2021年中考物理微專題復(fù)習(xí)-專題20-熱機中考問題(教師版含解析)精選doc

1、PAGE 專題20 熱機問題1.熱機定義：熱機是利用內(nèi)能來做功，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的機器。2.熱機的種類：蒸汽機、內(nèi)燃機(汽油機和柴油機)、汽輪機、噴氣發(fā)動機等3.工作過程：內(nèi)燃機的一個工作循環(huán)由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成。一個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩周，活塞往復(fù)運動各兩次，只有做功沖程對外做功，其余的三個沖程叫輔助沖程，是靠飛輪的慣性來完成的。內(nèi)燃機活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運動時，從氣缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。四沖程內(nèi)燃機包括四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。在單缸四沖程內(nèi)燃機中，吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程為一個工作循環(huán)，每個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)2周，活塞上下往復(fù)2次，

2、做功1次。4.汽油機和柴油機的區(qū)別于聯(lián)系汽油機的氣缸頂部是火花塞；柴油機的氣缸頂部是噴油嘴。汽油機吸氣沖程吸入氣缸的是汽油和空氣組成的燃料混合物；柴油機吸氣沖程吸入氣缸的是空氣。汽油機做功沖程的點火方式是點燃式；柴油機做功沖程的點火方式是壓燃式。柴油機比汽油及效率高，比較經(jīng)濟，但笨重。汽油機和柴油機在運轉(zhuǎn)之前都要靠外力輔助啟動。5.熱機效率(1) 概念：用來做有用功的那部分能量W與燃料完全燃燒放出的熱量Q之比。數(shù)學(xué)表達式：100%(2) 提高熱機效率的途徑a.減少各種熱量損失； b.減少摩擦，保持良好的潤滑；c.盡可能使燃料充分燃燒?！纠}1】(2020湖南岳陽)以下與熱學(xué)有關(guān)表達合理的是()

3、A. 年平均氣溫為-25的南極的冰山?jīng)]有內(nèi)能B. 烤火取暖是火焰的溫度轉(zhuǎn)移到了人身上C. 內(nèi)燃機壓縮沖程將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D. “端午佳節(jié)粽葉飄香，人們聞到粽子的香味是升華現(xiàn)象【答案】C【解析】A一切物體都有內(nèi)能，年平均氣溫為-25的南極的冰山有內(nèi)能，故A不符合題意；B烤火取暖，人體吸收熱量，內(nèi)能增加，內(nèi)能發(fā)生了轉(zhuǎn)移，故B不符合題意；C在壓縮沖程中，活塞壓縮氣體做功，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故C符合題意；D人們聞到粽子的香味，由于分子在不停做無規(guī)那么運動引起的，所以它是擴散現(xiàn)象，故D不符合題意?！緦c練習(xí)】四沖程柴油機工作過程中，以下說法錯誤的選項是( )A.壓縮沖程和做功沖程發(fā)生了能量的轉(zhuǎn)化 B

4、.做功沖程使汽車獲得動力C.排氣沖程排出了汽車的尾氣 D.吸氣沖程吸入氣缸的是柴油【答案】D 【解析】(1)壓縮沖程：活塞的機械能轉(zhuǎn)化為燃料混合物的內(nèi)能；做功沖程：燃料燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，產(chǎn)生高溫高壓氣體，推動活塞做功，內(nèi)能在轉(zhuǎn)化為機械能。(2)做功沖程使汽車獲得動力。(3)排氣沖程排出汽車的尾氣。(4)吸氣沖程吸入氣缸的只有空氣?！纠}2】(2020湖南衡陽)如下圖為內(nèi)燃機四沖程工作示意圖，以下說法正確的選項是()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

5、點火，活塞下運動，是做功沖程，此沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；乙圖中進氣門打開，活塞向下運行，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，活塞向上運動，所以為壓縮沖程，是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；A.四個沖程的正確順序是乙丁甲丙，故A錯誤；B.乙圖為吸氣沖程，內(nèi)燃機在做功沖程能獲得動力，故B錯誤；C.丁圖為壓縮沖程，在該沖程中將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故C正確；D.丙圖為排氣沖程，而在做功沖程存在化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，故D錯誤?！緦c練習(xí)】如下圖，是汽油機工作時的四個沖程，其中屬于做功沖程的是() A B C D【答案】C【解析】解決此題要知道內(nèi)燃機

6、的四個沖程有吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程，判斷沖程名稱可用口訣：“先看氣門開關(guān)情，再看活塞上下行；開下吸氣開上排，關(guān)上壓縮關(guān)下功進行分析A進氣門開啟，氣體流入汽缸，是吸氣沖程；不符合題意；B兩氣門都關(guān)閉，活塞上行，汽缸容積變小，是壓縮沖程，不符合題意；C兩氣門都關(guān)閉，火花塞點火，活塞下行，汽缸容積變大，是做功沖程，符合題意；D排氣門開啟，氣體流出汽缸，是排氣沖程；不符合題意【例題3】(2020四川南充)假設(shè)一輛小汽車一年行駛一萬公里，消耗1t汽油，這次汽油完全燃燒放出_J的熱量；某次行駛過程中，該汽車汽油機曲軸的轉(zhuǎn)速為3600r/min，在1s內(nèi)汽油機對外做功_次(q汽=4.6107

7、J/kg)。【答案】 (1) (2) 30【解析】(1)這次消耗的汽油為，根據(jù)公式可算出汽油完全燃燒放出的熱量為 故汽油完全燃燒放出的熱量為。(2)該汽車汽油機曲軸的轉(zhuǎn)速為，內(nèi)燃機做一次功，曲軸轉(zhuǎn)動兩次，某次行駛過程中，該汽車汽油機曲軸1s內(nèi)轉(zhuǎn)動60次，那么該汽車1s內(nèi)油機對外做功30次。【對點練習(xí)】我國自主研發(fā)的某品牌汽車進行技術(shù)測試，已經(jīng)知道該車在某段長1.2km的水平路面做勻速直線運動，用時40s，汽車在行駛過程中受到的阻力為400N，汽車在此過程中發(fā)動機熱機效率為48%，汽油的熱值q4.6107J/kg。在該段測試過程中：(1)汽車的功率為多少？(2)燃燒了多少汽油？(計算結(jié)果保留兩位

8、小數(shù))【答案】(1)汽車的功率為1.2104W；(2)燃燒了0.02kg汽油。【解析】(1)因汽車勻速行駛時處于平衡狀態(tài)，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，所以，此過程中汽車牽引力做的功：WFsfs400N1.2103m4.8105J，汽車牽引力做的功率：P1.2104W；(2)由100%可得，消耗汽油完全燃燒釋放的熱量：Q放1106J，由Q放mq可得，消耗汽油的質(zhì)量：m0.02kg，一、選擇題1(2020武漢模擬)如下圖是內(nèi)燃機工作循環(huán)中的一個沖程，它是()A壓縮沖程，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能B壓縮沖程，將機械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能C做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能D做功沖程，將機械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能【答案】C【解析】

9、解決此題要結(jié)合內(nèi)燃機的做功沖程特點和原理進行分析解答，知道做功沖程中的能量轉(zhuǎn)化。圖中的氣門關(guān)閉，活塞下行，并且電火花打火，這是做功沖程的特點；在做功沖程中，能量轉(zhuǎn)化關(guān)系是氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。2(2020云南模擬)如圖是某內(nèi)燃機工作時的能量流向圖，該內(nèi)燃機的熱機效率是()A25% B35% C40% D75%【答案】B【解析】燃料燃燒的內(nèi)能減去機械自身消耗能量和廢氣帶走能量的百分比，即為獲得有用機械能的百分比，也就是該內(nèi)燃機的熱機效率。因熱機的效率是指用來做有用功的能量與燃料完全燃燒產(chǎn)生的能量之比，所以，由內(nèi)燃機的能量流向圖可得，內(nèi)燃機的熱機效率：=125%40%=35%3(2019上海)四

10、沖程柴油機在工作過程中，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的沖程是()A吸氣沖程B壓縮沖程C做功沖程D排氣沖程【答案】C【解析】在內(nèi)燃機的做功沖程中能量轉(zhuǎn)化是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，壓縮沖程中能量轉(zhuǎn)化是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。四沖程柴油機在做功沖程中，高溫高壓燃氣推動活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，故C正確。4(2020岳陽模擬)如下圖是四沖程汽油機的剖面圖，關(guān)于其四個沖程的描述正確的選項是()A吸氣沖程中，汽油和空氣的混合物進入汽缸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】四沖程汽油機一個工作循環(huán)有四

11、個沖程，分別是吸氣、做功、壓縮和排氣，其中只有做功沖程對外做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；另外還有壓縮沖程有能量轉(zhuǎn)化，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；根據(jù)氣門的狀態(tài)、活塞運動的方向確定沖程的種類。 A.汽油機在吸氣沖程中，進氣門打開、排氣門關(guān)閉，活塞向下運動，汽油和空氣的混合物進入汽缸，故A正確； B.在壓縮沖程中，進氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運動，燃料混合物被壓縮，氣體的內(nèi)能變大，此過程是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，故B錯誤；C.在做功沖程中，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)化為機械能，故C錯誤； D.在排氣沖程中，廢氣帶走了燃料釋放的能量的大部分，故D錯誤。 5(2020

12、海南模擬)多數(shù)汽油機是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程的不斷循環(huán)來保證連續(xù)工作的，從能量轉(zhuǎn)化的角度看，存在著內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的過程的是()A吸氣沖程 B壓縮沖程 C做功沖程 D排氣沖程【答案】C【解析】汽油機有吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程，壓縮沖程是將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。汽油機的做功沖程中，高溫高壓的燃氣推動活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，故C正確。二、填空題6.(2020貴州黔西南)如下圖，給試管內(nèi)水加熱至一定程度，發(fā)現(xiàn)試管口木塞會被推出。(1)給水加熱是通過_方式使水的內(nèi)能增加；木塞被推出后水蒸氣的內(nèi)能_(選填“增大“減小或“不變)。(2)四沖程內(nèi)燃機的_沖程與這

13、個原理相同；內(nèi)燃機工作時，產(chǎn)生的噪聲和_會對環(huán)境造成污染?！敬鸢浮?(1) 熱傳遞 減小 (2) 做功 廢氣【解析】(1)改變內(nèi)能的方式有兩種：做功和熱傳遞。給水加熱是通過熱傳遞的方式，將酒精燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)移到水中，使水的內(nèi)能增加。木塞被推出是因為水蒸氣通過做功的方式，將自身內(nèi)能轉(zhuǎn)化為木塞的機械能，此過程水蒸氣內(nèi)能減少，溫度降低。(2)四沖程中，做功沖程是內(nèi)燃機中高溫高壓的氣體將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機械能，推動活塞向下運動，從而實現(xiàn)對外做功，與(1)中木塞被推出的原理相同。內(nèi)燃機工作時，產(chǎn)生的噪聲和廢氣會對環(huán)境造成污染。7(2020山西模擬)如圖是四沖程汽油工作狀態(tài)示意圖，由圖可以看出，此時它正

14、處在沖程，當(dāng)燃料混合在氣缸內(nèi)燃燒時將能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。【答案】壓縮；化學(xué)?！窘馕觥?1)汽油機一個工作循環(huán)有四個沖程，分別是吸氣、做功、壓縮和排氣，其中只有做功沖程對外做功，在做功沖程中，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能又轉(zhuǎn)化為機械能；汽油機的做功沖程特點是火花塞點火，在做功沖程對外輸出功。從圖中可以看出，兩氣門都關(guān)閉和活塞向上運動的特點，可以判斷這個沖程是壓縮沖程。(2)燃料燃燒的過程，是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。汽油機工作時，汽油在氣缸內(nèi)燃燒時將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。8.(2020江西模擬)一單缸四沖程汽油機，飛輪轉(zhuǎn)速為3000r/min，那么1s對外做功次，假設(shè)其效率為30%，消耗100g汽

15、油，對外做功 J假設(shè)水箱中5kg水由20升高到100，水吸收 J熱量 (q汽油=4.6107J/kg)【答案】1.38106；1.68106【解析】由Q=mq和=W/Q計算汽油燃燒對外所做的功；由Q=cmt計算水吸熱的多少。(1)汽油完全燃燒放出的熱量：Q=mq=0.1kg4.6107J/kg=4.6106J，由=W/Q可得，汽油機對外做的功為：W=30%Q=30%4.6106J=1.38106J。(2)水吸收熱量：Q吸=cmt=4.2103J/(kg)5kg(10020)=1.68106J。9.(2020哈爾濱模擬)在熱機的四個沖程中，把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是 沖程。汽油機工作時要產(chǎn)生大量的熱

16、，通常采用水循環(huán)將熱帶走，這是利用水 的特性?！敬鸢浮繅嚎s；比熱容大【解析】(1)在熱機的四個沖程中，壓縮沖程是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，做功沖程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，排氣和吸氣沖程沒有能的轉(zhuǎn)化；在熱機的四個沖程中，把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是壓縮沖程.(2)對水的比熱容大的理解：相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)比較，吸收或放出相同的熱量，水的溫度升高或降低的少；升高或降低相同的溫度，水吸收或放出的熱量多。汽車的散熱器可用水做冷卻劑，是因為水的比熱容比較大，在升高相同的溫度時可以吸收更多的熱量，降低發(fā)動機的溫度。10.(2020新疆模擬)甲圖中，迅速向下壓活塞，能量的轉(zhuǎn)化情況是 。乙圖內(nèi)燃機的工作過程中與甲圖能轉(zhuǎn)化情況

17、相同的是 (選填圖中的代號)?！敬鸢浮繖C械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；B。【解析】(1)對物體做功，是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；(2)由進氣門和排氣門的關(guān)閉和打開情況、活塞的上行和下行情況來判斷是哪個沖程；四個沖程中壓縮沖程是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，做功沖程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，排氣和吸氣沖程沒有能的轉(zhuǎn)化。圖甲中，迅速向下壓活塞，活塞的機械能轉(zhuǎn)化為筒內(nèi)空氣的內(nèi)能；圖乙中：A.進氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞向下運動，是吸氣沖程，沒有能量轉(zhuǎn)化；B.兩個氣門都關(guān)閉，活塞向上運動，是壓縮沖程，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B符合題意；C.兩個氣門都關(guān)閉，活塞向下運動，是做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；D.排氣門打開，進氣門關(guān)閉，活塞向上運動，

18、是排氣沖程，沒有能量轉(zhuǎn)化。11(2020南寧模擬)汽車的發(fā)動機常用水作為降溫的物質(zhì)，這是因為水的_較大的緣故。汽油的熱值是4.6107J/kg，1kg汽油完全燃燒放出的熱量是_J。目前熱機的效率還比較低，在熱機的能量損失中，_帶走的能量最多，設(shè)法利用這部分能量，是提高燃料利用率的重要措施。【答案】比熱容 4.6107 廢氣【解析】汽車的發(fā)動機常用水作為降溫的物質(zhì)，是因為水的比熱容較大的緣故；1kg汽油完全燃燒放出的熱量是Q=qm=4.6107J/kg1kg=4.6107J；熱機的能量損失中，廢氣帶走的能量最多。三、綜合應(yīng)用題12(2020沈陽模擬)某汽車在平直路面上以75km/h的速度勻速行駛

19、1h的過程中，消耗了5kg汽油，汽油燃燒釋放能量的40%隨廢氣通過熱電轉(zhuǎn)換裝置，如下圖，汽油熱值近似取q=5107J/kg，設(shè)汽油在氣缸內(nèi)完全燃燒(1)圖示時刻，四沖程汽油機處于沖程；假設(shè)該汽油機每分鐘完成7200個沖程，那么它每秒鐘完成 個工作循環(huán)(2)假設(shè)上述過程中汽油燃燒釋放能量的30%用來驅(qū)動汽車行駛，求汽車所受的阻力f；(3)研究說明新材料的出現(xiàn)可將熱電轉(zhuǎn)換裝置的效率大幅提高到15%，據(jù)此計算，上述過程中隨廢氣排放的能量通過轉(zhuǎn)換裝置后可獲得多少電能？這些電能可供車內(nèi)總功率為1000W的用電器持續(xù)工作多長時間？【答案】(1)壓縮；30；(2)汽車所受的阻力f是103N；(3)隨廢氣排放

20、的能量通過轉(zhuǎn)換裝置后可獲得1.5107J的電能；這些電能可供車內(nèi)總功率為1000W的用電器持續(xù)工作 1.5104s【解析】由進氣門和排氣門的關(guān)閉和打開情況、活塞的上行和下行情況來判斷是哪個沖程；熱機完成一個工作循環(huán)，要經(jīng)過4個沖程，燃氣對外做功1次，活塞往返2次，飛輪轉(zhuǎn)動2周，根據(jù)這個比例關(guān)系可以求出答案；根據(jù)W=Q放=mq求得總功，已經(jīng)知道燃燒效率為30%，可求得有用功；根據(jù)求得的汽車在這段時間內(nèi)所做的有用功，利用W=Fs可求得汽車勻速行駛過程中的牽引力，再利用二力平衡條件可知其所受的阻力；汽油燃燒釋放能量的40%隨廢氣通過熱電轉(zhuǎn)換裝置，可求轉(zhuǎn)化的能量，由提高到15%可求轉(zhuǎn)換的電能，由W=P

21、t可求時間(1)由圖可知，進氣門和排氣門都是關(guān)閉的，活塞上行，可以判斷是壓縮沖程；該汽油機每分鐘完成7200個沖程，故每秒完成120個沖程，熱機完成一個工作循環(huán)，要經(jīng)過4個沖程，燃氣對外做功1次，活塞往返2次，飛輪轉(zhuǎn)動2周，假設(shè)該汽油機每秒完成120個沖程，那么每秒它對外做功30次，完成30個工作循環(huán)，飛輪轉(zhuǎn)動20周；(2)汽油完全燃燒釋放的熱量：Q放=mq汽油=5kg5107J/kg=2.5108J；根據(jù)=可得有用功：W有=W總=30%2.5108J=7.5107J；由v=可得，汽車在平直路面上以75km/h的速度勻速行駛1h的過程中，通過的路程：s=vt=75km/h1h=75km=750