中考物理一輪復(fù)習(xí)單元復(fù)習(xí)講練考專題40 內(nèi)能及其利用 單元知識(shí)點(diǎn)講解與典型題解析（解析版）

第十四單元內(nèi)能及其利用專題40內(nèi)能及其利用單元知識(shí)點(diǎn)講解與典型題解析新課標(biāo)對(duì)單元考點(diǎn)要求1.從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)燃料的熱值。2.了解熱機(jī)的工作原理。知道內(nèi)能的利用在人類社會(huì)發(fā)展史中的重要意義。3.知道能量守恒定律。列舉日常生活中能量守恒的實(shí)例。有用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點(diǎn)分析問題的意識(shí)。4.從能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的角度認(rèn)識(shí)效率。5.列舉能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性的常見實(shí)例。單元知識(shí)思維導(dǎo)圖單元考點(diǎn)知識(shí)講解考點(diǎn)1：熱機(jī)1.定義：熱機(jī)是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器。使燃料在熱機(jī)氣缸內(nèi)燃燒而獲得動(dòng)力的機(jī)器叫內(nèi)燃機(jī)，常見的內(nèi)燃機(jī)油汽油機(jī)和柴油機(jī)。2.工作過程：內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成。一個(gè)工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩周，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)各兩次，只有做功沖程對(duì)外做功，其余的三個(gè)沖程叫輔助沖程，是靠飛輪的慣性來完成的。3.熱機(jī)效率(1)概念：用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的熱量之比。(2)提高熱機(jī)效率的途徑a.減少各種熱量損失；b.減少摩擦，保持良好的潤(rùn)滑；c.盡可能使燃料充分燃燒?？键c(diǎn)2：熱值與熱機(jī)的效率1.定義：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。2.單位：J/kg，讀作“焦耳每千克”。對(duì)于氣體燃料，在生活中多以體積來計(jì)量，所以氣體燃料熱值的單位是J/mSKIPIF1<0。3.燃燒效率：燃料燃燒時(shí)有效利用的熱量與燃料完全燃燒時(shí)放出的熱量之比，叫做燃料的燃燒效率。多用百分?jǐn)?shù)的形式表示。4.提高燃料的利用效率：改善燃燒條件使燃料盡可能地充分燃燒；加大受熱面積，使放出的熱量得到充分利用；盡可能地減少各種熱損失等。5.熱機(jī)的效率：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。熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率、輪船發(fā)動(dòng)機(jī)的效率均屬于熱機(jī)的效率，其公式為：η=SKIPIF1<0?？键c(diǎn)3：能量的轉(zhuǎn)化與守恒能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)產(chǎn)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量不變，這就是能量守恒定律。單元考點(diǎn)解題規(guī)律總結(jié)一、對(duì)汽油機(jī)和柴油機(jī)的認(rèn)識(shí)1.熱機(jī)定義：熱機(jī)是利用內(nèi)能來做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器。2.熱機(jī)的種類：蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)（汽油機(jī)和柴油機(jī)）、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從氣缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過程，叫做一個(gè)沖程。四沖程內(nèi)燃機(jī)包括四個(gè)沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。在單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)中，吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程為一個(gè)工作循環(huán)，每個(gè)工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)2周，活塞上下往復(fù)2次，做功1次。3.汽油機(jī)和柴油機(jī)的比較：①汽油機(jī)的氣缸頂部是火花塞；柴油機(jī)的氣缸頂部是噴油嘴。②汽油機(jī)吸氣沖程吸入氣缸的是汽油和空氣組成的燃料混合物；柴油機(jī)吸氣沖程吸入氣缸的是空氣。③汽油機(jī)做功沖程的點(diǎn)火方式是點(diǎn)燃式；柴油機(jī)做功沖程的點(diǎn)火方式是壓燃式。④柴油機(jī)比汽油及效率高，比較經(jīng)濟(jì)，但笨重。⑤汽油機(jī)和柴油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)之前都要靠外力輔助啟動(dòng)。二、解決熱值與熱效率計(jì)算問題思維方法1.燃料完全燃燒放出熱量（1）燃料完全燃燒釋放出的熱量公式為：Q放=mq。（2）氣體燃料完全燃燒釋放出的熱量公式也可為：Q放=qV。推導(dǎo)過程如下：說明：①中的公式對(duì)固體、液體、氣體、均適用。②只對(duì)氣體適用。兩個(gè)公式的得出都是根據(jù)熱值的定義式得到的。其中，Q放表示燃料完全燃燒放出的熱量，單位是J；q表示燃料的熱值，單位是J/kg；m表示質(zhì)量，單位是kg。V表示體積，單位是ｍ3。2.熱效率公式（1）熱機(jī)的效率：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。熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率、輪船發(fā)動(dòng)機(jī)的效率均屬于熱機(jī)的效率，其公式為：η=SKIPIF1<0。（2）爐具的熱效率：天然氣燃燒放出的熱量是爐具提供的總熱量，Q總=Q放，水吸收的熱量是有用的熱量Q有=Q吸，則η=SKIPIF1<0。（3）電熱水器的效率：電熱絲所產(chǎn)生熱量為Q總，總=Q放，水需要吸收熱量為Q有，有=Q吸，則η=SKIPIF1<0。三、用能量守恒定律解決問題思路1.要理解能量守恒定律（1）能量既不會(huì)憑空消滅，也不會(huì)憑空產(chǎn)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。（2）能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天體，小到原子核，也無論是物理學(xué)問題還是化學(xué)、生物學(xué)、地理學(xué)、天文學(xué)的問題，所有能量轉(zhuǎn)化的過程，都遵從能量守恒定律。（3）“第一類永動(dòng)機(jī)”永遠(yuǎn)不可能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗`背了能量守恒定律。2.試論述能量的轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)移和守恒問題。（1）在一定條件下各種形式的能都可以相互轉(zhuǎn)化。能量轉(zhuǎn)化反映了各種現(xiàn)象之間的聯(lián)系，如摩擦生熱說明了機(jī)械運(yùn)動(dòng)和熱現(xiàn)象之間存在的聯(lián)系；電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)說明了電現(xiàn)象和機(jī)械運(yùn)動(dòng)之間存在的聯(lián)系。（2）不同形式的能量通過做功可以相互轉(zhuǎn)化，同種形式的能量之間通過熱傳遞可以進(jìn)行轉(zhuǎn)移，能量可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，也可以從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。（3）能量既不會(huì)憑空消滅，也不會(huì)憑空產(chǎn)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。（4）根據(jù)能量守恒定律，在分析自然現(xiàn)象時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)某種形式的能量減少，一定能找到另一種形式的能量增加;反之，當(dāng)某種形式的能量增大時(shí)，也一定可以找到另一種形式的能量減少。單元對(duì)點(diǎn)例題解析考點(diǎn)1：熱機(jī)【例題1】（2022湖南邵陽）圖是四沖程汽油機(jī)其中一個(gè)沖程的工作示意圖，它表示的是（）A.吸氣沖程 B.壓縮沖程C.做功沖程 D.排氣沖程【答案】C【解析】如圖所示，進(jìn)氣門排氣門都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，火花塞處有火花，是做功沖程，故C符合題意，ABD不符合題意。故選C?！纠}2】（2022湖南長(zhǎng)沙）如圖所示，在配有活塞的厚玻璃筒里放一小團(tuán)硝化棉，把活塞迅速壓下去，看到的現(xiàn)象是___________。這是因?yàn)榛钊麎嚎s空氣，使空氣的內(nèi)能___________，溫度升高，這一過程與內(nèi)燃機(jī)工作的___________沖程原理相同。【答案】硝化棉燃燒增加壓縮【解析】當(dāng)把活塞迅速壓下去后，活塞壓縮氣體做功，氣體的內(nèi)能增加，溫度也會(huì)隨之上升，當(dāng)溫度達(dá)到硝化棉的著火點(diǎn)時(shí)，會(huì)看到硝化棉燃燒?；钊麎嚎s空氣使空氣內(nèi)能增加，這是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，在內(nèi)燃機(jī)四個(gè)沖程中，只有壓縮沖程是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以這一過程與內(nèi)燃機(jī)工作的壓縮沖程原理相同。【例題3】（2022甘肅金昌）如圖所示，用酒精燈加熱試管中水，當(dāng)水沸騰一段時(shí)間以后，塞子被試管內(nèi)水蒸氣推出。這是通過___________的方式將水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子的機(jī)械能（選填“做功”或“熱傳遞”）。圖___________（選填“甲”或“乙”）中汽油機(jī)的工作過程與這一實(shí)驗(yàn)過程中原理是一致的?！敬鸢浮孔龉σ摇窘馕觥咳颖辉嚬軆?nèi)水蒸氣推出，氣體膨脹對(duì)外做功，將氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，涉及能量的轉(zhuǎn)換，故是做功。如圖甲所示，進(jìn)氣門關(guān)、排氣門關(guān)，活塞向上，壓縮氣體做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而乙圖是進(jìn)氣門關(guān)、排氣門關(guān)，活塞向下，高溫高壓氣體對(duì)活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故圖乙中能量轉(zhuǎn)化與氣體對(duì)活塞做功實(shí)驗(yàn)的原理相同?！纠}4】（2022甘肅蘭州）一臺(tái)單缸四沖程汽油機(jī)，只有第三個(gè)沖程中燃?xì)鈱?duì)外做功，其他沖程是靠飛輪的___________來完成的；若飛輪的轉(zhuǎn)速為1200r/min，則該汽油機(jī)每秒鐘做功___________次?！敬鸢浮繎T性10【解析】汽油機(jī)的四個(gè)沖程，分別是吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程。只有做功沖程對(duì)外做功，提供動(dòng)力，其他三個(gè)沖程都是依靠飛輪的慣性來完成的。單缸四沖程汽油機(jī)，一個(gè)工作循環(huán)，飛輪轉(zhuǎn)2圈，完成4個(gè)沖程，對(duì)外做功一次。由題可知飛輪的轉(zhuǎn)速1200r/min＝20r/s即飛輪每秒鐘轉(zhuǎn)動(dòng)20圈，則該汽油機(jī)每秒鐘做功10次。考點(diǎn)2：熱值與熱機(jī)效率【例題5】（2022齊齊哈爾）某燃?xì)鉄崴魇褂锰烊粴庾鳛槿剂?，若使用中消耗?.02m3的天然氣，則這些天然氣完全燃燒放出的熱量為___________J（q天然氣=3.2×107J/m3）；如果這些熱量完全被水吸收，則水的內(nèi)能___________（選填“增大”、“不變”或“減小”）。【答案】SKIPIF1<0增大【解析】這些天然氣完全燃燒放出的熱量為SKIPIF1<0不斷吸收熱量，則水的內(nèi)能增大，通過熱傳遞的方式增大內(nèi)能?！纠}6】（2022江蘇常州）天然氣熱水器將40kg的水從15°C加熱到65°C，此過程中天然氣完全燃燒釋放熱量的84%被水吸收，水吸收熱量_________J，天然氣完全燃燒釋放熱量_________J，需要消耗天然氣_________kg，這是通過_________方式改變水的內(nèi)能。[c水=4.2×103J/(kg?°C)，q天然氣=4×107J/kg]【答案】8.4×106J1×107J0.25熱傳遞【解析】將40kg的水從15°C加熱到65°C，水吸收熱量Q=cm(t0-t1)=4.2×103J/(kg?°C)×40kg×(65°C-15°C)=8.4×106J此過程中天然氣完全燃燒釋放熱量的84%被水吸收，則天然氣完全燃燒釋放熱量SKIPIF1<0需要消耗的天然氣質(zhì)量SKIPIF1<0改變內(nèi)能方式有兩種，分別是熱傳遞和做功，用天然氣燒水是通過熱傳遞改變水的內(nèi)能?！纠}7】（2022湖北天門）同學(xué)們到研學(xué)基地開展實(shí)踐活動(dòng)。小明壘好柴火灶為大家煮飯，為了測(cè)試柴火灶的效率，他用1kg的干木柴給5kg的水加熱，燒完木柴時(shí)，水溫從20°C升高到60°C。（干木柴的熱值SKIPIF1<0（1）1kg的干木柴完全燃燒放出的熱量是___________J：干木柴是___________能源（選填“一次”或“二次”）。（2）水吸收的熱量為多少J？（3）該柴火灶的效率為多少？【答案】（1）SKIPIF1<0J一次（2）SKIPIF1<0（3）SKIPIF1<0【解析】（1）1kg的干木柴完全燃燒放出的熱量SKIPIF1<01kg的干木柴完全燃燒放出的熱量為SKIPIF1<0。木柴從自然界取得后可以直接利用，是一次能源。（2）由SKIPIF1<0可知，水吸收的熱量SKIPIF1<0（3）該柴火灶的效率SKIPIF1<0考點(diǎn)3：能量的轉(zhuǎn)化與守恒【例題8】（2022湖南益陽）下列能量轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的情景中，屬于能量轉(zhuǎn)移的是（）A.燃料燃燒時(shí)發(fā)熱B.用熱水袋取暖C.鉆木取火D.電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵把地下水送到地面【答案】B【解析】A．燃料燃燒時(shí)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，屬于能量的轉(zhuǎn)化，故A不符合題意；B．用熱水袋取暖，是熱傳遞過程，內(nèi)能從熱水袋轉(zhuǎn)移到其它物體向上，屬于能量的轉(zhuǎn)移，故B符合題意；C．鉆木取火，是克服摩擦做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，屬于能量轉(zhuǎn)化，故C不符合題意；D．電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵把地下水送到地面，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，屬于能量的轉(zhuǎn)化，故D不符合題意。故選B。【例題9】（2022廣東）圖表示四沖程汽油機(jī)處于___________沖程。汽車尾氣帶走的能量___________（選填“能”或“不能”）自動(dòng)匯集回來轉(zhuǎn)化成燃料的化學(xué)能，這反映了能量的轉(zhuǎn)化具有___________?！敬鸢浮颗艢獠荒芊较蛐浴窘馕觥坑蓤D示知，汽缸的進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)，是排氣沖程。燃料燃燒放出的能量中有部分熱散失，被尾氣帶走，而尾氣帶走的能量不會(huì)再自動(dòng)變成燃料的化學(xué)能，這是因?yàn)槟芰康霓D(zhuǎn)化具有方向性?！纠}10】（2021黑牡雞朝鮮族）現(xiàn)在流行一款鞋，穿上它走路時(shí)，鞋會(huì)發(fā)光，站著不動(dòng)就不會(huì)發(fā)光．則這款鞋發(fā)光的原理，從能量轉(zhuǎn)化的角度分析正確的是（）A.機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為光能B.電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)化為光能C.機(jī)械能轉(zhuǎn)化為光能，再轉(zhuǎn)化為電能D.光能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)化為電能【答案】A【解析】穿上鞋走路時(shí)，具有機(jī)械能，鞋會(huì)發(fā)光，具有光能；根據(jù)題意可知，該鞋（發(fā)電鞋）的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，先是