備考2024年中考物理重難點(diǎn)精講精練：6-熱點(diǎn)4 熱機(jī) 能量的轉(zhuǎn)化和守恒（精講）

中考物理熱點(diǎn)復(fù)習(xí)精講精練熱點(diǎn)四熱機(jī)能量的轉(zhuǎn)化和守恒（精講）知識梳理熱機(jī)定義利用內(nèi)能做功的機(jī)械叫熱機(jī)能量轉(zhuǎn)化內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能分類蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動機(jī)等內(nèi)燃機(jī)定義燃料直接在發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機(jī)叫內(nèi)燃機(jī)種類汽油機(jī)、柴油機(jī)汽油機(jī)工作示意圖工作過程吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程示意圖進(jìn)、排氣門及活塞狀態(tài)進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動進(jìn)氣門、排氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動進(jìn)氣門、排氣門都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運(yùn)動能量轉(zhuǎn)化無機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能無熱機(jī)效率定義熱機(jī)用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的熱量之比公式(其中W有用=Fs=PtQ放=mq=Vq)提高利用率措施1.讓燃料燃燒更充分2.減少各種能量損失3.設(shè)法利用廢氣的能量能量的轉(zhuǎn)化和守恒1.在一定條件下，各種形式的能量是可以相互轉(zhuǎn)化的2.能量守恒定律：能量既不會憑空消滅，也不會憑空產(chǎn)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到其他物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變3.能量的轉(zhuǎn)移、轉(zhuǎn)化具有方向性。典例講解例1如圖所示是某單缸四沖程汽油機(jī)的工作示意圖。下列說法正確的是（）A．一個工作循環(huán)的正確順序是：丁、丙、甲、乙 B．熱機(jī)常用水做冷卻劑，是因?yàn)樗姆悬c(diǎn)高 C．丙圖沖程是做功沖程，汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能減小，溫度降低 D．飛輪的轉(zhuǎn)速為1800r/min，則該汽油機(jī)每秒鐘做功30次【分析】（1）判斷汽油機(jī)的四個沖程，先看進(jìn)氣門和排氣門的關(guān)閉情況，進(jìn)氣門打開的是吸氣沖程，排氣門打開的是排氣沖程，進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉的是壓縮沖程或者做功沖程；活塞上行為壓縮沖程和排氣沖程；活塞下行為吸氣沖程和做功沖程；在壓縮沖程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；對外提供內(nèi)能的沖程只有做功沖程，其它三個沖程都是依靠慣性完成的；（2）因?yàn)樗谋葻崛葺^大，常用來做冷卻劑；（3）內(nèi)燃機(jī)的四個沖程中有兩個沖程發(fā)生了能量轉(zhuǎn)化，在壓縮沖程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，在做功沖程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；（4）四沖程內(nèi)燃機(jī)曲軸轉(zhuǎn)一圈，完成2個沖程，活塞往復(fù)1次，1個工作循環(huán)中包括4個沖程并對外做功1次。【解答】甲沖程，兩氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)行，氣缸容積減小，是壓縮沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能，是第二沖程；乙沖程，排氣門打開，活塞向上運(yùn)動，氣缸容積減小，是排氣沖程，是第四沖程；丙沖程，氣門都關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火，活塞向下運(yùn)行，氣缸容積增大，是做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為了機(jī)械能是第三沖程；丁沖程，進(jìn)氣門打開，活塞向下運(yùn)行，氣缸容積增大，是吸氣沖程，是第一沖程；A、四個沖程的正確順序是丁甲丙乙，故A錯誤；B、熱機(jī)常用水做冷卻劑，是因?yàn)樗谋葻崛荽?，吸熱效果好，故B錯誤；C、丙圖是做功沖程，汽油機(jī)的做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，氣缸內(nèi)氣體內(nèi)能減少，溫度降低，故C正確；D、四沖程汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速為1800r/min，則該飛輪每秒鐘轉(zhuǎn)30圈，完成了60個沖程，對外做功15次，故D錯誤。故選：C。例2如圖所示，是汽油機(jī)的能量流向圖，對照此圖，下列說法不正確的是（）A．廢氣的排放所占的比例最大，減少該部分能量損失可以提高熱機(jī)效率 B．冷卻水能量的二次利用可以提高能量的利用率 C．增加該汽油機(jī)的工作時間會提高其機(jī)械效率 D．該汽油機(jī)的效率為30%【分析】（1）熱機(jī)的效率是指有利用的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量之比，要提高其效率，應(yīng)盡量減少能量的損失；（2）熱機(jī)效率與做功多少，工作時間無關(guān)?！窘獯稹緼、由圖示知，廢氣帶走了很大一部分的能量，所以減少該部分的能量損失是提高熱機(jī)效率的有效手段，故A正確；B、冷卻水帶走的熱量僅次于廢氣帶走的熱量，所以冷卻水能量的二次利用可以提高能量利用率，故B正確；C、熱機(jī)的效率是指有利用的熱量與燃料完全燃燒放出的熱量之比，與做功多少，工作時間無關(guān)，故C錯誤；D、該汽油機(jī)的熱機(jī)效率為η＝100%﹣33%﹣30%﹣7%＝30%，故D正確。故選：C。例3下列關(guān)于熱機(jī)的說法正確的是（）A．甲圖的工作原理與乙圖相同 B．乙圖氣缸內(nèi)氣體的溫度升高 C．丙圖是吸氣沖程 D．熱機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的機(jī)械【分析】四沖程內(nèi)燃機(jī)一個工作循環(huán)有四個沖程，分別是吸氣、做功、壓縮和排氣，根據(jù)氣門的狀態(tài)、活塞運(yùn)動的方向確定沖程的種類；其中只有做功沖程對外做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能?！窘獯稹繜釞C(jī)是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)械；甲圖中，水蒸氣推動風(fēng)車轉(zhuǎn)動，是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；乙圖中兩個氣門關(guān)閉、活塞上行，為壓縮沖程，此過程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，缸內(nèi)氣體的溫度升高，所以甲圖的工作原理與乙圖不相同；丙圖中兩個氣門關(guān)閉、活塞下行，為做功沖程，此過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；綜上所述，B正確。故選：B。例4以下提高熱機(jī)效率的方法中，錯誤的是（）A．想辦法把燃料燃燒放出的熱量全部用來做有用功 B．盡量使燃料充分燃燒 C．保證轉(zhuǎn)動部分良好的潤滑 D．盡量減少各種熱散失【分析】熱機(jī)效率是指有效利用的能量與燃料完全燃燒放出的熱量的比值，提高燃料的利用率和減少能量損失可以提高熱機(jī)效率?！窘獯稹繜釞C(jī)效率是指有效利用的能量與燃料完全燃燒放出的熱量的比值，提高燃料的利用率，如使燃料充分燃燒，減少能量的散失，如減少部件的摩擦，保證良好的潤滑，減少各種熱散失，都可以提高熱機(jī)效率；但燃料燃燒放出的熱量是無法全部轉(zhuǎn)化為有用功的，故B、C、D正確；A錯誤。故選：A。例5（多選）下列關(guān)于能量轉(zhuǎn)化和守恒說法正確的是（）A．熱傳遞改變物體內(nèi)能是相同形式的能的互相轉(zhuǎn)移 B．做功改變物體的內(nèi)能是不同形式的能的相互轉(zhuǎn)化 C．在一定條件下各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化 D．能量在轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的過程中總會有損耗，但能量的總量總保持不變 E．自然界任何制造永動機(jī)的設(shè)想，無論它多么巧妙，都是徒勞 F．“摩擦生熱”是創(chuàng)造熱能的過程，說明能量可以從無到有創(chuàng)造出來 G．一個單擺在來回擺動多次后總會停下來，說明能量是不守恒的【分析】改變內(nèi)能的方法有兩種：做功和熱傳遞；自然界中存在不同形式的能量，各種不同的能量可以相互轉(zhuǎn)化，同種能量也可在不同物體間進(jìn)行轉(zhuǎn)移，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變?！窘獯稹緼、熱傳遞是不同物體間的內(nèi)能相互轉(zhuǎn)移，故A正確；B、做功改變物體的內(nèi)能是不同形式的能的相互轉(zhuǎn)化，如摩擦生熱中是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B正確；C、自然界中存在不同形式的能量，在一定條件下各種不同形式的能量間可以相互轉(zhuǎn)化，故C正確；D、能量在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中總會有損耗，例如電動機(jī)的工作原理就是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，但是因?yàn)闄C(jī)械之間存在摩擦，摩擦生熱，所以有一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而這部分的能量轉(zhuǎn)化是我們不需要的，所以可以稱這部分能量損耗了，但能量的總量總保持不變，故D正確；E、自然界任何制造永動機(jī)的設(shè)想，無論它多么巧妙，都是徒勞，因?yàn)樗`背了能量守恒定律，故E正確；F、“摩擦生熱”是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，不是創(chuàng)造熱能的過程，故F錯誤；G、一個單擺在來回擺動多次后總會停下來，是因?yàn)橐徊糠謾C(jī)械能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能，并不能說明能量是不守恒的，故G錯誤。故選：ABCDE。例6為保護(hù)環(huán)境，我國多個城市采用了氫燃料新能源公交車（如圖所示）代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油公交車。若某氫燃料新能源公交車以140kW的恒定功率在水平道路上勻速直線行駛300s，消耗0.5kg的氫燃料。求：（q氫＝1.4×108J/kg）（1）完全燃燒0.5kg氫燃料放出的熱量。（2）新能源公交車行駛300s所做的功。（3）新能源公交車的熱機(jī)效率?！痉治觥浚?）根據(jù)Q＝mq求出這些燃料完全燃燒放出的熱量；（2）根據(jù)公式W＝Pt求出公交車所做的功；（3）根據(jù)η＝求出熱機(jī)的效率?！窘獯稹拷猓海?）0.5kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量：Q＝mq＝0.5kg