文档内容
四、机械能与内能的相互转化
一．做功可以改变物体的内能（4题）...................................................................1
二．机械能和内能的相互转化（5题）...................................................................3
三．热机工作过程中的能量转化（4题）...............................................................5
四．内燃机的相关计算（5题）..............................................................................7
五．比较不同燃料的热值（5题）..........................................................................9
六．热机的效率计算（4题）................................................................................12
七．热水器的效率计算（5题）............................................................................15
八．竞赛必刷（5题）...........................................................................................18
一．做功可以改变物体的内能（4题）
1．（25-26九年级上·山东济南·开学考试）学校科技节活动中，组织水火箭制作比赛。如图甲为自制的水火箭结
构示意图，图乙为使用打气筒向水火箭内不断打气示意图。当水面上方压强增大到一定程度时，会使水向下喷
出，从而使水火箭升空。关于水火箭以下说法正确的是（ ）
A．利用打气筒向水火箭内打气，水火箭中空气的内能减小
B．水火箭落回地面的过程中，若以水火箭为参照物，地面是向下运动的
C．水向下喷出会使水火箭升空，是由于力的作用是相互的
D．打气筒将空气压入水火箭内时，能量转化的过程与汽油机的做功冲程相同
【答案】C
【详解】A．利用打气筒向水火箭内打气，压缩筒内空气，通过做功使水火箭中空气的内能增加，故A错误；
B．水火箭落回地面的过程中，若以水火箭为参照物，地面与火箭之间的距离变小，地面是向上运动的，故B错
误；
C．水火箭向下喷水，给水一个向下的力，由于物体间力的作用是相互的，水给水火箭一个向上的力，使水火箭升空，故C正确；
D．打气筒将空气压入水火箭内时机械能转化为内能，汽油机的做功冲程中内能转化为机械能，所以两者能量
转化方式不相同，故D错误。
故选C。
2．“神舟十八号”返回舱返回过程中，进入大气层，与大气摩擦形成高温“火球”。下列实例中改变内能的方
式与“火球”的形成原理相同的是（ ）
A． 棉被晒热 B． 用燃气烧水
C． 鸡蛋放入冷水变凉D． 空气被压缩，温度升高
【答案】D
【详解】返回舱进入大气层后，与大气层摩擦产生高温形成火球，内能增加，这是通过做功的方式改变物体内
能。
A．棉被晒热，通过热传递的方式改变物体的内能，故A不符合题意；
B．烧水时，水吸收热量，内能增大，通过热传递的方式改变物体的内能，故B不符合题意；
C．鸡蛋放入冷水变凉，内能减小，通过热传递的方式改变物体的内能，故C不符合题意；
D．空气被压缩，温度升高，机械能转化内能，内能增大，通过做功的方式改变物体的内能，故D符合题意。
故选D。
3．用打气筒往瓶内打几下后，看到的现象是 ，瓶中同时会出现白雾。这是因为瓶内空气推动瓶塞做
功，内能 ，温度降低，水蒸气液化而形成的。
【答案】 瓶塞跳起 减小
【详解】[1][2]用打气筒往瓶内打几下后，外界对瓶内气体做功，瓶内气体内能增大，瓶内气体再对瓶塞做功，
瓶塞跳起，瓶内气体由于对瓶塞做功，内能减小，温度降低，空气中的水蒸气遇冷液化形成小水滴，即白雾。
4．如图所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团脱脂棉，把活塞迅速压下去，可以观察到的现象是脱脂棉
。这是因为压下活塞时活塞对空气 ，使空气的内能 （选填“增大”或“减小”），温度
（选填“升高”或“降低”），达到脱脂棉的燃点。【答案】 燃烧起来 做功 增大 升高
【详解】[1]当把活塞迅速压下去时，筒内空气的内能增加，温度升高，当温度达到脱脂棉的燃点时，脱脂棉就
会燃烧起来。
[2]压下活塞的过程中，活塞对筒内的空气施加了力，并且空气在力的方向上移动了一段距离，所以活塞对空气
做了功。
[3]活塞对空气做功，将活塞的机械能转化为空气的内能，使得空气的内能增大。
[4]物体的内能增大时，其温度通常会升高，这里空气的内能增大，所以温度随之升高，当升高到脱脂棉的燃点
时，脱脂棉便会燃烧。
二．机械能和内能的相互转化（5题）
5．（24-25九年级上·河北石家庄·阶段练习）杭州第19届亚运会于2023年9月23日至10月8日举行，杭州市
民欢欣鼓舞，有的市民用礼花筒表达喜悦心情。礼花筒利用筒内的高压空气膨胀，将彩带喷向空中，产生喜庆
效果。高压空气膨胀过程中（ ）
A．高压空气的内能转化为机械能 B．高压空气向外界传递温度
C．高压空气温度升高，内能增大 D．高压空气所含热量减小
【答案】A
【详解】ABC．礼花筒内的高压空气膨胀对外做功，内能转化为机械能，筒内气体自身的内能减小、温度降低，
故A正确，BC错误；
D．热量是一个过程量，不能表述为物体含有热量。在物理学中，热量指的是由于温差而导致的能量转移过程
中的能量多少，故D错误。
故选A 。
6．（2024·山东枣庄·中考真题）古代的人们曾发明一种活塞式点火器，如图所示。以牛角作套筒，木质推杆前
端粘附艾绒。取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒即燃。下列事例与猛推推杆入筒的过程中，能量
转化情况不同的是（ ）A．内燃机的做功冲程 B．内燃机的压缩冲程
C．钻木取火 D．流星雨的形成
【答案】A
【详解】在猛推推杆入筒的过程中，推杆对艾绒做了功，使得艾绒的温度升高，内能增加，从而达到燃点并燃
烧，这个过程是将机械能转化为内能。
A．内燃机的做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。这个过程是将内能转
化为机械能，与题目中的能量转化情况不同，故A符合题意。
B．内燃机的压缩冲程中，是将机械能转化为内能，故B不符合题意。
C．钻木取火是通过摩擦做功，使得木头的内能增加，温度升高，达到燃点并燃烧。这个过程同样是将机械能转
化为内能，与题目中的能量转化情况相同，故C不符合题意。
D．流星雨的形成是流星体进入地球大气层时，与大气层发生摩擦，使得流星体的内能增加，温度升高，甚至
燃烧起来。这个过程也是将机械能转化为内能，与题目中的能量转化情况相同，故D不符合题意。
故选A。
7．在试管中装一些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气把软木塞冲开。在软木塞被冲开的过程中
（ ）
A．水蒸气膨胀对外做功，内能减小 B．水蒸气膨胀对外做功，内能增大
C．水蒸气膨胀对外做功，内能不变 D．外界对水蒸气做功，水蒸气内能增大
【答案】A
【详解】给试管中水加热，水沸腾后，水蒸气膨胀冲开木塞的过程中，是水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能
减小，转化为软木塞的机械能，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
8．如图所示是小孩玩的滑梯游戏。
(1)若忽略摩擦和空气阻力，小孩在下滑过程中，机械能 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
(2)若小孩在滑梯上匀速下滑，在这一过程中，他的机械能 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
(3)小孩在滑梯上下滑时，屁股有灼热的感觉，在这一过程中， 能转化为 能。
【答案】(1)不变
(2)变小
(3) 机械 内
【详解】（1）若忽略摩擦和空气阻力，下滑过程中只有重力做功，只有重力势能和动能的相互转化，机械能守
恒，因此机械能不变。
（2）若匀速下滑，则需克服摩擦力做功，部分机械能转化为内能，因此机械能变小。（3）[1][2]屁股有灼热感是因摩擦生热，机械能转化为内能。
三．热机工作过程中的能量转化（4题）
9．同学们爱吃的爆米花是通过如图所示的爆米花机制作出来的，玉米粒在密封的锅体内被炉火加热，这是通过
的方法改变了玉米粒的内能；开盖瞬间，锅内高压气体迅速爆出，内能 （选填“增大”“减小”或
“不变”），玉米粒内的高压水蒸气对外做功，玉米粒膨胀，成了胖乎乎的爆米花。
【答案】 热传递 减小
【详解】[1]热传递是由于温度差引起的能量传递现象，玉米粒在密封锅体内被炉火加热，炉火温度高，玉米粒
温度低，热量从炉火传递到玉米粒，这是通过热传递的方法改变了玉米粒的内能。
[2]做功可以改变物体的内能，当物体对外做功时，内能减小。开盖瞬间，锅内高压气体迅速爆出，气体对外做
功，所以其内能减小。
10．（2025·湖南长沙·二模）2024年12月19日18时18分，我国太原卫星发射中心在山东附近海域成功发射谷
神星一号海射型遥四运载火箭。下列说法正确的是（ ）
A．火箭燃料燃烧过程中，内能转化为化学能
B．火箭升空过程中与空气摩擦，机械能转化为内能
C．火箭在升空过程中，机械能不变
D．火箭的燃料燃烧越充分，其热值就越大
【答案】B
【详解】A．燃料燃烧是将化学能转化为内能，故A错误；
B．火箭与空气摩擦时，因克服摩擦做功，机械能转化为内能，故B正确；
C．火箭升空时速度增大，动能增大；高度增加，重力势能增大，所以机械能增大，故C错误；
D．热值是燃料的特性，与燃烧是否充分无关，故D错误。
故选B。
11．如图为小明用塑料瓶制作的水火箭，其原理是打入塑料瓶的压缩空气使水从“火箭”尾部向下喷出，从而
推动“火箭”飞向空中。下列分析错误的是（ ）A．使用打气筒打气时能量转化情况与汽油机的压缩冲程相同
B．水火箭升空过程中能量转化情况与汽油机的做功冲程相同
C．升空过程中，瓶内气体的内能减少
D．水从水火箭中喷出相当于内燃机的排气冲程
【答案】D
【详解】A．向打气筒内打气的过程是机械能转化为内能，汽油机的压缩冲程中机械能转化为内能，能量转化方
式是相同的，故A正确，不符合题意；
BCD．升空过程中，水从水火箭中喷出，是里面的压缩空气对外做功，瓶内气体的内能减少，相当于内燃机的
做功冲程，故BC正确，不符合题意，D错误，符合题意。
故选D。
12．如图所示是内能做功的演示实验，向试管内倒些水，用带玻璃管的胶塞塞住，在玻璃管口处放一个纸做的
小叶轮，加热试管使水沸腾，一会儿，水蒸气就冲击小叶轮，使其旋转。在这一现象中能量的转化或转移过程
为先是燃料的 能转化为 能，接着是 能传递给 ，最后
对 做功，将 能转化为 能。
【答案】 化学 内 内 水蒸气 水蒸气 叶轮 内 机械
【详解】[1][2][3][4]酒精燃烧，燃料（酒精）的化学能转化为试管内水的内能，水的内能传递给水蒸气。
[5][6][7][8]水蒸气对叶轮做功，叶轮转动起来，水蒸气的内能转化为叶轮的机械能。
13．（2025·江苏扬州·二模）二氧化碳（CO₂）爆破技术是现代工程中非常环保的技术.起爆前高压泵将CO₂压缩
成高压气体，气体内能 （选填“增大”或“减小”），温度 （选填“升高”或“降低”）；
液化后输入爆破筒内。如图所示，爆破时电加热管发热使筒内的液态CO₂迅速汽化，形成高压气体从泄气孔中
喷出实施爆破，喷出时的能量转化与内燃机的 冲程一致。【答案】 增大 升高 做功
【详解】[1][2]将二氧化碳进行压缩时，压缩气体体积，对气体做功，内能变大，温度升高。
[3]当压缩气体迅速膨胀时，对外做功，内能转化为机械能；内燃机的做功冲程，将内能转化为机械能，因此
CO₂迅速汽化，形成高压气体从泄气孔中喷出实施爆破，喷出时的能量转化与内燃机的做功冲程一致。
四．内燃机的相关计算（5题）
14．关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法：①在吸气冲程中，吸入气缸中的只有空气；②在做功冲程
中，内能转化为机械能；③只有做功冲程是燃气对外做功；④汽油机和柴油机的点火方式相同。以上说法正确
的是（ ）
A．②③ B．①③ C．②④ D．②③④
【答案】A
【详解】①②③汽油机四冲程分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。在吸气冲程中，吸入气缸中
的是空气和汽油的混合气体；在做功冲程中，高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功，
是内能转化为机械能；四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，其它三个冲程都依靠飞轮的惯性完成，故
①错误，②③正确；
④汽油机顶部有火花塞，采用的是点燃式点火；而柴油机汽缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴，采用的压燃
式点火，汽油机和柴油机的点火方式不相同，故④错误。
综上所述，只有②③正确，故A正确，BCD错误。
故选A。
15．（2025·四川内江·一模）内燃机的发明是第二次工业革命中应用技术领域的一项重大成就。如图所示为单缸
四冲程汽油机的一个冲程示意图，若该汽油机的效率为30%，飞轮每分钟转动1800圈，则下列说法正确的是（
）(q =4.6ｘ107J/kg)
汽油
A．图中所示冲程是压缩冲程
B．若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的有用功为2.3ｘ108J
C．该汽油机在1s内做功30次D．汽油机消耗的燃料越少，效率一定越高
【答案】A
【详解】A．由图可知，两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，故A正确；
B．汽油机做的有用功为
故B错误；
C．该汽油机飞轮每分钟转动1800圈，则每秒转动30圈，该汽油机飞轮转动2圈对外做功一次，则在1s内做功
15次，故C错误；
D．根据 可知，汽油机消耗的燃料越少，燃料完全燃烧释放的热量越少，做的有用功未知，故效
率不一定越高，故D错误。
故选A。
16．某台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1200r/min，在1s内汽油机对外做功 次。若该汽油机的效率为
30%，汽油机在某段时间完全燃烧了400g汽油，则汽油完全燃烧放出的热量为 J，汽油机输出的有用机械
功为 J。（ ）
【答案】 10
【详解】[1]单缸四冲程汽油机一个工作循环内，飞轮转2圈，对外做功1次，某台单缸四冲程汽油机的飞轮转
速为1200r/min，即飞轮1min转1200圈，则飞轮1s转20圈，对外做功10次。
[2]汽油完全燃烧放出的热量为
[3]汽油机输出的有用机械功为
17．（2025·黑龙江大庆·三模）随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭。小米最近也购买了一
辆轿车。当该轿车汽油机的转速为3600r/min时，则在1s内汽油机对外做功的次数是 次，压缩冲程
中将 能转化为 能。
【答案】 30 机械 内
【详解】[1]汽油机的转速为3600r/min，即每分钟转3600转，那么1秒内转动转数为
汽油机一个工作循环包括四个冲程，飞轮转动2圈，对外做功1次。所以1秒内飞轮转动60圈时，对外做功的
次数是 次
[2][3]汽油机的压缩冲程中，活塞向上运动，压缩气缸内的气体，使气体的体积减小，压强增大，温度升高。这
个过程中，活塞的机械能转化为气体的内能。
18．（2025·甘肃武威·三模）如图甲所示，用酒精灯加热试管中适量水。当塞子被推开时，可以看到试管口有
“白气”产生。这是由于试管内气体对塞子做功，使得试管内气体内能 ，此过程发生的能量转化与图乙
中的内燃机在 图所示的能量转化是一致的，某四冲程汽车飞轮转速为3000r/min，则每秒钟对外做功
次。【答案】 减小 A 25
【详解】[1]试管内的气体对外界的塞子做功时，气体的内能减小，温度降低，将气体的内能转化为塞子的机械
能。
[2]图乙中的A，活塞向下运动，两个气门关闭，是做功冲程，这个过程将内能转化为机械能，B的活塞向上运
动，两个气门关闭，是压缩冲程，与图甲的能量转化一致的是A图。
[3]汽车飞轮每转动两次，完成一个工作循环，对外做功一次。而某四冲程汽车飞轮转速为3000r/min=50r/s，所
以每秒对外做功25次。
五．比较不同燃料的热值（5题）
19．甲、乙两种燃料完全燃烧放出的热量与其质量的关系图像如图所示，下列分析正确的是（ ）
A．甲燃料的热值小于乙燃料的热值
B．完全燃烧甲、乙两种燃料放出相同的热量，所需乙燃料的质量更小
C．完全燃烧相同质量的两种燃料，甲放出的热量更多
D．由图像可知，燃料燃烧放出的热量越多，其质量一定越大
【答案】C
【详解】A．由图像可知，质量相同时，甲完全燃烧放出的热量大于乙完全燃烧放出的热量，由 可知，
甲燃料的热值大于乙燃料的热值，故A错误；
B．在图像中取甲、乙完全燃烧放出相同的热量的两点，比较横坐标，可以看出所需乙燃料的质量更大，故B错
误；
C．在图像中取完全燃烧甲、乙质量相同的两点，比较纵坐标，可以看出甲放出的热量更多，故C正确；
D．由图像可知，同种燃料完全燃烧放出的热量与质量成正比，则燃料完全燃烧放出的热量越多，其质量一定
越大，不同燃料燃烧放出的热量越多，其质量不一定越大。故D错误。
故选C。
20．（2025·江苏南京·三模）如图所示，用完全相同的装置加热液体。已知燃料的质量、烧杯内的液体质量、加
热方式均相同。不计热损失，将燃料点燃直至燃尽，三个烧杯中液体升高的温度随时间变化的图像如丁所示，则下列说法正确的是（ ）
A．仅用乙、丙两图可以比较不同燃料的热值
B．甲、丙装置中的液体在0-t内吸收的热量之比为2∶1
C．a、b两种液体的比热容之比为
D．燃料1和燃料2的热值之比为
【答案】C
【详解】A．比较不同燃料的热值，需要控制被加热的液体种类相同，燃料种类不同。乙、丙两图中燃料种类不
相同，液体种类也不同，所以不能比较不同燃料的热值，故A错误；
B．因为加热装置相同，相同时间内放出的热量相同，甲、丙装置中的液体在 内加热时间相同，所以吸收
的热量相同，吸收的热量之比为 1∶1，故B错误；
C．根据 ，在质量和吸收热量相同的情况下，比热容与温度变化量成反比。甲、丙中液体质量相同，
加热相同时间吸收热量相同，甲中液体升高的温度是丙中液体升高温度的 2 倍，所以a、b两种液体的比热容
之比为 1∶2，故C正确；
D．由图丁可知，燃料燃烧完时，燃料1燃烧了tmin，燃料2燃烧了2tmin，且甲图中液体温度变化量为 ，
乙图中液体温度变化量为 ，实验中忽略热量的散失，且两杯液体的质量、比热容均相同，则由公式
可得，二者放出的热量之比
燃料的质量相同，由公式 可得，燃料1与燃料2的热值之比
则
故D错误。
故选C。
21．根据下表列出的四种燃料的热值，回答下列问题。
干木柴 酒精 柴油 煤油
(1)从表中的数据可知，不同燃料的热值 。
(2)酒精的热值是 ，表示的物理意义是 。那么，完全燃烧1g的酒精可放出热量 J。(3)表中质量相同的四种燃料完全燃烧后，放出热量最少的是 。
(4)若质量为2kg的某种燃料完全燃烧后，放出的热量是 ，则这种燃料可能是 。
【答案】(1)不同
(2) 的酒精完全燃烧放出的热量是
(3)干木柴
(4)煤油
【详解】（1）由表格燃料的热值可知：干木柴、酒精、柴油、煤油的热值不同，所以可得结论：不同燃料的热
值不同；
（2）[1]由热值的概念可知，酒精的热值是 ，表示的物理意义是：1 酒精完全燃烧放出的热量
是 ；
[2]
所以完全燃烧 酒精可放出热量 ；
（3）质量相同的四种燃料完全燃烧后，根据 可知热值小的干木柴燃料放出的热量少，所以放出热量最
少的是干木柴；
（4）这种燃料的热值：
由热值表可知，这种燃料可能是煤油。
22．如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内液体的初温和质量相同。
(1)为比较不同物质的比热容，应选择 两图装置进行实验。实验中通过比较 （选填“加热时间”或
“升高的温度”）来比较物质吸收热量的多少；
(2)比较不同燃料的热值，应选择 两图装置进行实验。实验中，需等待燃料 （选填“燃烧相同的时
间”或“燃烧相同的质量”），然后通过比较 （选填“加热时间”或“升高的温度”）来比较热值的大
小；
(3)通过实验得到的燃料热值与实际相比要偏 （选填“大”或“小”）。
【答案】(1) 甲、丙 加热时间
(2) 甲、乙 燃烧相同的质量 升高的温度(3)小
【详解】（1）[1]比较不同物质的比热容，应使用相同的热源，被加热物质的种类不同，通过温度的变化来判
断不同液体的吸热能力，所以应选择甲、丙两图进行实验。
[2]根据转换法可知，实验通过加热时间的长短来反映液体吸收热量的多少，加热时间越长表示液体吸收的热量
越多。
（2）[1]比较不同燃料的热值，应控制被加热液体的种类相同而燃料不同，故应选择甲、乙两图进行实验。
[2]实验过程中应该控制燃料燃烧的质量相同，所以应该在燃料燃尽之后或燃烧相同的质量去比较液体升高的温
度。
[3]通过比较液体升高的温度来比较热值的大小，即升高的温度越高，说明燃料放出的热量越多，热值越大。
（3）燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收，存在热损失，即水吸收的热量会小于燃料完全燃烧放出的热量，
由 可知，计算得出的热值将比燃料的真实热值偏小。
六．热机的效率计算（4题）
23．下图所示的是天然气环保公交车。该车自身的质量为 ，满载乘客40人。该公交车发动机的输出功率为
，最高车速为 。（g取 ）
(1)若该公交车满载乘客，每名乘客的质量为 ，该公交车满载时车轮与地面的总接触面积为 。该公
交车满载乘客静止在水平地面上时对地面的压强是多少？
(2)若该公交车以最高车速匀速直线行驶，则该公交车所受的阻力是多少？
(3)若发动机的工作效率为 ，则（2）中该公交车 内消耗天然气的体积是多少？（天然气的热值为
）
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）该公交车满载时的总质量：
该公交车满载时对水平地面的压力：
该公交车满载时对水平地面的压强： 。
（2）该公交车匀速行驶时，发动机的输出功率：已知输出功率 ，最高车速
该公交车所受的阻力： 。
（3）发动机在 内输出的机械功：
天然气完全燃烧放出的热量：
消耗天然气的体积： 。
24．小明家购置了一辆新能源轿车。假期，全家驾车从泗水到济南游玩，爱钻研的小明收集了下表所示的相关
数据，轿车在高速公路上匀速行驶 所用的时间为 。
轿车的质量/ 1050
车轮与地面接触的总面积/ 0.15
泗水到济南的距离/ 170
行驶 消耗的天然气/ 2
匀速行驶时的牵引力/N 2000
(1)求轿车（空载）停放在水平地面时对地面的压强。（g取 ）
(2)求轿车在 内牵引力做功的功率。
(3)已知该轿车所用的天然气的热值是 ，则从泗水到济南轿车发动机的效率是多少？
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）轿车（空载）对水平地面的压力
轿车（空载）对水平地面的压强
（2）轿车牵引力所做的功
轿车牵引力做功的功率
（3）根据表中数据可知，从泗水到济南消耗的天然气的体积
消耗的天然气完全燃烧放出的热量
牵引力所做的功轿车发动机的效率
25．氢燃料电池汽车是利用氢与氧发生化学反应产生电能，供给电动机而驱动汽车行驶的。如图所示，该类型
汽车甲在平直公路上从A地出发，以90km/h的速度行驶1h到达B地，消耗0.8kg氢燃料，所产生电能的80%用
于维持汽车匀速行驶，所受阻力为1000N。已知每加注1kg氢燃料所需的费用为30元。（请写出计算推理过
程）
(1)求此过程中产生的电能。
(2)燃油汽车乙也在该公路上从A地出发，以90km/h的速度匀速行驶。所受阻力与甲车相同，汽油在汽缸内完
全燃烧，且燃烧所释放热量的30%用来维持汽车匀速行驶，汽油热值 ，已知每加注1kg汽油所需
的费用为12元。则在与甲车花费相同燃料费用的情况下：
①求乙车消耗的汽油完全燃烧所放出的热量。
②请判断乙车能否到达B地。
【答案】(1) ；
(2)① ；②乙车不能到达B地。
【详解】（1）汽车行驶的路程为s=vt=90km/h×1h=90km=9×104m
汽车做匀速直线运动，牵引力和阻力是一对平衡力，故牵引力大小为F=f=1000N
汽车牵引力做的功为
已知有80%的电能用于维持汽车匀速行驶，此过程中产生的电能
（2）氢燃料汽车甲消耗0.8 kg氢，每kg氢费用30元，总费用
燃油汽车乙花费相同燃料费用24元，则其汽油质量
汽油完全燃烧放出的总热量
已知仅30%的热量用于维持汽车匀速行驶，故实际可用做功为
远小于克服相同阻力所需的 ，故乙车不能到达B地。
26．（24-25九年级上·陕西汉中·期中）氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点。国家发改委、国家能源局联合
印发《氢能产业发展中长期规划2021-2035年》。明确氢能是未来国家能源体系的重要组成部分。2024年4月，
据中国石化消息，两辆以氢为燃料的汽车，实现了北京到上海1500km长距离运输测试，这是中国氢能车辆首
次大范围、长距离、跨区域的实际运输测试。某氢燃料电池大巴车如图所示。(1)质量为 的氢燃料完全燃烧放出的热量为多少？
(2)若这些热量全部被质量为 、温度为 的水吸收，能使水的温度升高多少？（在1标准大气压下）
(3) 氢燃料可供该型号氢燃料电池大巴车以 的恒定功率匀速行驶 ，则该氢燃料电池大巴车的效
率为多少?
【答案】(1)8.4×107J
(2)35℃
(3)50%
【详解】（1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为Q =m q =0.6kg×1.4×108J/kg=8.4×107J
放 氢 氢
（2）水吸收的热量为Q =Q =8.4×107J
吸 放
水升高的温度为
根据上述计算结果得到水的末温为t=t ＋Δt=65℃+50℃=115℃>100℃
0
而标准大气压下水的沸点为100℃，所以水的末温为100℃，水升高的温度为Δt'=100℃-65℃=35℃
（3）该氢燃料电池大巴车消耗0.6kg氢燃料输出的有用功为W=Pt=140×103W×300s=4.2×107J
该氢燃料电池大巴车的效率为
七．热水器的效率计算（5题）
27．（25-26九年级上·广西南宁·开学考试）小明家用天然气做饭时，将一壶质量为1.5kg的水由20℃烧至100℃
时，消耗了天然气0.02m³，已知水的比热容为4.2×10³J/（kg·℃），天然气的热值为3.6×10⁷J/m³，求：
(1)壶中水吸收的热量；
(2)天然气完全燃烧放出的热量；
(3)用天然气烧水时的效率。
【答案】(1)5.04×10⁵ J
(2)7.2×10⁵ J
(3)70%
【详解】（1）质量为1.5kg的水由20℃烧至100℃时吸收的热量为（2）0.02m³的天然气完全燃烧放出的热量为Q =Vq=0.02m3×3.6×10⁷J/m³=7.2×105J
放
（3）用天然气烧水时的效率为
28．如图所示是一个容积为 的太阳能热水器，每平方米面积上 得到太阳辐射的能量平均为 。某
次给太阳能热水器加满水，让其工作一段时间后，水温由20℃上升到50℃。已知热水器上集热管接收太阳能的
有效面积为 ，水吸收太阳能的效率为50%，水的比热容为 ，水的密度为 。求：
(1)水吸收的热量；
(2)集热管工作的时长；
(3)已知某天然气灶的效率为50%，使用太阳能热水器把同样一箱水加热到相同的温度可以节约天然气的体积。
（不计能量损耗，已知天然气的热值 ）
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】（1）水的质量为
则水吸收的热量
（2）得到太阳辐射的能量为
每平方米面积上 得到太阳辐射的能量平均为 ，则集热管工作的时长
（3）天然气完全燃烧放出的热量为
则可以节约天然气的体积
29．某同学随家人户外露营时用酒精炉给 的水加热，同时他绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化
的图线。若在 内完全燃烧了 的酒精，水的比热容为 ，酒精的热值约为 。求：(1)酒精完全燃烧产生的热量；
(2)经过 时间加热，水所吸收的热量；
(3)酒精炉烧水时的热效率；
(4)若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧煤气的质量。（煤气的热值为 ，假设煤气燃烧放出的热
量全部被水吸收）
【答案】(1)
(2)
(3)
(4)
【详解】（1）酒精完全燃烧产生的热量
（2）由图像可知，经过 时间加热，水的温度从20℃升高到80℃，则水所吸收的热量
（3）酒精炉烧水时的热效率
（4）改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧煤气的质量为
30．（2025·福建厦门·模拟预测）某物理兴趣小组的同学，用天然气给10kg的水加热，同时绘制了如图所示的
加热过程中水温随时间变化的图线，若在 内完全燃烧了 的天然气 每分钟放热相同 。水的比热容
为 ，天然气的热值为 。
(1)完全燃烧 天然气释放的热量为多少？
(2)“ ”水吸收的热量为多少？
(3)在烧水过程中，“ ”、“ ”、“ ”请判断哪个时间段热效率最高？最高热效率为多少？
【答案】(1) ，
(2)
(3)
【详解】（1）因为天然气的质量为 ，天然气的热值为 ，所以
天然气完全燃烧释放的热量为
（2）由题意得， 内水的温度变化度数为 ，所以水吸收的热量为
（3）由题意可知，每分钟放热相同，所以在相等的时间段内，天然气放出的热量相等，而随着水温的不断升高，
温度变化越来越慢，故可判断 时间内，在吸收热量相同的情况下，水升高的温度最大，热效率最高；
内，水吸收的热量为 ，天然气完全燃烧释放的热量为
故最高的热效率为
八．竞赛必刷（5题）
31．现有两个使用同一种燃料的加热器，用它们分别对甲、乙两种不同的物质加热。已知甲物质的比热是乙物
质的2倍，甲物质的质量是乙物质的 ，当甲物质升高的温度是乙物质的 时（甲、乙物质的物态都不发生改
变），加热甲物质所用燃料是加热乙物质的 ，则两加热器利用热能的效率之比是（ ）
A．3:4 B．1:1 C．3:2 D．2:1
【答案】B
【详解】由题意可知， ， ， ，由Q =cm△t可得，甲、乙物质吸收的热量之比是
吸
两加热器的燃料都相同，那么燃料的热值是相同的，加热甲物质所用燃料是加热乙物质的 ，也就是说甲、乙
两物质消耗燃料的质量关系是 ，由Q =qm可得，两加热器消耗燃料完全燃烧释放的热量之比是
放
由热机效率公式 可知道，两加热器利用热能的效率之比是两加热器利用热能的效率之比是1∶1。
故选B。
32．下图为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程
错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。
排量 3.0L
输出功率 150kW
转速 6000r/min
（1）有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指
活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程
长），转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数，单缸排量V= L，该发动机的做功冲程每次
做功 J。
（2）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p=
Pa。
【答案】 0.75 750 106
【详解】（1）[1]由题意知，四个汽缸工作的总和3.0L，则单缸排量
[2]转速为6000r/min，即100r/s，单缸四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周，做功一次，所以，单缸四冲程内
燃机1s内做功50次，4缸四冲程内燃机1s内做功200次。由 可得，发动机在1s内做功
W=Pt=150×103W×1s=1.5×105J
则每次做功冲程做功
（2）[3]燃气对活塞所做的功可表示为W =pV，则燃气对活塞的压强33．汽油发动机工作时，汽油必须和吸进的空气成适当的比列，才能形成可以有效燃烧的混合气，这就是空燃
比（可燃混合气体中空气质量与燃油质量之比）。空燃比是发动机运转时的一个重要参数，它对尾气排放、发
动机的动力性和经济性都有很大的影响。根据发动机的类型等因素，每种发动机的空燃比一般不同。某汽缸总
排量为2.0L的4 缸发动机所需的空燃比14:1，混合燃气的密度为1.35kg/m3，当发动机曲轴每分钟转速为2600
转时，输出功率为65kw 。此时该发动机的效率是多少？（汽油的热值为 4.6×107J/kg）
【答案】36%
【分析】4 缸发动机一个工作循环时，曲轴每转2转，共16个冲程，活塞上下往返8次，对外做功4次；根据
密度公式求出消耗的汽油质量；再利用热值公式得到汽油完全燃烧释放的热量，根据功率的定义式得到有用功，
最后根据热机效率公式得到答案。
【详解】由题意知，四缸汽油发动机曲轴每转2转，各个汽缸均做功1次，所以1分钟发动机做功次数1300次，
根据 可得1min内消耗的汽油质量
则这些汽油完全燃烧释放的热量
由 可得发动机1min做的有用功
则该发动机的效率
答：此时该发动机的效率是36%。
34．如左图所示，某家庭轿车的发动机为 4 缸四冲程汽油机，其中一个汽缸的相关参数如右图所示（剖面图）。
汽缸活塞面的直径为 d（cm），连杆长度为 l（cm），曲轴的中心与连杆连接点之间的距离为 r（cm），满负
荷工作时，做功冲程燃气的平均压强为 p（Pa），飞轮转速为 3600r/min，当汽油机满负荷工作时（不计摩
擦），经历时间 t（s）消耗的汽油质量为 m（g），设汽油的热值为 q（J/kg）；求汽油机的效率。（若有运算
过程中题目未知但需要用到的物理量请预先设定）
【答案】【详解】解：设做功冲程中燃气对活塞平均压力为F，因为 ，所以
设做功冲程中活塞的行程为s，一个冲程燃气对活塞做的功为W
1
设汽油机的功率为P，由飞轮转速为3600r/min可知，一个汽缸
1s内做功30次
设汽油机的效率为η
答：汽油机的效率 。
35．2010年11月5日，在新疆召开的“引渤入疆”（指引渤海水进入新疆）研讨会，引起了全国舆论的广泛关
注。其中一个方案是：从天津取水，由黄旗海—库布齐沙漠—毛乌素沙漠—腾格里沙漠—乌兰布和沙漠—巴丹
吉林沙漠，走河西走廊，经疏勒河自行流入罗布泊。此路经中最高海拔约为h =1200m，从罗布泊到下游的艾丁
1
湖，又有近h =1000m 的落差。此方案是否可行，涉及到环境、能源、技术等多方面的因素。下面我们仅从能
2
量的角度来分析这个方案。取g=10N/kg，水的密度ρ=1.0×103kg/m3。
(1)若通过管道提升海水，电能效率η=60%，将1t海水提升到海拔1200m处，需要电能E 至少为多少？
1
(2)若每年调4×109m3海水入疆，即使把从罗布泊到下游的艾丁湖落差发的电全部用来提升海水，也还需要额外
提供电能；
①若利用水的落差发电，发电效率也为η=60%，将1t海水输送到艾丁湖，额外需要电能 为多少？
②已知三峡水电站年平均流量Q=5.0×1011m3，水库水面与发电机的水轮机所在位置的平均高度差h=100m，发电
站的发电效率η=60%。若“引渤入疆”工程额外需要的电能可以从三峡水电站输送，求在一年中“引渤入疆”
工程额外需要的电能占三峡电站发电量的比例。
【答案】(1) 2×107J；(2)1.4×107J，18.7%
【分析】能量是守恒的，只是形式的转换，解题时考虑能量转换的占比问题；利用公式E=mgh得到水的重力势
能，通过能量的利用得到需要消耗的电能。
【详解】(1)将一吨海水提升到海波1200m，重力势能增加
由于电能的利用率为60%，所以需要耗电
(2)①利用1000m落差，根据能量的利用率可知1t水可以发电将1t海水输送到艾丁湖，需要额外耗电
②1t海水的体积为1m3，则每年从渤海湾调4×109m3海水入疆需要额外用电
已知年平均流量
Q=V=5.0×1011m3
由 以及 可得这些水的重力
已知平均高度差h=100m，则水的重力做功
已知发电站的发电效率为60%， 可得，三峡水电站的年发电
“引渤入疆”工程额外需要的电能占三峡电站发电量的比例为
答：(1)若通过管道提升海水，电能效率η=60%，将1t海水提升到海拔1200m处，需要电能E 至少为2×107J；
1
(2)①若利用水的落差发电，发电效率也为η=60%，将1t海水输送到艾丁湖，额外需要电能 为1.4×107J；
②在一年中“引渤入疆”工程额外需要的电能占三峡电站发电量的比例18.7%。
