九年級物理上冊同步考點：12.4機械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化（考點解讀）（原卷版）

九年級物理上冊同步考點：12.4機械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化（考點解讀）（原卷版）九年級物理上冊同步考點：12.4機械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化（考點解讀）（原卷版）PAGEPAGE1九年級物理上冊同步考點：12.4機械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化（考點解讀）（原卷版）\o"10.3物體的浮沉條件及應(yīng)用"12.4\o"12.4機械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化"機械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化(考點解讀)(原卷版)1、做功——改變內(nèi)能的另一種方式(1)做功：對物體做功,物體的內(nèi)能增加;物體對外做功內(nèi)能減少;(2)做功使物體的內(nèi)能改變的實質(zhì)：其他形式的能量(如機械能)與內(nèi)能之間的相互轉(zhuǎn)化.2、內(nèi)燃機的四個沖程(1)內(nèi)燃機是熱機的一種,是燃料在汽缸內(nèi)燃燒的熱機,內(nèi)燃機分為汽油機和柴油機;(2)汽油機的工作原理：燃料在汽缸中燃燒時,將存儲的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)楦邷馗邏旱娜細?蒸汽)的內(nèi)能,又通過燃氣(蒸汽)推動活塞做功,由內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能;(3)汽油機的工作流程：內(nèi)燃機通過吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程不斷循環(huán)來保證連續(xù)工作的,如圖：①吸氣沖程：進氣門打開,排氣門關(guān)閉,活塞由上端向下端運動,汽油和空氣組成的燃料混合物從進氣門吸入氣缸;

②壓縮沖程：進氣門和排氣門都關(guān)閉,活塞向上運動,壓縮汽缸內(nèi)燃料混合物,溫度升高;

③做功沖程：在壓縮沖程末尾,火花塞產(chǎn)生電火花,使燃料猛烈燃燒,產(chǎn)生高溫高壓的燃氣,高溫高壓氣體推動活塞向下運動,帶動曲軸轉(zhuǎn)動,對外做功;

④排氣沖程：進氣門關(guān)閉,排氣門打開,活塞向上運動,把廢氣排出氣缸.

(4)工作過程中能量的轉(zhuǎn)化：①壓縮沖程：機械能→內(nèi)能;②做功沖程：先是化學(xué)能→內(nèi)能,再由內(nèi)能→機械能;(5)一個工作循環(huán)中對外做功1次,活塞往復(fù)2次,曲軸轉(zhuǎn)2周,飛輪轉(zhuǎn)2圈.3、燃料的熱值及其計算(1)熱值概念：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量,叫做這種燃料的熱值,符號時q.①對于氣體燃料而言,熱值的定義是1m3的某種燃料完全燃燒時放出的熱量.②熱值是燃料的一種屬性.(2)熱值單位：焦/千克(J/kg),讀作焦每千克.

(3)公式：Q=mqM——燃料的質(zhì)量——單位千克(kg);q——燃料的熱值——單位焦/千克(J/kg);Q——燃燒放出的熱量——單位焦耳(J).

(4)熱值的物理意義：熱值表示一定質(zhì)量的燃料在完全燃燒時所放出的熱量的多少,如木炭的熱值為3.40×107J/kg.

(5)同種燃料的熱值相同,不同種燃料的熱值不同.4、熱機的效率(1)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,叫做熱機的效率,其表達式為：,由于熱機在工作過程中總有能量損失,所以熱機的效率總小于1;(2)熱機在工作過程中造成能量損失的因素有：①燃料很難全部燃燒;②排出的廢氣帶走能量;③熱機部件要散熱;④克服運轉(zhuǎn)機件之間的摩擦消耗能量.(3)提高熱機效率的方法：①盡量讓燃料充分燃燒;②設(shè)法利用廢氣的能量;③減少能量損失;④保證良好的潤滑.【考點1做功——改變內(nèi)能的另一種方式】【典例1-1】(2023?昌邑市校級三模)勤勞智慧的景頗族的祖先曾發(fā)明一種活塞式點火器,如圖所示.以牛角作套筒,木質(zhì)推桿前端粘附艾絨.取火時,一手握住套筒,另一手猛推推桿,艾絨即燃,隨即將桿拔出,口吹立見火苗.手推桿入筒的過程中,筒內(nèi)密封氣體的()A．密度不變 B．內(nèi)能增大 C．分子數(shù)增加 D．分子動能減小【典例1-2】(2023?貴州)如圖所示的火柴是實驗室常用的點火工具.我們常將火柴頭與擦火皮摩擦點燃火柴,這種點燃火柴的方式是通過的方式改變了火柴頭的內(nèi)能;火柴燃燒時我們能聞到一股味道,這與分子在運動有關(guān).【變式1-1】(2023?昌平區(qū)二模)下列實例中,用做功的方式來改變物體內(nèi)能的是()A．剛煮熟的雞蛋放在冷水中,雞蛋的溫度降低 B．用熱水袋暖手,手的溫度升高 C．熱水倒入茶杯,茶杯的溫度升高 D．兩手相互摩擦,手的溫度升高【變式1-2】(2023?建湖縣三模)2023年5月10日,搭載天舟六號貨運飛船的長征七號遙七運載火箭,在我國文昌航天發(fā)射場點火發(fā)射升空.在加速升空的過程中,天舟六號相對運載火箭是的.如圖乙是用可樂瓶自制的水”火箭”,用氣筒向瓶內(nèi)打氣過程中是通過方式使瓶內(nèi)空氣的內(nèi)能增大的,增加到一定值時,水便沖開塞子噴射出來,使水”火箭”升空的力的施力物體是.【考點2內(nèi)燃機的四個沖程】【典例2-1】(2023?思明區(qū)二模)光發(fā)動機可用于衛(wèi)星的能源補充,原理如圖,密閉氣室中N2O4在光照下會分解,使氣室氣壓增大,推動活塞右移,無光條件下發(fā)生逆反應(yīng),控制光照即可實現(xiàn)活塞往復(fù)運動.活塞右移過程相當(dāng)于汽油機的()A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程【典例2-2】(2023?細河區(qū)校級模擬)如圖是汽油機兩個沖程的示意圖,汽油機原理是工作時把燃料燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)化成為能,其中是通過圖中的沖程來實現(xiàn)的.【變式2-1】(2023?思明區(qū)校級模擬)隨著人民生活水平的不斷提高,小汽車已進入千家萬戶,小汽車的發(fā)動機一般都是四沖程汽油機.如圖所示是四沖程汽油機的工作示意圖,其中表示壓縮沖程的是()A．B．C．D．【變式2-2】(2023?喀喇沁旗一模)單位質(zhì)量的氣體物質(zhì),在體積不變的條件下溫度升高1℃所吸收的熱量稱為該氣體的定容比熱,已知氦氣的定容比熱為3100J/(kg?℃).如圖1所示,質(zhì)量為0.02kg的氫氣被密封在圓柱形氣缸內(nèi),氣缸內(nèi)氮氣氣壓與外界大氣壓相同.用力把活塞AB固定,當(dāng)氫氣的溫度從20℃升高到30℃時,氮氣吸收的熱量是J.撤去力,氫氣推動活塞做功,這一過程的能量轉(zhuǎn)化形式與圖汽油機工作沖程相同.【考點3燃料的熱值及其計算】【典例3-1】(2023?天山區(qū)校級模擬)汽油的熱值為4.6×107J/kg.這個數(shù)值究竟有多大?我們可以通過一個具體例子來認識汽油熱值的大?。阂粋€50kg的中學(xué)生,爬走10層樓,每層樓的層高為3m,如果汽油完全燃燒獲得熱量的焦耳數(shù)和該中學(xué)生克服重力做的功相等,則所需汽油的質(zhì)量m0的值約為()A．33g B．3.3g C．0.33g D．0.033g【典例3-2】(2023?陜西)在標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)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＝4.2×103J/(kg?℃),煤氣的熱值q煤氣＝4.2×107J/kg]【變式3-1】(2023?建鄴區(qū)二模)用兩套如圖甲所示的相同裝置,完成課本實驗①”探究不同物質(zhì)吸熱升溫現(xiàn)象”和實驗②”比較質(zhì)量相等的不同燃料燃燒時放出的熱量”.實驗①②中燃料點燃直至燃盡,燒杯內(nèi)液體的溫度隨時間變化的圖像均如圖乙所示(不計熱損失).以下判斷正確的是()A．實驗①②都要控制燃料質(zhì)量和液體質(zhì)量相等 B．實驗①②都通過溫度計上升的示數(shù)反映吸收熱量的多少 C．若圖像一、二為實驗①的數(shù)據(jù)所繪,則兩種物質(zhì)比熱容之比為1：4 D．若圖像一、二為實驗②的數(shù)據(jù)所繪,則兩種燃料的熱值之比為5：4【變式3-2】(2023?云南模擬)(多選)小華把質(zhì)量相同的液體A和液體B分別裝入兩個相同的容器內(nèi),用相同的熱源給它們加熱,液體的溫度隨時間變化的圖象如圖所示,cA＝4.2×103J/(kg?℃),若不計熱量損失,下列說法正確的是()A．燃料燃燒一半時,剩余燃料的熱值變小 B．液體A的吸熱能力比液體B的弱 C．液體A和液體B升高相同的溫度,液體A吸收的熱量多 D．液體B的比熱容為2.1×103J/(kg?℃)【變式3-3】(2023春?臨澧縣期中)小剛同學(xué)常聽大人們牢騷說天然氣質(zhì)量不好,他就想測一下家中使用的天然氣的熱值.于是,他在家里將裝有5kg水的水壺放到天然氣灶上去燒,用溫度計測量水從20℃加熱至80℃的過程中,觀察到天然氣表的數(shù)字變化了0.07m3.他通過上網(wǎng)查閱得知他家使用的天然氣灶的效率約為36%,則在這個過程中水吸收的熱量是.由此小明算出天然氣的熱值是.【考點4熱機的效率】【典例4-1】(2023?攸縣模擬)目前,燃油汽車的熱機效率都不高,下列符合汽車熱機能量流向的是()A．? B．? C．? D．?【典例4-2】(2023?高港區(qū)校級三模)圖甲所示是汽油機的沖程,該沖程中燃氣的內(nèi)能是通過方式改變的.某汽車發(fā)動機的能量流向如圖乙所示,該熱機的效率是A,完全燃燒0.7kg的汽油,廢氣帶走的能量是J.(q汽油＝4.6×107J/kg)【典例4-3】(2023?興慶區(qū)校級一模)某型號汽車在車型測試中,在一段平直公路上勻速行駛了36km,用時0.5小時,車的總質(zhì)量為3t,受到的阻力為車重的0.1倍,其中g(shù)＝10N/kg,q燃油＝4.5×107J/kg.求：(1)該汽車牽引力所做的功.(2)已知這一過程消耗燃油12kg,則該汽車發(fā)動機的效率.(假設(shè)燃油完全燃燒).(3)若該汽車在平直的公路上勻速行駛的路程為s,發(fā)動機牽引力為F,其發(fā)動機效率η,汽油的熱值為q,請推導(dǎo)該汽車在這段路程內(nèi)消耗汽油質(zhì)量m的表達式.【變式4-1】(2023?西區(qū)二模)一輛使用汽油為燃料的小汽車,以72km/h的速度在水平路面上勻速行駛時,發(fā)動機的實際輸出功率為20kW.若小汽車行駛的路程為108km,已知汽油的熱值q＝4.6×107J/kg.小汽車發(fā)動機的效率為25%.則下列說法正確的是()A．運動的時間為1h B．發(fā)動機所做的有用功為1.08×108J C．汽車所受的阻力為2000N D．消耗汽油的質(zhì)量為5kg【變式4-2】(2023?冷水灘區(qū)校級三模)如圖所示,是最新一款無人駕駛汽車原型圖,汽車自動駕駛時使用雷達傳感器以及激光測距器來了解周圍的交通狀況.該款車以72km/h的速度在一段平的公路上勻速行駛了9km時,消耗汽油1.4kg,假設(shè)汽油完全燃燒,汽油機的效率為30%,那么,在這段運動過程中,汽油完全燃燒放出的熱量為,汽車行進過程中受到的阻力為N.(汽油的熱值是4.5×107J/kg)【變式4-3】(2023?崇左三模)中國國產(chǎn)第五代隱身戰(zhàn)斗機”殲﹣20”已成功列裝中國空軍部隊.”殲﹣20”的發(fā)動機是一種熱機,通過航空燃油在氣室中燃燒,從噴口向后高速噴出氣體,使發(fā)動機獲得向前的推力.假設(shè)”殲﹣20”某次在高空中飛行,在恒定的水平推力1.5×105N作用下,沿水平方向勻速航行了360km,用時0.5h,燃燒航空油2250kg.(航空油的熱值為q＝4.0×107J/kg)在”殲﹣20”的這一次航行中,求：(1)航行的速度.(2)發(fā)動機的功率.(3)發(fā)動機的熱機效率.一、選擇題.1．(2023?煙臺)如圖所示的實例中,改變物體內(nèi)能的方式與其它三項不同的是()A．給水加熱 B．壓縮空氣 C．搓手取暖 D．鉆木取火2．(2023?天心區(qū)校級模擬)關(guān)于內(nèi)能及其改變,下列說法正確的是()A．熱傳遞過程中,內(nèi)能大的物體放出熱量 B．一杯茶的溫度越高,含有的熱量越多 C．冬天搓手變暖是通過熱傳遞使手的內(nèi)能增大 D．神舟十四號飛船返回艙下落過程中溫度升高,是通過做功的方式增加其內(nèi)能的3．(2023?合陽縣二模)我國最新研發(fā)的63A式輕型水陸兩棲坦克總質(zhì)量約為24t,它在陸地上行駛時與水平地面接觸的總面積為8m2,坦克的前部和后部各裝有一個浮控箱,已知ρ水＝1×103kg/m3,g取10N/kg,下列說法正確的是()A．坦克在陸地上行駛時對水平地面的壓強為3×105Pa B．坦克由陸地行駛?cè)胨械倪^程中,地面對坦克的支持力不變 C．當(dāng)坦克在水面上漂浮時,排開水的體積為24m3 D．坦克的動力設(shè)備是內(nèi)燃機,內(nèi)燃機是把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的裝置4．(2023?秀英區(qū)模擬)下列關(guān)于內(nèi)燃機的四個沖程說法中正確的是()A．如圖是汽油機的壓縮沖程 B．如圖是汽油機的排氣沖程 C．如圖是汽油機的吸氣沖程 D．如圖是汽油機的做功沖程5．(2023?肇東市校級四模)下列現(xiàn)象的解釋,說法正確的是()A．甲實驗說明二氧化氮分子是運動的,空氣分子是靜止的 B．乙實驗說明分子間有引力 C．丙實驗說明空氣被壓縮時內(nèi)能減少 D．丁圖為四沖程汽油機的吸氣沖程6．(2023?尉氏縣一模)汽油機是傳統(tǒng)小汽車的”心臟”某四沖程單缸汽油機的曲軸在1min內(nèi)轉(zhuǎn)了1200轉(zhuǎn),該汽油機的汽缸橫截面積為S,活塞沖程長為L,滿負荷工作時做功沖程中燃氣的平均壓強為p.則()A．做功沖程中將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 B．汽油機活塞每秒做功600次 C．汽油機滿負荷工作1min做功為1200pSL D．汽油機滿負荷工作時做功的功率為10pSL7．(2023?臨沂)自勞動課成為中小學(xué)一門獨立課程以來,小明已學(xué)會了多種菜肴的烹飪方法,下列與烹飪有關(guān)的說法,正確的是()A．鍋把手上刻有花紋可以增大摩擦 B．燃氣的熱值大小與是否完全燃燒有關(guān) C．菜被炒熟是做功改變了它的內(nèi)能 D．油和水很難融合表明分子間沒有間隙8．(2023?商水縣二模)2023年3月30日,我國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心使用”長征二號”丁運載火箭,成功發(fā)射”宏圖一號”01組衛(wèi)星.下列說法不正確的是()A．火箭發(fā)射利用了力的作用是相互的原理 B．燃料燃燒推動火箭升空是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能 C．火箭加速上升過程中衛(wèi)星的機械能不變 D．發(fā)射成功后,火箭中剩余燃料的熱值不變9．(2023?獲嘉縣三模)如圖所示是一臺單缸四沖程汽油機工作狀態(tài)示意圖,下列說法正確的是()A．此時汽油機正處在做功沖程 B．汽油機吸氣沖程吸入的是空氣 C．換用熱值更高的燃料,可以提高汽油機的效率 D．若飛輪轉(zhuǎn)速是800r/min,做功沖程中燃氣推動活塞一次做功1500J,汽油機的功率是10kW10．(2023?禮泉縣三模)2023年5月10日,長征七號遙七運載火箭托舉天舟六號貨運飛船成功發(fā)射(如圖),并在5月11日5時16分,成功對接于空間站天和核心艙后向端口.下列有關(guān)說法正確的是()A．火箭發(fā)動機是最高效的熱機,其效率可以達到100% B．火箭外殼要求輕巧、耐高溫,說明外殼材料密度大、熔點高 C．火箭升空過程中與空氣摩擦,是通過做功的方式使火箭內(nèi)能增加 D．對接成功后,以核心艙為參照物,天舟六號貨運飛船是運動的11．(2023?開福區(qū)校級三模)(多選)如圖所示是我國自主研制的艦載機,艦載機在航空母艦上起飛的情境.下列說法正確的是()A．艦載機機翼上方空氣流速大,氣體壓強大 B．艦載機的燃料在燃燒過程中,熱值不斷減小 C．以起飛的艦載機為參照物航空母艦是運動的 D．艦載機起飛后,航空母艦受到的浮力減小二、填空題.12．(2023?瀘州)塑料瓶是一種常見的生活物品,空塑料瓶可以做許多物理小實驗.在安全情況下,小明用高壓打氣筒往封閉空塑料瓶內(nèi)打入空氣,如圖所示.隨著瓶內(nèi)氣壓增加,氣體內(nèi)能增大,這是通過方式改變瓶內(nèi)氣體內(nèi)能.當(dāng)氣壓達到一定程度時,瓶蓋飛出,這一過程與內(nèi)燃機沖程的能量轉(zhuǎn)化情況相同;瓶蓋飛出的同時,瓶口冒”白霧”,其物態(tài)變化是.13．(2023?天元區(qū)三模)如圖為《內(nèi)能》的部分知識結(jié)構(gòu)圖,圖中線條表示知識間的聯(lián)系.(1)圖中A代表改變物體內(nèi)能的方式是,B代表的吸(放)熱公式為(2)熱機的工作原理是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為能.14．(2023?蓮池區(qū)二模)如圖所示,用酒精燈給水加熱,一段時間后,管內(nèi)的氣壓(選填”大于”、”小于”或”等于”)大氣壓,軟木塞沖出試管口,該過程的能量轉(zhuǎn)化形式與汽油機的沖程相似.試管口出現(xiàn)白霧,此時發(fā)生的物態(tài)變化過程中會(選填”吸熱”或”放熱”).15．(2023?雁塔區(qū)校級模擬)如圖甲所示,用酒精燈加熱試管中的水,當(dāng)水沸騰一段時間后,塞子被試管內(nèi)的水蒸氣推開,這個過程中水蒸氣的能轉(zhuǎn)化為塞子的機械能,這與汽油機圖(選填”乙”或”丙”)沖程中的能量轉(zhuǎn)化相同.若汽油機的轉(zhuǎn)速為1800r/min,則每秒鐘做功次.16．(2023?本溪二模)單缸柴油機吸氣沖程,吸入汽缸的是;它的下一個沖程是通過方式增加汽缸內(nèi)物質(zhì)的內(nèi)能;若柴油機飛輪的轉(zhuǎn)數(shù)為1200r/min,每秒鐘對外做功次.17．(2023?昂仁縣二模)將質(zhì)量為10kg的水由10℃加熱到30℃,吸收的熱量是J,若這些熱量由酒精完全燃燒提供,至少需要kg酒精.[水的比熱容是4.2×103J/(kg?℃),酒精的熱值是3×107J/kg]18．(2023?靖邊縣校級二模)(1)汽車發(fā)動機散熱器常用水做冷卻劑,因為水的較大.在四沖程汽油機中、將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的沖程是沖程.(2)如圖所示為一款雪地摩托車,當(dāng)雪地車以36km/h的速度在水平地面勻速直線行駛時,輸出功率為8kW,則雪地車所受阻力是N.若雪地車以8kW的輸出功率勻速行駛20min,發(fā)動機的效率為40%,則消耗燃油的質(zhì)量為kg.(假設(shè)燃油完全燃燒,燃油的熱值取q＝4.