專題八 熱效率-（考點卡片）2021年中考科學復習專題知識點突破

考點卡片熱效率熱機的效率【知識點的認識】（1）定義：用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機的效率，其表達式為：η＝×100%．由于熱機在工作過程中總有能量損失，所以熱機的效率總小于1．（2）熱機在工作過程中造成能量損失的因素有：①燃料很難全部燃燒；②排出的廢氣帶走能量；③熱機部件要散熱；④克服運轉機件之間的摩擦消耗能量．（3）提高熱機效率的方法：①盡量讓燃料充分燃燒；②設法利用廢氣的能量；③減少能量損失；④保證良好的潤滑．【命題方向】第一類?？碱}：為了節(jié)約能源，需提高熱機的效率，下列措施中不能提高熱機效率的是（）A．盡量使燃料充分燃燒B．盡量增加熱機的工作時間C．盡量減少廢氣帶走的熱量D．盡量減少熱機部件間的摩擦分析：要解決此題，需要掌握熱機的效率的概念．熱機的效率是指用來做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比．比值越大，效率越高．解：熱機效率是指熱機有效利用的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比．所以減少熱量的損失可以提高熱機的效率．所以使燃料充分燃燒、減少廢氣帶走的熱量、減少熱機部件間的摩擦都可以減少熱量的損失，提高效率．增加熱機的工作時間，并不能減少熱量的損失，所以不能提高熱機的效率．故選B．點評：此題通過考查影響熱機效率的幾個因素，考查了學生對熱機效率的理解．要知道要想提高熱機的效率，就要減少熱量的損失．第二類?？碱}：關于熱機的效率，下列說法中正確的是（）A．熱機做的有用功越多，效率一定越高B．熱機消耗的燃料越少，效率一定越高C．熱機做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高D．熱機做功越快，效率一定越高分析：熱機的效率是指用來做有用功的能量與燃料完全燃燒產生的能量之比．功率是表示物體做功快慢的物理量．解：熱機的效率是指用來做有用功的能量與燃料完全燃燒產生的能量之比；當熱機做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高；當熱機消耗的燃料一定，做的有用功越多，效率就一定越高；故選項A、B錯誤；熱機做功越快，表示熱機的功率越大，與效率無關；故選項D錯誤；故選C．點評：本題主要考查了熱機的效率以及影響熱機效率的因素，并且考查了熱機效率與功率的區(qū)別．【解題方法點撥】對于熱機效率可與機械效率進行對比理解，熱機效率是衡量熱機性能好壞的一個重要參數，要提高熱機的效率就是要提高熱機用來做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，并且熱機的效率總小于1．內燃機的四個沖程【知識點的認識】內燃機是熱機的一種，是燃料在汽缸內燃燒的熱機．內燃機分為汽油機和柴油機．（1）汽油機的工作原理：燃料在汽缸中燃燒時，將存儲的化學能轉變?yōu)楦邷馗邏旱娜細猓ㄕ羝┑膬饶?，又通過燃氣（蒸汽）推動活塞做功，由內能轉變?yōu)闄C械能．（2）汽油機的工作流程：內燃機通過吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程不斷循環(huán)來保證連續(xù)工作的，如圖．①吸氣沖程：進氣門打開，排氣門關閉．活塞由上端向下端運動，汽油和空氣組成的燃料混合物從進氣門吸入氣缸．②壓縮沖程：進氣門和排氣門都關閉，活塞向上運動，壓縮汽缸內燃料混合物，溫度升高．③做功沖程：在壓縮沖程末尾，火花塞產生電火花，使燃料猛烈燃燒，產生高溫高壓的燃氣，高溫高壓氣體推動活塞向下運動，帶動曲軸轉動，對外做功．④排氣沖程：進氣門關閉，排氣門打開，活塞向上運動，把廢氣排出氣缸．（3）工作過程中能量的轉化：①壓縮沖程：機械能→內能；②做功沖程：先是化學能→內能，再由內能→機械能．（4）柴油機是以柴油為燃料的內燃機，在工作時與汽油機工作原理相同．區(qū)別：①在吸氣沖程里吸進氣缸的只有空氣，而汽油機吸進的是汽油和空氣的混合物；②在壓縮沖程里，活塞把空氣的體積壓縮得很小，空氣的壓強更大，溫度更高；③點火方式：柴油機﹣壓燃式；汽油機﹣點燃式．【命題方向】第一類?？碱}：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化情況．關于對圖中①②③④的補充正確的是（）A．①做功沖程②內能轉化為機械能③壓縮沖程④機械能轉化為內能B．①壓縮沖程②內能轉化為機械能③做功沖程④機械能轉化為內能C．①壓縮沖程②機械能轉化為內能③做功沖程④內能轉化為機械能D．①做功沖程②機械能轉化為內能③壓縮沖程④內能轉化為機械能分析：熱機的四個沖程：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程．壓縮沖程中機械能轉化為內能；做功沖程中內能轉化為機械能．解：熱機的四個沖程，吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程．壓縮沖程中，活塞上升壓縮氣缸內的氣體，使氣體內能增大，即機械能轉化為內能；做功沖程中，高溫高壓的燃氣推動活塞向下運動，內能轉化為機械能．故選：C．點評：此題要結合內燃機的四個沖程特點和沖程中的能量轉化關系進行解答．第二類?？碱}：如圖所示是四沖程汽油機的一個工作循環(huán)示意圖，其中屬于做功沖程的是（）A．B．C．D．分析：汽油機的四個沖程是吸氣、壓縮、做功和排氣沖程．吸氣沖程進氣閥打開，排氣閥關閉，活塞向下運動；壓縮沖程兩個氣閥都關閉，活塞向上運動；做功沖程兩個氣閥都關閉，活塞向下運動；排氣沖程排氣閥打開，進氣閥關閉，活塞向上運動．解：A、兩個氣閥都關閉，活塞向上運動，所以是壓縮沖程；B、一個氣閥打開，活塞向上運動，所以是排氣沖程；C、兩個氣閥都關閉，活塞向下運動，所以是做功沖程；D、一個氣閥打開，活塞向下運動，所以是吸氣沖程．故選C．點評：考查了內燃機的四個沖程的判斷，解決此題需要結合內燃機的四個沖程工作特點進行分析解答．【解題方法點撥】根據各沖程的特點確定是哪一個沖程，一般從2個方面突破：①看進氣門和排氣門的開、閉．進氣門開的為吸氣沖程，排氣門開的為排氣沖程，進氣門和排氣門都閉合為壓縮或做功沖程②看活塞的運動方向．活塞向下運動為吸氣或做功沖程，活塞向上運動為壓縮或排氣沖程．有關熱機的計算【知識點的認識】題型1：蓮蓮家的汽車尾部上標有“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，來帶動同軸的“進氣渦輪”也高速旋轉，從而增加吸氣沖程的進氣量并增大進氣氣壓，使汽油燃燒更充分，燃氣壓強更大，同時也減少了廢氣中的有害物質，達到提高發(fā)動機效率和減少廢氣污染的目的．這輛汽車的最低油耗可達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)動機的效率最高可達多少？（結果保留整數）分析：（1）根據Q＝mq求出汽油完全燃燒時放出的熱量；（2）根據題意可知消耗0.2kg汽油獲得的能量，根據η＝求出發(fā)動機的效率．解：（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)動機的效率：η＝×100%＝×100%≈39%．答：（1）0.2kg的汽油完全燃燒時放出的熱量為9.2×106J；（2）該汽車發(fā)動機的效率最高可達39%．點評：此題主要考查的是學生對熱值和熱機效率計算公式的理解和掌握，難度不大．題型2：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1min轉動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ρ＝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．分析：熱機工作時的壓力和燃氣的壓強和活塞的面積有關，做功的多少和燃氣的平均壓力和做功的距離有關，計算功率要在對應的時間內計算做功的多少，計算效率也應是在對應的時間內燃料完全燃燒放出的熱量和做的功．解：（1）燃氣對活塞的平均壓力：F＝PS＝9.0×lO5Pa×30×10﹣4m2＝2700N；（2）一個做功沖程中燃氣對活塞做的功：W＝FS＝2700N×0.05m＝135J；（3）曲軸每轉兩圈對外做功一次，所以1min轉動1800周，要做功900次，所以P＝＝＝2025W（4）該汽油機1min消耗汽油質量：m＝ρV＝0.8×103kg/m3×0.01×10﹣3m3＝0.008kg，效率：η＝＝＝＝33%．答：（1）做功沖程中燃氣對活塞的平均壓力為2700N；（2）一個做功沖程中燃氣對活塞做的功135J；（3）汽油機的功率為2025W；（4）汽油機的效率為33%．點評：此題考查熱機中壓力、功、功率、效率的計算．在計算功率和效率時要注意對應關系．分子的運動【知識點的認識】一切物質的分子都在不停地做無規(guī)則的運動．分子做無規(guī)則運動的快慢與溫度有關，溫度越高，熱運動越劇烈．不管溫度高低，分子都在無規(guī)則運動，只是運動的快慢不同．擴散運動是分子熱運動的宏觀體現．【命題方向】分子的運動與機械運動的區(qū)別，哪些現象是分子的運動這些都是中考的命題方向，一般以選擇題為主．例1：下列現象與分子熱運動有關的是（）A．春天，百花爭艷B．夏天，波光粼粼C．秋天，丹桂飄香D．冬天，大雪紛飛分析：分子運動是肉眼看不見分子的運動，機械運動是宏觀物體的運動．分子運動，即擴散現象是肉眼看不見的，在不知不覺中發(fā)生的．解：A、春天百花爭艷，花朵的顏色是由它反射的光決定的，不屬于分子熱運動；B、夏天波光粼粼，是光的反射現象，不屬于分子熱運動；C、秋天丹桂飄香，是氣體分子運動的結果，屬于分子熱運動；D、冬天大雪紛飛，是宏觀物體的運動，不是分子的運動．故選：C．點評：本題主要考查學生對宏觀物體的運動和分子運動的區(qū)別、理解和掌握，是一道基礎題．例2：下列現象中，能表明分子在不停地做無規(guī)則運動的是（）A．濛濛細雨從空中下落B．炒菜時，滿屋飄香C．掃地時灰塵四起D．擦黑板時，粉筆灰在空中飛舞分析：物質是由分子組成的，組成物質的分子很小，直接用肉眼看不到；組成物質的分子不停地做無規(guī)則的運動，擴散現象證明了分子的無規(guī)則運動．解：A．濛濛細雨從空中下落是小雨滴的機械運動，不是分子的運動，故A不符合題意；B．炒菜時，芳香油分子不停地做無規(guī)則運動，擴散到空氣中，由于炒菜時溫度很高，所以分子的擴散速度加快滿屋飄香，故B符合題意；C．掃地時灰塵四起是灰塵的