1、1 12.412.4 机械能与内能的相互转化机械能与内能的相互转化 【学习目标】【学习目标】 1了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义，知道常见的热机内燃机工作 过程及其在历史、现实生活中的应用实例； 2从能量转化的角度认识燃料的热值； 3知道能量守恒定律，并能用能量转化与守恒的观点分析物理现象； 4通过能量的转化和转移，进一步认识效率的概念。 【基础知识】【基础知识】 知识点一、热机知识点一、热机 利用燃料燃烧释放出能量做功的机械，叫做热机。常见的热机有：蒸汽机、内燃机、汽 轮机、喷气发动机等。 知识点诠释：知识点诠释： （1）内能利用的两种方式：加热、做功。 （2）内燃机及其工作原理：
2、 内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。内燃机分为汽 油机和柴油机，它们分别用汽油和柴油作为燃料。 内燃机的工作原理： 汽油或柴油在气缸里燃烧时生成高温高压的燃气， 用来推动活塞 做功。活塞通过连杆使内燃机的飞轮转动，从而带动其他机械转动。 （3）内燃机的四个冲程： 活塞在气缸内往复运动，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程，汽油机是 由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。在一个工作循环中，汽 缸内的活塞往复两次，曲轴转动两周。四个冲程中只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲 程都是靠飞轮惯性完成的。一个工作循环有两次能量转化，在压缩过程中，
3、机械能转化为内 能，在做功过程中，内能转化为机械能。 2 汽油机柴油机 （4）汽油机和柴油机的异同点： 不同点相同点 项目汽油机柴油机 （1）构造基本相同 都是燃料在气缸内 燃烧，都是内燃机。 （2）都将内能转化 为机械能。 （3）每一个工作循 环都是由吸气、压 缩、做功、排气四 个冲程组成。 构造气缸顶部有火花塞气缸顶部有喷油嘴 点火方式 压缩冲程末由火花塞放出电火 花点燃，称点燃式 压缩冲程末由喷油嘴向气缸内喷 雾状柴油遇到高温高压的空气自 动燃烧，称压燃式 燃料 汽油、吸气冲程吸进汽油和空气 混合物 柴油、 吸气冲程吸进气缸的只是空 气 压缩比 压缩冲程末气体体积被压缩为 吸进体积的 1
4、9 至 16 压缩冲程末气体体积被压缩为吸 进体积的 122 至 116 做功 做功冲程初燃气压强为 30 至 50 个大气压，温度 2000至 2500，高温高压的气体推动活 塞做功 做功冲程初燃气压强为 50 至 100 个大气压， 温度 1700至 2000， 高温高压的气体推动活塞做功 效率效率较低 20至 30效率较高 30至 45 用途 轻便，多用于汽车、飞机、小型 农机具 笨重，多用于拖拉机、载重汽车、 轮船等重型机械 知识点二、热值知识点二、热值 3 我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。单位是：J/ 。 知识点诠释：知识点诠释： （1）燃料燃烧放出
5、的热量与哪些因素有关： 燃料的种类； 燃料的质量； 燃料是否充分燃烧。 （2）燃料完全燃烧放出热量的计算公式：Q放 放=mq。其中 m 为燃料的质量，q 为燃料的 热值。 知识点三、热机的效率知识点三、热机的效率 热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做热机的效率。 知识点诠释：知识点诠释： （1）热机的效率是热机性能的一个重要指标，热机的效率越高，它的机械性能就越好。 （2）提高热机效率的途径： 在设计和制造上，要不断改进和革新，以减少各种能量损失，提高效率。 在使用上，要正确使用，注意保养。例如加润滑剂以保证良好的润滑，减小摩擦；运 动零件之间的间隙要调整得当，减小
6、摩擦和防止漏气。 充分利用废气带走的能量。 例如热电站就是利用废气来供热的， 这种既供电又供热的 热电站，比一般的火电站，燃料的利用率将大大提高。 知识点四、能量的转化和守恒知识点四、能量的转化和守恒 1常见常见的能量形式有的能量形式有：机械能、内能、电能、光能、化学能等。这些不同形式的能在 一定的条件下可以相互转化。 如摩擦生热是机械能转化为内能； 水电站里的水轮机带动发电 机发电是机械能转化为电能。 2能量的转化和守恒定律能量的转化和守恒定律：能量既不会凭空消灭，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。
7、知识点诠释：知识点诠释： 定律中能的转化，是指通过做功，能的形式发生了变化，一种形式的能转化为另一种形 式的能。如钻木取火，就是通过克服摩擦做功，使机械能转化为内能。能的转移，是指同一 种能从一个物体转移到另一个物体上，能的形式没有变化，如热传递过程中，内能从高温物 4 体转移到低温物体。 【考点剖析】【考点剖析】 考点一、热机考点一、热机 例例 1、下列现象中，利用内能做功的是（） A冬天在户外时两手相互搓一会儿就暖和了 B刀在砂轮的高速摩擦之下溅出火花 C火箭在“熊熊烈火”的喷射中冲天而起 D盛夏在烈日之下的柏油路面被晒熔化了 【思路点拨】本题抓住内能的两个应用：一、利用内能做功；二、利用
8、内能加热物体。 属于利用内能加热物体，不符合题意。 举一反三：举一反三： 【变式】在下列各种过程中，利用内能加热的是（） A火箭将卫星搭载上天 B喷气式客机载人飞翔 C利用拖拉机耕地 D烧水饮用 例例 2、柴油机和汽油机在构造上的主要区别是：柴油机气缸顶部有，汽油机气 缸顶部有，在吸气冲程中的不同是：汽油机吸入气缸里的是，柴 油机吸入气缸里的是。 【思路点拨】 总结汽油机和柴油机的异同点： 相同点： 四个冲程相同， 能的转化相同； 不同点：吸入的物质不同；结构不同；压强不同，效率不同；点火方式不同。 举一反三：举一反三： 【变式】下面是汽油机工作的四个冲程，其中将机械能转化为内能的是（） A吸
9、气冲程B压缩冲程 C做功冲程D排气冲程 考点二、考点二、燃料的热值和热机效率燃料的热值和热机效率 例例 3、某工厂利用地热温泉水辅助冬季供暖地热温泉每天出水量为 2.5104kg，温泉 5 水的初温是 80，供暖后温度降低到 40温泉水的比热容是 4.2103J/（kg） 。试求： （1）这些温泉水每天放出的热量是多少？ （2） 若这些热量由热值为3.0107J/kg的焦炭提供， 至少需要完全燃烧多少千克的焦炭？ 举一反三：举一反三： 【变式】有关热值的概念，下列说法中正确的是（） A、燃料完全燃烧时，它的热量最大 B、没有燃烧的燃料，热值等于零 C、燃料燃烧时放出的热量越多，热值越大 D、燃
10、料的热值与燃烧情况无关 例例 4、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。 举一反三：举一反三： 【变式】甲柴油机的效率比乙柴油机的效率高，这表明（） A甲的功率比乙的大 B甲做的功比乙的多 C甲消耗的柴油比乙的少 D甲柴油机内能转化为机械能的百分比大 考点三、考点三、能量守恒定律能量守恒
11、定律 例例 5、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 6 【真题演练】【真题演练】 1.（2020泰州）泰州）如图是内燃机某冲程的工作示意图，四个事例中能量转化与之相同的 是（） 。 A.瓶塞冲出；B.搓手取暖； C.压缩气体；D.钻木取火 2.（2
12、019江西）江西）如图所示，是小普同学跟爷爷学习气功的四个基本动作。由此他联想 到热机的四个冲程，以下与做功冲程最相似的是（） 。 3.（2019玉林）玉林）如图所示，是内燃机工作循环中的某个冲程，它是（） 。 7 A.吸气冲程B.做功冲程C.压缩冲程D.排气冲程 4.（2019郴州）郴州）现在流行一款鞋，穿上它走路时，鞋会发光，站着不动就不会发光。 则这款鞋发光的原理，从能量转化的角度分析正确的是（） 。 A机械能转化为电能，再转化为光能；B电能转化为机械能，再转化为光能； C机械能转化为光能，再转化为电能；D光能转化为机械能，再转化为电能 5 （2020宿迁）宿迁）天然气的热气值放出为 4
13、.4107J/kg，小明烧开一壶水消耗了 0.05kg。 完全燃烧这些天然气放出热量为J； 水沸腾时壶盖被顶起， 这是内能转化为能， 汽油机的冲程与此原理相似。 6 （2020扬州）扬州）如图，“长征五号 B”运载火箭首次采用了我国最新研制的大推力液氧 煤油发动机。煤油的热值为 4.6107J/kg，完全燃烧 2kg 煤油放出的热量为J。火箭升 空后助推器会自动脱落。助推器脱落后在作用下落回地面。此时火箭相对地面是 的。 7.（2020营口）营口）如图所示，小刚从滑梯下滑的过程中，他的重力势能_（选填“增 大”、“不变”或“减小”） ，在此过程中，小刚感觉到臀部发热，这说明通过_的方式可以 改
14、变物体的内能，这个过程发生的能量转化类似于四冲程汽油机的_冲程。 8.（2020丹东丹东）一台四冲程汽油机正常工作时曲轴和飞轮的转速是 2400r/min， 它每秒 完成_个冲程，对外做功_次。 8 9.（2020赤峰）赤峰）家庭轿车的发动机是四冲程内燃机，内燃机在工作过程中将内能转化 为机械能的是_冲程；某款轿车百公里耗油 6 kg，这些汽油完全燃烧放出_J 的 热量（汽油的热值是 4.6107J/kg） 。汽油是由石油提炼出来的，石油等化石能源是_ （ 填 “可再生”或“不可再生”）能源。 10 （2020眉山）眉山）完全燃烧 20g 热值为 2.1107J/kg 的某种燃料，放出的热量可
15、以使质 量 10kg，温度 25的水，温度升高四冲程汽油机，把机械能转化成内能的是 冲程。水的比热容 c水4.2103J/（kg） 11.（2020广元广元）可燃冰作为一种新型燃料。是天然气与水在高压低温条件下形成的类 冰状的结晶物质，可直接点燃，1m3可燃冰在常温常压下可释放 160m3的天然气。根据以上 信息可知，可燃冰是_（选填“可再生”或“不可再生”）能源。1m3的可燃冰释放的天然 气完全燃烧放出的热量为_J，若该热量全部被水吸收，可将_kg 的水从 10加热 到 90。c水=4.2103J/（kg） ，天然气的热值 q =4.2107J/m3，环境为标准大气压 12 （2020凉山）
16、凉山）2020 年 5 月 13 日，备受大家关注的“悬崖村”的村民们逐渐搬进位于 凉山州昭觉县城的易地扶贫搬迁安置点，实现了“拎包入住”。易地扶贫搬迁安置户小强同学 家里有一个容积为 5L 的水壶，水壶里装有 3.5kg 初温为 50的水，他用家里的液化气炉具 把水加热到 70使用。 （已知液化气的热值 q 4.9107J/m3）求： （1）烧水过程水吸收了多少热量？ （2）若实际使用了 0.02m3的液化气，则该液化气炉具的效率是多少？ 9 【过关检测】【过关检测】 一、选择题一、选择题 1、在农业生产中，为了保证秧苗夜间不致受冻，傍晚时要向秧田里多灌些水，这是因 为水（） A、密度大B、
17、比热容大 C、温度高D、热膨胀大 2、关于燃料和热值，以下说法正确的是（） A燃料热值与燃料的质量无关 B容易燃烧的燃料，热值一定大 C煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧木柴放出的热量一定多 D为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料 3、如图所示是四冲程汽油机的其中一个冲程的剖面图，下列说法正确的是（） A、该冲程是压缩冲程 B、该冲程中活塞向上运动 C、该冲程是内能转化为机械能的过程 D、该冲程是机械能转化为内能的过程 4、两部汽油机 A 和 B，若 A 的功率较大，A 的效率也较高，使 A、B 完成相等的有用 功，则() A、A 汽油机消耗的汽油较少，用的时间较短 B、B
18、汽油机消耗的汽油较少，用的时间较短 C、A、B 二汽油机消耗的汽油一样多，用的时间一样长 D、无法确定 5、以下现象中，由内能转化为其他形式能的现象是（） 10 A、刀在磨刀石上被磨得发烫 B、雨滴从高空下落时温度会升高 C、用电熨斗熨衣服 D、被加热的试管中的水蒸气膨胀做功，把管塞推出管口 二、填空题二、填空题 6、内能的利用途径主要有两种，一是给物体_，二是利用内能来_。热 机就是把_能转化成_能的机器。 7、常见汽车的动力机械是内燃机，从能量转化的角度来看，内燃机是把_能转 化为_能的机器，内燃机的效率较低，它在工作过程中，能量大部分以_能的 形式耗散掉。 8、四冲程内燃机由_、_、_和
19、_四个冲程组成一个工作 循环，只有_冲程把内能转化成机械能，其他三个冲程都是靠_来完成的。 9、 物理学中， 把_的某种燃料_燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值。 热值的单位是_。 10、 在热机中， 用来做_的那部分能量与燃料_的能量之比叫热机的效率， 可用公式_来计算。热机效率总小于_。 11、某瓶煤油的燃烧值是 4.6107焦/千克，它的物理意义是 _。如果将瓶 中的煤油倒去一半，剩下煤油的燃烧值为 _。 12、世界上很多发明都是受到生活现象的启发而蒙生的创意，比如：蒸汽机和汽油机， 它们工作时，能的转化过程是。图中是汽油机的工作原理图。 13、 质量为 10千克的汽油， 用去 1/3后
20、， 剩下汽油的密度将_、 比热容将_、 热值将_。(填“变大”“变小”或“不变”) 14、一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占 25%，废气带走的能量 占 30%，摩擦等机械损耗占 10%，则它的热机效率为_。 11 三、计算题三、计算题 15、一辆汽车的发动机输出功率为 66.15kW，每小时耗（柴）油 14kg，请计算发动机 的效率（柴油的燃烧值为 4.3107J/kg） 。 12.412.4 机械能与内能的相互转化机械能与内能的相互转化 【学习目标】【学习目标】 1了解内能的利用在人类社会发展史上的重要意义，知道常见的热机内燃机工作 过程及其在历史、现实生活中的应用实例；
21、2从能量转化的角度认识燃料的热值； 3知道能量守恒定律，并能用能量转化与守恒的观点分析物理现象； 4通过能量的转化和转移，进一步认识效率的概念。 【基础知识】【基础知识】 知识点一、热机知识点一、热机 利用燃料燃烧释放出能量做功的机械，叫做热机。常见的热机有：蒸汽机、内燃机、汽 轮机、喷气发动机等。 知识点诠释：知识点诠释： （1）内能利用的两种方式：加热、做功。 （2）内燃机及其工作原理： 内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。内燃机分为汽 油机和柴油机，它们分别用汽油和柴油作为燃料。 12 内燃机的工作原理： 汽油或柴油在气缸里燃烧时生成高温高压的燃气， 用来推动活
22、塞 做功。活塞通过连杆使内燃机的飞轮转动，从而带动其他机械转动。 （3）内燃机的四个冲程： 活塞在气缸内往复运动，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程，汽油机是 由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。在一个工作循环中，汽 缸内的活塞往复两次，曲轴转动两周。四个冲程中只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲 程都是靠飞轮惯性完成的。一个工作循环有两次能量转化，在压缩过程中，机械能转化为内 能，在做功过程中，内能转化为机械能。 汽油机柴油机 （4）汽油机和柴油机的异同点： 不同点相同点 项目汽油机柴油机 （1）构造基本相同 都是燃料在气缸内 燃烧，都是内燃机。 （2）都将
23、内能转化 为机械能。 （3）每一个工作循 环都是由吸气、压 构造气缸顶部有火花塞气缸顶部有喷油嘴 点火方式 压缩冲程末由火花塞放出电火 花点燃，称点燃式 压缩冲程末由喷油嘴向气缸内喷 雾状柴油遇到高温高压的空气自 动燃烧，称压燃式 燃料 汽油、吸气冲程吸进汽油和空气 混合物 柴油、 吸气冲程吸进气缸的只是空 气 压缩比 压缩冲程末气体体积被压缩为 吸进体积的 19 至 16 压缩冲程末气体体积被压缩为吸 进体积的 122 至 116 13 缩、做功、排气四 个冲程组成。 做功 做功冲程初燃气压强为 30 至 50 个大气压，温度 2000至 2500，高温高压的气体推动活 塞做功 做功冲程初燃
24、气压强为 50 至 100 个大气压， 温度 1700至 2000， 高温高压的气体推动活塞做功 效率效率较低 20至 30效率较高 30至 45 用途 轻便，多用于汽车、飞机、小型 农机具 笨重，多用于拖拉机、载重汽车、 轮船等重型机械 知识点二、热值知识点二、热值 我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。单位是：J/ 。 知识点诠释：知识点诠释： （1）燃料燃烧放出的热量与哪些因素有关： 燃料的种类； 燃料的质量； 燃料是否充分燃烧。 （2）燃料完全燃烧放出热量的计算公式：Q放 放=mq。其中 m 为燃料的质量，q 为燃料的 热值。 知识点三、热机的效率知识点三、
25、热机的效率 热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做热机的效率。 知识点诠释：知识点诠释： （1）热机的效率是热机性能的一个重要指标，热机的效率越高，它的机械性能就越好。 （2）提高热机效率的途径： 在设计和制造上，要不断改进和革新，以减少各种能量损失，提高效率。 在使用上，要正确使用，注意保养。例如加润滑剂以保证良好的润滑，减小摩擦；运 动零件之间的间隙要调整得当，减小摩擦和防止漏气。 充分利用废气带走的能量。 例如热电站就是利用废气来供热的， 这种既供电又供热的 热电站，比一般的火电站，燃料的利用率将大大提高。 知识点四、能量的转化和守恒知识点四、能量的转化和守恒
26、14 1常见常见的能量形式有的能量形式有：机械能、内能、电能、光能、化学能等。这些不同形式的能在 一定的条件下可以相互转化。 如摩擦生热是机械能转化为内能； 水电站里的水轮机带动发电 机发电是机械能转化为电能。 2能量的转化和守恒定律能量的转化和守恒定律：能量既不会凭空消灭，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。 知识点诠释：知识点诠释： 定律中能的转化，是指通过做功，能的形式发生了变化，一种形式的能转化为另一种形 式的能。如钻木取火，就是通过克服摩擦做功，使机械能转化为内能。能的转移，是指同一 种能从一个
27、物体转移到另一个物体上，能的形式没有变化，如热传递过程中，内能从高温物 体转移到低温物体。 【考点剖析】【考点剖析】 考点一、热机考点一、热机 例例 1、下列现象中，利用内能做功的是（） A冬天在户外时两手相互搓一会儿就暖和了 B刀在砂轮的高速摩擦之下溅出火花 C火箭在“熊熊烈火”的喷射中冲天而起 D盛夏在烈日之下的柏油路面被晒熔化了 【思路点拨】本题抓住内能的两个应用：一、利用内能做功；二、利用内能加热物体。 【答案】C 【解析】A、冬天在户外时两手相互搓一会儿就暖和了，属于利用内能加热物体，不符 合题意。 B、刀在砂轮的高速摩擦之下溅出火花，属于利用内能加热物体，不符合题意。 C、火箭在“
28、熊熊烈火”的喷射中冲天而起，利用内能做功，符合题意。 D、盛夏在烈日之下的柏油路面被晒熔化了，属于利用内能加热物体，不符合题意。 【总结升华】内能的两个应用：加热、做功。 举一反三：举一反三： 15 【变式】在下列各种过程中，利用内能加热的是（） A火箭将卫星搭载上天 B喷气式客机载人飞翔 C利用拖拉机耕地 D烧水饮用 【答案】D 例例 2、柴油机和汽油机在构造上的主要区别是：柴油机气缸顶部有，汽油机气 缸顶部有，在吸气冲程中的不同是：汽油机吸入气缸里的是，柴 油机吸入气缸里的是。 【思路点拨】 总结汽油机和柴油机的异同点： 相同点： 四个冲程相同， 能的转化相同； 不同点：吸入的物质不同；结
29、构不同；压强不同，效率不同；点火方式不同。 【答案】喷油嘴；火花塞；空气与汽油的混合物；空气 【解析】 （1）汽油机和柴油机在构造上的区别是：汽油机顶部有个火花塞，柴油机顶部 有个喷油嘴； （2）在吸气冲程里，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入的是空 气，故答案为：喷油嘴；火花塞；空气与汽油的混合物；空气。 【总结升华】此题考察内燃机的工作原理，属基础题。 举一反三：举一反三： 【变式】下面是汽油机工作的四个冲程，其中将机械能转化为内能的是（） A吸气冲程B压缩冲程 C做功冲程D排气冲程 【答案】B 考点二、考点二、燃料的热值和热机效率燃料的热值和热机效率 例例 3、某工厂利用
30、地热温泉水辅助冬季供暖地热温泉每天出水量为 2.5104kg，温泉 水的初温是 80，供暖后温度降低到 40温泉水的比热容是 4.2103J/（kg） 。试求： （1）这些温泉水每天放出的热量是多少？ （2） 若这些热量由热值为3.0107J/kg的焦炭提供， 至少需要完全燃烧多少千克的焦炭？ 【答案与解析】 （1）温泉水放出的热量：Q放=c水m水t=4.2103J/（kg）2.5104kg（80-40） =4.2109J； 16 （2）由题知，Q放=Q吸=4.2109J，由 Q放=mq 得需要焦炭的质量： 9 7 4.210 J =140kg 3.0 10 J/kg Q m q 放 炭 。
31、答： （1） 这些温泉水每天放出的热量是 4.2109J； （2） 若这些热量由热值为 3.0107J/kg 的焦炭提供，至少需要完全燃烧 140kg 的焦炭。 【总结升华】 本题考查了学生对物体放热公式和燃料完全放热公式的掌握和运用， 属于 基础题目。 举一反三：举一反三： 【变式】有关热值的概念，下列说法中正确的是（） A、燃料完全燃烧时，它的热量最大 B、没有燃烧的燃料，热值等于零 C、燃料燃烧时放出的热量越多，热值越大 D、燃料的热值与燃烧情况无关 【答案】D 例例 4、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
32、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。 【总结升华】增强节能意识，提倡低碳生活，提高能源利用率。 举一反三：举一反三： 【变式】甲柴油机的效率比乙柴油机的效率高，这表明（） A甲的功率比
33、乙的大 B甲做的功比乙的多 C甲消耗的柴油比乙的少 17 D甲柴油机内能转化为机械能的百分比大 【答案】D 考点三、考点三、能量守恒定律能量守恒定律 例例 5、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
34、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。 【真题演练】【真题演练】 1.（2020泰州）泰州）如图是内燃机某冲程的工作示意图，四个事例中能量转化与之相同的 是（） 。 18 A.瓶塞冲出；B.搓手取暖； C.压缩气体；D.钻木取火 【答案】A
35、。 【解析】根据图示可知，两个气门都关闭，活塞向下运动，因此该冲程为做功冲程，将 内能转化为机械能。 A试管内气体对瓶塞做功，气体的内能转化为瓶塞的机械能，符合题意； B搓手取暖，克服摩擦力做功，把机械能转化为内能，内能增加，不符合题意； C用力将活塞压下，活塞对筒内空气做功，筒内空气的内能增大、温度升高，达到了 棉花的着火点，棉花就会燃烧，此过程中机械能转化为内能，不符合题意； D钻木取火过程中，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，内能增加，不符合题意。 故选 A。 2.（2019江西）江西）如图所示，是小普同学跟爷爷学习气功的四个基本动作。由此他联想 到热机的四个冲程，以下与做功冲程最相似的
36、是（） 。 【答案】C。 【解析】A. 鼻孔吸气，相当于吸气冲程，不符合题意； B. 气沉丹田，相当于压缩冲程，不符合题意； C. 排山倒海，对外做功，相当于做功冲程，符合题意； D. 打完收工，相当于排气冲程，不符合题意。 19 3.（2019玉林）玉林）如图所示，是内燃机工作循环中的某个冲程，它是（） 。 A.吸气冲程B.做功冲程C.压缩冲程D.排气冲程 【答案】B。 【解析】图中的气门关闭，活塞下行，并且电火花喷出电火花，这是做功冲程的特点， 该冲程是内燃机工作循环中的做功冲程。故选：B。 4.（2019郴州）郴州）现在流行一款鞋，穿上它走路时，鞋会发光，站着不动就不会发光。 则这款鞋发
37、光的原理，从能量转化的角度分析正确的是（） 。 A机械能转化为电能，再转化为光能；B电能转化为机械能，再转化为光能； C机械能转化为光能，再转化为电能；D光能转化为机械能，再转化为电能 【答案】A。 【解析】穿上鞋走路时，具有机械能，鞋会发光，具有光能；根据题意可知，该鞋（发 电鞋）的工作原理是电磁感应现象，先是机械能转化为电能，电能又转化为光能；故选：A。 5 （2020宿迁）宿迁）天然气的热气值放出为 4.4107J/kg，小明烧开一壶水消耗了 0.05kg。 完全燃烧这些天然气放出热量为J； 水沸腾时壶盖被顶起， 这是内能转化为能， 汽油机的冲程与此原理相似。 【答案】2.2106；机械
38、；做功。 【解析】消耗 0.05g 天然气释放的热量：Qmq0.05kg4.4107J/kg2.2106J； 水沸腾时壶盖被顶起，这是内能转化为机械能，在汽油机的做功冲程中，高温高压的燃 气膨胀做功，将内能转化为机械能。 故答案为：2.2106；机械；做功。 6 （2020扬州）扬州）如图，“长征五号 B”运载火箭首次采用了我国最新研制的大推力液氧 煤油发动机。煤油的热值为 4.6107J/kg，完全燃烧 2kg 煤油放出的热量为J。火箭升 空后助推器会自动脱落。助推器脱落后在作用下落回地面。此时火箭相对地面是 的。 20 【答案】9.2107；重力；运动。 【解析】完全燃烧 2kg 煤油放出
39、的热量：Q放qm4.6107J/kg2kg9.2107J； 火箭升空后助推器会自动脱落后， 助推器会在重力的作用下落回地面， 此时火箭相对于 地面发生了位置的变化，则火箭是运动的。 故答案为：9.2107；重力；运动。 7.（2020营口）营口）如图所示，小刚从滑梯下滑的过程中，他的重力势能_（选填“增 大”、“不变”或“减小”） ，在此过程中，小刚感觉到臀部发热，这说明通过_的方式可以 改变物体的内能，这个过程发生的能量转化类似于四冲程汽油机的_冲程。 【答案】(1)减小；(2)做功；(3)压缩。 【解析】小刚从滑梯下滑的过程中，他的质量不变，高度减小，故重力势能减小。 小刚在下滑过程中克服
40、摩擦做功，机械能转化为内能，所以臀部有灼热的感觉，这是通 过做功的方式改变了他的内能。 四冲程汽油机的压缩冲程中，活塞压缩空气做功，将机械能转化为内能，与上述能量转 化类似。 8.（2020丹东丹东）一台四冲程汽油机正常工作时曲轴和飞轮的转速是 2400r/min， 它每秒 完成_个冲程，对外做功_次。 【答案】(1)80；(2)20。 【解析】飞轮转速是 2400r/min，合 40r/s，表示每秒钟飞轮转动 40 圈，因为一个工作 循环完成四个冲程，活塞往复运动 2 次，曲轴和飞轮转动 2 周，对外做功 1 次，所以，该汽 油机每秒完成 80 个冲程，对外做功 20 次。 9.（2020赤
41、峰）赤峰）家庭轿车的发动机是四冲程内燃机，内燃机在工作过程中将内能转化 为机械能的是_冲程；某款轿车百公里耗油 6 kg，这些汽油完全燃烧放出_J 的 21 热量（汽油的热值是 4.6107J/kg） 。汽油是由石油提炼出来的，石油等化石能源是_ （ 填 “可再生”或“不可再生”）能源。 【答案】(1)做功；(2) 7J 2.76 10 ；(3)不可再生。 【解析】内燃机在做功冲程高温高压气体推动活塞做功将内能转化为机械能。 6kg 汽油完全燃烧放出热量为： 77 J4.6 10 J kg=2.71=606kgQmq 再生能源包括太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等。它们
42、 在自然界可以循环再生。 非再生能源在自然界中经过亿万年形成， 短期内无法恢复且随着大 规模开发利用， 储量越来越少总有枯竭一天的能源称之为不可再生能源。 不可再生能源包括： 煤、原油、天然气、油页岩、核能等。 10 （2020眉山）眉山）完全燃烧 20g 热值为 2.1107J/kg 的某种燃料，放出的热量可以使质 量 10kg，温度 25的水，温度升高四冲程汽油机，把机械能转化成内能的是 冲程。水的比热容 c水4.2103J/（kg） 【答案】9.2107；重力；运动。 【解析】 （1）燃料的质量 m20g0.02kg，则该燃料完全燃烧放出的热量： Q放mq0.02kg2.1107J/kg
43、4.2105J， 由题知，Q吸Q放4.2105J， 由Q吸cmt得水升高的温度： t10； （2）四冲程汽油机的压缩冲程中，活塞压缩汽油和空气的混合物，使其内能增加、温 度升高，该过程中机械能转化为内能。 故答案为：10；压缩。 11.（2020广元广元）可燃冰作为一种新型燃料。是天然气与水在高压低温条件下形成的类 冰状的结晶物质，可直接点燃，1m3可燃冰在常温常压下可释放 160m3的天然气。根据以上 信息可知，可燃冰是_（选填“可再生”或“不可再生”）能源。1m3的可燃冰释放的天然 气完全燃烧放出的热量为_J，若该热量全部被水吸收，可将_kg 的水从 10加热 到 90。c水=4.2103
44、J/（kg） ，天然气的热值 q =4.2107J/m3，环境为标准大气压 【答案】(1)不可再生；(2)6.72109；(3)2104。 【解析】由题知，可燃冰在短时间之内不可再生，所以可燃冰是不可再生能源。 1m3可燃冰在常温常压下可释放出 160m3的天然气， 则完全燃烧 160m3的天然气可放出 22 的热量 3739 160m4.2 10 J/m6.72 10 JQVq 放 天然气完全燃烧放出热量全部被水吸收，则有：Q吸=Q放=6.72109J 由Qcm t 吸 可得，这些热量可加热水的质量： 9 4 3 6.72 10 J 2 10 kg 4.2 10 J/ kg9010 Q m
45、c t 吸 12 （2020凉山）凉山）2020 年 5 月 13 日，备受大家关注的“悬崖村”的村民们逐渐搬进位于 凉山州昭觉县城的易地扶贫搬迁安置点，实现了“拎包入住”。易地扶贫搬迁安置户小强同学 家里有一个容积为 5L 的水壶，水壶里装有 3.5kg 初温为 50的水，他用家里的液化气炉具 把水加热到 70使用。 （已知液化气的热值 q4.9107J/m3）求： （1）烧水过程水吸收了多少热量？ （2）若实际使用了 0.02m3的液化气，则该液化气炉具的效率是多少？ 【解析】 （1）水吸收的热量： Q吸cmt4.2103J/（kg）3.5kg（7050）2.94105J； （2）0.02
46、m3的液化气完全燃烧放出的热量： Q放Vq0.02m34.9107J/m39.8105J， 该液化气炉具的效率：100%30%。 答： （1）烧水过程水吸收的热量为 2.94105J； （2）液化气炉具的效率是 30%。 【过关检测】【过关检测】 一、选择题一、选择题 1、在农业生产中，为了保证秧苗夜间不致受冻，傍晚时要向秧田里多灌些水，这是因 为水（） A、密度大B、比热容大C、温度高D、热膨胀大 23 【答案】B 【解析】白天，在太阳光的照射下，田里水的温度升高，傍晚时，将这些温度较高的水 灌入秧田里，夜晚温度下降，水的温度降低，由于水的比热容大，所以能放出较多的热量， 从而保护秧苗夜间不
47、致受冻。 2、关于燃料和热值，以下说法正确的是（） A燃料热值与燃料的质量无关 B容易燃烧的燃料，热值一定大 C煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧木柴放出的热量一定多 D为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料 【答案】 A 【解析】A、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，故 A 正确；B、热值大小与燃料是否容易燃烧无关，故 B 错误；C、燃料燃烧 放出热量的多少不仅与燃料的热值大小有关，还与燃料的质量以及燃烧程度有关，故 C 错 误；D、锅炉的效率与燃料的热值高没有关系，故 D 错误；故选：A。 3、如图所示是四冲程汽油机的其中一个冲程
48、的剖面图，下列说法正确的是（） A、该冲程是压缩冲程 B、该冲程中活塞向上运动 C、该冲程是内能转化为机械能的过程 D、该冲程是机械能转化为内能的过程 【答案】C 【解析】根据图示可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，气缸容积增大， 因此是做功冲程。在做功冲程中将内能转化为机械能，故 A、B、D 错，C 正确。 4、两部汽油机 A 和 B，若 A 的功率较大，A 的效率也较高，使 A、B 完成相等的有用 功，则() A、A 汽油机消耗的汽油较少，用的时间较短 24 B、B 汽油机消耗的汽油较少，用的时间较短 C、A、B 二汽油机消耗的汽油一样多，用的时间一样长 D、无法确定 【答案】
49、A 【解析】A、B 二汽油机完成的有用功相同的情况下，因 A汽油机效率较高则必然消 耗较少的汽油，又因它功率较大做功所用的时间比较短。 5、以下现象中，由内能转化为其他形式能的现象是（） A、刀在磨刀石上被磨得发烫 B、雨滴从高空下落时温度会升高 C、用电熨斗熨衣服 D、被加热的试管中的水蒸气膨胀做功，把管塞推出管口 【答案】D 【解析】A、磨刀时就是利用刀和磨刀石之间的摩擦做功来改变内能的，是机械能转化 为内能； B、雨滴从高空下落时，克服雨滴和空气之间的摩擦力做功，机械能转化为内能； C、用电熨斗熨衣服，是利用热传递改变衣服的内能，是内能的转移； D、水蒸气膨胀做功，将管塞推出，是内能转化
50、为机械能。故选 D。 二、填空题二、填空题 6、内能的利用途径主要有两种，一是给物体_，二是利用内能来_。热 机就是把_能转化成_能的机器。 【答案】加热做功内机械 7、常见汽车的动力机械是内燃机，从能量转化的角度来看，内燃机是把_能转 化为_能的机器，内燃机的效率较低，它在工作过程中，能量大部分以_能的 形式耗散掉。 【答案】内；机械；内。 【解析】 内燃机是把内能转化为机械能的机器； 热机效率较低， 很多内能散失掉了； 故答案为：内；机械；内。 8、四冲程内燃机由_、_、_和_四个冲程组成一个工作 循环，只有_冲程把内能转化成机械能，其他三个冲程都是靠_来完成的。 【答案】吸气压缩做功排气
