2025年广州中考物理一轮复习备考课件：第五讲热与能第2课时热机与热机的效率能源

第一模块　声　光　热 第五讲　热与能　第2课时　热机与热机的效率　能源 知识点1　热机与热机效率 (1)热机：利用内能做功的机械。(能量转化： 转化为 ⁠⁠) 内能　 机械能 知识回顾 (2)内燃机： 原理 燃料在汽缸内燃烧，产生高温高压的燃气，然后燃气膨胀 推动活塞做功，把内能转化为机械能 四个冲程 吸气 压缩 做功 排气 工作 示意图 能量转化 － ⁠转化 为 ⁠ ⁠转化 为 ⁠ － 内燃机完成一个工作循环，做四个冲程，曲轴转动两周，对外做功一次 机械能　 内能　 内能　 机械能　 知识回顾 (3)某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫作 。热值的 符号是 ，单位是 或 ，木炭的热值是3.4×107 J/kg，其物理意义是 ⁠ 。燃料完全燃烧放出热量的计算公式是 或 ⁠ ⁠。 (4)热机的效率：用来做 的那部分能量，与燃料 ⁠ 之比，叫热机的效率，表达式为 ⁠。 热值　 q　 J/kg　 J/m3　 质量为1 kg的木炭完全燃烧时放出的热量为 3.4×107 J　 Q＝mq　 Q＝ Vq　 有用功　 完全燃烧放 出的能量　 η＝×100％　 知识回顾 知识点2　能源 (1) 能源是可以从自然界直接获取的，如化石能源、风能、水 能、太阳能、核能、生物质能等。 ⁠能源无法从自然界直接获 取，必须经过一次能源的消耗才能得到，如电能、汽油、酒精等。 (2)不可再生能源与可再生能源的区别：不可再生能源用完后，不可 能 从自然界得到补充，如 、 、 ⁠ 等。可再生能源用完后，可以在自然界里源源不断地得到补充，如 ⁠ 、 等。 一次　 二次　 短期内　 煤　 石油　 天然气　 太 阳能　 风能　 知识回顾 知识点3　核能 (1)一旦质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合，就 有可能释放出惊人的能量，这就是 ⁠。 核能　 (2)核裂变：用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生 ⁠， 铀核分裂时释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子又会轰 击其他铀核，于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能，这 就是裂变中的 ⁠。 裂变　 链式反应　 知识回顾 (3)核聚变：将某些质量很小的原子核，例如氘核(由一个质子和一个中子 构成)与氚核(由一个质子和两个中子构成)，在超高温下结合成新的原子 核——氦核，也会释放出巨大的核能，这就是 ，有时把聚变也 称为热核反应。 聚变　 知识回顾 核心考点1　热机与热机效率 例1：如图1所示是汽油机的四冲程。 (1)图中汽油机一个工作循环的A、B、C、D四冲程正确的工作顺序 是 ⁠。 例1图 BADC　 能力提升 能力提升 (2)如图2所示，空气压缩引火仪压缩活塞使棉花着火是 ⁠能转化 为 能，等效于上述A、B、C、D四冲程中的 (选填 “A”“B”“C”或“D”)冲程。 机械　 内　 A　 能力提升 (3)如图3是汽油机的能量流向图，根据图中给出的信息，该内燃机的效率 为 ⁠。 已知汽油的热值是4.6×107 J/kg，完全燃烧0.5 kg的汽油放出的热量 是 J，按该内燃机的工作效率计算，该汽车获得的机械能 是 J。 30％　 2.3×107　 6.9×106　 能力提升 解题思路：知道内燃机四个冲程的正确顺序：吸气、压缩、做功、排气 冲程，并能从工作原理图辨别；知道压缩冲程的能量转化是机械能转化 为内能，做功冲程的能量转化是内能转化为机械能；能根据能量流程图 得出内燃机的机械效率；能根据内燃机的机械效率公式η＝×100％求 出汽车获得的机械能。 能力提升 [练习1](2022广州)下列选项可能符合汽车热机能量流向的是(　D　) A C D B D 能力提升 [练习2]目前，人们已经把某汽油机的效率成功提升至40％。已知汽油的 热值是4.6×107 J/kg，若在该汽油机内完全燃烧0.5 kg的汽油，将放 出 J的热量；若按该汽油机的效率计算，其所输出的机械能 是 J。其他大量散失的能量 (选填“能”或“不 能”)自动汇集回来转化成燃料的化学能，这说明能量的转化和转移是 有 的。 2.3×107　 9.2×106　 不能　 方向性　 能力提升 例2图 核心考点2　热值 例2：如图1所示，两个规格相同的容器内装了质量相同的水，小明分别 燃烧不同的燃料(假设燃料完全燃烧)对它们进行加热，得到了如图2所示 的水温和加热时间的图像。 (1)由图2可知，加热相同时间，两杯水吸收的热量 (选填“相 同”或“不相同”)，依据是 ⁠ ⁠。 不相同　 用不同燃料的加热器进行加热，相同时间 内两加热器放出的热量不同　 能力提升 (2)为了比较两种燃料的热值，完全燃烧等质量的燃料后，通过比较 ⁠ 来判断燃料放出热量的多少；放出热量越多，说明此燃料 的热值越 ⁠。 水 升高的温度　 高　 例2图 核心考点2　热值 例2：如图1所示，两个规格相同的容器内装了质量相同的水，小明分别 燃烧不同的燃料(假设燃料完全燃烧)对它们进行加热，得到了如图2所示 的水温和加热时间的图像。 能力提升 (3)两种燃料消耗质量随时间变化如表所示： 所用时间/s 0 20 40 60 燃料A消耗质量/g 0 0.15 0.30 0.45 燃料B消耗质量/g 0 0.10 0.20 0.30 根据以上信息，能否判断燃料A和燃料B的热值大小关系？ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ ⁠ 能，由两种 燃料消耗质量随时间变化表可知，当两种燃料0.30 g都燃尽时，所用时 间不同，从图乙中可以知道用燃料B加热的水的温度变化大，水吸收的热 量多，说明相同质量的燃料A、B完全燃烧时，燃料B放出的热量多，由 公式Q放＝mq可知，燃料B的热值大　 能力提升 解题思路：实验中，用不同燃料进行加热，相同时间内两种燃料放出的 热量不同，所以相同时间内两杯水吸收的热量不同；利用等质量的燃料 完全燃烧时通过比较水升高的温度来判断燃料放出热量的多少，由表可 知当两种燃料30g都燃尽时，所用时间不同，从图2中可以知道燃料B的温 度变化大，水吸收的热量多，说明相同质量的A、B燃料完全燃烧时，B 放出的热量多，由公式Q放＝mq可知，B的热值大。 能力提升 [练习]两个容器内装有同种液体甲、乙，2m甲＝m乙，分别燃烧不同的燃 料A、B对容器内液体加热如图1，假设完全燃烧后的热量完全被液体吸 收，可得到甲、乙温度随加热时间变化的图像如图2，从0 s到60 s消耗的 燃料A、B质量2mA＝mB。 (1)甲、乙两液体吸收的热量大小的比较是通过 (填字母)来判断的。 A. 比较液体的温度 B. 比较液体上升的温度 C. 液体吸收的热量Q吸＝cmΔt公式 D. 比较燃料燃烧的质量大小 C　 (2)燃料的热值关系为qA qB(选填“＞”“＝”或“＜”)。 ＞　 练习图 能力提升 核心考点3　能源 例3：根据图中的信息，回答下面两个问题。 例3图 (1)从图中可以看出，该国的电动机所消耗的电能主要来源为 ⁠ 发电。 火力　 能力提升 (2)下列说法正确的是 (填字母)。 A. 2019年该国水力发电量的占比相比2017年有所减小 B. 2019年该国拥有的火力发电机组数量占比已低于15％ C. 风能、水能、核能、太阳能都属于可再生能源 D. 2017年C地的年发电量位居全国第一 E. 2017年该国各个地区都还是以火力发电为主 A　 例3：根据图中的信息，回答下面两个问题。 例3图 能力提升 解题思路：(1)根据图表的信息进行作答；(2)只需要根据选项内容，从图 中查找相关物理量进行对比，就可以答对。 能力提升 [练习]如图是世界能源结构与A国目前的能源结构示意图。以下判断正确 的是(　D　) 练习图 D A. 石油是可再生能源 B. 水能是二次能源 C. A国消耗的煤炭，肯定比世界消耗的要多 D. 从能源结构看，A国可以加大水能、核能的开发与利用 能力提升 1. 如图是小明用塑料瓶制作的水火箭。小明先在瓶里装适量水，然后将 带有阀门的金属管插入瓶颈，拧紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气；打开 阀门后，水从尾部的金属管向下喷出，水火箭向上飞向空中。下列说法 正确的是(　D　) A. 瓶内气体是通过热传递改变内能的 B. 水火箭升空时与热机的压缩冲程工作原理相似 C. 水火箭加速升空时受到平衡力的作用 D. 水火箭升空时高压气体的内能转化为水火箭的机械能 第1题图 D 真题检测 2. (2024广州)了解能源分类对实现能源可持续发展有重要的意义。下列 能源既是来自太阳辐射的能源，又属于可再生能源的一组是(　C　) A. 煤炭、沼气 B. 石油、潮汐能 C. 风能、水能 D. 柴薪、天然气 C 真题检测 3. (2021广州)如图，太阳能汽车利用太阳能电池将太阳能转化为电能， 储存在车上的蓄电池内，为汽车提供动力。下列说法正确的是(　C　) A. 太阳能是一种不可再生能源 B. 蓄电池为汽车提供动力时，将电能转化为化学能 C. 太阳能汽车不能将接收到的太阳能全部转化为机械能 D. 太阳能汽车将太阳能转化为内能，再将内能转化为动能 第3题图 C 真题检测 4. (2020广州)某地区把多余电能E1送往制氢装置产生氢气，电能不 足时，通过发电装置把这部分氢气燃烧释放的能量转化为电能E2送回 电网。 (1)氢气的热值是1.4×108 J/kg，20 kg氢气完全燃烧放出的热量 是 J。 2.8×109　 (2)下列属于可再生能源的是 (填序号)。 ①风能　②煤　③太阳能 ①③　 (3)E1 E2(选填“＞”“＝”或“＜”)。 ＞　 真题检测 5. “西气东输”工程已全线竣工，输送的燃料为天然气。燃气具有 ⁠ 较大的特性，而且使用天然气时对环境影响较小。使用天然气做饭，要想把2 kg的20 ℃水烧开(一个标准大气压)需要燃烧 m3的天然气(假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，q天然气＝4.2×107 J/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“不变”)。 热值 0.016　 不变　 真题检测 6. (2024广州节选)根据Q＝qV，若天然气的热值q＝4.2×107 J/m3，完全 燃烧V＝1×10－2 m3的天然气放出热量为 J，其中1.68×105 J的热量被2 kg水吸收，已知水未沸腾，比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，则 水的温度升高了 ℃。 4.2×105　 20　 真题检测 7. 北京冬奥会运营了一千多辆氢燃料电池车，该车的排放物是水，不产 生任何污染物。氢燃料电池车是当前新能源汽车重要的发展方向。目前 我国部分城市已有多批氢能源公交车投放使用。已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q氢＝1.4×108 J/kg。则： (1)1.2 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少？ 解：(1)1.2 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量 Q放＝m氢q氢＝1.2 kg×1.4×108J/kg＝1.68×108 J 真题检测 (2)若这些热量全部被质量为1 000 kg、温度为15 ℃的水吸收，水升高的 温度是多少？ (2)水吸收的热量 Q吸＝Q放＝1.68×108 J 水升高的温度 Δt＝＝＝40 ℃ 7. 北京冬奥会运营了一千多辆氢燃料电池车，该车的排放物是水，不产 生任何污染物。氢燃料电池车是当前新能源汽车重要的发展方向。目前 我国部分城市已有多批氢能源公交车投放使用。已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q氢＝1.4×108 J/kg。则： 真题检测 (3)若这些热量恰好能供某氢能源公交车以140 kW的恒定功率匀速行驶10 min，则该氢能源公交车的效率是多少？ 7. 北京冬奥会运营了一千多辆氢燃料电池车，该车的排放物是水，不产 生任何污染物。氢燃料电池车是当前新能源汽车重要的发展方向。目前 我国部分城市已有多批氢能源公交车投放使用。已知c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q氢＝1.4×108 J/kg。则： (3)公交车行驶10 min做的有用功 W＝Pt＝140×103 W×10×60 s＝8.4×107 J 该氢能源公交车的效率 η＝×100％＝×100％＝50％ (3)公交车行驶10 min做的有用功 W＝Pt＝140×103 W×10×60 s＝8.4×107 J 该氢能源公交车的效率 η＝×100％＝×100％＝50％ 真题检测 8. 首台全国产化F级50兆瓦重型燃气轮机发电机组，在广东华电清远华侨园燃气分布式能源站并网发电，填补了我国自主燃气轮机应用领域空白，标志着我国步入自主重型燃气轮机领域运行阶段。 重型燃气轮机是发电和驱动领域的核心设备，是一个国家重工业整体实力的重要象征。此次应用的G50重型燃气轮机整机有2万多个零部件，工作压强达18个大气压，工作温度超过1 300 ℃，能够以6 000 r/min的转速高速旋转。正式并网发电后，该燃气轮机发电机组联合循环一小时发电量超过7万千瓦时，可满足7 000个家庭1天的用电需求。 燃气轮机工作简单过程如图甲所示，空气从进气口进入燃气轮机，高速旋转的压气机把空气压缩为高压空气；高压空气进入燃烧室，燃料与空气混合在燃烧室燃烧，产生高温高压燃气；高温高压燃气膨胀推动涡轮旋转做功；做功后的气体从排气口排出。 第8题图 真题检测 (1)若将燃气轮机的能量流向制成如图乙所示的图表，请把该能量流向图 补充完整：① ；② ⁠。 燃料燃烧释放的内能　 输出有用功　 第8题图 真题检测 (2)该燃气轮机产生的电能是 (选填“一”或“二”)次能源，燃气 轮机工作压强为18个标准大气压(p0＝105 Pa)，则1 cm2的面积大小的零件 上受到的压力约为 N。 二　 180　 第8题图 真题检测 (3)在燃气轮机高速转动发电过程中，轴承中加入润滑油可以减小 ⁠，若将G50重型燃气轮机安装在某型号舰船上，按每小时产生 1×1012 J能量计算，且有50％用来推动舰船前进，而该舰船匀速直线行 驶时受到的阻力为5.0×106 N，则匀速直线行驶一小时能前进 km。 摩擦力 100　 第8题图 真题检测 $$