2024年安徽中考物理
九年级物理内能的利用专题讲解
专题热度 ★★★★☆
命题热点 (1)热机 (2)热机的效率 (3)能量转换与守恒
热门方法 控制变量法、转换法、分析法
热点题型 选择题、填空题、计算题
热点1 热机
名师点拨 1.热机：利用内能做功的机械叫热机。 热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。 2. 内燃机的工作原理 （1）汽油机：四冲程汽油机的结构—汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、火花塞。 冲程—活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 汽油机的工作过程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 吸气冲程—靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物； 压缩冲程—外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高； 做功冲程—化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能； 排气冲程—靠惯性运动，排出废气。 （2）柴油机：四冲程柴油机的结构—汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、喷油嘴。 柴油机的工作过程与汽油机几乎一样，但有三个区别：1）吸气冲程：汽油机吸进的是汽油和空气的混合物，柴油机吸进的仅仅是空气；2）压缩冲程：汽油机压缩的是汽油和空气的混合物，汽油机压缩的仅仅是空气；3）做功冲程：汽油机用火花塞点火，柴油机用喷油嘴喷油。
【例1】（2023秋 永定区期中）下列关于汽油机和柴油机的主要区别，其中正确的是
A．汽油机的顶部有喷油嘴，柴油机的上部是火花塞
B．柴油机吸入汽缸的只是空气，汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物
C．在做功冲程中，柴油机的点火方式叫点燃式，汽油机的点火方式叫压燃式
D．柴油机和汽油机一个工作循环都是由4个冲程组成，压缩冲程把内能转化为机械能
【答案】
【分析】柴油机和汽油机的主要区别：
（1）汽油机在吸气冲程中吸入了汽油和空气的混合气体，在压缩冲程中，机械能转化为内能，内能增大，温度升高，汽油机气缸顶端有个火花塞，此时火花塞喷出电火花，点燃汽油，产生高温高压的燃气推动活塞做功；
（2）柴油机在吸气冲程中吸入空气，在压缩冲程中，机械能转化为内能，空气的内能增大；柴油机气缸顶端有个喷油嘴，此时喷油嘴喷出雾状的柴油，柴油遇到高温的空气，达到着火点而燃烧，点燃方式是压燃式。燃烧产生高温高压的燃气推动活塞做功。柴油机的压缩比例更大、温度更高、做功更多，效率更高。
【解答】解：
、柴油机和汽油机的结构不同：柴油机的气缸上是喷油嘴，汽油机的顶部有火花塞，故错误；
、在吸气冲程，柴油机吸入气缸的只是空气，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物，故正确；
、在做功冲程，汽油机的点火方式叫点燃式，柴油机的点火方式叫压燃式，故错误；
、柴油机和汽油机一个工作循环都是由4个冲程组成，压缩冲程把机械能转化为内能，故错误。
故选：。
【例2】（2023秋 开平区期中）目前，我国特别重视发动机的研发，如轮船用的大型燃气轮机已经取得成功，飞机发动机“长江”离量产装机也指日可待。下列装备中动力机械不属于热机的是
A．长征系列火箭液氧液氢发动机
B．导弹驱逐舰燃气轮机
C．歼20战机用的涡扇航空发动机
D．中国高铁交流异步牵引电动机
【答案】
【分析】热机是把内能转化成机械能的装置，分析各选项能量转化，找出符合要求的答案。
【解答】解：长征系列火箭液氧液氢发动机、导弹驱逐舰燃气轮机和歼20战机用的涡扇航空发动机都是热机，工作时把内能转化成机械能，而电动机是把电能转化成机械能，不符合热机的特点，故符合题意，不符合题意。
故选：。
【例3】（2023秋 龙胜县期中）科幻大片《流浪地球》中地球为了脱离木星，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，相当于热机的做功冲程。下列机器中，不属于热机的是
A．洗衣机 B．柴油机 C．火箭 D．蒸汽轮机
【答案】
【分析】热机是利用内能做功，将内能转化成机械能的装置。
【解答】解：
、洗衣机是将电能转化为机械能，不是热机，故符合题意；
、柴油机、火箭、蒸汽轮机都是利用内能做功的，将内能转化为机械能的装置，属于热机，故不符合题意。
故选：。
【例4】（2023秋 焦作期中）“百年学府开启逐梦天穹路”北京时间2023年8月10日，我市河南理工大学“河南理工一号” 智能遥感卫星在酒泉卫星发射中心，搭载星河动力“谷神星一号”运载火箭发射升空，卫星准确进入预定轨道，各项状态良好，发射任务取得圆满成功！对于下列过程，说法正确的是
A．火箭在大气中加速上升过程以星河动力“谷神星一号”运载火箭为参照物，“河南理工长一号”卫星是运动的
B．火箭在大气中加速上升过程，克服与空气的摩擦力做功，内能减小
C．火箭常选液态氢作为燃料，是因为液态氢具有较小的热值
D．火箭是热机的一种，工作时将燃料燃烧时放出的内能转化成机械能
【答案】
【分析】（1）在研究物体运动时，要选择参照的标准，即参照物，物体的位置相对于参照物发生变化，则运动，不发生变化，则静止。
（2）对物体做功，物体的内能增加，温度升高；物体对外做功，物体的内能减少，温度降低。
（3）热值是燃料的一种特性，热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时，释放出的热量越多，所以在选择火箭燃料时首先应该考虑燃料热值的大小；
（4）热机工作时利用内能做功，将内能转化为机械能。
【解答】解：、以星河动力“谷神星一号”运载火箭为参照物，“河南理工长一号”卫星的位置没有发生改变，是静止的，故错误；
、火箭在大气中加速上升过程，克服与空气的摩擦力做功，内能增大，故错误；
、运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，根据可知，完全燃烧相同质量的液态氢和其它燃料相比，液态氢可以释放出更多的热量，故错误；
、火箭是热机的一种，工作时将燃料燃烧时放出的内能转化成机械能，故正确。
【例5】（2023秋 龙亭区期中）关于内燃机，下列说法中正确的是
A．随着科技的发展一定可以研制出永动机
B．热机使用不会造成任何污染是一种环保机器
C．内燃机靠产生的高温、高压燃气推动活塞做功
D．汽油机和柴油机都是内燃机，吸入气缸的物质相同
【答案】
【分析】（1）永动机是不可能制成的；
（2）热机燃烧的多是化石燃料，燃烧时产生氮氧化合物等有害气体，会造成环境污染；
（3）内燃机的做功冲程将燃气的内能转化为机械能；
（4）柴油机和汽油机都是利用内能做功的机器，都是热机，因为燃料都是在气缸内燃烧，又都叫做内燃机，工作过程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气。
【解答】解：、根据能量守恒定律可知，永动机是不可能制成的，故错误；
、热机燃烧的多是化石燃料，热机的大量使用，会带来更多的废气，污染环境，故错误；
、内燃机在压缩冲程结束时，火花产生电火花，使燃料剧烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞做功，故正确；
、柴油机和汽油机都属于内燃机，工作过程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气，故错误。
故选：。
热点2 热机的效率
名师点拨 1．热值（q）：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫热值；热值单位是：J/kg。 （1）燃料燃烧放出热量：Q放=qm；（Q放是燃料放出的热量，单位是J；q是热值，单位是J/kg；m是质量，单位是kg。） 对于热值的概念，要注重理解三个关键词：“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg是指燃料的质量，如果燃料的质量不是1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不等于热值的数值；某种燃料是指热值与燃料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否则1kg燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就不是该热值所确定的值。 （2）热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能的本领大小；也就是说，它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、体积等均无关。 2.热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫热机的效率。热机的效率是热机性能的一个重要指标。公式：。 3.在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。 注意：热机能量的损失：①燃料未完全燃烧（完全燃烧条件：充足空气，研磨成细颗粒）； ②废气排出带走能量（废气的利用）； ③克服磨擦，消耗能量（使用润滑剂，减小摩擦）。
【例6】（2023秋 安陆市期中）为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款汽车。该款汽车发动机工作时，效率更高，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程的示意图，下列有关说法中正确的是
A．该款汽车发动机工作时，效率更高，是因为它使用了热值更大的汽油
B．如图所示为做功冲程，内能转化为机械能，需要靠飞轮的惯性来完成
C．该款汽油机的吸气冲程，只用吸入汽油
D．若该汽油机飞轮的转速为，则在内汽油机对外做了10次功
【答案】
【分析】（1）热机效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出能量的比值，比值越大，热机效率越高；
（2）根据进气门、排气门的打开和关闭情况以及活塞的运动方向可知汽油机的冲程，只有做功冲程内能转化为机械能，其它冲程都是靠惯性完成；
（3）汽油机的吸气冲程吸入空气和汽油的混合物；
（4）汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功一次。
【解答】解：、热机效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出能量的比值，使用热值更大的汽油不能提高热机的效率，故错误；
、由图可知，汽油机的进气门和排气门关闭，活塞向下运动，此时为汽油机的做功冲程，将内能转化为的机械能，此冲程可以获取动力，不需要靠惯性完成，故错误；
、汽油机的吸气冲程吸入空气和汽油的混合物，故错误；
、该汽油机飞轮的转速为，即汽油机飞轮每秒转20圈，由于汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功一次，则在内汽油机对外做了10次功，故正确。
故选：。
【例7】（2023 长沙模拟）如图是“汽油机模型”实验，将适量的汽油喷入圆筒内，用软木塞塞住筒口，当放电针释放电火花时，软木塞被冲出。下列说法正确的是
A．汽油的热值随其质量的变小而变小
B．电火花放电使汽油燃烧的过程，将电能转化为汽油的化学能
C．使用热值更大的燃料，一定可以增大热机的效率
D．此装置可模拟四冲程汽油机工作时的做功冲程
【答案】
【分析】（1）热值是燃料的特性，与燃料的种类越高，不随着质量的改变而改变；
（2）燃料燃烧，将化学能转化为内能；
（3）热机效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，比值越大，效率越高；
（4）在汽油机的做功冲程中，气体对外做功，将内能转化为机械能。
【解答】解：、热值是燃料的特性，与燃料的种类越高，与质量无关，所以汽油的热值不会随其质量的变小而变小，故错误；
、当放电针放电时，电能转化为内能，汽油燃烧过程中将汽油的化学能转化为内能，故错误；
、热机效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，比值越大，效率越高，与燃料的热值无关，故错误；
、汽油燃烧，圆筒内气体的内能增加，气体对软木塞做功，软木塞被高温高压的气体冲出，燃气的内能转化为软木塞的机械能，燃气的内能减小；而汽油机的做功冲程对外做功，因此该实验可模拟四冲程汽油机工作时的做功冲程，故正确。
故选：。
【例8】（2023秋 武城县期中）如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是
A．甲图是压缩冲程，工作时将机械能转化为内能
B．由乙图可知该汽油机的效率是
C．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值
D．汽油机飞轮转速若为，则内完成20个冲程
【答案】
【分析】（1）根据气门的状态和活塞的运行方向确定冲程；压缩冲程中机械能转化为内能；做功冲程中内能转化为机械能；
（2）热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，结合图中数据分析；
（3）热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关；
（4）汽油机的飞轮转1转完成2个冲程。
【解答】解：、图中两个阀门都关闭，活塞上移，表明该冲程是压缩冲程，压缩冲程中机械能转化为内能，故正确；
、热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，由图可知，输出有用机械能所占比例为：，即该汽油机的效率为，故错误；
、热值是燃料本身的一种特性，只与燃料本身决定，和燃料的质量、放出热量的多少、燃烧是否充分、温度高低无关，故错误；
、汽油机的飞轮转1转完成2个冲程，汽油机飞轮转速若为，则内完成的冲程数个，故错误。
故选：。
【例9】（2023秋 浔阳区校级期中）下列有关内燃机的说法中，不合理的是
A．内燃机的做功冲程中，高温、高压的燃气对外做功
B．在内燃机的热量损失中，废气带走的能量最多
C．汽油机压缩冲程中燃料混合物的温度升高，内能增大
D．四冲程内燃机的吸气、压缩和做功冲程都是靠飞轮的惯性完成的
【答案】
【分析】（1）内燃机压缩冲程中机械能转化为内能；做功冲程中内能转化为机械能；
（2）内燃机工作过程中存在的各种形式的能量损失，内燃机排出的废气损失能量，克服摩擦做功损失能量，机械吸收能量等；
（3）在内燃机的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其它三个冲程都靠飞轮的惯性完成。
【解答】解：、内燃机的做功冲程中，将内能转化为机械能，即高温、高压的燃气对外做功，故正确；
、在各种热量损失中，废气的温度很高，带走的能量最多，故正确；
、在压缩冲程中，对燃料混合物做功，使其温度升高、内能增大，故正确；
、四冲程内燃机的吸气、压缩、排气冲程中由飞轮的惯性带动曲轴旋转完成的，故错误。
故选：。
【例10】（2023秋 市中区校级期中）关于热机下列说法中正确的是
A．蒸汽机的效率通常高于汽油机
B．热机效率一定小于
C．如果一个热机飞轮的转速是，那一秒钟该热机对外做功20次
D．柴油机装配有火花塞，点火方式是点燃式
【答案】
【分析】（1）热机效率的概念：用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。在工作过程中，损失的能量越少，热机的效率越高。
（2）任何机器的效率都不可避免的做额外功，效率不可能达到。
（3）汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次；
（4）柴油机气缸顶端有个喷油嘴，此时喷油嘴喷出雾状的柴油，柴油遇到高温的空气，达到着火点而燃烧，点燃方式是压燃式；
汽油机气缸顶端有个火花塞，此时火花塞喷出电火花。
【解答】解：用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫热机的效率，在工作过程中，损失的能量越少，热机的效率越高。
、蒸汽机的燃料是在机器的外部燃烧，热损失最多，效率最低，故错误；
、热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率一定小于，故正确；
、汽油机的飞轮转速为，即飞轮每秒转20圈，由于汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以该汽油机每秒对外做功10次，故错误；
、汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式，柴油机装配有喷油嘴，汽油机装配有火花塞，柴油机压缩更加充分，热机效率更高，故错误。
故选：。
热点3 能的转化与守恒
名师点拨 1.能量的转移∶ 能量可以从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中能量的形式不变。 2.能量的转化∶能量从一种形式转化为其他形式，在转化过程中能量的形式发生改变。 ①能量转移和转化的区别 （1）能量的转移：能量的形式没有改变。 比如内能从高温物体转移到低温物体，能量的形式仍然是内能。 （2）能量的转化：能量的形式发生改变。 比如电能通过灯泡后转化为光能。能量的转化一般在一定条件下进行，比如太阳的光能通过绿色植物的光合作用转化成化学能储存在植物体内，燃料的化学能通过燃烧转化为内能。 ②能量转化的普遍性：常见的能量形式有机械能、内能、光能、化学能、电能等，在一定条件下，各种形式的能量之间是可以相互转化的，如图所示。例如;燃料通过燃烧把化学能转化为内能;在热机中，内能可以转化为机械能;通过火力发电机，内能转化为电能;通过电灯，电能转化为光能;使用干电池时，电池内的化学能转化为电能等。 3.能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。
【例11】（2023秋 太和县校级期中）2023年5月17日西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭，成功发射第五十六颗北斗导航卫星。下列说法中正确的是
A．火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的比热容大
B．与液氢相比，氢气的分子间作用力更大
C．火箭所使用的喷气式发动机也属于热机
D．火箭升空时与空气摩擦生热，温度升高，且机械能增大，此过程不遵循能量守恒定律
【答案】
【分析】（1）某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。
（2）同种物质状态不同，分子间的作用力大小不同。
（3）各种将蒸汽或燃气的内能转化为机械能的发动机称为热机。热机的种类分为：①蒸汽机；②内燃机；③汽轮机；④喷气发动机。
（4）能量的转化和转移都遵循能量守恒定律。
【解答】解：．火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的热值大，故错误；
．与液氢相比，氢气的分子间距离更大，使得分子间的作用力更小一些，故错误；
．火箭使用的喷气式发动机是热机的一种，故正确；
．火箭升空过程中，外壳与大气摩擦，克服摩擦做功，温度升高，机械能增大，此过程遵循能量守恒定律，故错误。
故选：。
【例12】（2023秋 浠水县期中）如图所示是一种太阳能背包。它的前面有一个太阳能电池板，里面有一个蓄电池，可以给手机、小风扇或数码相机等电子产品供电。下列说法正确的是
A．太阳能电池板将太阳能转化为化学能
B．给蓄电池充电将电能转化为化学能
C．蓄电池给手机充电时，手机相当于电源
D．小风扇工作时将化学能转化为机械能
【答案】
【分析】（1）太阳能电池板将太阳能转化为电能；
（2）给蓄电池充电，蓄电池将电能转化为化学能；蓄电池放电，蓄电池将化学能转化为电能；
（3）小风扇工作时将电能转化为机械能。
【解答】解：、太阳能电池板将太阳能转化为电能，故错误；
、给蓄电池充电，蓄电池消耗了电能，是将电能转化为化学能，故正确；
、蓄电池给手机充电时，手机消耗了电能，相当于用电器，故错误；
、小风扇工作时将电能转化为机械能，故错误。
故选：。
【例13】（2023秋 句容市期中）即将建成的镇江句容仑山湖抽水蓄能电站，是世界最大填筑规模的抽水蓄能电站，在用电低谷时利用多余的电能，将山下的水抽往山上的水库实现“蓄能”，该电站可以实现“蓄能”主要是将多余的电能转化为水的
A．化学能 B．内能 C．动能 D．重力势能
【答案】
【分析】蓄能时，水被抽到上水库中，水的高度增加，所以电能转化为水的重力势能。
【解答】解：蓄能时，水被抽到上水库中，水的高度增加，所以电能转化为水的重力势能，故正确。
故选：。
【例14】（2023秋 洪山区校级期中）如图所示，关于能量转化图说法不正确的是
A．燃料燃烧时，将化学能转化为光能和内能
B．植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能
C．水电站里水轮机带动发电机发电，机械能转化为电能
D．能量转化是非常普遍的现象，各种形式的能量可以自由的相互转化
【答案】
【分析】自然界中存在不同形式的能量，各种不同的能量可以相互转化，同种能量也可在不同物体间进行转移，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
【解答】解：．燃料燃烧时，发光和发热，将化学能转化为光能和内能，故正确；
．植物吸收太阳光，利用水和二氧化碳进行光合作用，将光能转化为化学能，使植物生长，故正确；
．水电站里水轮机带动发电机发电，将高处水的机械能转化为电能，故正确；
．能量转化是非常普遍的现象，各种形式的能量在一定条件下可以相互转化，故错误。
故选：。
【例15】（2023秋 夏津县期中）下列四种现象中，只发生能的转移而不发生能的转化的过程是
A．冬天，用手摸户外的金属杆时手感觉到冷
B．闭合开关后，灯泡发光
C．烧水时，水蒸气顶起壶盖
D．给手机电池充电
【答案】
【分析】自然界的能量既不会消失，也不会创生，只会从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体上。
本题判断只发生能的转移而不发生能的转化的现象，应是变化前后两状态下能量的形式相同。
【解答】解：、冬天，用手摸户外的金属杆时手感觉到冷，是通过热传递改变了手的内能，是能量的转移过程，符合题意；
、闭合开关后，灯泡发光，是通过电流做功改变物体的内能，是能量的转化过程，不符合题意；
、烧水时，水蒸气顶起壶盖是内能转化为机械能，是能量的转化过程，不符合题意；
、给手机电池充电，是电能转化为化学能储存起来，是能量的转化过程，不符合题意。
故选：。
