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1、1/13 第 1 节 热机 知能演练提升 能力提升 1.下列关于内燃机的说法正确的是()A.汽车的发动机是内燃机 B.蒸汽机、汽轮机、喷气发动机都是内燃机 C.内燃机工作时,压缩冲程将内能转化为机械能 D.火箭的发动机是一种内燃机 2.(2017浙江杭州中考)右图为汽油机工作过程中的某个冲程,对此冲程下列叙述正确的是()A.压缩冲程,机械能转化为内能 B.压缩冲程,内能转化为机械能 C.做功冲程,机械能转化为内能 D.做功冲程,内能转化为机械能 3.柴油机上安装了一个笨重的飞轮,是为了()A.增加功率 B.节省燃料 C.可以做更多的功 D.利用飞轮惯性完成吸气、压缩和排气三个辅助冲程 4.汽油
2、机在做功冲程中,高温气体迅速膨胀而做功,此时气体的温度和内能的变化情况是()A.温度降低,内能增大 B.温度不变,内能不变 C.温度升高,内能增大 D.温度降低,内能减小 5.下列关于汽油机的说法正确的是()A.汽油机上的火花塞坏的时候,可以用柴油机的喷油嘴代替 2/13 B.汽油机中的燃料完全可以用柴油来代替 C.汽油机与柴油机除了所用燃料之外,其余没有区别 D.汽油机和柴油机可以达到相同的功率 6.我国研发出一款新型空气动力汽车,它利用压缩空气膨胀推动活塞做功提供动力,这种车在开动时将空气的 能转化为 能,这种车与汽油机相比优点是 (说出一点)。7.(2017山东德州中考)右图是演示点火爆
3、炸的实验装置,按动电火花发生器的按钮,点燃盒内酒精,盒盖被打出去,这与四冲程汽油机的 冲程的能量转化相同。8.在四冲程汽油机的工作循环中,将内能转化为机械能的冲程是 冲程。该汽油机每分转 1 200 转,则每秒对外做 次功。探究创新 9.有的同学由下图中的装置联想到内燃机,请你用连线的方式来反映出该同学联想的思维过程。酒精燃烧 坚固汽缸 高温高压水蒸气 活塞运动做功 玻璃管 燃料燃烧 木塞冲出 高温高压燃气 3/13 知能演练提升 1.A 汽车的发动机是内燃机,选项 A 正确;内燃机包括汽油机和柴油机,蒸汽机、汽轮机、喷气发动机都是热机,但不属于内燃机,选项 B 错误;内燃机工作时,压缩冲程将
4、机械能转化为内能,选项 C 错误;火箭的发动机不属于内燃机,选项 D 错误。2.A 进气门和排气门都是关闭的,活塞上行,可以判断是压缩冲程,在压缩冲程中机械能转化为内能,故 A 正确,B、C、D 错误。3.D 本题要求对柴油机的工作过程理解透彻,并能用基础知识分析柴油机的结构原理。柴油机工作前要靠外力使飞轮旋转,储存一定量的机械能。吸气和压缩冲程消耗飞轮的机械能。做功冲程中内能转化为活塞的机械能,并有一部分机械能由飞轮贮存,提供排气冲程及下一循环的吸气和压缩冲程中活塞的运动。选项D 正确。4.D 汽油机在做功冲程中,汽油机内部的高温气体迅速膨胀对外做功时,内能转化为机械能,故气体的内能会减小,
5、气体的温度会降低。5.D 汽油机的火花塞是用来产生电火花的,柴油机的喷油嘴是喷油用的,二者不可互换;因为汽油机与柴油机工作过程有差异,所以燃料不可用柴油代替;汽油机与柴油机在构造、工作过程中有所不同,在特殊的情况下,汽油机和柴油机的功率完全可以一样大。只有选项 D 正确。6.解析 压缩空气膨胀时推动活塞做功,消耗了内能,得到了机械能,即将空气的内能转化为机械能,由于汽油机在燃烧时要排出有害气体,所以与汽油机相比,这种车更环保。答案 内 机械 环保 7.解析 当按动电火花发生器的按钮时,酒精燃烧后的燃气对盒盖做功,将燃气的内能转化为盒盖的机械能,燃气的内能减少;4/13 四冲程热机中的做功冲程就
6、是利用内能来做功,将内能转化为机械能的。答案 做功 8.解析 内燃机的四个冲程是吸气、压缩、做功、排气冲程。压缩冲程活塞向上运动,压缩气体对气体做功,将机械能转化为内能;做功冲程高温高压燃气推动活塞向下运动,将内能转化为机械能。内燃机一个工作循环活塞往复 2 次,曲轴转动 2 周,做功 1 次,飞轮转速为 1 200 r/min=20 r/s,也就是 1 s 飞轮转动 20 周,燃气对外做功 10 次。答案 做功 10 9.解析 由该装置的工作过程及其原理知,木塞冲出是因为玻璃试管里水蒸气做功,使木塞获得机械能,故内燃机汽缸中的活塞应与这里的木塞相对应;酒精燃烧释放热量,使玻璃管里产生高温高压
7、水蒸气,水蒸气膨胀做功,这是与内燃机油料燃烧使汽缸内产生高温高压燃气,燃气膨胀对外做功相对应的,玻璃管中产生高温高压水蒸气与坚固汽缸中产生高温高压燃气相对应,而玻璃管与坚固汽缸相对应。答案 第 2 节 热机的效率 5/13 知能演练提升 能力提升 1.一杯酒精用掉一半,剩下的酒精的质量、密度、比热容和热值的情况是()A.质量、密度、比热容和热值不变 B.质量和密度变为原来的一半,比热容和热值不变 C.质量和热值变为原来的一半,密度和比热容不变 D.质量变为原来的一半,密度、比热容和热值不变 2.(2017甘肃白银中考)2016 年 8 月,我国发射了全球首颗量子卫星,为了纪念墨子,这个全球首颗
8、量子卫星被命名为“墨子号”。发射卫星的火箭常使用液态氢作为燃料,主要是因为液态氢具有()A.较小的密度 B.较大的比热容 C.较低的沸点 D.较高的热值 3.下图为内燃机的能流图,则内燃机的效率可表示为()A.=1+2+3+4100%B.=2100%C.=1+3+4100%D.=1100%4.(2017湖南益阳中考)为了节约能源,需要提高热机的效率,下列措施不能提高热机效率的是()A.让燃料与空气混合充分,使燃料燃烧得比较完全 B.在设计与制造热机时要不断改进与创新,以减少能量的损失 6/13 C.尽量减少热机内部各部件间的摩擦 D.尽量增加热机的工作时间 5.利用如图所示的装置,运用控制变量
9、法,通过观察现象即可比较酒精和碎纸热值的大小,为完成实验,要求()A.酒精和碎纸的质量相同,两只烧杯内水的质量相同 B.酒精和碎纸的质量不同,两只烧杯内水的质量不同 C.酒精和碎纸的质量相同,两只烧杯内水的质量不同 D.酒精和碎纸的质量不同,两只烧杯内水的质量相同 6.用煤气灶把 2 kg,初温为 30 的水烧到 80,消耗了 20 g煤气,已知水的比热容是 4.2103 J/(kg),煤气的热值为4.2107 J/kg,则水吸收的热量为 J,煤气完全燃烧放出的热量为 J,煤气灶烧水的效率为%。7.“可燃冰”作为新型能源,有着巨大的开发使用潜力,同等条件下,“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气
10、的数十倍,说明“可燃冰”的 很大。以 10 倍的关系粗略计算,1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为 J,可以使 kg 的水从 20 加热至 60。c水=4.2103 J/(kg),q煤气=4.2107 J/kg 8.太阳能是一种清洁能源。某太阳能热水器每天能使 500 kg 的水温度升高 30,那么这些水吸收的热量为 J,这些热量相当于完全燃烧 m3的天然气放出的热量。天然气的热值取 4.2107 J/m3,水的比热容c=4.2103 J/(kg)9.木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料,取不同质量的这三种物质分别进行完全燃烧,得到了下表的数据:7/13 燃料的质量/g 100 200 燃料完全
11、燃烧放出的热量 Q木柴/J 1.3106 2.6106 Q焦炭/J 3.0106 6.0106 Q木炭/J 3.4106 6.8106 燃料的质量/g 300 400 燃料完全燃烧放出的热量 Q木柴/J 3.9106 5.2106 Q焦炭/J 9.0106 12.0106 Q木炭/J 10.2106 13.6106 (1)从表中的数据可以得到,相同质量的不同燃料,它们完全燃烧所释放的热量是 的;对于同一种燃料,质量越大,完全燃烧所释放的热量越 。(2)从表中的数据还可以看出,对于同一种燃料,和 的比值是不变的,这个不变的比值,反映了燃料本身的一种性质,物理学中把它称之为 ,它是用来描述燃料完全
12、燃烧时,释放热量能力大小的物理量。(3)完全燃烧 0.01 m3的天然气放出的热量是 J;如果这些热量完全用于加热水,可使 kg 的水温度升高 10;实际加热这些水所燃烧的天然气比上述要多许多,原因是用燃气灶烧水时,除了水吸收的热量外,一部分传给了盛水容器,另外一部分传给了 (答一个即可)。q天然气=4.2107 J/m3,c水=4.2103 J/(kg)8/13 探究创新 10.某物理小组的同学在社会实践活动中,通过实际调查和网上查询,绘制了一辆某种型号普通轿车在额定功率下行驶时单位时间内的能量流向图,请你参与讨论有关问题。(1)根据图中的能量流向,说出该轿车行驶时有哪几方面的能量损耗。(2
13、)若将机器转化为有用功的能量与输入发动机的能量的比值定义为“能量转化效率”。由图中提供的数据可得,该轿车的能量转化效率为 。(保留一位小数)(3)对减少汽车行驶中的能量损耗,据你所知,给出一条建议。(不作解释)9/13 知能演练提升 1.D 一杯酒精用掉一半,剩下的酒精的质量变为原来的一半,密度、比热容和热值是物质的属性,不随物体质量的改变而改变,故它们大小不变。2.D 火箭采用液态氢作为燃料,原因是液态氢具有较高的热值,完全燃烧相同质量的氢时,可以释放出更多的热量,故 D 正确。3.B 内燃机的效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧产生的热量的比值,从能量流向图可得出其效率的表达式为选项 B。
14、4.D 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。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提高热机的效率。故 A、B、C 不符合题意。增加热机的工作时间,并不能减少热量的损失,不能提高热机的效率,故 D 符合题意。5.A 实验采用控制变量法,应用天平分别测出等质量的酒精和碎纸屑,将其放入装置中的燃烧皿内;因燃料的热值不能直接测量,但燃料燃烧放出的热量可以被水吸收,从而使相同质量的水温发生变化,所以可以通过温度计示数的变化(水升高的温度)来比较燃料热值的大小关系,故选 A。6.解析 水吸收的热量为Q吸=c水m(t-t0)=4.2103 J/(kg)2 kg
15、(80-30)=4.2105 J,煤气完全燃烧放出的热量为Q放=mq=0.02 kg4.2107 J/kg=8.4105 J,煤气灶烧水的效率为=吸放100%=4.2105 J8.4105J100%=50%。答案 4.2105 8.4105 50 7.解析 1 kg 燃料完全燃烧时放出的热量叫作这种燃料的热值,所以同等条件下,“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍。若以 10 倍关系计算,则有q可燃冰=10q煤气=104.2107 J/kg=4.2108 J/kg,所以 1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量10/13 为 4.2108 J,可加热水的质量m=水(-0)=4.2108 J4
16、.2103 J/(kg)(60-20)=2.5103 kg。答案 热值 4.2108 2.5103 8.解析 根据吸热公式得 Q吸=cmt=4.2103 J/(kg)500 kg30=6.3107 J,根据气体燃料燃烧放热公式Q放=Vq,得V=放=6.3107 J4.2107 J/m3=1.5 m3。答案 6.3107 1.5 9.解析(1)由表格中数据可知,完全燃烧质量相同的木柴、焦炭、木炭放出的热量不同;对于同一种燃料,质量越大,完全燃烧所释放的热量越多。(2)对于同一种燃料,完全燃烧放出的热量与燃料的质量成正比,即放出热量与质量的比值不变;物理学中用热值表示燃料的这一特性。(3)完全燃烧
17、 0.01 m3的天然气放出的热量 Q放=Vq=0.01 m34.2107 J/m3=4.2105 J;由于Q吸=Q放,由Q=cmt得,水的质量m=4.2105 J4.2103 J/(kg)10=10 kg;天然气完全燃烧放出的热量一部分被水吸收,还会被容器、空气吸收。答案(1)不同 多(2)放出热量 质量 热值(3)4.2105 10 空气 10.解析(1)从题图中很容易看到,能量损耗有摩擦、散热、废气和燃料损耗。(2)根据题中给出的能量转化效率的定义可知=有输入。(3)答案不唯一,只要合理即可。答案(1)摩擦损耗、散热损耗、废气损耗、燃料损耗。(2)12.7%(3)给机器加润滑油,减少有害
18、摩擦;改进油箱的密闭性,减少蒸发损耗;提高汽油质量;对排放的尾气进行收集、再利用等。11/13 第 3 节 能量的转化和守恒 知能演练提升 能力提升 1.某居民小区正在进行水路改造,改造中用到了一种打孔工具冲击钻。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,其能量转化关系是()A.内能转化为机械能 B.内能转化为电能 C.只有机械能和内能的转化 D.有电能、机械能和内能的转化 2.太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一,关于太阳能的利用,下列说法正确的是()A.图甲中,绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能 B.图乙中,太阳能热水器通过做功方式将
19、太阳能转化为水的内能 C.图丙中,太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能 D.图丁中,首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能 3.下列对能量转化分析错误的是()A.水电站主要将机械能转化为电能 B.核电站主要将核能转化为电能 C.太阳能热水器主要将太阳能转化为内能 D.热机主要将机械能转化为电能 4.如图所示,有关这个蒸汽机模型的说法不正确的是()A.酒精燃烧时将内能转化为化学能 12/13 B.水吸热发生了汽化现象 C.蒸汽的内能转化为轮子的机械能 D.内能的一个重要应用是可以用来做功 5.美国哈佛大学的学生设计制作了一种发电足球,球在被踢的过程中,其内部装置能够发电
20、,并将产生的电能储存在蓄电池中,用来点亮 LED 灯,该过程中的能量转化形式是()A.动能电能化学能光能 B.电能动能化学能光能 C.动能电能光能化学能 D.电能动能光能化学能 6.走近加油站,会闻到一股汽油味,这是因为汽油分子在 ;完全燃烧 10 kg 汽油可以放出 J 的热量(汽油的热值为 4.6107 J/kg);汽油机是把内能转化为 能的动力设备。7.如图所示,日月坛微排大厦(简称日月坛)是全球最大的太阳能办公大楼,实现了太阳能热水供应、采暖、制冷、光伏发电等。利用光伏发电,白天太阳能转化为电能,除供正常使用外,将多余的能量储存在蓄电池内供夜晚使用。请完成下面的方框图,使其正确反映这个
21、过程中能量发生转化的情况。探究创新 8.电站一旦工作,就不能随意停下来,而电网白天用电量多,深夜用电量少,为了使电站稳定工作,建设了抽水蓄能电站。深夜,电动水泵将山下水库的水抽到山顶水库,如图甲所示。白天用电高峰时,再把山顶水库的水放下来推动水轮机发电,如图乙所示。请分析深夜和白天抽水蓄能电站工作过程中包含哪些能量的转化过程。13/13 知能演练提升 1.D 当电流通过电动机时,电流做功,消耗电能转化为机械能和内能;钻头冲击墙壁,克服摩擦力做功,将机械能转化为内能。由此分析可知,在该过程中存在电能、机械能和内能的转化。故选项 D 正确。2.A 绿色植物的光合作用是将光能转化为化学能,储存在植物
22、体内,故选项 A正确;太阳能热水器内的水从太阳吸收热量,内能增加、温度升高,是通过热传递的方式增加水的内能的,故选项 B 错误;太阳能信号灯先将太阳能转化为电能,再转化为光能,故选项 C 错误;太阳能飞机先将太阳能转化为电能,再转化为机械能,故选项D 错误。3.D 4.A 酒精燃烧放出热量,因而是把化学能转化为内能,所以选项 A 不正确;水吸热汽化产生蒸汽,推动风车转动,将内能转化为机械能,可见内能可以用来做功,故选项 B、C、D 均正确。5.A 球在被踢的过程中,其内部的发电机工作,是将动能转化为电能,然后再将电能转化为化学能储存在蓄电池中,LED 灯发光时,将化学能转化为光能,故选项 A正
23、确,选项 B、C、D 错误。6.解析 由于汽油分子在不停地做无规则运动,所以当走近加油站时,会闻到一股汽油味;完全燃烧 10 kg 汽油可以放出的热量Q=mq=10 kg4.6107 J/kg=4.6108 J;汽油机是把内能转化为机械能的动力设备。答案 不停地做无规则的运动 4.6108 机械 7.解析 白天太阳能转化为电能,除了供正常使用外,将多余的能量以化学能的形式储存在蓄电池内,夜晚蓄电池再把化学能转化为电能使用。答案 化学能 电能 8.解析 抽水蓄能电站工作时,深夜,电流通过水泵使水泵转动,电能转化为机械能,把山下水库的水抽到山顶,水的动能转化为水的重力势能;白天,山顶水库的水从高处流下,水的重力势能转化为水的动能,推动水轮机发电时,将机械能转化为电能。答案 深夜:电能转化为机械能,水的动能转化为水的重力势能。白天:机械能转化为电能,水的重力势能转化为水的动能。