第十四章+内能的利用—2024--2025学年人教版九年级物理全一册

内能的利用
1.下列关于热机的说法中，错误的是( )
A.热机是把内能转化为机械能的装置
B.热机是把机械能转化为内能的装置
C.即使对内燃机不断革新，也不能把气体的内能全部转化为机械能
D.即使没有漏气，也没有摩擦导致的能量损失，内燃机也不能把内能全部转化为机械能
2.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
3.水壶内的水沸腾时，壶盖被水蒸气顶起，此过程中能量转化关系与下列图中内燃机工作的哪个冲程相同( )
A. B. C. D.
4.汽油机和柴油机的构造和工作过程不同的是( )
①汽油机有进气门，而柴油机没有；
②汽油机有火花塞，而柴油机在同一位置则是喷油嘴；
③汽油机一个工作循环有四个冲程，而柴油机则只需两个冲程；
④汽油机吸气冲程中要吸入汽油，而柴油机吸气冲程则不吸入柴油。

A.①②
B.③④
C.①③
D.②④
5.汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。

下列有关说法正确的是( )
A.甲图是压缩冲程，活塞对汽缸内的气体做功，气体的温度升高
B.由乙图可知该汽油机的效率是30%
C.汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值
D.为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的热值
6.如图所示，甲、乙是课堂上看到的两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的其中两个冲程的示意图，下列说法正确的是( )
A.甲图的能量转化是内能转化为机械能
B.乙图的能量转化是机械能转化为内能
C.丙图是汽油机的做功冲程
D.丁和乙图是利用内能来做功的
7.如图所示是四冲程汽油机的工作示意图，这种汽油机一个工作循环四个冲程的顺序排列，正确的是( )
A.甲、丙、丁、乙
B.乙、丁、甲、丙
C.乙、甲、丁、丙
D.甲、丁、丙、乙
8.关于能量守恒定律，下列说法中正确的是( )
A.能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化
B.能量守恒定律只适用于能量转化过程
C.“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律
D.按照能量守恒定律，永动机是不存在的
9.关于比热容和热值的说法正确的是( )
A.0.5 kg 酒精燃烧时放出的热量为71.510J ⨯，则此酒精的热值是7310J /kg ⨯
B.煤油的热值是74.610J /kg ⨯，如果将煤油倒去一半，剩下煤油的热值为72.310J /kg ⨯
C.由ΔQ c m t =收热量Q 增大一倍，比热容也会增大一倍
D.沿海地区昼夜温差比内陆地区小，是由于水的比热容比干泥土的比热容大 10.如图是某汽油机的主要能量流向和相关参数图，下列说法正确的是( )
A.有用机械能所占比例最大
B.废气带走的能量占比为25%
C.该汽油机的效率为35%
D.减少机械摩擦不能提高汽油机效率
11.冬天班里的学生都喜欢用发热贴焐手，此过程中发生了能量的_____（选填“转化”或
“转移”），而在整个过程中能量的总量_____（选填“变大”“变小”或“不变”）。

历史上有无数人制造了永动机，都没有制作成功，因为它违背了__________。

12.妈妈开车带小明去南湖公园游玩，到达南湖公园后，油箱里的汽油没有发生变化的是________（选填序号“①质量；②密度；③热值”）。

完全燃烧10 kg 汽油放出热量
________J ，若对外做功81.6110J ⨯，则效率为________。

（74.610J/kg q =⨯汽油）
13.某单缸四冲程内燃机的一个冲程剖面图如图所示。

由图可知，该内燃机是______（选填“汽油机”或“柴油机”），该冲程是______冲程。

若该内燃机的一个工作循环对外做功30 J ，则燃料完全燃烧放出的热量一定______（选填“大于”“等于”或“小于”）30 J 。

14.阅读材料，回答问题。

燃气轮机
燃气轮机是以连续流动的气体带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。

燃气轮机工作时将空气从进气口吸入，通过压气叶片将其压力升高，送入燃烧室后，与周围喷入的天然气混合并点火燃烧。

气体燃烧受热后膨胀，进入涡轮区逐级推动叶片转动，叶片转动带动轴和轴上连接的机械一起转动，最后气体从出气口排出，成为废气。

因为涡轮叶片要在燃料燃烧的温度下工作，所以保护这些高温热部件是燃气轮机真正的难点。

为了在工作中保护叶片，会将冷空气引入到叶片上，从叶片上的孔中喷出，与燃烧膨胀的热空气逆流，形成冷却的气膜包裹叶片，在一种动平衡下持续工作。

燃气轮机和冲程发动机不同，没有往复过程，燃气轮机是连续不间断地旋转做功，效率比柴油机高得多，体积小，但单位体积出能大。

（1）燃气轮机是将燃料的能量转变为______的内燃式动力机械。

燃气轮机在工作时为保护涡轮叶片将______从叶片上的孔中喷出形成冷却的气膜包裹叶片。

（2）燃气轮机的整个工作过程相当于内燃机的______冲程。

（3）燃气轮机与冲程发动机相比，它的优势有__________________（写出一条即可）。

15.阅读短文，回答文后的问题。

高速公路上开车窗还是开空调更省油呢？
很多人都觉得在高速公路上行驶，由于车速比较快，所以吹进车内的风也比较大，就会关掉空调，打开车窗吹风，觉得这样会更加省油，而且能吹到新鲜的空气，不会觉得车内很闷，这种说法正确吗？实际上打开车窗还是开空调省油呢？
车子在高速公路上行驶，车速越大风阻就越大，车子的油耗主要就是用于克服风阻，很多车子为了降低油耗，会把车子的风阻系数尽量做得低一点，比如把车身弄低、车身的流线型弄得更好。

只有当汽车的窗户都关闭时，车子的风阻系数才是最低的，汽车在做流线型设计时会做风洞试验，此时的汽车车窗也是全部关起来的，如果打开了车窗就会破坏车型的完
整性，导致汽车的风阻系数变大，从而降低燃油经济性。

当车速低于60 km/h时开窗户比开空调油耗低，在车速达到80 km/h时，打开车窗和开空调的油耗是相差不大的，如果在该车速行驶时，觉得车内闷的话，可以适当打开车窗透气。

当车速达到120 km/h以上时，打开窗户比打开空调的油耗要高很多，所以在高速行驶时最好不要打开车窗。

还有一点就是打开车窗的话，风噪就更大了，汽车车窗的设计就是有降低外界噪声的作用的，如果打开车窗高速行驶，耳朵就会因为这些风噪声变得非常不舒服，非常影响乘坐体验。

要是路段的沙尘特别多，开着窗也容易使沙尘飞进车内，导致司机眼睛进沙尘，那也是相当危险的。

（1）汽车行驶时会克服空气阻力做功，把汽车的______能转化为______能。

（2）汽车在高速公路上匀速行驶，打开窗户后汽车发动机的功率会______（选填“变大”或“变小”），汽车燃油的利用率______（选填“升高”“降低”或“不变”）。

（3）小轿车和越野车相比较，轿车的风阻系数______（选填“大”或“小”），原因是
__________________。

答案以及解析
1.答案：B
解析：热机是把内能转化为机械能的装置，故A正确，B错误；机械工作时肯定有摩擦，所以能量在转化的过程中肯定有损失，不可能全部转化，即使机器不断革新，也不能全部转化，故C、D正确。

2.答案：C
解析：发动机在工作时不可避免地要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率一定小于100%，故C错误，符合题意。

3.答案：C
解析：水壶内的水沸腾时，壶盖被水蒸气顶起，此过程中是将内能转化为机械能，内燃机工作的做功冲程能量转化关系与其相同，故ABD不符合题意；故C符合题意。

故选C。

4.答案：D
解析：汽油机和柴油机都有进气门和排气门，故①错误；柴油机汽缸顶端有个喷油嘴，汽油机顶端是火花塞，故②正确；汽油机和柴油机一个工作循环都有四个冲程，故③错误；汽油机在吸气冲程中吸入了汽油和空气的混合气体，柴油机在吸气冲程中吸入空气，故④正确。

选D。

5.答案：A
解析：根据图甲可知，两个气门关闭、活塞上行，为压缩冲程，活塞对汽缸内的气体做功，机械能转化为内能，气体的温度升高，故A正确；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，由图可知，输出有用机械能所占比例为
---=，即该汽油机的效率为28%，故B错误；热值是燃料本身的一100%36%30%6%28%
种特性，只与燃料种类有关，和燃料的质量、放出热量的多少、燃烧是否充分、温度高低无关，故C、D错误。

6.答案：D
解析：甲图用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，机械能转化为内能。

乙图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能。

丙图两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，把机械能转化为内能。

丁图两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，火
花塞点火，是做功冲程，将内能转化为机械能。

综上所述，D正确。

7.答案：A
解析：甲图进气门开启，活塞下行，空气和汽油混合物流入汽缸，是吸气冲程；乙图排气门开启，活塞上行，排出废气，是排气冲程；丙图两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，将机械能转化为内能；丁图两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，将内能转化为机械能；故正确排列顺序应该为甲、丙、丁、乙，故A正确。

8.答案：D
解析：能量守恒定律适用于所有形式能量的相互转化，故A错误；能量守恒定律不仅适用于能量转化的过程，也适用于能量的转移过程，故B错误；摩擦生热是机械能转化为内能，使物体内能增大，温度升高，而不是创造了热，这一过程同样符合能量守恒定律故C错误；根据能量守恒定律，永动机是不存在的，故D正确。

9.答案：D
解析：由于不知道酒精是否完全燃烧，所以无法求出其热值，故A错误；热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量和体积无关，故将煤油倒去一半，剩下煤油的热值不变，故B错误；比热容是物质本身的一种特性，只跟物质的种类和状态有关，与物质质量、温度高低、吸收或放出热量的多少均无关，故C错误；沿海地区昼夜温差比内陆地区小，是由于水的比热容比干泥土的比热容大，同样受热或冷却的情况下（吸收或放出相同热量），水的温度变化较小，故D正确。

10.答案：A
解析：ABC.由两图知，燃料完全燃烧的内能，有用机械能所占比为40%，即该汽油机的效率
--=，故为40%；废气带走的能量占比为35%；机械自身消耗的能量占比为135%40%25%
A正确，BC错误；
D.减少机械摩擦能提高汽油机效率，故D错误。

故选：A。

11.答案：转移；不变；能量守恒定律
解析：冬天学生喜欢用发热贴焐手，手吸收了热量，这个过程是能量的转移；根据能量守恒定律可知，在整个过程中能量的总量不变；永动机是不能制作成功的，它违背了能量守恒定律。

12.答案：②③；8
⨯；35%
4.610
解析：汽油机工作一段时间后，油箱里汽油的多少发生了变化，所以汽油的质量变小了，但
是汽油这种物质的种类没有发生变化，所以汽油的密度和热值都没有发生变化，故选②③；完全燃烧10 kg 汽油放出的热量：7810kg 4.610J /kg 4.610J Q mq ==⨯⨯=⨯放汽油；汽油机的效
率为881.6110J 100%100%35%4.610J
W Q η⨯=⨯=⨯=⨯放。

13.答案：汽油机；做功；大于
解析：由图可知，内燃机的顶端是火花塞，所以该内燃机是汽油机。

图中内燃机的两气门都关闭，火花塞，点火，活塞向下运动，是做功冲程。

热机在工作过程中，排放废气、克服摩擦做功等会带走大量的热量，所以若内燃机一个工作循环对外做功30 J ，则燃料完全燃烧所放出的热量一定大于30 J 。

14.答案：（1）有用功；冷空气 （2）做功
（3）连续不间断地旋转做功，效率比柴油机高得多
解析：（1）燃气轮机是将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械。

燃气轮机在工作时为保护涡轮叶片将冷空气从叶片上的孔中喷出形成冷却的气膜包裹叶片；
（2）燃气轮机的整个工作过程相当于内燃机的做功冲程；
（3）燃气轮机与冲程发动机相比，它的优势有连续不间断地旋转做功，效率比柴油机高得多。

15.答案：（1）机械；内 （2）变大；降低 （3）小；轿车车身低、车身的流线型更好
解析：（1）汽车行驶时会克服空气阻力做功，把汽车的机械能转化为内能；
（2）汽车在高速公路上匀速行驶，打开窗户会破坏车型的完整性，导致汽车的风阻系数变大，汽车发动机的功率会变大，从而使汽车燃油的利用率降低；
（3）轿车和越野车相比较，轿车车身低、车身的流线型更好，所以轿车的风阻系数小。