09熱機(jī)、能量的轉(zhuǎn)化和守恒(提高)鞏固練習(xí)(2)

1、熱機(jī)、能量的轉(zhuǎn)化和守恒（提高）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1 了解內(nèi)能的利用在人類社會發(fā)展史上的重要意義，知道常見的熱機(jī)一一內(nèi)燃機(jī)工作過程及其在歷史、 現(xiàn)實生活中的應(yīng)用實例；2 從能量轉(zhuǎn)化的角度認(rèn)識燃料的熱值；3 知道能量守恒定律，并能用能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點分析物理現(xiàn)象；4 通過能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移，進(jìn)一步認(rèn)識效率的概念?！疽c梳理】要點一、熱機(jī)利用燃料燃燒釋放出能量做功的機(jī)械，叫做熱機(jī)。常見的熱機(jī)有：蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣 發(fā)動機(jī)等。要點詮釋：（1）內(nèi)能利用的兩種方式：加熱、做功。（2 ）內(nèi)燃機(jī)及其工作原理： 內(nèi)燃機(jī)：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)，叫做內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)分為汽油機(jī)和柴油 札它們分別

2、用汽油和柴油作為燃料。 內(nèi)燃機(jī)的工作原理：汽油或柴油在氣缸里燃燒時生成高溫高壓的燃?xì)?，用來推動活塞做功?；钊?通過連桿使內(nèi)燃機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)動，從而帶動其他機(jī)械轉(zhuǎn)動。（3）汽油機(jī)和柴油機(jī)的異同點：不同點相同點項目汽油機(jī)柴油機(jī)構(gòu)造氣缸頂部有火花塞氣缸頂部有噴油嘴點火方式壓縮沖程末由火花塞放出電火 花點燃，稱點燃式壓縮沖程末由噴油嘴向氣缸內(nèi)噴 霧狀柴油遇到高溫高壓的空氣自 動燃燒，稱壓燃式（1）構(gòu)造基本相冋 都是燃料在氣缸內(nèi) 燃燒，都是內(nèi)燃機(jī)。然料汽油、吸氣沖程吸進(jìn)汽油和空氣柴油、吸氣沖程吸進(jìn)氣缸的只是空混合物氣（2）都將內(nèi)能轉(zhuǎn)化 為機(jī)械能。玉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

3、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個大氣壓，溫度2000 C至 2500 C,高溫高壓的氣體推動活 塞做功做功沖程初燃?xì)鈮簭?qiáng)為 50至10C 個大氣壓，溫度1700 C至2000 C, 高溫高壓的氣體推動活塞做功（3）每一個工作循 環(huán)都是由吸氣、壓 縮、做功、排氣四 個沖程組成。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)、小型笨重，多用于拖拉機(jī)、載重汽車、農(nóng)機(jī)具輪船等重型機(jī)械汽油機(jī)柴油機(jī)要點二、熱值J/ kgo我們把某種燃料完全燃燒放出的熱量與其質(zhì)量之比，叫做這種燃料的熱值。單位是: 要點詮釋：(1)燃料燃燒

4、放出的熱量與哪些因素有關(guān)： 燃料的種類； 燃料的質(zhì)量廠燒。(2) 燃料完全燃燒放出熱量的計算公式：Q放=mco其中m為燃料的質(zhì)量，q為燃料的熱值。要點三、熱機(jī)的效率熱機(jī)工作時，用來做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的熱量之比，叫做熱機(jī)的效率。 要點詮釋：(1) 熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個重要指標(biāo)，熱機(jī)的效率越高，它的機(jī)械性能就越好。(2 )提高熱機(jī)效率的途徑： 在設(shè)計和制造上，要不斷改進(jìn)和革新，以減少各種能量損失，提高效率。 在使用上，要正確使用，注意保養(yǎng)。 充分利用廢氣帶走的能量。要點四、能量的轉(zhuǎn)化和守恒1 .常見的能量形式有：機(jī)械能、內(nèi)能、電能、光能、化學(xué)能等。這些不同形式的能在一定的條件下

5、可以相互轉(zhuǎn)化。如摩擦生熱是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；水電站里的水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。2 .能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律 ：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。要點詮釋：定律中能的轉(zhuǎn)化，是指通過做功，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。女0 鉆木取火，就是通過克服摩擦做功，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物體轉(zhuǎn)移到 另一個物體上，能的形式?jīng)]有變化，如熱傳遞過程中，內(nèi)能從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體。B、噴氣式飛機(jī)在空中飛行D、燃?xì)馔苿影l(fā)動機(jī)葉輪A、晾曬稻谷C、

6、用高爐熔化鐵【答案】AC【解析】選項A中太陽照在稻谷上， 使稻谷的溫度升高，內(nèi)能增大，能量的形式末變，是利用內(nèi)能加熱； 選項B中，燃料燃燒獲得的內(nèi)能轉(zhuǎn)化成了飛機(jī)的機(jī)械能，能量的形式發(fā)生了變化；選項C中，爐子傳熱給鐵，使鐵熔化，能量的形式未發(fā)生變化；選項D中，燃?xì)馔苿影l(fā)動機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動，燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為葉輪的機(jī)械能，能量的形式發(fā)生了變化，所以選項C和A正確。【總結(jié)升華】判斷內(nèi)能的利用途徑可以從能量的形式是否發(fā)生轉(zhuǎn)化這一特征入手。A .吸氣沖程 B .壓縮沖程 C.做功沖程D .排氣沖程【思路點撥】 內(nèi)燃機(jī)的四個沖程有吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的 是壓縮沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化

7、為機(jī)械能的是做功沖程?！敬鸢浮緽【解析】在汽油機(jī)一個工作循環(huán)的四個沖程中，在壓縮沖程中，壓縮燃料的混合物做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化 為內(nèi)能，溫度升高、內(nèi)能增加；在做功沖程中，高溫高壓的燃料被點燃燃燒形成高溫高壓的燃?xì)猓細(xì)?膨脹做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故選【總結(jié)升華】本題主要考查對熱機(jī)一個工作循環(huán)中各沖程情況的了解以及工作的實質(zhì)，并掌握涉及能量 轉(zhuǎn)化的兩個沖程。舉一反三：【變式】單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)工作時，依靠飛輪的慣性來完成的沖程有（A、吸氣、做功和排氣沖程B、吸氣、壓縮和做功沖程C、壓縮、做功和排氣沖程D、吸氣、壓縮和排氣沖程【答案】D汽車多數(shù)采用汽油機(jī)作為發(fā)動機(jī), ）甲丙3、（ 2015?濱州中考

8、）汽車已經(jīng)成為現(xiàn)代生活不可缺少的一部分, 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、B、C、D、【答案】C【解析】 熱機(jī)的四個沖程，吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。 甲圖：氣門都關(guān)閉， 乙圖：排氣門打開， 丙圖：氣門都關(guān)閉， 丁圖：進(jìn)氣門打開，活塞向上運行，氣缸容積減小, 活塞向上運動，氣缸容積減小, 活塞向下運行，氣缸容積增大, 活塞向下運行，氣缸容積增大,是壓縮沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能, 是排氣沖程，B正確；是做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為了機(jī)械能, 是吸氣沖程，D正確，A正確;C錯誤;甲沖程是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 乙沖程是排氣沖程 丙沖程是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 丁沖程是

9、吸氣沖程【總結(jié)升華】 此題考查了對內(nèi)燃機(jī)四個沖程的判斷以及涉及能量轉(zhuǎn)化的兩個沖程，要結(jié)合氣門和活塞運 動情況進(jìn)行判斷。舉一反三：【變式】（2015?烏魯木齊中考）家用轎車四沖程汽油機(jī)工作時為轎車提供動力的沖程是（A、吸氣沖程B、壓縮沖程C、做功沖程D、排氣沖程【答案】C類型二、燃料的熱值和熱機(jī)效率如果這些熱量全部由木炭的燃燒來提供，需要完全燃燒多少g的木炭？ （ =山46辺, 木炭的燃燒值A(chǔ).lxlOj/kg）Q吸=cm t求水吸收的熱【思路點撥】（1）知道水和鐵的質(zhì)量、比熱容、初溫和末溫，禾U用吸熱公式 量和鐵壺吸收的熱量；（2）由題知Q吸=Q放，根據(jù)公式 Q放=mq求出需要燃燒木炭的質(zhì)量。

10、【答案與解析】先求出鐵壺吸收的熱量，然后再求出水吸收的熱量，兩部分熱量加起來，就是總共吸收的熱量，那 么這些熱量就是木炭完全燃燒所放出的熱量，然后再求木炭的質(zhì)量，解法如下：Q筷=%in保血廡=0.46J/Qcg- C)x 0.5kg x85= 19550JQ就= 4.2 xlOj/(kg- C)x2kgx35 弋=714000J195505+7140001= 735550JQ異 733550J” 亡m = = = 2i.6gq34x10 J/kg答：這壺水共吸收的熱量為733550J,需完全燃燒木炭約 21.6g?！究偨Y(jié)升華】 本題考查學(xué)生對吸熱公式Q吸=cm t和Q放=qm的掌握和運用，屬于

11、必會題。舉一反三：【變式】無煙煤的熱值大于干木柴的熱值，則(A、燒無煙煤比燒干木柴產(chǎn)生的熱量多B、要使它們放出同樣多的熱量，完全燃燒的無煙煤的質(zhì)量小于完全燃燒的干木柴的質(zhì)量C、燒無煙煤比燒干木柴產(chǎn)生的煙塵多D、煤比木柴含有的熱量多【答案】B熱機(jī)的散率儷義割鞘漏能量X皿?！敬鸢概c解析】發(fā)動機(jī)每小時做的功W=Pt=66150W X 3600s=2.38 X 108j完全燃燒14kg柴油放出的能量Q 總=4.3 X 107J/kg X 14kg=6.02 x 108J做有用功的能量 Q有=W=2.38 X 108j發(fā)動機(jī)的效率是39.5 %?！究偨Y(jié)升華】計算發(fā)動機(jī)的熱效率可根據(jù)熱機(jī)效率的定義，先求出

12、發(fā)動機(jī)做的有用功和消耗的燃料完全 燃燒放出的能量。然后再求效率。舉一反三：【變式】做同樣多的功，甲柴油機(jī)用3小時，消耗2千克柴油，乙柴油機(jī)用 2小時，消耗了 3千克柴油,則()B、甲的功率大，效率低D、乙的功率大，效率低A、甲的功率大，效率高C、乙的功率大，效率高【答案】D(1) 植物的光合作用；(2) 雨天時發(fā)生雷電；(3) 人在跑步時，身體發(fā)熱出汗;(4) 手搖發(fā)電機(jī)發(fā)電使燈泡發(fā)光;(5) 風(fēng)吹動帆船前進(jìn)?！敬鸢概c解析】(1)植物利用太陽光進(jìn)行化學(xué)合成，是光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。(2)雷電是把電能變?yōu)槁暷芎凸饽堋?3) 人跑步時身體發(fā)熱，是身體劇烈運動時，加速人體內(nèi)新陳代謝的生理機(jī)能，把人體內(nèi)儲存的化學(xué) 能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。(4) 手搖發(fā)電機(jī)發(fā)電使燈泡發(fā)光，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，電能又轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、光能。(5) 空氣的流動形成風(fēng)，具有機(jī)械能，帆船前進(jìn)具有的仍是機(jī)械能，這