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第十四章 内能的利用
考点精讲
考点1：热机
1．内燃机
（1）认识内燃机
汽油机 柴油机
（2）定义：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。
（3）分类：汽油机和柴油机两大类。
（4）内燃机一个工作循环由四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。其中，每完成
一个工作循环，活塞往复两次，飞轮转动两周，只有做功冲程实现内能向机械能的转化。
2．柴油机工作原理（与汽油机对比）
汽油机 柴油机
构造 火花塞 喷油嘴
吸气冲程 吸入空气和燃气的混合物 吸入空气
压缩冲程 压缩程度较小 压缩程度较大
不 点火方式 点火式 圧燃式
同 效率 20%-30% 30%-45%
点 载重汽车、拖拉机、坦克、火车、
应用 小轿车
轮船。
相同点 都是一个工作循环，“四冲二转一做功”【例1】（精选·海南中考真题）双手相互摩擦时感觉发热，这一过程的能量转化与四冲程汽油机的哪个冲
程相同（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【例2】下面是汽油机工作时的各个冲程示意图，其中将内能转化为机械能的是
A. B. C. D.
热机是利用燃料燃烧获得的内能转化为机械能的机器，汽油机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、
排气四个冲程组成，在压缩冲程中机械能转化成内能，在做功冲程中内能转化为机械能。
1．（精选·浙江宁波市·中考真题）在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木
塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟
四冲程汽油机工作时的（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
3．（精选·湖南怀化市·中考真题）如图所示是某四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，它是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
4．一台四冲程内燃机转速为600转/分，则（ ）
A. 每分钟内做功150次，共有600个冲程 B. 每分钟内做功600次，共有1 200个冲程
C. 每秒内做功20次，共有10个冲程 D. 每秒内做功5次，共有20个冲程
5．下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况．关于对图中
①②③④的补充正确的是（ ）
A. ①做功冲程②内能转化为机械能③压缩冲程④机械能转化为内能
B. ①压缩冲程②内能转化为机械能③做功冲程④机械能转化为内能
C. ①压缩冲程②机械能转化为内能③做功冲程④内能转化为机械能．
D. ①做功冲程②机械能转化为内能③压缩冲程④内能转化为机械能6．汽油机四个冲程：吸气冲程、________冲程、________冲程和排气冲程．压缩冲程中_____转化为
_____，机械能减少，内能增加，温度升高；在做功冲程中，________转化为________，内能减小，温度
降低．
7．在一台单缸四冲程内燃机正常工作时的飞轮转速为1200r/min，则每秒钟燃气对外做功_____次，如图所
示的是汽油机的_____冲程．
8．（精选·江苏扬州市·中考真题）利用易拉罐做以下儿个小实验，
（1）如图1，向空易拉罐中插入透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱，把罐体放在热水中，
可以看到油柱______，这是利用气体的______制作简易温度计；
（2）如图2，在易拉罐中放入盐和敲碎的冰，用筷子轻轻搅拌半分钟，可以看到罐底出现“白霜”这是空
气中的水蒸气发生了______现象；
（3）如图3，将易拉罐底部开一圆孔倒出饮料，放入滴有酒精的小块脱脂棉花，轻轻晃动易拉罐，把电火
花发生器紧紧塞进孔中，按动按钮，观察到罐子飞出去了，这个过程与汽油机的______冲程能量转化方式
一致。
考点2：热值计算、热机效率
1．燃料的热值：
（1）定义：我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作这种燃料的热值，用q表示。热
值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。
Q Q Q Q
q= 或q= m= 或V=
m V Q=mq(Vq) q q
（2）公式： ，变形： ， 。
（3）热值的单位：J/kg（固体和液体）；J/m3（气体）
（4）热值反映了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、是否完全燃
烧均无关系。
2．热机的效率：
（1）热机中燃料能量的去向（以汽车为例）：如图（2）定义：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率，用η表
示。
（3）公式：η＝×100%.
（4）热机效率是指热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧所择放的能量的比值,它反映了能量的利
用率,热机性能的一个重要标志.
（5） 由于热机在工作过程中,总有能量损失,所以热机的效率总小于1。
3．提高热机效率的途径
（1）使燃料充分燃烧
（2）尽量减少各种热量损失；
（3）在热机的设计和制造上采用先进的技术；
（4）注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。
【例1】（精选·山东泰安市·中考真题）利用一燃气热水器对 、20℃的水进行加热时，完全燃烧了
的煤气。已知水的比热容为4.2 ，煤气的热值为 ，该热水器烧水的效
率是50%。下列说法中（ ）
①煤气完全燃烧放出的热量是 ；②水吸收的热量是
③水温升高了50℃；④加热过程中水的内能保持不变
A．只有①④正确 B．只有②③正确
C．只有①②正确 D．只有②③④正确
【例2】小芳家买了一辆以汽油为燃料的小汽车，经查阅资料，小芳了解到以下信息：“该车如以 80km/h
的速度匀速行驶时，发动机的牵引力为 780N，百公里油耗 8L/100km．”（温馨提示：百公里油耗
8L/100km是指汽车行驶100km，需要消耗8L汽油；1L＝1×10﹣3 m3）已知：汽油密度ρ＝0.7×103kg/m3，汽油的热值 q＝4.6×107J/kg．
求：（1）8L汽油完全燃烧放出的热量（计算结果保留一位小数）；
（2）该车以80km/h的速度匀速行驶100km时：牵引力做的功；发动机的效率．
（1）热值
① 有关热值的计算,解题时要认真审题,利用公式Q=mq进行解答；
② 热值大小与燃料种类有关,与燃料的质量和状态、是否完全燃烧等因素无关。
（2）热机的效率:
① 计算:η＝×100%,W有指用来做有用功的能量;Q总指燃料完全燃烧释放的能量.
②提高热机效率的途径:a.燃料尽可能充分燃烧;b.尽量减少各类热量损失;c.在热机的设计和制造上,采用
先进技术;d.使用时,注意保养,保证良好的润滑,减少因克服摩擦阻力而额外消耗的功.
（3）炉子的热效率:η＝×100%，Q 指有效利用的热；Q 指燃料完全燃烧释放的能量.(若是太阳能热水器,
有 总
则Q总指太阳照射到热水器上的总能量;若是电热水器,则Q总指电流做功放出的总能量)
1．甲柴油机的效率比乙柴油机的效率高，这表明（ ）
A. 甲的功率比乙的大 B. 甲做的功比乙的多
C. 甲消耗的柴油比乙的少 D. 甲柴油机内能转化为机械能的百分比大
2．一箱汽油用掉一半后，下列说法错误的是（ ）
的
A. 质量变为原来 一半 B. 比热容变为原来的一半
C. 热值变为原来的一半 D. 密度不变
3．（精选·四川成都市·中考真题）小帆在老师指导下，用如图所示的同一个实验装置分别加热100g的甲、
乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化图像如图，乙从20℃加热至沸腾刚好
消耗了4g酒精（ ）。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等，，则下列说法中正确的是（ ）
A．
B．乙的吸热能力大于甲的吸热能力
C．0~8min乙吸收的热量为
D．该酒精灯的加热效率为28%
4．（精选·云南中考真题）中国首次火星探索任务“天问一号”探测器的成功发射，是我国综合国力和创
新能力提升的重要标志。如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态
氧作为助燃剂。火箭燃料的发展如表1所示，表2是一些燃料的热值。
表1
第1代 第2代 第3代 第4代
燃 料 偏二甲胼 煤 油 液态氢
氧气和汽油混合
氧化剂 四氧化二氮 液态氧 液态氧
表2
燃料 热值 燃料 热值
汽油 煤油
柴油 氢
（1）使用氢作为燃料的主要优点是：______和______；
（2）某火箭发射时携带了 液态氢燃料，这些燃料完全燃烧最多能将多少千克初温为 的水
加热至沸腾______？[ ，当地大气压为1标准大气压]
（3）氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在气缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源车以70kW的
功率匀速行驶0.5h，消耗了2kg燃料，求该发动机的效率______。
5．（精选·四川泸州市·中考真题）人类发展史也是利用燃料的历史，干木柴、煤的放热本领不同，是因为它们的_______（选填“热值”“热量”或“温度”）不同，完全燃烧0.28m2的天然气可放出_______J的
热量，这些热量若全部被水吸收，可让_______kg的水温度升高20°C[已知天然气热值q=3.0×107J/m3，水的
比热容c=4.2×103]/（kg．°C）]。
6．小王学习燃料的热值之后，自己设计一个实验来探究酒精和碎纸片的热值大小．
（1）实验装置如图甲、乙所示，你认为图中横杆、温度计、铁圈、燃具四个器件的安装顺序是_____（由
下而上/由上而下）．
（2）为保证实验结论的可靠，在实验中应控制的因素有：_____，_____等．
（3）实验数据记录如表：
根据表中数据，计算出碎纸片的热值是_____J/kg．
（4）通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏_____（选填“大”或“小”），你认为出现这样情况的主
要原因是：_____．
（5）另一组同学用同样的装置进行实验，在实验中两种燃料完全燃烧完之前都使得水沸腾了，你能否比
较出两种燃料的热值？_____（能/不能）理由：_____，为避免这种情况的出现，你可以对他们组提什么改
进建议？_____．
7．某型号汽车在车型测试中，在一段平直的公路上以90km/h的速度匀速行驶了9km，消耗汽油2kg．已
知汽油的热值q ＝4.5×107 J/kg．假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为40%，则：
汽油（1）汽油完全燃烧放出的热量是多少？
（2）该型号汽车在以此速度行驶的过程中，受到的阻力是多大？
（3）结合汽车内燃机的能量流向图，你认为目前汽车生产厂家及用户们是如何提高该车汽油机的效率？
（答出两点即可）
8．某家庭用的燃气热水器，将20 kg的水从20℃加热到70℃，完全燃烧了0.2 kg的燃气．已知水的比热
容为4.2×103 J/（kg·℃），燃气的热值为5×107 J/kg．求：
（1）燃气完全燃烧放出的热量Q；
1
（2）水吸收的热量Q；
2
（3）该热水器烧水的效率．
9．每到夏收季节，大量农作物秸秆在田间被随意焚烧，这不仅造成资源浪费、环境污染，而且极易引发
火灾等．为解决这一问题，现已研制出利用秸秆生产的节能环保型燃料——秆浆煤．若燃烧秆浆煤（热值
为2.4×107J/kg），使50kg、20℃的水温度升高到80℃．求：
（1）水的内能增加了多少（水的比热容为4.2×103J/（kg•℃））（2）如果秆浆煤燃烧释放的热量有30%被水吸收，需要完全燃烧多少千克秆浆煤．
考点3：能量的转化和守恒
1．在一定条件下，各种形式的能量都可以相互转化。能量还可以从一个物体转移到另一个物体。
2．内容：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。
【例1】（精选·甘肃武威市·中考真题）2020年7月23日，“天问一号”卫星在文昌航天发射场发射升空，
将负责执行中国第一次自主火星探测任务。加速上升过程中，火箭燃料的___________能转化为燃气的内
能，卫星的机械能___________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
【例2】下列有关能量转化的说法错误的是（ ）
A. 核电站发电——核能转化为电能 B. 电饭锅烧饭——电能转化为内能
C. 热机工作——机械能转化为内能 D. 太阳能电池一一太阳能转化为电能
本考点考查的重点是动能和势能的转化、机械能与内能的转化或其他形式的能之间的转化,考查难度
不大,解答的关键是要掌握和理解好能量守恒定律.
1．下列关于能量转化的说法正确的是（ ）
A. 跳伞运动员在空中匀速下落时机械能守恒
B. 拉弓射箭过程是将动能转化为弹性势能
C. 核电站发电是将核能转化为电能
D. 给电池充电是将化学能转化为电能
2．关于能量守恒定律，下列说法正确的是（ ）
A. 能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化
B. 能量守恒定律只适用于能量转化的过程
C. 摩擦生热是创造了热，并不符合能量守恒定律
D. 按照能量守恒定律，宇宙中能量的总量永远不会增减
3．下列关于能量的转化和守恒的说法正确的是（ ）A. 因为能量是守恒的，所以人类社会不存在能源危机
B. 人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生
C. 酒精燃烧时，将化学能转化为内能，但内能不会自发地转化为酒精的化学能
D. 高山上滚下的石块越来越快，说明动能转化为重力势能
4．下列对能量转化的描述不正确的是（ ）
A. 蓄电池充电：电能﹣化学能 B. 电热水器烧水：电能﹣内能
C. 太阳能电池板工作：太阳能﹣化学能 D. 内燃机工作：化学能﹣内能﹣机械能
5．能量既不会凭空消灭，也不会凭空_____，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体_____
到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量_____．这就是能量守恒定律．
