12.4 热机与社会发展-【通成学典】2025年新教材八年级物理暑期升级训练（沪粤版2024）

69 12.4　热机与社会发展 1. 热机的共同特点是将燃料的 能转化 为 能,然后通过做功,把 能 转化为 能。 2. 汽油机工作时,活塞在气缸里做往复运动, 活塞从气缸的一端运动到另一端的过程叫 做一个 (也可称行程)。常见的汽 油机要正常工作,必须连续完成 、 、 、 四个冲程,且 不断循环进行。在四个冲程中,只有 冲程是将内能转化为机械能,其他三个冲程 均为辅助冲程,要靠安装在曲轴上的飞轮的 来完成动作。 3. 热机工作时, 与 之比,叫做热机的效率。热机 效率的表达式为η= 。 4. 热机工作时对环境的污染主要有 污染和 污染等。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 典例1(长春期末)下列设备工作过程中没有使 用热机的是 ( ) A. 拖拉机 B. 电动车 C. 火箭 D. 战斗机 利用内能做功的机器属于热机,将内能转 化为机械能。 典例2 喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶进行了 如下探究:瓶中留有少量水,盖上瓶盖(如图 甲);扭转瓶身(如图乙);拧松瓶盖(如图丙),瓶 盖被瓶内的气体冲出,同时瓶口出现白雾(如图 丁)。图乙和图丁所示的过程,分别与四冲程内 燃机的两个冲程类似,下列说法中正确的是 ( ) 典例2图 A. 图乙相当于压缩冲程,将内能转化为机械能 B. 图丁相当于排气冲程,将机械能转化为内能 C. 图乙相当于做功冲程,将机械能转化为内能 D. 图丁相当于做功冲程,将内能转化为机械能 四冲程内燃机有吸气、压缩、做功、排气四 个冲程,根据每个冲程的特点和能量转化情况 来判断冲程的类型;过程中能量的转化:① 压 缩冲程:机械能→内能;② 做功冲程:内能→机 械能;③ 吸气冲程、排气冲程没有能量转化。 答案讲解 典例32024年4月,我国研制的全球 首款本体热效率达53.09%的柴油机 正式亮相世界内燃机大会,刷新了柴 油机热效率的世界纪录。关于热机的效率,下 列说法正确的是 ( ) A. 热机的效率越高说明做功越快 B. 热机的效率越高,做同样多的有用功消耗的 能量越少 C. 增大热机的功率,可以提高热机的效率 D. 使用热值更大的燃料一定可以提高热机的 效率 热机的效率是指用来做有用功的能量与 燃料完全燃烧时产生的能量之比,它反映了热 机对燃料的利用率,热机的效率主要取决于热 机本身的设计和工作状态,以及燃料的燃烧是 否充分等因素;功率是指单位时间内做的功,它 反映了做功的快慢;燃料的热值是指单位质量 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 3预学储备 拍 照 批 改 70 的燃料完全燃烧时所释放的热量,它反映了燃 料的燃烧性能。 典例4 一辆汽车以20m/s的速度在平直的公 路上匀速行驶了3km,受到的阻力为1200N, 燃烧了0.3kg汽油。求:(汽油的热值q= 4.6×107J/kg) (1) 牵引力做的功。 (2) 这些汽油完全燃烧放出的热量。 (3) 发动机的效率。(结果精确到0.1%) 已知汽车行驶时受到的阻力,匀速直线运 动的物体受力平衡,由二力平衡的条件可知汽 车的牵引力,再根据W=Fs可求出牵引力做的 功;已知汽油的热值和消耗汽油的质量,利用 Q放=qm 可求出汽油完全燃烧放出的热量;利 用η= W Q放×100% 可求出发动机的效率。 解答: 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 1. 关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种 说法:① 汽油机的点火方式是压燃式;② 在 压缩冲程中机械能转化为内能;③ 在做功冲 程中燃气的内能增加;④ 只有做功冲程飞轮 不是依靠惯性工作。以上说法中正确的是 ( ) A. ②④ B. ②③ C. ①③ D. ②③④ 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 第3题 3. 如图所示,“脚踏冲天炮”是一 种户外玩具,通过脚踩踏板压 缩空气的方式发射小火箭。下 列图示冲程中,与空气推动小 火箭升空的过程相当的是 ( ) A B C D 4. 如图是小明学习了热机后画的四冲程汽油 机某个冲程的示意图,根据他画的图中活塞 和曲轴的位置、进气门和排气门的开闭情 况,可以判断该冲程是 ( ) 第4题 A. 吸气冲程,吸入气缸的是汽油和空气 B. 压缩冲程,把机械能转化成内能 C. 做功冲程,对外输出动力 D. 排气冲程,把废气排出气缸 5. 传统的燃油汽车能量的利用率很低,为了节 能环保,我国大力发展新能源汽车代替传统 燃油汽车。经检测,某燃油汽车气缸向外散 热占26%,废气带走的能量占32%,摩擦等 机械损耗占12%,则该燃油汽车的热机效率 约为 ( ) A. 68% B. 42% C. 30% D. 12% 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(沪粤版)八年级 71 第6题 6. 有一款新型汽车,与某款汽车相比,在 同样油耗和使用条件下,其发动机工 作时,尾气中“汽油味”明显较低,动力 更强劲。如图为其发动机某一冲程示 意图,下列有关说法错误的是 ( ) A. 尾气中“汽油味”较低,是因为汽油在气 缸中燃烧比较完全 B. 该冲程为做功冲程,内能转化为机械能 C. 汽油在气缸内完全燃烧,发动机效率可达 100% D. 该发动机有利于节约能源和环境保护 7. (日照五莲期末)甲、乙两台汽油机使用相同 的汽油,若在同一时间内,甲、乙两汽油机做 的有用功之比为3∶2,甲的效率是25%,乙 的效率是20%,则在同样的时间内,甲、乙两 汽油机消耗汽油的质量之比为(假设汽油均 充分燃烧) ( ) A. 2∶5 B. 5∶2 C. 5∶6 D. 6∶5 8. 热机(如汽车、拖拉机的发动机等)是将燃料 的内能转化为机械能的装置,热机的发展和 应用推动了人类社会的进步与发展,但热机 在能的转化过程中不可避免地会对环境造成 一定程度的污染。请你列举热机对环境造成 的污染:① 污染;② 污染。 9. (上海中考)四冲程热机工作过程中,将内能 转化为机械能的是 冲程;《望庐山 瀑布》中“日照香炉生紫烟”是通过 (选填“做功”或“热传递”)的方式来改变香炉 的内能;加热1kg水,使其温度上升2℃,则 加热过程中水吸收的热量为 J。 [c水=4.2×103J/(kg·℃)] 10. (日照莒县期末)火药是我国古代四大发明 之一,《天工开物》这样描述:“其出也,人物 膺之,魂散惊而魄齑粉。”过年小朋友们玩 的摔炮主要成分就是火药,当摔炮与地面 发生碰撞时,通过做功方式,使它的内能 (选填“增加”或“减小”)。火药爆 炸时产生的气体膨胀对外做功后,自身的 内能减小,这个过程与内燃机的 冲程工作原理相同。 11. (佛山顺德期末)如图是四冲程汽油机的做 功冲程和汽油机的能量流向图,此冲程将 能转化为 能;该汽油机 的效率是 。 第11题 12. (朔州朔城校级模拟)如图是我国自主研发 的大型远程战略军用运输机运-20。运-20 可在复杂气象条件下执行各种物资和人员 的长距离运输任务,增强了我国空军的战 略投送能力和远程作战能力。若该飞机以 4.8×105 N 的水平推力匀速直线航行 60km,飞机消耗航空燃油1800kg,航空燃 油的热值取4×107J/kg。求: (1) 消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量。 (2) 飞机发动机的效率。 第12题 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 3预学储备 23 水放出的热量Q放= Q吸' η =1.05×10 5J 50% =2.1× 105J,水 的 温 度 降 低 值 Δt水 = Q放 c水m水 = 2.1×105J 4.2×103J/(kg·℃)×2kg =25℃,水的末温 t水=t0水-Δt水=90℃-25℃=65℃。 7. b 40 2.1×103 8. 铁钉放出的热量Q放=c铁m铁(t0-t)=0.46× 103J/(kg·℃)×42×10-3kg×(600℃- 100℃)=9660J;这些热量全部用于加热水,故 Q吸=Q放,加 热 水 时,水 升 高 的 温 度 Δt水 = Q吸 c水m水 = 9660J 4.2×103J/(kg·℃)×100×10-3kg = 23℃,所以水温升高到t'=t0'+Δt水=30℃+ 23℃=53℃ 12.4 热机与社会发展 知识梳理 1. 化学 内 内 机械 2. 冲程 吸气 压缩 做功 排气 做功 惯性 3. 用来做有用功的能量 燃料完全燃烧时放出 的能量 W有用 Q放 ×100% 4. 废气 噪声(合理即可) 典例演练 典例1 B 典例2 D 典例3 B 典例4 (1) 由二力平衡的条件可知汽车的牵引 力F=f=1200N,牵引力做的功 W=Fs= 1200N×3×103m=3.6×106J (2) 这些汽油 完全燃烧放出的热量Q放=qm=4.6×107J/kg× 0.3kg=1.38×107J (3) 发动机的效率η= W Q放×100%= 3.6×106J 1.38×107J×100% ≈26.1% 预学训练 1. A 2. D 3. A 4. A 5. C 6. C 7. D 解析:已知热机效率公式η= W有用 Q总 × 100%,那么Q总= W有用 η ;两台汽油机使用相同的 汽油,设汽油的热值为q,已知Q总=mq,所以 m= Q总 q ,那么甲、乙两台汽油机在相同时间内消 耗的 汽 油 质 量 之 比 为 m甲 m乙 = Q甲总 q Q乙总 q = Q甲总 Q乙总 = W甲有用 η甲 W乙有用 η乙 = W甲有用 W乙有用× η乙 η甲 =32× 20% 25%= 6 5 。 8. ① 噪声 ② 废气 9. 做功 热传递 8.4× 103 10. 增加 做功 11. 内 机械 30% 12. (1) 消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量 Q放=mq=1800kg×4×107J/kg=7.2×1010J (2) 发动机所做的功W=Fs=4.8×105N×60× 103m=2.88×1010J;飞机发动机的效率η= W Q放×100%= 2.88×1010J 7.2×1010J×100%=40% 第十二章预学检测 一、 1. D 2. D 3. C 4. A 5. D 6. B 7. B 8. C 9. C 10. A 解析:燃气完全燃烧放出的热量Q放= Vq=0.02m3×4.2×107J/m3=8.4×105J,故① 正确;4kg水吸收的热量Q吸=c水mΔt=4.2× 103J/(kg·℃)×4kg×5℃=8.4×104J,故② 错误;同种物质在状态不变时,比热容不变,故③ 正确;由之前分析可得,热效率η= Q吸 Q放×100%= 8.4×104J 8.4×105J×100%=10% ,由题知,Q吸'=ηQ放= 10%×8.4×105J=8.4×104J,由 Q吸'= c水m'Δt'得,水 升 高 的 温 度 Δt'= Q吸' c水m' = 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈