专题14 热机与社会发展（预习）-【暑假自学课】2025年新九年级物理暑假提升精品讲义（沪粤版2024）

第14讲 热机与社会发展 内容导航——预习三步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 练习题 讲典例：教材习题学解题、快速掌握解题方法 练考点 强知识：核心考点精准练 第二步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第三步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1 热机 1．热机的共同特点：是将燃料的______能通过燃烧转化为______能，然后通过______，把______能转化为______能。 [来源:学§科§网] 2．实验探究热机的原理 如图所示，在试管内装一些水，用带玻璃管的胶塞塞住，在玻璃管口放一个纸做的小叶轮。加热试管使水沸腾，细心观察你会发现________，在此过程中是燃料的______能转化为叶轮的______能。 知识点2 汽油机 1．汽油机[来源:Z,xx,k.Com] （1）结构：由______、______、进气门、排气门、曲轴连杆、飞轮以及______组成。 （2）原理：汽油机工作时，一个工作循环包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。在压缩冲程中，______转化为______；在做功冲程中，______转化为______。[来源:Z+xx+k.Com] 2．柴油机与汽油机一样，也有四个冲程，所不同的是柴油机顶部有个喷油嘴，汽油机是火花塞，柴油机是压燃式，汽油机是点燃式。汽油机吸入气缸的物质是__________，柴油机吸入气缸的物质是______。 知识点3 热机效率 1．热机的热效率定义：热机工作时，用来做______的能量与燃料________放出的热量之比； 2．公式：（车）； （烧水） 3．提高热机效率的方法：保证良好的的润滑以减少摩擦、减少各种热量损失等；让燃料燃烧的跟充分；设法利用废弃的能量。 4．汽油机和柴油机区别 项目 汽油机 柴油机 构造 火花塞 喷油嘴 燃料 汽油 柴油 吸气冲程 汽油和空气混合气体 只吸入空气 点火方式 点燃式 压燃式 应用 汽车、摩托车等 挖掘机、轮船等 教材习题01 热机是将燃料燃烧时的______能转化为______能，然后通过______，把______能转化为______能的机器。 解题方法 热机工作时，燃料燃烧发生化学变化，将化学能转化为内能，之后在做功冲程里，利用内能做功，把内能转化为机械能，这是热机能量转化的基本过程。 【答案】化学；内；做功冲程；内；机械 教材习题02 图12- 4-8是汽油机工作时的四个冲程示意图。请你辨认图中各是哪个冲程。在一个工作循环中，这四个冲程的先后顺序是____、____、____、____。（填字母序号） 解题方法 吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，对应图 (a) ，吸入汽油和空气的混合物。 压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，对应图 (c) ，将混合物压缩，机械能转化为内能。 做功冲程：进气门和排气门都关闭，火花塞点火（汽油机），燃气膨胀推动活塞向下运动，对应图 (d) ，内能转化为机械能。 排气冲程：排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，对应图 (b) ，排出废气 。 所以一个工作循环中四个冲程先后顺序是 (a) 吸气冲程、(c) 压缩冲程、(d) 做功冲程、(b) 排气冲程。 【答案】 (a)、(c)、(d)、(b) 教材习题03 在汽油机的做功冲程中，高温、高压的燃气推动活塞做功，气缸中的燃气内能______，温度______；而在压缩冲程中，活塞对气缸中混合气体做功，气体内能______，温度______。 解题方法 做功冲程：燃气推动活塞做功，燃气对外做功，内能转化为机械能，所以燃气内能减小，温度降低。 压缩冲程：活塞对混合气体做功，机械能转化为气体内能，气体内能增大，温度升高。 【答案】减小；降低；增大；升高 教材习题04 某物理小组的同学在社会实践活动中，通过实际调查和网上查询，绘制了一辆某种型号普通轿车在额定功率下行驶时，单位时间内的能量流向图（图12- 4-9），请你参与讨论有关问题。 （1）根据图中的能量流向，说出该轿车行驶时在哪几方面有能量损耗。 （2）若将机器转化成有用功的能量与输入发动机的能量的比值定义为 “能量转化效率”，由图中提供的数据可得，该轿车的能量转化效率为______（精确到 0.1%）。 （3）为减少轿车行驶中的能量损耗，请提出一条建议。（不作解释） 解题方法 （1）从能量流向图能直接看出，汽油燃料能量有部分因蒸发损耗，输入发动机的能量又有摩擦、散热、排放废气等造成的损耗 。 （2）输入发动机的能量是7.9×107J，有用功是1.0×107J 。根据 “能量转化效率” 定义 （3）从减少摩擦、散热、废气排放等造成的能量损耗角度思考，比如加润滑油可减小摩擦，从而减少摩擦损耗的能量。 【答案】（1）能量损耗方面有燃料损耗（蒸发）、摩擦损耗、散热损耗、排放废气损耗；（2）12.7%；（3）给机器加润滑油，减少摩擦损耗（或改进发动机结构，减少散热损耗、减少废气排放损耗等合理建议） 考点一 内燃机的相关计算 【典例1】小李家使用的燃气热水器，将30 kg的水从20 ℃加热到45℃，消耗了0.15m3 的天然气。已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值为4×107J/m3，则下列与该 过程有关的计算结果和分析正确的是 (　　) A.水吸收的热量与水的末温成正比 B.水吸收的热量是3.15×105 J C.热水器的能量转化效率是52.5% D.热水器的能量转化效率与环境温度无关 考点二 热值、比热容、热效率的综合计算 【典例2】如图所示是最新一款无人驾驶汽车原型图．汽车自动驾驶时使用雷达传感器和激光测距仪来了解周围的交通状况．该款车以72 km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8 km，消耗汽油1.5 L。假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为30%，那么，在这段运动过程中，求： (1)该汽车发动机做的有用功是多少； (2)该汽车的输出功率为多少。(已知：汽油的密度为0.8×103 kg/m3，汽油的热值为4.5×107 J/kg) 知识导图记忆 知识目标复核 一、概念理解 能准确说出热机定义，列举至少 3 种热机类型（如蒸汽机、汽油机、柴油机 ），并简述热机能量转化路径（化学能→内能→机械能 ）。 区分汽油机、柴油机的核心差异：构造上（汽油机有火花塞，柴油机是喷油嘴 ）、燃料（汽油 vs 柴油 ）、应用场景（汽油机多用于小型设备，柴油机侧重大型机械 ）。 明确热机效率的定义（有用功能量与燃料完全燃烧放能之比 ），记住蒸汽机、汽油机、柴油机的大致效率范围（蒸汽机 6% - 15%；汽油机 20% - 30%；柴油机 45% 左右 ）。 二、原理掌握 理解汽油机四个冲程（吸气、压缩、做功、排气 ）的工作逻辑： 能描述每个冲程的气门状态、活塞运动方向、能量变化（如压缩冲程机械能→内能；做功冲程内能→机械能 ）； 明确 “只有做功冲程直接输出机械能，其他冲程靠飞轮惯性完成” 的特点。 结合能量转化，解释 “热机效率为何无法达到 100%”（存在热量损失、机械摩擦等能量消耗 ）。 三、应用与影响关联 举例说明热机对社会发展的推动：如收割机替代镰刀（生产效率 ）、列车替代马车（运输能力 ）、飞机实现 “飞天梦”（交通突破 ）。 分析热机对环境的影响（废气含污染物、加剧温室效应等 ），并列举减少污染的措施（如提高燃油品质、研发新能源汽车、优化尾气处理 ）。 梳理热机发展历程中的关键节点（瓦特改进蒸汽机、莱特兄弟发明汽油飞机、火箭发动机应用等 ），理解技术迭代如何推动人类探索（从陆地→天空→太空 ）。 一、单选题 1．如图所示是某四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，它是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 2．2024年5月3日17时27分，嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射，准确进入地月转移轨道，对于火箭使用的氢燃料的说法正确的是（　　） A．火箭用液态氢作燃料，因为氢的比热容较大 B．使氢气液化，只能采用降温的方法 C．火箭用液态氢作燃料，只是因为氢的密度比较小 D．火箭用液态氢作燃料，是因为氢的热值比较大 3．如题图所示，下列关于内能的转化与利用说法错误的是（　　） A．汽油机中汽油热值与它的质量无关 B．图甲通过做功的方式改变筒内空气的内能 C．图乙为汽油机的做功冲程 D．两种情形中的能量转化过程相同 4．如图所示，甲是汽油机某个冲程的工作示意图，乙是柴油机某个冲程的工作示意图。下列说法正确的是（　　） A．甲是汽油机的压缩冲程，此时进气门和排气门均关闭 B．甲是汽油机的做功冲程，汽缸顶部的火花塞产生电火花 C．乙是柴油机的吸气冲程，吸进汽缸的是空气和柴油的混合物 D．乙是柴油机的排气冲程，此时汽缸顶部的喷油嘴正在喷油 5．图是兴趣小组用数字温度计完成趣味实验情景，将测温探头置于注射器内并密封，缓慢向左推动活塞并观察温度计示数变化。关于此过程说法正确的是（    ） A．温度计示数变小 B．气体含有的热量增加 C．通过热传递改变气体内能 D．能量转化与热机压缩冲程相同 6．下列各图是生活中的一些常见物理现象，其中解释正确的是（　　） A．甲图：“比较不同物质的吸热能力”，在相同的试管内应加入相同质量的水和沙子 B．乙图：描述的是白天陆海风的形成过程 C．丙图：描述的是内燃机的做功冲程 D．丁图：按下火花发生器的按钮，“砰”的一声瓶盖飞出，燃气对盒盖做功，燃气的内能增大 7．有关汽油机和柴油机的异同，下列说法错误的是（　　） A．汽油机与柴油机使用的燃料不同 B．柴油机一般用于大型、重型机械，汽油机一般用于轻型、小型机械 C．吸气冲程，汽油机吸入的只有空气，柴油机吸入的是柴油和空气的混合物 D．柴油机压缩冲程末的温度比汽油机高 二、填空题 8．内燃机的一个工作循环由 、 、 、 四个冲程组成。一台某型号单缸四冲程汽油机的飞轮速度是1200r/min，则汽油机每秒钟对外做功 次。 9．如图甲所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧，该过程中，使引火仪中的空气内能改变的方式是 。如图乙所示是单缸四冲程汽油机工作状态示意图，与甲图中的能量转化情况 （相同/不相同）。某台汽油机飞轮的转速为3000r/min，该汽油机每秒钟对外做 次功。 10．建立知识结构是有效学习的科学方法。下图是为部分能量组建的知识结构图，其中①、②、③、④标号处应对应填写的内容分别是： 、 、 、 。 11．如图，在无盖小筒里放入干燥面粉，点燃蜡烛，用筒盖盖住大筒，向小筒内鼓入空气，使面粉弥漫在大筒内，面粉迅速被点燃引发爆炸，把筒盖冲起。面粉燃烧时将 能转化成 能，筒盖被冲起的过程与汽油机的 冲程能量转化情况相同。若汽油机飞轮的转速是，则该汽油机内燃气对外做功 次。 12．小明和小华家分别有A、B两款燃气灶，为了比较哪款更节能，他俩周末进行了研究，发现同样将1kg的水由常温（20℃）烧开（标准大气压下），A款燃气灶消耗了2.1×10-2m³的燃气，B款燃气灶消耗了2.8×10-2m³的燃气，通过比较发现 燃气灶更节能，因为它的 高，其大小为 [水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）、燃气的热值为4.0×107J/m3]。 13．如图甲所示，这是四冲程汽油机的 冲程。如图乙，这是我国自主生产的某品牌小汽车，已知汽油的热值是，若该汽车发动机的效率是，消耗汽油使该汽车在水平路面上匀速行驶了，则该汽车发动机的牵引力为 N。 14．如图甲所示装置，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团硝化棉，用力将活塞迅速下压，看到棉花着火，图 中汽油机的工作过程与这一实验过程中能量的转化是相同的；某次汽油机消耗汽油0.21kg，若这些汽油完全燃烧，被46kg初温为10℃的水全部吸收，则水温升高到 ℃；汽车在紧急刹车时，刹车片会发烫，这是通过 的方式改变了刹车片的内能。（q汽油=4.6×107J/kg，c水=4.2×103J/(kg·℃)） 三、实验题 15．如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量和初温也相同。 （1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验：要完成本实验，燃料完全燃烧放出热量的多少，通过 （选填“加热的时间”或“升高的温度”）来反映的； （2）如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体（其中一种液体是水），采用相同的燃料和相同的加热方式供热，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示 （选填“a”或“b”）是水。 16．如图所示，小明利用甲乙丙三套完全相同的装置，完成下面两个热学实验。 (1)为了比较水和煤油的吸热本领的大小，他应选择 （选填“甲、乙”、“乙、丙”或“甲、丙”）两套装置； ①实验应控制水和煤油的质量、初温相同，分别用两个相同的酒精灯对其加热。小明通过 （选填“加热时间”或“温度计上升的示数”）来比较水和煤油吸收热量的多少； ②经过实验得出了水和煤油温度随时间的变化如图丁 a、b 所示，根据图丁可判断出 （选填“水” 或“煤油”）的吸热能力强，若不计整个实验过程中的热量损失，根据丁图信息可以得到煤油的比热容是 J/(kg⋅℃)； (2)为比较不同燃料的热值，小明选择了甲、乙两套装置，他分别在加热器中放入相同质量的不同燃料，同时点燃后对质量和初温相等的同种液体加热，直至燃料完全燃烧。 ①除了甲、乙两套装置所示器材之外，本实验还需要的测量工具是 ； ②实验通过 （选填“加热时间”或“温度计上升的示数”）来比较不同燃料完全燃烧放出热量多少； ③小明按正确方法进行实验，发现用燃料 2 作为燃料的水升高的温度∆t1 是用燃料 1 作为燃料的水升高的温度∆t2 的 2 倍，由此他得出“燃料 2 的热值是燃料 1 的 2 倍”的结论，同组的小贝则不同意小明的结论，小贝不同意原因是： ； (3)我们知道固体熔化时虽然温度保持不变，但仍需吸热。通过查阅资料知道：人们把单位质量的某种物质，在熔点时从固态完全变为液态需要的热量，叫做该物质的熔解热，用字母λ表示。已知质量 5kg 冰由-10℃全部熔化成 0℃的水所需的热量是 1.78×106J，则冰的熔解热λ为 J/kg【其中冰的比热容 2.1×103J/(kg•℃)】。 17．根据图中实验回答问题。 （1）如图1所示，在热水和冷水中分别滴入两滴墨水，不要搅动杯中的水，选用热水和冷水做实验的目的是便于探究分子无规则运动速度与 的关系。 （2）如图2所示，瓶内装有少量的水，水上方有水蒸气，用打气筒向瓶内打气，当塞跳起时，瓶内出现白雾，白雾是水蒸气 而成的，这说明气体对外做功时，内能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 （3）如图3所示是热机的 冲程，这个冲程是通过 的方式改变它的内能。 （4）如图4所示，当软木塞被冲出时，发生的能量转化是 转化为 。 （5）如图5的实验说明了 。 四、计算题 18．一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了108km，所用时间为1h，消耗汽油10kg，汽车在行驶过程中所受阻力恒为1380N（汽油的热值）。求： （1）汽车行驶的速度； （2）牵引力的功率； （3）汽车发动机的效率。 19．如图所示，某家庭太阳能热水器阳光照射时，平均每小时吸收7.0×106J的太阳能，若热水器吸收8h的太阳能，可以使质量为100kg的水温度升高50℃。已知水的比热容c水=4.2×103J/(kg•℃)，求： （1）水吸收的热量； （2）该太阳能热水器的效率。    20．用烟煤烧水时，将的水从加热到，燃烧了的烟煤。水的比热容是，烟煤的热值约为试求： （1）水吸收的热量是多少？ （2）1.4kg的烟煤完全燃烧放出的热量是多少？ （3）热效率是多少？ （4）分析热效率不高的原因。 五、综合题 21．太阳能是清洁能源，广泛应用于我们的日常生活，如图所示的太阳能热水器，已知它的装水量可达到100kg，吸热板的面积为，水的比热容是，试求： （1）太阳释放的巨大能量是通过太阳内部的 （选填“核裂变”或“核聚变”）产生的；太阳能热水器是通过 的方式增加水的内能； （2）小明注意到太阳能说明书上有太阳辐射功率一项，查阅资料得到太阳辐射功率是指1h内太阳辐射到面积上的能量，单位是，已知5h内太阳能吸热板接收到太阳能的总量，则太阳能照射到热水器吸热板的辐射功率是多少？( ) （3）如果该太阳能热水器装满水，水的温度从20℃升高到50℃，如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为50%，则需要燃烧多少煤气？（煤气的热值为）( ) Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg·℃）×100kg×（50℃-20℃）=1.26×107J煤气灶的效率为50%，则燃烧煤气放出热量 22．如图甲所示为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。 （1）图乙为发动机在做功冲程中的示意图。设活塞的面积为S，冲程长为l，燃气对活塞的压强为p，推导发动机做的功W= （用已给字母表示）； （2）有一台四缸发动机，其主要技术指标如下表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数； 排量 2.0L 输出功率 120kW 转速 6000r/min ①该发动机在1s内做功 J； ②在每个做功冲程里，发动机做功是多少 ？（写出计算过程） 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第14讲 热机与社会发展 内容导航——预习三步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 练习题 讲典例：教材习题学解题、快速掌握解题方法 练考点 强知识：核心考点精准练 第二步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第三步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1 热机 1．热机的共同特点：是将燃料的化学能通过燃烧转化为内能，然后通过做功，把内能转化为机械能。 [来源:学§科§网] 2．实验探究热机的原理 如图所示，在试管内装一些水，用带玻璃管的胶塞塞住，在玻璃管口放一个纸做的小叶轮。加热试管使水沸腾，细心观察你会发现叶轮转动，在此过程中是燃料的化学能转化为叶轮的机械能。 知识点2 汽油机 1．汽油机[来源:Z,xx,k.Com] （1）结构：由火花塞、气缸、进气门、排气门、曲轴连杆、飞轮以及活塞组成。 （2）原理：汽油机工作时，一个工作循环包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。在压缩冲程中，机械能转化为内能；在做功冲程中，内能转化为机械能。[来源:Z+xx+k.Com] 2．柴油机与汽油机一样，也有四个冲程，所不同的是柴油机顶部有个喷油嘴，汽油机是火花塞，柴油机是压燃式，汽油机是点燃式。汽油机吸入气缸的物质是汽油和空气，柴油机吸入气缸的物质是空气。 知识点3 热机效率 1．热机的热效率定义：热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比； 2．公式：（车）； （烧水） 3．提高热机效率的方法：保证良好的的润滑以减少摩擦、减少各种热量损失等；让燃料燃烧的跟充分；设法利用废弃的能量。 4．汽油机和柴油机区别 项目 汽油机 柴油机 构造 火花塞 喷油嘴 燃料 汽油 柴油 吸气冲程 汽油和空气混合气体 只吸入空气 点火方式 点燃式 压燃式 应用 汽车、摩托车等 挖掘机、轮船等 教材习题01 热机是将燃料燃烧时的______能转化为______能，然后通过______，把______能转化为______能的机器。 解题方法 热机工作时，燃料燃烧发生化学变化，将化学能转化为内能，之后在做功冲程里，利用内能做功，把内能转化为机械能，这是热机能量转化的基本过程。 【答案】化学；内；做功冲程；内；机械 教材习题02 图12- 4-8是汽油机工作时的四个冲程示意图。请你辨认图中各是哪个冲程。在一个工作循环中，这四个冲程的先后顺序是____、____、____、____。（填字母序号） 解题方法 吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，对应图 (a) ，吸入汽油和空气的混合物。 压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，对应图 (c) ，将混合物压缩，机械能转化为内能。 做功冲程：进气门和排气门都关闭，火花塞点火（汽油机），燃气膨胀推动活塞向下运动，对应图 (d) ，内能转化为机械能。 排气冲程：排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，对应图 (b) ，排出废气 。 所以一个工作循环中四个冲程先后顺序是 (a) 吸气冲程、(c) 压缩冲程、(d) 做功冲程、(b) 排气冲程。 【答案】 (a)、(c)、(d)、(b) 教材习题03 在汽油机的做功冲程中，高温、高压的燃气推动活塞做功，气缸中的燃气内能______，温度______；而在压缩冲程中，活塞对气缸中混合气体做功，气体内能______，温度______。 解题方法 做功冲程：燃气推动活塞做功，燃气对外做功，内能转化为机械能，所以燃气内能减小，温度降低。 压缩冲程：活塞对混合气体做功，机械能转化为气体内能，气体内能增大，温度升高。 【答案】减小；降低；增大；升高 教材习题04 某物理小组的同学在社会实践活动中，通过实际调查和网上查询，绘制了一辆某种型号普通轿车在额定功率下行驶时，单位时间内的能量流向图（图12- 4-9），请你参与讨论有关问题。 （1）根据图中的能量流向，说出该轿车行驶时在哪几方面有能量损耗。 （2）若将机器转化成有用功的能量与输入发动机的能量的比值定义为 “能量转化效率”，由图中提供的数据可得，该轿车的能量转化效率为______（精确到 0.1%）。 （3）为减少轿车行驶中的能量损耗，请提出一条建议。（不作解释） 解题方法 （1）从能量流向图能直接看出，汽油燃料能量有部分因蒸发损耗，输入发动机的能量又有摩擦、散热、排放废气等造成的损耗 。 （2）输入发动机的能量是7.9×107J，有用功是1.0×107J 。根据 “能量转化效率” 定义 （3）从减少摩擦、散热、废气排放等造成的能量损耗角度思考，比如加润滑油可减小摩擦，从而减少摩擦损耗的能量。 【答案】（1）能量损耗方面有燃料损耗（蒸发）、摩擦损耗、散热损耗、排放废气损耗；（2）12.7%；（3）给机器加润滑油，减少摩擦损耗（或改进发动机结构，减少散热损耗、减少废气排放损耗等合理建议） 考点一 内燃机的相关计算 【典例1】小李家使用的燃气热水器，将30 kg的水从20 ℃加热到45℃，消耗了0.15m3 的天然气。已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值为4×107J/m3，则下列与该 过程有关的计算结果和分析正确的是 (　　) A.水吸收的热量与水的末温成正比 B.水吸收的热量是3.15×105 J C.热水器的能量转化效率是52.5% D.热水器的能量转化效率与环境温度无关 【答案】C 【解析】A．根据公式Q吸=cmΔt可知水吸收的热量与水温度的变化量成正比，故A错误； B．水吸收的热量 Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×30 kg×(45℃-20℃)=3.15×106J 故B错误； C．水放出的热量为 Q放=Vq=0.15m3×4×107J/m3=6×106J 效率为 η=×100%=×100%=52.5% 故C正确； D．热水器的转化效率和环境温度有关，故D错误。 故选C。 考点二 热值、比热容、热效率的综合计算 【典例2】如图所示是最新一款无人驾驶汽车原型图．汽车自动驾驶时使用雷达传感器和激光测距仪来了解周围的交通状况．该款车以72 km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8 km，消耗汽油1.5 L。假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为30%，那么，在这段运动过程中，求： (1)该汽车发动机做的有用功是多少； (2)该汽车的输出功率为多少。(已知：汽油的密度为0.8×103 kg/m3，汽油的热值为4.5×107 J/kg) 【答案】1.2kg；4.05×104 W。 【解析】 (1)由ρ＝得消耗汽油的质量 m＝ρV＝0.8×103 kg/m3×1.5×10－3 m3＝1.2 kg 汽油完全燃烧放出的热量 Q放＝qm＝4.5×107 J/kg×1.2 kg＝5.4×107 J 由η＝×100%得，汽油机做的有用功 W＝ηQ放＝30%×5.4×107 J＝1.62×107 J (2)由v＝得汽车运动的时间： t＝＝＝ h＝400 s 汽车的输出功率 P＝＝＝4.05×104 W 知识导图记忆 知识目标复核 一、概念理解 能准确说出热机定义，列举至少 3 种热机类型（如蒸汽机、汽油机、柴油机 ），并简述热机能量转化路径（化学能→内能→机械能 ）。 区分汽油机、柴油机的核心差异：构造上（汽油机有火花塞，柴油机是喷油嘴 ）、燃料（汽油 vs 柴油 ）、应用场景（汽油机多用于小型设备，柴油机侧重大型机械 ）。 明确热机效率的定义（有用功能量与燃料完全燃烧放能之比 ），记住蒸汽机、汽油机、柴油机的大致效率范围（蒸汽机 6% - 15%；汽油机 20% - 30%；柴油机 45% 左右 ）。 二、原理掌握 理解汽油机四个冲程（吸气、压缩、做功、排气 ）的工作逻辑： 能描述每个冲程的气门状态、活塞运动方向、能量变化（如压缩冲程机械能→内能；做功冲程内能→机械能 ）； 明确 “只有做功冲程直接输出机械能，其他冲程靠飞轮惯性完成” 的特点。 结合能量转化，解释 “热机效率为何无法达到 100%”（存在热量损失、机械摩擦等能量消耗 ）。 三、应用与影响关联 举例说明热机对社会发展的推动：如收割机替代镰刀（生产效率 ）、列车替代马车（运输能力 ）、飞机实现 “飞天梦”（交通突破 ）。 分析热机对环境的影响（废气含污染物、加剧温室效应等 ），并列举减少污染的措施（如提高燃油品质、研发新能源汽车、优化尾气处理 ）。 梳理热机发展历程中的关键节点（瓦特改进蒸汽机、莱特兄弟发明汽油飞机、火箭发动机应用等 ），理解技术迭代如何推动人类探索（从陆地→天空→太空 ）。 一、单选题 1．如图所示是某四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，它是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】B 【解析】由图可知，进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，即为压缩冲程，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 2．2024年5月3日17时27分，嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射，准确进入地月转移轨道，对于火箭使用的氢燃料的说法正确的是（　　） A．火箭用液态氢作燃料，因为氢的比热容较大 B．使氢气液化，只能采用降温的方法 C．火箭用液态氢作燃料，只是因为氢的密度比较小 D．火箭用液态氢作燃料，是因为氢的热值比较大 【答案】D 【解析】AD．火箭用液态氢作燃料，是因为氢的热值较大，相同质量的氢与其他燃料相比，燃烧放出的热量多，故A错误，D正确； B．使氢气液化，可以采用降温的方法，也可以采用压缩体积的方法，故B错误； C．火箭用液态氢作燃料，是因为氢的热值较大，与氢的密度无关，故C错误。 故选D。 3．如题图所示，下列关于内能的转化与利用说法错误的是（　　） A．汽油机中汽油热值与它的质量无关 B．图甲通过做功的方式改变筒内空气的内能 C．图乙为汽油机的做功冲程 D．两种情形中的能量转化过程相同 【答案】D 【解析】A．热值是燃料的一种特性，和燃料的质量多少无关，故A正确，不符合题意； B．图甲中，把活塞迅速压下去，此时活塞对筒内空气做功，筒内空气的内能变大，温度升高，因此是通过做功的方式改变筒内空气的内能，故B正确，不符合题意； C．图乙中，两气门关闭，活塞下行，是汽油机的做功冲程，故C正确，不符合题意； D．图甲消耗了机械能，得到了内能，因此是将机械能转化为内能；图乙消耗了内能，得到了机械能，因此是将内能转化为机械能，两者的能量转化过程不相同，故D错误，符合题意。 故选D。 4．如图所示，甲是汽油机某个冲程的工作示意图，乙是柴油机某个冲程的工作示意图。下列说法正确的是（　　） A．甲是汽油机的压缩冲程，此时进气门和排气门均关闭 B．甲是汽油机的做功冲程，汽缸顶部的火花塞产生电火花 C．乙是柴油机的吸气冲程，吸进汽缸的是空气和柴油的混合物 D．乙是柴油机的排气冲程，此时汽缸顶部的喷油嘴正在喷油 【答案】B 【解析】AB．根据图示可知，两个气门关闭，活塞下行，汽缸顶部的火花塞产生电火花，为做功冲程，故A错误、B正确； CD．根据图示可知，进气门打开、排气门关闭，活塞下行，为吸气冲程；气缸的顶部有个喷油嘴，是柴油机的吸气冲程，吸入的只是空气，故CD错误。 故选B。 5．图是兴趣小组用数字温度计完成趣味实验情景，将测温探头置于注射器内并密封，缓慢向左推动活塞并观察温度计示数变化。关于此过程说法正确的是（    ） A．温度计示数变小 B．气体含有的热量增加 C．通过热传递改变气体内能 D．能量转化与热机压缩冲程相同 【答案】D 【解析】ACD．如图，注射器里封闭一段空气，缓慢向左推动活塞时，活塞对注射器里的空气做功，使空气的内能增大，温度升高，温度计示数变大，这是通过做功的方式来改变气体的内能，热机的压缩冲程中，活塞压缩缸内气体，对气体做功，使缸内气体内能增大，温度升高，是过做功的方式来改变气体的内能，所以，题中过程的能量转化与热机压缩冲程相同，故AC错误，D正确。 B．热量是过程量，不能用含有来进行描述，故B错误。 故选D。 6．下列各图是生活中的一些常见物理现象，其中解释正确的是（　　） A．甲图：“比较不同物质的吸热能力”，在相同的试管内应加入相同质量的水和沙子 B．乙图：描述的是白天陆海风的形成过程 C．丙图：描述的是内燃机的做功冲程 D．丁图：按下火花发生器的按钮，“砰”的一声瓶盖飞出，燃气对盒盖做功，燃气的内能增大 【答案】A 【解析】A．探究不同物质的吸热能力的实验中，使用同一装置、同一酒精灯加热，控制等质量的水和沙子相同时间吸热相同，故A正确； B．在白天，太阳照射下海岸和海水同时吸收热量，但水的比热容大，温度上升慢，海岸吸热后，温度上升快，热空气上升，微风从海洋吹向陆地形成海陆风，故B错误； C．两个气门都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，故C错误； D．按下火花发生器的按钮，瓶盖飞出，燃气对盒盖做功，燃气的内能减小，故D错误。 故选A。 7．有关汽油机和柴油机的异同，下列说法错误的是（　　） A．汽油机与柴油机使用的燃料不同 B．柴油机一般用于大型、重型机械，汽油机一般用于轻型、小型机械 C．吸气冲程，汽油机吸入的只有空气，柴油机吸入的是柴油和空气的混合物 D．柴油机压缩冲程末的温度比汽油机高 【答案】C 【解析】A．柴油机和汽油机都属于内燃机，汽油机与柴油机使用的燃料不同，柴油机使用柴油，汽油机使用汽油，故A正确，不符合题意； BD．柴油机属于压燃式，压缩冲程末的温度比汽油机高，燃料燃烧更完全，效率比汽油机高，所以柴油机一般用于大型、重型机械，汽油机一般用于轻型、小型机械，故BD正确，不符合题意； C．工作过程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气，故C错误，符合题意。 故选C。 二、填空题 8．内燃机的一个工作循环由 、 、 、 四个冲程组成。一台某型号单缸四冲程汽油机的飞轮速度是1200r/min，则汽油机每秒钟对外做功 次。 【答案】 吸气 压缩 做功 排气 10 【解析】[1][2][3][4][5]内燃机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，曲轴转动二周，对外做功一次。汽油机的飞轮速度是 则汽油机每秒钟对外做功 9．如图甲所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧，该过程中，使引火仪中的空气内能改变的方式是 。如图乙所示是单缸四冲程汽油机工作状态示意图，与甲图中的能量转化情况 （相同/不相同）。某台汽油机飞轮的转速为3000r/min，该汽油机每秒钟对外做 次功。 【答案】 做功 不相同 25 【解析】【小题1】[1]快速压下活塞，活塞对筒内气体做功，气体的内能增加、温度升高，将机械能转化为内能。棉花吸收热量后温度升高，达到着火点后燃烧。 [2]由图乙可知，两个气门都关闭，火花塞点火，为做功冲程，能量转化形式为内能转化为机械能，故图中甲与乙能量转化情况不同。 [3]四冲程汽油机的飞轮转速为3000r/min=50r/s，则该飞轮每秒钟转50圈。一个工作循环，完成四个工作冲程，飞轮转2圈，做功1次，所以飞轮转50圈，做功25次。 10．建立知识结构是有效学习的科学方法。下图是为部分能量组建的知识结构图，其中①、②、③、④标号处应对应填写的内容分别是： 、 、 、 。 【答案】 弹性势能 做功 2 q（或热值） 【解析】[1]势能包括重力势能和弹性势能。 [2]做功和热传递是改变内能的两种方式。 [3]热机的一个工作循环：四个冲程、曲轴/飞轮转2圈、对外做功1次。 [4]燃料燃烧放出的热量。 11．如图，在无盖小筒里放入干燥面粉，点燃蜡烛，用筒盖盖住大筒，向小筒内鼓入空气，使面粉弥漫在大筒内，面粉迅速被点燃引发爆炸，把筒盖冲起。面粉燃烧时将 能转化成 能，筒盖被冲起的过程与汽油机的 冲程能量转化情况相同。若汽油机飞轮的转速是，则该汽油机内燃气对外做功 次。 【答案】 化学 内 做功 900 【解析】[1][2]面粉燃烧时向外释放能量，将化学能转化成内能。 [3]筒盖被冲起的过程是内能转化为机械能，与汽油机的做功冲程能量转化情况相同。 [4]汽油机飞轮的转速是1800r/min，即每分钟飞轮转1800圈。飞轮每转动2圈燃气对外做功1次。则每分钟燃气对外做功900次。 12．小明和小华家分别有A、B两款燃气灶，为了比较哪款更节能，他俩周末进行了研究，发现同样将1kg的水由常温（20℃）烧开（标准大气压下），A款燃气灶消耗了2.1×10-2m³的燃气，B款燃气灶消耗了2.8×10-2m³的燃气，通过比较发现 燃气灶更节能，因为它的 高，其大小为 [水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）、燃气的热值为4.0×107J/m3]。 【答案】 A 热效率 40% 【解析】[1][2]将同样的水烧开，水吸收的热量相同，即有用功相同，A款燃气灶消耗的燃气更少，则总功更小，由可知，A款燃气灶的热效率更高，所以A款燃气灶更节能。 [3]A款燃气灶的热效率 13．如图甲所示，这是四冲程汽油机的 冲程。如图乙，这是我国自主生产的某品牌小汽车，已知汽油的热值是，若该汽车发动机的效率是，消耗汽油使该汽车在水平路面上匀速行驶了，则该汽车发动机的牵引力为 N。 【答案】 吸气 【解析】[1]如图，进气门打开，排气门关闭，活塞下行，是汽油机的吸气冲程。 [2]汽油完全燃烧放出的热量为 汽油机对外做的有用功为 该汽车发动机的牵引力为 14．如图甲所示装置，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团硝化棉，用力将活塞迅速下压，看到棉花着火，图 中汽油机的工作过程与这一实验过程中能量的转化是相同的；某次汽油机消耗汽油0.21kg，若这些汽油完全燃烧，被46kg初温为10℃的水全部吸收，则水温升高到 ℃；汽车在紧急刹车时，刹车片会发烫，这是通过 的方式改变了刹车片的内能。（q汽油=4.6×107J/kg，c水=4.2×103J/(kg·℃)） 【答案】 乙 60 做功 【解析】[1]在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力将活塞迅速向下压，棉絮燃烧起来，这是因为压缩筒内空气做功，使空气的内能增加；该实验中，压缩筒内空气做功，活塞的机械能转化为筒内空气的内能，与内燃机的压缩冲程相似；图乙两个气门都关闭，活塞向上是压缩冲程，图丙两个气门都关闭，活塞向下是做功冲程。 [2]汽油燃烧放出的热量 Q=mq=0.21kg×4.6×107J/kg=9.66×106J 被46kg初温为10℃的水全部吸收，则水温升高的温度 水的末温为 t=50℃+10℃=60℃ [3]汽车在紧急刹车时，刹车片会发烫，这是通过摩擦做功的方式，将机械能转化为内能改变刹车片的内能。 三、实验题 15．如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量和初温也相同。 （1）比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验：要完成本实验，燃料完全燃烧放出热量的多少，通过 （选填“加热的时间”或“升高的温度”）来反映的； （2）如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体（其中一种液体是水），采用相同的燃料和相同的加热方式供热，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示 （选填“a”或“b”）是水。 【答案】 甲、丙 升高的温度 b 【解析】（1）[1]要比较不同燃料的热值，要用不同的燃料，加热质量相同的同种液体，应选择甲、丙两图进行实验。 [2]根据转换法可知，燃料完全燃烧放出热量的多少，可以通过温度计示数的变化量来反映。 （2）[3]如图丁所示，加热相同的时间，即吸收相同的热量，a液体的温度升高得较快，b液体的温度升高得慢，根据比较吸热能力的方法，故b液体的比热容较大，即b液体是水。 16．如图所示，小明利用甲乙丙三套完全相同的装置，完成下面两个热学实验。 (1)为了比较水和煤油的吸热本领的大小，他应选择 （选填“甲、乙”、“乙、丙”或“甲、丙”）两套装置； ①实验应控制水和煤油的质量、初温相同，分别用两个相同的酒精灯对其加热。小明通过 （选填“加热时间”或“温度计上升的示数”）来比较水和煤油吸收热量的多少； ②经过实验得出了水和煤油温度随时间的变化如图丁 a、b 所示，根据图丁可判断出 （选填“水” 或“煤油”）的吸热能力强，若不计整个实验过程中的热量损失，根据丁图信息可以得到煤油的比热容是 J/(kg⋅℃)； (2)为比较不同燃料的热值，小明选择了甲、乙两套装置，他分别在加热器中放入相同质量的不同燃料，同时点燃后对质量和初温相等的同种液体加热，直至燃料完全燃烧。 ①除了甲、乙两套装置所示器材之外，本实验还需要的测量工具是 ； ②实验通过 （选填“加热时间”或“温度计上升的示数”）来比较不同燃料完全燃烧放出热量多少； ③小明按正确方法进行实验，发现用燃料 2 作为燃料的水升高的温度∆t1 是用燃料 1 作为燃料的水升高的温度∆t2 的 2 倍，由此他得出“燃料 2 的热值是燃料 1 的 2 倍”的结论，同组的小贝则不同意小明的结论，小贝不同意原因是： ； (3)我们知道固体熔化时虽然温度保持不变，但仍需吸热。通过查阅资料知道：人们把单位质量的某种物质，在熔点时从固态完全变为液态需要的热量，叫做该物质的熔解热，用字母λ表示。已知质量 5kg 冰由-10℃全部熔化成 0℃的水所需的热量是 1.78×106J，则冰的熔解热λ为 J/kg【其中冰的比热容 2.1×103J/(kg•℃)】。 【答案】 甲、丙 加热时间 水 4.2×103 天平 温度计上升的示数 燃料燃烧放出的热量并不是全部被水吸收，只能粗略得出：燃料2的热值比燃料1的热值大 3.35×105 【解析】(1)[1]要比较水和煤油的吸热本领，应用相同的热源分别给相同质量的水和煤油加热，所以应选择甲、丙两套装置。 ①[2]用两个相同的酒精灯对水和煤油加热，则相同时间内酒精灯放出的热量相同，那么两种液体吸收的热量也相同，所以实验中通过加热时间来比较水和灯油吸收热量的多少。 ②[3]由图丁知，a是水的温度随时间变化图线，b是煤油的温度随时间变化图线，而加热相同时间时，b图线温度上升快，c图线温度上升慢，说明水的吸热能力强。 [4]在实验中水和煤油的质量相同，初温相同，由图丁知，水的温度由10℃升高到30℃用时6min，此过程吸收的热量Q吸，而煤油温度变化相同时，用时3min，即此过程煤油吸收的热量为。所以煤油的比热容是 (2)①[5]经比较不同燃料的热值，需在加热器中放入相同质量的不同燃料，而且加入烧杯的液体质量也要相同，所以除了甲乙两套所示器材之外，本实验还需要的测量工具是天平，用来测量燃料和液体的质量，以确保两种燃料和烧杯中液体的质量相同。 ②[6]实验通过温度计上升的示数来比较不同燃料完全燃烧时放出热量的多少，因为燃烧燃料时会放出热量，这些热量被烧杯中的质量和初温相同的同种液体吸收，其温度会上升，而放出的热量越多，液体温度上升越高。通过温度变化可知，哪种燃料燃烧时放出的热量多。 ③[7]在实验中发现：用燃料2作为燃料的水升高的温度是用燃料1作为燃料的水升高温度的2倍，于是得出：燃料2的热值是燃料1的2倍，这样的结论是不正确的。因为燃料燃烧放出的热量并不是全部被水吸收，只能粗略得出：燃料2的热值比燃料1的热值大。 (3)[8]5kg冰温度由-10℃升高到0℃，吸收的热量 Q吸1=cm(t-t0)=2.1×103J/(kg⋅℃)×5kg×10℃=1.05×105J 则5kg的冰完全熔化吸收的热量 Q吸2=Q吸总-Q吸1=1.78×106J-1.05×105J=1.675×106J 那么冰的熔解热 17．根据图中实验回答问题。 （1）如图1所示，在热水和冷水中分别滴入两滴墨水，不要搅动杯中的水，选用热水和冷水做实验的目的是便于探究分子无规则运动速度与 的关系。 （2）如图2所示，瓶内装有少量的水，水上方有水蒸气，用打气筒向瓶内打气，当塞跳起时，瓶内出现白雾，白雾是水蒸气 而成的，这说明气体对外做功时，内能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 （3）如图3所示是热机的 冲程，这个冲程是通过 的方式改变它的内能。 （4）如图4所示，当软木塞被冲出时，发生的能量转化是 转化为 。 （5）如图5的实验说明了 。 【答案】 温度 液化 减小 压缩 做功 内能 机械能 分子之间存在引力 【解析】（1）[1]在分别盛有热水和冷水的玻璃杯中，小心地滴入一滴红墨水；选用热水和冷水做实验，温度不同，分子无规则运动的速度不同，便于探究分子无规则运动速度与温度的关系。 （2）[2][3]给瓶内打气，当瓶塞跳起时，瓶内出现白雾，白雾是水蒸气液化形成的小水滴，这个过程中，气体对外做功，内能减小，转化成瓶塞的机械能。 （3）[4][5]由图可以看出，热机的进气门关闭，排气门也关闭。活塞由下向上运动，是压缩冲程；热机在压缩冲程中，压缩气体做功，气体的内能增大，是通过做功改变内能的。 （4）[6][7]酒精灯加热试管使水沸腾，产生大量的水蒸气，气体对外做功，内能转化为机械能。 （5）[8]由图可知，两块表面平整的铅放在一起，经过一段时间下面能吊起重物，实验说明了分子之间存在引力。 四、计算题 18．一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了108km，所用时间为1h，消耗汽油10kg，汽车在行驶过程中所受阻力恒为1380N（汽油的热值）。求： （1）汽车行驶的速度； （2）牵引力的功率； （3）汽车发动机的效率。 【答案】（1）108km/h；（2）4.14×104W；（3）32.4% 【解析】解：（1）汽车行驶的速度 （2）汽车沿平直公路匀速行驶，牵引力和阻力是平衡力，牵引力 F=f=1380N 牵引力的功率 （3）牵引力做的功 W=Pt=4.14×104W×3600s=1.4904×108J 汽油完全燃烧放出的热量 Q=mq汽油=10kg×4.6×107J/kg=4.6×108J 汽车发动机的效率 答：（1）汽车行驶的速度是108km/h； （2）牵引力的功率是4.14×104W； （3）汽车发动机的效率是32.4%。 19．如图所示，某家庭太阳能热水器阳光照射时，平均每小时吸收7.0×106J的太阳能，若热水器吸收8h的太阳能，可以使质量为100kg的水温度升高50℃。已知水的比热容c水=4.2×103J/(kg•℃)，求： （1）水吸收的热量； （2）该太阳能热水器的效率。    【答案】（1）2.1×107J；（2）37.5% 【解析】解：（1）水吸收的热量 Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg•℃)×100kg×50℃=2.1×107J （2）热水器吸收8h太阳的太阳能 E=8h×7.0×106J/h=5.6×107J 该太阳能热水器的效率 答：（1）水吸收的热量为2.1×107J； （2）该太阳能热水器的效率为37.5%。 20．用烟煤烧水时，将的水从加热到，燃烧了的烟煤。水的比热容是，烟煤的热值约为试求： （1）水吸收的热量是多少？ （2）1.4kg的烟煤完全燃烧放出的热量是多少？ （3）热效率是多少？ （4）分析热效率不高的原因。 【答案】（1）；（2）；（3）；（4）见解析 【解析】解：（1）水吸收的热量 （2）的烟煤完全燃烧放出的热量 （3）热效率 （4）烟煤没有完全燃烧，热传递给水的过程中有热量损失。 答：（1）水吸收的热量是； （2）的烟煤完全燃烧放出的热量是； （3）热效率是； （4）烟煤没有完全燃烧，热传递给水的过程中有热量损失。 五、综合题 21．太阳能是清洁能源，广泛应用于我们的日常生活，如图所示的太阳能热水器，已知它的装水量可达到100kg，吸热板的面积为，水的比热容是，试求： （1）太阳释放的巨大能量是通过太阳内部的 （选填“核裂变”或“核聚变”）产生的；太阳能热水器是通过 的方式增加水的内能； （2）小明注意到太阳能说明书上有太阳辐射功率一项，查阅资料得到太阳辐射功率是指1h内太阳辐射到面积上的能量，单位是，已知5h内太阳能吸热板接收到太阳能的总量，则太阳能照射到热水器吸热板的辐射功率是多少？( ) （3）如果该太阳能热水器装满水，水的温度从20℃升高到50℃，如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为50%，则需要燃烧多少煤气？（煤气的热值为）( ) 【答案】 核聚变 热传递 1.68×106J/（m2·h） 6kg 【解析】（1）[1]太阳内部的氘核和氚核聚变为氦核，所以太阳释放的巨大能量是通过太阳内部的核聚变产生的。 [2]太阳释放热量，太阳能热水器吸收热量，所以太阳能热水器是通过热传递的方式增加水的内能。 （2）[3]5h内太阳能吸热板接收到太阳能的总量为1.68×107J，吸热板的面积为2m2，则太阳能照射到热水器吸热板的辐射功率 （3）[4]水吸收的热量 Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg·℃）×100kg×（50℃-20℃）=1.26×107J煤气灶的效率为50%，则燃烧煤气放出热量 需要煤气的质量 22．如图甲所示为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。 （1）图乙为发动机在做功冲程中的示意图。设活塞的面积为S，冲程长为l，燃气对活塞的压强为p，推导发动机做的功W= （用已给字母表示）； （2）有一台四缸发动机，其主要技术指标如下表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数； 排量 2.0L 输出功率 120kW 转速 6000r/min ①该发动机在1s内做功 J； ②在每个做功冲程里，发动机做功是多少 ？（写出计算过程） 【答案】 pSl 1.2×105 600J 【解析】（1）[1]由得活塞受到的压力 F=pS 因为在做功冲程，活塞移动的距离为l，所以燃气对活塞所做的功 W=Fl=pSl （2）①[2]根据得发动机在1s内做功为 W1=Pt=120×103W×1s=1.2×105J ②[3]转速为6000r/min，所以每秒转100圈，四缸每转2圈对外做功4次，每转1圈做功2次，所以1秒做功200次，每次做功 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$