模拟备战中考物理 专题14 内能及其利用(解析版)

专题14 内能及其利用本专题中考考点和要求（“▲”表示该标准要求属于评价水平这一层次）评价目标和评价水平标准要求知识性目标技能性目标体验性目标了解认识理解独立操作经历认同内化1.从能量转化的角度认识燃料的热值。

▲2.了解热机的工作原理。

知道内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。

▲3.知道能量守恒定律。

列举日常生活中能量守恒的实例。

有用能量转化与守恒的观点分析问题的意识。

▲▲4.从能量的转化和转移的角度认识效率。

▲5.知道能量的转化和转移有一定的方向性。

▲规律总结1：对汽油机和柴油机的认识及其相关问题的处理1.热机定义：热机是利用内能来做功，把内能转化为机械能的机器。

2.热机的种类：蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等内燃机活塞在汽缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。

四冲程内燃机包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。

在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复2次，做功1次。

在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功，而其它三个冲程（吸气冲程、压缩冲程和排气冲程）是依靠飞轮的惯性来完成的。

压缩冲程将机械能转化为内能。

做功冲程是由内能转化为机械能。

①汽油机工作过程：②柴油机工作过程：3.汽油机和柴油机的比较：①汽油机的气缸顶部是火花塞；柴油机的气缸顶部是喷油嘴。

②汽油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气组成的燃料混合物；柴油机吸气冲程吸入气缸的是空气。

③汽油机做功冲程的点火方式是点燃式；柴油机做功冲程的点火方式是压燃式。

④柴油机比汽油及效率高，比较经济，但笨重。

⑤汽油机和柴油机在运转之前都要靠外力辅助启动。

规律总结2：解决热值与热效率问题思维方法与技巧1.燃料完全燃烧放出热量（1）燃料完全燃烧释放出的热量公式为：Q放=mq。

（2）气体燃料完全燃烧释放出的热量公式也可为：Q放=qV。

推导过程如下：说明：①中的公式对固体、液体、气体、均适用。

②只对气体适用。

两个公式的得出都是根据热值的定义式得到的。

其中，Q 放表示燃料完全燃烧放出的热量，单位是J ；q 表示燃料的热值，单位是J/kg ；m 表示质量，单位是kg 。

V 表示体积，单位是ｍ3。

2.热效率公式（1）热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。

热机的效率是热机性能的一个重要指标。

汽车发动机的效率、飞机发动机的效率、轮船发动机的效率均属于热机的效率，其公式为：η=放吸Q Q 。

（2）炉具的热效率：天然气燃烧放出的热量是炉具提供的总热量，Q 总=Q 放，水吸收的热量是有用的热量Q有=Q 吸，则η=总有Q Q 。

（3）电热水器的效率：电热丝所产生热量为Q 总，总=Q 放，水需要吸收热量为Q 有，有=Q 吸， 则η=总有Q Q 。

规律总结3：用能量守恒定律解决问题思路 1.要理解能量守恒定律（1）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。

（2）能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。

大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。

（3）“第一类永动机”永远不可能实现，因为它违背了能量守恒定律。

2.试论述能量的转化、转移和守恒问题。

（1）在一定条件下各种形式的能都可以相互转化。

能量转化反映了各种现象之间的联系，如摩擦生热说明了机械运动和热现象之间存在的联系；电风扇转动说明了电现象和机械运动之间存在的联系。

（2）不同形式的能量通过做功可以相互转化，同种形式的能量之间通过热传递可以进行转移，能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。

（3）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 一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。

（4）根据能量守恒定律，在分析自然现象时，如果发现某种形式的能量减少，一定能找到另一种形式的能量增加;反之，当某种形式的能量增大时，也一定可以找到另一种形式的能量减少。

【例题1】（2018成都）如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（）A.压缩冲程，将化学能转化为内能B.压缩冲程，将机械能转化为内能C.做功冲程，将内能转化为机械能D.做功冲程，将机械能转化为内能【答案】C【解析】图中进气门和排气门均闭合，活塞向下运动，且火花塞放电，所以是内燃机的做功冲程，此冲程将内能转化为机械能.故选C.【例题2】（2019武汉）甲图中，迅速向下压活塞，能量的转化情况是。

乙图内燃机的工作过程中与甲图能转化情况相同的是 (选填图中的代号)。

【答案】机械能转化为内能；B。

【解析】（1）对物体做功，是机械能转化为内能；（2）由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程；四个冲程中压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能，排气和吸气冲程没有能的转化。

图甲中，迅速向下压活塞，活塞的机械能转化为筒内空气的内能；图乙中：A.进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，没有能量转化；B.两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故B符合题意；C.两个气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能；D.排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程，没有能量转化。

【例题3】（2018大庆）天然气已经被广泛利用，它是一种（选填“可”或“不可”）再生能源，完全燃烧0.07m3天然气释放的热量为J，若这些热量的30%被水吸收，可以将4kg的水由20℃加热到℃．[q天然气=4×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg•℃）]【答案】不可；2.8×106；70【解析】（1）天然气属于化石能源，不可能在短期内从自然界得到补充，属于不可再生能源；（2）完全燃烧0.07m3天然气释放的热量：Q放=Vq=0.07m3×4×107J/m3=2.8×106J；（3）由题知，水吸收的热量：Q吸=30%Q放=30%×2.8×106J=8.4×105J，由Q吸=cm（t﹣t0）可得：8.4×105J=4.2×103J/（kg•℃）×4kg×（t﹣20℃），解得水的末温：t=70℃。

【例题4】（2019四川广元）若家用天然气的热值为4.2×107J/kg 水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。

（1）完全燃烧0.04m3天然气放出的热量是多少？（2）若某新型天然气灶烧水的效率为40%，完全燃烧0.04m3天然气可使室温下5kg的水温度升高多少？【答案】（1）1.68×106J；（2）32℃。

【解析】（1）燃烧0.04m3天然气放出的热量：Q放=Vq=0.04m3×4.2×107J/m3=1.68×106J；（2）由题知，水吸收的热量：Q吸=Q放×40%=1.68×106J×50%=6.72×105J，由Q吸=cm△t可得水升高的温度：△t===32℃。

【例题5】（2018长沙）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【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。

【例题6】（2019沈阳）根据能量守恒定律，下列情形可能发生的是( )A.随着科学技术不断发展和提高，永动机是可以制成的B.两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后冲上右斜面C.电水壶里的水沸腾后断电，水的沸腾却一直持续下去D.出枪膛的子弹射穿木板后，以更快的速度继续运动【答案】B【解析】永动机违反了能量守恒定律，永远无法制成，故A项错误；两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，由于小球具有动能，会继续冲上右斜面，故B项正确；在电水壶的使用过程中，消耗了电能，而水的温度升高，内能增加，断电后，水不再吸收热量，水的沸腾会停止，故C项错误；出枪膛的子弹高速运动，说明子弹具有动能，射穿木板时，由于摩擦生热会使动能减小，它的速度减慢，故D项错误。

故选B。

【2019年题组】一、填空题1.（2019绵阳）把一个薄壁金属管固定在桌上，里面放一些酒精，用塞子塞紧，拿一根绳子在管外绕几圈，并迅速地来回拉动绳子，过一会儿，你会看到塞子跳了起来，如图所示。

从能量的角度分析,这个现象表明_______内能转化机械能__________________。

【答案】内能和机械能之间可以相互转化（和转移）【解析】绳子与金属管摩擦，机械能转化为内能；高温筒壁对酒精加热，这是能量的转移；高温酒精推动塞子做功，使塞子跳起，内能转化为机械能。

所以在整个过程中，存在着内能和机械能之间的相互转化，也存在着能量的转移。

能答出“内能和机械能之间可以相互转化”即可。

2.（2019抚顺）如图表示汽油机的冲程。

汽油属于能源（可再生/不可再生），完全燃烧0.1kg的汽油，放出热量为J，如果这些热量全部被质量为100kg、初温为20℃的水吸收，能使水的温度升高。

（q汽油=4.6×107J/kg，c水=4.2×103（J/kg•℃））【答案】压缩；不可再生；4.6×106；11℃【解析】（1）图中，汽油机的两个气阀都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；（2）汽油来源于石油，石油是经过几百万年的演变形成的，汽油是从石油中提炼出来的，属于不可再生能源；（3）完全燃烧0.1kg汽油放出的热量：Q放=m煤油q=0.1kg×4.6×107J/kg=4.6×106J；（4）根据Q吸=cm△t=Q放可知水温度升高值：△t=Q吸/ cm =≈11℃。

二、选择题3.（2019北部湾）在内燃机的四个冲程中，如图所示的是（）A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程【答案】C【解析】内燃机的四个冲程中有两个冲程发生能量转化，一是压缩冲程中机械能转化为内能；二是做功冲程中内能转化为机械能。

判断出是哪个冲程，再判断能量是怎样转化的。

由图可以看出：内燃机的两个气阀关闭，活塞向下运动，所以是做功冲程。