2021年中考物理重點(diǎn)難點(diǎn)專練06內(nèi)能的利用含解析附：實驗

1、專項二熱學(xué)重難點(diǎn)06內(nèi)能的利用【知識梳理】1.利用內(nèi)能的兩種方式：加熱；做功。2.單杠四沖程內(nèi)燃機(jī)的四個沖程沖程名稱進(jìn)氣門排氣門能量轉(zhuǎn)化能量來源備注吸取沖程開閉飛輪轉(zhuǎn)動的慣性1個工作循環(huán)，飛輪轉(zhuǎn)動2周，經(jīng)歷4個沖程，對外做功1次。壓縮沖程閉閉機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能飛輪轉(zhuǎn)動的慣性做功沖程閉閉內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能燃料燃燒釋放的內(nèi)能排氣沖程閉開飛輪轉(zhuǎn)動的慣性3.汽油機(jī)與柴油機(jī)的區(qū)別比較項目結(jié)構(gòu)點(diǎn)火方式吸氣沖程吸入的物質(zhì)燃料熱機(jī)效率應(yīng)用汽油機(jī)頂部有火花塞點(diǎn)燃式空氣和汽油汽油26-40%轎車等較輕便的機(jī)械柴油機(jī)頂部有噴油嘴壓燃式空氣柴油34-45%輪船等較笨重的機(jī)械4.熱機(jī)效率：熱機(jī)所做的有用功與所用燃料完全燃燒

2、釋放的熱量之比。其值一定小于1。公式：=×100%。一般用W=Fs或者W=Pt計算有用功；用Q放=mq計算Q放。提高熱機(jī)效率的一些途徑：讓燃料燃燒更充分；減輕熱機(jī)的質(zhì)量；較少熱機(jī)各部件之間的摩擦；廢氣再利用等。5.熱機(jī)與環(huán)保：熱機(jī)在使用過程中帶來的環(huán)境污染主要是大氣污染（燃燒汽油、柴油產(chǎn)生的大量氮氧化物，碳氧化物和鉛）、排放的二氧化碳產(chǎn)生的溫室效應(yīng)、粉塵、噪聲等。解決問題的方向：研究開發(fā)低能耗、少污染的熱機(jī)；控制、減少污染?！疽谆煜c(diǎn)】1.壓縮沖程與做功沖程的能量轉(zhuǎn)化：壓縮沖程機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。2.吸氣沖程中汽油機(jī)吸入的是空氣和汽油；柴油機(jī)吸入的是空氣。3.

3、已知轉(zhuǎn)速，計算做功次數(shù)：先求出單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，然后根據(jù)做功沖程數(shù)=圈數(shù)/2；沖程數(shù)=圈數(shù)×2進(jìn)行計算?！镜淅治觥俊纠?】（2020巴中6）下圖是汽油機(jī)一個工作循環(huán)的四個沖程，不是靠飛輪慣性完成的沖程是（ ）A. B. C. D. 【答案】B【分析】在汽油機(jī)的四個沖程中只有做功沖程對外做功，其它三個沖程都是靠飛輪的慣性完成的。A圖中排氣門打開，活塞向上運(yùn)動，氣缸容積減小，排氣沖程，A錯。B圖中兩氣門都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)行，火花塞點(diǎn)火，氣缸容積增大，做功沖程，B正確。C圖中兩氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)行，氣缸容積減小，壓縮沖程，C錯。D圖中進(jìn)氣門打開，活塞向下運(yùn)行，氣缸容積增大，吸氣沖

4、程，D錯。選B?！舅悸沸〗Y(jié)】判斷單杠四沖程汽油機(jī)的沖程。解題方法：熟記1表。觀察進(jìn)氣門和排氣門的開閉情況，進(jìn)氣門開是吸氣沖程；排氣門開是排氣沖程。觀察火花塞：若兩門都關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火的是做功沖程，沒有則是壓縮沖程?！纠?】（2020廣元13）汽油機(jī)工作時將燃料燃燒時產(chǎn)生的能轉(zhuǎn)化為能，一臺單缸四沖程汽油機(jī)，飛輪轉(zhuǎn)速是4800r/min，該汽油機(jī)每秒對外做功次?！敬鸢浮績?nèi)機(jī)械40【分析】汽油機(jī)工作時將燃料燃燒時產(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。由題意可知：單缸四沖程汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速是4800r/min，即80r/s，完成160個沖程，4個沖程對外做功一次，所以對外做功40次?！舅悸沸〗Y(jié)】根據(jù)轉(zhuǎn)速，計算沖程或

5、者做功次數(shù)，解題方法：牢記1個工作循環(huán)，飛輪轉(zhuǎn)動2周，經(jīng)歷4個沖程，對外做功1次。【真題操練】1.（2020南京7）如圖是內(nèi)燃機(jī)某沖程的工作示意圖，四個事例中能量轉(zhuǎn)化與之相同的是（）A. 瓶塞沖出 B搓手取暖C. 壓縮氣體 D. 鉆木取火【答案】A【解析】根據(jù)圖示可知：兩個氣門都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動，因此該沖程為做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。A試管內(nèi)氣體對瓶塞做功，氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為瓶塞的機(jī)械能，A正確。B搓手取暖，克服摩擦力做功，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能增加，B錯。C外界對筒內(nèi)空氣做功，空氣的內(nèi)能增大、溫度升高，達(dá)到了棉花的著火點(diǎn)，棉花就會燃燒，此過程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，C錯。D鉆木取火過程中，

6、克服摩擦力做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能增加，D錯。選A。2.（2020衡陽8）如圖所示為內(nèi)燃機(jī)四沖程工作示意圖，下列說法正確的是（）甲 乙 丙 丁A一個工作循環(huán)的正確順序是：甲乙丙丁B乙圖沖程能獲得動力C丁圖沖程有明顯機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程D丙圖沖程存在化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程【答案】C【解析】甲圖中兩個氣閥都關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火，做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；乙圖中進(jìn)氣門打開，活塞向下運(yùn)行，氣缸容積增大，是吸氣沖程；丙圖中排氣門打開，活塞向上運(yùn)動，氣缸容積減小，是排氣沖程；丁圖中兩個氣閥都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動，壓縮沖程，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。A四個沖程的正確順序是乙、丁、甲、丙，A錯。B乙圖為吸氣沖程，

7、做功沖程才能獲得動力，B錯。C丁圖為壓縮沖程，該沖程中將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，C正確。D丙圖為排氣沖程，在做功沖程中才存在化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，D錯。選C。3.（2019武漢）如圖所示是四沖程汽油機(jī)的剖面圖，關(guān)于其四個沖程的描述正確的是（）A吸氣沖程中，汽油和空氣的混合物進(jìn)入汽缸B壓縮沖程中，通過做功的方式使汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能減小C做功沖程中，燃料釋放的能量絕大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D排氣沖程中，廢氣帶走了燃料釋放的能量的極少部分【答案】A【解析】A.汽油機(jī)在吸氣沖程中，吸入的是汽油和空氣的混合物，A正確。B.在壓縮沖程中是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，氣缸內(nèi)氣體的溫度升高，內(nèi)能增大，B錯。C.在做功沖程中，

8、燃料燃燒釋放的內(nèi)能大部分需要克服摩擦、發(fā)生熱傳遞而散失，只有一少部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，C錯。D.在排氣沖程中，廢氣帶走了燃料釋放的能量的三分之一左右，不是極少部分，D錯。選A。4.（2019常德）前不久，據(jù)河南南陽炒作很熱的“水氫發(fā)動機(jī)”的宣傳說，“水氫發(fā)動機(jī)”可以用水來制取氫氣，從而為發(fā)動機(jī)提供高能燃料。中央電視臺對此作了專題報道，認(rèn)為目前的技術(shù)尚不成熟，所謂的“水氫發(fā)動機(jī)”要真正投入實用還有長的路要走。對此，下列分析不正確的是（ ）A氫氣燃燒無污染是“水氫發(fā)動機(jī)”備受關(guān)注的原因之一B氫氣是發(fā)動機(jī)的一種理想燃料，是因為氫氣的熱值大C“水氫發(fā)動機(jī)”是利用內(nèi)能做功的機(jī)械D目前利用水制取氫氣耗能高，因

9、此“水氫發(fā)動機(jī)”的效率很高【答案】D【解析】A.“水氫發(fā)動機(jī)”可以用水來制取氫氣，將水分解成氫氣和氧氣，在給車輛提供動力的同時排放物是水，對環(huán)境無污染，無限循環(huán)，A正確。B.氫氣的熱值為1.4×108J/m3，而且氫氣燃燒生成水，對環(huán)境無污染，是發(fā)動機(jī)的一種理想燃料，B正確。C.“水氫發(fā)動機(jī)”是一種熱機(jī)，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，C正確。D.水制取氫氣目前的技術(shù)手段，對能源消耗高，轉(zhuǎn)換效率很低，D錯。選D。5.為緩解城市交通壓力，近幾年各大城市大力發(fā)展有軌交通，同時又在積極投建有軌電車，以取代部分用柴油機(jī)作動力的公交車關(guān)于電車和柴油車，下列說法不正確的是（   ）A.電車電動機(jī)工

10、作時利用了磁場對電流的作用B.電車電動機(jī)能夠?qū)㈦娔苋哭D(zhuǎn)化為機(jī)械能C.一般情況下，電車電動機(jī)的效率比柴油機(jī)的效率高D.電車對環(huán)境的污染比柴油車對環(huán)境的污染小【答案】B【解析】A.電車電動機(jī)工作時利用了磁場對電流的作用，A正確。B.電車電動機(jī)能夠?qū)㈦娔艽蟛糠洲D(zhuǎn)化為機(jī)械能，但也會產(chǎn)生一小部分內(nèi)能，B錯。C.一般情況下，電車電動機(jī)的能量損失較小，效率比柴油機(jī)的效率高，C正確。D.電車不存在尾氣的排放、噪音小，所以對環(huán)境的污染比柴油車對壞境的污染小，D正確。選B。6.（2020巴中22）一臺汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為3600 r/min，在1s內(nèi)汽油機(jī)對外做了次功。如果汽油機(jī)在一段時間內(nèi)消耗了 0.5kg汽油

11、，若這些汽油完全燃燒，可放出熱量J。汽油機(jī)用水作冷卻液，是利用水的大的特點(diǎn)。（q汽油=4.6×107J/kg）【答案】30 2.3×107 比熱容【解析】四沖程汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速為：3600r/min=60r/s，即在1s內(nèi)飛輪轉(zhuǎn)60r，汽油機(jī)完成了120個沖程，對外做功30次。這些汽油完全燃燒，可放出熱量：Q=mq=0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J水比熱容大，其他條件相同的情況下，可吸收更多的熱量，冷卻效果更好。7.（2020泰州20）如圖甲所示的某品牌插秧機(jī)使用北斗導(dǎo)航，農(nóng)民只需在作業(yè)前進(jìn)行相關(guān)設(shè)定，即可實現(xiàn)24小時無人值

12、守自動作業(yè)。(1)北斗導(dǎo)航衛(wèi)星是通過_向插秧機(jī)發(fā)送位置信息的；(2)該插秧機(jī)使用四沖程汽油機(jī)，圖乙中汽油機(jī)處于_沖程。如果該汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速是60r/s，則汽油機(jī)每秒鐘對外做功_次；(3)汽油屬于_（選填“清潔”或“非清潔”）能源，某段時間插秧機(jī)消耗汽油0.21kg，汽油完全燃燒放出的熱量是_J；若這些熱量完全被40kg初溫15°C的水吸收，則水溫升高_(dá)°C。q汽油=4.6×107J/kg，c水=4.2×103J/（kg·°C）【答案】 (1)電磁波 (2)壓縮30 (3) 非清潔 9.66×106J 57.5【解析】(1)

13、電磁波可以在真空中傳播，可以傳遞信息，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在實現(xiàn)定位、導(dǎo)航和授時服務(wù)時，主要是利用電磁波傳遞信息的。(2)從圖中可以看出，活塞向上運(yùn)動，是壓縮沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能。飛輪的轉(zhuǎn)速是60r/s，飛輪轉(zhuǎn)動2圈完成一個沖程，所以1s汽油機(jī)每秒鐘對外做次數(shù)是30次。(3)由于汽油燃燒后會產(chǎn)生污染大氣的廢氣，所以汽油屬于非清潔能源。汽油完全燃燒放出的熱量：Q放=mq=0.21kg×4.6×107J/kg=9.66×106J；由Q放=cmt得水溫升高的溫度為：t= = = 57.5。8.（2019揚(yáng)州）如圖所示是汽油機(jī)的沖程。在壓縮沖程中，是通過方式增加燃?xì)獾膬?nèi)

14、能。汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速為3 000 r/min，則1 s內(nèi)汽油機(jī)對外做功次。【答案】做功 做功 25【解析】進(jìn)氣口、出氣口關(guān)閉，活塞向下，為做功沖程；壓縮沖程時通過做功的方式增加其他內(nèi)能；3 000 r/min=3000r/60s=50r/s，一個工作循環(huán)有4沖程，飛輪轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)，對外做功1次，這里1s內(nèi)轉(zhuǎn)了50轉(zhuǎn)，所以經(jīng)歷了50/2=25個工作循環(huán)，多外做功25次。9.（2019蘇州）如圖所示，在空氣壓縮引火儀玻璃筒的底部放一小團(tuán)干燥的棉花，用力將活塞迅速下壓，棉花被點(diǎn)燃，此過程的能量轉(zhuǎn)化方式與汽油機(jī)的沖程相同；某效率為25%的汽油機(jī)在一次工作中消耗了體4 kg汽油，該汽油機(jī)對外做的機(jī)械功為（汽油熱值

15、為4.6×107 J/kg）?！敬鸢浮繅嚎s 4.6×107J【簡析】用力將活塞迅速向下壓，棉絮燃燒起來，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能，與內(nèi)燃機(jī)的壓縮沖程相似；汽油完全燃燒放出的熱量：Q放=mq=4 kg×4.6×107 J/kg=1.84×108J；機(jī)械功w=Q放=25%×1.84×108 J=4.6×107 J。10.某家用轎車，重1.5×104N,當(dāng)車以72km/h的速度勻速直線行駛了0.5h，消耗汽油3kg，期間車受到的阻力為車重的0.08。求在此過程中：（1）車通過的路程；（2）牽引力做功的功率；（3）汽車發(fā)動機(jī)的效率。（q油=4.6×107J/kg）【答案】（1）36km （2）2.4×104W （3）31.3%【解析】（1）車通過的路程：S=Vt=72km/h×0.5h=36km。（2）因為汽車勻速直線行駛，所以牽引力與阻力相等。F=f=0.08G=0.08×1.