
答：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为0.1kg。
16．（1）解：燃气对活塞的平均压强为9.0×105Pa，活塞面积为30cm2，根据压强公式的变形式可直接计算出做功冲程中燃气对活塞的平均压力
答：做功冲程中燃气对活塞的平均压力是2700N；
（2）解：汽油机在做功冲程时，汽缸内高温高压的气体推动活塞做功，根据功的公式可直接计算出一个做功冲程中，燃气对活塞做的功
答：一个做功冲程中燃气对活塞做的功是135J；
（3）解：汽油机在一个工作循环中只有一次做功冲程，对外做功1次，飞轮转动2圈。由题意，飞轮转动1800圈，说明汽油机做了900个工作循环，对外做功900次。该汽油机在1min内做功
汽油机的功率
答：汽油机的功率是2025W。
