2023年中招物理復(fù)習(xí)專題04 內(nèi)能的利用（講練）（原卷版）

專題04內(nèi)能的利用（講練）（原卷版）1.了解：熱機(jī)工作原理；熱值概念。2.會(huì)：熱值的簡(jiǎn)單計(jì)算。3.理解：四沖程熱機(jī)內(nèi)能與做功特點(diǎn)；熱機(jī)效率；能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律。4.掌握：熱機(jī)能量轉(zhuǎn)化方式與物體內(nèi)能的變化。一、思維導(dǎo)圖二、知識(shí)梳理知識(shí)點(diǎn)一：熱機(jī)1.熱機(jī)：利用的機(jī)械叫熱機(jī)。熱機(jī)的種類：分為蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。內(nèi)燃機(jī)：燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)。內(nèi)燃機(jī)根據(jù)其所使用的燃料分為汽油機(jī)和柴油機(jī)兩類。2.內(nèi)燃機(jī)的工作原理（1）汽油機(jī)：四沖程汽油機(jī)的結(jié)構(gòu)—汽缸、活塞、連桿、曲軸、進(jìn)氣門、排氣門、火花塞。沖程—活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從汽缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過(guò)程，叫做一個(gè)沖程。汽油機(jī)的工作過(guò)程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。吸氣沖程—靠慣性運(yùn)動(dòng)，吸進(jìn)汽油與空氣的混合物；壓縮沖程—外界對(duì)做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為，氣體溫度；做功沖程—化學(xué)能轉(zhuǎn)化為，氣體溫度，氣體做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為；排氣沖程—靠慣性運(yùn)動(dòng)，排出廢氣。（2）柴油機(jī)：四沖程柴油機(jī)的結(jié)構(gòu)—汽缸、活塞、連桿、曲軸、進(jìn)氣門、排氣門、噴油嘴。柴油機(jī)的工作過(guò)程與汽油機(jī)幾乎一樣，但有三個(gè)區(qū)別：1）吸氣沖程：汽油機(jī)吸進(jìn)的是汽油和空氣的混合物，柴油機(jī)吸進(jìn)的僅僅是空氣；2）壓縮沖程：汽油機(jī)壓縮的是汽油和空氣的混合物，汽油機(jī)壓縮的僅僅是空氣；3）做功沖程：汽油機(jī)用火花塞點(diǎn)火，柴油機(jī)用噴油嘴噴油。要點(diǎn)詮釋：汽油機(jī)和柴油機(jī)的異同點(diǎn)：不同點(diǎn)相同點(diǎn)項(xiàng)目汽油機(jī)柴油機(jī)（1）構(gòu)造基本相同都是燃料在氣缸內(nèi)燃燒，都是內(nèi)燃機(jī)。

（2）都將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

（3）每一個(gè)工作循環(huán)都是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成。構(gòu)造汽缸頂部有火花塞汽缸頂部有噴油嘴點(diǎn)火方式壓縮沖程末由火花塞放出電火花點(diǎn)燃，稱點(diǎn)燃式壓縮沖程末由噴油嘴向汽缸內(nèi)噴霧狀柴油遇到高溫高壓的空氣自動(dòng)燃燒，稱壓燃式燃料汽油、吸氣沖程吸進(jìn)汽油和空氣混合物柴油、吸氣沖程吸進(jìn)汽缸的只是空氣壓縮比壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸進(jìn)體積的1／9至1／6壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸進(jìn)體積的1／22至1／16做功做功沖程初燃?xì)鈮簭?qiáng)為30至50個(gè)大氣壓，溫度2000℃至2500℃，高溫高壓的氣體推動(dòng)活塞做功做功沖程初燃?xì)鈮簭?qiáng)為50至100個(gè)大氣壓，溫度1700℃至2000℃，高溫高壓的氣體推動(dòng)活塞做功效率效率較低20％至30％效率較高30％至45％用途輕便，多用于汽車、飛機(jī)、小型農(nóng)機(jī)具笨重，多用于拖拉機(jī)、載重汽車、輪船等重型機(jī)械知識(shí)點(diǎn)二：熱機(jī)效率1．熱值（q）：1kg某種燃料完全燃燒放出的，叫熱值；熱值單位是：。（1）對(duì)于熱值的概念，要注重理解三個(gè)關(guān)鍵詞：“1kg”、“某種燃料”、“完全燃燒”。1kg是指燃料的質(zhì)量，如果燃料的質(zhì)量不是1kg，那么該燃料完全燃燒放出的熱量就不等于熱值的數(shù)值；某種燃料是指熱值與燃料的種類有關(guān)；完全燃燒意思是燃料要完全燒盡，否則1kg燃料燃燒過(guò)程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能就不是該熱值所確定的值。（2）熱值反映的是某種物質(zhì)的一種燃燒特性，同時(shí)反映出不同燃料燃燒過(guò)程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能的本領(lǐng)大??；也就是說(shuō)，它是燃料本身的一種特性，只與燃料的種類有關(guān)，與燃料的形態(tài)、質(zhì)量、體積等均無(wú)關(guān)。2.熱機(jī)的效率：用來(lái)做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量，叫熱機(jī)的效率。熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。公式：3.在熱機(jī)的各種損失中，廢氣帶走的能量最多，設(shè)法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。注意：熱機(jī)能量的損失：①燃料未完全燃燒（完全燃燒條件：充足空氣，研磨成細(xì)顆粒）；②廢氣排出帶走能量（廢氣的利用）；③克服磨擦，消耗能量（使用潤(rùn)滑劑，減小摩擦）。要點(diǎn)詮釋：燃料在熱機(jī)中燃燒時(shí)，總有一小部分燃料不能完全燃燒而損失掉，燃料釋放出的內(nèi)能只有一部分用來(lái)推動(dòng)熱機(jī)的運(yùn)動(dòng)，即轉(zhuǎn)化為熱機(jī)的機(jī)械能，其余的能量在廢氣、散熱、機(jī)械摩擦中損失掉了，其中廢氣帶走的能量最多，所以設(shè)法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)，熱機(jī)的效率越高，它的機(jī)械性能就越好。知識(shí)點(diǎn)三：能量轉(zhuǎn)化與守恒1.能量守恒定律：能量既不會(huì)，也不會(huì)，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移過(guò)程中，能量的總量。2．能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天體，小到原子核，也無(wú)論是物理學(xué)問(wèn)題還是化學(xué)、生物學(xué)、地理學(xué)、天文學(xué)的問(wèn)題，所有能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，都遵從能量守恒定律。要點(diǎn)詮釋：定律中能的轉(zhuǎn)化，是指通過(guò)做功，能的形式發(fā)生了變化，一種形式的能轉(zhuǎn)化為另一種形式的能。如鉆木取火，就是通過(guò)克服摩擦做功，使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。能的轉(zhuǎn)移，是指同一種能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上，能的形式?jīng)]有變化，如熱傳遞過(guò)程中，內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體?？键c(diǎn)一：熱機(jī)及其工作過(guò)程【備考方略】1.內(nèi)燃機(jī)活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，從氣缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過(guò)程，叫做一個(gè)沖程。四沖程內(nèi)燃機(jī)包括四個(gè)沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。2.在單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)中，吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程為一個(gè)工作循環(huán)，每個(gè)工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)2周，活塞上下往復(fù)2次，做功1次。3.汽油機(jī)和柴油機(jī)的比較：①汽油機(jī)的氣缸頂部是火花塞；柴油機(jī)的氣缸頂部是噴油嘴。②汽油機(jī)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(jī)吸氣沖程吸入氣缸的是空氣。③汽油機(jī)做功沖程的點(diǎn)火方式是點(diǎn)燃式；柴油機(jī)做功沖程的點(diǎn)火方式是壓燃式。④柴油機(jī)比汽油及效率高，比較經(jīng)濟(jì)，但笨重。⑤汽油機(jī)和柴油機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)之前都要靠外力輔助啟動(dòng)?！窘?jīng)典例題】（2021·海南中考真題）雙手相互摩擦?xí)r感覺(jué)發(fā)熱，這一過(guò)程的能量轉(zhuǎn)化與四沖程汽油機(jī)的哪個(gè)沖程相同（）。A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程【舉一反三】1．（2021·湖南懷化市中考真題）如圖所示是某四沖程汽油機(jī)工作循環(huán)中的一個(gè)沖程，它是（）。A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程2．（2021·浙江寧波市中考真題）在如圖所示的“汽油機(jī)模型”實(shí)驗(yàn)中，將少量的汽油噴入筒內(nèi)，用軟木塞塞住筒口，搖動(dòng)起電機(jī)，觀察到放電針?lè)烹?，汽油燃燒，軟木塞被高溫高壓的氣體沖出。該實(shí)驗(yàn)可模擬四沖程汽油機(jī)工作時(shí)的（）。A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程3．（2021·甘肅武威市中考真題）如圖所示是四沖程汽油機(jī)內(nèi)部剖面圖，此為_(kāi)_____沖程；汽油機(jī)需要用冷卻液進(jìn)行降溫，是利用了冷卻液的______大的特性?？键c(diǎn)二：熱機(jī)工作中能量轉(zhuǎn)化關(guān)系【備考方略】【經(jīng)典例題】（2021·黑龍江齊齊哈爾市中考真題）如圖所示試管內(nèi)水蒸氣將塞子推出的過(guò)程，水蒸氣的________能轉(zhuǎn)化為塞子的機(jī)械能.四沖程汽油機(jī)工作過(guò)程中的________沖程與上述能量轉(zhuǎn)化過(guò)程相同?！九e一反三】1．（2021·江蘇揚(yáng)州市·中考真題）利用易拉罐做以下兒個(gè)小實(shí)驗(yàn)，（1）如圖1，向空易拉罐中插入透明吸管，接口用蠟密封，在吸管內(nèi)引入一小段油柱，把罐體放在熱水中，可以看到油柱______，這是利用氣體的______制作簡(jiǎn)易溫度計(jì)；（2）如圖2，在易拉罐中放入鹽和敲碎的冰，用筷子輕輕攪拌半分鐘，可以看到罐底出現(xiàn)“白霜”這是空氣中的水蒸氣發(fā)生了______現(xiàn)象；（3）如圖3，將易拉罐底部開(kāi)一圓孔倒出飲料，放入滴有酒精的小塊脫脂棉花，輕輕晃動(dòng)易拉罐，把電火花發(fā)生器緊緊塞進(jìn)孔中，按動(dòng)按鈕，觀察到罐子飛出去了，這個(gè)過(guò)程與汽油機(jī)的______沖程能量轉(zhuǎn)化方式一致。2．（2021·山東棗莊市中考真題）如圖是四沖程汽油機(jī)的某個(gè)沖程，由圖可看出它正處于______沖程，該沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____能，若該汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速是60r/s，則汽油機(jī)每秒鐘對(duì)外做功______次。3．（2021·廣東中考真題）如圖為火箭發(fā)射的場(chǎng)景，火箭的燃料使用了液態(tài)氫，主要是因?yàn)樗腳_____大，火箭發(fā)射升空時(shí)，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____能，再轉(zhuǎn)化為火箭的機(jī)械能，這個(gè)過(guò)程中火箭的機(jī)械能______（選填“守恒”或“不守恒”）?？键c(diǎn)三：熱機(jī)效率及相關(guān)計(jì)算【備考方略】1.熱機(jī)工作時(shí)，不能把燃料釋放的能量全部利用。主要原因是機(jī)械散發(fā)熱量造成能量損失、廢氣排放也損失部分能量、發(fā)動(dòng)機(jī)各部分零件相互摩擦消耗部分能量等。所以，熱機(jī)利用的做有用功的熱量只占燃料燃燒放出熱量小部分。?2.熱機(jī)效率：用來(lái)做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的熱量之比。由于熱損失的原因多，熱機(jī)效率一般較低。熱機(jī)是人類使用的主要?jiǎng)恿C(jī)，盡管它的效率不高，我們?nèi)匀浑x不開(kāi)它。3.為了合理利用能量人類一直在努力提高熱機(jī)效率。提高熱機(jī)效率的途徑：讓燃料充分燃燒；減少發(fā)動(dòng)機(jī)各部分之間的摩擦?！窘?jīng)典例題】（2021·四川南充市中考真題）汽油機(jī)在工作過(guò)程中將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的沖程是______；汽油的熱值是，完全燃燒40g的汽油所釋放的熱量為_(kāi)_____J?！九e一反三】1．（2021·云南中考真題）中國(guó)首次火星探索任務(wù)“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器的成功發(fā)射，是我國(guó)綜合國(guó)力和創(chuàng)新能力提升的重要標(biāo)志。如圖所示是某火箭發(fā)射時(shí)的場(chǎng)景，目前運(yùn)載火箭一般使用液態(tài)氫作為燃料、液態(tài)氧作為助燃劑?；鸺剂系陌l(fā)展如表1所示，表2是一些燃料的熱值。表1第1代第2代第3代第4代燃料氧氣和汽油混合偏二甲胼煤油液態(tài)氫氧化劑四氧化二氮液態(tài)氧液態(tài)氧表2燃料熱值燃料熱值汽油煤油柴油氫（1）使用氫作為燃料的主要優(yōu)點(diǎn)是：______和______；（2）某火箭發(fā)射時(shí)攜帶了液態(tài)氫燃料，這些燃料完全燃燒最多能將多少千克初溫為的水加熱至沸騰______？[，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?標(biāo)準(zhǔn)大氣壓]（3）氫能源車的發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)將液態(tài)氫轉(zhuǎn)化為氫氣在氣缸中燃燒。某次測(cè)試中，一輛氫能源車以70kW的功率勻速行駛0.5h，消耗了2kg燃料，求該發(fā)動(dòng)機(jī)的效率______。2．（2021·四川瀘州市中考真題）人類發(fā)展史也是利用燃料的歷史，干木柴、煤的放熱本領(lǐng)不同，是因?yàn)樗鼈兊腳______（選填“熱值”“熱量”或“溫度”）不同，完全燃燒0.28m2的天然氣可放出_______J的熱量，這些熱量若全部被水吸收，可讓_______kg的水溫度升高20°C[已知天然氣熱值q=3.0×107J/m3，水的比熱容c=4.2×103]/（kg．°C）]。3．（2021·山東濟(jì)寧市·中考真題）完全燃燒140g焦炭所放出的熱量有60%被初始溫度是10、質(zhì)量為10kg的水吸收，則水吸收的熱量為_(kāi)_____J，水溫將升高到______℃。（[，]，在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下）考點(diǎn)四：能量的轉(zhuǎn)化與守恒【備考方略】能量守恒定律，是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。從物理、化學(xué)到地質(zhì)、生物，大到宇宙天體。小到原子核內(nèi)部，只要有能量轉(zhuǎn)化，就一定服從能量守恒的規(guī)律。從日常生活到科學(xué)研究、工程技術(shù)，這一規(guī)律都發(fā)揮著重要的作用。人類對(duì)各種能量，如煤、石油等燃料以及水能、風(fēng)能、核能等的利用，都是通過(guò)能量轉(zhuǎn)化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。能量守恒定律是人們認(rèn)識(shí)自然和利用自然的有力武器?！窘?jīng)典例題】（2021·湖南邵陽(yáng)市中考真題）小汽車已成為大多數(shù)家庭出行代步的工具，其發(fā)動(dòng)機(jī)大多數(shù)為汽油機(jī)，下列有關(guān)汽油機(jī)的說(shuō)法正確的是（）。A．汽油機(jī)的吸氣沖程吸入的是空氣 B．汽油機(jī)的效率一般比柴油機(jī)的效率高C．汽油機(jī)的點(diǎn)火方式是壓燃式 D．汽油機(jī)的壓縮沖程是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【舉一反三】1．（2021·陜西中考真題）2021年1月，使用中國(guó)自主研發(fā)核電技術(shù)的“華龍一號(hào)”5號(hào)機(jī)組正式投入運(yùn)行。核反應(yīng)堆內(nèi)發(fā)生核反應(yīng)后產(chǎn)生大量的熱，使第一回路中的水成為高溫高壓水后進(jìn)入蒸汽發(fā)生器，在其中將第二回路中的水加熱成為高溫高壓水蒸氣，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。下列說(shuō)法不正確的是（）。A．核反應(yīng)堆是利用核裂變產(chǎn)生核能的 B．蒸汽發(fā)生器內(nèi)通過(guò)熱傳遞改變水的內(nèi)能C．汽輪機(jī)工作時(shí)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D．發(fā)電機(jī)的工作原理是電磁感應(yīng)2．（2021·湖南長(zhǎng)沙市