2023届中考物理解答题专练：内能的利用
（共15题）
生活处处有物理。
(1) 教室里的日光灯、家里的各个家用电器都是 联的，它们正常工作时两端的电压为 ；如果你家中的用电器突然全部停止工作，经检查发现是空气开关跳闸了，你认为原因可能是 （说出一种即可）。
(2) 汽车发动机常用循环流动的水来冷却，这是利用了 方式减小了发动机的内能，一台四冲程汽油机工作时，将机械能转化为内能的冲程 是冲程；若汽油机每秒钟做功 次，则飞轮的转速为 。
如图所示，是小宇设计的智能光伏供电系统。光敏电阻 的阻值跟光照有关，白天电磁铁磁性强，吸下衔铁，太阳能电池板、蓄电池与控制器所在电路工作。晚上电磁铁磁性弱，衔铁向上弹起，蓄电池给 灯供电。相关设备技术参数与信息如表所示。
(1) 白天，太阳能电池板将太阳能转化为 能，再通过蓄电池转化为 能储存起来。
(2) 晚上电磁铁磁性弱，衔铁向上弹起，蓄电池给 灯供电。说明光敏电阻 在晚上的阻值比白天的阻值 （选填“大”或“小”）。已知太阳光照射到此太阳能电池板的功率为 ，若太阳光照射 ，电池板能输出电能 。
(3) 充满电的蓄电池储存了电能 ，一次可供 灯正常工作 （蓄电池放电至余留 自动停止电能输出）。
年 月 日，长征三号运载火箭托举着“北斗三号”最后一颗组网卫星飞向太空。
(1) 火箭装载的燃料具有热值 的特点；火箭加速升空时，卫星的机械能 。
(2) 太阳能电池是人造卫星的主要能源装置，太阳能属于 （选填“可”或“不可”）再生能源。
(3) 北斗定位功能可以让我们知道外卖小哥的实时位置，北斗定位通过 传递信息。
回答下列问题
(1) 如图所示，红墨水在热水中比在冷水中扩散得 ，说明分子运动的快慢跟有 有关。
(2) 如图所示，缓慢向上提拉与水面接触的玻璃板，在玻璃板离开水面前，弹簧测力计的示数逐渐 ，这是因为水分子与玻璃分子之间存在 。
(3) 如图所示，用酒精灯加热试管中的水。当水沸腾后，塞子被试管内的水蒸气推出，水蒸气的 能转化为塞子的 能。
随着我国人民生活水平的提高，家庭小汽车作为一种普通的交通工具已走进千家万户。
(1) 汽车发动机一般是汽油机，在 冲程把燃料燃烧产生的内能转化为机械能；完全燃烧 的汽油能够释放 的能量。（汽油的热值为 ）
(2) 阅读了某牌号汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图所示的图表，根据图表给出的信息，该内燃机的效率为 。
(3) 为确保发动机正常工作，需对其冷却。一般使用水来充当冷却剂，你认为有什么优点（只写一种）： 。
按要求回答问题：
(1) 如图所示，风光互补路灯系统同时安装了风力发电机和太阳能电池板，有风时通过风力发电机发电，有阳光时通过太阳能电池板发电，并将电能储存至蓄电池中，晚上供路灯照明使用，按示例写出两例其中器材使用中涉及到能量的转化情况。
(2) 家庭电路和生活中要注意安全用电，根据你从教材和生活中所学的知识列举四个关于家庭电路或生活中要注意的安全用电要求。
甲、乙两位同学对“雨滴的下落速度是否跟雨滴的大小有关”持有不同的意见，于是他们对此展开研究。他们从网上查到，雨滴在下落过程中接近地面时受到的空气阻力与雨滴的横截面积 成正比，与雨滴下落速度 的平方成正比，即 （其中 为比例系数，是个定值），雨滴接近地面时可看做匀速直线运动。把雨滴看做球形，其半径为 ，密度为 ，比热为 ，球的体积为 。（注：所有结果均用字母表示）
(1) 半径为 的雨滴重力为 。
(2) 雨滴下落过程中雨滴的机械能 （填“变大”“不变”“变小”）。
(3) 假设半径为 的雨滴在近地面下落 高度的过程中，重力对它所做的功全部转化为雨滴的内能，则雨滴的温度升高了 。
回答下列问题。
(1) 如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。
i 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 （选填“吸气”、“压缩”、“做功”或“排气”）冲程。
ii 第六冲程中活塞向 运动。（选填“上”或“下”）
空气的动力。
空气动力是指空气与物体做相对运动时作用在物体上的力，简称气动力。当我们快速地松开鼓起来的气球时，气球会“嗖”的一下飞出去了，这时气球获得了气动力。我们再观察一个实验：如图所示，将一个针管的活塞推到底端，并通过一个胶管与一个吹了气的气球相连。用力挤压气球，发现活塞被顶起。这个实验说明空气作为动力对活塞做了功。
被压缩的气体压强变大，能对外做功。那么在生活中是否能将空气作为一种“能源”，变成一种推进物体前进的动力呢？经过长时间探索，人们已经成功制造出多种使用压缩空气为动力，推动叶片或者活塞运动的发动机，即叶片式、活塞式空气发动机。
如图是某新型的以空气发动机为动力的汽车。它共有 个压缩空气缸，总容量为 ，可储存标准大气压下 的空气，其设计最高速度可达 ，平均每加一次气能行驶 或 。压缩空气动力汽车的充气方式有两种：一是使用车辆自带的空气压缩机，使用家庭电路作为电源，就可在 个小时内完成充气；二是到指定的加气站，可在短短 分钟内完成充气。
由于空气发动机不直接使用燃料，因而具有体积小、结构简单、维修成本低、操控方便、“零”排放的优点。即使因为技术不成熟导致某些缺点，在科学界引起不小的争议，但这项技术仍然具有广阔的发展空间。
请根据上述材料，回答下列问题：
(1) 压缩空气动力汽车与汽油机相比优点是 （说出一点即可）。
(2) 分析上文，下面说法正确的是 （选填选项前的字母，正确的选项多于一个）。
A、松开鼓起来的气球时，气球飞出去，这是因为物体间力的作用是相互的
B、空气动力汽车工作时将内能转化为机械能
C、以空气发动机为动力的汽车，靠气缸内空气燃烧产生能量
D、空气动力汽车工作时不会有能量的损失
(3) 资料表明，空气发动机排出的尾气温度低于周围空气的温度，对于产生此现象的原因，请你提出一条合理的解释 。
型驱逐舰是我国新一代主力驱逐舰，也是我国打造蓝水海军的重要力量：
(1) 我国 型驱逐舰南昌舰的排水量为 ，南昌舰满载时，受到的浮力为 ，排开水的体积为 （海水的密度取 ）。在有风的天气，南昌舰以相同的速度逆风行驶比顺风行驶时，舰体外侧面受到的大气压强更 （填“大”或“小”）。
(2) 南昌舰进行反潜训练时，声呐系统是利用 （填“超声波”或“次声波”）探测敌方潜艇的。南昌舰将产生的尾气和冷空气混合后再排出，目的是为了减弱敌方的 （填“红外”或“紫外”）探测。南昌舰以柴油作为动力燃料，每消耗 柴油产生的可利用的能量为 ，柴油的热值为 ，则南昌舰热机的效率为 。
木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料，对它们取不同质量进行完全燃烧，得到了表的数据：
从表中数据可以得到：
(1) 木柴的热值是： 。
(2) 假设完全燃烧 焦炭的热量完全用于加热酒精，可使 的酒精温度升高 。[
实际加热这些酒精所需要燃烧的焦炭比上述要多许多，原因是用焦炭烧水时，除了酒精吸收的热外，还有一部分传给了盛酒精的容器，还有其他原因是 （答一个即可）。
回答下列问题。
(1) 如图 所示为生活中常用的热水瓶，其外壁采用的是双层玻璃，并将两层玻璃中间抽成真空。注入一定的热水后，立即盖上软木塞，软木塞会跳起来，木塞跳起的过程中：瓶内气体的内能 （选填“增大”“不变”“减小”），木塞的机械能 （选填“增大”“不变”“减小”）。这是通过 的方式改变物体的内能（选填“热传递”“做功”）。
(2) 如图 所示是便携式充电宝正在给手机电池充电，在此过程中，该充电宝相当于电路中的 ，实现的能量转化是将 能转化为 能。
根据实验现象，完成问题：
(1) 如图甲所示，红墨水在热水中比在冷水中扩散得 （选填“快”或“慢”），由此说明物体内能的大小与物体的 有关。
(2) 如图乙所示，用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾后，塞子被试管内的水蒸气推出，此现象相当于四冲程汽油机的 冲程。
(3) 如图丙所示是笔记本电脑的三脚插头，该三脚插头的脚 （选填“”、“”或“”）与笔记本电脑的金属外壳相连，插头插入三孔插座后，以防外壳带电对人造成伤害。
汽油机与柴油机在工作过程中有以下不同点：
(1) 吸气冲程，汽油机吸入 ，柴油机吸入 。
(2) 在压缩冲程中，活塞能把燃料气体混合物的体积或空气的体积压缩得更小，使气体压强更大，温度更高，做功更多，效率更高的是 。
(3) 点火方式，汽油机为 ，柴油机为 。
观察你周围的一些含有内燃机的设备，你可以发现它们之中有的是以柴油机作发动机，有的是以汽油机作发动机，请分别列举两种，并归纳各自的特点。
(1) 以柴油机作发动机的机器有 、 ，特点是 。
(2) 以汽油机作发动机的机器有 、 ，特点是 。
答案
一、综合应用题（共15题）
1. 【答案】
(1) 并联；；短路（超负荷运行/过载）
(2) 热传递；压缩；
2. 【答案】
(1) 电；化学
(2) 大；
(3) ；
【解析】
(1) 太阳能电池板将太阳能转化为电能；蓄电池充电时将电能转化为化学能储存起来。
(2) 由题意可知，白天电磁铁磁性强，吸下衔铁，说明通过电磁铁的电流大，由 可知，电路中的总电阻小，则 的阻值较小，同理可知，晚上 的阻值较大，所以 在晚上的阻值比白天的阻值大；由表格可知，光电转化效率为 ，由 可得，太阳光照射 ，电池板能输出电能 。
(3) 由表格数据可知电池的额定容量为 、额定电压为 ， 灯的额定功率为 ，则充满电的蓄电池储存电能 ，因蓄电池放电至余留 自动停止电能输出，所以，蓄电池能提供的最多电能 ，一次可供 灯正常工作 。
3. 【答案】
(1) 大；变大
(2) 可
(3) 电磁波
4. 【答案】
(1) 快；温度
(2) 增大；引力
(3) 内；机械
【解析】
(1) 红墨水在热水中扩散的比冷水中快，说明温度越高，说明分子做无规则运动的剧烈程度与 温度有关。
(2) 缓慢向上提拉与水面接触的玻璃板，在玻璃板离开水面前，弹簧测力计示数变大，说明分子水分子和玻璃分子间存在引力；
(3) 在软木塞被冲出试管口的过程中，水蒸气的内能转化为软木塞的机械能。
5. 【答案】
(1) 做功；
(2)
(3) 水的比热容较大
【解析】
(1) 内燃机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，其中压缩冲程将机械能转化成内能，做功冲程将内能转化成机械能； 的汽油能够释放的能量：
。
(2) 由图可知道，有用功的能量：，所以该内燃机的效率为：。
(3) 汽车发动机工作过程时，不可避免地产生很多热量，这些热量如不及时带走会影响机器的正常工作，由公式 知道，在质量和升高的温度相同时，与其它液体比较，因为水的比热最大，所以吸收的热量最多，冷却效果最好。
6. 【答案】
(1) 器材使用中涉及到能量的转化如表所示（合理即可）：
(2) 家庭电路或生活中要注意的安全用电要求如下表所示（合理即可）：
7. 【答案】
(1)
(2) 变小
(3)
【解析】
(1) 雨滴的体积：，则根据得 ，
其质量 ，故重力 。
(2) 下落过程中有空气阻力做负功，所以有机械能转化为内能，所以雨滴下落过程中雨滴的机械能变小。
(3) 设雨滴的质量为 ，
因为重力对它所做的功全部转化为雨滴的内能，即 ，
又因为 ，，
所以，，
则 。
8. 【答案】
(1) 压缩；丙；做功
(2) i 做功
ii 上
【解析】
(1) 如图甲所示，两个气门都关闭，活塞自下向上运动，是汽油机压缩冲程；
汽油机的压缩冲程是活塞压缩空气做功，是将机械能转化为内能，乙图将内能转化为机械能，丙图将机械能转化为内能，所以如图甲的能量转化情况与丙图相同；
在汽油机的压缩冲程中，压缩燃料混合物，对其做功，使燃料混合物的内能增加、温度升高，是通过做功的方式改变内能。
(2) i 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，水蒸气温度降低；这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的效率；则第五冲程为做功冲程。
ii 既然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，活塞自下往上运动。
9. 【答案】
(1) 不直接使用燃料；体积小、结构简单、维修成本低等
(2) AB
(3) 气体对外做功，内能降低，温度降低
【解析】
(1) 由题，压缩空气动力汽车与汽油机相比，优点是：不直接使用燃料，体积小、结构简单、维修成本低，可以实现“零”排放，减小空气污染。
(2) 松开鼓起来的气球时，气球向外喷气，对气体一个向后的力，因为物体间力的作用是相互的，同时气体给气球一个向前的力，气球飞出去，故A正确。
空气动力汽车工作时，压缩空气对外做功，将内能转化为机械能，故B正确。
以空气发动机为动力的汽车，靠气缸内空气膨胀对外做功，而不是燃烧产生能量，故C错误。
空气动力汽车工作时会有一定的能量损失，能量不可能完全被利用，故D错误。
故答案为：AB。
(3) 由于压缩气体对外做功，内能减少，温度降低，所以空气发动机排出的尾气温度低于周围空气的温度。
10. 【答案】
(1) ；；小
(2) 超声波；红外；
【解析】
(1) 根据阿基米德原理有
，
排开水的体积为 ，
流体在流速越大的位置，压强越小。逆风行驶比顺风行驶时，船的外侧空气相对船的速度更大一些，故压强更小一些。
(2) 超声波的指向性强，用来制作声呐。物体的温度越高，向外辐射的红外线越强。降低温度，可以降低红外辐射。柴油完全燃烧放出的能量为
效率为 。
11. 【答案】
(1)
(2) ；焦炭在燃烧的过程中，可能无法完全燃烧
【解析】
(1) 根据表格中的数据可知，燃烧 木柴，放出的热量是 ；
则燃烧 的木柴放出的热量是 ，即热值为：。
(2) 由表格中的数据可知，焦炭的热值为 ，
完全燃烧 焦炭放出的热量：，
由题意可知酒精吸收的热量 ，
由 可得，可加热酒精的质量：；
焦炭在燃烧的过程中，可能无法完全燃烧；还有一部分能量散失到了空气中。
12. 【答案】
(1) 减小；增大；做功
(2) 电源；化学；电
【解析】
(1) 气体将瓶塞顶起，对瓶塞做功，自身内能减小，转化成瓶塞的机械能，这是用做功的方法改变内能。
(2) 在用充电宝给手机充电的过程中，电能由充电宝转移到手机电池，可以看做是手机电池消耗了电能，所以提供电能的充电宝可看做电源，将充电宝中储存的化学能转化为电能。
13. 【答案】
(1) 快；温度
(2) 做功
(3)
【解析】
(1) 红墨水在热水中扩散的比冷水中快，说明温度越高，分子无规则运动越剧烈，内能越大。
(2) 水沸腾后，塞子被试管内的水蒸气推出，水蒸气的内能转化为软木塞的机械能，此现象相当于四冲程汽油机的做功冲程。
(3) 三孔插座的接法是左零右火上接地，所以该三脚插头的 脚接火线， 脚与笔记本电脑的金属外壳相连，这样当三脚插头插入三孔插座时，三脚插头的 脚与三孔插座对应孔相连，即：使笔记本电脑金属外壳与室外大地相连通，这样若金属外壳若带电，电流会通过地线导入大地，防止造成触电事故的发生。
14. 【答案】
(1) 空气和汽油的混合气体；空气
(2) 柴油机
(3) 点燃式；压燃式
15. 【答案】
(1) 大型轮船、大型推土机（合理即可）；功率大，体积大
(2) 摩托车、小汽车（合理即可）；功率小，轻巧方便
