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单元复习14 内能的利用【知识梳理】——2022-2023学年人教版物理九年级全册单元综合复习
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这是一份单元复习14 内能的利用【知识梳理】——2022-2023学年人教版物理九年级全册单元综合复习，共36页。PPT课件主要包含了单缸四冲程汽油机，工作过程的理解等内容，欢迎下载使用。
1、了解能量及其存在的不同形式。描述各种各样的能量和生产、生活的联系。2、通过实验，认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以相互转化。3、从能量转化的角度认识燃料的热值。4、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。5、知道能量守恒定律。列举日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析问题的意识。6、从能量的转化和转移的角度认识效率。
知识点二 热机的效率
知识点三 能量的转化和守恒
知识点一 热机
1.定义：利用________做功的机械叫做热机。
3.分类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。4.内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力，分为汽油机和柴油机。
①一个工作循环包含四个冲程，活塞往返两次，曲轴和飞轮转动2周，对外做1次功。②在一个工作循环中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程不做功，且靠飞轮的惯性来完成。③做功冲程为其他三个冲程提供能量：其他三个冲程为做功冲程提供基础。
【例题1】下图是热机的工作冲程图，其中将机械能转化成内能的冲程是（ ）A． B． C． D．
【解析】A．图中活塞向下运动，进气门开启，排气门关闭，是吸气冲程，故A不符合题意；B．图中活塞向下运动，两个气门都关闭，是做功冲程，将内能转化为机械能，故B不符合题意；C．图中活塞向上运动，排气门开启，进气门关闭，是排气冲程，故C不符合题意；D．图中活塞向上运动，两气门关闭，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故D符合题意。
【例题2】汽车作为我们生活中不可缺少的交通工具，它的动力机械就是内燃机，下列有关内燃机的说法正确的是（ ）A．柴油机的吸气冲程吸入的只有空气B．汽油机的效率一般比柴油机的效率高C．汽油机的点火方式是压燃式D．柴油机的做功冲程是把机城能转化为内能
【解析】A．汽油机在吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物，而柴油机在吸气冲程吸入的只有空气，故A正确；B．在压缩冲程中，柴油机压缩程度更大，压缩冲程末温度更高，它的效率更高，故B错误；C．在做功冲程中，汽油机的点火方式叫点燃式，柴油机的点火方式叫压燃式，故C错误；D．柴油机在做功冲程是把内能转化为机械能，故D错误。
【例题3】如图所示是一款孔明灯，点燃底部的蜡烛后，它就会自动升空。在这一过程中，下列说法正确的是（ ）A．孔明灯自动升空不遵循能量守恒定律B．孔明灯内空气吸收热量，温度升高C．孔明灯上升过程中将内能转化为机械能D．孔明灯升空和热机工作原理相同
【解析】A．任何的能量转化和转移都遵循能量守恒定律，因此，孔明灯自动升空也遵循能量守恒定律，故A错误；B．点燃底部的蜡烛后，孔明灯内空气吸收热量，温度升高，故B正确；CD．孔明灯上升过程中，将蜡烛燃烧释放的内能转化为孔明灯的机械能；热机是将内能转化为机械能的机器，由此可知孔明灯升空和热机的工作原理相同，故CD正确。
【例题4】冰水混合物的温度为0℃，它的内能___________（选填“为”或“不为”）零；一台四冲程汽油机，飞轮的转速为2400r/min，则此汽油机每秒钟完成___________个冲程，做了___________次功。
【解析】[1]一切物体都有内能，因此冰水混合物的温度为0℃，它的内能不为零。[2]根据题意飞轮每秒转数为每一个工作循环有四个冲程，飞轮转2圈，此汽油机每秒钟完成80个冲程。[3]每一个工作循环有四个冲程，飞轮转2圈，对外做功一次，故该汽油机对外做功的次数为20次。
知识点二 热机的效率
1. 定义：某种燃料____________放出的热量与其质量________，用符号________表示。2. 单位：____________，符号是______________。 3. 物理意义：热值在数值上等于____kg某种燃料完全燃烧放出的热量。4. 特点：与燃料的形状、体积、质量以及是否完全燃烧无关，只与燃料的________有关。 5. 发射火箭要用氢做燃料是因为________________。
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 V： 表示气体燃料的体积，单位是米3 ，符号为m3 q：表示热值。固、液体燃料单位是焦/千克，符号为 J/kg 气体燃料单位使用焦/米3 ，符号为J/ m3
6. 物理量及其单位
1. 定义：热机工作时，用来做_______的那部分能量与_______________放出的能量之比．用η表示．2. 公式：3. 热机的效率都小于1且无单位。
4. 提高热机效率的方法
①设法利用废气的能量。
②减少机械摩擦，保证良好的润滑，减少因克服机械摩擦阻力而额外消耗的能量，同时延长了热机的使用寿命。
③尽量使燃料充分燃烧。例如把煤磨成煤粉或煤粒，加大与氧气的接触面积。
热机的效率是热机性能的重要指标。
【例题5】关于燃料的热值，下列说法正确的是（ ）A．燃料燃烧时放出的热量叫做燃料的热值B．10kg木炭比1kg木炭的热值大C．热值大的燃料比热值小的燃烧时放出的热量多D．燃料燃烧时放出热量的多少与是否完全燃烧有关
【解析】A．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，故A错误；B．燃料的热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，故B错误；CD．燃料燃烧放出的热量与是否完全燃烧、燃料的热值和质量都有关系，因此热值大的燃料燃烧时不一定放出的热量多，故C错误，D正确。
【例题6】内燃机的能量流向图如图所示。内燃机的效率为（ ）A．7%B．28%C．31%D．34%
【解析】内燃机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，所以，结合能量流向图可知，该内燃机的效率为34%。
【例题7】已知天然气的热值为3.8×107J/m3，水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)。求：（1）完全燃烧1.4×10-2m3天然气放出多少热量？（2）若某天然气灶的效率为60%，则这些天然气可将体积为3.8L的水，初温为25℃的水加热到多少℃？（当地的大气压强为1标准大气压）
【解析】解：（1）完全燃烧1.4×10-2m3天然气放出的热量为（2）水的质量为水吸收的热量等于天然气放出的热量的60%，水吸收热量后升高的温度为水的末温为答：（1）完全燃烧1.4×10-2m3天然气放出热量为5.32×105J；（2）若某天然气灶的效率为60%，则这些天然气可将体积为3.8L的水，初温为25℃的水加热到45℃。
【例题8】某小组同学用酒精灯给100g的水加热，经过一段时间测得水温升高了60℃、消耗了4.2g酒精。已知：水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），酒精的热值为3×107J/kg。求：（1）此过程中水吸收的热量；（2）4.2g酒精完全燃烧放出的热量；（3）酒精灯烧水时的热效率。
小梁同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系，如图所示。
他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，并记录了杯中水的温度。（1）在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是（甲图）：先固定 _____的位置，再调整固定的 _____位置。（均选填“A”或“B”）；
（2）为保证实验结论的可靠，实验时应控制燃料的质量相同、水的初温和水的 _____相同；（3）小梁同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及酒精灯中燃料的质量。根据记录的数据，利用公式Q吸＝cmΔt计算出了水吸收的热量。他想通过这些数据计算出煤油和菜籽油的热值。你认为他的计算结果可靠吗？_________。理由是 _________________________；（4）根据表中数据计算：菜籽油的热值为 __________J/kg。
燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失
【解析】（1）[1][2]为了利用加热装置的外焰给烧杯充分加热，安装器材时需要先固定下面B的位置，然后再调整A的位置，并且温度计玻璃泡不要碰到烧杯壁和烧杯底。（2）[3]为了保证实验的可靠性，只改变燃料的种类，需要控制燃料的质量和水的初温、水的质量相同，将质量相同的煤油和菜籽油完全燃烧，通过计算得出燃料燃烧释放的热量大小和燃料的热值大小。（3）[4][5]因为燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小，因此这样的计算结果不可靠。（4）[6]由得 即 解得
知识点三 能量的转化与守恒
1. 能量的转化在一定条件下，各种形式的能量是可以相互________的。2. 常见能量形式：机械能、电能、内能、化学能、光能等。 3. 能量的转化和转移具有一定的_________。
能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式________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___________。
（1）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；（2）能的转移过程中能量的形式没有发生变化。 (3) 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。 所有能量转化的过程，都服从能量守恒定律。 (4) 由能量守恒定律知：无法制成永动机。
【例题9】 下列对能量转化的描述不正确的是（ ）A．蓄电池充电：电能——化学能B．太阳能电池板：电能——太阳能C．萤火虫发光：生物质能——光能D．内燃机工作：化学能——内能——机械能
【解析】A．给蓄电池充电时，蓄电池相当于用电器，将电能转化为化学能储存起来，故A正确，不符合题意；B．太阳能电池板可以将太阳能直接转化为电能，故B错误，符合题意；C．萤火虫发光将生物质能转化为光能，故C正确，不符合题意；D．内燃机工作：将燃料的化学能先转化为内能，再通过做功将内能转化为机械能，故D正确，不符合题意。
【例题10】下列有关能量转化和守恒，说法正确的是（ ）A．即使科技再发达也不可能制造出永动机B．能量守恒定律只适用于能量的转化过程C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律D．根据能量守恒定律，机械能总和不变
【解析】A．根据能量守恒定律，能量的转移和转化具有方向性，机器运转过程中总有一部分机械能转化为内能，这部分内能不可能自动地再转化为机械能，如果没有能量的补充，最终会停止运动，所以不可能造出永动机，故A正确；B．能量守恒定律既适用于能量转化过程，也适用于能量的转移过程，故B错误；C．“摩擦生热”是将机械能转化为内能的过程，所以也符合能量守恒定律，故C错误；D．根据能量守恒定律，自然界中能的总量保持不变，但是机械能不一定守恒，故D错误。
【例题11】浩瀚星空，飞天逐梦，中国航天员再次出征探苍穹。2021年10月16日，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心按照预定时间精准点火发射，并成功入轨对接中国空间站。火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的 _____大，火箭发射升空时，燃料的化学能转化为 _____能，再转化为火箭的机械能，这个过程中火箭的机械能 _____（选填“守恒”或“不守恒”）
【解析】[1]液态氢的热值较大，完全燃烧质量相同的液态氢和其他燃料，液态氢放出的热量较多，因此运载火箭中，采用液态氢作燃料。[2]燃料燃烧过程中，消耗燃料的化学能，将化学能转化为内能。[3]燃料燃烧的内能转化为火箭的机械能，火箭的机械能变大，因此机械能不守恒。
1、了解能量及其存在的不同形式。描述各种各样的能量和生产、生活的联系。2、通过实验，认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以相互转化。3、从能量转化的角度认识燃料的热值。4、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。5、知道能量守恒定律。列举日常生活中能量守恒的实例。有用能量转化与守恒的观点分析问题的意识。6、从能量的转化和转移的角度认识效率。
知识点二 热机的效率
知识点三 能量的转化和守恒
知识点一 热机
1.定义：利用________做功的机械叫做热机。
3.分类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。4.内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力，分为汽油机和柴油机。
①一个工作循环包含四个冲程，活塞往返两次，曲轴和飞轮转动2周，对外做1次功。②在一个工作循环中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程不做功，且靠飞轮的惯性来完成。③做功冲程为其他三个冲程提供能量：其他三个冲程为做功冲程提供基础。
【例题1】下图是热机的工作冲程图，其中将机械能转化成内能的冲程是（ ）A． B． C． D．
【解析】A．图中活塞向下运动，进气门开启，排气门关闭，是吸气冲程，故A不符合题意；B．图中活塞向下运动，两个气门都关闭，是做功冲程，将内能转化为机械能，故B不符合题意；C．图中活塞向上运动，排气门开启，进气门关闭，是排气冲程，故C不符合题意；D．图中活塞向上运动，两气门关闭，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故D符合题意。
【例题2】汽车作为我们生活中不可缺少的交通工具，它的动力机械就是内燃机，下列有关内燃机的说法正确的是（ ）A．柴油机的吸气冲程吸入的只有空气B．汽油机的效率一般比柴油机的效率高C．汽油机的点火方式是压燃式D．柴油机的做功冲程是把机城能转化为内能
【解析】A．汽油机在吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物，而柴油机在吸气冲程吸入的只有空气，故A正确；B．在压缩冲程中，柴油机压缩程度更大，压缩冲程末温度更高，它的效率更高，故B错误；C．在做功冲程中，汽油机的点火方式叫点燃式，柴油机的点火方式叫压燃式，故C错误；D．柴油机在做功冲程是把内能转化为机械能，故D错误。
【例题3】如图所示是一款孔明灯，点燃底部的蜡烛后，它就会自动升空。在这一过程中，下列说法正确的是（ ）A．孔明灯自动升空不遵循能量守恒定律B．孔明灯内空气吸收热量，温度升高C．孔明灯上升过程中将内能转化为机械能D．孔明灯升空和热机工作原理相同
【解析】A．任何的能量转化和转移都遵循能量守恒定律，因此，孔明灯自动升空也遵循能量守恒定律，故A错误；B．点燃底部的蜡烛后，孔明灯内空气吸收热量，温度升高，故B正确；CD．孔明灯上升过程中，将蜡烛燃烧释放的内能转化为孔明灯的机械能；热机是将内能转化为机械能的机器，由此可知孔明灯升空和热机的工作原理相同，故CD正确。
【例题4】冰水混合物的温度为0℃，它的内能___________（选填“为”或“不为”）零；一台四冲程汽油机，飞轮的转速为2400r/min，则此汽油机每秒钟完成___________个冲程，做了___________次功。
【解析】[1]一切物体都有内能，因此冰水混合物的温度为0℃，它的内能不为零。[2]根据题意飞轮每秒转数为每一个工作循环有四个冲程，飞轮转2圈，此汽油机每秒钟完成80个冲程。[3]每一个工作循环有四个冲程，飞轮转2圈，对外做功一次，故该汽油机对外做功的次数为20次。
知识点二 热机的效率
1. 定义：某种燃料____________放出的热量与其质量________，用符号________表示。2. 单位：____________，符号是______________。 3. 物理意义：热值在数值上等于____kg某种燃料完全燃烧放出的热量。4. 特点：与燃料的形状、体积、质量以及是否完全燃烧无关，只与燃料的________有关。 5. 发射火箭要用氢做燃料是因为________________。
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 V： 表示气体燃料的体积，单位是米3 ，符号为m3 q：表示热值。固、液体燃料单位是焦/千克，符号为 J/kg 气体燃料单位使用焦/米3 ，符号为J/ m3
6. 物理量及其单位
1. 定义：热机工作时，用来做_______的那部分能量与_______________放出的能量之比．用η表示．2. 公式：3. 热机的效率都小于1且无单位。
4. 提高热机效率的方法
①设法利用废气的能量。
②减少机械摩擦，保证良好的润滑，减少因克服机械摩擦阻力而额外消耗的能量，同时延长了热机的使用寿命。
③尽量使燃料充分燃烧。例如把煤磨成煤粉或煤粒，加大与氧气的接触面积。
热机的效率是热机性能的重要指标。
【例题5】关于燃料的热值，下列说法正确的是（ ）A．燃料燃烧时放出的热量叫做燃料的热值B．10kg木炭比1kg木炭的热值大C．热值大的燃料比热值小的燃烧时放出的热量多D．燃料燃烧时放出热量的多少与是否完全燃烧有关
【解析】A．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，故A错误；B．燃料的热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，故B错误；CD．燃料燃烧放出的热量与是否完全燃烧、燃料的热值和质量都有关系，因此热值大的燃料燃烧时不一定放出的热量多，故C错误，D正确。
【例题6】内燃机的能量流向图如图所示。内燃机的效率为（ ）A．7%B．28%C．31%D．34%
【解析】内燃机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，所以，结合能量流向图可知，该内燃机的效率为34%。
【例题7】已知天然气的热值为3.8×107J/m3，水的比热容为4.2×103J/(kg•℃)。求：（1）完全燃烧1.4×10-2m3天然气放出多少热量？（2）若某天然气灶的效率为60%，则这些天然气可将体积为3.8L的水，初温为25℃的水加热到多少℃？（当地的大气压强为1标准大气压）
【解析】解：（1）完全燃烧1.4×10-2m3天然气放出的热量为（2）水的质量为水吸收的热量等于天然气放出的热量的60%，水吸收热量后升高的温度为水的末温为答：（1）完全燃烧1.4×10-2m3天然气放出热量为5.32×105J；（2）若某天然气灶的效率为60%，则这些天然气可将体积为3.8L的水，初温为25℃的水加热到45℃。
【例题8】某小组同学用酒精灯给100g的水加热，经过一段时间测得水温升高了60℃、消耗了4.2g酒精。已知：水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），酒精的热值为3×107J/kg。求：（1）此过程中水吸收的热量；（2）4.2g酒精完全燃烧放出的热量；（3）酒精灯烧水时的热效率。
小梁同学学习了燃料的热值后，自己设计了一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小关系，如图所示。
他实验时组装了如图所示的两套规格完全相同的装置，并记录了杯中水的温度。（1）在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是（甲图）：先固定 _____的位置，再调整固定的 _____位置。（均选填“A”或“B”）；
（2）为保证实验结论的可靠，实验时应控制燃料的质量相同、水的初温和水的 _____相同；（3）小梁同学实验前用天平测出了烧杯中水的质量及酒精灯中燃料的质量。根据记录的数据，利用公式Q吸＝cmΔt计算出了水吸收的热量。他想通过这些数据计算出煤油和菜籽油的热值。你认为他的计算结果可靠吗？_________。理由是 _________________________；（4）根据表中数据计算：菜籽油的热值为 __________J/kg。
燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失
【解析】（1）[1][2]为了利用加热装置的外焰给烧杯充分加热，安装器材时需要先固定下面B的位置，然后再调整A的位置，并且温度计玻璃泡不要碰到烧杯壁和烧杯底。（2）[3]为了保证实验的可靠性，只改变燃料的种类，需要控制燃料的质量和水的初温、水的质量相同，将质量相同的煤油和菜籽油完全燃烧，通过计算得出燃料燃烧释放的热量大小和燃料的热值大小。（3）[4][5]因为燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小，因此这样的计算结果不可靠。（4）[6]由得 即 解得
知识点三 能量的转化与守恒
1. 能量的转化在一定条件下，各种形式的能量是可以相互________的。2. 常见能量形式：机械能、电能、内能、化学能、光能等。 3. 能量的转化和转移具有一定的_________。
能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式________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___________。
（1）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；（2）能的转移过程中能量的形式没有发生变化。 (3) 能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。 所有能量转化的过程，都服从能量守恒定律。 (4) 由能量守恒定律知：无法制成永动机。
【例题9】 下列对能量转化的描述不正确的是（ ）A．蓄电池充电：电能——化学能B．太阳能电池板：电能——太阳能C．萤火虫发光：生物质能——光能D．内燃机工作：化学能——内能——机械能
【解析】A．给蓄电池充电时，蓄电池相当于用电器，将电能转化为化学能储存起来，故A正确，不符合题意；B．太阳能电池板可以将太阳能直接转化为电能，故B错误，符合题意；C．萤火虫发光将生物质能转化为光能，故C正确，不符合题意；D．内燃机工作：将燃料的化学能先转化为内能，再通过做功将内能转化为机械能，故D正确，不符合题意。
【例题10】下列有关能量转化和守恒，说法正确的是（ ）A．即使科技再发达也不可能制造出永动机B．能量守恒定律只适用于能量的转化过程C．“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律D．根据能量守恒定律，机械能总和不变
【解析】A．根据能量守恒定律，能量的转移和转化具有方向性，机器运转过程中总有一部分机械能转化为内能，这部分内能不可能自动地再转化为机械能，如果没有能量的补充，最终会停止运动，所以不可能造出永动机，故A正确；B．能量守恒定律既适用于能量转化过程，也适用于能量的转移过程，故B错误；C．“摩擦生热”是将机械能转化为内能的过程，所以也符合能量守恒定律，故C错误；D．根据能量守恒定律，自然界中能的总量保持不变，但是机械能不一定守恒，故D错误。
【例题11】浩瀚星空，飞天逐梦，中国航天员再次出征探苍穹。2021年10月16日，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心按照预定时间精准点火发射，并成功入轨对接中国空间站。火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的 _____大，火箭发射升空时，燃料的化学能转化为 _____能，再转化为火箭的机械能，这个过程中火箭的机械能 _____（选填“守恒”或“不守恒”）
【解析】[1]液态氢的热值较大，完全燃烧质量相同的液态氢和其他燃料，液态氢放出的热量较多，因此运载火箭中，采用液态氢作燃料。[2]燃料燃烧过程中，消耗燃料的化学能，将化学能转化为内能。[3]燃料燃烧的内能转化为火箭的机械能，火箭的机械能变大，因此机械能不守恒。
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