資源簡(jiǎn)介

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第十四章　內(nèi)能的利用
第1節(jié)　熱機(jī)
1.知道熱機(jī)的概念,能說(shuō)出熱機(jī)的工作原理。
2.能說(shuō)出汽油機(jī)的構(gòu)造,知道各沖程的主要特點(diǎn)及能量轉(zhuǎn)化。
3.能說(shuō)出柴油機(jī)和汽油機(jī)主要的異同點(diǎn)。
一、熱機(jī)
1.定義:熱機(jī)是利用　 　做功,把　 　轉(zhuǎn)化為　 　的機(jī)器。
2.種類(lèi):熱機(jī)包括蒸汽機(jī)、　 　、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等。
3.內(nèi)燃機(jī):燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)　 　內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)。內(nèi)燃機(jī)分為　 　和柴油機(jī)兩大類(lèi),它們分別用　 　和柴油作為燃料。
二、汽油機(jī)
汽油機(jī)的四個(gè)沖程及工作特點(diǎn)
內(nèi)能
內(nèi)能
機(jī)械能
內(nèi)燃機(jī)
汽缸
汽油機(jī)
汽油
示意圖 沖程名稱(chēng) 主要特點(diǎn) 能量轉(zhuǎn)化
　 　沖程 　 　打開(kāi),　 　關(guān)閉,活塞向　 　運(yùn)動(dòng),　 　的混合物進(jìn)入汽缸 無(wú)能量
轉(zhuǎn)化
吸氣
進(jìn)氣門(mén)
排氣門(mén)
下
汽油和空氣
　 　沖程 進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)都關(guān)閉,活塞向　 　運(yùn)動(dòng),燃料混合物被壓縮 機(jī)械能轉(zhuǎn)化為
　
　 　沖程 在壓縮沖程結(jié)束時(shí),火花塞產(chǎn)生　 　,使燃料猛烈燃燒,產(chǎn)生高溫高壓的氣體。高溫高壓的氣體推動(dòng)活塞向　 　運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng),對(duì)外做功 內(nèi)能轉(zhuǎn)化為
　
　 　沖程 進(jìn)氣門(mén)保持關(guān)閉,　 　打開(kāi),活塞向　 　運(yùn)動(dòng),把　 　排出汽缸 無(wú)能量轉(zhuǎn)化
壓縮
上
內(nèi)能
做功
電火花
下
機(jī)械能
排氣
排氣門(mén)
上
廢氣
提示與辨析
吸氣沖程、壓縮沖程、排氣沖程都是依靠飛輪慣性來(lái)完成的( )
√
三、柴油機(jī)和汽油機(jī)的區(qū)別與聯(lián)系
項(xiàng)目 柴油機(jī) 汽油機(jī)
不同點(diǎn) 構(gòu)造 頂部有一個(gè)　 頂部有一個(gè)　
吸氣沖程 吸入汽缸的是　 吸入汽缸的是　
點(diǎn)燃方式 壓燃式 點(diǎn)燃式
應(yīng)用 載重汽車(chē)、大型拖拉機(jī) 小型汽車(chē)、摩托車(chē)
相同點(diǎn) 一個(gè)工作循環(huán)經(jīng)歷四個(gè)沖程,活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)2次,曲軸和飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)2周,對(duì)外做功1次
噴油嘴
火花塞
空氣
汽油和空氣的混合物
[典例1] (2023無(wú)錫改編)如圖所示,在試管里裝入一些水,用軟木塞塞住試管口,將試管放在酒精燈上加熱使水沸騰,水蒸氣會(huì)把軟木塞沖開(kāi),在這一過(guò)程中,水蒸氣膨脹對(duì)軟木塞　 　,水蒸氣的一部分　 　能轉(zhuǎn)化為軟木塞的　 　能,利用這一原理,可以制成熱機(jī),常見(jiàn)的熱機(jī)類(lèi)型有　 　、　 　、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。其中燃料在汽缸內(nèi)燃燒的熱機(jī)是　 　,常見(jiàn)的類(lèi)型有　 　、柴油機(jī)。
熱機(jī)的原理及分類(lèi)
做功
內(nèi)
機(jī)械
蒸汽機(jī)
內(nèi)燃機(jī)
內(nèi)燃機(jī)
汽油機(jī)
汽油機(jī)
[典例2] (教材圖片改編RJ九全P19)如圖是汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)的四個(gè)沖程的示意圖,工作的先后順序是　 　,做功沖程是　 　[選填“(甲)”“(乙)”“(丙)”或“(丁)”]圖,此沖程中活塞向　 　運(yùn)動(dòng),將　 　能轉(zhuǎn)化為　 　能。　 　[選填“(甲)”“(乙)”“(丙)”或“(丁)”]圖中的沖程為汽車(chē)提供了動(dòng)力;汽油機(jī)在吸氣沖程中吸入汽缸的是　 　;　 　[選填“(甲)”“(乙)”“(丙)”或“(丁)”]圖中的沖程排出了汽車(chē)的廢氣。若某單缸四沖程汽油機(jī)每秒完成60個(gè)沖程,則該汽油機(jī)每秒曲軸轉(zhuǎn)　 　周,做功　 　次。
(乙)(甲)(丁)(丙)
(丁)
下
內(nèi)
機(jī)械
(丁)
汽油和空氣的混合物
(丙)
30
15
方法技巧
1.辨認(rèn)汽油機(jī)沖程的方法:一看氣門(mén)的開(kāi)關(guān);二看活塞的運(yùn)動(dòng)方向;三看有無(wú)電火花;有電火花的是做功沖程。
2.運(yùn)用“四、二、二、二、一”來(lái)總結(jié)四沖程汽油機(jī)的工作原理及工作過(guò)程。即一個(gè)工作循環(huán)有四個(gè)沖程、活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次、曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周、兩次能量轉(zhuǎn)化(壓縮沖程中將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,做功沖程中將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能)、對(duì)外做功一次。
[變式2-1](2023廣東) 關(guān)于四沖程汽油機(jī)的工作過(guò)程,下列說(shuō)法正確的是( )
A.吸氣沖程:只吸入空氣 B.壓縮沖程:缸內(nèi)溫度降低
C.做功沖程:氣體推動(dòng)活塞做功 D.排氣沖程:內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
[變式2-2]某四沖程內(nèi)燃機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速為3 600 r/min,則在每秒鐘內(nèi)( )
A.曲軸轉(zhuǎn)120轉(zhuǎn) B.對(duì)外做功60次
C.完成120個(gè)沖程 D.完成60個(gè)工作循環(huán)
C
C
柴油機(jī)和汽油機(jī)的區(qū)別與聯(lián)系
[典例3] (課后T4改編RJ九全P21)下列關(guān)于汽油機(jī)和柴油機(jī)的主要區(qū)別,錯(cuò)誤的是( )
A.在壓縮沖程中,汽油機(jī)中汽油和空氣混合物的壓縮比大于柴油機(jī)中空氣的壓縮比
B.柴油機(jī)的點(diǎn)火方式為壓燃式,汽油機(jī)的點(diǎn)火方式為點(diǎn)燃式
C.一般情況下,柴油機(jī)比較笨重,汽油機(jī)比較輕巧
D.柴油機(jī)吸入的是空氣,汽油機(jī)吸入的是空氣和汽油的混合物
A
1.下列所示的工具,工作過(guò)程中使用熱機(jī)的是( )
B
A.自行車(chē) B.家用汽車(chē)
C.新能源汽車(chē) D.皮劃艇
2.在熱機(jī)的工作循環(huán)中,以下說(shuō)法正確的是( )
A.做功沖程是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
B.柴油機(jī)頂部是噴油嘴,汽油機(jī)頂部是火花塞
C.汽油機(jī)的吸氣沖程中,吸入的是空氣
D.內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)中四個(gè)沖程都是依靠飛輪的慣性來(lái)完成的
3.如圖所示為四沖程汽油機(jī)某一個(gè)沖程的示意圖,根據(jù)示意圖可判斷此沖程為　 　沖程,此時(shí)吸入汽缸的是　 　,該汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速是1 800 r/min,則該汽油機(jī)每秒鐘完成　 　個(gè)沖程,對(duì)外做功　 　次。
B
吸氣
汽油和空氣的混合物
60
15
4.如圖(甲)所示,用酒精燈對(duì)試管里的水進(jìn)行加熱,水沸騰后,水蒸氣推動(dòng)軟木塞使其迅速?zèng)_出管口,在軟木塞被推出的過(guò)程中,水蒸氣的　 　能轉(zhuǎn)化為塞子的機(jī)械能。圖　 　中汽油機(jī)的工作過(guò)程與這一實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化是一致的。
內(nèi)
(丙)
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核心素養(yǎng)專(zhuān)題一　熱學(xué)綜合計(jì)算
能量轉(zhuǎn)移型分析思路
類(lèi)型一　能量轉(zhuǎn)移型
1.把質(zhì)量為4 kg、溫度為10℃的冷水與質(zhì)量為3 kg、溫度為80℃的熱水混合,若不計(jì)熱量損失,則混合后水的溫度為( )
A.30℃ B.50℃
C.40℃ D.60℃
2.某實(shí)驗(yàn)小組利用酒精燈對(duì)500 g冰均勻加熱,他們每隔相同時(shí)間記錄一次溫度計(jì)的示數(shù),并觀察物質(zhì)的狀態(tài)。如圖所示是他們根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)繪制的“溫度—時(shí)間”圖象,已知c水=4.2 ×103 J/(kg·℃),由圖象可以算出冰在BC段吸收的熱量是　 　 J,冰的比熱容為
　 　 J/(kg·℃)。
C
1.68×105
2.1×103
3.為了測(cè)量某種液體的比熱容,把質(zhì)量為100 g的銅塊從沸騰的水中取出(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下),迅速投入質(zhì)量為100 g,溫度為10℃的待測(cè)液體中,混合后的共同溫度是25℃。若不計(jì)熱量損失,求:[銅的比熱容c銅=0.39×103 J/(kg·℃)]
(1)銅塊放出的熱量。
(2)這種液體的比熱容為多少
答案:(1)2.925×103 J　(2)1.95×103 J/(kg·℃)
能量轉(zhuǎn)化型問(wèn)題關(guān)鍵是通過(guò)分析題目,找出有用能量和總能量
1.有用能量:用來(lái)對(duì)外做有用功的能量;總能量:燃料完全燃燒時(shí)所釋放的能量。
2.(1)熱水壺?zé)?有用的能量為水吸收的熱量Q有=cmΔt,總能量為燃料完全燃燒放出的熱量Q總=mq、Q總=Vq或太陽(yáng)輻射的能量。
(2)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)效率:有用的能量大小為牽引力做的功W=Fs或W=Pt,總能量為燃油完全燃燒放出的熱量Q總=mq。
類(lèi)型二　能量轉(zhuǎn)化型
題組一:化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
4.小明同學(xué)用他家的天然氣灶將質(zhì)量為2 kg,初溫為15℃的水加熱到95℃,水吸收的熱量是
　 　J;若此過(guò)程的熱效率為40%,則此過(guò)程消耗天然氣　 　m3。[水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃),天然氣熱值為4.2×107 J/m3]
5.用爐子燒水時(shí),將10 kg的水從20℃加熱到100℃,燃燒了0.5 kg的焦炭,水的比熱容是4.2×103 J/(kg·℃),焦炭的熱值是3.0×107 J/kg,試求:
(1)水吸收的熱量是多少
(2)0.5 kg焦炭完全燃燒放出的熱量是多少
6.72×105
0.04
解析:(1)水吸收的熱量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×10 kg×(100℃-20℃)=3.36×106 J。
(2)0.5 kg焦炭完全燃燒放出的熱量Q放=m焦炭q=0.5 kg×3.0×107 J/kg=1.5×107 J。
答案:(1)3.36×106 J　(2)1.5×107 J　
(3)爐子燒水的效率是多少
答案:(3)22.4%
6.(2024江西)如圖所示,某同學(xué)用燃?xì)庠顭o餐具消毒。已知密閉鍋內(nèi)水的質(zhì)量為5 kg,水的初溫為22 ℃,當(dāng)水剛好燒開(kāi)時(shí),共消耗了0.06 m3的天然氣,該燃?xì)庠顭臒嵝蕿?0%。
[水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃),天然氣的熱值為4.0×107 J/m3]求:
(1)0.06 m3的天然氣完全燃燒所放出的熱量。
(2)以上過(guò)程中,水吸收的熱量。
(3)密閉的鍋內(nèi)水燒開(kāi)時(shí)的溫度。
解析:(1)0.06 m3的天然氣完全燃燒放出的熱量
Q放=Vq=0.06 m3×4.0×107 J/m3=2.4×106 J。
(2)水吸收的熱量Q吸=ηQ放=70%×2.4×106 J=1.68×106 J。
答案:(1)2.4×106 J　(2)1.68×106 J　(3)102 ℃
答案:(1)4.14×107 J
(2)汽油的熱值為q=4.6×107 J/ kg,這段時(shí)間內(nèi)消耗汽油的質(zhì)量是多少
答案:(2)2.25 kg
8.(2023懷化)2022年北京冬奧會(huì)示范運(yùn)營(yíng)1 000多輛氫燃料電池車(chē)(如圖所示),該車(chē)排放物是水,不產(chǎn)生任何污染物,是當(dāng)前世界新能源汽車(chē)重要的發(fā)展方向。假設(shè)某國(guó)產(chǎn)氫燃料電池車(chē)總質(zhì)量為5×103 kg。在某次測(cè)試中該車(chē)勻速行駛時(shí)受到的阻力是車(chē)重的 ,在0.5 h內(nèi)行駛了 28 km的路程,消耗的氫燃料為0.4 kg(不考慮氫燃料消耗對(duì)車(chē)質(zhì)量的影響)。求該測(cè)試過(guò)程中氫燃料電池車(chē):(已知q氫=1.4×108 J/kg,g取10 N/kg)
(1)牽引力做的功。
答案:(1)2.8×107 J
(2)氫燃料燃燒釋放的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率。
答案:(2)50%
題組二:太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
9.小琦家新安裝了一臺(tái)容積為0.5 m3的太陽(yáng)能熱水器,加滿(mǎn)水后,經(jīng)過(guò)5 h陽(yáng)光的照射水溫由原來(lái)的25℃升高到45℃[已知水的比熱容c水=4.2×103 J/( kg·℃),焦炭的熱值q=3.0×
107 J/kg,水的密度ρ=1.0×103 kg/m3]。問(wèn):
(1)在這4 h內(nèi)水吸收的熱量為多少焦耳
(2)已知該太陽(yáng)能熱水器的有效面積為2 m2,每平方米每小時(shí)接收到的太陽(yáng)能平均為5.25×
106 J,則該熱水器的效率是多少
答案:(1)4.2×107 J　(2)80%
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第2節(jié)　熱機(jī)的效率
1.知道熱值是描述不同燃料燃燒釋放熱本領(lǐng)的物理量。
2.能簡(jiǎn)單計(jì)算燃料燃燒放出的熱量。
3.知道什么是熱機(jī)效率,能說(shuō)出提高熱機(jī)效率的方法。
一、燃料的熱值
1.定義:某種燃料　 　放出的熱量與其質(zhì)量　 　。如果用m表示燃料的質(zhì)量,用q
表示該種燃料的熱值,用Q放表示燃料完全燃燒所放出的熱量,由定義可知q=　　 。
2.單位:在國(guó)際單位制中,熱值的單位是　 　,符號(hào)是　 。
3.意義:木炭的熱值是3.4×107 J/kg,它表示1 kg的木炭　 　。
4.燃料完全燃燒放出熱量的計(jì)算公式:(1)當(dāng)燃料為固體或液體時(shí),已知質(zhì)量m和熱值q,Q=mq; (2)當(dāng)燃料為氣體時(shí),已知體積V和熱值q,Q放=Vq。
二、熱機(jī)效率
1.定義:用來(lái)做　 　的那部分能量,與燃料完全燃燒放出的能量　 　。
完全燃燒
之比
焦每千克
J/kg
完全燃燒放出的熱量是3.4×107 J
有用功
之比
3.提高熱機(jī)效率的途徑:(1)讓燃料盡可能地完全燃燒;(2)減少各種能量損失;(3)設(shè)法利用
　 　。
廢氣的能量
提示與辨析
(1)熱機(jī)的效率可以達(dá)到100%( )
(2)使燃料燃燒更充分,可以提高燃料的熱值( )
×
×
[典例1] (2023宜昌改編)關(guān)于燃料及其熱值,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.沒(méi)有燃燒的燃料,熱值等于零
B.燃料完全燃燒時(shí),它的熱值最大
C.燃料的熱值與質(zhì)量和燃燒狀態(tài)無(wú)關(guān)
D.某種燃料燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比叫做這種燃料的熱值
燃料的熱值
C
易錯(cuò)規(guī)避
熱值反映的是某種物質(zhì)的一種燃燒特性,它是燃料本身的一種性質(zhì),只與燃料的種類(lèi)有關(guān),與燃料的燃燒情況、質(zhì)量、體積等均無(wú)關(guān)。
[變式1-1] (課后T1改編RJ九全P26)一個(gè)成年人參加一次長(zhǎng)跑,身體消耗的能量為6.6×106 J,這些能量相當(dāng)于完全燃燒0.55 kg的干木柴才能得到,則干木柴的熱值為　 J/kg。干木柴用掉一半后,剩余干木柴的熱值將　 　(選填“變大”“變小”或“不變”)。
[變式1-2] 完全燃燒1 kg柴油放出的熱量能使多少千克的水溫度升高20℃ [已知柴油的熱值是4.3×107 J/kg,水的比熱容是4.2×103 J/(kg·℃),假定放出的熱量被水完全吸收]
1.2×107
不變
答案:512 kg
熱機(jī)效率
[典例2] (2023云南)順口溜“五月五、過(guò)端午、蒸粽子、吃包子、掛菖蒲、佩香囊、賽龍舟”,生動(dòng)地呈現(xiàn)了某地端午文化習(xí)俗。蒸粽子是利用水沸騰產(chǎn)生的水蒸氣進(jìn)行加熱。若將2.5 kg的水加熱到沸騰,水溫升高了80 ℃,[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q煤=3×107 J/kg]在此過(guò)程中,求:
(1)水吸收的熱量。
(2)采用煤爐加熱,煤爐加熱水的效率為10%,煤燃燒放出的熱量。
(3)需要完全燃燒煤的質(zhì)量。
解析:(1)水吸收的熱量Q吸=c水m水Δt=4.2×103 J/(kg·℃)×2.5 kg×80 ℃=8.4×105 J。
答案:(1)8.4×105 J　(2)8.4×106 J　(3)0.28 kg
[變式2-1] (教材“想想議議”改編RJ九全P24)如圖所示是某內(nèi)燃機(jī)能量流向圖,該內(nèi)燃機(jī)的熱機(jī)效率是( )
A.25% B.40%
C.75% D.30%
[變式2-2] 熱機(jī)效率是熱機(jī)性能的重要指標(biāo)。下列措施中,可以提高熱機(jī)效率的是( )
A.盡量增加熱機(jī)的工作時(shí)間 B.盡量增加廢氣帶走的熱量
C.盡量使用熱值更大的燃料 D.盡量減少熱機(jī)部件的摩擦
[變式2-3](2024郴州)熱水器將質(zhì)量為20 kg、溫度為15℃的水加熱到65℃,消耗天然氣 0.15 m3,在此過(guò)程中水吸收的熱量是　 　 J,熱水器的熱效率是　 　。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),q天然氣=3.2×107 J/m3]
D
D
4.2×106
87.5%
1.關(guān)于燃料的熱值,以下說(shuō)法中正確的是( )
A.為了提高鍋爐的效率,一定要用熱值高的燃料
B.容易燃燒的燃料,熱值一定大
C.煤的熱值大于干木柴的熱值,燃燒煤放出的熱量一定比燃燒干木柴放出的熱量多
D.燃料的熱值與燃料的燃燒情況無(wú)關(guān)
2.甲內(nèi)燃機(jī)比乙內(nèi)燃機(jī)的效率高,表示( )
A.甲的功率比較大
B.甲燃燒需要的燃料較少
C.工作時(shí)間相同,甲耗油較少
D.甲把燃料燃燒時(shí)釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的比例較大
D
D
3.(課后T2改編RJ九全P26)已知干木柴的熱值為1.2×107 J/kg,焦炭的熱值為3.0×107 J/kg,如果完全燃燒干木柴與完全燃燒焦炭放出的熱量相等,則干木柴的質(zhì)量與焦炭的質(zhì)量之比是
( )
A.2∶5 B.5∶2
C.4∶1 D.1∶4
4.2022年11月30日,我國(guó)用固體燃料運(yùn)載火箭把“神舟十五號(hào)”成功送上太空。火箭加速升空的過(guò)程中,將燃料的 能轉(zhuǎn)化為火箭和飛船的 能。火箭發(fā)射時(shí)要選用熱值
(選填“大”或“小”)的固體燃料,燃料的質(zhì)量減少,熱值 (選填“變大”“變小”或“不變”)。
B
化學(xué)
機(jī)械
大
不變
5.利用先進(jìn)工藝和科學(xué)方法,可以使垃圾變廢為寶。若從1 t垃圾中能提煉出140 kg燃料油,燃料油的熱值為4.5×107 J/kg。求:
(1)這些燃料油完全燃燒時(shí)釋放出的熱量。
(2)這些熱量可以使質(zhì)量為多少的水溫度升高50℃ [水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃)]
解析:(1)完全燃燒140 kg燃料油放出的熱量Q放=mq=140 kg×4.5×107 J/kg=6.3×109 J。
答案:(1)6.3×109 J　(2)3×104 kg
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第十四章 內(nèi)能的利用 章末知識(shí)復(fù)習(xí)
熱機(jī)
重難點(diǎn)撥
內(nèi)燃機(jī)四個(gè)沖程的識(shí)別方法:一看氣門(mén),二看活塞。①兩個(gè)氣門(mén)都關(guān)閉,活塞向下運(yùn)動(dòng)是做功沖程,活塞向上運(yùn)動(dòng)是壓縮沖程;②一個(gè)氣門(mén)打開(kāi),活塞向下運(yùn)動(dòng)是吸氣沖程,活塞向上運(yùn)動(dòng)是排氣沖程。
易錯(cuò)辨析
1.只有壓縮沖程和做功沖程涉及能量轉(zhuǎn)化。壓縮沖程中,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;做功沖程中,內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
2.由轉(zhuǎn)速判斷曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的周數(shù)或做功次數(shù)時(shí),要注意是計(jì)算1 min還是1 s內(nèi)的次數(shù)。
1.如圖(1)為航母上簡(jiǎn)化的蒸汽彈射裝置,能帶動(dòng)艦載機(jī)在兩秒鐘內(nèi)達(dá)到起飛速度,如圖(2)為四沖程汽油機(jī)的工作示意圖。下列判斷不正確的是( )
A.圖(1)中汽缸內(nèi)的蒸汽體積膨脹,從而推動(dòng)活塞使艦載機(jī)獲得牽引力
B.汽缸內(nèi)的蒸汽推動(dòng)活塞時(shí),內(nèi)能減小
C.從能量轉(zhuǎn)化角度講,蒸汽彈射裝置工作時(shí)與圖(甲)所示的原理相似
D.汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)的正確順序是(甲)(乙)(丙)(丁)
C
2.汽油機(jī)和柴油機(jī)有很多的異同點(diǎn),下列有關(guān)四沖程汽油機(jī)和柴油機(jī)的異同點(diǎn)說(shuō)法不正確的是( )
A.汽油機(jī)和柴油機(jī)都是內(nèi)燃機(jī)
B.吸氣沖程,汽油機(jī)吸入的只有空氣,柴油機(jī)吸入的是柴油和空氣的混合物
C.汽油機(jī)和柴油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)對(duì)外只做一次功,活塞往復(fù)兩次
D.柴油機(jī)壓縮沖程末的溫度比汽油機(jī)高
3.(2023齊齊哈爾)一臺(tái)單缸四沖程汽油機(jī),當(dāng)飛輪轉(zhuǎn)速是2 400 r/min時(shí),它每秒鐘對(duì)外做功
　 　次;做功沖程是將　 　轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
B
20
內(nèi)能
熱值
重難點(diǎn)撥
易錯(cuò)辨析
4.關(guān)于燃料的熱值,以下說(shuō)法正確的是( )
A.燃料的熱值與燃料的燃燒情況有關(guān)
B.1 g汽油和2 kg汽油,它們的熱值是一樣的
C.煤的熱值比干木柴大,燃燒煤放出的熱量一定比干木柴多
D.容易燃燒的燃料,熱值一定大
5.用液化氣灶燒水,把1.5 kg初溫為20℃的水加熱到100℃,需要吸收的熱量為　 　J。若上述過(guò)程中完全燃燒了0.021 kg液化氣,且只有60%的熱量被水吸收,則液化氣的熱值為
　 　J/kg。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
B
5.04×105
4×107
6.如圖所示,(甲)、(乙)、(丙)三圖中的裝置完全相同。燃料的質(zhì)量都是10 g,燒杯內(nèi)的液體質(zhì)量和初溫也相同。
(1)若要比較不同燃料的熱值,應(yīng)選擇　 　兩圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)通過(guò)　 　(選填“加熱的時(shí)間”或“升高的溫度”)比較兩種燃料的熱值大小。
(2)若圖(甲)燒杯中為50 mL的水,若10 g酒精完全燃燒放出的熱量全部被水吸收時(shí),溫度計(jì)示數(shù)升高了20℃,據(jù)此可計(jì)算出酒精的熱值是　 　。[已知水的比熱容為4.2× 103 J/(kg·℃)]
(3)通過(guò)本實(shí)驗(yàn)測(cè)出的熱值比“標(biāo)準(zhǔn)值”　 　(選填“偏大”“偏小”或“一樣”),你認(rèn)為出現(xiàn)這種情況的主要原因是　 _
　。
(甲)(乙)
升高的溫度
4.2×105 J/kg
偏小
燃料不完全燃燒(或燃料燃燒放出的熱量有一部分會(huì)散失到
空氣中)(合理即可)
能量的轉(zhuǎn)化和守恒
重難點(diǎn)撥
在能量守恒定律中,包含“能量的轉(zhuǎn)移”和“能量的轉(zhuǎn)化”兩個(gè)方面。“轉(zhuǎn)化”是指一種形式的能量在一定條件下轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量;“轉(zhuǎn)移”是指一種能量在一定條件下從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,而能的形式?jīng)]有變化。
7.(2024上海)瀑布從高峰傾瀉而下,驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電,在此過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化的順序?yàn)?br/>( )
A.動(dòng)能→重力勢(shì)能→電能 B.重力勢(shì)能→動(dòng)能→電能
C.電能→重力勢(shì)能→動(dòng)能 D.重力勢(shì)能→電能→動(dòng)能
8.下列關(guān)于能量的說(shuō)法中,正確的是( )
A.洗衣機(jī)工作時(shí)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能
B.電水壺工作時(shí)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能
C.用熱水泡腳,身體會(huì)感覺(jué)暖和,說(shuō)明內(nèi)能可以轉(zhuǎn)移
D.能量無(wú)論是轉(zhuǎn)化還是轉(zhuǎn)移,能量總和會(huì)逐漸減少
9.(2023宜昌)現(xiàn)代電動(dòng)汽車(chē)為了節(jié)能,都安裝了能量回收裝置,在汽車(chē)剎車(chē)時(shí)帶動(dòng)發(fā)電機(jī),將汽車(chē)的　 　能轉(zhuǎn)化為電能,為汽車(chē)提供后續(xù)運(yùn)動(dòng)的能量。有人認(rèn)為,只要不斷改進(jìn),這種汽車(chē)就可以一邊行駛,一邊發(fā)電,永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去,這種觀念違背了　 　。
B
C
機(jī)械
能量守恒定律
熱量和效率的計(jì)算
重難點(diǎn)撥
10.小明用酒精燈將質(zhì)量為100 g、初溫為20℃的水加熱到90℃(未沸騰),共燃燒了7g酒精。[c水=4.2×103 J/(kg·℃),酒精的熱值為q=3×107 J/kg]則( )
A.水吸收的熱量是2.94×107 J,效率為14%
B.水吸收的熱量是2.94×104 J,效率為14%
C.水吸收的熱量是2.94×107 J,效率為1.4%
D.水吸收的熱量是2.94×104 J,效率為1.4%
11.(2023新疆節(jié)選)某飛機(jī)在一次執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程中,飛行距離為4 000 km,消耗航空煤油的質(zhì)量為50 t,若飛機(jī)飛行時(shí)受到的平均阻力的大小為2.5×105 N,該過(guò)程中飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的推力做的功為　 　 J,發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為　 　%。(航空煤油的熱值為4×107 J/kg)若該飛機(jī)換裝效率為60%的新發(fā)動(dòng)機(jī)后,每飛行100 km,可節(jié)約航空煤油約為　 　 t(保留 1位小數(shù))。
B
1.0×1012
50
0.2
12.(2023金昌)小華家里用的是天然氣灶,他嘗試估測(cè)該灶的效率。小華在水壺中加入4 L水,水的初溫是20℃,然后將水燒開(kāi),他觀察天然氣表發(fā)現(xiàn)此次燒水用了0.1 m3天然氣,天然氣的熱值為3.2×107 J/m3,水的比熱容c水=4.2×103 J/(kg·℃),水的密度為1.0×103 kg/m3,當(dāng)?shù)卮髿鈮簽闃?biāo)準(zhǔn)大氣壓。求:
(1)水吸收的熱量Q吸(不計(jì)水的熱量損失)。
(2)天然氣完全燃燒放出的熱量Q放。
(3)天然氣灶的效率η。
解析:(1)水壺中水的質(zhì)量m水=ρ水V水=1.0×103 kg/m3×4×10-3m3=4 kg。
在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,水的沸點(diǎn)為100℃,即水的末溫為100℃,水吸收的熱量
Q吸=c水m水(t-t0)=4.2×103 J/(kg·℃)×4 kg×(100℃-20℃)=1.344×106 J。
(2)天然氣完全燃燒放出的熱量Q放=qV=3.2×107 J/m3×0.1 m3=3.2×106 J。
答案:(1)1.344×106 J　(2)3.2×106 J　(3)42%
1.關(guān)于汽油的熱值,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.汽油的熱值為4.6×107 J/kg,表示每燃燒1 kg的汽油可以獲得4.6×107 J的熱量
B.汽油燃燒一半,質(zhì)量與體積變小,但剩下汽油的熱值不變
C.汽油不燃燒時(shí),熱值為0
D.如果汽油沒(méi)有完全燃燒,其熱值變小
B
易錯(cuò)提示 熱值是燃料的一種性質(zhì),它只與燃料的種類(lèi)有關(guān),與燃料的質(zhì)量、燃燒程度、燃燒放出熱量的多少等均無(wú)關(guān)。
2.麻省理工學(xué)院課堂曾有這樣的演示情景:教授將一個(gè)質(zhì)量為15.5千克的擺球從下巴處放手,結(jié)果擺球擺回時(shí)并沒(méi)有碰到他的下巴,教授說(shuō):“物理生效了,我還活著”,下列關(guān)于此實(shí)驗(yàn)說(shuō)法正確的是( )
A.擺球在擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能保持不變
B.擺球擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能不斷減少
C.擺球擺動(dòng)過(guò)程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
D.此過(guò)程不符合能量守恒定律
B
易錯(cuò)提示 機(jī)械能不守恒并不表示能的總量不守恒,機(jī)械能雖然有時(shí)候減少了,但也是轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量。
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第3節(jié)　能量的轉(zhuǎn)化和守恒
1.知道能量及其存在的多種形式,能量可以轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化。
2.能說(shuō)出能量守恒定律的內(nèi)容,會(huì)解釋一些常見(jiàn)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程。
一、能量的轉(zhuǎn)化
自然界中的能量轉(zhuǎn)化是非常普遍的,請(qǐng)補(bǔ)充下列現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化:
(1)摩擦生熱,　 　能轉(zhuǎn)化為　 　能。
(2)水電站里水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,　 　能轉(zhuǎn)化為　 　能。
(3)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵把水送到高處,　 　能轉(zhuǎn)化為　 　能。
(4)植物吸收太陽(yáng)光進(jìn)行光合作用,　 　能轉(zhuǎn)化為　 　能。
(5)燃料燃燒時(shí)發(fā)熱,　 　能轉(zhuǎn)化為　 　能。
二、能量守恒定律
1.現(xiàn)象分析:在蕩秋千的過(guò)程中,秋千會(huì)越擺越低;小球在地面彈跳的過(guò)程中,小球會(huì)越跳越低。這是因?yàn)榍锴Щ蛐∏蛟谶\(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,有一部分　 　能轉(zhuǎn)化成了　 　能。
機(jī)械
內(nèi)
機(jī)械
電
電
機(jī)械
光
化學(xué)
化學(xué)
內(nèi)
機(jī)械
內(nèi)
2.能量守恒定律:能量既不會(huì)憑空　 　,也不會(huì)憑空　 　,它只會(huì)從一種形式　 　為其他形式,或者從一個(gè)物體　 　到其他物體,而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中,能量的總量
　 　。　
3.普遍性:能量守恒定律是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。例如,正在行駛的汽車(chē),燃料的　 　能通過(guò)燃燒轉(zhuǎn)化為燃?xì)獾摹? 　能,再通過(guò)熱機(jī)做功把　 　能轉(zhuǎn)化為
　 　能。在這個(gè)過(guò)程中,燃料的　 　能一部分轉(zhuǎn)化為　 　能,一部分轉(zhuǎn)化成了熱機(jī)和周?chē)h(huán)境的　 　能。
4.永動(dòng)機(jī):任何一部機(jī)器,只能使能量從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,而不能無(wú)中生有地制造能量。因此,　 　(選填“可能”或“不可能”)造出永動(dòng)機(jī)。
消滅
產(chǎn)生
轉(zhuǎn)化
轉(zhuǎn)移
保持不變
化學(xué)
內(nèi)
內(nèi)
機(jī)械
化學(xué)
機(jī)械
內(nèi)
不可能
提示與辨析
(1)能量守恒定律只適用于能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程( )
(2)在一定條件下各種形式的能量都可以相互轉(zhuǎn)化( )
×
√
[典例1] (課后T1改編RJ九全P29)一支向高空瞄準(zhǔn)的步槍,扣動(dòng)扳機(jī)后射出一顆子彈,子彈沒(méi)有擊中目標(biāo),最后下落陷在土地中。關(guān)于該過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化,下列說(shuō)法不正確的是( )
A.火藥燃燒,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
B.火藥將子彈推出,內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,給予子彈初速度
C.子彈向上飛行,動(dòng)能逐漸轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能;下落時(shí),重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
D.子彈落入土中,機(jī)械能消失
能量的轉(zhuǎn)化
D
[變式1-1](2024濟(jì)南改編)關(guān)于圖中四個(gè)事例的能量轉(zhuǎn)化,以下說(shuō)法不正確的是( )
A.(甲)圖中原始人類(lèi)“鉆木取火”,把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
B.(乙)圖中水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,把水能轉(zhuǎn)化為電能
C.(丙)圖中行駛的高速電動(dòng)列車(chē),把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
D.(丁)圖中樓頂?shù)奶?yáng)能熱水器,把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
A
[變式1-2] 說(shuō)出下列過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化的情況:
(1)火箭點(diǎn)燃后騰空而起:　 　。
(2)飛馳的流星拖著一條發(fā)光的尾巴:　 　。
(3)電飯煲通電煮飯:　 　。
(4)曬太陽(yáng)感到暖和:　 　。
(5)植物的光合作用:　 　。
內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
能量守恒定律
[典例2] (教材“想想議議”改編RJ九全P28)如圖是小球在地面彈跳的頻閃照片,下列說(shuō)法中正確的是( )
A.小球彈起的高度越來(lái)越小,說(shuō)明小球在此過(guò)程中能量不守恒
B.根據(jù)能量守恒定律,在此過(guò)程中小球的機(jī)械能總量是保持不變的
C.在小球的運(yùn)動(dòng)中,有一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化成了內(nèi)能
D.此過(guò)程說(shuō)明了能量守恒定律是需要建立在一定的條件之上才能成立的
C
易錯(cuò)規(guī)避
不能將機(jī)械能守恒與能量守恒定律混為一談。
1.能量守恒定律的成立不需要任何條件。這是因?yàn)槟芰哭D(zhuǎn)化形式是多樣的,可以在多種能量形式之間轉(zhuǎn)化,不局限于動(dòng)能和勢(shì)能之間。在能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中,一種形式的能量減少,必然有另一種形式的能量增加,能量的總量保持不變。
2.機(jī)械能的守恒是有條件的——沒(méi)有能量損失或額外的能量補(bǔ)充。因?yàn)闄C(jī)械能守恒是指一個(gè)物體如果只存在動(dòng)能和勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化時(shí),機(jī)械能的總量將保持不變;如果存在與其他形式能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程,則說(shuō)明機(jī)械能總量發(fā)生改變,機(jī)械能不再守恒。如果克服摩擦力做功,機(jī)械能的總量將減少,損失的機(jī)械能將轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。
[變式2] (2024自貢)關(guān)于能量守恒定律,下列說(shuō)法正確的是( )
A.能量可以憑空消失
B.能量可以憑空產(chǎn)生
C.能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中,能量的總量保持不變
D.熱機(jī)在工作的過(guò)程中不遵循能量守恒定律
C
1.某物體對(duì)外做功,消耗了100 J的機(jī)械能,這些機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量是( )
A.50 J B.100 J
C.0 J D.無(wú)法確定
2.有關(guān)能量守恒定律,下列說(shuō)法正確的是( )
A.能量守恒定律只適用于機(jī)械能與內(nèi)能的相互轉(zhuǎn)化
B.能量守恒定律只適用于能量轉(zhuǎn)化過(guò)程
C.“摩擦生熱”是創(chuàng)造了熱,它不符合能量守恒定律
D.按照能量守恒定律,宇宙中的能量總和永遠(yuǎn)不會(huì)增減
B
D
3.生活中能量轉(zhuǎn)化的實(shí)例很多。下列描述中,錯(cuò)誤的是( )
A.摩擦生熱是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
B.摩擦起電是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
C.電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵把水送到高處是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
D.燃料燃燒放熱是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
4.如圖所示為“記憶合金魔輪”,安裝在轉(zhuǎn)輪上的記憶合金彈簧在高于其“轉(zhuǎn)變溫度”的水中縮短,在空氣中伸長(zhǎng),在力的作用下轉(zhuǎn)輪便會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。若在下面放上熱水,轉(zhuǎn)輪就會(huì)不停地轉(zhuǎn)下去,就制成了一個(gè)“永動(dòng)機(jī)”。你認(rèn)為這種方案　 　(選填“可行”或“不可行”),理由是　 　。
B
不可行
違背了能量守恒定律
5.火箭發(fā)射時(shí),燃料通過(guò)燃燒,將　 　能轉(zhuǎn)化為燃料的內(nèi)能,燃?xì)鈱?duì)火箭做功時(shí),燃?xì)?br/>　 能減少,火箭的　 　能增加,而能的總量　 　。
6.(教材“圖14.3-1”改編RJ九全P27)各種形式的能在一定的條件下可以相互轉(zhuǎn)化,請(qǐng)你仿照?qǐng)D中給出的兩個(gè)示例,寫(xiě)出電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能、光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的實(shí)例。
化學(xué)
內(nèi)
機(jī)械
不變
答案:電風(fēng)扇在工作過(guò)程中消耗電能,轉(zhuǎn)化為機(jī)械能;干電池使用過(guò)程中消耗化學(xué)能,得到電能;太陽(yáng)能熱水器工作過(guò)程中將光能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
謝謝觀賞！

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