专题3 热机、热机效率和能量的转化与守恒考点剖析（一）-2020-2021学年九年级物理同步专题剖析（原卷版）

1、专题3 热机、热机效率和能量的转化与守恒考点剖析知识点一：热机（一）热机能量转化实验（1）看到了什么现象？ 塞子被冲出，并且瓶口有雾生成。（2）整个过程中, 能量是怎样转化的：燃料燃烧将化学能转化为内能；传给水和水蒸气，水蒸气将塞子推出，将它的内能转化为塞子的机械能。（3） 试管口“白雾”的形成原因。当活塞被冲出去以后，水蒸气的内能减小，温度降低，水蒸气液化为小水滴，在试管口可观察到大量的“白雾”。（二）热机1.定义：利用燃料的燃烧获得内能来做功的装置2.热机的工作原理：利用内能做功的一类机器。3.热机的能量转化：内能转化为机械能。4.热机的分类利用内能做功的机器有很多，例如蒸汽机、内燃机、汽

2、轮机、喷气发动机、火箭发动机等。5.内燃机：燃料直接在发动机汽缸中燃烧产生动力的热机，叫做内燃机知识点二：汽油机1.工作原理：利用汽油油在汽缸中燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞做功2.主要构造：顶部有火花塞，没有喷油嘴3.工作过程汽油机在工作时，活塞在汽缸内往复运动，活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程叫一个冲程。汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。次序1234冲程名称吸气冲程压缩冲程做功冲程排气冲程工作示意图气门开闭进开、排闭进闭、排闭进闭、排闭进闭、排开活塞运动方向向下向上向下向上火花塞熄灭熄灭点燃熄灭相同原理的实验冲程的作用吸入汽油和空气的混合

3、物压缩空气和汽油的混合物，使其内能增加、温度升高在压缩冲程结束后，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功排出废气能的转化机械能转化成内能内能转化成机械能说明1个工作循环，包含4个冲程，活塞往复运动2次，曲轴和飞轮运转2周，对外做功1次要点归纳：（1）判断内燃机处于哪个工作冲程应抓住两点：一是气门的开与关；二是活塞的运动方向。有火花塞的就是做功冲程，两个气门都关闭，也无火花塞，就是压缩冲程，若是吸气冲程，进气门打开，排气冲程，排气门打开。（2）汽油机在开始工作时，要靠外力先使曲轴、连杆转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动以后，汽油

4、机才能连续工作；（3）在汽油机的一个工作循环中，包含4个冲程，活塞往复运动两次（两圈），曲轴转动两周，对外做功一次；（4）在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是靠飞轮的惯性来完成的，故飞轮的质量要足够大；（5）在没有特别说明情况下，四冲程指的是单缸四冲程。知识点三：柴油机1.工作原理：利用柴油在汽缸中燃烧产生高温高压的燃气来推动活塞做功2.主要构造：与汽油机大致相同，所不同的是柴油机顶部有喷油嘴无火花塞3.工作过程：和上述一致柴油机和汽油机的异同点比较柴油机汽油机构造燃 料柴油汽油一个工作循环吸气冲程只吸入空气吸入汽油和空气的混合物压缩冲程压缩程度较大机械

5、能内能压缩程度较小机械能内能做功冲程压燃式（柴油遇到高温高压的热空气而燃烧）点燃式（火花塞点火）（内能机械能）排气冲程排出废气排出废气主要特点笨重、效率高轻巧、但效率低效率30%-45%20%-30%适用范围载重汽车、火车等小汽车等相同点都是燃料在汽缸中燃烧；汽油机的火花塞与柴油机的喷油嘴的工作时刻都是压缩冲程结束时；都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，曲轴转两周，对外做功一次；排气冲程排出废气的过程相同；启动时都是靠外力先使曲轴转动起来要点归纳：（1）相同点基本构造和主要部件的作用相似。每个工件循环都经历四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 四个冲程中，只有做

6、功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。一个工作循环中，活塞往复两次，飞轮转动两周，做功一次。例如：某汽油机飞轮转速为3000r/min，那么，每秒钟内完成 1000 个冲程，活塞往复 500 次，燃气推动活塞做功的次数为 250 次。都是燃料在汽缸中燃烧。能量的转化形式：化学能内能机械能汽油机的火花塞和柴油机的喷油嘴的工作时刻都是在压缩冲程结束以后（2）不同点构造不同：汽油机气缸顶有火花塞，而柴油机气缸顶部有喷油嘴。燃料不同：汽油机的燃料是汽油，而柴油机的燃料是柴油。 吸气不同：汽油机吸进汽油和空气的混合气体，柴油机只吸进空气。 点火方式不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。压燃

7、式是在一定的体积里快速地压缩空气，对空气做功，空气内能增大，温度会升高，如果向空气中喷加可燃物，只要达到可燃物的着火点，就压燃了，压燃式内燃机吸入的是空气，比较常见的是四冲程柴油机，由于压缩比例高，大马力的发动机都是采用压燃式，点燃式内燃机吸入的是空气和汽油的混合物，优点是速度比较快，所以高速发动机都是采用点燃式。压缩冲程：柴油机的压缩程度较大，汽油机的压缩程度较小。柴油机在压缩冲程末会出现的情况是喷油嘴立即喷出雾状柴油；汽油机会出现火花塞立即点火（3）汽油机和柴油机的优缺点汽油机转速高，结构简单，质量轻，效率低，常用在汽车、飞机和小型农业机械（如插秧机、机动喷雾器和摩托车）上面，高速发动机都

8、是采用汽油机。柴油机比较笨重，主要用于载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船上，效率高。柴油机热效率高，大马力发动机都是采用柴油机为3045%与汽油机的热效率为2030%，从节约能源、降低燃料成本角度上讲，柴油机轿车的推广使用具有重大意义。知识点四：热值1.定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值2.单位：焦每千克，符号：3.能量的转化：化学能内能4.热值的物理意义：表示燃料完全燃烧放热能力强弱的物理量。大小等于1kg的燃料完全燃烧放出的热量。（和其他物理量例如速度、比热容等的物理意义表示方式相同）5.的物理意义是：1m3的煤气完全燃烧释放出3.9×107J的热量

9、。 的物理意义是：1kg的煤气完全燃烧释放出2.9×107J的热量。说明：燃料分为固体、液体、气体燃料。6.计算公式：（固体、液体） 变式：单位：（气体） 变式：单位：7.热值、比热容、密度对比热值q比热容c密度定义式本质燃料的一种特性，与放热、质量、是否完全燃烧没有关系。物质的一种特性，与吸放热、质量、温度变化量无关。物质的一种特性，与质量、体积无关。决定因素燃料的种类物质的种类、状态物质的种类、状态、温度描述不同燃料把化学能转化为内能的本领不同物质吸热或放热的能力单位体积的物质的质量多少数值的物理意义。1kg的酒精完全燃烧放出的热量是3×107JC水=4.2×

10、103J/(kg·)。1kg的酒精完全燃烧放出的热量4.2×103J水=1×103kg/m3.表示1m3的水有103kg8.8点透析燃料的热值“某种燃料”说明热值与燃料的种类有关。每种燃料都有确定的热值，不同燃料的热值一般不同。“完全燃烧”的含义是烧完、烧尽。1kg的某种燃料，只有完全燃烧时放出的热量的大小才在数值上等于这种燃料的热值，如果没有完全燃烧，放出的热量比按热值计算出来的热量要小。热值是燃料本身的一种性质，他只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧、放出热量多少没有关系。对于气体而言，热值的单位还常用“焦每立方米”，符号是：。对应的计算

11、公式为，其中体积的单位是m3 。在常见的燃料中，氢的热值是最高的，为1.4×108J/kg，火箭的燃料。液体燃料的热值比固体燃料的热值高。热值反映了燃料燃烧释放热量的能力强弱。热值、比热容、密度三者与质量、体积无关。注意：定义式仅仅反映某个物理量的基本定义，而不反映某物理量的决定性因素。关系式是直接反映某物理量决定性因素的数学表达式。1.（2020·全国初三单元测试）如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，其中属于做功冲程的是（ ）A.B.C.D.2.（2020·全国初三单元测试）四冲程内燃机工作时，机械能转化成内能的冲程是（ ）A.吸气冲程B.压缩冲程C.做

12、功冲程D.排气冲程3.（2019·全国初三单元测试）下列有关热和能的说法中，正确的是（ ）A.发生热传递时，温度总是从高温物体传递给低温物体B.一块 0的冰熔化成 0的水后，温度不变，内能变大C.内燃机的压缩冲程，主要通过热传递增加了汽缸内物质的内能D.夏天在室内洒水降温，利用了水的比热容较大的性质4.（2020·全国初三单元测试）如图所示的实验或机器均改变了物体的内能，其中与另外三个改变内能方法不同的是（ ）A.观察水的沸腾B.空气推动塞子时，内能减少C.空气被压缩时内能增大D.内燃机压缩冲程5.（2018·吉林省初二单元测试）如图所示是一个左右对称的凹形槽，将

13、小球从A点由静止释放，若小球由A点到B点运动过程中克服摩擦力做的功用W表示，忽略空气阻力，则下列说法正确的是（ ）A.小球从A点运动到B点的过程中，势能的减少量与动能的增加量之差等于WB.小球能够从A点运动到D点C.小球从A点运动到B点的过程中，势能的减少量等于动能的增加量D.小球从A点运动到C点的过程中，机械能的减少量等于动能的增加量6.（2020·全国初三单元测试）1964年人类制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯.它的气室示意图如图所示，其工作原理是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室，压缩后再推入工作室，然后推动涡轮机带动发电机发电.那么（ ）A.当海水下降时，阀门K1开启，

14、阀门K2关闭B.当海水上升时，阀门K1关闭，阀门K2开启C.航标灯消耗的电能是空气的机械能转化来的D.航标灯消耗的电能是海水的机械能转化来的7.（2020·全国初三单元测试）四冲程汽油机在工作过程中，将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8.（2019·全国初三单元测试）下列有关热现象，说法正确的是（ ）A.1kg酒精比1g酒精的热值大B.夏日荷塘里荷花盛开，花香四溢说明分子在不停地做无规则运动C.用锯条锯木板，锯条的温度升高是由于锯条从木板中吸收了热量D.用水作为汽车发动机散热器的冷却剂，其主要原因是水的比热容较小9.（2019·全国初二单元测试）如图所示，是小球在地面弹跳的情景.小球在A点的机械能为120J，当小球由