热机及热机效率试题及解答..

热机及热机效率热机及热机效率 思考 思考 如图所示在试管里装些水 用橡皮塞塞住 加热使水沸腾 会看到什么现象 讨论这 个过程中能量的变化 这个实验向同学们展示了人类利用内能的过程 燃料的化学能通过燃料转化为内能 又通过做功 把内能转化为机械能 热机的种类很多 例如蒸汽机 内燃机 汽轮机 喷气发动机等 尽管它们的构造各不 相同但都是把内能转化为机械能的机器 热机的广泛使 用 使人类迈入了工业化社会 知识梳理知识梳理 基础概念基础概念 1 热机 将内能转化为机械能的机器 2 内燃机 内燃机是最常见的热机 汽油机 柴油机是最常见的内燃机 3 四冲程汽油机 活塞在气缸内往复运动是 从气缸的一端运动到另一端的过 程 叫做冲程 多数汽油机是由吸气 压缩 燃烧 膨胀做功 排气四个冲 程的不断循环来保证连续工作的 吸气冲程 吸气冲程 进气门打开 排气门关闭 活塞向下运动 汽油和空气的混合 物进入气缸 内能的利用内能的利用 热热 机机 汽油机的工作原理汽油机的工作原理 能能 量量 的的 转转 化化 热热 机机 的的 效效 率率 燃料的热值燃料的热值 定定 义义 单单 位位 燃料的利用率燃料的利用率 压缩冲程 压缩冲程 进气门和排气门都关闭 活塞向上运动 燃料混合物被压缩 做功冲程 做功冲程 在压缩冲程结束时 火花塞产生电火花 是燃料猛烈燃烧 产 生高温高压的气体 高温高压的气体推动活塞向下运动 带动曲轴转动 从而 做功 排气过程 排气过程 进气门关闭 排气门打开 活塞向上运动 把废气排出气缸 压缩冲程把机械能转化为内能 做功冲程把内能转化为机械能 4 4 热机的效率热机的效率 讨论交流 热机工作时 能不能将 燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有 用功呢 由图可知 真正能转变为对外做有 用功的能量只占燃料燃烧时所释放能量的一部分 热机定律 热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧释放的能量的比值称为热机效率 即 热量 指的是由于温差的存在而导致的能量转化过程中所转移的能量 蒸汽机的效率很低 只有6 15 内燃机效率比蒸汽机的高 汽油机的效 率为20 30 柴油机的效率为30 45 热机效率是热机性能的一个重要指 标 关于内能的利用和环境保护的问题 要知道工业企业 交通运输工具 家 庭炉灶和取暖设备 它们都要用煤 石油等燃料 以取得和应用内能 它们排 放的烟尘废气是大气污染的主要来源 大气污染不但直接危害人体健康 而且会影响植物的正常生长 甚至影响 全球的气候 保护环境 控制和消除大气污染 已经成为当前需要解决的重要 课题 知识问答知识问答 这一部分主要是为了加深学生对概念的认识以及理解 并进一步的去讨论 探究 问问 1 怎样更深刻地理解四冲程汽油机的工作过程 怎样更深刻地理解四冲程汽油机的工作过程 答 四冲程汽油机的每一个工作循环包括四个冲程 吸气 压缩 做功 排气 这四个冲程中只有做功冲程 即燃烧 膨 胀做功冲程 对外做功 它是靠燃料 汽油 在 汽缸中燃烧 生成高温高压的燃气 燃气推动活 塞对外做功 实现了内能转化为机械能 从而使 汽车获得了动力 机械能 而且其他三个冲程 靠飞轮的惯性来完成 吸气 压缩 排气冲程需消耗机械能 其中压缩冲程机 械能转化为内能形成高温高压燃油气体混合物 遇电火花而猛烈燃烧 获得更 大的内能 在这其中 还存在燃料的化学能转化为内能的能量转化形式 问问 2 2 怎样从热机的效率来理解提高燃料的利用率 怎样从热机的效率来理解提高燃料的利用率 答 们知道 热机我的效率 其中 燃料完全燃 量燃料完全燃烧放出的能 做有用功的能量 烧放出的能量即为热机的燃气内能 燃气内能 散热损失能量 机械损失能量 克服摩擦 有用机械能 从上面的等式中可看出 要提高热机效率可尽量减少各种能量损失 其中 减少燃气的内能损失是有效措施就是重新利用燃气内能 如热电站 这样可提 信息快递 每完成一个工作 循环 活塞在汽缸内往复两 次 飞轮转动两周燃气对外 做功一次 高燃料利用率 当然 现代化的新型热机 比如课本 P117 介绍的现代汽车的发 动机利用微电脑控制 的喷油系统 可提高燃油在汽车中的燃烧效率 从而业 可提高燃料的利用率 作为当今石油等能源物质的严重匮乏而又必须面临的严 峻事实 提高燃料的利用率的问题就显得尤为重要 我们作为新世纪祖国建设 的接班人 在这个问题上有着很广阔的探索空间 我们希望有更多的同学将来 在汽车工业 能源开发遇利用等方面做一个科技型的节能专家 问 为什么热机的效率比较低 问 为什么热机的效率比较低 答 根据热机效率的定义可知 热机的效率比较低 说明热机中燃料完全 燃烧放出的能量中用来做有用功的部分比较少 为什么会比较少呢 要回答这 个问题 先要弄清热机工作过程中有哪些损失能量的原因 归纳起来应该有以 下几个原因 1 燃料并未完全燃烧 使部分能量白白浪费掉了 例如 一辆汽车从身 边驶过 有时我们从汽车排出的气体中嗅到了汽油味 这说明汽油机中的汽油 未完全燃烧 2 热机工作的排气冲程要将废气排出 而排出的气体中还具有内能 另 外汽缸壁等也会传走一部分内能 3 由于热机各零部件之间有摩擦 需要克服做功而消耗部分能量 4 曲轴获得的机械能也未完全用来对外做功 而有一部分传给飞轮以维 持其继续转动 这部分虽然是机械能 但不能称之为有用功 据上所述 热机中能量损失的原因这么多 所以热机的效率一般都比较低 典型例题典型例题 例例 1 1 汽油机工作过程由四个冲程组成 在这些冲程中 内能转化为机械 能的是 A 吸气冲程B 压缩冲程C 做功冲程D 排气冲程 选题目的 选题目的 本题用于考查知道汽油机工作过程由四个冲程组成 考查理解 在汽油机工作的四个冲程中 发生能量转化的情况 解析 解析 知道汽油机工作的四个冲程中 只有在做功冲程与压缩冲程中发生 能量转化 且只有在做功冲程中 是将燃气的内能转化为活塞的机械能 本题 易错点是不知道汽油机工作的四个冲程中 发生能量转化的情况 汽油机工作 中发生能量转化的情况是将燃气燃烧产生的内能转化为活塞的机械能 在汽油 机工作过程中只在做功冲程中完成这种能量转化 而其他的几个冲程都是辅助 冲程 因此 在分析汽油机工作过程中的能量转化的情况时 只要明确汽油机 工作原理 理解汽油机工作的四个冲程中 只有在做功冲程与压缩冲程中发生 能量转化 就能得出正确答案 在汽油机工作过程中 只有在做功冲程与压缩冲程中发生能量转化 在压 缩冲程中主要是将机械能转化为气体的内能 在做功冲程中 主要是将气体的 内能转化为活塞的机械能 答案 答案 选 C 例例 2 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 选题目的 选题目的 知道汽油机的工作原理及工作过程中能量的转化 知识点知识点 热机的工作原理及工作过程中能量的转化情况 闯关点拨闯关点拨 吸气 压缩 做功 排气四个冲程构成了内燃机的一个工作循环 解析解析 在内燃机的四个冲程中 只有在做功冲程中 燃气才对外做功 内能转化 为机械能 压缩冲程中机械能转化为内能 内燃机开始工作时需要外力启 动 所以 A C D 所说的都是对的 答案 答案 选 B 例例 3 3 甲 乙两汽车 甲的汽油机效率比乙的汽油机效率高 这表明 A 甲做功比乙多 B 甲做功比乙快 C 甲消耗的汽油比乙少 D 以相同的牵引力行驶相同的路程 甲耗油比乙少 选题目的 选题目的 认识热机的效率 并会进行有关的计算 知识点知识点 考查对热机效率的理解 闯关点拨闯关点拨 热机的效率与功率 做功的多少没有必然联系 解析解析 汽油机做功的多少由牵引力的大小和汽车前进的距离的大小有关 与汽 油机的效率无关 所以 A 不正确 汽油机做功的快慢是由汽油机的功率决定 的 与汽油机的效率无关 故 B 不正确 汽油机做功的多少没有确定 其耗 油量也不能确定 故 C 也是错误的 在 D 选项中 由 W Fs 可知 两汽油机 做的功相等 由于甲的效率高 故甲耗油少 答案答案 选 D 例例 4 4 关于热机的效率 以下说法中正确的是 A 热机做的有用功越多 效率就一定越高 B 热机的功率大 效率就一定高 C 热机单位时间里耗费的燃料少 热机的效率就一定高 D 以上说法都不对 选题目的 选题目的 理解热机的效率 并判断习题的正确性 解析 解析 热机的效率是用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之 比 热机做的有用功多 但消耗的燃料完全燃烧所放出的能量没有确定 就无 法比较热机的效率的高低 热机的功率大 只表示单位时间内做的有用功多 在热机单位时间里所消耗燃料完全燃烧所放出的能量没有确定的情况下 也无 法判断热机效率高低 热机单位时间里消耗的燃料少 在热机功率没有确定的 情况下 无法确定单位时间里热机所做的有用功的多少 因而无法判断热机的 效率高低 例例 5 5 汽油机的效率往往比柴油机低 这说明 A 汽油机的功率比柴油机小 B 汽油机做的功比柴油机少 C 柴油机消耗柴油多 D 柴油机的内能转化为机械能的百分比大 解析 解析 热机的效率与功率 做功多少没有直接关系 例例6 6 火箭常用液态氢作燃料 相同质量的氢和汽油完全燃烧 氢放出的热量约 为汽油的3倍 下列说法正确的是 A 火箭发动机是一种热机 B B 氢的热值约为汽油热值的三分之一 C 火箭上升时 以发射塔为参照物 火箭是静止的 D 火箭加速上升过程中 机械能保持不变 知识点 知识点 A 通过燃烧燃料获得内能 又通过做功 把内能转变为机械能的机器 叫热机 火箭利用的是喷气发动机 B 根据我们对于氢和汽油热值的了解和计算做出判断 C 主要看火箭和发射塔之间的距离是否发生变化 从而得出结论 D 分析火箭上升时动能和势能的变化 得出机械能的变化情况 解析 解析 A 火箭发动机也是靠燃烧燃料获得动力的 是热机 所以 A 是正确的 B 氢的热值是1 4 108J kg 汽油的热值是4 6 107J kg 氢的热值约 为汽油热值的三倍 所以 B 是错误的 C 火箭发射时 火箭离发射塔的距离越来越大 以发射塔为参照物 火 箭是运动的 所以 C 是错误的 D 火箭加速上升时 质量一定 速度变大 动能变大 高度变大 重力 势能变大 机械能变大 所以 D 是错误的 答案 答案 选 A 点评 点评 此题考查的是火箭上用到的物理知识 体现了物体知识应用于生活的物 理理念 我们不仅要学习物理知识 更要学习物理知识的应用能力 这才是我 们学习的根本目的 考点 考点 热机 运动和静止的相对性 动能大小的比较 势能大小的比较 机械 能 燃料的热值 知识回顾知识回顾 一 填空题一 填空题 1 燃料的燃烧是一种 化学 变化 在燃烧的过程中 燃料的 化学 能转化为 内 能 也就是通常所说的释放出能量 2 内燃机效率总小于 1 这是因为 1 2 3 4 3 一般内燃机完成一个工作循环具有 个冲程 其中压缩冲程和做功冲 程分别是第 和第 冲程 在压缩冲程里 能转变为 能 在做功冲程里 能转化为 能 4 干木材的热值是 1 2 107J kg 要放出 3 6 107J 的热量 需要完全燃 烧 kg 的干木材 5 汽油机是用 使燃料燃烧的 这种点火方式叫做 柴油机是在 冲程末 向气缸内喷射 它在远远超过它的燃点的热空气 中立即燃烧 这种点火方式叫做 6 柴油机和汽油机在吸气冲程中的不同是 汽油机吸入气缸里的是 柴油机吸入气缸里的是 7 用来做 那部分能量和燃料 放出的能量之比 叫做热机的效率 提高热机效率的途径是 8 一台单缸四冲程柴油机 飞轮转速为 3 600 转 分 该柴油机活塞 1 s 对外 做功 次 若其效率为 40 消耗 5 kg 的柴油转化成的机械能是 J q 柴油 4 3 107 J kg 9 柴油机工作时 机械能转化为内能的是 冲程 内能转化为机械能的 是 冲程 冲程是靠飞轮的惯性完成 的 每个工作循环活塞往复 次 曲轴转动 周 10 汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成 其中在做功 冲程中燃气对活塞做功 实现了 能向 能的转化 图 15 11 表示的是汽油机的 冲程 填冲程 的名称 二 判断题二 判断题 1 一台单缸汽油机 飞轮每分钟转 600 转 那么这台汽油机每分钟内完成 300 个工作循环 2 热机的效率总小于或等于 1 3 总的看来 内燃机实现了内能向机械能的转化 但在它的工作过程中 也 有机械能转化为内能的过程 4 通过不断的改进和革新 炉子的效率最终可以达到 100 5 四冲程内燃机中 只有做功冲程是燃气对外做功 6 为了安装检修方便 气缸都制成水平对分 运用于上 下气缸通过水平结合 图 15 11 的螺栓紧密连接 7 单元汽轮机组合冷态启动时 一般采用低压热蒸汽机冲动汽轮机转子 8 气体燃料的污染小 普及煤气和天然气的使用是解决大气污染的主要措施 三 选择题三 选择题 1 摩托车上的热机工作时提供动力的冲程是 A 吸气冲程 B 压缩冲程 C 做功冲程 D 排气冲程 2 多选 下列说法正确的是 A 温度高的物体具有的内能多 温度低的物体具有的内能少 B 夏日 在阳光照射下 地面温度高于湖水表面温度是因为水的比热容较大 C 塑料吸盘能牢牢地吸附在玻璃上 说明分子间存在着吸引力 D 物体吸收热量 内能一定增加 温度可能升高 3 双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料 以下说法正确的是 A 燃料的热值越大 燃烧时放出的热量越多 B 以天然气为燃料 汽车发动机的效率可以达到100 C 在压缩冲程中 燃料混合物的温度升高 内能增大 D 汽油与天然气相比 燃烧时汽油对环境的污染较小 4 根据表中几种物质的比热容 判断下列说法中不正确的是 物质 比热容 J kg 1 1 物质 比热容 J kg 1 1 水银 0 14 103 沙石 0 92 103 水 4 2 103 冰 2 1 103 A 制作体温计常用水银做介质 原因之一是水银的比热容小 B 北方楼房中的暖气用水做介质 利用了水的比热容大的特性 C 由于水比沙石的比热容大 所以内陆地区的昼夜温差比沿海地区大 D 由于水比冰的比热容大 所以冷却食品时0 的水比0 的冰效果好 5 用酒精灯给试管加热 如图所示 试管口软木塞冲出的过程中 下列说法正 确的是 A 水蒸气对软木塞做功 水蒸气内能增大 B 水蒸气的内能转化为软木塞的机械能 C 能量的转化与热机压缩冲程能量转化相同 D 试管口的 白气 是水蒸气汽化形成的 6 关于四冲程汽油机 下列判断正确的是 A 四冲程的顺序适当调整 汽油机也能工作 B 三个辅助冲程如果减少一个 汽油机也能工作 C 三个辅助冲程需要靠外力来完成 D 四冲程只有第三冲程对外做功 把燃料燃烧释放的内能的一部分转化为机械 能 7 以下提高热机效率的做法错误的是 A 尽量减小热机功率 B 尽量使燃料充分燃烧 C 保证转动部分良好的润滑 D 尽量减少各种热损失 8 如图 16 4 2 所示是内燃机的能流图 则内燃机的效率可以表示为 A E1 E2 E3 E4 E 100 B E2 E 100 C E1 E3 E4 E 100 D E1 E 100 9 关于 热机 下列说法中正确的是 A 做功冲程的能量转化是机械能转化为内能 B 改进技术 可以使热机的效率达到 100 C 用水循环来降低热机的温度 主要是利用水蒸发时吸热的特性 D 冬天晚上要把热机水箱中的水放出 是防止气温降低时水凝固胀坏水箱 10 某摩托车的效率为 34 某汽车的效率为 29 这说明了 A 摩托车比汽车的功率大 B 摩托车比汽车做的有用功多 C 使用摩托车比使用汽车做功多 D 燃烧相同的燃料 摩托车将内能转化为机械能比汽车多 11 下列关于热机和环境保护的说法中正确的是 A 热机的大量使用会造成环境污染 B 所有的热机都是用汽油作燃料 C 汽车排出的尾气都是有毒气体 D 热机所产生的噪声 可以被热机上的消声器完全消除 12 下图中表示做功冲程的示意图是 13 两部汽油机 A 和 B 若 A 的功率较大 A 的效率也较高 使 A B 完成相等的 有用功 则 A A 汽油机消耗的汽油较少 用的时间较短 B B 汽油机消耗的汽油较少 用的时间较短 C A B 二汽油机消耗的汽油一样多 用的时间一样长 D 无法确定 4 4 简答题简答题 1 为什么热机的效率比较低 2 我们经常可以看到汽车喷黑烟的情景 其主要原因是汽油燃烧不充分 试分 析这对热机的效率有何影响 5 5 解答题解答题 1 某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为 30 cm2 一个冲程活塞在气缸中移 动的距离是 50 mm 满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为 9 0 105 Pa 飞 轮 1 min 转动 1 800 周 当汽油机满负荷工作时 不计摩擦 求 1 做功冲程中燃气对活塞的平均压力 2 一个做功冲程中燃气对活塞做的功 3 汽油机的功率 2 一辆轿车在平直的高速公路上匀速行驶 1 8km 轿车上的速度表如图 15 12 所示 在此过程中 1 轿车速度为多少 km h 合多少 m s 2 若轿车行驶过程中发动机的功率为 40kW 则该车 行驶中所受阻力多大 3 这段过程中轿车消耗汽油 0 25kg 其发动机的效 率多大 q汽油 4 6 107J kg 3 垃圾是城市生活的 副产品 据统计 2000 年我国 城市垃圾总量约 1 5 亿吨 并且每年以 8 的速度在增长 如何处理这些垃圾已成为人们关注的热点问题 现在 人们处理生活垃圾的方 法通常有两种 一种是集中填埋 另一种是利用垃圾中的可燃物质进行燃烧发 电 研究表明 生活垃圾的平均热值为 6 27 106J kg 利用垃圾作为燃料建 立发电厂 每燃烧 1 吨生活垃圾可以发电 8 64 108J 安徽省某人大代表提议 在合肥市郊区兴建一座规模为 2 台 1 2 104kW 发电机的垃圾处理发电厂 问 1 1t 垃圾完全燃烧产生的热量是多少焦 2 燃烧垃圾发电的效率是多少 3 请你从环保 节能 经济等角度简述兴建垃圾发电厂的意义 中考撷要中考撷要 本节的中考考点有 结合热值的概念 计算燃料燃烧时放出的热量 燃烧 过程与吸热过程的综合 判断内燃机工作过程中能量的转化 根据热机效率的 意义 寻求提高热机效率的途径 最近两年中 关于热机效率的中考试题出现 的频率较高 中考集锦中考集锦 1 2008 三明 下列关于热机和环境保护的说法中 正确的是 A 热机排出的尾气没有内能 B 热机的效率能达到100 C 热机都是使用汽油作燃料 D 热机的大量使用会造成环境污染 0 20 40 60 80 100 120 km h 图 15 12 考点 热机 内能的概念 热机的效率 能量的转化 专题 应用题 学科综合题 分析 一切物体在任何温度下都有内能 任何机器的效率都不可避免的做额外 功 效率不可能达到100 利用内能做功的机器叫做热机 在内能做功的过程 中 首先由燃料的化学能通过燃烧转化为内能 再通过做功 将内能转化为机 械能 热机的种类有很多 像老式火车的蒸汽机 燃烧煤 汽车的内燃机 燃 烧汽油 发电厂的汽轮机 燃烧煤 火箭的喷气发动机 燃烧氢 都是利用 内能做功的机器 热机多数燃烧的都是化石燃料 燃烧时产生氮氧化合物等有 害气体 会造成环境污染 解答 解 A 一切物体在任何温度下都有内能 所以热机排放的尾气也有内能 所以 A 是错误的 B 热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功 机械效率不可 能达到100 所以 B 是错误的 C 汽油机燃烧汽油 柴油机燃烧柴油 蒸汽机燃烧煤 并不是所有的热机都燃 烧汽油的 所以 C 是错误的 D 热机在使用时会排放出一些有害的气体 造成环境污染 所以 D 是正确的 答案 答案 D 点评 热机的使用会带来环境问题 效率也比较低 是需要改进的地方 这也 就需要我们的努力 我们要认真的学习物理知识 运用我们所学的物理知识来改变我们的生活 2 2008 密云县 关于热机 下列说法是正确的 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人气缸 C 汽油机在做功冲程中 进气门关闭排气门打开 D 汽油机在做功冲程中 是把内能转化为机械能 考点 热机 分析 汽油机的顶端是火花塞 吸气冲程中吸进的是汽油和空气的混合物 柴 油机的顶端是喷油嘴 吸气冲程中吸进的是空气 汽油机的做功冲程中 进气门和排气门都是关闭的 汽油和空气的混合物越到 明火剧烈燃烧 产生了高温高压的燃气 推动活塞运动 将燃气的内能转化为 活塞运动的机械能 解答 解 A 汽油机顶部有火花塞 柴油机顶部有喷油嘴 B 柴油机在吸气冲程中 将空气吸入气缸 C 汽油机在做功冲程中 进气门和排气门都是关闭的 D 汽油机的做功冲程 中 将内能转化成了机械能 答案 答案 D 点评 此题考查的汽油机中的能量转化 以及柴油机和汽油机的不同之处 是 一道基础题 3 2009 泉州 下列交通工具中 常用汽油机作为动力装置的是 A 摩托车 B 载重卡车 C 拖拉机 D 火车 考点 热机 专题 应用题 分析 根据我们对常见交通工具的了解以及汽油机和柴油机的特点来作答 解答 解 摩托车是消耗汽油的 发动机是汽油机 所以 A 是正确的 载重卡 车 拖拉机和火车都是消耗柴油的 发动机是柴油机 柴油机提供动力大 所 以 B C D 都是错误的 答案答案 A 点评 此题考查的是我们对于生活中热机的了解 知识延伸知识延伸 热机与大气污染热机与大气污染 到目前为止 人类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧中获得的 随着工 业的不断发展 热机的大量使用 需燃烧大量的煤 汽油 柴油等燃料 这些 燃料燃烧时产生的气体中含有二氧化硫 氮氧化物 一氧化碳和粉尘等 烟尘 废气排放到大气中 污染了大气 大气污染直接危害人体健康 还影响植物的 正常生长 甚至影响全球的气候 燃料燃烧排放的一氧化碳会导致人体部分组织缺氧 特别是脑组织和心脏 缺氧 会使人进入昏迷状态 严重者会死亡 有些汽油中还含有铅 铅对人体 的肝 肾及神经系统会造成危害 影响儿童的发育与智力 埃及首都开罗每天 都有 120 万辆汽车奔跑在大街上 排放大量气体 致使肺气肿 气管炎 神经 衰弱等疾病流行 燃料燃烧排放的二氧化硫是一种有刺激性和强腐蚀性的有毒气体 这些气 体会腐蚀家具 门窗的金属外壳 高浓度的二氧化硫是酸雨形成的罪魁祸 首 酸雨对人呼吸道 皮肤裸露部分有强烈的刺激和腐蚀作用 且对农作物 水生动植物有严重的危害 使这些动植物大量死亡或退化 减产等 燃烧煤 石油 天然气等燃料还会向大气中排出大量的二氧化碳 二氧化 碳的剧增会导致全球变暖 冰川融化 使海洋平面上升 大量的陆地变成泽国 还会使洪水的泛滥更加频繁 会导致热带风暴变本加厉 会导致旱灾频发 缺 水现象更加严重 更导致土地沙化加剧 森林大火更易发生 会导致农业耕作 陷入混乱 谷物产量大幅度下降 会导致心脏病的死亡率提高和一些疾病的大 流行和反复流行 我们期待着你研制出污染小甚至无污染的新型燃料 智能拓展智能拓展 内燃机的广泛应用内燃机的广泛应用 内燃机 特别是汽油机 柴油机的出现 在社会经济的各个部门中获得了 广泛的应用 对工农业和交通运输业的发展来说 内燃机的重要性甚至超过了 电机 内燃机是各种交通运输工具的强大动力 内燃机的发明导致了汽车制造业 的兴起 1885 年戴姆勒和本茨分别造出了汽车 1888 年邓录普发明充气轮胎 1895 年美国人福特开办的汽车厂采用惠特尼生产标准化零件的方法 建立了 装配线 日产 1000 辆 T 型汽车 1923 年柴油机成为载重汽车的动力 随后 又在大客车方面与汽油机并驾齐驱 1913 年第一台装置柴油机的内燃机车诞生 促进了铁路运输技术的 内燃机车同电气机车一起逐步取代了蒸汽机车 1912 年艘柴油机驱动的远洋轮船下水 到 20 世纪 70 年代初 全球商队轮船中已有 80 是由柴油机驱动的 1903 年美国莱特兄弟驾驶内燃机发动的飞机首次飞上 了天空 1909 年法国工程师布来里昂特驾驶飞机飞越英吉利海峡 1927 年林德 伯格实现了从纽约到巴黎的不着陆飞行 全世界被这一空前的成就所震惊 更 大 更安全的飞机从此得到改进和革新 内燃机的发明使生产技术发生了重大的革命 内燃机一出现很快就开始取 代畜力成为农业生产的动力 自 1910 年拖拉机成批生产以来 它的使用又促进 了农用工具机 如播种机 收割机等机械的大量制造 加快了农业机械化的进 程 内燃机还被广泛应用于军事设施 例如 飞机 火箭军舰 潜水艇 坦克 战车等 成为现代化战争中不可缺少的动力设备 除上述以外 在其他领域中诸如发电 排灌 工程机械 地质钻探等部门 都是应用内燃机的场所 在人们的生活领域中 家用汽车和摩托车使用的动力 机械也是内燃机 内燃机正在广泛应用中不断得到改进 它的结构日趋成熟 完善 性能不断提高 最高热效率达到了 46 练习题答案练习题答案 一 填空题一 填空题 1 化学能 化学能 内能 2 解析 在内燃机中 由于燃料不完全燃烧而损失部分能量 排出的废气温度 很高 要带走部分能量 一部分能量消耗在散热上 还有一部分能量消耗在摩 擦做功上 因此 用来做有用功那部分能量只占燃料完全燃烧放出能量的 20 45 因此 内燃机的效率总是小于1 答案 1 燃料不能充分燃烧 2 废气带走一部分能量 3 机件散热消 耗部分能量 4 克服摩擦做功消耗部分能量 3 解析 活塞在往复运动中从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程 四冲程汽 油机的工作过程由吸气 压缩 做功 排气四个冲程组成 其中只有做功冲程 是燃气对活塞做功 其他三个冲程要靠飞轮的惯性来完成 完成一个工作循环 曲轴要转两周 答案 四个 二 三 机械能 内能 内能 机械能 4 解析其物理意义是 1kg 干木柴完全燃烧放出 1 2 107的热量 由Q放 q m 得 kg kgJ J q Q m3 102 1 106 3 7 7 放 答案 3kg 5 火花塞 点燃式 压缩 喷油嘴 雾状柴油 压燃式 6 汽油和空气的混合物 空气 7 有用功 完全燃烧 减少各种热损失 保证良好的润滑 减少因克服摩擦 而额外消耗的功 8 解析 汽油机的转速为 3 600 转 分 即 60 转 秒可知飞轮每秒转 60 转 汽 油机则对外做 30 次功 W 40 Q 40 m q 40 5 kg 4 3 107 J kg 8 6 107 J 答案 30 8 6 107 9 压缩 做功 吸气 压缩 排气 两 两 10 点拨 由汽油机汽缸示意图辨别冲程名称时 要根据两气门的关闭活塞的 上下运动情况来确定 要判断是否是做功冲程可观察火花塞是否点火 解析 在做功冲程中 将内能转化为机械能 从图中可以看出 进气门打开 排气门关闭 活塞由上往下运动 汽油和空气的混合物将进入汽缸 这是吸 气冲程 答案 内能 机械能 吸气 二 判断题二 判断题 1 2 3 4 5 6 7 8 三 选择题三 选择题 解析 摩托车上的发动机是汽油机 一个工作循环包括 4 个冲程 只有做功冲 程对外做功即提供动力 其他 3 个冲程靠飞轮的惯性完成 答案 C 2 解析 影响内能的因素不只是温度 还与物体的质量 体积等有关 A 选项 错 吸盘能吸在玻璃板上是因为大气压的作用 而不是分子间的吸引力 C 选 项错 B D 选项的说法是正确的 答案 BD 3 解析 燃料燃烧放出热量的多少与热值和质量有关 A 选项错误 发动机的 效率不可能达到 100 废气的排放要带走部分热量 克服摩擦等消耗部分能量 B 选项错误 压缩冲程是机械能转化为内能 混合物的内能增大 温度升高 C 选项正确 天然气燃烧时只生成二氧化碳和水 没有二氧化硫 氮的氧化物等 有毒气体 对空气的污染较小 D 选项错误 答案 C 4 解析 冷却食品时用 0 的冰比 0 的水效果更好 因为 0 的冰熔化成 0 水的过程中需要吸热 这些 0 的水还能继续再吸热 故 D 项错 其他三 项说法均是正确的 答案 D 5 解析 水蒸气对软木塞做功 水蒸气的内能减小 转化为软木塞的机械能 这与热机中做功冲程相同 所以选项 A C 错误 选项 B 正确 从试管口出来的 高温水蒸气会放热液化成小水滴 形成 白气 选项 D 错误 答案 B 6 解析 汽油机工作过程中 四个冲程的顺序 冲程个数均不能变化 否则汽 油机就无法正常连续工作 因此 A B 两项错误 三个辅助冲程是靠飞轮的惯性 完成的 而不是借助于外力 C 项错误 故应选 D 7 解析 热机效率与功率大小无关 因此改变功率不会影响效率的高低 要提 高热机效率应采用 B C D 三项所给措施 答案 A 8 解析 用来做有用功的那部分能量 与燃料完全燃烧放出的能量之比 叫做 热机的效率 由能流图可以看出 燃料完全燃烧放出的能量应该是总能量 燃气的内能 E 而用来做有用功的那部分能量应该是有用机械能 E2 所以应选 B 答案 B 9 解析 热机的做功冲程是把内能转化为机械能 由于热机在运转时总会有摩擦 能量散失等 所以热机的效率不可能达到 100 用水循环来降低热机的温度 主要是利用水的比热容大这一特性 水凝固后体积将变大 冬天晚上把热机水箱 中的水放出 就是为防止气温降低时水凝固胀坏水箱 此题是对新课标 尝试 应用已知的科学规律去解释某些具体问题 目标的落实 答案 D 10 解析 热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比 叫 做热机的效率 它与功率无关 所以 A 不对 热机的效率高 表明相同的燃料 燃烧 转化成的机械能多 或得到相同的机械能 消耗的燃料少 所以 D 对 单独比较有用功或总功都是不全面的 所以 B C 不对 答案 D 11 解析 热机排放的烟尘废气中包括粉尘 二氧化硫等有害物 是大气污染的 主要来源 热机工作的噪声 是噪声污染的主要来源 所以 热机的大量使用 会造成环境污染 故 A 对 而热机排出的尾气中也有水蒸气 二氧化碳等气体 并非都是毒气 所以 C 不对 噪声也不可能被热机上的消声器完全消除 如果真 能被完全消除 我们的生活环境该是多么的安静啊 所以 D 不对 热机所用的 燃料较多 汽油 柴油 煤 氢 天然气等都可以作为热机的燃料 所以 B 不 对 答案 A 12 分析 内燃机的工作过程是由吸气 压缩 做功 排气四个冲程组成 在做 功冲程里进气门 排气门关闭 高温高压燃气推动活塞向下运动 活塞又通过 连杆使曲轴转动 由图来判断 B 图中进气门 排气门关闭 活塞向下运动 应为做功冲程 答案 B 13 分析 A B 二汽油机完成的有用功相同的情况下 因 A 汽油机效率较高则 必然消耗较少的汽油 又因它功率较大做功所用的时间比较短 答案 A 四 简答题四 简答题 1 答 根据热机效率的定义可知 热机的效率比较低 说明热机中燃料完全燃 烧放出的能量中用来做有用功的部分比较少 为什么会比较少呢 要回答这个 问题 先要弄清热机工作过程中有哪些损失能量的原因 归纳起来应该有以下 几个原因 1 燃料并未完全燃烧 使部分