内容正文:
专题02 热机
4大高频考点
1. 认识热机
2. 热机的效率
3. 燃料的热值
4. 跨学科实践:制作简易热机模型
考点1 认识热机
1.(2025-2026九上·云南昆明昆十中教育集团·期中)如图是四冲程汽油机的工作循环示意图,下列说法中正确的是( )
A. 汽油机吸气冲程吸入的物质只有空气
B. 一个工作循环中四个冲程的正确顺序是:丙、甲、丁、乙
C. 汽油充分燃烧,可以提高汽油机的热值
D. 甲冲程是把内能转化为活塞的机械能
【答案】D
【详解】A.汽油机吸气冲程吸入的物质是汽油和空气的混合物,故A错误;B.甲是做功冲程,乙是压缩冲程,丙是排气冲程,丁是吸气冲程,一个工作循环中四个冲程的正确顺序是丁、乙、甲、丙,故B错误;C.燃料的热值只与燃料的种类有关,与燃烧情况无关,故C错误;D.甲是做功冲程把高温高压燃气的内能转化为活塞的机械能,故D正确。故选D。
2.(2025-2026九上·云南昆明五华区·期中)(多选)如图是汽油机其中一个冲程的工作原理示意图,下列说法正确的是( )
A. 汽油机处于做功冲程
B. 该冲程将机械能转化为内能
C. 用水给发动机降温是由于水的比热容大
D. 汽油燃烧越充分热值越大
【答案】AC
【详解】AB.由图可知,进气口与排气口均关闭,火花塞点火,活塞向下运动,将内能转化为机械能,该冲程为做功冲程,故A正确,B错误;C.因为水的比热容较大,相同质量的水和其它物质比较,升高相同的温度,水吸收的热量多,所以汽车发动机冷却用水作为工作物质,故C正确;D.热值是燃料的一种特性,它只与燃料的种类有关,与燃料的质量、燃烧程度、放出热量的多少以及燃烧温度的高低等均无关,汽油燃烧越充分热值不变,故D错误。故选AC。
3.(2025-2026九上·云南文山第二学区四校·期中)(多选)汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分,汽车多数采用汽油机作为发动机。如图所示,是单缸四冲程汽油机的工作循环示意图,下列说法中正确的是( )
A. 一个工作循环的正确顺序是:丁甲丙乙
B. 若此汽油机曲轴的转速为,汽油机每秒内对外做功30次
C. 甲冲程是内能转化为机械能
D. 只有丙冲程获得动力,其他冲程都是靠惯性运转的
【答案】AD
【详解】A.根据图中气门的开闭情况和活塞的运行方向,可判断甲图为压缩冲程,乙图为排气冲程,丙图为做功冲程,丁图为吸气冲程。一个工作循环按吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程顺序完成,即丁、甲、丙、乙,故A正确;B.汽油机曲轴的转速为。一个工作循环完成4个冲程,飞轮转2圈,对外做功一次。因此汽油机每秒对外做功15次,故B错误;C.图甲为压缩冲程,将机械能转化为内能,故C错误;D.图丙是做功冲程,是获得动力的冲程,其他冲程都是靠飞轮的惯性辅助完成的,故D正确。故选AD。
4.(2025-2026九上·云南昆明嵩明县·期中)下列是汽油机工作的四个冲程,一个完整的工作循环正确的排序是( )
A. ①②③④
B. ④③②①
C. ①③②④
D. ④②③①
【答案】C
【详解】汽油机完整工作循环的顺序是:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程;① :进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,是吸气冲程;② :两个气门都关闭,火花塞点火,活塞向下运动,燃气推动活塞做功,是做功冲程;③ :两个气门都关闭,活塞向上运动,压缩气缸内气体,是压缩冲程;④ :进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动排出废气,是排气冲程。因此正确排序①③②④,故选C。
5.(2025-2026九上·云南·期中)(多选)涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发的航空涡轴发动机,其大致工作过程:空气通过进气道进入压气机,被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合,燃料在燃烧室燃烧后,产生的高温高压气体推动涡轮转动,从而输出动力。下列说法正确的有( )
A. 燃烧室中燃料燃烧越充分,发动机效率越高
B. 燃料和压缩空气混合后,燃料的热值增大
C. 压气机压缩空气,空气的内能减小
D. 高温高压气体推动涡轮转动时,将内能转化为机械能
【答案】AD
【详解】A.使燃料燃烧越充分,可以增大有效利用的能量,提高热机的效率,故A正确;B.热值是燃料的一种特性,它的大小取决于燃料的种类,与其它因素无关,燃料和压缩空气混合后,燃料的热值不变,故B错误;C.压气机压缩空气,压气机对空气做功,空气的内能增大,故C错误;D.高温高压气体推动涡轮转动时,消耗内能,将内能转化为机械能,故D正确。故选AD。
6.(2025-2026九上·云南文山砚山·期中)(多选)如图甲所示为我国002号航母“山东舰”上简化的蒸汽弹射装置,能带动舰载机在2s内达到起飞速度,如图乙所示为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断正确的是( )
A. 图甲中汽缸内的蒸汽体积膨胀,从而推动活塞使舰载机获得牵引力
B. 图甲中汽缸内的蒸汽推动活塞时,蒸汽的内能减小
C. 从能量转化角度讲,蒸汽弹射装置工作时与图C所示的原理相似
D. 若该汽油机的飞轮转速为2400r/min,则1秒可对外做功20次
【答案】ABD
【详解】AB.图甲中汽缸内的蒸汽体积膨胀对外做功,内能会减少,将内能转化为机械能,从而推动活塞使舰载机获得牵引力,故AB正确;C.从能量转化角度讲,蒸汽弹射装置工作时的能量转化与热机冲程中做功冲程的能量转化相同,图C中进排气门全关,活塞向上运动,处于压缩冲程,将机械能转化为内能,故C错误;D.内燃机的一个工作循环,活塞往复两次,飞轮转两周,对外做一次功。该汽油机的飞轮转速为,则该汽油机1秒转40r,可对外做功20次,故D正确。故选ABD。
7.(2025-2026九上·云南昭通昭阳区·期中)如图所示是一款浇花用的喷壶,浇花前先用喷壶上方的活塞向壶内打气,按下手柄处的开关,壶内的水就会喷出。向壶内打气的过程是利用 方式增加了壶内水上方气体的内能,同时也使壶内气体的压强增大。这一过程的能量转化与内燃机的 冲程相同。
【答案】① 做功 ② 压缩
【详解】[1]浇花前先用喷壶上方的活塞不断向壶内打气,对壶内的空气做功,这是利用做功的方式使壶内水上方空气内能增大。[2]由于是通过做功的方式使空气的内能增大,即机械能转化为内能,则与压缩冲程相同。
8.(2025-2026九上·云南楚雄双柏·期中)汽油机是小汽车的重要组成部分,如图所示是四冲程汽油机工作过程中的 冲程,若某汽油机飞轮的转速为3600r/min,则1s对外做功 次。
【答案】① 做功 ② 30
【详解】[1]四冲程汽油机的四个冲程分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。由图可知,进气门和排气门都关闭,火花塞点火,里面的汽油和空气的混合物燃烧产生高温高压气体推动活塞向下运动,所以该冲程是做功冲程。[2]四冲程汽油机一个工作循环包括四个冲程,飞轮转2圈,对外做功1次。而飞轮的转速为,因为飞轮转2圈对外做功1次,所以1s内飞轮转60圈时对外做功的次数为30次。
9.(2025-2026九上·云南临沧临翔·期中)在内燃机工作的四个冲程中,只有 冲程对外做功,其他三个辅助冲程要靠飞轮的 来完成。
【答案】① 做功 ② 惯性
【详解】[1][2]汽油机的四个冲程:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程,只有做功冲程把内能转化为机械能,对外做功。其他三个冲程要靠飞轮的惯性来完成的。
10.(2025-2026九上·云南昆明昆十中教育集团·期中)液体温度计的工作原理是 ;一台转速为1800r/min的四冲程内燃机,每秒钟对外做功 次。
【答案】① 液体的热胀冷缩 ② 15
【详解】[1]液体温度计的工作原理是液体的热胀冷缩,即温度升高时液体体积膨胀,温度降低时体积收缩,通过液柱高度变化指示温度。[2]四冲程内燃机一个工作循环包括四个冲程,曲轴转两圈完成一个循环,且仅做功冲程对外做功一次。转速1800r/min表示每分钟转1800转,因此每分钟做功次数为900次,每秒钟做功次数为
考点2 热机的效率
1.(2025-2026九上·云南文山第二学区四校·期中)与传统汽车在同样油耗和使用条件下相比,某新型汽车发动机工作时,尾气中的汽油味明显降低,动力更强劲。下列关于该汽车的分析正确的是( )
A. 行驶时,汽油的热值随质量的减小而减小
B. 汽油燃烧时,内能转化为化学能
C. 汽油味明显降低说明发动机工作效率降低
D. 汽车获得动力,是因为做功冲程将内能转化为机械能
【答案】D
【详解】A.燃料的热值是燃料的特性,不会随着质量的改变而改变,故A错误;B.汽油燃烧时,化学能转化为内能,故B错误;C.汽油在燃烧的过程中,燃烧的越充分,尾气中的“汽油味”越低,发动机工作效率越高,故C错误;D.做功冲程将内能转化为机械能,使汽车获得动力,故D正确。故选D 。
2.(2025-2026九上·云南玉溪玉溪四中、六中-11月·期中)如图所示是某汽车汽油机的能量流向图,对照此图,下列说法正确的是( )
A. 该汽油机的热机效率是30%
B. 增加废气带走的热量可以提高汽油机的效率
C. 随着科技的发展,热机效率将不断提高,但不可能达到100%
D. 汽车尾气中的“汽油味”越浓,说明燃料燃烧得越不充分,会降低燃料的热值
【答案】C
【详解】A.热机效率是输出的有用功与燃料完全燃烧释放的能量之比,因此该汽油机的热机效率故A错误;B.由图示知,废气带走了最大部分的能量,比例为36%,所以减少该部分的能量损失是提高热机效率的有效手段,增加废气带走的热量会降低汽油机的效率,故B错误;C.由于在汽油机的工作过程中,总是会存在能量损失,即有用能量总是小于燃料放出的总能量,所以汽油机的效率不可能达到100%,故C正确;D.燃料的热值与燃料的种类有关,与燃烧是否充分无关,所以汽车尾气中的“汽油味”越浓,说明燃料燃烧得越不充分,但燃料的热值不变,故D错误。故选C。
3.(2025-2026·云南关一中初中部教育集团·期中)如图所示,甲是四冲程汽油机的某冲程示意图,乙是该汽车内燃机的能量流向图。下列有关说法正确的是( )
A. 图甲为做功冲程
B. 由图乙可知该内燃机的效率是35%
C. 若该汽油机的飞轮转速为1200r/min,则汽油机1s内对外做功10次
D. 冬天外界气温低,内燃机箱外散热快,内燃机的效率会提高
【答案】C
【详解】A.图甲中,进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,是压缩冲程,此过程将机械能转化为内能,故A错误;B.根据图乙的能量流向图,燃料释放的总热量为100%,其中废气带走33%,冷却水带走30%,摩擦与辐射损失7%。根据能量守恒定律,该内燃机输出的有用功占总能量的百分比为所以该内燃机的效率是30%,故B错误;C.该汽油机的飞轮转速为即飞轮每秒转动20圈。四冲程汽油机中,飞轮转动2圈,完成一个工作循环,对外做功1次。因此,该汽油机1s内对外做功的次数为次,故C正确;D.冬天外界气温低,内燃机与外界的温差变大,导致热量损失更多,即用于散热的能量比例增加,而转化为有用功的能量比例减小,因此内燃机的效率会降低,故D错误。 故选C。
4.(2025-2026九上·云南楚雄双柏·期中)用煤气灶把2kg、初温为30℃的水烧到80℃,消耗了 20g煤气,已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),煤气的热值为4.2×107J/kg;求:
(1)水吸收的热量;
(2)煤气完全燃烧放出的热量;
(3)煤气灶烧水的效率。
【答案】(1)4.2×105J (2)8.4×105J (3)50%
【讲解】(1) 水吸收的热量Q吸=cm水(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(80℃-30℃)=4.2×105J
(2) 煤气的质量m煤气=20g=0.02kg这些煤气完全燃烧放出的热量Q放=m煤气q=0.02kg×4.2×107J/kg=8.4×105J
(3) 煤气灶烧水的效率
5.(2025-2026九上·云南昭通昭阳区·期中) “涡轮增压”是目前在各种汽油机和柴油机中采用的一项节能、提高热机功率的技术.它是利用热机排出的废气带动涡轮旋转,先将新鲜空气压缩后再送入内燃机的进气口.这样做的好处是 (选填“增大”或“减小”)排出废气所带走的能量, (选填“提高”或“降低”)内燃机的效率.
【答案】① 减小 ② 提高
【详解】利用热机排出的废气带动涡轮旋转,所以高温的废气做了功,本身内能将减小,因为利用了废气的内能,所以等于提高了燃料的利用率,即提高了热机的效率.
6.(2025-2026九上·云南昭通绥江县·期中)阅读材料,回答问题。
高速开车时,不少人会纠结一个问题:车内闷了是开窗透气,还是开空调?很多人觉得开窗能吹新鲜风,还能省空调的油,比开空调更划算。但实际上,这个选择和车速、风阻密切相关,并非开窗就一定更省油,甚至在高速常见车速下,开窗可能比开空调更费油。
汽车行驶时,油耗主要用于克服空气阻力。车企会通过风洞试验优化车身设计,比如降低车身、打造流线型外观,目的是让车窗全关时风阻系数最低,从而提升燃油经济性。一旦打开车窗,会破坏车身的完整流线型,导致风阻系数增大,汽车需消耗更多燃油才能维持行驶,油耗随之上升。
从车速来看,不同速度下开窗与开空调的油耗差异明显:车速低于60km/h时,开窗增加的风阻有限,此时开窗比开空调更省油;车速达到80km/h时,两者油耗基本持平,若车内闷热可短暂开窗透气;而车速达到120km/h(高速常见车速)时,开窗带来的风阻会急剧增加,此时开窗油耗远高于开空调,因此高速行驶建议优先开空调。
需要注意的是,汽车在高速匀速行驶时,开窗后风阻变大,为维持匀速,发动机需提供更大牵引力。根据功率公式(为功率、为牵引力、为车速),车速不变时牵引力增大,发动机功率会变大;同时,更多燃油能量被用于克服额外风阻,有效驱动能量占比下降,汽车燃油的利用率也会降低。
(1)汽车在行驶时会克服 做功,把汽车的部分机械能转化为 能。
(2)汽车在高速公路上匀速行驶打开窗户后汽车发动机的功率会 (选填“变大”或“变小”),汽车燃油的利用率 (选填“升高”“降低”或“不变”)。
【答案】(1)① 空气阻力 ② 内 (2)① 变大 ② 降低
【讲解】(1) 根据材料可知汽车行驶时油耗主要用于克服空气阻力做功;克服阻力的过程中,机械能通过摩擦等作用转化为内能散失。
(2) 高速公路上汽车匀速行驶开窗后,车身流线型被破坏,风阻增大,为维持匀速牵引力需要变大,结合公式,车速v不变、牵引力F增大,发动机功率P会变大;同时开窗后更多燃油能量被用于克服额外风阻,有效驱动的能量占比下降,因此汽车燃油的利用率降低。
7.(2025-2026九上·云南文山砚山·期中)如图所示是一款远程无人驾驶清扫车,自动驾驶时使用雷达传感器以及激光测距器来了解周围的交通状况,该款车的质量为1350kg,以110m/s的速度在一段平直的公路上匀速行驶3km,消耗汽油0.3kg,已知清扫车行驶过程中受到的阻力为车重的0.1倍,汽油的热值为4.5×107J/kg,g取10N/kg。求:
(1)此行驶过程清扫车牵引力做的功;
(2)0.3kg汽油完全燃烧放出的热量;
(3)在此过程中清扫车发动机的效率。
【答案】(1)4.05×106J (2)1.35×107J (3)30%
【讲解】(1) 清扫车匀速直线行驶,牵引力与阻力是一对平衡力,大小相等,即 。 车的重力阻力为车重的0.1倍,阻力为因此牵引力行驶路程牵引力做功
(2) 根据热值公式 得,0.3kg汽油完全燃烧放出的热量
(3) 发动机的效率为
8.(2025-2026九上·云南省教研大联盟·期中)除雪车是北方冬季必不可少的应急车辆,如图所示为一辆冬季除雪卡车,卡车的总质量为1800kg,它在水平路面上匀速行驶5000m,消耗汽油0.4kg。受到的阻力为卡车总重的0.05倍。(g取10N/kg,汽油的热值约为)求:
(1)卡车行驶过程中汽油燃烧所放出的热量;
(2)卡车行驶过程中牵引力所做的功;
(3)该卡车发动机的效率。
【答案】(1) (2) (3)25%
【讲解】(1) 汽油完全燃烧放出的热量
(2) 卡车所受的阻力因为卡车做匀速直线运动,卡车水平面方向上受牵引力和阻力,这两个力是一对平衡力,则其所受的牵引力牵引力做的功
(3) 该卡车发动机的效率
9.(2025-2026九上·云南·期中)图甲是我国自主研发的一款四冲程汽油机的某个工作冲程。将该汽油机安装在小汽车中测试时,该汽油机的输出功率P和车速v的关系如图乙所示。[,汽油的热值取]
(1)图甲是汽油机的 冲程。
(2)汽油机用循环流动的水冷却气缸。若流入气缸周围的冷却水的质量为5kg、温度为25℃,这些水从气缸周围流出时温度为85℃,求该过程中气缸周围的冷却水吸收的热量。
(3)若小汽车在测试过程中以90km/h的速度匀速直线行驶10min消耗汽油1.6kg,求此过程中小汽车做的有用功及汽油机的效率。
【答案】(1)做功 (2) (3),
【讲解】(1) 图甲中,两气门关闭、活塞向下运动,是汽油机的做功冲程(做功冲程中内能转化为机械能)。
(2) 该过程中气缸周围的冷却水吸收的热量为
(3) 由图乙可知,车速时,输出功率 小汽车做的有用功汽油完全燃烧放出的热量 汽油机的效率
10.(2025-2026九上·云南昆明-11月·期中)某家庭用燃气热水器将质量为80kg、温度为20℃的自来水加热到50℃,消耗的天然气体积为(假设天然气完全燃烧)。已知水的比热容为,天然气的热值为。试求:
(1)水吸收的热量是多少?
(2)天然气完全燃烧放出的热量;
(3)该热水器工作时的效率。
【答案】(1) (2) (3)
【讲解】(1) 水吸收的热量
(2) 天然气完全燃烧放出的热量
(3) 该热水器工作时的效率
考点3 燃料的热值
1.(2025-2026九上·云南临沧临翔·期中)关于燃料的热值,下列说法正确的是( )
A. 燃料燃烧越充分,热值越大
B. 燃料的质量越大,热值越大
C. 燃料的热值与燃料的燃烧情况无关
D. 容易燃烧的燃料,热值一定大
【答案】C
【详解】热值是燃料的一种特性,它只与燃料的种类有关,与燃料的质量、燃烧情况、是否容易燃烧均无关,故C正确,ABD错误。故选C。
2.(2025-2026九上·云南·期中)2025年4月24日,搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F运载火箭发射升空,如图所示。火箭使用偏二甲肼作为燃料是由于偏二甲肼具有较大的( )
A. 热值
B. 比热容
C. 热量
D. 内能
【答案】A
【详解】火箭使用偏二甲肼作为燃料,是由于偏二甲肼具有较大的热值。 因为燃料的热值是指单位质量(或体积)的燃料完全燃烧时所放出的热量。热值越大的燃料,在完全燃烧相同质量的燃料时,能够放出更多的热量,这样就可以为火箭提供更强大的动力,所以火箭会选择热值大的偏二甲肼作为燃料。故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
3.(2025-2026·云南关一中初中部教育集团·期中)现代火箭常用液态氢作为燃料,主要是因为液态氢有( )
A. 较多的热量
B. 较大的密度
C. 较大的比热容
D. 较大的热值
【答案】D
【详解】热值是燃料的一种特性,热值越大的燃料在完全燃 烧相同质量的燃料时,释放出的热量越多,因此选用液态氢作为燃料,是由于液态氢的热值大,故D符合题意,ABC不符合题意。故选D。
4.(2025-2026九上·云南昭通绥江县·期中)如图在纪念抗战胜利阅兵式上,国产新型战机“歼-35”挂弹受阅。现场解说提到:“该机携带的航空煤油具有较高热值,可保障战机长时飞行。”以下说法正确的是( )
A. 煤油燃烧越充分,其热值越大
B. 燃料燃烧时,质量越大,热值越大
C. 使用航空煤油作燃料,主要是由于该燃料内能大
D. 相同质量的这种航空煤油,完全燃烧后产生的热量比其他热值低的燃料更多
【答案】D
【详解】AB.热值是燃料的一种特性,只与燃料的种类有关,与燃烧是否充分、质量大小无关,故AB错误;C.使用航空煤油作燃料,主要是由于该燃料的热值大,相同质量的条件下,能够提供更多能量,故C错误;D.由可知,当质量相同时,热值越大,完全燃烧放出的热量越多,航空煤油热值较高,故相同质量完全燃烧产生的热量比其他热值低的燃料更多,故D正确。故选D。
5.(2025-2026九上·云南文山砚山·期中)2025年3月17日,我国在酒泉卫星发射中心使用谷神星一号运载火箭,成功将云遥一号星发射升空。发射台下建造巨大的水池,是利用水的 大且水剧烈汽化时能吸收大量的热量来降低发射台温度。选择液氢作为燃料,主要是因为液氢的 大。
【答案】① 比热容 ② 热值
【详解】[1]科学家在发射台下建造了一个巨大的水池,因为水的比热容较大,相同质量的水和其它物质比较,升高相同的温度,水吸收的热量多,起到对发射台的降温作用,同时利用水汽化吸热,可以降低发射台温度。[2]由于液氢的热值比较大,由Q放=mq得,完全燃烧相同质量的液氢和其他燃料相比较,液氢放出的热量多。因此选择液氢作为燃料。
6.(2025-2026九上·云南省教研大联盟·期中)2025年2月11日,长征八号甲运载火箭成功发射,如图所示。该火箭的芯二级以液氢为燃料,这主要是因为液氢的 大,它燃烧过程中将化学能转化为 能。
【答案】① 热值 ② 内
【详解】[1]该火箭的芯二级以液氢为燃料,主要原因是液态氢具有较高的热值,完全燃烧相同质量的氢与其它燃料相比,氢可以释放出更多的热量。[2]燃料燃烧时,消耗化学能,产生内能,将化学能转化为内能。
7.(2025-2026九上·云南昆明第三中学·期中)火箭用液态氢作燃料,火箭发射时随着燃料的质量减少,燃料的热值 (选填“变大”“变小”或“不变”);柴油的热值是4.3×107 J/kg,它表示的物理意义是 。
【答案】①
不变 ②
1kg柴油完全燃烧时放出的热量是4.3×107J。
【详解】[1]热值是燃料的一种属性,它只与燃料的种类有关,与燃料的质量、燃烧程度等均无关。所以火箭发射时随着燃料的质量减少,燃料的热值不变。[2]柴油的热值是4.3×107J/kg,它表示的物理意义是:1kg柴油完全燃烧时放出的热量是4.3×107J。
8.(2025-2026九上·云南保山隆阳区一类区-10月·期中)热值是燃料的一种特性,它的单位是 或 。质量为5kg的汽油完全燃烧放出的热量是 J(汽油的热值为)。
【答案】① ② ③
【详解】[1]热值是指单位质量的燃料完全燃烧所放出的热量,对应的单位是焦耳每千克,符号为。[2]对于气体燃料,热值还可以用单位体积的燃料完全燃烧放出的热量来表示,对应的单位是焦耳每立方米,符号为。[3]根据燃料完全燃烧放热公式,代入汽油的质量和热值进行计算,即可得到放出的热量为
9.(2025-2026九上·云南昆明昆十中教育集团·期中)酒精的热值是3.0×107J/kg,表示的物理意义是 。一杯酒精倒出一半,剩下酒精的热值 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】① 1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J ② 不变
【详解】[1]1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值。酒精的热值是3.0×107J/kg,表示的物理意义是1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。[2]一杯酒精倒出一半,质量变了,但是热值是燃料的一种特性,和燃料的质量大小无关。所以,剩下酒精的热值不变。
10.(2025-2026九上·云南昭通绥江县·期中)据统计,每燃烧1kg燃油约排放3.3kg二氧化碳。为实现碳达峰、碳中和的目标,氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大,使用氢燃料电池的交通工具不断丰富,其应用流程如图所示。(液态氢的热值为。)
(1)储氢瓶在高压下将氢气液化为液态氢储存,瓶内气体的温度会升高,该过程中氢气的内能 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)若“三峡氢舟1”号携带液态氢燃料,这些燃料完全燃烧放出的热量有20%被水吸收,则能将质量为,初温为的水加热至多少摄氏度?[已知当地大气压为1标准大气压,]
(3)以氢燃料电池卡车为例,若卡车在水平路面上匀速行驶72km用时1h,功率为172kW;与燃油卡车相比,氢燃料电池卡车行驶72km可减排二氧化碳的质量为多少kg。(燃油机的效率取36%,燃油的热值为)
【答案】(1)增大 (2)90℃ (3)132kg
【讲解】(1) 对氢气加压使其液化的过程中,外界对氢气做功,该过程中氢气的内能增大。
(2) 燃料完全燃烧放出的热量水吸收的热量水的末温水在标准大气压下,沸点为100摄氏度,所以水加热至90摄氏度。
(3) 以当前速度卡车行驶72km消耗的能量为燃油完全燃烧释放的热量为燃烧燃油的质量为可减排二氧化碳的质量
考点4 跨学科实践:制作简易热机模型
1.(2025-2026九上·云南昆明嵩明县·期中)(多选)在了解瓦特改良蒸汽机的历史时,老师用图示实验来模拟其基本原理:加热试管使水沸腾,蒸汽顶开软木塞。下列相关说法正确的是( )
A. 用酒精灯加热试管,水内能的增加是通过做功的方式实现的
B. 蒸汽把软木塞顶跑的过程,实现了内能向机械能的转化
C. 蒸汽把软木塞顶跑的过程,相当于汽油机的做功冲程
D. 试管口出现的白雾是水蒸气液化后形成的
【答案】BCD
【详解】A.用酒精灯加热试管,水内能的增加是通过热传递的方式实现的,故A错误;BC.蒸汽顶跑软木塞时,木塞的机械能增加,该过程实现了内能向机械能的转化;汽油机的做功冲程是燃气燃烧膨胀对外做功,将内能转化为机械能,蒸汽把软木塞顶跑的过程,相当于汽油机的做功冲程,故BC正确;D.试管口出现的“白雾”,是高温水蒸气遇到周围冷空气,温度降低液化成小水珠形成的,故D正确。故选BCD。
2.(2025-2026九上·云南昭通绥江县·期中)如图甲所示,试管中的水沸腾一段时间后,塞子被试管内的水蒸气推开,这个过程与四冲程汽油机中图 (选填“乙”或“丙”)的能量转化相同。若汽油机的转速为1800r/min,则每秒钟做功 次。
【答案】① 丙 ② 15
【详解】[1]当水沸腾一段时间后,塞子被试管内水蒸气推出,水蒸气对塞子做功,将水蒸气的内能转化为塞子的机械能。图乙中进气门、排气门关闭,活塞由下向上运动,是压缩冲程,机械能转化为内能,图丙中进气门、排气门关闭,活塞由上向下运动,是做功冲程,将内能转化为机械能,与水蒸气对塞子做功的能量转化相同。[2]汽油机完成1个工作循环,完成四个冲程,飞轮转2转,对外做功1次,1800r/min=30r/s,即每秒完成15个工作循环,完成60个冲程,对外做功15次。
3.(2025-2026九上·云南楚雄双柏·期中)如图所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉,把活塞迅速压下去,活塞被向上顶起。在这个实验中活塞压缩厚玻璃筒内的空气做功,空气的内能增大,温度达到硝化棉的燃点,硝化棉的内能是通过 的方式增加的。活塞被向上顶起相当于内燃机的 冲程。
【答案】① 热传递 ② 做功
【详解】[1][2]把活塞迅速压下去,此时活塞对筒内的空气做功,空气的内能变大,温度升高,是机械能转化为内能,空气和硝化棉之间发生热传递,使得硝化棉的温度升高,硝化棉的内能是通过热传递的方式增加的,活塞被向上顶起是因为筒内的空气推动活塞做功,内能转化为机械能,与内燃机的做功冲程相同。
4.(2025-2026九上·云南昆明昆十中教育集团·期中)海南地处热带,阳光资源极为丰富,全年日照时间长且强度大,某研究小组利用自制太阳能热水器开展了太阳能相关实验。控制太阳能热水器接收太阳光垂直照射的面积始终是2m2,垂直于太阳光的 1m2表面上每秒钟接收到的太阳能是1250J,太阳能热水器内的水的质量为100kg,水的初温为20℃,经8400s 时间后上升到45℃。[水的比热容为4.2×103J/(kg℃)]
(1)太阳能热水器内的水吸收的热量是多少?
(2)自制太阳能热水器吸收太阳能的效率为多少?
(3)如果这段时间内热水器接收到太阳辐射的热量由干木柴燃烧来提供 , 需完全燃烧多少千克干木柴 ? (干木柴的热值q干木柴 =1.2×107J/kg)
【答案】(1)1.05×107J (2)50% (3)1.75kg
【讲解】(1) 根据已知条件可得,太阳能热水器内的水吸收的热量为
(2) 太阳能热水器接收太阳光垂直照射的面积,照射时间,热水器接收到的总太阳能为自制太阳能热水器吸收太阳能的效率为
(3) 根据题意,干木柴完全燃烧放出的热量等于热水器接收到的总太阳能,即由热值公式可得,需要完全燃烧的干木柴的质量为
试卷第1页,共3页
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专题02 热机
4大高频考点
1. 认识热机
2. 热机的效率
3. 燃料的热值
4. 跨学科实践:制作简易热机模型
考点1 认识热机
1.(2025-2026九上·云南昆明昆十中教育集团·期中)如图是四冲程汽油机的工作循环示意图,下列说法中正确的是( )
A. 汽油机吸气冲程吸入的物质只有空气
B. 一个工作循环中四个冲程的正确顺序是:丙、甲、丁、乙
C. 汽油充分燃烧,可以提高汽油机的热值
D. 甲冲程是把内能转化为活塞的机械能
2.(2025-2026九上·云南昆明五华区·期中)(多选)如图是汽油机其中一个冲程的工作原理示意图,下列说法正确的是( )
A. 汽油机处于做功冲程
B. 该冲程将机械能转化为内能
C. 用水给发动机降温是由于水的比热容大
D. 汽油燃烧越充分热值越大
3.(2025-2026九上·云南文山第二学区四校·期中)(多选)汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分,汽车多数采用汽油机作为发动机。如图所示,是单缸四冲程汽油机的工作循环示意图,下列说法中正确的是( )
A. 一个工作循环的正确顺序是:丁甲丙乙
B. 若此汽油机曲轴的转速为,汽油机每秒内对外做功30次
C. 甲冲程是内能转化为机械能
D. 只有丙冲程获得动力,其他冲程都是靠惯性运转的
4.(2025-2026九上·云南昆明嵩明县·期中)下列是汽油机工作的四个冲程,一个完整的工作循环正确的排序是( )
A. ①②③④
B. ④③②①
C. ①③②④
D. ④②③①
5.(2025-2026九上·云南·期中)(多选)涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发的航空涡轴发动机,其大致工作过程:空气通过进气道进入压气机,被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合,燃料在燃烧室燃烧后,产生的高温高压气体推动涡轮转动,从而输出动力。下列说法正确的有( )
A. 燃烧室中燃料燃烧越充分,发动机效率越高
B. 燃料和压缩空气混合后,燃料的热值增大
C. 压气机压缩空气,空气的内能减小
D. 高温高压气体推动涡轮转动时,将内能转化为机械能
6.(2025-2026九上·云南文山砚山·期中)(多选)如图甲所示为我国002号航母“山东舰”上简化的蒸汽弹射装置,能带动舰载机在2s内达到起飞速度,如图乙所示为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断正确的是( )
A. 图甲中汽缸内的蒸汽体积膨胀,从而推动活塞使舰载机获得牵引力
B. 图甲中汽缸内的蒸汽推动活塞时,蒸汽的内能减小
C. 从能量转化角度讲,蒸汽弹射装置工作时与图C所示的原理相似
D. 若该汽油机的飞轮转速为2400r/min,则1秒可对外做功20次
7.(2025-2026九上·云南昭通昭阳区·期中)如图所示是一款浇花用的喷壶,浇花前先用喷壶上方的活塞向壶内打气,按下手柄处的开关,壶内的水就会喷出。向壶内打气的过程是利用 方式增加了壶内水上方气体的内能,同时也使壶内气体的压强增大。这一过程的能量转化与内燃机的 冲程相同。
8.(2025-2026九上·云南楚雄双柏·期中)汽油机是小汽车的重要组成部分,如图所示是四冲程汽油机工作过程中的 冲程,若某汽油机飞轮的转速为3600r/min,则1s对外做功 次。
9.(2025-2026九上·云南临沧临翔·期中)在内燃机工作的四个冲程中,只有 冲程对外做功,其他三个辅助冲程要靠飞轮的 来完成。
10.(2025-2026九上·云南昆明昆十中教育集团·期中)液体温度计的工作原理是 ;一台转速为1800r/min的四冲程内燃机,每秒钟对外做功 次。
考点2 热机的效率
1.(2025-2026九上·云南文山第二学区四校·期中)与传统汽车在同样油耗和使用条件下相比,某新型汽车发动机工作时,尾气中的汽油味明显降低,动力更强劲。下列关于该汽车的分析正确的是( )
A. 行驶时,汽油的热值随质量的减小而减小
B. 汽油燃烧时,内能转化为化学能
C. 汽油味明显降低说明发动机工作效率降低
D. 汽车获得动力,是因为做功冲程将内能转化为机械能
2.(2025-2026九上·云南玉溪玉溪四中、六中-11月·期中)如图所示是某汽车汽油机的能量流向图,对照此图,下列说法正确的是( )
A. 该汽油机的热机效率是30%
B. 增加废气带走的热量可以提高汽油机的效率
C. 随着科技的发展,热机效率将不断提高,但不可能达到100%
D. 汽车尾气中的“汽油味”越浓,说明燃料燃烧得越不充分,会降低燃料的热值
3.(2025-2026·云南关一中初中部教育集团·期中)如图所示,甲是四冲程汽油机的某冲程示意图,乙是该汽车内燃机的能量流向图。下列有关说法正确的是( )
A. 图甲为做功冲程
B. 由图乙可知该内燃机的效率是35%
C. 若该汽油机的飞轮转速为1200r/min,则汽油机1s内对外做功10次
D. 冬天外界气温低,内燃机箱外散热快,内燃机的效率会提高
4.(2025-2026九上·云南楚雄双柏·期中)用煤气灶把2kg、初温为30℃的水烧到80℃,消耗了 20g煤气,已知水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),煤气的热值为4.2×107J/kg;求:
(1)水吸收的热量;
(2)煤气完全燃烧放出的热量;
(3)煤气灶烧水的效率。
5.(2025-2026九上·云南昭通昭阳区·期中) “涡轮增压”是目前在各种汽油机和柴油机中采用的一项节能、提高热机功率的技术.它是利用热机排出的废气带动涡轮旋转,先将新鲜空气压缩后再送入内燃机的进气口.这样做的好处是 (选填“增大”或“减小”)排出废气所带走的能量, (选填“提高”或“降低”)内燃机的效率.
6.(2025-2026九上·云南昭通绥江县·期中)阅读材料,回答问题。
高速开车时,不少人会纠结一个问题:车内闷了是开窗透气,还是开空调?很多人觉得开窗能吹新鲜风,还能省空调的油,比开空调更划算。但实际上,这个选择和车速、风阻密切相关,并非开窗就一定更省油,甚至在高速常见车速下,开窗可能比开空调更费油。
汽车行驶时,油耗主要用于克服空气阻力。车企会通过风洞试验优化车身设计,比如降低车身、打造流线型外观,目的是让车窗全关时风阻系数最低,从而提升燃油经济性。一旦打开车窗,会破坏车身的完整流线型,导致风阻系数增大,汽车需消耗更多燃油才能维持行驶,油耗随之上升。
从车速来看,不同速度下开窗与开空调的油耗差异明显:车速低于60km/h时,开窗增加的风阻有限,此时开窗比开空调更省油;车速达到80km/h时,两者油耗基本持平,若车内闷热可短暂开窗透气;而车速达到120km/h(高速常见车速)时,开窗带来的风阻会急剧增加,此时开窗油耗远高于开空调,因此高速行驶建议优先开空调。
需要注意的是,汽车在高速匀速行驶时,开窗后风阻变大,为维持匀速,发动机需提供更大牵引力。根据功率公式(为功率、为牵引力、为车速),车速不变时牵引力增大,发动机功率会变大;同时,更多燃油能量被用于克服额外风阻,有效驱动能量占比下降,汽车燃油的利用率也会降低。
(1)汽车在行驶时会克服 做功,把汽车的部分机械能转化为 能。
(2)汽车在高速公路上匀速行驶打开窗户后汽车发动机的功率会 (选填“变大”或“变小”),汽车燃油的利用率 (选填“升高”“降低”或“不变”)。
7.(2025-2026九上·云南文山砚山·期中)如图所示是一款远程无人驾驶清扫车,自动驾驶时使用雷达传感器以及激光测距器来了解周围的交通状况,该款车的质量为1350kg,以110m/s的速度在一段平直的公路上匀速行驶3km,消耗汽油0.3kg,已知清扫车行驶过程中受到的阻力为车重的0.1倍,汽油的热值为4.5×107J/kg,g取10N/kg。求:
(1)此行驶过程清扫车牵引力做的功;
(2)0.3kg汽油完全燃烧放出的热量;
(3)在此过程中清扫车发动机的效率。
8.(2025-2026九上·云南省教研大联盟·期中)除雪车是北方冬季必不可少的应急车辆,如图所示为一辆冬季除雪卡车,卡车的总质量为1800kg,它在水平路面上匀速行驶5000m,消耗汽油0.4kg。受到的阻力为卡车总重的0.05倍。(g取10N/kg,汽油的热值约为)求:
(1)卡车行驶过程中汽油燃烧所放出的热量;
(2)卡车行驶过程中牵引力所做的功;
(3)该卡车发动机的效率。
9.(2025-2026九上·云南·期中)图甲是我国自主研发的一款四冲程汽油机的某个工作冲程。将该汽油机安装在小汽车中测试时,该汽油机的输出功率P和车速v的关系如图乙所示。[,汽油的热值取]
(1)图甲是汽油机的 冲程。
(2)汽油机用循环流动的水冷却气缸。若流入气缸周围的冷却水的质量为5kg、温度为25℃,这些水从气缸周围流出时温度为85℃,求该过程中气缸周围的冷却水吸收的热量。
(3)若小汽车在测试过程中以90km/h的速度匀速直线行驶10min消耗汽油1.6kg,求此过程中小汽车做的有用功及汽油机的效率。
10.(2025-2026九上·云南昆明-11月·期中)某家庭用燃气热水器将质量为80kg、温度为20℃的自来水加热到50℃,消耗的天然气体积为(假设天然气完全燃烧)。已知水的比热容为,天然气的热值为。试求:
(1)水吸收的热量是多少?
(2)天然气完全燃烧放出的热量;
(3)该热水器工作时的效率。
考点3 燃料的热值
1.(2025-2026九上·云南临沧临翔·期中)关于燃料的热值,下列说法正确的是( )
A. 燃料燃烧越充分,热值越大
B. 燃料的质量越大,热值越大
C. 燃料的热值与燃料的燃烧情况无关
D. 容易燃烧的燃料,热值一定大
2.(2025-2026九上·云南·期中)2025年4月24日,搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F运载火箭发射升空,如图所示。火箭使用偏二甲肼作为燃料是由于偏二甲肼具有较大的( )
A. 热值
B. 比热容
C. 热量
D. 内能
3.(2025-2026·云南关一中初中部教育集团·期中)现代火箭常用液态氢作为燃料,主要是因为液态氢有( )
A. 较多的热量
B. 较大的密度
C. 较大的比热容
D. 较大的热值
4.(2025-2026九上·云南昭通绥江县·期中)如图在纪念抗战胜利阅兵式上,国产新型战机“歼-35”挂弹受阅。现场解说提到:“该机携带的航空煤油具有较高热值,可保障战机长时飞行。”以下说法正确的是( )
A. 煤油燃烧越充分,其热值越大
B. 燃料燃烧时,质量越大,热值越大
C. 使用航空煤油作燃料,主要是由于该燃料内能大
D. 相同质量的这种航空煤油,完全燃烧后产生的热量比其他热值低的燃料更多
5.(2025-2026九上·云南文山砚山·期中)2025年3月17日,我国在酒泉卫星发射中心使用谷神星一号运载火箭,成功将云遥一号星发射升空。发射台下建造巨大的水池,是利用水的 大且水剧烈汽化时能吸收大量的热量来降低发射台温度。选择液氢作为燃料,主要是因为液氢的 大。
6.(2025-2026九上·云南省教研大联盟·期中)2025年2月11日,长征八号甲运载火箭成功发射,如图所示。该火箭的芯二级以液氢为燃料,这主要是因为液氢的 大,它燃烧过程中将化学能转化为 能。
7.(2025-2026九上·云南昆明第三中学·期中)火箭用液态氢作燃料,火箭发射时随着燃料的质量减少,燃料的热值 (选填“变大”“变小”或“不变”);柴油的热值是4.3×107 J/kg,它表示的物理意义是 。
8.(2025-2026九上·云南保山隆阳区一类区-10月·期中)热值是燃料的一种特性,它的单位是 或 。质量为5kg的汽油完全燃烧放出的热量是 J(汽油的热值为)。
9.(2025-2026九上·云南昆明昆十中教育集团·期中)酒精的热值是3.0×107J/kg,表示的物理意义是 。一杯酒精倒出一半,剩下酒精的热值 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
10.(2025-2026九上·云南昭通绥江县·期中)据统计,每燃烧1kg燃油约排放3.3kg二氧化碳。为实现碳达峰、碳中和的目标,氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大,使用氢燃料电池的交通工具不断丰富,其应用流程如图所示。(液态氢的热值为。)
(1)储氢瓶在高压下将氢气液化为液态氢储存,瓶内气体的温度会升高,该过程中氢气的内能 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)若“三峡氢舟1”号携带液态氢燃料,这些燃料完全燃烧放出的热量有20%被水吸收,则能将质量为,初温为的水加热至多少摄氏度?[已知当地大气压为1标准大气压,]
(3)以氢燃料电池卡车为例,若卡车在水平路面上匀速行驶72km用时1h,功率为172kW;与燃油卡车相比,氢燃料电池卡车行驶72km可减排二氧化碳的质量为多少kg。(燃油机的效率取36%,燃油的热值为)
考点4 跨学科实践:制作简易热机模型
1.(2025-2026九上·云南昆明嵩明县·期中)(多选)在了解瓦特改良蒸汽机的历史时,老师用图示实验来模拟其基本原理:加热试管使水沸腾,蒸汽顶开软木塞。下列相关说法正确的是( )
A. 用酒精灯加热试管,水内能的增加是通过做功的方式实现的
B. 蒸汽把软木塞顶跑的过程,实现了内能向机械能的转化
C. 蒸汽把软木塞顶跑的过程,相当于汽油机的做功冲程
D. 试管口出现的白雾是水蒸气液化后形成的
2.(2025-2026九上·云南昭通绥江县·期中)如图甲所示,试管中的水沸腾一段时间后,塞子被试管内的水蒸气推开,这个过程与四冲程汽油机中图 (选填“乙”或“丙”)的能量转化相同。若汽油机的转速为1800r/min,则每秒钟做功 次。
3.(2025-2026九上·云南楚雄双柏·期中)如图所示,在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉,把活塞迅速压下去,活塞被向上顶起。在这个实验中活塞压缩厚玻璃筒内的空气做功,空气的内能增大,温度达到硝化棉的燃点,硝化棉的内能是通过 的方式增加的。活塞被向上顶起相当于内燃机的 冲程。
4.(2025-2026九上·云南昆明昆十中教育集团·期中)海南地处热带,阳光资源极为丰富,全年日照时间长且强度大,某研究小组利用自制太阳能热水器开展了太阳能相关实验。控制太阳能热水器接收太阳光垂直照射的面积始终是2m2,垂直于太阳光的 1m2表面上每秒钟接收到的太阳能是1250J,太阳能热水器内的水的质量为100kg,水的初温为20℃,经8400s 时间后上升到45℃。[水的比热容为4.2×103J/(kg℃)]
(1)太阳能热水器内的水吸收的热量是多少?
(2)自制太阳能热水器吸收太阳能的效率为多少?
(3)如果这段时间内热水器接收到太阳辐射的热量由干木柴燃烧来提供 , 需完全燃烧多少千克干木柴 ? (干木柴的热值q干木柴 =1.2×107J/kg)
试卷第1页,共3页
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考点1认识热机
1.【答案】D
2.【答案】AC
3.【答案】AD
4.【答案】C
5.【答案】AD
6.【答案】ABD
7.【答案】①做功
②压缩
8.【答案】①做功
②30
9.【答案】①做功
②惯性
10.【答案】①液体的热胀冷缩
》
考点2热机的效率
1.【答案】D
2.【答案】c
3.【答案】c
4.【答案】(1)4.2×10J
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专题02热机
②15
(2)8.4×10J
113
让教与学更高效
(3)50%
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让教与学更高效
5.【答案】①减小
②提高
6.【答案】(1)①空气阻力
②内
(2)①变大
②降低
7.【答案】(1)4.05×10J
(2)1.35×10J
(3)30%
8.【答案】(1)1.8×10J
(2)4.5×10J
(3)25%
9.【答案】(1)做功
(2)1.26×105J
(3)1.8×10J,25%
10.【答案】(1)1.008×10J
(2)3.6×10J
(3)28%
2》
考点3燃料的热值
1.【答案】C
2.【答案】A
3.【答案】D
4.【答案】D
5.【答案】①比热容
②热值
6.【答案】①热值
②内
7.【答案】①
不变
②
1kg柴油完全燃烧时放出的热量是4.3×10J。
8.【答案】①J1kg
②J/m3
③2.3×108
9.【答案】①1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×10'J
②不变
10.【答案】(1)增大
(2)90C
(3)132kg
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考点4跨学科实践:制作简易热机模型
1.【答案】BCD
2.【答案】①丙
②15
3.【答案】①热传递
②做功
4.【答案】(1)1.05×10J
(2)50%
(3)1.75kg
3/3