第十四章 内能的利用 中考透视 明确航向 主要考查的重点及热点：有关热值、热机的效率和热量的计算、内燃机的四个冲程的识别汽油机和柴油机的结构及四个冲程的异同、利用能量守恒定律判断能量的转化和转移；联系生活实际的热量的转化和转移型计算是热点.及将是2018中考的命题热点. 的异同点说法不正确的是（ ） A．汽油机和柴油机都是内燃机 B．吸气冲程，汽油机吸入的只有空气，柴油机吸入的是柴油和空气的混合物 C．汽油机和柴油机的一个工作循环对外只做一次功，活塞往复两次 D．柴油机压缩冲程末的温度比汽油机高，燃料燃烧更完全，效率比汽油机高 考点二：燃料的热值 命题角度1：热值的理解及液态氢热值大的应用 【解法技巧】①热值的理解：热值用来表示燃料在完全燃烧时放热本领的大小,它反映了燃料的燃烧特性。热值是物质本身的一种特性,它只与物质的种类有关,与燃料的质量、体积、燃料燃烧的情况无关。②火箭常用液态氢做燃料是因为液态氢的热值大。 【例3】：（2017?江苏模拟）下列关于热值的说法正确的是（ ） A．燃料燃烧越充分热值越大 B．2kg的煤完全燃烧比1 kg的煤完全燃烧热值大 C．1kg煤燃烧放出3×105J的热量，则煤的热值为3×105J/kg D．热值是燃料的一种属性与燃料的质量无关，不同的 典例探究 提炼技法 考点一：热机 命题角度1：识别汽油机（或柴油机）的冲程 【解法技巧】首先要熟悉汽油机的主要结构以及做功冲程和压缩冲程中能量的转化.辨别冲程时，要抓住四个冲程中的工作特点：进气门、排气门的开、闭情况以及活塞上、下运行情况.另外还要把握住吸气冲程、做功冲程和排气冲程的显著特点：做功冲程中的显著特点是火花塞产生电火花；吸气冲程和排气冲程有吸入物质和排出废气的箭头标识. 【例1】：（2017?绥化）下图是汽油机一个工作循环的四个冲程，顺序排列正确的是（ ） A．甲乙丙丁 B．乙丙甲丁 C．丁丙乙甲 D．丁甲丙乙 命题角度2：汽油机和柴油机的异同 【解法技巧】利用比较法熟记汽油机和柴油机的异同点，然后进行分析判断。注意：由于柴油机在做功冲程中,柴油燃烧得更充分,燃烧时产生的燃气温度更高,压强更大,可以将更多的内能转化为机械能,因此柴油机的效率比汽油机的效率高。 【例2】：（2017?江西模拟）汽油机和柴油机有很多的异同点，下列有关四冲程汽油机和柴油机
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物质热值一般不同 【例4】：（2017?白银）2016年8月，我国发射了全球首颗量子卫星，为了纪念墨子，这个全球首颗量子卫星被命名为“墨子号”．发射卫星的火箭常使用液态氢作为燃料，主要是因为液态氢具有（ ） A．较小的密度 B．较大的比热容 C．较低的沸点 D．较高的热值 命题角度2：热值的计算 【解法技巧】①审题明确已知条件和待求量；②然后写出燃料完全燃烧时的放热公式或变形式；③最后带入数据和单位进行求解。注意：计算时要注意燃料是气体还是固体（液体）；若是固体（或液体）,计算燃料完全燃烧的放热公式为：Q放=mq(q单位是J/kg)；若是气体，计算燃料完全燃
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烧的放热公式为：Q放=Vq(q单位是J/m)。 【例5】：（2016?宁夏）一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到．则干木柴的热值为 J/kg，如果用掉一半后，干木柴的热值将 ．（选填“变大”“变小”或“不变”）
考点三：热机的效率
命题角度1：热机的效率的计算
【解法技巧】热机效率是反映热机对内能的利用率。明确热机效率的含义是关键．根据已知条件，利用热机效率公式进行求解。 D．尽量增加热机的工作时间
考点四：热量和热效率的综合计算
【解法技巧】①首先明确热效率的几种类型：对于公式 ??Q有?100%,其中Q有为有效利用的Q总
热量,Q总指总能量,如果是用炉子给物体加热,则Q总为燃料完全燃烧放出的热量(Q总=mq),Q有为被加热物质吸收的热量;如果是太阳能热水器,则Q总为太阳摄入的总能量,Q有为水吸收的热量;如果是用电热器烧水,则Q总为电流做功放出的热量(Q总=UIt),Q有为水吸收的热量；②然后分别列出吸热、放热和热效率的公式或变形展开式进行联立求解。注意：(1)解题时要认真审题,注意文字叙述中“升高到t℃”还是“升高了t℃”,“降低到t℃”还是“降低了t℃”,“升高了t℃”和“降低了t℃”对应的是温度的改变量即Δt为t℃,而“升高到t℃”和“降低到t℃”对应的是物体的末温为t℃。 (2)在1标准大气压下,水的沸点是100℃,故在1标准大气压下,水被加热到沸腾后,继续加热,在计算水的末温时,水温不能在100℃以上。
【例6】：（2017?枣庄）如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是（ ） 【例8】：（2017?聊城）2017年5月18日，中国科学家首次在南海试采可燃冰取得圆满成功，实现了我国天然气水合物开发的历史性突破．可燃冰清洁无污染，储量巨大，是一种非常理想的新型能源．可燃冰的热值很大，是天然气热值的10倍以上，若按15倍
A．25% B．35% C．40% D．75% 命题角度2：提高热机效率的途径
【解法技巧】热机性能的重要指标。热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，从而节约能源减少污染。再设计和制造热机时，要不断改进和创新，以减少各种能量损失，提高效率。故提高热机效率的主要途径有：①使燃料充分燃烧；②尽量减小废气带走的热量；③机件间保持良好的润滑、减小因摩擦而损失的能量；④改进热机的结构和性能，减小热量的损失。 【例7】：（2017?益阳）为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施不能提高热机效率的是（ ）
A．让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全 B．在设计与制造热机时要不断改进与创新，以减少能量的损失
C．尽量减少热机内部各部件间的摩擦
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计算．[c水=4.2×103J/（kg?℃），天然气的热值q=7.0×107J/m3]求：
（1）体积为0.0lm3的可燃冰完全燃烧放出的热量为多少？
（2）若这些热量的90%被质量为100kg的水吸收，则水升高的温度是多少？
【例9】：（2017?广西）如图所示是某太阳能热水器，水容量为100L，该热水器在冬季有效日照时段里，平均每平方米的面积上每小时接收的太阳能约为2.8×
106J，若该热水器接收太阳能的有效面积为1.5m2，每天日照时间按8h计算，若这些太阳能能使装满水的热水器中的水温从20℃升高到60℃[水的比热容为4.2×103J/（kg?℃），水的密度为1.0×103kg/m3]，求： （1）热水器中水的质量；
（2）一天内热水器中的水吸收的热量；
（3）热水器在冬季的效率．
C．歼20战机涡扇15煤油发动机 D．长征五号火箭液氢液氧发动机
2．（2017?盐城）如图表示的四冲程汽油机工作循环中的（ ）
例9图 例10图
【例10】：（2017?黑龙江）由于化石能源长期大规模开采，不久的将来会消耗殆尽，所以开发新能源、更好的利用已知能源，是全球范围内的重要课题．人们根据生活需要制成了一种新型太阳能热水器，晴天可利用太阳能集热，阴雨天可用电辅助加热．小荣家新安装了一台这种热水器，铭牌如下图． 请解答下列问题：
（1）太阳能热水器贮满水，水温从20°C升高到50°C时，需要吸收多少热量？
（2）用电加热时，热水器正常工作的电流为多少？（结果保留1位小数）
（3）贮满水的热水器，阴雨天时，也要使水温从20°C升高到50°C，其中50%的热量由电能辅助提供．若不计热量损失，热水器正常工作需要加热多长时间？ 额定电压220V 容积100L 额定功率2000W 考点五：能量的转化和守恒 【解法技巧】分析实例时，从能量的消耗和获取两个方面考虑：看消耗了什么形式的能，又获得了何种形式的能。然后根据能量转化（或转移）的方向性做出判断。
【例11】：（2017?黑龙江）下列关于能量转化转移现象的说法中，正确的是（ ） A．蓄电池充电时，化学能转化为电能 B．暖瓶塞跳起时，机械能化为内能 C．用热水袋取暖时，内能发生了转移 D．电动机工作时，机械能转化为电能
频率50Hz
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 3．（2017秋?梁子湖区期中）汽油机和柴油机相比较，下列叙述中正确的是（ ）
A．柴油机吸入气缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入的是空气
B．柴油机里推动活塞做功的燃气的压强比汽油机里的高
C．在压缩冲程中它们的压缩程度是一样的
D．在压缩冲程末，汽油机气缸内的温度比柴油机的高
4．（2017?福建模拟）质量相同的甲乙两种燃料，完全燃烧放出的热量比为2：1，则它们的热值比为（ ）
A．2：1 B．1：2 C．4：1 D．1：4
5．（2017?天门）有经验的柴油机维修师，不用任何仪器，只是靠近柴油机排气管口观察和用鼻子闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台柴油机的节能效果．在同样负荷的情况下，关于柴油机的节能效果，下列判断正确的是（ ） A．尾气的温度越高，柴油机越节能 B．尾气的温度越低，柴油机越节能 C．尾气的柴油味越浓，柴油机越节能 D．尾气的颜色越黑，柴油机越节能
6．（2017?岳阳）随着人们的生活水平的提高，汽车走进千家万户．关于小汽车涉及的知识说法正确的是（ ）
A．用甘油做发动机的冷却剂
B．发动机做功冲程将内能转化为机械能 C．精心保养可使发电机的效率达到100% D．排出的尾气对环境没有任何污染
7．（2017?兰州）从能量转化的角度来看，下列说法错误的是（ ）
A．电风扇工作时主要将电能转化为机械能
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对点实战 诊断达标
1．（2017?乌鲁木齐）目前我国已将发动机研发列为国家重大科技专项．下列我国“陆、海、空、天”装备中动力机械不属于热机（利用内能做功的机械）的是（ ）
A．中国高铁交流异步牵引电动机 B．052D型导弹驱逐舰燃气轮机
B．铅蓄电池充电时化学能转化为电能 C．发电机工作时主要将机械能转化为电能 D．电热水壶工作时电能转化为内能
8．（2017?南京）小明将铁丝快速弯折十余次，铁丝弯折处的温度会升高，以下四个事例中能量转化与之相同的是（ ）
（天然气热值为3.2×107J/m3）．试写出可燃冰具备的两条优点 、 ．
13．（2017?济南）（1）伽利略认为，如果图示中的斜面是光滑的，那么当小球从左侧某一高度向下运动时，无论右侧斜面坡度如何，小球都会沿斜面上升到相同的高度，这是因为小球在这一运动过程中，能的总量是 的． （2）众所周知，内能会从温度高的物体转移到温度低的物体，但不可能自动地从温度低的物体转移到温度高的物体；由于摩擦总会有一些机械能转化为内能散失到空气中，但散失到空气中的内能却不可能自动地再转化为机械能，这是因为能量的转化或转移具有 ．
A．甲、丙 B．甲、丁 C．乙、丙 D．乙、丁 9．（多选）（2017?株洲）据报道，我国正在建造的第二艘国产载人航母将安装弹射器．航母弹射器能推动舰载机增大起飞速度，缩短滑跑距离．舰载机弹射起飞有蒸汽弹射和电磁弹射两种，从能量转化的角度看，它们工作时（ ）
A．蒸汽弹射是将内能转化为机械能 B．蒸汽弹射是将机械能转化为内能 C．电磁弹射是将电能转化为机械能 D．电磁弹射是将机械能转化为电能 10．（2017?哈尔滨）如图所示是四冲程汽油机工作时的压缩冲程，此过程中通过 方式使汽缸内燃料混合物的内能 （选填“增大”或“减小”）．
14．（2017?锦州）一台四冲程柴油机的曲轴转速是3000R/min，它1秒钟对外做功 次；它在吸气冲程中，吸入汽缸里的物质是 ． 15．（2017?河北）汽油机作为汽车的“心脏”，在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈地燃烧，将 能转化成 能，一辆汽车一年行驶三万公里，消耗汽油2t，这些汽油完全燃烧放出 J的热量．（q汽油=4.6×107J/kg）.
16．（2017?枣庄）新农村建设中正在大力推广使用瓶装液化气．如果每瓶装10kg液化气，液化气的热值取4.2×107J/kg，则每瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是 J，若放出的热量有40%被水吸收，在标准大气压下可把 kg的水从20℃加热至沸腾．[c水=4.2×103J/（kg?℃）]．
17．（2017?烟台）各种形式的能在一定的条件下可以相互转化，请你仿照图中给出的两个示例，写出电能转化为机械能、化学能转化为电能、光能转化为内能的实例．
第10题图 第11题图 第12题图 11．（2017?苏州）电火花发生器点燃塑料盒内的酒精气体能将盒盖喷出很远（如图）．此过程中的能量转化方式与汽油机的 冲程相类似．实验时在盒内
﹣
滴入2×104kg的酒精，这些酒精完全燃烧放出的热量是 J．（q酒精=3×107J/kg）
12．（2017?东营）2017年5月18日，我国首次海域可燃冰（天然气水合物）试采成功，实现了历史性突破．可燃冰分布于深海沉积物或陆域永久冻土中，是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质，燃烧后仅会生成少量的二氧化碳和水．根据测算，1立方米可燃冰可以分解释放出160立方米以上的天
然气．完全燃烧5立方米可燃冰产生的热量至少为
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18．（2017?随州）随州某学校物理小组设计实验，探究“酒精、煤油、汽油”的热值（如图）．甲、乙、丙装置完全相同，水的质量和初温及待测燃料的质量也相同．通过测量全部燃料充分燃烧后水的末温（均未达到沸点）t甲＜t乙=t丙，可以粗略知道它们的热值q大小关系为： ．（填选项编号）
拓展升华 提升能力
22．（2017?河北）下列说法正确的是（ ） A．热机消耗的燃料越多，效率就越低
B．热传递中温度总是从热的物体传给冷的物体 C．同一物体，温度降低的越多，放出热量就越多 D．人体内水的比例很高，有助于调节体温，以免温度变化太快对身体造成危害
23．（2017?来宾）下列有关热现象，说法正确的是（ ）
A．1kg酒精比1g酒精的热值大
B．夏日荷塘里荷花盛开，花香四溢说明分子在不停地做无规则运动
C．用锯条锯木板，锯条的温度升高是由于锯条从木板中吸收了热量
D．用水作为汽车发动机散热器的冷却剂，其主要原因是水的比热容较小
24．（2017?辽阳）下列关于热现象的说法中正确的是（ ）
A．火箭使用液态氢作燃料，是因为它含有的热量多 B．在汽油机的压缩冲程中，内能转化为机械能 C．海边昼夜温差比内陆小，是因为水的比热容较大 D．0℃的水变成0℃的冰，温度不变，内能不变 25．（2016?扬州）如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同．燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同．下列说法正确的是（ ）
A．q甲＞q乙＞q丙 B．q甲＞q乙=q丙 C．q甲＜q乙=q丙 19．（2017?大连）某家庭用的燃气热水器，将20kg的水从10℃加热到60℃，完全燃烧了0.21m3的煤气．已知水的比热容为4.2×103J/（kg?℃），煤气的热值为4×107J/m3．试求：
（1）煤气完全燃烧放出的热量是多少？ （2）水吸收的热量是多少？
（3）该热水器烧水的效率是多少？ 20．（2017?黔南州）可燃冰的学名为“天然气水合物”，是一种由水和天然气在高压、低温情况下形成的类冰状结晶物质，可看成高度压缩的固态天然气，可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油都要小的多，被视为21世纪的新型绿色能源，我国南海海底存储着丰富的可燃冰资源，1m3可燃冰可转化为164m3的甲烷气体和0.8m3的水．已知甲烷气体的热值为3.6×107J/m3．
（1）在标准大气压下，1m3可燃冰完全燃烧，最多能将多少0℃的水烧开？〔c水=4.2×103J/（kg?℃）〕 （2）已知甲烷的密度为0.72kg/m3，求可燃冰的密度．（结果保留一位小数）
21．（2017?柳州）太阳能是个巨大的能源，直接利用太阳能不会污染环境，太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置，假如太阳能热水器内盛有200kg、25℃的水，在阳光的照射下水温升高到75℃，已知水的比热容c水=4.2×103J/（kg?℃）．
（1）太阳能热水器内水的温度变化了多少℃？ （2）这些水吸收的热量是多少J？ （3）若用干木柴来加热这些水升高到相同温度，干木柴完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少干木柴？（已知干木柴的热值为q=1.2×107J/kg）
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A．比较不同液体的比热容，可以选择甲丙两图 B．比较不同液体的比热容，可以选择乙丙两图 C．比较不同燃料的热值，可以选择乙丙两图 D．比较不同燃料的热值，不可以选择甲乙两图
26．（2017?江西）长征二号PT2运载火箭选用液态氢做燃料，主要是因为液态氢的 高；火箭外表涂有一层特殊物质，可利用该物质在发生物态变化时要 热，从而避免高速运行的火箭温度过高． 27．（2017?宿迁）2017年5月18日，我国实现全球首次海域可燃冰试采成功．可燃冰与石油一样都是 （填“可再生”或“不可再生”）能源．1m3可燃冰可以释放出175m3的天然气，这些天然气完全燃烧释放出的热量是 J；若这些热量有50%被10吨的水
吸收，水的温度能够上升 ℃．（q天然气=3.6×107J/m3，c水=4.2×103J/（kg?℃））
28．（2017秋?瑶海区期中）现有一台单杠汽车发动机，其主要技术指标如下表所示，其中排量即为气缸工作容积，等于活塞的面积与活塞上下运动的距离（即冲程长）的乘积，转速表示每分钟飞轮所转的周数．求： （1）发动机做功一次是多少焦耳？ （2）若在做功冲程里，燃气对活塞压强可以看作恒压，则压强多大？ 2.0L 排量 120kW 输出功率 6000r/min 转速
29．（2017?昆明）某品牌轿车的质量为M（含驾乘人员），车的钢质外壳密度为ρ1、质量为m，发动机的效率为η1．若该车在平直道路上匀速行驶受到地面的摩擦力为车总重的k倍（k＜1，为常数），受到的空气阻力为f，忽略其他摩擦阻力．经过技术革新，厂家将车外壳换成了等体积，密度为ρ2的新材料（ρ2＜ρ1），并对车子的流线型进行了优化，使车子受到的空气阻力降低了2%，还将车子的发动机效率提高到了η2．改进后汽车以相同的速度匀速行驶，求改进后汽车的耗油量m2与改进前的耗油量m1的比．（设改进前后汽车行驶的路况、路程、驾乘人员相同．不带单位计算）.
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