專題十四內能的利用

總覽

知識結構

模塊一：熱機

"F洋品模塊二：熱機的效率

知識清單

模塊三：能量的轉化與守恒

考向1：汽油機的工作過程

考向2：汽油機、柴油機及相關計算

內

考向3：熱值及其相關計算

能

方法清單

的+典例+練習考向4：熱機效率及其計算

利考向5：能量的轉化與轉移

用

考向6：能量守恒定律

1.內燃機轉速與對外做功次數的關系

2.熱值和比熱容概念的理解

易混易錯分析+典例

3.對能量轉化和轉移的理解

1.熱機沖程的識別及能量的轉化

2.能量的轉化及其守恒

中考熱點掃描+典例3.熱量與熱機效率的計算

4.以熱機為載體的綜合計算

一、知識結構

O利用內能做功的機械

。能量轉化：化學能一內能一機械能

。內燃機：柴油機與汽油機

熱機

四個沖程：吸氣、壓縮、做功和排氣

汽油機的一個工作循環

O汽油機

壓縮沖程：機械能一內能

做功沖程：內能一機械能

是燃料本身的一種特性

內熱值公式：固體：q=Q/m氣體：q=Q/V

能熱機的單位：J/kgJ/m3

的

熱機的效率少有用少有用

利>1=-^—=-----

。總qm

用

能量的轉化

能量的轉能量的轉移

化與守恒能量守恒定律

二、知識清單+方法清單

模塊一熱機

知識清單二

一、熱機

1.實驗探究一熱機工作原理

【進行實驗】如圖所示，在試管中裝一些水，用橡皮塞塞住試管口，固定在鐵架臺上，用酒精燈

給試管加熱，水沸騰后，水蒸氣會把橡皮塞沖出去，試管口觀察到大量“白霧”出現。

實驗設計

【實驗分析】酒精燃燒釋放出熱量（化學能轉化為內能），通過熱傳遞將一部分內能轉移給水，

水的內能增加，溫度升高，產生大量水蒸氣。水蒸氣越來越多，對橡皮塞的壓力越來越大，最后將橡

皮塞沖出，這時水蒸氣對橡皮塞做功。同時，水蒸氣內能減小，溫度降低，水蒸氣液化成小水滴，在

試管口可以觀察到“白霧”。

該實驗裝置就是一個簡單的熱機模型。其能量轉化過程是：燃料燃燒，化學能轉化為內能，一部

分內能通過熱傳遞方式傳遞給工作物質一水，水內能增大，溫度升高，產生大量水蒸氣，水蒸氣將橡

皮塞沖出，水蒸氣內能轉化為橡皮塞機械能。

【探究結論】利用內能可以做功。

2.熱機

（1）熱機：利用內能做功的機械叫熱機。汽車、輪船和飛機等發動機都是利用燃燒燃料釋放的內

能做功的裝置，都是熱機。

（2）熱機的種類：常見的有蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣發動機等。

（3）熱機的工作原理：燃料的化學能一內能一機械能。

（4）內燃機：燃料直接在發動機氣缸內燃燒產生動力的熱機。內燃機根據其所使用的燃料分為邕

油機和柴油機兩類。

二、汽油機

1.工作原理：利用汽油在汽缸內燃燒產生高溫高壓的燃氣來推動活塞做功。

2.主要結構：汽缸、活塞、連桿、曲軸、進氣門、排氣門、火花塞。

3.工作過程

(1)沖程：活塞在氣缸內往復運動，從汽缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。

汽油機的四個沖程

(2)四個沖程：汽油機的一個工作循環由四個沖程組成：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣

沖程。完成一個工作循環，活塞往復運動次，飛輪轉動2周，對外做功L次.

(3)汽油機的工作過程

沖程活塞

進氣門排氣門沖程的作用能量轉化

名稱運動

吸氣

開閉向下吸入燃料和空氣的混合物

沖程

壓縮壓縮燃料和空氣的混合物，機械能轉

閉閉向上

沖程使其內能增大，溫度升高化為內能

火花塞產生電火花,點燃燃

做功內能轉化

閉閉向下料，高溫高壓的燃氣推動活

沖程為機械能

塞做功，帶動飛輪轉動

排氣

閉開向上排出廢氣

沖程

4.柴油機與汽油機的異同

柴油機的工作過程與汽油機大致相同，也是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程構成一個工作循

環，在一個工作循環中，活塞往復運動兩次，曲軸轉動兩周，對外做功一次。

柴油機和汽油機構造及工作過程的不同點：

(1)汽油機汽缸頂部有火花塞,在壓縮沖程末，火花塞產生電火花，使燃料燃燒，產生高溫高壓

的氣體(俗稱“點燃式”);柴油機汽缸頂部只有噴油嘴,在壓縮沖程末，壓縮空氣的溫度已經超過柴

油的燃點，此時從噴油嘴噴出的霧狀柴油遇到熱空氣就立刻燃燒起來(俗稱“壓燃式”)o

(2)汽油機吸氣沖程吸入空氣和汽油的混合物；柴油機吸入氣缸內的物質只有空氣。

方法清單

考向01汽油機的工作過程

【例題1】（2024.鎮江.中考真題）下面是汽油機工作時的各個沖程示意圖，其中做功沖程是（）

【答案】C

【詳解】A.進氣門打開，活塞向下運行，氣缸容積增大，是吸氣沖程，故A不符合題意;

B.兩氣門都關閉，活塞向上運行，是壓縮沖程，將機械能轉化為內能，故B不符合題意;

C.兩氣門都關閉，活塞向下運行，氣缸容積增大，是做功沖程，將燃料燃燒釋放的內能轉化為機

械能，從而獲得動力，故C符合題意;

D.排氣門打開，活塞向上運動，氣缸容積減小，是排氣沖程，故D不符合題意。故選C。

方法技巧

1.判斷汽油機工作的沖程

進氣閥打開、排氣閥關閉

箱據紀'

進氣閥關閉、排氣閥打開圖布至

、閥判斷

2.內燃機“兩沖程”的能量轉化

（1）將機械能轉化為內能的是壓縮沖程；

（2）將內能轉化為機械能的是做功沖程;

（3）只有做功沖程對外做功，其他三個沖程均依靠飛輪慣性完成。

【訓練1-1】（2024.常州.中考真題）四沖程汽油機工作時，將內能轉化為機械能的沖程是（）

A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程

【答案】C

【詳解】熱機的四個沖程中，壓縮沖程和做功沖程有明顯的能量轉化，壓縮沖程將機械能轉化成

內能，做功沖程將內能轉化成機械能，故c符合題意。ABD不符合題意。故選C。

【訓練1-2】（2024?黑龍江雞西?中考真題）汽油機將內能轉化為機械能的是沖程，某單缸四

沖程汽油機飛輪轉速是2400r/min,則此汽油機每秒對外做功次。

【答案】做功20

【詳解】汽油機的做功沖程是通過氣體對外做功將內能轉化為機械能的。

汽油機的轉速為2400r/min,說明Is內汽油機曲軸的轉動次數等于40r,一個工作循環中，曲軸轉

動兩周，對外做功一次，1s內曲軸轉動40次，故對外做功20次。

考向02汽油機、柴油機及相關計算

【例題2】如圖所示是單缸四沖程汽油機某一沖程工作示意圖，該沖程是沖程。若該汽油機

1s對外做功15次，則汽油機的飛輪速度為r/min。

【答案】壓縮1800

【詳解】圖中的進氣門和排氣門關閉，活塞向上運動，所以是壓縮沖程。

四沖程汽油機在1s內對外做功15次，則汽油機Imin做功900次，由于汽油機一個工作循環完成

4個沖程，飛輪和曲軸轉2圈，對外做功1次，所以汽油機的飛輪Imin內飛輪轉1800次，即該汽油機

工作時飛輪的轉速為1800r/min。

轉數與做功次數和工作循環個數的關系

d對外做功一次

曲軸轉動兩周一個工

「壓縮沖程：機械能一?內能

活塞往復運動兩次H匚能量

I做功沖程：內能—＞機械能

做功沖程中燃氣對活塞的平均壓力P=pS；一個做功沖程中燃氣對活塞做的功

W=Fs；汽油機的功率尸=皿仇

【訓練2-11熱機是利用做功的機械，如圖是某臺汽油機的剖面圖，它表示的是沖程,

己知該汽油機飛輪的轉速為2400r/min,在Imin內，汽油機完成個沖程，對外做功次。

~1/e!=5=tca

【答案】內能做功48001200

【詳解】熱機工作時交內能轉化為機械能，是利用內能做功的機械。

觀察圖可知，汽油機兩氣門都關閉，火花塞點火，活塞下行，是汽油機的做功沖程。

飛輪轉速是2400r/min,表示每分鐘飛輪轉動2400圈，每個工作循環飛輪轉2圈，對外做功一次,

所以每分鐘完成1200個工作循環，完成4800個沖程，對外做功1200次。

【訓練2-2】某單缸四沖程汽油機的汽缸活塞橫截面積為5X10-3m2,一個沖程活塞在汽缸中移動

的距離是50mm,滿負荷工作時做功沖程中燃氣的平均壓強為8義105pa,飛輪Imin內轉動1800r。若

汽油機滿負荷工作(不計摩擦)，求:

(1)做功沖程中燃氣對活塞的平均壓力。

(2)一個做功沖程中燃氣對活塞做的功。

(3)汽油機的功率。

【答案】(1)4X103N；(2)200J；(3)3000W

【詳解】(1)燃氣對活塞的平均壓力

F=pS=8xl05Pax5xl0-3m2=4X103N

(2)一個做功沖程中燃氣對活塞做的功

Vr=F5=4xl03Nx50xl03m=200J

(3)Imin內燃氣對活塞做功的次數

1800

n=--=900

2

汽油機的功率

尸=四=江=9OOX2OOJ=3OOOW

tt60s

模塊二熱機的效率

知識清單/

一、燃料的熱值

1.燃料(可燃燒的物質)

(1)燃料的種類：常見的固體燃料如木柴、煤等；液體燃料如汽油、酒精等；氣體燃料如煤氣、

天然氣等。

(2)燃料燃燒時能量的轉化：燃料在燃燒過程中，燃料的化學能轉化為內能。

2.燃料的熱值

(1)定義：把某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質量之比，叫做這種燃料的熱值。

Qtt

(2)公式：q=F

。放是燃料放出的熱量，單位是J;機是質量，單位是kg；q是熱值，單位是J/kg。

(3)單位：焦/千克,符號J/kg。

(4)熱值的物理意義：熱值在數值上等于1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量。如木炭的熱值為

3.4xlO7J/kg＞它表示1kg木炭完全燃燒時放出的熱量是3.4xl07j。

熱值是燃料本身的一種特性,只與燃料的種類有關,與燃料的形態、質量、體積等均無關。同種

燃料的熱值相同，不同種燃料的熱值一般不同。

(5)燃料燃燒放出熱量：=

(6)氣體燃料的熱值：4一爺

俅示氣體燃料的體積，單位是n?；。表示放出的熱量，單位是J；q表示氣體燃料的熱值，單位使

用焦/米3(J/m3)?

二、熱機的效率

1.日常生活中的熱效率問題

(1)問題探究

用煤氣灶燒水時，煤氣很難完全燃燒，煤氣燃燒所放出的熱量，只有一部分被水吸收，其他放出

的熱量一部分被盛水的容器吸收了，一部分被煤氣灶頭吸收了，一部分被高溫的煙氣帶走了，還有一

部分散失到空氣中，被空氣吸收了。因此，有效利用的熱量只是燃料燃燒放出熱量的一部分。

探究歸納：影響燃料有效利用的因素有：①燃料很難完全燃燒；②燃料燃燒放出的熱量只有一部

分被有效利用，其他部分都散失了。如圖所示。

(2)熱效率：有效利用的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量之比叫做熱效率。(爐子的效率、燃氣

灶的效率等都應用該公式計算)

.小美有效利用的熱量。有用

燃料完全燃燒放出的熱量。放

(3)提高鍋爐燃料利用率的途徑：讓燃料盡可能充分燃燒，如將煤研磨成粉狀，加大進風量等；

減少熱量損失，如加大有效受熱面積等。

2.熱機的效率

(1)內燃機中熱量燃燒的能量流向圖：由圖可知，從燃料燃燒到對外做功，真正能轉變成有用功

的那部分能量只是燃料燃燒釋放能量的一部分。

(2)定義：用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比，叫熱機的效率。

(3)公式：

(4)物理意義：熱機的效率是熱機性能的重要指標。熱機的效率表示使用熱機時對燃料的利用率

的高低，熱機的效率高，在做功同樣多的情況下，就消耗更少的燃料，節約能源。

3.提高熱機效率的主要途徑

(1)使燃料充分燃燒；

(2)盡量減少各種熱量損失，設法利用廢氣的能量；大型發電機常常用蒸汽輪機推動，為了提高

燃料的利用率，人們利用蒸汽輪機排出的廢氣來供熱，這就是熱電站。

(3)使用時，注意保養，保證良好的潤滑，合理調整各零件之間的間隙，減小因克服摩擦阻力而

額外消耗的能量。

(4)在熱機的設計和制造上，采用先進的技術。

4.熱機效率總小于1的原因

因為熱機中用于做有用功的能量只是燃料完全燃燒所放出的總能量的一部分，由于各種能量的損

失和燃燒條件的限制，這部分能量一定小于完全燃燒放出總能量，所以有用功的能量與燃燒放出的總

能量的比值必然小于1,即熱機的效率一定小于lo

方法清單

考向01熱值及其相關計算

【例題1】(2024?連云港.中考真題)下列關于燃料的熱值說法正確的是()

A.燃料燃燒越充分，其熱值越大

B.燃料的熱值越小，完全燃燒放出的熱量越少

C.一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的熱值將減小

D.焦炭的熱值是3.0xl()7j/kg,完全燃燒1kg焦炭能放出3Oxl()7j的熱量

【答案】D

【詳解】A.燃料的熱值僅與燃料的種類有關，而與燃料的燃燒程度無關，故A錯誤；

B.根據。=〃吆可知，放出的熱量與熱值、質量有關，故B錯誤；

C.一瓶酒精用去二分之一后，質量變化、熱值不變，故C錯誤；

D.焦炭的熱值是3.0x1071/^,它表示的意思是1kg的焦炭完全燃燒時放出的熱量是3.0X107J,故

D正確。故選D。

方法技巧

1.明確熱值的兩個關鍵點

一一「由燃料種類決定，與其質量、體積及是否完

____，決定;因素怙全燃燒均無關

---------質量相同的不同種類的燃料，燃料的熱值越

3完全燃燒r大，完全燃燒舟莪出的熱量越多___________

質量不同的同種燃料，質量越大，完全燃燒

放出的熱量越多

2.三步快解燃料燃燒的相關計算問題

題目所描述的是怎樣的物理過程，即吸、放熱過程

過卷明確已知量和未知量

明確題目中熱量的去向，即過程中熱量是被完全

吸收還是部分吸收______________________

屋秫內根據熱量轉移的特點，選擇相應的公式進行計算

【訓練1-1】在標準大氣壓下，使用煤氣灶將2kg的水從20℃加熱到100℃,水吸收的熱量是

J,若不計熱量損失，此過程需要完全燃燒kg的煤氣，這是通過的方式增加了

水的內能。未使用完的煤氣的熱值_________(選填“變大”“變小”或“不變”)[水的比熱容

c水=4.2x103j/Qg.□),煤氣的熱值煤氣=4.2x107股8]

【答案】6.72X105J1.6xl0-2kg熱傳遞不變

【詳解】由題意知，將2kg水從20℃加熱到100℃,水吸收的熱量為

35

。吸=cm(Z-Z0)=4.2xlOJ/(kg.℃)x2kgx(100℃-20℃)=6.72xlOJ

由題意可知，若不計熱量損失，則0放=。吸=6.72x1（）5j

由。放刁的可得，需要完全燃燒的煤氣質量為

6.72x10sJ

m=Q^==1.6xl0-2kg

7

q煤氣4.2xlOJ/kg

水變熱，水吸收熱量、內能增大，是通過熱傳遞改變物體的內能。熱值是燃料自身的一種性質,

與它是否完全燃燒沒有關系，若煤氣燃燒不充分，其熱值不變。

【訓練1-2】小明采用如圖所示的裝置進行探究“質量相等的不同燃料燃燒時放出的熱量”。

ab

燃料加熱前的水溫/℃燃料燃盡后的水溫/℃

酒精2565

紙片2544

（1）為較快得出實驗結論，除了要控制兩套裝置中燃料和水的質量相同外，還需控制水的—相

同；

（2）實驗后，可以通過比較（選填“加熱時間”或“水升高的溫度”）來比較酒精和碎紙片

放出的熱量多少；

（3）從表格中數據可以發現，質量相同的酒精和碎紙片都充分燃燒后，—放出的熱量多；

（4）我們把燃料完全燃燒放出的熱量與燃料的質量之比”稱為熱值，這種定義熱值的方法，我

m

們稱之為比值定義法。以下物理量用比值定義并能反映物質屬性的是：—（填寫一個序號）。

①速度②功率③比熱容④壓強

【答案】（1）初溫；（2）水升高的溫度；（3）酒精；（4）③

【詳解】（1）為了實驗的環境完全相同，同時為了便于比較水吸收熱的多少，實驗中水的初溫最

好相同。

（2）由于兩杯水完全相同，根據比熱容公式可知，水吸收的熱量即燃料放出的熱量與溫

度變化量有關，故可以通過比較水升高的溫度來比較酒精和碎紙片放出的熱量多少。運用了轉換法。

（3）從表格中數據可以發現，質量相同的酒精和碎紙片都充分燃燒后，水的上升的溫度分別為

=65℃-25℃=40℃=44℃-25℃=19℃

根據比熱容公式可知，酒精完全燃燒放了的熱量更多。

（4）①速度反映物體運動快慢的物理量，用路程與時間的比表示，不能反映物體的屬性；

②功率是反映做功快慢的物理量，用功與時間的比表示，不能反映物體的屬性；

③比熱容是物體吸熱的能力，是物體一種屬性，用熱量與質量及溫度變化量之積的比表示；

④壓強是壓力作用效果，用壓力與受力面積的比表示，不能反映物體的屬性。

故用比值定義并能反映物質屬性的是比熱容即③。

【訓練1-31汽車是現代生活中最常見的一種交通工具，如圖甲、乙分別是某汽油機的某沖程及能

量流向圖。下列有關說法正確的是（）

A.甲圖是壓縮沖程，活塞對氣缸內的氣體做功，氣體的溫度升高

B.由乙圖可知該汽油機的效率是30%

C.汽車尾氣中的“汽油味”越濃燃料燃燒得越不充分，這會降低燃料的熱值

D.為節能冬天汽車都會利用尾氣中的余熱給車內供暖，該舉措大大提高了燃料的熱值

【答案】A

【詳解】A.如圖甲所示，進氣孔和排氣孔都關閉，活塞向上運動，壓縮氣體，對氣體做功，氣體

溫度升高，這是汽油機的壓縮沖程，故A正確；

B.由乙圖可知該汽油機的效率為〃=100%-6%-30%-36%=28%,故B錯誤；

CD.燃料的熱值只與燃料的種類和狀態有關，與燃料是否完全燃燒無關，冬天汽車利用尾氣中的

余熱給車內供暖，該舉措大大提高了燃料的利用率，不能提高燃料的熱值，故CD錯誤。故選A。

考向02熱機效率及其計算

【例題2】（2024.遼寧?中考真題）汽油機在沖程中將內能轉化為機械能。若某汽車的汽油機

在一段時間內所做的有用功為2.3X107J,效率為25%,則該汽油機在這段時間內消耗kg的汽油

（汽油的熱值取q汽油=4.6xl（）7j/kg）。

【答案】做功2

【詳解】汽油機在做功沖程中，高溫高壓的燃氣，推動活塞做功，將內能轉化為機械能。

汽油完全燃燒放出的熱量為

則汽油的質量為

9.2X10-J=2kg

q4.6xl07J/kg

方法技巧計算熱機效率的步驟

1.首先明確熱機所做的有用功W^Pt

2.再明確燃料燃燒所釋放的能量，即總能量為：(或Q=qV)

3.最后計算熱機的效率：〃=皿0

【訓練2-1】(2024?四川廣元?中考真題)隨著科技發展，人們已經開始將氫能作為一種新能源加以

利用。已知氫燃料的熱值為4.6x108j/kg,水的比熱容為4.2義1。3j/(kg.。?。如果一輛汽車平均每月消耗

氫燃料30kg,這些氫燃料完全燃燒釋放的熱量為J,若這些熱量完全被水吸收，可使kg

水的溫度從20℃升高到100℃o

【答案】4.2x1091.25X104

［詳解］這些氫燃料完全燃燒釋放的熱量。放=wq=30kgX1.4X108J/kg=4.2X109J

這些氫燃料完全燃燒釋放的熱量為4.2X109JO若這些熱量完全被水吸收，水的質量

m=—=---------34.2X*----------------=1.25x1()4kg

c\t4.2x103J/(kg-℃)x(100℃-20℃)

可使1.25x104kg水的溫度從20℃升高到100℃o

【訓練2-2】某研學活動小組在實踐活動期間，粗略測量了一農家柴火灶的熱效率。同學們在柴火

灶的鐵鍋里倒入5kg水。蓋上鍋蓋，完全燃燒了1kg干木柴使水溫從2(TC升高到820。。水吸收的熱

量為J,該柴火灶的熱效率為o［水的比熱容是4.2x103j/(kg。?］,這種干木柴的熱值是

l.OxlO^/kg］

【答案】1.26X10612.6%

【詳解】5kg的水溫度從20。(2升高到8(FC吸收的熱量為

。吸=c水加水("o)=4.2xlO3J/(kg-℃)x5kgx(80℃-20℃)=1.26xlO6J

1kg的干木柴完全燃燒放出的熱量為Q=mq=lkgX1X107J/kg=lX107J

該柴火灶的效率

A=1.26X10-J=126%

QlxlO7J

模塊三能量的轉化與守恒

知識清單/

一、能量的轉化和轉移

1.自然界存在著各種不同形式的能量

物體具有的動能物質發生化學變化

時釋放出來的能量

和勢能之和啊癡以

電所具有的能量人一能量的常見的由?光所具有的能量

存,在形式、一與風能、核能、潮

物體內所有分子動能

和分子勢能的總和，

(1)機械能：機械能包括動能、重力勢能和彈性勢能。

(2)內能：構成物體的所有分子，其熱運動的動能與分子勢能的總和，叫做物體的內能。一切物

體都具有內能。

(3)太陽能：太陽能是一種可再生能源。

(4)化學能：各種物質都儲存化學能，如燃料、動物、食物都儲存有化學能。

(5)電能：電能是指使用電以各種形式做功的能力。

(4)核能：即原子能。原子核結構發生變化放出的能量。

2.能量的轉化

自然界中的各種現象都是互相聯系的。在一定條件下，各種形式的能量是可以相互轉化的。例如

“鉆木取火”是機械能轉化為內能;蒸汽機火車是內能轉化為機械能。

3.能量的轉移

能量可以從一個物體轉整到其他物體，也可以從物體的一部分轉移到其他部分。

例如，在熱傳遞過程中，內能從高溫物體轉移到低溫物體或從物體的高溫部分轉移到低溫部分，

這些都屬于能量的轉移。

二、能量守恒定律

1.能量守恒定律：能量既不會憑空消滅,也不會憑空產生,它只會從一種形式轉化為其他形式,

或者從一個物體轉移到其他物體,而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。

2.對能量守恒定律的理解

(1)能量守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。從物理、化學到地質、生物，大

到宇宙天體。小到原子核內部，只要有能量轉化，就一定服從能量守恒的規律。從日常生活到科學研

究、工程技術，這一規律都發揮著重要的作用。

(2)能量守恒定律包括“能量轉化”和“能量轉移”兩個方面。

3.永動機

(1)不少人曾設想制造一種不需要動力就能源源不斷地對外做功的機器，人們把這種機器叫做永

動機。然而，從沒有一種永動機成功過，因為違背了能量守恒定律。

（2）能量守恒定律使人們認識到：任何一部機器，只能使能量從一種形式轉化為其他形式，而不

能無中生有地制造能量。因此，根本不可能制造出永動機。

方法清單

考向01能量的轉化與轉移

【例題1】（2024?南通?中考真題）2024年5月，中國“嫦娥六號”任務搭載四個國際載荷成功發

射升空。火箭發射時，燃料燃燒獲得的能量使其加速升空，與該過程能量轉化形式相同的是（）

A.熱機做功沖程B.鉆木取火過程

C.水力發電過程D.物體上拋過程

【答案】A

【詳解】火箭發射時，燃料燃燒獲得的能量使其加速升空，該過程為內能轉化成機械能。

A.熱機做功沖程中內能轉化成機械能，故A符合題意；

B.鉆木取火過程機械能轉化成內能，故B不符合題意；

C.水力發電過程為機械能轉化成電能，故C不符合題意；

D.物體上拋過程中克服阻力做功，機械能轉化成內能，故D不符合題意。

故選A。

方法技巧三識別能量轉化的兩種方法

看關鍵字詞：一般有“動”字的對應的是機械能；有“熱”字的對應的是內

能；有''電”字的對應的是電能。看能量的形式是否發生變化：發生變化的則為

能量的轉化；沒有發生變化的則為能量的轉移。

【訓練1-1】隨著我國人民生活水平的不斷提高，汽車已進入尋常百姓家。汽車發動機的主要部分

是汽油機，是把汽油燃燒放出的轉化為機械能的裝置。汽油機工作時，克服摩擦消耗的能量、機

械傳熱損失的能量以及廢氣排出帶走的能量，都不能再自動地用來驅動汽車，這是由于能量轉化具

有，而我們所能利用的能源是有限的，所以需要節約能源。

【答案】內能方向性

【詳解】汽油燃燒發生化學反應，同時放出熱量，所以汽油機將內能轉化為機械。

由于燃料燃燒放出熱量，將內能轉化為機械能，但燃料燃燒產生的內能不能再轉化為燃料的化學

能，所以能量的轉化具有方向性。

【訓練1-2】某路燈照明系統的太陽能電池白天將太陽能轉化為電能，對蓄電池充電，晚上蓄電池

對路燈供電，對下圖方框中能量形式判斷正確的是（）

A.甲是“電能”B.乙是“太陽能”C.丙是“電能”D.丁是“機械能”

【答案】c

【詳解】由題意可知整個過程是太陽能通過太陽能電池將太陽能轉化為電能，電能通過蓄電池將

電能轉化為化學能儲存在蓄電池中，晚上蓄電池對外放電，將化學能轉化為電能供應路燈工作，路燈

工作時將電能轉化為光能，故C符合題意，ABD不符合題意。故選C。

【訓練1-31下列關于能量轉化轉移現象的說法中，正確的是（）

A.蓄電池充電時，化學能轉化為電能

B.暖瓶塞跳起時，機械能轉化為內能

C.用熱水袋取暖時，內能發生了轉移

D.電動機工作時，機械能轉化為電能

【答案】C

【詳解】A.蓄電池充電時，消耗電能得到化學能，所以是電能轉化為化學能.故A錯誤；

B.暖瓶塞跳起時，瓶塞獲得了機械能，瓶內空氣內能減少，是內能轉化為機械能.B錯誤；

C.用熱水袋取暖時，熱水袋溫度降低內能減少，人體獲得熱量，是內能的轉移.C正確；

D.電動機工作時，消耗電能，得到機械能，所以是電能轉化為機械能.故D錯誤.

故選C.

考向02能量守恒定律

【例題2】（2023?蘇州?中考真題）《天工開物》中記載有一種自動引水灌溉工具一一“高轉筒車”

（如圖）。使用時下方轉輪安裝在河道中，流水驅動輪子轉動，系在傳動繩索上的竹筒將水從河里源源

不斷輸送到上方農田中。下列說法正確的是（）

A.這是一臺“永動機”

B.水在輸送過程中重力勢能不變

C.轉輪轉速越快輸水做功功率越大

D.上、下兩個轉輪可分別看作定滑輪和動滑輪

【答案】C

【詳解】A.“高轉筒車”轉動時，需要水能提供動力，如果沒有水能，它將不能轉動，因此不是

“永動機”，根據能量守恒定律可知，世界上不存在“永動機”，故A錯誤；

B.水從河里被輸送到上方的田里，高度增加了，因此水的重力勢能變大，故B錯誤;

C.轉輪轉速越快，相同時間內對水做的功越多，根據公式尸=%可知，功率越大，故C正確;

D.上、下兩個轉輪的軸都是固定不動的，因此都可看做定滑輪，故D錯誤。

故選C。

方法技巧三點理解能量守恒定律

（1）能量不會憑空產生或消失；（2）能量只會發生“轉化”或“轉

移”；（3）能量的總量是不會發生變化的。

【訓練2-1】關于能量守恒定律，下列說法正確的是（）

A.能量可以憑空消失

B.能量可以憑空產生

C.能量在轉化和轉移過程中，能量的總量保持不變

D.熱機在工作的過程中不遵循能量守恒定律

【答案】C

【知識點】熱機工作過程中的能量轉化、能量守恒定律

【詳解】ABC.由能量守恒定律可知，能量既不能憑空產生，也不會憑空消失，當能量從一個物

體轉移到其他物體或從一種形式轉化為其他形式時，總量保持不變，故AB錯誤，C正確；

D.能量守恒定律適用于自然界中任何形式能的相互轉化，熱機的工作過程也遵循能量守恒定律,

故D錯誤。故選C。

【訓練2-2】如圖是小球在地面彈跳的頻閃照片，下列說法中正確的是（）

A.小球彈起的高度越來越小，說明在此過程中能量不守恒

B.根據能量守恒定律，在此過程中小球的機械能總量是保持不變的

C.在小球的運動中是通過做功的方式使內能增加

D.小球和地面之間發生撞擊，所以小球的熱量會增加

【答案】C

【詳解】A.由圖可知，小球運動過程中彈起的高度越來越小，說明重力勢能越來越小，同時速度

越來越慢，也就是動能越來越小，所以小球的機械能減少；機械能減少的原因是克服與空氣摩擦做

功，與地面撞擊做功，將機械能轉化成了部分內能，但能量的總量是守恒的，故A錯誤；

BC.在小球的運動中，與空氣摩擦做功或與地面撞擊做功，有一部分機械能轉化成了內能，所以

小球的機械能總量會減小，故B錯誤，C正確;

D.小球和地面之間發生撞擊，所以小球的內能會增加，熱量是一個過程量，不能說熱量增加，故

D錯誤。故選C。

【訓練2-3】人類文明，一脈相傳。從遠古的水磨，到今天的水電站，都是人類對水能的合理開發

與利用。如圖所示，圖甲是遠古的水磨，流水沖擊水輪，水輪轉動，去汲水、碾谷、磨面；圖乙是今

天的水電站，流水沖擊水輪，帶動發電機發電。下列說法不正確的是（）

甲乙

A.水輪是人類把水能轉化成水輪動能的裝置

B.流水沖擊水輪，帶動發電機發電，減少的水能等于發電機產生的電能

C.右圖中的攔河大壩，起到了提高水重力勢能的效果

D.流水通過水輪后，其機械能減小

【答案】B

【詳解】A.根據能量轉化可知，甲、乙兩圖的水輪是將水能轉化成水輪動能的裝置，故A正

確，不符合題意；

B.流水沖擊水輪，帶動發電機發電，由于不可避免要克服摩擦做功，因此減少的水能不能全部轉

化為發電機產生的電能，即減少的水能不等于發電機產生的電能，故B錯誤，符合題意；

C.攔河大壩是為了提高上游水位，增加水的重力勢能，使得水下落時可以獲得更多的動能，故C

正確，不符合題意；

D.流水通過水輪后，由于有部分機械能轉化為水輪的動能，因此其機械能減小，故D正確，不

符合題意。

故選B。

三、易混易錯分析

易混易錯點1內燃機轉速與對外做功次數的關系

【辨析】四沖程內燃機工作時，在一個工作循環中，活塞往返兩次，飛

輪、曲軸轉動兩周，經歷四個沖程，對外做一次功。即飛輪、曲軸每轉兩周

嗎，燃氣對外做功一次。題中內燃機的轉速用“轉/分”（r/min）做單位，而問

題中常出現每秒做功次數，所以在解有關題目時，還要注意單位的換算。

【例題1】某汽車動力來自單缸四沖程汽油機，如圖所示要完成汽油機的一個工作循環正確的順序

是—（用字母表示），其中將內能轉化為機械能的沖程是圖中的—（選填“A”、"B”、“C”或

“D”），當它正常工作時轉速為1800r/min,則每秒鐘對外做功次。

【答案】DACB,C,15o

【詳解】A圖：兩氣門都關閉，活塞向上運行，氣缸容積減小，是壓縮沖程，將機械能轉化為內

能；

B圖：排氣門打開，活塞向上運動，氣缸容積減小，是排氣沖程；

C圖：兩氣門都關閉，活塞向下運行，是做功沖程，將燃料燃燒釋放的內能轉化為機械能；

D圖：進氣門打開，活塞向下運行，氣缸容積增大，是吸氣沖程。

故汽油機的一個工作循環正確的順序是DACB。

將內能轉化為機械能的沖程是做功沖程，是圖Co

汽油機在一個工作循環中經歷4個沖程，飛輪轉動2轉，對外做功1次。當它正常工作時轉速為

1800r/min=3Or/s,則該汽油機每秒鐘轉動30轉，每秒做功15次。

易混易錯點2對熱值和比熱容的理解

【辨析】

物理量比熱容熱值

反映物質吸、放熱的本領，比反映燃料完全燃燒時放熱本

物理意義

熱容大的吸放熱本領強領，熱值大，放熱本領大

一定質量的某種物質，在溫度

某種燃料完全燃燒放出的熱

概念升高時吸收的熱量與它的質量和升

量與其質量或體積之比。

高的溫度乘積之比。

4=^（固體）

公式C=Qw/m4

"=■隼（氣體）

單位J/(kg-℃)固體J/kg氣體J/n?

是物質的一種特性，與物質的是燃料的一種屬性，只與燃

性質種類和狀態有關，與質量、體積、料的種類有關，與燃料的質量、

溫度等無關體積、是否完全燃燒無關

水的比熱容大，用于水暖供

應用氫的熱值大，作火箭燃料

熱、作冷卻劑

Q吸Q放=夕機

熱量計算

。放cm(to-f)。放

【例題2】人類發展史也是利用燃料的歷史，干木柴、煤的放熱本領不同，是因為它們的—（選

填“熱值”“熱量”或“溫度”）不同，完全燃燒0.28H?的天然氣可放出_____J的熱量，這些熱量若全

部被水吸收，可讓_____kg的水溫度升高20°C［已知天然氣熱值q=3.0X107j/m3,水的比熱容c=4.2X

103］/（kg-℃）］o

【答案】熱值8.4X106100

【詳解】口］單位質量的某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值，它表示燃料的放熱

本領強弱，干木柴、煤的放熱本領不同，是因為它們的熱值不同。

⑵完全燃燒0.28m2的天然氣可放出的熱量

Q=qm=3.0x107J/m3x0.28m3=8.4xlO6J

［引水的質量

_______8.4xl()6J_______

=100kg

cNt4.2xl03J/(kg.℃)x20℃

易混易錯點3對能量轉化和轉移的理解

【辨析】對能量轉化和轉移的理解

能量轉化和轉移是整個自然界中能量的轉化和轉移，不是局部的。在分析有關現

象時，要整體考慮，防止得出片面的結論。如在密閉的房間里吹電風扇，人會感到涼

爽，但室溫并沒有降低。人感到涼爽的原因是電風扇吹出來的風加快了人體表面汗液

的蒸發，而蒸發吸熱，所以人感到涼爽；而從總體上來看，電風扇轉動的過程中消耗

了電能，一部分電能轉化為內能，所以室內溫度不僅不下降反而會上升。

【例題3】如圖，忽略空氣阻力，球以某速度從M點沿粗糙軌道開始運動，到達尸點時離開軌

道；然后球上升至最高點N后開始下落經過。點。。、P處在同一水平高度。

（1）球在。、尸兩點的速度分別為vo和均，則vo口（選填或“<”）；

（2）最高點N與/點對比，N比M高（選填“可能”或“不可能”），現在N點的機械能

。點的機械能（選填“大于”、“等于”或“小于”）。

【答案】>可能等于

【詳解】（1）由于球以某速度從M點沿粗糙軌道開始運動，在軌道上運動過程中要克服摩擦阻力

做功，有部分機機能轉化為內能，因此球到達P點的機械能一定小于在。點的機械能，。、尸處在同一

水平高度，球的重力勢能相等，則球在P點的動能一定小于在。點動能，因此球在。、尸兩點的速度

O

（2）球以某速度從M點沿粗糙軌道開始運動，球在M點既有動能又有重力勢能，球上升至最高

點N時，也既有動能又有重力勢能，球在軌道上運動過程中要克服摩擦阻力做功，有部分機械能轉化

為內能，球在N點的機機能一定小于在M點的機械能，但由于球在M、N點的動能大小不確定，因此

球在M、N兩點的重力勢能大小也不確定，即N點重力勢能有可能比M點重力勢能大，則最高點N與

M點對比，N點可能M高，忽略空氣阻力，球從N點到。點機械能守恒，因此球在N點的機械能等于

。點的機械能。

四、中考熱點掃描

考點一熱機沖程的識別及能量的轉化

考點突破：

1.內燃機四個沖程的識別方法:一看氣門，二看活塞。

（1）兩個氣門都關：活塞向下T做功沖程；活塞向上一壓縮沖程。

（2）一個氣門開，一個氣門關：活塞向下一吸氣沖程；活塞向上一排氣沖程。

2.在熱機的四個沖程中，涉及能量轉化的有兩個沖程。壓縮沖程中將機械能轉化為內

能，汽缸內氣體的體積減小、密度增大、內能增加、溫度升高、壓強增大；做功沖程中將內

能轉化為機械能，汽缸內氣體的體積增大、密度減小、內能減少、溫度降低、壓強減小。

【例題1】下列有關內燃機的說法中不正確的是（）

A.單缸四沖程內燃機工作時，依靠飛輪的慣性來完成的沖程有吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程

B.內燃機的大量使用會造成環境污染

C.轉速為1800r/min的內燃機每小時對外做功3600次

D.內燃機的做功沖程將內能轉化成機械能

【答案】C

【詳解】A.單缸四沖程內燃機工作時，只有做功沖程對外做功，依靠飛輪的慣性來完成的沖程有

吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程，故A正確，不符合題意；

B.內燃機的大量使用，會產生較多的尾氣，造成環境污染，故B正確，不符合題意；

C.一臺四沖程汽油機的飛輪轉速為1800r/min,則每小時飛輪的轉數是

n=1800r/minX60min=l.08X105r

由于四沖程汽油機一個工作循環完成4個沖程，飛輪和曲軸轉2圈，對外做功1次，因此該汽油

機每小時對外做功的次數為1.08X105r/2=54000,故C不正確，符合題意；

D.在內燃機的做功沖程中，是將內能轉化為機械能，故D正確，不符合題意。故選C。

考點二能量的轉化及其守恒

考點突破：

各種形式的能之間可以相互轉化，同種形式的能可以發生轉移。在分析能量轉化或轉

移的過程時，要明確研究的對象和所研究的過程，注意分析物體起始狀態和最終狀態所