第14章 内能的利用（原卷版）

中考一轮复习知识点梳理与针对性分层训练第14章《内能的利用》【知识点1、热机】一、热机1．利用_______做功的机械叫做热机。2．热机的种类很多，例如_______、______、______、_________等。3．燃料直接在发动机的汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做_________。4．内燃机分为______和_______两大类。二、汽油机1．汽油机由汽缸、进气门、排气门、火花塞、活塞、连杆、曲轴几部分组成。2．活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个________。3．多数汽油机是由_____、____、_____、_____四个冲程的不断循环来保证连续工作的。冲程名称吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程示意图能的转化无能量转化无能量转化联系1．1个工作循环中，有________个冲程，曲轴和飞轮转动________周（转），对外做功________次2．在一个工作循环中，只有做功冲程燃气对外做功，其他3个辅助冲程，依靠飞轮的惯性完成，不但不做功，还要消耗机械能三、汽油机与柴油机的比较内燃机项目汽油机柴油机构造汽缸顶部有________汽缸顶部有________燃料________________吸气冲程汽油机在吸气冲程中吸入的是________柴油机在吸气冲程中吸入的是_________点火方式压缩冲程末，火花塞产生电火花点燃燃料，称为_________压缩冲程末，喷油嘴向汽缸内喷出柴油，遇到温度超过柴油燃点的空气而自动点燃，称为______效率效率低，20%~30%效率较高，30%~45%应用机体轻便，主要用于汽车、飞机、摩托车等机体笨重，主要用于载重汽车、火车、轮船等【经典例题考查】1．近年来我国重大装备层出不穷，国人倍感自豪，下列机械的动力装置不是使用热机的是（）A．玉兔号月球车 B．山东号航母 C．C919客机 D．长征五号火箭2．关于热机，下列说法正确的是（）①汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞②柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入气缸③在压缩冲程中有很明显的机械能转化为内能的过程。④在做功冲程中存在着化学能转化为内能的过程⑤在做功冲程中存在着内能转化为机械能的过程；⑥汽油机和柴油机除了做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的A．①②③④⑤⑥正确 B．①②③④⑥正确 C．②③⑤⑥正确 D．③④⑤⑥正确3．如图甲所示，壶中的水沸腾时，壶盖不断地跳动，壶嘴喷出大量“白气”，在这个过程中水蒸气对壶盖，内能（选填“增大”“减小”或“不变”），温度降低；图乙中汽油机的（选填）冲程和此过程的工作原理是一样的。4．如图为汽车的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。在上述四个冲程中，使汽车获得动力的是冲程。发动机在对外做功时将能转化为能。若在图示状态中，气缸1正在做功，气缸2正在压缩，则气缸3正在，气缸4正在。飞轮转动半周后，正在做功的是气缸。5．船舶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少航行阻力，发动机对推进设备做功的功率即推进功率就会大大减小。但航速不是越小越好，因为船舶航行过程中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。发动机做的功包括推进功和辅助功两部分。（1）在发动机的工作循环中，排出CO2等气体的冲程是；A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程（2）若船舶以速度匀速直线航行，航行时受到的阻力为f＝kv2（k为常量），则理想情况下，推进功率和速度的关系为P推＝；（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，则最省油的航速为m/s（取横坐标上的整数值）；若船舶以此速度匀速航行，船舶受到的推力为N。【知识点2、热机的效率】一、燃料的热值1．某种燃料完全燃烧所放出的_______与_______之比，叫做这种燃料的_____。2．热值的符号是______，单位是________或________。3．酒精的热值是3×107J/kg，它的物理意义是：________________________________。4．热值是物质本身的一种特性，与燃料的质量、燃烧的状态、放出热量的多少无关。二、热机的效率1．对于热机而言，用来做有用功的那一部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫热机的效率。2．蒸汽机的效率只有6%~15%，汽油机的效率可以达到20%~30%，柴油机的效率可以达到30%~45%。3．热机的效率是热机性能的重要指标。提高热机效率，可以节约能源，减少污染。提高效率的途径：①；②三、热量、燃料燃烧、热机效率等相关计算知识点热量的计算燃料燃烧放热热机效率公式备注注意：物体的初温、末温和变化的温度适用于固体、液体适用于气体W有指有效利用的能量，Q放指总能量【经典例题考查】6．如图所示，为比较a、b两种液体的比热容及1、2两种燃料的热值，甲、乙、丙三图中的装置相同，燃料的质量均为10g，烧杯内的液体初温相同。当燃料燃尽时，立即读取相应温度计的读数，分别为t甲、t乙、t丙，且有t甲＞t乙＞t丙。（1）在实验中，三个烧杯中a、b液体的必须相同；（2）比较a、b两种液体的比热容，应选择两图进行实验，液体a的比热容ca与液体b的比热容cb相比，cacb（选填“＞”、“＝”、“＜”）；（3）比较1、2两种燃料的热值，应选择两图进行实验，燃料1的热值q1与燃料2的热值q2相比，q1q2（选填“＞”、“＝”、“＜”）。7．关于燃料的热值，下列说法中正确的是（）A．汽油的热值为4.6×107J/kg，表示每燃烧1kg的汽油可以获得4.6×107J的热量 B．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多 C．燃料不燃烧时，热值为0 D．燃料的热值与燃料燃烧时放出的热量和质量无关8．如图所示是柴油机的示意图，已知柴油的热值为4.2×107J/kg。若该柴油机的效率为30%，下列关于柴油机工作过程描述正确的是（）A．如图所示的是压缩冲程 B．该柴油机消耗100g柴油可以获得约1.26×106J的有用功 C．该冲程将内能转化为机械能 D．该柴油机燃料释放的能量绝大部分转化为机械能9．如图所示是汽油机冲程。完全燃烧1kg汽油放出的热量是J，若其效率为25%，则消耗1kg汽油转化为机械能是J（q汽油＝4.6×107J/kg）。10．一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600r/min，该柴油机活塞1s对外做功次。若其效率为40%，消耗5kg的柴油转化成的机械能是多少J？（柴油的热值为4.3×107J/kg）11．如图是某四冲程汽油机做功冲程的示意图，活塞的横截面积是20cm2．做功冲程中，燃气对活塞的平均压强是1.0×106Pa，活塞移动的距离是40mm，所用时间是0.01s．试求：（1）做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是多少？（2）做功冲程中，平均压力做的功率是多少？（3）设做功冲程中汽油完全燃烧，放出的热量是800J，则该汽油机的效率是多少？【知识点3、能量的转化和守恒】一、能量的转化科学家们经过长期的探索，发现能量转化是非常普遍的，在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。摩擦生热，______能转化为______能；水电站力水轮机带动发电机，______能转化为______能；电动机带动水泵把谁送到高处，______能转化为______能；植物吸收太阳光进行光合作用，______能转化为______能；燃料燃烧时发热，______能转化为______能。二、能量守恒定律能量既不会凭空______，也不会凭空_____，它只会从一种形式____为其他形式，或者从一个物体______到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总和_______。这就是能量守恒定律。三、永动机1．定义：不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。2．永动机失败的原因：它违背了_________________。12．燃油汽车的动力机械是内燃机。汽车匀速行驶时，内燃机通过燃烧汽油把能转化为气体的内能，然后通过做功冲程把能转化成汽车的能；而运动的汽车制时由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气的能，这些消耗的能量不能再用来驱动汽车，可见，能量的转化和转移过程是有性的。13．从19世纪末世界上建成第一座水电站以来，水力发电站就成了水能利用的主要形式。如图是水力发电站的原理图，关于水力发电下列说法正确的一组是（）①上游的水向下沿着导管运动到下游的过程中，水的机械能保持不变；②运动的水流冲击水轮机使水轮机转动，水流的一部分动能转移为水轮机的动能；③水轮机带动发电机发电将电能转化为动能；④要加大水力发电的功率，可以采用“增大落水差”的方法。A．①② B．①③ C．② D．②④14．有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是（）A．装置所具有的机械能始终不变 B．如果没有能量补充，装置最终会停下来 C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去 D．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化15．目前，市区里的老旧小区正在进行水路改造，改造中用到了冲击钻，冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下，不断地冲击墙壁打出圆孔，如图所示，冲击钻在工作过程中，关于其能量转化正确的是（）A．内能转化为机械能 B．内能转化为电能 C．只有机械能和电能的转化 D．有电能、机械能和内能的转化16．如图所示，是武汉江滩公园中安装的一款太阳能路灯，顶端是太阳能电池板，它白天向灯杆中的蓄电池充电，而夜晚则由蓄电池给路灯供电。下列说法正确的是（）A．白天阳光照射太阳能电池板时，太阳能转化为化学能 B．白天太阳能电池板向蓄电池充电时，化学能转化为电能 C．白天阳光照射太阳能电池板时，太阳能转化为电能 D．夜晚蓄电池给路灯供电时，电能转化为化学能【精选真题演练】17．（2021•淮安）如图所示，将铁丝快速弯折十余次，弯折处温度升高，该过程与四冲程汽油机哪一个冲程能量转化相同？（）A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程18．（2021•东营）下列说法正确的是（）A．热值大的燃料完全燃烧，放出的热量一定多 B．物体的温度不变，它的内能一定不变 C．物体的内能增加，可能是从外界吸收了热量 D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递19．（2021•天门）如图为汽油机工作循环中的某个冲程，关于此冲程的说法正确的是（）A．进气门打开，排气门关闭 B．喷油嘴喷出雾状汽油 C．靠飞轮的惯性完成 D．内能转化为机械能20．（2021•苏州）如图是“探究不同物质吸热升温的现象”和“比较不同燃料燃烧时放出的热量”的甲、乙两组实验装置。下列关于该两组实验的说法正确的是（）A．每组实验中，燃料的质量均应相等 B．每组实验中，杯中物质的质量均应相等 C．甲组实验中，可以根据温度计示数的变化来比较吸热的多少 D．乙组实验中，可以根据加热时间的长短来比较吸热的多少21．（2021•邵阳）电动机已广泛应用到现代化生活了，如电动汽车、电动摩托车、电风扇、电动耕田机等，对其工作过程中能量转换表述正确的是（）A．电能转化成机械能 B．机械能转化成电能 C．太阳能转化成机械能 D．内能转化成机械能22．（2021•宁波）在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（）A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程23．（2021•牡丹江）现在流行一款鞋，穿上它走路时，鞋会发光，站着不动就不会发光。则这款鞋发光的原理，从能量转化的角度分析正确的是（）A．机械能转化为电能，再转化为光能 B．电能转化为机械能，再转化为光能 C．机械能转化为光能，再转化为电能 D．光能转化为机械能，再转化为电能24．（2021•邵阳）小汽车已成为大多数家庭出行代步的工具，其发动机大多数为汽油机，下列有关汽油机的说法正确的是（）A．汽油机的吸气冲程吸入的是空气 B．汽油机的效率一般比柴油机的效率高 C．汽油机的点火方式是压燃式 D．汽油机的压缩冲程是把机械能转化为内能25．（2021•朝阳）图中是某四冲程内燃机工作循环中的冲程，若此内燃机1秒内对外做功20次，则飞轮转速是r/min。26．（2021•常州）在汽车行业，“热融紧固”技术得到广泛应用，如图所示，①利用电动工具使螺钉高速旋转并压向金属板材；②螺钉尖端与板材表面摩擦生热，板材局部（物态变化名）变软，螺钉尖端仍然坚硬，摩擦生热的能量转化方式与四冲程汽油机的冲程相同；③螺纹完全拧入板材后螺钉停止转动，板材局部（物质变化名）牢牢套住螺钉，利用该技术，铜螺钉可以拧入表格中物质制作的板材。物质熔点/℃铁1535铜1083铝66027．（2021•河北）小明用相同的酒精灯给质量相等的甲、乙两种物质加热。根据测量数据描绘温度﹣时间图象如图所示，由图可知，甲物质比热容（选填“＞”“＜”或“＝”）乙物质比热容。用酒精灯给物体加热，物体内能增大、温度升高，这是通过方式实现的。实验完成后，酒精灯中剩余酒精的热值（选填“变大”“变小”或“不变”）。28．（2021•盐城）用煤气灶把初温为20℃，质量为2kg的水加热到70℃，水吸收的热量为J。若煤气燃烧时放出的热量全部被水吸收，则需要完全燃烧kg的煤气。事实上，将这壶水加热到70℃需要的煤气质量更。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值为4.2×107J/kg]29．（2021•哈尔滨）哈尔滨市正在进行的老旧小区改造措施惠及万民，其中为房屋外墙安装保温层、更换门窗等措施可减少散热，提高室温，实现“节能减排”，因此某居民楼一冬天可节约燃煤2.8×104kg，这些煤完全燃烧可放出的热量为J，这些热量可使太阳岛人工湖中1.0×108kg的水温度升高℃。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤的热值为3.0×107J/kg]30．（2021•十堰）如图所示，小明在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团硝化棉，用力将活塞迅速下压，棉花被点燃，此过程的能量转化方式与柴油机的冲程相同。小明参加了一次长跑，身体消耗的能量约为8.4×106J，这些能量相当于完全燃烧m3的天然气，若天然气完全燃烧放出的热量有50%被水吸收，则在标准大气压下这些热量可将kg、20℃的水烧开。（c水＝4.2×103J/（kg•℃）；q天然气＝4×107J/m3）31．（2021•常州）生活垃圾的热值为3×106J/kg，位于武进区遥观镇的垃圾焚烧发电厂每天完全燃烧800t生活垃圾，放出热量J，放出热量的30%用来发电，每天可发电kW•h，放出热量的42%用来加热水供给附近小区，1标准大气压下，每天可将kg的水由20℃恰好加热至沸腾。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]32．（2021•荆门）目前正在我市进行试验飞行的国产大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600装有4台国产WJ6涡轮螺旋桨发动机，是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要，研制的大型特种用途民用飞机。飞机在空中满载时的最大巡航速度为460km/h，发动机巡航推力为5×104N。（1）AG600在高空所受的大气压强，比水面附近的大气压强；为了执行灭火任务飞机停在水面吸水，随着吸水量增加，它受到的浮力（选填“增大”、“不变”或“减小”）。（2）某次试飞中AG600以最大速度满载巡航1h，消耗燃油2×103kg，燃油完全燃烧产生的内能为J，发动机的工作效率为（燃油的热值取4.6×107J/kg）。33．（2021•南京）小明一家驾车旅行。（1）加油时，闻到汽油味，说明分子在；（2）图示为车发动机的一个冲程，其能量转化情况是；（3）若车的总质量为1.5t，匀速直线行驶9km，所受阻力为车重的0.1倍，完全燃烧汽油1L，则1L汽油完全燃烧放出的热量是J，车所受牵引力是N，车的工作效率是%。（ρ汽油＝0.8×103kg/m3，q汽油＝4.5×107J/kg，g取10N/kg）34．（2021•遂宁）如图是新农村建设中广泛使用的一种小型农用柴油机，铭牌部分信息如下表所示，其中活塞行程是指一个冲程活塞移动的距离。该柴油机为单缸四冲程内燃机，压缩冲程中气缸内气体内能增加是通