资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
第2讲
内能的应用
精讲1热机
重难点解读
判断内燃机的工作冲程
气阀的开闭
活塞运动方向
对应冲程
特征
有一个气阀关闭
活塞向下
吸气冲程
左边气阀打开
活塞向上
排气冲程
右边气阀打开
两个气阀都关闭
活塞向上
压缩冲程
压缩气体
活塞向下
做功冲程
燃料在缸内燃烧
易错易混
汽油机和柴油机
比较项
汽油机
柴油机
不同点
构造
顶部有一个火花塞
顶部有一个喷油嘴
吸气冲程
吸入汽油与空气的混合气体
吸入空气
点燃方式
点燃式
压燃式
效率
低
高
应用
小型汽车、摩托车
载重汽车、大型拖拉机
相同点
一个工作循环活塞往复运动2次，曲轴和飞轮转动2轴，经历4个冲程，做功1次
易错易混
冲程中的能量转化
?压缩冲程：压缩过程中，活塞向上运动的机械能转化为缸内空气的内能，提高空气的温度，为燃料燃烧做准备，为气体膨胀做功创造条件，此过程的机械能转化为内能；
?做功冲程：燃料燃烧后，由于温度升高缸内的气体体积急剧膨胀推动活塞向下运动，带动曲轴转动对外做功，此过程，内能转化为机械能；
?注意，改变内能形式中的“做功”与“做功冲程”的能量转化不相同！
巩固练习
考点1：热机
【例1】下列机器中不属于热机的是（
）
A．发电机
B．蒸汽机
C．火箭
D．内燃机
【例2】关于汽油机和柴油机，下列说法正确的是（
）
A．汽油机汽缸顶部有喷油嘴，柴油机汽缸顶部有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入汽缸，汽油机吸入汽缸的是空气
C．汽油机在做功冲程中，进气门关门排气门打开
D．汽油机在做功冲程中，是把内能转化为机械能
考点2：四冲程的识别
【例1】识别下列各图中内燃机的工作冲程。
【变式1】摩托车上的热机工作时提供动力的冲程是（
）
A．吸气冲程
B．压缩冲程
C．做功冲程
D．排气冲程
【变式2】关于压缩冲程的作用，下列说法正确的是（
）
A．将废气排出缸外
B．完成对外做功
C．吸进汽油和空气的混合物
D．压缩燃料和空气的混合物
考点3：能量的转化
【例1】热机工作时能量的转化过程是（
）
A．内能→化学能→机械能
B．化学能→内能→机械能
C．化学能→机械能→内能
D．内能→机械能→化学能
【例2】单缸四冲程内燃机，做功冲程将_______能转化为________能，其他三个冲程是靠安装在曲轴上的飞轮的__________来完成。
【变式1】如图所示，水沸腾后会将软木塞冲开，其能量转化情况和四冲程内燃机的哪一个工作冲程相似（
）
A．吸气冲程
B．压缩冲程
C．做功冲程
D．排气冲程
【变式2】一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是1800r/min，该汽油机每分钟内完成
个工作循环，对外做功
次。若改汽油机飞轮转速为1200r/min，则每秒钟对外做功
次。
精讲2
热量的相关计算
重难点解读
利用比热容计算热量
当题目中涉及到与吸热、放热相关的计算时，从比热容定义可推导：Q＝cmΔt，应注意以下几点：
(1)明确吸热或放热的对象，弄清公式中m、c、Δt的对应值，注意文字叙述中升高t
℃、升高了t
℃、降低t
℃、降低了t
℃，对应的都是温度的改变量，而升高到t
℃、降低到t
℃对应的是物体的末温t
℃。
(2)公式适用于在同种状态下吸热或放热的计算。如果物质的状态发生了改变，比热容就会发生变化，此时上述公式不能直接计算整个过程吸热或放热多少，需要分过程进行计算。
(3)如果两个物体进行热传递时，没有热量损失，则高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，即Q吸＝Q放，这就是热平衡方程，不可以认为高温物体降低的温度等于低温物体升高的温度。
重难点解读
利用热值计算热量
?当题目中涉及到燃料燃烧时放出的热量，由热值定义式，可得计算燃料完全燃烧时放出的热量用Q放＝mq。其中m的单位是kg，q的单位是J/kg，Q放的单位是J。气体燃料单位是J/m3，计算热量公式是Q＝qV。
易错易混
计算效率时的有用功和总功
?有用功：对人们有用的那部分功或热量，一般考察时，水吸收的热量常常作为有用功；
?总功：人们实际上做的功，一般考察时，燃料放出的热量、吸收的太阳能等常常作为总功。
巩固练习
考点1：利用比热容计算【c水＝4.2×103
J/(kg·℃)】
【例1】小贝家里购买了经济安全、节能环保的太阳能热水器，若该热水器里面装有温度为10
℃的水30
kg，经过阳光照射后，水温升高到45
℃，在这一过程中水吸收的热量是________J。
【变式1】用凉水冷却滚烫的鸡蛋，鸡蛋内能是通过____________的方式改变的，如果水的质量是1
kg，初温为20
℃，取出鸡蛋时水温为30
℃，水吸收的热量为______________J。
考点2：利用热值计算
【例1】天然气、煤气的热值和价格如表所示，在相同条件下使用________(选填“天然气”或“煤气”)更经济。小明家一个月用去70元的煤气费，则小明家一个月所用煤气完全燃烧放出的热量为_____________。
【变式1】煤油的热值是4.6×107J/kg，完全燃烧21g煤油放出的热量是多少？这些热量可使10kg初温为80℃的水温度升高多少？
考点3：效率的理解
【例1】热机的效率高，它表明这台热机（
）
A．燃料燃烧放出的热量多
B．做的功多
C．做功快些
D．用来做有用功的热量跟燃料完全燃烧放出热量的比值大
考点4：效率的计算
【例1】水壶里装有2
kg、20
℃的水，用天然气炉具将其加热至沸腾，已知天然气的热值为8×107
J/m3，大气压强为1标准大气压，C水＝4.2×103
J/(kg·℃)。求：
(1)烧开这壶水，水需要吸收多少热量？
(2)若烧开这壶水消耗的天然气是0.021
m3，则天然气炉具的效率是多少？
【例2】某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为5×10-3㎡，一个冲程活塞在气缸中移动距离是50mm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为8×105Pa，飞轮1min转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦）（汽油的热值为4×107J/kg），求：
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功；
（3）汽油机的功率；
（4）若1min内消耗汽油22.5g，求该汽油机的效率。
课后作业
考点1：热机
1．老师用如图1所示实验装置，加热试管使水沸腾，发现试管上方的小风车，开始不停地转动；由此引出以下问题，请利用所学的知识回答。
（1）图1实验中能量转化方式与图2中汽油机的哪个冲程相同？
（2）若某四冲程汽油机的功率为36千瓦，做功冲程每次对外做功800焦耳，则在1秒钟内该汽油机能完成
个冲程，此汽油机飞轮的转速为
转/分。
（3）如图3所示的是等质量两种液体吸收的热量与温度变化情况的图象。根据图中提供的信息判断，这两种液体中，选择
液体作为汽车冷却液效果会更好。
考点2：热量和效率的计算
6.（1）某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是（
）
①汽车行驶速度是20km/h
②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J
③汽车牵引力做功的功率是30kW
④汽车发动机的效率是20%
A．只有①和②
B．只有②和③
C．只有①和④
D．只有②和④
（2）秦山核电基地目前共有9台运行机组，年发电量约500亿千瓦时，是目前我国核电机组数量最多、堆型品种最丰富、装机容量最大的核电基地。（结果保留两位有效数字）
（1）13.0t烟煤如果完全燃烧，放出的热量为多少J．（烟煤的热值为2.9×107J/kg）。
（2）假设13.0t烟煤在煤炉中完全燃烧，放出的热量部分被水吸收，可以使4×105kg的水从20℃升高到100℃，求水吸收的热量为多少J．[c水=4.2×103J/（kg?℃）]
（3）求煤炉加热水的热效率。中小学教育资源及组卷应用平台
第2讲
内能的应用
精讲1热机
重难点解读
判断内燃机的工作冲程
气阀的开闭
活塞运动方向
对应冲程
特征
有一个气阀关闭
活塞向下
吸气冲程
左边气阀打开
活塞向上
排气冲程
右边气阀打开
两个气阀都关闭
活塞向上
压缩冲程
压缩气体
活塞向下
做功冲程
燃料在缸内燃烧
易错易混
汽油机和柴油机
比较项
汽油机
柴油机
不同点
构造
顶部有一个火花塞
顶部有一个喷油嘴
吸气冲程
吸入汽油与空气的混合气体
吸入空气
点燃方式
点燃式
压燃式
效率
低
高
应用
小型汽车、摩托车
载重汽车、大型拖拉机
相同点
一个工作循环活塞往复运动2次，曲轴和飞轮转动2轴，经历4个冲程，做功1次
易错易混
冲程中的能量转化
?压缩冲程：压缩过程中，活塞向上运动的机械能转化为缸内空气的内能，提高空气的温度，为燃料燃烧做准备，为气体膨胀做功创造条件，此过程的机械能转化为内能；
?做功冲程：燃料燃烧后，由于温度升高缸内的气体体积急剧膨胀推动活塞向下运动，带动曲轴转动对外做功，此过程，内能转化为机械能；
?注意，改变内能形式中的“做功”与“做功冲程”的能量转化不相同！
巩固练习
考点1：热机
【例1】下列机器中不属于热机的是（
）
A．发电机
B．蒸汽机
C．火箭
D．内燃机
答案A
【例2】关于汽油机和柴油机，下列说法正确的是（
）
A．汽油机汽缸顶部有喷油嘴，柴油机汽缸顶部有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入汽缸，汽油机吸入汽缸的是空气
C．汽油机在做功冲程中，进气门关门排气门打开
D．汽油机在做功冲程中，是把内能转化为机械能
答案D
考点2：四冲程的识别
【例1】识别下列各图中内燃机的工作冲程。
答案：做功；压缩；排气；吸气
【变式1】摩托车上的热机工作时提供动力的冲程是（
）
A．吸气冲程
B．压缩冲程
C．做功冲程
D．排气冲程
答案C
【变式2】关于压缩冲程的作用，下列说法正确的是（
）
A．将废气排出缸外
B．完成对外做功
C．吸进汽油和空气的混合物
D．压缩燃料和空气的混合物
答案D
考点3：能量的转化
【例1】热机工作时能量的转化过程是（
）
A．内能→化学能→机械能
B．化学能→内能→机械能
C．化学能→机械能→内能
D．内能→机械能→化学能
答案B
【例2】单缸四冲程内燃机，做功冲程将_______能转化为________能，其他三个冲程是靠安装在曲轴上的飞轮的__________来完成。
答案内；机械；惯性
【变式1】如图所示，水沸腾后会将软木塞冲开，其能量转化情况和四冲程内燃机的哪一个工作冲程相似（
）
A．吸气冲程
B．压缩冲程
C．做功冲程
D．排气冲程
答案C
【变式2】一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是1800r/min，该汽油机每分钟内完成
个工作循环，对外做功
次。若改汽油机飞轮转速为1200r/min，则每秒钟对外做功
次。
答案900；900；10
精讲2
热量的相关计算
重难点解读
利用比热容计算热量
当题目中涉及到与吸热、放热相关的计算时，从比热容定义可推导：Q＝cmΔt，应注意以下几点：
(1)明确吸热或放热的对象，弄清公式中m、c、Δt的对应值，注意文字叙述中升高t
℃、升高了t
℃、降低t
℃、降低了t
℃，对应的都是温度的改变量，而升高到t
℃、降低到t
℃对应的是物体的末温t
℃。
(2)公式适用于在同种状态下吸热或放热的计算。如果物质的状态发生了改变，比热容就会发生变化，此时上述公式不能直接计算整个过程吸热或放热多少，需要分过程进行计算。
(3)如果两个物体进行热传递时，没有热量损失，则高温物体放出的热量等于低温物体吸收的热量，即Q吸＝Q放，这就是热平衡方程，不可以认为高温物体降低的温度等于低温物体升高的温度。
重难点解读
利用热值计算热量
?当题目中涉及到燃料燃烧时放出的热量，由热值定义式，可得计算燃料完全燃烧时放出的热量用Q放＝mq。其中m的单位是kg，q的单位是J/kg，Q放的单位是J。气体燃料单位是J/m3，计算热量公式是Q＝qV。
易错易混
计算效率时的有用功和总功
?有用功：对人们有用的那部分功或热量，一般考察时，水吸收的热量常常作为有用功；
?总功：人们实际上做的功，一般考察时，燃料放出的热量、吸收的太阳能等常常作为总功。
巩固练习
考点1：利用比热容计算【c水＝4.2×103
J/(kg·℃)】
【例1】小贝家里购买了经济安全、节能环保的太阳能热水器，若该热水器里面装有温度为10
℃的水30
kg，经过阳光照射后，水温升高到45
℃，在这一过程中水吸收的热量是________J。
答案4.41×106J
【变式1】用凉水冷却滚烫的鸡蛋，鸡蛋内能是通过____________的方式改变的，如果水的质量是1
kg，初温为20
℃，取出鸡蛋时水温为30
℃，水吸收的热量为______________J。
答案热传递；4.2×104J
考点2：利用热值计算
【例1】天然气、煤气的热值和价格如表所示，在相同条件下使用________(选填“天然气”或“煤气”)更经济。小明家一个月用去70元的煤气费，则小明家一个月所用煤气完全燃烧放出的热量为_____________。
答案天燃气；1.95×109J
【变式1】煤油的热值是4.6×107J/kg，完全燃烧21g煤油放出的热量是多少？这些热量可使10kg初温为80℃的水温度升高多少？
答案9.66×105J；20℃
考点3：效率的理解
【例1】热机的效率高，它表明这台热机（
）
A．燃料燃烧放出的热量多
B．做的功多
C．做功快些
D．用来做有用功的热量跟燃料完全燃烧放出热量的比值大
答案D
考点4：效率的计算
【例1】水壶里装有2
kg、20
℃的水，用天然气炉具将其加热至沸腾，已知天然气的热值为8×107
J/m3，大气压强为1标准大气压，C水＝4.2×103
J/(kg·℃)。求：
(1)烧开这壶水，水需要吸收多少热量？
(2)若烧开这壶水消耗的天然气是0.021
m3，则天然气炉具的效率是多少？
答案6.72×105J；40%
【例2】某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为5×10-3㎡，一个冲程活塞在气缸中移动距离是50mm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为8×105Pa，飞轮1min转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦）（汽油的热值为4×107J/kg），求：
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功；
（3）汽油机的功率；
（4）若1min内消耗汽油22.5g，求该汽油机的效率。
答案4000N；200J；3000W；20%
课后作业
考点1：热机
1．老师用如图1所示实验装置，加热试管使水沸腾，发现试管上方的小风车，开始不停地转动；由此引出以下问题，请利用所学的知识回答。
（1）图1实验中能量转化方式与图2中汽油机的哪个冲程相同？
（2）若某四冲程汽油机的功率为36千瓦，做功冲程每次对外做功800焦耳，则在1秒钟内该汽油机能完成
个冲程，此汽油机飞轮的转速为
转/分。
（3）如图3所示的是等质量两种液体吸收的热量与温度变化情况的图象。根据图中提供的信息判断，这两种液体中，选择
液体作为汽车冷却液效果会更好。
答案
（1）丁；（2）180；5400；（3）乙
考点2：热量和效率的计算
6.（1）某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是（
）
①汽车行驶速度是20km/h
②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J
③汽车牵引力做功的功率是30kW
④汽车发动机的效率是20%
A．只有①和②
B．只有②和③
C．只有①和④
D．只有②和④
（2）秦山核电基地目前共有9台运行机组，年发电量约500亿千瓦时，是目前我国核电机组数量最多、堆型品种最丰富、装机容量最大的核电基地。（结果保留两位有效数字）
（1）13.0t烟煤如果完全燃烧，放出的热量为多少J．（烟煤的热值为2.9×107J/kg）。
（2）假设13.0t烟煤在煤炉中完全燃烧，放出的热量部分被水吸收，可以使4×105kg的水从20℃升高到100℃，求水吸收的热量为多少J．[c水=4.2×103J/（kg?℃）]
（3）求煤炉加热水的热效率。
答案
(1)D;(2)（1）13.0t烟煤如果完全燃烧3.8×1011J；
（2）水吸收的热量为1.3×1011J；
（3）煤炉加热水的热效率为36%。

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