資源簡介

第 10 講 機械能與內能的相互轉化
模塊一 思維導圖串知識 1．知道常見的熱機——內燃機工作過程。
模塊二 基礎知識全梳理（吃透教材） 2．從能量轉化的角度認識燃料的熱值。
模塊三 教材習題學解題 3．通過能量的轉化和轉移，進一步認識熱機效率
模塊四 核心考點精準練（6 大考點） 的概念。
模塊五 小試牛刀過關測
1、做功——改變內能的另一種方式
（1）做功：對物體做功，物體的內能增加；物體對外做功內能減少。
（2）做功使物體的內能改變的實質：其他形式的能量（如機械能）與內能之間的相互轉化。
2、內燃機的四個沖程
（1）內燃機是熱機的一種，是燃料在汽缸內燃燒的熱機，內燃機分為汽油機和柴油機。
（2）汽油機的工作原理：燃料在汽缸中燃燒時，將存儲的化學能轉變為高溫高壓的燃氣（蒸汽）的內能，
又通過燃氣（蒸汽）推動活塞做功，由內能轉變為機械能；
（3）汽油機的工作流程：內燃機通過吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程不斷循環來保證連續工作的，如圖：
①吸氣沖程：進氣門打開，排氣門關閉，活塞由上端向下端運動，汽油和空氣組成的燃料混合物從進氣門
吸入氣缸；
②壓縮沖程：進氣門和排氣門都關閉，活塞向上運動，壓縮汽缸內燃料混合物，溫度升高；
③做功沖程：在壓縮沖程末尾，火花塞產生電火花，使燃料猛烈燃燒，產生高溫高壓的燃氣，高溫高壓氣
體推動活塞向下運動，帶動曲軸轉動，對外做功；
④排氣沖程：進氣門關閉，排氣門打開，活塞向上運動，把廢氣排出氣缸。
（4）工作過程中能量的轉化：①壓縮沖程：機械能→內能；②做功沖程：先是化學能→內能，再由內能→
機械能；
（5）一個工作循環中對外做功 1次，活塞往復 2次，曲軸轉 2周，飛輪轉 2圈。
3、燃料的熱值及其計算
（1）熱值概念：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值，符號時 q。
①對于氣體燃料而言，熱值的定義是 1m3的某種燃料完全燃燒時放出的熱量。
②熱值是燃料的一種屬性。
（2）熱值單位：焦/千克（J/kg），讀作焦每千克。
（3）公式：Q=mq
M——燃料的質量——單位千克（kg）；
q——燃料的熱值——單位焦/千克（J/kg）；
Q——燃燒放出的熱量——單位焦耳（J）。
（4）熱值的物理意義：熱值表示一定質量的燃料在完全燃燒時所放出的熱量的多少，如木炭的熱值為 3.40
×107J/kg。
（5）同種燃料的熱值相同，不同種燃料的熱值不同。
4、熱機的效率
（1）定義：用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機的效率，
其表達式為： Qη = 有 100% ，由于熱機在工作過程中總有能量損失，所以熱機的效率總
Q總
小于 1；
（2）熱機在工作過程中造成能量損失的因素有： ①燃料很難全部燃燒； ②排出的廢氣帶
走能量； ③熱機部件要散熱； ④克服運轉機件之間的摩擦消耗能量。
（3）提高熱機效率的方法： ①盡量讓燃料充分燃燒； ②設法利用廢氣的能量； ③減少能
量損失； ④保證良好的潤滑。
教材習題 01 解題方法
給你一塊冰，你能用哪些方法使其熔化？這些方法中，哪 ①改為物體內能的方法有兩種：做功
些采用的是做功方式？哪些采用的是熱傳遞方式？ 和熱傳遞……
【答案】
教材習題 03 解題方法
用打氣筒給自行車輪胎打氣打完后摸一 ①做功可以改變物體的內能，壓縮氣體做功，內能增
摸打氣筒底部的外壁，發現很熱請用所 大、溫度升高。
學的物理知識解釋這一現象。 ②摩擦生熱，是克服摩擦力做功，物體內能增大、溫
度升高……
【答案】
教材習題 04 解題方法
簡述汽油機工作時機械能與內能相互轉化的過 ①壓縮沖程中機械能轉化成內能，做功沖程
程，若一臺四沖程汽油機的飛輪轉速為 中內能轉化成機械能；在一個工作循環中飛
1200r/min，則該汽油機每秒鐘做功多少次？ 輪轉 2 周，做功一次……
【答案】
教材習題 05 解題方法
隨著“西氣東輸”工程的實施，我們江蘇地區已 ①使用天然氣取代煤氣和液化石油氣的好
經有不少城市使用天然氣取代煤氣和液化石油 處，可以從環境保護、有效利用能源、節約
氣。請根據你所學的物理知識，并查找相關資料， 成本的角度考慮……
談談這樣做有什么好處？
【答案】
考點一 做功改變物體內能
1．伐木工人在鋸大樹時，會留下一小部分樹干不鋸斷，在大樹樹杈上拴一根繩子，繩子另一端打結后栓在
遠處的樹樁上，通過拉動繩子來控制大樹傾倒的方向，如圖甲所示；圖乙為栓在樹樁上子的繞繩過程。
下列說法正確的是（　　）
A．鋸樹時鋸條變熱的原理與燒水時水變熱的原理相同
B．鋸條磨得更鋒利是為了增大壓強
C．該段繩子類似于生活中的滑輪組，可以省功
D．該段繩子類似于生活中的滑輪組，可以省距離
2．2022 年 4 月 19 日 9 點 06 分，“神舟十三號”載人飛船圓滿完成各項任務后，順利返回地面。在返回艙
進入大氣層時要通過一段黑障區，這段時間飛船被燒成一個大火球（如圖所示），而船內的三名航天員和
設備卻安然無恙。飛船“燃燒”是通過 　 　的方式增加了內能，當返回艙高速進入大氣層時，速度
急劇減小，宇航員由于 　 　保持原來的運動狀態，因此會受到座椅對他巨大的壓力。
考點二 熱機
3．小明媽媽在網上購買了一袋真空包裝的大米，運輸車把大米從黑龍江省五常市運輸到聊城市，小明媽媽
收到大米后，對快遞公司進行了評價：“包裝完好，貨物無損，非常滿意。”下列有關情形描述正確的是
（ ）
A．聊城市的地理緯度低于五常市的地理緯度，所以這袋大米的質量會減小
B．運輸車在高速公路水平路段加速行駛過程中，其所受重力不做功
C．運輸車內的熱機，利用了機械能做功的原理
D．在行駛的運輸車上，如果這袋大米所受外力全部消失，它將靜止
考點三 四沖程內燃機的工作過程
4．如圖所示，下列對熱學知識進行的歸納總結中正確的是（　　）
A．甲圖中兩個表面光滑的鉛柱被壓在一起能吊起重物，說明分子之間有引力
B．乙圖是熱機的做功沖程
C．丙圖中空氣被壓縮時內能減小
D．丁圖中當塞子沖出去時，水蒸氣的內能增大
5．2024 年 1 月 5 日 19 時 20 分，“快舟一號甲”固體運載火箭在酒泉衛星發射中心點火升空（如圖所示）。
發射火箭時的能量轉化與熱機的 　 　沖程相同。小明認為火箭發射塔周圍的“白氣”是擴散現象，你
認為小明的觀點是 　 　（選填“正確”或“錯誤”）的，理由是 　 　。
6．世界獠猴桃故鄉在中國，中國獠猴桃的原產地在陜西，為了將陜西縣城的新鮮獠猴桃運輸到世界各地，
陜西某公司組織物流車隊將農產品盡快運送到各個城市，某車早上出發，歷經 8h，行程 700 多公里，當
天下午就將新鮮的猜猴桃運輸到外地的超市，每個猜猴桃平均質量為 0.1kg，該運輸車裝滿貨物后總質量
為 31t，輪子與地面的總接觸面積為 6200cm2，g 取 10N/kg。求：
（1）汽油機是汽車的動力設備，四沖程中的 　 　沖程可以使汽車獲得動力；
（2）果農將一箱 30 個猻猴桃從地面放至 0.9m 高的車廂上，需要克服猻猴桃重力做的功（箱子重力忽略
不計）；
（3）運輸車對水平路面的壓強；
（4）在某段平直公路上，運輸車勻速行駛 9km 用時 6min，受到的阻力為 2.6×103N，求運輸車牽引力
做功的功率。
考點四 有關熱機的計算
7．如圖甲所示是四沖程汽油機某沖程示意圖，圖乙為空氣壓縮引火儀，圖丙對試管中水加熱一段時間后瓶
塞“飛出”。關于這三幅圖，下列說法正確的是（　　）
A．三幅圖所示的過程改變氣體內能的方式不同
B．三幅圖所示的過程氣體內能大小的變化情況相同
C．甲圖為汽油機的做功沖程，其能量轉化與圖丙中的能量轉化相同
D．若該汽油機每秒可完成 10 個圖甲沖程，則其飛輪轉速為 1200r/min
8．在空氣壓縮引火儀的玻璃筒底部放一小團硝化棉，用力將活塞迅速下壓，筒內空氣溫度升高，硝化棉燃
燒，筒內空氣的內能改變是通過 　 　的方式實現的，該過程能量轉化的特點與汽油機 　 　沖程的
能量轉化相同，有單缸四沖程汽油機，飛輪轉速 3000r/min，則 1s 對外做功 　 　次。
考點五 燃料的熱值及其計算
9．隨著東航 MU9191 航班由上海飛抵北京首都國際機場，標志著國產 C919 飛機的商業首飛圓滿成功，正
式走向全球民航市場，下列說法正確的是（　　）
A．飛機在勻速緩降時機械能保持不變
B．隨著飛機的升空，艙外大氣壓強逐漸增大
C．噴氣式飛機利用力的作用是相互的獲得向前的推力
D．噴氣式發動機進氣量很大，可以提高燃料的熱值
10．母親節當天，小明在廚房為媽媽準備晚餐。切菜時，他發現菜刀的刀刃非常薄，“刀刃薄”是通過減少
受力面積的方法增大 　 　。炒菜時，在客廳就能聞到菜香，說明分子在 　 　。
若做一頓晚飯，完全燃燒天然氣 0.03m3，則這些天然氣完全燃燒放出的熱量是 　 　J。（q 天然氣＝4×
107J/m3）
11．在“比較質量相等的不同燃料燃燒時放出的熱量”實驗中，小帥選用碎紙片和酒精為燃料進行了實驗。
（1）小帥將天平放在水平桌面上并將游碼歸零后，若指針靜止時位置如圖 1 所示，則他應將平衡螺母向 　
　 端調節；圖 2 是正確測量所用碎紙片質量時的場景，此時游碼所處位置如圖 3 所示，則他還應
稱量 　 　g 的酒精；
（2）小帥組裝的實驗裝置如圖 4 所示，他在器材安裝中的一處錯誤是 　 　；
（3）正確組裝實驗裝置后，小帥用（1）中所稱量的碎紙片和酒精分別進行實驗，正確采集的數據如表
所示，根據實驗數據，小帥卻得出了與事實相反的實驗結論：質量相同的碎紙片和酒精完全燃燒后，碎
紙片放出的熱量較多。你認為他在實驗中最有可能遺漏的操作是未控制被加熱水的 　 　相同。
燃料 加熱前的水溫/℃ 燃料燃盡時的水溫/℃ 水溫的變化/℃
酒精 20 65 45
碎紙片 20 80 60
12．為了減少環境污染，共建綠水青山的美好生態，很多地區的人們使用天然氣燒水煮飯。已知天然氣熱
值為 4.2×107J/m3，求 0.05m3 天然氣完全燃燒放出的熱量。
考點六 熱機的效率
13．某熱機的能量流向圖如圖所示（箭頭粗細不代表能量多少），已知其工作效率為 80%，輸出機械能為
400J，以下說法中正確的是（　　）
A．能量 A 為電能，能量 B 為內能
B．能量 A 為內能，能量 B 為電能
C．能量 A 和 B 均為內能，能量 B 為 500J
D．能量 A 和 B 均為內能，能量 B 為 100J
14．某拖拉機耕地時行駛一公里消耗柴油 1kg，若此柴油機的效率為 30%，則這些柴油完全燃燒輸出的有用
功為 　 　J；柴油機的水箱中裝有 100kg 的水，每升高 1℃，吸收的熱量為 　 　J。【柴油的熱
值為 4.6×107J/kg，水的比熱容為 4.2×103J/（kg ℃）】
15．2024 年 2 月初湖北的凍雨天氣使許多返鄉的電車車主被困高速公路，燃油車重要性又引起了關注。若
質量為 2t 的燃油汽車，在平直的公路上以 100km/h 的速度勻速行駛了 60km，所受阻力為整車重的 0.1 倍。
（已知汽油的熱值大約為 5×107J/kg）問：
（1）汽車發動機的功率有多大？
（2）若發動機的轉化效率為 40%，則需要燃燒汽油的質量有多大？
一．選擇題（共 8 小題）
1．2024 年春節期間多地發布了相關規定，允許在一定時間和區域內燃放煙花爆竹，以渲染過節熱鬧氣氛。
點燃爆竹后，它內部的化學物質劇烈燃燒，產生高溫高壓氣體，沖破爆竹的外殼發爆炸。此過程與內燃
機四個沖程中原理相似的是（　　）
A． B． C． D．
2．汽油在使用過程中，隨著質量的減小，它的（　　）
A．熱值不變、比熱容不變
B．熱值變小、比熱容變小
C．熱值不變、比熱容變小
D．熱值變小、比熱容不變
3．如圖是比較燃燒皿中兩種燃料熱值的實驗裝置。下列關于該實驗的操作及分析正確的是（　　）
A．兩個燃燒皿中應分別裝入種類不同、質量相同的燃料
B．實驗時應控制燒杯中的液體升高的溫度相同
C．實驗時應控制燃料燃燒的時間相同
D．兩只燒杯中應分別裝入種類不同、質量相同的液體
4．2024 年 4 月 24 日是第九個“中國航天日”。物理社團的涵涵制作了水火箭，如圖是水火箭的簡易原理圖。
使用打氣筒向水火箭內不斷打氣，當內部氣體壓強增大到一定程度時，會使水從水火箭中向下噴出，從
而使水火箭升空。以下說法錯誤的是（　　）
A．打氣時，水火箭內部空氣的內能增大
B．水火箭頭部做成流線型是為了減小空氣阻力
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．打氣筒打氣時能量轉化過程與汽油機的做功沖程相同
5．“鯤龍”AG600 是我國自主研制的大型水陸兩棲飛機，它已完成海上首飛以及滅火任務等多個重要階段
的試驗，下列有關說法正確的是（　　）
A．飛機停在水面靜止時，它受到的浮力和重力是一對平衡力
B．飛機的升空原理是機翼上方空氣流速慢壓強小
C．飛機在高空所受的大氣壓強比水面附近的大氣壓強大
D．飛機在飛行過程中，剩下的燃油越多，燃油的熱值越大
6．下列與熱學知識相關的說法正確的是（　　）
A．酒精燃燒時熱值不斷變化
B．“酒香不怕巷子深”說明分子間存在斥力
C．內燃機在壓縮冷程中，機械能轉化為內能
D．發燒時擦酒精降溫是用做功的方式改變內能
7．把一薄壁金屬管固定在支架上，金屬管中裝一些酒精，然后用軟木塞塞緊。用橡皮條纏繞在金屬管上，
迅速來回拉動橡皮條，過一會兒會看到軟木塞被頂開，如圖所示。下列說法正確的是（　　）
A．來回拉動橡皮條，使金屬管的溫度升高，這是通過熱傳遞方式改變金屬管的內能
B．酒精溫度升高，這是通過做功方式改變酒精內能
C．酒精蒸汽將木塞頂開的過程，酒精蒸汽的內能減小
D．酒精蒸汽將木塞頂開的過程，酒精蒸汽的機械能轉化為木塞的內能
8．一輛汽車在某段水平公路上勻速行駛，共消耗了 4kg 的汽油，牽引力做功 4.6×107J。已知該汽車的發動
機為四沖程汽油機，汽油的熱值為 4.6×107J/kg，下列有關說法錯誤的是（　　）
A．汽車行駛過程中，以汽車為參照物，公路旁的樹木是運動的
B．四沖程汽油機的做功沖程將機械能轉化為內能
C．該行駛過程中汽油機的效率為 25%
D．使燃料燃燒的更充分，可以提高熱機效率
二．填空題（共 4 小題）
9．載人飛船返回艙在返回降落過程中高速進入地球大氣層，返回艙表面因摩擦溫度升高，此過程是通過 　
　 （選填“做功”或“熱傳遞”）的方式使返回艙表面的內能 　 　。返回艙降至一定高度后，
打開降落傘進一步減速，此過程動能 　 　（后兩空均選填“增大”、“不變”或“減小”）。
10．已知天然氣的熱值為 4.0×107J/m3，完全燃燒 150m3 天然氣可以放出 　 　J 的熱量。
11．2023 年 10 月 24 日，搭載神舟十七號載人飛船的長征二號 F 遙十七運載火箭在酒泉衛星發射中心發射
升空。如圖所示，高速運動的火箭在升空過程中與空氣摩擦，火箭整流罩外殼溫度升高，這是通過 　 　
的方式改變內能；整流罩很好地保護了飛船，其材料具有密度小、熔點 　 　（選填“高”或“低”）
等特點；飛船進入太空后，航天員攜帶的物品質量 　 　（選填“變大”“變小”或“不變”）。
12．4 月 30 日神舟十七號載人飛船返回艙將在外太空出差 187 天的宇航員順利接回了家。返回艙外形在返
回艙減速下降階段，返回艙會變成一個火球以 　 　（熱傳遞/做功）的方式改變內能；繼續下落到
一定高度后主傘打開。傘表面有很多紅色條紋，這是 　 　（吸收/反射）了紅光的緣故；最后距地面
大約 2 米時，返回艙底部的反推發動機迅速啟動 　 　（向下/向上）噴火使返回艙速度降落。醫生對
宇航員進行體檢，發現他們在失重環境下長高了。如圖所示，其中一名宇航員的身高為 　 　m。
三．實驗探究題（共 1 小題）
13．如圖所示，甲、乙、丙三圖中的裝置完全相同，燃料的質量都是 10g，燒杯內的液體質量和初溫也相同。
（1）實驗時組裝如圖甲、乙、丙所示的裝置時，正確的安裝順序是 　 　（選填“自上而下”或
“自下而上”）；
（2）實驗中，燃料完全燃燒放出的熱量是通過液體吸熱后溫度的變化來反映的。本實驗要比較不同燃料
的熱值，應選擇 　 　兩圖進行實驗；用兩個相同規格的燒杯裝相等質量的水，取質量 　 　（選
填“相等”或“不相等”）的酒精和碎紙片，分別放入兩個燃燒皿中，分別給燒杯加熱，直到酒精和碎紙
片完全燃盡，最終來確定酒精和碎紙片熱值的大小；
（3）比較不同物質吸熱升溫的特點：
①應選擇 　兩圖進行實驗；
②在燃燒同種燃料時還需要控制火力相同，所以該實驗主要用 　 　（選填“溫度計示數”或
“加熱時間”）來表示兩種液體吸熱的多少；
③如果質量和初始溫度均相同的 a、b 兩種液體，吸熱后它們的溫度隨時間變化的圖象如圖 2 所示，由
圖可看出 b 液體的溫度升高得較慢，則 　 　（選填“a”或“b”）液體的比熱容較大。
四．計算題（共 2 小題）
14．如圖所示是一款履帶運輸車。一次運送中，運輸車在 3min 內沿水平路面勻速直線行駛 900m，行駛中
受到的阻力為 104N（燃料熱值 q＝4.5×107J/kg）。
（1）發動機的功率；
（2）若行駛中受到的阻力不變，發動機的效率是 30%，則 10kg 的燃料可供該車沿水平路面勻速直線行
駛的距離是多少千米？
15．小朋的爸爸開著廂式貨車滿載貨物從濱州開往日照，高速全程約 330km，貨車以 100km/h 的速度在高
速上勻速行駛，貨車受到的阻力是貨車總重的 0.05 倍。小明家廂式貨車的一些數據如表所示。g 取
10N/kg，求：
空車質量 2t 滿載時載貨量 2.8t
空載百千米油耗 15L 滿載百千米油耗 20L
燃油密度 0.8×103kg/m3 燃油熱值 4×107J/kg
車輪個數 6 每個輪胎與地面接觸面積 2×10﹣2m2
（1）該貨車滿載時靜止在水平路面上對地面的壓強；
（2）該貨車在高速上行駛全程所用的時間；
（3）該貨車在高速上行駛全程后，消耗的燃油完全燃燒放出的熱量；
（4）該貨車在高速上行駛時，發動機的效率。第 10 講 機械能與內能的相互轉化
模塊一 思維導圖串知識 1．知道常見的熱機——內燃機工作過程。
模塊二 基礎知識全梳理（吃透教材） 2．從能量轉化的角度認識燃料的熱值。
模塊三 教材習題學解題 3．通過能量的轉化和轉移，進一步認識熱機效率
模塊四 核心考點精準練（6 大考點） 的概念。
模塊五 小試牛刀過關測
1、做功——改變內能的另一種方式
（1）做功：對物體做功，物體的內能增加；物體對外做功內能減少。
（2）做功使物體的內能改變的實質：其他形式的能量（如機械能）與內能之間的相互轉化。
2、內燃機的四個沖程
（1）內燃機是熱機的一種，是燃料在汽缸內燃燒的熱機，內燃機分為汽油機和柴油機。
（2）汽油機的工作原理：燃料在汽缸中燃燒時，將存儲的化學能轉變為高溫高壓的燃氣（蒸汽）的內能，
又通過燃氣（蒸汽）推動活塞做功，由內能轉變為機械能；
（3）汽油機的工作流程：內燃機通過吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程不斷循環來保證連續工作的，如圖：
①吸氣沖程：進氣門打開，排氣門關閉，活塞由上端向下端運動，汽油和空氣組成的燃料混合物從進氣門
吸入氣缸；
②壓縮沖程：進氣門和排氣門都關閉，活塞向上運動，壓縮汽缸內燃料混合物，溫度升高；
③做功沖程：在壓縮沖程末尾，火花塞產生電火花，使燃料猛烈燃燒，產生高溫高壓的燃氣，高溫高壓氣
體推動活塞向下運動，帶動曲軸轉動，對外做功；
④排氣沖程：進氣門關閉，排氣門打開，活塞向上運動，把廢氣排出氣缸。
（4）工作過程中能量的轉化：①壓縮沖程：機械能→內能；②做功沖程：先是化學能→內能，再由內能→
機械能；
（5）一個工作循環中對外做功 1次，活塞往復 2次，曲軸轉 2周，飛輪轉 2圈。
3、燃料的熱值及其計算
（1）熱值概念：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值，符號時 q。
①對于氣體燃料而言，熱值的定義是 1m3的某種燃料完全燃燒時放出的熱量。
②熱值是燃料的一種屬性。
（2）熱值單位：焦/千克（J/kg），讀作焦每千克。
（3）公式：Q=mq
M——燃料的質量——單位千克（kg）；
q——燃料的熱值——單位焦/千克（J/kg）；
Q——燃燒放出的熱量——單位焦耳（J）。
（4）熱值的物理意義：熱值表示一定質量的燃料在完全燃燒時所放出的熱量的多少，如木炭的熱值為 3.40
×107J/kg。
（5）同種燃料的熱值相同，不同種燃料的熱值不同。
4、熱機的效率
（1）定義：用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機的效率，
其表達式為： Qη = 有 100% ，由于熱機在工作過程中總有能量損失，所以熱機的效率總
Q總
小于 1；
（2）熱機在工作過程中造成能量損失的因素有： ①燃料很難全部燃燒； ②排出的廢氣帶
走能量； ③熱機部件要散熱； ④克服運轉機件之間的摩擦消耗能量。
（3）提高熱機效率的方法： ①盡量讓燃料充分燃燒； ②設法利用廢氣的能量； ③減少能
量損失； ④保證良好的潤滑。
教材習題 01 解題方法
給你一塊冰，你能用哪些方法使其熔化？這些方法中，哪 ①改為物體內能的方法有兩種：做功
些采用的是做功方式？哪些采用的是熱傳遞方式？ 和熱傳遞……
【答案】答：要想讓冰熔化，需要增大冰的內能；可以通過摩擦冰做功來增大冰的內能；用電
熱吹風吹冰，冰吸收熱量，這是通過熱傳遞改變冰的內能。
教材習題 03 解題方法
用打氣筒給自行車輪胎打氣打完后摸一 ①做功可以改變物體的內能，壓縮氣體做功，內能增
摸打氣筒底部的外壁，發現很熱請用所 大、溫度升高。
學的物理知識解釋這一現象。 ②摩擦生熱，是克服摩擦力做功，物體內能增大、溫
度升高……
【答案】向下壓活塞時，活塞對筒內空氣做功，筒內空氣內能增大、溫度升高，同時筒壁吸收
熱量，通過熱傳遞的方式增加打氣筒底部的內能；打氣筒打氣時，克服活塞與筒壁間的摩擦力
做功，通過做功方式改變物體的內能，使打氣筒底部升溫。
教材習題 04 解題方法
簡述汽油機工作時機械能與內能相互轉化的過 ①壓縮沖程中機械能轉化成內能，做功沖程
程，若一臺四沖程汽油機的飛輪轉速為 中內能轉化成機械能；在一個工作循環中飛
1200r/min，則該汽油機每秒鐘做功多少次？ 輪轉 2 周，做功一次……
【答案】解：壓縮沖程中機械能轉化成內能，做功沖程中內能轉化成機械能；汽油機的轉速為
1200r/min＝20r/s，說明 1s 內汽油機曲軸的轉動 20 轉，一個工作循環中，曲軸轉動兩周，對外
做功一次，1s 內曲軸轉動 20 次，對外做功 10 次。
答：壓縮沖程中機械能轉化成內能，做功沖程中內能轉化成機械能；該汽油機每秒鐘做功 10 次。
教材習題 05 解題方法
隨著“西氣東輸”工程的實施，我們江蘇地區已 ①使用天然氣取代煤氣和液化石油氣的好
經有不少城市使用天然氣取代煤氣和液化石油 處，可以從環境保護、有效利用能源、節約
氣。請根據你所學的物理知識，并查找相關資料， 成本的角度考慮……
談談這樣做有什么好處？
【答案】答：（1）可減輕對大氣的污染；（2）既可緩解東部地區電力緊張的局面，又有利于促
進西部地區經濟發展。（3）可以節約成本。
考點一 做功改變物體內能
1．伐木工人在鋸大樹時，會留下一小部分樹干不鋸斷，在大樹樹杈上拴一根繩子，繩子另一端打結后栓在
遠處的樹樁上，通過拉動繩子來控制大樹傾倒的方向，如圖甲所示；圖乙為栓在樹樁上子的繞繩過程。
下列說法正確的是（　　）
A．鋸樹時鋸條變熱的原理與燒水時水變熱的原理相同
B．鋸條磨得更鋒利是為了增大壓強
C．該段繩子類似于生活中的滑輪組，可以省功
D．該段繩子類似于生活中的滑輪組，可以省距離
【答案】B
【解答】解：A、鋸樹時鋸條變熱是克服摩擦做功，機械能轉化為內能，燒水時水變熱是通過熱傳遞使
水的內能增加，故 A 錯誤；
B、鋸條磨得更鋒利是在壓力一定的情況下，通過減小受力面積，增大壓強，故 B 正確；
CD、打結的繩子有多股拉動大樹，則相當于滑輪組，可以省力，但不能省距離，也不能省功，故 CD 錯
誤。
故選：B。
2．2022 年 4 月 19 日 9 點 06 分，“神舟十三號”載人飛船圓滿完成各項任務后，順利返回地面。在返回艙
進入大氣層時要通過一段黑障區，這段時間飛船被燒成一個大火球（如圖所示），而船內的三名航天員和
設備卻安然無恙。飛船“燃燒”是通過 　做功　的方式增加了內能，當返回艙高速進入大氣層時，速度
急劇減小，宇航員由于 　慣性　保持原來的運動狀態，因此會受到座椅對他巨大的壓力。
【答案】做功；慣性。
【解答】解：飛船“燃燒”是由于與空氣摩擦生熱導致的，是通過做功的方式增加了內能。
當返回艙高速進入大氣層時，速度急劇減小，宇航員由于具有慣性，要保持原來的運動狀態高速運動，
因此會受到座椅對他巨大的壓力。
故答案為：做功；慣性。
考點二 熱機
3．小明媽媽在網上購買了一袋真空包裝的大米，運輸車把大米從黑龍江省五常市運輸到聊城市，小明媽媽
收到大米后，對快遞公司進行了評價：“包裝完好，貨物無損，非常滿意。”下列有關情形描述正確的是
（ ）
A．聊城市的地理緯度低于五常市的地理緯度，所以這袋大米的質量會減小
B．運輸車在高速公路水平路段加速行駛過程中，其所受重力不做功
C．運輸車內的熱機，利用了機械能做功的原理
D．在行駛的運輸車上，如果這袋大米所受外力全部消失，它將靜止
【答案】B
【解答】解：A、質量大小與空間位置無關，這袋大米的質量不變，故 A 錯誤；
B、運輸車在高速公路水平路段加速行駛過程中，在豎直方向上沒有移動距離，故地鐵所受的重力不做
功，故 B 正確；
C、運輸車內的熱機，利用了內能做功的原理，故 C 錯誤；
D、在行駛的運輸車上，這袋大米處于運動狀態，若所受外力全部消失，它將做勻速直線運動，故 D 錯
誤。
故選：B。
考點三 四沖程內燃機的工作過程
4．如圖所示，下列對熱學知識進行的歸納總結中正確的是（　　）
A．甲圖中兩個表面光滑的鉛柱被壓在一起能吊起重物，說明分子之間有引力
B．乙圖是熱機的做功沖程
C．丙圖中空氣被壓縮時內能減小
D．丁圖中當塞子沖出去時，水蒸氣的內能增大
【答案】A
【解答】解：A、將兩個表面光滑的鉛塊相互緊壓后它們會粘在一起，且能吊起重物，說明分子間存在
引力，故 A 正確；
B、圖中兩氣門關閉，活塞向上運動，是熱機的壓縮沖程，故 B 錯誤；
C、丙圖中空氣被壓縮時內能增大、溫度升高，故 C 錯誤；
D、丁圖中當塞子沖出去時，水蒸氣對外做功，自身的內能減小，故 D 錯誤。
故選：A。
5．2024 年 1 月 5 日 19 時 20 分，“快舟一號甲”固體運載火箭在酒泉衛星發射中心點火升空（如圖所示）。
發射火箭時的能量轉化與熱機的 　做功　沖程相同。小明認為火箭發射塔周圍的“白氣”是擴散現象，
你認為小明的觀點是 　錯誤　（選填“正確”或“錯誤”）的，理由是 　“白氣”是小水珠，小水珠不
是分子　。
【答案】做功；錯誤；“白氣”是小水珠，小水珠不是分子。
【解答】解：發射火箭時的能量轉化與熱機的做功沖程相同，將內能轉化為機械能。
火箭發射塔周圍的“白氣”是水蒸氣液化形成的小水珠，小水珠不是分子，因此“白氣”不是擴散現象，
小明的觀點是錯誤的。
故答案為：做功；錯誤；“白氣”是小水珠，小水珠不是分子。
6．世界獠猴桃故鄉在中國，中國獠猴桃的原產地在陜西，為了將陜西縣城的新鮮獠猴桃運輸到世界各地，
陜西某公司組織物流車隊將農產品盡快運送到各個城市，某車早上出發，歷經 8h，行程 700 多公里，當
天下午就將新鮮的猜猴桃運輸到外地的超市，每個猜猴桃平均質量為 0.1kg，該運輸車裝滿貨物后總質量
為 31t，輪子與地面的總接觸面積為 6200cm2，g 取 10N/kg。求：
（1）汽油機是汽車的動力設備，四沖程中的 　做功　沖程可以使汽車獲得動力；
（2）果農將一箱 30 個猻猴桃從地面放至 0.9m 高的車廂上，需要克服猻猴桃重力做的功（箱子重力忽略
不計）；
（3）運輸車對水平路面的壓強；
（4）在某段平直公路上，運輸車勻速行駛 9km 用時 6min，受到的阻力為 2.6×103N，求運輸車牽引力
做功的功率。
【答案】（1）做功；
（2）需要克服獼猴桃重力做的功為 27J；
（3）運輸車對水平路面的壓強為 5×105Pa；
（4）在某段平直公路上，運輸車勻速行駛 9km 用時 6min，受到的阻力為 2.6×103N 則運輸車牽引力做
功的功率為 65000W。
【解答】解：（1）四沖程汽油機中，使汽車獲得動力的沖程是做功沖程，做功沖程中高溫高壓的燃氣推
動活塞做功，將內能轉化為機械能；
（2）每個猻猴桃平均質量為 0.1kg，根據 G＝mg 計算 30 個猻猴桃的重力：
G＝nmg＝30×0.1kg×10N/kg＝30N，
需要克服獼猴桃重力做的功：W＝Gh＝30N×0.9m＝27J；
（3）運輸車的總重力：G′＝m′g＝31×1000kg×10N/kg＝3.1×105N，
運輸車對水平路面的壓力等于運輸車的總重力，運輸車對水平路面的壓強：
p＝ ＝ ＝5×105Pa；
（4）運輸車勻速行駛時受到的牽引力等于阻力，運輸車做功：W′＝F′s＝2.6×103N×9000m＝2.34×
107J，
運輸車牽引力做功的功率：P＝ ＝ ＝65000W。
故答案為：（1）做功；
（2）需要克服獼猴桃重力做的功為 27J；
（3）運輸車對水平路面的壓強為 5×105Pa；
（4）在某段平直公路上，運輸車勻速行駛 9km 用時 6min，受到的阻力為 2.6×103N 則運輸車牽引力做
功的功率為 65000W。
考點四 有關熱機的計算
7．如圖甲所示是四沖程汽油機某沖程示意圖，圖乙為空氣壓縮引火儀，圖丙對試管中水加熱一段時間后瓶
塞“飛出”。關于這三幅圖，下列說法正確的是（　　）
A．三幅圖所示的過程改變氣體內能的方式不同
B．三幅圖所示的過程氣體內能大小的變化情況相同
C．甲圖為汽油機的做功沖程，其能量轉化與圖丙中的能量轉化相同
D．若該汽油機每秒可完成 10 個圖甲沖程，則其飛輪轉速為 1200r/min
【答案】D
【解答】解：A、三幅圖所示的過程都是做功改變物體的內能，故 A 錯誤；
BC、甲圖是汽油機的壓縮沖程，將機械能轉化為內能，內能增加；乙圖將機械能轉化為內能，內能增加；
圖丙中將水的內能轉化為瓶塞的機械能，內能減小，所以三幅圖所示的過程氣體內能大小的變化情況不
相同，甲圖能量轉化與丙圖不同，故 BC 錯誤；
D、若該汽油機每秒可完成 10 個圖甲（壓縮）沖程，由于一個工作循環有一個壓縮沖程，飛輪轉 2 周，
所以每秒可完成 10 個工作循環，每分鐘可完成 600 個工作循環，飛輪轉 1200 周，即飛輪轉速為
1200r/min，故 D 正確。
故選：D。
8．在空氣壓縮引火儀的玻璃筒底部放一小團硝化棉，用力將活塞迅速下壓，筒內空氣溫度升高，硝化棉燃
燒，筒內空氣的內能改變是通過 　做功　的方式實現的，該過程能量轉化的特點與汽油機 　壓縮　沖
程的能量轉化相同，有單缸四沖程汽油機，飛輪轉速 3000r/min，則 1s 對外做功 　25　次。
【答案】做功；壓縮；25。
【解答】解：用力將活塞迅速下壓，活塞的機械能轉化為筒內空氣的內能，使空氣的內能增加，溫度升
高，這是通過做功的方式使內能增加；
該過程能量轉化的特點與汽油機壓縮沖程相同；
單缸四沖程汽油機，飛輪轉速 3000r/min＝50r/s，即飛輪每秒轉 50 圈，
汽油機的一個工作循環完成 4 個沖程，飛輪和曲軸轉 2 圈，對外做功 1 次，所以該汽油機 1s 對外做功
25 次。
故答案為：做功；壓縮；25。
考點五 燃料的熱值及其計算
9．隨著東航 MU9191 航班由上海飛抵北京首都國際機場，標志著國產 C919 飛機的商業首飛圓滿成功，正
式走向全球民航市場，下列說法正確的是（　　）
A．飛機在勻速緩降時機械能保持不變
B．隨著飛機的升空，艙外大氣壓強逐漸增大
C．噴氣式飛機利用力的作用是相互的獲得向前的推力
D．噴氣式發動機進氣量很大，可以提高燃料的熱值
【答案】C
【解答】解：A、飛機在勻速緩降時，質量不變、速度不變、高度變小，故動能不變、重力勢能變小，
機械能變小，故 A 錯誤；
B、大氣壓隨高度的增加而減小，所以隨著飛機的升空，艙外大氣壓強逐漸減小，故 B 錯誤；
C、物體間力的作用是相互的，噴氣式飛機利用力的作用是相互的獲得向前的推力，故 C 正確；
D、熱值是燃料的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料的質量、燃燒程度等均無關，故 D 錯誤。
故選：C。
10．母親節當天，小明在廚房為媽媽準備晚餐。切菜時，他發現菜刀的刀刃非常薄，“刀刃薄”是通過減少
受力面積的方法增大 　壓強　。炒菜時，在客廳就能聞到菜香，說明分子在 　不停地做無規則運動　。
若做一頓晚飯，完全燃燒天然氣 0.03m3，則這些天然氣完全燃燒放出的熱量是 　1.2×106　J。（q 天然氣＝
4×107J/m3）
【答案】壓強；不停地做無規則運動；1.2×106。
【解答】解：萊刀的刀刃薄，是在壓力一定時，通過減小受力面積來增大壓強；
炒菜時在遠處就能聞到菜香，是一種擴散現象，說明分子在不停地做無規則運動；
天然氣完全燃燒放出的熱量：Q 放＝q 7 3天然氣 V＝4×10 J/m ×0.03m3＝1.2×106J。
故答案為：壓強；不停地做無規則運動；1.2×106。
11．在“比較質量相等的不同燃料燃燒時放出的熱量”實驗中，小帥選用碎紙片和酒精為燃料進行了實驗。
（1）小帥將天平放在水平桌面上并將游碼歸零后，若指針靜止時位置如圖 1 所示，則他應將平衡螺母向 　
左　端調節；圖 2 是正確測量所用碎紙片質量時的場景，此時游碼所處位置如圖 3 所示，則他還應稱量 　
6.5　g 的酒精；
（2）小帥組裝的實驗裝置如圖4所示，他在器材安裝中的一處錯誤是 　溫度計玻璃泡與燒杯底部接觸　；
（3）正確組裝實驗裝置后，小帥用（1）中所稱量的碎紙片和酒精分別進行實驗，正確采集的數據如表
所示，根據實驗數據，小帥卻得出了與事實相反的實驗結論：質量相同的碎紙片和酒精完全燃燒后，碎
紙片放出的熱量較多。你認為他在實驗中最有可能遺漏的操作是未控制被加熱水的 　質量　相同。
燃料 加熱前的水溫/℃ 燃料燃盡時的水溫/℃ 水溫的變化/℃
酒精 20 65 45
碎紙片 20 80 60
【答案】（1）左；6.5；（2）溫度計玻璃泡與燒杯底部接觸；（3）質量。
【解答】解：（1）把天平放在水平桌面上，將游碼調到標尺左端的零刻線處；此時指針偏向右側，說明
天平的左側上翹，平衡螺母應向左移動；
如圖 2 和 3 所示，碎紙片的質量 m＝5g+1.5g＝6.5g；
為了比較熱值大小，要用相同質量的不同的燃料，所以則他還應稱量 6.5g 的酒精；
（2）由圖 4 知，實驗中溫度計的玻璃泡碰到了容器底；
（3）實驗中要用相同質量的不同的燃料，加熱同一種液體，讓液體的質量相同，而小帥卻得出了與事實
相反的實驗結論：質量相同的碎紙片和酒精完全燃燒后，碎紙片放出的熱量較多，可能是沒有控制被加
熱水的質量相等。
故答案為：（1）左；6.5；（2）溫度計玻璃泡與燒杯底部接觸；（3）質量。
12．為了減少環境污染，共建綠水青山的美好生態，很多地區的人們使用天然氣燒水煮飯。已知天然氣熱
值為 4.2×107J/m3，求 0.05m3 天然氣完全燃燒放出的熱量。
【答案】0.05m3 天然氣完全燃燒放出 2.1×106J 的熱量。
【解答】解：天然氣完全燃燒放出的熱量：
Q ＝V q ＝0.05m3放 天然氣 天然氣 ×4.2×107J/m3＝2.1×106J。
答：0.05m3 天然氣完全燃燒放出的熱量為 2.1×106J。
考點六 熱機的效率
13．某熱機的能量流向圖如圖所示（箭頭粗細不代表能量多少），已知其工作效率為 80%，輸出機械能為
400J，以下說法中正確的是（　　）
A．能量 A 為電能，能量 B 為內能
B．能量 A 為內能，能量 B 為電能
C．能量 A 和 B 均為內能，能量 B 為 500J
D．能量 A 和 B 均為內能，能量 B 為 100J
【答案】D
【解答】解：熱機是將內能轉化為機械能的裝置，因此能量 A 和 B 均為內能；
已知其工作效率為 80%，輸出機械能為 400J，根據 η＝ 可知，能量 A 為：
Q 放＝ ＝ ＝500J，
由能量流向圖可知，能量 B 為 QB＝Q 放﹣W＝500J﹣400J＝100J，故 ABC 錯誤，D 正確。
故選：D。
14．某拖拉機耕地時行駛一公里消耗柴油 1kg，若此柴油機的效率為 30%，則這些柴油完全燃燒輸出的有用
功為 　1.38×107　J；柴油機的水箱中裝有 100kg 的水，每升高 1℃，吸收的熱量為 　4.2×105　J。【柴
油的熱值為 4.6×107J/kg，水的比熱容為 4.2×103J/（kg ℃）】
【答案】1.38×107；4.2×105。
【解答】解：1kg 柴油完全燃燒放出的熱量為：
Q 放＝mq＝1kg×4.6×107J/kg＝4.6×107J，
柴油機輸出的有用功為：
W＝ηQ 放＝30%×4.6×107J＝1.38×107J；
柴油機的水箱中裝有 100kg 的水，每升高 1℃，吸收的熱量為：
Q 吸＝c 水 m 3水Δt＝4.2×10 J/（kg ℃）×100kg×1℃＝4.2×105J。
故答案為：1.38×107；4.2×105。
15．2024 年 2 月初湖北的凍雨天氣使許多返鄉的電車車主被困高速公路，燃油車重要性又引起了關注。若
質量為 2t 的燃油汽車，在平直的公路上以 100km/h 的速度勻速行駛了 60km，所受阻力為整車重的 0.1 倍。
（已知汽油的熱值大約為 5×107J/kg）問：
（1）汽車發動機的功率有多大？
（2）若發動機的轉化效率為 40%，則需要燃燒汽油的質量有多大？
【答案】（1）汽車發動機輸出的牽引功率為 5.56×104W；
（2）需要燃燒汽油 6kg。
【解答】解：（1）車重 G＝m 3車 g＝2×10 kg×10N/kg＝2×104N，
已知汽車在平直公路上勻速行駛時所受阻力是汽車總重的 0.1 倍，
阻力 f＝0.1G＝2×104N×0.1＝2000N，
汽車做勻速運動時牽引力 F＝f＝2000N，汽車勻速運動的速度 v＝100km/h≈27.8m/s，
汽車勻速運動時的功率：P＝Fv＝2000N×27.8m/s＝5.56×104W；
（2）汽車在平直公路上勻速行駛了 60km 牽引力做的功：
W 有用＝Fs＝2000N×60×1000m＝1.2×108J，
則汽油完全燃燒放出的熱量：Q 放＝ ＝ ＝3.0×108J，
根據 Q 放＝qm 得需要燃燒汽油的質量：
m＝ ＝ ＝6kg。
答：（1）汽車發動機輸出的牽引功率為 5.56×104W；
（2）需要燃燒汽油 6kg。
一．選擇題（共 8 小題）
1．2024 年春節期間多地發布了相關規定，允許在一定時間和區域內燃放煙花爆竹，以渲染過節熱鬧氣氛。
點燃爆竹后，它內部的化學物質劇烈燃燒，產生高溫高壓氣體，沖破爆竹的外殼發爆炸。此過程與內燃
機四個沖程中原理相似的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【解答】解：高壓燃氣瞬間沖破鞭炮的過程是將內能轉化為機械能；在熱機的做功沖程中，內能轉化為
機械能，所以與熱機的做功沖程的原理相似。
A 中進氣門打開，排氣門關閉，是吸氣沖程；B 中兩氣門關閉，活塞向上運動，是壓縮沖程；C 中進氣
門關閉，排氣門打開，是排氣沖程；D 中兩氣門關閉，活塞向下運動，火花塞點火，是做功沖程。
故選：D。
2．汽油在使用過程中，隨著質量的減小，它的（　　）
A．熱值不變、比熱容不變
B．熱值變小、比熱容變小
C．熱值不變、比熱容變小
D．熱值變小、比熱容不變
【答案】A
【解答】解：汽油在使用過程中，隨著質量的減小，汽油的種類和狀態沒有改變，它的熱值不變，比熱
容不變。
故選：A。
3．如圖是比較燃燒皿中兩種燃料熱值的實驗裝置。下列關于該實驗的操作及分析正確的是（　　）
A．兩個燃燒皿中應分別裝入種類不同、質量相同的燃料
B．實驗時應控制燒杯中的液體升高的溫度相同
C．實驗時應控制燃料燃燒的時間相同
D．兩只燒杯中應分別裝入種類不同、質量相同的液體
【答案】A
【解答】解：AD．比較不同燃料的熱值，應控制被加熱液體的種類、質量相同而燃料的種類不同、質量
相同，故 A 正確、D 錯誤；
BC．質量相同的不同燃料完全燃燒釋放的熱量被相同質量的同種液體吸收，根據Δt＝ ，可以通過
液體溫度計示數變化來反應放出熱量多少，從而判斷兩種燃料熱值的大小，所以實驗中不控制燒杯中的
液體升高的溫度，應讓燃料燃燒完全燃燒，故 BC 錯誤。
故選：A。
4．2024 年 4 月 24 日是第九個“中國航天日”。物理社團的涵涵制作了水火箭，如圖是水火箭的簡易原理圖。
使用打氣筒向水火箭內不斷打氣，當內部氣體壓強增大到一定程度時，會使水從水火箭中向下噴出，從
而使水火箭升空。以下說法錯誤的是（　　）
A．打氣時，水火箭內部空氣的內能增大
B．水火箭頭部做成流線型是為了減小空氣阻力
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．打氣筒打氣時能量轉化過程與汽油機的做功沖程相同
【答案】D
【解答】解：AD、向打氣筒內打氣的過程是機械能轉化為內能，使得水火箭內部空氣的內能變大；汽油
機的壓縮沖程中機械能轉化為內能；能量轉化方式是相同的，故 A 正確、D 錯誤；
B、水火箭頭部做成流線型，可以減小空氣阻力，故 B 正確；
C、水火箭向下噴水，給水一個向下的力，由于物體間力的作用是相互的，水給水火箭一個向上的力，
使水火箭升空，故 C 正確。
故選：D。
5．“鯤龍”AG600 是我國自主研制的大型水陸兩棲飛機，它已完成海上首飛以及滅火任務等多個重要階段
的試驗，下列有關說法正確的是（　　）
A．飛機停在水面靜止時，它受到的浮力和重力是一對平衡力
B．飛機的升空原理是機翼上方空氣流速慢壓強小
C．飛機在高空所受的大氣壓強比水面附近的大氣壓強大
D．飛機在飛行過程中，剩下的燃油越多，燃油的熱值越大
【答案】A
【解答】解：A．飛機靜止在水面上時，飛機處于平衡狀態，受平衡力作用，浮力與重力是一對平衡力，
故 A 正確；
B．飛機機翼設計成流線型，上方空氣流速大、壓強小，下方空氣流速小、壓強大，則機翼受到向上的
壓強差，即產生了向上的升力，故 B 正確；
C．海拔越高，大氣壓強越低，鯤龍 AG600 水陸兩棲飛機在高空所受的大氣壓強比水面附近的大氣壓強
小，故 C 錯誤；
D．熱值是燃料的特性，只與燃料的種類有關，與燃料的質量無關，所以，客機油箱中的燃油用去一半，
則剩下燃油的熱值不變，故 D 錯誤。
故選：A。
6．下列與熱學知識相關的說法正確的是（　　）
A．酒精燃燒時熱值不斷變化
B．“酒香不怕巷子深”說明分子間存在斥力
C．內燃機在壓縮冷程中，機械能轉化為內能
D．發燒時擦酒精降溫是用做功的方式改變內能
【答案】C
【解答】解：A、熱值是燃料本身的一種性質，與燃燒情況無關，故 A 錯誤；
B、“酒香不怕巷子深”說明分子在不停地做無規則運動，不能說明分子間存在斥力，故 B 錯誤；
C、熱機的壓縮沖程是機械能轉化為內能的過程，故 C 正確；
D、發燒時擦酒精降溫，酒精蒸發吸熱，是用熱傳遞的方式改變內能，故 D 錯誤；
故選：C。
7．把一薄壁金屬管固定在支架上，金屬管中裝一些酒精，然后用軟木塞塞緊。用橡皮條纏繞在金屬管上，
迅速來回拉動橡皮條，過一會兒會看到軟木塞被頂開，如圖所示。下列說法正確的是（　　）
A．來回拉動橡皮條，使金屬管的溫度升高，這是通過熱傳遞方式改變金屬管的內能
B．酒精溫度升高，這是通過做功方式改變酒精內能
C．酒精蒸汽將木塞頂開的過程，酒精蒸汽的內能減小
D．酒精蒸汽將木塞頂開的過程，酒精蒸汽的機械能轉化為木塞的內能
【答案】C
【解答】解：A．來回拉動橡皮條，使金屬管的溫度升高，這是通過做功的方式改變金屬管的內能，故 A
錯誤；B．人拉動軟繩與金屬管克服摩擦做功，金屬管內能增加，將熱量傳遞給酒精，這是通過熱傳遞
方式改變酒精的內能，故 B 錯誤；
CD．酒精蒸汽把軟木塞頂出去的過程，蒸氣對塞子做功，內能減少，蒸氣的一部分內能轉化為塞子的機
械能，故 C 正確，D 錯誤；
故選：C。
8．一輛汽車在某段水平公路上勻速行駛，共消耗了 4kg 的汽油，牽引力做功 4.6×107J。已知該汽車的發動
機為四沖程汽油機，汽油的熱值為 4.6×107J/kg，下列有關說法錯誤的是（　　）
A．汽車行駛過程中，以汽車為參照物，公路旁的樹木是運動的
B．四沖程汽油機的做功沖程將機械能轉化為內能
C．該行駛過程中汽油機的效率為 25%
D．使燃料燃燒的更充分，可以提高熱機效率
【答案】B
【解答】解：
A、以行駛的汽車為參照物，公路旁的樹木與汽車之間位置發生改變，所以公路旁的樹木是運動的，故 A
正確；
B、四沖程汽油機的做功沖程將內能轉化為機械能，故 B 錯誤；
C、4kg 的汽油完全燃燒，放出的熱量：Q＝mq 汽油＝4kg×4.6×107J/kg＝1.84×108J；汽車發動機的效率
為：η＝ ＝ ＝25%；故 C 正確；
D、熱機效率是指有效利用的能量與燃料完全燃燒放出的熱量的比值，使燃料燃燒更充分，可以提高燃
料的利用率，可以提高熱機效率，故 D 正確；
故選：B。
二．填空題（共 4 小題）
9．載人飛船返回艙在返回降落過程中高速進入地球大氣層，返回艙表面因摩擦溫度升高，此過程是通過 　
做功　（選填“做功”或“熱傳遞”）的方式使返回艙表面的內能 　增大　。返回艙降至一定高度后，
打開降落傘進一步減速，此過程動能 　減小　（后兩空均選填“增大”、“不變”或“減小”）。
【答案】做功；增大；減小
【解答】解：返回艙進入大氣層后的降落過程中，艙體表面與氣體分子劇烈摩擦，克服摩擦做功，機械
能轉化為內能，內能增加，溫度上升，這是通過做功的方式改變了艙體表面的內能；
返回艙降至一定高度后，打開降落傘進一步減速，此過程中返回艙的質量不變，速度變小，動能減小。
故答案為：做功；增大；減小。
10．已知天然氣的熱值為 4.0×107J/m3，完全燃燒 150m3 天然氣可以放出 　6×109　J 的熱量。
【答案】6×109
【解答】解：完全燃燒 150m3 天然氣放出的熱量：
Q 放＝vq＝150m3×4.0×107J/m3＝6×109J。
故答案為：6×109。
11．2023 年 10 月 24 日，搭載神舟十七號載人飛船的長征二號 F 遙十七運載火箭在酒泉衛星發射中心發射
升空。如圖所示，高速運動的火箭在升空過程中與空氣摩擦，火箭整流罩外殼溫度升高，這是通過 　做
功　的方式改變內能；整流罩很好地保護了飛船，其材料具有密度小、熔點 　高　（選填“高”或
“低”）等特點；飛船進入太空后，航天員攜帶的物品質量 　不變　（選填“變大”“變小”或“不
變”）。
【答案】做功；高；不變。
【解答】解：高速運動的火箭在升空過程中與空氣摩擦，將機械能轉化為內能，這是通過做功的方式使
火箭整流罩外殼內能增大，溫度升高；
整流罩很好地保護了飛船，其材料具有熔點高的特點；
飛船進入太空后，雖然位置發生了變化，但航天員攜帶的物品質量不變。
故答案為：做功；高；不變。
12．4 月 30 日神舟十七號載人飛船返回艙將在外太空出差 187 天的宇航員順利接回了家。返回艙外形在返
回艙減速下降階段，返回艙會變成一個火球以 　做功　（熱傳遞/做功）的方式改變內能；繼續下落到
一定高度后主傘打開。傘表面有很多紅色條紋，這是 　反射　（吸收/反射）了紅光的緣故；最后距地
面大約 2 米時，返回艙底部的反推發動機迅速啟動 　向下　（向下/向上）噴火使返回艙速度降落。醫
生對宇航員進行體檢，發現他們在失重環境下長高了。如圖所示，其中一名宇航員的身高為 　1.720　
m。
【答案】做功；反射；向下；1.720。
【解答】解：返回艙外形在返回艙減速下降階段，返回艙與大氣劇烈摩擦，摩擦力對返回艙做功，摩擦
力做的功轉化成物體的內能，此過程中是通過做功的方式改變物體的內能的；
傘表面有很多紅色條紋，這是反射了紅光的緣故；
著陸時，啟動反推發動機，發動機向下噴氣，給氣體向下的推力，由于力的作用是相互的，氣體向上推
返回艙，可以使返回艙受到向上的制動力，這是由于物體間力的作用是相互的；
由圖可知，刻度尺的分度值為 1cm，宇航員的身高為 172.0cm＝1.72.0m。
故答案為：做功；反射；向下；1.720。
三．實驗探究題（共 1 小題）
13．如圖所示，甲、乙、丙三圖中的裝置完全相同，燃料的質量都是 10g，燒杯內的液體質量和初溫也相同。
（1）實驗時組裝如圖甲、乙、丙所示的裝置時，正確的安裝順序是 　自下而上　（選填“自上而下”
或“自下而上”）；
（2）實驗中，燃料完全燃燒放出的熱量是通過液體吸熱后溫度的變化來反映的。本實驗要比較不同燃料
的熱值，應選擇 　甲、乙　兩圖進行實驗；用兩個相同規格的燒杯裝相等質量的水，取質量 　相等　
（選填“相等”或“不相等”）的酒精和碎紙片，分別放入兩個燃燒皿中，分別給燒杯加熱，直到酒精和
碎紙片完全燃盡，最終來確定酒精和碎紙片熱值的大小；
（3）比較不同物質吸熱升溫的特點：
①應選擇 　甲、丙　兩圖進行實驗；
②在燃燒同種燃料時還需要控制火力相同，所以該實驗主要用 　加熱時間　（選填“溫度計示數”或
“加熱時間”）來表示兩種液體吸熱的多少；
③如果質量和初始溫度均相同的 a、b 兩種液體，吸熱后它們的溫度隨時間變化的圖象如圖 2 所示，由
圖可看出 b 液體的溫度升高得較慢，則 　b　（選填“a”或“b”）液體的比熱容較大。
【答案】（1）自下而上；（2）甲、乙；相等；（3）甲、丙；加熱時間；b。
【解答】解：（1）酒精燈需用外焰加熱，所以要先放好酒精燈，再固定鐵圈的高度；而溫度計的玻璃泡
要全部浸沒到液體中，但不能碰到容器壁和容器底，所以放好燒杯后，再調節溫度計的高度，即按照自
下而上的順序進行。
（2）為了比較不同燃料的熱值，應選擇燃料不同但液體相同的裝置，即甲、乙兩圖進行實驗。）實驗時
為了控制變量，應用天平分別測出等質量的酒精和碎紙屑，將其放入裝置中的燃燒皿內；別給燒杯加熱，
直到酒精和碎紙片完全燃盡，最終來確定酒精和碎紙片熱值的大小。
（3）①為了比較不同物質吸熱升溫的特點，應選擇相同燃料但液體不同的實驗裝置，即甲、丙兩圖進
行實驗。
②該實驗主要用加熱時間的長短來表示兩種液體吸熱的多少，這種方法是轉換法。
③由圖 2 可知，質量和初始溫度均相同的 a、b 兩種液體，溫度升高慢的比熱容大，所以，b 液體的比熱
容較大。
故答案為：（1）自下而上；（2）甲、乙；相等；（3）甲、丙；加熱時間；b。
四．計算題（共 2 小題）
14．如圖所示是一款履帶運輸車。一次運送中，運輸車在 3min 內沿水平路面勻速直線行駛 900m，行駛中
受到的阻力為 104N（燃料熱值 q＝4.5×107J/kg）。
（1）發動機的功率；
（2）若行駛中受到的阻力不變，發動機的效率是 30%，則 10kg 的燃料可供該車沿水平路面勻速直線行
駛的距離是多少千米？
【答案】（1）發動機的功率為 5×104W；
（2）10kg 的燃料可供該車沿水平路面勻速直線行駛的距離是 1.35×104m。
【解答】解：（1）勻速行駛中受到的阻力為 104N，根據二力平衡條件知，
發動機的牽引力 F 4牽＝f＝10 N，
運輸車發動機做的功 W＝F 4牽 s＝10 N×900m＝9×106J；
運輸車發動機的功率為：P＝ ＝ ＝5×104W；
（2）10kg 的燃料完全燃燒放出的熱量為：Q 放＝m 7燃料 q＝10kg×4.5×10 J/kg＝4.5×108J，
發動機做的有用功為：W 有＝Q 放 η＝4.5×108J×30%＝1.35×108J，
該車沿水平路面勻速直線行駛的距離為：s′＝ ＝ ＝1.35×104m。
答：（1）發動機的功率為 5×104W；
（2）10kg 的燃料可供該車沿水平路面勻速直線行駛的距離是 1.35×104m。
15．小朋的爸爸開著廂式貨車滿載貨物從濱州開往日照，高速全程約 330km，貨車以 100km/h 的速度在高
速上勻速行駛，貨車受到的阻力是貨車總重的 0.05 倍。小明家廂式貨車的一些數據如表所示。g 取
10N/kg，求：
空車質量 2t 滿載時載貨量 2.8t
空載百千米油耗 15L 滿載百千米油耗 20L
燃油密度 0.8×103kg/m3 燃油熱值 4×107J/kg
車輪個數 6 每個輪胎與地面接觸面積 2×10﹣2m2
（1）該貨車滿載時靜止在水平路面上對地面的壓強；
（2）該貨車在高速上行駛全程所用的時間；
（3）該貨車在高速上行駛全程后，消耗的燃油完全燃燒放出的熱量；
（4）該貨車在高速上行駛時，發動機的效率。
【答案】（1）該貨車滿載時靜止在水平路面上對地面的壓強是 4×105Pa；
（2）貨車在高速上全程行駛時用的時間是 3.3h；
（3）該貨車在高速上全程行駛后消耗的燃油若完全燃燒能放出 2.112×109J 的熱量；
（4）該貨車在高速上行駛這段路程，發動機的效率是 37.5%。
【解答】解：（1）該貨車滿載時，靜止在水平路面上對地面的壓力：
F 3 3 4壓＝G 總＝（m 車+m 貨）g＝（2×10 kg+2.8×10 kg）×10N/kg＝4.8×10 N，
對地面的壓強：
p＝ ＝ ＝4×105Pa；
（2）由 v＝ 可得，貨車勻速行駛的時間：
t＝ ＝ ＝3.3h；
（3）滿載百公里油耗：
V＝20L＝20dm3＝2.0×10﹣2m3，
全程耗油 V＝ ×2.0×10﹣2m3＝6.6×10﹣2m3；
由 ρ＝ 可得，消耗汽油的質量：
m′＝ρV＝0.8×103kg/m3×6.6×10﹣2m3＝52.8kg，
汽油完全燃燒釋放的熱量：
Q 放＝m′q＝52.8kg×4×107J/kg＝2.112×109J；
（4）因貨車勻速行駛時處于平衡狀態，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，
所以貨車牽引力的大小：
F＝f＝0.05G 總＝0.05×4.8×104N＝2400N，
全程牽引力做的功：
W＝Fs＝2400N×330×103m＝7.92×108J，
發動機的效率：
η＝ ×100%＝ ×100%＝37.5%。
答：（1）該貨車滿載時靜止在水平路面上對地面的壓強是 4×105Pa；
（2）貨車在高速上全程行駛時用的時間是 3.3h；
（3）該貨車在高速上全程行駛后消耗的燃油若完全燃燒能放出 2.112×109J 的熱量；
（4）該貨車在高速上行駛這段路程，發動機的效率是 37.5%。

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