2024-2025學(xué)年版塊14 內(nèi)能的利用 專題14-2 熱機(jī)及其效率 （含答案） 初中物理尖子生自主招生培優(yōu)講義83講

2024-2025學(xué)年版塊14內(nèi)能的利用專題14-2熱機(jī)及其效率（含答案）初中物理尖子生自主招生培優(yōu)講義83講專題14-2熱機(jī)及其效率知識·解讀一、熱機(jī)1、定義：利用燃料燃燒釋放出的能量做功的機(jī)械叫做熱機(jī)．2、工作原理：燃料的化學(xué)能→內(nèi)能→機(jī)械能．3、分類：蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)(汽油機(jī)、柴油機(jī))、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動機(jī)等．4、汽油機(jī)：工汽油機(jī)的一個工作循環(huán)要經(jīng)歷吸氣、壓縮、做功和排氣四個沖程，屬于四沖程內(nèi)燃機(jī)．它的一個工作循環(huán)中，活塞往復(fù)運動2次，壓縮沖程把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．只有做功沖程中燃?xì)馔苿踊钊龉?，把?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．其他三個沖程是靠飛輪轉(zhuǎn)動的慣性來完成的.二、汽油機(jī)和柴油機(jī)的區(qū)別汽油機(jī)柴油機(jī)原理圖結(jié)構(gòu)氣缸頂部有火花塞、無噴油嘴氣缸頂部有噴油嘴、無火花塞燃料汽油柴油工作過程吸氣沖程吸進(jìn)汽油和空氣燃料混合物吸進(jìn)空氣壓縮沖程混合燃料被壓縮、壓強(qiáng)增大，溫度升高空氣被壓縮，壓強(qiáng)增大，溫度升高做功沖程壓縮末，火花塞點火，燃料燃燒，產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)鈱ν庾龉嚎s末，噴油嘴噴出霧狀柴油，自燃產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)鈱ν庾龉π什桓撸?0%～30%稍高：30%～45%用途質(zhì)量較小、體積小，常用于汽車、飛機(jī)和小型農(nóng)業(yè)機(jī)械笨重、經(jīng)濟(jì)、功率大，主要用于載重汽車、輪船、坦克等三、熱機(jī)功率和熱機(jī)效率的辨析熱機(jī)效率熱機(jī)功率定義用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機(jī)效率單位時間內(nèi)所做的功物理意義反映熱機(jī)對能量利用率的高低反映熱機(jī)做功的快慢定義式η＝eq\f(Q有用,Q放)×100%P＝eq\f(W,t)單位無單位瓦特(W)注意熱機(jī)效率的高低與熱機(jī)做功的多少、做功的快慢無關(guān)；提高效率的途徑是減少熱機(jī)中的各種能量損失，即減少燃燒過程中的熱量的損失和減少機(jī)械能的損失典例·解讀類型一、內(nèi)燃機(jī)沖程判斷例1、汽車已經(jīng)成為現(xiàn)代生活不可缺少的一部分，汽車多數(shù)采用汽油機(jī)作為發(fā)動機(jī)，如圖是四沖程汽油機(jī)的工作循環(huán)示意圖，下列說法中不正確的是()A、甲沖程是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B、乙沖程是排氣沖程C、丙沖程是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D、丁沖程是吸氣沖程【【答案】C.【解析】題考查汽油機(jī)四個沖程的識別。甲圖中進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運行，是壓縮沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A正確；乙圖中進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運動，是排氣沖程，故B正確；丙圖中進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向下運行，是做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故C錯誤；丁圖中進(jìn)氣門打開，活塞向下運行，是吸氣沖程，沒有能量轉(zhuǎn)化的過程，故D正確?！痉椒记伞扛鶕?jù)剖面圖識別汽油機(jī)的工作沖程，主要有三個關(guān)鍵點：(1)活塞的運動方向。(2)氣門的開閉情況。(3)火花塞是否產(chǎn)生電火花。類型二、四沖程比例計算問題例2、一臺單缸四沖程柴油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速是2400r/min，柴油機(jī)每秒內(nèi)完成_________個工作循環(huán)，做功_______次，活塞往復(fù)運動______次．【答案【答案】20；20；40.【解析】根據(jù)飛輪轉(zhuǎn)速求出每秒內(nèi)飛輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)，內(nèi)燃機(jī)一個工作循環(huán)活塞往復(fù)2次，曲軸轉(zhuǎn)動2周，做功1次．已知飛輪轉(zhuǎn)速為2400r/min=40r/s，因為一個工作循環(huán)活塞往復(fù)2次，曲軸轉(zhuǎn)動2周，做功1次，所以該柴油機(jī)1s內(nèi)完成20個工作循環(huán)，對外做功20次，活塞往復(fù)運動40次．【方法技巧】工作循環(huán)次數(shù)：做功次數(shù)：往復(fù)運動次數(shù)：沖程數(shù)=1：1：2：4.類型三、熱機(jī)效率的綜合計算例3、如圖為四缸發(fā)動機(jī)的工作原理圖：內(nèi)燃機(jī)通過連桿把四個汽缸的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功沖程錯開，在飛輪轉(zhuǎn)動的每半周里，都有一個汽缸在做功，其他三個汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣沖程．排量2.0L輸出功率120kW轉(zhuǎn)速6000r/min(1)發(fā)動機(jī)在做功沖程里，高溫、高壓的燃?xì)馔苿踊钊蛳逻\動，對外做功，同時將_____能轉(zhuǎn)化為_____能．(2)有一臺四缸發(fā)動機(jī)，其主要技術(shù)指標(biāo)如表所示．其中排量等于四個汽缸工作容積的總和，汽缸工作容積指活塞從上止點到下止點所掃過的容積，又稱單缸排量，它取決于活塞的面積和活塞上下運動的距離(即沖程長)．轉(zhuǎn)速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉(zhuǎn)的周數(shù)．①該發(fā)動機(jī)在1s內(nèi)做功________J，單缸排量V＝________L.②在每個做功沖程里，發(fā)動機(jī)做功W＝____J.(3)在做功沖程里，燃?xì)鈱钊龅墓杀硎緸閃＝pV，式中p表示燃?xì)鈱钊膲簭?qiáng)，則p＝________Pa.(1L＝10－3m3)【【答案】(1)內(nèi)機(jī)械;(2)1.2×105;0.5;600;(3)1.2×106.【解析】（1）在做功沖程里，高溫、高壓的燃?xì)馀蛎涀龉?，將?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；（2）①∵P=，∴發(fā)動機(jī)在1s內(nèi)做功：W=Pt=120×103W×1s=1.2×105J，∵四缸總排量為2.0L，單缸排量：V=×2.0L=0.5L，②∵發(fā)動機(jī)在1s內(nèi)做功1.2×105J，發(fā)動機(jī)有四個缸同時工作，∴每個缸1s內(nèi)做功：W=×1.2×105J=3×104J，又∵轉(zhuǎn)速為6000r/min，四沖程內(nèi)燃機(jī)每個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩周、做功一次，∴∴1s內(nèi)做功50次，每個做功沖程做功：W′=×3×104J=600J．（3）∵W′=pV，V=0.5L=0.5×10-3m3，∴燃?xì)鈱钊膲簭?qiáng)：p===1.2×106Pa.例4、蓮蓮家的汽車尾部標(biāo)有“2.0T”的字樣，其中“T”就是“渦輪增壓”，是利用高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉(zhuǎn)，來帶動同軸的“進(jìn)氣渦輪”也高速旋轉(zhuǎn)，從而增加吸氣沖程的進(jìn)氣量并增大進(jìn)氣氣壓，使汽油燃燒更充分，燃?xì)鈮簭?qiáng)更大，同時也減少了廢氣中的有害物質(zhì)，達(dá)到提高發(fā)動機(jī)效率和減少廢氣污染的目的。這輛汽車的最低油耗可達(dá)0.2kg/(kW·h)，已知汽油的熱值為4.6×107J/kg。(溫馨提示：最低油耗是指燃燒最少的汽油獲得最大有用功的能量；0.2kg/(kW·h)表示獲得1kW·h能量消耗0.2kg汽油。)求：(1)0.2kg的汽油完全燃燒時放出的熱量為多少？(2)該汽車發(fā)動機(jī)的效率最高可達(dá)多少？(結(jié)果保留整數(shù))【【答案】(1)9.2×106J；(2)39%.【解析】(1)0.2kg的汽油完全燃燒時放出的熱量：Q放=mq=0.2kg×4.6×107J/kg=9.2×106J(2)根據(jù)題意可知，完全燃燒0.2kg汽油獲得的能量為W=1kW·h=3.6×106J，汽車發(fā)動機(jī)的效率：η=×100%=×100%≈39%。例5、一臺單缸四沖程柴油機(jī)，每分鐘轉(zhuǎn)1800r，每一個工作循環(huán)燃?xì)庾龅墓?00J，柴油的熱值為4.3×107J/kg．問：（1）此柴油機(jī)在1h內(nèi)做了多少功？（2）如果此柴油機(jī)的效率為30%，做這些功需要完全燃燒多少柴油？【【答案】(1)2.7×107J；(2)2.1kg.【解析】（1）由于每四沖程為一個工作循環(huán)，每一個工作循環(huán)為兩轉(zhuǎn)，所以，該柴油機(jī)每分鐘有1800/2=900個工作循環(huán)，此柴油機(jī)在1h內(nèi)做功：W=500J×900×60×60s=2.7×107J，（2）由η=W有/W總可得，W總=W有/30%=2.7×107J/30%=9×107J，此時W總=Q，由Q=mq可得，m=W總/q=9×107J/4.3×107J/kg≈2.1kg．培優(yōu)·訓(xùn)練一、選擇題1、現(xiàn)代汽車的發(fā)動機(jī)一般都是四沖程內(nèi)燃機(jī)，其四個沖程如圖所示，其中做功沖程是()2、如圖是汽車四沖程發(fā)動機(jī)的一個沖程示意圖，下列說法正確的是()A.該沖程是做功沖程B.該沖程機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C.這種汽車對環(huán)境沒有污染D.此發(fā)動機(jī)的效率可達(dá)90%3、如圖所示，是小普同學(xué)跟爺爺學(xué)習(xí)氣功的四個基本動作．由此他聯(lián)想到熱機(jī)的四個沖程，以下與做功沖程最相似的是()4、如圖所示是演示點火爆炸的實驗裝置，按動電火花發(fā)生器的按鈕，點燃盒內(nèi)酒精，盒蓋迅速飛出．這個過程與四沖程汽油機(jī)中的哪一個沖程的能量轉(zhuǎn)化相同()A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程5、關(guān)于內(nèi)燃機(jī)，下列說法正確的是()A.四個沖程中只有一個沖程發(fā)生內(nèi)能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化B.壓縮沖程主要是通過做功的方式增大缸內(nèi)氣體的內(nèi)能C.汽油機(jī)和柴油機(jī)都是通過火花塞點火的D.只要技術(shù)進(jìn)步，內(nèi)燃機(jī)的效率可以達(dá)到100%6、有一輛汽車在水平路面上用0.5h勻速行駛了36km，消耗汽油3kg。若已知該汽車發(fā)動機(jī)的功率(即牽引力的功率)為23kW，汽車(包括車上的人和物品)質(zhì)量為1.5t，車輪與地的接觸總面積是0.5m2,汽油的熱值為4.6×107J／kg，g=10N／kg。下列分析正確的是（

）A、該汽車對路面的壓力等于l.5×104N,該汽車克服阻力做的功是2.3×104JB、該汽車通過這段路程的平均速度是200m／s，車對地的壓強(qiáng)是30PaC、該汽車的牽引力是1.5×104N，汽油燃燒放出的熱量是1.38×108JD、該汽車發(fā)動機(jī)的效率是30％，該汽車的牽引力是1.15×103N7、現(xiàn)有兩個使用同一種燃料的加熱器，用它們分別對甲、乙兩種不同的物質(zhì)加熱．已知甲物質(zhì)的比熱是乙物質(zhì)的2倍，甲物質(zhì)的質(zhì)量是乙物質(zhì)的，當(dāng)甲物質(zhì)升高的溫度是乙物質(zhì)的時（甲、乙物質(zhì)的物態(tài)都不發(fā)生改變），加熱甲物質(zhì)所用燃料是加熱乙物質(zhì)的，則兩加熱器利用熱能的效率之比是（）A、3：4

B、1：1C、3：2D、2：18、關(guān)于汽油機(jī)和柴油機(jī)的區(qū)別，下列說法中你認(rèn)為不妥的是（

）A、柴油機(jī)比汽油機(jī)費用低廉，但比較笨重B、柴油機(jī)的效率一般比汽油機(jī)的效率高C、一個工作循環(huán)中柴油機(jī)做功兩次，比汽油機(jī)多一次做功沖程D、在構(gòu)造上，柴油機(jī)汽缸頂部有噴油嘴而沒有火花塞9、甲、乙兩臺汽油機(jī)，甲的功率是乙的2倍，甲的效率是30%，乙的效率是20%，那么甲、乙在相同時間內(nèi)所消耗汽油質(zhì)量之比為（

）A、3：4B、2：3C、3：2D、4：310、下列關(guān)于熱機(jī)的是說法中，錯誤的是（

）A、熱機(jī)工作的過程是將燃料燃燒獲得的內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過程B、為了防止熱機(jī)過熱，通常用水來降溫，是利用水的比熱容大的特性C、可以采用增大熱機(jī)功率的方法來增大熱機(jī)的效率D、熱機(jī)的大量使用會造成環(huán)境污染11、有甲、乙兩臺汽油機(jī)，若在同一時間內(nèi)甲做的有用功是乙做的有用功的2倍，甲的效率是25％，乙的效率是20％。則在同樣時間內(nèi)，甲、乙兩汽油機(jī)消耗汽油的質(zhì)量之比為（

）A、2：5B、8：5C、5：8D、5：212、閱讀下列材料：①擴(kuò)散現(xiàn)象實質(zhì)是一切物質(zhì)分子都在不停地作無規(guī)則運動；②內(nèi)燃機(jī)壓縮沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；③壓縮氣體使氣體溫度升高是通過做功改變物體內(nèi)能；④熱機(jī)效率是熱機(jī)性能的重要指標(biāo)之一。以下答案正確的是（

）A、①③④正確B、只有①③正確C、①②正確D、①②③④正確13、我國計劃在2025年實現(xiàn)首次載人登月。已知月球上無大氣、無磁場，物體在月球上所受重力只相當(dāng)于地球上的，假設(shè)月球表面粗糙程度與地面相同。在月球上，你認(rèn)為下列情況可能的是（

）A、月球車行駛時所受摩擦力變小B、用指南針確定方向C、利用降落傘降落，以確保安全落月D、月球車可以用汽油機(jī)驅(qū)動14、北京國際汽車展覽會于4月21-25日在北京中國國際展覽中心新、老展館同時拉開大幕．某人為了測試汽車發(fā)動機(jī)的效率，開車以60Km/h的平均速度行駛了120Km，用去汽油25L，已知汽油的密度為0.7×103kg/m3，熱值為4.6×107J/kg，發(fā)動機(jī)的功率為32KW，則該汽車發(fā)動機(jī)的效率為（

）A、28.8%B、36.5%C、23.6%D、38%15、下圖是汽油機(jī)一個工作循環(huán)的四個沖程，順序排列正確的是（）A、甲乙丙丁B、乙丙甲丁C、丁丙乙甲D、丁甲丙乙16、汽油機(jī)工作時，汽缸內(nèi)燃?xì)鉁囟茸罡?、壓?qiáng)最大的時刻是(

)A、吸氣沖程結(jié)束B、做功沖程結(jié)束C、壓縮沖程結(jié)束，火花塞點火前的瞬間D、壓縮沖程結(jié)束，火花塞點火后的瞬間17、一臺汽油機(jī)，活塞面積是50cm2，活塞行程為25cm，做功沖程中燃?xì)猱a(chǎn)生的平均壓強(qiáng)為8×105Pa，那么該汽油機(jī)在一個工作循環(huán)中對外做的功是（）A、20JB、1000JC、80JD、8000J18、（多選）2017年2月28日上午，韓軍方非公開地和樂天集團(tuán)簽署薩德（THAAD薩德反導(dǎo)系統(tǒng)）用地交換合約，薩德在韓國部署，這令國人極為憤慨．“薩德”既可在大氣層內(nèi)40千米以上的高空，又可在大氣層外180千米以下的高度攔截來襲的彈道導(dǎo)彈，號稱“全球唯一能在大氣層內(nèi)外攔截彈道導(dǎo)彈的陸基系統(tǒng)”，“薩德”的破壞機(jī)理是“碰撞﹣殺傷”，該系統(tǒng)的攔截彈由一級固體助推火箭和作為彈頭的KKV（動能殺傷飛行器）組成．整個KKV（包括保護(hù)罩）長2.325米，底部直徑370毫米，重量約60公斤，飛行速度為2000米/秒．下列有關(guān)薩德說法正確的是（

）A、薩德攔截彈在高空飛行穿越大氣層時，要克服摩擦做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B、“薩德”的破壞機(jī)理是“碰撞﹣殺傷”，即KKV在高空飛行時具有的能量很大，能夠做的功很多C、一級固體助推火箭屬于熱機(jī)工作時將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D、一級固體助推火箭自帶燃料和氧化劑，可以在大氣層外工作二、填空題1、一臺單缸四沖程柴油機(jī)，它的轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分，做功沖程時推動活塞一次做功1500J，那么，每分鐘完成_____次工作循環(huán)，功率為______kW．2、一臺柴油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為2400r/min,則在1s內(nèi),柴油機(jī)完成________個沖程;對外做功的次數(shù)是________.3、如圖所示，工作中的四沖程汽油機(jī)正處于________沖程，該沖程將________轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，若該汽油機(jī)每秒完成40個沖程，則每秒它對外做功________次、飛輪轉(zhuǎn)過________圈．4、某四沖程內(nèi)燃機(jī)，飛輪轉(zhuǎn)速為300r/min，活塞面積為120cm2，活塞行程L是0.3m，假設(shè)做功沖程中燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)是5×105Pa，則這臺內(nèi)燃機(jī)的功率是______W.5、家用轎車常用汽油機(jī)驅(qū)動．汽油機(jī)在________沖程將________能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．汽車行駛過程中，油箱內(nèi)汽油越來越少，汽油的熱值________(選填“變小”“不變”或“變大”)．6、圖甲是某便攜式丁烷燃?xì)鉅t，用該燃?xì)鉅t燒水時，每2分鐘完全燃燒0.014kg的丁烷放出的熱量為________J；由圖乙可以判斷出在燒水過程中，________(選填“0～2min”“2～4min”或“4～6min”)時的熱效率高，若水的質(zhì)量為3kg，該時間段的熱效率為________．[水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)，丁烷的熱值為9×107J/kg]7、汽車四沖程內(nèi)燃機(jī)的一個工作循環(huán)一般分為:吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程,在這四個沖程中,把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是________沖程.某單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為1200r/min,該內(nèi)燃機(jī)每秒鐘對外做功的次數(shù)為________次.8、目前我國研發(fā)一款以壓縮空氣為動力的環(huán)保車．汽車使用前需要壓縮存儲氣體，這一過程通過_______的方式使氣體內(nèi)能增加，開動時，釋放的氣體推動發(fā)動機(jī)，將氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為___能，此車緊急剎車時，剎車片和輪胎都變熱，汽車的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為______能．四沖程內(nèi)燃機(jī)的一個工作循環(huán)一般分為：吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程，在這四個沖程中，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是______沖程．某單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為1200r/min，該內(nèi)燃機(jī)每秒鐘對外做功的次數(shù)為_____次．9、某4缸4沖程汽油機(jī)的每一個汽缸的橫截面積均為5×10-3m2，活塞沖程長0.06m，滿負(fù)荷工作時做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為9.0×105Pa，飛輪的轉(zhuǎn)速是2400r/min。則這種汽油機(jī)燃?xì)鈱钊钠骄鶋毫開________N；這臺汽油機(jī)滿負(fù)荷工作時做功的功率為_________W。三、計算題1、單缸四沖程汽油機(jī)的氣缸活塞面積為30cm2，一個沖程活塞在氣缸中移動的距離是50mm，滿負(fù)荷工作時做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為9.0×105Pa，飛輪1min轉(zhuǎn)動1800圈．當(dāng)汽油機(jī)滿負(fù)荷工作時（不計摩擦），求該汽油機(jī)的功率．2、圖為四缸發(fā)動機(jī)工作原理：內(nèi)燃機(jī)通過連桿把四個汽缸的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功過程錯開。曲軸與飛輪相連，飛輪每轉(zhuǎn)動半周，有一個汽缸在做功，其他三個汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作?，F(xiàn)有一臺四缸發(fā)動機(jī)，其主要技術(shù)指標(biāo)如下表所示，其中排量等于四個汽缸工作容積的總和，汽缸工作容積等于活塞的面積與活塞上下運動的距離（即沖程長）的乘積，轉(zhuǎn)速表示排量2.0L輸出功率120kW轉(zhuǎn)速6000r/min每分鐘飛輪所轉(zhuǎn)的周數(shù)。求：(1)飛輪每轉(zhuǎn)動半周，發(fā)動機(jī)做功多少？(2)若在做功沖程里，燃?xì)鈱钊麎簭?qiáng)可以看作恒壓，則壓強(qiáng)多大？3、一臺單缸四沖程柴油機(jī)活塞的橫截面積為600cm2，活塞的行程是10cm，做功沖程的平均壓強(qiáng)是3.5×105Pa．求：（1）做功沖程中氣體做的功．（2）若柴油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速是1200r/min，則柴油機(jī)滿負(fù)荷工作時的功率多大？（不計摩擦損失）（3）如果汽油機(jī)滿負(fù)荷工作時每分鐘消耗100g汽油，這種汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少？（柴油熱值為3.3×107J/kg）4、我國南海海底存儲著豐富的"可燃冰"資源.可燃冰被視為21世紀(jì)新型綠色能源，可燃冰的主要成分是甲烷，1m3的可燃冰可轉(zhuǎn)化生成164m3的甲烷氣體和0.8m3的水.已知甲烷氣體的熱值是3.6×107J/m3.我市公交車以天然液化氣為燃料，其主要成分就是甲烷.如果一輛公交車滿載乘客時總質(zhì)量是6000kg，那么1m3可燃冰轉(zhuǎn)化生成的甲烷氣體完全燃燒產(chǎn)生的能量可供公交車滿載時以36km/h的速度勻速行駛1640min.勻速行駛中公交車受到的平均阻力為車重的0.05倍.求：（1）公交車滿載乘客時的重力；（g=10N/kg）（2）這段時間內(nèi)公交車牽引力所做功的功率；（3）1m3的可燃冰轉(zhuǎn)化生成的甲烷氣體完全燃燒所產(chǎn)生的能量能將多少千克的水從20°C加熱到沸騰.（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，c水=4.2×103J/（kg?°C），結(jié)果保留整數(shù)）（4）這段時間內(nèi)公交車發(fā)動機(jī)的效率是多大？5、近年來，汽車逐步走進(jìn)了普通百姓的家庭．（1）現(xiàn)在汽車的發(fā)動機(jī)大多是用汽油作燃料的汽油機(jī)，如圖所示汽油機(jī)正處在_________沖程．（2）由于過度開發(fā)和使用加劇了不可再生能源的消耗，現(xiàn)在很多地方在使用乙醇汽油．乙醇汽油是-種由乙醇和普通汽油按-定比例混配形成的替代能源，其中普通汽油體積占90%，乙醇（即酒精）體積占10%．請寫出使用乙醇汽油的好處之一是_______________________________.（3）某型號汽車使用上述乙醇汽油，在水平路面上勻速行駛，受到的阻力是900N，行駛的路程為100km，已知該汽車此時的效率為25%，求這段時間內(nèi)消耗的乙醇汽油的質(zhì)量為多少千克？（乙醇汽油熱值為4.6×107J/kg，發(fā)動機(jī)牽引力所做的功為有用功）（保留小數(shù)點后一位數(shù)字）（4）四沖程內(nèi)燃機(jī)，在________沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．一臺單缸四沖程汽油機(jī)，飛輪轉(zhuǎn)速是1200r/min，該汽油機(jī)每秒鐘內(nèi)完成_______個沖程，對外做功______次．（5）熱機(jī)（如汽車、拖拉機(jī)的發(fā)動機(jī)等）是將燃料的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置．熱機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用推動了社會的快速發(fā)展、熱機(jī)在能的轉(zhuǎn)化過程中不可避免地要損失一部分能量，請列舉出2個熱機(jī)在工作過程中存在的能量損失．6、某型號汽車在車型測試中，在一段平直公路上勻速行駛了36km，用時0.5小時，車的總質(zhì)量為3×103kg，受到的阻力為車重的0.1倍，其中g(shù)=10N/kg。求：（1）該汽車牽引力所做的功；（2）已知這一過程消耗燃油1.5×10-2m3，則熱機(jī)在這一過程中消耗的總能量（假設(shè)燃油完全燃燒，燃油密度為0.8×103kg/m3，燃油熱值q為4.5×107J/kg）；（3）該汽車發(fā)動機(jī)的效率；（4）若該汽車在平直的公路上勻速行駛的路程為s，發(fā)動機(jī)牽引力為F，其發(fā)動機(jī)效率為η，汽油的熱值為q，請推導(dǎo)該汽車在這段路程內(nèi)消耗的汽油的質(zhì)量為.

專題14-2熱機(jī)及其效率例1、【答案】C.【解析】題考查汽油機(jī)四個沖程的識別。甲圖中進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運行，是壓縮沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A正確；乙圖中進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運動，是排氣沖程，故B正確；丙圖中進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向下運行，是做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故C錯誤；丁圖中進(jìn)氣門打開，活塞向下運行，是吸氣沖程，沒有能量轉(zhuǎn)化的過程，故D正確?！痉椒记伞扛鶕?jù)剖面圖識別汽油機(jī)的工作沖程，主要有三個關(guān)鍵點：(1)活塞的運動方向。(2)氣門的開閉情況。(3)火花塞是否產(chǎn)生電火花。例2、【答案】20；20；40.【解析】根據(jù)飛輪轉(zhuǎn)速求出每秒內(nèi)飛輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)，內(nèi)燃機(jī)一個工作循環(huán)活塞往復(fù)2次，曲軸轉(zhuǎn)動2周，做功1次．已知飛輪轉(zhuǎn)速為2400r/min=40r/s，因為一個工作循環(huán)活塞往復(fù)2次，曲軸轉(zhuǎn)動2周，做功1次，所以該柴油機(jī)1s內(nèi)完成20個工作循環(huán)，對外做功20次，活塞往復(fù)運動40次．【方法技巧】工作循環(huán)次數(shù)：做功次數(shù)：往復(fù)運動次數(shù)：沖程數(shù)=1：1：2：4.例3、【答案】(1)內(nèi)機(jī)械;(2)1.2×105;0.5;600;(3)1.2×106.【解析】（1）在做功沖程里，高溫、高壓的燃?xì)馀蛎涀龉?，將?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；（2）①∵P=，∴發(fā)動機(jī)在1s內(nèi)做功：W=Pt=120×103W×1s=1.2×105J，∵四缸總排量為2.0L，單缸排量：V=×2.0L=0.5L，②∵發(fā)動機(jī)在1s內(nèi)做功1.2×105J，發(fā)動機(jī)有四個缸同時工作，∴每個缸1s內(nèi)做功：W=×1.2×105J=3×104J，又∵轉(zhuǎn)速為6000r/min，四沖程內(nèi)燃機(jī)每個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩周、做功一次，∴1s內(nèi)做功50次，每個做功沖程做功：W′=×3×104J=600J．（3）∵W′=pV，V=0.5L=0.5×10-3m3，∴燃?xì)鈱钊膲簭?qiáng)：p===1.2×106Pa.例4、【答案】(1)9.2×106J；(2)39%.【解析】(1)0.2kg的汽油完全燃燒時放出的熱量：Q放=mq=0.2kg×4.6×107J/kg=9.2×106J(2)根據(jù)題意可知，完全燃燒0.2kg汽油獲得的能量為W=1kW·h=3.6×106J，汽車發(fā)動機(jī)的效率：η=×100%=×100%≈39%。例5、【答案】(1)2.7×107J；(2)2.1kg.【解析】（1）由于每四沖程為一個工作循環(huán)，每一個工作循環(huán)為兩轉(zhuǎn)，所以，該柴油機(jī)每分鐘有1800/2=900個工作循環(huán)，此柴油機(jī)在1h內(nèi)做功：W=500J×900×60×60s=2.7×107J，（2）由η=W有/W總可得，W總=W有/30%=2.7×107J/30%=9×107J，此時W總=Q，由Q=mq可得，m=W總/q=9×107J/4.3×107J/kg≈2.1kg．培優(yōu)·訓(xùn)練一、選擇題1、B【解析】本題考查內(nèi)燃機(jī)四個沖程的識別。根據(jù)進(jìn)氣門、排氣門的開關(guān)情況和活塞的運動方向來判斷。做功沖程中，進(jìn)氣門、排氣門都關(guān)閉，活塞向下運動，B選項符合。A選項是吸氣沖程，C選項是壓縮沖程，D選項是排氣沖程。2、A【解析】由圖可知，內(nèi)燃機(jī)的兩個氣門關(guān)閉，活塞向下運動，所以該沖程是做功沖程，A正確；做功沖程把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，B錯誤；汽車產(chǎn)生的廢氣對環(huán)境有污染，C錯誤；汽油機(jī)的效率一般在30%左右，所以此發(fā)動機(jī)的效率不可能達(dá)到90%，D錯誤．故選A.3、C【解析】鼻孔吸氣相當(dāng)于四沖程汽油機(jī)的吸氣沖程；氣沉丹田壓縮體內(nèi)空氣，相當(dāng)于四沖程汽油機(jī)的壓縮沖程；排山倒海向外推相當(dāng)于四沖程汽油機(jī)的做功沖程；打完收工相當(dāng)于四沖程汽油機(jī)的排氣沖程．C正確．故選C.4、C【解析】點燃盒內(nèi)酒精，盒蓋迅速飛出，這個過程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，與四沖程汽油機(jī)中的做功沖程的能量轉(zhuǎn)化相同；吸氣沖程和排氣沖程均沒有能量轉(zhuǎn)化，壓縮沖程是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，C正確，A、B、D錯誤．故選C.5、B【解析】因為在內(nèi)燃機(jī)的壓縮沖程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化內(nèi)能，在做功沖程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以內(nèi)燃機(jī)有兩個沖程發(fā)生內(nèi)能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化，A錯誤；內(nèi)燃機(jī)的壓縮沖程是活塞壓縮氣體對氣體做功從而增大了氣缸內(nèi)氣體的內(nèi)能，B正確；汽油機(jī)是通過火花塞點火，而柴油機(jī)是通過噴油嘴壓燃點火的，C錯誤；熱機(jī)在工作時不可避免的要克服機(jī)械部件間的摩擦做額外功，機(jī)械效率不可能達(dá)到100%，D錯誤．故選B.6、D7、B8、C9、D10、C11、B12、A13、A14、A15、C16、D17、B18、ABCD二、填空題1、40010解析：飛輪轉(zhuǎn)速為800r/min，因一個工作循環(huán)活塞往復(fù)2次，曲軸轉(zhuǎn)動2周，做功1次，所以，該柴油機(jī)1min飛輪轉(zhuǎn)動800圈，對外做功400次；該柴油機(jī)1min內(nèi)做的總功W=400×1500J=6×105J，柴油機(jī)的功率P=W/t=6×105J/60s=1×104W=10kW．2、80203、做功內(nèi)能10204、45005、做功內(nèi)不變【解析】汽油機(jī)的一個工作循環(huán)包括吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程，其中做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；汽車在行駛過程中，油箱內(nèi)汽油的質(zhì)量變小，種類不變，熱值是燃料的一種特性，只與燃料的種類有關(guān)，所以剩下汽油的熱值不變．6、1.26×1060～2min30%【解析】0.014kg丁烷完全燃燒放出的熱量為Q放＝mq＝0.014kg×9×107J/kg＝1.26×106J；圖乙中在0～2min時間內(nèi)，水的溫度升高快，所以該時間段熱效率高；水吸收的熱量：Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×3kg×(50℃－20℃)＝3.78×105J；熱效率：η＝eq\f(Q吸,Q放)×100%＝eq\f(3.78×105J,1.26×106J)×100%＝30%.7、壓縮108、做功機(jī)械內(nèi)壓縮10解析：本題抓住做功改變物體內(nèi)能．做功主要有摩擦生熱和壓縮氣體做功，物體內(nèi)能會增加．熱機(jī)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器，它的一個工作循環(huán)包括四個沖程：吸氣、壓縮、做功、排氣沖程，其中壓縮沖程是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；內(nèi)燃機(jī)每進(jìn)行一個工作循環(huán)，要經(jīng)過四個沖程，燃?xì)馔苿踊钊龉σ淮?，活塞往返兩次，飛輪轉(zhuǎn)動兩周；首先換算得到飛輪每秒轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)數(shù)，再計算經(jīng)過幾個工作循環(huán)，再計算燃?xì)庾龉Φ拇螖?shù)．（1）汽車使用前需要壓縮儲存氣體，壓縮氣體做功，物體內(nèi)能會增加．開動時，釋放的氣體推動發(fā)動機(jī)，將氣體的內(nèi)能又轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；此車緊急剎車時，剎車片和輪胎都變熱，汽車的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．（2）壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，做功沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；（3）1200r/min=20r/s，每秒飛輪轉(zhuǎn)動20轉(zhuǎn)，內(nèi)燃機(jī)經(jīng)過10個工作循環(huán)，燃?xì)鈱钊龉?0次．9、4500;21600三、計算題1、2025W2、該發(fā)動機(jī)每秒鐘做功：W1=P.t=120千焦每秒鐘曲軸完成6000／60=100轉(zhuǎn)(1)飛輪每轉(zhuǎn)動半周里，發(fā)動機(jī)做的功W==600J。(2)每個氣缸工作容積△V=0.5L，每個做功沖程里，氣體做功為W=p△V=p×0.5L=600焦可得p=1.2×106帕3、2100J21000W38%解析：（1）燃?xì)鈱钊钠骄鶋毫Γ篎=pS=3.5×105Pa×600×10-4m2=21000N；一個做功沖程中燃?xì)鈱钊龅墓Γ篧1=Fs=21000N×10×10-2m=2100J（2）飛輪轉(zhuǎn)速：1200r/min=20r/s，因為一個工作循環(huán)飛輪轉(zhuǎn)2圈，完成4個沖程，做功一次，所以每秒共有10個工作循環(huán)，對外做功10次；該柴油機(jī)每秒做的功：W=10×2100J=21000J，柴油機(jī)的功率為：P=W/t=21000J/1s=21000W（3）柴油機(jī)滿負(fù)荷工作時1min做的功：W′=Pt=21000W×1×60s=1.26×106J；每分鐘柴油完全燃燒產(chǎn)生的熱量：Q=mq=3.3×107J/kg×100×10-3kg=3.3×106J；柴油機(jī)的效率：η=W′/Q=1.26×106J/3.3×106J=38%．4、(1)G總=m總g(1分)=6000kg×10N/kg=6×104N；(1分)(2)f=0.05G總=0.05×6×104N=3000N，(1分)P===Fv=3000N×10m/s=3×104W；(1分)(3)Q放=Vq=160m3×3.6×107J/m3=5.76×109J，(1分)由題知，水吸收的熱量：Q吸=70%Q放，由Q吸=cm△t可得水的質(zhì)量：m==12000kg；(1分)(4)這段時間內(nèi)公交車牽引力所做功(有用能量)：W=Pt(1分)=3×104W×1600×60s=2.88×109J，(1分)這段時間內(nèi)公交車發(fā)動機(jī)的效率：η=100%=50%．(1分)5、（1）壓縮；（2）節(jié)約石油資源，環(huán)保；（3）7.8kg；（4）做功4010；（5）熱機(jī)排出的尾氣仍有較高的溫度，因此要損失一部分內(nèi)能；燃燒不充分有部分能量沒有充分釋放或轉(zhuǎn)化；或克服摩擦要對外做功損失部分能量等；熱機(jī)本身要散熱（任選兩個即可）．解析：（1）由圖可知，兩個氣門都關(guān)閉，活塞向上運動，所以是壓縮沖程．2）使用乙醇汽油的好處：乙醇汽油污染小，并且乙醇汽油是可再生能源，可以節(jié)約不可再生能源．（3）因為在水平路面上勻速行駛，所以F=f=900N汽車做的有用功為：W有用=Fs=900N×100×103m=9×107J，因為η=W有用/Q所以Q=W有用/η=9×107J/25%=3.6×108J，又因為Q=qm，所以乙醇汽油的質(zhì)量為：m=Q/q=3.6×108J/4.6×107J/kg≈7.8kg．6、(1)1.08×108J;（2）12Kg;（3）20%；（4）略專題14-2熱機(jī)及其效率知識·解讀一、熱機(jī)1、定義：利用燃料燃燒釋放出的能量做功的機(jī)械叫做熱機(jī)．2、工作原理：燃料的化學(xué)能→內(nèi)能→機(jī)械能．3、分類：蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)(汽油機(jī)、柴油機(jī))、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動機(jī)等．4、汽油機(jī)：工汽油機(jī)的一個工作循環(huán)要經(jīng)歷吸氣、壓縮、做功和排氣四個沖程，屬于四沖程內(nèi)燃機(jī)．它的一個工作循環(huán)中，活塞往復(fù)運動2次，壓縮沖程把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．只有做功沖程中燃?xì)馔苿踊钊龉?，把?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．其他三個沖程是靠飛輪轉(zhuǎn)動的慣性來完成的.二、汽油機(jī)和柴油機(jī)的區(qū)別汽油機(jī)柴油機(jī)原理圖結(jié)構(gòu)氣缸頂部有火花塞、無噴油嘴氣缸頂部有噴油嘴、無火花塞燃料汽油柴油工作過程吸氣沖程吸進(jìn)汽油和空氣燃料混合物吸進(jìn)空氣壓縮沖程混合燃料被壓縮、壓強(qiáng)增大，溫度升高空氣被壓縮，壓強(qiáng)增大，溫度升高做功沖程壓縮末，火花塞點火，燃料燃燒，產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)鈱ν庾龉嚎s末，噴油嘴噴出霧狀柴油，自燃產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)鈱ν庾龉π什桓撸?0%～30%稍高：30%～45%用途質(zhì)量較小、體積小，常用于汽車、飛機(jī)和小型農(nóng)業(yè)機(jī)械笨重、經(jīng)濟(jì)、功率大，主要用于載重汽車、輪船、坦克等三、熱機(jī)功率和熱機(jī)效率的辨析熱機(jī)效率熱機(jī)功率定義用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機(jī)效率單位時間內(nèi)所做的功物理意義反映熱機(jī)對能量利用率的高低反映熱機(jī)做功的快慢定義式η＝eq\f(Q有用,Q放)×100%P＝eq\f(W,t)單位無單位瓦特(W)注意熱機(jī)效率的高低與熱機(jī)做功的多少、做功的快慢無關(guān)；提高效率的途徑是減少熱機(jī)中的各種能量損失，即減少燃燒過程中的熱量的損失和減少機(jī)械能的損失典例·解讀類型一、內(nèi)燃機(jī)沖程判斷例1、汽車已經(jīng)成為現(xiàn)代生活不可缺少的一部分，汽車多數(shù)采用汽油機(jī)作為發(fā)動機(jī)，如圖是四沖程汽油機(jī)的工作循環(huán)示意圖，下列說法中不正確的是()A、甲沖程是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B、乙沖程是排氣沖程C、丙沖程是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D、丁沖程是吸氣沖程【【答案】C.【解析】題考查汽油機(jī)四個沖程的識別。甲圖中進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運行，是壓縮沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A正確；乙圖中進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運動，是排氣沖程，故B正確；丙圖中進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向下運行，是做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故C錯誤；丁圖中進(jìn)氣門打開，活塞向下運行，是吸氣沖程，沒有能量轉(zhuǎn)化的過程，故D正確?！痉椒记伞扛鶕?jù)剖面圖識別汽油機(jī)的工作沖程，主要有三個關(guān)鍵點：(1)活塞的運動方向。(2)氣門的開閉情況。(3)火花塞是否產(chǎn)生電火花。類型二、四沖程比例計算問題例2、一臺單缸四沖程柴油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速是2400r/min，柴油機(jī)每秒內(nèi)完成_________個工作循環(huán)，做功_______次，活塞往復(fù)運動______次．【答案【答案】20；20；40.【解析】根據(jù)飛輪轉(zhuǎn)速求出每秒內(nèi)飛輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)，內(nèi)燃機(jī)一個工作循環(huán)活塞往復(fù)2次，曲軸轉(zhuǎn)動2周，做功1次．已知飛輪轉(zhuǎn)速為2400r/min=40r/s，因為一個工作循環(huán)活塞往復(fù)2次，曲軸轉(zhuǎn)動2周，做功1次，所以該柴油機(jī)1s內(nèi)完成20個工作循環(huán)，對外做功20次，活塞往復(fù)運動40次．【方法技巧】工作循環(huán)次數(shù)：做功次數(shù)：往復(fù)運動次數(shù)：沖程數(shù)=1：1：2：4.類型三、熱機(jī)效率的綜合計算例3、如圖為四缸發(fā)動機(jī)的工作原理圖：內(nèi)燃機(jī)通過連桿把四個汽缸的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功沖程錯開，在飛輪轉(zhuǎn)動的每半周里，都有一個汽缸在做功，其他三個汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣沖程．排量2.0L輸出功率120kW轉(zhuǎn)速6000r/min(1)發(fā)動機(jī)在做功沖程里，高溫、高壓的燃?xì)馔苿踊钊蛳逻\動，對外做功，同時將_____能轉(zhuǎn)化為_____能．(2)有一臺四缸發(fā)動機(jī)，其主要技術(shù)指標(biāo)如表所示．其中排量等于四個汽缸工作容積的總和，汽缸工作容積指活塞從上止點到下止點所掃過的容積，又稱單缸排量，它取決于活塞的面積和活塞上下運動的距離(即沖程長)．轉(zhuǎn)速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉(zhuǎn)的周數(shù)．①該發(fā)動機(jī)在1s內(nèi)做功________J，單缸排量V＝________L.②在每個做功沖程里，發(fā)動機(jī)做功W＝____J.(3)在做功沖程里，燃?xì)鈱钊龅墓杀硎緸閃＝pV，式中p表示燃?xì)鈱钊膲簭?qiáng)，則p＝________Pa.(1L＝10－3m3)【【答案】(1)內(nèi)機(jī)械;(2)1.2×105;0.5;600;(3)1.2×106.【解析】（1）在做功沖程里，高溫、高壓的燃?xì)馀蛎涀龉?，將?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；（2）①∵P=，∴發(fā)動機(jī)在1s內(nèi)做功：W=Pt=120×103W×1s=1.2×105J，∵四缸總排量為2.0L，單缸排量：V=×2.0L=0.5L，②∵發(fā)動機(jī)在1s內(nèi)做功1.2×105J，發(fā)動機(jī)有四個缸同時工作，∴每個缸1s內(nèi)做功：W=×1.2×105J=3×104J，又∵轉(zhuǎn)速為6000r/min，四沖程內(nèi)燃機(jī)每個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩周、做功一次，∴∴1s內(nèi)做功50次，每個做功沖程做功：W′=×3×104J=600J．（3）∵W′=pV，V=0.5L=0.5×10-3m3，∴燃?xì)鈱钊膲簭?qiáng)：p===1.2×106Pa.例4、蓮蓮家的汽車尾部標(biāo)有“2.0T”的字樣，其中“T”就是“渦輪增壓”，是利用高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉(zhuǎn)，來帶動同軸的“進(jìn)氣渦輪”也高速旋轉(zhuǎn)，從而增加吸氣沖程的進(jìn)氣量并增大進(jìn)氣氣壓，使汽油燃燒更充分，燃?xì)鈮簭?qiáng)更大，同時也減少了廢氣中的有害物質(zhì)，達(dá)到提高發(fā)動機(jī)效率和減少廢氣污染的目的。這輛汽車的最低油耗可達(dá)0.2kg/(kW·h)，已知汽油的熱值為4.6×107J/kg。(溫馨提示：最低油耗是指燃燒最少的汽油獲得最大有用功的能量；0.2kg/(kW·h)表示獲得1kW·h能量消耗0.2kg汽油。)求：(1)0.2kg的汽油完全燃燒時放出的熱量為多少？(2)該汽車發(fā)動機(jī)的效率最高可達(dá)多少？(結(jié)果保留整數(shù))【【答案】(1)9.2×106J；(2)39%.【解析】(1)0.2kg的汽油完全燃燒時放出的熱量：Q放=mq=0.2kg×4.6×107J/kg=9.2×106J(2)根據(jù)題意可知，完全燃燒0.2kg汽油獲得的能量為W=1kW·h=3.6×106J，汽車發(fā)動機(jī)的效率：η=×100%=×100%≈39%。例5、一臺單缸四沖程柴油機(jī)，每分鐘轉(zhuǎn)1800r，每一個工作循環(huán)燃?xì)庾龅墓?00J，柴油的熱值為4.3×107J/kg．問：（1）此柴油機(jī)在1h內(nèi)做了多少功？（2）如果此柴油機(jī)的效率為30%，做這些功需要完全燃燒多少柴油？【【答案】(1)2.7×107J；(2)2.1kg.【解析】（1）由于每四沖程為一個工作循環(huán)，每一個工作循環(huán)為兩轉(zhuǎn)，所以，該柴油機(jī)每分鐘有1800/2=900個工作循環(huán)，此柴油機(jī)在1h內(nèi)做功：W=500J×900×60×60s=2.7×107J，（2）由η=W有/W總可得，W總=W有/30%=2.7×107J/30%=9×107J，此時W總=Q，由Q=mq可得，m=W總/q=9×107J/4.3×107J/kg≈2.1kg．培優(yōu)·訓(xùn)練一、選擇題1、現(xiàn)代汽車的發(fā)動機(jī)一般都是四沖程內(nèi)燃機(jī)，其四個沖程如圖所示，其中做功沖程是()2、如圖是汽車四沖程發(fā)動機(jī)的一個沖程示意圖，下列說法正確的是()A.該沖程是做功沖程B.該沖程機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C.這種汽車對環(huán)境沒有污染D.此發(fā)動機(jī)的效率可達(dá)90%3、如圖所示，是小普同學(xué)跟爺爺學(xué)習(xí)氣功的四個基本動作．由此他聯(lián)想到熱機(jī)的四個沖程，以下與做功沖程最相似的是()4、如圖所示是演示點火爆炸的實驗裝置，按動電火花發(fā)生器的按鈕，點燃盒內(nèi)酒精，盒蓋迅速飛出．這個過程與四沖程汽油機(jī)中的哪一個沖程的能量轉(zhuǎn)化相同()A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程5、關(guān)于內(nèi)燃機(jī)，下列說法正確的是()A.四個沖程中只有一個沖程發(fā)生內(nèi)能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化B.壓縮沖程主要是通過做功的方式增大缸內(nèi)氣體的內(nèi)能C.汽油機(jī)和柴油機(jī)都是通過火花塞點火的D.只要技術(shù)進(jìn)步，內(nèi)燃機(jī)的效率可以達(dá)到100%6、有一輛汽車在水平路面上用0.5h勻速行駛了36km，消耗汽油3kg。若已知該汽車發(fā)動機(jī)的功率(即牽引力的功率)為23kW，汽車(包括車上的人和物品)質(zhì)量為1.5t，車輪與地的接觸總面積是0.5m2,汽油的熱值為4.6×107J／kg，g=10N／kg。下列分析正確的是（

）A、該汽車對路面的壓力等于l.5×104N,該汽車克服阻力做的功是2.3×104JB、該汽車通過這段路程的平均速度是200m／s，車對地的壓強(qiáng)是30PaC、該汽車的牽引力是1.5×104N，汽油燃燒放出的熱量是1.38×108JD、該汽車發(fā)動機(jī)的效率是30％，該汽車的牽引力是1.15×103N7、現(xiàn)有兩個使用同一種燃料的加熱器，用它們分別對甲、乙兩種不同的物質(zhì)加熱．已知甲物質(zhì)的比熱是乙物質(zhì)的2倍，甲物質(zhì)的質(zhì)量是乙物質(zhì)的，當(dāng)甲物質(zhì)升高的溫度是乙物質(zhì)的時（甲、乙物質(zhì)的物態(tài)都不發(fā)生改變），加熱甲物質(zhì)所用燃料是加熱乙物質(zhì)的，則兩加熱器利用熱能的效率之比是（）A、3：4

B、1：1C、3：2D、2：18、關(guān)于汽油機(jī)和柴油機(jī)的區(qū)別，下列說法中你認(rèn)為不妥的是（

）A、柴油機(jī)比汽油機(jī)費用低廉，但比較笨重B、柴油機(jī)的效率一般比汽油機(jī)的效率高C、一個工作循環(huán)中柴油機(jī)做功兩次，比汽油機(jī)多一次做功沖程D、在構(gòu)造上，柴油機(jī)汽缸頂部有噴油嘴而沒有火花塞9、甲、乙兩臺汽油機(jī)，甲的功率是乙的2倍，甲的效率是30%，乙的效率是20%，那么甲、乙在相同時間內(nèi)所消耗汽油質(zhì)量之比為（

）A、3：4B、2：3C、3：2D、4：310、下列關(guān)于熱機(jī)的是說法中，錯誤的是（

）A、熱機(jī)工作的過程是將燃料燃燒獲得的內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過程B、為了防止熱機(jī)過熱，通常用水來降溫，是利用水的比熱容大的特性C、可以采用增大熱機(jī)功率的方法來增大熱機(jī)的效率D、熱機(jī)的大量使用會造成環(huán)境污染11、有甲、乙兩臺汽油機(jī)，若在同一時間內(nèi)甲做的有用功是乙做的有用功的2倍，甲的效率是25％，乙的效率是20％。則在同樣時間內(nèi)，甲、乙兩汽油機(jī)消耗汽油的質(zhì)量之比為（

）A、2：5B、8：5C、5：8D、5：212、閱讀下列材料：①擴(kuò)散現(xiàn)象實質(zhì)是一切物質(zhì)分子都在不停地作無規(guī)則運動；②內(nèi)燃機(jī)壓縮沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；③壓縮氣體使氣體溫度升高是通過做功改變物體內(nèi)能；④熱機(jī)效率是熱機(jī)性能的重要指標(biāo)之一。以下答案正確的是（

）A、①③④正確B、只有①③正確C、①②正確D、①②③④正確13、我國計劃在2025年實現(xiàn)首次載人登月。已知月球上無大氣、無磁場，物體在月球上所受重力只相當(dāng)于地球上的，假設(shè)月球表面粗糙程度與地面相同。在月球上，你認(rèn)為下列情況可能的是（

）A、月球車行駛時所受摩擦力變小B、用指南針確定方向C、利用降落傘降落，以確保安全落月D、月球車可以用汽油機(jī)驅(qū)動14、北京國際汽車展覽會于4月21-25日在北京中國國際展覽中心新、老展館同時拉開大幕．某人為了測試汽車發(fā)動機(jī)的效率，開車以60Km/h的平均速度行駛了120Km，用去汽油25L，已知汽油的密度為0.7×103kg/m3，熱值為4.6×107J/kg，發(fā)動機(jī)的功率為32KW，則該汽車發(fā)動機(jī)的效率為（

）A、28.8%B、36.5%C、23.6%D、38%15、下圖是汽油機(jī)一個工作循環(huán)的四個沖程，順序排列正確的是（）A、甲乙丙丁B、乙丙甲丁C、丁丙乙甲D、丁甲丙乙16、汽油機(jī)工作時，汽缸內(nèi)燃?xì)鉁囟茸罡?、壓?qiáng)最大的時刻是(

)A、吸氣沖程結(jié)束B、做功沖程結(jié)束C、壓縮沖程結(jié)束，火花塞點火前的瞬間D、壓縮沖程結(jié)束，火花塞點火后的瞬間17、一臺汽油機(jī)，活塞面積是50cm2，活塞行程為25cm，做功沖程中燃?xì)猱a(chǎn)生的平均壓強(qiáng)為8×105Pa，那么該汽油機(jī)在一個工作循環(huán)中對外做的功是（）A、20JB、1000JC、80JD、8000J18、（多選）2017年2月28日上午，韓軍方非公開地和樂天集團(tuán)簽署薩德（THAAD薩德反導(dǎo)系統(tǒng)）用地交換合約，薩德在韓國部署，這令國人極為憤慨．“薩德”既可在大氣層內(nèi)40千米以上的高空，又可在大氣層外180千米以下的高度攔截來襲的彈道導(dǎo)彈，號稱“全球唯一能在大氣層內(nèi)外攔截彈道導(dǎo)彈的陸基系統(tǒng)”，“薩德”的破壞機(jī)理是“碰撞﹣殺傷”，該系統(tǒng)的攔截彈由一級固體助推火箭和作為彈頭的KKV（動能殺傷飛行器）組成．整個KKV（包括保護(hù)罩）長2.325米，底部直徑370毫米，重量約60公斤，飛行速度為2000米/秒．下列有關(guān)薩德說法正確的是（

）A、薩德攔截彈在高空飛行穿越大氣層時，要克服摩擦做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B、“薩德”的破壞機(jī)理是“碰撞﹣殺傷”，即KKV在高空飛行時具有的能量很大，能夠做的功很多C、一級固體助推火箭屬于熱機(jī)工作時將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D、一級固體助推火箭自帶燃料和氧化劑，可以在大氣層外工作二、填空題1、一臺單缸四沖程柴油機(jī)，它的轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分，做功沖程時推動活塞一次做功1500J，那么，每分鐘完成_____次工作循環(huán)，功率為______kW．2、一臺柴油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為2400r/min,則在1s內(nèi),柴油機(jī)完成________個沖程;對外做功的次數(shù)是________.3、如圖所示，工作中的四沖程汽油機(jī)正處于________沖程，該沖程將________轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，若該汽油機(jī)每秒完成40個沖程，則每秒它對外做功________次、飛輪轉(zhuǎn)過________圈．4、某四沖程內(nèi)燃機(jī)，飛輪轉(zhuǎn)速為300r/min，活塞面積為120cm2，活塞行程L是0.3m，假設(shè)做功沖程中燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)是5×105Pa，則這臺內(nèi)燃機(jī)的功率是______W.5、家用轎車常用汽油機(jī)驅(qū)動．汽油機(jī)在________沖程將________能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．汽車行駛過程中，油箱內(nèi)汽油越來越少，汽油的熱值________(選填“變小”“不變”或“變大”)．6、圖甲是某便攜式丁烷燃?xì)鉅t，用該燃?xì)鉅t燒水時，每2分鐘完全燃燒0.014kg的丁烷放出的熱量為________J；由圖乙可以判斷出在燒水過程中，________(選填“0～2min”“2～4min”或“4～6min”)時的熱效率高，若水的質(zhì)量為3kg，該時間段的熱效率為________．[水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)，丁烷的熱值為9×107J/kg]7、汽車四沖程內(nèi)燃機(jī)的一個工作循環(huán)一般分為:吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程,在這四個沖程中,把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是________沖程.某單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為1200r/min,該內(nèi)燃機(jī)每秒鐘對外做功的次數(shù)為________次.8、目前我國研發(fā)一款以壓縮空氣為動力的環(huán)保車．汽車使用前需要壓縮存儲氣體，這一過程通過_______的方式使氣體內(nèi)能增加，開動時，釋放的氣體推動發(fā)動機(jī)，將氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為___能，此車緊急剎車時，剎車片和輪胎都變熱，汽車的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為______能．四沖程內(nèi)燃機(jī)的一個工作循環(huán)一般分為：吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程，在這四個沖程中，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是______沖程．某單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為1200r/min，該內(nèi)燃機(jī)每秒鐘對外做功的次數(shù)為_____次．9、某4缸4沖程汽油機(jī)的每一個汽缸的橫截面積均為5×10-3m2，活塞沖程長0.06m，滿負(fù)荷工作時做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為9.0×105Pa，飛輪的轉(zhuǎn)速是2400r/min。則這種汽油機(jī)燃?xì)鈱钊钠骄鶋毫開________N；這臺汽油機(jī)滿負(fù)荷工作時做功的功率為_________W。三、計算題1、單缸四沖程汽油機(jī)的氣缸活塞面積為30cm2，一個沖程活塞在氣缸中移動的距離是50mm，滿負(fù)荷工作時做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為9.0×105Pa，飛輪1min轉(zhuǎn)動1800圈．當(dāng)汽油機(jī)滿負(fù)荷工作時（不計摩擦），求該汽油機(jī)的功率．2、圖為四缸發(fā)動機(jī)工作原理：內(nèi)燃機(jī)通過連桿把四個汽缸的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功過程錯開。曲軸與飛輪相連，飛輪每轉(zhuǎn)動半周，有一個汽缸在做功，其他三個汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作?，F(xiàn)有一臺四缸發(fā)動機(jī)，其主要技術(shù)指標(biāo)如下表所示，其中排量等于四個汽缸工作容積的總和，汽缸工作容積等于活塞的面積與活塞上下運動的距離（即沖程長）的乘積，轉(zhuǎn)速表示排量2.0L輸出功率120kW轉(zhuǎn)速6000r/min每分鐘飛輪所轉(zhuǎn)的周數(shù)。求：(1)飛輪每轉(zhuǎn)動半周，發(fā)動機(jī)做功多少？(2)若在做功沖程里，燃?xì)鈱钊麎簭?qiáng)可以看作恒壓，則壓強(qiáng)多大？3、一臺單缸四沖程柴油機(jī)活塞的橫截面積為600cm2，活塞的行程是10cm，做功沖程的平均壓強(qiáng)是3.5×105Pa．求：（1）做功沖程中氣體做的功．（2）若柴油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速是1200r/min，則柴油機(jī)滿負(fù)荷工作時的功率多大？（不計摩擦損失）（3）如果汽油機(jī)滿負(fù)荷工作時每分鐘消耗100g汽油，這種汽油機(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少？（柴油熱值為3.3×107J/kg）4、我國南海海底存儲著豐富的"可燃冰"資源.可燃冰被視為21世紀(jì)新型綠色能源，可燃冰的主要成分是甲烷，1m3的可燃冰可轉(zhuǎn)化生成164m3的甲烷氣體和0.8m3的水.已知甲烷氣體的熱值是3.6×107J/m3.我市公交車以天然液化氣為燃料，其主要成分就是甲烷.如果一輛公交車滿載乘客時總質(zhì)量是6000kg，那么1m3可燃冰轉(zhuǎn)化生成的甲烷氣體完全燃燒產(chǎn)生的能量可供公交車滿載時以36km/h的速度勻速行駛1640min.勻速行駛中公交車受到的平均阻力為車重的0.05倍.求：（1）公交車滿載乘客時的重力；（g=10N/kg）（2）這段時間內(nèi)公交車牽引力所做功的功率；（3）1m3的可燃冰轉(zhuǎn)化生成的甲烷氣體完全燃燒所產(chǎn)生的能量能將多少千克的水從20°C加熱到沸騰.（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，c水=4.2×103J/（kg?°C），結(jié)果保留整數(shù)）（4）這段時間內(nèi)公交車發(fā)動機(jī)的效率是多大？5、近年來，汽車逐步走進(jìn)了普通百姓的家庭．（1）現(xiàn)在汽車的發(fā)動機(jī)大多是用汽油作燃料的汽油機(jī)，如圖所示汽油機(jī)正處在_________沖程．（2）由于過度開發(fā)和使用加劇了不可再生能源的消耗，現(xiàn)在很多地方在使用乙醇汽油．乙醇汽油是-種由乙醇和普通汽油按-定比例混配形成的替代能源，其中普通汽油體積占90%，乙醇（即酒精）體積占10%．請寫出使用乙醇汽油的好處之一是_______________________________.（3）某型號汽車使用上述乙醇汽油，在水平路面上勻速行駛，受到的阻力是900N，行駛的路程為100km，已知該汽車此時的效率為25%，求這段時間內(nèi)消耗的乙醇汽油的質(zhì)量為多少千克？（乙醇汽油熱值為4.6×107J/kg，發(fā)動機(jī)牽引力所做的功為有用功）（保留小數(shù)點后一位數(shù)字）（4）四沖程內(nèi)燃機(jī)，在________沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．一臺單缸四沖程汽油機(jī)，飛輪轉(zhuǎn)速是1200r/min，該汽油機(jī)每秒鐘內(nèi)完成_______個沖程，對外做功______次．（5）熱機(jī)（如汽車、拖拉機(jī)的發(fā)動機(jī)等）是將燃料的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置．熱機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用推動了社會的快速發(fā)展、熱機(jī)在能的轉(zhuǎn)化過程中不可避免地要損失一部分能量，請列舉出2個熱機(jī)在工作過程中存在的能量損失．6、某型號汽車在車型測試中，在一段平直公路上勻速行駛了36km，用時0.5小時，車的總質(zhì)量為3×103kg，受到的阻力為車重的0.1倍，其中g(shù)=10N/kg。求：（1）該汽車牽引力所做的功；（2）已知這一過程消耗燃油1.5×10-2m3，則熱機(jī)在這一過程中消耗的總能量（假設(shè)燃油完全燃燒，燃油密度為0.8×103kg/m3，燃油熱值q為4.5×107J/kg）；（3）該汽車發(fā)動機(jī)的效率；（4）若該汽車在平直的公路上勻速行駛的路程為s，發(fā)動機(jī)牽引力為F，其發(fā)動機(jī)效率為η，汽油的熱值為q，請推導(dǎo)該汽車在這段路程內(nèi)消耗的汽油的質(zhì)量為.

專題14-2熱機(jī)及其效率例1、【答案】C.【解析】題考查汽油機(jī)四個沖程的識別。甲圖中進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運行，是壓縮沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A正確；乙圖中進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運動，是排氣沖程，故B正確；丙圖中進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向下運行，是做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故C錯誤；丁圖中進(jìn)氣門打開，活塞向下運行，是吸氣沖程，沒有能量轉(zhuǎn)化的過程，故D正確?！痉椒记伞扛鶕?jù)剖面圖識別汽油機(jī)的工作沖程，主要有三個關(guān)鍵點：(1)活塞的運動方向。(2)氣門的開閉情況。(3)火花塞是否產(chǎn)生電火花。例2、【答案】20；20；40.【解析】根據(jù)飛輪轉(zhuǎn)速求出每秒內(nèi)飛輪轉(zhuǎn)動圈數(shù)，內(nèi)燃機(jī)一個工作循環(huán)活塞往復(fù)2次，曲軸轉(zhuǎn)動2周，做功1次．已知飛輪轉(zhuǎn)速為2400r/min=40r/s，因為一個工作循環(huán)活塞往復(fù)2次，曲軸轉(zhuǎn)動2周，做功1次，所以該柴油機(jī)1s內(nèi)完成20個工作循環(huán)，對外做功20次，活塞往復(fù)運動40次．【方法技巧】工作循環(huán)次數(shù)：做功次數(shù)：往復(fù)運動次數(shù)：沖程數(shù)=1：1：2：4.例3、【答案】(1)內(nèi)機(jī)械;(2)1.2×105;0.5;600;(3)1.2×106.【解析】（1）在做功沖程里，高溫、高壓的燃?xì)馀蛎涀龉?，將?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；（2）①∵P=，∴發(fā)動機(jī)在1s內(nèi)做功：W=Pt=120×103W×1s=1.2×105J，∵四缸總排量為2.0L，單缸排量：V=×2.0L=0.5L，②∵發(fā)動機(jī)在1s內(nèi)做功1.2×105J，發(fā)動機(jī)有四個缸同時工作，∴每個缸1s內(nèi)做功：W=×1.2×105J=3×104J，又∵轉(zhuǎn)速為6000r/min，四沖程內(nèi)燃機(jī)每個工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)兩周、做功一次，∴1s內(nèi)做功50次，每個做功沖程做功：W′=×3×104J=600J．（3）∵W′=pV，V=0.5L=0.5×10-3m3，∴燃?xì)鈱钊膲簭?qiáng)：p===1.2×106Pa.例4、【答案】(1)9.2×106J；(2)39%.【解析】(1)0.2kg的汽油完全燃燒時放出的熱量：Q放=mq=0.2kg×4.6×107J/kg=9.2×106J(2)根據(jù)題意可知，完全燃燒0.2kg汽油獲得的能量為W=1kW·h=3.6×106J，汽車發(fā)動機(jī)的效率：η=×100%=×100%≈39%。例5、【答案】(1)2.7×107J；(2)2.1kg.【解析】（1）由于每四沖程為一個工作循環(huán)，每一個工作循環(huán)為兩轉(zhuǎn)，所以，該柴油機(jī)每分鐘有1800/2=900個工作循環(huán)，此柴油機(jī)在1h內(nèi)做功：W=500J×900×60×60s=2.7×107J，（2）由η=W有/W總可得，W總=W有/30%=2.7×107J/30%=9×107J，此時W總=Q，由Q=mq可得，m=W總/q=9×107J/4.3×107J/kg≈2.1kg．培優(yōu)·訓(xùn)練一、選擇題1、B【解析】本題考查內(nèi)燃機(jī)四個沖程的識別。根據(jù)進(jìn)氣門、排氣門的開關(guān)情況和活塞的運動方向來判斷。做功沖程中，進(jìn)氣門、排氣門都關(guān)閉，活塞向下運動，B選項符合。A選項是吸氣沖程，C選項是壓縮沖程，D選項是排氣沖程。2、A【解析】由圖可知，內(nèi)燃機(jī)的兩個氣門關(guān)閉，活塞向下運動，所以該沖程是做功沖程，A正確；做功沖程把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，B錯誤；汽車產(chǎn)生的廢氣對環(huán)境有污染，C錯誤；汽油機(jī)的效率一般在30%左右，所以此發(fā)動機(jī)的效率不可能達(dá)到90%，D錯誤．故選A.3、C【解析】鼻孔吸氣相當(dāng)于四沖程汽油機(jī)的吸氣沖程；氣沉丹田壓縮體內(nèi)空氣，相當(dāng)于四沖程汽油機(jī)的壓縮沖程；排山倒海向外推相當(dāng)于四沖程汽油機(jī)的做功沖程；打完收工相當(dāng)于四沖程汽油機(jī)的排氣沖程．C正確．故選C.4、C【解析】點燃盒內(nèi)酒精，盒蓋迅速飛出，這個過程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，與四沖程汽油機(jī)中的做功沖程的能量轉(zhuǎn)化相同；吸氣沖程和排氣沖程均沒有能量轉(zhuǎn)化，壓縮沖程是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，C正確，A、B、D錯誤．故選C.5、B【解析】因為在內(nèi)燃機(jī)的壓縮沖程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化內(nèi)能，在做功沖程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以內(nèi)燃機(jī)有兩個沖程發(fā)生內(nèi)能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化，A錯誤；內(nèi)燃機(jī)的壓縮沖程是活塞壓縮氣體對氣體做功從而增大了氣缸內(nèi)氣體的內(nèi)能，B正確；汽油機(jī)是通過火花塞點火，而柴油機(jī)是通過噴油嘴壓燃點火的，C錯誤；熱機(jī)在工作時不可避免的要克服機(jī)械部件間的摩擦做額外功，機(jī)械效率不可能達(dá)到100%，D錯誤．故選B.6、D7、B8、C9、D10、C11、B12、A13、A14、A15、C16、D17、B18、ABCD二、填空題1、40010解析：飛輪轉(zhuǎn)速為800r/min，因一個工作循環(huán)活塞往復(fù)2次，曲軸轉(zhuǎn)動2周，做功1次，所以，該柴油機(jī)1min飛輪轉(zhuǎn)動800圈，對外做功400次；該柴油機(jī)1min內(nèi)做的總功W=400×1500J=6×105J，柴油機(jī)的功率P=W/t=6×105J/60s=1×104W=10kW．2、80203、做功內(nèi)能10204、45005、做功內(nèi)不變【解析】汽油機(jī)的一個工作循環(huán)包括吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程，其中做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；汽車在行駛過程中，油箱內(nèi)汽油的質(zhì)量變小，種類不變，熱值是燃料的一種特性，只與燃料的種類有關(guān)，所以剩下汽油的熱值不變．6、1.26×1060～2min30%【解析】0.014kg丁烷完全燃燒放出的熱量為Q放＝mq＝0.014kg×9×107J/kg＝1.26×106J；圖乙中在0～2min時間內(nèi)，水的溫度升高快，所以該時間段熱效率高；水吸收的熱量：Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×3kg×(50℃－20℃)＝3.78×105J；熱效率：η＝eq\f(Q吸,Q放)×100%＝eq\f(3.78×105J,1.26×106J)×100%＝30%.7、壓縮108、做功機(jī)械內(nèi)壓縮10解析：本題抓住做功改變物體內(nèi)能．做功主要有摩擦生熱和壓縮氣體做功，物體內(nèi)能會增加．熱機(jī)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器，它的一個工作循環(huán)包括四個沖程：吸氣、壓縮、做功、排氣沖程，其中壓縮沖程是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；內(nèi)燃機(jī)每進(jìn)行一個工作循環(huán)，要經(jīng)過四個沖程，燃?xì)馔苿踊钊龉σ淮?，活塞往返兩次，飛輪轉(zhuǎn)動兩周；首先換算得到飛輪每秒轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)數(shù)，再計算經(jīng)過幾個工作循環(huán)，再計算燃?xì)庾龉Φ拇螖?shù)．（1）汽車使用前需要壓縮儲存氣體，壓縮氣體做功，物體內(nèi)能會增加．開動時，釋放的氣體推動發(fā)動機(jī)，將氣體的內(nèi)能又轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；此車緊急剎車時，剎車片和輪胎都變熱，汽車的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．（2）壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，做功沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；（3）1200r/min=20r/s，每秒飛輪轉(zhuǎn)動20轉(zhuǎn)，內(nèi)燃機(jī)經(jīng)過10個工作循環(huán)，燃?xì)鈱钊龉?0次．9、4500;21600三、計算題1、2025W2、該發(fā)動機(jī)每秒鐘做功：W1=P.t=120千焦每秒鐘曲軸完成6000／60=100轉(zhuǎn)(1)飛輪每轉(zhuǎn)動半周里，發(fā)動機(jī)做的功W==600J。(2)每個氣缸工作容積△V=0.5L，每個做功沖程里，氣體做功為W=p△V=p×0.5L=600焦可得p=1.2×106帕3、2100J21000W38%解析：（1）燃?xì)鈱钊钠骄鶋毫Γ篎=pS=3.5×105Pa×600×10-4m2=21000N；一個做功沖程中燃?xì)鈱钊龅墓Γ篧1=Fs=21000N×10×10-2m=2100J（2）飛輪轉(zhuǎn)速：1200r/min=20r/s，因為一個工作循環(huán)飛輪轉(zhuǎn)2圈，完成4個沖程，做功一次，所以每秒共有10個工作循環(huán)，對外做功10次；該柴油機(jī)每秒做的功：W=10×2100J=21000J，柴油機(jī)的功率為：P=W/t=21000J/1s=21000W（3）柴油機(jī)滿負(fù)荷工作時1min做的功：W′=Pt=21000W×1×60s=1.26×106J；每分鐘柴油完全燃燒產(chǎn)生的熱量：Q=mq=3.3×107J/kg×100×10-3kg=3.3×106J；柴油機(jī)的效率：η=W′/Q=1.26×106J/3.3×106J=38%．4、(1)G總=m總g(1分)=6000kg×10N/kg=6×104N；(1分)(2)f=0.05G總=0.05×6×104N=3000N，(1分)P===Fv=3000N×10m/s=3×104W；(1分)(3)Q放=Vq=160m3×3.6×107J/m3=5.76×109J，(1分)由題知，水吸收的熱量：Q吸=70%Q放，由Q吸=cm△t可得水的質(zhì)量：m==12000kg；(1分)(4)這段時間內(nèi)公交車牽引力所做功(有用能量)：W=Pt(1分)=3×104W×1600×60s=2.88×109J，(1分)這段時間內(nèi)公交車發(fā)動機(jī)的效率：η=100%=50%．(1分)5、（1）壓縮；（2）節(jié)約石油資源，環(huán)保；（3）7.8kg；（4）做功4010；（5）熱機(jī)排出的尾氣仍有較高的溫度，因此要損失一部分內(nèi)能；燃燒不充分有部分能量沒有充分釋放或轉(zhuǎn)化；或克服摩擦要對外做功損失部分能量等；熱機(jī)本身要散熱（任選兩個即可）．解析：（1）由圖可知，兩個氣門都關(guān)閉，活塞向上運動，所以是壓縮沖程．（2）使用乙醇汽油的好處：乙醇汽油污染小，并且乙醇汽油是可再生能源，可以節(jié)約不可再生能源．（3）因為在水平路面上勻速行駛，所以F=f=900N汽車做的有用功為：W有用=Fs=900N×100×103m=9×107J，因為η=W有用/Q所以Q=W有用/η=9×107J/25%=3.6×108J，又因為Q=qm，所以乙醇汽油的質(zhì)量為：m=Q/q=3.6×108J/4.6×107J/kg≈7.8kg．6、(1)1.08×108J;（2）12Kg;（3）20%；（4）略專題14-3專題14-3能量守恒定律知識·解讀一、能量守恒定律內(nèi)容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)移到另一個物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變.二、能量守恒定律的理解1、不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化(1)各種運動形式都有對應(yīng)的能，如機(jī)械運動對應(yīng)機(jī)械能，分子熱運動對應(yīng)內(nèi)能等．(2)不同形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化，如“摩擦生熱”機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，“電爐取熱”電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能等．2、能量守恒定律及意義(1)各種不同形式的能之間相互轉(zhuǎn)化時保持總量不變．(2)意義：一切物理過程都適用，比機(jī)械能守恒定律更普遍，是19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)之一．3．永動機(jī)是不可能制成的(1)不消耗能量能源源不斷地對外做功的機(jī)器，叫永動機(jī)，其前景是誘人的．但因為永動機(jī)違背了能量守恒定律，所以無一例外地歸于失?。?2)永動機(jī)給我們的啟示人類利用和改造自然時，必須遵循自然規(guī)律．典例·解讀類型一、能量的轉(zhuǎn)化例1、一顆子彈以某一水平速度擊中了靜止在光滑水平面上的木塊，并從中穿出．對于這一過程，下列說法中正確的是()A．子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的機(jī)械能B．子彈減少的動能等于木塊增加的動能C．子彈減少的機(jī)械能等于木塊增加的動能與木塊增加的內(nèi)能之和D．子彈減少的動能等于木塊增加的動能與子彈和木塊增加的內(nèi)能之和【【答案】D.【解析】射穿木塊的過程中，由于相互間摩擦力的作用使得子彈的動能減小，木塊獲得動能，同時產(chǎn)生熱量，且系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量在數(shù)值上等于系統(tǒng)機(jī)械能的損失．A，B項沒有考慮到系統(tǒng)增加的內(nèi)能，C項中應(yīng)考慮的是系統(tǒng)減少的機(jī)械能等于系統(tǒng)增加的內(nèi)能．故正確答案為D.例2、現(xiàn)在流行一款鞋，穿上它走路時，鞋會發(fā)光，站著不動就不會發(fā)光．則這款鞋發(fā)光的原理，從能量轉(zhuǎn)化的角度分析正確的是()A.機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為光能B.電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)化為光能C.機(jī)械能轉(zhuǎn)化為光能，再轉(zhuǎn)化為電能D.光能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)化為電能【【答案】A.【解析】鞋子里有一個小型的發(fā)電機(jī)，走路時，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電能再轉(zhuǎn)化為小燈泡的光能，使小燈泡發(fā)光．故選A.類型二：能量守恒定律例3、(多選)關(guān)于能量和能量守恒，下列表述正確的是()A．能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式B．能量可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體C．能量是守恒的，所以能源永不枯竭D．滿足能量守恒定律的物理過程一定能自發(fā)進(jìn)行E．永動機(jī)不可能制成是因為違背了能量守恒定律【【答案】ABE.【解析】根據(jù)能量守恒定律，能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，也可以從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，A、B正確；能量與能源不同，能量是守恒的，但隨著能量的耗散，能量可以利用的品質(zhì)會下降，故依然要節(jié)約能源，C錯誤；自然界的宏觀熱現(xiàn)象的過程都有方向性，滿足能量守恒定律的物理過程不一定能自發(fā)進(jìn)行，D錯誤；永動機(jī)不可能制成是因為它違背了能量守恒定律，E正確。例4、空氣壓縮機(jī)在一次壓縮中，活塞對空氣做了2×105J的功，同時空氣的內(nèi)能增加了1.5×105J，這一過程中空氣向外界傳遞的熱量是多少？【【答案】5×104J.【解析】選擇被壓縮的空氣為研究對象，根據(jù)熱力學(xué)第一定律有ΔU＝W＋Q.由題意可知W＝2×105J，ΔU＝1.5×105J，代入上式得Q＝ΔU－W＝1.5×105J－2×105J＝－5×104J.即空氣向外傳遞的熱量為5×104J.培優(yōu)·訓(xùn)練一、選擇題1、自由擺動的秋千擺動幅度越來越小，下列說法正確的是()A．機(jī)械能守恒B．能量正在消失C．只有動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化D．減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但總能量守恒2、汽車關(guān)閉發(fā)動機(jī)后，沿斜面勻速下滑的過程中()A．汽車的機(jī)械能守恒B．汽車的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化C．汽車的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，汽車的總能量減少D．汽車的機(jī)械能逐漸轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，汽車的總能量守恒3、如圖所示為沖擊擺實驗裝置，一飛行子彈射入沙箱后與沙箱合為一體，共同擺起一定的高度，則下面有關(guān)能量的轉(zhuǎn)化的說法中正確的是()A．子彈的動能轉(zhuǎn)變成沙箱和子彈的內(nèi)能B．子彈的