2025年中考物理广东专用一轮知识点梳理第18讲 热机　热机的效率　能量的转化和守恒

第18讲 热机　热机的效率　 能量的转化和守恒 模 块三 能　量 依标据本 明目标 1 2 立足教材 夯基础 4 课堂达标 练好题 课标要求 知识体系 1.了解热机的工作原理。知道内能的利用在人类社会发展史中的重要意义。 2.从能量转化的角度认识燃料的热值。 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.列举能量转化和转移具有方向性的常见实例。 知识点1　热　机 1．热机 (1)定义：利用 做功的机械。 (2)分类：蒸汽机、汽轮机、内燃机、喷气发动机等。 2．内燃机 (1)分类：主要有汽油机和柴油机。 (2)工作过程 内能 2．内燃机 (1)分类：主要有汽油机和柴油机。 (2)工作过程 工作冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 示意图 工作过程 进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动 进气门关闭，排气门关闭，活塞向上运动 进气门关闭，排气门关闭，活塞向下运动 进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动 工作冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 能量转化过程 — 转化为内能 转化为_________ — 工作循环 一个工作循环， 个冲程，曲轴转动 圈，活塞往复运动____次，对外做功 次 注意事项 第一次吸气与压缩冲程需要外力做功；除做功冲程外，其他三个冲程靠飞轮的惯性完成 机械能 内能 机械能 四 2 2 1 汽油机 柴油机 燃料 汽油 柴油 吸气冲程吸入汽缸的物质 与 的混合物 只吸入________ 结构 汽缸顶部有_________ 汽缸顶部有__________ 点火方式 点燃式 压燃式 效率 较低 较高 应用 小型汽车等 载重汽车、拖拉机等 3．柴油机与汽油机的区别 空气 汽油 空气 火花塞 喷油嘴 回练教材 1．如图所示是单缸四冲程汽油机某一冲程工作示意图，该冲程是_______冲程。若该汽油机1 s对外做功15次，则汽油机的飞轮速度为 r/min。 压缩 1 800 知识点2　热机的效率 1．燃料的热值 (1)定义：某种燃料 放出的热量与其质量之比。用符号____表示，单位是 (固体和液体)或 (气体)。 (2)物理意义：1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。 (3)特性：热值是燃料本身的一种特性，它只与燃料的 有关，与燃料的形状、质量、体积以及是否完全燃烧无关。 完全燃烧 q J/kg J/m3 种类 (4)燃料完全燃烧放出热量的公式： qm qV 2．热机的效率 (1)定义：热机工作时，用来做 的那部分能量与燃料_________放出的能量之比。 (2)公式：η＝ 。 (3)提高燃料利用率的途径：让燃料 ；在设计和制造热机时，要不断改进和创新，减少各种能量损失；设法利用废气的能量。 有用功 完全燃烧 × 100% 燃烧更充分 回练教材 2．下列关于热值和热机效率的说法，正确的是 ( ) A．燃料燃烧释放的热量越大，热值越大 B．使燃料燃烧更充分，可以增大热值 C．柴油机的热机效率通常为100% D．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 D 3．在标准大气压下，使用煤气灶将2 kg的水从20 ℃加热到100 ℃，水吸收的热量是 J，若不计热量损失，此过程需要完全燃烧________kg的煤气，这是通过 的方式增加了水的内能。未使用完的煤气的热值 (选填“变大”“变小”或“不变”)。 [c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q煤气＝4.2×107 J/kg] 6.72×105 0.016 热传递 不变 4．汽车在平直公路上匀速行驶9.2 km，消耗燃油1 kg，已知汽车的牵引力是2 000 N，则汽车发动机的效率是 。(燃油热值取4.6×107 J/kg) 40% 知识点3　能量的转化和守恒 1．能量的转化 (1)在一定条件下，各种形式的能量可以 。 (2)能量的转化和转移具有 。 2．能量守恒定律：能量既不会凭空 ，也不会凭空 ，它只会从一种形式 为其他形式，或者从一个物体 到其他物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持 。 互相转化 方向性 产生 消灭 转化 转移 不变 回练教材 5．下列对能量转化分析错误的是 ( ) A．水电站主要将机械能转化为电能 B．核电站主要将核能转化为电能 C．太阳能热水器主要将太阳能转化为内能 D．热机主要将机械能转化为电能 D .. 1. 轿车行驶过程中，油箱中汽油逐渐减少，剩余汽油的热值、密度变化情况为 ( ) A．热值不变，密度不变     B．热值不变，密度变小 C．热值变小，密度不变    D．热值变小，密度变小 A 2. 热机的效率较低，为了提高热机的效率，你认为下列方法目前不可能的是 ( ) A．尽量使燃料充分燃烧 B．尽量减少各种热损失 C．尽量减少因克服摩擦力而额外消耗的能量 D．想办法把燃料放出的热量全部用来做有用功 ... D 3. 关于四冲程内燃机，下列说法正确的是 ( ) A．汽油机和柴油机都是内燃机，吸入汽缸的物质相同 B．汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的 C．燃料在汽缸内猛烈燃烧，燃料热值迅速减小 D．压缩冲程主要是通过做功的方式增大缸内气体的内能 D 4. 汽车是现代生活中最常见的一种交通工具。如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是 ( ) A A．甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高 B．由乙图可知该汽油机的效率是30% C．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃 料的热值 D．为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大 提高了燃料的热值 5. 2024年4月25日，神舟十八号火箭发射成功。火箭使用液态氢作燃料是因为液态氢的 较大；火箭向下喷射燃气获得推力加速上升，是内能转化为机械能。 热值 6. 为全面推进“乡村振兴”工程，加快农业农村绿色发展，我市部分农村地区已经使用上了天然气烧水煮饭。小明同学用他家的天然气灶将质量为2 kg，初温为20 ℃的水加热到100 ℃，水吸收的热量是___________J；消耗了0.03 m3的天然气，则此天然气灶的热效率为_______。[水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值q＝7.0×107 J/m3] 6.72×105 32% 7. 如图所示，图A、B、C、D是四冲程汽油机的工作示意图，图E、F是演示实验的示意图。C图是 冲程，与它原理相同的是____图所示的演示实验。 做功 F 8. 小明想要计算家里天然气灶烧水的热效率，他将2 kg的水倒入烧水壶中，并测出水温为20 ℃，在一个标准大气压下，把水刚加热到100 ℃时，测出消耗天然气0.048 m3(假设天然气完全燃烧)，若水的比热容c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，天然气热值q＝4.0×107 J/m3。求： (1)将这些水烧开，需吸收多少热量； (2)在这种情况下，燃烧的天然气放出了多少热量； (3)该天然气灶的效率。 解：(1)水吸收的热量：Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×2 kg ×(100 ℃－20 ℃)＝6.72×105 J (2)天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝qV＝4.0×107 J/m3×0.048 m3＝1.92×106 J (3)天然气灶的效率：η＝×100%＝×100%＝35% 拓展延伸 9. 据统计，每燃烧1 kg燃油约排放3.3 kg二氧化碳。为实现碳达峰、碳中和的目标，氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大，使用氢燃料电池的交通工具不断丰富，其应用流程如下。 (1)氢燃料电池将化学能直接转化为______能。 (2)当储氢瓶内气体压强为3.5×107 Pa时，求瓶内壁1 cm2的面积上受到的压力。 (3)以氢燃料电池卡车为例，若卡车在水平路面上匀速行驶72 km用时1 h，功率为172 kW。 ①求卡车的行驶速度。②求卡车所受牵引力。 ③与燃油卡车相比，氢燃料电池卡车行驶72 km可减排二氧化碳的质量为多少？(燃油机的效率取36%，燃油的热值q取4.3×107 J/kg) 电 解：(1)电 (2)由压强公式p＝得瓶内1 cm2的表面上受到气体的压力F＝pS＝3.5×107 Pa×1×10－4 m2＝3.5×103 N (3)①卡车的行驶速度v＝＝＝72 km/h＝20 m/s ②卡车输出能量W＝Pt＝172 kW×1 h＝172 kW·h＝172×3.6×106 J＝6.192×108 J 由W＝Fs可得卡车匀速行驶72 km所受牵引力F＝＝＝8.6×103 N ③由效率的定义η＝×100%＝×100%可得Q＝＝＝1.72×109 J 由Q＝qm可得需要的燃油m燃油＝＝＝40 kg 减排的二氧化碳m二氧化碳＝3.3m燃油＝132 kg $$