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考点一热机1．热机是利用内能做功的机械．2．是最常见的一种热机，和都属于内燃机，它们分别用和做燃料．3．汽油机工作时一个工作循环包括四个冲程冲程、冲程、冲程、冲程．有两个冲程发生了能量转化：压缩冲程中活塞的能转化成燃料混合物的能；做功冲程中燃气的能转化成能．特点：一个工作循环的四个冲程中，活塞往复运动次，曲轴转动周，对外做功次．温馨提示：判断内燃机工作处在哪个冲程应明确两点：一是气门的开与关；二是活塞的运动方向.4.汽油机和柴油机的区别考点二热机的效率1．燃料的燃烧是一种化学变化，在此过程中能转化为能．2．燃料的热值：物理学中，把某种燃料燃烧放出的热量与其之比叫做这种燃料的热值．热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的在国际单位制中，热值的单位：，符号是：，气体燃料的热值单位通常用J/m3表示．3．热值的计算：质量为m的燃料完全燃烧放出的热量Q＝，其中Q是燃料放出的热量，m是燃料的，q是燃料的．4．热机用来做功的那部分能量与燃料放出的能量之比，叫做热机的效率．其计算公式是考点三能量的转化和守恒1．能量既不会，也不会，它只会从一种形式为其他形式，或者从一个物体到其他物体，而在和的过程中，能量的总量．2．能量的转化和转移是有一定的的．1.汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，现代汽车多数采用汽油机作为发动机，如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中正确的是()A．甲冲程是把机械能转化为内能B．乙冲程是把内能转化为机械能C．丙冲程是把机械能转化为内能D．丁冲程是把内能转化为机械能解析：本题考查汽油机的工作原理．图甲中进气门、排气门关闭，活塞向上运动为汽油机的压缩冲程．在压缩冲程中机械能转化为内能，A选项正确；考点二热机的效率命题点：(1)燃料的热值；(2)热值的计算；(3)热机的效率．例2水壶里装有2kg、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8×107J/m3，大气压强为1标准大气压，c水＝4.2×103J/(kg·℃)，求：(1)烧开这壶水，水需要吸收多少热？(2)若烧开这壶水消耗的天然气是0.021m3，则天然气炉具的效率是多少？解析：本题考查热量的计算．(1)Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃－20℃)＝6.72×105J(2)Q放＝Vq＝0.021m3×8×107J/m3＝1.68×106Jη＝Q吸Q放×100%＝6.72×105J1.68×106J×100%＝40%.答案：(1)6.72×105J(2)40%考点三能量的转化和守恒命题点：能量的转化和守恒定律．例3如图所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，到A点处弹性绳自然伸直．B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点(忽略空气阻力)，下列说法正确的是()A．从O点到C点运动员速度一直减小B．从O点到C点运动员的机械能一直在增大C．从O点到C点运动员的机械能一直在减小D．从O点到A点运动员的机械能不变解析：本题考查动能和势能的转化与守恒．运动员从O点到B点的过程中，重力大于弹性绳对运动员的拉力，因此速度越来越大；从B点到C点的过程中，弹性绳对运动员的拉力大于重力，运动员的速度开始减小，到达C点时，速度为零；由于不计空气阻力，因此整个过程能量守恒，机械能的大小保持不变．故A、B、C选项均错误．D选项正确，故选D.答案：D2．关于热机，下列说法中正确的是()A．效率越高的热机功率也越大B．汽油机和柴油机均属于内燃机，工作时它们点火的方式也相同C．汽油机工作时汽油在汽缸里燃烧，汽油属于二次能源D．使用热值高的燃料可提高热机的效率解析：本题考查热机和热机效率．热机的效率是指热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，比值越大，则效率越高，所以热机的效率与热机功率无关．A选项错误；汽油机是点燃式，柴油机是压燃式，B选项错误；能源可分为一次能源和二次能源，一次能源指的是：可以从自然界直接获取的能源；二次能源指的是：由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品．汽油是由石油加工转化得到的二次能源，C选项正确；3．现代汽车的发动机一般都是四冲程内燃机，其四个冲程如图所示，其中做功冲程是()解析：本题考查内燃机的四个冲程．A选项中，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程；B选项中，两气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程；C选项中，两气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；D选项中，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程．故选B.答案：B4．如图所示实验，试管口木塞冲出过程()A．试管口出现的白雾是水蒸气B．试管口出现白雾说明水蒸气内能增加C．能量转化情况与内燃机压缩冲程相同D．水蒸气对木塞做功，水蒸气解析：本题考查内能与热机．试管口出现的白雾是水蒸气遇冷液化形成的小水珠，液化放热，水蒸气的内能减小，A、B选项均错误；此过程中内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程类似，C选项错误；当加热试管到一定程度时，水蒸气对木塞做功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，水蒸气的内能减小，温度降低，D选项正确．故选D.答案：D5．下列生活实例中，属于内能转化为机械能的是()A．冬天人们常用双手互相摩擦取暖B．用茶壶烧水，水烧开时，茶壶盖被顶起C．钻木取火D．四冲程汽油机的压缩冲程解析：本题考查内能与热机．冬天人们常用双手互相摩擦取暖是机械能转化为内能，A选项错误；水烧开时将茶壶盖顶起，是内能转化为机械能，B选项正确；钻木取火是机械能转化为内能，C选项错误；四冲程汽油机压缩冲程是机械能转化为内能，D选项错误；故选B.答案：B6．我国随着航天事业发展需要，正在研制大功率液氢发动机．这种发动机主要是因为氢具有(C)A．较小的密度B．较大的比热容C．较高的热值D．较低的沸点解析：大功率液氢发动机采用液氢做燃料，是因为氢具有较高的热值．故选C.7．下列有关能量变化的说法，正确的是()A．物体从斜面上匀速滑下，其机械能增大B．物体从斜面上匀速滑下，其机械能不变C．汽油机压缩冲程是将内能转化为机械能D．汽油机做功冲程是将内能转化为机械能解析：本题考查机械能和热机．物体从斜面上匀速滑下时，质量不变，速度不变，高度变小，所以动能不变，重力势能减小，机械能减小，A、B选项均错误；汽油机的压缩冲程是将机械能转化为内能，C选项错误；汽油机做功冲程是将内能转化为机械能，D选项正确．故选D.答案：D8．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(C)A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程解析：点火爆炸实验中，是内能转化为机械能，与汽油机的做功冲程类似．故选C.9．下列有关热机的说法中不正确的是()A．热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程B．为了防止热机过热，通常用水来降温，是利用水的比热大的特性C．可以采用增大热机功率的方法来增大热机的效率D．热机的大量使用会造成环境污染解析：本题考查热机的相关知识．热机是将内能转化为机械能的机器，A选项正确；通常用水作冷却剂来降温，是利用水的比热大的特性，B选项正确；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，与功率无关，C选项错误；热机工作时产生的环境污染有大气污染、噪声污染和热污染，D选项正确．故选C.答案：C10．(多选)如图所示，是某建筑工地用起重机起吊货物的情景．货物在钢绳的拉力作用下先沿竖直方向匀速上升，再水平移动到卸货地点．若不计摩擦和空气阻力，则货物在匀速上升过程中()A．重力势能增加，动能减少B．重力势能增加，机械能增加C．动能不变，机械能增加D．动能减少，机械能减少解析：本题中，货物在匀速上升过程中，货物的速度不变，所以动能不变，而高度增加，所以货物的重力势能在增加，又因为机械能为动能和势能之和，所以机械能增加，故B、C选项正确．答案：BC二、填空题11.汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，如图16－3所示是表示汽油机的________冲程，汽油机在某次工作时消耗汽油0.2kg，这些汽油完全燃烧放出________J的热量；汽车汽油机工作过程中，水箱中的水温度会升高，这是通过________的方式使水的内能增加。(汽油的热值为4.6×107J/kg)12.一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600r/min,该柴油机活塞1s对外做功___30____次，消耗10千克的柴油转化成的机械能是____1.72__________13．汽油机的压缩冲程中，汽缸内汽油和空气混合物的压强增大，温度升高．14．目前我国研发出一款新型空气动力汽车，它利用压缩空气膨胀推动活塞做功提供动力，这种车在开动时将空气的内能转化为机械能，这种车与汽油机相比优点是环保(说出一点)．三、实验探究题(6分)19．小敏想探究小球滚上斜面的最大高度与斜面倾角和小球质量的关系，将两个斜面AO与OB对接成如图装置，进行实验．①让质量为5克的小球，在斜面AO上高H处静止释放，沿斜面滑下，经O点滚上斜面OB，测量小球达到的最大高度h，将数据记录在表中；改变斜面OB的倾角θ，重复实验；②用质量为7克的小球重复上述实验，将数据记录在表中．(1)比较实验1、2、3(或4、5、6)，说明小球在斜面OB上能达到的最大高度与斜面OB的倾角θ有关．(2)比较实验1、4(或2、5或3、6)(选择序号)，说明小球在斜面OB上能达到的最大高度与小球质量无关．(3)如果斜面没有摩擦，小球在斜面OB上能达到的最大高度是10厘米．解析：影响小球在斜面上升的最大高度可能是小球的质量，也可能是斜面的倾角，有两个因素，往往采用控制变量法．(1)从表中可知，比较1、2、3或4、5、6可知，小球的质量一定时，斜面的倾角越大，小球上升的最大高度越大；(2)小球在斜面上能达到的最大高度与小球质量无关，应控制斜面的倾角相等，改变小球的质量，从表格中可知，比较1、4(或2、5或3、6)即可；(3)如果没有摩擦，则机械能守恒，小球在斜面上能达到最大高度为10厘米．四、计算题(10分)20．某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线．若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，煤的热值约为3×107J/kg.求：(1)煤完全燃烧产生的热量；(2)经过6min时间加热，水所吸收的热量；(3)煤炉烧水时的热效率．解：(1)煤完全燃烧产生的热量：Q放＝mq＝2kg×3×107J/kg＝6×107J(2)经过6min时间加热，水所吸收的热量：Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×10kg×(80℃－20℃)＝2.52×106J(3)煤炉烧水时的热效率：η＝Q吸Q放＝2.52×106J6×107J＝4.2%