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考點(diǎn)一 熱　機(jī) 1．熱機(jī)是利用內(nèi)能做功的機(jī)械． 2． 是最常見的一種熱機(jī)， 和 都屬于內(nèi)燃機(jī)，它們分別用 和 做燃料． 3．汽油機(jī)工作時(shí)一個(gè)工作循環(huán)包括四個(gè)沖程 沖程、 沖程、 沖程、 沖程．有兩個(gè)沖程發(fā)生了能量轉(zhuǎn)化：壓縮沖程中活塞的 能轉(zhuǎn)化成燃料混合物的 能；做功沖程中燃?xì)獾? 能轉(zhuǎn)化成 能． 特點(diǎn)：一個(gè)工作循環(huán)的四個(gè)沖程中，活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng) 次，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng) 周，對外做功 次． 溫馨提示：　 判斷內(nèi)燃機(jī)工作處在哪個(gè)沖程應(yīng)明確兩點(diǎn)：一是氣門的開與關(guān)；二是活塞的運(yùn)動(dòng)方向. 4.汽油機(jī)和柴油機(jī)的區(qū)別 1．燃料的燃燒是一種化學(xué)變化，在此過程中 能轉(zhuǎn)化為 能． 2．燃料的熱值：物理學(xué)中，把某種燃料 燃燒放出的熱量與其 之比叫做這種燃料的熱值．熱值在數(shù)值上等于1 kg某種燃料完全燃燒放出的 在國際單位制中，熱值的單位： ，符號是： ，氣體燃料的熱值單位通常用J/m3表示． 3．熱值的計(jì)算：質(zhì)量為m的燃料完全燃燒放出的熱量Q＝ ，其中Q是燃料 放出的熱量，m是燃料的 ，q是燃料的 ． 4．熱機(jī)用來做 功的那部分能量與燃料 放出的能量之比，叫做熱機(jī)的效率．其計(jì)算公式是 1．能量既不會(huì) ，也不會(huì) ，它只會(huì)從一種形式 為其他形式，或者從一個(gè)物體 到其他物體，而在 和 的過程中，能量的總量 ． 2．能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移是有一定的 的． 1.汽車已經(jīng)成為現(xiàn)代生活中不可缺少的一部分，現(xiàn)代汽車多數(shù)采用汽油機(jī)作為發(fā)動(dòng)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．乙沖程是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 C．丙沖程是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D．丁沖程是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 解析：本題考查汽油機(jī)的工作原理．圖甲中進(jìn)氣門、排氣門關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)為汽油機(jī)的壓縮沖程．在壓縮沖程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，A選項(xiàng)正確； 命題點(diǎn)：(1)燃料的熱值；(2)熱值的計(jì)算；(3)熱機(jī)的效率． 例　2水壺里裝有2 kg、20 ℃的水，用天然氣爐具將其加熱至沸騰，已知天然氣的熱值為8107 J/m3，大氣壓強(qiáng)為1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，c水＝4.2103 J/(kg℃)，求： (1)燒開這壺水，水需要吸收多少熱？ (2)若燒開這壺水消耗的天然氣是0.021 m3，則天然氣爐具的效率是多少？ 解析：本題考查熱量的計(jì)算． (1)Q吸＝cm(t－t0)＝4.2103 J/(kg℃)2 kg (100 ℃－20 ℃)＝6.72105 J (2)Q放＝Vq＝0.021 m38107 J/m3＝1.68106 J η＝100%＝100%＝40%. 答案：(1)6.72105 J　(2)40% 命題點(diǎn)：能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律． 例　3如圖所示是蹦極運(yùn)動(dòng)的簡化示意圖，彈性繩一端固定在O點(diǎn)，另一端系住運(yùn)動(dòng)員，運(yùn)動(dòng)員從O點(diǎn)自由下落，到A點(diǎn)處彈性繩自然伸直．B點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)員受到的重力與彈性繩對運(yùn)動(dòng)員拉力相等的點(diǎn)，C點(diǎn)是蹦極運(yùn)動(dòng)員到達(dá)的最低點(diǎn)(忽略空氣阻力)，下列說法正確的是(　　) A．從O點(diǎn)到C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員速度一直減小 B．從O點(diǎn)到C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能一直在增大 C．從O點(diǎn)到C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能一直在減小 D．從O點(diǎn)到A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能不變 解析：本題考查動(dòng)能和勢能的轉(zhuǎn)化與守恒．運(yùn)動(dòng)員從O點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中，重力大于彈性繩對運(yùn)動(dòng)員的拉力，因此速度越來越大；從B點(diǎn)到C點(diǎn)的過程中，彈性繩對運(yùn)動(dòng)員的拉力大于重力，運(yùn)動(dòng)員的速度開始減小，到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，速度為零；由于不計(jì)空氣阻力，因此整個(gè)過程能量守恒，機(jī)械能的大小保持不變．故A、B、C選項(xiàng)均錯(cuò)誤．D選項(xiàng)正確，故選D. 答案：D 2．關(guān)于熱機(jī)，下列說法中正確的是(　　) A．效率越高的熱機(jī)功率也越大 B．汽油機(jī)和柴油機(jī)均屬于內(nèi)燃機(jī)，工作時(shí)它們點(diǎn)火的方式也相同 C．汽油機(jī)工作時(shí)汽油在汽缸里燃燒，汽油屬于二次能源 D．使用熱值高的燃料可提高熱機(jī)的效率 解析：本題考查熱機(jī)和熱機(jī)效率．熱機(jī)的效率是指熱機(jī)用來做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，比值越大，則效率越高，所以熱機(jī)的效率與熱機(jī)功率無關(guān)．A選項(xiàng)錯(cuò)誤；汽油機(jī)是點(diǎn)燃式，柴油機(jī)是壓燃式，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；能源可分為一次能源和二次能源，一次能源指的是：可以從自然界直接獲取的能源；二次能源指的是：由一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換以后得到的能源產(chǎn)品．汽油是由石油加工轉(zhuǎn)化得到的二次能源，C選項(xiàng)正確； 3．現(xiàn)代汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)一般都是四沖程內(nèi)燃機(jī)，其四個(gè)沖程如圖所示，其中做功沖程是(　　) 解析：本題考查內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程．A選項(xiàng)中，進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，是吸氣沖程；B選項(xiàng)中，兩氣門都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，是做功沖程；C選項(xiàng)中，兩氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，是壓縮沖程；D選項(xiàng)中，進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)，是排氣沖程．故選B. 答案：B 4．如圖所示實(shí)驗(yàn)，試管口木塞沖出過程(　　) A．試管口出現(xiàn)的白霧是水蒸氣 B．試管口出現(xiàn)白霧說明水蒸氣內(nèi)能增加 C．能量轉(zhuǎn)化情況與內(nèi)燃機(jī)壓縮沖程相同 D．水蒸氣對木塞做功，水蒸氣 解析：本題考查內(nèi)能與熱機(jī)．試管口出現(xiàn)的白霧是水蒸氣遇冷液化形成的小水珠，液化放熱，水蒸氣的內(nèi)能減小，A、B選項(xiàng)均錯(cuò)誤；此過程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，與內(nèi)燃機(jī)的做功沖程類似，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)加熱試管到一定程度時(shí)，水蒸氣對木塞做功，將水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子的機(jī)械能，水蒸氣的內(nèi)能減小，溫度降低，D選項(xiàng)正確．故選D. 答案：D 5．下列生活實(shí)例中，屬于內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是(　　) A．冬天人們常用雙手互相摩擦取暖 B．用茶壺?zé)?，水燒開時(shí)，茶壺蓋被頂起 C．鉆木取火 D．四沖程汽油機(jī)的壓縮沖程 解析：本題考查內(nèi)能與熱機(jī)．冬天人們常用雙手互相摩擦取暖是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；水燒開時(shí)將茶壺蓋頂起，是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，B選項(xiàng)正確；鉆木取火是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；四沖程汽油機(jī)壓縮沖程是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，D選項(xiàng)錯(cuò)誤；故選B. 答案：B 6．我國隨著航天事業(yè)發(fā)展需要，正在研制大功率液氫發(fā)動(dòng)機(jī)．這種發(fā)動(dòng)機(jī)主要是因?yàn)闅渚哂?　C　) A．較小的密度 B．較大的比熱容 C．較高的熱值 D．較低的沸點(diǎn) 解析：大功率液氫發(fā)動(dòng)機(jī)采用液氫做燃料，是因?yàn)闅渚哂休^高的熱值．故選C. 7．下列有關(guān)能量變化的說法，正確的是(　　) A．物體從斜面上勻速滑下，其機(jī)械能增大 B．物體從斜面上勻速滑下，其機(jī)械能不變 C．汽油機(jī)壓縮沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 D．汽油機(jī)做功沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 解析：本題考查機(jī)械能和熱機(jī)．物體從斜面上勻速滑下時(shí)，質(zhì)量不變，速度不變，高度變小，所以動(dòng)能不變，重力勢能減小，機(jī)械能減小，A、B選項(xiàng)均錯(cuò)誤；汽油機(jī)的壓縮沖程是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；汽油機(jī)做功沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，D選項(xiàng)正確．故選D. 答案：D 8．點(diǎn)火爆炸實(shí)驗(yàn)中，電子式火花發(fā)生器點(diǎn)燃盒中酒精蒸氣，產(chǎn)生的燃?xì)鈱⑺芰虾猩w噴出很遠(yuǎn)．此過程的能量轉(zhuǎn)化方式類似于汽油機(jī)的(　C　) A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程 解析：點(diǎn)火爆炸實(shí)驗(yàn)中，是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，與汽油機(jī)的做功沖程類似．故選C. 9．下列有關(guān)熱機(jī)的說法中不正確的是(　　) 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(huì)造成環(huán)境污染 解析：本題考查熱機(jī)的相關(guān)知識．熱機(jī)是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器，A選項(xiàng)正確；通常用水作冷卻劑來降溫，是利用水的比熱大的特性，B選項(xiàng)正確；熱機(jī)的效率是指用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒所放出的總能量的比值，與功率無關(guān)，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；熱機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的環(huán)境污染有大氣污染、噪聲污染和熱污染，D選項(xiàng)正確．故選C. 答案：C 10．(多選)如圖所示，是某建筑工地用起重機(jī)起吊貨物的情景．貨物在鋼繩的拉力作用下先沿豎直方向勻速上升，再水平移動(dòng)到卸貨地點(diǎn)．若不計(jì)摩擦和空氣阻力，則貨物在勻速上升過程中(　　) A．重力勢能增加，動(dòng)能減少 B．重力勢能增加，機(jī)械能增加 C．動(dòng)能不變，機(jī)械能增加 D．動(dòng)能減少，機(jī)械能減少 解析：本題中，貨物在勻速上升過程中，貨物的速度不變，所以動(dòng)能不變，而高度增加，所以貨物的重力勢能在增加，又因?yàn)闄C(jī)械能為動(dòng)能和勢能之和，所以機(jī)械能增加，故B、C選項(xiàng)正確． 答案：BC 二、填空題 11.汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)是由四個(gè)沖程組成的，如圖16－3所示是表示汽油機(jī)的________沖程，汽油機(jī)在某次工作時(shí)消耗汽油0.2 kg，這些汽油完全燃燒放出________J的熱量；汽車汽油機(jī)工作過程中，水箱中的水溫度會(huì)升高，這是通過________的方式使水的內(nèi)能增加。(汽油的熱值為4.6107J/kg) 12. 一臺(tái)單缸四沖程柴油機(jī)，飛輪轉(zhuǎn)速為3600r/min,該柴油機(jī)活塞1s對外做功___30____次，消耗10千克的柴油轉(zhuǎn)化成的機(jī)械能是____1.72__________ 13．汽油機(jī)的壓縮沖程中，汽缸內(nèi)汽油和空氣混合物的壓強(qiáng)增大，溫度升高． 14．目前我國研發(fā)出一款新型空氣動(dòng)力汽車，它利用壓縮空氣膨脹推動(dòng)活塞做功提供動(dòng)力，這種車在開動(dòng)時(shí)將空氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，這種車與汽油機(jī)相比優(yōu)點(diǎn)是環(huán)保(說出一點(diǎn))． 三、實(shí)驗(yàn)探究題(6分) 19．小敏想探究小球滾上斜面的最大高度與斜面傾角和小球質(zhì)量的關(guān)系，將兩個(gè)斜面AO與OB對接成如圖裝置，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)． ①讓質(zhì)量為5克的小球，在斜面AO上高H處靜止釋放，沿斜面滑下，經(jīng)O點(diǎn)滾上斜面OB，測量小球達(dá)到的最大高度h，將數(shù)據(jù)記錄在表中；改變斜面OB的傾角θ，重復(fù)實(shí)驗(yàn)； ②用質(zhì)量為7克的小球重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，將數(shù)據(jù)記錄在表中． (1)比較實(shí)驗(yàn)1、2、3(或4、5、6)，說明小球在斜面OB上能達(dá)到的最大高度與斜面OB的傾角θ有關(guān)． (2)比較實(shí)驗(yàn)1、4(或2、5或3、6)(選擇序號)，說明小球在斜面OB上能達(dá)到的最大高度與小球質(zhì)量無關(guān)． (3)如果斜面沒有摩擦，小球在斜面OB上能達(dá)到的最大高度是10厘米． 解析：影響小球在斜面上升的最大高度可能是小球的質(zhì)量，也可能是斜面的傾角，有兩個(gè)因素，往往采用控制變量法．(1)從表中可知，比較1、2、3或4、5、6可知，小球的質(zhì)量一定時(shí)，斜面的傾角越大，小球上升的最大高度越大；(2)小球在斜面上能達(dá)到的最大高度與小球質(zhì)量無關(guān)，應(yīng)控制斜面的傾角相等，改變小球的質(zhì)量，從表格中可知，比較1、4(或2、5或3、6)即可；(3)如果沒有摩擦，則機(jī)械能守恒，小球在斜面上能達(dá)到最大高度為10厘米． 四、計(jì)算題(10分) 20．某物理興趣小組的同學(xué)，用煤爐給10 kg的水加熱，同時(shí)他們繪制了如圖所示的加熱過程中水溫隨時(shí)間變化的圖線． 若在6 min內(nèi)完全燃燒了2 kg的煤，水的比熱容為4.2103 J/(kg℃)，煤的熱值約為3107 J/kg.求： (1)煤完全燃燒產(chǎn)生的熱量； (2)經(jīng)過6 min時(shí)間加熱，水所吸收的熱量； (3)煤爐燒水時(shí)的熱效率． 解：(1)煤完全燃燒產(chǎn)生的熱量： Q放＝mq＝2 kg3107 J/kg＝6107 J (2)經(jīng)過6 min時(shí)間加熱，水所吸收的熱量：Q吸＝cm(t－t0)＝4.2103 J/(kg℃)10 kg(80 ℃－ 20 ℃)＝2.52106 J (3)煤爐燒水時(shí)的熱效率： η＝＝＝4.2%