第6讲 内能的利用 能源 能量转化纵观贵州省近几年热和能源中考试题，此部分内容考查的重点有：热值、热量的计算、热机、能源的利用和分类及能量的转化．在中考中占有一定的比例，但难度不大；这一单元的试题在中考中呈现有两个特点：一是贴近生活，以生活知识为背景，把物理知识的考查与科技、社会、生产联系起来，使得视觉新颖；二是注重基础考查，内容较为简单．题型的分布上相对稳定，还是以填空题、选择题、简答题、计算题呈现，考点分布均衡．考试说明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上的重要意义. 热值定义燃料完全燃烧放出的热量Q与燃料质量m的______，叫做这种燃料的热值单位__________，符号是________公式q＝理解(1)酒精的热值是3.0×107J/kg，表示______________________________(2)热值是燃料本身的一种特性，它与燃料的______有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系 【提示】 对于气体燃料来说，热值q＝Q/V，热值单位为“J/m3”． 热机定义把____能转化为______能的机器原理种类蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等内燃机定义燃料在气缸内燃烧产生动力的热机分类汽油机和柴油机工作过程每个工作循环分为四个冲程：______冲程、______冲程、________冲程和______冲程一个工作循环中只有______冲程是靠燃气推动活塞做功，其他三个冲程是靠安装在曲轴上的飞轮的______来完成压缩冲程中______转化为________，在做功冲程中，________转化为________热机效率定义热机用来做________的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比公式________________能量流向提高热机效率途径①让燃料尽可能充分燃烧，如：将煤粒磨成煤粉、加大送风量等；②利用废气的能量；③机件间保持良好的润滑、减小摩擦 能量的转化与守恒能量的转化和守恒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_7\n_____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______说明①能量的转化和转移都是具有方向性的②能的转化是通过物体做功来实现的．能的转化过程中，能量的形式发生了改变③能的转移过程中能量的形式没有发生变化【提示】 能量守恒定律不同于机械能守恒定律．所有的能量转化和转移过程，都遵循能量守恒定律，而机械能守恒是有一定条件的． 能源的分类分类标准类型定义实例是否要加工一次能源可以________从自然界获取的能源风能、太阳能、核能、化石能源等二次能源无法从自然界直接获取，必须通过一次能源的消耗才能得到的能源电能、汽油、酒精灯可否再生可再生能源可以从自然界源源______地得到的能源水能、风能、太阳能、生物质能等不可再生能源在短期内不可能从自然界________的能源核能、化石能源等核能定义原子核________或________时释放的能量叫核能获得方式及应用太阳能来源氢原子核在超高温下发生______，释放出巨大的核能优点取之不尽、用之不竭，环保无污染利用间接利用：化石燃料直接利用： 【提示】 核电站的核心设备是核反应堆：控制链式反应的速度，使核能平缓地释放出来，便于利用．命题点1 热机 (2022·遵义)如图所示为四冲程汽油机未按工作循环顺序排列的各冲程示意图．工作时机械能转化为内能的冲程是( )A BCD7\n内燃机四冲程的判断方法：一看活塞运动方向，二看气门开闭：活塞向下运动，若一气门打开一气门关闭为吸气冲程，若两气门关闭为做功冲程；活塞向上运动，若两气门关闭为压缩冲程，若一气门关闭一气门打开为排气冲程．1．(2022·六盘水)在四冲程内燃机的工作过程中，________冲程将内能转化成机械能．________将机械能转化为内能．2．(2022·黔东南)如图所示为汽油机工作过程中某一冲程的示意图，此图是________冲程，有一种单缸汽油机在原有四冲程的基础上增加两个冲程，成为六冲程汽油机，也就是在原有四冲程汽油机完成排气冲程后向气缸内喷水，水在气缸内汽化成水蒸气，水蒸气膨胀对外做功，这种汽油机一个工作循环有六个冲程，做功______次，这种汽油机这样设计的目的是________________________．3．(2022·贵阳)为了合理利用能源，人们设计了一种燃气型环保小汽车．它的发动机工作时可将燃气燃烧释放的内能转化为汽车行驶的机械能，它的整个车身大多由轻质材料构成，从而减小了质量使其较为轻巧，这是因为制作车身的材料具有较小的________．4．(2022·安顺)一台柴油机飞轮的转速为2400r/min，则在1s内，柴油机完成________个冲程；对外做功的次数是________．命题点2 热量的计算 (2022·黔西南)“环保，节能”是当今倡导的主题，太阳能热水器已走进千家万户，现使用太阳能热水器使60kg的水由25℃升高到75℃时，水所吸收的热量为________J，若这些热量由焦煤完全燃烧时提供，则需要________kg焦煤．(q焦煤＝3.0×107J/kg)点拨：由热量的计算公式Q吸＝cmΔt得出水吸收的热量，然后根据公式Q吸＝Q放＝mq变形得出完全燃烧焦煤的质量．5．(2022·遵义)在1标准大气压下，将质量为50kg、温度为20℃的水加热至沸腾，水需要吸收________J的热量．目前，遵义市正在创建环保模范城市，正大力推广使用天然气等清洁能源．若上述这些热量由天然气提供，且天然气完全燃烧放出的热量有30%被水吸收，则需要完全燃烧________m3的天然气．[水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，天然气热值为4×107J/m3]6．(2022·安顺)一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到，则干木柴的热值为________，如果用掉一半后，干木柴的热值将________．7．(2022·黔南)“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发、使用潜力，同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的________很大；以10倍的关系粗略计算，1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为________J的热量，可以使________kg的水从30℃加热至70℃.(1kg煤气完全燃烧放出热量为4.2×107J)8．(2022·娄底)行驶中的汽车在紧急刹车时，刹车片会发烫这是通过________的方式增加了物体的内能，若汽车行驶过程中消耗汽油2kg，这些汽油完全燃烧时放出________J的热量．(汽油热值4.6×107J/kg)命题点3 能源、能量的转化与守恒 (2022·六盘水)研发太阳能汽车是未来汽车的发展方向．太阳能是________(填“可再生”或“不可再生”)能源，该汽车有个重要的部件是太阳能电池，它可以将太阳能转化为能．根据能量转化的规律在某个对应的阶段中分析出变化的能量，然后根据能量转化的规律是减小的能量转化为增大的能量．9．(2022·铜仁)下列能源属于不可再生能源的是( )A．太阳能 B．潮汐能 C．石油 D．风能10．(2022·益阳)有关“能源与可持续发展”的说法中正确的是( )7\nA．能量是守恒的，故不会有能源危机B．能量的转移与转化具有方向性，如消耗掉的内能不能收集起来再利用，因此要节约能源C．因水能清洁、安全，因此修建水电站利用水能发电，有百利而无一害D．风能、水能、太阳能、核能都可以在自然界源源不断地得到，它们都是可再生能源11．(2022·黔东南)如图所示，近年在黔东南州“一事一议”财政奖补政策的支持下，农村道路两旁安装有太阳能路灯，这样改善了农村的村容村貌，灯杆顶端是太阳能电池板，它能将________能转化为______能，并向放在灯杆中的蓄电池充电，充电时把______能转化为_______能蓄存起来，夜晚蓄电池给路灯供电．一、选择题1．(2022·贵阳)我市是全国生态文明示范城市，从物理与生态保护的角度来看，你认为下列哪项措施符合建设生态文明城市的举措( )A．大力发展火力发电B．多烧煤少用天然气C．多安装景观灯，使城市更美D．大力开发风能和太阳能2．(2022·毕节)下面所列的各种能源中，属于可再生能源的是( )A．石油B．核能C．风能D．煤炭3．(2022·成都)关于能源、能量，下列说法不正确的是( )A．能源是人类物质生活、社会经济发展的基础B．太阳能、风能、地热能等是目前正在努力研究、开发的新能源C．根据能量守恒定律，能量不会消灭，但可以创造D．电风扇工作时，主要将电能转化为机械能4．(2022·济南)关于右图所示的实验．下列说法不正确的是( )A．这个实验说明物体内能可用来对外做功B．对木塞做功的过程中水蒸气的内能增加C．此过程中蒸气内能转化为木塞的机械能D．这个实验基本反映出了热机的工作原理5．(2022·厦门)下列关于热值和热机效率的描述，正确的是( )A．使燃料燃烧更充分，可以增大热值B．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率C．燃料燃烧释放的热量越大，热值越大D．热值和热机效率都是定值，与外界条件无关6．(2022·潍坊)用相同的酒精灯分别对a、b两种液体加热(如图甲)，根据测得数据分别描绘出两液体的温度随时间变化的图像(如图乙)．在相同的时间内两液体吸收的热量相等，不计液体热量散失，分别用ma、mb、ca、cb表示a、b两液体的质量和比热容，则结合图中信息作出的下列推断正确的是( )7\nA．若ma＝mb，则ca＞cbB．若ma＝mb，则ca＜cbC．若ca＝cb，则ma＝mbD．若ca＝cb，则ma＞mb二、填空题7．(2022·雅安)近期科学家发明了一种单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立刻向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速________(填物态变化名称)成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，在水蒸气推动活塞做功的过程中主要的能量转化情况是________________，从而提高了热机的效率．8．(2022·铜仁)一太阳能热水器装有100kg的水，经过一段时间后，水温从20℃上升到80℃，则水吸收的热量是________J[c水＝4.2×103J/(kg·℃)]．若这些热量由热值q＝3.0×107J/kg的焦炭完全燃烧来提供，需要焦炭________kg(不计热量损失)．9．(2022·天津)小孩从滑梯上坐着滑下时，速度越来越快，是因为他的重力势能转化为______能；他感到臀部发烫，是因为他的部分机械能转化为______能．10．(2022·德阳)体积为0.28m3、热值为3.6×107J/m3的煤气完全燃烧放出的热量为________J；若这些热量的50%被温度为20℃、质量为30kg的水吸收，则水的末温是________℃.[水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)]11．(2022·鄂州)我市所有出租车已使用天然气来代替燃油．天然气是一种清洁燃料，它是________(填“可再生”或“不可再生”)能源．某出租车在一段时间内消耗了420g天然气，若这些天然气完全燃烧，可放出热量________J，这些热量可使质量为________kg的水由20℃升高到100℃[天然气的热值为4.4×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]；天然气燃烧时将________能转化为内能．12．(2022·黔东南)今年是我国第一颗原子弹爆炸成功60周年，目前核能已经被广泛和平利用，核电站只需要消耗很少的核燃料就可以产生大量的电能，核反应堆中的核燃料是________(填“可”或“不可”)再生能源，在核潜艇中是利用核____(填“聚”或“裂”)变产生的能量．三、计算题13．(2022·荆州)某品牌太阳能热水器的容积为100L，其装满水后在太阳的照射下水温从20℃的升高到40℃，不计热量的散失．(1)求热水器中的水吸收的热量．[水的比热容c＝4.2×103J/(kg·℃)](2)要完全燃烧多少体积的煤气可以产生相同的热量？(煤气的热值q＝4.0×107J/m3)14．(2022·呼和浩特)王大刚同学和家人在郊外野餐，用木炭烧水．铁锅内装有5kg水，把水从18℃加热至98℃，已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)．如果木炭的热值为3.4×107J/kg，它燃烧放出的热有10%被水吸收．求：(1)在这个过程中水吸收的热量；7\n(2)在这个过程中用掉多少木炭．15．(2022·内江)如图所示，是最新一款无人驾驶汽车原型图．汽车自动驾驶时使用雷达传感器，以及激光测距器来了解周围的交通状况．该款车以72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8km时，消耗汽油1.5L．假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为30%，那么，在这段运动过程中，求：(1)该汽车发动机做的有用功是多少？(2)该汽车的输出功率为多少？(已知：汽油的密度为0.8×103kg/m3，汽油的热值为4.5×107J/kg)7\n参考答案考点解读考点1 比值 焦每千克 J/kg 1kg的酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J 种类考点2 内 机械 吸气 压缩 做功 排气 做功 惯性 机械能内能 内能 机械能 有用功 废气带走 机械损失 散热损失考点3 转化 转移 保持不变考点4 直接 不断 得到补充 分裂 结合 聚变 电 热 化学各个击破例1 B题组训练 1.做功 压缩冲程 2.压缩 2 提高热机的效率(节约能源) 3.密度 4.80 20例2 1.26×107J/kg 0.42题组训练 5.1.68×107 1.4 6.1.2×107 不变 7.热值4.2×108 2500 8.做功 9.2×107例3 可再生 电题组训练 9.C 10.B 11.太阳 电 电 化学整合集训1．D 2.C 3.C 4.B 5.B 6.B 7.汽化 内能转化为机械能 8.2.52×107 0.84 9.动 内 10.1.008×107 60 11.不可再生1.848×107 55 化学 12.不可 裂13．(1)热水器内水的质量为：m＝ρV＝103kg/m3×100×10－3m3＝100kg，则水吸收的热量为：Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(40℃－20℃)＝8.4×106J；(2)完全燃烧煤气的体积为：V＝＝＝＝0.21m3.14．解：(1)水吸收的热量：Q吸＝cm(t2－t1)＝4.2×103J/(kg·℃)×5kg×(98℃－18℃)＝1.68×106J；(2)由于有10%被水吸收，由η＝得Q放＝＝＝1.68×107J，在这个过程中用掉木炭：Q放＝mq得m＝＝＝0.49kg.15．解：(1)由ρ＝得消耗汽油的质量为：m＝ρV＝0.8×103kg/m3×1.5×10－3m3＝1.2kg，汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝1.2kg×4.5×107J/kg＝5.4×107J，由η＝得，汽油机的有用功：W＝ηQ放＝30%×5.4×107J＝1.62×107J；(2)由v＝得汽车运动的时间：t＝＝＝h＝400s，汽车的输出功率：P＝＝＝4.05×104W.7
