第02讲 热机及其效率（期中复习讲义）九年级物理上学期新教材沪科版（五四学制）

第02讲 热机及其效率（期中复习讲义） 核心考点 复习目标 考情规律 热机 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. 了解汽油机的构造及工作过程。 3. 了解柴油机的构造及工作过程。 1.题型分布：常出现在选择题、填空题和实验题中​ 2.分值情况：一般每道题分值在 2 - 3 分；实验题若涉及长度测量，分值可达 4 - 6 分 热机的效率 1. 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。 2. 能简单计算燃料燃烧放出的热量。 3. 能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机的效率。 4 .知道热机的使用对环境的影响并找到解决办法。 1.题型分布：多以选择题和填空题形式出现。 2.分值情况：分值一般在 2 - 4 分左右，常考查时间单位换算 知识点01 热机 1. 汽油机的构造：由气缸、火花塞、进气门、排气门、活塞、曲轴、连杆组成。 2. 工作过程： （1）冲程：汽油机在工作时，活塞从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 （2）四个冲程：汽油机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。多数汽油机是由这四个冲程的不断循环来保证连续工作的。 （3）汽油机的工作过程分析 1.吸气冲程： 活塞：向下运动。 进气门：开。 排气门：关。 2.压缩冲程： 活塞：向上运动。 进气门：关。 排气门：关_。 机械能转化为内能。 3. 做功冲程： 活塞：向下运动。 进气门：关。 排气门：关。 内能转化为机械能 4.排气冲程： 活塞：向上运动。 进气门：关。 排气门：开。 （4）汽油机一个工作循环情况总结 汽油机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的，在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次。 3.汽油机与柴油机的优缺点 ①汽油机转速高，结构简单，质量轻，造价低廉，运转平稳，使用维修方便。汽油机在摩托车、汽车上特别是小型汽车上大量使用. ②柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、火车和轮船上. ③柴油发动机与汽油发动机相比，热效率高。因此从节约能源、降低燃料成本角度上讲，柴油发动机在小汽车上的推广使用具有更重大的意义 知识点02 热机的效率 1.热机能量走向图： 2.热机效率定义： 热机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。 3.公式：η=W有用/ Q总 × 100% 4.对热机效率的理解： 热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，可以节约能源。 5.提高热机效率的途径： （1）使燃料充分燃烧。 （2）尽量减小各种热量损失。 （3）机件间保持良好的润滑、减小摩擦。 题型一 柴油机与汽油机的异同 解｜题｜技｜巧 柴油机与汽油机的异同 【典例1】如图是四冲程内燃机工作循环中的一个冲程，它是（　　） A．压缩冲程，将内能转化为机械能 B．压缩冲程，将机械能转化为内能 C．做功冲程，将机械能转化为内能 D．做功冲程，将内能转化为机械能 【变式1】一台单缸四冲程柴油机，转速为1200r/min，则关于此柴油机下列说法不正确的是（   ） A．四个冲程中只有两个冲程涉及能量转化 B．在吸气冲程里吸进汽缸的是柴油和空气的混合物 C．只有做功冲程对外做功 D．1s内完成40个冲程，做功10次 【变式2】某单缸四冲程内燃机其中的一个冲程剖面图如图所示。由图可知，该内燃机是 （选填“汽油机”或“柴油机”）。该内燃机在吸气冲程中把 （选填“燃料”，“空气”或“燃料和空气的混合物）吸入气缸。 题型二 热机效率的计算 解｜题｜技｜巧 热机效率 （1）定义：炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。 （2）公式：η=Q吸/ Q放 ×100% （3）炉子效率比较低的原因： A.燃料燃烧不充分。B.存在各种热量损失。 （4）提高炉子效率的方法： A.使燃料充分燃烧。B.减少各种热量损失。 【典例2】一台柴油机完全燃烧一定质量的柴油时，放出了1.0×108J的热量，其中有6.0×107J的能量以各种形式损失掉了，可知该柴油机的效率是（　　） A．30% B．40% C．50% D．60% 【变式1】用相同的酒精灯分别加热质量均为200g、初温均为0℃的甲、乙两种液体，它们的温度随时间变化的图像如图所示，已知6~8min消耗酒精的质量为0.8g，甲、乙单位时间吸收的热量相等，甲的比热容，酒精的热值（单位时间消耗酒精的质量相同）。下列说法不正确的是（　　） A．乙液体的比热容（） B．甲液体在0～10min吸收的热量是 C．甲液体的沸点为80℃，乙液体的沸点为40℃ D．6~8min酒精灯对甲液体的加热效率约为33.3% 【变式2】我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大载油量为10t，飞机使用的航空燃油热值为5×107J/kg，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见表： 速度v/（m/s） 100 200 300 400 500 阻力f/N 0.3×104 1.2×104 2.7×104 4.8×104 7.5×104 求： (1)飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是多少J？ (2)若燃油完全燃烧放出热量的84%被水吸收，则10t燃油完全燃烧可将多少水从20℃加热到70℃？ (3)已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是30%，若在飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是多少？ 期中基础通关练（测试时间：10分钟） 1．下列不属于热机应用的是（　　） A．长征五号火箭液氢液氧发动机 B．纯电动汽车 C．歼-20战机涡扇15煤油发动机 D．喷气式飞机 2．如图所示，2025年9月9日，我国在文昌航天发射场使用长征七号改运载火箭，成功将遥感四十五号卫星发射升空。燃料燃烧推进火箭运动，主要发生的能量转化是（　　） A．电能→光能→化学能 B．化学能→内能→机械能 C．机械能→内能→化学能 D．化学能→电能→光能 3．汽车油箱中的柴油用去了一半，则剩下的柴油（　　） A．比热容和热值均变为原来的一半 B．比热容和热值均不变 C．比热容为原来的一半，热值不变 D．热值为原来的一半，比热容不变 4．关于燃料的热值，下列说法正确的是（　　） A．热值是燃料的属性，与燃料状态无关 B．燃料燃烧不完全时，热值会变小 C．5kg汽油的热值是1kg汽油热值的5倍 D．热值大的燃料，完全燃烧时放出热量一定多 5．如图所示是汽油机的四个冲程，其中属于使汽车获得动力的冲程是（　　） A． B． C． D． 6．一台单缸四冲程内燃机的转速为，那么每秒钟内燃气对活塞做功 次，活塞完成 个冲程。 7．如图展示的是我国传统的“走马灯”，点燃底部蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。热空气上升驱动扇叶转动的过程中，由 能转化为 能，这与四冲程汽油机的 冲程相同。 8．2024年9月25日，我国成功发射了一枚洲际弹道导弹。导弹从地面向上发射过程中，其外壳与大气摩擦后温度升高，这是通过 的方式增大了导弹外壳的内能；导弹主要使用液态氢作为燃料，主要是因为该燃料具有较大的 。 9．日常生活中人们使用各种燃料，从最初的柴薪到如今的煤气、天然气，反映出社会的不断进步。完全燃烧0.2m3的天然气放出的热量，相当于 kg的柴薪完全燃烧所释放的热量。（） 10．氢能是未来国家能源体系的重要组成部分，氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点。2024年4月，两辆以氢为燃料的汽车，进行了北京到上海长距离运输测试，这是中国氢能车辆首次大范围、长距离、跨区域的实际运输测试。某氢燃料大巴车如图所示。水的比热容为，氢燃料的热值约为。求： (1)的氢燃料完全燃烧放出的热量； (2)在1标准大气压下，若这些热量全部被质量为、温度为65℃的水吸收，水升高的温度； (3)氢燃料可供该型号氢燃料电池大巴车以140kW的恒定功率匀速行驶300s，求该氢燃料电池大巴车的效率。 期中重难突破练（测试时间：10分钟） 11．如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，其中能使汽车获得动力的冲程是（    ） A． B． C． D． 12．喜欢思考的小闽用塑料矿泉水瓶进行了如图的游戏探究：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，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶口出现白雾（如图丙）。图乙和图丙所示的过程，分别与四冲程内燃机的两个冲程类似，下列说法正确的是（    ） A．图乙相当于压缩冲程，将内能转化为机械能 B．图丙相当于排气冲程，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．图丙相当于做功冲程，将内能转化为机械能 13．如图是单缸四冲程汽油机工作循环示意图，下列说法正确的是（　　） A．乙冲程是吸气冲程，吸入的是空气 B．丙冲程中气体内能将增大、温度升高 C．甲冲程把机械能转化为内能，使汽车获得了动力 D．一个工作循环的工作过程依次是丁、乙、丙、甲 14．为了防止燃油车发动机过热，一般情况下用水来冷却，主要是利用了水的 的特点，若汽车发动机某个气缸的曲轴转速是2400r/min，则该汽油机每秒钟对外做功 次。 15．太阳能热水器通过 的方式改变水的内能，已知水箱装有质量为1000kg的水，经全天光照后水温上升了50℃，则水吸收的热量为 J，这相当于完全燃烧 kg煤所产生的热量。[c水=4.2×103J/(kg•℃)，q煤=3×107J/kg] 16．如图甲所示的是一种枪式空气锤，它利用压缩空气推动锤头高速向前运动撞击物体。压缩空气推动锤头运动时，压缩空气的内能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。某四冲程汽车飞轮转速为，则每秒钟对外做功 次。 17．小明在家中用煤气灶将初温为20℃的质量为2kg的一壶水温度升高60℃，这是通过 的方式使水的内能 。如果煤气完全燃烧放出的热量有20%的热损失，则至少需要燃烧 g的煤气[水的比热容为，煤气的热值为4.2×107J/kg]。 18．高州新建的小区都接入了管道天然气，让很多家庭都用上了天然气。与传统燃料相比，天然气的优点是： （写出一条即可）。小莉通过燃烧天然气将体积为2L、初温为20°C的水加热到70°C，此过程中的加热效率为60%，水吸收的热量是 J，此过程需要消耗的天然气为 m³。[已知，，] 19．一台单缸四冲程汽油机在一个工作循环中的平均功率是9.2kW，该汽油机每分钟需燃烧汽油50g。汽油的热值是 (1)该汽油机每分钟做多少功？ (2)该汽油机每分钟完全燃烧汽油放出多少热量？ (3)该汽油机的效率是多大？ 20．小明春游时携带一个轻质合金锅、一台便携式丁烷气炉如图所示（内置一瓶新的燃气，参数如表所示），野炊地水的沸点为98℃，测出当地水的温度为18℃，燃烧0.1kg的燃气可以将锅内2.5kg的水烧开，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），求： 气瓶规格（尺寸/容量） 品名 总质量 净质量 主要成分 热值 神州 354g 250g 丁烷 8.4×107J/kg (1)将锅内2.5kg的水烧开需要吸收的热量； (2)轻质合金锅吸热的效率； (3)若改用吸热效率为30%的铁锅，则同样烧开2.5kg的水能节省多少kg的燃料？（结果保留两位小数） 期中综合拓展练（测试时间：5分钟） 21．船舶航行大多使用柴油发动机，航行时受到的阻力通常和航行速度的平方成正比。降低航速可以大大减小航行阻力，发动机对推进设备做功的功率即推进功率就会大大减小，从而减少燃油消耗。但航速不是越小越好，因为船舶航行过程中除了推进设备，还有其他辅助设备工作，需要发动机做功。航速减小后，一段航程所需的航行时间就会延长，虽然推进功减少，但辅助功增加了。发动机要做的功包括推进功和辅助功两部分，航速优化就是要找到合适的航速，使发动机做的总功减少，达到节能的目的。 (1)下面是柴油机工作时的四个冲程，其工作循环过程的正确顺序是______（填字母）。 A．压缩冲程 B．排气冲程 C．吸气冲程 D．做功冲程 (2)在 冲程中，活塞对气缸里的空气做功，使空气的 能急剧增加。冲程结束时，气缸内空气的温度已经超过燃油的燃点。 (3)某船舶航行时，每公里航程的推进功、辅助功和航速的关系如图所示。船舶以8m/s的航速航行，若柴油发动机的效率为40%，所用燃油的热值为，求每公里航程船舶消耗的燃油的质量。（写出必要的文字说明、表达式及最后的结果） 22．为制造压缩空气动力汽车，工程师将装有压缩空气的钢瓶与空气动力发动机连接，该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，如图所示。 (1)发动机对外做功的是 （选填“进气”或“排气”）冲程，此过程中钢瓶内压缩空气的温度 。 (2)空气动力汽车利用压缩空气膨胀推动活塞做功提供动力，这种新型发动机对汽车提供动力时将 能转化为 能。 (3)生活中很多器械都用到了汽油机，一汽油机飞轮的转速是，每秒钟完成了 个冲程，对外做 次功。 23．随着人们生活水平的提高，汽车已经进入千家万户，它给我们的生活提供了便利，促进了社会的发展。请你解答： (1)当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率会 （选填“升高”“降低”或“不变”）； (2)汽车发动机的一个工作循环包括如图所示的四个冲程。请按一个工作循环的过程，将四个冲程图重新排序： ，图 所示的冲程是给汽车提供动力的； (3)汽车刹车的过程中，机械能转化为内能，内能散失到空气中，此过程中能量的总和 （选填“增大”“不变”或“减小”）； (4)小明同学阅读了某型号汽车发动机的说明书后，将发动机的能量流向制成了如图所示的图表，请根据给出的信息计算：完全燃烧0.2kg的汽油能够获得 J的能量，这些能量能产生 J的有用功。（汽油的热值为） 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 第02讲 热机及其效率（期中复习讲义） 核心考点 复习目标 考情规律 热机 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. 了解汽油机的构造及工作过程。 3. 了解柴油机的构造及工作过程。 1.题型分布：常出现在选择题、填空题和实验题中​ 2.分值情况：一般每道题分值在 2 - 3 分；实验题若涉及长度测量，分值可达 4 - 6 分 热机的效率 1. 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。 2. 能简单计算燃料燃烧放出的热量。 3. 能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向，知道什么是热机的效率。 4 .知道热机的使用对环境的影响并找到解决办法。 1.题型分布：多以选择题和填空题形式出现。 2.分值情况：分值一般在 2 - 4 分左右，常考查时间单位换算 知识点01 热机 1. 汽油机的构造：由气缸、火花塞、进气门、排气门、活塞、曲轴、连杆组成。 2. 工作过程： （1）冲程：汽油机在工作时，活塞从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 （2）四个冲程：汽油机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。多数汽油机是由这四个冲程的不断循环来保证连续工作的。 （3）汽油机的工作过程分析 1.吸气冲程： 活塞：向下运动。 进气门：开。 排气门：关。 2.压缩冲程： 活塞：向上运动。 进气门：关。 排气门：关_。 机械能转化为内能。 3. 做功冲程： 活塞：向下运动。 进气门：关。 排气门：关。 内能转化为机械能 4.排气冲程： 活塞：向上运动。 进气门：关。 排气门：开。 （4）汽油机一个工作循环情况总结 汽油机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的，在一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次。 3.汽油机与柴油机的优缺点 ①汽油机转速高，结构简单，质量轻，造价低廉，运转平稳，使用维修方便。汽油机在摩托车、汽车上特别是小型汽车上大量使用. ②柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、火车和轮船上. ③柴油发动机与汽油发动机相比，热效率高。因此从节约能源、降低燃料成本角度上讲，柴油发动机在小汽车上的推广使用具有更重大的意义 知识点02 热机的效率 1.热机能量走向图： 2.热机效率定义： 热机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。 3.公式：η=W有用/ Q总 × 100% 4.对热机效率的理解： 热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，可以节约能源。 5.提高热机效率的途径： （1）使燃料充分燃烧。 （2）尽量减小各种热量损失。 （3）机件间保持良好的润滑、减小摩擦。 题型一 柴油机与汽油机的异同 解｜题｜技｜巧 柴油机与汽油机的异同 【典例1】如图是四冲程内燃机工作循环中的一个冲程，它是（　　） A．压缩冲程，将内能转化为机械能 B．压缩冲程，将机械能转化为内能 C．做功冲程，将机械能转化为内能 D．做功冲程，将内能转化为机械能 【答案】D 【详解】图中冲程两气门关闭，活塞向下运动，火花塞点火，高温高压的气体推动活塞做功，是做功冲程，将内能转化为机械能，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 【变式1】一台单缸四冲程柴油机，转速为1200r/min，则关于此柴油机下列说法不正确的是（   ） A．四个冲程中只有两个冲程涉及能量转化 B．在吸气冲程里吸进汽缸的是柴油和空气的混合物 C．只有做功冲程对外做功 D．1s内完成40个冲程，做功10次 【答案】B 【详解】A．四冲程中只有两个冲程涉及能量转化，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能，故A正确，不符合题意； B．柴油机和汽油机吸入汽缸的物质是不一样的，柴油机吸入汽缸的只有空气，而汽油机吸入汽缸的是空气和汽油的混合物，故B错误，符合题意； C．吸气冲程、压缩冲程、排气冲程是辅助冲程，靠飞轮的惯性来完成，只有在做功冲程中，燃气推动活塞对外做功，内能转化为机械能，故C正确，不符合题意； D．柴油机工作时，曲轴每转两转，做功一次，完成4个冲程，转速为1200r/min，即20r/s，所以它在1s内做功次数为10次，完成40个冲程，故D正确，不符合题意。 故选B。 【变式2】某单缸四冲程内燃机其中的一个冲程剖面图如图所示。由图可知，该内燃机是 （选填“汽油机”或“柴油机”）。该内燃机在吸气冲程中把 （选填“燃料”，“空气”或“燃料和空气的混合物）吸入气缸。 【答案】 柴油机 空气 【详解】[1]区分汽油机和柴油机的关键特征是喷油嘴（柴油机）和火花塞（汽油机），图中内燃机有喷油嘴，因此是柴油机。 [2]柴油机在吸气冲程中只吸入空气，燃料（柴油）是在压缩冲程末通过喷油嘴喷入气缸的；而汽油机吸气冲程吸入的是燃料和空气的混合物。因此该内燃机吸气冲程吸入的是空气。 题型二 热机效率的计算 解｜题｜技｜巧 热机效率 （1）定义：炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比。 （2）公式：η=Q吸/ Q放 ×100% （3）炉子效率比较低的原因： A.燃料燃烧不充分。B.存在各种热量损失。 （4）提高炉子效率的方法： A.使燃料充分燃烧。B.减少各种热量损失。 【典例2】一台柴油机完全燃烧一定质量的柴油时，放出了1.0×108J的热量，其中有6.0×107J的能量以各种形式损失掉了，可知该柴油机的效率是（　　） A．30% B．40% C．50% D．60% 【答案】B 【详解】该柴油机的效率是 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【变式1】用相同的酒精灯分别加热质量均为200g、初温均为0℃的甲、乙两种液体，它们的温度随时间变化的图像如图所示，已知6~8min消耗酒精的质量为0.8g，甲、乙单位时间吸收的热量相等，甲的比热容，酒精的热值（单位时间消耗酒精的质量相同）。下列说法不正确的是（　　） A．乙液体的比热容（） B．甲液体在0～10min吸收的热量是 C．甲液体的沸点为80℃，乙液体的沸点为40℃ D．6~8min酒精灯对甲液体的加热效率约为33.3% 【答案】B 【详解】A．甲液体在6min~8min内吸收的热量Q吸=c甲mΔt=2×103J/(kg·℃)×0.2kg×(80℃-60℃)=8×103J 由题知，甲、乙单位时间吸收的热量相等，由图可知，在0~6min内，物质乙吸收的热量Q吸乙=3Q吸=3×8×103J =2.4×104J 由Q=cmΔt可知物质乙的比热容 故A正确，不符合题意； B．由A知，甲液体在6min~8min内吸收的热量Q吸=8×103J，则甲液体在0~10min吸收的热量是Q吸'=5×8×103J=4×104J 故B错误，符合题意； C．由图象可知，甲液体在8min后吸收热量、温度不变，甲液体的沸点为80℃；乙液体在6min后吸收热量、温度不变，乙液体的沸点为40℃，故C正确，不符合题意； D．0.8g酒精完全燃烧放出的热量Q放=m酒精q=0.8×10-3kg×3×107J/kg=2.4×104J 即2min酒精完全燃烧放出的热量为2.4×104J，6min~8min酒精灯对物质甲的加热效率 故D正确，不符合题意。 故选B。 【变式2】我国自主研制的某型新一代战斗机，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大载油量为10t，飞机使用的航空燃油热值为5×107J/kg，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见表： 速度v/（m/s） 100 200 300 400 500 阻力f/N 0.3×104 1.2×104 2.7×104 4.8×104 7.5×104 求： (1)飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是多少J？ (2)若燃油完全燃烧放出热量的84%被水吸收，则10t燃油完全燃烧可将多少水从20℃加热到70℃？ (3)已知飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是30%，若在飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是多少？ 【答案】(1) 5×1011J (2) 2×103t (3) 2.0×103km 【详解】（1）飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是 （2）水吸收的热量 水的质量 （3）燃油转化为机械能的效率为30%，有用功为 查表得500m/s时阻力 由得最大航程 期中基础通关练（测试时间：10分钟） 1．下列不属于热机应用的是（　　） A．长征五号火箭液氢液氧发动机 B．纯电动汽车 C．歼-20战机涡扇15煤油发动机 D．喷气式飞机 【答案】B 【详解】喷气式飞机内部的发动机、煤油发动机和火箭液氢液氧发动机都是热机，工作时把内能转化成机械能，而电动汽车是把电能转化成机械能，不符合热机的特点，不属于热机，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 2．如图所示，2025年9月9日，我国在文昌航天发射场使用长征七号改运载火箭，成功将遥感四十五号卫星发射升空。燃料燃烧推进火箭运动，主要发生的能量转化是（　　） A．电能→光能→化学能 B．化学能→内能→机械能 C．机械能→内能→化学能 D．化学能→电能→光能 【答案】B 【详解】燃料燃烧时，化学能转化为内能；内能再通过火箭发动机转化为火箭的机械能，从而推进火箭。所以主要发生的能量转化是化学能转化为内能，内能再转化为机械能，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 3．汽车油箱中的柴油用去了一半，则剩下的柴油（　　） A．比热容和热值均变为原来的一半 B．比热容和热值均不变 C．比热容为原来的一半，热值不变 D．热值为原来的一半，比热容不变 【答案】B 【详解】柴油用去了一半，质量和体积均减小一半，而比热容、热值都是物质的一种特性，不随质量和体积的变化而变化，故剩下的柴油热值与比热容都不变，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 4．关于燃料的热值，下列说法正确的是（　　） A．热值是燃料的属性，与燃料状态无关 B．燃料燃烧不完全时，热值会变小 C．5kg汽油的热值是1kg汽油热值的5倍 D．热值大的燃料，完全燃烧时放出热量一定多 【答案】A 【详解】A．1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值，热值是燃料的一种属性，与燃料的质量无关；同种燃料在不同状态下热值相同，故A正确； B．燃料的热值与是否完全燃烧无关，燃料燃烧不完全时热值不变，故B错误； C．燃料的热值与质量无关，5kg汽油的热值等于1kg汽油热值，故C错误； D．由Q放=mq可知，燃料热值越大，质量小，燃烧放出的热量不一定越多，故D错误。 故选A。 5．如图所示是汽油机的四个冲程，其中属于使汽车获得动力的冲程是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，气体流出汽缸，属于排气冲程，故A不符合题意； B．图中进气门关闭，排气门关闭，活塞向下运动，火花塞点火，属于做功冲程，该冲程中内能转化成机械能，使汽车获得动力，故B符合题意； C．图中进气门关闭，排气门关闭，活塞向上运动，属于压缩冲程，该冲程中机械能转化为内能，故C不符合题意； D．图中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，气体流入汽缸，属于吸气冲程，故D不符合题意。 故选B。 6．一台单缸四冲程内燃机的转速为，那么每秒钟内燃气对活塞做功 次，活塞完成 个冲程。 【答案】 15 60 【详解】[1][2]在四冲程内燃机的一个工作循环中，完成4个冲程，并对外做功1次，曲轴和飞轮转2圈，由题可知，曲轴和飞轮转速是1800r/min，表示每分钟曲轴和飞轮转1800圈，则每秒钟曲轴和飞轮转30圈，那么每秒钟燃气对活塞做功15次，活塞完成60个冲程。 7．如图展示的是我国传统的“走马灯”，点燃底部蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。热空气上升驱动扇叶转动的过程中，由 能转化为 能，这与四冲程汽油机的 冲程相同。 【答案】 内 机械 做功 【详解】[1][2][3]点燃蜡烛时，气体温度升高，气体的密度变小，热空气就会向上运动，运动的热空气对外做功，推动扇叶转动，将内能转化为机械能，该过程和四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相同。 8．2024年9月25日，我国成功发射了一枚洲际弹道导弹。导弹从地面向上发射过程中，其外壳与大气摩擦后温度升高，这是通过 的方式增大了导弹外壳的内能；导弹主要使用液态氢作为燃料，主要是因为该燃料具有较大的 。 【答案】 做功 热值 【详解】[1]导弹外壳与大气摩擦，通过克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，从而使外壳温度升高，这是通过做功的方式增大内能。 [2]液态氢作为燃料，是因为它具有较大的热值。热值是指某种燃料完全燃烧时所放出的热量与质量的比值，热值大的燃料，在完全燃烧相同质量时能释放出更多的热量，有利于为导弹提供强大的动力。 9．日常生活中人们使用各种燃料，从最初的柴薪到如今的煤气、天然气，反映出社会的不断进步。完全燃烧0.2m3的天然气放出的热量，相当于 kg的柴薪完全燃烧所释放的热量。（） 【答案】0.6 【详解】完全燃烧0.2m3的天然气放出的热量 由题意可知，柴薪完全燃烧所释放的热量 柴薪的质量 10．氢能是未来国家能源体系的重要组成部分，氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点。2024年4月，两辆以氢为燃料的汽车，进行了北京到上海长距离运输测试，这是中国氢能车辆首次大范围、长距离、跨区域的实际运输测试。某氢燃料大巴车如图所示。水的比热容为，氢燃料的热值约为。求： (1)的氢燃料完全燃烧放出的热量； (2)在1标准大气压下，若这些热量全部被质量为、温度为65℃的水吸收，水升高的温度； (3)氢燃料可供该型号氢燃料电池大巴车以140kW的恒定功率匀速行驶300s，求该氢燃料电池大巴车的效率。 【答案】(1) (2) (3)50% 【详解】（1）0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量Q放=m氢q氢=0.6kg×1.4×108J/kg=8.4×107J （2）这些热量全部被水吸收，则水吸收的热量Q吸=Q放=8.4×107J 水升高的温度 由于大气压为1标准大气压，水的沸点为100℃，则水实际升高的温度 （3）氢燃料电池大巴车匀速行驶所做的功W=Pt=140×103W×300s=4.2×107J 氢燃料电池大巴车的效率 期中重难突破练（测试时间：10分钟） 11．如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，其中能使汽车获得动力的冲程是（    ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．图中进气门开启，排气门关闭，气体流入汽缸，是吸气冲程，依靠飞轮的惯性完成，故A不符合题意； B．图中两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，依靠飞轮的惯性完成，故B不符合题意； C．图中两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程；内燃机的内能转化为机械能，为汽车提供动力，故C符合题意； D．图中进气门关闭，排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程，依靠飞轮的惯性完成，故D不符合题意。 故选C。 12．喜欢思考的小闽用塑料矿泉水瓶进行了如图的游戏探究：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，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶口出现白雾（如图丙）。图乙和图丙所示的过程，分别与四冲程内燃机的两个冲程类似，下列说法正确的是（    ） A．图乙相当于压缩冲程，将内能转化为机械能 B．图丙相当于排气冲程，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．图丙相当于做功冲程，将内能转化为机械能 【答案】D 【详解】AC．如图乙所示，扭转瓶身时，通过外力挤压瓶内气体，对气体做功，使气体内能增大，温度升高，此过程中机械能转化为内能，相当于四冲程内燃机的压缩冲程，故AC错误； BD．如图丙所示，瓶内温度较高、压强较大的气体将盖子冲出，气体对盖子做功，气体内能减小，温度降低，导致气体中的水蒸气液化成为小水滴，就是我们看到的“白雾”，此过程中内能转化为机械能，相当于四冲程内燃机的做功冲程，故B错误，D正确。 故选D。 13．如图是单缸四冲程汽油机工作循环示意图，下列说法正确的是（　　） A．乙冲程是吸气冲程，吸入的是空气 B．丙冲程中气体内能将增大、温度升高 C．甲冲程把机械能转化为内能，使汽车获得了动力 D．一个工作循环的工作过程依次是丁、乙、丙、甲 【答案】B 【详解】A．判断冲程需看气门开闭和活塞运动方向，乙冲程中进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，汽油机吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物，不是单纯的空气，故A错误； B．丙冲程中进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，压缩冲程中活塞对气体做功，气体的内能将增大、温度升高，故B正确； C．甲冲程中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，此过程没有使汽车获得动力，也不是机械能转化为内能，故C错误； D．一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，甲冲程进气门关闭、排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，所以正确的工作过程依次是乙（吸气）、丙（压缩）、丁（做功）、甲（排气），不是丁、乙、丙、甲，故D错误。 故选B。 14．为了防止燃油车发动机过热，一般情况下用水来冷却，主要是利用了水的 的特点，若汽车发动机某个气缸的曲轴转速是2400r/min，则该汽油机每秒钟对外做功 次。 【答案】 比热容大 20 【详解】[1]燃油车发动机采用循环流动的水进行冷却，这是利用水的比热容较大，相同质量的水和其它物质相比，升高相同的温度，水吸收的热量较多。 [2]汽车发动机某个气缸的曲轴转速为2400r/min=40r/s 即飞轮每秒转40圈，由于汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以该汽油机每秒对外做功20次。 15．太阳能热水器通过 的方式改变水的内能，已知水箱装有质量为1000kg的水，经全天光照后水温上升了50℃，则水吸收的热量为 J，这相当于完全燃烧 kg煤所产生的热量。[c水=4.2×103J/(kg•℃)，q煤=3×107J/kg] 【答案】 热传递 2.1×108 7 【详解】[1]太阳能热水器中的水吸收热量，内能增大，是通过热传递的方式改变水的内能。 [2]已知水箱装有质量为1000kg的水，经全天光照后水温上升了50℃，则水吸收的热量为 [3]煤完全燃烧产生的热量 由得，煤完全燃烧的质量为 16．如图甲所示的是一种枪式空气锤，它利用压缩空气推动锤头高速向前运动撞击物体。压缩空气推动锤头运动时，压缩空气的内能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。某四冲程汽车飞轮转速为，则每秒钟对外做功 次。 【答案】 减小 25 【详解】[1]压缩空气推动锤头运动时，压缩空气对锤头做功，将内能转化为机械能，故压缩空气的内能减小。 [2]汽油机一个工作循环包括吸气、压缩、做功和排气四个冲程，飞轮转动2r，对外做功1次。某四冲程汽车飞轮转速为3000r/min=50r/s，则每秒钟对外做功的次数为次。 17．小明在家中用煤气灶将初温为20℃的质量为2kg的一壶水温度升高60℃，这是通过 的方式使水的内能 。如果煤气完全燃烧放出的热量有20%的热损失，则至少需要燃烧 g的煤气[水的比热容为，煤气的热值为4.2×107J/kg]。 【答案】 热传递 增加 15 【详解】[1][2]煤气灶火焰的温度高于水的温度，火焰将热量传递给水，水吸热后温度升高，这是通过热传递的方式改变水的内能的，使水的内能增加。 [3]根据题意，水吸收的热量 所以煤气完全燃烧放出的热量 所以至少需要的煤气质量 18．高州新建的小区都接入了管道天然气，让很多家庭都用上了天然气。与传统燃料相比，天然气的优点是： （写出一条即可）。小莉通过燃烧天然气将体积为2L、初温为20°C的水加热到70°C，此过程中的加热效率为60%，水吸收的热量是 J，此过程需要消耗的天然气为 m³。[已知，，] 【答案】 污染小 0.02 【解析】【小题1】[1]与传统燃料（如煤、柴）相比，天然气优点有热值高、污染小（清洁）、使用方便等。 [2]水的体积 水的质量 温度变化量 水吸收的热量 [3]加热效率 天然气完全燃烧放出的热量 天然气热值 ，天然气体积 19．一台单缸四冲程汽油机在一个工作循环中的平均功率是9.2kW，该汽油机每分钟需燃烧汽油50g。汽油的热值是 (1)该汽油机每分钟做多少功？ (2)该汽油机每分钟完全燃烧汽油放出多少热量？ (3)该汽油机的效率是多大？ 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）油机每分钟做的功 （2）完全燃烧50g汽油放出的热量 （3）汽油机的效率 20．小明春游时携带一个轻质合金锅、一台便携式丁烷气炉如图所示（内置一瓶新的燃气，参数如表所示），野炊地水的沸点为98℃，测出当地水的温度为18℃，燃烧0.1kg的燃气可以将锅内2.5kg的水烧开，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），求： 气瓶规格（尺寸/容量） 品名 总质量 净质量 主要成分 热值 神州 354g 250g 丁烷 8.4×107J/kg (1)将锅内2.5kg的水烧开需要吸收的热量； (2)轻质合金锅吸热的效率； (3)若改用吸热效率为30%的铁锅，则同样烧开2.5kg的水能节省多少kg的燃料？（结果保留两位小数） 【答案】(1) (2)10% (3)0.07kg 【详解】（1）水的质量为m水=2.5kg，水的比热容为c=4.2×103J/（kg·℃），水升高温度Δt=98℃-18℃=80℃ 水吸收的热量为Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg·℃）×2.5kg×80℃=8.4×105J （2）完全燃烧0.1kg丁烷放出的热量为Q放=0.1kg×8.4×107J/kg=8.4×106J 轻质合金锅吸热的效率为 （3）若改用吸热效率为30%的铁锅，同样使2.5kg的水吸收8.4×105J，则铁锅需的燃料所提供的总热量应为 需要完全燃烧燃料质量为 原来消耗燃料0.1kg，则可节省的燃料约为 期中综合拓展练（测试时间：5分钟） 21．船舶航行大多使用柴油发动机，航行时受到的阻力通常和航行速度的平方成正比。降低航速可以大大减小航行阻力，发动机对推进设备做功的功率即推进功率就会大大减小，从而减少燃油消耗。但航速不是越小越好，因为船舶航行过程中除了推进设备，还有其他辅助设备工作，需要发动机做功。航速减小后，一段航程所需的航行时间就会延长，虽然推进功减少，但辅助功增加了。发动机要做的功包括推进功和辅助功两部分，航速优化就是要找到合适的航速，使发动机做的总功减少，达到节能的目的。 (1)下面是柴油机工作时的四个冲程，其工作循环过程的正确顺序是______（填字母）。 A．压缩冲程 B．排气冲程 C．吸气冲程 D．做功冲程 (2)在 冲程中，活塞对气缸里的空气做功，使空气的 能急剧增加。冲程结束时，气缸内空气的温度已经超过燃油的燃点。 (3)某船舶航行时，每公里航程的推进功、辅助功和航速的关系如图所示。船舶以8m/s的航速航行，若柴油发动机的效率为40%，所用燃油的热值为，求每公里航程船舶消耗的燃油的质量。（写出必要的文字说明、表达式及最后的结果） 【答案】(1)CADB (2) 压缩 内 (3)50kg 【详解】（1）四冲程柴油机工作时，依次有吸气、压缩、做功、排气四个冲程，即四个冲程工作循环过程的正确顺序是CADB。 （2）[1][2]在柴油发动机的工作循环中，在压缩冲程中，活塞对气缸里的空气做功，将机械能转化为内能，使空气的内能急剧增加。 （3）由图可知，当v′=8m/s时的推进功约为4×108J，辅助功约为4×108J，柴油发动机做的功为W=4×108J+4×108J=8×108J 柴油发动机的效率为40%，则完全燃烧的柴油放出的热量为 每公里航程消耗柴油的质量为 22．为制造压缩空气动力汽车，工程师将装有压缩空气的钢瓶与空气动力发动机连接，该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，如图所示。 (1)发动机对外做功的是 （选填“进气”或“排气”）冲程，此过程中钢瓶内压缩空气的温度 。 (2)空气动力汽车利用压缩空气膨胀推动活塞做功提供动力，这种新型发动机对汽车提供动力时将 能转化为 能。 (3)生活中很多器械都用到了汽油机，一汽油机飞轮的转速是，每秒钟完成了 个冲程，对外做 次功。 【答案】(1) 进气 降低 (2) 内能 机械能 (3) 80 20 【详解】（1）[1][2]由题意可知压缩空气动力汽车在进气冲程将压缩空气吸入气缸，压缩空气迅速膨胀，对活塞做功，从而使汽车运动起来，此过程中压缩空气对外做功，温度降低。 （2）[1][2]压缩空气动力汽车在进气冲程将压缩空气吸入气缸，压缩空气迅速膨胀，对活塞做功，从而使汽车运动起来，此过程将空气的内能转化为活塞（汽车）的机械能。 （3）[1][2]单缸四冲程汽油机，一个工作循环有四个冲程，飞轮转两圈，对外做功一次。当汽油机飞轮转速为2400r/min=40r/s,故该汽油机每秒钟完成80个冲程，对外做功20次。 23．随着人们生活水平的提高，汽车已经进入千家万户，它给我们的生活提供了便利，促进了社会的发展。请你解答： (1)当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率会 （选填“升高”“降低”或“不变”）； (2)汽车发动机的一个工作循环包括如图所示的四个冲程。请按一个工作循环的过程，将四个冲程图重新排序： ，图 所示的冲程是给汽车提供动力的； (3)汽车刹车的过程中，机械能转化为内能，内能散失到空气中，此过程中能量的总和 （选填“增大”“不变”或“减小”）； (4)小明同学阅读了某型号汽车发动机的说明书后，将发动机的能量流向制成了如图所示的图表，请根据给出的信息计算：完全燃烧0.2kg的汽油能够获得 J的能量，这些能量能产生 J的有用功。（汽油的热值为） 【答案】(1) 降低 (2) 丙、甲、丁、乙 丁 (3) 不变 (4) 9.2×106 2.76×106 【详解】（1）汽车发动机工作时将内能转化为机械能，冒“黑烟”说明燃烧不充分，说明做相同的有用功，消耗的燃料增多，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的比值变小，所以效率降低。 （2）[1]甲中的两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是第二个冲程；丙中的进气阀打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，是第一个冲程；乙中的排气阀打开，活塞向上运动，所以为排气冲程，是第四个冲程；丁中的两个气阀都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，所以为做功冲程，是第三个冲程；故先后顺序为：丙、甲、丁、乙。 [2]其中做功冲程，即丁冲程，该冲程将内能转化为机械能，给汽车提供动力。 （3）汽车刹车的过程，伴随着能量从机械能转化为内能，内能散失到空气中，此过程能量的总和不变。 （4）[1]汽油的热值为4.6×107J/kg，完全燃烧0.2kg的汽油产生的热量Q放=mq=0.2kg×4.6×107J/kg=9.2×106J [2]由图可知，有用功的能量所占比例为η=100%-33%-30%-7%=30% 所以机械效率为η=30%；因此产生的有用功W=Q放×30%=9.2×106J×30%=2.76×106J 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $