人教版九级上-第十四章-内能的利用-讲义-习题.docx

此文档收集于网络，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除麟子教育第14章 内能的利用第1节热机学习资料1热机(1)定义：利用_做功的机械，也就是将_转化为_(2)内燃机：燃料直接在发动机_内燃烧产生动力的热机(3)内燃机分为_和_两大类，它们分别以_和_作为燃料2汽油机和柴油机(1)一个冲程：活塞在汽缸内往复运动时，从_运动到_(2)一个工作循环：_冲程、_冲程、_冲程和_冲程每一个工作循环活塞往复运动_次，曲轴转动_周，对外做功_次(3)工作特点：项目冲程进气门排气门活塞能量转化吸气冲程_关闭上下压缩冲程关闭关闭_转化为_做功冲程关闭关闭_转化为_排气冲程_下上(4)构造上的主要区别：汽油机气缸顶部有_，柴油机气缸顶部有_(5)在吸气冲程中的不同点：汽油机吸入气缸里的是_，柴油机吸入气缸里的是_3热机包括内燃机，柴油机和汽油机都属于内燃机，关于热机的下列说法中正确的是()A汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞B柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气吸入气缸C四冲程汽油机在工作过程中，进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程D在柴油机的压缩冲程中，机械能转化为柴油和空气混合物的内能4摩托车上的热机工作时提供动力的是()A吸气冲程 B压缩冲程C做功冲程 D排气冲程要点1内燃机工作过程中能量的转化例1：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的补充正确的是()A做功冲程内能转化为机械能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做功冲程机械能转化为内能C压缩冲程机械能转化为内能做功冲程内能转化为机械能D做功冲程机械能转化为内能压缩冲程内能转化为机械能点拨：内燃机是由吸气、压缩、做功、排气不断循环来保证连续完成的压缩冲程中，活塞压缩汽缸内的气体，使气体内能增大，将机械能转化为内能；做功冲程中，燃料燃烧产生高温高压的燃气推动活塞运动，将内能转化为机械能重要提示：吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，做功冲程是将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能【触类旁通】1四冲程汽油机在工作过程中，将燃气的内能转化为机械能的冲程是()A吸气冲程 B压缩冲程C做功冲程 D排气冲程2有关四冲程内燃机的叙述中，不正确的是()A工作中只有做功冲程把内能转化为机械能B工作中压缩冲程是把内能转化为机械能C工作开始时要靠外力启动D每一个工作循环，燃气只做功一次要点2内燃机的四个冲程例2：如图所示是内燃机的四个冲程，其中属于压缩冲程的是()ABCD点拨：判断四个冲程的关键是看两个气门的关闭情况和活塞的运动方向，具体情况如表所示：冲程进气门排气门活塞运动方向吸气冲程打开关闭向下运动压缩冲程关闭关闭向上运动做功冲程关闭关闭向下运动排气冲程关闭打开向上运动重要提示：判断内燃机的冲程时，一要看进气阀、排气阀的开闭状态，二要看活塞的运动方向，在此基础上综合分析判断冲程可用口诀：“先看气门开关情，再看活塞上下行；开下吸气开上排，关上压缩关下功”；其中，气门都关闭谓之关，只有一个气门打开谓之开【触类旁通】3汽车已走进很多现代家庭，如图为四冲程汽油机汽缸的工作示意图，按吸气、压缩、做功、排气的顺序排列，下列排序正确的是()甲乙丙丁A乙甲丙丁 B甲丁乙丙C丙乙甲丁 D丙丁甲乙有关内燃机的综合计算例3：有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离(即冲程长)转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数.排量2.0 L输出功率120 kW转速6000 r/min(1)该发动机在1 s内做功_J，单缸排量V_L(1 L103 m3)(2)在每个做功冲程里，发动机做功W_J.(3)在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为WpV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p_Pa.解析：(1)发动机在1 s内做功：WPt1.2105 W1 s1.2105 J；四个气缸工作容积的总和为2.0 L，则单缸排量：V2.0 L/40.5 L；(2)1 s内飞轮所转的周数为6000 r/60100 r，四缸每转2圈对外做功4次，每转1圈做功2次，因此1秒做功200次，在每个做功冲程里，发动机做功：W01.2105 J/200600 J；(3)由燃气对活塞所做的功可表示为WpV可知，燃气对活塞的压强：pW0/V600 J/(0.5103 m3)1.2106 Pa.答案：(1)1.21050.5(2)600(3)1.2106方法技巧 本题综合考查了功和压强的计算，计算到每一个冲程，关键要熟悉计算功的公式WPt以及内燃机的工作原理在内燃机的一个工作循环中，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次1如图所示的四种交通工具，不用热机作为动力机械的是()A.自行车 B.轮船C.卡车 D.飞机2关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法：在压缩冲程中，是机械能转化为内能；在做功冲程中，是内能转化为机械能；只有做功冲程是燃气对外做功；汽油机和柴油机的点火方式相同以上说法中正确的是()A只有 B只有C只有 D图14113如图1411所示是四冲程内燃机工作循环中的一个冲程，它是()A压缩冲程，将内能转化为机械能B压缩冲程，将机械能转化为内能C做功冲程，将内能转化为机械能D做功冲程，将机械能转化为内能4从原理的发现到实际的应用，往往要解决许多技术上的难题汽油机只有在做功冲程中燃气才给活塞一个动力，但汽油机却可以连续工作，其中关键部件是()A火花塞 B连杆C曲轴和飞轮 D进气门和排气门图14125如图1412所示是内燃机的某冲程工作示意图，以下改变内能方式与此相同的是()A烤火取暖B搓手取暖C向手“呵气”取暖D用热水袋取暖6汽油机在压缩冲程中工作物质被压缩，汽缸中的()A压强增大，温度降低 B压强减小，温度升高C压强增大，温度升高 D压强减小，温度降低7一个单缸四冲程柴油机转1800 r/min，则每秒钟燃气做功_次，曲轴每秒转动_转；活塞往复运动_次；吸气、压缩、排气冲程靠_完成8如图1413甲向下迅速压活塞，对空气_，使得空气_增大，温度升高，四冲程汽油机工作过程中的_冲程与上述能量转化过程相同如图乙试管内的水蒸气将塞子推出的过程中，水蒸气对塞子_，内能转化为塞子的_，温度_，四冲程汽油机工作过程中的_冲程与上述能量转化过程相同甲乙图14139汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，现代汽车多数采用汽油机作为发动机，如图1414是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中正确的是()甲乙丙丁图1414A甲冲程是把机械能转化为内能B乙冲程是把内能转化为机械能C丙冲程是把机械能转化为内能D丁冲程是把内能转化为机械能10如图1415所示，在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电子式火花发生器的放电针管紧紧地塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒中滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后揿动电火花发生器的按钮你观察到的现象是_图中情景演示的是“四冲程”汽油机工作过程中的_冲程，这个情景中_能转化为_能图141511某四冲程柴油机，汽缸横截面积为50 cm2，活塞行程为100 mm，做功冲程燃气的平均压强为7105 Pa.求：(1)一次做功冲程中气体做功多少？(2)若曲轴转速为1200 r/min，这台柴油机的功率是多少？题型1根据能量的输出判断机器的种类1某机器的能量流向图如图1416所示，据此推测该机器可能是()图1416A热机 B电动机 C发电机 D电热水器题型2考查热机的冲程及能量的转化2在汽油机的四个冲程中，机械能转化为内能的是_冲程如图1417所示汽油机正在进行的是_冲程图1417图14183如图1418所示是四冲程汽油机工作状态示意图，下列说法正确的是()A该图表示的是压缩冲程B该冲程是内能转化为机械能的过程C该冲程中气缸内气体分子运动剧烈程度减弱D该冲程中主要是通过热传递的方式改变气缸内物质的内能第2节热机的效率1燃料的热值(1)定义：某种燃料_放出的热量与其_之比，用字母q表示(2)大小：热值在数值上等于_的某种燃料_燃烧放出的热量(3)单位：_，符号_(4)燃料完全燃烧放出热量的计算公式：_.2热机的效率(1)定义：用来做_的那部分能量，与燃料_放出的能量之比(2)公式：_，热机效率总_1.(3)提高措施：设法利用_的能量是提高燃料利用率的重要措施3烧开同样一壶水，完全燃烧的干木柴与完全燃烧的无烟煤质量不同，是因为干木柴和无烟煤具有不同的()A热值 B比热容 C内能 D热量4氢气的热值为1.4108 J/kg，完全燃烧0.1 kg氢气可以放出_J的热量要点1热值例1：关于燃料的热值下列说法正确的是()A燃料的热值与燃料的燃烧情况有关B容易燃烧的燃料的热值一定大C煤的热值比干木柴的大，煤燃烧放出的热量比干木柴放出的热量多D0.5 kg煤油和1.5 kg煤油的热值一样大重要提示：热值是物质本身的一种特性，它表示燃料完全燃烧的放热本领热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积和是否完全燃烧没有关系燃料完全燃烧释放的热量可通过公式Qqm计算，气体燃料的热值单位是焦每立方米(J/m3)，气体燃料完全燃烧放出热量的计算公式为QqV.【触类旁通】1有关燃料燃烧及燃料的热值，下面说法正确的是()A燃料燃烧的过程中内能转化为化学能B燃料的热值越大，燃烧过程中放出的热量越多C燃料的热值与燃料的燃烧情况有关D以上说法均不正确2一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6106 J，这些能量相当于完全燃烧0.55 kg的干木柴才能得到则干木柴的热值为_，如果用掉一半后，干木柴的热值将变为_要点2热机效率例2：用煤气灶把2 kg，初温为30 的水烧到80 ，消耗了20 g煤气，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_%.点拨：首先根据吸热公式Qcmt可计算出水吸收的热量；再应用燃料放热公式Q放mq可以求出煤气完全燃烧释放的热量；最后根据效率公式可以求出煤气灶烧水的效率【触类旁通】3一台效率为40%的柴油机，当输出3.44107 J有用功时，消耗的柴油质量是()(柴油的热值是4.3107 J/kg)A0.8 kg B2 kg C0.32 kg D2.8 kg探究燃料热值的大小关系例3：小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知(注：燃料完全燃烧放热用Q放mq计算，某燃料的热值用q表示；其质量用 m表示)自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系他组装了如图1421所示的装置进行实验，记录结果见下表：甲乙图1421燃料加热前的水温/燃料燃尽后水温/煤油2544菜籽油2534(1)为了保证实验结论的可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的_相同、及_相同(2)分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是_(3)小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的实验仪器是_利用此实验方法计算出的热值将比真实值_(填“偏大”或“偏小”)说说你的看法 _解析：(1)因燃料放出的热量与质量有关，必须控制燃料的质量相等，由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响，所以在实验中应控制水的质量相等(2)由图表数据可知在相同时间内甲杯中的水温度升得更高，所以煤油的热值较大(3)要控制质量相等，需要用天平来测量；由于燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸收，Q放大于Q吸，依此计算出煤油和菜籽油的热值比实际要偏小些答案：(1)质量水的质量(2)煤油(3)天平偏小燃烧放出的热会散失到空气中，或被烧杯等实验装置吸收，Q放大于Q吸1我国随着航天事业发展需要，正在研制大功率液氢发动机这种发动机主要是因为氢是有()A较小的密度 B较大的比热容C较高的热值 D较低的沸点2一台柴油机，一定质量的柴油完全燃烧时，放出了7.5108 J的热量，其中有4.5108 J的能量以各种形式损失掉了，可知该柴油机的效率是()A30% B40% C48% D60%3关于热机的效率，下列说法正确的是()A热机做的有用功越多，效率就一定高B热机的功率大，效率就一定高C热机消耗的燃料越多，效率就越低D热机内能转化成机械能的百分比越大，效率越高4有经验的柴油机维修师，不用任何仪器，只要将手伸到柴油机排气管附近，感知一下尾气的温度，就能判断这台柴油机是否节能关于尾气的温度跟柴油机是否节能之间的关系，下列说法中正确的是()A尾气的温度高，内能大，说明柴油机在做功时向低温热源排出的热量多，效率低，节能B尾气的温度高，内能大，说明柴油机在做功时向低温热源排出的内能少，效率高，节能C尾气的温度低，内能小，说明柴油机在做功时向低温热源排出的热量少，效率高，节能D尾气的温度低，内能小，说明柴油机在做功时向低温热源排出的内能多，效率高，节能5育才中学初三年级的学生参观了学校锅炉房后，提出了以下几种提高炉子效率的建议，其中不合理的是()A鼓风机向炉膛内吹风，把煤粒吹起来燃烧 B煤磨成粉，用空气吹进炉膛C把炉子密封起来不与空气接触，尽量减小热量损失D用各种办法增大受热面积6豪迈中学为学生供应开水，用焦炭作为燃料，已知焦炭的热值是3107 J/kg，现完全燃烧了4.2 kg的焦炭，放出的热量_设该热量有25%被水吸收，能将_kg的水从25 加热到100 .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的数十倍，这说明“可燃冰”的_很大若以10倍的关系粗略计算，1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量可以使_kg的水升高40 .(q煤气4.2107 J/kg)8柴油机是工农业生产中常用的热机已知某型号柴油机的效率是30%，在柴油机内完全燃烧2 kg柴油能放热_J，该柴油机能对外做功_J如果柴油不能完全燃烧，则柴油的热值会_(填“变大”“变小”或“不变”)发动机散热器常用水做冷却剂，这是因为水的_大(柴油的热值为4.3107 J/kg)9如图1422所示，A、B、C三个实验装置完全相同，燃料的质量都为10 g，烧杯内液体的质量都相同(1)比较不同燃料的热值应选择_两个装置，比较不同物质的比热容应选择_两个装置(两空均填装置序号A、B、C)(2)在“比较不同燃料的热值”的实验中，通过观察温度计的_比较燃料燃烧放出热量的多少已知酒精的热值为3.0107 J/kg，10 g酒精完全燃烧放出的热量是_J.(3)水的比热容是4.2103 J/(kg)，它的含义是_ABC图142210汽车是常用的交通工具请你运用所学的物理知识回答下面有关小汽车的问题：(1)汽油机是汽车的“心脏”，汽油机工作时是在_冲程将内能转化为机械能一台汽油机飞轮的转速为2400 r/min，则在1 s内，汽油机完成_个冲程；对外做功的次数是_次(2)当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率将_(填“升高”“不变”或“降低”)；(3)汽车在爬坡时，驾驶员的操作总是加大油门同时将变速器换为低档加大油门是使发动机发挥最大的功率，换为低档是为了减慢车速，那么，在爬坡时减慢车速的目的是_(4)汽车的使用也造成了一些不利的影响，请你结合所学的物理知识，就如何减小汽车的某项不利影响，提出一条合理的建议：_11小明学习了热学的有关知识后，知道水的比热容是4.2103 J/(kg)，他想估算一下自己家每天烧水，做饭需要的热量，于是小明仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要时间，并把它折算成烧水时间，相当于每天将30 kg 20 的水烧开(1)小明家每天烧水、做饭需要多少热量？(2)如果普通煤的热值为3107 J/kg，从理论上讲小明家每天烧水、做饭需要多少 kg煤？(3)小明家实际平均每天需要烧4块蜂窝煤，按每块蜂窝煤含煤0.5 kg算，他家每天实际用煤2 kg，由此小明计算出他家煤炉的效率只有16.8%，你认为小明家煤炉效率低的原因是什么？(4)从大的方面讲，家用煤炉除了热效率低、浪费能源的缺点外，另一个主要缺点是什么？题型1对热值概念的理解1一杯酒精用掉一半，剩下一半的酒精的质量、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，密度好比热容不变D质量变为原来的一半，密度、比热容和热值不变2下列说法正确的是()A扩散现象表明，分子在不停地运动B燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多C压缩冲程中，热机将内能转化为机械能D晶体在熔化的过程中温度不变，内能也不变题型2热机效率的综合计算3发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能与品质，现代汽车主要分汽油与柴油两类发动机，其中汽油发动机提供动力的是内燃机的气缸某台以汽油为燃料的汽车，发动机内有四个气缸，其相关数据如下表所示：甲乙丙丁图1423(1)汽车以100 km/h的速度匀速运动时发动机的输出功率最大，则1 min内有用功是_J.(2)汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程，一个气缸正常工作四个冲程的顺序是_(对图1423中甲、乙、丙、丁重新排序)，图_所示的冲程中内燃机给汽车提供动力(3)汽车的排气量是指发动机气缸的工作容积，汽车排气量越大，功率越大空燃比指汽缸内空气和燃油的质量比汽车发动机数据表1 min内完成工作循环2600次排气量1.8 L发动机最大功率75 kW93#汽油汽缸内汽油和空气的混合密度1.35 kg/m3热值4.6107 J/kg空燃比141当汽车以100 km/h速度匀速运动时，根据表中数据求汽车发动机的效率(计算结果保留一位小数).第3节能量的转化和守恒1能的转化(1)能的形式：自然界中存在着各种形式的能，如_、内能、_、光能、化学能等(2)在一定条件下，这些不同形式的能_(选填“可以”或“不可以”)相互转化2能量守恒定律(1)内容：能量既不会凭空_，也不会凭空_，它只会从一种形式_为其他形式，或者从一个物体_到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量_(2)普遍性：能量守恒定律是自然界_、_的基本定律之一3植物吸收太阳光进行光合作用，这是光能转化为_4当水壶中的水烧开时，壶盖会被顶起，从能量转化的观点看，这是水蒸气的_能转化为壶盖的_能要点1能的转化例1：如图1431所示是2014年11月12日北金牛座流星雨流星之中亮流星很多且呈白色，非常美丽可以看到一颗颗明亮的流星划过夜空流星下落的过程中，伴随着能量的转化，对这一过程中能量转化的说法正确的是()图1431A机械能转化为化学能B机械能转化为内能和光能C内能转化为机械能和光能D化学能转化为内能点拨：流星在运动的过程中克服与大气的摩擦做功，机械能转化为内能，同时流星发光，说明机械能转化为了光能重要提示：能的转化是从一种形式的能转化为另一种形式的能，前后能的形式不同能的转移却是同一种形式的能从一个物体转移到另一个物体，前后能的形式不变【触类旁通】1小王同学分析了四个常见事例中的能量转化，其中正确的是()A在汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能B电风扇正常工作过程中，电能主要转化为内能C电热水器工作过程中，内能转化为电能D跳水运动员在空中下落的过程中，动能转化为重力势能2下列说法中正确的是()A冬天对着手哈气，手变暖是机械能转化为内能B用酒精灯给水加热，是机械能转化为内能C高速行驶的汽车爆胎是很危险的，从能量角度来看，是机械能与内能的相互转化D滑冰时冰刀与冰之间相互摩擦，出现一道痕迹，是内能转化为机械能要点2能量守恒定律【触类旁通】3下列说法中错误的是()A能的转化和守恒定律只适用于物体内能的变化B只要有能的转化和转移，就一定遵从能量守恒定律C能的转化和守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器D任何一种形式的能在转化为其他形式的能的过程中，消耗多少某种形式的能量，就能得到多少其他形式的能量，而能的总量是保持不变的4在一定的条件下，各种形式的能量是可以互相转化的在它们互相转化的过程中，下面说法正确的是()A机械能一定守恒B各种形式的能都守恒C各种形式的能量的总和一定守恒D内能一定守恒能量转化和能量守恒的综合考查例2：如图1432所示的装置中，两个钩码重力不等，释放后重钩码下降，轻钩码上升，然后反复对调左右两个钩码，通过传动装置可实现：在钩码升降过程中，能使放在隔热容器水中的叶轮不停的转动图1432(1)叶轮在不停地转动过程中，可以知道容器中水的温度_，原因是：叶轮通过_方式实现了能量的转化(2)实验中钩码升降做功与水温变化的数据如表所示(容器中水的质量为500 g)在钩码升降1次的过程中，容器中的水吸收的热量为_J对比发现，水吸收的热量_于对应的钩码升降所做的功.钩码升降次数123钩码升降做功/J4258501275水温的变化/0.20.40.6(3)综合分析实验装置及表格中的数据，你认为该实验中能量损失主要来源于_(只写出其中一条即可)解析：(1)叶轮在不停地转动过程中，通过做功的方式增加了水的内能，使容器中水的温度升高；(2)在钩码升降1次的过程中，容器中的水吸收的热量：Qcmt4.2103 J/(kg)0.5 kg0.2 420 J；由于热量的损耗，这一热量会小于钩码所做的功；(3)在实验中，能量的损失一般来自散热或摩擦等答案：(1)升高做功(2)420小(3)热量向外散失(容器和叶轮等吸热、部件间的摩擦等)1下列关于能量转化的实例，你认为说法正确的是()A水轮机带动发电机发电电能转化为机械能B燃料燃烧化学能转化为内能C汽油机的做功冲程机械能转化为内能D给蓄电池充电化学能转化为电能2根据能量守恒定律，下列四幅图中仅发生能量转移的一组是()试管内的冷水放入热水中变热煤气炉将冷水烧热一球上升一球下降(不考虑摩擦)小灯泡通电发光A B C D3自由摆动的秋千摆动幅度越来越小，在这过程中()A机械能守恒B能量正在消失C只有动能和重力势能的相互转化D减少的机械能转化为内能，但总能量守恒4某物体对外做功，消耗了100 J的机械能，这些机械能转化为其他形式的能量是()A50 J B100 J C0 J D无法确定5给电动机通电后带动其他机器运转，一段时间后，电动机的外壳就会变得烫手，则下列说法正确的是