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2023年新课标下中考物理一轮单元复习讲练考（全国通用）
第十四单元 内能及其利用
专题40 内能及其利用单元知识点讲解与典型题解析
新课标对单元考点要求
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中的重要意义。
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.从能量转化和转移的角度认识效率。
5.列举能量转化和转移具有方向性的常见实例。
单元知识思维导图
单元考点知识讲解
考点1：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。
考点2：热值与热机的效率
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。
5.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。热机的效率是热机性能的一
个重要指标。汽车发动机的效率、飞机发动机的效率、轮船发动机的效率均属于热机的效率，其公式为：
η= 。
考点3：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，能量的总量不变，这就是能量守恒定律。
单元考点解题规律总结
一、对汽油机和柴油机的认识
1.热机定义：热机是利用内能来做功，把内能转化为机械能的机器。2.热机的种类：蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等
内燃机活塞在汽缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
四冲程内燃机包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转 2周，
活塞上下往复2次，做功1次。
在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功，而其它三个冲程（吸气冲程、压缩冲程和排气冲程）是
依靠飞轮的惯性来完成的。
压缩冲程将机械能转化为内能。
做功冲程是由内能转化为机械能。
①汽油机工作过程：
②柴油机工作过程：
3.汽油机和柴油机的比较：
①汽油机的气缸顶部是火花塞；柴油机的气缸顶部是喷油嘴。
②汽油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气组成的燃料混合物；柴油机吸气冲程吸入气缸的是空气。
③汽油机做功冲程的点火方式是点燃式；柴油机做功冲程的点火方式是压燃式。
④柴油机比汽油及效率高，比较经济，但笨重。
⑤汽油机和柴油机在运转之前都要靠外力辅助启动。
二、解决热值与热效率计算问题思维方法
1.燃料完全燃烧放出热量（1）燃料完全燃烧释放出的热量公式为：Q =mq。
放
（2）气体燃料完全燃烧释放出的热量公式也可为：Q =qV。推导过程如下：
放
说明：①中的公式对固体、液体、气体、均适用。②只对气体适用。两个公式的得出都是根据热值的定义
式得到的。
其中，Q 表示燃料完全燃烧放出的热量，单位是J；q表示燃料的热值，单位是J/kg；m表示质量，
放
单位是kg。V表示体积，单位是ｍ3。
2.热效率公式
（1）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。热机的效率是热机性能
的一个重要指标。汽车发动机的效率、飞机发动机的效率、轮船发动机的效率均属于热机的效率，其公式
为：η= 。
（2）炉具的热效率：天然气燃烧放出的热量是炉具提供的总热量，Q =Q ，水吸收的热量是有用的热量Q
总 放
=Q ，则η= 。
有 吸
（3）电热水器的效率：电热丝所产生热量为Q ， =Q ，水需要吸收热量为Q ， =Q ，
总 总 放 有 有 吸
则η= 。
三、用能量守恒定律解决问题思路
1.要理解能量守恒定律
（1）能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移
到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
（2）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。
（3）“第一类永动机”永远不可能实现，因为它违背了能量守恒定律。
2.试论述能量的转化、转移和守恒问题。
（1）在一定条件下各种形式的能都可以相互转化。能量转化反映了各种现象之间的联系，如摩擦生热说
明了机械运动和热现象之间存在的联系；电风扇转动说明了电现象和机械运动之间存在的联系。
（2）不同形式的能量通过做功可以相互转化，同种形式的能量之间通过热传递可以进行转移，能量可以
从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。（3）能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，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，能量的总量保持不变。
（4）根据能量守恒定律，在分析自然现象时，如果发现某种形式的能量减少，一定能找到另一种形式的
能量增加;反之，当某种形式的能量增大时，也一定可以找到另一种形式的能量减少。
单元对点例题解析
考点1：热机
【例题1】（2022湖南邵阳）图是四冲程汽油机其中一个冲程的工作示意图，它表示的是（ ）
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程
C. 做功冲程 D. 排气冲程
【答案】C
【解析】如图所示，进气门排气门都关闭，活塞向下运动，火花塞处有火花，是做功冲程，故 C符合题意，
ABD不符合题意。故选C。
【例题2】（2022湖南长沙）如图所示，在配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，把活塞迅速压下去，
看到的现象是___________。这是因为活塞压缩空气，使空气的内能___________，温度升高，这一过程与
内燃机工作的___________冲程原理相同。
【答案】 硝化棉燃烧 增加 压缩
【解析】当把活塞迅速压下去后，活塞压缩气体做功，气体的内能增加，温度也会随之上升，当温度达到
硝化棉的着火点时，会看到硝化棉燃烧。
活塞压缩空气使空气内能增加，这是机械能转化为内能，在内燃机四个冲程中，只有压缩冲程是机械能转
化为内能，所以这一过程与内燃机工作的压缩冲程原理相同。的
【例题3】（2022甘肃金昌）如图所示，用酒精灯加热试管中 水，当水沸腾一段时间以后，塞子被试管
内水蒸气推出。这是通过 ___________的方式将水蒸气的内能转化为塞子的机械能（选填“做功”或“热
传递”）。图 ___________（选填“甲”或“乙”）中汽油机的工作过程与这一实验过程中原理是一致的。
【答案】 做功 乙
【解析】塞子被试管内水蒸气推出，气体膨胀对外做功，将气体的内能转化为机械能，涉及能量的转换，
故是做功。
如图甲所示，进气门关、排气门关，活塞向上，压缩气体做功，将机械能转化为内能，而乙图是进气门关、
排气门关，活塞向下，高温高压气体对活塞做功，将内能转化为机械能，故图乙中能量转化与气体对活塞
做功实验的原理相同。
【例题4】（2022甘肃兰州）一台单缸四冲程汽油机，只有第三个冲程中燃气对外做功，其他冲程是靠飞
轮的 ___________来完成的；若飞轮的转速为1200r/min，则该汽油机每秒钟做功 ___________次。
【答案】 惯性 10
【解析】汽油机的四个冲程，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。只有做功冲程对外做功，
提供动力，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的。
单缸四冲程汽油机，一个工作循环，飞轮转2圈，完成4个冲程，对外做功一次。由题可知飞轮的转速
1200r/min＝20r/s
即飞轮每秒钟转动20圈，则该汽油机每秒钟做功10次。
考点2：热值与热机效率
【例题5】（2022齐齐哈尔）某燃气热水器使用天然气作为燃料，若使用中消耗掉0.02m3的天然气，则这
些天然气完全燃烧放出的热量为___________J （q =3.2×107J/m3）；如果这些热量完全被水吸收，则水
天然气
的内能___________ （选填 “增大”、“不变” 或“减小”）。
【答案】 增大
【解析】这些天然气完全燃烧放出的热量为不断吸收热量，则水的内能增大，通过热传递的方式增大内能。
【例题6】（2022江苏常州）天然气热水器将40kg的水从15°C加热到65°C，此过程中天然气完全燃烧释
放热量的84%被水吸收，水吸收热量_________ J，天然气完全燃烧释放热量_________ J，需要消耗天然气
_________kg，这是通过_________方式改变水的内能。[c =4.2×103J/(kg⋅°C)，q =4×107J/kg]
水 天然气
【答案】 8.4×106J 1×107J 0.25 热传递
【解析】将40kg的水从15°C加热到65°C，水吸收热量
Q=cm(t-t)=4.2×103J/(kg⋅°C)×40kg×(65°C-15°C)=8.4×106J
0 1
此过程中天然气完全燃烧释放热量的84%被水吸收，则天然气完全燃烧释放热量
需要消耗的天然气质量
改变内能 的方式有两种，分别是热传递和做功，用天然气烧水是通过热传递改变水的内能。
【例题7】（2022湖北天门）同学们到研学基地开展实践活动。小明垒好柴火灶为大家煮饭，为了测试柴
火灶的效率，他用1kg的干木柴给5kg的水加热，烧完木柴时，水温从20°C升高到60°C。（干木柴的热
值
（1）1kg 的干木柴完全燃烧放出的热量是___________J：干木柴是___________能源（选填“一次”或
“二次”）。
（2）水吸收的热量为多少J？
（3） 该柴火灶的效率为多少？
【答案】（1） J 一次 （2） （3）
【解析】（1）1kg的干木柴完全燃烧放出的热量
1kg的干木柴完全燃烧放出的热量为 。
木柴从自然界取得后可以直接利用，是一次能源。
（2）由 可知，水吸收的热量（3）该柴火灶的效率
考点3：能量的转化与守恒
【例题8】（2022湖南益阳）下列能量转化或转移的情景中，属于能量转移的是（ ）
A. 燃料燃烧时发热
B. 用热水袋取暖
C. 钻木取火
D. 电动机带动水泵把地下水送到地面
【答案】B
【解析】A．燃料燃烧时，将化学能转化为内能，属于能量的转化，故A不符合题意；
B．用热水袋取暖，是热传递过程，内能从热水袋转移到其它物体向上，属于能量的转移，故B符合题意；
的
C．钻木取火，是克服摩擦做功，将机械能转化为内能，属于能量 转化，故C不符合题意；
D．电动机带动水泵把地下水送到地面，电动机工作时将电能转化为机械能，属于能量的转化，故D不符
合题意。故选B。
【例题9】（2022广东）图表示四冲程汽油机处于___________冲程。汽车尾气带走的能量___________
（选填“能”或“不能”）自动汇集回来转化成燃料的化学能，这反映了能量的转化具有___________。
【答案】 排气 不能 方向性
【解析】由图示知，汽缸的进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程。
燃料燃烧放出的能量中有部分热散失，被尾气带走，而尾气带走的能量不会再自动变成燃料的化学能，这
是因为能量的转化具有方向性。
【例题10】（2021黑牡鸡朝鲜族）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，再转化为电能
D. 光能转化为机械能，再转化为电能
【答案】A
【解析】穿上鞋走路时，具有机械能，鞋会发光，具有光能；根据题意可知，该鞋（发电鞋）的工作原理
是电磁感应现象，先是机械能转化为电能，电能又转化为光能，故A正确，BCD错误．
【例题11】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
【答案】D
【解析】（1）当电流通过电动机时，电流做功，消耗电能转化为机械能和内能；
（2）钻头冲击墙壁，克服摩擦做功，将机械能转化为内能；
由此分析可知，在该过程中存在电能、机械能和内能的转化。
