第16讲 内能的利用
中考物理总复习
考点一 热机
1.热机是利用_____做功的机械.
2.内燃机是常见的一种热机，内燃机可分为_______和
_______，它们分别用_____和_____做燃料.
3.汽油机工作时一个工作循环包括四个冲程：_____
冲程、_____冲程、_____冲程、_____冲程.有两个冲程
发生了能量转化：压缩冲程中活塞的_______转化成
燃料混合物的_____；做功冲程中燃气的___能转化成
_____能.特点：一个工作循环的四个冲程中，活塞
往复运动__次，曲轴转动__周，对外做功__次.
内能
汽油机
柴油机
汽油
柴油
吸气
压缩
做功
排气
机械能
内能
内
机械
2
2
1
【温馨提示】
判断内燃机工作处在哪个冲程应明确两点：一是气门的开与关；二是活塞的运动方向.
4.汽油机与柴油机的主要区别
火花塞
喷油嘴
汽油
柴油
汽油
空气
考点二 热机的效率
1.燃料的燃烧是一种化学变化，在此过程中_____能
转化为___能.
2.燃料的热值：物理学中，把某种燃料_____燃烧
放出的热量与其_____之比叫做这种燃料的热值.
热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的_____.
在国际单位制中，热值的单位：_________，符号是：
_____，气体燃料的热值单位通常用J/m3.
化学
内
完全
质量
热量
焦每千克
J/kg
3.热值的计算：质量为m的燃料完全燃烧放出的热量为：
Q=___，其中Q是燃料_________放出的热量，m是
燃料的_____，q是燃料的_____.
4.热机用来做有用功的那部分能量与燃料_________
放出的能量之比，叫做热机的效率.其计算公式为：

____________
mq
完全燃烧
质量
热值
完全燃烧
考点三 能量的转化和守恒
1.能量既不会_________,也不会_________,它只会
从一种形式_____为其他形式,或者从一个物体_____
到其他物体,而在_____和_____的过程中,能量的
总量_________.
2.能量的转化和转移是有一定的_______的.
凭空消灭
凭空产生
转化
转移
转化
转移
保持不变
方向性
考点一 热机
命题点：(1)热机中的能量转化；(2)四冲程汽油机的基本工作原理.
例1（2013·自贡)下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况．关于对图中①②③④的补充正确的是（ ）
吸气冲程
（①）
（②）
（③）
（④）
排气冲程
A.①做功冲程②内能转化为机械能③压缩冲程④机械能转化为内能
B.①压缩冲程②内能转化为机械能③做功冲程④机械能转化为内能
C.①压缩冲程②机械能转化为内能③做功冲程④内能转化为机械能
D.①做功冲程②机械能转化为内能③压缩冲程④内能转化为机械能
解析：本题考查四冲程汽油机的工作过程.四冲程汽油机的四个冲程分别是：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程.压缩冲程中，活塞上升压缩气缸内的气体，使气体内能增大，燃料燃烧产生高温高压的燃气，机械能转化为内能；做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动，内能转化为机械能.综上所述，故选C.
答案：C
考点二 热机的效率
命题点：(1)燃料的热值；(2)热值的计算；(3)热机的效率.
例2（2013·盐城)用煤气灶把2 kg，初温为30 ℃的水
烧到80 ℃，消耗了20 g煤气，已知水的比热容是
4.2×103 J/(kg·℃)，煤气的热值为4.2×107
J/kg，则水吸收的热量为_____J，煤气完全燃烧放出的热量为________J，煤气灶烧水的效率为_____%.
解析：本题综合考查热值、比热容和热效率的计算.
水吸收的热量为：Q吸=cm(t－t0)= 4.2×
103 J/(kg·℃)×2 kg×(80 ℃-30 ℃) =4.2×105 J；
煤气完全燃烧放出的热量Q放=mq=0.02 kg×4.2×
107 J/kg= 8.4×105 J；煤气灶烧水的效率：
答案：4.2×105 8.4×105 50
考点三 能量的转化和守恒
命题点：能量的转化和守恒定律.
例3（2013·荆门)一根细长绳的下端
系一金属小球，上端固定，制成一
个摆，把小球拉离竖直位置松手，
让他摆动起来，如图所示，可以
观察到小球摆动过程中摆动的幅度会逐渐减小，最终停下来，对于小球在摆动过程中的能量转化情况，下列说法不正确的是（ ）
A.小球从高处向低处摆动过程中，势能部分转化为动能
B.小球从低处向高处摆动过程中，动能部分转化为势能
C.小球摆动过程中机械能守恒
D.小球依次经过最低点时，动能会逐渐减少
解析：本题考查能量的转化与守恒.小球在摆动过程中摆动的幅度逐渐减小，最终停下来，说明小球与空气摩擦，机械能转化成了内能，所以，小球摆动过程中机械能不守恒.故选C.
答案：C
1.汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，下列四个选项图中表示做功冲程的是（ ）

答案：B
2.某四冲程汽油机的转速是1500 r/min，那么1 min内，该汽油机的冲程数和燃气做功次数分别是（ ）
A.3000个，6000次 B.6000个，3000次
C.3000个，750次 D.750个，3000次
答案：C
3.烧开同样一壶水，完全燃烧的干木材与完全燃烧的无烟煤质量不同，是因为干木材和无烟煤具有不同的
（ ）
A.热值 B.比热容
C.内能 D.热量
答案：A
4.关于热机的效率，下列说法中正确的是 （ ）
A.热机做的有用功越多，效率一定越高
B.热机消耗的燃料越少，效率一定越高
C.热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高
D.热机做功越快，效率一定越高
答案：C
5.各种热机都是利用_________来做功的机器，热机是
把________能转化成_________能的机器.
答案：内能 内 机械
6.汽车是我们生活中常用的交通工具，汽油机是汽车的动力设备.单缸汽油机工作的四个冲程中，将内能转化为机械能的是_________冲程；主要利用惯性来工作的冲程有____________.
答案：做功 吸气冲程、压缩冲程、排气冲程
7.汽油的热值为4.6×107 J/kg，现有汽油2 kg，选其中一半完全燃烧，放出的热量是____J，剩余汽油的热值是_______J/kg.
答案：4.6×107 4.6×107
考点训练 16
一、选择题（每小题3分，共36分）
1.摩托车上的热机工作时提供动力的冲程是（ ）
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
答案：C
2.以下提高热机效率的做法错误的是（ ）
A.尽量减小热机功率
B.尽量使燃料充分燃烧
C.保证转动部分良好的润滑
D.尽量减少各种热损失
答案：A
3.下列有关热和能的说法中，正确的是（ ）
A．炽热的铁水具有内能，冰冷的铁块不具有内能
B．汽油机的压缩冲程中，主要是用热传递的方法增加了气缸内物质的内能
C．机械能为零的物体，内能一定也为零
D．汽车发动机用水做冷却物质，是因为水的比热容较大
解析：一切物体都有内能，所以A、C选项错误；汽油机压缩冲程是机械能转化为内能，这属于做功改变物体的内能，所以B选项错误；水的比热容大，在相同条件下，水吸收的热量多，便于冷却发动机，D选项正确.
答案：D
4.用酒精灯给试管加热，
如图所示，试管口软木
塞冲出的过程中，
下列说法正确的是（ ）
A.水蒸气对软木塞做功，水蒸气内能增大
B.水蒸气的内能转化为软木塞的机械能
C.能量的转化与热机压缩冲程能量转化相同
D.试管口的“白气”是水蒸气汽化形成的
解析：水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能减小，转化为软木塞的机械能，这与热机中做功冲程相同，所以选项A、C错误，选项B正确；从试管口出来的高温水蒸气会放热液化成小水滴，形成“白气”，选项D错误.
答案：B
5.（2013·山西）如图所示是内燃机的某冲程工作示意图，以下改变内能方式与此相同的是（ ）
A.烤火取暖
B.搓手取暖
C.向手“呵气”取暖
D.用热水袋取暖
解析：此图为热机的压缩冲程，机械能转化为内能，是通过做功的方式改变物体的内能.B选项中，搓手取暖是通过克服摩擦做功的方式改变物体的内能的，与压缩冲程改变内能的方式相同；A、C、D都是通过热传递的方式改变物体的内能.故选B.
答案：B
6.（2013·上海)四冲程汽油机在工作过程中，将内能转化为机械能的冲程是( )
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
解析：做功冲程是内能转化为机械能的冲程.燃料燃烧的化学能转化为内能，高温高压的燃气推动活塞做功.故选C.
答案：C
7.（2013·郴州)我国随着航天事业发展需要，正在研制大功率液氢发动机.这种发动机主要是因为氢具有
( )
A.较小的密度 B.较大的比热容
C.较高的热值 D.较低的沸点
解析：大功率液氢发动机采用液氢做燃料，是因为氢具有较高的热值.故选C.
答案：C
8.（2013·常州)点火爆炸实验中，
电子式火花发生器点燃盒中酒精
蒸气，产生的燃气将塑料盒盖喷
出很远.此过程的能量转化方式类似于汽油机的( )
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
解析：点火爆炸实验中，是内能转化为机械能，与汽油机的做功冲程类似.故选C.
答案：C
9.（2013·北京）（多选)下列有关机械能的说法中正确的是( )
A.只要有力对物体做功，物体的机械能就改变
B.在平衡力作用下运动的木块的动能保持不变
C.推出的铅球在下落过程中增加的动能是由重力势能转化来的
D.如果物体通过的路程与所用时间的比值不变，则物体的机械能不变
解析：当力对物体做功，只要物体的动能和势能之和不变，机械能就不变，比如水平面上的物体在水平推力的作用下做匀速直线运动，机械能不变，A选项错误；运动的物体在平衡力的作用下将会做匀速直线运动，因此动能保持不变，B选项正确；铅球在下落的过程中，高度变低，速度增大，因此增加的动能是由重力势能转化而来的，C选项正确；物体的速度不变，但重力势能可能改变，比如：匀速上升的物体的机械能增加.D选项错误.故选BC.
答案：BC
10.（2013·潍坊）（多选）如图所示，是某建筑工地用起重机起吊货物的情景.货物在钢绳的拉力作用下先沿竖直方向匀速上升，再水平移动到卸货地点.若不计摩擦和空气阻力，则货物在匀速上升过程中( )
A.重力势能增加，动能减少
B.重力势能增加，机械能增加
C.动能不变，机械能增加
D.动能减少，机械能减少
解析：本题中，货物在匀速上升过程中，货物的速度不变，所以动能不变，而高度增加，所以货物的重力势能在增加，又因为机械能为动能和势能之和，所以机械能增加，故B、C选项正确.
答案：BC
11.（2013·长沙)我们居住的城市
高楼林立，如不小心发生高空坠物
事件，则可能会给人们的生命财产
造成损害，更不可有意为之.日前，
某小区的陈先生在早上下楼取车时
发现车的后挡风玻璃被穿了一个孔，
上面还插着一个可乐瓶，肇事的
可乐瓶里大约还有1／5的可乐.
对此，下列描述正确的是( )
A.可乐瓶从高空坠落，动能会转化为重力势能
B.可乐瓶对挡风玻璃没有做功
C.可乐瓶从高空坠落，重力势能会转化为动能
D.可乐瓶砸在挡风玻璃的瞬间，具有很大的重力势能
解析：可乐瓶从高处下落，重力势能转化为动能，可乐瓶砸在挡风玻璃的瞬间，具有很大的动能，挡风玻璃被穿了一个孔这是可乐瓶对玻璃做功.故选C.
答案：C
12.（2013·苏州）如图所示的四个实例中，机械能正在减小的是（ ）
解析：蓄势待发的火箭，火箭质量不变，速度不变，动能不变，高度不变，重力势能不变．所以机械能不变,A选项错误；水平匀速飞行的飞机，飞机质量不变，速度不变，动能不变，高度不变，重力势能不变，所以机械能不变，B选项错误；匀速下降的热气球，气球质量不变，速度不变，动能不变，高度变小，重力势能变小，所以机械能变小，C选项正确；加速上升的飞艇，飞艇质量不变，速度变大，动能变大，高度变大，重力势能变大，所以机械能变大，D选项错误．故选C．
答案：C
二、填空题(每空3分，共48分)
13.汽油机的压缩冲程中，汽缸内汽油和空气混合物的压强__________，温度_________.
答案：增大 升高
14.目前我国研发出一款新型空气动力汽车，它利用压缩空气膨胀推动活塞做功提供动力，这种车在开动时将空气的______能转化为______能，这种车与汽油机相比优点是_________________(说出一点)．
答案：内 机械 环保
15.（2013·江西)如图所示，是世界上早期的蒸汽汽车模型.燃料燃烧使水温升高，水的_______能增加，再转化为汽车的________能，使汽车前进.
解析：蒸汽机工作时，燃料燃烧的化学能转化为水的内能，水的内能增加，再转化为汽车的机械能.
答案：内 机械
16.（2013·扬州)如图表示的是汽油机
的_____冲程；
在压缩冲程中，是通过________方式增
加气体内能的.

解析：进气阀门和排气阀门均闭合，活塞向下运动，所以图示的是做功冲程；在压缩冲程中，通过压缩气体做功的方式使气体内能增加.
答案：做功 做功
17.（2013·兰州)如图所示，捻动滚摆的轴使它升高后释放，可以观察到滚摆沿着悬线向下运动，此过程中，它的________能减小，___________能增大.滚摆到最低点后又上升，每次上升的高度逐渐减小，这说明滚摆具有的机械能___________(填“减小”“增大”或“不变”).
解析：动能大小与质量和速度有关，重力势能大小与质量和高度有关.摆沿着悬线向下运动高度变小，速度变大，故重力势能减小，动能增大.由于摩擦的原因，机械能会转化为内能，所以机械能减小.
答案：重力势 动 减小
18.（2013·黔东南)1970年4月24日，我国成功发射了第一颗人造地球卫星，如图所示.已知人造地球卫星沿椭圆轨道运行.其近地点距离地面高439 km，远地点距离地面高2 384 km，卫星在近地点时动能_________，在远地点时势能__________(前两空填“最大”或“最小”).从近地点向远地点运动过程中，___________转化为______(填“动能”或“势能”).
解析：卫星从近地点向远地点运动，是动能转化为势能，所以动能减小，势能增大.从远地点向近地点运动，是势能转化为动能，所以势能减小，动能增大.在近地点时卫星的动能最大，在远地点时，卫星的势能最大.
答案：最大 最大 动能 势能
三、实验探究题（6分）
19.（2013·绍兴）小敏想探究小球滚上斜面的最大高度与斜面倾角和小球质量的关系，将两个斜面AO与OB对接成如图装置，进行实验.
①让质量为5克的小球，在斜面AO上高H处静止释放，沿斜面滑下，经O点滚上斜面OB，测量小球达到的最大高度h，将数据记录在表中；改变斜面OB的倾角θ，重复实验；
②用质量为7克的小球重复上述实验，将数据记录在表中.
（1）比较实验1、2、3（或4、5、6），说明小球在斜面OB上能达到的最大高度与________有关.
（2）比较实验__________（选择序号），说明小球在斜面OB上能达到的最大高度与小球质量无关.
（3）如果斜面没有摩擦，小球在斜面OB上能达到的最大高度是________厘米.
解析：影响小球在斜面上升的最大高度可能是小球的质量，也可能是斜面的倾角，有两个因素，往往采用控制变量法.（1）从表中可知，比较1、2、3或4、5、6可知，小球的质量一定时，斜面的倾角越大，小球上升的最大高度越大；
（2）小球在斜面上能达到的最大高度与小球质量无关，应控制斜面的倾角相等，改变小球的质量，从表格中可知，比较
1、4(或2、5或3、6)即可；（3）如果没有摩擦，则机械能守恒，小球在斜面上能达到最大高度为10厘米.
答案：(1)斜面OB的倾角θ (2)1、4(或2、5或3、6)
(3)10
四、计算题（10分）
20.（2013·云南)某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10 kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线.若在6 min内完全燃烧了
2 kg的煤，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，煤的热值约为3×107 J/kg.求：
（1）煤完全燃烧产生的热量；
（2）经过6 min时间加热，水所吸收的热量；
（3）煤炉烧水时的热效率.
解：(1)煤完全燃烧产生的热量：
Q放=mq=2 kg×3×107 J/kg=6×107 J
(2)经过6 min时间加热，水所吸收的热量：
Q吸=cm(t－t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×(80 ℃-20 ℃)
=2.52×106 J
(3)煤炉烧水时的热效率：