教材梳理第十四章

內(nèi)能的利用1.從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識(shí)燃料的熱值。2.了解熱機(jī)的工作原理。知道內(nèi)能的利用在人類(lèi)社會(huì)發(fā)展史中的重要意義。3.了解能量及其存在的不同形式。能描述不同形式的能量和生產(chǎn)、生活的聯(lián)系。4.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)能量可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體，不同形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化。課程標(biāo)準(zhǔn)5.知道能量守恒定律。列舉日常生活中能量守恒的實(shí)例。有用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點(diǎn)分析問(wèn)題的意識(shí)。6.從能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的角度認(rèn)識(shí)效率。7.列舉能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性的常見(jiàn)實(shí)例?？键c(diǎn)梳理熱機(jī)的工作原理1.常見(jiàn)的汽油機(jī)是由四個(gè)沖程不斷循環(huán)來(lái)保證連續(xù)工作的。這四個(gè)沖程分別是______________、_______________、_____________、________________。吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程2.汽油機(jī)四個(gè)沖程的動(dòng)作特征:沖程名稱(chēng)工作示意圖進(jìn)氣門(mén)排氣門(mén)活塞運(yùn)動(dòng)方向能量轉(zhuǎn)化說(shuō)明吸氣沖程開(kāi)關(guān)向____無(wú)汽油與空氣的混合物進(jìn)入氣缸（柴油機(jī)進(jìn)入的只有空氣）下沖程名稱(chēng)工作示意圖進(jìn)氣門(mén)排氣門(mén)活塞運(yùn)動(dòng)方向能量轉(zhuǎn)化說(shuō)明壓縮沖程________向__________能轉(zhuǎn)化為_(kāi)___能混合氣被壓縮，溫度______，內(nèi)能______關(guān)關(guān)上機(jī)械內(nèi)升高增大沖程名稱(chēng)工作示意圖進(jìn)氣門(mén)排氣門(mén)活塞運(yùn)動(dòng)方向能量轉(zhuǎn)化說(shuō)明做功沖程__________向__________能轉(zhuǎn)化為_(kāi)____能①點(diǎn)火方式為點(diǎn)燃式，利用火花塞產(chǎn)生電火花引燃燃料（柴油機(jī)為壓燃式，利用被壓縮的高溫空氣引燃燃料）；②氣體膨脹對(duì)外做功，溫度_______，內(nèi)能_______關(guān)關(guān)下內(nèi)機(jī)械降低減小沖程名稱(chēng)工作示意圖進(jìn)氣門(mén)排氣門(mén)活塞運(yùn)動(dòng)方向能量轉(zhuǎn)化說(shuō)明排氣沖程________向____無(wú)排出的廢氣中含有大量能量關(guān)開(kāi)上注意：在四個(gè)沖程中，只有做功沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，其他三個(gè)沖程均為輔助沖程，要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性來(lái)完成動(dòng)作。

內(nèi)內(nèi)機(jī)械熱值1.定義：把某種燃料__________燃燒時(shí)所放出的__________與燃料__________的比叫做這種燃料的熱值。2.符號(hào)：__________,單位：__________（或J/m3）。3.燃料完全燃燒時(shí)放出熱量的計(jì)算公式：Q放=__________（或Q放=Vq）。注意：熱值是燃料的一種特性，與燃料的質(zhì)量、是否完全燃燒等無(wú)關(guān)，只與燃料的種類(lèi)有關(guān)。完全熱量質(zhì)量qJ/kgmq1.能量的轉(zhuǎn)化：各種形式的能量都可以在一定條件下相互__________。2.能量守恒定律：能量既不會(huì)憑空消滅，也不會(huì)憑空產(chǎn)生，它只會(huì)從一種形式__________為其他形式，或者從一個(gè)物體__________到其他物體，而在這兩個(gè)過(guò)程中，能量的總量___________________。轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化和守恒轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移保持不變3.能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移是有_____________的。4.永動(dòng)機(jī)是不可能做成的，因?yàn)槠溥`反了能量守恒定律。方向性課本簡(jiǎn)練1.（九全P21動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理2改編）如圖1-14-1所示，圖甲是四沖程內(nèi)燃機(jī)吸氣沖程的示意圖，圖乙是該內(nèi)燃機(jī)做功沖程的示意圖，請(qǐng)?jiān)趫D乙的方框中畫(huà)出曲軸的旋轉(zhuǎn)方向并畫(huà)出進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)的開(kāi)閉情況。如答圖1-14-1所示。2.（九全P24想想議議改編）發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車(chē)的心臟，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)之一，目前發(fā)動(dòng)機(jī)的效率還是很低。“節(jié)能減排”已引起全球的關(guān)注，提高汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率越來(lái)越受到人們的重視，請(qǐng)?jiān)趫D1-14-2中的上、下兩個(gè)方框內(nèi)各寫(xiě)出一種可能的能量損失方式。廢氣帶走的能量機(jī)器散熱損失的能量3.（九全P23小資料改編）用液化氣作燃料，原因是液化氣有（）A.較大的密度 B.較低的沸點(diǎn)C.較大的熱值 D.較高的凝固點(diǎn)C4.（九全P26動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理2改編）2kg的某種燃料完全燃燒放出的熱量是6.0×107J，則這種燃料的熱值是________________。0.2kg的這種燃料的熱值是________________。3×107J/kg3×107J/kg5.（九全P28圖14.3-2改編）如圖1-14-3所示，掉在地上的彈性小球會(huì)跳起，但是越跳越低，這是因?yàn)椋ǎ〢.彈性小球的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能B.彈性小球的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C.彈性小球的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D.彈性小球的機(jī)械能不變，它符合能量守恒定律B易錯(cuò)精講【例1】（2023北京改編）如圖1-14-4所示，在試管內(nèi)裝適量水，用橡膠塞塞住管口。將水加熱一段時(shí)間后，橡膠塞被推出，管口出現(xiàn)大量“白氣”。下列說(shuō)法正確的是（）A.管口出現(xiàn)的“白氣”是水蒸氣B.水蒸氣推出橡膠塞導(dǎo)致水蒸氣的內(nèi)能增加，橡膠塞的機(jī)械能減小C.水被加熱的過(guò)程中，其內(nèi)能是通過(guò)做功的方式改變的D.水蒸氣推出橡膠塞的過(guò)程中，橡膠塞的動(dòng)能是由水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化來(lái)的易錯(cuò)點(diǎn)1熱機(jī)工作過(guò)程中的物理量變化D

思路點(diǎn)撥：注意分清是研究對(duì)象對(duì)外界做功還是外界對(duì)研究對(duì)象做功。物體對(duì)外界做功，物體的內(nèi)能減??；外界對(duì)物體做功，物體的內(nèi)能增大?！咀兪?】【物理學(xué)與工程實(shí)踐】（2024山西）二氧化碳（CO2）爆破技術(shù)是現(xiàn)代工程建設(shè)中非常環(huán)保的技術(shù)，起爆前高壓泵將CO2壓縮成高壓氣體，液化后輸入爆破筒內(nèi)。如圖1-14-5所示，爆破時(shí)電加熱管發(fā)熱。使筒內(nèi)的液態(tài)CO2迅速汽化，形成的高壓氣體從泄氣孔中噴出，實(shí)施爆破。下列說(shuō)法正確的是（）A.高壓泵壓縮CO2，氣體內(nèi)能增大，溫度降低B.高壓泵壓縮CO2，氣體內(nèi)能減小，溫度升高C.高壓CO2氣體噴出時(shí)，內(nèi)能增大，溫度升高D.高壓CO2氣體噴出時(shí)，內(nèi)能減小，溫度降低D【例2】【物理觀念】質(zhì)量為1kg的汽油用去一半后，剩下的汽油（）A．密度、比熱容和熱值都變?yōu)樵瓉?lái)的一半B．密度和比熱容不變，熱值變?yōu)樵瓉?lái)的一半C．密度、比熱容、熱值都不變D．密度、比熱容變?yōu)樵瓉?lái)的一半，熱值不變易錯(cuò)點(diǎn)2熱值與比熱容的定義C

D【例3】利用燃燒酒精給水加熱，使質(zhì)量為2kg的水溫度升高30℃，已知q酒精＝3.0×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg·℃），問(wèn)：（1）水吸收的熱量是多少焦耳？（2）若酒精完全燃燒產(chǎn)生的熱量只有75%被水吸收，則需要完全燃燒多少千克的酒精？易錯(cuò)點(diǎn)3熱量的計(jì)算解：（1）水吸收的熱量Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg·℃）×2kg×30℃＝2.52×105J。

【變式3】【科學(xué)思維】（2024煙臺(tái)）在“探究物質(zhì)的吸熱能力與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，用質(zhì)量是0.3kg的水和表中等質(zhì)量的另一種物質(zhì)進(jìn)行對(duì)比，作出的圖像如圖1-14-6所示。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，水和另一種物質(zhì)在相同時(shí)間內(nèi)吸收的熱量相等，分析圖像可以得出圖線__________（填“a”或“b”）對(duì)應(yīng)的物質(zhì)為水，另一種物質(zhì)為_(kāi)_________，這種物質(zhì)在0～5min內(nèi)吸收的熱量為_(kāi)_____________J。b煤油2.52×104物質(zhì)比熱容c/[J·（kg·℃）-1]水4.2×103酒精2.4×103煤油2.1×103蓖麻油1.8×103考點(diǎn)1熱值［10年4考：2016年(選擇)、2021年(填空)、2022年(填空)、2024年(綜合)考查］1.小明測(cè)試了自己家中分別單獨(dú)使用不同種類(lèi)燃料時(shí)的平均月消耗量分別為木柴約200kg、煙煤約80kg、液化石油氣約30kg、煤氣約60kg。這四種燃料中哪種燃料的熱值最高？()A.液化石油氣 B.煤氣 C.煙煤 D.木柴考點(diǎn)精練A2.如圖1-14-7所示，若甲、乙兩杯水溫度都升高50℃。則（）A.甲杯水吸收的熱量較多B.乙杯水吸收的熱量較多C.兩杯水吸收的熱量一樣多D.無(wú)法比較兩杯水吸收的熱量C3.【物理學(xué)與社會(huì)發(fā)展】2023年5月10日，搭載著天舟六號(hào)貨運(yùn)飛船的長(zhǎng)征七號(hào)遙四運(yùn)載火箭，在我國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)點(diǎn)火升空，運(yùn)載火箭使用液態(tài)氫作為燃料的主要原因是液態(tài)氫的熱值__________，在火箭升空過(guò)程中，隨著液態(tài)氫質(zhì)量的減少，液態(tài)氫的熱值__________（填“增大”“不變”或“減小”）。大不變4.【科學(xué)探究】小箕和小秋為了探究煤油和菜籽油的熱值大小關(guān)系，組裝了如圖1-14-8甲所示的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)時(shí)煤油和菜籽油的__________（填“質(zhì)量”或“體積”）應(yīng)相同，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)通過(guò)_______________________（填“加熱時(shí)間”或“溫度計(jì)示數(shù)的變化”）來(lái)反映煤油和菜籽油放出熱量的多少。小琳組裝了如圖1-14-8乙所示的裝置，燒杯內(nèi)裝的是符合實(shí)驗(yàn)條件的煤油，如果想要進(jìn)一步探究煤油和水的吸熱能力，應(yīng)該與圖甲中_______（填“A”或“B”）裝置的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，這個(gè)實(shí)驗(yàn)中能反映水和煤油所吸收熱量的物理量是___________（填“加熱時(shí)間”或“溫度計(jì)示數(shù)的變化”）。質(zhì)量溫度計(jì)示數(shù)的變化A加熱時(shí)間考點(diǎn)2熱機(jī)的工作原理及熱機(jī)效率［10年6考：2016年(填空)、2019年(填空)、2021年(選擇)、2022年(填空)、2023年(選擇)、2024年(綜合)考查］5.【物理觀念】（2023廣東改編）圖1-14-9是四沖程內(nèi)燃機(jī)的某一沖程示意圖，下列說(shuō)法正確的是（）A.在這個(gè)過(guò)程中，氣缸內(nèi)的氣體內(nèi)能增大B.該內(nèi)燃機(jī)排出的尾氣溫度越高，它的效率就越高C.該沖程是做功沖程D.該沖程的能量轉(zhuǎn)化情況是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C6.【科學(xué)思維】十八世紀(jì)，瓦特發(fā)明的冷凝器蒸汽機(jī)推動(dòng)了人類(lèi)第一次工業(yè)革命。圖1-14-10為蒸汽機(jī)的工作原理圖：打開(kāi)閥門(mén)A，關(guān)閉閥門(mén)B，鍋爐內(nèi)的高壓蒸氣進(jìn)入氣缸，推動(dòng)活塞上行。當(dāng)活塞達(dá)到氣缸頂部時(shí)，關(guān)閉閥門(mén)A，打開(kāi)閥門(mén)B，蒸氣進(jìn)入冷凝器，氣缸內(nèi)壓強(qiáng)減小，活塞下降，如此循環(huán)往復(fù)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.用水冷凝蒸氣是利用熱傳遞改變內(nèi)能的B.蒸汽機(jī)在整個(gè)工作過(guò)程中的機(jī)械能守恒C.蒸汽機(jī)活塞上行過(guò)程與汽油機(jī)的做功沖程相似D.蒸氣推動(dòng)活塞向外做功后，蒸氣的內(nèi)能會(huì)減小B7.（2024濰坊）某建筑工地上，起重機(jī)在10s內(nèi)將質(zhì)量為2.15t的重物沿豎直方向勻速提升6m，此過(guò)程起重機(jī)消耗柴油0.01kg。柴油的熱值q＝4.3×107J/kg，g取10N/kg。問(wèn)：（1）重物上升的速度是多少？（2）起重機(jī)提升重物的功率？（3）若將起重機(jī)提升重物做的功與消耗的柴油完全燃燒釋放的熱量之比定義為其提升效率，用字母η表示，則起重機(jī)的提升效率是多少？

考點(diǎn)3能量的轉(zhuǎn)化和守恒[10年0考]8.從能量轉(zhuǎn)化的角度來(lái)看，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.籃球加速下落時(shí)，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能B.干電池對(duì)外供電時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C.隕石墜入大氣層劇烈燃燒的過(guò)程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.液化氣燃燒的過(guò)程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B9.關(guān)于能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化，下列判斷正確的是（）A.熱量可以從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體B.能量轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化沒(méi)有方向性C.電取暖器輻射到房間里的熱量可以再利用D.汽車(chē)由于剎車(chē)散失的熱量可以再自動(dòng)地用來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)A10.燃油汽車(chē)的動(dòng)力機(jī)械是內(nèi)燃機(jī)。汽車(chē)勻速行駛時(shí)，內(nèi)燃機(jī)通過(guò)燃燒汽油把__________能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，然后通過(guò)做功沖程把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成汽車(chē)的動(dòng)能；而運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)制動(dòng)時(shí)由于摩擦，動(dòng)能轉(zhuǎn)化成了輪胎、地面和空氣的__________能，這些消耗的能量不能再自動(dòng)用來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)，可見(jiàn)，能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程是有__________性的?；瘜W(xué)內(nèi)方向11.【物理學(xué)與工程實(shí)踐】人類(lèi)文明，一脈相傳。從古代的水磨，到今天的水電站，都是人類(lèi)對(duì)水能的合理開(kāi)發(fā)與利用。如圖1-14-11所示，圖甲是古代的水磨，流水沖擊水輪，水輪轉(zhuǎn)動(dòng)，去汲水、碾谷、磨面；圖乙是水電站，流水沖擊水輪，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。從能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的角度來(lái)看，下列說(shuō)法正確的是（）A.圖甲中，水磨工作過(guò)程中只有機(jī)械能的轉(zhuǎn)移，沒(méi)有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能B.圖甲中，流水通過(guò)水輪后，在往下游流動(dòng)的過(guò)程中，水流的速度不變，機(jī)械能不變C.圖乙中，攔河大壩起到了提高水的重力勢(shì)能的效果D.圖乙中，流水沖擊水輪，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，減少的水能全部轉(zhuǎn)化為電能C考點(diǎn)4綜合真題12.（2021廣東）關(guān)于四沖程汽油機(jī)的工作過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（）A.吸氣沖程：只吸入空氣B.壓縮沖程：缸內(nèi)溫度降低C.做功沖程：氣體推動(dòng)活塞做功D.排氣沖程：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C13.【物理觀念】（2022廣東）圖1-14-12表示四沖程汽油機(jī)處于__________沖程。汽車(chē)尾氣帶走的能量__________（填“能”或“不能”）自動(dòng)匯集回來(lái)轉(zhuǎn)化成燃料的化學(xué)能，這反映了能量的轉(zhuǎn)化具有__________。排氣不能方向性14.（2024廣東節(jié)選）閱讀下列短文，回答問(wèn)題。載人飛艇2024年3月30日，我國(guó)自主研制的“祥云”AS700載人飛艇成功完成首飛。某飛艇如圖1-14-13甲所示，其氣囊體積巨大，采用輕質(zhì)材料制作。飛艇升空靠浮力來(lái)實(shí)現(xiàn)，水平飛行靠發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的能量用于做推動(dòng)功和輔助功：推動(dòng)功指克服空氣阻力推動(dòng)飛艇水平飛行做的功；輔助功指發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)飛艇上