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九年级上册物理内能的利用
一.内能的利用
内能的利用方式
利用内能来加热：实质是热传递。
利用内能来做功：实质是内能转化为机械能。
二.热机
热机：
定义：热机是利用内能来做功，把内能转化为机械能的机器。
热机的种类：蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等
内燃机：
内燃机活塞在汽缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
四冲程内燃机包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复2次，做功1次。
在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功，而其它三个冲程（吸气冲程、压缩冲程和排气冲程）是依靠飞轮的惯性来完成的。
压缩冲程将机械能转化为内能。
做功冲程是由内能转化为机械能。
①汽油机工作过程：
②柴油机工作过程：
3、汽油机和柴油机的比较：
①汽油机的气缸顶部是火花塞；
柴油机的气缸顶部是喷油嘴。
②汽油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气组成的燃料混合物；
柴油机吸气冲程吸入气缸的是空气。
③汽油机做功冲程的点火方式是点燃式；
柴油机做功冲程的点火方式是压燃式。
④柴油机比汽油及效率高，比较经济，但笨重。
⑤汽油机和柴油机在运转之前都要靠外力辅助启动。
4.热值
燃料燃烧，使燃料的化学能转化为内能。
定义：1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。用符号q表示。
单位：固体燃料的热值的单位是焦耳每千克（J/kg）、气体燃料的热值的单位是焦耳每立方米（J/m3）。
热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧等无关。
公式：、
①Q＝qm m= q=
Q——放出的热量——焦耳（J）；q——热值——焦耳每千克（J/kg）；m——燃料质量——千克（kg）。
②Q＝qV V= q=
Q——放出的热量——焦耳（J）；q——热值——焦耳每立方米（J/m3）；V——燃料体积——立方米（m3）。
物理意义：酒精的热值是3.0×107J/kg，它表示：1kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J。
煤气的热值是3.9×107J/m3，它表示：1m3煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J。
三.热机效率
影响燃料有效利用的因素：一是燃料很难完全燃烧，二是燃料燃烧放出的热量散失很多，只有一小部分被有效利用。
有效利用燃料的一些方法：把煤磨成粉末状、用空气吹进炉膛（提高燃烧的完全程度）；以较强的气流，将煤粉在炉膛里吹起来燃烧（减少烟气带走的热量）。
热机的效率：热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。
热机的效率是热机性能的一个重要标志，与热机的功率无关。
公式： Q总= Q有用= Q总η
由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1。
热机能量损失的主要途径：废气内内、散热损失、机器损失。
提高热机效率的途径：① 使燃料充分燃烧，尽量减小各种热量损失；② 机件间保持良好的润滑，减小摩擦。③在热机的各种能量损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。
常见热机的效率：蒸汽机6%～15%、汽油机20%～30%、柴油机30%～45%
内燃机的效率比蒸汽机高，柴油机的效率比汽油机高。
一、填空题
1.在四冲程内燃机的工作过程中， 　 冲程将内能转化成机械能。 将机械能转化为内能。
2．自然界中的能量是可以相互转化的。请你指出下列过程中是由何种能量转化为何种能量的。（1）水力发电 ；（2）用电炉烧水 ；
（3）电灯发光 ；（4）燃料燃烧 。
3．汽油机与柴油机从构造上来比较，汽油机汽缸顶部有一个 ，柴油机汽缸顶部有一个 。正因如此，汽油机在第一冲程中吸入的是 ，柴油机在第一冲程中吸入的是 。
4.在自然界中，其能量既不会消失，也不会创生，只能发生转化和转移。冬天，用手摸户外的金属杆时手感觉到冷，这属于能量的 ；烧水时，水蒸气顶起壶盖，这属于能量的 。
5．随着人们物质生活水平逐步提高，农村的厨灶发生了革命性的变化．煤球炉、沼气灶和液化气灶等灶具已走进家庭.若要将2.5kg初温为20℃的水加热到80℃,至少需要燃烧 _________m3 的液化气．[水的比热容是4.2×103J/(kg ℃),液化气的热值是5.0×107J/ m3 ]
6.如图所示，当试管中的水沸腾后，软木塞突然被冲出来，其原因是试管中水蒸气对软木塞 _，此过程中水蒸气的内能转化为软木塞的 __。
7.汽油机的压缩冲程中，汽缸内汽油和空气混合物的压强 ，温度 。
8.发动机是汽车的重要部件，如图所示，汽油机的此冲程是由 能转化为 ____能。当车行驶了一段距离后，消耗了0.6kg的汽油，这些汽油完全燃烧释放的热量是 ___J（q汽油＝4.6×107J/kg）。
9.“神舟八号”飞船的返回舱下落到地面附近时，由于受到阻力而做减速运动，在减速下降的过程中，它具有的 能逐渐增加。
10.厨房里涉及很多物理知识；打开醋瓶闻到醋香，这是＿ 现象；从热水瓶中倒出一大杯热水，立即将瓶塞盖紧，瓶塞会跳起来，这是因为倒出热水后，进入热水瓶的冷空气与热水发生 ，受热膨胀对外做功，把瓶塞顶出瓶口。
11.太阳能是一种清洁能源．某太阳能热水器每天能使500kg的水温度升高30℃，那么这些 水吸收的热量为___________J，这些热量相当于完全燃烧__________m3的天然气放出的热量．[天然气的热值取7×107J/m3，水的比热容c=4.2×103J／(kg·℃)]
12.我国古代人类利用“钻木取火”的方式获取火种，如图所示，钻木利用了 方式方法增大物体的内能，现代社会人们利用清洁能源获得能量，完全燃烧0.3m3的天然气可以放出热量 J。（天然气的热值为7.5×107J/m3）
13.在我国实施的“西气东输”工程中，两部地区的天然气被送到缺乏能源的东部地区。天然气与煤相比，以热学角度分析它突出的优点是 ；从环保角度分析它突出的优点是
(天然气、煤的热值分别是1.14×108J／kg、3×107J／kg)。
二、选择题
14. 点火爆炸实验中，电子式火花发生器点燃盒中酒精蒸气，产生的燃气将塑料盒盖喷出很远．此过程的能量转化方式类似于汽油机的 （ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
15．四冲程汽油机在工作过程中，将内能转化为机械能的冲程是（ ）
吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲 D．排气冲程
16. 关于“热机”，下列说法中错误的是（ ）
A．通过技术改进，可以使热机的效率达到100%
B．减少城市热岛效应的措施之一就是倡导“绿色出行”
C．用水而不用其它循环物质降低热机的温度，主要是利用水的比热容最大的特性
D．严寒的冬天，有人晚上把热机水箱中的水放出，是防止气温降低时，水凝固而胀坏水箱
17．我国“神舟六号”载人飞船于2005年10月在火箭的推动下顺利升空。关于火箭发射过程中能量转化的说法，正确的是（ ）
A．将燃料的化学能转化为火箭的机械能
B．将将燃料的化学能转化为火箭内能
C．将燃料的内能转化为火箭的化学能
D．将燃料的机械能转化为火箭的内能
18．对下列实验中能量转化关系的说法不正确的是（ ）
A．来回迅速摩擦双手，手会发热是机械能转化为内能
B．将塑料袋内装水，放在太阳光下后温度会升高是光能转化为内能
C．用塑料尺在头发上摩擦后能吸引轻小的纸屑，是化学转化为电能
D．把电扇连接在电源上，扇叶将转动，这是电能转化为机械能
19．关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（ ）
A．物体的温度越高，所含热量越多 B．温度高的物体，内能一定大
C．0℃的冰块，内能一定为零 D．温度相同的两物体间不会发生热传递
20．下列热机效率的说法中正确的是（ ）
A．在科技迅速发展的今天，如果对热机多方改进，可以使热机的效率达到100%
B．所使用燃料的热值越大，热机的效率就越高
C．做功本领越大的热机，其效率一定越高
D．用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出热量的比例越大，热机的效率就越高
21．内燃机在做功冲程中，高温气体迅速膨胀而做功，此时气体的温度和内能变化的情况是（ ）
A.温度降低，内能减小 B.温度不变，内能不变
C.温度升高，内能增大 D.温度降低，内能增大
22．关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法
①在做功冲程中，是机械能转化为内能
②在做功冲程中，是内能转化为机械能
③只有做功冲程是燃气对外做功
④汽油机和柴油机的点火方式相同
以上说法中正确的是（ ）
A．只有①③ B．只有②③
C．只有②④ D．只有②③④
23.对下列现象中能量转化的分析正确的是（ ）
A．跳水运动员在空中下落过程中，动能转化为重力势能
B．电动机工作时主要把电能转化为机械能
C．摩擦生热是将内能转化为机械能
D．篮球撞击篮板被反弹回来，反弹过程中是将动能转化为弹性势能
24.下图所示的四种情景，能说明电能转化为机械能的是（ ）
(
电灯发光
利用太阳能把水加热
滚摆上升
电风扇吹风
A B C D
)
25.如图反映了一只“220 V 100 W”白炽灯正常工作时能量转化情况，以下说法错误的是（ ）
A．图中括号内应该填写光能
B．使用这种灯泡，电能利用效率高，有利于节能
C．图中电能是白炽灯正常工作1 min消耗的电能
D．白炽灯正常工作时电能转化为光能的效率是10%
26.利用焚烧垃圾来发电，此过程中的能量如何转化（ ）
A．化学能→内能→电能 B．太阳能→内能→电能
C．核能→内能→电能 D．电能→太阳能→内能
27.水电站用拦河坝提高上游水位,被提高了水位的水流下来时,冲击水轮机的叶轮,带动发电机发电.在这个过程中,能量的转化顺序正确的是（ ）
A．势能、 动能、 电能 B．动能、 势能、 电能
C．内能、 电能、　动能 D． 动能、 电能、　势能
28.台州的能源结构日趋多样化，其中利用化学能转化为电能的是（ ）
A．临海括苍风力发电场 B．温岭江厦潮汐电站
C．玉环华能火力发电厂 D．仙居下岸水力电站
三 试验探究
29.如图，某学习小组同学在做水火箭实验时，对水火箭的水平飞行距离与哪些因素有关的问题进行了研究，并设计了多个方案。其中的一个方案是：在容积为2 000 ml的可乐瓶内装上不同体积的水，每次发射的角度均为20°，向瓶内打气直至橡皮塞从瓶口冲出，使水火箭向前射出。
（1）由该实验方案可知，他们研究的问题是 。
（2）分析表中数据可得出的结论是：在可乐瓶容积为2000 mL、发射角度为20°的情况下， 。
（3）可乐瓶内的水向后喷出，水火箭就向前飞出，这一现象说明了 。
四 综合题
30.为了保障学生人身安全，目前已有一大批校车投入使用。如图17为实验中学专用校车，其质量为6.4t，每个轮子跟地面的接触面积为400cm2。这辆校车在某段平直公路上匀速行驶8km，用时10min，消耗柴油2L，受到阻力是1.8×103N。（柴油热值3.3×107J/kg，柴油的密度为0.85×103kg/m3，取g=10N/kg）
求：（1）这段路程内发动机做功的功率。
（2）这段路程内消耗的柴油完全燃烧放出的热量。
（3）校车对地面的压强。
31．洛阳东升二中为了供应师生的开水，锅炉房每天要将3t水从20℃加热到100℃。[水的比热容是4.2×103J/(kg ℃)]问：
(1)这些水要吸收热量为多少？这些热量相当与完全燃烧多少烟煤放出的热量？（已知烟煤的热值为3.0×107J/㎏）
(2)“西气东输”实现后，可用天然气作为燃料来烧水，学校每天因烧水要消耗天然气的体积是多少m3？（天然气的热值q=8.4×107J/m3。气体完全燃烧放出热量的公式是Q=qV，式中V表示气体燃烧的体积）
(3)通过上面的解答，请你说出天然气的两个优点。

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