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专题16 内能的利用
中考考点分析 主要考查的重点及热点：有关热值、热机的效率和热量的计算、内燃机的四个冲程的识别汽油机和柴油机的结构及四个冲程的异同、利用能量守恒定律判断能量的转化和转移；联系生活实际的热量的转化和转移型计算是热点.
【母题1】（真题来源：广州）下列选项可能符合汽车热机能量流向的是　　
A．
B．
C．
D．
【分析】（1）热机是利用内能来做功的机器；
（2）热机的效率是指用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧所放出的总能量的比值；
汽车热机的效率通常为左右。
【解答】解：（1）热机是利用内能来做功的机器，故错误；
、汽车热机的效率通常为左右，只有选项中汽车热机工作时，有的内能转化为机械能，故错误、正确。
故选：。
【名师点评】 本题考查热机的定义和热机的效率，知道热机效率比较低是解题的关键。
【母题2】（真题来源：衡阳）汽车的发动机大多数是内燃机，内燃机是热机的一种，下列关于热机和环境保护的说法，正确的是　　
A．热机排出的尾气没有内能
B．热机的效率能达到
C．热机的大量使用会造成环境污染
D．汽油机的做功冲程是将机械能转化成内能
【分析】（1）热机是一种将燃料燃烧放出的内能转换为机械能的机械；
（2）热机工作时废气带走大部分能量、克服机械间的摩擦做额外功、同时也存在热散失等，所以热机的效率较低；
（3）热机工作时，排放的尾气中有二氧化硫、二氧化碳和氮氧化合物，会形成酸雨，危害植物，污染环境；
（4）汽油机的做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；压缩冲程将机械能转化为内能。
【解答】解：、热机工作时，排出的尾气带走了大部分内能，故错误；
、热机工作时由于要克服机械间的摩擦做额外功、同时也存在热散失、并且废气带走大部分能量，所以热机的效率很低，不能达到，故错误；
、热机工作时，燃料燃烧放出的废气会造成环境污染，所以热机的大量使用会造成环境污染，故正确；
、汽油机的做功冲程中高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故错误。
故选：。
【名师点评】 本题考查了热机的有关知识，要掌握热机的原理及其热机效率的影响因素。是一道基础题。
【解法技巧】 首先要熟悉汽油机的主要结构以及做功冲程和压缩冲程中能量的转化.辨别冲程时，要抓住四个冲程中的工作特点：进气门、排气门的开、闭情况以及活塞上、下运行情况.另外还要把握住吸气冲程、做功冲程和排气冲程的显著特点：做功冲程中的显著特点是火花塞产生电火花；吸气冲程和排气冲程有吸入物质和排出废气的箭头标识.
1．（真题来源：兰考县模拟）关于热机，下列说法正确的是　　
A．汽油机气缸顶部有喷油嘴，柴油机气缸顶部有火花塞
B．汽油机在吸气冲程中，将空气吸入气缸
C．热机是利用内能做功的装置，可将内能转化为机械能
D．一般情况下汽油机的压缩比大于柴油机，其功率也更大
【分析】（1）汽油机和柴油机在构造上有明显区别，汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴；
（2）汽油机在吸气冲程中，将空气和汽油的混合气体吸入气缸；
（3）热机是利用内能做功的机械，工作时将内能转化成机械能，由此可得出结论；
（4）因为柴油机的压缩冲程压缩程度大，汽缸内部压强更大，所以柴油机的效率比汽油机高
【解答】解：、汽油机和柴油机在构造上有明显区别，汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故错误；
、汽油机在吸气冲程中，将空气和汽油的混合气体吸入气缸，故错误；
、热机是利用内能做功的机械，工作时将内能转化成机械能，故正确；
、因为柴油机的压缩冲程压缩程度大，汽缸内部压强更大，所以柴油机的效率比汽油机高，但功率不一定大，故错误。
故选：。
2．（真题来源：湘潭模拟）下列关于热机的描述中：①热机是燃料燃烧放出的化学能转化成机械能的机器；②在汽油机的压缩冲程中，机械能转化成内能；③热机的效率越高，做同样多的功消耗的燃料越少；④燃料的热值越大，热机的效率越高。
A．只有①③正确 B．只有②④正确 C．只有①④正确 D．只有②③正确
【分析】（1）利用燃料燃烧获得的内能来工作的机器叫热机；
（2）在汽油机的压缩冲程中，机械能转化为内能；
（3）用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率；
（4）某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。
【解答】解：①热机是燃料燃烧获得的内能转化成机械能的机器，故①错误；
②在汽油机的压缩冲程中，活塞上升压缩气缸内的气体，使气体内能增大，即机械能转化为内能，故②正确；
③热机效率越高，做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即在做有用功相同的情况下，消耗的燃料较少，或消耗相同的燃料，做功较多，故③正确；
④热机的效率是指用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值，热机的效率与燃料的热值无关，故④错误；
所以正确的有②③。
故选：。
3．（真题来源：牡丹区三模）某机器的能量流向如图所示，据此推理该机器可能是　　
A．火箭发动机 B．发电机 C．滑轮组 D．电饭煲
【分析】由能量流向图判断该机器主要将什么能转化成了什么能即可解决此题。
【解答】解：如图该机器将一部分化学能转化成了内能，还有一部分内能能转化成了机械能，
、火箭发动机属于热机，热机工作时燃料燃烧，化学能转化为内能，然后将内能转化为机械能，故符合题意；
、发电机工作时将其它形式的能转化为电能，故不符合题意；
、滑轮组工作时由于绳子与滑轮的摩擦，大部分是机械能输出，也有少部分机械能转化为内能，故不符合题意；
、电饭煲工作时将电能转化为内能，不产生机械能，故不符合题意。
故选：。
【母题1】（真题来源：长春）内燃机的能量流向图如图所示。内燃机的效率为　　
A． B． C． D．
【分析】用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。
【解答】解：
由内燃机的能量流向图知，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出能量的，即内燃机的效率为。
故选：。
【名师点评】 此题考查了学生对热机效率认识和理解，属于一道基础性题目。
【母题2】（真题来源：荆门）目前正在我市进行试验飞行的国产大型水陆两栖飞机“鲲龙” 装有4台国产涡轮螺旋桨发动机，是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要，研制的大型特种用途民用飞机。飞机在空中满载时的最大巡航速度为，发动机巡航推力为。
（1）在高空所受的大气压强，比水面附近的大气压强 　小　；为了执行灭火任务飞机停在水面吸水，随着吸水量增加，它受到的浮力 　　（选填“增大”、“不变”或“减小” 。
（2）某次试飞中以最大速度满载巡航，消耗燃油，燃油完全燃烧产生的内能为 　　，发动机的工作效率为 　　（燃油的热值取。
【分析】（1）大气压随着高度的增加而减小；物体漂浮时，浮力大小等于重力；
（2）知道燃料的质量和热值，利用求出燃料完全燃烧放出的热量；
知道飞机在空中满载时的最大巡航速度和巡航时间，计算出巡航路程，再利用求推力所做的功，发动机的工作效率等于推力所做的功与燃料燃烧放出的热量之比。
【解答】解：（1）大气压随着高度的增加而减小，所以鲲龙水陆两栖飞机在高空所受的大气压强，比水面附近的大气压强小；
为了执行灭火任务飞机停在水面吸水，随着吸水量增加，飞机自身总重增加，由漂浮条件可知，它受到的浮力增大；
（2）燃油完全燃烧获得的内能：
；
由得，以最大速度满载巡航，通过的路程：
；
推力所做的功：
；
发动机的工作效率为：
。
故答案为：（1）小；增大；（2）；。
【名师点评】 此题考查了大气压与高度的关系、漂浮条件、燃料的热值及其计算、功的计算、同时涉及到了发动机的工作效率问题，是一道综合性计算题，要细心解答，避免出错。
【解法技巧】 热机性能的重要指标。热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，从而节约能源减少污染。再设计和制造热机时，要不断改进和创新，以减少各种能量损失，提高效率。故提高热机效率的主要途径有：①使燃料充分燃烧；②尽量减小废气带走的热量；③机件间保持良好的润滑、减小因摩擦而损失的能量；④改进热机的结构和性能，减小热量的损失。
1．（真题来源：金坛区校级二模）小明在加油站看到普通汽车只要加92号汽油，而涡轮增压的车需要加95号汽油，通过查资料得知，汽油标号不同是因为汽油中的异辛烷（化合物）含量不同：汽油标号越高，越不容易在压缩冲程中爆燃。涡轮增压的汽车利用发动机排出的废气驱动涡轮旋转，将空气压缩后压入汽缸，使汽油获得更多氧气，燃烧更充分。下列说法正确的是　　
A．95号汽油和92号汽油的热值一定相同
B．增压技术使汽缸内压强变大，压缩冲程中活塞对油气混合物做功更多，使之易爆燃
C．涡轮增压技术使汽油燃烧更充分，从而能提高汽油的热值
D．高温尾气仍含有较多热量，将这部分能量利用起来可以提高热机效率
【分析】、不同型号汽油的热值不一定相同；
、温度越高，燃料越易爆燃；
、热值跟燃料的种类有关，跟燃料的质量，燃烧情况等无关；
、设法利用废气的能量能提高热机的效率。
【解答】解：、95号汽油和92号汽油的成分不同，热值不一定相同，故错误；
、增压技术使气缸内压强变大，压缩冲程中，活塞对油气混合物做功更多，油气混合物的温度越高，同时增加了氧气含量，使汽油燃烧更充分，不易爆燃，故正确；
、热值跟燃料的种类有关，跟燃料的质量，燃烧情况等无关，故错误；
、高温尾气仍含有较多能量，将这部分能量利用起来可以提高热机效率，故错误。
故选：。
2．（真题来源：岱岳区三模）某家用轿车，重为，当车以的速度匀速直线行驶了，消耗汽油，期间车受到的阻力为车重的0.08倍。已知汽油的热值为，在此过程中，下列说法正确的是　　
①汽车通过的路程为
②牵引力做功的功率为
③汽油完全燃烧放出的热量为
④汽车发动机的效率为
A．只有①②③正确 B．只有②③④正确
C．只有①②④正确 D．只有②③正确
【分析】（1）已知汽车行驶的路程和速度，利用速度公式可求出汽车行驶的路程；
（2）根据求出牵引力的大小，根据求出功率的大小；
（3）已知汽油的热值和消耗的质量，利用可求出消耗的燃油完全燃烧放出的热量；
（4）利用求出汽车牵引力做的功，再根据可求出汽车发动机的效率。
【解答】解：①汽车的速度为；
根据可知，汽车通过的路程为：，故①正确；
②汽车在水平面上做匀速直线运动，受到的牵引力好摩擦力是一对平衡力，则；
牵引力做功的功率为：，故②正确；
③则消耗的燃油完全燃烧放出的热量为：，故③错误；
④汽车牵引力做的功为：；
汽车发动机的效率为：，故④正确。
故选：。
3．（真题来源：盘龙区校级模拟）新能源汽车正在进入人们的生活中，越来越多的人购买新能源汽车，市场上有一款总质量为的氢燃料新能源汽车，某次测试时它以的速度匀速行驶消耗氢燃料的质量为，受到的阻力为其总重的0.2倍，已知氢的热值为，水的比热容为，取，求本次测试时：
（1）氢燃料完全燃烧释放的热量；
（2）若这些氢燃料完全燃烧释放出热量的被初始温度为的水吸收，则可使多少千克的水温度开高？
（3）该氢燃料新能源汽车的效率（保留一位小数）。
【分析】（1）根据公式进行计算；
（2）氢燃料完全燃烧释放出热量的被初始温度为的水吸收，可知水吸收的热量，根据公式△可计算水的质量；
（3）氢燃料新能源汽车总质量为，受到的阻力为其总重的0.2倍，可知受到的阻力，从而得到牵引力；知道速度和时间，可计算汽车行驶的路程；根据公式可计算有用功，进而计算机械效率。
【解答】解：（1）氢燃料的质量为，
氢燃料完全燃烧释放的热量为：；
（2）氢燃料完全燃烧释放出热量的被初始温度为的水吸收，
则水吸收的热量为：；
由公式△得：
解得：；
（3）由题意可知，汽车受到的阻力为：，
汽车的速度为：，
行驶的时间为：，
匀速行驶行驶的路程为：，
牵引力做功为：，
则氢燃料新能源汽车的效率为：。
答：（1）氢燃料完全燃烧释放的热量是；
（2）若这些氢燃料完全燃烧释放出热量的被初始温度为的水吸收，则可使100千克的水温度开高；
（3）该氢燃料新能源汽车的效率。

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