必考點04 熱機與能量轉(zhuǎn)化規(guī)律-【對點變式題】必考題精準(zhǔn)練（人教版） 帶解析

必考點04熱機與能量轉(zhuǎn)化規(guī)律（解析版）※題型一：熱機及應(yīng)用【例題1】（2021·廣東中考真題）關(guān)于四沖程汽油機的工作過程，下列說法正確的是（）。A．吸氣沖程：只吸入空氣 B．壓縮沖程：缸內(nèi)溫度降低C．做功沖程：氣體推動活塞做功 D．排氣沖程：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能【答案】C?！窘馕觥緼．吸氣沖程：吸入空氣和汽油的混合物，故A錯誤；B．壓縮沖程：活塞壓縮混合氣做功，缸內(nèi)氣體內(nèi)能增大，溫度升高，故B錯誤；C．做功沖程：燃燒后的高溫高壓氣體推動活塞做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，故C正確；D．排氣沖程：排氣門打開，進氣門開閉，由飛輪的慣性帶曲軸轉(zhuǎn)動，帶活塞上移，排出廢氣，不涉及內(nèi)能與機械能間的轉(zhuǎn)化，故D錯誤。故選C。【例題2】（2021·湖南懷化市）如圖所示是某四沖程汽油機工作循環(huán)中的一個沖程，它是（）。A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程【答案】B。【解析】由圖可知，進氣門和排氣門均關(guān)閉，活塞向上運動，即為壓縮沖程，故ACD不符合題意，B符合題意。故選B?！窘忸}技巧提煉】1.沖程—活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運動時，從汽缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。汽油機的工作過程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。吸氣沖程—靠慣性運動，吸進汽油與空氣的混合物；壓縮沖程—外界對氣體做功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，氣體溫度升高；做功沖程—化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，氣體溫度升高，氣體對外做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；排氣沖程—靠慣性運動，排出廢氣。2.柴油機的工作過程與汽油機幾乎一樣，但有三個區(qū)別：1）吸氣沖程：汽油機吸進的是汽油和空氣的混合物，柴油機吸進的僅僅是空氣；2）壓縮沖程：汽油機壓縮的是汽油和空氣的混合物，汽油機壓縮的僅僅是空氣；3）做功沖程：汽油機用火花塞點火，柴油機用噴油嘴噴油?！}型二：能量轉(zhuǎn)化與守恒【例題1】（2021·廣東中考真題）如圖為火箭發(fā)射的場景，火箭的燃料使用了液態(tài)氫，主要是因為它的______大，火箭發(fā)射升空時，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為______能，再轉(zhuǎn)化為火箭的機械能，這個過程中火箭的機械能______（選填“守恒”或“不守恒”）?！敬鸢浮繜嶂?；內(nèi)；不守恒。【解析】[1]利用液態(tài)氫作為燃料，主要是因為液態(tài)氫的熱值大，相同質(zhì)量的液態(tài)氫完全燃燒產(chǎn)生的熱量多。[2]燃料燃燒時將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。[3]火箭發(fā)射升空時，高度和速度都增大，所以重力勢能和動能增大，機械能增大，機械能不守恒?！纠}2】（2021·貴州中考真題）有人設(shè)想的“永動機”如圖所示。下列對該裝置開始轉(zhuǎn)動后的分析正確的是（）。A．裝置所具有的機械能始終不變；B．如果沒有能量補充，裝置最終會停下來；C．根據(jù)能量守恒定律，裝置可以一直轉(zhuǎn)動下去；D．裝置中小球的動能和重力勢能不會相互轉(zhuǎn)化【答案】B?！窘馕觥緼BC．由于裝置運轉(zhuǎn)過程中需要克服摩擦做功，裝置所具有的機械能會不斷減小，如果沒有能量補充，裝置最終會停下來，故AC錯誤，B正確；D．裝置中小球的動能和重力勢能不斷地發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，故D錯誤。故選B?！窘忸}技巧提煉】1.能量守恒定律：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過程中，能量的總量保持不變。2.能量守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。從物理、化學(xué)到地質(zhì)、生物，大到宇宙天體。小到原子核內(nèi)部，只要有能量轉(zhuǎn)化，就一定服從能量守恒的規(guī)律。從日常生活到科學(xué)研究、工程技術(shù)，這一規(guī)律都發(fā)揮著重要的作用。人類對各種能量，如煤、石油等燃料以及水能、風(fēng)能、核能等的利用，都是通過能量轉(zhuǎn)化來實現(xiàn)的。能量守恒定律是人們認識自然和利用自然的有力武器?！镱}型一：熱機工作過程1．（2021·海南中考真題）雙手相互摩擦?xí)r感覺發(fā)熱，這一過程的能量轉(zhuǎn)化與四沖程汽油機的哪個沖程相同（）。A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程【答案】B?！窘馕觥侩p手相互摩擦?xí)r感覺發(fā)熱，是克服摩擦做功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；汽油機的工作過程中，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是壓縮沖程。故選B。2．（2021·湖南邵陽市）小汽車已成為大多數(shù)家庭出行代步的工具，其發(fā)動機大多數(shù)為汽油機，下列有關(guān)汽油機的說法正確的是（）。A．汽油機的吸氣沖程吸入的是空氣；B．汽油機的效率一般比柴油機的效率高；C．汽油機的點火方式是壓燃式；D．汽油機的壓縮沖程是把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【答案】D?！窘馕觥緼．汽油機的吸氣沖程吸入的是空氣和汽油的混合物，故A錯誤；B．柴油機是壓燃式，一般是柴油機的效率高，故B錯誤；C．汽油機的點火方式是用火花塞點火，故C錯誤；D．汽油機的壓縮沖程中，活塞向上運動，壓縮空氣和汽油的混合物，混合物內(nèi)能增大，溫度升高，是把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D正確。故選D。3．（2020?鎮(zhèn)江）某汽油機的四個沖程如圖所示。在該汽油機的一個工作循環(huán)中，壓縮沖程結(jié)束后，下一個沖程是（）。A．B．C． D．【答案】C【解析】汽油機四個沖程是吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程，在該汽油機的一個工作循環(huán)中，壓縮沖程結(jié)束后，下一個沖程是做功沖程，由圖可知，C圖中兩個氣門都關(guān)閉，火花塞點火，此時活塞向下運動，是做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，故C正確；故選：C。4．（2021·黑龍江齊齊哈爾市）如圖所示試管內(nèi)水蒸氣將塞子推出的過程，水蒸氣的________能轉(zhuǎn)化為塞子的機械能。四沖程汽油機工作過程中的________沖程與上述能量轉(zhuǎn)化過程相同?！敬鸢浮績?nèi)；做功。【解析】試管內(nèi)水蒸氣將塞子推出的過程中對塞子做功，水蒸氣的內(nèi)能減少轉(zhuǎn)化為塞子的機械能，四沖程汽油機的四個沖成為：吸氣沖程，壓縮沖程，做功沖程，排氣沖程；做功沖程中高溫高壓氣體推動活塞運動，對活塞做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，與上述能量轉(zhuǎn)化過程相同。5．（2021·黑龍江中考真題）如果汽油機飛輪轉(zhuǎn)速是2400r/min，則該汽油機每秒完成______個沖程，對外做功______次?！敬鸢浮?0；20?！窘馕觥縖1]汽油機飛輪轉(zhuǎn)速是2400r/min，則每秒鐘飛輪轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)為飛輪轉(zhuǎn)1轉(zhuǎn)對應(yīng)的是兩個沖程，所以40r對應(yīng)著是80個沖程。[2]一個工作循環(huán)飛輪轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)，飛輪轉(zhuǎn)40轉(zhuǎn)是20個工作循環(huán)，一個工作循環(huán)對外做功一次，則20個工作循環(huán)對外做功20次?！镱}型二：能量轉(zhuǎn)化過程分析1．（2021·山東棗莊市）如圖是四沖程汽油機的某個沖程，由圖可看出它正處于______沖程，該沖程將機械能轉(zhuǎn)化為______能，若該汽油機飛輪的轉(zhuǎn)速是60r/s，則汽油機每秒鐘對外做功______次。【答案】壓縮；內(nèi)；30.【解析】[1]如圖，進氣門、排氣門都關(guān)閉，活塞向上運動，它正處于壓縮沖程。[2]此過程中活塞壓縮氣缸內(nèi)的氣體，對氣體做功，使氣體內(nèi)能增加，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。[3]若該汽油機飛輪的轉(zhuǎn)速是60r/s，飛輪轉(zhuǎn)2圈做一次功，則汽油機每秒鐘對外做功30次。2．（2021·廣西貴港市）如圖所示，在試管里注入少量的水，用軟木塞塞緊管口，用酒精燈加熱。一會兒試管里的水沸騰了，水蒸氣把軟木塞向上沖起。下面解釋正確的是（）。A．這個過程與內(nèi)燃機的做功沖程類似；B．試管內(nèi)水的內(nèi)能增加是通過做功方式改變；C．酒精燃燒時是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；D．管內(nèi)水蒸氣的內(nèi)能減少，溫度降低，在試管口變成白色的熱空氣【答案】A?！窘馕觥緽．用酒精燈加熱，是通過熱傳遞的方式使得水的內(nèi)能增加，產(chǎn)生大量水蒸氣，故B錯誤；C．酒精燈燃燒時，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故C錯誤；D．水蒸氣對木塞做功，水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為木塞的機械能木塞沖出；此時水蒸氣的內(nèi)能減少，溫度降低，液化為小水滴，即我們看到的白霧，故D錯誤；A．在汽油機的做功沖程中，燃氣膨脹做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，所以汽油機的做功沖程是此原理的應(yīng)用，故A正確。故選A。3．（2021·貴州中考真題）物理與日常生活密切相關(guān)，下列描述正確的是（）。A．將刀磨鋒利是為了增大壓力；B．鍋中水溫升高是通過做功改變內(nèi)能；C．水沸騰時鍋蓋被頂起的過程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；D．雞蛋在碗沿被磕破，是由于碗對雞蛋的作用力大于雞蛋對碗的作用力【答案】C?！窘馕觥緼．將刀磨鋒利是為了增大壓強，故A錯誤；B．鍋中水溫升高是通過熱傳遞改變內(nèi)能，因為只涉及了能量的轉(zhuǎn)移，故B錯誤；C．水沸騰時鍋蓋被頂起的過程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，故C正確；D．雞蛋在碗沿被磕破，是由于碗對雞蛋的作用力與雞蛋對碗的作用力是相互作用力，這兩個力是相等的，故D錯誤。故選C。4．（2021·內(nèi)蒙古中考真題）關(guān)于溫度、熱量和內(nèi)能，下列說法正確的是（）。A．溫度相同的物體內(nèi)能一定相等；B．汽油機的做功沖程中燃氣的內(nèi)能減??；C．我們不敢大口喝熱氣騰騰的湯，是因為湯含有的熱量較多；D．摩擦生熱過程將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這些內(nèi)能又可以自發(fā)的轉(zhuǎn)化為機械能【答案】B?！窘馕觥緼．晶體熔化和水沸騰的過程中，吸收熱量，內(nèi)能增大，但溫度卻保持不變，所以溫度相同的物體內(nèi)能不一定相等，故A錯誤；B．做功沖程將燃氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機械能，內(nèi)能減小，故B正確；C．我們不敢大口喝熱氣騰騰的湯，是因為湯的溫度較高，熱量是過程量，不能說含有熱量，故C錯誤；D．能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化都具有方向性，摩擦生熱過程將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這些內(nèi)能不能自發(fā)的轉(zhuǎn)化為機械能，故D錯誤。故選B?！镱}型三：能量轉(zhuǎn)化與守恒1．（2021·湖南郴州市）2021年5月29日，我國用長征7號運載火箭成功發(fā)射了天舟二號貨運飛船，5月30日，天舟二號貨運飛船與中國空間站的天和核心倉完成了交會對接。下列說法正確的是（）。A．天舟二號貨運飛船加速上升過程中機械能守恒；B．天舟二號貨運飛船加速上升過程中動能轉(zhuǎn)化為重力勢能；C．天舟二號貨運飛船加速上升過程中重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；D．對接成功后天舟二號貨運飛船與天和核心倉處于相對靜止?fàn)顟B(tài)【答案】D。【解析】ABC．機械能是動能和勢能之和，天舟二號貨運飛船加速上升過程中，重力勢能和動能都增大，機械能變大，是將燃料的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，故ABC錯誤；D．對接成功后天舟二號貨運飛船與天和核心倉的相對位置沒有發(fā)生改變，同步運行，處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，故D正確。故選D。2．（2020?海南）如圖所示，用酒精燈加熱試管里的水，產(chǎn)生的水蒸氣將試管塞沖向空中。在這個過程中，能量轉(zhuǎn)化的順序為（）。A．內(nèi)能﹣機械能﹣化學(xué)能 B．化學(xué)能﹣內(nèi)能﹣機械能 C．機械能﹣內(nèi)能﹣化學(xué)能 D．內(nèi)能﹣化學(xué)能﹣機械能【答案】B?！窘馕觥坑镁凭珶艏訜崴倪^程中，酒精的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為試管和水的內(nèi)能；當(dāng)水沸騰時產(chǎn)生大量的水蒸氣，試管內(nèi)的氣體壓強增大，大于外界大氣壓，就會將塞子沖出；此時試管內(nèi)水蒸氣對塞子做功，水蒸氣的內(nèi)能減小，轉(zhuǎn)化為塞子的機械能，即能量轉(zhuǎn)化的順序為化學(xué)能→內(nèi)能→機械能，故B正確。故選：B。3．（2021·江蘇蘇州市）如圖是十三世紀(jì)法國亨內(nèi)考設(shè)計的“魔輪”，輪子邊緣上通過可以自由轉(zhuǎn)動的鉸鏈等距安裝了12個相同的活動短桿，桿端分別套上一個相同重球，他認為由于右側(cè)重球距離轉(zhuǎn)軸較遠，也即重力的______較大，轉(zhuǎn)輪會沿順時針方向越轉(zhuǎn)越快，其實根據(jù)______的原理，無需精確測量就能判定他的這一設(shè)想是不能實現(xiàn)的?！敬鸢浮苛Ρ?；能量守恒?！窘馕觥縖1]整個輪子可以看成是多跟杠桿，轉(zhuǎn)軸是杠桿的支點，對右側(cè)重球來說，重力豎直向下，此時，重球到轉(zhuǎn)軸的距離即為重力的力臂，重球距離轉(zhuǎn)軸較遠時，重力的力臂也就較大。[2]能量守恒告訴我們能量不會憑空消失也不會憑空產(chǎn)生，只會從一種能量轉(zhuǎn)化成另一種能量或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，所有在沒有能量輸入的情況下，轉(zhuǎn)輪的動能是不可能增大的，所以這一設(shè)想是不能實現(xiàn)的。4．（2020?黑龍江）目前，市區(qū)里的老舊小區(qū)正在進行水路改造，改造中用到了一種打孔工具﹣﹣沖擊鉆，沖擊鉆工作時，鉆頭在電動機的帶動下，不斷地沖擊墻壁打出圓孔，如圖，沖擊鉆在工作過程中，關(guān)于其能量轉(zhuǎn)化正確的是（）。A．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能；C．只有機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化；D．有電能、機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化【答案】D。【解析】（1）當(dāng)電流通過電動機時，電流做功，消耗電能轉(zhuǎn)化為機械能和內(nèi)能；（2）鉆頭沖擊墻壁，克服摩擦做功，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；由此分析可知，在該過程中存在電能、機械能和內(nèi)能的轉(zhuǎn)化。故選：D。1．（2020?煙臺）如圖所示，給試管里的水加熱，水沸騰后，水蒸氣推動橡皮塞沖出試管口，這個過程與選項四沖程汽油機工作示意圖中，哪一個沖程的能量轉(zhuǎn)化過程是相同的（）。A．B．C．D．【答案】C?！窘馕觥克序v后，水蒸氣推動橡皮塞沖出試管口，是水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，與做功沖程中的能量轉(zhuǎn)化相同；A、圖中，兩氣門都關(guān)閉，活塞上行，汽缸容積變小，是壓縮沖程，此沖程將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；B、圖中，排氣門開啟，活塞上行，氣體流出汽缸，是排氣沖程；C、圖中，兩氣門都關(guān)閉，活塞下行，汽缸容積變大，是做功沖程，此沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；D、圖中，進氣門開啟，活塞下行，氣體流入汽缸，是吸氣沖程。故C符合題意，ABD不合題意。故選：C。2．（2020?東營）如圖是四沖程汽油機工作循環(huán)中的一個沖程，下列關(guān)于該沖程及其能量轉(zhuǎn)化判斷正確的是（）。A．做功沖程，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 B．做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能 C．壓縮沖程，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D．壓縮沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能【答案】B?！窘馕觥坑蓤D可知，內(nèi)燃機的兩個氣門都關(guān)閉，火花塞點火，活塞向下運動，所以是做功沖程，該沖程是燃料燃燒產(chǎn)生高溫高壓的燃氣，推動活塞做功，是內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能，故B正確，ACD錯誤。故選：B。3．（2020?威海）關(guān)于能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程，下列說法錯誤的是（）。A．地球上的化石能源歸根結(jié)底來自遠古時期的太陽能 B．自然界中水能的循環(huán)再生過程不遵循能量守恒定律 C．空調(diào)將室內(nèi)空氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)移至高溫的室外需要消耗電能 D．熱水自然變涼，能量自發(fā)的從高溫物體轉(zhuǎn)移至低溫物體【答案】B?！窘馕觥緼、遠古時期生物體吸收利用太陽能，經(jīng)過非常復(fù)雜的過程和漫長的時間形成化石能源，故A正確；B、能量守恒定律普遍適用，自然界中水能的循環(huán)再生過程同樣遵循能量守恒定律，故B錯誤；C、空調(diào)將室內(nèi)空氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)移至高溫的室外需要利用壓縮機來完成，消耗電能，故C正確；D、能量轉(zhuǎn)移具有方向性，熱水自然變涼，說明能量自發(fā)的從高溫物體轉(zhuǎn)移至低溫物體，故D正確。故選：B。4．（2020?南京）如圖是內(nèi)燃機某沖程的工作示意圖，下面四個事例中能量轉(zhuǎn)化與之相同的是（）。A．瓶塞沖出 B．搓手取暖 C．壓縮氣體 D．鉆木取火【答案】A?！窘馕觥扛鶕?jù)圖示可知，兩個氣門都關(guān)閉，活塞下行，因此該沖程為做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；A、酒精燃燒時化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，試管口塞子噴出是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，故A符合題意；B、冬天，搓手取暖是克服摩擦力做功，把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能增加，故B不符合題意；C、用力將活塞壓下，活塞對筒內(nèi)空氣做功，筒內(nèi)空氣的內(nèi)能增大、溫度升高，達到了棉花的著火點，棉花就會燃燒，此過程中機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故C不符合題意；D、鉆木取火過程中，克服摩擦力做功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能增加，故D不符合題意。故選：A。5．（2021·四川眉山市）如圖所示是某單缸四沖程汽油機的______沖程；若該汽油機每1秒鐘對外做功25次，那么該汽油機飛輪的轉(zhuǎn)速為______?！敬鸢浮繅嚎s；3000?！窘馕觥縖1]如圖，進氣門、排氣門都關(guān)閉，活塞向上運動，壓縮氣體，是壓縮沖程。[2]飛輪每轉(zhuǎn)2圈活塞做一次功，若該汽油機每1秒鐘對外做功25次，每1秒鐘飛輪每轉(zhuǎn)50圈，那么該汽油機飛輪的轉(zhuǎn)速為50=3000。6．（2021·四川廣安市）如圖所示，用酒精燈對試管里的水進行加熱，水沸騰后，水蒸氣推動軟木塞使其迅速沖出管口，在軟木塞被推出的過程中，能量轉(zhuǎn)化情況與四沖程汽油機的______沖程相同，管口出現(xiàn)了白霧，這是______（填物態(tài)變化名稱）現(xiàn)象?！敬鸢浮孔龉?；液化。【解析】[1]當(dāng)瓶內(nèi)水蒸氣把瓶塞沖出時，瓶內(nèi)水蒸氣對瓶塞做功，使得其內(nèi)能減小，溫度降低，即該過程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的過程，此過程與汽油機的做功沖程相同，在做功沖程中是燃氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機械能。[2]管口處水蒸氣放出熱量發(fā)生液化現(xiàn)象，出現(xiàn)白霧。7．（2020?常州）2020年1月18日，第十屆江