第19课时 热机 热机的效率 能量的转化和守恒-【中考宝典】2025年中考物理（广东专用版）

口新课标中考宝典·物理（广东专用版） 第19课时 热机 热机的效率 能量的转化和守恒 考点梳理 1,定义：利用内能做功的机器。常见的热机有：汽油机、柴油机、蒸汽机、喷气发动机等。 2.内燃机原理：燃料在汽缸内燃烧，产生高温高压的燃气，把① 转化为 ② 。 然后燃气推动活塞做功，把③ 转化为④ 3.分类：内燃机分为⑤ 和⑥ 两大类，它们分别用汽油和柴油作 为燃料。 4.汽油机的工作过程及特点 冲程名称 ⑦ 冲程⑧ 冲程 ⑨ 冲程⑩ 冲程 热 机 热 机 图示 热 机 进气门 打开 关闭 关闭 关闭 的 工作 排气门 关闭 关闭 关闭 打开 过程 效 活塞 向下运动 向上运动 向下运动 向上运动 率 @ 能转化 ⑧ 能转化 能量转化 为2 能 为国 能 能 量 注意：热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，飞轮转动2周，活塞往返2次，对外做功1次。 的 1,定义：某种燃料⑤ 燃烧放出的热量与其⑥ 之比 转 2.单位符号：固体和液体燃料用@ 。 气体燃料用J/m。 化 热值 3.计算公式：固体和液体燃料：Q=⑧ 。气体燃料：Q=qV。 与 注意：热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、形状、是否完全燃烧等均无关。 守 1.概念：用来做有用功的那部分能量，与© 放出的热量之比。 恒热机 的效 2计算公式产（图体和流体信料。(，一（气体搭料。 率 3.提高热机效率的途径：(1)让燃料尽可能地充分燃烧。(2)在设计和制造热机时，要不 断改进和创新，以诚少能量的损失。(3)设法利用废气的能量。 1.能量的转化：在一定条件下，各种形式的能量都可以相互网 能量 2.能量守恒定律：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 的转 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 化与 ④ 因此，随着科技的发展，人类② (选填“能”或“不能”)制造 守恒 出永动机。 144 第一部分基础过关门 课前小测 1.(粤沪素材)2024年3月20日，探月工程四期鹊桥二号中继通信卫星由长征八号遥三运载火箭发射 升空。如图所示的是火箭加速升空时的情境，下列描述正确的是 A,火箭加速上升过程中受到平衡力的作用 B.中继通信卫星到达太空后失去惯性 C.中继通信卫星的机械能增加 D.火箭的动能转化为重力势能 2.(鸟沪素材)如图为四冲程汽油机工作过程中的某冲程示意图，该冲程为 A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程 3.(人教素材)如图所示，先用绳子把一个铁锁悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，铁锁向前摆去。 铁锁在来回摆动过程中 A.机械能保持不变 它打不着我) B.机械能不断减小 C.内能转化为机械能 D.不符合能量守恒定律 4.(粤沪、人教素材)2020年6月23日，长征三号乙运载火箭托举着“北斗三号”最后一颗组网卫星飞向 太空，火箭装载的燃料具有热值 的特点。一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热 损失占25%，废气带走的能量占30%，摩擦等机械损耗占10%，则内燃机的热机效率为 易错辨析 易错点汽油机四个冲程 【例1】如图所示，这是内燃机工作中的一个冲程，下列描述正确的是 A.吸气冲程，内能转化为机械能 B.压缩冲程，机械能转化为内能 C.做功冲程，内能转化为机械能 D.排气冲程，机械能转化为内能 【方法指导】在四个冲程中，只有两个冲程涉及能量转换，一是做功冲程内能转化为机械能，二是压缩冲 程机械能转化为内能，而且只有做功冲程对外做功获得动力，其他三个冲程都是靠飞轮的惯性完成的。 热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，飞轮转动2周，活塞往返2次，对外做功1次。 145 口新课标中考宝典·物理（广东专用版） 【举一反三】 1.如图所示为内燃机四冲程工作示意图，下列说法正确的是 A,一个工作循环的正确顺序是：甲→乙→丙→丁 B.乙图冲程能获得动力 C.丁图冲程有明显机械能转化为内能的过程 D.丙图冲程存在化学能转化为内能的过程 2.如图，甲，乙是课堂上看到的两个演示实验示意图，与压缩冲程原理相同的是 图所示的演示 实验。丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图，利用内能来做功的冲程是 图。 若某汽油机飞轮转速为3600r/min,则它每秒完成 个冲程。 棉 易错点2热效率的计算 【例2】某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg的无烟煤。水的 比热容是4.2×10J/(kg·C),无烟煤的热值是3.4×10Jkg。求： (1)锅炉内的水吸收的热量是多少？ (2)无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？ (3)此锅炉的效率是多少？ 【方法指导】效率？的计算关键要抓住定义：有用部分在总的部分中的比值，公式为？一W W100%,分 为热机效率、电热水器效率和锅炉效率三种。(1)热机是把燃料的化学能转化为内能进而转化为机械 能的机械，效率中有用部分即是热机移动所做的功，通过公式W一F:进行计算，总的部分为燃料完 全燃烧放出的热量，通过Q=mq=Vg进行计算。(2)电热水器是把电能转化为内能的过程，效率中 有用部分即被加热的物体吸收的热量，通过公式Q一℃m△1进行计算，总的部分为消耗的电能，通过 W电=P:进行计算。(3)锅炉是把燃料的化学能转化为内能的过程，效率中有用部分即被加热的物体 吸收的热量，通过公式Q:=cm△1进行计算，总的部分为燃料完全燃烧放出的热量，通过Q:=ng=Vg 进行计算。 146 第一部分基础过关口 【举一反三】 3.小娟准备测量家中燃气灶正常工作时的效率，于是关闭了其它燃气设备。在标准大气压下，将质量 是4kg,初温是25℃的水加热到沸腾，她观察到燃气表的示数，使用前是210.65m,使用后是 210.77m3。[水的比热容c=4.2×10J/(kg·C),天然气的热值为4.0×10J/m3]。求： (1)水吸收的热量： (2)燃气灶正常工作时的效率。 真题训练 考点 热机(10年5考：2023③、2022③、2021③、2019③、2016③) <课标内容>3.3.3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。 【典题训练】 1.(2023·省5题)下图为四冲程汽油机工作过程中的某冲程示意图，该冲程为 A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程 (第1题图) (第2避图) 2.(2019·省9题)如图表示四冲程汽油机处于 冲程。某汽油机工作过程有吸气、压缩、做功 和排气四个冲程。处在压缩冲程时，活塞向 运动，燃料混合物被压缩，在这个过程中机械能转 化为 147 口新课标中考宝典·物理（广东专用版） 【拓展提升】 1.(2024·秦淮区二糢)下列四幅图的能量转化情况，与汽油机压缩冲程相同的是 A.甲图，反复弯折铁丝 B.乙图，对试管中水加热一段时间后瓶塞“飞出” C.丙图，太阳能汽车用太阳能驱动汽车前进 D.丁图，取暖器通电后电热丝发热 2.(2016·广东)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。汽油机的工作示意图中机械能 转化为内能的冲程是 图。（后两空填字母） 考点2热值、热机效率及其计算(10年9考：2024①、2023①、2022②、2021①、2019①，2018①、2017 ④、2016②、2015③) <课标内容>3.3.1从能量转化的角度认识燃料的热值。 3.5.2从能量的转化和转移的角度认识效率。 【典题训练】 1.(2024·省23节选改编)飞艇低速水平匀速直线飞行时，若消耗10kg燃油，则燃油完全燃烧释放的热 量为 J。(燃油热值9陆=4.5×10Jkg) 2.(2022·省8题)班级厨艺展示活动中，用煤气炉烹饪食物活动结束，剩余煤气的热值 (选填 “变大”“变小”或“不变”)。 【拓展提升】 1.(2024·江苏连云港)下列关于燃料的热值说法正确的是 A.燃料燃烧越充分，其热值越大 B.燃料的热值越小，完全燃烧放出的热量越少 C.一瓶酒精用去三分之一，剩余酒精的热值将减小 D.焦炭的热值是3.0×10'J/kg,完全燃烧1kg焦炭能放出3.0×10J的热量 2.(2024·鹩山市校级模拟)某汽油机工作时的能量损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机 械摩擦及其它损耗总和为10%。已知汽油热值为4.6×10J/kg。则该汽油机工作时汽油燃烧释放 能量的 %转化为机械能。若该汽油机消耗2kg汽油，获得的机械能为 J。经过 不断改进和创新，汽油机的效率 (选填“可以”或“不可以”)可以提高到100%。 148 第一部分基础过关卫 考点3能量的转化与守恒(10年7考：2024①、2022②、2021②、2019①、2018①、2017①、2016③) <课标内容>3.5.1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。 3.5.3列举能量转化和转移具有方向性的常见实例。 3.1.1了解能量及其存在的不同形式。能描述不同形式的能量和生产生活的联系。 3.1.2通过实验，认识能量可从一个物体转移到其他物体，不同形式的能量可相互转化。 【典题训练】 1.(2024·省22题)电解水制备氧气的过程中，电能主要转化为 能。 2.(2022·省9题节选)汽车尾气带走的能量 (选填“能”或“不能”)自动汇集回来转化成燃料 的化学能，这反映了能量的转化具有 【拓展提升】 1.(2023·广东广州)某路灯照明系统的太阳能电池白天将太阳能转化为电能，对蓄电池充电，晚上蓄 电池对路灯供电，对下图方框中能量形式判断正确的是 太阳能电池 蓄电池 蓄电池 路灯 化学能 丙 A甲是“电能” B.乙是“太阳能” C.丙是“电能” D.丁是“机械能” 2.(2024·重庆)如图所示，重庆蟠龙抽水蓄能电站于2024年全部投产，每年可减少二氧化碳排放39.87 万吨。抽水蓄能电站的工作原理是：在用电低谷时，将水从下水库抽到上水库储存，这是将电能转化 为水的 能。在用电高蜂时，将水从上水库放到下水库带动发电机发电，发电机是利用 原理工作的。 3.(2024·甘肃白银)国产新型电动汽车具有各种“超能力”，其中“能量回收装置”是在踩下制动踏板 时，通过对电路的控制，使驱动电动机变为发电机，以发电机发电产生的阻力来制动，此时，将 能转化为电能，再将电能转化为 能储存在蓄电池里。 课后要点辨析 判断下列说法是否正确。 (1)飞机在飞行过程中，剩下的燃油越多，燃油的热值越大 (2)汽车的动力由内燃机提供，单缸四冲程汽油机的飞轮每转一圈，对外做功一次 (3)发射火箭的能量转化与热机做功冲程相同 (4)汽车的汽油机工作的四个冲程中，发生能量转化的只有做功冲程 (5)瓷器制作中将窑口密封后，热效率可以达到100% (6)水果电池向外供电时，将化学能转化为电能 (7)火箭发动机选用氢作为燃料的原因之一是氢的热值较高 (8)在火箭加速升空过程中，机械能总量不变 149物理参考答案 第18课时分子热运动 内能 比热容 易错点2 【例2】解：(1)Qe=cm△1=4.2×10J/(kg·℃)×200kg 【考点梳理】 ×(100℃-25℃)=6.3×10J: 原子原子核电子质子中子正无规则的运动 (2)Qa=m9=6kg×3.4×10J,kg=2.04×10'J 热运动剧烈间隙引斥，动能势能增加 ×100%= (3)1Q 6.3×10J 2.04×10J ×100%=30.9% 减少质量增大减小热量J/(kg·℃)4.2×10 答：略。 Q=cm(1-上)Q=n(L一t)Q=cm△1 【举一反三】 【课前小测】 3.解：(1)由Q。=m4:可知，水吸收的热量为Q=c△ 1-4AAAB5.甲乙 4.2×10J/(kg·℃)×4kg×(100℃-25C)=1.26×10°J: 【重点实验】 (2)由Q=gV可知，天然气放出的热量为 【例】(1)秒表天平(2)相同质量 Qm=qV=4.0×10Jm×(210.77m-210.65m)= (3)相同温度变化(4)不同比热容 4.8×10J, (5)甲液体(6)加热时间转换 可知，燃气灶正常工作时的效率为 再由？一Q (7)①温度的变化②水大于③转换法控制变量法 ④用电加热器更易控制相同时间放出的热量相同 ×10%=.26×10×100%=26.25% ”一Q 4.8×10J (8)在相同时间内甲和乙吸收的热量相同乙 答：略。 【易错辨析】 【真题训练】 易错点1 考点1 【例1】A【举一反三】L.C 【典题训练】1.C2.排气上内能 易错点2 【拓展提升】1.A2.做功FB 【例2】A【举一反三】2.D 3.A 考点2 【真题训练】 【典题训练】1.4.5×10°2.不变 考点1 【拓展提升】1.D2.252.3×10 不可以 【典题训练】L.D2.A【拓展提升】1一3DDB 考点3 考点2 【典题调练】1，化学2.不能方向性 【典题训练】A【拓展提升1.C 【拓展提升】1，C2.机械电磁感应3，机械化学 2.温度3.扩散引 【课后要点辨析】 考点3 (1)×(2)×(3)/(4)×(5)× (6)/(7)/ 【典题训练】1.A2.D【拓展提升】L.B2.D (8)× 3.机械做功 考点4 第四板块 电与磁 【典题训练】62.5乙2.94×10 第20课时 电流和电路 【拓展提升】1.C2.B3.20 4.比热容4.2×105.B大小 【考点梳理】 【课后要点辨析】 负正转移轻小物体正负排斥吸引 (1)X(2)/(3)×(4)/(5)× (6)×(7)/ 同种电荷相互排斥容易不容易电源用电器开关 闭合接通断开用电器位置所有用电器电荷 第19课时 热机热机的效率 的定向移动正电流强骑1安培A0.020.1 能量的转化和守恒 调零串联正负0一3相等之和 【课前小测】 【考点梳理】 1-3 ACB 化学能内能内能机械能汽油机柴油机吸气 4.正玻璃棒到金属球 压第做功排气机械内内机械完全 5.半导体单向导电用电器 质量（或体积）J:kggm燃料完全燃烧转化 6.40.327.0.30.2 保持不变不能 【易错辨析】 【课前小测】 易错点1 1-3CAB4.大35% 【例1】串并S,S,S 【易错辨析】 【举一反三1.SSS1S,S,S 易错点1 易错点2 【例1C【举一反三】1.B2.甲丁120 【例2】C 11