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第十四章 内能的利用（原卷版）
课时14.4 第十四章 内能的利用复习总结
2022年课程标准 物理素养
3.3.1 从能量转化角度认识燃料的热值。
物理观念：了解四冲程热机的构造和工作原理。知道
3.3.3 了解热机的工作原理。知道内能的利用
热值的概念；认识生活中常见的能量。
在人类社会发展史中的重要意义。
科学思维：认识热机四冲程工作过程中的能量转化；
3.5.1 知道能量守恒定律。列举日常生活中能
能识别热机四冲程。会进行热值的简单计算。具有用
量守恒实例。
能量守恒的观点分析物理现象的意识。
3.5.2 从能量转化和转移的角度认识效率。
科学探究：了解各种形式的能量是可以相互转化的。
3.5.3 列举能量转化和转移具有方向的实例。
思维导图
问题一：内燃机冲程及其能量转化情况※专题概述
（1）四冲程内燃机的工作过程分为吸气、压缩、做功和排气四个冲程；
（2）四个冲程组成一个工作循环。一个工作循环活塞往返两次，曲轴转动两周，对外做功一次；
（3）压缩冲程将机械能转化为内能，气缸内的气体体积减小→内能增加→温度升高→压强增大；做
功冲程将内能转化为机械能，气缸内气体体积增大→内能减少→温度降低→压强减小。
【典例1】（2023·广东省）如图为四冲程汽油机工作过程中的某冲程示意图，该冲程为（ ）。
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程
【典例2】（23-24九年级上·山东潍坊·期末）在学习完《热机》后，某同学设计了实验来演示热
机的工作原理，如图所示，用酒精灯加热试管使水沸腾，水蒸气驱动叶轮转动，下列关于该实验分析正
确的是（ ）。
A．加热试管使水沸腾，是通过热传递的方式改变水的内能
B．叶轮转动时，水蒸气的内能转化为叶轮的机械能
C．加热过程中，酒精灯中的酒精内能不变，热值变小
D．增大酒精灯的火焰，可提高该装置的效率
【典例 3】（2023·齐齐哈尔）如图所示是单缸四冲程汽油机某一冲程工作示意图，该冲程是
___________冲程。若该汽油机1s对外做功15次，则汽油机的飞轮速度为___________ 。【典例4】（2023·绥化）下图是四冲程汽油机的工作示意图。从能量转化的角度看，机械能转化为
内能的冲程是（ ）。
A. B. C. D.
问题二：内能的利用与能量转化和转移分析
※专题概述
人们利用内能的形式主要有两种：一是利用内能做功，典型的例子就是内燃机；二是利用内能加
热，常见的与煤气灶、锅炉、天然气灶等。
1.利用内能做功的过程是内能的转化为其他形式能的过程。做拉力多少功，有就多少内能发生的转
化，转化前后能量是守恒的。
2.利用内能加热是能量的转移过程。例如，一杯热水一杯冷水混合，不考虑能量损失时，热水降温
减少了多少内能，冷水变热就增加多少内能，转移前后能量是守恒的。
自然界中除了内能可以同其他形式的能发生转化外，其他各种形式的能量之间也可以发生相互转
化。在分析能量转化和转移过程中，要明确研究对象和所研究的过程，注意分析物体的起始状态和最终
状态所具有的能的形式。
【典例1】（2024·甘肃兰州·一模）下列有关能源及能的转化中说法错误的是（ ）。
A．绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能
B．泥石流流速快，流量大，因此泥石流的重力势能大
C．燃烧化石能源产生酸性气体形成的酸雨，可以腐蚀成分为碳酸钙或金属的建筑物
D．镁条燃烧发出耀眼的白光，此过程中化学能转化为光能和内能
【典例2】（2021·辽宁铁岭·三模）如图是种能爬墙的机器人，它的四只脚上各有一个吸盘，让它
能在爬墙时如履平地。请你回答下列问题：
（1）吸盘能吸住墙的原因是什么；
（2）机器人向下爬墙时所受摩擦力的方向向哪个方向；
（3）机器人在使用前需要充电，充电时能量是如何转化的？【典例3】（2024·江苏南京·二模）以下四个事例中能量转化过程与其他不相同的是（ ）。
A． 瓶塞冲出 B． 搓手取暖
C． 压缩冲程 D． 钻木取火
【典例4】 （2024·江苏连云港·二模）下列四个实验中，其能量转化方式与图示汽油机对应冲程
类似的是（ ）。
A． 火花发生器点火 B． 滚摆向向下运动
C． 压缩空气引火仪 D． 酒精灯加热杯中冷水后将盒盖顶出
问题三：燃烧放热与“三率”的计算
※专题概述
1.燃料燃烧时放出的热量： 或 。
2.“三率”的区分与计算
热机效率 燃料的利用率 能量的转化率转化成机械能的那部分能量与燃料完 被水吸收的热量与燃料完全燃烧放出 在能量转化时，的得到的新能量与被
全燃烧放出的热量之比 的热量之比 转化的总能量之比
求解效率问题的通法：得到的那部分能量（有用能量）和消耗掉的能量（总能量）之比。可统一记为
3.解答计算热量与“三率”问题一般有以下两种思路：
（1）分析题目所给的已知条件，思考根据这些条件能求出什么量，再根据求出的物理量思考还能求
出什么量，逐步由前往后推导，直至推出题目所要求的量；
（2）分析题目所问的问题，思考求解这些问题需要哪些物理量，要得到这些物理量，又需要什么，
逐步由前往后推导。
【典例1】（23-24九年级下·陕西西安·阶段练习）某款混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组
成，对其性能进行测试，其部分参数如表所示：
纯电能耗 22kW·h/100km 电池容量 44.5kW·h
燃油能耗 7.5L/100km 单位质量电池所包含的能量 178W·h/kg
（1）该混合动力汽车的内燃机是四冲程汽油机，如图所示是汽油机的 冲程；
（2）从表中提供信息计算出该电动汽车配备的电池质量是 kg；
（3）该混合动力汽车以纯油驱动匀速直线行驶100km，若该汽车工作时内燃机的热效率为40%，汽
车所受阻力为700N，剩余能量全部用于电池充电，则能为电池充电的电量为 J。（汽油密度
取（0.7×103kg/m3，汽油热值取4.6×10⁷J/kg）
【典例2】（2024·河南周口·模拟预测）如图所示的重型货车自重8.5吨，额定载重9吨，车轮与
水平地面接触的总面积为0.35m²。货车满载物资匀速直线行驶400公里消耗柴油70L，已知柴油的密度
为0.8×103kg/m3， 热值为4.0×107J/kg，g取10N/kg。求：
（1）该重型货车满载时对水平地面的压强是多少?
（2）此段路程中柴油完全燃烧放热多少?
（3）若此车热机效率为40%，则匀速直线行驶时货车受到的阻力多大?
【典例3】（2023·南京）使用天然气有助于碳中和目标的实现，天然气燃烧过程中，将化学能转化为______能，用天然气灶将质量为2.2kg，初温为25℃的水加热到75℃，水吸收的热量是______J；若烧
水的效率为42%，此过程中完全燃烧天然气______kg。[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）；天然气热
值为4.4×107J/kg]
【典例4】（21-22九年级上·江苏镇江·期中）如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相
同的水进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时水升高的温度用Δt表示（水
未沸腾），则下列说法中正确的是（ ）。
A．实验中m必须相同，否则无法比较燃料的热值
B．实验中Δt越大，说明燃料的热值一定越大
C．若 的值越大，燃料的热值越大
D．若 的值越大，燃料的热值越大
问题四：能量的转化与守恒
※专题概述
解答此类问题的关键是：
（1）根据能量守恒定律准确把握能量之间的关系；
（2）观察物体运动过程中能量转化的形式以及量的关系。
【典例1】学习了能量的转化和守恒后，同学们在一起梳理知识时根据生活经验，交流了以下想
法，你认为正确的是（ ）。
A．各种形式的能在一定条件下都可以相互转化
B．一个单摆摆动多次后最终停了下来，说明能量的总量逐渐减小
C．空调既可以制热也可以制冷，说明能量的转化和转移没有方向性
D．用电蒸锅蒸煮医疗器械，将电能转化为内能
【典例2】（2024·山东济南·一模）2023年9月21日，新晋“太空教师”景海鹏、朱杨柱、桂海
潮为广大青少年带来一场精彩的太空科普课，这是中国航天员首次在梦天实验舱内进行授课，也是“天
宫课堂”的第四次课。宇宙浩瀚，探索无限，四次“天宫课堂”给我们展示了奇妙的太空世界。下列说
法正确的是（ ）。A．图甲所示的水球透镜实验中，通过水球可以看到“倒影”，它的成像特点与照相机相同
B．图乙所示把乒乓球压入水中后，乒乓球没有浮起，而是停留在了水中，说明浮力消失了
C．图丙所示的水球变“懒”实验，金属球遇到水球后静止，说明力能改变物体的运动状态
D．图丁所示的“又见陀螺”实验，陀螺离开手后仍不停旋转，此过程不遵循能量守恒定律
【典例3】关于能量守恒定律的下列说法中。正确的是（ ）。
A．能量既可以凭空消失
B．能量也可以凭空产生
C．热机的工作过程不遵循能量守恒定律
D．能量转化和转移过程中，能量的总量保持不变
【典例4】下列说法中正确的是( )。
A．“能源危机”的说法与“能量守恒定律”是矛盾的，所以是错误的
B．太阳能不断地辐射到地球上，使地球不断吸热，温度不断升高，使全球“变暖”
C．地球上存储的石油、煤、天然气等燃料是有限的，但能量的来源是无限的
D．只有在地球范围内，能量守恒定律才能成立
1.（2024·广东广州·一模）汽车行驶过程中，发动机（汽油机）的冷却水温度升高，油箱里的油
减少，则（ ）。
A．油箱里的油热值不变
B．汽油机在图示冲程，将内能转化为机械能
C．某零件传热给冷却水，说明此零件内能大于冷却水
D．用水冷却是因为水比热容大，吸热时内能保持不变
2．（2024·陕西西安·一模）如图所示是用航空铝打造的太阳能双副环悬浮香薰车载摆件，在光的
照射下太阳能电池板提供电能使双环旋转，下关于它的说法正确的是（ ）。A．双浮环在太阳光的照射下将太阳能转化为化学能
B．底部凸凹不平的花纹是为了增加接触面的粗糙程度来增大摩擦力
C．摆件对摆台的压力和摆台对它的支持力是一对平衡力
D．双浮环在旋转的过程中处于平衡状态
3．（23-24九年级上·陕西西安·期末）2023年10月26日神舟十七号载人飞船发射成功，火箭上
升过程中不断消耗燃料。下列说法不正确的是（ ）。
A．燃料燃烧推动火箭升空过程中内能转化为机械能
B．进入太空后，飞船表面温度不断降低，但内能不会为零
C．火箭在上升过程中外壳与空气摩擦温度升高，这是通过做功改变内能的
D．当燃料不完全燃烧时，燃料的热值变小
4.（2024·广西桂林·一模）关于如图所示的实验，说法正确的是（ ）。
A．图甲中水蒸气对瓶塞做功，水蒸气的内能不变
B．图乙过程中能量的转化与四冲程汽油机的压缩冲程相同
C．用图丙所示装置（除了燃料种类不同外，其他条件均相同）比较燃料1和燃料2的热值时，是通
过比较水升高的温度来得出结论的
D．图丁是水沸腾时的情形
5．（2024·江苏扬州·二模）利用矿泉水瓶做几个小实验（1）如图1透过装水的瓶子可以看到商标背面的文字被放大了，此时装水的瓶子相对于一个凸透
镜，成正立、放大的 （实/虚）像；
（2）如图2将刚喝完的矿泉水瓶盖上盖子扭转加压，然后比谁的瓶盖飞得远。瓶盖飞出时会有“白
气”从瓶口冒出，扭转瓶身的目的是对 （填“瓶身”或“瓶内气体”）做功，它的内能会增加，
其能量转化情况与单缸四冲程汽油机的 冲程相同；
（3）如图3，将矿泉水瓶注满水并拧紧瓶盖，用圆规的针在瓶身上A处开个小孔，则小孔内
（会/不会）有水喷出。
6.如图为“太阳花”摆件。当阳光照射到花盆上的太阳能电池板时，叶子和花就会摆动，此时光能
最终转化为_______能；月球车上的太阳能电池板能把太阳能转变成______贮存起来，从而保障了月球车
的能量需求。
7.如图是一位“发明家”设计的一种永动机。设想“利用上水池的水使水轮发电机发电，然后，利
用发电机发出的电能驱动抽水机把下水池的水再抽回上水池（一部分电能供用电器使用）。这样不断循
环下去，就可以制成一个永动机”。这个永动机______（选填“能”或“不能”）持续运转。实际中，
抽水机和发电机工作时会发热，有一部分能量转化为______能。一段时间内，抽水机向上的抽水量
______（选填“大于”“等于”或“小于”）经水轮发电机流下来的水量。
8．（2024·广东广州·一模）初三3班的小庄同学带领他的实验小组完成“探究水沸腾实验”。在
实验过程中，小庄同学和他的组员遇到了几个实验问题，请你帮小庄同学解决：（1）小庄在实验前提醒组员必须关注温度计的正确放置，请你在图A中选出正确的温度计放置的图
片代码( )；
（2）组装好实验装置后，小庄同学变开始点燃酒精灯开始实验并每隔1min记录下水的温度，实验
过程中，细心地小庄发现组员们正在第2min是温度没有记下，他马上拿出手机拍下了当时的实验装置和
温度计的示数如图B，请你在实验表格的相应位置补全对应的温度数据；( )
时间/
0 1 2 3 4 5 6 7
min
9
温度/ 90 92 96 98 98 98
8
（3）请你在图C坐标图中画出时间－温度的图像 ，从图像可以看出此时，水的沸点为
。如果只考虑气压因素，可以推断出该地的气压 （选填“大于”、“小于”或者“等
于”）标准大气压；
（4）小庄同学在观察水沸腾时，烧杯口的盖子会跳动，杯口的位置有少量水滴黏在玻璃上，这是因
为水蒸气的 变成了杯盖的机械能，该过程与图D中的热机的 冲程（填代码）相
似。损失能量的水蒸气会发生 （填物态变化），变成液态的水；
（5）实验的最后小庄还想测算酒精灯的热效率，于是他想出了以下的步骤，请你帮小庄完成空白的
步骤冰补充适当的物理量字母；
①用电子天平称量实验前酒精灯的质量 、烧杯中水的质量 ；
②用温度计测量实验前水的温度，记作 ；
③加热一段时间后用温度计测量水的温度，记作t；
④ ，计算消耗的酒精质量；小庄查的实验用酒精的热值为q，水的比热容为c，以上出现的物理量均可看做已知数值，请你利用
上述的物理量字母，写出酒精灯热效率的表达式 。
9．（2024陕西省咸阳市部分学校中考模拟预测物理试题）为了直观地了解火箭的发射原理，模拟火
箭的发射方式，老师带领同学们制作了水火箭，水火箭是一种简易的火箭系统，通常由塑料汽水瓶作为
火箭的箭身，并把水当作喷射剂。我们向水火箭内加水并用打气筒打气加压，汽水瓶内能承受的压力为
大气压强的三倍，打开水火箭的排气发射钮。巨大的气压差将瓶内的水向后喷射排出，产生了较大的反
作用力，将水火箭向前快速推进。（ ，g取10 N/kg）
（1）在制作过程中，向汽水瓶中加入了质量不等的水，测得上升高度记录如表所示。
水量占瓶身总体积的百分
3 15 30 45 60
比/％
水火箭上升高度/m 40 70 80 78 56
根据表格所得数据可知，水火箭上升的高度随水量的增加 （选填“增大”“减小”“先增
大后减小”或“先减小后增大”）；
（2）将一个汽水瓶制成了一个简易水火箭，其净重为120 g，到达最高点距离地面75 m，此时瓶内
的水全部排尽，在其下落过程中简易水火箭重力做功为多少？
（3）①查阅资料可知，水火箭起飞过程中做加速直线运动，其初始质量和起飞速度的乘积与将水排
尽后的质量和此时速度的乘积相等。一个质量为120 g的水火箭中加入总容积 的水，其瓶底喷出水流的
流量Q稳定为 ，1.5 s全部喷出，水火箭的起飞速度为8 m/s，求当水火箭中的水排尽时，水
火箭的速度为多少？
②水火箭发射速度很快，受空气阻力影响，泼水火箭上升到最高点所需的能量相当于燃烧0.08 g的
汽油，水火箭上升到最高点时消耗的能量为多少？（
10．（23-24九年级下·湖北宜昌·阶段练习）2024年2月，湖北省出现大范围低温雨雪天气，为了
清除路上的积雪，湖北交投集团引进了除雪破冰“神器”----吹雪车，该车“心脏”为退役飞机“歼
七”“歼八”的发动机改造而成，该车每小时耗油2吨，吹出来的热风相当于12级台风的动力，温度约
80℃，能快速吹化积雪、吹干结冰路面，使高速公路较快达到通行条件。
（1）按照我国道路交通标准，载重汽车的轮胎对地面的压强不得超过 ，如果该吹雪车的车
轮与地面的总接触面积为 ，则该吹雪车对地面的压力不会超过多少？（设轮胎与地面的接触面积
不变）
（2）若该吹雪车工作1个小时的过程中，发动机的热效率（是指发动机获得的机械能与燃料完全燃
烧产生的内能之比）为 ，燃油热值 取 ， 燃油完全燃烧释放的热量是多少？此过程中发
动机获得的机械能是多少？
（3）若发动机获得的机械能有45％用于吹地面的积雪，则对积雪做功的功率是多少？
