1、专题14 内能的利用单元课标要求1.从能量转化的角度认识燃料的热值。2.了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史上的重要意义。3.知道能量守恒定律。列举日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析问题的意识。4.从能量的转化和转移的角度认识效率。5.知道能量的转化和转移有一定的方向性。考点一：热值1.定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。2.单位：J/kg，读作“焦耳每千克”。对于气体燃料，在生活中多以体积来计量，所以气体燃料热值的单位是J/m。3.燃烧效率：燃料燃烧时有效利用的热量与燃料完全燃烧时放出的热量之比，叫做燃料的燃烧效率。多用百分数的形式表
2、示。4.提高燃料的利用效率：改善燃烧条件使燃料尽可能地充分燃烧；加大受热面积，使放出的热量得到充分利用；尽可能地减少各种热损失等。【例题1】（四川自贡市）用煤气灶把2kg、初温为20的水加热到70，消耗了20g煤气。已知水的比热容是4.2103J/（kg），煤气的热值为4.0107J/kg，则水吸收的热量为_J，煤气灶烧水的效率为_。考点二：热机1.定义：热机是把内能转化为机械能的机器。使燃料在热机气缸内燃烧而获得动力的机器叫内燃机，常见的内燃机油汽油机和柴油机。2.工作过程：内燃机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。一个工作循环曲轴转两周，活塞往复运动各两次，只有做功冲程对外
3、做功，其余的三个冲程叫辅助冲程，是靠飞轮的惯性来完成的。3.热机效率 (1) 概念：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比。(2) 提高热机效率的途径a.减少各种热量损失； b.减少摩擦，保持良好的润滑；c.尽可能使燃料充分燃烧。【例题2】（四川甘孜州）下列关于热值和热机效率说法，正确的是（）A. 使燃料燃烧更充分，可以增大热值B. 使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率C. 柴油机的热机效率通常为100%D. 燃料燃烧释放的热量越大，热值越大考点三：能量的转化与守恒能量既不会消灭，也不会产生，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，而在转化和转移的过程中，
4、能量的总量不变，这就是能量守恒定律。【例题3】（黑龙江龙东农垦森工）目前长沙城区的老居民小区正在进行水路改造，改造中用到了一种打孔工具冲击钻，冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下不断地冲击墙壁，打出圆孔，如图所示，冲击钻在工作过程中，其能量转化关系是（）A内能转化为机械能B内能转化为电能C只有机械能和内能的转化D有电能、机械能和内能的转化内能及其利用单元综合素养精准达标模拟检测试卷（答题时间90分钟，试卷满分100分）一、选择题（每小题3分，共30分）1.（四川乐山市）下列说法正确的是（）A. 内燃机的做功冲程是将机械能转化为内能的过程B. 海边昼夜温差变化比沙漠中小，是因为水的比热容比沙石的小
5、得多C. “钻木取火”是通过热传递的方式改变物体的内能D. 冬天，水蒸气在寒冷的玻璃上凝华形成冰花2（齐齐哈尔）汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，现代汽车多数采用四缸汽油发动机，每个气缸都进行四冲程循环。如图所示是汽油机工作的四个冲程示意图，其中表示做功冲程的是（）ABCD3（上海）四冲程柴油机在工作过程中，将内能转化为机械能的冲程是（）A吸气冲程B压缩冲程C做功冲程D排气冲程4（湖北滨州）现在流行一款鞋，穿上它走路时，鞋会发光，站着不动就不会发光。则这款鞋发光的原理，从能量转化的角度分析正确的是（）A机械能转化为电能，再转化为光能B电能转化为机械能，再转化为光能C机械能转化为光能，再转
6、化为电能D光能转化为机械能，再转化为电能5（山东枣庄）中国古诗词是对自然现象和社会生活的反映，蕴含着许多科学道理。下列对划线部分的相关科学解释不合理的是（）A道狭草木长，夕露沾我衣。-空气中的水蒸气遇冷凝结形成露珠，是液化现象B花气袭人知骤暖，鹊声穿树喜新晴。-温度升高，分子运动加快C煮豆燃豆萁，豆在釜中泣。-燃烧秸秆的过程，是热能转化成了化学能D千淘万渌虽辛苦，吹尽狂沙始到金。-金不活泼，在自然界中以单质形式存在6（苏州）小李家使用的燃气热水器，将30kg的水从20加热到45，消耗了0.15m3的天然气。已知水的比热容为4.2103J/（kg），天然气的热值为4107J/m3，则下列与该过程
7、有关的计算结果和分析正确的是（）A水吸收的热量与水的末温成正比 B水吸收的热量是3.15105JC热水器的能量转化效率是52.5% D热水器的能量转化效率与环境温度无关7（武汉）某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6107J/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是（）汽车行驶速度是20km/h 消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9107J汽车牵引力做功的功率是30kW 汽车发动机的效率是20%A只有和B只有和C只有和D只有和8（大庆）如图所示，是汽油机工作时的四个冲程，其中属
8、于做功冲程的是（）A B C D9.（重点题）根据能量守恒定律，下列情形可能发生的是（）A随着科学技术不断发展和提高，永动机是可以制成的B两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后冲上右斜面C电水壶里的水沸腾后断电，水的沸腾却一直持续下去D出枪膛的子弹射穿木板后，以更快的速度继续运动10.（创新题）能量的转化是自然界普遍的现象下列关于能量转化的观点错误的是（ ）水果电池 光合作用 钻木取火 电磁感应A. 水果电池是电能转化为化学能 B. 光合作用是光能转化为化学能C. 钻木取火是机械能转化为内能 D. 电磁感应现象是电能转化为机械能二、填空题（每空1分，共28分）11.（四川遂宁）2020年6月23
9、日9时43分，我国在四川西昌卫早发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射了北斗导航系统最后一颗组网卫星，标志着北斗导航卫星全球组网成功，能够为全球用户提供全天候、高精度的定位、导航和授时服务。长征三号乙运载火箭发动机用的是偏二甲肼作为燃料，其热值是4.25107J/kg，若完全燃烧2吨偏二甲肼，共放出J热量；火箭加速上升时，火箭的机械能（选填“增大”、“减小”或“不变”）。12.（新疆兵团）055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055型驱逐舰南昌舰的排水量为1.2104 t，南昌舰满载时，受到的浮力为_N，排开水的体积为_m3（海水的密度取1103 kg/
10、m3）。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1 t柴油产生的可利用的能量为1.721010J，柴油的热值为4.3107 J/kg，则南昌舰热机的效率为_。13.（陕西省）我国许多城市建设中建有大型绿地，绿地中的人工湖具有“吸热”功能，盛夏季节能大大减弱周围地区的“热岛效应”，这是利用了水的_的特性。我区天香公园中就有一
11、个人工湖，若湖水的质量为1.5107kg，若水温平均升高0.7，则湖水吸收的热量为_J，这些水吸收的热量，相当于完全燃烧_kg的焦炭所放出的热量（q焦炭=3.0107J/kg）14（广西北部湾）汽车的发动机常用水作为降温的物质，这是因为水的_较大的缘故。汽油的热值是4.6107J/kg，1kg汽油完全燃烧放出的热量是_J。目前热机的效率还比较低，在热机的能量损失中，_带走的能量最多，设法利用这部分能量，是提高燃料利用率的重要措施。15（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，
12、热值_（选填“变小”或“不变”）。16.（湖北荆州）2018年4月25日上午，习近平总书记来到荆州港码头乘船，沿江察看荆江两岸生态环境和发展建设情况，强调长江经济带建设要“共抓大保护，不搞大开发”。合理分类和利用垃圾可以保护环境、变废为宝。在一定条件下，1t生活垃圾能“榨”出140kg燃料油。若燃料油的热值为4.0107J/kg，某城镇每天产生50t生活垃圾，则这些垃圾“榨”出的燃料油完全燃烧释放出的热量为 J在一个标准大气压下，这些热量的30%被500m330的水吸收，则水温能升高 c水4.2103J/（kg），水1.0103kg/m317（湖北滨州）用液化气灶烧水，把1.5kg初温为20的
13、水加热到100，需要吸收的热量为 J若上述过程中完全燃烧了0.021kg液化气，且只有60%的热量被水吸收，则液化气的热值为 J/kg。c水4.2103J/（kg）18（海南）我国在南海进行的可燃冰试采获得成功可燃冰是一种固态晶体，在常温压下会迅速（填物态变化）为气态它的热值约为1.41010J/m3，2m3的可燃冰完全燃烧后可放出J的热量，若这些热量60%被水吸收，可以将kg的水从0加热到100（C水=4.2103J/（kg）19.（齐齐哈尔）菜油最适宜的烹饪温度在150至180之间用天然气将质量为0.02kg的菜油从室温20加热到170，天然气燃烧释放出的热量有60%被菜油吸收则菜油吸收了
14、J热量，燃烧了m3的天然气（取c菜油=2.0103J/（kg），天然气的热值为4107J/m3）20（吉林）天然气热水器将40kg的水由22加热到42水的内能增加了 J，水的内能增加是通过 方式实现的，若天然气燃烧放出的热量有84%被水吸收，需要消耗 kg的天然气。已知c水=4.2103J/（kg），q天然气=4107J/kg。三、分析简答题（21小题4分、22小题6分，共10分）21.（四川自贡市）如图所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，观察(1)会发生什么现象： _；(2)解释所发生的现象：_。22.（云南模拟题）在乒乓球比赛中，高抛发球时，不计空气阻力，请你回答下
15、列问题：（1）在乒乓球上升的过程中，乒乓球的能量是如何转化的？其机械能如何变化？（2）乒乓球运动到最高点时，是否处于平衡状态？请说明理由四、计算题（每题各9分，共18分）23（沈阳模拟）在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，用酒精灯给烧杯中的水加热，烧杯中盛有20、质量为100g的水，在一个标准大气压下加热至沸腾，假如完全燃烧酒精3g。水的比热容为4.2103J/（kg），酒精的热值为3.0107J/kg求：（1）水吸收的热量是多少？（2）此过程中酒精灯烧水的热效率。（3）科学研究表明：1g 100的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收2.26103J的热量。水开始沸腾后持续观察沸腾现象，同时发现
16、水的质量减少了5g，求此过程水汽化成水蒸气所吸收的热量。24（太原模拟题）可燃冰是一种新型能源，它是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质，主要成分是甲烷，其开采是世界难题，据中央电视台2017年5月18日报道，我国可燃冰已试采成功，技术处于世界领先，用燃气锅炉烧水时，把质量为500kg，初温为20的水加热到100，共燃烧了12m3天然气，已知水的比热容c水=4.2103J/（kg），天然气的热值q=4.2107J/m3，可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，求：（1）水吸收的热量；（2）燃气锅炉烧水时的效率；（3）若换用可燃冰，应使用多少m3可燃冰五、综合素养题（25题8分、26题6
17、分，共14分）25.（兰州模拟）开发新能源，共创碧水蓝天。太阳能等新型能源的开发和利用是解决社会发展的能源危机、环境污染的必由之路。如图所示，是世界上最大的太阳能飞机，重达2.3吨，该飞机机身和机翼均采用极轻的碳纤维材料，机翼上安装有高效太阳能电池板，能提供65kW的最大功率，该飞机的最大飞行速度为40km/h。假设飞机停在水平地面时轮与地面的总接触面积为，g取10N/kg，求： (1)太阳能属于_(选填“可再生”或“不可再生”)能源。(2)飞机停在水平地面时对地面的压强大小。(3)当飞机发动机的输出功率保持60kW，并以108km/h的速度水平匀速飞行时，发动机的牵引力大小。(4)若飞机发动
18、机保持60kW的输出功率匀速飞行1h，发动机输出的能量为多大？这些能量相当于多少升的航空燃油完全燃烧时释放的能量？(航空燃油的热值取，密度取)26（内蒙古通辽模拟题）某汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽油，汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，如图所示，汽油热值近似取q=5107J/kg，设汽油在气缸内完全燃烧（1）图示时刻，四冲程汽油机处于冲程；若该汽油机每分钟完成7200个冲程，则它每秒钟完成 个工作循环（2）若上述过程中汽油燃烧释放能量的30%用来驱动汽车行驶，求汽车所受的阻力f；（3）研究表明新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到15%，据此计算，上述过程中随废气排放的能量通过转换装置后可获得多少电能？这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作多长时间？
