2024-2025学年人教版物理九年级全册章节高频易错培优讲练
第14章 内能的利用
知识目标
理解内能的利用方式：掌握内能可以用来加热和做功的基本原理，理解其在实际生活中的应用。
掌握热机的基本概念：了解热机是利用内能来做功的机器，熟悉蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等热机的种类。
理解内燃机的工作原理：了解四冲程内燃机的工作原理，包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，并理解其中的能量转化过程。
比较汽油机和柴油机：能够区分汽油机和柴油机在结构、工作过程、点火方式等方面的异同。
理解热值概念：知道燃料的热值是描述其燃烧特性的物理量，并理解其单位及意义。
能力目标
观察实验能力：通过观察和实验，了解内燃机的工作过程，加深对内能利用方式的理解。
思维能力：能够运用所学知识，分析不同热机的工作特点和效率，理解其在实际应用中的优缺点。
解决问题能力：能够运用所学知识，解释日常生活中的内能利用现象，如汽车、摩托车等交通工具的运行原理。
重点：
内能利用的方式：理解内能可以用来加热和做功的基本原理。
热机的工作原理：掌握四冲程内燃机的工作原理，特别是其中的能量转化过程。
汽油机和柴油机的比较：能够区分汽油机和柴油机在结构、工作过程、点火方式等方面的异同。
热值概念：理解热值的定义、单位和物理意义。
难点：
内燃机的工作原理：内燃机的工作过程涉及多个冲程和复杂的能量转化，需要学生具备较强的抽象思维能力和空间想象能力。
汽油机和柴油机的比较：两者在结构和工作原理上既有相似之处也有显著区别，需要学生进行细致的比较和分析。
热值概念的应用：理解热值概念并将其应用于实际计算中，需要学生对物理量之间的关系有清晰的认识和计算能力。
知识点01：热机
一、热机
1．利用_______做功的机械叫做热机。
2．热机的种类很多，例如_______、______、______、_________等。
3．______直接在发动机的汽缸内燃烧产生______的热机，叫做内燃机。
4．内燃机分为______和_______连大类，它们分别用______和_____作为燃料。
二、汽油机
1．汽油机由_____、_____、_______、_______、______、______、_____几部分组成。
2．活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的_____运动到______的过程，叫做一个冲程。
3．多数汽油机是由_____、____、_____、_____四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
三、柴油机
1．柴油机的构造跟汽油机相似，但是柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，因此柴油机汽缸顶部没有_____，而是有一个______。
2．柴油机的工作过程也分为____、______、_____、_____四个冲程。
3．柴油机在吸气进程中吸进汽缸的只有_____。在压缩冲程中，汽缸内空气的温度____，已经超过了柴油的_____，此时从喷油嘴喷出_____，_______遇到热空气便立刻燃烧起来。
知识点02：热机的效率
一、燃料的热值
1．某种燃料完全燃烧所放出的_______与____之比，叫做这种燃料的_____。
2．热值的单位由____与____的单位组成，在国际单位制中，热量的单位是____，质量的单位是____，所以热值的单位是________，符号是______。
3．酒精的热值是___________，它的物理意义是：___kg酒精__________所放出来的热量是________J。
4．热值是物质本身的一种特性，与燃料的质量、燃烧的状态、放出热量的多少无关。
二、热机的效率
1．对于热机而言，用来做有用功的那一部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫_________。
2．蒸汽机的效率只有_______，汽油机的效率可以达到________，柴油机的效率可以达到________。
3．设法利用___________，是提高燃料利用率的重要措施。
4．提高热机效率，节约能源，减少污染
（1）热机的效率是热机性能的重要指标；
（2）提高效率的途径。
①提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；
②改进热机，减少各种能量损失。
知识点03：能量的转化和守恒
一、能量的转化
科学家们经过长期的探索，发现能量转化是非常普遍的，在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的：摩擦生热，机械能转化为内能；水电站力水轮机带动发电机，机械能转化为电能；电动机带动水泵把谁送到高处，电能转化为机械能；植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能；燃料燃烧时发热，化学能转化为内能等。
二、能量守恒定律
能量既不会凭空______，也不会凭空_____，它只会从一种形式____为其他形式，或者从一个物体______到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总和_______。这就是能量守恒定律。
三、永动机
1．定义：不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。
2．永动机失败的原因：它违背了能量守恒定律。
易错知识点01：热机的工作原理
易错点：未理解热机工作过程中能量的转化，或者混淆了不同冲程中的能量转化。
解析：热机（如内燃机）的工作原理是通过燃料的燃烧将化学能转化为内能，再通过热机的工作循环（如四冲程循环）将内能转化为机械能。在热机的工作过程中，不同冲程（吸气、压缩、做功、排气）中能量的转化是不同的。例如，在压缩冲程中，机械能转化为内能；在做功冲程中，内能转化为机械能。学生需要明确每个冲程中能量的转化情况，避免混淆。
易错知识点02：热机的效率
易错点：未理解热机效率的概念，或者错误地认为热机效率可以达到100%。
解析：热机效率是指热机输出的有用功与燃料完全燃烧释放的热量之比。由于热机在工作过程中存在各种能量损失（如散热损失、摩擦损失等），所以热机的效率总是小于1（或100%）。学生需要明确热机效率的概念和计算方法，并理解热机效率不可能达到100%的原因。
易错知识点03：内能的利用与环境保护
易错点：未意识到内能利用过程中可能对环境造成的影响，或者错误地认为内能利用总是有益的。
解析：内能的利用（如燃烧燃料）虽然为人类提供了大量的能源，但同时也可能对环境造成污染和破坏。例如，化石燃料的燃烧会释放大量的二氧化碳和其他有害气体，导致温室效应和空气污染。因此，在内能利用的过程中，我们需要关注其对环境的影响，并采取有效措施减少污染和破坏。
易错知识点04：热值的理解和应用
易错点：未理解热值的概念和计算方法，或者错误地认为热值与燃料的燃烧情况无关。
解析：热值是指单位质量的某种燃料完全燃烧时放出的热量。它是燃料的一种特性，与燃料的种类有关，而与燃料的燃烧情况（如是否完全燃烧）无关。在计算热值时，需要注意单位的选择和统一。学生需要明确热值的概念和计算方法，并理解其在内能利用中的应用。
易错知识点05：内能利用中的能量守恒
易错点：未理解内能利用过程中的能量守恒定律，或者错误地认为能量可以凭空产生或消失。
解析：在内能利用的过程中，能量是守恒的。即能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。在内能利用的过程中，我们需要关注能量的转化和转移情况，确保能量的守恒。学生需要明确能量守恒定律的概念和应用，并理解其在内能利用中的重要性。
一．选择题（共11小题）
1．（2023 金坛区一模）如图甲为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图乙为汽油机的工作冲程。下列判断不正确的是（ ）
A．舰载机获得的牵引力是因为气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞
B．气缸内的蒸汽推动活塞后，内能增加
C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图乙中C所示的原理相似
D．从能量转化角度讲，图乙中B冲程是把机械能转化为内能
2．（2023 吉林三模）如图是四冲程内燃机的一个冲程示意图，下列说法正确的是（ ）
A．表示吸气冲程，依靠飞轮等部件的惯性完成
B．表示吸气冲程，汽油机和柴油机在该冲程中吸入的气体相同
C．表示排气冲程，活塞在汽缸内向下运动
D．表示排气冲程，该冲程两个气门都要打开，便于气体流通
3．（2022秋 吉首市期末）如图所示是汽油机工作时各种冲程的示意图，其中表示做功冲程的是（ ）
A． B．
C． D．
4．（2022秋 吉首市期末）以下交通工具中，常用汽油机作为动力装置的是（ ）
A．小轿车 B．载重卡车 C．远洋轮船 D．吊车
5．（2022秋 竞秀区校级期末）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．柴油机的效率一定比汽油机的效率高
C．热机的效率越高，在做同样多的有用功时消耗的能量越少
D．热机损失的能量中，主要是由于克服机械间的摩擦造成的
6．（2022秋 巴州区校级期末）下列说法中正确的是（ ）
A．使燃料燃烧更充分，热机效率可以达到100%
B．热机的尾气没有内能
C．热机是通过燃料的燃烧获取内能并转化为机械能的装置
D．热机大量使用不会造成环境污染
7．（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
8．（2023秋 营口期末）下列实例中，属于内能转化为机械能的是（ ）
A．搓手取暖 B．瓶塞冲出
C．压缩气体 D．钻木取火
9．（2023春 深圳校级期末）如图所示是“风光互补”景观照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”电池板，“腰”挎照明灯，“脚踩”蓄电池。下列解释错误的是（ ）
A．小风扇是风力发电机，工作时将电能转化为机械能
B．光电池板是将光能转化为电能的装置
C．蓄电池在夜晚供电时，将化学能转化为电能
D．照明灯工作时将电能转化为光能
10．（2022秋 龙华区校级期末）关于能量转化，下列说法中错误的是（ ）
A．干电池供电时主要是将化学能转化为电能
B．LED灯工作时主要将电能转化为光能
C．电风扇工作时主要将电能转化为内能
D．发电机工作时主要将机械能转化为电能
11．（2023秋 蓬江区校级期中）下列情景中，属于能量转移的是（ ）
A．钻木取火
B．燃料燃烧时发热
C．在热水中加入凉水变成一杯温水
D．电动机带动水泵把地下水送到地面
二．填空题（共10小题）
12．（2023春 二道区校级期末）今年“五一”小长假，很多人去南湖公园烧烤。烤肉时，香气四溢属于 现象，表明分子在不停地做无规则运动；炭火烤肉是通过 的方式增大肉的内能（填“做功”或“热传递”）；木炭在燃烧过程中将化学能转化为 。
13．（2023秋 八步区期中）自然界中的各种形式的能量是可以相互转化的：摩擦生热，机械能转化为 能；电动机带动抽水机把水送到高处，电能转化为 能。
14．（2023 济南）随着我国人民生活水平的不断提高，汽车已进入寻常百姓家。汽车发动机的主要部分是汽油机，是把汽油燃烧放出的 转化为机械能的装置。汽油机工作时，克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量以及废气排出带走的能量，都不能再自动地用来驱动汽车，这是由于能量转化具有 ，而我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。
15．（2022秋 江阳区期末）《三国演义》中有“青梅煮酒”的典故，芒种节气正是青梅煮酒季，煮酒可利用水浴法对酒加热。质量为0.5kg的酒从20℃升高到40℃吸收的热量是 J，这是采用 使酒的内能增加的；若这些热量由天然气完全燃烧来提供，则至少需要燃烧 m3的天然气[c酒＝3.4×103J/（kg ℃），q天然气＝4×107J/m3]。
16．（2023秋 蓬江区期末）某汽油机工作时的能量损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦及其它损耗总和为10%。已知汽油热值为4.6×107J/kg。则该汽油机工作时汽油燃烧释放能量的 %转化为机械能；若该汽油机消耗2kg汽油，获得的机械能为 J；经过不断改进和创新，汽油机的效率 （选填“可以”或“不可以”）可以提高到100%。
17．（2022秋 和平区期末）为了节能环保，禁止野外焚烧秸秆，将秸秆回收再利用，既可产生沼气，又可产生肥料。100kg秸秆可产生沼气1m3，完全燃烧这部分沼气可产生热量为 J，如果这些热量40%被质量50kg，25℃的水吸收，可以使水温度升高到 ℃。[气压为一个标准大气压，已知c水＝4.2×103J/（kg ℃），沼气热值为4.2×107J/m3]
18．（2023秋 湖滨区校级期末）2022珠海航展，大国重器“歼﹣20”的“双机对冲”、“旱地拔葱”成为全场的焦点（如图所示），换装后的中国心“国产涡扇﹣10”航空发动机在工作时，燃料燃烧产生的高温高压气体通过 的方式将内能转化为 ，所以也属于热机的一种。
19．（2022秋 谷城县期末）热机的工作原理如图所示，从能量转化的角度看，水蒸气把木塞子冲出去的过程是 能转化为 能。
20．（2023秋 望奎县校级期中）常见汽油机和柴油机都是内燃机。从能量转化的角度来看，内燃机是把内能转为 能的机器。我们经常用循环水冷却内燃机，使内燃机降温，是因为水的 大，带走的热量多。
21．（2023秋 成武县期中）我国航天事业快速发展，长征系列火箭做出了巨大贡献！火箭的发动机 （选填“属于”或“不属于”）热机。热机工作过程中通过燃料燃烧获取 转化为机械能。火箭发射时，向发射塔喷射大量的水，利用水的 较大的性质带走大量的热量，防止发射塔被烧坏。
三．实验探究题（共4小题）
22．（2023秋 项城市期中）小明分别用如图所示的相同装置来探究煤油和菜籽油热值的大小关系，图中水、煤油和菜籽油的质量都相同。
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃
煤油 25 100
菜籽油 25 100
（1）在组装实验装置时，应该按照 （选填“由下到上”或“由上到下”）的顺序；
（2）实验中通过比较 来比较煤油和菜籽油燃烧放出的热量大小；燃料燃烧放出的热量，通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式使水的内能增大；
（3）小明将在实验中得到的数据记录在表格中（无读数错误），发现根据数据不能比较出煤油和菜籽油热值的大小关系，请你想出一个办法解决问题： ；
（4）实验结束后，小明通过计算发现水所吸收的热量明显小于燃料完全燃烧放出的热量，你认为出现这种情况的主要原因是： 。
23．（2023秋 九江期末）小柯同学设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系，他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，并每隔1分钟记录了杯中水的温度（见下表）。
（1）在安装、调整甲图中实验器材时，合理的顺序是先调整固定 的位置，再调整固定 的位置（选填图中的“A”或“B”）。
（2）为保证实验便捷、可靠，实验时应控制两套装置中一些相同的量，主要有：加热时间、水的 和水的 ，油灯中煤油和菜籽油的质量等。
（3）通过下表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是 。
时间 燃料燃烧前 燃料完全燃烧后
甲杯水温/℃ 25 37
乙杯水温/℃ 25 31
（4）根据上表数据，利用公式Q吸＝cm（t﹣t0）可计算出加热一段时间水吸收的热量。小柯同学想要通过实验知道菜籽油的热值，他还需要在实验前用天平测出烧杯中水的质量，并测出这段时间内消耗菜籽油的质量，通过计算得出菜籽油的热值。你认为他的计算结果与真实值相比会 （填“偏大”“偏小”或“相等”），原因是 。
24．（2023秋 新城区校级期中）为比较不同燃料燃烧放热能力的差异，同学们设计了如图甲、乙所示的两组对比实验，实验装置完全相同。实验中忽略热量的散失，且两种燃料燃烧时均匀放热。
（1）实验中应该控制烧杯内水的初温、质量相同，还应控制燃料的 （选填“质量”“体积”）相同，燃料燃烧完后，画出水的温度随时间变化的关系图像如图丙所示。燃料1燃烧5min放出的热量 （选填“大于”、“小于”或“等于”）燃料2燃烧15min放出的热量；
（2）假设燃料完全燃烧，则燃料1与燃料2的热值之比为 。
25．（2023秋 黔南州期中）在“比较不同燃料燃烧时放出的热量”实验中，小明使用的装置如图所示，两套装置除燃料外均相同。
（1）实验前，量取酒精和碎纸片时，必须控制两种燃料的 相等。
（2）实验时， （选填“需要”或“不需要”）记录燃料充分燃烧的时间。
（3）小明点燃酒精灯和碎纸片灯，分别加热质量相等、初温均为20℃的水，等到燃料燃尽后，测得水的温度如表所示。根据表中的实验数据，可以得出两种燃料热值的大小关系：q酒精 （选填“＞”“＝”或“＜”）q碎纸片。
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃
酒精 20 35
碎纸片 20 25
（4）小明根据实验数据计算得到了两种燃料的热值，发现计算得到的燃料热值和理论值有一些偏差，请说出造成偏差的原因： 。（写出一条即可）
四．计算题（共2小题）
26．（2023 金州区模拟）小明利用家中的燃气表和温度计测量燃气灶烧水的效率。将1kg的水从20℃加热到60℃，消耗了0.01m3天然气（假设天然气完全燃烧），已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值为4×107J/m3，
（1）水吸收的热量；
（2）天然气完全燃烧放出的热量；
（3）燃气灶烧水时的效率。
27．（2022秋 香河县期末）国家提倡节能减排，各地都在积极进行“煤改气”工程。某同学计算家中天然气灶烧水的效率时，将20℃、2kg的水倒入烧水壶中。在一个标准大气压下，把水刚加热到100℃时，测出消耗了0.048m3的天然气。已知水的比热容为c＝4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值为q＝4.0×107J/m3。请你计算将这些水烧开时：
（1）水吸收的热量；
（2）燃烧的天然气放出的热量；
（3）天然气灶的效率。
五．解答题（共3小题）
28．（2023秋 大武口区校级期中）现代社会，“变废为宝”已成为节约能源的重要途径，例如“填埋”和“焚烧”的垃圾都可发电，这样既处理了垃圾，又起到了节能减排的效果（生活垃圾的平均热值约为6.3×106J/kg）。
（1）燃烧1吨生活垃圾可放出多少焦耳的热量？如果生活垃圾不能完全燃烧，则生活垃圾的热值会 。（选填“变大”“变小”或“不变”）
（2）如果这些能量的40%用来给水加热供暖气片取暖，在一个标准大气压下可将多少千克20℃的水恰好加热到沸腾？[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
（3）实际燃烧1吨生活垃圾可获得7.56×108J的电能，那么生活垃圾燃烧发电的效率是多少？
29．（2023秋 秦都区校级期中）某县在冬季利用地热能为用户取暖。县内有一口自喷状态地热井，出水温度为90℃，每小时出水量为1.5×105kg。求：[c水＝4.2×103J/（kg ℃），q天然气＝4×107J/m3]
（1）地热能供暖系统用水做运输热量的介质，是因为水的比热容较 ，取暖时是通过 的方式改变室内空气的内能；
（2）每小时流出的地热水温度降低到50℃，所放出的热量是多少？
（3）如果用天然气蒸汽锅炉供热，且天然气蒸汽锅炉的热效率为90%，则要产生（2）中放出的热量，需要完全燃烧天然气的体积是多少？
30．（2023秋 礼泉县期中）天然气灶使用方便、经济环保。如图所示，在一个标准大气压下，天然气灶将1kg温度为20℃的水加热至沸腾，大约需要10min，已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值为3.5×107J/m3，求：
（1）天然气在燃烧过程中，热值 （选填“变大”“不变”或“变小”）。
（2）水吸收的热量。
（3）若天然气完全燃烧放出的热量60%被水吸收，则恰好烧开这壶水需要多少m3的天然气。2024-2025学年人教版物理九年级全册章节高频易错培优讲练
第14章 内能的利用
知识目标
理解内能的利用方式：掌握内能可以用来加热和做功的基本原理，理解其在实际生活中的应用。
掌握热机的基本概念：了解热机是利用内能来做功的机器，熟悉蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等热机的种类。
理解内燃机的工作原理：了解四冲程内燃机的工作原理，包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，并理解其中的能量转化过程。
比较汽油机和柴油机：能够区分汽油机和柴油机在结构、工作过程、点火方式等方面的异同。
理解热值概念：知道燃料的热值是描述其燃烧特性的物理量，并理解其单位及意义。
能力目标
观察实验能力：通过观察和实验，了解内燃机的工作过程，加深对内能利用方式的理解。
思维能力：能够运用所学知识，分析不同热机的工作特点和效率，理解其在实际应用中的优缺点。
解决问题能力：能够运用所学知识，解释日常生活中的内能利用现象，如汽车、摩托车等交通工具的运行原理。
重点：
内能利用的方式：理解内能可以用来加热和做功的基本原理。
热机的工作原理：掌握四冲程内燃机的工作原理，特别是其中的能量转化过程。
汽油机和柴油机的比较：能够区分汽油机和柴油机在结构、工作过程、点火方式等方面的异同。
热值概念：理解热值的定义、单位和物理意义。
难点：
内燃机的工作原理：内燃机的工作过程涉及多个冲程和复杂的能量转化，需要学生具备较强的抽象思维能力和空间想象能力。
汽油机和柴油机的比较：两者在结构和工作原理上既有相似之处也有显著区别，需要学生进行细致的比较和分析。
热值概念的应用：理解热值概念并将其应用于实际计算中，需要学生对物理量之间的关系有清晰的认识和计算能力。
知识点01：热机
一、热机
1．利用_______做功的机械叫做热机。
2．热机的种类很多，例如_______、______、______、_________等。
3．______直接在发动机的汽缸内燃烧产生______的热机，叫做内燃机。
4．内燃机分为______和_______连大类，它们分别用______和_____作为燃料。
二、汽油机
1．汽油机由_____、_____、_______、_______、______、______、_____几部分组成。
2．活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的_____运动到______的过程，叫做一个冲程。
3．多数汽油机是由_____、____、_____、_____四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
三、柴油机
1．柴油机的构造跟汽油机相似，但是柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，因此柴油机汽缸顶部没有_____，而是有一个______。
2．柴油机的工作过程也分为____、______、_____、_____四个冲程。
3．柴油机在吸气进程中吸进汽缸的只有_____。在压缩冲程中，汽缸内空气的温度____，已经超过了柴油的_____，此时从喷油嘴喷出_____，_______遇到热空气便立刻燃烧起来。
内能 蒸汽机 内燃机 汽轮机 喷气发动机 燃料 动力 汽油机 柴油机 汽油 柴油
汽缸 进气门 排气门 火花塞 活塞 连杆 曲轴 一端 另一端 吸气 压缩 做功 排气
火花塞 喷油嘴 吸气 压缩 做功 排气 空气 很高 燃点 雾状柴油 雾状柴油
知识点02：热机的效率
一、燃料的热值
1．某种燃料完全燃烧所放出的_______与____之比，叫做这种燃料的_____。
2．热值的单位由____与____的单位组成，在国际单位制中，热量的单位是____，质量的单位是____，所以热值的单位是________，符号是______。
3．酒精的热值是___________，它的物理意义是：___kg酒精__________所放出来的热量是________J。
4．热值是物质本身的一种特性，与燃料的质量、燃烧的状态、放出热量的多少无关。
二、热机的效率
1．对于热机而言，用来做有用功的那一部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫_________。
2．蒸汽机的效率只有_______，汽油机的效率可以达到________，柴油机的效率可以达到________。
3．设法利用___________，是提高燃料利用率的重要措施。
4．提高热机效率，节约能源，减少污染
（1）热机的效率是热机性能的重要指标；
（2）提高效率的途径。
①提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；
②改进热机，减少各种能量损失。
热量 其质量 热值 热量 质量 焦耳 千克 焦每千克 J/kg 3.0×107 J/kg 1 完全燃烧 3.0×107 J
效率 6%~15% 20%~30% 30%~45% 废气的能量
知识点03：能量的转化和守恒
一、能量的转化
科学家们经过长期的探索，发现能量转化是非常普遍的，在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的：摩擦生热，机械能转化为内能；水电站力水轮机带动发电机，机械能转化为电能；电动机带动水泵把谁送到高处，电能转化为机械能；植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能；燃料燃烧时发热，化学能转化为内能等。
二、能量守恒定律
能量既不会凭空______，也不会凭空_____，它只会从一种形式____为其他形式，或者从一个物体______到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总和_______。这就是能量守恒定律。
三、永动机
1．定义：不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。
2．永动机失败的原因：它违背了能量守恒定律。
消失 产生 转化 转移 保持不变
易错知识点01：热机的工作原理
易错点：未理解热机工作过程中能量的转化，或者混淆了不同冲程中的能量转化。
解析：热机（如内燃机）的工作原理是通过燃料的燃烧将化学能转化为内能，再通过热机的工作循环（如四冲程循环）将内能转化为机械能。在热机的工作过程中，不同冲程（吸气、压缩、做功、排气）中能量的转化是不同的。例如，在压缩冲程中，机械能转化为内能；在做功冲程中，内能转化为机械能。学生需要明确每个冲程中能量的转化情况，避免混淆。
易错知识点02：热机的效率
易错点：未理解热机效率的概念，或者错误地认为热机效率可以达到100%。
解析：热机效率是指热机输出的有用功与燃料完全燃烧释放的热量之比。由于热机在工作过程中存在各种能量损失（如散热损失、摩擦损失等），所以热机的效率总是小于1（或100%）。学生需要明确热机效率的概念和计算方法，并理解热机效率不可能达到100%的原因。
易错知识点03：内能的利用与环境保护
易错点：未意识到内能利用过程中可能对环境造成的影响，或者错误地认为内能利用总是有益的。
解析：内能的利用（如燃烧燃料）虽然为人类提供了大量的能源，但同时也可能对环境造成污染和破坏。例如，化石燃料的燃烧会释放大量的二氧化碳和其他有害气体，导致温室效应和空气污染。因此，在内能利用的过程中，我们需要关注其对环境的影响，并采取有效措施减少污染和破坏。
易错知识点04：热值的理解和应用
易错点：未理解热值的概念和计算方法，或者错误地认为热值与燃料的燃烧情况无关。
解析：热值是指单位质量的某种燃料完全燃烧时放出的热量。它是燃料的一种特性，与燃料的种类有关，而与燃料的燃烧情况（如是否完全燃烧）无关。在计算热值时，需要注意单位的选择和统一。学生需要明确热值的概念和计算方法，并理解其在内能利用中的应用。
易错知识点05：内能利用中的能量守恒
易错点：未理解内能利用过程中的能量守恒定律，或者错误地认为能量可以凭空产生或消失。
解析：在内能利用的过程中，能量是守恒的。即能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。在内能利用的过程中，我们需要关注能量的转化和转移情况，确保能量的守恒。学生需要明确能量守恒定律的概念和应用，并理解其在内能利用中的重要性。
一．选择题（共11小题）
1．（2023 金坛区一模）如图甲为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图乙为汽油机的工作冲程。下列判断不正确的是（ ）
A．舰载机获得的牵引力是因为气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞
B．气缸内的蒸汽推动活塞后，内能增加
C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图乙中C所示的原理相似
D．从能量转化角度讲，图乙中B冲程是把机械能转化为内能
解：
AB、甲图中，气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，其内能减小，同时推动活塞，使舰载机获得巨大的牵引力，该过程中内能转化为机械能，燃气的内能减小，故A正确，B错误；
C、图中汽油机两气门都关闭，火花塞点火和活塞向下移动，是汽油机的做功冲程，也是内能转化为机械能的过程，与蒸汽弹射装置工作时的原理相似，故C正确；
D、图中汽油机两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，此冲程机械能转化为内能，故D正确。
故选：B。
2．（2023 吉林三模）如图是四冲程内燃机的一个冲程示意图，下列说法正确的是（ ）
A．表示吸气冲程，依靠飞轮等部件的惯性完成
B．表示吸气冲程，汽油机和柴油机在该冲程中吸入的气体相同
C．表示排气冲程，活塞在汽缸内向下运动
D．表示排气冲程，该冲程两个气门都要打开，便于气体流通
解：
由图可知，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，为吸气冲程；吸气冲程是利用飞轮的惯性来完成的；在吸气冲程中，汽油机吸入的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入的只有空气；
综上所述，A正确，BCD错误；
故选：A。
3．（2022秋 吉首市期末）如图所示是汽油机工作时各种冲程的示意图，其中表示做功冲程的是（ ）
A． B．
C． D．
解：A、一个气阀打开，活塞向下运动，所以是吸气冲程，故A错误；
B、两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以是压缩冲程，故B错误；
C、两个气阀都关闭，活塞向下运动，所以是做功冲程，故C正确；
D、一个气阀打开，活塞向上运动，所以是排气冲程，故D错误。
故选：C。
4．（2022秋 吉首市期末）以下交通工具中，常用汽油机作为动力装置的是（ ）
A．小轿车 B．载重卡车 C．远洋轮船 D．吊车
解：小轿车是消耗汽油的，发动机是汽油机，所以A是正确的；
载重卡车、远洋轮船和吊车都是消耗柴油的，发动机是柴油机，柴油机提供动力大。所以B、C、D都是错误的；
故选：A。
5．（2022秋 竞秀区校级期末）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．柴油机的效率一定比汽油机的效率高
C．热机的效率越高，在做同样多的有用功时消耗的能量越少
D．热机损失的能量中，主要是由于克服机械间的摩擦造成的
解：A、热机效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出能量之比，与做功的快慢无关，故A错误；
B、汽油机的效率是26%﹣40%，柴油机的效率是34%﹣45%，柴油机的效率不一定比汽油机的效率高，故B错误；
C、热机的效率越高，热机将燃料完全燃烧放出的热量转换成机械能的能力越强，所以在做相同有用功的情况下，消耗消耗的能量越少，故C正确；
D、热机损失的能量中，废气温度最高，带走的热量较多，故D错误。
故选C。
6．（2022秋 巴州区校级期末）下列说法中正确的是（ ）
A．使燃料燃烧更充分，热机效率可以达到100%
B．热机的尾气没有内能
C．热机是通过燃料的燃烧获取内能并转化为机械能的装置
D．热机大量使用不会造成环境污染
解：A、使燃料燃烧充分，只能增大燃料燃烧放出的热量，但热机工作时废气总会带走大量的能量、机械摩擦损失一部分能量、机械往外散热损失一部分能量，机械效率达不到100%，故A错误；
B、一切物体都有内能，温度很高的尾气也有内能，故B错误；
C、热机通过燃料的燃烧，将燃料的化学能转化为内能，再通过燃气膨胀做功转化为机械能，故C正确；
D、热机的大量使用，会带来废气污染、噪声污染，故D错误。
故选：C。
7．（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
解：
A、比较不同物质的吸热本领时，需要改变物质的种类，比较不同燃料的热值时，需要加热相同种类的物体，故A错误；
B、比较不同物质的吸热本领时，需要用相同的燃料加热；比较不同燃料的热值时，需要改变燃料的种类，故B错误；
C、正确完成实验1后，在相同时间内吸收相同的热量，物质的质量相同，根据c＝可知，若Δt越小，则该物质的比热容越大，故C正确；
D、比较不同燃料的热值时，需要两种不同的燃料全部燃烧后，根据温度变化判定热值的大小；加热相同时间后，燃料燃烧的质量不一定相同，故D错误。
故选：C。
8．（2023秋 营口期末）下列实例中，属于内能转化为机械能的是（ ）
A．搓手取暖 B．瓶塞冲出
C．压缩气体 D．钻木取火
解：A、搓手取暖，是通过做功将机械能转化为内能，故A错误；
B、瓶塞冲出，内能转化为机械能，故B正确；
C、压缩气体，是通过做功将机械能转化为内能，故C错误；
D、钻木取火，是通过做功将机械能转化为内能，故D错误。
故选：B。
9．（2023春 深圳校级期末）如图所示是“风光互补”景观照明灯，它“头顶”小风扇，“肩扛”电池板，“腰”挎照明灯，“脚踩”蓄电池。下列解释错误的是（ ）
A．小风扇是风力发电机，工作时将电能转化为机械能
B．光电池板是将光能转化为电能的装置
C．蓄电池在夜晚供电时，将化学能转化为电能
D．照明灯工作时将电能转化为光能
解：A、小风扇利用风力发电，消耗了机械能，获得了电能，将机械能转化为电能，故A错误；
B、光电池板工作时，消耗了太阳能，获得了电能，是将光能转化为电能，故B正确；
C、蓄电池在夜晚放电，将化学能转化为电能，故C正确；
D、照明灯工作时，消耗了电能，获得了光能，将电能转化为光能，故D正确。
故选：A。
10．（2022秋 龙华区校级期末）关于能量转化，下列说法中错误的是（ ）
A．干电池供电时主要是将化学能转化为电能
B．LED灯工作时主要将电能转化为光能
C．电风扇工作时主要将电能转化为内能
D．发电机工作时主要将机械能转化为电能
解：A、干电池给灯泡供电时，将化学能转化为电能，故A正确；
B、LED灯是用电器，工作时主要将电能转化为光能，故B正确；
C、电风扇的主要部件是电动机，电动机工作时，将电能主要转化为机械能，少部分电能转化为内能，故C错误；
D、发电机的工作原理是电磁感应现象，发电机工作时主要将机械能转化为电能，故D正确。
故选：C。
11．（2023秋 蓬江区校级期中）下列情景中，属于能量转移的是（ ）
A．钻木取火
B．燃料燃烧时发热
C．在热水中加入凉水变成一杯温水
D．电动机带动水泵把地下水送到地面
解：A．钻木取火是克服摩擦做功，机械能转化为内能，属于能量的转化，故A不正确；
B．燃料燃烧时发热，化学能转化为内能，属于能量的转化，故B不正确；
C．在热水中加入凉水变成一杯温水，发生的是热传递，热水的热量传递给凉水，本质是内能的转移，故C正确；
D．电动机带动水泵把地下水送到地面，消耗电能，转化为水的机械能，故D不正确。
故选：C。
二．填空题（共10小题）
12．（2023春 二道区校级期末）今年“五一”小长假，很多人去南湖公园烧烤。烤肉时，香气四溢属于 扩散 现象，表明分子在不停地做无规则运动；炭火烤肉是通过 热传递 的方式增大肉的内能（填“做功”或“热传递”）；木炭在燃烧过程中将化学能转化为 内能 。
解：香气四溢是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动；
炭火烤肉，肉吸收热量，用热传递的方式增大肉的内能；
木炭在燃烧过程中将化学能转化为内能。
故答案为：扩散；热传递；内能。
13．（2023秋 八步区期中）自然界中的各种形式的能量是可以相互转化的：摩擦生热，机械能转化为 内 能；电动机带动抽水机把水送到高处，电能转化为 机械 能。
解：摩擦生热是通过做功将机械能转化为内能；电动机带动水泵把水送到高处消耗了电能，把电能转化为机械能。
故答案为：内；机械。
14．（2023 济南）随着我国人民生活水平的不断提高，汽车已进入寻常百姓家。汽车发动机的主要部分是汽油机，是把汽油燃烧放出的 内能 转化为机械能的装置。汽油机工作时，克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量以及废气排出带走的能量，都不能再自动地用来驱动汽车，这是由于能量转化具有 方向性 ，而我们所能利用的能源是有限的，所以需要节约能源。
解：汽油机是把汽油燃烧放出的内能转化为机械能的装置；能量的转化和转移，都是有方向性的，因此汽油机工作时，克服摩擦消耗的能量、机械传热损失的能量以及废气排出带走的能量，都不能再自动地用来驱动汽车。
故答案为：内能；方向性。
15．（2022秋 江阳区期末）《三国演义》中有“青梅煮酒”的典故，芒种节气正是青梅煮酒季，煮酒可利用水浴法对酒加热。质量为0.5kg的酒从20℃升高到40℃吸收的热量是 3.4×104 J，这是采用 热传递 使酒的内能增加的；若这些热量由天然气完全燃烧来提供，则至少需要燃烧 0.00085 m3的天然气[c酒＝3.4×103J/（kg ℃），q天然气＝4×107J/m3]。
解：（1）酒吸收的热量为：
Q吸＝c酒m（t﹣t0）＝3.4×103J/（kg ℃）×0.5kg×（40℃﹣20℃）＝3.4×104J。
（2）水浴法对酒加热，酒吸收热量，温度升高，是利用热传递的方法改变内能；
（3）由题知，Q吸＝Q放，
由Q放＝qV可得，需要天然气的体积：
V＝＝＝0.00085m3。
故答案为：3.4×104；热传递；0.00085。
16．（2023秋 蓬江区期末）某汽油机工作时的能量损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦及其它损耗总和为10%。已知汽油热值为4.6×107J/kg。则该汽油机工作时汽油燃烧释放能量的 25 %转化为机械能；若该汽油机消耗2kg汽油，获得的机械能为 2.3×107 J；经过不断改进和创新，汽油机的效率 不可以 （选填“可以”或“不可以”）可以提高到100%。
解：热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，由题意可知，输出有用机械能所占比例为：100%﹣30%﹣35%﹣10%＝25%，即该汽油机的效率为25%；
2kg汽油完全燃烧放出的热量为：
Q放＝mq＝2kg×4.6×107J/kg＝9.2×107J，
获得的机械能为：
W＝ηQ放＝25%×9.2×107J＝2.3×107J；
汽油机在工作时不可避免的有能量损失，而且要克服机械部件间的摩擦做额外功，效率一定小于100%。
故答案为：25；2.3×107；不可以。
17．（2022秋 和平区期末）为了节能环保，禁止野外焚烧秸秆，将秸秆回收再利用，既可产生沼气，又可产生肥料。100kg秸秆可产生沼气1m3，完全燃烧这部分沼气可产生热量为 4.2×107 J，如果这些热量40%被质量50kg，25℃的水吸收，可以使水温度升高到 100 ℃。[气压为一个标准大气压，已知c水＝4.2×103J/（kg ℃），沼气热值为4.2×107J/m3]
解：1m3的沼气完全燃烧产生的热量为Q放＝Vq＝1m3×4.2×107J/m3＝4.2×107J。
水吸收的热量为Q吸＝40%×Q放＝40%×4.2×107J＝1.68×107J，吸收热量后，水的温度t＝+t0＝+25℃＝105℃，由于此时大气压为一个标准大气压，水的沸点为100℃，即水的温度最大为100℃，由于105℃＞100℃，所以水温度升高到100℃。
故答案为：4.2×107；100。
18．（2023秋 湖滨区校级期末）2022珠海航展，大国重器“歼﹣20”的“双机对冲”、“旱地拔葱”成为全场的焦点（如图所示），换装后的中国心“国产涡扇﹣10”航空发动机在工作时，燃料燃烧产生的高温高压气体通过 做功 的方式将内能转化为 机械能 ，所以也属于热机的一种。
解：热机的做功冲程是通过做功的方式，将内能转化为机械能。
故答案为：做功；机械能。
19．（2022秋 谷城县期末）热机的工作原理如图所示，从能量转化的角度看，水蒸气把木塞子冲出去的过程是 内 能转化为 机械 能。
解：在塞子被冲出试管口的过程中，水蒸气膨胀做功，将内能转化为塞子的机械能，能量转化方式与热机工作原理相同。
故答案为：内；机械。
20．（2023秋 望奎县校级期中）常见汽油机和柴油机都是内燃机。从能量转化的角度来看，内燃机是把内能转为 机械 能的机器。我们经常用循环水冷却内燃机，使内燃机降温，是因为水的 比热容 大，带走的热量多。
解：内燃机是把内能转化为机械能的机器；
与其它液体相比较，水的比热容较大，在质量和升高的温度相同时，水吸收的热量最多，制冷效果最好。
故答案为：机械；比热容。
21．（2023秋 成武县期中）我国航天事业快速发展，长征系列火箭做出了巨大贡献！火箭的发动机 属于 （选填“属于”或“不属于”）热机。热机工作过程中通过燃料燃烧获取 内能 转化为机械能。火箭发射时，向发射塔喷射大量的水，利用水的 比热容 较大的性质带走大量的热量，防止发射塔被烧坏。
解：火箭发动机利用燃料燃烧获取内能再通过做功的方式转化为机械能，是热机的一种；
因为水的比热容比较大，在质量相同、升高相同的温度相同时，可以吸收更多的热量，防止发射塔被烧坏。
故答案为：属于；内能；比热容。
三．实验探究题（共4小题）
22．（2023秋 项城市期中）小明分别用如图所示的相同装置来探究煤油和菜籽油热值的大小关系，图中水、煤油和菜籽油的质量都相同。
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃
煤油 25 100
菜籽油 25 100
（1）在组装实验装置时，应该按照 自下而上 （选填“由下到上”或“由上到下”）的顺序；
（2）实验中通过比较 水温升高的度数大小 来比较煤油和菜籽油燃烧放出的热量大小；燃料燃烧放出的热量，通过 热传递 （选填“做功”或“热传递”）的方式使水的内能增大；
（3）小明将在实验中得到的数据记录在表格中（无读数错误），发现根据数据不能比较出煤油和菜籽油热值的大小关系，请你想出一个办法解决问题： 减少燃油的质量或者增加水的质量 ；
（4）实验结束后，小明通过计算发现水所吸收的热量明显小于燃料完全燃烧放出的热量，你认为出现这种情况的主要原因是： 燃料不能完全燃烧且存在热量散失 。
解：（1）酒精灯需用外焰加热，温度计的玻璃泡要全部浸入被测液体，不能碰到容器底和容器壁，所以要放好酒精灯，再固定铁圈的高度，安装实验器材时，应按照自下而上顺序进行；
（2）由于燃料的热值不能直接测量，所以通过水温升高的度数大小来体现燃料的热值大小；
燃料燃烧放出的热量，水吸收热量，通过热传递方式使水的内能增大，温度升高；
（3）因为水沸腾时温度保持不变，两只烧杯中的水温都是100℃，无法判断水吸热的多少，所以无法比较煤油热值与菜籽油热值的关系；
实验过程中水温达到100℃，无法比较水吸热的多少，因此实验中要使水的末温低于100℃，所以要减少燃油的质量或者增加水的质量；
（4）要控制质量相等，需要用天平来测量；
由于燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使Q放大于Q吸，依此计算出煤油和菜籽油的热值比实际要偏小些。
故答案为：（1）自下而上；（2）水温升高的度数大小；热传递；（3）减少燃油的质量或者增加水的质量；（4）燃料不能完全燃烧且存在热量散失。
23．（2023秋 九江期末）小柯同学设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系，他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，并每隔1分钟记录了杯中水的温度（见下表）。
（1）在安装、调整甲图中实验器材时，合理的顺序是先调整固定 B 的位置，再调整固定 A 的位置（选填图中的“A”或“B”）。
（2）为保证实验便捷、可靠，实验时应控制两套装置中一些相同的量，主要有：加热时间、水的 质量 和水的 初温 ，油灯中煤油和菜籽油的质量等。
（3）通过下表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是 煤油 。
时间 燃料燃烧前 燃料完全燃烧后
甲杯水温/℃ 25 37
乙杯水温/℃ 25 31
（4）根据上表数据，利用公式Q吸＝cm（t﹣t0）可计算出加热一段时间水吸收的热量。小柯同学想要通过实验知道菜籽油的热值，他还需要在实验前用天平测出烧杯中水的质量，并测出这段时间内消耗菜籽油的质量，通过计算得出菜籽油的热值。你认为他的计算结果与真实值相比会 偏小 （填“偏大”“偏小”或“相等”），原因是 燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失 。
解：（1）实验前，首先调整好实验装备，根据酒精灯外焰的高度调整铁架台的高度，根据烧杯和烧杯中水的高度调整温度计的高度，因此是先固定B，再固定A。
（2）实验时应控制两套装置中相同的量，加热时间，水的质量，水的初温。
（3）甲、乙两个装置中，水的质量和初温相同，由Q＝cmΔt知，末温高的吸收的热量较多；在相同的加热设备下，相同时间内，消耗的燃料相同，由Q＝qm知，水温上升高的，对应的燃料的热值较大。
（4）因为燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小，因此这样的计算结果不可靠。
故答案为：（1）B；A；（2）质量；初温；（3）煤油；（4）偏小；燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失。
24．（2023秋 新城区校级期中）为比较不同燃料燃烧放热能力的差异，同学们设计了如图甲、乙所示的两组对比实验，实验装置完全相同。实验中忽略热量的散失，且两种燃料燃烧时均匀放热。
（1）实验中应该控制烧杯内水的初温、质量相同，还应控制燃料的 质量 （选填“质量”“体积”）相同，燃料燃烧完后，画出水的温度随时间变化的关系图像如图丙所示。燃料1燃烧5min放出的热量 大于 （选填“大于”、“小于”或“等于”）燃料2燃烧15min放出的热量；
（2）假设燃料完全燃烧，则燃料1与燃料2的热值之比为 4：3 。
解：（1）根据控制变量法可知，实验中应该控制烧杯内水的初温、质量相同，还应控制燃料的质量相同；
由图可知，燃料1燃烧5min使水温度由20℃升高到100℃，燃料2燃烧15min 放出的热量使等质量的水温度由20℃升高到80℃，根据Q吸＝cmΔt可知，燃料1燃烧5min水吸收的热量：
Q吸1＝cmΔt1＝cm（100℃﹣20℃）＝cm×80℃；
燃料2燃烧15min水吸收的热量：
Q吸2＝cmΔt2＝cm（80℃﹣20℃）＝cm×60℃
Q吸1＞Q吸2，所以燃料1燃烧5min放出的热量大于燃料2燃烧15min 放出的热量；
（2）若燃料完全燃烧，Q放＝Q吸，由Q放＝mq得：
。
故答案为：（1）质量；大于；（2）4：3。
25．（2023秋 黔南州期中）在“比较不同燃料燃烧时放出的热量”实验中，小明使用的装置如图所示，两套装置除燃料外均相同。
（1）实验前，量取酒精和碎纸片时，必须控制两种燃料的 质量 相等。
（2）实验时， 不需要 （选填“需要”或“不需要”）记录燃料充分燃烧的时间。
（3）小明点燃酒精灯和碎纸片灯，分别加热质量相等、初温均为20℃的水，等到燃料燃尽后，测得水的温度如表所示。根据表中的实验数据，可以得出两种燃料热值的大小关系：q酒精 ＞ （选填“＞”“＝”或“＜”）q碎纸片。
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后的水温/℃
酒精 20 35
碎纸片 20 25
（4）小明根据实验数据计算得到了两种燃料的热值，发现计算得到的燃料热值和理论值有一些偏差，请说出造成偏差的原因： 燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收 。（写出一条即可）
解：（1）根据控制变量法，实验前，量取酒精和碎纸片时，必须控制两种燃料的质量相等；
（2）比较质量相等的不同燃料的热值时，要让燃料充分燃烧，加热质量相同的同种液体，根据Q＝cmΔt可知，液体升温越高，则燃料放出的热量越多，这种燃料热值越大，不需要记录燃料充分燃烧所用时间；
（3）根据表格中的实验数据，用酒精做燃料加热的水的温度升高了35℃﹣20℃＝15℃，用碎纸片做燃料加热的水的温度升高了25℃﹣20℃＝5℃，则水吸收的热量之比为15℃：5℃＝3：1，根据Q放＝mq可知，两种燃料热值的大小关系：q酒精＝3q碎纸片；
（4）实验过程中燃料不一定完全燃烧，燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收，因此实验测出的热值比真实值小。
故答案为：（1）质量；（2）不需要；（3）＞；（4）燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收。
四．计算题（共2小题）
26．（2023 金州区模拟）小明利用家中的燃气表和温度计测量燃气灶烧水的效率。将1kg的水从20℃加热到60℃，消耗了0.01m3天然气（假设天然气完全燃烧），已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值为4×107J/m3，
（1）水吸收的热量；
（2）天然气完全燃烧放出的热量；
（3）燃气灶烧水时的效率。
解：（1）水吸收的热量：
Q吸＝c水m（t﹣t0 ）＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（60℃﹣20℃）＝1.68×105J；
（2）天然气完全燃烧放热：
Q放＝Vq＝4×107J/m3×0.01m3＝4×105J；
（3）燃气灶烧水的效率：
η＝×100%＝×100%＝42%。
答：（1）水吸收的热量为1.68×105J；
（2）天然气完全燃烧放出的热量为4×105J；
（3）燃气灶烧水时的效率为42%。
27．（2022秋 香河县期末）国家提倡节能减排，各地都在积极进行“煤改气”工程。某同学计算家中天然气灶烧水的效率时，将20℃、2kg的水倒入烧水壶中。在一个标准大气压下，把水刚加热到100℃时，测出消耗了0.048m3的天然气。已知水的比热容为c＝4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值为q＝4.0×107J/m3。请你计算将这些水烧开时：
（1）水吸收的热量；
（2）燃烧的天然气放出的热量；
（3）天然气灶的效率。
解：
（1）水吸收的热量：
Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J；
（2）天然气完全燃烧放出的热量：
Q放＝qV＝4.0×107J/m3×0.048m3＝1.92×106J；
（3）天然气灶的效率：
η＝×100%＝×100%＝35%。
答：（1）水吸收的热量为6.72×105J；
（2）燃烧的天然气放出的热量为1.92×106J；
（3）天然气灶的效率为35%。
五．解答题（共3小题）
28．（2023秋 大武口区校级期中）现代社会，“变废为宝”已成为节约能源的重要途径，例如“填埋”和“焚烧”的垃圾都可发电，这样既处理了垃圾，又起到了节能减排的效果（生活垃圾的平均热值约为6.3×106J/kg）。
（1）燃烧1吨生活垃圾可放出多少焦耳的热量？如果生活垃圾不能完全燃烧，则生活垃圾的热值会 不变 。（选填“变大”“变小”或“不变”）
（2）如果这些能量的40%用来给水加热供暖气片取暖，在一个标准大气压下可将多少千克20℃的水恰好加热到沸腾？[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
（3）实际燃烧1吨生活垃圾可获得7.56×108J的电能，那么生活垃圾燃烧发电的效率是多少？
解：（1）垃圾完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝1×103kg×6.3×106J/kg＝6.3×109J；热值是指燃料完全燃烧放出的热量与质量的比值，大小与燃料的种类有关，与质量和燃烧情况无关，所以在垃圾燃烧的过程中，其热值不变；
（2）水吸收的热量：Q吸＝Q放η＝6.3×109J×40%＝2.52×109J，1标准大气压下水的沸点为100℃，则水的质量为：
m水＝＝＝7.5×103kg；
（3）生活垃圾燃烧发电的效率：η＝＝×100%＝12%。
故答案为：（1）6.3×109J；不变；（2）7.5×103kg；（3）12%。
29．（2023秋 秦都区校级期中）某县在冬季利用地热能为用户取暖。县内有一口自喷状态地热井，出水温度为90℃，每小时出水量为1.5×105kg。求：[c水＝4.2×103J/（kg ℃），q天然气＝4×107J/m3]
（1）地热能供暖系统用水做运输热量的介质，是因为水的比热容较 大 ，取暖时是通过 热传递 的方式改变室内空气的内能；
（2）每小时流出的地热水温度降低到50℃，所放出的热量是多少？
（3）如果用天然气蒸汽锅炉供热，且天然气蒸汽锅炉的热效率为90%，则要产生（2）中放出的热量，需要完全燃烧天然气的体积是多少？
解：（1）热能供暖系统用水做运输热量的介质，是因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多；取暖时是通过热传递的方式改变室内空气的内能；
（2）水放出的热量Q水＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×1.5×105kg×（90℃﹣50℃）＝2.52×1010J；
（3）由η＝得天然气需要放出的热量：
Q气＝＝＝2.8×1010J，
由Q气＝Vq得天然气的体积：
V＝＝＝700m3。
故答案为：（1）大；热传递；
（2）每小时流出的地热水温度降低到50℃，所放出的热量为2.52×1010J。
（3）要产生（2）中放出的热量，需要完全燃烧天然气的体积是700m3。
30．（2023秋 礼泉县期中）天然气灶使用方便、经济环保。如图所示，在一个标准大气压下，天然气灶将1kg温度为20℃的水加热至沸腾，大约需要10min，已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值为3.5×107J/m3，求：
（1）天然气在燃烧过程中，热值 不变 （选填“变大”“不变”或“变小”）。
（2）水吸收的热量。
（3）若天然气完全燃烧放出的热量60%被水吸收，则恰好烧开这壶水需要多少m3的天然气。
解：（1）燃料的热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关；
（2）一个标准大气压下，水的沸点为100℃，即水的末温t＝100℃，
水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×105J；
（3）由η＝可得天然气完全燃烧放出的热量：
Q放＝＝＝5.6×105J，
由Q放＝Vq得需要天然气的体积：
V＝＝＝0.016m3。
答：（1）不变；
（2）水吸收的热量为3.36×105J；
（2）烧开这壶水需要0.016m3的天然气。
