資源簡介

九年級上冊物理內能的利用
一.內能的利用
內能的利用方式
利用內能來加熱：實質是熱傳遞。
利用內能來做功：實質是內能轉化為機械能。
二.熱機
熱機：
定義：熱機是利用內能來做功，把內能轉化為機械能的機器。
熱機的種類：蒸汽機、內燃機（汽油機和柴油機）、汽輪機、噴氣發動機等
內燃機：
內燃機活塞在汽缸內往復運動時，從氣缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。
四沖程內燃機包括四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。
在單缸四沖程內燃機中，吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程為一個工作循環，每個工作循環曲軸轉2周，活塞上下往復2次，做功1次。
在這四個沖程中只有做功沖程是燃氣對活塞做功，而其它三個沖程（吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程）是依靠飛輪的慣性來完成的。
壓縮沖程將機械能轉化為內能。
做功沖程是由內能轉化為機械能。
①汽油機工作過程：
②柴油機工作過程：
3、汽油機和柴油機的比較：
①汽油機的氣缸頂部是火花塞；
柴油機的氣缸頂部是噴油嘴。
②汽油機吸氣沖程吸入氣缸的是汽油和空氣組成的燃料混合物；
柴油機吸氣沖程吸入氣缸的是空氣。
③汽油機做功沖程的點火方式是點燃式；
柴油機做功沖程的點火方式是壓燃式。
④柴油機比汽油及效率高，比較經濟，但笨重。
⑤汽油機和柴油機在運轉之前都要靠外力輔助啟動。
4.熱值
燃料燃燒，使燃料的化學能轉化為內能。
定義：1kg某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。用符號q表示。
單位：固體燃料的熱值的單位是焦耳每千克（J/kg）、氣體燃料的熱值的單位是焦耳每立方米（J/m3）。
熱值是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關，與燃料的形態、質量、體積、是否完全燃燒等無關。
公式：、
①Q＝qm m= q=
Q——放出的熱量——焦耳（J）；q——熱值——焦耳每千克（J/kg）；m——燃料質量——千克（kg）。
②Q＝qV V= q=
Q——放出的熱量——焦耳（J）；q——熱值——焦耳每立方米（J/m3）；V——燃料體積——立方米（m3）。
物理意義：酒精的熱值是3.0×107J/kg，它表示：1kg酒精完全燃燒放出的熱量是3.0×107J。
煤氣的熱值是3.9×107J/m3，它表示：1m3煤氣完全燃燒放出的熱量是3.9×107J。
三.熱機效率
影響燃料有效利用的因素：一是燃料很難完全燃燒，二是燃料燃燒放出的熱量散失很多，只有一小部分被有效利用。
有效利用燃料的一些方法：把煤磨成粉末狀、用空氣吹進爐膛（提高燃燒的完全程度）；以較強的氣流，將煤粉在爐膛里吹起來燃燒（減少煙氣帶走的熱量）。
熱機的效率：熱機用來做有用功的那部分能量和完全燃燒放出的能量之比叫做熱機的效率。
熱機的效率是熱機性能的一個重要標志，與熱機的功率無關。
公式： Q總= Q有用= Q總η
由于熱機在工作過程中總有能量損失，所以熱機的效率總小于1。
熱機能量損失的主要途徑：廢氣內內、散熱損失、機器損失。
提高熱機效率的途徑：① 使燃料充分燃燒，盡量減小各種熱量損失；② 機件間保持良好的潤滑，減小摩擦。③在熱機的各種能量損失中，廢氣帶走的能量最多，設法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。
常見熱機的效率：蒸汽機6%～15%、汽油機20%～30%、柴油機30%～45%
內燃機的效率比蒸汽機高，柴油機的效率比汽油機高。
一、填空題
1.在四沖程內燃機的工作過程中， 　 沖程將內能轉化成機械能。 將機械能轉化為內能。
2．自然界中的能量是可以相互轉化的。請你指出下列過程中是由何種能量轉化為何種能量的。（1）水力發電 ；（2）用電爐燒水 ；
（3）電燈發光 ；（4）燃料燃燒 。
3．汽油機與柴油機從構造上來比較，汽油機汽缸頂部有一個 ，柴油機汽缸頂部有一個 。正因如此，汽油機在第一沖程中吸入的是 ，柴油機在第一沖程中吸入的是 。
4.在自然界中，其能量既不會消失，也不會創生，只能發生轉化和轉移。冬天，用手摸戶外的金屬桿時手感覺到冷，這屬于能量的 ；燒水時，水蒸氣頂起壺蓋，這屬于能量的 。
5．隨著人們物質生活水平逐步提高，農村的廚灶發生了革命性的變化．煤球爐、沼氣灶和液化氣灶等灶具已走進家庭.若要將2.5kg初溫為20℃的水加熱到80℃,至少需要燃燒 _________m3 的液化氣．[水的比熱容是4.2×103J/(kg ℃),液化氣的熱值是5.0×107J/ m3 ]
6.如圖所示，當試管中的水沸騰后，軟木塞突然被沖出來，其原因是試管中水蒸氣對軟木塞 _，此過程中水蒸氣的內能轉化為軟木塞的 __。
7.汽油機的壓縮沖程中，汽缸內汽油和空氣混合物的壓強 ，溫度 。
8.發動機是汽車的重要部件，如圖所示，汽油機的此沖程是由 能轉化為 ____能。當車行駛了一段距離后，消耗了0.6kg的汽油，這些汽油完全燃燒釋放的熱量是 ___J（q汽油＝4.6×107J/kg）。
9.“神舟八號”飛船的返回艙下落到地面附近時，由于受到阻力而做減速運動，在減速下降的過程中，它具有的 能逐漸增加。
10.廚房里涉及很多物理知識；打開醋瓶聞到醋香，這是＿ 現象；從熱水瓶中倒出一大杯熱水，立即將瓶塞蓋緊，瓶塞會跳起來，這是因為倒出熱水后，進入熱水瓶的冷空氣與熱水發生 ，受熱膨脹對外做功，把瓶塞頂出瓶口。
11.太陽能是一種清潔能源．某太陽能熱水器每天能使500kg的水溫度升高30℃，那么這些 水吸收的熱量為___________J，這些熱量相當于完全燃燒__________m3的天然氣放出的熱量．[天然氣的熱值取7×107J/m3，水的比熱容c=4.2×103J／(kg·℃)]
12.我國古代人類利用“鉆木取火”的方式獲取火種，如圖所示，鉆木利用了 方式方法增大物體的內能，現代社會人們利用清潔能源獲得能量，完全燃燒0.3m3的天然氣可以放出熱量 J。（天然氣的熱值為7.5×107J/m3）
13.在我國實施的“西氣東輸”工程中，兩部地區的天然氣被送到缺乏能源的東部地區。天然氣與煤相比，以熱學角度分析它突出的優點是 ；從環保角度分析它突出的優點是
(天然氣、煤的熱值分別是1.14×108J／kg、3×107J／kg)。
二、選擇題
14. 點火爆炸實驗中，電子式火花發生器點燃盒中酒精蒸氣，產生的燃氣將塑料盒蓋噴出很遠．此過程的能量轉化方式類似于汽油機的 （ ）
A．吸氣沖程 B．壓縮沖程
C．做功沖程 D．排氣沖程
15．四沖程汽油機在工作過程中，將內能轉化為機械能的沖程是（ ）
吸氣沖程 B．壓縮沖程
C．做功沖 D．排氣沖程
16. 關于“熱機”，下列說法中錯誤的是（ ）
A．通過技術改進，可以使熱機的效率達到100%
B．減少城市熱島效應的措施之一就是倡導“綠色出行”
C．用水而不用其它循環物質降低熱機的溫度，主要是利用水的比熱容最大的特性
D．嚴寒的冬天，有人晚上把熱機水箱中的水放出，是防止氣溫降低時，水凝固而脹壞水箱
17．我國“神舟六號”載人飛船于2005年10月在火箭的推動下順利升空。關于火箭發射過程中能量轉化的說法，正確的是（ ）
A．將燃料的化學能轉化為火箭的機械能
B．將將燃料的化學能轉化為火箭內能
C．將燃料的內能轉化為火箭的化學能
D．將燃料的機械能轉化為火箭的內能
18．對下列實驗中能量轉化關系的說法不正確的是（ ）
A．來回迅速摩擦雙手，手會發熱是機械能轉化為內能
B．將塑料袋內裝水，放在太陽光下后溫度會升高是光能轉化為內能
C．用塑料尺在頭發上摩擦后能吸引輕小的紙屑，是化學轉化為電能
D．把電扇連接在電源上，扇葉將轉動，這是電能轉化為機械能
19．關于溫度、熱量和內能，下列說法正確的是（ ）
A．物體的溫度越高，所含熱量越多 B．溫度高的物體，內能一定大
C．0℃的冰塊，內能一定為零 D．溫度相同的兩物體間不會發生熱傳遞
20．下列熱機效率的說法中正確的是（ ）
A．在科技迅速發展的今天，如果對熱機多方改進，可以使熱機的效率達到100%
B．所使用燃料的熱值越大，熱機的效率就越高
C．做功本領越大的熱機，其效率一定越高
D．用來做有用功的能量占燃料完全燃燒放出熱量的比例越大，熱機的效率就越高
21．內燃機在做功沖程中，高溫氣體迅速膨脹而做功，此時氣體的溫度和內能變化的情況是（ ）
A.溫度降低，內能減小 B.溫度不變，內能不變
C.溫度升高，內能增大 D.溫度降低，內能增大
22．關于四沖程汽油機的工作過程有以下幾種說法
①在做功沖程中，是機械能轉化為內能
②在做功沖程中，是內能轉化為機械能
③只有做功沖程是燃氣對外做功
④汽油機和柴油機的點火方式相同
以上說法中正確的是（ ）
A．只有①③ B．只有②③
C．只有②④ D．只有②③④
23.對下列現象中能量轉化的分析正確的是（ ）
A．跳水運動員在空中下落過程中，動能轉化為重力勢能
B．電動機工作時主要把電能轉化為機械能
C．摩擦生熱是將內能轉化為機械能
D．籃球撞擊籃板被反彈回來，反彈過程中是將動能轉化為彈性勢能
24.下圖所示的四種情景，能說明電能轉化為機械能的是（ ）
(
電燈發光
利用太陽能把水加熱
滾擺上升
電風扇吹風
A B C D
)
25.如圖反映了一只“220 V 100 W”白熾燈正常工作時能量轉化情況，以下說法錯誤的是（ ）
A．圖中括號內應該填寫光能
B．使用這種燈泡，電能利用效率高，有利于節能
C．圖中電能是白熾燈正常工作1 min消耗的電能
D．白熾燈正常工作時電能轉化為光能的效率是10%
26.利用焚燒垃圾來發電，此過程中的能量如何轉化（ ）
A．化學能→內能→電能 B．太陽能→內能→電能
C．核能→內能→電能 D．電能→太陽能→內能
27.水電站用攔河壩提高上游水位,被提高了水位的水流下來時,沖擊水輪機的葉輪,帶動發電機發電.在這個過程中,能量的轉化順序正確的是（ ）
A．勢能、 動能、 電能 B．動能、 勢能、 電能
C．內能、 電能、　動能 D． 動能、 電能、　勢能
28.臺州的能源結構日趨多樣化，其中利用化學能轉化為電能的是（ ）
A．臨海括蒼風力發電場 B．溫嶺江廈潮汐電站
C．玉環華能火力發電廠 D．仙居下岸水力電站
三 試驗探究
29.如圖，某學習小組同學在做水火箭實驗時，對水火箭的水平飛行距離與哪些因素有關的問題進行了研究，并設計了多個方案。其中的一個方案是：在容積為2 000 ml的可樂瓶內裝上不同體積的水，每次發射的角度均為20°，向瓶內打氣直至橡皮塞從瓶口沖出，使水火箭向前射出。
（1）由該實驗方案可知，他們研究的問題是 。
（2）分析表中數據可得出的結論是：在可樂瓶容積為2000 mL、發射角度為20°的情況下， 。
（3）可樂瓶內的水向后噴出，水火箭就向前飛出，這一現象說明了 。
四 綜合題
30.為了保障學生人身安全，目前已有一大批校車投入使用。如圖17為實驗中學專用校車，其質量為6.4t，每個輪子跟地面的接觸面積為400cm2。這輛校車在某段平直公路上勻速行駛8km，用時10min，消耗柴油2L，受到阻力是1.8×103N。（柴油熱值3.3×107J/kg，柴油的密度為0.85×103kg/m3，取g=10N/kg）
求：（1）這段路程內發動機做功的功率。
（2）這段路程內消耗的柴油完全燃燒放出的熱量。
（3）校車對地面的壓強。
31．洛陽東升二中為了供應師生的開水，鍋爐房每天要將3t水從20℃加熱到100℃。[水的比熱容是4.2×103J/(kg ℃)]問：
(1)這些水要吸收熱量為多少？這些熱量相當與完全燃燒多少煙煤放出的熱量？（已知煙煤的熱值為3.0×107J/㎏）
(2)“西氣東輸”實現后，可用天然氣作為燃料來燒水，學校每天因燒水要消耗天然氣的體積是多少m3？（天然氣的熱值q=8.4×107J/m3。氣體完全燃燒放出熱量的公式是Q=qV，式中V表示氣體燃燒的體積）
(3)通過上面的解答，請你說出天然氣的兩個優點。

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