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专题 14 内能及其利用
本专题中考考点和要求（“▲”表示该标准要求属于评价水平这一层次）
知识性
目标
技能性
目标
体验性
目标
评价目标和评价水平
标准要求
了
解
认
识
理
解
独立
操作
经
历
认
同
内
化
1.从能量转化的角度认识燃料的热值。 ▲
2.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。
▲
3.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。
▲ ▲
4.从能量的转化和转移的角度认识效率。 ▲
5.知道能量的转化和转移有一定的方向性。 ▲
规律总结 1：对汽油机和柴油机的认识及其相关问题的处理
1.热机定义：热机是利用内能来做功，把内能转化为机械能的机器。
2.热机的种类：蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等
内燃机活塞在汽缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
四冲程内燃机包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转 2 周，
活塞上下往复 2 次，做功 1 次。
在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功，而其它三个冲程（吸气冲程、压缩冲程和排气冲程）是依
靠飞轮的惯性来完成的。2
压缩冲程将机械能转化为内能。
做功冲程是由内能转化为机械能。
①汽油机工作过程：
②柴油机工作过程：
3.汽油机和柴油机的比较：
①汽油机的气缸顶部是火花塞；柴油机的气缸顶部是喷油嘴。
②汽油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气组成的燃料混合物；柴油机吸气冲程吸入气缸的是空气。
③汽油机做功冲程的点火方式是点燃式；柴油机做功冲程的点火方式是压燃式。
④柴油机比汽油及效率高，比较经济，但笨重。
⑤汽油机和柴油机在运转之前都要靠外力辅助启动。
规律总结 2：解决热值与热效率问题思维方法与技巧
1.燃料完全燃烧放出热量
（1）燃料完全燃烧释放出的热量公式为：Q 放=mq。
（2）气体燃料完全燃烧释放出的热量公式也可为：Q 放=qV。推导过程如下：
说明：①中的公式对固体、液体、气体、均适用。②只对气体适用。两个公式的得出都是根据热值的定义
式得到的。3
其中，Q 放表示燃料完全燃烧放出的热量，单位是 J；q 表示燃料的热值，单位是 J/kg；m 表示质量，单位是
kg。V 表示体积，单位是ｍ3。
2.热效率公式
（1）热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比。热机的效率是热机性能的
一个重要指标。汽车发动机的效率、飞机发动机的效率、轮船发动机的效率均属于热机的效率，其公式为：
η= 。
（2）炉具的热效率：天然气燃烧放出的热量是炉具提供的总热量，Q 总=Q 放，水吸收的热量是有用的热量 Q
有=Q 吸，则 η= 。
（3）电热水器的效率：电热丝所产生热量为 Q 总，总=Q 放，水需要吸收热量为 Q 有，有=Q 吸，
则 η= 。
规律总结 3：用能量守恒定律解决问题思路
1.要理解能量守恒定律
（1）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。
（2）能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还
是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。
（3）“第一类永动机”永远不可能实现，因为它违背了能量守恒定律。
2.试论述能量的转化、转移和守恒问题。
（1）在一定条件下各种形式的能都可以相互转化。能量转化反映了各种现象之间的联系，如摩擦生热说明
了机械运动和热现象之间存在的联系；电风扇转动说明了电现象和机械运动之间存在的联系。
（2）不同形式的能量通过做功可以相互转化，同种形式的能量之间通过热传递可以进行转移，能量可以从
一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。
（3）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。
（4）根据能量守恒定律，在分析自然现象时，如果发现某种形式的能量减少，一定能找到另一种形式的能
量增加;反之，当某种形式的能量增大时，也一定可以找到另一种形式的能量减少。
放
吸
Q
Q
总
有
Q
Q
总
有
Q
Q4
【例题 1】（2018 成都）如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（ ）
A.压缩冲程，将化学能转化为内能 B.压缩冲程，将机械能转化为内能
C.做功冲程，将内能转化为机械能 D.做功冲程，将机械能转化为内能
【答案】C
【解析】图中进气门和排气门均闭合，活塞向下运动，且火花塞放电，所以是内燃机的做功冲程，此冲程
将内能转化为机械能.故选 C.
【例题 2】（2019 武汉）甲图中，迅速向下压活塞，能量的转化情况是 。乙图内燃机的工
作过程中与甲图能转化情况相同的是 (选填图中的代号)。
【答案】机械能转化为内能；B。
【解析】（1）对物体做功，是机械能转化为内能；
（2）由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程；四个冲程中压缩冲
程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能，排气和吸气冲程没有能的转化。
图甲中，迅速向下压活塞，活塞的机械能转化为筒内空气的内能；
图乙中：
A.进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，没有能量转化；5
B.两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故 B 符合题意；
C.两个气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能；
D.排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程，没有能量转化。
【例题 3】（2018 大庆）天然气已经被广泛利用，它是一种 （选填“可”或“不可”）再生能源，
完全燃烧 0.07m3 天然气释放的热量为 J，若这些热量的 30%被水吸收，可以将 4kg 的水由 20℃加
热到 ℃．[q 天然气=4×107J/m3，c 水=4.2×103J/（kg•℃）]
【答案】不可；2.8×106；70
【解析】（1）天然气属于化石能源，不可能在短期内从自然界得到补充，属于不可再生能源；
（2）完全燃烧 0.07m3 天然气释放的热量：
Q 放=Vq=0.07m3×4×107J/m3=2.8×106J；
（3）由题知，水吸收的热量：Q 吸=30%Q 放=30%×2.8×106J=8.4×105J，
由 Q 吸=cm（t﹣t0）可得：
8.4×105J=4.2×103J/（kg•℃）×4kg×（t﹣20℃），
解得水的末温：t=70℃。
【例题 4】（2019 四川广元）若家用天然气的热值为 4.2×107J/kg 水的比热容为 4.2×103J/（kg•℃）。
（1）完全燃烧 0.04m3 天然气放出的热量是多少？
（2）若某新型天然气灶烧水的效率为 40%，完全燃烧 0.04m3 天然气可使室温下 5kg 的水温度升高多少？
【答案】（1）1.68×106J；（2）32℃。
【解析】（1）燃烧 0.04m3 天然气放出的热量：
Q 放=Vq=0.04m3×4.2×107J/m3=1.68×106J；
（2）由题知，水吸收的热量：
Q 吸=Q 放×40%=1.68×106J×50%=6.72×105J，
由 Q 吸=cm△t 可得水升高的温度：
△t= = =32℃。
【例题 5】（2018 长沙）现在流行一款鞋，穿上它走路时，鞋会发光，站着不动就不会发光。则这款鞋发
光的原理，从能量转化的角度分析正确的是（ ）
A．机械能转化为电能，再转化为光能
B．电能转化为机械能，再转化为光能6
C．机械能转化为光能，再转化为电能
D．光能转化为机械能，再转化为电能
【答案】A
【解析】穿上鞋走路时，具有机械能，鞋会发光，具有光能；根据题意可知，该鞋（发电鞋）的工作原理
是电磁感应现象，先是机械能转化为电能，电能又转化为光能。
【例题 6】（2019 沈阳）根据能量守恒定律，下列情形可能发生的是( )
A.随着科学技术不断发展和提高，永动机是可以制成的
B.两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后冲上右斜面
C.电水壶里的水沸腾后断电，水的沸腾却一直持续下去
D.出枪膛的子弹射穿木板后，以更快的速度继续运动
【答案】B
【解析】永动机违反了能量守恒定律，永远无法制成，故 A 项错误；两个斜面相对接，小球从左斜面滚下
后，由于小球具有动能，会继续冲上右斜面，故 B 项正确；在电水壶的使用过程中，消耗了电能，而水的
温度升高，内能增加，断电后，水不再吸收热量，水的沸腾会停止，故 C 项错误；出枪膛的子弹高速运动，
说明子弹具有动能，射穿木板时，由于摩擦生热会使动能减小，它的速度减慢，故 D 项错误。故选 B。
【2019 年题组】
一、填空题
1.（2019 绵阳）把一个薄壁金属管固定在桌上，里面放一些酒精，用塞子塞紧，拿一根绳子在管外绕几圈，
并迅速地来回拉动绳子，过一会儿，你会看到塞子跳了起来，如图所示。从能量的角度分析,这个现象表明
_______内能转化机械能__________________。
【答案】内能和机械能之间可以相互转化（和转移）
【解析】绳子与金属管摩擦，机械能转化为内能；高温筒壁对酒精加热，这是能量的转移；高温酒精推动7
塞子做功，使塞子跳起，内能转化为机械能。所以在整个过程中，存在着内能和机械能之间的相互转化，
也存在着能量的转移。能答出“内能和机械能之间可以相互转化”即可。
2.（2019 抚顺）如图表示汽油机的 冲程。汽油属于 能源（可再生/不可再生），完全燃烧
0.1kg 的汽油，放出热量为 J，如果这些热量全部被质量为 100kg、初温为 20℃的水吸收，能使
水的温度升高 。（q 汽油=4.6×107J/kg，c 水=4.2×103（J/kg•℃））
【答案】压缩；不可再生；4.6×106；11℃
【解析】（1）图中，汽油机的两个气阀都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；
（2）汽油来源于石油，石油是经过几百万年的演变形成的，汽油是从石油中提炼出来的，属于不可再生能
源；
（3）完全燃烧 0.1kg 汽油放出的热量：
Q 放=m 煤油 q=0.1kg×4.6×107J/kg=4.6×106J；
（4）根据 Q 吸=cm△t=Q 放可知水温度升高值：
△t=Q 吸/ cm =≈11℃。
二、选择题
3.（2019 北部湾）在内燃机的四个冲程中，如图所示的是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【答案】C
【解析】内燃机的四个冲程中有两个冲程发生能量转化，一是压缩冲程中机械能转化为内能；二是做功冲
程中内能转化为机械能。判断出是哪个冲程，再判断能量是怎样转化的。由图可以看出：内燃机的两个气
阀关闭，活塞向下运动，所以是做功冲程。8
4.（2019 深圳）能量守恒定律表明的是（ ）
A．动能和势能是守恒的
B．内能和机械能是守恒的
C．能量的变化等于做功的多少
D．能量既不会凭空产生，也不会凭空消失
【答案】D
【解析】能量既不会消失，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种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．
三、简答题
5.（2019 荆州）如图，是承承在乒乓球比赛中，高抛发球时的情景，不计空气阻力，请你回答下列问题：
（1）在乒乓球上升的过程中，乒乓球的能量是如何转化的？其机械能如何变化？
（2）乒乓球运动到最高点时，是否处于平衡状态？请说明理由．
【答案】（1）在乒乓球上升的过程中，乒乓球的质量不变，速度变小，动能减小，同时高度升高，重力势
能变大，动能转化为重力势能；机械能为动能和势能之和，所以不计空气阻力，机械能大小不变；
（2）乒乓球运动到最高点时，不处于平衡状态；因乒乓球运动到最高点时，只受重力作用，合外力不为
零．
【解析】影响动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体的质量和物体
的高度，其中动能和势能统称为机械能．在分析各个能量的变化时，根据各自的影响因素进行分析．处于
平衡状态的物体一定受到非平衡力的作用，对乒乓球运动到最高点时进行受力分析即可解答．
四、综合计算题
6.（2019 湖北宜昌）近几年来，我国大力推广新能源汽车，2017 年 12 月宜昌市正式发放新能源汽车牌照，
某款电动汽车（如图）以 60km/h 的速度匀速行驶了 80km,所受的牵引力 720N，耗电 18kW•h,请解答下列问
题：9
（1)牵引力所做的功及功率各是多少？
（2 上述行驶过程中，电动车的效率是多少？
（3）有一款与它外形、重量均相同的汽油车，在相同路面上以 60km/h 的速度行驶 80km，其效率 25％，需
要消耗多少 kg 汽油？（q 汽油=4.5×107J/kg)
（4）我们常说新能源汽车能够“节能减排”，请你回答，“减排”为什么是和“节能”连在一起的？
【答案】见解析。
【解析】（1）牵引力所做的功：
牵引力的功率：
（2）消耗的电能即总功：
新能源车的效率：
（3）汽油燃烧放出的热量：
汽油的质量：
（4）因为目前人类使用的主要能源是化石能源，其燃烧会产生二氧化碳、二氧化硫及其污染物，所以要“减
排”就必须减少化石能源的消耗，即“节能”。
【2018 年题组】
一、填空题10
1.（2018 南京）由金属杆组成如图所示的导轨，其中水平面上两平行导轨足够长且全部置于竖直向上的磁
场中，与倾斜放置的导轨 ABCD 平滑且固定连接．将一金属棒 ab 从倾斜导轨上一定高度由静止释放，运动
过程中始终与导轨垂直接触且不受摩擦，请你判断 ab 棒在水平导轨上的运动情况： ；并从
能量转化的角度简述理由： ．
【答案】减速运动，最后静止；导体棒在下滑过程中，重力势能转化动能；滑到水平导轨上后，导体棒需
要克服安培力做功，消耗机械能，机械能越来越小，速度越来越慢，最后静止．
【解析】导体棒在下滑过程中，重力势能转化为动能；滑到水平导轨上后，根据右手定则判断出导体棒中
的电流方向，再根据左手定则判断出导体棒受到安培力的方向，导体棒需要克服安培力做功，消耗机械能，
动能越来越小．
导体棒在下滑过程中，重力势能转化为动能，做加速运动；滑到水平导轨上后，导体棒做切割磁感线运动，
根据右手定则可以判断出导体棒中的电流方向为 b﹣a，再根据左手定则判断出导体棒受到安培力的方向和
导体棒运动方向相反，对导体棒的运动起到阻碍作用，导体棒需要克服安培力做功，消耗机械能，机械能
越来越小，所以做减速运动，最后静止．
2.（2018 牡丹江）汽车的发动机常用水作为降温的物质，这是因为水的_________较大的缘故。汽油的热值
是 4.6×107J/kg，1kg 汽油完全燃烧放出的热量是________J。目前热机的效率还比较低，在热机的能量损
失中，_______带走的能量最多，设法利用这部分能量，是提高燃料利用率的重要措施。
【答案】比热容 4.6×107 废气
【解析】汽车的发动机常用水作为降温的物质，是因为水的比热容较大的缘故；1kg 汽油完全燃烧放出的热
量是 Q=qm=4.6×107J/kg×1kg=4.6×107J；热机的能量损失中，废气带走的能量最多。
二、选择题
3.（2018 柳州）如图是汽车四冲程发动机的一个冲程示意图，下列说法正确的是（ ）11
A.该冲程是做功冲程
B.该冲程机械能转化为内能
C.这种汽车对环境没有污染
D.此发动机的效率可达 90%
【答案】A
【解析】做功冲程：内能转化为机械能。热机对环境有一定污染，比如废气污染。
4.（2018 福建）根据能量守恒定律，下列情形可能发生的是（ ）
A．随着科学技术不断发展和提高，永动机是可以制成的
B．两个斜面相对连接，小球从左斜面滚下后冲上右斜面
C．电水壶里的水沸腾后断电，水的沸腾却一直持续下去
D．出枪膛的子弹射穿木板后，以更快的速度继续运动
【答案】B
【解析】A.永动机违反了能量的转化与守恒，不可能实现，故 A 错误；
B.两个斜面相对接，小球从左斜面滚下后，由于具有动能，会继续冲上右斜面，故 B 正确；
C.在电水壶的使用过程中，消耗了电能，而水的温度升高，内能增加，断电后，水不再吸收热量，水的沸
腾会停止，故 C 错误；
D.子弹射穿木板的情景，子弹高速运动，说明子弹具有动能，由于摩擦生热会使动能减小，它的速度减慢，
故 D 错误。
三、简答题
5.（2018 新疆）请阅读下面的介绍，回答相关问题。
焦耳是一位伟大的物理学家，他成功地发现了焦耳定律，测出了热功当量……。但他在探索科学真理
的道路上，也走过弯路。年轻的时候，焦耳也和许多人一样设想能制作出一种“永动机”——不需要给它
提供任何动力（即不消耗任何能源）就能自动工作起来的机械装置。他曾通宵达旦地冥思苦想，不断地设
计、制作，但没有一次是成功的。接连的失败引起了焦耳的深思，他没有像有些人那样“执迷不悟”，而是12
反思原来的设想，重新确定新的探究课题。经过不懈地努力，他终于在新的研究领域中取得了成功，发现
了科学真理。
（1）“永动机”制造一直失败的原因是：它违背了______________________。
（2）你从焦耳科学探究的历程中得到的启示是: ______________________。
【答案】（1）能量守恒定律（2）科学探究要善于思考，认清方向，经常反思，不懈努力。
【解析】解决此类问题，首先要静下心来读题，先粗读，知道题目叙述的概况；后精读，分析有关题目的
内容和特征。然后提取相关信息，排出干扰因素，弄清物理情景、物理过程，建立物理模型，找出物理规
律。最后应用所学知识解答题目中的问题。
四、综合计算题
6.（2018 江西）某家庭用燃气热水器将质量为 100kg、温度为 20℃的自来水加热到 50℃，消耗的天然气体
积为 1m3（假设天然气完全燃烧）。已知水的比热容为 4.2×103J/(kg.℃)，天然气的热值为 3.2×107J/m3.
求：（1）天然气完全燃烧放出的热量；（2）水吸收的热量；（3）该热水器工作的效率。
【答案】（1）3.2×107J；（2）1.26×107J；（3）39.38%.
【解析】（1）天然气完全燃烧放出的热量：
Q 放=qv=3.2×107J/m3×1m3 =3.2×107J；
（2）水吸收的热量：
Q 吸=cm△t
=4.2×103J/(kg.℃)×100kg×（50℃-20℃）
=1.26×107J；
则热水器工作效率：
η=Q 吸/Q 放×100%=1.26×107J/3.2×107J×100%≈39.38%
【2020 年模拟压轴题组】
一、填空题
1.（2020 齐齐哈尔三中模拟）在摩擦生热的现象中机械能能转化为________能；在气体膨胀做功的现
象中内能转化为________能；在热传递的过程中，高温物体的内能________，低温物体的内能
________，内能从高温物体转移到低温物体，而能的总量________．13
【答案】内；机械；减少；增加；保持不变．
【解析】分析此题的关键在于如何理解“能量守恒定律”中的“转化”、“转移”和“守恒”这几个关
键的词，当能量发生转化时一定表现为：一种形式的能减少而变化成另一种形式的能，则另一种形式的
能增大．而“转移”则是指一种形式的能在物体与物体间，或同一物体的不同部分间发生了数量的变化，
即增加与减少，而没有形式的变化．但能的总量却保持不变．所以无论在摩擦生热现象中，气体膨胀做
功的过程中及热传递的过程中，都服从“能量守恒”定律．
2.（2020 天津模拟）可燃冰，石油、煤都属于 （选填“可“或“不可”）再生能源。若可燃冰的热
值为 4×107J/m3，完全燃烧 lm3 的可燃冰可放出的热量是 J，这些热量有 60%被水吸收，可把 kg
的水从 20℃加热到 80℃．[水的比热容 C=4.2×103J/（kg•℃）]
【答案】不可；4×l07；95.2
【解析】（1）可燃冰、石油、煤开发使用后，会越来越少，不可能在短期内从自然界得到补充，所以它们
都属于不可再生能源；
（2）1m3 天然气完全燃烧产生热量：
Q 放=Vq=1m3×4×107J/m3=4×107J；
（3）由题知，水吸收的热量：Q 吸=60%×Q 放=60%×4×107J=2.4×107J；
由 Q 吸=cm（t﹣t0）可得加热水的质量：
m=Q 吸/ c（t﹣t0）≈95.2kg。
二、选择题
3.（2020 河北模拟）如图所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述正确的是（ ）
A．吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸
B．压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小
C．做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能
D．排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的极少部分
【答案】A14
【解析】四冲程汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，其中只有做功冲程对
外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能；根据气门的状态、
活塞运动的方向确定冲程的种类。
A.汽油机在吸气冲程中，进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入汽缸，故 A
正确；
B.在压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，气体的内能变大，此过程
是机械能转化为内能的过程，故 B 错误；
C.在做功冲程中，燃料燃烧释放的内能大部分需要克服摩擦、发生热传递而散失，只有一少部分转化为机
械能，故 C 错误；
D.在排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的大部分，故 D 错误。
4.（2020 济南模拟）如图所示是某老师的自制教具，他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔,把电火花发生器紧紧
塞进孔中，实验时从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸筒即
刻飞出。关于此实验，下列分析不正确的是（ ）
A.酒精不完全燃烧时热值不变
B.能闻到酒精的气味说明分子在永不停息地做无规则运动
C.燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的压缩冲程
D.纸筒飞出后瓶内气体的内能减小，温度降低
【答案】C
【解析】燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量、是否完全燃烧等因素无关，故 A 选项说法正确；
能闻到酒精的气味是酒精分子永不停息地做无规则运动的结果，故 B 选项说法正确；燃气推动纸筒飞出时
将燃气的内能转化为纸筒的机械能，这时瓶内气体的内能减小，温度降低，这与内燃机的做功冲程类似，
故 C 选项说法不正确，D 选项说法正确，故选 C。
三、简答题
5.（2020 廊坊模拟）某校师生在学习了能量的转化与守恒以后，组织兴趣小组调查学校几种炉灶的能量利15
用效率。他们发现学校的一个老式锅炉烧水时，经常冒出大量的黑烟，且烧水时锅炉周围的温度很高，锅
炉的效率很低。
（1）请你根据调查中发现的现象分析此锅炉效率低的原因，并提出相应的改进措施。
（2）要减少烟气带走的热量，可以采用什么办法？
【答案】（1）锅炉效率低的原因：
①锅炉冒出大量的黑烟，说明煤燃烧不完全；
②锅炉周围的温度很高，说明锅炉向周围散失的热量太多。
（2）改进措施：尽量使燃料燃烧充分；利用烟气携带的热量对其他的水进行预加热，综合利用内能。
【解析】在当今的低耗、高效的形式下，锅炉效率低是社会关注的焦点问题。在本题中，师生通过共同调
查研究，发现了锅炉效率低的主要原因表现症状：经常冒出大量的黑烟；锅炉周围的温度很高。针对这两
种表现，通过分析，揭示其效率低的原因：燃烧问题和散热问题。发现问题，分析问题，如何解决问题呢？
烟气带走热量，是普遍存在的问题，让同学们提出解决方案，渗透、融合了情感态度价值观的教育，可谓
是一箭双雕。
6.（2020 云南模拟）排球充气后，让排球从手上自由落下，排球每次弹回的高度都低于落下时的高度．
（1）解释整个过程中能量是否守恒．
（2）排球从接触地面到形变最大的过程中，速度 v 与形变大小△V 之间的关系大致如图，请说明该过程中，
排球受力情况与机械能变化的关系．
【答案】（1）整个过程中能量守恒．排球从手上自由落下，排球每次弹回的高度都低于落下时的高度，是
因为由于空气的摩擦，有一部分机械能逐渐转化为内能，但能量总量是守恒的．
（2）排球从接触地面到形变最大的过程中，受到重力和地面给予的弹力的作用，开始时重力大于弹力，速
度逐渐增大；当重力等于弹力时，速度达到最大值；最后重力小于弹力，速度逐渐减小，直至速度为零．同
时这一过程中动能转化为排球的弹性势能．
【解析】根据能量守恒定律的观点，结合机械能与内能的转化可做出解释；排球从接触地面到形变最大的
过程中，受到重力与弹力的作用，同时动能转化为球的弹性势能，据此分析．
四、综合计算题
7.（2020河南模拟）某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过16
程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），煤的
热值约为3×107J/kg。求：
（1）煤完全燃烧产生的热量；
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量；
（3）煤炉烧水时的热效率。
【答案】（1）6×107J（2）2.52×106J（3）4.2％。
【解析】根据热值公式能直接求出煤完全燃烧产生的热量；在图像获得信息是经过6min时间加热，水的温
度从20℃升高到80℃，也就是温度升高了60℃.根据吸热公式很方便求得水所吸收的热量；根据热效率公式
求得煤炉烧水时的热效率。
（1）煤完全燃烧产生的热量为
Q放=m煤q=2kg×3×107J/kg=6×107J
（2）水所吸收的热量为
Q吸=cm水∆t=4.2×103J/（kg·℃）×10kg×60℃=2.52×106J
（3）煤炉烧水时的热效率为
η=Q吸/Q放=（2.52×106J/6×107J）×100％=4.2％
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