第2講改變世界的熱機

1、第二講 改變世界的熱機知識梳理：一.熱機1.利用內(nèi)能的兩種方式：一是利用內(nèi)能 ，二是利用內(nèi)能 。2.熱機是通過燃料燃燒獲取 能并轉(zhuǎn)化成 能的裝置，從本質(zhì)上講熱機的能量來源于 。3.常見的熱機包括 、蒸汽輪機、 、噴氣發(fā)動機和火箭發(fā)動機等。二.內(nèi)燃機及其工作原理1.利用燃料在氣缸內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的燃氣推動活塞做功的熱機，叫做活塞式內(nèi)燃機，常見的活塞式內(nèi)燃機有 和 。2.內(nèi)燃機的四個沖程分別是_、_、_、_，在這四個階段，吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程是依靠 來完成的，而 是內(nèi)燃機中唯一對外做功的沖程，是由 能轉(zhuǎn)化為 能，另外 沖程將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。3.內(nèi)燃機的四個沖程：進氣門排氣門活塞運動曲軸運動能

2、量轉(zhuǎn)化吸氣沖程半周壓縮沖程半周機械能 內(nèi)能做功沖程半周內(nèi)能 機械能排氣沖程半周聯(lián)系每個工作循環(huán)包括_個沖程，活塞往復運動 次，飛輪和曲軸轉(zhuǎn)動_周，對外做功_次；（簡記為4-2-2-1）在一個工作循環(huán)中，只有第三個沖程燃氣對外做功，其他三個輔助沖程不但不做功，還要消耗機械能；除做功沖程外的其他三個沖程依靠飛輪慣性來完成；第三沖程為其他三個沖程提供能量，其他三個沖程為第三沖程做功提供基礎(chǔ)。4.汽油機和柴油機的比較：汽油機柴油機不同點構(gòu)造：頂部有一個_ _。頂部有一個_ _。吸氣沖程吸入_吸入_ _ 點燃方式汽油燃點低，_燃式柴油燃點高，_燃式效率_應用小型汽車、摩托車載重汽車、大型拖拉機誤加后果柴

3、油燃點高，火花塞一般不能點燃，容易損壞發(fā)動機，需要用汽油沖洗多次.一般能點燃，但汽油中含碳比柴油少，相同情況放出熱量少，開動起來動力不足。三.熱機工作的功、功率和效率如圖是某四沖程汽油機做功沖程的示意圖，活塞的橫截面積為S.做功沖程中，燃氣對活塞的平均壓強是p，活塞移動的距離是l，每分鐘轉(zhuǎn)動n轉(zhuǎn)，消耗的汽油質(zhì)量為m，汽油的熱值為q.試求：1.熱機轉(zhuǎn)動n轉(zhuǎn)，對外做功_ 次，對外做功用公式表示為W總= 。2.熱機的功率等于熱機做功與 比值，用公式表示為P=_ 。3.熱機的效率等于熱機做功與 比值，用公式表示為= 。4.提高熱機效率的途徑 _、 、 。典例分析：考點一 認識熱機【例題1】瓦特在前人的

4、基礎(chǔ)上改良了蒸汽機。下列有關(guān)蒸汽機的說法中，錯誤的是（ ）A.很早以前，就有人設(shè)想將蒸汽作為動力使用B.瓦特改進、完善了蒸汽機，發(fā)明了冷凝劑、蒸汽機缸等部件C.瓦特研制的蒸汽機能適用不同工廠的需要，被稱為“萬能蒸汽機”D.蒸汽機工作時將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【練1-1】（2017 烏魯木齊）目前我國已將發(fā)動機研發(fā)列為國家重大科技專項下列我國“陸、海、空、天”裝備中動力機械不屬于熱機（利用內(nèi)能做功的機械）的是（）A中國高鐵交流異步牽引電動機B052D型導彈驅(qū)逐艦燃氣輪機C殲20戰(zhàn)機渦扇15煤油發(fā)動機D長征五號火箭液氫液氧發(fā)動機【練1-2】關(guān)于“熱機”，下列說法中正確的是（ ）A.做功沖程的能量轉(zhuǎn)化是機

5、械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B.改進技術(shù)，可以使熱機的效率達到100% C.用水循環(huán)來降低熱機的溫度，主要是利用水蒸發(fā)時吸熱的特性 D.冬天晚上要把熱機水箱中的水放出，是防止氣溫降低時水凝固脹壞水箱考點二 熱機的工作過程【例題2】（2017 煙臺）如圖，是汽油機工作時的四個沖程，其中屬于做功沖程的是（）ABCD【練2-1】下圖表示四沖程內(nèi)燃機工作時各沖程的示意圖，它們正確的排列順序為( )A.甲.乙.丁.丙 B.丁.丙.乙.甲C.甲.丙.乙.丁D.甲.丁.乙.丙【練2-2】下列流程圖是用來說明單缸四沖程汽油機的一個工作循環(huán)及涉及到的主要能量轉(zhuǎn)化情況.關(guān)于對圖中的補充正確的是( )吸氣沖程（ ）( )（ ）(

6、 )排氣沖程A.做功沖程 內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能 壓縮沖程 機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B.壓縮沖程 內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能 做功沖程 機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C.做功沖程 機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 壓縮沖程 內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能D.壓縮沖程 機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 做功沖程 內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能【練2-3】一臺四沖程內(nèi)燃機飛輪轉(zhuǎn)速為1800rmin，它1 s完成了（ ）A.30個沖程，做了30次功B.60個沖程，做了60次功C.120個沖程，做了30次功D.60個沖程，做了15次功考點三 內(nèi)燃機做功和效率【例題3】一臺柴油機，柴油完全燃燒放出8×107J的熱量，損失了4.8×107J的熱量，柴油機的效率是（ ）A.30%B.

7、40%C.42% D.48%【練3-1】甲汽油機的效率比乙汽油機的效率大，這說明了（ ）A.甲的功率一定比乙的大 B.乙用的燃料一定比甲的省C.甲把熱能轉(zhuǎn)化為機械能的百分比一定比乙大 D.相同時間內(nèi)，甲做的功一定比乙做的功多【練3-2】某摩托車的效率為34，某汽車的效率為29，這說明了（ ）A.摩托車比汽車的功率大 B.摩托車比汽車做的有用功多C.使用摩托車比使用汽車做功多 D.燃燒相同的燃料，摩托車將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能比汽車多【練3-3】如圖所示是內(nèi)燃機的能流圖，則內(nèi)燃機的效率可以表示為（ ）A.=(E1+E2+E3+E4)/E×100 B.=(E2/E)×100C.=(E

8、1E3+E4)/E×100 D.=(E1/E)×100考點四 熱機的綜合計算【例題4】如圖為汽油機做功沖程的示意圖某單缸四沖程汽油機的氣缸活塞面積為30cm2，一個沖程活塞在氣缸中移動的距離是50mm，滿負荷工作時做功沖程燃氣的平均壓強為9.0×lO5Pa，飛輪lmin轉(zhuǎn)動1800周，當汽油機滿負荷工作時（不計摩擦），若1min消耗汽油0.01L.汽油的密度=0.8×103kg/m3；汽油的熱值為4.6×l07J/kg.求：（1）做功沖程中燃氣對活塞的平均壓力；（2）一個做功沖程中燃氣對活塞做的功；（3）汽油機的功率.（4）該汽油機的效率.【練

9、4-1】工廠為了測試汽車發(fā)動機的效率，讓汽車以72km/h的平均速度行駛了140km，用去汽油20升，查資料得：汽油的密度為0.7×103kg/m3，熱值為4.6×107J/kg，發(fā)動機的功率為23kw，則汽車發(fā)動機的效率為多少？【練4-2】隨著人們生活水平的提高.轎車已逐步進入我國普通百姓家中. 已知某國產(chǎn)驕車每行駛100km消耗8L汽油(1L10-3m3)，汽油的密度為0.71×103kg/m3、熱值為4.6×l07Jkg.則(1)10kg汽油完全燃燒時所產(chǎn)生的熱量是_ _J.(2)該汽車行駛100km消耗的汽油的質(zhì)量是_ kg.(3)當該

10、汽車以50kW的功率在平直公路上以72kmh的速度勻速行駛時，它所受到的阻力多大？鞏固提高：1.熱機在工作過程時，能量的轉(zhuǎn)化過程是（ ）A.內(nèi)能化學能機械能 B.化學能內(nèi)能機械能C.化學能機械能內(nèi)能 D.化學能機械能化學能2.（2017 白銀）2016年8月，我國發(fā)射了全球首顆量子衛(wèi)星，為了紀念墨子，這個全球首顆量子衛(wèi)星被命名為“墨子號”發(fā)射衛(wèi)星的火箭常使用液態(tài)氫作為燃料，主要是因為液態(tài)氫具有（）A較小的密度B較大的比熱容C較低的沸點D較高的熱值3.某混合動力型汽車的動力裝置由汽油發(fā)動機和電動機組成.一般情況下，蓄電池為電動機供電，由電動機提供動力；當需要較大動力時，由汽油發(fā)動機和電動機共同提

11、供動力；當汽車制動減速時，電動機還可以作為發(fā)電機的蓄電池充電.關(guān)于該車動力裝置在工作時的能量轉(zhuǎn)化情況，以下分析不正確的是（ ）A.汽油發(fā)動機做功沖程把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能 B.電動機在提供動力時把電能轉(zhuǎn)化為機械能C.發(fā)動機為蓄電池充電把電能轉(zhuǎn)化為化學能 D.制動減速發(fā)電的過程把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能4.下列說法中正確的是（ ）A.在汽油機的壓縮沖程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能B.把-10的冰塊放在0的冰箱保鮮室中，一段時間后，冰塊的內(nèi)能會增加C.用鋸條據(jù)木板，鋸條的溫度升高，是由于鋸條從木板吸收了熱量D.我們不敢大口喝熱氣騰騰的湯，是因為湯的內(nèi)能大5（2017 遼陽）下列關(guān)于熱現(xiàn)象的說法中正確的是（）A火箭使用液

12、態(tài)氫作燃料，是因為它含有的熱量多B在汽油機的壓縮沖程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能C海邊晝夜溫差比內(nèi)陸小，是因為水的比熱容較大D0的水變成0的冰，溫度不變，內(nèi)能不變6.一臺四沖程汽油機飛輪轉(zhuǎn)速是1200r/min，此汽油機1s內(nèi)做功的次數(shù)和完成的沖程是（ ）A.10次，40個沖程 B.40次，80個沖程C.20次，40個沖程 D.80次，80個沖程7（2017 河北）下列說法正確的是（）A熱機消耗的燃料越多，效率就越低B熱傳遞中溫度總是從熱的物體傳給冷的物體C同一物體，溫度降低的越多，放出熱量就越多D人體內(nèi)水的比例很高，有助于調(diào)節(jié)體溫，以免溫度變化太快對身體造成危害8.在做功沖程中，汽油機燃氣的壓強可達

13、5.0×105 Pa，柴油機燃氣的壓強可達1.0×106 Pa，如果汽油機和柴油機的活塞面積、活塞運動的距離都相同，則在一個做功沖程中柴油機與汽油機做功之比是（ ）A.1:2B.2:1C.1:1D.4:19（2017 泰州）一般汽油機的一個工作循環(huán)分為四個沖程，每個沖程都伴隨著能量的轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化，其中主要將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)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10（2017 鄂爾多斯）“五一”期間，小峰等多名同學組團坐中巴車去往外地旅游觀光，在車上同學們歌聲不斷，沿途還時不時嗅到芳草的清香，下列有關(guān)說法正確的是（）A中巴車的汽油機工作時，在壓縮沖程中將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為

14、機械能B小峰是個模仿秀，他模仿歌星唱歌主要是模仿歌星的音色C小東是個“小曲庫”，唱了很多歌曲，大家是通過響度分辨出不同歌曲的D同學們聞到芳草的清香，說明分子間存在著斥力11.柴油機甲的功率是乙的1.5倍，甲的效率為20，乙的效率為25，那么甲與乙每小時消耗的油量之比為（ ）A.15:8 B.6:5 C.5:6 D.8:1512（2017 棗莊）新農(nóng)村建設(shè)中正在大力推廣使用瓶裝液化氣如果每瓶裝10kg液化氣，液化氣的熱值取4.2×107J/kg，則每瓶液化氣全部完全燃燒放出的熱量是 J，若放出的熱量有40%被水吸收，在標準大氣壓下可把 kg的水從20加熱至沸騰c水=4.2×1

15、03J/（kg）13.建筑工地上有一臺大型汽車吊，把100t建筑材料從地面吊到15m高處，汽車吊做的有用功為 J，在這過程中，汽車吊消耗柴油的質(zhì)量為2.0kg，則完全燃燒2.0kg柴油釋放的內(nèi)能為 J，該過程中汽車吊的效率為 %.（柴油熱值為q=4.3×107J/kg，取g=10N/kg）14. 冬天，人們常用嘴向手上呵氣，手就感到暖和，這是利用 的方法來改變物體的內(nèi)能；用兩手搓同樣使手感到熱，這是用 的方法改變手的內(nèi)能。15.汽油機是熱機的一種，汽油在氣缸內(nèi)燃燒時將 能轉(zhuǎn)化為 能，如圖是內(nèi)燃機的 沖程，活塞下降時，燃氣內(nèi)能 （選填“減少”或“增加”）。16（2017 六盤水）量子通

16、信是目前世界最安全的通信，2016年8月16日，世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”，在我國酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征二號丁”運載火箭成功發(fā)射升空，火箭使用的燃料主要是液態(tài)氧，這是利用了氫燃料 的特性，火箭加速上升過程中機械能 （選填“增大”、“減小”或“不變”）17（2017 衡陽）今年5月18日，我國首次在南海成功試采海域可燃冰，可燃冰具有熱值大、儲量大、能直接點燃等特點它的熱值約為1.4×1010J/m3，則3m3的可燃冰完全燃燒后放出的熱量為 J假設(shè)這些熱量全部被比熱容為4.2×103J/kg）的水吸收，可以使 kg的水溫度升高5018（2017 咸寧）2017年5月1

17、8日，我國宣布在南海進行的可燃冰試采獲得成功可燃冰是一種固態(tài)晶體，在常溫壓下會迅速 （填物態(tài)變化）為氣態(tài)它的熱值約為1.4×1010J/m3，2m3的可燃冰完全燃燒后可放出 J的熱量，若這些熱量60%被水吸收，可以將 kg的水從0加熱到100（C水=4.2×103J/（kg）19.為研究不同物質(zhì)的吸熱能力，某同學用兩個完全相同的酒精燈，分別給質(zhì)量和初溫都相同的甲、乙兩種液體同時加熱，分別記錄加熱時間和升高的溫度，根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)作出了兩種液體的溫度隨時間變化的圖像，如圖所示。（1）根據(jù)圖像，某同學認為：“加熱相同的時間時，甲升高的溫度高一些，這說明甲吸收的熱量多一些。”這位同

18、學的判斷是否正確？ 答： _；理由是 _ _。（2）要使甲、乙升高相同的溫度，應給_加熱更長的時間，這說明_的吸熱能力強些。（3）如果已知甲的比熱容是1.8×103J/（kg·），則乙的比熱容是 _J/（kg·）。20.自制家用太陽能熱水器的效率在夏天可達50%，已知在地球表面，晴天時垂直于太陽光的表面接收到的熱輻射為1.26×103J/(m2·s) ，如果曬水箱內(nèi)有水40kg，曬水箱接收陽光垂直照射的面積始終是1.5m2，要使水溫上升30，需要多長時間？21.一單缸汽油機的飛輪的轉(zhuǎn)速為每分鐘為600轉(zhuǎn)，設(shè)做功沖程

19、中燃氣對活塞的壓強為p=5×105Pa不變，做功沖程中活塞移動的距離為L0.2m，活塞的面積S100cm2，每分鐘該汽油機消耗的汽油20g，求汽油機的功率和效率。（汽油的熱值為4.6107J/kg）能力提升：1（2017 揚州）如圖所示，甲、乙、丙三圖中的裝置完全相同燃料的質(zhì)量相同，燒杯內(nèi)的液體質(zhì)量也相同下列說法正確的是（）A比較不同液體的比熱容，可以選擇甲丙兩圖B比較不同液體的比熱容，可以選擇乙丙兩圖C比較不同燃料的熱值，可以選擇乙丙兩圖D比較不同燃料的熱值，不可以選擇甲乙兩圖2.目前，“節(jié)能減排”已引起全球的關(guān)注.如何減少能耗，提高汽車發(fā)動機的效率越來越受到人們的重視，大多數(shù)家用

20、汽車的發(fā)動機均為汽油機，它把汽油燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能部分轉(zhuǎn)化成機械能，再通過傳動機構(gòu)將動力傳給車輪使汽車行駛，小明的爸爸新買了一輛小汽車，如圖所示，小明坐著這輛汽車勻速行駛144km，用時2h，消耗汽油9kg，其發(fā)動機的功率為23kW.請運用所學的知識解答下列問題.（汽油的熱值為4.6×107J/kg）汽車效率比較低，原因是什么？指出兩點即可.汽車勻速行駛時所受的牽引力是多大？汽車發(fā)動機的效率是多少？通過觀察小汽車的外型判斷小汽車在水平路面高速行駛和靜止時，對地面壓力哪一個大？為什么？3（2017 昆明）某品牌轎車的質(zhì)量為M（含駕乘人員），車的鋼質(zhì)外殼密度為1、質(zhì)量為m，發(fā)動機的效率為1若

21、該車在平直道路上勻速行駛受到地面的摩擦力為車總重的k倍（k1，為常數(shù)），受到的空氣阻力為f，忽略其他摩擦阻力經(jīng)過技術(shù)革新，廠家將車外殼換成了等體積，密度為2的新材料（21），并對車子的流線型進行了優(yōu)化，使車子受到的空氣阻力降低了2%，還將車子的發(fā)動機效率提高了2改進后汽車以相同的速度勻速行駛，求改進后汽車的耗油量m2與改進前的耗油量m1的比（設(shè)改進前后汽車行駛的路況、路程、駕乘人員相同不帶單位計算）第二講 改變世界的熱機 家庭作業(yè)科 目 課 次 第 次 課 作 業(yè) 等 級 _ 校 區(qū) 老 師_ 1.內(nèi)燃機的工作物質(zhì)是（ ）A.水蒸氣 B.空氣C.燃料燃燒生成的高溫高壓氣體 D.柴油、汽油和天然

22、氣2（2017 衡陽）2017年4月22日“天宮二號”與“天舟一號”成功對接我國航空航天技術(shù)又上升到一個新的臺階如圖所示是在對接前從天宮看天舟的圖片，下列有關(guān)說法錯誤的是（）A發(fā)射“天舟一號”的火箭上要用液態(tài)氫作為燃料，選擇該燃料的原因是它的比熱容大B“天舟一號”所使用的供電裝置，最可行的是太陽能電池C“天宮二號”與“天舟一號”成功對接后，以“天宮二號”為參照物，“天舟一號“是靜止的D航天員在飛船外共同作業(yè)時需要借助電子設(shè)備對話，是因為聲音不能在真空中傳播3（2017 岳陽）隨著人們的生活水平的提高，汽車走進千家萬戶關(guān)于小汽車涉及的知識說法正確的是（）A用甘油做發(fā)動機的冷卻劑B發(fā)動機做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能C精心保養(yǎng)可使發(fā)電機的效率達到100%D排出的尾氣對環(huán)境沒有任何污染4.（2012陜西）科學家發(fā)明了一款單缸六沖程內(nèi)燃機，它每一個工作循環(huán)的前四個沖程與單缸四沖程內(nèi)燃機相同，在第四沖程結(jié)束后，立刻向汽缸內(nèi)噴水，水在高溫汽缸內(nèi)迅速汽化成高溫、高壓水蒸氣，推動活塞再次做功，水蒸氣溫度 （選填“升高”、“降低”或“不變”），其內(nèi)能 （選填“增大”、“減小”或“不變”），這樣燃燒同樣多的燃料獲得了更多的機械能，提高了熱機的 ，為進入下一個工作循環(huán)，這款內(nèi)燃機的第五沖程相當于四沖程內(nèi)燃機的 沖程，第六沖程是 沖程。5（2017 江西）長征二號PT2運載火箭選用液態(tài)氫