（九上预习篇）第12章 第4节 热机-【假期好时光】2025年新教材物理八升九暑假作业（鲁科版五四学制2024）

第四节热机 知识点讲解 知识点一热机 1.化学内内机械内燃机发动机气缸高 温高压做功内机械 2.冲程吸气压缩做功排气221 【跟踪训练1】 1.C 2.变低A10000【解析】图甲中的气球在放气 时，气球内气体体积膨胀，对外做功，气体内能减 小，温度降低，所以它喷气的嘴部温度和原来相比 变低，此过程中，气体的内能转化为机械能；图乙 中，A中两气门关闭，活塞向下运动，为做功冲程， 内能转化为机械能：B中两气门关闭，活塞向上运 动，为压编冲程，机械能转化为内能，所以甲图发生 的能量转化与图乙中的内燃机在A图所示过程的 能量转化是一致的。飞轮转速为3000r/min= 50/s,即飞轮每秒转动50周，完成25个工作循 环，完成100个冲程，对外做功25次，每秒钟对外 做的功为W=nW=25×400J=10000J。 知识点二燃料的热值 1.完全燃烧热量质量J/kg种类 2.Q=mq 【跟踪训练2】 D 知识点三 热机的效率 1.有用功完全燃烧能量废气 2.大 【跟踪训练3】 B【解析】图中所示冲程两气门关闭，活塞向上运 动，是压编冲程，故A错误；若该汽油机完全燃烧 5kg汽油，则汽油机做的有用功为W有用=7Q数= 30%×5kg×4.6×10J/kg=6.9×10'J,故B正 确；飞轮每分钟转动1800图，则每秒转动30圈，该 汽油机飞轮转动2圈对外做功一次，则在1$内做 功15次，故C错天：由)-得，汽油机消耗的燃 料越少，完全燃烧释放的热量越少，做的有用功不 知，无法比较效率高低，故D错误。故选B。 自主检测 1.D2.A3.C4.D 5.A【解析】润滑油的作用是减少机械部件之间 的摩擦，降低磨损和能量损失，从而提高效率，故 A正确：任何热机的效率都不可能达到100%，因 为总会有热量散失到环境中，无法完全转化为有 用功，故B错误；在汽油机的四个冲程中，只有进 气、压缩和排气冲程需要依靠飞轮的惯性完成，而 做功冲程是由燃料燃烧产生的动力推动活塞运 动，并非依赖飞轮惯性，故C错误；四冲程汽油机 每完成一个工作循环，飞轮需转2圈，对外做功1 次，飞轮转速为1200r/min,即20r/s,因此每秒 做功次数为20÷2=10次，故D错误。故选A。 6.C 7.B【解析】任何热机的效率都不可能达到100%， 汽油机的实际效率通常在20%~40%之间，存在 热量散失和摩擦损耗，故A错误；汽油燃烧会产 生一氧化碳(C0)、氮氧化物(NOx)、碳氢化合物 (HC)等有害气体，以及二氧化碳(C02)等温室气 体，对环境和人体健康造成危害，故B正确；四冲 程汽油机的一个工作循环（进气、压缩、做功、排 气)中，只有做功冲程对外做功1次，其余3个冲程 不对外做功，故C错误：汽油机在吸气冲程中吸入 的是空气与汽油的混合气，故D错误。故选B。 8.C 9.做功18009.66×1057.5【解析】图示中 进气门和排气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运 动，该冲程为做功冲程；飞轮转速为60/s,即每 分钟转60×60=3600r,每个工作循环飞轮需转 2转，因此每分钟的工作循环数为3600=1800个： 2 完全燃烧0.21kg的汽油所释放的热量Q*= mq=0.21kg×4.6×10'J/kg=9.66×10J;热量 全部被水吸收，由Q=cm4得：△== cm 9.66×10J 40kg×4.2×10/(kg:℃)=57.5℃，初始水 温为20℃，升高57.5℃后为77.5℃，未超过标准 大气压下水的沸，点，因此水温实际升高57.5℃。 10.扩散102.3×10 11.2.8×10°75%【解析】氢气完全燃烧产生的 热量Qt=m四=0.02kg×1.4×10J/kg=2.8× 10°J:骑行时受到的阻力f=0.05G=0.05mg= 0.05×84kg×10N/kg=42N,自行车匀速行驶， 受到的牵引力与阻力平衡，所以F=∫=42N,做 的功W=Fs=42N×50000m=2.1×10°J,氢 72.1×10」=75%。 气的利用效率刀=Q.2.8×10丁 12.6.44×1071.05×10539.1% 13.解：(1)水的质量：m=pV=1.0×103kg/m3× 150m3=1.5×103kg, 水放出的热量： Q做=cm(o-t)=4.2×103J/(kg·℃)×1.5× 103kg×(90℃-50℃)=2.52×10°J。 (2)天然气放出的热量： Qa-0=252x10J=2.8×10”J。 90% (3)需要天然气的体积： V==2.8×100 q4×10'J/m3 =700m。 答：(1)每小时流出的地热水温度降低到50℃， 所放出的热量为2.52×10°J: (2)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，且天 然气蒸汽锅炉的热效率为90%，天然气放出的 热量为2.8×10°J; (3)需完全燃烧天然气的体积为700m3。 第五节能量的转化与守恒 知识点讲解 知识点一能量的转化 1.机械内化学光电转化 2.机械内电机械太阳化学电内 11第十二章内能与热机 预习篇 (3)根据实验测得的数据分别描绘了A、B两种液体的温度随加热时间变化的图像，如图丙 所示，由图可知，质量相等的A和B两种液体，在吸收相同热量时， （选填“A”或 “B”)液体升温较高，则该液体的吸热能力较 (选填“强”或“弱”)。 (4)冬天，如果要自制一个暖手袋，选择 (选填“A”或“B”)液体装入暖手袋中作为 供热物质效果更好。 四、计算题 13.冬天，吃早饭时妈妈要用60℃热水给小明加热250g袋装牛奶，要使这袋牛奶的温度由10℃ 最终升高到50℃，不计热量损失，已知水的比热容为4.2×10J/(kg·℃)，牛奶的比热容 为2.1×10°3J/(kg·℃)。求： (1)牛奶吸收的热量； (2)妈妈所用热水的质量。 第四节 热机 学习目标一 1.知道热机的概念，初步了解热机的工作原理，体会内能的利用对人类发展的重要作用。 2.了解汽油机的构造和工作过程，了解汽油机和柴油机的区别。 3.从生活中体会不同燃料燃烧释放热量的本领不同，建立热值的概念。 4.能简单计算燃料燃烧放出的热量。 5.能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机效率。 厂知识点讲解一 知识点一热机 1.燃料燃烧时将 能转化为 能，热机是把 能转化为 能的机 器。 是最常见的热机，内燃机的特点：燃料在 内燃烧，生成 的燃 气，燃气推动活塞 ,将 能转化为 能。 2.活塞从气缸一端运动到另一端的过程，叫作一个 汽油机的四个冲程分别是 冲程、 冲程 冲程 冲程，四个冲程中活塞往复 次，飞轮转动 转，对外做功 次。 【典型例题1】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 ( 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 63 假期好时光 LK·物理·九年级·上 解析：进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从 进气门被吸入气缸是吸气冲程，A符合题意，BCD不符合题意。 答案：A 【跟踪训练1】 1.如图是内燃机工作循环中的一个冲程，它是 A.压缩冲程，将化学能转化成内能 B.压缩冲程，将机械能转化成内能 C.做功冲程，将内能转化成机械能 D.做功冲程，将机械能转化成内能 2.图甲中的气球在放气时，它喷气的嘴部温度和原来相比 (选填“变高”“变低”或“没 有变化”)，此过程发生的能量转化与图乙中的内燃机在 (选填“A”或“B”)图所示 过程的能量转化是一致的。某四冲程汽油机，飞轮转速为3000r/min,若气缸在做功冲程中 每次做功400J,则每秒钟对外做功 J。 知识点二燃料的热值 1.某种燃料 放出的 与其 之比叫作这种燃料的热值，热值的单位是 。燃料的热值只与燃料的 有关，与其他条件均无关系。 2.计算燃料燃烧的放热公式是 【典型例题2】我国在“可燃冰”的深海探测与开发方面取得了巨大成就。“可燃冰”是天然气的 水合物，其能量密度高。完全燃烧相同质量的“可燃冰”和煤气，“可燃冰”放出的热量可达 煤气的10倍左右，这表示“可燃冰”的 ) A.比热容大 B.内能多 C.热值大 D.密度大 解析：完全燃烧相同质量的“可燃冰”和煤气，“可燃冰”放出的热量可达煤气的10倍，说明 可燃冰的热值大。 答案：C 【跟踪训练2】下列关于燃料燃烧放热的说法正确的是 () A.燃料的热值越大，燃烧时火焰的温度越高B.燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多 C.燃料的热值越大，燃烧越充分 D.燃料的热值与燃料的质量无关 知识点三热机的效率 1.热机用来做 的那部分能量与燃料 放出的 之比叫作热机的效率，在 热机的各种能量损失中 带走的能量最多。 2.相同条件下，柴油机的效率比汽油机的效率要 (选填“大”或“小”)。 64 第十二章内能与热机 预习篇 【典型例题3】汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，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 () 克服摩擦机械散热废气带走 耗能6%耗能30% 热量36% 燃料完全 有用 燃烧释放的能量100% 机械能 能流图 分 A.由乙图可知，该汽油机的效率是30% B.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 C.甲图中热机的飞轮转数是1800r/min,则该热机1s中对外做功30次 D.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 解析：热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量的比值，由乙图可知，输出有 用功所占比例为100%-36%-30%-6%=28%，即该汽油机的效率为28%，A错误：根据甲 图可知，两个气门关闭、活塞上行，为压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，机械能转化为内 能，气体的温度升高，B正确：热机在一个工作循环中，飞轮转动两圈，对外做功一次，完成4个 冲程。该热机的飞轮转速是1800/min=30r/s,即每秒钟飞轮转动30圈，完成15个工作循 环，完成60个冲程，对外做功15次，C错误；热值是燃料本身的一种特性，只与燃料本身有关， 和燃料的质量、放出热量的多少、燃烧是否充分、温度高低无关，D错误。 答案：B 【跟踪训练3】内燃机的发明是第二次工业革命中应用技术领域的一项重大成就。如图所示为 单缸四冲程汽油机的一个冲程示意图，若该汽油机的效率为30%，飞轮每分钟转动1800 圈，则下列说法正确的是(9油=4.6×10'J/kg) A.图中所示冲程是做功冲程 B.若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的有用功为6.9×10'J C.该汽油机在1s内做功30次 D.汽油机消耗的燃料越少，效率一定越高 学法指导 热机冲程辨析 冲程名称 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 示意图 进气门 打开 关闭 关闭 关闭 排气门 关闭 关闭 关闭 打开 活塞运动方向 向下 向上 向下 向上 能的转化 机械能转化为内能 内能转化为机械能 量的关系 4个冲程，活塞往复2次，曲轴（飞轮）转动2周，对外做功1次 65 假期好时光 LK·物理·九年级·上 自主检测☐ 一、选择题 1,如右图所示实验，在橡胶塞受到水蒸气的压力冲出的过程中，以下说法正确的是 A.试管口出现的“白雾”是气体 B.水蒸气对外做功，内能增加 C.水蒸气的温度升高 D.这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理 2.近年来我国重大装备层出不穷，国人倍感自豪。下列装备的动力装置不是热机的是( A.新能源电动汽车B.东风号远洋轮船C.国产大飞机C919D.长征五号运载火箭 3.新素养〔科学思维〕“鸣笛水壶”的特点是当水烧开的时候，就会发出好听的 鸣笛 鸣笛声，提醒人们水烧开了。你知道鸣笛水壶为什么会发出笛音吗？“鸣 提醒 笛水壶”鸣笛的奥秘就在壶盖上。在壶盖的内侧，装有一个圆片，上面有几 片簧片（类似于口琴中的簧片），利用水烧开时产生大量高压的水蒸气冲击簧片，使簧片振动 发声，如图所示。内燃机四个冲程中与之原理相似的是 ( ) A吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程 4.单缸四冲程汽油机和柴油机工作时，下列说法中正确的是 ( A.汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞B.汽油机吸气冲程中吸入气缸的物质是汽油 C.汽油机的压缩程度要比柴油机的压缩程度大D.柴油机做功冲程中点火方式是压燃式 5.关于单缸四冲程汽油机，下列说法正确的是 ( A.加润滑油可以减小汽油机零部件间的摩擦 B.通过改进可以使汽油机的效率达到100% C.汽油机的四个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的 D.若飞轮的转动速度为1200r/min,则该汽油机每秒钟对外做功40次 6.关于燃料及其热值，下列说法中正确的是 ( A.没有燃烧的燃料，其热值为零 B.当燃料未完全燃烧时，它的热值会变小 C.不同燃料的热值有可能相同 D.燃料的热值越大，放出的热量越多 7.家用燃油汽车的发动机主要是汽油机，下列说法正确的是 ( A.汽油机的效率能达到100% B.汽油机燃烧汽油会造成环境污染 C.在汽油机的一个工作循环中，对外做功4次D.汽油机在吸气冲程中只吸入汽油 8.原创题如图，2024年9月25日8时44分，中国人民解放军火箭军向太平洋相关公海海域，成 功发射1枚携载训练模拟弹头的洲际弹道导弹，准确落入预定海域。下列说法正确的是 ( A.导弹的燃料燃烧得越充分，其热值越大 B.燃气对导弹做功，燃气的内能会增加 C.高温高压的燃气推动导弹升空的过程是将内能转化为机械能 D.采用热值大的燃料，可提高发动机的效率 66 第十二章内能与热机 预习篇 二、填空题 9.如图是四冲程汽油机的某一个冲程，这是 冲程。若该汽油机飞轮的转速 是60/s,则汽油机每分钟经历 个工作循环；完全燃烧0.21kg汽油所释 放的热量为 J,释放热量全部被40kg初温为20℃的水吸收，则在标准气 压下水温升高 ℃。[c*=4.2×103J/(kg·℃)，9%油=4.6×10'J/kg] 10.小丽去郊游，上车时闻到汽油味，这是 现象。通过交流得知该车的发动机为汽油机， 若某单缸四冲程汽油机的转速为1200r/min,在1s内汽油机对外做了 次功。如果 汽油机在某段时间内消耗了500g汽油，这些汽油完全燃烧可释放的热量为 J。 (9汽油=4.6×107J/kg） 11.新素材〔社会热点〕氢能是新能源利用的新潮流，加快氢能产业发展成 为实现“碳达峰、碳中和”的重要举措。如图所示是市场上的某品牌氢 能自行车，一次性充满0.02kg氢气，2h能匀速骑行50km,氢能自行 车与骑行者的总质量为84kg,骑行时受到的阻力为总重的0.05倍，氢 气热值为1.4×10°J/kg。完全燃烧0.02kg氢气产生的热量是 J,氢气的利用效率 是 。(g取10N/kg) 12.一辆载货汽车，在平直的公路上以90km/h的速度匀速行驶，匀速行驶6km消耗1.4kg汽 油，汽车受到的阻力为4200N(汽油的热值为4.6×10'J/kg)。完全燃烧1.4kg汽油放出 热量为 J;汽车匀速行驶的功率为 W:汽车匀速行驶过程中发动机的效率 为 (结果保留至0.1%)。 三、计算题 13.断情境某地在冬季利用地热能为用户取暖，其中有一口自喷状态地热井，出水温度为90℃， 每小时出水量为150m,求：[P水=1.0×103kg/m,c*=4.2×103J/(kg·℃]，天然气的热 值为4×10J/m3) (1)每小时流出的地热水温度降低到50℃，所放出的热量： (2)这些热量如果用天然气蒸汽锅炉供热，且天然气蒸汽锅炉的热效率为90%，天然气放出 的热量； (3)需完全燃烧天然气的体积。 小斗科普 中国车企通过技术创新，将汽油机热效率不断提升，比肩国际顶尖水平。长安汽车蓝 鲸发动机采用高压直喷技术，使燃料燃烧更充分，减少废气带走的内能浪费。推荐观看《大 国重器之动力澎湃》：详解中国高铁内燃机车、电动汽车电池技术，对比不同能源转化效 率对国家能源战略的影响。 67