專題6.1 內能利用知識點一：熱機1.熱機：利用 叫熱機。熱機的種類：分為蒸汽機、內燃機、汽輪機、噴氣發動機。內燃機：燃料直接在發動機氣缸內燃燒產生動力的熱機。內燃機根據其所使用燃料分為 和 兩類。2. 內燃機的工作原理（1）汽油機：四沖程汽油機的結構汽缸、活塞、連桿、曲軸、進氣門、排氣門、火花塞。沖程活塞在氣缸內往復運動時，從汽缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。汽油機的工作過程： 、 、 、 。吸氣沖程靠慣性運動，吸進汽油與空氣的混合物；壓縮沖程外界對氣體做功，機械能轉化為 ，氣體溫度 ；做功沖程化學能轉化為 ，氣體溫度升高，氣體 做功，內能轉化為 ；排氣沖程靠慣性運動，排出廢氣。（2）柴油機：四沖程柴油機的結構汽缸、活塞、連桿、曲軸、進氣門、排氣門、噴油嘴。柴油機的工作過程與汽油機幾乎一樣，但有三個區別：1）吸氣沖程：汽油機吸進的是汽油和空氣的混合物，柴油機吸進的僅僅是空氣；2）壓縮沖程：汽油機壓縮的是汽油和空氣的混合物，汽油機壓縮的僅僅是空氣；3）做功沖程：汽油機用火花塞點火，柴油機用噴油嘴噴油。【真題跟蹤一】（2019武威）如圖所示是汽油機的______沖程。【答案】做功。【解析】由圖知，兩氣門都關閉，火花塞冒出電火花，活塞向下運行，氣缸容積增大，是做功沖程。故答案：做功。【真題跟蹤二】（2018濱州）如圖是內燃機工作循環中的一個沖程，它是（）。A壓縮沖程，將化學能轉化成內能；B壓縮沖程，將機械能轉化成內能；C做功沖程，將內能轉化成機械能；D做功沖程，將機械能轉化成內能【答案】C。【解析】圖中的氣門關閉，活塞下行，并且電火花打火，這是做功沖程的特點；在做功沖程中，能量轉化關系是氣體的內能轉化為機械能,故選C。【真題跟蹤三】（2019達州）下列關于熱現象的說法中正確的是（）。A物體的溫度越高所含的熱量越多；B內燃機的做功沖程將機械能轉化成內能；C打掃衛生時灰塵飛揚說明分子在永不停息地做無規則運動；D物質的比熱容越大反映了物質吸收或放出熱量的能力越強【答案】D。【解析】A、熱量是一個過程量，不能說物體含有多少熱量，只能說吸收熱量或放出熱量，故A錯誤；B、內燃機的一個工作循環有四個沖程，做功沖程是將內能轉化成機械能，故B錯誤；C、灰塵是可以看得見的物體，因此灰塵的飛揚不是分子的運動，而是物體的機械運動，故C錯誤；D、比熱容是物質的一種特性，它反映了物質吸收或放出熱量的能力，比熱容越大反映了物質吸收或放出熱量的能力越強，故D正確。故選D。知識點二：熱機效率1熱值（q）： 某種燃料 燃燒放出的熱量，叫熱值；熱值單位是： 。（1）燃料燃燒放出熱量： ；（Q放 是燃料放出的熱量，單位是J；q是熱值，單位是J/kg；m 是質量，單位是kg。）對于熱值的概念，要注重理解三個關鍵詞：“1kg”、“某種燃料”、“完全燃燒”。1kg是指燃料的質量，如果燃料的質量不是1kg，那么該燃料完全燃燒放出的熱量就不等于熱值的數值；某種燃料是指熱值與燃料的種類有關；完全燃燒意思是燃料要完全燒盡，否則1kg燃料燃燒過程中，化學能轉變成內能就不是該熱值所確定的值。（2）熱值反映的是某種物質的一種燃燒特性，同時反映出不同燃料燃燒過程中，化學能轉變成內能的本領大小；也就是說，它是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料的 等均無關。2.熱機的效率：用來做 的那部分能量和燃料 之比，叫熱機的效率。熱機的效率是熱機性能的一個重要指標。公式：3.在熱機的各種損失中，廢氣帶走的能量最多，設法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。注意：熱機能量的損失： （完全燃燒條件： ， ）； （廢氣的利用）； ，消耗能量（使用潤滑劑，減小摩擦）。【真題跟蹤一】（2019湘潭）圖是某電水壺的銘牌，該電水壺正常工作1min產生 J的熱量，如果這些熱量84%被冷水吸收能使2.0L的水溫度升高上 。【答案】9104；9。【解析】（1）由圖知，電水壺的額定功率為1500W，所以正常工作1分鐘產生的熱量：QWPt1500W60s9104J；（2）由可得水的質量：mV1.0103kg/m32.0103m32kg，這些熱量84%被冷水吸收，即Q吸84%Q放，由Qcmt得水升高的溫度：t9。故答案為：9104；9。【真題跟蹤二】（2018荊州）某家庭用的電熱水器將體積為60L，溫度為20的自來水加熱到50，則水吸收的熱量為 J水的比熱容4.2103J/（kg）。若熱水器的功率為2000W，用時5000s，則該熱水器的效率為 。【答案】7.56106J；75.6%。【解析】根據公式求60L水從溫度為20加熱到50，吸收的熱量為：（每升水質量為1kg）；熱水器發出的熱量：；故效率為：。答案：7.56106J；75.6%。【真題跟蹤三】（2019蘇州）蘇州如圖所示，在空氣壓縮引火儀玻璃筒的底部放一小團干燥的棉花，用力將活塞迅速下壓，棉花被點燃。此過程的能量轉化方式與汽油機的______沖程相同。某效率為25%的汽油機在一次工作中消耗了4kg汽油，該汽油機對外做的機械功為______J。（汽油熱值為4.6107J/kg）【答案】壓縮；4.6107。【解析】（1）在空氣壓縮引火儀玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力將活塞迅速向下壓，棉絮燃燒起來；說明壓縮筒內空氣做功，使空氣的內能增大，溫度升高；壓縮過程中，活塞的機械能轉化為空氣的內能，故該過程中，與內燃機的壓縮沖程相同；（2）汽油完全燃燒放出的熱量：Q放=mq=4kg4.6107J/kg=1.84108J；輸出的機械能為：E=Q放=25%1.84108J=4.6107J。故答案為：壓縮；4.6107。知識點三：能量轉化與守恒1.能量守恒定律：能量既不會 ，也不會 ，它只會從一種形式 為另一種形式，或者從一個物體 到另一個物體，而在轉化和轉移過程中，能量的總量 。2能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天體，小到原子核，也無論是物理學問題還是化學、生物學、地理學、天文學的問題，所有能量轉化的過程，都遵從能量守恒定律。【真題跟蹤一】（2018溫州）某智能百葉窗的葉片上貼有太陽能板，在光照時發電，給電動機供電以調節百葉窗的開合。該過程中發生的能量轉換是（）。A電能機械能光能；B光能機械能電能；C光能電能機械能；D機械能電能光【答案】C。【解析】太陽能板，在光照時發電，即把太陽能轉化為電能；電能供給電動機，轉化為機械能，調節百葉窗的開合；故該過程中發生的能量轉換是光能電能機械能。故選C。【真題跟蹤二】（2019邵陽）電動自行車、電動摩托車、電動汽車、電動公交車等已廣泛應用于現代生活中，它們都是利用電動機來工作的，電動機工作過程中能量轉化情況主要是（）。A電能轉化成熱能； B電能轉化成機械能；C機械能轉化成電能；D太陽能轉化成機械能【答案】B。【解答】電動機工作過程中，消耗了電能，將其轉化為機械能，故B正確。故選B。【真題跟蹤三】（2019福建）下表列出一些物質的比熱容，根據表中數據,下列判斷止確的是（ ）。A.不同物質的比熱容一定不同；B.物質的物態發生變化，比熱容不變；C.質屋相等的鋁和銅升高相同的溫度，鋁吸收的熱量更多；D.質量相等的水和煤油吸收相同的熱量，水升高的溫度更多【答案】C。【解析】考查比熱容的特點，屬于中等題。根據公式可知，當m和t一定時，鋁的比熱容比銅大，所以鋁吸收的熱量更多，所以選C。考點一：熱機熱機是內能利用的典型實例，也是內能利用的重點，在復習中應該著重掌握熱機的工作原理和熱機能量轉化過程。考試題型以選擇題為主（考查工作過程的判斷、能量的轉化），填空題為輔（能量的轉化）。縱觀各地中考考綱和近三年考卷來看，對本節知識點的考查主要集中在汽油機四沖程的判斷和能量轉化兩個方面。此問題一般與熱現象的其他知識點結合在一起組成一個考題，也有單獨作為一個考題的情況。【典例一】（2017煙臺）如圖所示，是汽油機工作時的四個沖程，其中屬于做功沖程的是（）。ABCD【答案】。【解析】A：進氣門開啟，氣體流入汽缸，是吸氣沖程；不符合題意。B：兩氣門都關閉，活塞上行，汽缸容積變小，是壓縮沖程，不符合題意。C：兩氣門都關閉，火花塞點火，活塞下行，汽缸容積變大，是做功沖程，符合題意。D：排氣門開啟，氣體流出汽缸，是排氣沖程；不符合題意。正確答案是C。【典例二】（2018淄博）關于熱和能，正確的說法是（）。A熱傳遞過程中，內能大的物體放出熱量；B熱機做功沖程中，內能轉化為機械能；C物體內能減少，溫度一定降低；D燃料的熱值越大，燃燒時放出的熱量越多【答案】B。【解析】A、熱傳遞過程中，溫度高的物體放出熱量，故A錯誤；B、熱機做功沖程中，高溫高壓的燃氣推動活塞運動，內能轉化為機械能，故B正確；C、晶體在凝固的過程中，放出熱量，但溫度不變，故C錯誤；D、燃料放出熱量的多少與燃料的熱值和質量有關，燃料的熱值越大，燃燒時放出的熱量不一定多，故D錯誤。故選B。【典例三】（2018濱州）如圖是內燃機工作循環中的一個沖程，它是（）。A壓縮沖程，將化學能轉化成內能 B壓縮沖程，將機械能轉化成內能C做功沖程，將內能轉化成機械能 D做功沖程，將機械能轉化成內能【答案】C。【解析】圖中的氣門關閉，活塞下行，并且電火花打火，這是做功沖程的特點；在做功沖程中，能量轉化關系是氣體的內能轉化為機械能,故選C。【典例四】（2018臨沂）甲圖中，迅速向下壓活塞，能量的轉化情況是 。乙圖內燃機的工作過程中與甲圖能量轉化情況相同的是 （選填圖中的代號）。【答案】機械能轉化為內能；B。【解析】圖甲中，迅速向下壓活塞，活塞的機械能轉化為筒內空氣的內能；圖乙中：A、進氣門打開，排氣門關閉，活塞向下運動，是吸氣沖程，沒有能量轉化；B、兩個氣門都關閉，活塞向上運動，是壓縮沖程，將機械能轉化為內能，故B符合題意；C、兩個氣門都關閉，活塞向下運動，是做功沖程，將內能轉化為機械能；D、排氣門打開，進氣門關閉，活塞向上運動，是排氣沖程，沒有能量轉化。故答案為：機械能轉化為內能；B。【典例五】（2018菏澤）天于熱學知識.下列說法錯誤的是（ ）。A.寒冷的冬天，雙手互搓會使手的溫度升高，這是用做功的方式改變內能；B.剛煮熟的雞蛋放在冷水中,雞蛋的溫度降低；C.汽油機的壓縮沖程是把內能轉化為機械能；D.用水作為汽車發動機的冷卻劑，是因為水的比熱容較大【答案】C。【解析】A. 對物體做功可以增加物體內能，所以寒冷的冬天，雙手互搓會使手的溫度升高，這是用做功的方式改變內能，故A正確；B. 剛煮熟的雞蛋放在冷水中，雞蛋的溫度高，水的溫度低，內能從雞蛋轉移給水，即通過熱傳遞，雞蛋的內能減小，溫度降低，故B正確；C. 汽油機的壓縮沖程是把將機械能轉化為內能，故C錯誤；D. 用水作為汽車發動機的冷卻劑，是因為水的比熱容較大，升高相同的溫度時吸收的熱量更多，故D正確；故C錯誤，符合題意。【典例六】（2018龍東）內燃機一個工作循環有四個沖程，實現將內能轉化為機械能的是做功沖程。某品牌汽車每行駛100km耗油7kg，這些汽油完全燃燒要放出 J的熱量。（汽油的熱值q=4.6107J/kg）。【答案】做功；3.22108。【解析】（1）內燃機的四個沖程中，實現將機械能轉化成內能的是壓縮沖程；實現將內能轉化為機械能的是做功沖程；（2）7kg汽油完全燃燒要放出的熱量：Q=qm=4.6107J/kg7kg=3.22108J。故答案為：做功；3.22108。考點二：熱機效率熱機效率是本考點重點內容，主要涉及到熱值的概念及其相關計算，熱機效率的計算三個方面。故本節主要內容是應用熱值進行有關計算問題，希望在復習中加強學生計算能力的培養。中考試卷中有關效率和熱值的計算，雖然分值不一定很高，但在考查學生計算能力和對效率概念的理解上，屬于典型考題；考試題型以選擇題、填空題為主，有的也作為一個知識點與其他壓軸題結合。縱觀各地中考考綱和近三年考卷來看，對本節知識點的考查主要集中在熱機效率的計算和熱值概念的應用兩個方面。本節考點在2020年中考物理試卷中出現概率很大，也會延續以前的考查方式和規律，不會有很大變化。考查思路主要分為：考查學生計算能量和對熱機效率的計算能力，以及熱值的應用等方面。【典例一】（2019綿陽）一個標準大氣壓下，將質量1.0kg的水從20加熱到沸騰，水吸收的熱量是________J。小明家天然氣熱水器的熱效率是84%，他某次洗澡，耗水40kg，自來水進熱水器的溫度是24，出熱水器的溫度是40，小明這次洗澡消耗天然氣________m3。已知水的比熱容是4.2103J/（kg），天然氣的熱值是3.2107J/m3。【答案】3.36105；0.1。【解析】（1）水吸收的熱量：Q吸=cmt=4.2103J/（kg）1.0kg（100-20）=3.36105J；（2）他某次洗澡時水吸收的熱量：Q吸=cmt=4.2103J/（kg）40kg（40-24）=2.688106J；由=可得，天然氣放出的熱量：；由Q放=Vq可得，消耗天然氣體積：。故答案為：3.36105；0.1。【典例二】（2018荊州）某家庭用的電熱水器將體積為60L，溫度為20的自來水加熱到50，則水吸收的熱量為 J水的比熱容4.2103J/（kg）。若熱水器的功率為2000W，用時5000s，則該熱水器的效率為 。【答案】7.56106J；75.6%。【解析】根據公式求60L水從溫度為20加熱到50，吸收的熱量為：（每升水質量為1kg）；熱水器發出的熱量：；故效率為：。答案：7.56106J；75.6%。【典例三】（2018廣安）用天然氣灶給水加熱，在1標準大氣壓下，把體積為10L，溫度為15的水加熱到沸騰，求：（1）水吸收了多少熱量？水=1.0103kg/m3 C水=4.2103J/（kg）（2）若不計熱量損失，需要燃燒多少m3的天然氣？（q天燃氣=4.2107J/m3）【解析】（1）由=得，10L水的質量：m=V=1.0103kg/m310103m3=10kg，水吸收的熱量：Q吸=c水m水（tt0）=4.2103J/（kg）10kg（10015）=3.57106J；（2）不計熱量損失，則Q放=Q吸，由Q放=Vq可得，需要燃燒天然氣的體積：V天然氣=0.085m3。答：（1）水至少需要吸收的熱量為3.57106J；（2）若不計熱量損失，需要燃燒0.085m3的天然氣。【典例四】（2018桂林）若家用天然氣的熱值為4.2107J/kg 水的比熱容為4.2103J/（kg）。（1）完全燃燒0.04m3天然氣放出的熱量是多少？（2）若某新型天然氣灶燒水的效率為40%，完全燃燒0.04m3天然氣可使室溫下5kg的水溫度升高多少？【解析】（1）完全燃燒0.04m3天然氣放出的熱量：Q放=Vq=0.04m34.2107J/m3=1.68106J；（2）由題知，水吸收的熱量：Q吸=Q放40%=1.68106J50%=6.72105J，由Q吸=cmt可得水升高的溫度：t=32。故答案為：（1）完全燃燒0.04m3天然氣放出1.68106J的熱量；（2）完全燃燒0.04m3天然氣可使常溫下5kg的水溫度升高32。考點三：能量轉化與守恒能量轉化與守恒比較抽象，也是學生學習熱學內容的收尾，在本節主要考查能量的轉化形式和理解能量的守恒概念。尤其是對能量守恒概念的理解是學生學習的難點，同樣也是本節的重點。中考試卷中有關 轉化與守恒的問題也會經常出現，希望引起大家的重視。本節內容一般不會單獨組成一個試題，大多數會和熱學部分的其他知識點結合在一起組成一個題目；考查主要方向是能量之間的轉化，考試題型以選擇題、填空題為主。【典例一】（2017岳陽）隨著人們的生活水平的提高，汽車走進千家萬戶。關于小汽車涉及的知識說法正確的是（ ）。A用甘油做發電機的冷卻劑； B發電機做功沖程將內能轉化為機械能；C精心保養可使發電機的效率達到100%；D排出的尾氣對環境沒有任何污染【答案】B。【解析】A用甘油做發電機的冷卻劑，錯誤；用水的比熱容大的特性，用水做冷卻劑。B發電機做功沖程將內能轉化為機械能，正確。C精心保養可使發電機的效率達到100%，錯誤，任何機械運動都會發熱做額外功。D排出的尾氣對環境沒有任何污染，錯誤，排出的尾氣對環境有污染。故選B。【典例二】（2018聊城）在熱機的四個沖程中，把機械能轉化為內能的是 沖程。汽油機工作時要產生大量的熱，通常采用水循環將熱帶走，這是利用水 的特性。【答案】壓縮；比熱容大。【解析】（1）在熱機的四個沖程中，把機械能轉化為內能的是壓縮沖程。（2）汽車的散熱器可用水做冷卻劑，是因為水的比熱容比較大，在升高相同的溫度時可以吸收更多的熱量，降低發動機的溫度。故答案為：壓縮；比熱容大。【典例三】（2019內江） 太陽能、水能、天然氣、地熱能、風能、潮汐能中，屬于不可再生能源的是___________，太陽能熱水器內裝有100kg水，水溫從20升高到70c水=4.2103J/kg)所吸收的熱量是_________J。【答案】(1)天然氣；(2)2.1107。【解析】太陽能、水能、天然氣、地熱能、風能、潮汐能中，屬于不可再生能源的是天然氣，天然氣屬于化石類能源，不可在短期內再生；太陽能熱水器內裝有100kg水，水溫從20升高到70，所吸收的熱量為：Q=cmt=4.2103J/kg100kg70-20=2.1107J。【典例四】（2018龍東）生活中能量轉化的實例很多，下列描述中正確的是（）。A摩擦生熱是把內能轉化為機械能；B燃料燃燒放熱是把內能轉化為化學能；C電動機帶動水泵把水送到高處是把電能轉化為機械能；D摩擦起電是把電能轉化為機械能【答案】C。【解析】A、摩擦生熱是克服摩擦做功，摩擦過程中，消耗了機械能，內能增大，把機械能轉化為內能，故A錯誤；B、燃料燃燒放熱是把化學能轉化為內能，故B錯誤；C、電動機帶動水泵把水送到高處是把電能轉化為機械能，故C正確；D、摩擦起電是消耗了機械能，獲得了電能，故是把機械能轉化為電能，故D錯誤。故選C。11