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知识构建·导图
燃料
├─ 热值
└─ 燃烧：化学能→内能
能量的转化与守恒
└─ ①
内能的利用
├─ 转移→炉具→热传递→加热效率
│ ↑ 燃料
└─ 转化→热机→┬─ ②
└─ 柴油机
↓ 异同
热机效率
专题归纳·复习
专题一 能量的转化与守恒
知识构建·导图
燃料
├─ 热值
└─ 燃烧：化学能→内能
能量的转化与守恒
└─ ①
能量守恒
定律内能的利用
├─ 转移→炉具→热传递→加热效率
│ ↑ 燃料
└─ 转化→热机→┬─ ②
汽油
机└─ 柴油机
↓ 异同
热机效率
专题归纳·复习
专题一 能量的转化与守恒
答案
①能量守恒 ②汽油
解析
【分析】本题为内能利用章节的知识导图填空，需梳理本章知识框架，明确各模块的核心内容。首先，能量的转化与守恒对应的核心定律是能量守恒定律；其次，热机分为汽油机和柴油机两类，据此可完成填空。解题时需结合教材中本章的知识结构，对应导图的从属关系确定答案。
【解析】根据本章知识体系，能量的转化与守恒对应的定律为能量守恒定律，因此①处填“能量守恒”；热机包含汽油机和柴油机两种类型，故②处填“汽油”。
【答案】①能量守恒 ②汽油
【知识点】能量守恒定律、热机的分类
【点评】本题考查内能利用章节的基础知识框架识记，属于简单的知识梳理类题目，难度较低，学生熟悉本章知识结构即可作答。
【难度系数】0.9
【解析】根据本章知识体系，能量的转化与守恒对应的定律为能量守恒定律，因此①处填“能量守恒”；热机包含汽油机和柴油机两种类型，故②处填“汽油”。
【答案】①能量守恒 ②汽油
【知识点】能量守恒定律、热机的分类
【点评】本题考查内能利用章节的基础知识框架识记，属于简单的知识梳理类题目，难度较低，学生熟悉本章知识结构即可作答。
【难度系数】0.9
【典型例题1】有关能量守恒定律，下列说法正确的是(
A.能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化
B.能量守恒定律只适用于能量转化过程
C.“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律
D.能量在转化和转移的过程中，总量不变
答案 D
D
)A.能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化
B.能量守恒定律只适用于能量转化过程
C.“摩擦生热”是创造了热，它不符合能量守恒定律
D.能量在转化和转移的过程中，总量不变
答案 D
答案
D
解析
【分析】本题考查对能量守恒定律的理解，解题思路是先牢记能量守恒定律的定义与适用范围，再逐一分析每个选项的表述是否符合定律内容。能量守恒定律指出：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化为其他形式，或从一个物体转移到另一个物体，转化和转移过程中总量保持不变，适用于所有能量的转化和转移过程。据此判断各选项对错。
【解析】根据能量守恒定律的内容，逐一分析选项：
选项A：能量守恒定律适用于所有能量的转化和转移过程，并非仅适用于机械能与内能的相互转化，故A错误；
选项B：能量守恒定律不仅适用于能量转化过程，也适用于能量转移过程，故B错误；
选项C：“摩擦生热”是机械能转化为内能的过程，能量总量不变，符合能量守恒定律，并非创造了热，故C错误；
选项D：能量在转化和转移的过程中，总量保持不变，符合能量守恒定律的核心内容，故D正确。
【答案】D
【知识点】能量守恒定律
【点评】本题是对能量守恒定律基础概念的直接考查，属于物理学科的核心基础知识点，只要准确掌握定律的定义和适用范围即可正确作答，难度较低。
【难度系数】0.8
【解析】根据能量守恒定律的内容，逐一分析选项：
选项A：能量守恒定律适用于所有能量的转化和转移过程，并非仅适用于机械能与内能的相互转化，故A错误；
选项B：能量守恒定律不仅适用于能量转化过程，也适用于能量转移过程，故B错误；
选项C：“摩擦生热”是机械能转化为内能的过程，能量总量不变，符合能量守恒定律，并非创造了热，故C错误；
选项D：能量在转化和转移的过程中，总量保持不变，符合能量守恒定律的核心内容，故D正确。
【答案】D
【知识点】能量守恒定律
【点评】本题是对能量守恒定律基础概念的直接考查，属于物理学科的核心基础知识点，只要准确掌握定律的定义和适用范围即可正确作答，难度较低。
【难度系数】0.8
【典型例题 2】如图所示,单缸四冲程汽油机在该冲程中的能量转化情况为
答案 内能转化为机械能 4200 12
内能转化为机械能
;该汽油机每秒完成 35 次做功,则其转速是4200
r/min,该汽油机完全燃烧12
kg 汽油可以放出 $5.52×10^{8}\ \mathrm{J}$ 的热量。已知 $q_{\mathrm{汽油}}=4.6×10^{7}\ \mathrm{J/kg}$。答案 内能转化为机械能 4200 12
答案
内能转化为机械能 4200 12
解析
【分析】
首先观察题图判断汽油机的冲程：两个气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，属于做功冲程，做功冲程将内能转化为机械能。接着计算转速：四冲程汽油机每做功1次，飞轮转2圈，已知每秒做功35次，先算出每秒飞轮转的圈数，再换算为每分钟的转速。最后利用燃料放热公式计算汽油质量，代入数据即可求解。
【解析】
1. 冲程与能量转化：由图可知，汽油机的两个气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动，该冲程为做功冲程，能量转化是内能转化为机械能。
2. 转速计算：四冲程汽油机的一个工作循环中，飞轮转2圈，对外做功1次。已知每秒做功35次，则每秒飞轮转的圈数为 $35 × 2 = 70$ 圈，每分钟（60秒）飞轮转的圈数为 $70 × 60 = 4200$ 圈，故转速为 $4200\ \mathrm{r/min}$。
3. 汽油质量计算：根据燃料完全燃烧放热公式 $Q_{\mathrm{放}} = mq$，变形得 $m = \frac{Q_{\mathrm{放}}}{q}$，代入数据：$m = \frac{5.52 × 10^8\ \mathrm{J}}{4.6 × 10^7\ \mathrm{J/kg}} = 12\ \mathrm{kg}$。
【答案】
内能转化为机械能；4200；12
【知识点】
汽油机冲程、热机转速计算、热值计算
【点评】
本题综合考查汽油机的冲程判断、转速计算及热值公式的应用，需掌握四冲程汽油机的工作规律和相关物理公式，属于基础综合题。
【难度系数】
0.6
首先观察题图判断汽油机的冲程：两个气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，属于做功冲程，做功冲程将内能转化为机械能。接着计算转速：四冲程汽油机每做功1次，飞轮转2圈，已知每秒做功35次，先算出每秒飞轮转的圈数，再换算为每分钟的转速。最后利用燃料放热公式计算汽油质量，代入数据即可求解。
【解析】
1. 冲程与能量转化：由图可知，汽油机的两个气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动，该冲程为做功冲程，能量转化是内能转化为机械能。
2. 转速计算：四冲程汽油机的一个工作循环中，飞轮转2圈，对外做功1次。已知每秒做功35次，则每秒飞轮转的圈数为 $35 × 2 = 70$ 圈，每分钟（60秒）飞轮转的圈数为 $70 × 60 = 4200$ 圈，故转速为 $4200\ \mathrm{r/min}$。
3. 汽油质量计算：根据燃料完全燃烧放热公式 $Q_{\mathrm{放}} = mq$，变形得 $m = \frac{Q_{\mathrm{放}}}{q}$，代入数据：$m = \frac{5.52 × 10^8\ \mathrm{J}}{4.6 × 10^7\ \mathrm{J/kg}} = 12\ \mathrm{kg}$。
【答案】
内能转化为机械能；4200；12
【知识点】
汽油机冲程、热机转速计算、热值计算
【点评】
本题综合考查汽油机的冲程判断、转速计算及热值公式的应用，需掌握四冲程汽油机的工作规律和相关物理公式，属于基础综合题。
【难度系数】
0.6
【典型例题3】随着科技的发展，人们已经开始将氢能作为一种新能源加以利用。已知氢燃料的热值为$1.4× 10^{8}\ \mathrm{J/kg}$，水的比热容为$4.2× 10^{3}\ \mathrm{J/(kg·℃)}$。如果一辆汽车平均每月消耗氢燃料30 kg，那么这些氢燃料完全燃烧释放的热量为
答案 $4.2× 10^{9}$ $1.25× 10^{4}$
$4.2× 10^{9}$
J；若这些热量完全被水吸收，则可使$1.25× 10^{4}$
kg水的温度从$20\ \mathrm{℃}$升高到$100\ \mathrm{℃}$。答案 $4.2× 10^{9}$ $1.25× 10^{4}$
答案
$4.2× 10^{9}$ $1.25× 10^{4}$
解析
【分析】
解题思路：①计算氢燃料完全燃烧释放的热量，需运用燃料热值公式$Q_{放}=mq$，代入氢燃料的质量和热值即可；②已知释放的热量完全被水吸收，即$Q_{吸}=Q_{放}$，再利用热量吸收公式$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t$，变形后可求出水的质量，其中$\Delta t$为水升高的温度（末温减初温）。
【解析】
解：1. 计算氢燃料完全燃烧释放的热量：
根据热值公式$Q_{放}=m_{氢}q$，代入已知数据：
$m_{氢}=30\ \mathrm{kg}$，$q=1.4×10^{8}\ \mathrm{J/kg}$，
$Q_{放}=30\ \mathrm{kg}×1.4×10^{8}\ \mathrm{J/kg}=4.2×10^{9}\ \mathrm{J}$；
2. 计算水的质量：
由题意得$Q_{吸}=Q_{放}=4.2×10^{9}\ \mathrm{J}$，
根据热量吸收公式$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t$，变形得$m_{水}=\frac{Q_{吸}}{c_{水}\Delta t}$，
其中$c_{水}=4.2×10^{3}\ \mathrm{J/(kg·℃)}$，$\Delta t=100℃-20℃=80℃$，
代入数据：
$m_{水}=\frac{4.2×10^{9}\ \mathrm{J}}{4.2×10^{3}\ \mathrm{J/(kg·℃)}×80℃}=1.25×10^{4}\ \mathrm{kg}$；
【答案】
$4.2×10^{9}$ $1.25×10^{4}$
【知识点】
燃料的热值、热量的计算
【点评】
本题是热学基础应用题，核心公式应用简单，只需掌握热值公式和吸热公式的变形即可解答，属于常规基础题型。
【难度系数】
0.7
解题思路：①计算氢燃料完全燃烧释放的热量，需运用燃料热值公式$Q_{放}=mq$，代入氢燃料的质量和热值即可；②已知释放的热量完全被水吸收，即$Q_{吸}=Q_{放}$，再利用热量吸收公式$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t$，变形后可求出水的质量，其中$\Delta t$为水升高的温度（末温减初温）。
【解析】
解：1. 计算氢燃料完全燃烧释放的热量：
根据热值公式$Q_{放}=m_{氢}q$，代入已知数据：
$m_{氢}=30\ \mathrm{kg}$，$q=1.4×10^{8}\ \mathrm{J/kg}$，
$Q_{放}=30\ \mathrm{kg}×1.4×10^{8}\ \mathrm{J/kg}=4.2×10^{9}\ \mathrm{J}$；
2. 计算水的质量：
由题意得$Q_{吸}=Q_{放}=4.2×10^{9}\ \mathrm{J}$，
根据热量吸收公式$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t$，变形得$m_{水}=\frac{Q_{吸}}{c_{水}\Delta t}$，
其中$c_{水}=4.2×10^{3}\ \mathrm{J/(kg·℃)}$，$\Delta t=100℃-20℃=80℃$，
代入数据：
$m_{水}=\frac{4.2×10^{9}\ \mathrm{J}}{4.2×10^{3}\ \mathrm{J/(kg·℃)}×80℃}=1.25×10^{4}\ \mathrm{kg}$；
【答案】
$4.2×10^{9}$ $1.25×10^{4}$
【知识点】
燃料的热值、热量的计算
【点评】
本题是热学基础应用题，核心公式应用简单，只需掌握热值公式和吸热公式的变形即可解答，属于常规基础题型。
【难度系数】
0.7
