1、专题14 内能利用考点、考题与提升训练对本章考点提炼总结，对考题进行解析【考点提炼】热机是内能的利用的典型例子，所以热机本章的主要内容。本章包括三个方面：热机、热机效率和能量的转化与守恒。本章的考点也在这三个方面：热机、热机效率、能量转化与守恒。1.热机热机是内能利用的典型实例，在复习中应该着重掌握热机的工作原理和热机能量转化过程，尤其是能量转化类别的判别更应作为重点加以重视。热机常考方向有：一、汽油机四冲程的判断；二、能量转化过程。（1）汽油机四冲程的判断：对于选择题，此问题一般与热现象的其他知识点结合在一起组成一个考题，但也有单独作为一个考题的情况。考试题型以选择题为主（考查工作过程的判断
2、、能量的转化），填空题为辅（能量的转化）。此考点的备考需要考生注意以下问题：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）能量转化过程：四冲程汽油机四冲程中，判断能量转化过程，主要是压缩冲程和做功冲程。压缩冲程靠外力做功，使气体压缩，机械能转化为内能，内能增加；做功冲程，化学能转化为内能，使内能增加，气体对外做功，属于内能转化为机械能。知道此两点就可以解答这类考题。考题以选择题为主，填空题为辅。选择题：此考点的考题形式常见就是选择题，
3、并以选择题为主。一般情况下，选择题的四个选项有一个到两个考查此考点内容，并常见与其他知识点结合组成一个考题。此类考题属于简单的概念题，一般不难解答。填空题：填空题也是此考点的常见题型，备考和解答与选择题无异，这里不再赘述。2.热机效率热机效率是本章重点内容，主要涉及到热值的概念及其计算，热机效率的计算两个方面。故本考点主要内容是应用热值进行有关计算问题，希望在复习中加强学生计算能力的培养。中考试卷中有关效率和热值的计算，虽然分值不一定很高，但在考查学生计算能力和对效率概念的理解上，属于典型考题；考试题型以选择题、填空题为主，有的也作为一个知识点与其他压轴题结合。热机效率常考方向有：一、热值及其
4、计算；二、热机效率。（1）热值及其计算：要想做好考考点的备考，就必须熟练掌握有关热值的概念，并能熟练应用这一概念。热值（q）是1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，热值单位是：J/kg；燃料燃烧放出热量：Q放 qm。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）热机效率：热机的效率是：做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，热机的效率是热机性能的一个重要指标，计算公式是：。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
5、的重要措施。热机能量的损失：燃料未完全燃烧（完全燃烧条件：充足空气，研磨成细颗粒）；废气排出带走能量（废气的利用）；克服磨擦，消耗能量（使用润滑剂，减小摩擦）。本考点考题形式有选择题、填空题两种形式。每种形式的考题在中考试卷中都可能出现。选择题：选择题中，对物体热值的概念、热机效率的计算出现的概率较大。在选择题中，常见的是本考点与热学内容的其他考点结合在一起组成一个考题的形式。其中热机效率作为重点复习内容，应多讲、多练、多做。填空题：填空题只是考题的另一种形式，考试内能和方式与选择题无异，这里不再赘述。3.能量的转化与守恒这里需要牢记能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转
6、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。能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。对此考点的考查一般出现不多，但也不能忽视，备考时需要把理论和现实生活结合起来。其考题形式多是选择题和填空题。这里不再做详细的分析，希望考生能多加注意。以近三年中考真题为例，呈现考点常考题型【考点一】热机典例一：（2019武威）如图所示是汽油机的_冲程。 【答案】做功。【解析】本题考查了内燃机的做功冲程，常见题目。本题应抓住汽油机的一个工作循环
7、由如图所示的四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。做功冲程：气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，火花塞冒出电火花。由图知，两气门都关闭，火花塞冒出电火花，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程。故答案：做功。典例二：示例一：热机：（2018滨州）如图是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（ ）。 A压缩冲程，将化学能转化成内能；B压缩冲程，将机械能转化成内能；C做功冲程，将内能转化成机械能；D做功冲程，将机械能转化成内能【答案】C。【解析】图中的气门关闭，活塞下行，并且电火花打火，这是做功冲程的特点；在做功冲程中，能量转化关系是气体的内能转化为机械能,故选C。典例三：（2019
8、达州）下列关于热现象的说法中正确的是（ ）。A物体的温度越高所含的热量越多；B内燃机的做功冲程将机械能转化成内能；C打扫卫生时灰尘飞扬说明分子在永不停息地做无规则运动；D物质的比热容越大反映了物质吸收或放出热量的能力越强【答案】D。【解析】A、热量是一个过程量，不能说物体含有多少热量，只能说吸收热量或放出热量，故A错误；B、内燃机的一个工作循环有四个冲程，做功冲程是将内能转化成机械能，故B错误；C、灰尘是可以看得见的物体，因此灰尘的飞扬不是分子的运动，而是物体的机械运动，故C错误；D、比热容是物质的一种特性，它反映了物质吸收或放出热量的能力，比热容越大反映了物质吸收或放出热量的能力越强，故D正
9、确。故选D。【考点二】热机效率典例一：（2019湘潭）图是某电水壶的铭牌，该电水壶正常工作1min产生 J的热量，如果这些热量84%被冷水吸收能使2.0L的水温度升高上 。 【解析】（1）由图知，电水壶的额定功率为1500W，所以正常工作1分钟产生的热量：QWPt1500W60s9104J；（2）由可得水的质量：mV1.0103kg/m32.0103m32kg，这些热量84%被冷水吸收，即Q吸84%Q放，由Qcmt得水升高的温度：t9。故答案为：9104；9。典例二：（2018荆州）某家庭用的电热水器将体积为60L，温度为20的自来水加热到50，则水吸收的热量为 J水的比热容4.2103J/（
10、kg）。若热水器的功率为2000W，用时5000s，则该热水器的效率为 。【答案】7.56106J；75.6%。【解析】根据公式求60L水从温度为20加热到50，吸收的热量为：（每升水质量为1kg）；热水器发出的热量：；故效率为：。典例三：（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【答案】D。【解析】A：热机消耗的燃料多、燃烧放出的热量多，但用来做有用功的能量可能更多，即效率可能更高，所以据消耗燃料的多少是不能
11、判断热机效率大小的，故A错误。B：热传递中，热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，传递的不是温度，故B错误。C：由Q=cmt可知，没有外界做功时，同一物体，温度降得越多，放出的热量就越多，故C错误。D：生物体内水的比例很高，在外界环境温度升高时，生物体即使吸收较多的热量，由于水的比热容较大，体温不会升的过高；同理在在外界环境温度降低时，由于水的比热容较大，即使放出较多的热量，体温也不会过低，所以生物体内的水分有助于调节生物体自身的温度，以免温度变化太快对生物体造成损害；故D正确。正确答案是D。【考点三】能量转化与守恒典例一：（2019邵阳）电动自行车、电动摩托车、电动汽车、电动公交车等已广
12、泛应用于现代生活中，它们都是利用电动机来工作的，电动机工作过程中能量转化情况主要是（ ）。A电能转化成热能；B电能转化成机械能；C机械能转化成电能；D太阳能转化成机械能【解析】在做能量的转化这种题时，我们要注意分析哪种能量增加了，哪种能量减少，因为总是减少的这种能量转化为增加的那种能量。【解答】电动机工作过程中，消耗了电能，将其转化为机械能，故B正确。故选B。典例二：（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用甘油做发电机的冷却剂； B发电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
13、污染【答案】B。【解析】A用甘油做发电机的冷却剂，错误；用水的比热容大的特性，用水做冷却剂。B发电机做功冲程将内能转化为机械能，正确。C精心保养可使发电机的效率达到100%，错误，任何机械运动都会发热做额外功。D排出的尾气对环境没有任何污染，错误，排出的尾气对环境有污染。故选B。典例三：（2018聊城）在热机的四个冲程中，把机械能转化为内能的是 冲程。汽油机工作时要产生大量的热，通常采用水循环将热带走，这是利用水 的特性。【答案】压缩；比热容大。【解析】（1）在热机的四个冲程中，把机械能转化为内能的是压缩冲程。（2）汽车的散热器可用水做冷却剂，是因为水的比热容比较大，在升高相同的温度时可以吸收
14、更多的热量，降低发动机的温度。故答案为：压缩；比热容大。选自近三年中考真题和各名校模拟考题，加强考点训练一、选择题1.（2017烟台）如图所示，是汽油机工作时的四个冲程，其中属于做功冲程的是（ ）。ABCD【答案】。【解析】解决此题要知道内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。A：进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程；不符合题意。B：两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，不符合题意。C：两气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，符合题意。D：排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程；不符合题意。正确答案是C。2.（2017杭州）如图，汽油机处于工作
15、过程中的某个冲程，对此冲程下列叙述正确的是（ ）。A压缩冲程，机械能转化为内能；B压缩冲程，内能转化为机械能；C做功冲程，机械能转化为内能；D做功冲程，内能转化为机械能【答案】A。【解析】由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程。四个冲程中压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能，排气和吸气冲程没有能的转化。如图，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，可以判断是压缩冲程，在压缩冲程中机械能转化为内能，故A正确，B、C、D错。故选A。3（2018温州）某智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。该过程中发生的能量转换是
16、（ ）。A电能机械能光能；B光能机械能电能；C光能电能机械能；D机械能电能光【答案】C。【解析】太阳能板，在光照时发电，即把太阳能转化为电能；电能供给电动机，转化为机械能，调节百叶窗的开合；故该过程中发生的能量转换是光能电能机械能。故选C。4（2018淄博）关于热和能，正确的说法是（ ）。A热传递过程中，内能大的物体放出热量；B热机做功冲程中，内能转化为机械能；C物体内能减少，温度一定降低； D燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多【答案】B。【解析】A、热传递过程中，温度高的物体放出热量，故A错误。B、热机做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞运动，内能转化为机械能，故B正确。C、晶体在凝固的过程
17、中，放出热量，但温度不变，故C错误。D、燃料放出热量的多少与燃料的热值和质量有关，燃料的热值越大，燃烧时放出的热量不一定多，故D错误。故选B。二、填空题5.（2019海南）2019年6月5日，我国首次用固体燃料运载火箭把“文昌物联一号”卫星成功送上太空。火箭发射时要选用热值_的固体燃料（选填“大”或“小”），燃料的质量减少，热值_（选填“变小”或“不变”）。【答案】大；不变。【解析】发箭发射需要较大能量，而这些能量来自于燃料燃烧释放的热量。燃料的热值越大，相同质量下完全燃烧释放的热量越多，这样可以实现小质量大能量的目的，从而减小火箭的重量，所以火箭发射时应选用热值大的固体燃料；燃料的热值是燃料
18、的一种固有特性，与燃料的质量、体积等因素均无关。6.（2019苏州）苏州如图所示，在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，棉花被点燃。此过程的能量转化方式与汽油机的_冲程相同。某效率为25%的汽油机在一次工作中消耗了4kg汽油，该汽油机对外做的机械功为_J。（汽油热值为4.6107J/kg） 【答案】压缩；4.6107。【解析】（1）在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力将活塞迅速向下压，棉絮燃烧起来；说明压缩筒内空气做功，使空气的内能增大，温度升高；压缩过程中，活塞的机械能转化为空气的内能，故该过程中，与内燃机的压缩冲程相同；（2）汽油完全燃烧放出的
19、热量：Q放=mq=4kg4.6107J/kg=1.84108J；输出的机械能为：E=Q放=25%1.84108J=4.6107J。故答案为：压缩；4.6107。7.（2019菏泽）小明家有辆排量1.6L的汽车，行驶100km油耗约为5kg，汽油的热值为4.6107J/kg，若这些汽油完全燃烧，可放出_J热量，燃油汽车产生的_对环境会造成污染。【答案】2.3108；噪声（或尾气）。【解析】这些汽油完全燃烧放出的热量：q=mq=5kg4.6107J/kg=2.3108J；燃油汽车产生的噪声（或尾气）会对环境会造成污染。故答案为：2.3108；噪声（或尾气）。8.（2018衢州）小柯在科技馆看到许多
20、奇思妙想和趣味实验；奇思妙想六冲程引擎。这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力，第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸的水。则第五冲程相当于图中四冲程汽油机的 （填序号）。甲乙丙丁【答案】丙。【解析】甲图：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程。乙图：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能。丙图：进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程，内能转化为机械能。丁图：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程。由题知，第五冲程中，水注入气缸，气缸内的温度是比较高的，水就会
21、迅速汽化为水蒸气，水蒸气推动活塞运动做功，内能转化为机械能，相当于四冲程内燃机的做功冲程，即与图丙相同；故答案是丙。9.（2019泸州）截至2019年4月14日，泸州云龙机场已开通31条航线。从云龙机场飞往北京的某航班在水平跑道上加速的初始阶段，牵引力沿水平方向，大小为9.2104N，经过的路程为1000m，则牵引力所做的功为_J；若飞机发动机的效率为25%，在此过程中，消耗的汽油为_kg，这些汽油的体积为_m3（取汽油的密度=0.7103kg/m3，汽油的热值q=4.6107J/kg）【答案】9.2107；8；11.42。【解析】（1）小汽车行驶1000m，牵引力做的功为W=Fs=9.210
22、4N1000m=9.2107J；因为=，所以发动机做的功为W总=3.68108J；（2）汽油完全燃烧放出的热量为Q=W总=3.68108J，因为Q=mq，所以消耗的汽油质量为m=8kg。（3）由=可得，这些汽油的体积V=11.42m3。故答案为：9.2107；8；11.42。10.（2019绵阳）一个标准大气压下，将质量1.0kg的水从20加热到沸腾，水吸收的热量是_J。小明家天然气热水器的热效率是84%，他某次洗澡，耗水40kg，自来水进热水器的温度是24，出热水器的温度是40，小明这次洗澡消耗天然气_m3。已知水的比热容是4.2103J/（kg），天然气的热值是3.2107J/m3。【解析
23、】（1）水吸收的热量：Q吸=cmt=4.2103J/（kg）1.0kg（100-20）=3.36105J；（2）他某次洗澡时水吸收的热量：Q吸=cmt=4.2103J/（kg）40kg（40-24）=2.688106J；由=可得，天然气放出的热量：；由Q放=Vq可得，消耗天然气体积：。故答案为：3.36105；0.1。11.（2019遂宁）为了减少环境污染，共建绿水青山的美好生态，我市部分农村地区已经用上了天然气烧水煮饭，设天然气热值为4.2107J/kg，完全燃烧0.2kg天然气放出的热量为_J；若这些热量的25%被12.5kg、30的水吸收，能使水的温度升高到_。（c水=4.2103J/k
24、g）【答案】8.4106；70。【解析】（1）完全燃烧0.2kg天然气放出的热量：Q放=mq=0.2kg4.2107J/kg=8.4106J；（2）由题知，水吸收的热量：Q吸=25%Q放=25%8.4106J=2.1106J；由Q吸=cmt得，水升高的温度：t=40，水的末温：t=t0+t=30+40=70。故答案为：8.4106；70。12.(2019湖州)我们经常会看到一边行驶一边向空中喷雾的汽车，人们形象地将它称为雾炮车（如图）。喷向空中的水雾能使尘埃粒子快速沉降到地面，起到净化空气的作用。（1）喷向空中的水雾，有许多在掉向地面之前已经在空中散失了，还能起到降温作用。其原理是_。（2）该
25、雾炮车的发动机是柴油机。柴油机四个冲程中的_冲程实现了内能转化为机械能，从而驱动雾炮车前进。【答案】汽化吸热；做功。【解析】本题主要考查了对汽化吸热的了解，以及对做功冲程中能量转化的认识，属基础知识的考查。（1）汽化是从液态变为气态，汽化吸热；（2）在柴油机的做功冲程中，将内能转化为机械能。（1）喷向空中的水雾在空中散失了，能起到降温作用，是因为水汽化吸热的缘故。（2）柴油机四个冲程中的做功冲程可以将柴油燃烧释放的内能转化为机械能，从而驱动雾炮车前进。故答案为：汽化吸热；做功。13.（2019达州）某单缸四冲程汽油机正常工作时飞轮的转速为2400r/min，若每次做功冲程对外所做的有用功为30
26、0J，则该汽油机的输出功率为 W，所使用的燃料是 能源（选填“可再生”或“不可再生”）。【解析】由题可知，单缸四冲程汽油机的飞轮转速是2400r/min，即每秒钟飞轮转40圈，因曲轴转2圈完成一个工作循环，对外做功一次，所以该汽油机每秒完成20个工作循环，对外做功20次，则每秒做的有用功W20300J6000J，该汽油机的输出功率为P6000W；汽油机所用的燃料是汽油，属于化石能源，是不可再生能源。故答案为：6000；不可再生。14.（2018泸州）常规潜艇以四冲程柴油内燃机为动力，工作时包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，其中机械能转化为内能的是 冲程；核潜艇利用核反应堆发生核裂变提供动力，
27、其核能是 （选填“新能源”或“常规能源”）；在海面下潜艇上浮过程中受到的重力 下潜过程中受到的重力（选填“等于”、“小于”或“大于”）。【解析】（1）在内燃机的四个冲程中，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程是将内能转化为机械能。（2）核能是人们最近开始使用、有待推广的能源，所以是新能源。（3）潜水艇在海面下上浮，应通过水仓排水而减小自身的重力，由于重力小于浮力故潜水艇会上浮；潜水艇要潜入水中，应通过水仓进水而增大自身的重力，由于重力大于浮力故潜水艇会下沉；所以在海面下潜艇上浮过程中受到的重力小于下潜过程中受到的重力。故答案为：压缩；新能源；小于。15.(2018南充）某台汽油机飞轮的转速为1
28、800r/min，在1s内，汽油机完成了 个工作循环。如果汽油机在一段时间内消耗了500g汽油，若这些汽油完全燃烧，可放出热量 J。（q汽油=4.6107J/kg）【答案】15；2.3l07。【解析】（1）四冲程汽油机一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，活塞往复2次，四冲程汽油机的飞轮转速为1800r/min，所以1s内，飞轮转30圈，共15个工作循环，60个冲程，做功15次。（2）500g=0.5kg汽油完全燃烧产生的热量：Q放=mq=0.5kg4.6l07J/kg=2.3l07J。故答案为：15；2.3l07。16.（2018荆州）某家庭用的电热水器将体积为60L，温度为2
29、0的自来水加热到50，则水吸收的热量为 J水的比热容4.2103J/（kg）。若热水器的功率为2000W，用时5000s，则该热水器的效率为 。【答案】7.56106J；75.6%。【解析】（1）根据公式求60L水从温度为20加热到50，吸收的热量；（2）利用公式求放处的热量，然后利用公式求出效率。解答：根据公式求60L水从温度为20加热到50，吸收的热量为：（每升水质量为1kg）；热水器发出的热量：；故效率为：。三、计算题17.（2019益阳）某居民家安装了一台电热水器，其铭牌标示如下表所示。加满20的水后加热至70，已知水的比热容c水=4.2103J/（kg），干木材的热值q=1.2107
30、J/kg。 （1）水需要吸收多少热量？（2）电热水器正常工作时至少需要多长时间？（3）如果用干木材替代电热水器烧水，效率为14%，需要多少干木材？型电热水器额定加热功率2400W加热方式电加热器额定电压220V安全等级防触电保护一类温度设定范围2090净重20kg容量40L整机外形尺寸530mm400mm400mm出厂日期2019年5月15日【解析】（1）由=可得水的质量：m=V=1.0103kg/m34010-3m3=40kg，20的水加热至70，则水吸收的热量：Q吸=c水m（t-t0）=4.2103J/（kg）40kg（70-20）=8.4106J，（2）电热水器正常工作时至少需要消耗的电能：W=Q吸，由P=可得，电热水器正常工作时至少需要的时间：t=3500s；（3）根据Q吸=14%Q放可知，干木材完全燃烧放出的热量为：Q放=6107J；根据Q放=mq可知，需要干木柴的质量为：m=5kg。答：（1）水需要吸收8.4106J热量；（2）电热水器正常工作时至少需要3500s时间；（3）如果用干木材替代电热水器烧水，效率为14%，需要5kg干木材。
