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　12.4　热机与社会发展　
知识点1　热机
1．热机的种类很多，除了内燃机以外还有蒸汽机、汽轮机、喷气发动机等。从能量转化的角度来看，不论哪类热机都是把　 　转化为　 　。
2．下列各种机械中，应用到热机的是( )
A．机械手表　　　　　B．自行车
C．拖拉机 D．供暖使用的锅炉
3．［国防教育］近年来我国重大装备层出不穷，国人倍感自豪。下列装备的动力装置不是热机的是( )
A．新能源电动汽车
B．东风号远洋轮船
C．国产大飞机C919
D．长征五号运载火箭
知识点2　汽油机
4．如图，关于某单缸四冲程汽油机说法错误的是( )
甲　乙　丙　丁
A．一个工作循环的顺序依次是丁、甲、丙、乙
B．乙图中气缸内气体质量会减小
C．利用飞轮惯性完成冲程的是甲、乙、丁
D．丙图中能量的转化是机械能转化为内能
5．某汽油机的转速为3 000 r/min，则在1 s内汽油机对外做功的次数是( )
A．3 000　　B．1 500 C．50　　D．25
6．两台汽油机，甲的效率为35%，乙的效率为25%，这两个数据表示( )
A．甲机做的功比乙机多
B．甲机的功率比乙机的大
C．在相同时间内甲机燃烧的汽油比乙机的多
D．在消耗相同汽油时，甲机做的有用功比乙机的多
知识点3　热机与环境
7．汽油机的效率比柴油机的效率更　 　(选填“低”或“高”)，汽车排放的　 　是城市环境污染的重要来源。目前新能源汽车实现了“零排放”，它们的效率　 　(选填“能”或“不能”)达到100%。
8．下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是( )
A．热机排放的废气都是有害气体
B．热机的效率能达到100%
C．热机使用中尾气冒黑烟时效率最高
D．热机的大量使用会造成环境污染
知识点4　燃油汽车与电动汽车的对比
9．［跨学科·物理学与日常生活］在交通运输中，常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能。“客运效率”表示载客数和运送路程的乘积与其所对应的消耗的能量之比，即客运效率＝。目前国家大力发展新能源汽车，已知某品牌新能源汽车充满电一次仅需2 h，且只耗电32 kW·h，在满载4人的情况下可行驶200 km；而普通燃油轿车在满载5人的情况下，百公里油耗为8 L。已知汽油的热值为4.5×107 J/kg，汽油的密度为0.72×103 kg/m3。［生活中常用kW·h作为电能的单位，1 kW·h＝3.6×106 J］
(1)求新能源汽车与普通燃油轿车的“客运效率”之比。
(2)从科学角度分析，新能源汽车未来的发展优势和短板是什么？(各写出一条)
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10．如图是我国古代发明的取火器模型图，把推杆迅速推入牛角套筒时，套筒内空气被压缩，推杆前端的艾绒立刻燃烧起来，此过程中机械能转化为　 　能，内燃机工作的　 　冲程原理与该过程相同。
第10题图　　第12题图
11．如果一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速为1 800 r/min，则柴油机每秒内完成　 　个做功冲程。如果做功冲程中推动活塞一次做功1 500 J，那么这台柴油机的功率为　 　kW。
12．［新课标·模型建构］20世纪人类制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯。它的气室示意图如图所示，其工作原理是利用海浪上下起伏的能量将空气吸入气室，压缩后再推入工作室，然后推动涡轮机带动发电机发电。那么( )
A．当海水下降时，阀门K1开启，阀门K2关闭
B．当海水上升时，阀门K1关闭，阀门足K2开启
C．当海水下降时，类似汽油机做功冲程
D．当海水上升时，类似汽油机压缩冲程
13．为了节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是( )
A．尽量使燃料充分燃烧
B．尽量减少热机部件间的摩擦
C．尽量减少废气带走的热量
D．尽量增加热机的工作时间
14．某款环保能源汽车——氢能重卡，采用氢燃料发动机获得动力。若某次运输过程中，汽车以300 kW的输出功率，在水平公路上匀速直线行驶了20 min，汽车发动机的效率为75%。求：
(1)这次行驶过程中，汽车消耗的氢能。
(2)若这次行驶过程中消耗的氢能由柴油来提供，至少需要完全燃烧柴油的质量。(q柴油＝4.0×107 J/kg)
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15．［新考向·开放性设问］热机的效率是衡量汽车发动机性能的关键指标。我国潍柴集团发布全球首款热机的效率突破50%的商业化柴油机，这一成果的意义犹如人类历史上首次百米赛跑突破10 s。立志成为汽车设计师的小明，也想设计改造发动机，使热机的效率达80%。考虑影响热机效率的因素，你认为小明可以在哪些方面改进创新？假如小明的设想实现了，会给我们的生活带来哪些影响？(写出一条即可)　12.4　热机与社会发展　
知识点1　热机
1．热机的种类很多，除了内燃机以外还有蒸汽机、汽轮机、喷气发动机等。从能量转化的角度来看，不论哪类热机都是把　内能　转化为　机械能　。
2．下列各种机械中，应用到热机的是( C )
A．机械手表　　　　　B．自行车
C．拖拉机 D．供暖使用的锅炉
3．［国防教育］近年来我国重大装备层出不穷，国人倍感自豪。下列装备的动力装置不是热机的是( A )
A．新能源电动汽车
B．东风号远洋轮船
C．国产大飞机C919
D．长征五号运载火箭
知识点2　汽油机
4．如图，关于某单缸四冲程汽油机说法错误的是( D )
甲　乙　丙　丁
A．一个工作循环的顺序依次是丁、甲、丙、乙
B．乙图中气缸内气体质量会减小
C．利用飞轮惯性完成冲程的是甲、乙、丁
D．丙图中能量的转化是机械能转化为内能
5．某汽油机的转速为3 000 r/min，则在1 s内汽油机对外做功的次数是( D )
A．3 000　　B．1 500 C．50　　D．25
6．两台汽油机，甲的效率为35%，乙的效率为25%，这两个数据表示( D )
A．甲机做的功比乙机多
B．甲机的功率比乙机的大
C．在相同时间内甲机燃烧的汽油比乙机的多
D．在消耗相同汽油时，甲机做的有用功比乙机的多
知识点3　热机与环境
7．汽油机的效率比柴油机的效率更　低　(选填“低”或“高”)，汽车排放的　尾气　是城市环境污染的重要来源。目前新能源汽车实现了“零排放”，它们的效率　不能　(选填“能”或“不能”)达到100%。
8．下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是( D )
A．热机排放的废气都是有害气体
B．热机的效率能达到100%
C．热机使用中尾气冒黑烟时效率最高
D．热机的大量使用会造成环境污染
知识点4　燃油汽车与电动汽车的对比
9．［跨学科·物理学与日常生活］在交通运输中，常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能。“客运效率”表示载客数和运送路程的乘积与其所对应的消耗的能量之比，即客运效率＝。目前国家大力发展新能源汽车，已知某品牌新能源汽车充满电一次仅需2 h，且只耗电32 kW·h，在满载4人的情况下可行驶200 km；而普通燃油轿车在满载5人的情况下，百公里油耗为8 L。已知汽油的热值为4.5×107 J/kg，汽油的密度为0.72×103 kg/m3。［生活中常用kW·h作为电能的单位，1 kW·h＝3.6×106 J］
(1)求新能源汽车与普通燃油轿车的“客运效率”之比。
(2)从科学角度分析，新能源汽车未来的发展优势和短板是什么？(各写出一条)
解：(1)新能源汽车行驶200 km消耗的能量W1＝32 kW·h＝32×3.6×106 J＝1.152×108 J，新能源汽车的客运效率η电＝≈6.94×10－6(人·km)/J。已知q汽油＝4.5×107 J/kg，ρ汽油＝0.72×103 kg/m3，V＝8 L＝0.8×10－2 m3，轿车行驶100 km所消耗的汽油质量m＝ρ汽油V＝0.72×103 kg/m3×0.8×10－2m3＝5.76 kg，轿车行驶100 km所消耗能量Q放＝mq汽油＝5.76 kg×4.5×107 J/kg＝2.592×108 J，轿车的客运效率η轿＝≈1.93×10－6(人·km)/J。故客运效率之比。
(2)根据实际情况可知，新能源汽车的优点：节约化石能源，减少环境污染。缺点：充一次电需要2 h，所用的时间太长。
10．如图是我国古代发明的取火器模型图，把推杆迅速推入牛角套筒时，套筒内空气被压缩，推杆前端的艾绒立刻燃烧起来，此过程中机械能转化为　内　能，内燃机工作的　压缩　冲程原理与该过程相同。
第10题图　　第12题图
11．如果一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速为1 800 r/min，则柴油机每秒内完成　15　个做功冲程。如果做功冲程中推动活塞一次做功1 500 J，那么这台柴油机的功率为　22.5　kW。
12．［新课标·模型建构］20世纪人类制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯。它的气室示意图如图所示，其工作原理是利用海浪上下起伏的能量将空气吸入气室，压缩后再推入工作室，然后推动涡轮机带动发电机发电。那么( D )
A．当海水下降时，阀门K1开启，阀门K2关闭
B．当海水上升时，阀门K1关闭，阀门足K2开启
C．当海水下降时，类似汽油机做功冲程
D．当海水上升时，类似汽油机压缩冲程
13．为了节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是( D )
A．尽量使燃料充分燃烧
B．尽量减少热机部件间的摩擦
C．尽量减少废气带走的热量
D．尽量增加热机的工作时间
14．某款环保能源汽车——氢能重卡，采用氢燃料发动机获得动力。若某次运输过程中，汽车以300 kW的输出功率，在水平公路上匀速直线行驶了20 min，汽车发动机的效率为75%。求：
(1)这次行驶过程中，汽车消耗的氢能。
(2)若这次行驶过程中消耗的氢能由柴油来提供，至少需要完全燃烧柴油的质量。(q柴油＝4.0×107 J/kg)
解：(1)这次行驶过程中，汽车所做的功W＝Pt＝300×103 W×20×60 s＝3.6×108 J，汽车消耗的氢能Q氢＝＝4.8×108 J。
(2)这次行驶过程中消耗的氢能由柴油来提供，则Q柴油＝Q氢＝4.8×108 J，燃烧柴油的质量m柴油＝＝12 kg。
15．［新考向·开放性设问］热机的效率是衡量汽车发动机性能的关键指标。我国潍柴集团发布全球首款热机的效率突破50%的商业化柴油机，这一成果的意义犹如人类历史上首次百米赛跑突破10 s。立志成为汽车设计师的小明，也想设计改造发动机，使热机的效率达80%。考虑影响热机效率的因素，你认为小明可以在哪些方面改进创新？假如小明的设想实现了，会给我们的生活带来哪些影响？(写出一条即可)
解：热机效率低的原因是能量损失过多，主要包括燃料不能完全燃烧、尾气带走大量内能、克服机械各处摩擦等。提高热机效率可从以上几个方面入手。热机效率提高后，做相同的有用功消耗的燃料更少，燃料的利用率更高，排放的有害物质更少，更节能环保。

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