專題強化02：內能的利用題型歸納【題型歸納】題型一：熱機的認識題型二：汽油機工作過程題型三：柴油機的工作過程題型四：柴油機和汽油機區別題型五：燃料熱值題型六：能量的轉移和守恒題型七：熱機的效率提高途徑題型八：沖程的計算問題題型九：熱機效率的計算【題型探究】題型一：熱機的認識1．（23-24九年級上·山東臨沂·期末）下列關于熱機的說法正確的是（）A．熱機的效率為100% B．熱機只有汽油機和柴油機兩種C．熱機工作時都要利用燃料的化學能 D．好的熱機工作時不排放廢氣【答案】C【詳解】A．在使用熱機過程中，廢氣會帶走一部分熱量、燃料不可能完全燃燒、不可避免的要克服機器部件摩擦做額外功，效率不可能達到100%，故A錯誤；B．根據熱機的概念，只要將內能轉化為機械能的機械都屬于熱機，蒸汽機、火箭、柴油機、汽油機等都屬于熱機，故B錯誤；C．熱機工作時，燃料燃燒產生化學能，轉化為內能，將內能轉化為機械能，故C正確；D．任何熱機工作時都會排放廢氣，故D錯誤。故選C。2．（23-24九年級上·福建寧德·期末）近年來我國先進裝備層出不窮，民族自豪感倍增。以下裝備的動力裝置不屬于是熱機的是（

）A．玉兔號月球車 B．山東艦C．殲20 D．長征五號火箭【答案】A【詳解】山東艦、殲20、長征五號火箭都是利用熱機提供動力的。因為月球上沒有空氣，且對動力要求是非常高，所以玉兔號月球車是利用電動機來提供動力的。故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。3．（22-23九年級上·廣西南寧·期中）關于熱機，下列說法中正確的是（）A．熱機的效率可達100%B．熱機只有汽油機和柴油機兩種C．好的熱機工作時不排放廢氣D．使燃料燃燒更充分，可以提高熱機的效率【答案】D【詳解】A．熱機工作過程中不可避免地要克服機件間的摩擦而做額外功，無法使熱機的效率達到100%，故A錯誤；B．蒸汽機、汽輪機、柴油機、汽油機等都屬于熱機，故B錯誤；C．熱機排氣沖程中排出廢氣，故C錯誤；D．使燃科燃燒更充分，相同質量燃料燃燒放出的熱量多，損失的熱量就少，可利用的能量就越多，故可以提高熱機的效率，故D正確。故選D。題型二：汽油機工作過程4．（23-24九年級上·山東棗莊·期末）如圖是四沖程汽油機的工作循環示意圖，下列說法中錯誤的是（）A．汽油機在吸氣沖程中吸進汽缸的是汽油和空氣的混合物B．吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程的四個圖的排序是：丁甲丙乙C．丙圖是做功沖程，發生的能量是把內能轉化為機械能D．若飛輪每分鐘轉3000轉，則每秒對外做功50次【答案】D【詳解】A．汽油機在吸氣沖程中吸進汽缸的是汽油和空氣的混合物，進氣門打開，排氣門關閉，活塞向下運動，汽油和空氣的混合物進入氣缸，故A正確，不符合題意；B．由圖可知，甲進氣門、排氣門都關閉，活塞向上運動，是壓縮沖程，乙排氣門打開，進氣門關閉，活塞向上運動，是排氣沖程，丙進氣門、排氣門都關閉，活塞向下運動，是做功沖程，丁進氣門打開，排氣門關閉，活塞向下運動，是吸氣沖程，吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程的四個圖的排序是：丁甲丙乙，故B正確，不符合題意；

C．丙圖是做功沖程，發生的能量是把內能轉化為機械能，使汽油機獲得動力，故C正確，不符合題意；

D．若飛輪每分鐘轉3000轉，則每秒轉50轉，2轉經歷4個沖程，對外做功1次，所以50轉對外做功25次，故D錯誤，符合題意。故選D。5．（23-24九年級上·陜西渭南·期末）如圖所示為四沖程汽油機的某一沖程。下列說法正確的是（）A．該沖程為做功沖程，將機械能轉化為內能B．熱機對外輸出的有用功小于燃料燃燒放出的能量，說明能量不守恒C．若汽油在汽缸內完全燃燒，則發動機效率可達100%D．若該汽油機飛輪的轉速為1200r/min，則每秒對外做功10次【答案】D【詳解】A．如圖所示，兩氣門關閉，高溫高壓的燃氣推動活塞向下運動，對外做功，將內能轉化為機械能，該沖程為做功沖程，故A錯誤；B．熱機對外輸出的有用功小于燃料燃燒放出的能量，是因為存在熱損失等因素，能量的總量是保持不變的，仍然符合能量守恒，故B錯誤；C．由于存在熱損失及機械摩擦，汽油在汽缸內完全燃燒，發動機效率也不可能達100%，故C錯誤；D．汽油機一個工作循環包括4個沖程，飛輪轉2圈，對外做功1次，若該汽油機飛輪的轉速為1200r/min，即20r/s，則每秒對外做功10次，故D正確。故選D。6．（23-24九年級上·湖南衡陽·期末）如圖所示為四沖程內燃機四個沖程的示意圖，箭頭表示活塞的運動方向。請你結合氣門的位置做出判斷，下列說法中不正確的是（）A．甲沖程中將機械能轉化為內能 B．丙沖程中將內能轉化為機械能C．正確的工作順序是：乙甲丙丁 D．甲、乙、丁三個沖程依靠飛輪慣性完成【答案】C【詳解】甲圖中兩個氣門都關閉，活塞向上運動，因此是壓縮沖程，是將機械能轉化為內能的過程。乙圖中進氣門關閉，排氣門打開，活塞向上運動，因此排氣沖程；丙圖中兩個氣門都關閉，活塞向下運動，因此是做功沖程，是把內能轉化為機械能的過程；丁圖中進氣門打開，排氣門關閉，因此是吸氣沖程。A．甲沖程是壓縮沖程，即將機械能轉化為內能，故A正確，不符合題意；B．丙沖程是做功沖程，即將內能轉化為機械能，故B正確，不符合題意；C．正確的工作順序是：丁甲丙乙，故C錯誤，符合題意；D．甲、乙、丁三個沖程依靠飛輪慣性完成，而丙沖程，即做功沖程是靠燃料燃燒釋放能量提供動力的，故D正確，不符合題意。故選C。題型三：柴油機的工作過程7．（23-24九年級上·陜西西安·期末）1876年，德國工程師奧托制造了第一臺新型的以煤氣為燃料的四沖程內燃機。如圖為四沖程柴油機的工作過程。下列關說法正確的是（）A．汽油機和柴油機都是內燃機，吸入汽缸的物質相同B．燃料在汽缸內猛烈燃燒，燃料熱值迅速減小C．壓縮沖程主要是通過做功的方式增大缸內氣體的內能D．柴油機降溫常用水做冷卻劑是因為水的比熱容小【答案】C【詳解】A．柴油機和汽油機都屬于內燃機，工作過程中，汽油機吸入的是空氣和汽油的混合物，柴油機吸入的是空氣，故A錯誤；B．燃料在汽缸內猛烈燃燒，燃料熱值跟燃料的種類、物態有關，保持不變，故B錯誤；C．做功和熱傳遞都可以改變內能，壓縮沖程中，活塞壓縮氣體，對氣體做功，氣體的內能變大，故C正確；D．柴油機降溫常用水做冷卻劑是因為水的比熱容大，吸收相同的熱量時溫度升高小，故D錯誤。故選C。8．（21-22九年級上·甘肅武威·期中）為保障防疫期間特殊情況下的用電，許多醫院用柴油機發電，關于柴油機下列說法正確的是（）A．向柴油機汽缸內多通入空氣可以提高柴油的熱值B．壓縮沖程中汽缸內氣體的內能增大C．柴油機吸氣沖程吸入的是柴油和空氣的混合物D．用水循環來降低柴油機的溫度主要是利用水的比熱容較小【答案】B【詳解】A．熱值大小僅與燃料的種類有關，與柴油機汽缸內空氣的多少無關，故A錯誤；B．柴油機的壓縮沖程中汽缸內氣體的內能增大，溫度升高，故B正確；C．柴油機在吸氣沖程中吸入空氣，故C錯誤；D．用水循環來降低熱機的溫度，主要是利用水比熱容較大的特性，故D錯誤。故選B。9．（21-22九年級上·安徽六安·階段練習）如圖所示是柴油機的示意圖，已知柴油的熱值為4.2×107J/kg。若該柴油機的效率為30%，下列關于柴油機工作過程描述正確的是（）A．如圖所示的是壓縮沖程B．該柴油機消耗100g柴油可以獲得約1.26×106J的有用功C．該沖程將內能轉化為機械能D．該柴油機燃料釋放的能量絕大部分轉化為機械能【答案】B【詳解】AC．圖中的沖程中，進氣門打開，活塞向下運動，是吸氣沖程，在吸氣沖程中沒有能量的轉化，故AC錯誤；B．柴油完全燃燒放出的熱量由可得，該汽油機對外做的有用功故B正確；D．柴油機的效率為30%，柴油機燃料釋放的能量少部分轉化為機械能，燃料燃燒放出的熱量中，一部分用來克服機件摩擦，一部分由機件直接向外散熱，廢氣的溫度很高，帶走了大部分的熱量，故D錯誤。故選B。題型四：柴油機和汽油機區別10．（20-21九年級上·廣東深圳·期末）下列關于汽油機和柴油機的主要區別，說法正確的是（）A．構造上，汽油機汽缸頂部有噴油嘴，柴油機汽缸頂部有火花塞B．在做功沖程中，柴油機的燃氣溫度和壓強比汽油機里的高C．在壓縮沖程末，柴油機的點火方式是點燃式，汽油機的點火方式是壓燃式D．吸氣沖程中，柴油機吸入汽缸的是柴油和空氣的混合物，汽油機吸入汽缸的是空氣【答案】B【詳解】A．柴油機和汽油機的結構不同：柴油機的汽缸上是噴油嘴，汽油機的頂部有火花塞，故A錯誤；B．在壓縮沖程，柴油機的壓縮比例更大，柴油機的燃氣溫度和壓強比汽油機里的高，故B正確；C．在做功沖程，汽油機的點火方式叫點燃式，柴油機的點火方式叫壓燃式，故C錯誤；D、在吸氣沖程，柴油機吸入汽缸的只是空氣，汽油機吸入汽缸的是汽油和空氣的混合物．故D錯誤。故選B。11．（23-24九年級上·河南新鄉·期末）下列關于汽油機和柴油機的說法不正確的是（

）A．柴油機和汽油機使用的燃料不同B．柴油機和汽油機吸入的氣體都是空氣C．柴油機氣缸頂部有個噴油嘴，汽油機氣缸頂部有個火花塞D．柴油機和汽油機的做功沖程都是將內能轉化為機械能【答案】B【詳解】A．柴油機和汽油機使用的燃料不同，分別使用的是柴油和汽油，故A正確，不符合題意；B．汽油機吸入氣缸的物質是汽油和空氣的混合物；柴油機吸入氣缸的是空氣，故B錯誤，符合題意；C．柴油機和汽油機的構造不同，汽油機氣缸頂部有個火花塞，火花塞產生電火花，柴油機氣缸頂部有個噴油嘴，噴油嘴可以噴出霧狀柴油，故C正確，不符合題意；D．柴油機和汽油機的做功沖程，高溫高壓氣體推動活塞向下運動，帶動曲軸轉動，對外做功，將內能轉化為機械能，故D正確，不符合題意。故選B。12．（23-24九年級上·四川成都·階段練習）下列關于汽油機與柴油機的說法錯誤的是（）A．汽油機與柴油機使用的燃料不同B．汽油機適用于小型汽車，柴油機適用于載重汽車C．柴油機與汽油機除使用的燃料不同外，在構造上完全相同D．柴油機采用壓燃式點火，汽油機采用點燃式點火【答案】C【詳解】A．汽油機和柴油機燃燒的燃料不同，汽油機在氣缸內燃燒汽油，柴油機在氣缸內燃燒柴油，故A正確，不符合題意；B．汽油機和柴油機的用途不同，汽油機適用于小型汽車，柴油機適用于載重汽車，故B正確，不符合題意；C．汽油機和柴油機的構造不同，汽油機的頂部有火花塞，柴油機的頂部有噴油嘴，故C錯誤，符合題意；D．汽油機和柴油機的點火方式不同，柴油機采用壓燃式點火，汽油機采用點燃式點火，故D正確，不符合題意。故選C。題型五：燃料熱值13．（23-24九年級上·廣東東莞·期中）關于熱值，下列說法中正確的是（）A．燃料燃燒得越充分，其熱值越大B．燃料的熱值越大，完全燃燒相同的質量放出的熱量越多C．容易燃燒的燃料熱值一定大D．一杯酒精倒出一半之后，剩余的酒精熱值減半【答案】B【詳解】A．熱值是燃料的一種特性，與其是否燃燒的充分無關，故A錯誤；B．根據Q=mq可知，燃料的熱值越大，完全燃燒相同的質量放出的熱量越多，故B正確；C．熱值是燃料的一種特性，與其是否容易燃燒無關，故C錯誤；D．熱值是燃料的一種特性，與其質量無關，因此一杯酒精倒出一半之后，剩余的酒精熱值不變，故D錯誤。故選B。14．（23-24九年級上·湖北武漢·期中）質量為m的汽油完全燃燒獲得熱量，與一個500N的中學生從大廈的1樓步行至第11樓克服重力做的功，焦耳數相等（每層樓層高為3m）。下列相關說法正確的是（）A．該中學生克服重力做了1.5×105J的功B．中學生爬樓是將機械能轉化為內能C．汽油的熱值為4.6×107J/kg，表示1kg汽油燃燒放出的熱量為4.6×107JD．通過計算可知m約為0.33g【答案】D【詳解】A．中學生從大廈的1樓步行至第11樓上升的高度為h=3m×（11-1）=30m克服重力做的功為W=Gh=500N×30m=1.5×104J故A錯誤；B．爬樓過程中，消耗了中學生體內的生物質能，獲得了機械能，是生物質能轉化為機械能，故B錯誤；C．汽油的熱值為4.6×107J/kg，表示1kg汽油完全燃燒放出的熱量為4.6×107J，故C錯誤；D．由題意可知，汽油完全燃燒獲得熱量的焦耳數和該中學生克服重力做的功相等，則汽油完全燃燒放出的熱量為Q放=W=1.5×104J由Q放=mq得，需要汽油的質量為故D正確。故選D。15．（23-24九年級上·陜西咸陽·期中）用煙煤燒水時，在1標準大氣壓下，將10kg的水從加熱到燃燒了1.4kg的煙煤。已知水的比熱容是，煙煤的熱值為．下列說法正確的是（

）A．煙煤燃燒過程中熱值不斷減小 B．燒水過程中水的比熱容不斷增大C．此過程中水吸收的熱量為 D．此過程中加熱效率為8%【答案】D【詳解】A．熱值是燃料的一種特性，熱值的大小與質量和燃燒程度無關，燃料在燃燒過程中熱值不變，故A錯誤；B．比熱容是物質的一種特性，只與物質的種類和狀態有關，與吸放熱的多少、質量、體積的大小都沒有關系，所以加熱的過程中，水的比熱容不變，故B錯誤；C．水吸收的熱量故C錯誤；D．煙煤完全燃燒放出的熱量則加熱效率故D正確。故選D。題型六：能量的轉移和守恒16．（23-24九年級上·河北保定·期末）關于能量轉化，下列說法中正確的是（）A．給手機充電時，化學能轉化為電能B．電暖氣工作時，電能主要轉化為內能C．燃料燃燒時，內能轉化為化學能D．洗衣機工作時，機械能轉化為電能【答案】B【詳解】A．給手機充電時，將電能轉化為化學能，故A錯誤；B．電暖氣工作時，利用電流的熱效應，將電能轉化為內能，故B正確；C．燃料燃燒時，將化學能轉化為內能，故C錯誤；D．洗衣機工作時，將電能轉化為機械能，故D錯誤。故選B。17．（23-24九年級上·湖北黃石·期中）下列關于能量的說法中，正確的是（）A．電熱水壺工作時是將內能轉化為電能B．洗衣機工作時是將電能轉化為機械能C．能量無論是轉化還是轉移，能量總和會逐漸減少D．用熱水泡腳，身體會感覺暖和，說明內能可以轉化【答案】B【詳解】A．電水壺工作時消耗電能，產生內能，故是將電能轉化為內能的過程，故A錯誤；B．洗衣機工作時，消耗電能，產生機械能，故是將電能轉化為機械能的過程，故B正確；C．根據能量守恒定律可知，能量在轉化或轉移的過程，其總能量總保持不變，不會憑空消失，也不會憑空產生，故C錯誤；D．用熱水泡腳，是通過熱傳遞的方式改變腳的內能使身體會感覺暖和的，這個過程是內能的轉移過程，說明內能可以轉移，故D錯誤。故選B。18．（23-24九年級上·河南鄭州·期末）圖甲是小明用可樂瓶制作的水火箭，圖乙是水火箭的示意圖。小明先在瓶里裝適量水，然后將帶有閥門的金屬管插入瓶塞，旋緊瓶塞后用打氣筒往瓶里打足氣；打開閥門后，水從尾部的金屬管向下噴出，水火箭向上飛向空中。下列分析錯誤的是（

）A．使用打氣筒打氣時能量轉化過程與汽油機的壓縮沖程相同B．水從水火箭中噴出相當于內燃機的排氣沖程C．水火箭升空過程中高壓氣體的內能轉化為水火箭的機械能D．在整個過程中，能量總量是保持不變的【答案】B【詳解】A．向打氣筒內打氣的過程是機械能轉化為內能，汽油機的壓縮沖程中機械能轉化為內能，能量轉化方式是相同的，故A正確，不符合題意；B．水從水火箭中噴出，是里面的氣體對外做功，相當于內燃機的做功沖程，故B錯誤，符合題意；C．水火箭升空過程中水從尾部的金屬管向下噴出對瓶做功，將內能轉化為水火箭的機械能故C正確，不符合題意；D．根據能量守恒定律可知，水火箭向上飛向空中的過程中，內能轉化成水瓶的動能和重力勢能，由于摩擦一部分轉化成內能，在整個過程中能量總量是保持不變的，故D正確，不符合題意。故選B。題型七：熱機的效率提高途徑19．（23-24九年級上·山東菏澤·期中）為減少能源消耗，保護環境，必須合理利用能源，下列方法中對提升熱機效率有用的是（

）A．盡量使燃料充分燃燒 B．用導熱性更好的材料做內燃機汽缸C．增加燃料的質量 D．讓燃料放出的熱量全部用來做有用功【答案】A【詳解】A．燃料充分燃燒可以減小因燃燒過程不充分造成的能量損失，可以提高熱機的效率，故A符合題意；B．汽缸的導熱性越好，因熱傳遞損失的熱量越多，效率越低，故B不符合題意；C．效率是有用功與總功的比，增加燃料的質量只能增加總功，不一定能提高效率，故C不符合題意；D．熱機工作過程中總是存在能量的損失，不可能讓燃料放出的熱量全部用來做有用功，故D不符合題意。故選A。20．（23-24九年級上·四川成都·期末）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．增加廢氣帶走的熱量可以提高熱機的效率【答案】A【詳解】A．甲圖兩氣門關閉，活塞向上運動，壓縮氣體，活塞對氣缸內的氣體做功，氣體的內能增加，溫度升高，是壓縮沖程，故A正確；B．由乙圖可知該汽油機的效率是故B錯誤；C．燃料的熱值與燃料的種類有關，與燃燒是否充分無關，故C錯誤；D．熱機效率是有用功與總功的比，增加廢氣帶走的熱量會降低熱機的效率，要提高熱機的效率應減小廢氣帶走的熱量，故D錯誤。故選A。21．（22-23九年級上·黑龍江佳木斯·期末）如圖所示是某汽車汽油機的能量流向圖，對照此圖，下列說法不正確的是（）A．廢氣的排放所占的比例最大，減少該部分能量損失是提高熱機效率的有效手段B．冷卻水能量的二次利用可以提高能量的利用率C．若該汽油機工作時汽油沒有完全燃燒，則汽油的熱值會減小D．該汽油機的能量利用率為30%【答案】C【詳解】A．由圖示知，廢氣帶走了大部分的能量，所以減少該部分的能量損失是提高熱機效率的有效手段，故A正確，不符合題意；B．冷卻水帶走的熱量僅次于廢氣帶走的熱量，所以冷卻水能量的二次利用可以提高能量利用率，故B正確，不符合題意；C．熱值是燃料的一種特性，只與燃料的種類有關，與是否完全燃燒沒有關系，因此汽油沒有完全燃燒，汽油的熱值與不燃燒時相同，故C錯誤，符合題意；D．該汽油機的熱機效率為故D正確，不符合題意。故選C。題型八：沖程的計算問題22．（23-24九年級上·河北保定·期末）如圖，在空氣壓縮引火儀玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力將活塞迅速向下壓，棉絮燃燒起來。此實驗得到的結論是：對筒內氣體（選填“做功”或“熱傳遞”），它的內能會增加，其能量轉化情況與單缸四沖程汽油機的沖程相同，若汽油機的轉速是2400r/min，則此汽油機每秒對外做功次。【答案】做功壓縮20【詳解】[1]在空氣壓縮引火儀玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力將活塞迅速向下壓，活塞對氣體做功，使棉絮燃燒起來，說明壓縮筒內空氣做功，使空氣的內能增大，溫度升高。[2]壓縮過程中，活塞的機械能轉化為空氣的內能，故該過程中，與內燃機的壓縮沖程相同。[3]四沖程汽油機的飛輪轉速為，則該飛輪每秒鐘轉圈。因為一個工作循環飛輪轉圈，完成個工作沖程，做功一次，故汽油機每秒對外做功次。23．（23-24九年級上·陜西西安·期末）如圖所示是某四沖程汽油機工作循環中的沖程，當3kg汽油完全燃燒時放出的熱量是J。若這臺汽油機飛輪轉速是4800r/min，則汽油機每秒鐘對外做功次。（汽油的熱值為4.6×107J/kg）【答案】壓縮1.38×10840【詳解】[1]圖中兩氣門關閉，活塞向上運動，是壓縮沖程。[2]3kg汽油完全燃燒時放出的熱量[3]已知該汽油機飛輪的轉速是即汽油機每秒飛輪轉動80轉，汽油機一個工作循環，經歷4個沖程，飛輪轉動2轉，則該汽油機每秒可完成40個工作循環。24．（23-24九年級上·安徽安慶·期末）圖示為車發動機的壓縮沖程，若飛輪的轉速為，在1s內，汽油機做功次；若車所受牽引力為720N，勻速直線行駛，完全燃燒汽油0.8kg，該發動機的工作效率是%。（取）【答案】2020【詳解】[1]內燃機一個工作流程等于飛輪轉兩轉等于四個沖程，一個工作流程有一次做功。飛輪的轉速為，1s內轉動40轉，有20次做功。[2]汽車的有用功為總功為熱機的效率為題型九：熱機效率的計算25．（23-24九年級上·河北滄州·期末）某物理興趣小組為了探究地球表面水吸收太陽能的本領，做了如下實驗：用一臉盆裝6kg的水，水的表面積為0.1m2，經過太陽光垂直照射15min，水溫升高了5℃。問：（1）實驗時6kg的水15min內吸收了多少熱量？

（2）若用加熱的方式使同質量的水升高相同的溫度，至少需要燃燒多少m3的液化氣？（假設液化氣燃燒放出的熱量的40%損失，液化氣的熱值是5.0×107J/m3）【答案】（1）1.26×105J；（2）4.2×10-3m3【詳解】解：（1）水吸收的熱量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×6kg×5℃=1.26×105J（2）燃料燃燒需要放出的熱量液化氣的體積答：（1）實驗時6kg的水15min內吸收的熱量為1.26×105J；（2）若用加熱的方式使同質量的水升高相同的溫度，至少需要燃燒4.2×10-3m3的液化氣。26．（23-24九年級上·安徽合肥·期末）2023年12月14日晚，搭載可重復使用試驗航天器的“長征2F”改進型運載火箭從酒泉衛星發射中心成功發射。本次任務是中國可重復使用試驗航天器的第3次飛行試驗。試驗航天器將在軌運行一段時間后，返回國內預定著陸場，期間將開展可重復使用技術驗證及空間科學實驗。據相關公開資料此次任務使用的“長征2F”火箭，起飛總質量約500t，其中搭載的可重復使用試驗航天器（有效載荷）約8.5t、火箭的燃料偏二甲肼約170t，其余質量為幫助燃燒的氧化劑、火箭外殼及結構等。本次發射“長征2F”火箭的運載能力相當于將8.5t的有效載荷從地面緩慢推送到約3200km的高空。已知偏二甲肼的熱值約為4×107J/kg。（1）求170t燃料偏二甲肼完全燃燒釋放的熱量；（2）若g值恒為10N/kg，僅考慮對有效載荷做功，從能量轉化的角度，估算本次發射該火箭的效率。【答案】（1）6.8×1012J；（2）4%【詳解】解：（1）已知燃料偏二甲肼的質量為170t=1.7×105kg，偏二甲肼的熱值約為4×107J/kg，根據熱值的公式可得，這些燃料偏二甲肼完全燃燒釋放的熱量為釋放的熱量為6.8×1012J。（2）僅考慮對有效載荷做功，即克服有效載荷自身重力所做的功，為有用功，已知有效載荷的質量為8.5t=8.5×103kg，升高的高度為3200km=3.2×106m，g值恒為10N/kg，有效載荷的重力為克服有效載荷自身重力所做的功為已知釋放的熱量為6.8×1012J，根據熱機效率的公式可知，本次發射該火箭的效率為本次發射該火箭的效率為4%。答：（1）170t燃料偏二甲肼完全燃燒釋放的熱量為6.8×1012J；（2）本次發射該火箭的效率為4%。27．（23-24九年級上·貴州黔東南·期中）小明家新安裝了一臺如圖所示的太陽能熱水器，熱水器銘牌如下：型號HM-20集熱管數28支水箱容積200L集熱管總面積2m2防水等級A系統承壓3.0MPa（1）已知太陽能熱水器每小時每平方米吸收太陽能是6×106J，求太陽能熱水器5h吸收了多少J的太陽能？（2）熱水器貯滿水后，5h吸收的太陽能使水溫從升高到，則太陽能熱水器的效率是多少？（3）若通過完全燃燒天然氣加熱一滿箱水，使其溫度從升高到時，轉化效率為50％，需要多少立方米天然氣？（天然氣的熱值為）【答案】（1）；（2）42%；（3）【詳解】解：（1）太陽能熱水器5h吸收的太陽能（2）水的體積水的質量水吸收的熱量太陽能效率（3）天然氣完全燃燒放出的熱量為則天然氣體積答：（1）太陽能熱水器5h吸收了6×107J的太陽能；（2）太陽能熱水器的效率是42%；（3）需要天然氣1.26m3。【專題強化】一、單選題28．（23-24九年級上·遼寧盤錦·期末）隨著人們生活水平的提高，汽車走進千家萬戶，關于小汽車的知識說法正確的是（）A．汽油的熱值比柴油大，大多數小汽車用汽油機做發動機B．發動機做功沖程將內能轉化為機械能C．精心保養可使發動機的效率達到100%D．排出的尾氣對環境沒有任何污染【答案】B【詳解】A．雖然汽油的熱值比柴油大，但是在做功沖程中，柴油機里燃氣的壓強比汽油機的大，柴油機一般用于大型機械，例如卡車、挖掘機；汽油機用于小型機械，例如小汽車、摩托車，汽油和柴油應用領域不同不是由熱值決定的，故A錯誤；B．發動機做功沖程，燃氣推動活塞做功，將內能轉化為機械能，故B正確；C．任何方法都不可能使汽油機的效率達到100%，故C錯誤；D．排出的尾氣對環境是有污染的，故D錯誤。故選B。29．（23-24九年級下·湖南長沙·期中）下列關于“熱機”說法中，正確的是（）A．汽車的發動機用水做冷卻劑，主要是因為水的沸點高B．汽油機工作時如果汽油沒有完全燃燒，則汽油的熱值會減小C．發射火箭時利用液態氫做燃料，主要是因為液態氫的熱值大D．發射出的火箭在加速上升的過程中，化學能直接轉化為機械能【答案】C【詳解】A．汽車的發動機用水做冷卻劑，主要是因為水的比熱容大，與其他物質質量相同時，吸收相同熱量，升高溫度較少，故A錯誤；B．熱值是燃料的一種特性，汽油機工作時如果汽油沒有完全燃燒，則汽油的熱值不會改變，故B錯誤；C．發射火箭時利用液態氫做燃料，主要是因為液態氫的熱值大，燃燒質量相同時，釋放熱量較大，故C正確；D．發射出的火箭在加速上升的過程中，化學能轉化為內能，再將內能轉化為機械能，故D錯誤。故選C。30．（23-24九年級上·四川廣元·期末）如圖為汽車發動機某沖程的示意圖，下列說法不正確的是（）A．該沖程為做功沖程，內能轉化為機械能B．若該汽油機飛輪的轉速為1200r/min，則每秒對外做功20次C．即使汽油在汽缸內完全燃燒，發動機熱效率也不能達到100%D．汽油機除了做功沖程外，其余三個沖程都是依靠飛輪轉動的慣性完成的【答案】B【詳解】A．圖中兩個氣門都關閉，火花塞點火，活塞向下運動，為做功沖程，此沖程中內能轉化為機械能，故A正確，不符合題意；B．單缸四沖程汽油機的飛輪轉速是1200r/min=20r/s，即汽油機飛輪每秒轉20圈，對外做功10次，故B錯誤，符合題意；C．汽車在工作時不可避免的要克服機械部件間的摩擦做額外功，機械效率一定小于100%，故C正確，不符合題意；D．汽油機做功沖程有高溫高壓氣體推動活塞運動，其他三個沖程都是靠飛輪轉動的慣性完成的，故D正確，不符合題意。故選B。31．（23-24九年級上·河北邯鄲·期中）下列有關熱機效率、燃料熱值、物體內能、比熱容的說法中，正確的是（

）A．熱機所用燃料的熱值越大，效率越高B．質量相同的不同物質，當吸收或放出同樣熱量時，比熱容大的物質溫度變化較大C．汽油的熱值大于柴油的熱值，所以汽油燃燒放出的熱量多D．熱機所用燃料的化學能轉化成的內能越多，效率不一定越高【答案】D【詳解】A．用熱值大的燃料，燃燒相同燃料可以放出更多的熱量，但用來做有用功的能量不一定多，用來做有用功的能量與燃料完全燃燒產生的能量的比值不一定大，熱機效率不一定得到提高，故A錯誤；B．質量相同的不同物質，當吸收或放出同樣熱量時，由可知，比熱容大的物質，溫度變化小，故B錯誤；C．由可知，燃料燃燒發出熱量的多少與燃料的質量、熱值有關，由于不知道汽油和柴油的質量關系，雖然汽油的熱值大于柴油的熱值，但是無法確定汽油燃燒發出的熱量是否比柴油多，故C錯誤；D．熱機效率是指熱機用來做有用功的能量與燃料完全燃燒放出能量的比值，熱機所用燃料的化學能轉化成的內能多，但是轉化的有用功不一定多，所以效率不一定高，故D正確。故選D。32．（23-24九年級上·湖北武漢·期末）如圖所示。在一個配有活塞的厚玻璃筒里放一小團硝化棉。迅速壓下活塞，觀察到硝化棉燃燒起來。在下壓活塞的過程中，下列說法正確的是（）A．筒內氣體的內能轉化為活塞的機械能B．圖中能量轉化的過程與汽油機壓縮沖程相同C．筒內氣體和筒壁的內能改變方式相同D．筒內氣體的溫度升高主要是因為活塞克服摩擦做功【答案】B【詳解】AB．迅速壓下活塞，活塞對筒內氣體做功，活塞的機械能轉化為筒內氣體的內能，能量轉化與汽油機壓縮沖程相同，故A錯誤，B正確；C．迅速壓下活塞，活塞對筒內氣體做功，筒內氣體被做功，內能增大，是通過做功改變內能，筒壁的內能是通過熱傳遞改變的，故C錯誤；D．筒內氣體的溫度升高主要是因為活塞對筒內氣體做功，故D錯誤。故選B。33．（23-24九年級上·湖北武漢·期末）為了估測天然氣熱水器的熱效率，小華發現，當熱水器向洗衣機注入的熱水達到40L時。洗衣機自動停止注水。若自來水的溫度是15℃，注入洗衣機的熱水的溫度為40℃。在注水過程中熱水器共消耗天然氣0.16m3，已知天然氣的熱值為3.2×107J/m3，則下列說法錯誤的是（）A．天然氣的熱值表示1kg天然氣完全燃燒放出的熱量為3.2×107JB．注入洗衣機中水的內能增加4.2×106JC．0.16m3的天然氣完全燃燒放出的熱量為5.12×106JD．該天然氣熱水器的熱效率約為82%【答案】A【詳解】A．天然氣的熱值為3.2×107J/m3，表示1m3天然氣完全燃燒放出的熱量為3.2×107J，故A錯誤，符合題意；B．當熱水器向洗衣機注入的熱水達到40L，水的質量為m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×40×10-3m3=40kg水吸收的熱量，即水內能的增加量為Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×40kg×(40℃-15℃)=4.2×106J故B正確，不符合題意；C．0.16m3的天然氣完全燃燒放出的熱量為Q放=qV=3.2×107J/m3×0.16m3=5.12×106J故C正確，不符合題意；D．該天然氣熱水器的熱效率為故D正確，不符合題意。故選A。34．（23-24九年級上·湖北武漢·期末）如圖甲為四沖程內燃機吸氣沖程的示意圖，圖甲正確的畫出了吸氣沖程中活塞、曲軸的位置和進氣門、排氣門的開閉情況。圖乙、丙、丁分別是小明同學自己畫的壓縮、做功、排氣沖程，其中錯誤的是（）A．丁 B．丙 C．丙和丁 D．乙和丁【答案】A【詳解】甲圖中，進氣門打開，排氣門關閉，活塞向下運動是吸氣沖程；乙圖中，兩個氣門都關閉，此時活塞向上運動，是壓縮沖程；丙圖中，兩個氣門都關閉，此時活塞向下運動，是做功沖程；丁圖中，進氣門關閉，排氣門打開，根據曲軸的轉動方向可知，活塞向下，不符合排氣沖程的特點，故A錯誤，A符合題意，故BCD正確，BCD不符合題意。故選A。35．（23-24九年級上·河南鄭州·期末）中國古代玩具飲水鳥被譽為“愛因斯坦也吃驚的玩具”，如圖所示。它的神奇之處在于能不停地點頭“喝”水。它的下球中裝有乙醚（乙醚極易汽化），乙醚吸收空氣中的熱量汽化后氣壓增大將乙醚壓入上球，飲水鳥的重心上移“低頭喝水”，如圖乙；此時上下球連通氣壓相同，乙醚流回下球，恢復甲圖狀態，如此反復。下列說法不正確的是（）A．下球中乙醚汽化的過程，是通過做功的方式改變了內能大小B．“飲水鳥”不是永動機，其能量轉化過程符合能量守恒定律C．若空氣溫度很低，飲水鳥內的乙醚汽化太慢，飲水鳥會慢慢地停下來D．如果沒有能量補充“飲水鳥”的運動最終會停下來【答案】A【詳解】A．下球中乙醚汽化的過程，吸收熱量，是通過熱傳遞的方式改變了內能大小，故A錯誤，A符合題意；B．“飲水鳥”和外界有能量交換，不是憑空動起來的，因此根據能量守恒定律可知，“飲水鳥”不是永動機，其能量轉化過程符合能量守恒定律，故B正確，B不符合題意；C．若空氣溫度很低，飲水鳥內的乙醚汽化太慢，氣壓變小，很難將乙醚壓入上球，飲水鳥的重心不能上移，則飲水鳥會慢慢地停下來，故C正確，C不符合題意；D．飲水鳥內裝有乙醚液體，鳥頭四周包有棉花，平時如甲圖，鳥身略向前傾，上球和下球空間中充滿乙醚的飽和蒸汽，當給鳥的嘴滴上水后，水分蒸發吸熱，使上球乙醚蒸汽溫度下降，氣壓減小，小于下球乙醚飽和蒸汽的氣壓，使下球的乙醚被壓倒上球，于是整個鳥的重心上移，形成如圖乙的狀態，鳥嘴“喝水”，同時上、下球中的乙醚蒸汽聯通混合，氣壓趨于一致，上球中的乙醚由于重力又回流到下球，飲水鳥的姿態又回到圖甲的狀態，如此循環往復。據此可知如果沒有能量補充“飲水鳥”的運動最終會停下來，故D正確，D不符合題意。故選A。36．（23-24九年級上·陜西西安·期末）汽車是現代生活中最常見的一種交通工具，下圖是某汽車汽油機的能量流向圖。下列有關說法正確的是（）A．由圖可知該汽油機的效率是30%B．四沖程汽油機一個工作循環，完成四個沖程.，飛輪轉兩周，對外做功兩次C．汽車開動后，充電線路可以給蓄電池充電，此時蓄電池相當于電路中的用電器D．冬天汽車都會利用尾氣中的能量給車內供暖，該舉措大大提高了燃料的熱值【答案】C【詳解】A．如圖，該汽油機的效率為100%－6%－30%－36%＝28%故A錯誤；B．四沖程汽油機一個工作循環，完成四個沖程.，飛輪轉兩周，對外做功一次，故B錯誤；C．汽車開動后，充電線路給蓄電池充電時，蓄電池消耗電能，相當于用電器，故C正確；D．熱值是燃料的特性，冬天汽車都會利用尾氣中的能量給車內供暖不會改變燃料的熱值，故D錯誤。故選C。37．（23-24九年級上·山西臨汾·期末）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，活塞對汽缸內的氣體做功，氣體的溫度升高B．由乙圖可知該汽油機的效率是30%C．甲圖是做功沖程，將內能轉化為機械能D．汽車尾氣中的“汽油味”越濃，說明汽油機的效率越高【答案】A【詳解】AC．甲圖兩氣門關閉，活塞向上運動，壓縮氣體，活塞對汽缸內的氣體做功，氣體的內能增加，溫度升高，是壓縮沖程，機械能轉化為內能，故A正確，C錯誤；B．由乙圖可知該汽油機的效率為故B錯誤；D．尾氣中“汽油味”越重，說明汽油燃燒越不充分，做的有用功相同時需要消耗更多的燃料，汽油機的工作效率越低，故D錯誤。故選A。二、填空題38．（23-24九年級上·江蘇宿遷·期末）如圖所示，是汽油機工作循環中的沖程，若該汽油機每分鐘做功1200次，則飛輪的轉速為r/s。汽車在緊急剎車時，剎車片會發燙，這是通過的方式增加物體內能的，散失到空氣中的內能無法自動轉化為機械能再用來驅動汽車，這是因為能量的轉移和轉化具有性。【答案】壓縮40做功方向【詳解】[1]如圖所示，活塞向上運動，吸氣門關閉，排氣門關閉，是汽油機工作循環中的壓縮沖程。[2]若該汽油機每分鐘做功1200次，則每秒做功20次，飛輪轉動兩轉對外做功1次，則飛輪的轉速為40r/s。[3]改變內能的方法有做功和熱傳遞，汽車在緊急剎車時，摩擦生熱，剎車片會發燙，這是通過做功的方式增加物體內能的。[4]能量的轉化和轉移具有方向性，因此散失到空氣中的內能無法自動轉化為機械能再用來驅動汽車。39．（23-24九年級下·湖南衡陽·期中）小軍用天然氣將體積為2L、初溫為20℃的水加熱到100℃，水吸收的熱量是J；若此過程的熱效率為40%，則消耗天然氣m3。[，，q天然氣＝4.0×107J/m3]【答案】6.721050.042【詳解】[1]水吸收的熱量[2]天然氣的體積40．（23-24九年級下·江蘇常州·期末）早在八百多年前，我國就發明了流行于民間的走馬燈如圖甲所示。如圖乙點燃走馬燈內的蠟燭，紙筒內部的空氣溫度升高，體積膨脹，密度變（選填“大”或“小”）而上升，形成氣流，驅動紙筒頂部的紙風車和固定在轉軸上的紙馬轉動。該過程中，空氣的能轉化為風車的機械能，這與四沖程汽油機沖程的能量轉化情況相同。若一汽油機曲軸的轉速為1800r/min，則該汽油機1s對外做功次。【答案】小內做功15【詳解】[1]點燃蠟燭，上方的空氣吸收熱量，溫度升高體積膨脹，密度變小，密度小的熱空氣上升，形成對流，吹動扇葉轉動。[2][3]該過程中，空氣的內能轉化為風車的機械能，這與汽油機的做功沖程的能量轉化情況相同。[4]汽油機曲軸的轉速為即汽油機的曲軸每秒轉30圈，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，所以該汽油機1s對外做功15次。41．（23-24九年級上·四川廣元·期末）2023年10月28日恰逢星期天，小張一家開車去了旺蒼光頭山觀賞滿山偏野的紅葉。一天的旅行結束后，小張的爸爸發現汽車消耗了15kg汽油，這15kg汽油完全燃燒放出熱量是J，若這臺汽車的熱效率為30%，不計其他能量損失，則汽車對外所做的有用功為J。【答案】6.9×1082.07×108【詳解】[1]15kg汽油完全燃燒放出熱量為[2]由得，汽車對外所做的有用功為42．（23-24九年級上·江蘇揚州·期末）如圖所示是四沖程內燃機工作循環中的沖程。若此內燃機內對外做功1200次，則曲軸的轉速是。在一個工作循環中消耗了20g汽油，完全燃燒放出的熱量為J；若這臺汽油機的效率為，則一個工作循環中輸出的有用機械能為J。用水冷卻汽車發動機是因為水的大。【答案】做功2400比熱容/比熱【詳解】[1]圖中，內燃機兩氣門都關閉，火花塞點火，活塞由上向下運動，汽缸容積變大，是做功沖程。[2]四沖程內燃機的曲軸轉2圈，完成4個沖程，并對外做功1次，每分鐘對外做功1200次，曲軸轉2400圈，因此曲軸的轉速為。[3]汽油完全燃燒放出的熱量[4]燃料放出的總熱量相當于機械做的總功，一個工作循環中輸出的有用機械能[5]水的比熱容較大，與相同質量的其它液態物質相比，升高相同溫度時可以吸收較多的熱量，所以用來冷卻汽車發動機。三、計算題43．（23-24九年級上·安徽安慶·期末）據統計，截至2023年9月，全國燃油汽車保有量大約為3.3億輛，每輛汽車每年耗油1.8t，汽車內燃機的效率平均值取29％，燃油的熱值取。(1)全國3.3億輛燃油汽車每年消耗的燃油完全燃燒放出的熱量為多少？(2)如果能把內燃機效率提高1％，全國每年可以節約多少噸燃油？【答案】(1)(2)【詳解】（1）全國3.3億輛燃油汽車每年消耗的燃油完全燃燒放出的熱量為（2）由題意可知，汽車內燃機的效率平均值取29%，即若內燃機效率提高1%，此時內燃機的效率平均值為因為故故則把內燃機效率提高1%，全國每年可以節約燃油的質量為44．（23-24九年級下·內蒙古巴彥淖爾·開學考試）小明學習了有關熱學的知識后，知道了水的比熱容是，他想估算一下自己家每天燒水做飯需要的熱量，于是他仔細記錄了家里每天燒水、做飯、炒菜需要的時間，并把它折算成燒水時間，相當于是每天將30kg、20℃的水燒開。（1）小明家每天燒水、做飯需要多少熱量？（2）如果普通煤的熱值為，從理論上講小明家每天燒水、做飯需要多少千克的煤？（3）小明家實際平均每天要燒4塊蜂窩煤，按每塊蜂窩煤含0.5kg煤來算，他家實際用煤2kg。請你計算出小明家煤爐的效率。【答案】（1）；（2）；（3）【詳解】解：（1）小明家每天燒水、做飯需要熱量為（2）依題意可知，小明家每天燒水、做飯需要煤的質量為（3）實際用煤2kg完全燃燒放出的熱量為則小明家煤爐的效率為答：（1）小明家每天燒水、做飯需要熱量為；（2）如果普通煤的熱值為，從理論上講小明家每天燒水、做飯需要煤；（3）小明家煤爐的效率為。45．（2024·遼寧鞍山·二模）壓路機，以機械本身的重力作用廣泛用于各種路面的壓實作業，使被碾壓層產生永久變形而密實，如圖是一臺雙輪壓路機，其工作質量為，雙輪與地面的接觸面積為400cm2。在一次壓路作業中，壓路機在水平路面上勻速行駛10min通過了240m的路程，行駛過程中受到的阻力是其重力的0.4倍。求：（g取10N/kg，柴油的熱值取）（1）壓路機在這次壓路作業中運動的速度是多少？（2）壓路機靜止在水平路面上時對路面的壓強是多少？（3）壓路機在這次壓路作業中牽引力做的功是多少？（4）若其發動機效率為30％，這次作業要消耗多少千克柴油？【答案】（1）0.4m/s：（2）3106Pa；（3）；（4）0.96kg【詳解】解：（1）壓路機在這次壓路作業中運動的速度為（2）壓路機靜止在水平路面上對水平面的壓力為壓路機靜止在水平路面上時對路面的壓強（3）壓路機勻速前進時，牽引力大小為牽引力做的功（4）需要的總能量為則柴油的質量為答：（1）在這次作業中運動的速度是0.4m/s；（2）該壓路機對水平地面的壓強3106Pa；（3）壓路機做的功是；（4）這次作業消耗柴油的質量是0.96kg。46．（23-24九年級上·四川眉山·期中）氫氣﹣汽油發動機采用氫氣和汽油兩種燃料工作，可進行自由切換，小華駕駛使用上述發動機的轎車沿平直公路從甲地至乙地，兩地相距250km，出發時油箱內汽油的質量為8kg，設氫氣和汽油在氣缸內均完全燃燒，轎車行駛中所受阻力恒定，全程分兩個階段，如圖所示。階段一：轎車使用氫燃料從甲地出發，以25m/s的速度勻速行駛1h到達丙地，此過程中轎車牽引力的功率為20kW，消耗了0.8kg氫氣。階段二：從丙地開始，由于氫氣不足，小華切換汽油為燃料，轎車仍以25m/s的速度勻速行駛，此過程中發動機的效率為25%。（1）求轎車行駛過程中受到的阻力；（2）在使用氫燃料的情況下，求轎車發動機的效率；（3）請通過計算說明小華最終能否到達乙地；（q氫氣=1.5×108J/kg、q汽油=4×107J/kg）【答案】（1）800N；（2）60%；（3）不能【詳解】解：（1）轎車行駛過程中受到的牽引力因為勻速直線行駛，牽引力與阻力大小相等，則阻力也為800N。（2）轎車發動機的效率（3）第二階段行駛的路程為第二階段牽引力做的功需要汽油的質量為故小華最終不能否到達乙地。答：（1）轎車行駛過程中受到的阻力為800N；（2）在使用氫燃料的情況下，轎車發動機的效率為60%；（3）通過計算小華最終不能到達乙地。四、綜合題47．（23-24九年級上·河南商丘·期末）油電混合動力汽車作為新能源汽車的一種，越來越受到人們的青睞。新能源油電混合動力汽車工作模式為：純電模式行駛時，內燃機不工作，由蓄電池提供能量；混動模式行駛時，內燃機工作，既可以給汽車行駛提供能量，還可以給蓄電池充電。若汽車以混動模式在平直公路上勻速行駛100km消耗12L的燃料。已知燃料的密度。請計算：（1）當汽車使用蓄電池行駛時，電動機將能轉化為能；（2）若燃料的熱值為，則燃料完全燃燒12L放出多少J的熱量？（3）若燃料完全燃燒放出的熱量用來給水箱中的防凍液加熱，加熱效率為50%，使防凍液溫度升高從20℃升高到