四、機械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化

＞題型歸納

做功可以改變物體的內(nèi)能（4題）..................................1

一機械能和內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化機題）..................................2

三熱機工作過程中的能量轉(zhuǎn)化（4題）.................................3

四內(nèi)燃機的相關(guān)計算（5題）.........................................4

五比較不同燃料的熱值（5題）.......................................5

六熱機的效率計算（4題）..........................................7

七

熱水器的效率計算（5題）.........................................9

八

競賽必刷（5題）................................................10

A題型速練

一.做功可以改變物體的內(nèi)能（4題）

1.（25-26九年級上?山東濟南?開學考試）學?？萍脊?jié)活動中，組織水火箭制作比賽。如圖甲為自制的水火

箭結(jié)構(gòu)示意圖，圖乙為使用打氣筒向水火箭內(nèi)不斷打氣示意圖。當水面上方壓強增大到一定程度時.，會使

水向下噴出，從而使水火箭升空,關(guān)于水火箭以下說法正確的是（）

一可樂瓶

—高壓氣體打

氣

一水筒

打氣管

n接打氣筒

甲

A.利用打氣筒向水火箭內(nèi)打氣，水火箭中空氣的內(nèi)能減小

B.水火箭落回地面的過程中，若以水火箭為參照物，地面是向下運動的

C.水向下噴出會使水火箭升空，是由于力的作用是相互的

D.打氣筒將空氣壓入水火箭內(nèi)時，能最轉(zhuǎn)化的過程與汽油機的做功沖程相同

2.“神舟十八號〃返回艙返回過程中，進入大氣層，與大氣摩擦形成高溫“火球下列實例中改變內(nèi)能的方

式與“火球”的形成原理相同的是（）

3.用打氣筒往瓶內(nèi)打幾下后，看到的現(xiàn)象是,瓶中同時會出現(xiàn)白霧。這是因為瓶內(nèi)空氣推動瓶

塞做功，內(nèi)能，溫度降低，水蒸氣液化而形成的。

4.如圖所示，在一個配有活塞的厚玻璃筒里放一小團脫脂棉，把活塞迅速壓卜.去，可以觀察到的現(xiàn)象是

脫指棉。這是因為壓下活塞時活塞對空氣,使空氣的內(nèi)能（選填"增大”或"減小〃），溫度一

（選填“升高”或"降低〃），達到脫脂棉的燃點。

二.機械能和內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化（5題）

5.（24-25九年級上?河北石家莊?階段練習）杭州第19屆亞運會于2023年9月23日至10月8日舉行，杭

州市民歡欣鼓舞，有的市民用禮花筒表達喜悅心情。禮花筒利用筒內(nèi)的高壓空氣膨脹，將彩帶噴向空中，

產(chǎn)生喜慶效果。高壓空氣膨脹過程中（）

A.高壓空氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能B.高壓空氣向外界傳遞溫度

C.高壓空氣溫度升高，內(nèi)能增大D.高壓空氣所含熱量減小

6.（2024?山東棗莊?中考真題）古代的人們曾發(fā)明一種活塞式點火器，如圖所示。以牛角作套筒，木質(zhì)推

桿前端粘附艾絨。取火時，一手握住套筒;另一手猛推推桿，艾絨即燃。下列事例與猛推推桿入筒的過程

中，能量轉(zhuǎn)化情況不同的是（）

A.內(nèi)燃機的做功沖程B.內(nèi)燃機的壓縮沖程

C.鉆木取火D.流星雨的形成

7.在試管中裝一些水，用軟木塞塞住,加熱使水沸騰，水蒸氣把軟木塞沖開。在軟木塞被沖開的過程中

()

A.水蒸氣膨脹對外做功，內(nèi)能減小B.水蒸氣膨脹對外做功，內(nèi)能增大

C.水蒸氣膨脹對外做功，內(nèi)能不變D.外界對水蒸氣做功，水蒸氣內(nèi)能增大

8.如圖所示是小孩玩的滑梯游戲。

⑴若忽略摩擦和空氣阻力，小孩在下滑過程中，機械能（選填"變大""變小"或"不變

（2）若小孩在滑梯上勻速下滑，在這一過程中，他的機械能（選填"變大”"變小〃或“不變?

⑶小孩在滑梯上下滑時，屁股有妁熱的感覺，在這一過程中，能轉(zhuǎn)化為能。

三.熱機工作過程中的能量轉(zhuǎn)化（4題）

9.同學們愛吃的爆米花是通過如圖所示的爆米花機制作出來的，玉米粒在密封的鍋體內(nèi)被爐火加熱，這

是通過________的方法改變了玉米粒的內(nèi)能：開蓋瞬間，鍋內(nèi)高壓氣體迅速爆出，內(nèi)能（選填“增

大"“減小，，或“不變〃），玉米粒內(nèi)的高壓水蒸氣對外做功，玉米粒膨脹，成了胖乎乎的爆米花。

10.（2025?湖南長沙?二模）2024年12月19日18時18分，我國太原衛(wèi)星發(fā)射中心在山東附近海域成功發(fā)

射谷神星一號海射型遙四運載火箭。下列說法正確的是（）

A.火箭燃料燃燒過程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為化學能

B.火箭升空過程中與空氣摩擦，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

C.火筋在升空過程中，機械能不變

D.火箭的燃料燃燒越充分，其熱值就越大

11.如圖為小明用塑料瓶制作的水火箭，其原理是打入塑料瓶的壓縮空氣使水從“火箭”尾部向下噴出，從

而推動"火箭"飛向空中。下列分析錯誤的是（）

A.②③B.①③C.②④D.②③④

15.（2025?四川內(nèi)江?一模）內(nèi)燃機的發(fā)明是笫二次工業(yè)革命中應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的一項重大成就。如圖所不為

單缸四沖程汽油機的一個沖程示意圖，若該汽油機的效率為30%,飛輪每分鐘轉(zhuǎn)動1800圈，則下列說法

正確的是（）（夕汽后4.6xl0〃/kg）

A.圖中所示沖程是壓縮沖程

B.若該汽油機完全燃燒5kg汽油，則汽油機做的有用功為2.3xlC）8j

C.該汽油機在1s內(nèi)做功30次

D.汽油機消耗的燃料越少，效率一定越高

16.某臺單缸四沖程汽油機的飛輪轉(zhuǎn)速為1200r/min,在1s內(nèi)汽油機對外做功次。若該汽油機的效率

為30%,汽油機在某段時間完全燃燒了400g汽油，則汽油完全燃燒放出的熱量為J,汽油機輸出的有

用機械功為Jo（"汽油=4.6x10?J/kg）

17.（2025?黑龍江大慶?三模）隨著人民生活水平的不斷提高，汽車已經(jīng)走進我們的家庭。小米最近也購買

了一輛轎車。當該轎車汽油機的轉(zhuǎn)速為3600r/min時，則在1s內(nèi)汽油機對外做功的次數(shù)是次，

壓縮沖程中將能轉(zhuǎn)化為能。

18.（2025?甘肅武威?三模）如圖甲所示，用酒精燈加熱試管中適量水。當寨子被推開時，可以看到試管口

有“白氣”產(chǎn)生。這是由于試管內(nèi)氣體對塞子做功，使得試管內(nèi)氣體內(nèi)能,此過程發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化與圖

乙+?的內(nèi)燃機在圖所示的能量轉(zhuǎn)化是?致的，某四沖程汽車飛輪轉(zhuǎn)速為3000r/min,則每秒鐘對外做

功次。

AB

甲乙

五.比較不同燃料的熱值（5題）

19.甲、乙兩種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量的關(guān)系圖像如圖所示，下列分析正確的是：）

A.甲燃料的熱值小于乙燃料的熱值

B.完全燃燒中、乙兩種燃料放出相同的熱量，所需乙燃料的質(zhì)量更小

C.完全燃燒相同質(zhì)量的兩種燃料，甲放出的熱量更多

D.由圖像可知，燃料燃燒放出的熱量越多，其質(zhì)量一定越大

20.(2025?江蘇南京?三模)如圖所示，用完全相同的裝置加熱液體。已知燃料的質(zhì)量、燒杯內(nèi)的液體質(zhì)量、

加熱方式均相同。不計熱損失，將燃料點燃直至燃盡，三個燒杯中液體升高的溫度隨時間變化的圖像如丁

A.僅用乙、丙兩圖可以比較不同燃料的熱值

B.甲、丙裝置中的液體在。?/內(nèi)吸收的熱量之比為2團1

C.a、b兩種液體的比熱容之比為1:2

D.燃料1和燃料2的熱值之比為3:2

21.根據(jù)下表列出的四種燃料的熱值，問答下列問題。

干木柴酒精柴油煤油

1.2xlO7J/kg3.0xl07J/kg4.3x10?J/kg4.6xlO7J/kg

(1)從表中的數(shù)9居可知，不同燃)料的熱值_____。

⑵酒精的熱值是3.0xl()7j/k8，表示的物理意義是。那么，完全燃燒1g的酒精可放出熱量Jo

⑶表中質(zhì)量相同的四種燃料完全燃燒后，放出熱量最少的是。

⑷若質(zhì)量為2kg的某種燃料完全燃燒后，放出的熱量是9.2X107J,則這種燃料可能是。

22.如圖所示，甲、乙、丙三圖巾裝置完全相同。燃料的質(zhì)量都是10g，燒杯內(nèi)液體的初溫和質(zhì)量相同。

甲乙內(nèi)

⑴為比較不同物質(zhì)的比熱容，應(yīng)選擇兩圖裝置進行實驗。實驗中通過比較(選填“加熱時間〃或“升

高的溫度")來比較物質(zhì)吸收熱量的多少；

(2)比較不同燃料的熱值，應(yīng)選擇兩圖裝置進行實驗。實驗中，需等待燃料(選填“燃燒相同的時

間"或“燃燒相同的質(zhì)量〃），然后通過比較（選填“加熱時間〃或“升高的溫度”）來比較熱值的大小;

⑶通過實驗得到的燃料熱值與實際相比要偏（選填"大''或"小"）。

六.熱機的效率計算（4題）

23.下圖所示的是天然氣環(huán)保公交車。該車自身的質(zhì)量為10t,滿載乘客40人。該公交車發(fā)動機的輸出功

率為15（）kW,最高車速為72km/h。（8取l（）N/kg）

⑴若該公交車滿載乘客，每名乘客的質(zhì)量為50kg,該公交車滿載時車輪與地面的總接觸面積為4000皿2。

該公交車滿載乘客靜止在水平地面上時對地面的壓強是多少？

⑵若該公交車以最高車速勻速直線行駛，則該公交車所受的阻力是多少？

⑶若發(fā)動機的工作效率為30%,則（2）中該公交車5min內(nèi)消耗天然氣的體積是多少？（天然氣的熱值為

4xI07J/m3）

24.小明家購置了一輛新能源轎車。假期，全家駕車從泗水到濟南游玩，愛鉆研的小明收集了下表所示的

相關(guān)數(shù)據(jù)，轎車在高速公路上勻速行駛90km所用的時間為lh°

轎車的質(zhì)量/kg1050

車輪與地面接觸的總面積/m?C.15

泗水到濟南的距離/km170

行駛2（）km消耗的天然氣/n?2

勻速行駛時的牽引力/N2000

⑴求轎車（空載）停放在水平地面時對地面的壓強。（g取10N/kg）

（2）求轎車在lh內(nèi)牽引力做功的功率。

⑶已知該轎車所用的天然氣的熱值是4.0x107j/m）則從泗水到濟南轎車發(fā)動機的效率是多少?

25.氫燃料電池汽車是利用氫與氧發(fā)生化學反應(yīng)產(chǎn)生電能，供給電動機而驅(qū)動汽車行駛的。如圖所示，該

類型汽車甲在平直公路上從A地出發(fā)，以90km/h的速度行駛lh到達B地，消耗0.8kg氫燃料，所產(chǎn)生電

能的80%用于維持汽車勻速行駛，所受阻力為1000N。已知每加注1kg氫燃料所需的費用為30元。（請寫

出”?算推埋過程）

甲車TOkm；甲車

0a管入a

A地B地

⑴求此過程中產(chǎn)生的電能。

⑵燃油汽車乙也在該公路上從A地出發(fā)，以90km/h的速度勻速行駛。所受阻力與甲車相同，汽油在汽缸

內(nèi)完全燃燒，且燃燒所移放熱量的30%用來維持汽車勻速行駛，汽油熱值g=5xl（）7j/kg,已知每加注1kg

汽油所需的贄用為12元。則在與甲車花費相同燃料費用的情況下：

①求乙車消耗的汽油完全燃燒所放出的熱量。

②請判斷乙車能否到達B地。

26.（24-25九年級上?陜西漢中?期中）氫燃料具有清潔無污染、效率高等優(yōu)點。國家發(fā)改委、國家能源局

聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃2021-2035年》。明確氫能是未來國家能源體系的重要組成部分。2024

年4月，據(jù)中國石化消息，兩輛以氫為燃料的汽車，實現(xiàn)了北京到上海1500km長距離運輸測試，這是中

國氫能車輛首次大范圍、長距離、跨區(qū)域的實際運輸測試。某氫燃料電池大巴車如圖所示。

[外=4.2x10,J/(kg℃),0次=1.4x10sJ/kg]

⑴質(zhì)量為0.6kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量為多少？

（2）若這些熱量全部被質(zhì)量為400kg、溫度為65℃的水吸收，能使水的溫度升高多少？（在1標準大氣壓下）

⑶0.6kg氫燃料可供該型號氫燃料電池大巴車以140kW的恒定功率勻速行駛300s,則該氫燃料電池大巴

車的效率為多少？

七.熱水器的效率計算（5題）

27.（25-26九年級上?廣西南寧?開學考試）小明家用天然氣做飯時,將一壺質(zhì)量為1.5kg的水由20團燒至1000

時,消耗了天然氣0.02m3,已知水的比熱容為4.2x103〃（kg.m），天然氣的熱值為3.6xlOWm3,求：

⑴壺中水吸收的熱量：

⑵天然氣完全燃燒放出的熱量；

⑶用天然氣燒水時的效率.。

28.如圖所示是一個容積為100L的太陽能熱水器，每平方米面積上］h得到太陽輻射的能量平均為2.5x10'4o

某次給太陽能熱水器加滿水，讓其工作一段時間后，水溫由20a上升到500。已知熱水器上集熱管接收太

陽能的有效面積為4mL水吸收太陽能的效率為50%,水的比熱容為4.2xlO3j/（kg?°C）,水的密度為

1.0xl0?kg/m'o求：

⑴水吸收的熱量；

（2）集熱管工作的時長；

⑶已知某天然氣灶的效率為50%.使用太陽能熱水器把同樣一箱水加熱到相同的溫度可以節(jié)約天然氣的體

積，（不計能量損耗,已知天然氣的熱值q=4.0xl07j/m3）

29.某同學隨家人戶外露營時用酒精爐給l（）kg的水加熱，同時他繪制了如圖所示的加熱過程中水溫隨時間

變化的圖線。若在6min內(nèi)完全燃燒了2kg的酒精，水的比熱容為4.2xlO\F/（kg「C）,酒精的熱值約為

3xl07J/kgo求:

⑴酒精完全燃燒產(chǎn)生的熱量;

(2)經(jīng)過6min時間加熱，水所吸收的熱量;

⑶酒精爐燒水時的熱效率；

⑷若改用煤氣來加熱這些水，需要完全燃燒煤氣的質(zhì)量。(煤氣的熱值為4.2xlO，J/kg,假設(shè)煤氣燃燒放出

的熱景全部被水吸收)

30.(2025?福建廈門?模擬預(yù)測)某物理興趣小組的同學，用天然氣給10kg的水加熱，同時繪制了如圖所

示的加熱過程中水溫隨時間變化的圖線，若在6min內(nèi)完全燃燒了0/2kg的天然氣(每分鐘放熱相同)。水

的比熱容為4.2xl0'j/(kg.C),天然氣的熱值為5xl()7j/kg。

溫度

50「?7f

246時間/min

⑴完全燃燒0/2kg天然氣釋放的熱量為多少？

(2)“0~2min”水吸收的熱量為多少？

⑶在燒水過程中，“。?2min〃、“2?4min"、"4~6min〃請判斷哪個時間段熱效率最高？最高熱效率為多

少？

八.競賽必刷(5題)

31.現(xiàn)有兩個使用同一種燃料的加熱器，用它們分別對甲、乙兩種不同的物質(zhì)加熱。已知甲物質(zhì)的比熱是

乙物質(zhì)的2倍，甲物質(zhì)的質(zhì)量是乙物質(zhì)的?，當甲物質(zhì)升高的溫度是乙物質(zhì)的;時（甲、乙物質(zhì)的物態(tài)都

34

不發(fā)生改變），加熱甲物質(zhì)所用燃料是加熱乙物質(zhì)的則兩加熱器利用熱能的效率之比是（）

A.3:4B.1:1C.3:2D.2:1

32.卜.圖為四缸發(fā)動機工作原理：內(nèi)燃機通過連桿把四個汽缸的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功

過程錯開，在飛輪轉(zhuǎn)動的每半周里，都有一個汽缸在做功，其他三個汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作。

汽&

上止點

S、

活

…產(chǎn)■下止點

（1）有一臺四缸發(fā)動機，其主要技術(shù)指標如表所示。其中排量等于四個汽缸工作容積的總和，汽缸工作

容積指活塞從上止點到下止點所掃過的容積，又稱單缸排量，它取決于活塞的面積和活塞上下運動的距離

（即沖程長），轉(zhuǎn)速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉(zhuǎn)的周數(shù)，單缸排量kL,該發(fā)動機的做功

沖程每次做功J。

（2）在做功沖程里，燃氣對活塞所做的功可表示為W=p匕式中〃表示燃氣對活塞的壓強，則p=Pao

33.汽油發(fā)動機工作時，汽油必須和吸進的空氣成適當?shù)谋攘?，才能形成可以有效燃燒的混合氣，這就是

空燃比（可燃混合氣體中空氣質(zhì)量與燃油質(zhì)量之比）?？杖急仁前l(fā)動機運轉(zhuǎn)時的一個重要參數(shù)，它對尾氣

排