资源简介

一、知识框架梳理
内能的利用方式
利用内能来加热：通过热传递的方式，将内能从高温物体转移到低温物体，以满足取暖、加热等需求。例如，用炉火取暖、用燃气灶烧水等，其本质是内能的转移，能的形式未发生改变。在这个过程中，要注意热量的损失，提高热利用率。
利用内能来做功：将内能转化为机械能，实现对外做功。如热机（蒸汽机、内燃机、汽轮机等）就是利用内能做功的典型设备，燃料燃烧产生的内能通过特定装置转化为机械能，驱动机器运转。
热机
定义：把内能转化为机械能的机器。常见的热机有内燃机（汽油机和柴油机）、蒸汽机、燃气轮机等。
内燃机的工作原理：内燃机是最常见的热机之一，通过燃料在气缸内燃烧产生高温高压燃气，推动活塞做功。内燃机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，其中只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程为辅助冲程，依靠飞轮的惯性完成。
汽油机与柴油机的区别：
区别
汽油机
柴油机
燃料
汽油
柴油
吸气冲程吸入物质
汽油和空气的混合物
空气
点火方式
点燃式（火花塞点火）
压燃式（压缩空气使温度升高点燃柴油）
效率
较低（20% - 30%）
较高（30% - 45%）
应用
小汽车、摩托车等
卡车、拖拉机、轮船等
热机的效率
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，用符号\(\eta\)表示。
公式：\(\eta=\frac{W_{?????¨}}{Q_{???}}??100\%\)，其中\(W_{?????¨}\)是热机做的有用功，\(Q_{???}\)是燃料完全燃烧放出的热量。
影响热机效率的因素：燃料不能完全燃烧、废气带走大量热量、机械部件之间的摩擦消耗能量、散热损失等。提高热机效率的方法有：使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减小机械摩擦、改进热机结构等。
能量的转化和守恒
能量守恒定律：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其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
内能与其他形式能的转化：在热机工作过程中，内能转化为机械能；在水电站中，机械能转化为电能；在电动机工作时，电能转化为机械能等。能量的转化和转移具有方向性，例如，热量总是从高温物体自发地转移到低温物体，而不能自发地从低温物体转移到高温物体。
二、重难点解析
重点
理解热机的工作原理，特别是内燃机的四个冲程及其能量转化情况。在吸气冲程中，没有能量转化；压缩冲程中，机械能转化为内能；做功冲程中，内能转化为机械能；排气冲程中，没有能量转化。要能准确判断每个冲程的特点和能量变化。
掌握热机效率的概念和计算方法，明确提高热机效率的实际意义和具体措施。热机效率是衡量热机性能的重要指标，提高热机效率可以节约能源，减少环境污染。
理解能量守恒定律的内涵，能运用能量守恒定律分析生活中的能量转化现象，认识到能量的转化和转移是有方向性的。
难点
内燃机工作循环中各冲程的判断及能量转化的分析。内燃机的四个冲程在结构和工作状态上有明显区别，需要结合活塞的运动方向、气门的开闭情况等来准确判断冲程类型，并分析其中的能量转化。例如，压缩冲程中活塞向上运动，进气门和排气门都关闭，机械能转化为内能；做功冲程中活塞向下运动，进气门和排气门都关闭，内能转化为机械能。
热机效率的计算及相关综合问题的解决。在计算热机效率时，需要明确有用功和燃料完全燃烧放出的热量的计算方法，注意单位的统一。对于综合问题，如结合热机效率计算燃料消耗量、分析能量损失等，需要理清各个物理量之间的关系，运用相关公式进行求解。
能量守恒定律的应用及对能量转化方向性的理解。虽然能量的总量保持不变，但能量的转化和转移具有方向性，有些能量转化后很难再被有效利用，这就要求我们节约能源，提高能源的利用效率。
三、典型例题讲解
内燃机冲程的判断及能量转化
例 1：如图所示为内燃机工作时的某一冲程示意图，下列说法正确的是（ ）
A. 该冲程是吸气冲程，没有能量转化
B. 该冲程是压缩冲程，机械能转化为内能
C. 该冲程是做功冲程，内能转化为机械能
D. 该冲程是排气冲程，没有能量转化
解析：观察图中内燃机的工作状态，活塞向下运动，进气门和排气门都关闭。根据内燃机各冲程的特点，吸气冲程进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动；压缩冲程进气门和排气门都关闭，活塞向上运动；做功冲程进气门和排气门都关闭，活塞向下运动；排气冲程排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动。因此，该冲程是做功冲程，在这个冲程中，燃气推动活塞做功，内能转化为机械能。答案为 C。
热机效率的计算
例 2：一台单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为\(3600r/min\)，该汽油机每秒钟对外做功______次。若该汽油机消耗了\(0.2kg\)汽油，汽油的热值为\(4.6??10^{7}J/kg\)，完全燃烧放出的热量为______J，若该汽油机的效率为\(30\%\)，则对外做的有用功为______J。
解析：飞轮的转速为\(3600r/min = 60r/s\)，因为内燃机一个工作循环飞轮转\(2\)圈，对外做功\(1\)次，所以该汽油机每秒钟对外做功\(30\)次。汽油完全燃烧放出的热量\(Q_{???}=mq = 0.2kg??4.6??10^{7}J/kg = 9.2??10^{6}J\)。根据热机效率公式\(\eta=\frac{W_{?????¨}}{Q_{???}}??100\%\)，可得对外做的有用功\(W_{?????¨}=\eta Q_{???}=30\%??9.2??10^{6}J = 2.76??10^{6}J\)。答案依次为：\(30\)；\(9.2??10^{6}\)；\(2.76??10^{6}\)。
能量守恒定律的应用
例 3：下列关于能量转化和守恒的说法中，正确的是（ ）
A. 洗衣机工作时，电能全部转化为机械能
B. 植物光合作用将光能转化为化学能，遵循能量守恒定律
C. 热传递过程中，内能只能从高温物体转移到低温物体，说明能量的转移是有方向性的
D. 人们对太阳能的开发和利用，说明能量可以凭空产生
解析：洗衣机工作时，电能主要转化为机械能，但同时也会有一部分电能转化为内能（如电机发热），A 选项错误；植物光合作用将光能转化为化学能，在这个过程中能量的总量保持不变，遵循能量守恒定律，B 选项正确；热传递过程中能量的转移具有方向性，内能只能从高温物体自发地转移到低温物体，C 选项正确；能量既不会凭空产生，也不会凭空消灭，人们对太阳能的开发和利用，是将太阳能转化为其他形式的能，D 选项错误。答案为 BC。
四、复习方法建议
梳理知识脉络：以 “内能的利用” 为主线，将热机的工作原理、热机效率、能量守恒定律等知识点串联起来，形成清晰的知识脉络。明确各知识点之间的联系和区别，如热机效率与能量守恒定律的关系，热机各冲程与能量转化的对应关系等。
结合实验和实例：通过观察内燃机模型、观看热机工作的视频等方式，加深对热机工作过程的理解。结合生活中的实际例子，如汽车发动机的工作、家庭燃气灶的使用等，分析其中的能量转化和热机效率问题，将理论知识与实际应用相结合。
强化公式应用：重点掌握热机效率的计算公式\(\eta=\frac{W_{?????¨}}{Q_{???}}??100\%\)以及燃料完全燃烧放出热量的计算公式\(Q_{???}=mq\)，通过大量的练习题熟练运用这些公式解决实际问题。在计算过程中，要注意单位的统一和数据的准确性。
关注能量转化的方向性：理解能量守恒定律的同时，要认识到能量的转化和转移是有方向性的，这对于理解节约能源的重要性至关重要。通过分析一些能量浪费的现象，如汽车尾气带走大量热量、家用电器的散热等，思考提高能源利用效率的方法。
查漏补缺和总结反思：在复习过程中，及时发现自己存在的问题和薄弱环节，有针对性地进行复习和巩固。对于容易混淆的概念，如热机的四个冲程、热机效率与机械效率的区别等，要进行对比分析，明确其内涵和外延。定期进行总结反思，梳理复习过程中的收获和不足，不断提高复习效率。
2024人教版版物理九年级全册
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章末复习
第十四章 内能的利用
a
i
T
u
j
m
i
a
N
g
内容结构
第十四章 内能的利用
计算
内能转化为动能
普遍的能量
转化现象
能量守恒定律
热机
（汽油机、柴油机）
燃料的热值、
热机的效率
永动机的失败
应用
①把内能转化为机械能的机器叫热机。常见热机有：
蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等.
②制造原理：利用内能做功，将内能转化为机械能.
①内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机.
②内燃机工作的四冲程：吸气、压缩、做功、排气冲程.
③能量转化：压缩冲程中，机械能转化为内能；
做功冲程中，内能转化为机械能.
④汽油机与柴油机的区别：
汽油机吸入汽油与空气的混合物，柴油机只吸入空气.
汽油机是点燃式点火，柴油机点火方式为压燃式.
热机
热 机
内燃机
第1节 热机
知识结构
第1节 热机
动画讲解——《热机、汽油机的四冲程》
知识点一、热机
第1节 热机
1. 实验探究：利用内能可以做功
（1）在一个试管中装一些水，用橡胶塞塞紧；
然后对试管加热使水沸腾。观察到的现象有：
①瓶塞被冲出来；②管口附近出现“白雾”。
（2）实验分析
① 酒精燃烧放出热量，酒精的______能转化为水的____能；
②水吸热沸腾，产生大量水蒸气，气体膨胀对瓶塞做功，气体的_______能转化为瓶塞的_______能 .
③结论：利用内能可以做功. 这就是热机的工作原理.
化学
内
内
机械
2. 热机
（1）热机：各种利用内能做功的机械叫做热机.
（2）工作原理：热机利用内能做功，将内能转化为机械能.
（3）种类：蒸气机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等.
（4）常见热机——内燃机
①内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机.
②分类：汽油机和柴油机.
知识点一、热机
第1节 热机
知识点二、汽油机
1. 工作原理
利用汽油在气缸内燃烧产生高温高压的燃气推动活塞做功.
2. 汽油机的构造
由气缸、火花塞、进气门、排气门、活塞、
曲轴连杆等组成.
第1节 热机
3. 工作过程
（1）冲程：汽油机在工作时，活塞从气缸的一端
运动到另一端的过程，叫做一个冲程.
（2）一个工作循环：由吸气、压缩、做功、排气4个冲程组成，活塞往复运动2次，飞轮转动2周，对外做功1次.
知识点二、汽油机
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}冲程名称
进气门
排气门
活塞
运动
冲程的作用
能量转化
吸气冲程
开
闭
向下
吸入燃料和空气的混合物
压缩冲程
闭
闭
向上
压缩燃料和空气的混合物， 使其内能增大，温度升高
机械能转化为内能
做功冲程
闭
闭
向下
火花塞产生电火花，点燃燃料，高温高压的燃气推动活塞做功，通过连杆、曲轴带动飞轮转动
内能转化为机械能
排气冲程
闭
开
向上
排出废气
（3）汽油机四个冲程工作情况总结
第1节 热机
3. 工作过程
与汽油机大致相同，一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气4个冲程构成，活塞往复运动2次，曲轴转动2周，对外做功1次。
柴油机吸入气缸内的物质只有空气，在压缩冲程结束时，压缩空气的温度已超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气会立刻燃烧起来。
知识点三、柴油机
1. 工作原理
利用柴油在气缸内燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞做功。
2. 汽油机的构造
与汽油机的大致相同，不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞而是一个喷油嘴。
第1节 热机
知识点三、柴油机
4. 柴油机和汽油机的异同点：
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}项目
汽油机
柴油机
构造
气缸顶部有一个火花塞
气缸顶部有一个喷油嘴
燃料
汽油
柴油
吸气冲程
吸入汽油与空气的混合物
只吸入空气
压缩冲程
压缩程度较小
压缩程度较大
做功冲程
点燃式，内能转化为机械能
压燃式，内能转化为机械能
排气冲程
排出废气
特点与应用
轻巧、功率小；小汽车、摩托车等.
笨重、功率大；载重汽车、轮船等.
相同点
一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次. 压缩冲程把机械能转化为内能.
第1节 热机
热机的效率
①分类：固体燃料、液体燃料、气体燃料.
②燃料燃烧过程中化学能转化为内能.
①定义：燃料完全燃烧时放出的热量与燃料质量之比.
是燃料的一种特性.
②公式：固体q=???????? 气体q=????????
③单位：焦/千克（J/kg）、焦/米3（J/ m3 ）
①热机的效率：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.
② 公式：η =????有???????????放?×100%
③提高热机效率的方法：利用废气的能量、
减少机械摩擦、尽量使燃料充分燃烧.
?
燃 料
热 值
热机的效率
知识结构
第2节 热机的效率
1. 燃料
（1）燃料的种类：固体燃料有木柴、煤炭等；液体燃料有汽油、柴油、酒精；气体燃料有煤气、天然气等。
（2）燃料燃烧时能量的转化：燃料的燃烧是一种化学变化，在燃烧过程中，燃料的化学能转化为内能。
2. 燃料的热值
相同质量的不同燃料在完全燃烧时放出的热量不同，在物理学中用热值来表示燃料完全燃烧时放热本领的大小。
①定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值，用字母q表示。
第2节 热机的效率
知识点一、燃料的热值
②公式：q= ????放????
Q表示放出的热量，单位是焦，符号为 J
m表示固、液体燃料的质量，单位是千克，符号为kg
q表示热值。单位是焦/千克，符号为 J/kg
③热值的物理意义：热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量。如木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示：1kg木炭完全燃烧时放出的热量是3.4×107J。
同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值一般不同。
?
第2节 热机的效率
知识点一、燃料的热值
④燃料燃烧放出热量的计算： ????放=????????
⑤气体燃料的热值：
q= ????放????
V 表示气体燃料的体积，单位是米3 ，符号为m3
Q 表示放出的热量，单位是焦，符号为 J
q 表示气体燃料的热值，单位使用焦/米3 ，符号为J/m3
⑥氢的热值比较大为1.4×108J/kg，火箭上用液态氢作燃料.
?
知识点一、燃料的热值
第2节 热机的效率
1. 日常生活中的热效率
用煤气灶烧水时，煤气能量的损失情况：煤气不能完全燃烧，损失了一部分能量；装水的容器、煤气灶本身会吸收一部分能量；高温的烟气带走了一部分能量；还有一部分能量直接散失掉了等.
水吸收的热量（有效利用的）只占煤气完全燃烧放出热量的一部分。吸收的能量占燃料完全燃烧放出能量的比值叫做热效率。
热效率η = ???有效利用的热量???????燃料完全燃烧放出的热量=???????有用???????????总?
?
第2节 热机的效率
知识点二、热机的效率
2. 热机的效率
（1）热机能量流向示意图
热机也有类似的情况，汽油在汽缸内不能完全燃烧，损失了一部分能量；机械装置吸收了一部分能量；废气带走了一部分能量；由于机械传动等克服摩擦消耗了一部分能量，等等。真正转变为对外做有用功的能量只是燃料燃烧所释放能量的一部分。只有对外做有用功的能量是被有效利用的。
燃料的
内能
第2节 热机的效率
知识点二、热机的效率
（2）热机的效率
①定义：用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧释放的能量之比，叫做热机的效率。
②公式：
η =???????有用???????????放?×100% 或η =????有用???????????放?×100%
③物理意义：热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。
?
第2节 热机的效率
知识点二、热机的效率
知识点二、热机的效率
3. 提高热机效率的主要途径
（1）尽量减少各种热量损失，设法利用废气的能量
大型发电机常常用蒸汽轮机推动，为了提高燃料的利用率，人们利用蒸汽轮机排出的废气来供热，这就是热电站。
（2）在热机的设计和制造上，采用先进的技术.
（3）使用时，注意保养，保证良好的润滑，合理调整各零件之间的间隙，减小因克服摩擦阻力而额外消耗的能量.
第2节 热机的效率
动画讲解——《热机的效率》
第2节 热机的效率
知识结构
第3节 能量的转化和守恒
能量的转化和守恒
①各种形式的能量：机械能、内能、电能、光能等.
②能量的转化：由一种形式转化为另一种形式的能.
③能量的转移：能量的形式不变，能量由一个物体转移
到其他物体，或从物体的一部分转移到其他部分.
④能量守恒定律：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.
⑤永动机的失败：是因为违背了能量守恒定律.
动画讲解——《能量的转化和守恒》
第3节 能量的转化和守恒
1. 自然界存在着各种不同形式的能量
（1）机械能：机械能包括动能、重力势能和弹性势能。
（2）内能：构成物体的所有分子，其热运动的动能与分子势能的总和，叫做物体的内能。一切物体都具有内能。
（3）太阳能：太阳能是一种可再生能源。
（4）化学能：各种物质都储存化学能，如燃料、动物、食物都储存有化学能。
（5）电能：电能是指使用电以各种形式做功的能力。
（4）核能：即原子能。原子核结构发生变化放出的能量。
知识点一、能量的转化和转移
第3节 能量的转化和守恒
2. 能量的转化
（1）自然界中的各种现象都是互相联系的。在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的.
①机械能与内能的相互转化
“钻木取火”是________能转化为______能；蒸汽机火车是_______能转化为________能.
②电能与机械能的相互转化
水电站发电是________能转化为______能；电车是______能转化为________能.
机械
内
机械
内
机械
电
机械
电
知识点一、能量的转化和转移
第3节 能量的转化和守恒
③电能与内能的相互转化
电水壶是________能转化为______能；地热发电站是_______能转化为________能.
④电能与光能的相互转化
白炽灯是________能转化为______能；太阳能电池板是_______能转化为________能.
⑤内能与光能的相互转化
白炽灯把______能转化成______能，再把______能转化成______能。太阳能热水器是_______能转化为______能.
电
内
电
内
光
电
电
光
光
电
内
光
内
内
知识点一、能量的转化和转移
第3节 能量的转化和守恒
知识点一、能量的转化和转移
3. 能量的转移
能量可以从一个物体转移到其他物体，也可以从物体的一部分转移到其他部分。
例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体或从物体的高温部分转移到低温部分，这些都属于能量的转移。
涨潮时海水涌入水坝冲击水轮机转动，属于机械能的转移。
4. 正确理解能量的“转化”和“转移”
发生能量的转化时，能的形式发生了改变。发生能量的转移时，能量的形式并没有变化。
1. 能量守恒定律
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其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这就是能量守恒定律。
能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。大到天体，小到原子核，无论是物理学的问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵守能量守恒定律。从日常生活到科学研究、工程技术，这一规律都发挥着重要的作用。
知识点二、能量守恒定律
第3节 能量的转化和守恒
2. 永动机
有人曾设想制造一种不消耗任何能量和燃料，却源源不断对外做功的机器，人们把这种机器叫永动机。
如图所示，高处的水具有一定的机械能W总，在水向下流动时，对水轮机做功，水轮机转动，把低处的水抽到高处.
由于水轮机转动的各部件间存在摩擦，会有部分机械能转化为内能W内能，只有一部分能量W抽水用来抽水做功.
根据能量守恒定律可知： W总=W内能+W抽水，
最后抽水的能量小于原来水的总能量，使流下的
水不能全部抽回。
由能量守恒定律知：无法制成永动机。
知识点二、能量守恒定律
第3节 能量的转化和守恒
考点1 能量的转化和守恒
1. ［2024·湖南］有关能量的转移、转化和利用，下列说法
正确的是( )
C
A. 电烤炉取暖，是电能转移到人体
B. 钻木取火，是内能转化为机械能
C. 中医提倡的热水泡脚，是通过热传递的方式增大脚部的内能
D. 用嘴对着手哈气取暖，主要是通过做功的方式增大手的内能
【点拨】 电烤炉取暖，电烤炉消耗电能转化为内能，然后内
能转移到人体，故A错误；钻木取火，是将机械能转化为内
能，故B错误；中医提倡的热水泡脚，脚从热水中吸收热量，
是通过热传递的方式增大脚部的内能，故C正确；用嘴对着
手哈气取暖，手从哈气中吸收热量，是通过热传递的方式增
大手的内能，故D错误。
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2.［2024·长春节选］生物航煤是以动植物油脂、餐饮废油等
为原料生产的航空燃油。2024年6月5日，国产大飞机C919 加
注了我国自主研发的生物航煤，成功完成试飞任务。生物航
煤燃烧时将化学能转化为内能，但内能不能自发地转化为化
学能，说明能量的转化具有________。在能量转化和转移的
过程中，能量的总量______。
?
方向性
不变
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考点2 热机
3. 下列运载工具中，不需要利用热机的是( )
C
A. 喷气式飞机 B. 柴油拖拉机
C. 纯电动汽车 D. 长征系列火箭
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4. ［2024·广元］1883年人类发明了汽油机。一台四冲程汽
油机的一个冲程中，火花塞点火，燃料猛烈燃烧，产生高温
高压的气体推动活塞对外做功，则该冲程( )
B
A. 是压缩冲程
B. 气体对外做功，内能转化为机械能
C. 活塞依靠飞轮的惯性而运动
D. 气体对外做功，气体的内能增加
【点拨】一台四冲程汽油机的一个冲程中，火花塞点火，燃
料猛烈燃烧，产生高温高压的气体推动活塞对外做功，将内
能转化为机械能，是做功冲程，故选B。
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5. ［2024·临沂节选］如图所示的内燃机的四个冲程，气缸
内气体的内能最小的是( )
D
A. B. C. D.
【点拨】吸气冲程中，汽油机吸入空气和汽油的混合物，气
体温度较低；在压缩冲程，活塞压缩汽油与空气的混合物，
活塞对气体做功，将机械能转化为气体的内能，使气缸内气
体内能增加；做功冲程中，高温高压气体对活塞做功，内能
转化机械能；排气冲程中，将气缸内的废气排出；相比而言，
吸气冲程中的气体温度最低，内能最小；故选D。
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6.如图是内燃机工作时某冲程示意图，该冲程为
______冲程，它是______（填“汽油”或“柴油”）
机。若飞轮的转速为2?400?r/min，在1?s 内，该
内燃机完成____个工作循环。
?
压缩
柴油
20
【点拨】 由图可知，两气门关闭，活塞上行，为
压缩冲程。该内燃机有喷油嘴，是柴油机。飞轮
的转速为2?400?r/min=40?r/s ，一个工作循环飞轮转两周，
在1?s 内，该内燃机完成20个工作循环。
?
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考点3 热值 热机的效率
7. ［2024·连云港］下列关于燃料的热值，说法正确的是
( )
D
A. 燃料燃烧越充分，其热值越大
B. 燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少
C. 一瓶酒精用去13 ，剩余酒精的热值将减小
D. 焦炭的热值是3.0×107?J/kg，完全燃烧1?kg 焦炭能放出
3.0×107?J 的热量
?
【点拨】 热值是燃料的特性，其大小仅与燃料的种类有关，
与燃料的质量和燃烧程度无关，AC错误；根据????放=???????? 知,
在质量相同时，燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少，
B错误；焦炭放出的热量：
????放=????????=1?kg×3.0×107?J/kg=3.0×107?J ，D正确。
?
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8. ［2024·扬州］家用燃油汽车的发动机主要是汽油机，下
列说法正确的是( )
B
A. 汽油机的效率能达到100%
B. 汽油机燃烧汽油会造成环境污染
C. 汽油机的一个工作循环中，对外做功4次
D. 汽油机在吸气冲程中只吸入汽油
?
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9.［2024·宿迁节选］氢能是新能源利用的新潮流，加快氢能
产业发展成为实现“碳达峰”“碳中和”的重要举措。市场上的
某品牌氢能自行车，一次性充满0.02?kg氢气，2?h 能匀速骑行
50?km，氢能自行车与骑行者总质量为84?kg ，骑行时受到的
阻力为总重的0.05倍，氢气热值为1.4×108?J/kg 。氢气完全
燃烧产生的热量是__________J ，氢气的利用效率是_____。
(????取10?N/kg)
?
2.8×106
?
75%
?
【点拨】 氢气完全燃烧放出的热量
????放=????????=0.02?kg×1.4×108?J/kg=2.8×106?J ；氢能自
行车骑行时受到的阻力
????=0.05????=0.05????????=0.05×84?kg×10?N/kg=42?N ，匀
速骑行时自行车受力平衡，则其受到的牵引力????=????=42?N ，
氢能自行车受到的牵引力所做的有用功
????=????????=42?N×50×103?m=2.1×106?J ，氢气的利用效
率????=????????放=2.1×106?J2.8×106?J=0.75=75% 。
?
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10.［2024·常州］中国工程师利用焦炉气中的氢气与工业尾
气中的二氧化碳合成液态燃料，作为第19届亚洲运动会主火
炬的燃料。工程师在科普馆用如图所示的装置为同学们演示
模拟实验，测量该燃料的热值。
①在空酒精灯内加入适量该液态燃料，得到“燃料灯”；
②在空烧杯内加入1?kg水，测得水的初温为31?℃ ，点燃“燃
料灯”开始加热；
?
③当水恰好沸腾时，立即熄灭“燃料灯”，测得“燃
料灯”消耗燃料30?g 。
已知实验时气压为标准大气压，
????水=4.2×103?J/(kg?℃) ，用该装置加热水的效率
为42% 。求：
?
（1）此过程中，烧杯内水吸收的热量。
【解】水吸收的热量????吸=?????水????(?????????0)=4.2×103?J/(kg?℃)×1?kg×(100?℃?31?℃)=2.898×105?J 。
?
（2）该液态燃料的热值。
该液态燃料燃烧放出的热量
????放=????吸????=2.898×105?J42%=6.9×105?J ；该液态燃料的
热值????=????放????燃料=6.9×105?J0.03?kg=2.3×107?J/kg 。
?
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11.［2025·贵州模拟］目前汽车普遍应用于人们日常生活中的
出行，汽车发动机的工作大多是靠燃料在发动机气缸内燃烧做
功，提供动力。但是不论使用汽油还是柴油发动机，效率都很
低。为了提高能源的利用率，涡轮增压技术应运而生。涡轮增
压是一种利用内燃机运作所产生的废气驱动空气压缩机的技术，
与超级增压器（机械增压器）功能相当，两者都可增加进入内
燃机或锅炉的空气流量，从而令机器效率提升。涡轮增压器常
用于汽车引擎中，通过利用排出废气的热量及流量，能提升内
燃机的马力输出。涡轮增压原理如图所示，发动机排出的高温
废气冲击涡轮运转，带动同轴的叶轮高速转动，叶轮将新鲜空
气压缩后推入气缸，从而提高了热机效率。
（1）废气推动涡轮转动的过程中，废
气对涡轮______，内能转化成______
能。
做功
机械
（2）若气缸内完全燃烧1.5?kg 汽油
(????汽油=4.6×107?J/kg) ，释放的热量
为__________J 。
?
6.9×107
?
（3）结合以上信息，请你说出一条“涡轮增压”能提高热机效
率的原因____________________________________________
_________________________。
提高气缸内的空气量，使燃烧更充分，燃烧后释放的内能增大，有用功增多
（4）当气缸内吸入相同体积的空气时，
安装了涡轮增压器的发动机和传统发
动机相比，谁对外做的功更多：_____
_________________________________
___。
安装了涡轮增压器的发动机对外做的功更多
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主题 物理与航天
火箭升空时，燃料燃烧释放内能，高温高压燃气迅速膨
胀对外做功，将内能转化为机械能推动航天器飞行。我国航
天人凭借深厚物理知识不断创新，以大国精神推动航天事业
迈向深空。
1. 我国航天技术已达到世界领先水平。运载火箭采用液氢作
为燃料，是因为液氢具有( )
A. 较大的热值 B. 较多的热量
C. 较大的比热容 D. 较大的重力势能
A
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2. 图中所示为我国某型号的火箭发射时
上升的场景。关于火箭发射过程中涉及
的物理知识，下列说法正确的是( )
B
A. 火箭上升过程中温度越高，所含的热量越多
B. 发射火箭与热机做功冲程的能量转化相同
C. 随着科技的发展，火箭发动机的热机效率可达100%
D. 火箭上升过程中，能量的总量减少
?
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3.2024年5月3日，搭载嫦娥六号探测器的长征五号遥八运载
火箭，在中国文昌航天发射场点火发射。火箭发动机______
（填“属于”或“不属于”）热机，____（填“能”或“不能”）在
大气层外工作。探测器加速升空时，它的机械能________
（填“守恒”或“不守恒”）。
属于
能
不守恒
【点拨】 火箭发动机属于热机，是利用内能转化为机械能来
工作的；火箭要把探测器送到大气层外，所以火箭的发动机
能在大气层外工作。探测器加速升空时，质量不变，速度增
大，动能增大；高度增大，重力势能增大，所以机械能增大，
即机械能不守恒。
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4.如图所示是我国某火箭发射时的场景，
目前运载火箭一般使用液氢作为燃料，液
氧作为助燃剂，液氢热值为1.4×108?J/kg 。
?
（1）某火箭发射时携带6×104?kg 液氢燃
料，这些燃料完全燃烧放出的热量是多少？
?
【解】这些燃料完全燃烧放出的热量
????放=????????=6×104?kg×1.4×108?J/kg=8.4×1012?J 。
?
（2）若（1）中放出的热量只有20% 被水吸收，能将
5×106?kg、初温为30?℃ 的水加热至多少摄氏度？
[????水=4.2×103?J/(kg??℃) ，当地大气压为标准大气压］
?
由????=????吸????放 得，水吸收的热量
?
此时水的末温为????=????0+Δ????=30?℃+80?℃=110?℃ ，而标
准大气压下，水的沸点为100?℃，则水能被加热至100?℃ 。
?
????吸=????????放=20%×8.4×1012?J=1.68×1012?J，由????吸=????????Δ???? 得，水温度升高
?
Δ????=????吸????水????水=1.68×1012?J4.2×103?J/(kg?℃)×5×106?kg=80?℃ ，
?
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5.［2025·深圳期中节选］如图甲所示的火箭喷气发动机本身
带有燃料和氧化剂，不需要外界空气来助燃，燃料和氧化剂
分别装在两个容器里，由输送系统把燃料和氧化剂喷入燃烧
室，用电火花点燃，产生的气体从尾部喷出，对火箭产生强
大的反冲推力，使它前进。空气喷气发动机本身只携带燃料，
需要从外界空气中获得足够的氧气来助燃。如图乙所示为空
气喷气发动机结构图。工作过程中，机身在空气中高速前进，
空气从进气口进入，被压缩机压缩后进入燃烧室和从喷雾器
喷出的燃料混合，由火花塞点火燃烧，产生大量气体向后喷
出，冲击轮机，叶轮转动，最后气体以极大的速度从尾部喷
管喷出，使机身向前飞行。
（1）火箭喷气发动机工作时，先将燃料的化学能转化为___
能，再将其转化为火箭的______能，这个过程相当于汽油
机的______冲程。
内
机械
做功
（2）______（填“火箭”或“空气”）喷气发动机不能在大气层
外工作。
空气
（3）空气喷气发动机工作过程中，发动机内气体温度是不
断变化的。下列图像中，能大致反映气体的温度随时间变化
的是___（填字母）。
A. B. C. D.
【点拨】 压缩机在压缩空气时，将机械能转化为内能，所以
发动机内气体的温度升高；点火燃烧后，气体对外做功，将
气体的内能转化为机身的机械能，气体温度降低，所以气体
温度先升高后降低，故ABD 不符合题意，C符合题意。
?
√
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必做作业：从教材习题中选取；
选做作业：完成练习册本课时的习题.
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