第14章 内能的利用（高频考点精讲）---2026-2027学年中考物理【人教版2024】一轮复习讲义及习题（含答案解析版）

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【高频考点精讲】
一、热机
1、定义：把内能转化为机械能的机械叫做热机。
2、热机的种类很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
二、内燃机
1、内燃机是现代社会中最常见的一种热机，分为汽油机和柴油机两大类。
2、内燃机工作过程
（1）冲程：活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
（2）内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。活塞往复运动2次。
（3）四冲程汽油机工作示意图
①吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入气缸。
②压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩。机械能转化为内能。
③做功冲程：火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。内能转化为机械能。
④排气冲程：进气门保持关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
总结：吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程。
三、汽油机和柴油机区别
汽油机：汽缸顶部为火花塞，吸入汽油和空气的混合物，点火方式为点燃式，效率较低。
柴油机：汽缸顶部为喷油嘴，吸入空气，点火方式为压燃式、效率较高。
【热点题型精练】
1．我国电影近年来涌现出大批优秀的作品，科幻大片《流浪地球》就是其中的佼佼者。如图所示，电影中，为帮助地球脱离木星的吸引，主人公点燃了木星上的可燃气体，从而将地球推离木星。其中“点燃木星”将地球推开的过程相当于内燃机的（ ）
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
2．热机在工作过程时，能量的转化过程是（ ）
A．内能→化学能→机械能B．化学能→内能→机械能
C．化学能→机械能→内能D．化学能→机械能→化学能
3．如图是内燃机的某个冲程示意图，关于这个冲程下列分析正确的是（ ）
A．此时活塞正向上运动
B．这是吸气冲程
C．此过程中气缸内温度会升高
D．此过程中内能转化为机械能
4．李丽周末和家人乘车去游玩，某一时刻她看到汽车转速表显示的转速为1800r/min，她向爸爸了解到汽车发动机为四冲程发动机，则此时汽车在1s内完成了（ ）
A．60个冲程，做了15次功B．60个冲程，做了60次功
C．120个冲程，做了30次功D．30个冲程，做了30次功
5．如图a为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断不正确的是（ ）
A．图a中气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力
B．气缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小
C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图A所示的原理相似
D．汽油机一个工作循环的正确顺序是ABCD
6．如图所示，这是一个 （选填“柴油机”或“汽油机”）模型。家用汽车一般选用 （选填“柴油机”或“汽油机”）做为发动机。
7．如图所示，由中国自主研发的我国第一部“空气动力发动机汽车”在第十四届中国北京国际科技产业博览会上展出。它是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，类似柴油机的活塞做功，排气口排摔出的是冷空气，为绿色环保产品。
8．甲图中，气球内的气体喷出时，球内气体的内能将 （选填“增大”“不变”或“减小”）。该过程的能量转化过程与图 （选填“乙”或“丙”）所示热机工作冲程相同。
9．（1）图甲是一台单缸四冲程汽油机 冲程的示意图，其能量转化情况与 （选填“乙”或“丙”）图相同，此过程中通过 方式改变汽缸内燃料混合物的 。
（2）科学家设计了一款单缸六冲程汽油机，它的构造和工作循环的前四个冲程与四冲程汽油机相似，在第四冲程结束后，再完成两个冲程。
①第五冲程中，向汽缸内喷水，水在汽缸内迅速 成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，则第五冲程为 （选填“吸气”、“压缩”、“做功”或“排气”）冲程。
②第六冲程中活塞向 运动。（选填“上”或“下”）
考点02 热机的效率
【高频考点精讲】
一、热值
1、定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与的其质量之比，叫做这种燃料的热值。用符号“q”表示。
2、定义式：，燃料完全燃烧放出的热量，气体燃料燃烧常用
3、热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧等均无关。
4、燃料燃烧过程：化学能转化为内能。
二、热机效率
1、定义：热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。
2、公式：，因为热机在工作过程中总是有能量损失，所以。
3、热机的能量流图
4、提高热机效率的主要途径
（1）使燃料尽可能完全燃烧，提高燃料的燃烧效率。
（2）尽量减小各种热散失。
（3）减小各部件间的摩擦，保持良好润滑，以减小因克服摩擦做功而消耗的能量。
（4）充分利用废气带走的能量，从而提高燃料的利用率。
【热点题型精练】
10．2022年1月26日，我国在酒泉卫星发射中心采用长征四号丙运载火箭，成功发射陆地探测号01组A星。火箭用液态氢作为燃料，主要是因为液态氢的（ ）
A．温度高B．热值大C．比热容大D．热量多
11．某学校每天向学生提供100kg开水，下表所列为几种常见燃料的热值。现将质量为100kg，初温为20℃的水烧开，所需燃料质量最少的是（燃料完全燃烧）（ ）
A．燃料油B．酒精C．无烟煤D．烟煤
12．图甲是热机的能量流向图。图乙显示的是甲、乙两热机的参数。甲、乙相比，甲的（ ）
A．有用机械能较大B．损失能量较小
C．燃料的化学能较大D．热机效率较低
13．2022年北京冬奥会和冬残奥会比赛期间，所有冬奥场馆全部使用“绿电”（“绿电”是指在发电过程中，二氧化碳排放量为零或趋近于零，比火力发电等其他方式对环境的影响大幅度减小），这是奥运史上首次实现全部场馆100%绿色电能供应，预计消耗“绿电”约4×108kW•h，可以节约1.28×108kg标准煤，减排二氧化碳3.2×108kg。若所节约的标准煤完全燃烧，则放出的热量约为（q标准煤约为2.9×107J/kg）（ ）
A．3.7×1015JB．9.3×1015JC．3.7×1016JD．9.3×1016J
14．小明利用图甲装置研究某燃料热值，他取少量燃料置于燃烧皿中，点燃后对100g的热水加热4min，然后立即将其熄灭，测得消耗燃料4.2g，并根据实验数据绘制了水温随时间变化的图像如图乙中a线所示。已知此过程中燃料均匀燃烧放热，所放出热量只有60%被水吸收。水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），整个过程中忽略水的质量变化。下列说法中正确的是（ ）
A．通过图像计算得知4min水吸收到的热量为2520J
B．通过计算得出该燃料的热值为2×106J/kg
C．这种方法计算出的热值比实际的热值偏大
D．若实验装置和热损失比例均不变，利用该燃料加热另一杯水绘出了如图乙中b线所示图像，则这杯水的质量小于上一杯水的质量
15．现探明中国南海海底有大量的可燃冰，已知可燃冰的热值比煤气的热值大得多，则完全燃烧相同质量的可燃冰和煤气，燃烧 放出的热量多，1kg的可燃冰，燃烧一半后，剩余可燃冰的热值 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
16．小明想测量薯片的热值，他将薯片放入燃烧皿，燃烧后对水加热，如图所示。小明燃烧100g的薯片，使水的内能增加6.8×104J，则薯片的热值为 J/kg，加热过程中是通过 的方式改变水的内能的；小明发现自己测出的结果比包装盒上标准的热量值小很多，请你帮他分析可能的原因是 。（写出一条即可）
17．合理分类和利用垃圾可以变废为宝，在一定条件下，1kg垃圾能“榨”出0.17kg燃料油，若燃料油的热值为4.0×107J/kg，则这些燃料油完全燃烧释放出的热量为 J，燃烧时燃料油的化学能转化为 能；如果这些热量的42%被水吸收，则可以使 kg的水温度从20℃升高到100℃，这是通过 的方式改变水的内能。
18．小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知。他自己设计了一个实验来比较煤油和菜籽油的热值的大小关系。他组装了如图所示的装置进行实验，记录结果如表。
（1）为了保证实验结论的可靠，小明同学选择了两套完全相同的装置。在实验中除了控制水的初温相等外，还应控制水的 相等。
（2）安装实验器材时，应按照 （选填“自下而上”或“自上而下”）的顺序安装，实验中燃料燃烧放出的热量，通过 方式使水的内能增大，温度升高；本实验是用 选填（选填“水温升高的多少”或“加热时间的长短”）来表示煤油和菜籽油放出热量的多少。
（3）根据记录结果分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是 。
（4）小明同学根据Q吸＝cmΔt计算出水吸收的热量，再根据Q＝mq计算出煤油的热值，发现结果与资料中给出的煤油热值相比 （选填“偏大”或“偏小”），写出一个可能的原因是： 。
（5）小红用同样的装置进行实验，得到的实验结论与小明的正好相反，你认为小红在实验中最有可能遗漏的操作是： （写出一个）。
（6）小亮小组实验时发现两杯水都沸腾了，无法比较煤油和菜籽油两种燃料热值的大小，写出一个可能的原因： 。
19．小明学习了燃料的热值后，很想知道家中使用的天然气的热值是多少？但在教材的燃料热值表中没有查阅到。于是，他在家里将装有2kg水的水壶放到天然气灶上去烧，用温度计测量水从20℃加热至80℃的过程中，观察到天然气表的数字变化了0.035m3。他通过上网查阅得知天然气灶的效率约为36%，已知水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求：
（1）在这个过程中水吸收了多少热量？
（2）请你帮小明算出天然气的热值。
考点03 能量的转化和守恒
【高频考点精讲】
一、能量的转化和转移
1、能量的存在形式：机械能、内能、光能、化学能、电能等。
2、在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。例如，摩擦生热：机械能转化为内能；水电站：机械能转化为电能；光合作用：光能转化为化学能；燃料燃烧：化学能转化为内能。
能量转化和转移的判断
（1）能量的转移：能量形式未发生变化，例如，热传递。
（2）能量的转化：能量形式发生变化，例如，燃料燃烧时，化学能转化为内能。
二、能量守恒定律
1、能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其它形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
2、“永动机”不可能实现，因为它违背了能量守恒定律。
3、机械能守恒与能量守恒区别：能量守恒定律的成立不需要条件，机械能守恒必须满足物体只存在着动能和势能之间的转化。
【热点题型精练】
20．下列关于能量转化和转移的实例中，分析正确的是（ ）
A．燃料燃烧时发热，化学能转化为内能
B．水轮机带动发电机发电，电能转化为机械能
C．植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为内能
D．在热传递中，热量总是从内能多的物体传到内能少的物体
21．中国力争在2030年前实现“碳达峰”。为了践行绿色低碳发展，我市推行纯电动汽车（如图）。汽车蓄电池充电过程中将（ ）
A．机械能转化为电能B．电能转化为机械能
C．电能转化为化学能D．化学能转化为电能
22．各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的，下面几幅图按能量转化的顺序，排列正确的是（ ）
①燃煤电厂 ②空调 ③树林 ④太阳
A．①②③④B．②③④①C．④③①②D．②①③④
23．如图所示，关于能量转化图的说法不正确的是（ ）
A．摩擦生热，机械能转化为内能
B．能量转化是非常普遍的现象，但是各种形式的能量之间不能自由的相互转化
C．随着技术的发展，电灯通电后可以全部转化为光能
D．燃料燃烧时，将化学能转化为光能和内能
24．从19世纪末世界上建成第一座水电站以来，水力发电站就成了水能利用的主要形式。如图是水力发电站的原理图，关于水力发电下列说法正确的一组是（ ）
①上游的水向下沿着导管运动到下游的过程中，水的机械能保持不变；
②运动的水流冲击水轮机使水轮机转动，水流的一部分动能转移为水轮机的动能；
③水轮机带动发电机发电将电能转化为动能；
④要加大水力发电的功率，可以采用“增大落水差”的方法。
A．①②B．①③C．②D．②④
25．如图所示是深受年轻人喜爱的电动平衡车。平衡车刹车时， 转化为内能，内能最终散失到空气中，此过程中所有的能量总和 （选填“增大”“不变”“减小”）。散失到空气中的内能无法再直接利用了，这是因为能量的转化和转移具有 性。
26．湖南正全面推进生态文明建设，很多地区建有风力发电场。如图所示，风力发电是把风能转化为 能的过程，与使用化石燃料相比，请描述风力发电特有的一项优点： 。
27．混合动力汽车拥有汽油机和电动机两套动力系统。某辆油电混合动力汽车在平直路面上加速行驶时，仪表盘上显示只有汽油机在工作。在这个过程中，汽油机把 能转化为汽车的 能。某一时刻，汽车的动能为E1，驾驶员踩下制动踏板。在车辆停下来的过程中，仪表盘显示汽车正在进行“动能回收”，把回收的能量转化为蓄电池的化学能E2，进行储存。当汽车再次起步时，仪表盘显示此时只有电动机在提供动力，蓄电池和电动机把刚才储存下来的能量又重新转化为车的动能E3。你认为E1、E2、E3的大小关系是 。
28．汽车在给人们的出行带来便利的同时，也带来了能源消耗、尾气污染等问题。
材料一：如图是一辆小汽车行驶时的能耗分配图。汽油在汽缸内完全燃烧时放出的能量，大约只有13%用于驱动汽车前进，而其余87%的能量则被损耗掉了。
材料二：排出的尾气除了CO2、H2O外，还有CO、NO、NO2及未燃烧的碳氢化合物等有害气体。
结合材料：
（1）对汽车行驶时能量形式的转化与损耗途径作出分析。
（2）请从节能、减排等方面对燃油汽车提出技术改进建议。
几种常见燃料的热值/（J•kg﹣1）
燃料油
酒精
无烟煤
烟煤
4.2×107
3.0×107
约3.4×107
约2.9×107
燃料
加热前的水温/℃
燃料燃尽后水温/℃
煤油
20
39
菜籽油
20
29
第14章 内能的利用（高频考点精讲）
考点01 热机
【高频考点精讲】
一、热机
1、定义：把内能转化为机械能的机械叫做热机。
2、热机的种类很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
二、内燃机
1、内燃机是现代社会中最常见的一种热机，分为汽油机和柴油机两大类。
2、内燃机工作过程
（1）冲程：活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
（2）内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。活塞往复运动2次。
（3）四冲程汽油机工作示意图
①吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入气缸。
②压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩。机械能转化为内能。
③做功冲程：火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。内能转化为机械能。
④排气冲程：进气门保持关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
总结：吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程。
三、汽油机和柴油机区别
汽油机：汽缸顶部为火花塞，吸入汽油和空气的混合物，点火方式为点燃式，效率较低。
柴油机：汽缸顶部为喷油嘴，吸入空气，点火方式为压燃式、效率较高。
【热点题型精练】
1．我国电影近年来涌现出大批优秀的作品，科幻大片《流浪地球》就是其中的佼佼者。如图所示，电影中，为帮助地球脱离木星的吸引，主人公点燃了木星上的可燃气体，从而将地球推离木星。其中“点燃木星”将地球推开的过程相当于内燃机的（ ）
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
解：“点燃木星”将地球推开，燃料的内能转化为地球机械能，相当于内燃机的做功冲程，
答案：C。
2．热机在工作过程时，能量的转化过程是（ ）
A．内能→化学能→机械能B．化学能→内能→机械能
C．化学能→机械能→内能D．化学能→机械能→化学能
解：热机工作时需要燃料，即通过燃料燃烧将化学能转化为内能，而后通过内能做功，即将内能转化为机械能。
答案：B。
3．如图是内燃机的某个冲程示意图，关于这个冲程下列分析正确的是（ ）
A．此时活塞正向上运动
B．这是吸气冲程
C．此过程中气缸内温度会升高
D．此过程中内能转化为机械能
解：由图可知，进气门、排气门都关闭，活塞向下运动，为做功冲程，此冲程中，气缸内的气体膨胀做功，将气体的内能转化为活塞的机械能，气缸内气体内能减小、温度较低，故ABC错误、D正确。
答案：D。
4．李丽周末和家人乘车去游玩，某一时刻她看到汽车转速表显示的转速为1800r/min，她向爸爸了解到汽车发动机为四冲程发动机，则此时汽车在1s内完成了（ ）
A．60个冲程，做了15次功B．60个冲程，做了60次功
C．120个冲程，做了30次功D．30个冲程，做了30次功
解：
飞轮转速是1800r/min＝30r/s，即该飞轮每秒钟转30圈。因为一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程、做功1次，所以飞轮转30圈共做功15次、有60个冲程，故A正确，BCD错误。
答案：A。
5．如图a为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断不正确的是（ ）
A．图a中气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力
B．气缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小
C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图A所示的原理相似
D．汽油机一个工作循环的正确顺序是ABCD
解：A是吸气冲程、B是压缩冲程、C是做功冲程、D是排气冲程，蒸汽弹射装置是内能转化为机械能，与C图做功冲程相似；
AB、a图中，气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，其内能减小，同时推动活塞，使舰载机获得巨大的牵引力，该过程中内能转化为机械能，燃气的内能减小，故AB正确；
C、蒸汽弹射装置工作时内能转化为机械能，与汽油机的做功冲程相似，而图A中汽油机的进气门打开，排气门关闭，活塞向下移动，是汽油机的吸气冲程，与蒸汽弹射装置工作时的原理不同，故C错误；
D、四冲程汽油机一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，所以汽油机一个工作循环的正确顺序是ABCD，故D正确。
答案：C。
6．如图所示，这是一个 柴油机 （选填“柴油机”或“汽油机”）模型。家用汽车一般选用 汽油机 （选填“柴油机”或“汽油机”）做为发动机。
解：柴油机和汽油机构造上的区别：柴油机气缸顶部有喷油嘴，而汽油机顶部有火花塞，图中顶部是喷油嘴，所以这是一个柴油机的模型；
汽油机轻巧、便利，噪声相对较小，一般家用汽车的发动机是汽油机。
答案：柴油机；汽油机。
7．如图所示，由中国自主研发的我国第一部“空气动力发动机汽车”在第十四届中国北京国际科技产业博览会上展出。它是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 内 能转化为 机械 能，类似柴油机的活塞做功，排气口排摔出的是冷空气，为绿色环保产品。
解：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，这种车在开车时空气膨胀做功将空气的内能转化为车的机械能。
答案：内；机械。
8．甲图中，气球内的气体喷出时，球内气体的内能将 减小 （选填“增大”“不变”或“减小”）。该过程的能量转化过程与图 丙 （选填“乙”或“丙”）所示热机工作冲程相同。
解：球内气体喷出，球内气体的内能转化为气球的机械能，球内气体的内能减小；
热机的做功冲程是将内能转化为机械能的，做功冲程中活塞向下运动，由此可知图丙是做功冲程，与气球能量转化过程相同。
答案：减小；丙
9．（1）图甲是一台单缸四冲程汽油机 压缩 冲程的示意图，其能量转化情况与 丙 （选填“乙”或“丙”）图相同，此过程中通过 做功 方式改变汽缸内燃料混合物的 内能 。
（2）科学家设计了一款单缸六冲程汽油机，它的构造和工作循环的前四个冲程与四冲程汽油机相似，在第四冲程结束后，再完成两个冲程。
①第五冲程中，向汽缸内喷水，水在汽缸内迅速 汽化 成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，则第五冲程为 做功 （选填“吸气”、“压缩”、“做功”或“排气”）冲程。
②第六冲程中活塞向 上 运动。（选填“上”或“下”）
解：
（1）图中汽油机两个气门都关闭，活塞向上运动，因此是压缩冲程，此冲程机械能转化为的内能；
乙图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能，因此与做功冲程原理相同的是乙实验；
丙图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧，是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程，因此与做压缩程原理相同的是丙实验；
（2）在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，所以第五冲程为做功冲程；
为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是排气冲程，活塞向上运动。
答案：（1）压缩；丙；做功；内能；（2）①汽化；做功；②上。
考点02 热机的效率
【高频考点精讲】
一、热值
1、定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与的其质量之比，叫做这种燃料的热值。用符号“q”表示。
2、定义式：，燃料完全燃烧放出的热量，气体燃料燃烧常用
3、热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧等均无关。
4、燃料燃烧过程：化学能转化为内能。
二、热机效率
1、定义：热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。
2、公式：，因为热机在工作过程中总是有能量损失，所以。
3、热机的能量流图
4、提高热机效率的主要途径
（1）使燃料尽可能完全燃烧，提高燃料的燃烧效率。
（2）尽量减小各种热散失。
（3）减小各部件间的摩擦，保持良好润滑，以减小因克服摩擦做功而消耗的能量。
（4）充分利用废气带走的能量，从而提高燃料的利用率。
【热点题型精练】
10．2022年1月26日，我国在酒泉卫星发射中心采用长征四号丙运载火箭，成功发射陆地探测号01组A星。火箭用液态氢作为燃料，主要是因为液态氢的（ ）
A．温度高B．热值大C．比热容大D．热量多
解：运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢的热值大，与其它燃料相比，质量相同时，液态氢完全燃烧时，可以释放出更多的热量，故B正确。
答案：B。
11．某学校每天向学生提供100kg开水，下表所列为几种常见燃料的热值。现将质量为100kg，初温为20℃的水烧开，所需燃料质量最少的是（燃料完全燃烧）（ ）
A．燃料油B．酒精C．无烟煤D．烟煤
解：由表中数据可知，几种燃料的热值大小关系为：q燃料油＞q无烟煤＞q酒精＞q烟煤，
将质量为100kg，初温为20℃的水烧开需要吸收的热量一定，假如燃料完全燃烧释放的热量全部被水吸收，燃料油的热值最大，所需燃料的质量最少。
答案：A。
12．图甲是热机的能量流向图。图乙显示的是甲、乙两热机的参数。甲、乙相比，甲的（ ）
A．有用机械能较大B．损失能量较小
C．燃料的化学能较大D．热机效率较低
解：A、由图乙可知甲热机的有用机械能是2000J，乙热机的有用机械能是4000J，即甲的有用机械能较小，故A错误；
B、由图乙可知甲损失能量500J，乙损失能量为5000J，则甲损失能量较小，故B正确；
C、燃料的化学能等于有用机械能、损失能量和废气内能之和，由图乙可知，甲的燃料化学能为：500J+2000J+1500J＝4000J，乙的燃料化学能为：3000J+4000J+5000J＝12000J，则甲的燃料化学能较少，故C错误；
D、已知甲燃料完全燃烧放出的热量等于其燃料化学能，即Q甲＝4000J；
乙燃料完全燃烧放出的热量等于其燃料化学能，即Q乙＝12000J；
则甲的热机效率为：η甲=W甲Q甲×100%=2000J4000J×100%=50%；
乙的热机效率为：η乙=W乙Q乙×100%=4000J12000J×100%≈33.3%；
由上述可知甲的热机效率较高，故D错误。
答案：B。
13．2022年北京冬奥会和冬残奥会比赛期间，所有冬奥场馆全部使用“绿电”（“绿电”是指在发电过程中，二氧化碳排放量为零或趋近于零，比火力发电等其他方式对环境的影响大幅度减小），这是奥运史上首次实现全部场馆100%绿色电能供应，预计消耗“绿电”约4×108kW•h，可以节约1.28×108kg标准煤，减排二氧化碳3.2×108kg。若所节约的标准煤完全燃烧，则放出的热量约为（q标准煤约为2.9×107J/kg）（ ）
A．3.7×1015JB．9.3×1015JC．3.7×1016JD．9.3×1016J
解：节约的标准煤的质量m＝1.28×108kg，标准煤的热值q标准煤＝2.9×107J/kg；
标准煤完全燃烧放出的热量：Q放＝mq标准煤＝1.28×108kg×2.9×107J/kg≈3.7×1015J。
答案：A。
14．小明利用图甲装置研究某燃料热值，他取少量燃料置于燃烧皿中，点燃后对100g的热水加热4min，然后立即将其熄灭，测得消耗燃料4.2g，并根据实验数据绘制了水温随时间变化的图像如图乙中a线所示。已知此过程中燃料均匀燃烧放热，所放出热量只有60%被水吸收。水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），整个过程中忽略水的质量变化。下列说法中正确的是（ ）
A．通过图像计算得知4min水吸收到的热量为2520J
B．通过计算得出该燃料的热值为2×106J/kg
C．这种方法计算出的热值比实际的热值偏大
D．若实验装置和热损失比例均不变，利用该燃料加热另一杯水绘出了如图乙中b线所示图像，则这杯水的质量小于上一杯水的质量
解：A、加热2min，水吸收到的热量是：
Q水＝m水c水Δt＝0.1kg×4.2×103J/（kg•℃）×（99℃﹣93℃）＝2520J，故A错误；
（2）加热4min，水吸收到的热量是：Q吸′＝2Q吸＝5040J，
根据Q吸′＝ηQ放，可得消耗燃料4.2g放出的热量：
Q放=Q吸′η=5040J60%=8400J，
由Q放＝mq可得该燃料的热值：q=Q放m=8400J4.2×10−3kg=2×106J/kg，故B正确；
C、因为燃料燃烧时，有热损失，水吸收的热量小于燃料燃烧放出的热量；所以计算出的燃料的热值比实际的热值偏小，故C错误；
D、由图可知，相同时间，两杯水吸收的热量相同，温度变化相同，根据Q＝cmΔt可知两杯水的质量相等，故D错误。
答案：B。
15．现探明中国南海海底有大量的可燃冰，已知可燃冰的热值比煤气的热值大得多，则完全燃烧相同质量的可燃冰和煤气，燃烧 可燃冰 放出的热量多，1kg的可燃冰，燃烧一半后，剩余可燃冰的热值 不变 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
解：已知可燃冰的热值比煤气的热值大得多，则完全燃烧相同质量的可燃冰和煤气，燃烧可燃冰放出的热量多；
因为热值是燃料的一种性质，1kg的可燃冰，燃烧一半后，剩余可燃冰的种类没变，状态没变，故其热值不变。
答案：可燃冰；不变。
16．小明想测量薯片的热值，他将薯片放入燃烧皿，燃烧后对水加热，如图所示。小明燃烧100g的薯片，使水的内能增加6.8×104J，则薯片的热值为 6.8×105 J/kg，加热过程中是通过 热传递 的方式改变水的内能的；小明发现自己测出的结果比包装盒上标准的热量值小很多，请你帮他分析可能的原因是 薯片燃烧放出的热量不能完全被水吸收 。（写出一条即可）
解：（1）薯片放出的热量等于水的内能增加，即Q放＝6.8×104J，
薯片的热值：q=Q放m=6.8×104J0.1kg=6.8×105 J/kg；
（2）加热过程中是通过热传递的方式改变水的内能的；
（3）小明测得薯片热值比包装盒上的数据小很多，可能原因是薯片燃烧放出的热量不能完全被水吸收（或薯片燃烧不充分等）。
答案：6.8×105；热传递；薯片燃烧放出的热量不能完全被水吸收（或薯片燃烧不充分）。
17．合理分类和利用垃圾可以变废为宝，在一定条件下，1kg垃圾能“榨”出0.17kg燃料油，若燃料油的热值为4.0×107J/kg，则这些燃料油完全燃烧释放出的热量为 6.8×106 J，燃烧时燃料油的化学能转化为 内 能；如果这些热量的42%被水吸收，则可以使 8.5 kg的水温度从20℃升高到100℃，这是通过 热传递 的方式改变水的内能。
解：（1）燃料油完全燃烧释放出的热量：Q放＝mq＝0.17kg×4.0×107J/kg＝6.8×106J；燃料油燃烧过程中，将燃料油的化学能转化为内能；
（2）水吸收的热量：Q吸＝Q放×42%＝6.8×106J×42%＝2.856×106J；
因为Q吸＝cm水△t，
所以水的质量为：m水=Q吸c△t=2.856×106J4.2×103J/(kg⋅℃)×(100℃−20℃)=8.5kg；
水吸收热量，是通过热传递的方式改变水的内能的。
答案：6.8×106；内；8.5；热传递。
18．小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知。他自己设计了一个实验来比较煤油和菜籽油的热值的大小关系。他组装了如图所示的装置进行实验，记录结果如表。
（1）为了保证实验结论的可靠，小明同学选择了两套完全相同的装置。在实验中除了控制水的初温相等外，还应控制水的 质量 相等。
（2）安装实验器材时，应按照 自下而上 （选填“自下而上”或“自上而下”）的顺序安装，实验中燃料燃烧放出的热量，通过 热传递 方式使水的内能增大，温度升高；本实验是用 水温升高的多少 选填（选填“水温升高的多少”或“加热时间的长短”）来表示煤油和菜籽油放出热量的多少。
（3）根据记录结果分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是 煤油 。
（4）小明同学根据Q吸＝cmΔt计算出水吸收的热量，再根据Q＝mq计算出煤油的热值，发现结果与资料中给出的煤油热值相比 偏小 （选填“偏大”或“偏小”），写出一个可能的原因是： 燃料燃烧放出的热量未被水完全吸收 。
（5）小红用同样的装置进行实验，得到的实验结论与小明的正好相反，你认为小红在实验中最有可能遗漏的操作是： 用天平测量燃料的质量，使燃料的质量相等 （写出一个）。
（6）小亮小组实验时发现两杯水都沸腾了，无法比较煤油和菜籽油两种燃料热值的大小，写出一个可能的原因： 水的质量较少 。
解：（1）为比较煤油和菜籽油热值的大小，实验过程中应采用控制变量法，需要控制煤油和菜籽油的质量相同。
（2）为保证用火焰的外焰加热，且温度计的玻璃泡不能接触容器底和容器壁，所以先安装下面器材，再安装上面器材，便于调节器材间的距离。
燃料燃烧放出的热量，水吸收热量，通过热传递方式使水的内能增大，温度升高。
质量相同的水，温度变化越大，说明吸收热量越多，所以实验中通过水温升高的多少来表示煤油和菜籽油放出热量的多少。
（3）用相同质量的煤油和菜籽油燃烧后加热相同的水，由表中数据可知，用煤油加热的水温度升的高，则说明煤油燃烧放出的热量多，煤油的热值大；
（4）由于热量的直接散失、烧杯未加盖等，所以煤油燃烧放出的热量部分未被水吸收或煤油燃烧不充分等，则由Q＝cm△t知道，计算出水吸收的热量偏小，由Q放＝mq知道，计算出的煤油的热值偏小。
（5）根据m燃料q＝c水m水Δt，实验过程中要用天平测量酒精和菜籽油的质量相等，测量水的质量相等，用温度计测量水的初温和末温，其中用天平测量酒精和碎纸片的质量相等，测量水的质量相等，实验过程中容易遗漏。
（6）两杯水都沸腾了，水的温度升高较快，根据Q＝cmΔt可知，吸收的热量不变，可能的原因是水的质量较少或水的初温较高。
答案：（1）质量； （2）自下而上；热传递；水温升高的多少；（3）煤油；（4）偏小；燃料燃烧放出的热量未被水完全吸收；（5）用天平测量燃料的质量，使燃料的质量相等；（6）水的质量较少。
19．小明学习了燃料的热值后，很想知道家中使用的天然气的热值是多少？但在教材的燃料热值表中没有查阅到。于是，他在家里将装有2kg水的水壶放到天然气灶上去烧，用温度计测量水从20℃加热至80℃的过程中，观察到天然气表的数字变化了0.035m3。他通过上网查阅得知天然气灶的效率约为36%，已知水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃）。求：
（1）在这个过程中水吸收了多少热量？
（2）请你帮小明算出天然气的热值。
解：（1）在这个过程中水吸收的热量Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（80℃﹣20℃）＝5.04×105J；
（2）天然气完全燃烧放出的热量Q放=Q吸η=5.04×105J36%=1.4×106J，
天然气的热值q天然气=Q放V=1.4×106J0.035m3=4×107J/m3
答：（1）在这个过程中水吸收了5.04×105J的热量；
（2）天然气的热值为4×107J/m3。
考点03 能量的转化和守恒
【高频考点精讲】
一、能量的转化和转移
1、能量的存在形式：机械能、内能、光能、化学能、电能等。
2、在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。例如，摩擦生热：机械能转化为内能；水电站：机械能转化为电能；光合作用：光能转化为化学能；燃料燃烧：化学能转化为内能。
能量转化和转移的判断
（1）能量的转移：能量形式未发生变化，例如，热传递。
（2）能量的转化：能量形式发生变化，例如，燃料燃烧时，化学能转化为内能。
二、能量守恒定律
1、能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其它形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
2、“永动机”不可能实现，因为它违背了能量守恒定律。
3、机械能守恒与能量守恒区别：能量守恒定律的成立不需要条件，机械能守恒必须满足物体只存在着动能和势能之间的转化。
【热点题型精练】
20．下列关于能量转化和转移的实例中，分析正确的是（ ）
A．燃料燃烧时发热，化学能转化为内能
B．水轮机带动发电机发电，电能转化为机械能
C．植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为内能
D．在热传递中，热量总是从内能多的物体传到内能少的物体
解：A、燃料燃烧时发热，化学能转化为内能，故A正确；
B、水轮机带动发电机发电，将机械能转化为电能，故B错误；
C、植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能，故C错误；
D、在热传递中，热量总是从温度高的物体传到温度低的物体，故D错误。
答案：A。
21．中国力争在2030年前实现“碳达峰”。为了践行绿色低碳发展，我市推行纯电动汽车（如图）。汽车蓄电池充电过程中将（ ）
A．机械能转化为电能B．电能转化为机械能
C．电能转化为化学能D．化学能转化为电能
解：给汽车蓄电池充电时，蓄电池相当于用电器，将电能转化为化学能。
答案：C。
22．各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的，下面几幅图按能量转化的顺序，排列正确的是（ ）
①燃煤电厂 ②空调 ③树林 ④太阳
A．①②③④B．②③④①C．④③①②D．②①③④
解：
各种形式的能量都不是孤立的，它们可以在一定条件下发生转化，且能量的转化是有方向的，地球上大多数能量都直接或间接来自于太阳能，植物通过光合作用，将太阳能转化为自身的生物质能，再经过地壳变动在地质作用下，最终形成煤炭，发电厂将煤炭的化学能转化为电能，家用电器再将电能转化为其它形式的能，故四幅图中能量的转化顺序为：太阳→树林→燃煤电厂→空调；即序号为④③①②，故C正确。
答案：C。
23．如图所示，关于能量转化图的说法不正确的是（ ）
A．摩擦生热，机械能转化为内能
B．能量转化是非常普遍的现象，但是各种形式的能量之间不能自由的相互转化
C．随着技术的发展，电灯通电后可以全部转化为光能
D．燃料燃烧时，将化学能转化为光能和内能
解：
A、摩擦生热时，要克服摩擦做功，将机械能转化为内能，故A正确；
B、能量转化是非常普遍的现象，但各种形式的能量之间的相互转化是有一定条件的，即各种形式的能量之间不能自由的相互转化，故B正确；
C、即使技术发展的程度再高，电灯通电后也不可能全部转化为光能，肯定会有一部分电能转化为内能，故C错误；
D、燃料燃烧时消耗化学能，获得了内能和光能，故是将化学能转化为光能和内能的过程，故D正确。
答案：C。
24．从19世纪末世界上建成第一座水电站以来，水力发电站就成了水能利用的主要形式。如图是水力发电站的原理图，关于水力发电下列说法正确的一组是（ ）
①上游的水向下沿着导管运动到下游的过程中，水的机械能保持不变；
②运动的水流冲击水轮机使水轮机转动，水流的一部分动能转移为水轮机的动能；
③水轮机带动发电机发电将电能转化为动能；
④要加大水力发电的功率，可以采用“增大落水差”的方法。
A．①②B．①③C．②D．②④
解：①上游的水向下沿着导管运动到下游的过程中，水的机械能转化为电能，机械能减小，故①错误；
②运动的水流冲击水轮机使水轮机转动，水流的一部分动能转移为水轮机的动能，然后转化为电能，故②正确；
③水轮机带动发电机发电将动能转化为电能，故③错误；
④可以通过增大落水差增大水的机械能，加大水力发电的功率，故④正确。
答案：D。
25．如图所示是深受年轻人喜爱的电动平衡车。平衡车刹车时， 机械能 转化为内能，内能最终散失到空气中，此过程中所有的能量总和 不变 （选填“增大”“不变”“减小”）。散失到空气中的内能无法再直接利用了，这是因为能量的转化和转移具有 方向 性。
解：
平衡车刹车时，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，内能最终散失到空气中，此过程中所有的能量总和不变。
散失到空气中的内能无法再直接利用了，这是因为能量的转化和转移具有方向性。
答案：机械能；不变；方向。
26．湖南正全面推进生态文明建设，很多地区建有风力发电场。如图所示，风力发电是把风能转化为 电 能的过程，与使用化石燃料相比，请描述风力发电特有的一项优点： 无污染 。
解：
（1）风力发电机是通过空气流动带动发电机运动产生电能，即是利用电磁感应现象的原理制成的，故是将机械能转化为电能；
（2）与煤矿和石油等发电相比，风力发电的优点是可再生能源，无污染。
答案：（1）电；（2）无污染。
27．混合动力汽车拥有汽油机和电动机两套动力系统。某辆油电混合动力汽车在平直路面上加速行驶时，仪表盘上显示只有汽油机在工作。在这个过程中，汽油机把 内 能转化为汽车的 机械 能。某一时刻，汽车的动能为E1，驾驶员踩下制动踏板。在车辆停下来的过程中，仪表盘显示汽车正在进行“动能回收”，把回收的能量转化为蓄电池的化学能E2，进行储存。当汽车再次起步时，仪表盘显示此时只有电动机在提供动力，蓄电池和电动机把刚才储存下来的能量又重新转化为车的动能E3。你认为E1、E2、E3的大小关系是 E1＞E2＞E3 。
解：汽油机属于内燃机，汽油机工作过程中，将燃料燃烧产生的内能转化为机械能；
汽车的动能为E1，驾驶员踩下制动踏板，汽车把回收的能量转化为蓄电池的化学能E2，由于在能量的转化过程中有能量散失，则E1＞E2；
当汽车再次起步时，电动机在提供动力，蓄电池和电动机把刚才储存下来的能量又重新转化为车的动能E3，由于在能量的转化过程中有能量散失，则E2＞E3；
故E1、E2、E3的大小关系是：E1＞E2＞E3。
答案：内；机械；E1＞E2＞E3。
28．汽车在给人们的出行带来便利的同时，也带来了能源消耗、尾气污染等问题。
材料一：如图是一辆小汽车行驶时的能耗分配图。汽油在汽缸内完全燃烧时放出的能量，大约只有13%用于驱动汽车前进，而其余87%的能量则被损耗掉了。
材料二：排出的尾气除了CO2、H2O外，还有CO、NO、NO2及未燃烧的碳氢化合物等有害气体。
结合材料：
（1）对汽车行驶时能量形式的转化与损耗途径作出分析。
（2）请从节能、减排等方面对燃油汽车提出技术改进建议。
答：（1）汽车行驶时的能量转化分析：汽油的化学能转化为气体内能，然后再转化为活塞机械能，最后为汽车机械能，转化率很低；
损耗途径分析：绝大部分是以热能形式损失的，部分是未完全燃烧的碳氢化合物损失，还有少量是汽油蒸发损失。
（2）技术改进建议：减少散热器、排气管和发动机的热损失；减少汽油的蒸发；使汽油充分燃烧；研制和使用混合动力或者纯电动的新能源汽车。
几种常见燃料的热值/（J•kg﹣1）
燃料油
酒精
无烟煤
烟煤
4.2×107
3.0×107
约3.4×107
约2.9×107
燃料
加热前的水温/℃
燃料燃尽后水温/℃
煤油
20
39
菜籽油
20
29