資源簡介

第3講 內能的利用
知識點一．熱機
1.利用燃料燃燒釋放出的能量做功的機械叫做熱機。
2.熱機是把_________轉化為_________再轉化成_________。
3.熱機的種類很多，例如_________、_________、_________、噴氣發動機等。
4.內燃機根據燃料的不同可分為_________和_________。
5.內燃機工作時一個工作循環包括四個沖程：______沖程、______沖程、______沖程、______沖程。壓縮沖程中_________能轉化成_________能；做功沖程中_________能轉化成_________能；
6.以汽油機為例，吸氣沖程：進氣門______，排氣門______，活塞向______運動，____________進入氣缸。
壓縮沖程：進氣門______，排氣門______，活塞向______運動，____________被壓縮。
做功沖程：在______沖程結束時，_________產生火花塞，使燃料猛烈燃燒，產生____________。高溫高壓氣體推動活塞向______運動，帶動曲軸轉動，對外______。
排氣沖程：進氣門______，排氣門______，活塞向______運動，把____________排出氣缸。
7.四個沖程中除______沖程對外做功，其他三個沖程靠______來完成。
8.特點：一個工作循環包括______個沖程，活塞往復運動______次，曲軸轉動______周，對外做功1次。
9.汽油機與柴油機的不同：
構造不同：汽油機汽缸頂有_________，而柴油機汽缸頂部有_________。
燃料不同：汽油機的燃料是汽油，柴油機的燃料是柴油。
吸氣不同：汽油機吸進_________________，柴油機吸進____________。
點火不同：汽油機屬于點燃式點火，柴油機屬于_________式點火。
例題1. 下列所示的工具工作過程中使用熱機的是（　　）
A．自行車 B．柴油車
C．腳踏船 D．皮筏艇
例題2.在四沖程汽油機的工作過程中，內能轉化為機械能的是（　　）
A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程
例題3.在汽油機的做功沖程中，高溫、高壓的燃氣推動活塞運動做功，則下列說法正確的是（　　）
A．燃氣的內能減少，溫度升高 B．燃氣的內能增加，溫度升高
C．燃氣的內能減少，溫度降低 D．燃氣的內能增加，溫度降低
例題4.如圖所示，給試管里的水加熱，水沸騰后，水蒸氣推動橡皮塞沖出試管口，這個過程與選項四沖程汽油機工作示意圖中，哪一個沖程的能量轉化過程是相同的（　　）
A． B． C． D．
例題5.如圖所示為內燃機四沖程工作示意圖，下列說法正確的是（　　）
A．一個工作循環的正確順序是：甲乙丙丁 B．乙圖沖程能獲得動力
C．丁圖沖程有明顯機械能轉化為內能的過程 D．丙圖沖程存在化學能轉化為內能的過程
例題6.關于熱機，下列說法正確的是（　　）
A．吸氣沖程中，汽油機和柴油機吸入的都是空氣 B．做功沖程是把機械能轉化為內能
C．柴油機有噴油嘴而沒有火花塞 D．做功沖程是依靠飛輪的慣性完成的
例題7.外有一個水套，讓汽缸被水包圍著，這是通過________的方式減少汽缸內能的。一臺單缸四沖程汽油機，飛輪轉速是1200r/min，該汽油機每秒鐘內完成_________個沖程。
例題8.如圖表示的是汽油機的___________沖程；在壓縮沖程中，是通過___________方式增加氣體內能的。一臺單缸四沖程柴油機轉速為1200r/min，則柴油機1s內做功___________次。
知識點二．熱值
1.日常獲得內能的方法：燃料燃燒。
2.比值定義（固體燃料）：_______________________________________________
比值定義（氣體燃料）：_______________________________________________
3.數值定義（固體燃料）：_______________________________________________
數值定義（氣體燃料）：_______________________________________________。
4.熱值用符號______表示，它的單位是______，符號是______。
5.公式：______________________
6.熱值是燃料的一種特性，它的大小與燃料本身性質有關，與燃料的質量、體積、形狀、位置等無關，與燃料是否完全燃燒無關。
7.燃料燃燒放出熱量的計算公式：________________
8.提高燃料利用率的途徑有：一是燃料盡可能地充分燃燒；二是要減少熱量的散失。
例題1.酒精燈內的酒精用去了一半，剩下的一半（　　）
A．比熱容、熱值均變為原來的一半 B．比熱容、熱值均不變
C．比熱容不變，熱值變為原來一半 D．熱值不變，比熱容變為原來一半
例題2.下列燃料熱值的說法中，正確的是（　　）
A．質量為1kg的無煙煤的熱值小于質量為2kg的無煙煤的熱值
B．酒精的熱值高于干木柴的熱值，燃燒酒精放出的熱量一定比燃燒干木柴放出的熱量多
C．相同質量的不同燃料完全燃燒時，放出熱量多的燃料熱值大
D．同種燃料完全燃燒時的熱值大于不完全燃燒時的熱值
例題3.合理分類和利用垃圾可以變廢為寶，在一定條件下，1噸垃圾能榨出170 kg燃料油，若燃料油的熱值為4.0×107J/kg，則這些燃料油完全燃燒釋放出的熱量為________J，燃燒時燃料油的化學能轉化為______能。（燃料油的熱值取4×107J/kg）
例題4.農作物的秸稈可以回收加工制成秸稈煤。完全燃燒0.5kg的秸稈煤可放出_____________J的熱量；若這些熱量完全被質量為100kg，初溫為20℃的水吸收，可使水溫升高到___________℃。[已知q秸稈煤=2.1×107J/kg，c水=4.2×103 J/（kg·℃）]
例題5.如圖所示，甲、乙、丙三個實驗裝置完全相同，燃料的質量都為10g，燒杯內液體的質量都相同。
（1）比較不同燃料的熱值應選擇____________兩個裝置，比較不同物質的比熱容應選擇____________兩個裝置（選填裝置序號甲、乙、丙）。
（2）在“比較不同燃料的熱值”的實驗中，通過觀察溫度計的____________比較燃料燃燒放出熱量的多少。
（3）a、b兩種液體除了質量要相同，還要________也相同。
知識點三．熱機效率
1.定義：____________________________________________________。
2.公式：________________
3.蒸汽機的效率6%—15%；汽油機的效率20%—30%；柴油機的效率30%—45%。
例題1.關于熱機的效率，下列說法正確的是（　　）
A．在做功同樣多的情況下，熱機的效率越高消耗的燃料越多
B．一般情況下柴油機的效率比汽油機的高
C．熱機的效率越高說明做功越快
D．熱機損失的能量中，廢氣帶走的能量較少，主要是由于機械摩擦損失的
例題2.完全燃燒140g焦炭所放出的熱量有被初始溫度為、質量為10kg的水吸收，則水吸收的熱量為______ J，水的溫度將升高到______ 。，在1個標準大氣壓下
例題3.一臺單缸四沖程汽油機工作時，若飛輪轉速為3600轉/分，該汽油機活塞1s對外做功________次。若該汽油機的效率為40%，則消耗5kg的汽油轉化成的機械能是_________J。（q汽油=4.6×107J/kg）
例題4.太陽能汽車利用太陽能來驅動，真正實現了零排放，有效地減少了對環境的污染。某太陽能汽車，質量為450kg，頂部安裝了太陽能電池板。若汽車上的太陽能電池板的有效面積為6 m2，它正對太陽時太陽光照射到地面時單位面積上的輻射功率為1.2×103J/（m2·s），電池的輸出功率為2.1 kW，則將太陽能轉化為電能的效率為________（小數點后保留一位），如果這輛汽車的電動機將電能最終轉化為機械能的效率為80%，當汽車在水平面上勻速行駛時，受到的牽引力為80 N，則汽車的行駛速度為________m/s。
知識點四．能量守恒
1.能量守恒定律：______________________________________________________________。
2.能量的轉移和轉化過程是有方向的。
3.我們學過的能量有______、______、______、______等形式。
例題1.關于太陽能的利用，下列說法正確的是（ ）
A．圖甲中，綠色植物通過光合作用將太陽能轉化為化學能
B．圖乙中，太陽能熱水器通過熱傳遞的方式將太陽能轉化為水的內能
C．圖丙中，太陽能交通信號燈將太陽能直接轉化為信號燈的光能
D．圖丁中，首架環球航行的太陽能飛機將太陽能直接轉化為飛機的機械能
例題2.能量守恒是自然界的基本規律之一，下列能量轉化過程中，屬于內能的轉移的是（ ）
A.用電燈照明 B.光合作用 C.用暖水袋取暖 D.天然氣的燃燒
例題3.2018年12月8日凌晨我國嫦娥四號月球探測器實現世界首次月球背面軟著陸。運載火箭第三節燃料為液態氧和液態氫，貯存時是通過降低溫度和___________的方式使燃氣液化。燃料燃燒時，化學能轉化為___________能。
課后作業
1.下圖是汽油機一個工作循環的四個沖程，對外做功的沖程是（　　）
A． B．C． D．
2.汽油機作為動力裝置大多用在小汽車、飛機以及一些輕巧的機械上。如圖所示是汽油機工作原理示意圖，分析可知是四沖程汽油機的（　　）
A．做功沖程，將機械能轉化為內能 B．壓縮沖程，將機能轉化為內能
C．做功沖程，將內能轉化為機械能 D．壓縮沖程，將內能轉化為機械能
3.如圖所示的是四沖程汽油機的一個沖程示意圖，下列說法正確的是（　　）
A．此沖程中燃料燃燒，燃料的化學能轉化為內能
B．此沖程中，汽油機獲得前進的動力
C．此沖程中，機械能轉化為內能
D．此沖程結束后，汽油機開始排出廢氣
4.下列關于熱機、熱值的說法正確的是（　　）
A．汽油機、柴油機都有火花塞和噴油嘴這兩個關鍵部件
B．某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質量之比叫這種燃料的熱值，單位是kg/J
C．柴油機工作的效率是35%，說明它工作時柴油燃燒釋放的能量65%轉化為有用功
D．四沖程內燃機是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程的不斷循環來保證連續工作的
5.關于內能及內能的利用，說法正確的是（　　）
A．汽油機的做功沖程將內能轉化為機械能 B．溫度為0℃的物體沒有內能
C．燃料的熱值越大，燃燒釋放的熱量越多 D．增大熱機功率一定能提高它的效率
6.（多選）下列關于汽車的說法中正確的是（　　）
A．給汽車加油時能聞到汽油的味道，說明分子在不停地做無規則運動
B．常用水作汽車發動機的冷卻液，是因為水的比熱容較大
C．汽油機在壓縮沖程中將內能轉化為機械能
D．汽車在剎車過程中，剎車片溫度升高，是做功改變了它的內能
7.對于圖中所示的四幅圖，下列說法中正確的是（　　）
A．甲圖中軟木塞飛出時，管內水蒸氣的內能增加
B．乙圖中兩個壓緊的鉛塊能吊起鉤碼，主要是因為分子間存在引力
C．丙圖中活塞向下運動是內燃機的做功沖程
D．丁圖中小朋友下滑時，內能轉化為機械能
8.（多選）下列說法正確的是（ ）
A．構成物質的大量分子無規則運動的劇烈程度與溫度有關
B．汽油機做功沖程中將機械能轉化為內能
C．熱機的效率高，在做功同樣多的情況下，就消耗更少的燃料，從而節能減排
D．質量10kg的水，溫度升高10℃，吸收的熱量為4.2×105J
9.（多選）下列關于內燃機說法正確的是（　　）
A．柴油機吸氣沖程吸入的是空氣 B．汽油機氣缸頂部有火花塞
C．做功沖程中內能轉化為機械能 D．內燃機功率越大，效率越高
二、計算題
1.某物理興趣小組的同學，用煤爐給10 kg的水加熱，同時他們繪制了如圖所示的加熱過程中水溫隨時間變化的圖線．若在6 min內完全燃燒了0.2 kg的煤，水的比熱容為4.2×103J/（kg·℃），煤的熱值約為3×107J/kg．求：
（1）煤完全燃燒產生的熱量；
（2）經過6 min時間加熱，水所吸收的熱量
（3）煤爐燒水時的熱效率。

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