专题八 热效率-（考点卡片）2021年中考科学复习专题知识点突破

考点卡片热效率热机的效率【知识点的认识】（1）定义：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，其表达式为：η＝×100%．由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1．（2）热机在工作过程中造成能量损失的因素有：①燃料很难全部燃烧；②排出的废气带走能量；③热机部件要散热；④克服运转机件之间的摩擦消耗能量．（3）提高热机效率的方法：①尽量让燃料充分燃烧；②设法利用废气的能量；③减少能量损失；④保证良好的润滑．【命题方向】第一类常考题：为了节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是（）A．尽量使燃料充分燃烧B．尽量增加热机的工作时间C．尽量减少废气带走的热量D．尽量减少热机部件间的摩擦分析：要解决此题，需要掌握热机的效率的概念．热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比．比值越大，效率越高．解：热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比．所以减少热量的损失可以提高热机的效率．所以使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率．增加热机的工作时间，并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率．故选B．点评：此题通过考查影响热机效率的几个因素，考查了学生对热机效率的理解．要知道要想提高热机的效率，就要减少热量的损失．第二类常考题：关于热机的效率，下列说法中正确的是（）A．热机做的有用功越多，效率一定越高B．热机消耗的燃料越少，效率一定越高C．热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高D．热机做功越快，效率一定越高分析：热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比．功率是表示物体做功快慢的物理量．解：热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比；当热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高；当热机消耗的燃料一定，做的有用功越多，效率就一定越高；故选项A、B错误；热机做功越快，表示热机的功率越大，与效率无关；故选项D错误；故选C．点评：本题主要考查了热机的效率以及影响热机效率的因素，并且考查了热机效率与功率的区别．【解题方法点拨】对于热机效率可与机械效率进行对比理解，热机效率是衡量热机性能好坏的一个重要参数，要提高热机的效率就是要提高热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，并且热机的效率总小于1．内燃机的四个冲程【知识点的认识】内燃机是热机的一种，是燃料在汽缸内燃烧的热机．内燃机分为汽油机和柴油机．（1）汽油机的工作原理：燃料在汽缸中燃烧时，将存储的化学能转变为高温高压的燃气（蒸汽）的内能，又通过燃气（蒸汽）推动活塞做功，由内能转变为机械能．（2）汽油机的工作流程：内燃机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作的，如图．①吸气冲程：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吸入气缸．②压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内燃料混合物，温度升高．③做功冲程：在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功．④排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸．（3）工作过程中能量的转化：①压缩冲程：机械能→内能；②做功冲程：先是化学能→内能，再由内能→机械能．（4）柴油机是以柴油为燃料的内燃机，在工作时与汽油机工作原理相同．区别：①在吸气冲程里吸进气缸的只有空气，而汽油机吸进的是汽油和空气的混合物；②在压缩冲程里，活塞把空气的体积压缩得很小，空气的压强更大，温度更高；③点火方式：柴油机﹣压燃式；汽油机﹣点燃式．【命题方向】第一类常考题：下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况．关于对图中①②③④的补充正确的是（）A．①做功冲程②内能转化为机械能③压缩冲程④机械能转化为内能B．①压缩冲程②内能转化为机械能③做功冲程④机械能转化为内能C．①压缩冲程②机械能转化为内能③做功冲程④内能转化为机械能D．①做功冲程②机械能转化为内能③压缩冲程④内能转化为机械能分析：热机的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程．压缩冲程中机械能转化为内能；做功冲程中内能转化为机械能．解：热机的四个冲程，吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程．压缩冲程中，活塞上升压缩气缸内的气体，使气体内能增大，即机械能转化为内能；做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动，内能转化为机械能．故选：C．点评：此题要结合内燃机的四个冲程特点和冲程中的能量转化关系进行解答．第二类常考题：如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，其中属于做功冲程的是（）A．B．C．D．分析：汽油机的四个冲程是吸气、压缩、做功和排气冲程．吸气冲程进气阀打开，排气阀关闭，活塞向下运动；压缩冲程两个气阀都关闭，活塞向上运动；做功冲程两个气阀都关闭，活塞向下运动；排气冲程排气阀打开，进气阀关闭，活塞向上运动．解：A、两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以是压缩冲程；B、一个气阀打开，活塞向上运动，所以是排气冲程；C、两个气阀都关闭，活塞向下运动，所以是做功冲程；D、一个气阀打开，活塞向下运动，所以是吸气冲程．故选C．点评：考查了内燃机的四个冲程的判断，解决此题需要结合内燃机的四个冲程工作特点进行分析解答．【解题方法点拨】根据各冲程的特点确定是哪一个冲程，一般从2个方面突破：①看进气门和排气门的开、闭．进气门开的为吸气冲程，排气门开的为排气冲程，进气门和排气门都闭合为压缩或做功冲程②看活塞的运动方向．活塞向下运动为吸气或做功冲程，活塞向上运动为压缩或排气冲程．有关热机的计算【知识点的认识】题型1：莲莲家的汽车尾部上标有“2.0T”的字样，其中“T”就是“涡轮增压”，是利用高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，来带动同轴的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使汽油燃烧更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高发动机效率和减少废气污染的目的．这辆汽车的最低油耗可达0.2kg/（kW•h），已知汽油的热值为4.6×107J/kg．（温馨提示：最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量；0.2kg/（kW•h）表示获得1kW•h能量消耗0.2kg汽油）．求：（1）0.2kg的汽油完全燃烧时放出的热量为多少？（2）该汽车发动机的效率最高可达多少？（结果保留整数）分析：（1）根据Q＝mq求出汽油完全燃烧时放出的热量；（2）根据题意可知消耗0.2kg汽油获得的能量，根据η＝求出发动机的效率．解：（1）0.2kg的汽油完全燃烧时放出的热量：Q放＝mq＝0.2kg×4.6×107J/kg＝9.2×106J；（2）根据题意可知，完全燃烧0.2kg汽油获得的能量为W＝1kW•h＝3.6×106J，汽车发动机的效率：η＝×100%＝×100%≈39%．答：（1）0.2kg的汽油完全燃烧时放出的热量为9.2×106J；（2）该汽车发动机的效率最高可达39%．点评：此题主要考查的是学生对热值和热机效率计算公式的理解和掌握，难度不大．题型2：某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×lO5Pa，飞轮1min转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），若1min消耗汽油0.01L．汽油的密度ρ＝0.8×103kg/m3；汽油的热值为4.6×l07J/kg．求：（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功；（3）汽油机的功率．（4）该汽油机的效率．分析：热机工作时的压力和燃气的压强和活塞的面积有关，做功的多少和燃气的平均压力和做功的距离有关，计算功率要在对应的时间内计算做功的多少，计算效率也应是在对应的时间内燃料完全燃烧放出的热量和做的功．解：（1）燃气对活塞的平均压力：F＝PS＝9.0×lO5Pa×30×10﹣4m2＝2700N；（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W＝FS＝2700N×0.05m＝135J；（3）曲轴每转两圈对外做功一次，所以1min转动1800周，要做功900次，所以P＝＝＝2025W（4）该汽油机1min消耗汽油质量：m＝ρV＝0.8×103kg/m3×0.01×10﹣3m3＝0.008kg，效率：η＝＝＝＝33%．答：（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2700N；（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功135J；（3）汽油机的功率为2025W；（4）汽油机的效率为33%．点评：此题考查热机中压力、功、功率、效率的计算．在计算功率和效率时要注意对应关系．分子的运动【知识点的认识】一切物质的分子都在不停地做无规则的运动．分子做无规则运动的快慢与温度有关，温度越高，热运动越剧烈．不管温度高低，分子都在无规则运动，只是运动的快慢不同．扩散运动是分子热运动的宏观体现．【命题方向】分子的运动与机械运动的区别，哪些现象是分子的运动这些都是中考的命题方向，一般以选择题为主．例1：下列现象与分子热运动有关的是（）A．春天，百花争艳B．夏天，波光粼粼C．秋天，丹桂飘香D．冬天，大雪纷飞分析：分子运动是肉眼看不见分子的运动，机械运动是宏观物体的运动．分子运动，即扩散现象是肉眼看不见的，在不知不觉中发生的．解：A、春天百花争艳，花朵的颜色是由它反射的光决定的，不属于分子热运动；B、夏天波光粼粼，是光的反射现象，不属于分子热运动；C、秋天丹桂飘香，是气体分子运动的结果，属于分子热运动；D、冬天大雪纷飞，是宏观物体的运动，不是分子的运动．故选：C．点评：本题主要考查学生对宏观物体的运动和分子运动的区别、理解和掌握，是一道基础题．例2：下列现象中，能表明分子在不停地做无规则运动的是（）A．濛濛细雨从空中下落B．炒菜时，满屋飘香C．扫地时灰尘四起D．擦黑板时，粉笔灰在空中飞舞分析：物质是由分子组成的，组成物质的分子很小，直接用肉眼看不到；组成物质的分子不停地做无规则的运动，扩散现象证明了分子的无规则运动．解：A．濛濛细雨从空中下落是小雨滴的机械运动，不是分子的运动，故A不符合题意；B．炒菜时，芳香油分子不停地做无规则运动，扩散到空气中，由于炒菜时温度很高，所以分子的扩散速度加快满屋飘香，故B符合题意；C．扫地时灰尘四起是灰尘的