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第十四章 内能的利用本章复习讲义 人教版九年级全一册物理
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这是一份第十四章 内能的利用本章复习讲义 人教版九年级全一册物理，共12页。
第一节 热机 知识梳理▼ 热机 各种将蒸汽或燃气的 转化为 的发动机称为热机．热机的种类分为：①蒸汽机；②内燃机；③汽轮机；④喷气发动机． 汽油机 (1)构造：进气门、排气门、气缸、火花塞、曲轴、连杆等． (2)工作原理：在气缸内燃烧汽油，生成高温高压的燃气〔化学能→内能〕，使燃气推动活塞做功〔内能→机械能〕． (3)四个冲程：内燃机通过 、 、 、 四个冲程不断循环来保证连续工作的，如图． ①吸气冲程：进气门打开，排气门关闭．活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸． ②压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内燃料混合物，温度升高． ③做功冲程：在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功． ④排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸． (4)在一个工作循环中，曲轴转动________周，燃气对活塞做功______次． (5)工作过程中能量的转化：①压缩冲程：机械能,→内能；②做功冲程：先是化学能→内能，再由内能→机械能． (6)汽油机工作的四个冲程中，只有做功冲程是燃气对活塞 ，其它三个冲程要靠飞轮的 来完成．在开始运转时，要靠外力先使飞轮和曲轴转动起来. 柴油机 (1)构造：与汽油机相似，区别在于柴油机顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴． (2)工作原理：与汽油机相同． (3)工作过程：与汽油机相似． (4)应用：载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船以及发电机. (5)柴油机和汽油机的区别： a在吸气冲程里吸进气缸的只有空气，而汽油机吸进的是汽油和空气的混合物； b在压缩冲程里，活塞把空气的体积压缩得很小，空气的压强更大，温度更高； c点火方式：柴油机-压燃式；汽油机-点燃式． d柴油比汽油便宜，但柴油机比较笨重． 经典例题▼ 【知识点一】热机 1.下列有关热机的说法不正确的是（ ） A.热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程 B.为了防止热机过热，通常用水来降温，是利用水的比热容大的特性 C.加润滑油减少机器各部件之间的摩擦，可以增大热机的效率 D.热机的使用不是造成环境污染的原因 2.下列有关热机的说法正确的是（ ） A.热机的使用缓解了城市的热岛效应 B.内燃机的压缩冲程是内能转化为机械能的过程 C.汽油在使用过程中热值减小 D.内燃机的冷却液需要用吸热能力强的物质 3.我国“天问一号”火星探测器在火星表面成功着陆，标志着我国探索火星工程取得了历史性突破． （1）“天问一号”到达火星上方后，使用高热值燃料发动机开始点火工作，该发动机________（“属于”或“不属于"）热机．“天问一号”减速落到火星过程中，其动能不断________（填“增大”或“减小”），“天问一号”相对于其内部的巡视器是________（填“运动”或“静止”）的． （2）“天问一号”降落到距火星表面100m时，开始悬停并寻找着陆点．悬停时，“天问一号”发动机的推力为2.5×103N，则“天问一号”的重力为________N．“天问一号”从100m高竖直降落到火星表面，重力（忽略其变化）做的功为________J． 【知识点二】汽油机 1. 图是四冲程汽油机做功冲程的示意图．汽油燃烧产生高温高压的气体推动活塞向下运动．在活塞向下运动的过程中，汽缸内气体的（ ） 如图所示是柴油机的________冲程；该柴油机在上一冲程吸入汽缸的是________；若该柴油机每秒钟对外做功4次，那么该柴油机的转速为________r/min． 热机是将________转化成________能的机器，热机一个工作循环由________个冲程组成，如图是热机的________冲程。转速为2400r/min的四冲程单缸内燃机在1s内活塞对外做功________次，若每次做功735J，该内燃机的功率为________W。 4. 如图所示，热水瓶把软木塞冲出过程中，以热水瓶为参照物，软木塞是________的（选填“运动”或“静止”）．这个过程能量转化情况与________（选填“乙”或“丙”）图相同，热水瓶内气体分子热运动变________（选填“快”或“慢”）． 【知识点三】柴油机 1. 与汽油机比较，柴油机（ ） A.气缸顶部无火花塞，吸入气缸的是柴油，效率高 B.气缸顶部无火花塞，吸入气缸的是空气，效率高． C.气缸顶部有火花塞，吸入气缸的是空气，效率低． D.气缸顶部有火花塞，吸入气缸的是柴油和空气的混合燃料，效率高． 第二节 热机的效率 知识梳理▼ 燃料的热值 (1)概念：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，用q来表示，于气体燃料而言，热值的定义是1m3的某种燃料完全燃烧时放出的热量．热值是燃料的一种属性． (2)单位：焦/千克 (J/kg)，读作焦每千克． (3)公式： Q=mq（m为燃料的质量，q为燃料的热值，Q为燃烧放出的热量）． (4)热值的物理意义：热值表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出的热量的多少，如木炭的热值为3.40×107J/kg．同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值不同． 热机的效率 (1)定义：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，叫做热机的效率，其表达式为：η= Q有用/Q总×100%．由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1．热机中Q有用=W有用，Q总=mq (2)热机在工作过程中造成能量损失的因素有： ①燃料很难全部燃烧； ②排出的废气带走能量； ③热机部件要散热； ④克服运转机件之间的摩擦消耗能量． (3)提高热机效率的方法： ①尽量让燃料充分燃烧； ②设法利用废气的能量； ③减少能量损失； ④保证良好的润滑． 经典例题▼ 【知识点一】燃料的热值 1. 下列关于燃料热值的说法中正确的是（ ） A.热值大的燃料燃烧时放出的热量一定多 B.热值大的燃料完全燃烧时放出的热量一定多 C.燃料完全燃烧放出热量的多少，和热值大小有关而且和燃料的质量有关 D.以上说法都是错误的 2. 把质量为2kg，温度为25oC的水加热到75oC，水吸收的热量为________J，这些热量相当于完全燃烧________m3的天然气所放出的热量。【c水＝4.2×103J/(kg⋅oC)，q天然气＝4.2×107J/m3】 3.“西气东输”工程已全线竣工，输送的燃料为天然气，这是利用了燃气________较大的特性，而且使用天然气时对环境无污染。使用天然气做饭，要想把2kg、20∘C的水烧开，水吸收的热为________J。0.5m3天然气完全燃烧放的热量是________J(q天然气=8.2×107J/m3)，天然气用掉一部分后，剩余天然气的热值________（选填“变大”、“变小”或者“不变”）。 4.在标准大气压下，用燃气灶将2.5kg的水由56∘C加热到沸腾，需要吸收________J的热量，若燃气灶烧水时效率为50%，则需要完全燃烧________kg天然气．水沸腾后，会在壶口上方看到水蒸气形成“白气”，这个过程中，水蒸气的内能________（选填“增大”或“不变”或“减小”）．[c水=4.2×103J/kg⋅∘C ，q天然气=4.2×107J/kg] 【知识点二】热机的效率 1.下列与热学有关叙述合理的是（ ） A.内燃机压缩冲程将机械能转化为内能 B.烤火取暖是火焰的温度转移到了人身上 C.在做功相同的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多 D.酒精灯中的部分酒精燃烧后，剩余酒精的热值和比热容都减小 2.起重机的机械效率、功率与其对外做功多少的关系是（ ） A.机械效率越高，做功一定越快 B.做功越多，机械效率一定越高 C.功率越大的机器做功一定越多 D.做功越快的机器，功率一定越大 3. 某汽车以20m/s的速度在平直的公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为 2.1×105W，每行驶43s消耗柴油700g，柴油的热值为4.3×107J/kg．下列计算中正确的是（ ） A.完全燃烧700g柴油放出的热量为3.01×107J B.该柴油发动机效率为70% C.汽车的牵引力为1.05×104N D.汽车行驶8.6km消耗柴油7kg 4. 汽油机工作时，将内能转化为机械能的是________冲程．若某型号汽车行驶一段路程消耗了汽油0.5kg，这些汽油完全燃烧放出的热量为________J；在这段路程中，已知汽车牵引力做的功为9.2×106J，则汽油机的效率为________（汽油的热值为4.6×107J/kg）． 5. 随着经济水平的不断提高，小汽车越来越多地走进了我市普通家庭．下表为某同学家小汽车的相关数据： （1）汽车发动机是汽油机，从能源可否再生角度来看，汽油是________能源；发动机工作时，________冲程将内能转化为机械能． （2）该车静止在水平地面上时，对地面的压强为多少？（g取10N/kg） 综合油耗表示以经济速度在相应路面上每行驶100km所消耗的燃油体积，是衡量汽车发动机效率的重要标志之一，若该车在高速公路路面上以60kW的功率、100km/h的速度匀速行驶1h，消耗汽油10L，求此时小汽车发动机的效率．（ρ汽油=0.71×103kg/m3，q汽油=4.6×107J/kg） 6. 如图所示的C919大型客机，是中国首款按照最新国际适航标准，具有自主知识产权的干线民用飞机，于2008年开始研制．2019年将有三架C919飞机完成首次飞行试验．某次试飞时，飞机发动机的水平推力为1.6×105N，飞机以600km/ℎ的速度沿水平方向匀速航行1ℎ，消耗航空煤油4000kg．求1ℎ内：（航空煤油的热值为4×107J/kg） （1）发动机所做的功． （2）航空煤油完全燃烧放出的热量． （3）发动机的热机效率． 7.为减少机动车污染物排放，持续改善我市空气质量，缓解交通压力，我市在城市核心区域实施机动车尾号限行措施，但是，悬挂新能源汽车专用号牌（绿色车牌）的新能源汽车是不受上述措施限制的，小华同学家的纯电动汽车，电动机最大功率为125kW，整车质量1.2t，每只轮胎着地面积为100cm2，并配有一组20kW⋅h的钾离子电池，充满电后最高续航里程为160km，请你根据以上信息回答下列问题：（g取10N/kg） （1）给锂离子电池充电时，此元件在电路中充当________角色． （2）电动汽车停放在路面上时对路面的压强是多大？ （3）若使用充电功率为7kW的充电桩对该电动汽车充电，充电2h可使汽车以12kW的恒定输出功率匀速直线行驶72km，若汽车行驶过程中受到的阻力是车重的0.05倍，求汽车匀速行驶的速度及电动车将电能转化为机械能的效率（效率：百分号前保留一位小数）． 8. 河南作为全国第一小麦生产大省，小麦种植面积已连续5年稳定在8500万亩以上，如图所示是农户用四轮拖拉机收小麦的场景． （g=10N/kg） （1）该四轮拖拉机用的是四冲程柴油发动机，工作时提供动力的是________冲程，其他三个冲程是依靠飞轮的________完成的． （2）该四轮拖拉机空载时的质量为1.2t，当装载1t小麦，静止在水平地面上时，其与地面的总接触面积为2000cm2，求此时拖拉机对地面的压强． （3）在第（2）问基础上，装有小麦的拖拉机在水平地面上行驶时受到的阻力大小为拖拉机总重的15，行驶2.3km 共消耗柴油0.55kg，求柴油机的效率．（ q柴油=4.6×107J/kg） 第三节 能量的转化和守恒 知识梳理▼ 能量及其存在的不同形式 能量是物质运动的量化转换，简称“能”． 在物理学中，能量是一个间接观察到的物理量．它往往被视为某一个物理系统对其他的物理系统做功的能力．由于功被定义为力作用一段距离，因此能量总是等同于沿着一定的长度阻挡大自然基本力量的能力． 能量也有不同的形式，常见的有机械能、内能、化学能、光能、电能等. 能量的转化和转移 能量的转化、能量的转移、都是有方向性的，要逆向转化或转移能量，就会消耗其他的能量．例如冰箱里的热不会自动转移到温度较高的外部，而必须要消耗其他的能量（电能）才能把冰箱里的热量转移到冰箱外部． 能量守恒定律 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能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，在转化或转移的过程中，能量的总量不变. 经典例题▼ 【知识点一】能量及其存在的不同形式 1.关于能量下列说法正确的是（ ） A.地球上现存的石油、煤等燃料是有限的，所以要开发和利用新能源 B.太阳的能量辐射到地球上，会使地球不断地吸热升温 C.“能源危机”的说法与“能量的转化和守恒定律”是矛盾的 D.只有在地球范围内，能量的转化和守恒定律才能成立 2.能源科技的发展促进了人类文明的进步，下列有关能源的说法错误的是（ ） A.目前的核电站是靠原子核的裂变进行发电的 B.能量转化是守恒的，所以能源是取之不尽用之不竭的 C.风力发电机将风能转化为电能 D.水能、太阳能都是可再生能源 3.电动汽车由于对环境影响相对传统汽车较小，被大力推广和使用．其工作原理如图所示． （1）蓄电池充电时电能转化为________能．X可将电能转化为机械能，则X是________． （2）汽车轮胎的胎面会被设计成不同形状的花纹，其主要作用是________. 【知识点二】能量的转化和转移 1.下列关于功、能和热量的描述中正确的是（ ） A.“嫦娥一号”飞船在加速升空的过程中，机械能的总量保持不变 B.地震形成的“堰塞湖”有潜在的危险性，是因为积蓄在高处的湖水有很大的重力势能 C.物体的温度越高，具有的热量就越多 D.物体的内能越多，具有的功就越多 2. 在生活、生产中，很多事例都涉及能量转化．下列关于能量转化说法正确的是（ ） A.电梯主要把电能转化为机械能 B.汽油机主要把电能转化为机械能 C.给电池充电主要把电能转化为内能 D.手机屏幕主要把内能转化为光能 3. 如图所示，小明从滑梯上下滑，在这一过程中，他的（ ） A.动能转化为重力势能 B.重力势能全部转化为动能 C.机械能一定减少 D.机械能保持不变 4.某智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合．该过程中发生的能量转换是（ ） A.电能→机械能→光能 B.光能→机械能→电能 C.光能→电能→机械能 D.机械能→电能→光能 5.我国在海南文昌航天发射场用长征五号运载火箭，成功将嫦娥五号探测器送入预定轨道，开启我国首次地外天体采样返回之旅（如图）．不考虑火箭自身质量变化，火箭加速上升过程中下列说法中正确的是（ ） A.重力势能增大，动能减小 B.机械能保持不变 C.重力势能、动能都增大，机械能增大 D.燃料释放的内能全部转化为火箭的机械能 6.深圳初三与高三学生返校上学，进入校门后，师生要在自动感应免洗手装置前洗手（如图所示），洗手液中含有一定浓度的酒精，下列说法正确的是（ ） A.学生搓动双手，内能转化为机械能 B.倒在手中的洗手液一下子“消失不见”了，是升华现象 C.装置上标识“洗手液易燃烧”，用去一半后，该洗手液的热值将变小 D.搓动洗手液的过程中，闻到一股香味，说明分子在不停地做无规则运动 【知识点三】能量守恒定律 1.下列说法正确的是（ ） A.高压锅是利用增大气压降低沸点的原理来加快煮熟食物的 B.摩擦生热过程中不遵循能量守恒定律 C.汽油机做功冲程中，将内能转化为机械能，燃烧的汽油属于不可再生能源 D.高山滑雪项目中，下滑时运动员弓着腰，是以降低重心的方式来增大重力 2. 各种机械在使用过程中都伴随有摩擦，能量由机械能转化为内能，进而散失到空气中，此过程中能量的总和________（选填“增大”“不变”或“减小”）；摩擦消耗的能量越多，说明该机械的________越________． 3.（2020-2021·云南·月考试卷） 如图所示，某实验小组选择三片扇叶、一个转子、一个气球和气球支座等器材，利用课余时间制作了一个神奇的“气球直升机”，当将吹鼓的气球口部捏紧并使螺旋桨所在平面置于水平位置时放手，气球就会向上飞出去，并发出动听的声音，关于这一现象，下列说法正确的是（ ） A.把气球吹鼓后，其内部气压小于外界大气压 B.增加气球内的气量，可以增大气球的飞行高度 C.气球直升机在上升的过程中机械能保持不变少 D.气球直升机在飞行的过程中，速度减慢，是因为能量逐渐消失 章节练习▼ 1. 从拖拉机、轮船、火车到2016年上海国际车展上出现的概念车等生活中常见的交通工具，其动力大都来源于内燃机。下面对于内燃机的有关叙述中，不合理的是（ ） A.内燃机靠产生的高温、高压燃气做功 B.内燃机用水来冷却，是因为水的比热容大 C.内燃机排放的废气消耗了大量的能源 D.内燃机工作时将机械能转化为内能 2烧开同样一壶水，完全燃烧的干木材与完全燃烧的无烟煤质量不同，是因为干木材和无烟煤具有不同的（ ） 3. 有一台单缸四冲程的柴油机，它工作时飞轮转速为1200r/min，则它的气缸内燃气1s对外做功（ ） 4.关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法，其中正确的是（ ） ①在压缩冲程中，是机械能转化为内能 ②在做功冲程中，是内能转化为机械能 ③只有做功冲程是燃气对外做功 ④汽油机和柴油机的点火方式相同． 5. 关于“热机”，下列说法中正确的是（ ） A.做功冲程的能量转化是机械能转化为内能 B.改进技术，可以使热机的效率达到100% C.用水循环来降低热机的温度，主要是利用水蒸发时吸热的特性 D.冬天晚上要把热机水箱中的水放出，是防止气温降低时水凝固胀坏水箱 6. 火力发电厂进的是“煤”，出的是“电”，在这个过程中能量的转化是（ ） A.化学能一内能一机械能一电能 B.化学能一重力势能一动能一电能 C.机械能一内能一化学能一电能 D.内能一化学能一机械能一电能 7.下列关于汽油机和柴油机的主要区别，其中错误的是（ ） A.柴油机的气缸上是喷油嘴，汽油机的顶部有火花塞 B.在做功冲程中，柴油机的点火方式叫点燃式，汽油机的点火方式叫压燃式 C.柴油机比汽油机笨重，但燃料便宜 D.柴油机吸入气缸的只是空气，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物 8.电动机通电后，电动机带动其他机器运转，一段时间后，电动机的外壳就会变得烫手，则下列关于能的转化和守恒的说法中正确的是（ ） A.电能全部转化为机械能，总的能量守恒 B.电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，总的能量守恒 C.电能全部转化为内能，内能守恒 D.电能转化为机械能和内能，机械能守恒 9. 一杯香浓的豆浆可以让我们的早上有一个精力充沛的开始．电动豆浆机在工作过程中，转动的叶轮将豆子打磨研碎，加热体将豆浆加热至煮熟．下面说法中正确的是（ ） A.通电后叶轮转动，电动机将机械能转化为电能 B.从开始加热到豆浆煮熟的过程中，豆浆的内能不变 C.煮好的豆浆香气四溢的原因是分子在不停地做无规则运动 D.喝刚刚煮好的豆浆时，在它表面吹气可以加快豆浆的升华，使它凉得快些 10. 汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，图中表示压缩冲程的是（ ） 11. 一个四冲程热机的飞轮转速为1800r/min，它1s完成了（ ） A.30个冲程，做了30次功 B.60个冲程，做了60次功 C.120个冲程，做了30次功 D.60个冲程，做了15次功 12.热机是把________能转为________能的机器．燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机叫做内燃机，常见的内燃机有________和________两种．四冲程内燃机的一个工作循环是由________、________、________和________四个冲程组成的．在一个工作循环中，曲轴转动________周，燃气对活塞做功_______次．在内燃机工作的四个冲程中，只有________冲程对外做功，其他三个辅助冲程要靠飞轮的________来完成． 13. 汽油的热值是4.6×107J/kg，完全燃烧210g汽油能放出________J的热量；若这些热量全部被水吸收，可使________kg水，从20∘C升高到43∘C（水的比热容为4.2×103J/(kg⋅∘C) ）． 14. 运载嫦娥三号升空的长征三号乙增强型运载火箭相当于一个热机，它升空时的工作过程相当于内燃机工作循环中的________冲程．燃料燃烧转化为内能然后再转化为________能． 15.一台四冲程汽油机，活塞向上运动时是________和________冲程；若在一分钟内火花塞点火1800次，则此汽油机的转速为________r/min． 16.柴油机是工农业生产中常用的热机．已知某型号柴油机的效率为η，柴油的热值为q．将质量为m的柴油完全燃烧，能放出的热量Q=________，这些热量通过该柴油机的转化对外所做的有用功W=________．如图为柴油机的两个冲程，进气门和排气门均处于图示位置，则图甲是________冲程，图乙是________冲程． 17. 如图：甲图中，通过________方式，使玻璃筒内空气内能增加，温度升高；乙图的实验中：酒精燃烧放出热量时，酒精的________能转化为内能，水沸腾后产生的水蒸气将软木塞推开，水蒸气的内能转化为瓶塞的________能；图丙所示为汽油机的________冲程，从能量转化角度来看，它与________图（选填“甲”或“乙”）能量转化情况相同，若这台汽油机发动机的转速为600r/min，则每分钟有________个此冲程． 18. 一单缸四冲程汽油机甲，飞轮每分钟转2400转，汽油机的汽缸横截面积为30cm2，活塞冲程长50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为2.0×106Pa，则这种汽油机的功率为________W；且该汽油机一分钟消耗25g汽油，则这种汽油机的效率为________；汽油机甲与汽油机乙的效率之比为5:4，汽油机甲的功率为乙的2.5倍，那么汽油机甲与乙每小时消耗的油量之比为________．（汽油的热值为4.6×107J/kg） 19. 某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的平均阻力是3.0×103N，消耗燃油1.5×10−3m3（假设燃油完全燃烧）．若燃油的密度ρ=0.8×103kg/m3，热值q=4×107J/kg，求： （1）专用车牵引力所做的功； 燃油放出的热量； 该专用车的热机效率． 20. 某家庭用燃气热水器将质量为100kg，温度为20∘C的自来水加热到50∘C，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⋅∘C)，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）该热水器工作时的效率。 21.某家庭需要将50kg、20∘C的水加热到60∘C作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8kg煤气，已知煤气的热值q=4.2×107J/kg，水的比热容c=4.2×103J/(kg⋅∘C) 求： （1）50kg、20∘C的水加热到60∘C需要吸收多少热量； （2）煤气灶烧水的效率。 A.内能增大B.温度降低C.密度增大D.分子热运动加快总质量：1600kg额定功率：100kW车轮与地面的总接触 面积：8.0×10−2m2 水箱容量：5LA.热值B.比热容C.内能D.热量A.20次B.10次C.600次D.120次A.②③B.①③C.②④D.①②③A. B. C. D.
第一节 热机 知识梳理▼ 热机 各种将蒸汽或燃气的 转化为 的发动机称为热机．热机的种类分为：①蒸汽机；②内燃机；③汽轮机；④喷气发动机． 汽油机 (1)构造：进气门、排气门、气缸、火花塞、曲轴、连杆等． (2)工作原理：在气缸内燃烧汽油，生成高温高压的燃气〔化学能→内能〕，使燃气推动活塞做功〔内能→机械能〕． (3)四个冲程：内燃机通过 、 、 、 四个冲程不断循环来保证连续工作的，如图． ①吸气冲程：进气门打开，排气门关闭．活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸． ②压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内燃料混合物，温度升高． ③做功冲程：在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功． ④排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸． (4)在一个工作循环中，曲轴转动________周，燃气对活塞做功______次． (5)工作过程中能量的转化：①压缩冲程：机械能,→内能；②做功冲程：先是化学能→内能，再由内能→机械能． (6)汽油机工作的四个冲程中，只有做功冲程是燃气对活塞 ，其它三个冲程要靠飞轮的 来完成．在开始运转时，要靠外力先使飞轮和曲轴转动起来. 柴油机 (1)构造：与汽油机相似，区别在于柴油机顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴． (2)工作原理：与汽油机相同． (3)工作过程：与汽油机相似． (4)应用：载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船以及发电机. (5)柴油机和汽油机的区别： a在吸气冲程里吸进气缸的只有空气，而汽油机吸进的是汽油和空气的混合物； b在压缩冲程里，活塞把空气的体积压缩得很小，空气的压强更大，温度更高； c点火方式：柴油机-压燃式；汽油机-点燃式． d柴油比汽油便宜，但柴油机比较笨重． 经典例题▼ 【知识点一】热机 1.下列有关热机的说法不正确的是（ ） A.热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程 B.为了防止热机过热，通常用水来降温，是利用水的比热容大的特性 C.加润滑油减少机器各部件之间的摩擦，可以增大热机的效率 D.热机的使用不是造成环境污染的原因 2.下列有关热机的说法正确的是（ ） A.热机的使用缓解了城市的热岛效应 B.内燃机的压缩冲程是内能转化为机械能的过程 C.汽油在使用过程中热值减小 D.内燃机的冷却液需要用吸热能力强的物质 3.我国“天问一号”火星探测器在火星表面成功着陆，标志着我国探索火星工程取得了历史性突破． （1）“天问一号”到达火星上方后，使用高热值燃料发动机开始点火工作，该发动机________（“属于”或“不属于"）热机．“天问一号”减速落到火星过程中，其动能不断________（填“增大”或“减小”），“天问一号”相对于其内部的巡视器是________（填“运动”或“静止”）的． （2）“天问一号”降落到距火星表面100m时，开始悬停并寻找着陆点．悬停时，“天问一号”发动机的推力为2.5×103N，则“天问一号”的重力为________N．“天问一号”从100m高竖直降落到火星表面，重力（忽略其变化）做的功为________J． 【知识点二】汽油机 1. 图是四冲程汽油机做功冲程的示意图．汽油燃烧产生高温高压的气体推动活塞向下运动．在活塞向下运动的过程中，汽缸内气体的（ ） 如图所示是柴油机的________冲程；该柴油机在上一冲程吸入汽缸的是________；若该柴油机每秒钟对外做功4次，那么该柴油机的转速为________r/min． 热机是将________转化成________能的机器，热机一个工作循环由________个冲程组成，如图是热机的________冲程。转速为2400r/min的四冲程单缸内燃机在1s内活塞对外做功________次，若每次做功735J，该内燃机的功率为________W。 4. 如图所示，热水瓶把软木塞冲出过程中，以热水瓶为参照物，软木塞是________的（选填“运动”或“静止”）．这个过程能量转化情况与________（选填“乙”或“丙”）图相同，热水瓶内气体分子热运动变________（选填“快”或“慢”）． 【知识点三】柴油机 1. 与汽油机比较，柴油机（ ） A.气缸顶部无火花塞，吸入气缸的是柴油，效率高 B.气缸顶部无火花塞，吸入气缸的是空气，效率高． C.气缸顶部有火花塞，吸入气缸的是空气，效率低． D.气缸顶部有火花塞，吸入气缸的是柴油和空气的混合燃料，效率高． 第二节 热机的效率 知识梳理▼ 燃料的热值 (1)概念：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，用q来表示，于气体燃料而言，热值的定义是1m3的某种燃料完全燃烧时放出的热量．热值是燃料的一种属性． (2)单位：焦/千克 (J/kg)，读作焦每千克． (3)公式： Q=mq（m为燃料的质量，q为燃料的热值，Q为燃烧放出的热量）． (4)热值的物理意义：热值表示一定质量的燃料在完全燃烧时所放出的热量的多少，如木炭的热值为3.40×107J/kg．同种燃料的热值相同，不同种燃料的热值不同． 热机的效率 (1)定义：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，叫做热机的效率，其表达式为：η= Q有用/Q总×100%．由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1．热机中Q有用=W有用，Q总=mq (2)热机在工作过程中造成能量损失的因素有： ①燃料很难全部燃烧； ②排出的废气带走能量； ③热机部件要散热； ④克服运转机件之间的摩擦消耗能量． (3)提高热机效率的方法： ①尽量让燃料充分燃烧； ②设法利用废气的能量； ③减少能量损失； ④保证良好的润滑． 经典例题▼ 【知识点一】燃料的热值 1. 下列关于燃料热值的说法中正确的是（ ） A.热值大的燃料燃烧时放出的热量一定多 B.热值大的燃料完全燃烧时放出的热量一定多 C.燃料完全燃烧放出热量的多少，和热值大小有关而且和燃料的质量有关 D.以上说法都是错误的 2. 把质量为2kg，温度为25oC的水加热到75oC，水吸收的热量为________J，这些热量相当于完全燃烧________m3的天然气所放出的热量。【c水＝4.2×103J/(kg⋅oC)，q天然气＝4.2×107J/m3】 3.“西气东输”工程已全线竣工，输送的燃料为天然气，这是利用了燃气________较大的特性，而且使用天然气时对环境无污染。使用天然气做饭，要想把2kg、20∘C的水烧开，水吸收的热为________J。0.5m3天然气完全燃烧放的热量是________J(q天然气=8.2×107J/m3)，天然气用掉一部分后，剩余天然气的热值________（选填“变大”、“变小”或者“不变”）。 4.在标准大气压下，用燃气灶将2.5kg的水由56∘C加热到沸腾，需要吸收________J的热量，若燃气灶烧水时效率为50%，则需要完全燃烧________kg天然气．水沸腾后，会在壶口上方看到水蒸气形成“白气”，这个过程中，水蒸气的内能________（选填“增大”或“不变”或“减小”）．[c水=4.2×103J/kg⋅∘C ，q天然气=4.2×107J/kg] 【知识点二】热机的效率 1.下列与热学有关叙述合理的是（ ） A.内燃机压缩冲程将机械能转化为内能 B.烤火取暖是火焰的温度转移到了人身上 C.在做功相同的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多 D.酒精灯中的部分酒精燃烧后，剩余酒精的热值和比热容都减小 2.起重机的机械效率、功率与其对外做功多少的关系是（ ） A.机械效率越高，做功一定越快 B.做功越多，机械效率一定越高 C.功率越大的机器做功一定越多 D.做功越快的机器，功率一定越大 3. 某汽车以20m/s的速度在平直的公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为 2.1×105W，每行驶43s消耗柴油700g，柴油的热值为4.3×107J/kg．下列计算中正确的是（ ） A.完全燃烧700g柴油放出的热量为3.01×107J B.该柴油发动机效率为70% C.汽车的牵引力为1.05×104N D.汽车行驶8.6km消耗柴油7kg 4. 汽油机工作时，将内能转化为机械能的是________冲程．若某型号汽车行驶一段路程消耗了汽油0.5kg，这些汽油完全燃烧放出的热量为________J；在这段路程中，已知汽车牵引力做的功为9.2×106J，则汽油机的效率为________（汽油的热值为4.6×107J/kg）． 5. 随着经济水平的不断提高，小汽车越来越多地走进了我市普通家庭．下表为某同学家小汽车的相关数据： （1）汽车发动机是汽油机，从能源可否再生角度来看，汽油是________能源；发动机工作时，________冲程将内能转化为机械能． （2）该车静止在水平地面上时，对地面的压强为多少？（g取10N/kg） 综合油耗表示以经济速度在相应路面上每行驶100km所消耗的燃油体积，是衡量汽车发动机效率的重要标志之一，若该车在高速公路路面上以60kW的功率、100km/h的速度匀速行驶1h，消耗汽油10L，求此时小汽车发动机的效率．（ρ汽油=0.71×103kg/m3，q汽油=4.6×107J/kg） 6. 如图所示的C919大型客机，是中国首款按照最新国际适航标准，具有自主知识产权的干线民用飞机，于2008年开始研制．2019年将有三架C919飞机完成首次飞行试验．某次试飞时，飞机发动机的水平推力为1.6×105N，飞机以600km/ℎ的速度沿水平方向匀速航行1ℎ，消耗航空煤油4000kg．求1ℎ内：（航空煤油的热值为4×107J/kg） （1）发动机所做的功． （2）航空煤油完全燃烧放出的热量． （3）发动机的热机效率． 7.为减少机动车污染物排放，持续改善我市空气质量，缓解交通压力，我市在城市核心区域实施机动车尾号限行措施，但是，悬挂新能源汽车专用号牌（绿色车牌）的新能源汽车是不受上述措施限制的，小华同学家的纯电动汽车，电动机最大功率为125kW，整车质量1.2t，每只轮胎着地面积为100cm2，并配有一组20kW⋅h的钾离子电池，充满电后最高续航里程为160km，请你根据以上信息回答下列问题：（g取10N/kg） （1）给锂离子电池充电时，此元件在电路中充当________角色． （2）电动汽车停放在路面上时对路面的压强是多大？ （3）若使用充电功率为7kW的充电桩对该电动汽车充电，充电2h可使汽车以12kW的恒定输出功率匀速直线行驶72km，若汽车行驶过程中受到的阻力是车重的0.05倍，求汽车匀速行驶的速度及电动车将电能转化为机械能的效率（效率：百分号前保留一位小数）． 8. 河南作为全国第一小麦生产大省，小麦种植面积已连续5年稳定在8500万亩以上，如图所示是农户用四轮拖拉机收小麦的场景． （g=10N/kg） （1）该四轮拖拉机用的是四冲程柴油发动机，工作时提供动力的是________冲程，其他三个冲程是依靠飞轮的________完成的． （2）该四轮拖拉机空载时的质量为1.2t，当装载1t小麦，静止在水平地面上时，其与地面的总接触面积为2000cm2，求此时拖拉机对地面的压强． （3）在第（2）问基础上，装有小麦的拖拉机在水平地面上行驶时受到的阻力大小为拖拉机总重的15，行驶2.3km 共消耗柴油0.55kg，求柴油机的效率．（ q柴油=4.6×107J/kg） 第三节 能量的转化和守恒 知识梳理▼ 能量及其存在的不同形式 能量是物质运动的量化转换，简称“能”． 在物理学中，能量是一个间接观察到的物理量．它往往被视为某一个物理系统对其他的物理系统做功的能力．由于功被定义为力作用一段距离，因此能量总是等同于沿着一定的长度阻挡大自然基本力量的能力． 能量也有不同的形式，常见的有机械能、内能、化学能、光能、电能等. 能量的转化和转移 能量的转化、能量的转移、都是有方向性的，要逆向转化或转移能量，就会消耗其他的能量．例如冰箱里的热不会自动转移到温度较高的外部，而必须要消耗其他的能量（电能）才能把冰箱里的热量转移到冰箱外部． 能量守恒定律 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能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，在转化或转移的过程中，能量的总量不变. 经典例题▼ 【知识点一】能量及其存在的不同形式 1.关于能量下列说法正确的是（ ） A.地球上现存的石油、煤等燃料是有限的，所以要开发和利用新能源 B.太阳的能量辐射到地球上，会使地球不断地吸热升温 C.“能源危机”的说法与“能量的转化和守恒定律”是矛盾的 D.只有在地球范围内，能量的转化和守恒定律才能成立 2.能源科技的发展促进了人类文明的进步，下列有关能源的说法错误的是（ ） A.目前的核电站是靠原子核的裂变进行发电的 B.能量转化是守恒的，所以能源是取之不尽用之不竭的 C.风力发电机将风能转化为电能 D.水能、太阳能都是可再生能源 3.电动汽车由于对环境影响相对传统汽车较小，被大力推广和使用．其工作原理如图所示． （1）蓄电池充电时电能转化为________能．X可将电能转化为机械能，则X是________． （2）汽车轮胎的胎面会被设计成不同形状的花纹，其主要作用是________. 【知识点二】能量的转化和转移 1.下列关于功、能和热量的描述中正确的是（ ） A.“嫦娥一号”飞船在加速升空的过程中，机械能的总量保持不变 B.地震形成的“堰塞湖”有潜在的危险性，是因为积蓄在高处的湖水有很大的重力势能 C.物体的温度越高，具有的热量就越多 D.物体的内能越多，具有的功就越多 2. 在生活、生产中，很多事例都涉及能量转化．下列关于能量转化说法正确的是（ ） A.电梯主要把电能转化为机械能 B.汽油机主要把电能转化为机械能 C.给电池充电主要把电能转化为内能 D.手机屏幕主要把内能转化为光能 3. 如图所示，小明从滑梯上下滑，在这一过程中，他的（ ） A.动能转化为重力势能 B.重力势能全部转化为动能 C.机械能一定减少 D.机械能保持不变 4.某智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合．该过程中发生的能量转换是（ ） A.电能→机械能→光能 B.光能→机械能→电能 C.光能→电能→机械能 D.机械能→电能→光能 5.我国在海南文昌航天发射场用长征五号运载火箭，成功将嫦娥五号探测器送入预定轨道，开启我国首次地外天体采样返回之旅（如图）．不考虑火箭自身质量变化，火箭加速上升过程中下列说法中正确的是（ ） A.重力势能增大，动能减小 B.机械能保持不变 C.重力势能、动能都增大，机械能增大 D.燃料释放的内能全部转化为火箭的机械能 6.深圳初三与高三学生返校上学，进入校门后，师生要在自动感应免洗手装置前洗手（如图所示），洗手液中含有一定浓度的酒精，下列说法正确的是（ ） A.学生搓动双手，内能转化为机械能 B.倒在手中的洗手液一下子“消失不见”了，是升华现象 C.装置上标识“洗手液易燃烧”，用去一半后，该洗手液的热值将变小 D.搓动洗手液的过程中，闻到一股香味，说明分子在不停地做无规则运动 【知识点三】能量守恒定律 1.下列说法正确的是（ ） A.高压锅是利用增大气压降低沸点的原理来加快煮熟食物的 B.摩擦生热过程中不遵循能量守恒定律 C.汽油机做功冲程中，将内能转化为机械能，燃烧的汽油属于不可再生能源 D.高山滑雪项目中，下滑时运动员弓着腰，是以降低重心的方式来增大重力 2. 各种机械在使用过程中都伴随有摩擦，能量由机械能转化为内能，进而散失到空气中，此过程中能量的总和________（选填“增大”“不变”或“减小”）；摩擦消耗的能量越多，说明该机械的________越________． 3.（2020-2021·云南·月考试卷） 如图所示，某实验小组选择三片扇叶、一个转子、一个气球和气球支座等器材，利用课余时间制作了一个神奇的“气球直升机”，当将吹鼓的气球口部捏紧并使螺旋桨所在平面置于水平位置时放手，气球就会向上飞出去，并发出动听的声音，关于这一现象，下列说法正确的是（ ） A.把气球吹鼓后，其内部气压小于外界大气压 B.增加气球内的气量，可以增大气球的飞行高度 C.气球直升机在上升的过程中机械能保持不变少 D.气球直升机在飞行的过程中，速度减慢，是因为能量逐渐消失 章节练习▼ 1. 从拖拉机、轮船、火车到2016年上海国际车展上出现的概念车等生活中常见的交通工具，其动力大都来源于内燃机。下面对于内燃机的有关叙述中，不合理的是（ ） A.内燃机靠产生的高温、高压燃气做功 B.内燃机用水来冷却，是因为水的比热容大 C.内燃机排放的废气消耗了大量的能源 D.内燃机工作时将机械能转化为内能 2烧开同样一壶水，完全燃烧的干木材与完全燃烧的无烟煤质量不同，是因为干木材和无烟煤具有不同的（ ） 3. 有一台单缸四冲程的柴油机，它工作时飞轮转速为1200r/min，则它的气缸内燃气1s对外做功（ ） 4.关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法，其中正确的是（ ） ①在压缩冲程中，是机械能转化为内能 ②在做功冲程中，是内能转化为机械能 ③只有做功冲程是燃气对外做功 ④汽油机和柴油机的点火方式相同． 5. 关于“热机”，下列说法中正确的是（ ） A.做功冲程的能量转化是机械能转化为内能 B.改进技术，可以使热机的效率达到100% C.用水循环来降低热机的温度，主要是利用水蒸发时吸热的特性 D.冬天晚上要把热机水箱中的水放出，是防止气温降低时水凝固胀坏水箱 6. 火力发电厂进的是“煤”，出的是“电”，在这个过程中能量的转化是（ ） A.化学能一内能一机械能一电能 B.化学能一重力势能一动能一电能 C.机械能一内能一化学能一电能 D.内能一化学能一机械能一电能 7.下列关于汽油机和柴油机的主要区别，其中错误的是（ ） A.柴油机的气缸上是喷油嘴，汽油机的顶部有火花塞 B.在做功冲程中，柴油机的点火方式叫点燃式，汽油机的点火方式叫压燃式 C.柴油机比汽油机笨重，但燃料便宜 D.柴油机吸入气缸的只是空气，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物 8.电动机通电后，电动机带动其他机器运转，一段时间后，电动机的外壳就会变得烫手，则下列关于能的转化和守恒的说法中正确的是（ ） A.电能全部转化为机械能，总的能量守恒 B.电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，总的能量守恒 C.电能全部转化为内能，内能守恒 D.电能转化为机械能和内能，机械能守恒 9. 一杯香浓的豆浆可以让我们的早上有一个精力充沛的开始．电动豆浆机在工作过程中，转动的叶轮将豆子打磨研碎，加热体将豆浆加热至煮熟．下面说法中正确的是（ ） A.通电后叶轮转动，电动机将机械能转化为电能 B.从开始加热到豆浆煮熟的过程中，豆浆的内能不变 C.煮好的豆浆香气四溢的原因是分子在不停地做无规则运动 D.喝刚刚煮好的豆浆时，在它表面吹气可以加快豆浆的升华，使它凉得快些 10. 汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，图中表示压缩冲程的是（ ） 11. 一个四冲程热机的飞轮转速为1800r/min，它1s完成了（ ） A.30个冲程，做了30次功 B.60个冲程，做了60次功 C.120个冲程，做了30次功 D.60个冲程，做了15次功 12.热机是把________能转为________能的机器．燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机叫做内燃机，常见的内燃机有________和________两种．四冲程内燃机的一个工作循环是由________、________、________和________四个冲程组成的．在一个工作循环中，曲轴转动________周，燃气对活塞做功_______次．在内燃机工作的四个冲程中，只有________冲程对外做功，其他三个辅助冲程要靠飞轮的________来完成． 13. 汽油的热值是4.6×107J/kg，完全燃烧210g汽油能放出________J的热量；若这些热量全部被水吸收，可使________kg水，从20∘C升高到43∘C（水的比热容为4.2×103J/(kg⋅∘C) ）． 14. 运载嫦娥三号升空的长征三号乙增强型运载火箭相当于一个热机，它升空时的工作过程相当于内燃机工作循环中的________冲程．燃料燃烧转化为内能然后再转化为________能． 15.一台四冲程汽油机，活塞向上运动时是________和________冲程；若在一分钟内火花塞点火1800次，则此汽油机的转速为________r/min． 16.柴油机是工农业生产中常用的热机．已知某型号柴油机的效率为η，柴油的热值为q．将质量为m的柴油完全燃烧，能放出的热量Q=________，这些热量通过该柴油机的转化对外所做的有用功W=________．如图为柴油机的两个冲程，进气门和排气门均处于图示位置，则图甲是________冲程，图乙是________冲程． 17. 如图：甲图中，通过________方式，使玻璃筒内空气内能增加，温度升高；乙图的实验中：酒精燃烧放出热量时，酒精的________能转化为内能，水沸腾后产生的水蒸气将软木塞推开，水蒸气的内能转化为瓶塞的________能；图丙所示为汽油机的________冲程，从能量转化角度来看，它与________图（选填“甲”或“乙”）能量转化情况相同，若这台汽油机发动机的转速为600r/min，则每分钟有________个此冲程． 18. 一单缸四冲程汽油机甲，飞轮每分钟转2400转，汽油机的汽缸横截面积为30cm2，活塞冲程长50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为2.0×106Pa，则这种汽油机的功率为________W；且该汽油机一分钟消耗25g汽油，则这种汽油机的效率为________；汽油机甲与汽油机乙的效率之比为5:4，汽油机甲的功率为乙的2.5倍，那么汽油机甲与乙每小时消耗的油量之比为________．（汽油的热值为4.6×107J/kg） 19. 某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的平均阻力是3.0×103N，消耗燃油1.5×10−3m3（假设燃油完全燃烧）．若燃油的密度ρ=0.8×103kg/m3，热值q=4×107J/kg，求： （1）专用车牵引力所做的功； 燃油放出的热量； 该专用车的热机效率． 20. 某家庭用燃气热水器将质量为100kg，温度为20∘C的自来水加热到50∘C，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⋅∘C)，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）该热水器工作时的效率。 21.某家庭需要将50kg、20∘C的水加热到60∘C作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8kg煤气，已知煤气的热值q=4.2×107J/kg，水的比热容c=4.2×103J/(kg⋅∘C) 求： （1）50kg、20∘C的水加热到60∘C需要吸收多少热量； （2）煤气灶烧水的效率。 A.内能增大B.温度降低C.密度增大D.分子热运动加快总质量：1600kg额定功率：100kW车轮与地面的总接触 面积：8.0×10−2m2 水箱容量：5LA.热值B.比热容C.内能D.热量A.20次B.10次C.600次D.120次A.②③B.①③C.②④D.①②③A. B. C. D.
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