2025年中考物理专项复习：改变世界的热机

2025年中考物理专项复习:改变世界的热机 一、单选题 1.如果两个气门都关闭,活塞向上运动,是热机的 A.吸气冲程 B.做功冲程 C.压缩冲程 D.排气冲程 2.下列关于热机的说法正确的是( ) A.热机的效率为100% B.热机只有汽油机和柴油机两种 C.好的热机工作时不排放废气 D.热机工作时都要利用燃料的化学能 3.汽车已经走进了千家万户,热机是汽车的心脏,关于热机及其燃料,以下说法正确的是( ) A.无论热机内的燃料能否完全燃烧,燃料的热值都是定值 B.热机的工作原理是将机械能转化为内能 C.密闭在热机中燃料的温度越高,所含的热量就越多 D.柴油机的效率比汽油机的高,这是因为柴油的热值比汽油的大 4.关于热机的效率,下列说法中正确的是( ) A.热机做的有用功越多,热机效率一定高 B.热机的功率大,热机效率一定高 C.热机单位时间内消耗的燃料少,热机效率一定高 D.以上说法都不对 5.如图所示的三种情况中都涉及能量的转化,下列分析正确的是( ) A.图甲,塞子被弹起时,热水瓶内水蒸气对塞子做功,瓶内气体内能增大 B.图乙,表示汽油机处于压缩冲程,从能量转化角度看,与图甲相似 C.图丙,表示汽油机处于压缩冲程,从能量转化角度看,与图甲相似 D.图丙,燃料的化学能转化成燃气的内能,再转化成机械能 6.下列关于热机的说法中错误是 A.利用内能来做功的机器叫热机 B.蒸汽机、内燃机、燃气轮机、喷气发动机都属于热机 C.一切热机的工作过程都包括四个冲程,做功冲程是把内能转化为机械能 D.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 二、填空题 7.内燃机有四个工作冲程,图是内燃机的 冲程,活塞下降时,燃气内能 (选填“减少”或“增加”). 8.热机是把 能转为 能的机器,燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机叫做内燃机。四冲程内燃机的一个工作循环是由 、 、 和 四个冲程组成的。 9.如图所示,某单缸四冲程汽油机正处于 冲程,此冲程将 能转化为 能,若正常工作时的转速为1800 r/min,该汽油机每秒共经历了 个冲程。 10.一台四冲程汽油机,其中 冲程将机械能转化为内能;已知所用汽油的热值是4.6 107J/kg,完全燃烧2g汽油所释放的内能是 J,若热机效率为40%,完全燃烧2g汽油转化的机械能是 J.散失到空气中的内能无法自动转化为机械能,这是因为能量的转移和转化具有 性. 11.火箭发射升空时,燃料燃烧的 能转化为火箭的 能.神六飞船在太空中运行时,太阳能帆板吸收的太阳能转化为 能. 12.比较汽油机与柴油机的不同点: 三、实验题 13.如图所示,在试管内装些水,用软木塞塞住,加热使水沸腾,水蒸气会把木塞冲开,有的同学由这个装置联想到内燃机。 (1)酒精灯燃烧, 能转化为 能; (2)水的温度升高,水汽化产生高温高压的水蒸气,增加了试管内物质的 能; (3)水蒸气冲开瓶塞后,水蒸气的温度 ,内能 ; (4)水蒸气冲开瓶塞的过程, 能转化为 能,这相当于四冲程内燃机的 冲程。 14.如表列出了几种燃料的热值,单位是J/kg。 燃料种类 无烟煤 酒精 煤油 干木柴 氢气 热值 3.4 107 3.0 107 4.6 107 1.2 107 1.4 108 为了探究燃料燃烧时放出热量的多少是否与燃料的种类有关,某同学设计了一个探究方案如下: (1)实验时所选用燃料种类应 ,质量应 ;(选填“相同”或“不同”) (2)若燃烧放出的热量用水吸收,则实验中,除了盛水容器相同,使燃料在同一装置内燃烧外,你认为还应保持 相同; (3)通过比较 可以得出燃料燃烧放出的热量与燃料的种类有关。 四、计算题 15.如图甲所示,1标准大气压下,普通煤炉把壶内20 ,5kg水烧开需完全燃烧一定质量的煤,此过程中,烧水效率为28%,为提高煤炉效率,浙江大学创意小组设计了双加热煤炉,如图乙所示,在消耗等量煤烧开壶内初温相同,等量水的过程中,还可额外把炉壁间10kg水从20 加热至40 ,q煤=3 107J/kg,c水=4.2 103J/(kg• ),以上过程中, 问:(1)普通煤炉完全燃烧煤的质量有多大? (2)双加热煤炉的烧水效率有多大? 16.2017年6月10日,作为中国大陆核电的发源地﹣﹣秦山核电基地安全运行100堆年(一座核反应堆运行一年为一堆年).从被誉为“国之光荣”的秦山核电站1991年12月15日投入运行开始,秦山核电基地一直保持安全稳定运行,目前每分钟的安全发电量相当于少消耗烟煤13.0t,减排二氧化碳约40.6t,二氧化硫约0.2t,氮氧化物约0.8t.秦山核电基地目前共有9台运行机组,年发电量约500亿千瓦时,是目前我国核电机组数量最多、堆型品种最丰富、装机容量最大的核电基地.[下列(1)(2)题答案用科学记数法表示] (1)13.0t烟煤如果完全燃烧,放出的热量为多少J.(烟煤的热值为2.9 107J/kg). (2)假设13.0t烟煤在煤炉中完全燃烧,放出的热量部分被水吸收,可以使4 105kg的水从20 升高到100 ,求水吸收的热量为多少J.[c水=4.2 103J/(kg• )] (3)求煤炉加热水的热效率.[第(3)题结果保留两位有效数字] 五、简答题 17.某工厂采用热效率高的卧式燃煤锅炉烧水,将4000kg水从25加热到75,该锅炉烧水的效率为70%,所用烟煤的热值约为3 107J/kg,水的比热容为4.2 103J/(kg•),试求: (1)这些水吸收的热量是多少? (2)烧这些水锅炉需要消耗烟煤的质量是多少?(假设烟煤完全燃烧) 18.寒冷的冬天,温室里鲜花盛开.这是因为温室的玻璃允许太阳的热辐射通过却阻止室内热量和水分的散失.从某种意义上说,地球也是一个大温室,大气层的对流层中水蒸气和CO2等气体允许太阳的热辐射通过,阻止地表热量的散失,从而使地表温暖湿润.但是,现在的对流层中CO2的含量增加明显,引起了全球平均气温上升,即“温室效应”. (1)请你举例谈谈温室效应可能导致哪些变化 . (2)结合实际谈一谈如何控制温室效应. -(每问至少答两点) 六、科普阅读题 19.阅读下列材料,并解答问题: “可燃冰”被视为21世纪的新型绿色能源。科学家估计,全球海洋底部可燃冰分布的范围约4000万平方公里,储量可供人类使用约1000年。我国南海海底存储着丰富的可燃冰资源,已经查明的储量相当于目前陆上石油、天然气资源量总数的三分之一。 可燃冰的主要成分是甲烷,1m3可燃冰可转化生成164m3的甲烷气体和0.8m3的水,已知甲烷气体的热值为3.6 107 J/m3。桂林市新开通的301路公交车,使用LNG天然液化气为燃料,这种燃料的主要成分就是甲烷。 如果301路公交车满载乘客时总质量是6000kg,1m3可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧产生的能量,可供公交车满载时以36km/h的速度匀速行驶1640min,行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍,则这段时间内发动机的实际功率和效率各为多大?(g=10N/kg) 试卷第1页,共3页 试卷第1页,共3页 学科网(北京)股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 答案 C D A D D C 1.C 【详解】A. 吸气冲程,进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,故A错误; B.做功冲程,两个气门都关闭,活塞向下运动,故B错误; C.压缩冲程,两个气门都关闭,活塞向上运动,故C正确; D. 排气冲程,进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,故D错误. 2.D 【详解】A.热机工作过程中不可避免地要克服机件间的摩擦而做额外功,无法使热机的效率达到100%,故A错误; B.蒸汽机、火箭、柴油机、汽油机等都属于热机,故B错误; C.热机排气冲程中排出废气,故C错误; D.热机工作时时,热机先将燃料的化学能转化为内能,后把内能转化为机械能,故D正确。 故选D。 3.A 【详解】A.热值是燃料本身的一种特性,只与燃料的种类有关,与燃料是否完全燃烧无关,故A正确; B.热机的工作原理是将燃料燃烧释放的内能转化为机械能,故B错误; C.热量是过程中,只能说明吸收或放出多少热量,不能说含有多少热量,故C错误; D.柴油机的效率比汽油机的效率高,是因为柴油机在在压缩冲程中压缩程度大,喷入雾状柴油后燃烧更充分;做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值大,与热值大小无关,故D错误。 故选A。 4.D 【详解】试题分析:热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比;热机的效率高,说热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量比值高,而不是有用功越多,机械效率越大,A错误;功率是表示物体做功快慢的物理量,热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比,两者之间无关,C错误,选D. 考点:热机的效率 点评:解决本题的关键是熟知功率和机械效率的区别:热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比;功率是表示物体做功快慢的物理量. 5.D 【详解】A.图甲,塞子被弹起时,热水瓶内水蒸气对塞子做功,塞子机械能增大,瓶内气体内能应该减小,A错误; B.图乙,表示汽油机处于压缩冲程,从能量转化角度看,这是机械能转化为内能,与图甲的是刚好相反,B错误; CD.图丙,表示汽油机处于做功冲程,从能量转化角度看,这是内能转化为机械能,与图甲相似,C错误;图丙是汽油机处于做功冲程,燃料的化学能先转化成燃气的内能,再转化成机械能,D正确。 6.C 【分析】根据对热机概念、分类、工作原理和效率的掌握作答. 【详解】A、将内能转化为机械能的机器叫热机.此选项正确; B、蒸汽机、内燃机、燃气轮机、喷气发动机都是将内能转化为机械能的机器,都属于热机.此选项正确; C、热机的工作过程并不都是包括四个冲程.此选项错误; D、使用热机时,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.此选项正确. 故选C. 【点睛】此题考查的是我们对于热机有关的物理概念或规律的认识,需要清楚的是:热机工作过程中伴随众多能量的损失,所以效率较低. 7. 做功 减少 【详解】由图可知,火花塞点火、燃气推着活塞运动,是做功冲程;此过程中,燃气对活塞做功,内能减小,转化为机械能。 8. 内 机械 吸气 压缩 做功 排气 【详解】[1][2][3][4][5][6]热机是把内能转为机械能的机器,常见的内燃机有汽油机和柴油机;四冲程内燃机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功和排气四个冲程组成的。 9. 压缩 机械 内 60 【详解】[1][2][3]由图知,两个气门都关闭,活塞向上运动,此冲程为压缩冲程,将机械能转化为内能; [4]1800r/min=30r/s,即每秒完成15个工作循环,完成60个冲程,对外做功15次。 10. 压缩 9.2 104 3.68 104 方向 【详解】四冲程汽油机的压缩冲程中,两气门关闭,活塞向上运动,压缩气体做功,将机械能转化为内能;完全燃烧2g汽油所释放的内能是:;热机效率为40%,完全燃烧2g汽油转化的机械能是:;因为因为能量的转移和转化具有方向性,即散失到空气中的内能无法自动转化为机械能. 11. 内 机械 电 【详解】火箭发射升空时,燃料燃烧将燃料的化学能转化成内能,燃气向后喷发推动火箭运动,对火箭做功内能减小,火箭机械能增加,即燃气的内能转化为了火箭的机械能,;神舟六号在太空中飞行时,太阳能帆板将太阳能转化成电能. 12. 【详解】根据我们对于汽油机和柴油机的了解来作答. 汽油机是在汽缸内燃烧汽油,生成高温高压的燃气,用来推动活塞做功的机器;汽缸的顶端有一个火花塞,在压缩冲程末,火花塞冒出电火花;吸气冲程中吸进的是汽油和空气的混合物;效率比较低.柴油机是在汽缸内燃烧柴油,生成高温高压的燃气,用来推动活塞做功的机器;汽缸的顶端有一个喷油嘴,在压缩冲程末,喷油嘴喷出雾状的柴油;吸气冲程中吸进的是单纯的空气;效率比较高. 13. 化学 内 内 降低 减小 内 机械 做功 【详解】(1)[1][2]酒精灯燃烧,消耗化学能,产生内能,将化学能转化为内能。 (2)[3]水的温度升高,这是用热传递方法增加了水的内能。 (3)[4][5]水蒸气冲开瓶塞,水蒸气对瓶塞做功。水蒸气的温度减小,内能减小。 (4)[6][7][8]水蒸气冲开瓶塞的过程,将内能转化为机械能,与内燃机的做功冲程相同。 14. 不同 相同 燃料的燃烧装置 水升高的温度 【详解】(1)[1][2]要探究燃料燃烧时放出热量与燃料种类的关系时,除了燃料的种类不同外,其它物理量应保持不变,所以应选择质量相同的不同种类的燃料。 (2)[3]在实验中,除了盛水容器相同,还应让燃料在相同的装置内燃烧。 (3)[4]在实验中通过比较水升高的温度来确定燃料燃烧放出的热量与燃料的种类的关系,因为在其它条件相同时,燃料燃烧放出的热量越多,水吸收的热量也越多,温度升高也越高。 15.(1)0.2kg;(2)42% 【分析】(1)知道水的质量、水的初温和末温、水的比热容,利用吸热公式求水吸收的热量;知道普通煤炉的烧水效率,利用可得煤完全燃烧放出的热量;已知煤的热值,利用Q放=mq可得普通煤炉完全燃烧煤的质量. (2)由题知,双加热煤炉还可额外把炉壁间10kg水从20 加热至40 ,根据吸热公式求出炉壁间水吸收的热量;由题意可知,壶内水吸收热量不变,则可求出双加热煤炉中水吸收的总热量(有用能量);由题意可知,双加热煤炉中煤完全燃烧放出的热量不变,根据求出双加热煤炉的烧水效率. 【详解】解答:(1)1标准大气压下水的沸点为100 ,把壶内20 ,5kg水烧开,水吸收的热量:Q吸=c水m水 t1=4.2 103J/(kg⋅ ) 5kg (100 −20 )=1.68 106J,普通煤炉的烧水效率为28%,由 =可得煤完全燃烧放出的热量:Q放==6 106J,由Q放=mq可得普通煤炉完全燃烧煤的质量:m煤==0.2kg;(2)由题可知,双加热煤炉还可额外把炉壁间10kg水从20 加热至40 ,则炉壁间水吸收的热量:Q′吸=c水m′水 t2=4.2 103J/(kg⋅ ) 10kg (40 −20 )=8.4 105J,而壶内水的初温、末温以及质量均不变,则壶内水吸收热量不变,所以,双加热煤炉中水吸收的总热量:Q吸总=Q吸+Q′吸=1.68 106J+8.4 105J=2.52 106J,由题意可知,双加热煤炉与普通煤炉消耗煤的质量相等,则这些煤完全燃烧放出的热量不变,所以,双加热煤炉的烧水效率: ′==42% 答:(1)普通煤炉完全燃烧煤的质量为0.2kg;(2)双加热煤炉的烧水效率为42%. 【点睛】本题考查了吸热公式Q吸=cm t、燃料完全燃烧放热公式Q放=mq以及热效率公式的综合应用,难点是第2小题,根据题意分析得出“壶内水吸收热量不变、煤完全燃烧放出的热量不变”是解答该小题的关键所在. 16.(1)3.77 1011J;(2)1.344 1011J;(3)36%. 【分析】1)应用热值公式Q=mq可以求出煤气完全燃烧释放的热量; (2)根据吸热公式Q=cm t就可算出水吸收的热量; (3)由效率公式可以求出煤气灶烧水的效率. 【详解】(1)13.0t烟煤如果完全燃烧,放出的热量: ; (2)水吸收的热量: ; (3)煤炉烧水的效率: 答案:(1)3.77 1011J;(2)1.344 1011J;(3)36%. 【点睛】本题考查了速度、重力和压强的计算,难度不大,知道在水平路面上骑自行车时,自行车对地面的压力等于人与车总重力是关键. 17.(1)8.4J (2)40kg 【详解】(1)水吸收的热量: Q吸=cm(t−t0)=4.2 103 J/(kg⋅) 4000kg (75−25)=8.4 108J; (2)由 ==70%得烟煤完全燃烧放出的热量: Q放===1.2 109J, 由Q放=mq得需要烟煤的质量: m煤==40kg. 答:(1)这些水吸收的热量是8.4 J; (2)烧这些水锅炉需要消耗烟煤的质量是40kg. 18. 温室效应可能导致的变化:“温室效应”使原有平衡失调,会导致地球的南、北极的冰盖逐渐消融,使海平面上升;地表水分蒸发加快;加剧土地荒漠化;引起气候变化;影响农作物收成等. 控制温室效应的方法:可以植树造林;开发和使用新能源;减少煤等燃料的使用量等. 【详解】"温室效应”使原有平衡失调,会导致冰川熔化,海平面上升;地表水分蒸发加快;加剧土地荒漠化;引起气候变化;影响农作物收成等.可以采取植树造林;开发和使用新能源;减少煤等燃料的使用量等措施. 试题点评:本试题考查的是"温室效应”. 19.3 104W,50% 【详解】1m3可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧放出热量 Q放=q甲烷V=3.6 107J/m3 164m3=5.904 109J 由题知:v=36km/h=10m/s,t=1640min=9.84 104s。公交车行驶路程 s=vt=10m/s 9.84 104s=9.84 105m 由于车匀速行驶,所以汽车的牵引力 F=f=0.05G车=0.05mg=0.05 6000kg 10N/kg=3 103N 牵引力做的有用功 W有用=Fs=3 103N 9.84 105m=2.952 109J 发动机的实际功率 发动机效率 答案第1页,共2页 答案第1页,共2页 学科网(北京)股份有限公司 $$