第4課 機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化（解析版）

第4課機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)了解改變內(nèi)能的另一種方式：做功知道常見的熱機(jī)——內(nèi)燃機(jī)工作過程及其在歷史、現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用實(shí)例；熟練掌握汽油機(jī)的四個沖程；從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識燃料的熱值，并掌握其計算通過能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，進(jìn)一步認(rèn)識效率的概念。002預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)改變內(nèi)能的另一種方式：做功做功改變物體的內(nèi)能做功可以改變內(nèi)能：對物體做功物體內(nèi)能會增加，（例如：摩擦生熱）物體對外做功物體內(nèi)能會減少例如：通過活塞向盛有水的燒瓶里打氣，當(dāng)活塞從瓶口跳起時，燒瓶中出現(xiàn)“白霧”）。做功改變內(nèi)能的實(shí)質(zhì)是內(nèi)能和其他形式的能的相互轉(zhuǎn)化。如果僅通過做功改變內(nèi)能，可以用做功多少度量內(nèi)能的改變大小。(W＝△E)實(shí)質(zhì)：能量從一種形式的能（其它形式的能）轉(zhuǎn)化為另一種形式的能（內(nèi)能）。做功和熱傳遞改變內(nèi)能的區(qū)別由于它們改變內(nèi)能上產(chǎn)生的效果相同，所以說做功和熱傳遞改變物體內(nèi)能上是等效的。但做功和熱傳遞改變內(nèi)能的實(shí)質(zhì)不同，前者能的形式發(fā)生了變化，后者能的形式不變。熱傳遞是能量的轉(zhuǎn)移，做功是能量的轉(zhuǎn)化。這兩種方法對改變物體內(nèi)能是等效的。熱值我們把某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫做這種燃料的熱值。單位是：J/㎏。燃料完全燃燒釋放出的熱量公式為：Q放=mq。氣體燃料完全燃燒釋放出的熱量公式也可為：Q放=qV。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。說明：①中的公式對固體、液體、氣體、均適用。②只對氣體適用。兩個公式的得出都是根據(jù)熱值的定義式得到的。熱機(jī)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。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)動機(jī)等①沖程：活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動時，從汽缸一端運(yùn)動到另一端的過程，叫一個沖程。工作過程：內(nèi)燃機(jī)的一個工作循環(huán)由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成。在單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)中，吸氣、壓縮、做功、排氣4個沖程為一個工作循環(huán)，每個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)2周，活塞上下往復(fù)2次，做功1次。三、熱機(jī)效率概念：用來做有用功的那部分能量W與燃料完全燃燒放出的熱量Q之比。數(shù)學(xué)表達(dá)式：η＝×100%提高熱機(jī)效率的途徑減少各種熱量損失；減少摩擦，保持良好的潤滑；盡可能使燃料充分燃燒。003探究提升知識點(diǎn)一：改變內(nèi)能的另一種方式：做功圖甲看到棉花燃燒起來了，這是因?yàn)榛钊麎嚎s空氣做功，使空氣內(nèi)能增加，溫度升高，達(dá)到棉花燃點(diǎn)使棉花燃燒。鉆木取火：使木頭相互摩擦，人對木頭做功，使它的內(nèi)能增加，溫度升高，達(dá)到木頭的燃點(diǎn)而燃燒。圖乙看到當(dāng)塞子跳起來時，容器中出現(xiàn)了霧，這是因?yàn)槠績?nèi)空氣推動瓶塞對瓶塞做功，內(nèi)能減小，溫度降低，使水蒸氣液化凝成小水滴?！咎骄恐攸c(diǎn)】對物體做功，物體內(nèi)能增加；物體對外做功，自身內(nèi)能減少，用做功的方法改變物體內(nèi)能的過程，實(shí)質(zhì)上是內(nèi)能與其他形式的能量之間相互轉(zhuǎn)化過程?！纠}精講】（2023·安徽淮北·統(tǒng)考一模）“摩擦生熱”是生活中常見的現(xiàn)象，關(guān)于該現(xiàn)象，下列判斷正確的是（）A．“摩擦生熱”中的“熱”是指熱量B．“摩擦生熱”是通過做功的方式改變物體的內(nèi)能C．“摩擦生熱”的能量轉(zhuǎn)化與四沖程汽油機(jī)做功沖程相同D．“摩擦生熱”的實(shí)質(zhì)是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移【答案】B。【解析】A．“摩擦生熱”中的“熱”是指內(nèi)能，故A錯誤；B．“摩擦生熱”時克服摩擦做功，通過做功的方式改變物體的內(nèi)能，故B正確；C．“摩擦生熱”時克服摩擦做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，與四沖程汽油機(jī)壓縮沖程相同，故C錯誤；D．“摩擦生熱”時克服摩擦做功，做功是能量的轉(zhuǎn)化，故D錯誤。【鞏固訓(xùn)練】（2022·四川樂山）下列說法正確的是（）。A.“鉆木取火”是通過做功來改變物體的內(nèi)能；B.內(nèi)燃機(jī)的吸氣沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程；C.物體的質(zhì)量越大比熱容越大；D.0℃的冰沒有內(nèi)能【答案】A?！窘馕觥緼．“鉆木取火”將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，涉及能量轉(zhuǎn)化，故是通過做功來改變物體的內(nèi)能，故A正確；B．內(nèi)燃機(jī)吸氣沖程沒有涉及能量轉(zhuǎn)化，故B錯誤；C．比熱容是物體的特性，描述物質(zhì)吸收熱量的能力，比熱容的大小與質(zhì)量無關(guān)，故C錯誤；D．由于分子是在永不停息的做無規(guī)則運(yùn)動，故任何物體都具有內(nèi)能，故D錯誤。故選A。知識點(diǎn)二：熱值內(nèi)能的獲得——燃料的燃燒——化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。熱值(q)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。單位：J/kg公式：Q＝mq（煤氣的熱值是3.9×107J/m3，它表示：1m3煤氣完全燃燒放出的熱量是3.9×107J?；鸺Ｓ靡簯B(tài)氫做燃料，是因?yàn)椋阂簯B(tài)氫的熱值大，體積小便于儲存和運(yùn)輸。注意：①對于熱值的概念，要注重理解三個關(guān)鍵詞“1kg”、“某種燃料”、“完全燃燒”。1kg是針對燃料的質(zhì)量而言，如果燃料的質(zhì)量不是1kg，那么該燃料完全燃燒放出的熱量就不是熱值。某種燃料：說明熱值與燃料的種類有關(guān)。完全燃燒：表明要完全燒盡，否則1kg燃料化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能就不是該熱值所確定的值。②熱值反映的是某種物質(zhì)的一種燃燒特性，同時反映出不同燃料燃燒過程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的本領(lǐng)大小，也就是說，它是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均無關(guān)?！咎骄恐攸c(diǎn)】燃料燃燒放出的熱量與①燃料的種類；②燃料的質(zhì)量；③燃料是否充分燃燒等因素有關(guān)固體或液體燃料完全燃燒放出熱量的計算公式：Q放=mq。其中m為燃料的質(zhì)量，q為燃料的熱值。氣體燃料完全燃燒釋放出的熱量公式也可為：Q放=qV。其中V為燃料的體積，q為燃料的熱值?！纠}精講】（2022·湖北宜昌）關(guān)于燃料及其熱值，下列說法中正確的是（）。A.沒有燃燒的燃料，熱值等于零；B.燃料完全燃燒時，它的熱值最大；C.燃料的熱值與質(zhì)量和燃燒狀態(tài)無關(guān)；D.燃料燃燒時溫度越高，放出的熱量越多【答案】C?！窘馕觥緼BC．熱值是燃料自身的一種屬性，大小與燃料的質(zhì)量、溫度、燃燒情況無關(guān)，故AB錯誤，C正確；D．根據(jù)公式Q=mq可知，燃料燃燒放出的熱量多少與燃料的熱值、燃料的質(zhì)量有關(guān)，與燃燒時的溫度無關(guān)，故D錯誤。故選C?！眷柟逃?xùn)練】甲、乙、丙三個裝置完全相同，燃料的質(zhì)量、燒杯內(nèi)液體初溫和質(zhì)量也相同，不考慮熱量損失且液體均未沸騰，下列選項(xiàng)正確的是()A．對比甲、乙兩圖：如果燃料2的熱值較高，最終乙圖中a液體內(nèi)能較大B．對比乙、丙兩圖：根據(jù)液體a、b最終升溫，可以比較兩種液體的比熱容C．對比乙、丙兩圖：若液體b最終升溫較高，則燃料1的熱值較大D．對比甲、丙兩圖：若液體b的比熱容比a大，則升高相同的溫度，液體a加熱時間長【答案】A【解析】A．燃料質(zhì)量相同，燃料2熱值較高，則乙圖中液體a獲得熱量更多，內(nèi)能較大，故A正確；B．乙、丙兩圖沒有控制燃料種類相同，無法比較兩種液體的比熱容，故B錯誤；C．乙、丙兩圖沒有控制被加熱液體種類相同，無法根據(jù)溫度比較兩種燃料的熱值，故C錯誤；D．甲、丙兩圖，燃料相同，液體a、b升高相同溫度，若液體b比熱容大，則b需要吸收更多熱量，加熱時間更長，故D錯誤。故選A。知識點(diǎn)三：熱機(jī)熱機(jī)：利用內(nèi)能做功的機(jī)械叫熱機(jī)。熱機(jī)的種類：分為蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動機(jī)。內(nèi)燃機(jī)：燃料直接在發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機(jī)。內(nèi)燃機(jī)根據(jù)其所使用的燃料分為汽油機(jī)和柴油機(jī)兩類。內(nèi)燃機(jī)的工作原理汽油機(jī)：四沖程汽油機(jī)的結(jié)構(gòu)—汽缸、活塞、連桿、曲軸、進(jìn)氣門、排氣門、火花塞。沖程—活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動時，從汽缸的一端運(yùn)動到另一端的過程，叫做一個沖程。汽油機(jī)的工作過程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。吸氣沖程—靠慣性運(yùn)動，吸進(jìn)汽油與空氣的混合物；壓縮沖程—外界對氣體做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，氣體溫度升高；做功沖程—化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，氣體溫度升高，氣體對外做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；排氣沖程—靠慣性運(yùn)動，排出廢氣。柴油機(jī)：四沖程柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)—汽缸、活塞、連桿、曲軸、進(jìn)氣門、排氣門、噴油嘴。柴油機(jī)的工作過程與汽油機(jī)幾乎一樣，但有三個區(qū)別：1）吸氣沖程：汽油機(jī)吸進(jìn)的是汽油和空氣的混合物，柴油機(jī)吸進(jìn)的僅僅是空氣；2）壓縮沖程：汽油機(jī)壓縮的是汽油和空氣的混合物，汽油機(jī)壓縮的僅僅是空氣；3）做功沖程：汽油機(jī)用火花塞點(diǎn)火，柴油機(jī)用噴油嘴噴油。汽油機(jī)和柴油機(jī)的異同點(diǎn)：不同點(diǎn)相同點(diǎn)項(xiàng)目汽油機(jī)柴油機(jī)(1)構(gòu)造基本相同都是燃料在氣缸內(nèi)燃燒，都是內(nèi)燃機(jī)。

(2)都將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

(3)每一個工作循環(huán)都是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成。構(gòu)造氣缸頂部有火花塞氣缸頂部有噴油嘴點(diǎn)火方式壓縮沖程末由火花塞放出電火花點(diǎn)燃，稱點(diǎn)燃式壓縮沖程末由噴油嘴向氣缸內(nèi)噴霧狀柴油遇到高溫高壓的空氣自動燃燒，稱壓燃式燃料汽油、吸氣沖程吸進(jìn)汽油和空氣混合物柴油、吸氣沖程吸進(jìn)氣缸的只是空氣壓縮比壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸進(jìn)體積的1／9至1／6壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸進(jìn)體積的1／22至1／16做功做功沖程初燃?xì)鈮簭?qiáng)為30至50個大氣壓，溫度2000℃至2500℃，高溫高壓的氣體推動活塞做功做功沖程初燃?xì)鈮簭?qiáng)為50至100個大氣壓，溫度1700℃至2000℃，高溫高壓的氣體推動活塞做功效率效率較低20％至30％效率較高30％至45％用途輕便，多用于汽車、飛機(jī)、小型農(nóng)機(jī)具笨重，多用于拖拉機(jī)、載重汽車、輪船等重型機(jī)械【探究重點(diǎn)】在單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)中，吸氣、壓縮、做功、排氣4個沖程為一個工作循環(huán)，每個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)2周，活塞上下往復(fù)2次，做功1次?！纠}精講】（2022·山東泰安）如圖所示，用酒精燈給試管中的水加熱，水溫上升，直至沸騰一段時間后，會看到試管口的橡皮塞被沖出。下列描述正確的是（）。A.試管中的水在升溫過程中是通過做功的方式增加內(nèi)能的；B.試管中的水沸騰時吸收熱量，溫度升高；C.水蒸氣對橡皮塞做功，水蒸氣的內(nèi)能增加；D.水蒸氣對橡皮塞做功，其能量轉(zhuǎn)化與汽油機(jī)做功沖程的能量轉(zhuǎn)化相同【答案】D?！窘馕觥緼．試管中的水在升溫過程中是通過熱傳遞的方式增加內(nèi)能的，故A錯誤；B．試管中的水沸騰時吸收熱量，溫度不變，故B錯誤；C．水蒸氣對橡皮塞做功，水蒸氣的內(nèi)能減小，故C錯誤；D．水蒸氣對橡皮塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，其能量轉(zhuǎn)化與汽油機(jī)做功沖程的能量轉(zhuǎn)化相同，故D正確。故選D?！眷柟逃?xùn)練】如圖為汽油機(jī)工作循環(huán)中的兩個沖程，關(guān)于這兩個沖程的說法正確的是()A．甲圖所示沖程中，汽缸內(nèi)物體的內(nèi)能不變B．甲圖所示沖程發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化主要是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．乙圖所示沖程是靠飛輪的慣性完成D．乙圖所示沖程為壓縮沖程【答案】B【解析】AB．甲圖中，兩個氣門關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動，是壓縮沖程，在壓縮沖程中，活塞向上運(yùn)動，燃料混合物被壓縮，氣體的內(nèi)能變大，此過程是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，故A錯誤，B正確；CD．乙圖中，兩個氣門關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火，活塞向下運(yùn)動，是做功沖程，此沖程不靠飛輪的慣性完成，故CD錯誤。故選B。知識點(diǎn)四：熱機(jī)的效率燃料的利用率：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)性能的一個重要指標(biāo)。汽車發(fā)動機(jī)的效率、飛機(jī)發(fā)動機(jī)的效率、輪船發(fā)動機(jī)的效率均屬于熱機(jī)的效率，其公式為η=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=。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=。如果題中物體吸熱只吸收了電阻放熱的80%，則可列方程Q吸=80%Q放，所求量一定在此方程中，用電器的效率問題也可迎刃而解。（具體參考九下電學(xué)部分）如果物體吸收的熱量完全由另外燃料燃燒獲得，則可用Q吸=cm(t-to)和Q放=mq結(jié)合Q吸=Q放來求出所要的物理量。如果物體吸收的熱量只吸收了燃料完全燃燒的80%，則可列方程Q吸=80%Q放，燃料的熱效率問題也可迎刃而解。其它方面與熱有關(guān)的問題按以上思路都會找到解題技巧。注意：在計算時，題中各個物理量要一一對應(yīng)，并且都要化為國際單位。影響燃料利用率的因素有：一是燃料不可能完全充分燃燒，二是燃料燃燒放出的熱量大部分被散失掉了，只有一小部分被有效利用。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，叫熱機(jī)的效率。熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個重要指標(biāo)。公式：（）<1。在熱機(jī)的各種損失中，廢氣帶走的能量最多，設(shè)法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。注意：熱機(jī)能量的損失：①燃料未完全燃燒（完全燃燒條件：充足空氣，研磨成細(xì)顆粒）；②廢氣排出帶走能量（廢氣的利用）；③克服磨擦，消耗能量（使用潤滑劑，減小摩擦）。提高熱機(jī)效率的主要途徑：①使燃料充分燃燒；②盡量減少各種損失；③在熱機(jī)的時間和制造上，采用先進(jìn)的技術(shù)；④保證良好的潤滑，較小摩擦阻力。【探究重點(diǎn)】熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個重要指標(biāo)，熱機(jī)的效率越高，它的機(jī)械性能就越好。提高熱機(jī)效率的途徑：

①在設(shè)計和制造上，要不斷改進(jìn)和革新，以減少各種能量損失，提高效率。

②在使用上，要正確使用，注意保養(yǎng)。③充分利用廢氣帶走的能量?！纠}精講】（2022·湖南衡陽）汽車的發(fā)動機(jī)大多數(shù)是內(nèi)燃機(jī)，內(nèi)燃機(jī)是熱機(jī)的一種，下列關(guān)于熱機(jī)和環(huán)境保護(hù)的說法，正確的是（）。A.熱機(jī)排出的尾氣沒有內(nèi)能 B.熱機(jī)的效率能達(dá)到100%C.熱機(jī)的大量使用會造成環(huán)境污染 D.汽油機(jī)的做功沖程是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能【答案】C?！窘馕觥緼．一切物體在任何溫度下都有內(nèi)能，所以熱機(jī)排放的尾氣也有內(nèi)能，故A錯誤；B．熱機(jī)在工作時不可避免地要損失一部分能量（如散熱、克服機(jī)械部件間的摩擦），所以熱機(jī)的效率不可能達(dá)到100%，故B錯誤；C．熱機(jī)在使用時會排放出一些有害的氣體，會造成環(huán)境污染，故C正確；D．汽油機(jī)的做功沖程對外做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故D錯誤。故選C?！眷柟逃?xùn)練】（2022·四川自貢）關(guān)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(chǎn)生；C.能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變；D.熱機(jī)在工作的過程中不遵循能量守恒定律【答案】C?！窘馕觥緼BC．由能量守恒定律可知，能量既不能憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，當(dāng)能量從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體或從一種形式轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化，熱機(jī)的工作過程也遵循能量守恒定律，故D錯誤。故選C。知識點(diǎn)五：內(nèi)能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)化【探究重點(diǎn)】能量守恒定律：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變。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?！纠}精講】（2023·北京通州·統(tǒng)考一模）關(guān)于內(nèi)能和機(jī)械能，下列說法中正確的有（）A．物體內(nèi)能增加，溫度不一定升高 B．機(jī)械能總是守恒的C．做功是改變物體內(nèi)能的一種方式 D．機(jī)械能和內(nèi)能可以相互轉(zhuǎn)化【答案】ACD【解析】A．物體內(nèi)能增加，但溫度可能不變，比如晶體在熔化過程，吸熱，內(nèi)能增加但溫度不變，故A正確；B．在整個過程中，沒有機(jī)械能與其他形式能量之間的轉(zhuǎn)化時，機(jī)械能守恒，有機(jī)械能和其他形式的能的轉(zhuǎn)化時，機(jī)械能不守恒，故B錯誤；C．改變內(nèi)能的方式包括做功和熱傳遞，故C正確；D．內(nèi)能和機(jī)械能可以相互轉(zhuǎn)化，如熱機(jī)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器；摩擦生熱的過程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D正確。故選ACD?！眷柟逃?xùn)練】1964年人類制成了世界上第一盞用海浪發(fā)電的航標(biāo)燈，如圖所示是它的氣室示意圖。它是利用海浪上下起伏的力量將空氣吸入氣室，壓縮后再推入工作室，然后被壓縮的空氣推動渦輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。下列說法正確的是()A．當(dāng)K1關(guān)閉，K2開啟時，空氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為海水的機(jī)械能B．當(dāng)K1關(guān)閉，K2開啟時，海水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能C．當(dāng)K1開啟，K2關(guān)閉時，空氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為海水的機(jī)械能D．當(dāng)K1開啟，K2關(guān)閉時，空氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為渦輪機(jī)的機(jī)械能【答案】D【解析】AB．當(dāng)K1關(guān)閉，K2開啟時，空氣進(jìn)入氣室，空氣內(nèi)能與海水機(jī)械能間不存在轉(zhuǎn)化關(guān)系，故AB錯誤；CD．當(dāng)K1開啟，K2關(guān)閉時，壓縮空氣進(jìn)入工作室推動渦輪機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)，空氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為渦輪機(jī)的機(jī)械能，故C錯誤，D正確。故選D。00601強(qiáng)化訓(xùn)練物體的內(nèi)能是通過做功方式來改變的是()A．金屬湯勺放到熱湯中，溫度升高 B．食品放進(jìn)冰箱，溫度降低C．取暖器旁的物體溫度升高 D．反復(fù)彎折鐵絲，溫度升高【答案】D【解析】A．金屬湯勺放在熱湯中，溫度升高，是通過熱傳遞的方式改變了金屬匙的內(nèi)能，故A不符合題意；B．食品放在冰箱中溫度降低，是通過熱傳遞的方式改變了食品的內(nèi)能，故B不符合題意；C．取暖器旁的物體溫度升高，是通過熱傳遞的方式改變了水的內(nèi)能，故C不符合題意；D．彎折鐵絲時機(jī)械能轉(zhuǎn)化為鐵絲的內(nèi)能，鐵絲的內(nèi)能增大，溫度升高，是通過做功改變了物體的內(nèi)能，故D符合題意。故選D。（2023年濱州）下列說法中正確是（）A.物體吸收熱量，溫度一定升高B.冬季取暖用水作為傳熱介質(zhì)，是利用了水的比熱容大的性質(zhì)C.四沖程內(nèi)燃機(jī)工作時，壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.熱機(jī)效率越高，功率一定越大【答案】BC【解析】A.物體吸收了熱量，溫度不一定變化，如冰熔化吸熱，內(nèi)能增加，但溫度不變，故A錯誤;B，冬天熱水袋用水作為傳熱介質(zhì)，是利用了水的比熱容大，降低相同的溫度放出的熱量多，故B正確C.壓縮沖程活塞壓縮燃料混合物做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故C正確;D.因?yàn)闄C(jī)械效率是指有用功與總功的比值，功率是表示做功的快慢，機(jī)械效率高的機(jī)器功率不一定大，故D錯誤。故選BC。如圖為柴油機(jī)的四個沖程示意圖，但順序不對，下列相關(guān)說法不正確的是()A．甲圖沖程中是吸氣沖程，吸進(jìn)氣缸的只有空氣B．乙圖沖程中燃料釋放的能量絕大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C．在一個工作循環(huán)內(nèi)，正確的順序是甲→丙→乙→丁D．若它的曲軸轉(zhuǎn)速是1800r/min，則每鐘對外做功15次【答案】B【解析】A．甲圖：進(jìn)氣門打開，活塞向下運(yùn)行，氣缸容積增大，是吸氣沖程，柴油機(jī)吸入氣缸的只是空氣，故A正確，不符合題意；B．乙圖：氣門都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)行，氣缸容積增大，是做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為了機(jī)械能，大部分能量熱散失、用來克服摩擦做功，不是能量絕大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故B錯誤，符合題意；C．丙圖：氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)行，氣缸容積減小，是壓縮沖程，丁圖：排氣門打開，活塞向上運(yùn)動，氣缸容積減小，是排氣沖程，在一個工作循環(huán)內(nèi)，正確的順序是甲→丙→乙→丁，故C正確，不符合題意；D．四沖程柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速為1800r/min，說明1s內(nèi)汽油機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)動30r，一個工作循環(huán)中，曲軸轉(zhuǎn)動兩周，對外做功一次，1s內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)動30r，對外做功15次，故D正確，不符合題意。故選B。關(guān)于熱機(jī)的效率，下列說法正確的是（）A．總功一定，額外功越少，效率就越高B．熱機(jī)做的有用功越多，效率就越高C．熱機(jī)消耗的燃料越多，效率就越低D．熱機(jī)的功率越大，效率就越高【答案】A【解析】A．效率是有用功與總功的比值乘以100%，總功一定，額外功越少，有用功就越多，有用功與總功的比值就越大，即效率就越高，故A正確；B．熱機(jī)做的有用功越多，但總功不知道，有用功與總功的比值就不確定，因此效率不一定高，故B錯誤；C．熱機(jī)的效率是指用來做有用功的能量與燃料完全燃燒產(chǎn)生的能量之比，當(dāng)熱機(jī)做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高；做功的多少不確定，熱機(jī)效率的高低也不一定，故C錯誤；D．熱機(jī)效率是有用功與燃料完全燃燒放出熱量的比值，熱機(jī)做的有用功多，但不知道燃料完全燃燒放出的熱量，無法確定效率一定高，故D錯誤。故選A。（2023·遼寧大連·統(tǒng)考一模）用打氣筒向廣口瓶內(nèi)打氣，當(dāng)瓶塞跳起來時，瓶內(nèi)出現(xiàn)了“白霧”。此時，迅速塞上瓶塞，繼續(xù)向瓶內(nèi)打氣，如圖所示，瓶內(nèi)的“白霧”又會快速消失。請解釋“白霧”又快速消失的原因?！敬鸢浮吭俅未驓鈺r，活塞對瓶內(nèi)氣體做功，使瓶內(nèi)的氣體內(nèi)能增加，溫度升高，瓶內(nèi)氣體的溫度高于小水珠溫度，小水珠從瓶內(nèi)氣體吸熱，溫度也升高，小水珠的溫度越高，蒸發(fā)得越快，小水珠很快又變?yōu)樗魵?，所以快速消失。?022·山西?。釞C(jī)的效率是衡量汽車發(fā)動機(jī)性能的關(guān)鍵指標(biāo)。2020年9月，我國濰柴集團(tuán)發(fā)布全球首款熱機(jī)的效率突破50%的商業(yè)化柴油機(jī)，這一成果的意義猶如人類歷史上首次百米賽跑突破10s。立志成為汽車設(shè)計師的小明，也想設(shè)計改造發(fā)動機(jī)，使熱機(jī)的效率達(dá)80%?？紤]影響熱機(jī)效率的因素，你認(rèn)為小明可以在哪些方面改進(jìn)創(chuàng)新？___________。假如小明的設(shè)想實(shí)現(xiàn)了，會給我們的生活帶來哪些影響？___________。（寫出一條即可）【答案】①改良發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)；②節(jié)能（環(huán)保）?！窘馕觥縖1]為了提高熱機(jī)效率，可以改良發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)，減少能量損失，提高內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率。[2]假如小明的設(shè)想實(shí)現(xiàn)了，熱機(jī)效率的提高可以減少燃油的消耗，可以節(jié)能和保護(hù)環(huán)境。冬天搓手會讓手暖和，哈氣也會使手暖和，前者是通過___________改變的內(nèi)能，后者是通過___________改變內(nèi)能的。【答案】做功熱傳遞【解析】[1]冬天搓手會讓手暖和，是因?yàn)閯幽苻D(zhuǎn)化為內(nèi)能，這是通過做功改變物體的內(nèi)能。[2]哈氣也會使手暖和，這是通過熱傳遞改變物體的內(nèi)能的。關(guān)于燃料的熱值，某同學(xué)做了以下實(shí)驗(yàn)，如圖所示，甲、乙、丙三圖中的裝置完全相同。燃料的質(zhì)量都是10g，燒杯內(nèi)的液體質(zhì)量也相同。①比較不同燃料的熱值，應(yīng)選擇______兩圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；②假如燃料1為酒精，其熱值為3.0×107J/kg，完全燃燒10g酒精放出的熱量為______J；③假如液體a為水，小明根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)利用公式算出了水吸收的熱量，結(jié)合“10g酒精”這一數(shù)據(jù)算出了酒精的熱值，這樣做是______(選填“可靠”或“不可靠”)的理由是：______?！敬鸢浮考住⒁?.0×105不可靠酒精燃燒的熱量沒有全部被水吸收【解析】①[1]比較不同燃料的熱值，應(yīng)控制液體的種類相同、而燃料不同，由圖可知，甲、乙兩圖符合要求。②[2]10g酒精完全燃燒釋放的熱量Q放=mq=0.01kg×3.0×107J/kg=3.0×105J③[3][4]由于酒精燃燒放出的熱量不能被水全部吸收，即存在熱損失，所以測出的酒精熱值要小于書上給出的酒精的熱值，因此本實(shí)驗(yàn)中算出的酒精熱值不可靠。（2022·湖北宜昌）關(guān)于燃料及其熱值，下列說法中正確的是（）。A.沒有燃燒的燃料，熱值等于零；B.燃料完全燃燒時，它的熱值最大；C.燃料的熱值與質(zhì)量和燃燒狀態(tài)無關(guān)；D.燃料燃燒時溫度越高，放出的熱量越多【答案】C。【解析】ABC．熱值是燃料自身的一種屬性，大小與燃料的質(zhì)量、溫度、燃燒情況無關(guān)，故AB錯誤，C正確；D．根據(jù)公式Q=mq可知，燃料燃燒放出的熱量多少與燃料的熱值、燃料的質(zhì)量有關(guān)，與燃燒時的溫度無關(guān)，故D錯誤。故選C。（2022·廣東廣州）下列選項(xiàng)可能符合汽車等熱機(jī)能量流向的是（）。A. B.C. D.【答案】D?！窘馕觥繜釞C(jī)燃燒燃料放出的能量，有部分轉(zhuǎn)化為提供熱機(jī)動力的機(jī)械能，還有相當(dāng)部分能量散失了。而汽油機(jī)的效率一般為20%~30%，則機(jī)械能約為W機(jī)械能=ηW=30%×1000J=300J散失的內(nèi)能W內(nèi)能=W-W機(jī)械能=1000J-300J=700J故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。（2022·江蘇·蘇州市振華中學(xué)校模擬預(yù)測）如圖是“探究不同物質(zhì)吸熱升溫的現(xiàn)象”和“比較不同燃料燃燒時放出的熱量”的甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)裝置，下列關(guān)于該兩組實(shí)驗(yàn)的說法正確的是（）A．每組實(shí)驗(yàn)中，燃料的質(zhì)量均應(yīng)相等B．每組實(shí)驗(yàn)中，杯中物質(zhì)的質(zhì)量均應(yīng)相等C．甲組實(shí)驗(yàn)中，可以根據(jù)溫度計示數(shù)的變化來比較吸熱的多少D．乙組實(shí)驗(yàn)中，可以根據(jù)加熱時間的長短來比較吸熱的多少【答案】B【解析】A．探究不同物質(zhì)吸熱升溫的現(xiàn)象，只需控制加熱時間相同，不用控制燃料質(zhì)量相等，故A錯誤；B．探究不同物質(zhì)吸熱升溫的現(xiàn)象和比較不同燃料燃燒時放出的熱量兩個實(shí)驗(yàn)，為了控制變量，觀察溫度計示數(shù)變化，兩組實(shí)驗(yàn)的杯中物質(zhì)的質(zhì)量應(yīng)相等，故B正確；C．甲組實(shí)驗(yàn)中，吸熱多少用加熱時間來表示，若加熱時間相同，則吸熱相同，沙子比熱容小，沙子中放的溫度計示數(shù)變化大，故C錯誤；D．乙組實(shí)驗(yàn)中，燃燒相同質(zhì)量的燃料，看水溫變化，燃料燃燒速度不同，不能用加熱時間長短來吸熱多少，故D錯誤。故選B?，F(xiàn)有兩個使用同一種燃料的加熱器，用它們分別對甲、乙兩種不同的物質(zhì)加熱。已知甲物質(zhì)的比熱是乙物質(zhì)的2倍，甲物質(zhì)的質(zhì)量是乙物質(zhì)的，當(dāng)甲物質(zhì)升高的溫度是乙物質(zhì)的時（甲、乙物質(zhì)的物態(tài)都不發(fā)生改變），加熱甲物質(zhì)所用燃料是加熱乙物質(zhì)的，則兩加熱器利用熱能的效率之比是（）A．1：1 B．1：2 C．3：2 D．2：1【答案】A【解析】由題意可知，=2===由Q吸=cmt可得，甲乙物質(zhì)吸收的熱量之比===由Q放=mq可得，兩加熱器消耗燃料完全燃燒釋放的熱量之比====由=100可得，兩加熱器利用熱能的效率====故A符合題意；BCD不符合題意。故選A。（2022·福建?。┤鐖D是我國古代發(fā)明的取火器的模型圖，把木制推桿迅速推入牛角套筒時，桿前端的艾絨立刻燃燒起來，這是通過______的方式，使筒內(nèi)空氣內(nèi)能______，溫度升高，達(dá)到艾絨的著火點(diǎn)?！敬鸢浮竣僮龉?；②增大?！窘馕觥縖1]把木制推桿迅速推入牛角套筒時，壓縮氣體做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故是做功的方式改變內(nèi)能。[2]推桿壓縮氣體對氣體做功，氣體的內(nèi)能增大，溫度升高。如圖，汽車內(nèi)燃機(jī)一個工作循環(huán)包括四個沖程，正常工作的四個沖程的順序是______（對甲、乙、丙、丁重新排序），______沖程中內(nèi)燃機(jī)給汽車提供動力，此沖程中能量的轉(zhuǎn)化是______。飛輪的轉(zhuǎn)速為3600r/min，則每秒鐘汽油機(jī)對外做功______次，活塞往復(fù)運(yùn)動______次。如果這輛汽車每年耗油1.8t，汽車內(nèi)燃機(jī)的效率平均取值29%，如果能把內(nèi)燃機(jī)效率提高1%，我國汽車現(xiàn)在的保有量按3億輛計算，我國每年可以節(jié)約______t燃油。

【答案】乙甲丁丙/乙、甲、丁、丙丁內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能30606×107/60000000【解析】[1][2][3]甲中的兩個氣閥都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動，所以為壓縮沖程，是第二個沖程；乙中的進(jìn)氣閥打開，活塞向下運(yùn)動，所以為吸氣沖程，是第一個沖程；丙中的排氣閥打開，活塞向上運(yùn)動，所以為排氣沖程，是第四個沖程；丁中的兩個氣閥都關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火，活塞下運(yùn)動，所以為做功沖程，是第三個沖程；故先后順序?yàn)椋阂壹锥”?；其中做功沖程，即丁沖程，該沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，給汽車提供動力。[4][5]四沖程汽油機(jī)每個循環(huán)飛輪轉(zhuǎn)2圈，活塞往復(fù)運(yùn)動2次，對外做功1次；已知飛輪的轉(zhuǎn)速為3600r/min，所以此汽油機(jī)飛輪每秒鐘轉(zhuǎn)60圈，可完成30個工作循環(huán)，對外做30次功，活塞往復(fù)運(yùn)動60次。[6]內(nèi)燃機(jī)效率提高后為內(nèi)燃機(jī)有用功為因?yàn)閮?nèi)燃機(jī)效率提高前后有用功是相同的，則有每輛汽車故則每輛汽車每年節(jié)約燃油為所以我國每年可以節(jié)約的燃油為質(zhì)量為m1的焦炭和質(zhì)量為m2的酒精完全燃燒釋放的熱量如圖：(1)下面表格是幾種燃料的熱值，則m1:m2=_________；物質(zhì)熱值1000kJ/kg焦炭30酒精30煤油46汽油46(2)質(zhì)量為m1的焦炭完全燃燒釋放的熱量全部被140g的液體L吸收，液體溫度升高了40℃；質(zhì)量為m2的酒精完全燃燒釋放的熱量全部被70g的液體L吸收，液體溫度升高了△t=______℃。(不考慮散熱，液體L均未沸騰)(3)現(xiàn)用如圖裝置加熱70g的液體L，燃燒了質(zhì)量為m2的酒精，液體升高的溫度小于△t，有哪些原因會導(dǎo)致這個結(jié)果？____________________【答案】1:2160有部分熱量散失到空氣中【解析】(1)[1]由表格可知，焦炭的熱值，題目中焦炭燃燒放出的熱量，酒精的熱值，題目中酒精燃燒放出的熱量，所以可以得出根據(jù)公式可得(2)[2]由題意得，不考慮散熱，因此兩次吸收的熱量兩次液體的質(zhì)量因此由公式得，兩次液體升高量所以[3]題中描述的現(xiàn)象中，吸收的熱量小于放出的熱量，可能是因?yàn)橛胁糠譄崃可⑹У搅丝諝庵?，也可能是因?yàn)闊葘?shí)驗(yàn)裝置也要吸熱，還有可能是因?yàn)槿剂喜荒芡耆紵?。?022·湖南郴州）水壺內(nèi)的水沸騰時，壺蓋被水蒸氣頂起，此過程中能量轉(zhuǎn)化關(guān)系與內(nèi)燃機(jī)工作的哪個沖程相同（）。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】水壺內(nèi)的水沸騰時，壺蓋被水蒸氣頂起，此過程中是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，內(nèi)燃機(jī)工作的做功沖程能量轉(zhuǎn)化關(guān)系與其相同，故ABD不符合題意；故C符合題意。故選C。（2022·四川樂山）下列說法正確的是（）。A.“鉆木取火”是通過做功來改變物體的內(nèi)能；B.內(nèi)燃機(jī)的吸氣沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程；C.物體的質(zhì)量越大比熱容越大；D.0℃的冰沒有內(nèi)能【答案】A?！窘馕觥緼．“鉆木取火”將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，涉及能量轉(zhuǎn)化，故是通過做功來改變物體的內(nèi)能，故A正確；B．內(nèi)燃機(jī)吸氣沖程沒有涉及能量轉(zhuǎn)化，故B錯誤；C．比熱容是物體的特性，描述物質(zhì)吸收熱量的能力，比熱容的大小與質(zhì)量無關(guān)，故C錯誤；D．由于分子是在永不停息的做無規(guī)則運(yùn)動，故任何物體都具有內(nèi)能，故D錯誤。故選A。（2022·湖北十堰）為實(shí)現(xiàn)國家關(guān)于“碳達(dá)峰”“碳中和”目標(biāo)，東風(fēng)汽車集團(tuán)研發(fā)了一款新型汽車。與某款汽車同樣油耗和使用條件下，發(fā)動機(jī)工作時，尾氣中“汽油味”明顯降低，動力更強(qiáng)勁。如圖為其發(fā)動機(jī)某一沖程示意圖，下列有關(guān)說法錯誤的是（）。A.尾氣中“汽油味”降低，是因?yàn)槠驮谄字腥紵容^完全；B.該沖程為做功沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；C.汽油在汽缸內(nèi)完全燃燒，發(fā)動機(jī)效率可達(dá)100%；D.該發(fā)動機(jī)減少了碳排放，有利于節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)【答案】C?！窘馕觥緼．尾氣中“汽油味”明顯降低，這說明汽油的燃燒率較高，燃燒較完全，故A正確，不符合題意；B．如圖所示，兩個氣門都關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火，活塞向下運(yùn)動，為做功沖程，此沖程燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機(jī)械能，故B正確，不符合題意；C．汽車在工作時不可避免的要克服機(jī)械部件間的摩擦做額外功，機(jī)械效率一定小于100%，故C錯誤，符合題意；D．尾氣中“汽油味”明顯降低，這說明汽油的燃燒率較高，在做相同有用功時，消耗的燃料少，減少了碳排放，有利于節(jié)約能源和環(huán)境保護(hù)，故D正確，不符合題意。故選C。（2023·廣東珠?！ぶ楹Ｊ凶锨G中學(xué)桃園校區(qū)校考三模）2022年6月5日10時44分，搭載著神舟十四號載人飛船的長征二號F火箭成功發(fā)射