京师教育精品小班学科辅导讲义
课程名称 : 预习课 年 级： 初三 辅导科目： 物理 课时数： 3
第四讲：热机、能量的转换和守恒
教学目标
1、了解内能的利用，知道常见的热机——内燃机工作过程及其应用实例；
2、从能量转化的角度认识燃料的热值；
3、知道能量守恒定律，并能用能量转化与守恒的观点分析物理现象；
4、通过能量的转化和转移，进一步认识效率的概念。
教学重难点
1、理解热值的定义及其计算；
2、掌握能量的转换守恒。
三、教学过程
（一）、课堂回顾
质量为2kg的水，温度由30℃升高了50℃，吸收多少热量？
（二）、知识要点
知识点1、热机
利用燃料燃烧释放出能量做功的机械，叫做热机。常见的热机有：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
1、内能利用的两种方式：加热、做功。
2、内燃机及其工作原理：
①内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。内燃机分为汽油机和柴油机，它们分别用汽油和柴油作为燃料。
②内燃机的工作原理：汽油或柴油在气缸里燃烧时生成高温高压的燃气，用来推动活塞做功。活塞通过连杆使内燃机的飞轮转动，从而带动其他机械转动。
3、内燃机的四个冲程：
活塞在气缸内往复运动，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程，汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
在压缩过程中，机械能转化为内能，在做功过程中，内能转化为机械能。
汽油机 柴油机
4、汽油机和柴油机的异同点：
不同点 相同点
项目 汽油机 柴油机 （1）构造基本相同都是燃料在气缸内燃烧，都是内燃机。
（2）都将内能转化为机械能。 （3）每一个工作循环都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。
构造 气缸顶部有火花塞 气缸顶部有喷油嘴
点火 方式 压缩冲程末由火花塞放出电火花点燃，称点燃式 压缩冲程末由喷油嘴向气缸内喷雾状柴油遇到高温高压的空气自动燃烧，称压燃式
燃料 汽油、吸气冲程吸进汽油和空气混合物 柴油、吸气冲程吸进气缸的只是空气
压缩比 压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1／9至1／6 压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1／22至1／16
做功 做功冲程初燃气压强为30至50个大气压，温度2000℃至2500℃，高温高压的气体推动活塞做功 做功冲程初燃气压强为50至100个大气压，温度1700℃至2000℃，高温高压的气体推动活塞做功
效率 效率较低20％至30％ 效率较高30％至45％
用途 轻便，多用于汽车、飞机、小型农机具 笨重，多用于拖拉机、载重汽车、轮船等重型机械
知识点2、热值
我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。
单位是：J/㎏。
1、与燃料燃烧放出的热量有关的因素：
①燃料的种类；
②燃料的质量；
③燃料是否充分燃烧。
2、燃料完全燃烧放出热量的计算公式：Q放=mq。
其中m为燃料的质量，q为燃料的热值。
知识点3、热机的效率
热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做热机的效率。
1、热机的效率是热机性能的一个重要指标，热机的效率越高，它的机械性能就越好。
2、提高热机效率的途径：
①在设计和制造上，要不断改进和革新，以减少各种能量损失，提高效率。
②在使用上，要正确使用，注意保养。例如加润滑剂以保证良好的润滑，减小摩擦；运动零件之间的间隙要调整得当，减小摩擦和防止漏气。
③充分利用废气带走的能量。例如热电站就是利用废气来供热的，这种既供电又供热的热电站，比一般的火电站，燃料的利用率将大大提高。
知识点4、能量的转化和守恒
1．常见的能量形式有：机械能、内能、电能、光能、化学能等。这些不同形式的能在一定的条件下可以相互转化。如摩擦生热是机械能转化为内能；水电站里的水轮机带动发电机发电是机械能转化为电能。
2．能量的转化和守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
（三）、精讲精练
例题1、下列现象中，利用内能做功的是（ ）
A．冬天在户外时两手相互搓一会儿就暖和了
B．刀在砂轮的高速摩擦之下溅出火花
C．火箭在“熊熊烈火”的喷射中冲天而起
D．盛夏在烈日之下的柏油路面被晒熔化了
变式训练1、在下列各种过程中，利用内能加热的是（ ）
A．火箭将卫星搭载上天
B．喷气式客机载人飞翔
C．利用拖拉机耕地
D．烧水饮用
例题2、柴油机和汽油机在构造上的主要区别是：柴油机气缸顶部有 ，汽油机气缸顶部有 ，在吸气冲程中的不同是：汽油机吸入气缸里的是 ，柴油机吸入气缸里的是 。
变式训练1、下面是汽油机工作的四个冲程，其中将机械能转化为内能的是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
变式训练2、汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，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，下列说法中不正确的是（ ）
A、甲冲程是把机械能转化为内能
B、乙冲程是排气冲程
C、丙冲程是把机械能转化为内能
D、丁冲程是吸气冲程
例题3、某工厂利用地热温泉水辅助冬季供暖．地热温泉每天出水量为2.5×104kg，温泉水的初温是80℃，供暖后温度降低到40℃．温泉水的比热容是4.2×103J/（kg ℃）。试求：
（1）这些温泉水每天放出的热量是多少？
（2）若这些热量由热值为3.0×107J/kg的焦炭提供，至少需要完全燃烧多少千克的焦炭？
变式训练1、有关热值的概念，下列说法中正确的是（ ）
A、燃料完全燃烧时，它的热量最大
B、没有燃烧的燃料，热值等于零
C、燃料燃烧时放出的热量越多，热值越大
D、燃料的热值与燃烧情况无关
变式训练2、质量是500g的铁壶内装有2kg 15℃的水，把这壶水加热到100℃，共需要吸收多少焦耳的热量？如果这些热量全部由木炭的燃烧来提供，需要完全燃烧多少g的木炭？（ ，木炭的燃烧值）
例题4、为节约能源，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
变式训练1、甲柴油机的效率比乙柴油机的效率高，这表明（ ）
A．甲的功率比乙的大
B．甲做的功比乙的多
C．甲消耗的柴油比乙的少
D．甲柴油机内能转化为机械能的百分比大
例题5学习了“能量的转化和守恒”的知识后，同学们提出了下面的一些关于利用和开发能源的建议，其中不可行的是?（ ）
A．我国煤炭资源丰富，应研究并采用如何让燃料充分燃烧，以减少热量损失的措施?
B．电力部门应加快研究，以减少内能在多次转化过程中的损失?
C．我国应进一步开发利用江河水利资源?
D．随着资源的不断消耗，应研究出一种既可以不消耗或少消耗能量，又能不断对外多做功的机器
变式训练1、下列对能量转化分析错误的是（ ）
A、水电站主要将机械能转化为电能
B、核电站主要将核能转化为电能
C、太阳能热水器主要将太阳能转化为内能
D、热机主要将机械能转化为电能
变式训练2、指出下列现象中能量的转化或转移情况
(1)植物的光合作用；
(2)雨天时发生雷电；
(3)人在跑步时，身体发热出汗；
(4)手摇发电机发电使灯泡发光；
(5)风吹动帆船前进。
（四）、课堂小测
1、在农业生产中，为了保证秧苗夜间不致受冻，傍晚时要向秧田里多灌些水，这是因为水（ ）
A、密度大 B、比热容大 C、温度高 D、热膨胀大
2、关于燃料和热值，以下说法正确的是（ ）
A．燃料热值与燃料的质量无关
B．容易燃烧的燃料，热值一定大
C．煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧木柴放出的热量一定多
D．为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料
3、如图所示是四冲程汽油机的其中一个冲程的剖面图，下列说法正确的是（ ）
A、该冲程是压缩冲程
B、该冲程中活塞向上运动
C、该冲程是内能转化为机械能的过程
D、该冲程是机械能转化为内能的过程
4、两部汽油机A和B，若A的功率较大，A的效率也较高，使A、B完成相等的有用功，则( )
A、A汽油机消耗的汽油较少，用的时间较短?
B、B汽油机消耗的汽油较少，用的时间较短?
C、A、B二汽油机消耗的汽油一样多，用的时间一样长?
D、无法确定?
5、以下现象中，由内能转化为其他形式能的现象是（ ）
A、刀在磨刀石上被磨得发烫
B、雨滴从高空下落时温度会升高
C、用电熨斗熨衣服
D、被加热的试管中的水蒸气膨胀做功，把管塞推出管口
6、内能的利用途径主要有两种，一是给物体________，二是利用内能来________。热机就是把________能转化成________能的机器。
7、物理学中，把________的某种燃料________燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值。热值的单位是________。
8、在热机中，用来做________的那部分能量与燃料________的能量之比叫热机的效率，可用公式________来计算。热机效率总小于________。
9、一辆汽车的发动机输出功率为66.15kW，每小时耗（柴）油14kg，请计算发动机的效率（柴油的燃烧值为4.3×107J/kg）。
（五）、课堂小结
1、内燃机的工作原理：汽油或柴油在气缸里燃烧时生成高温高压的燃气，用来推动活塞做功。活塞通过连杆使内燃机的飞轮转动，从而带动其他机械转动。
2、燃料完全燃烧放出热量的计算公式： =m q
其中m为燃料的质量，q为燃料的热值。
3、能的转化，是指通过做功，能的形式发生了变化，一种形式的能转化为另一种形式的能。如钻木取火，就是通过克服摩擦做功，使机械能转化为内能。
能的转移，是指同一种能从一个物体转移到另一个物体上，能的形式没有变化，如热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体。
（六）、课后作业
1、如图所示，一支蜡烛正在燃烧，下列关于蜡烛的说法正确的是 ( )
A．质量变小，热值变小 B．质量不变，热值不变
C．质量不变，热值变小 D．质量变小，热值不变
2、汽油机和柴油机相比较，其中正确的是（ ）
A．汽油机顶部有喷油嘴，吸入的是空气，效率高
B．汽油机顶部有火花塞，吸入的是汽油和空气的混合物，效率高
C．柴油机顶部有火花塞，吸入的是柴油和空气的混合物，效率高
D．柴油机顶部有喷油嘴，吸入的是空气，效率高
3、两台柴油机，若甲柴油机的效率低于乙柴油机，则（ ）
A．在输出功相同的情况下，甲柴油机消耗的柴油多于乙柴油机消耗的柴油
B．甲柴油机的功率小于乙柴油机的功率
C．甲柴油机消耗的柴油多于乙柴油机消耗的柴油
D．在功率相同的情况下，甲柴油机消耗的柴油少于乙柴油机消耗的柴油
4、下列关于热机和环境保护的说法中，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100%
C． 热机都是使用汽油作燃料
D． 热机的大量使用会造成环境污染
5、当小四轮拖拉机的柴油机出现故障而使转速急骤增加时，正常操作已不能使它停转，可以用下面那种应急措施（ ）
A．捂住进气口 B．立即找一个隔热物体捂住排气口
C．脚踏刹车板，同时手拉制动器 D．让它空转，等油全部耗完停下
6、汽油机飞轮的转速是3000 r/min，则可知每分钟内一个汽缸里燃气推动活塞做功的次数是 ( )
A．1500次 B．3000次 C．6 000次 D．750次
7、电动机通电后带动其他机器运转，一段时间后，电动机的外壳就会变得烫手，则下列关于能的转化和守恒的说法中正确的是 ( )
A．电能全部转化为机械能，总的能量守恒
B．电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，总的能量守恒
C．电能全部转化为内能，内能守恒
D．电能转化为机械能和内能，机械能守恒
8、常见汽车的动力机械是内燃机，从能量转化的角度来看，内燃机是把________能转化为________能的机器，内燃机的效率较低，它在工作过程中，能量大部分以________能的形式耗散掉。
9、四冲程内燃机由________、________、________和________四个冲程组成一个工作循环，只有________冲程把内能转化成机械能，其他三个冲程都是靠________来完成的。
10、某瓶煤油的燃烧值是4.6×107焦/千克，它的物理意义是 ____________。如果将瓶中的煤油倒去一半，剩下煤油的燃烧值为 ____________ 。
11、世界上很多发明都是受到生活现象的启发而蒙生的创意，比如：蒸汽机和汽油机，它们工作时，能的转化过程是 。图中 是汽油机的工作原理图。
12、质量为10千克的汽油，用去1/3后，剩下汽油的密度将________、比热容将________、热值将________。
(填“变大”“变小”或“不变”)
13、普通汽车行驶时，发动机将燃料燃烧产生的内能转变为机械能。如图所示是某型号的普通汽车发动机的能量流向图，依据图中提供的信息，计算该汽车发动机的效率为________。
14、下面是小敏在题为《能源的利用》的探究性学习中收集到的有关太阳能的资料：太阳能是人类最基本的能源，它无污染、免费、还可再生，这种能源的使用期和太阳本身的寿命一样长。当太阳光照射地面时，1平方米地面上在1秒内平均得到的太阳能约为1.0×103J,太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置，目前已经逐渐出现在我们的生活中恰好，小敏同学家最近想买一台太阳能热水器，在参考了以上资料后，她又在网上下载了某型号太阳能热水器的宣传广告：
（1） 小敏家每天大约需要100kg热水，用这种
热水器将这些水从25摄氏度加热到45摄氏度需
要多少时间？
（2） 对比效率为80%的电热水器，小敏家每天
可节约多少电能？
15、某家庭用燃气热水器将质量为100kg，温度为20℃的自来水加热到50℃，消耗的天然气体积为1m3（假设天然气完成燃烧）。已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值为3.2×107J/m3。求：
（1）天然气完全燃烧放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）该热水器工作时的效率。
高中★初中★小学 专业课外辅导
11 / 12京师教育精品小班学科辅导讲义
课程名称 : 预习课 年 级： 初三 辅导科目： 物理 课时数： 3
第四讲：热机、能量的转换和守恒
教学目标
1、了解内能的利用，知道常见的热机——内燃机工作过程及其应用实例；
2、从能量转化的角度认识燃料的热值；
3、知道能量守恒定律，并能用能量转化与守恒的观点分析物理现象；
4、通过能量的转化和转移，进一步认识效率的概念。
教学重难点
1、理解热值的定义及其计算；
2、掌握能量的转换守恒。
三、教学过程
（一）、课堂回顾
质量为2kg的水，温度由30℃升高了50℃，吸收多少热量？
【答案】4.2×105J
（二）、知识要点
知识点1、热机
利用燃料燃烧释放出能量做功的机械，叫做热机。常见的热机有：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
1、内能利用的两种方式：加热、做功。
2、内燃机及其工作原理：
①内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。内燃机分为汽油机和柴油机，它们分别用汽油和柴油作为燃料。
②内燃机的工作原理：汽油或柴油在气缸里燃烧时生成高温高压的燃气，用来推动活塞做功。活塞通过连杆使内燃机的飞轮转动，从而带动其他机械转动。
3、内燃机的四个冲程：
活塞在气缸内往复运动，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程，汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
在压缩过程中，机械能转化为内能，在做功过程中，内能转化为机械能。
汽油机 柴油机
4、汽油机和柴油机的异同点：
不同点 相同点
项目 汽油机 柴油机 （1）构造基本相同都是燃料在气缸内燃烧，都是内燃机。
（2）都将内能转化为机械能。 （3）每一个工作循环都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。
构造 气缸顶部有火花塞 气缸顶部有喷油嘴
点火 方式 压缩冲程末由火花塞放出电火花点燃，称点燃式 压缩冲程末由喷油嘴向气缸内喷雾状柴油遇到高温高压的空气自动燃烧，称压燃式
燃料 汽油、吸气冲程吸进汽油和空气混合物 柴油、吸气冲程吸进气缸的只是空气
压缩比 压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1／9至1／6 压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1／22至1／16
做功 做功冲程初燃气压强为30至50个大气压，温度2000℃至2500℃，高温高压的气体推动活塞做功 做功冲程初燃气压强为50至100个大气压，温度1700℃至2000℃，高温高压的气体推动活塞做功
效率 效率较低20％至30％ 效率较高30％至45％
用途 轻便，多用于汽车、飞机、小型农机具 笨重，多用于拖拉机、载重汽车、轮船等重型机械
知识点2、热值
我们把某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。
单位是：J/㎏。
1、与燃料燃烧放出的热量有关的因素：
①燃料的种类；
②燃料的质量；
③燃料是否充分燃烧。
2、燃料完全燃烧放出热量的计算公式：Q放=mq。
其中m为燃料的质量，q为燃料的热值。
知识点3、热机的效率
热机工作时，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做热机的效率。
1、热机的效率是热机性能的一个重要指标，热机的效率越高，它的机械性能就越好。
2、提高热机效率的途径：
①在设计和制造上，要不断改进和革新，以减少各种能量损失，提高效率。
②在使用上，要正确使用，注意保养。例如加润滑剂以保证良好的润滑，减小摩擦；运动零件之间的间隙要调整得当，减小摩擦和防止漏气。
③充分利用废气带走的能量。例如热电站就是利用废气来供热的，这种既供电又供热的热电站，比一般的火电站，燃料的利用率将大大提高。
知识点4、能量的转化和守恒
1．常见的能量形式有：机械能、内能、电能、光能、化学能等。这些不同形式的能在一定的条件下可以相互转化。如摩擦生热是机械能转化为内能；水电站里的水轮机带动发电机发电是机械能转化为电能。
2．能量的转化和守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
（三）、精讲精练
例题1、下列现象中，利用内能做功的是（ ）
A．冬天在户外时两手相互搓一会儿就暖和了
B．刀在砂轮的高速摩擦之下溅出火花
C．火箭在“熊熊烈火”的喷射中冲天而起
D．盛夏在烈日之下的柏油路面被晒熔化了
【思路点拨】本题抓住内能的两个应用：一、利用内能做功；二、利用内能加热物体。
【答案】C
【解析】A、冬天在户外时两手相互搓一会儿就暖和了，属于利用内能加热物体，不符合题意。
B、刀在砂轮的高速摩擦之下溅出火花，属于利用内能加热物体，不符合题意。
C、火箭在“熊熊烈火”的喷射中冲天而起，利用内能做功，符合题意。
D、盛夏在烈日之下的柏油路面被晒熔化了，属于利用内能加热物体，不符合题意。
变式训练1、在下列各种过程中，利用内能加热的是（ ）
A．火箭将卫星搭载上天
B．喷气式客机载人飞翔
C．利用拖拉机耕地
D．烧水饮用
【答案】D
例题2、柴油机和汽油机在构造上的主要区别是：柴油机气缸顶部有 ，汽油机气缸顶部有 ，在吸气冲程中的不同是：汽油机吸入气缸里的是 ，柴油机吸入气缸里的是 。
【思路点拨】总结汽油机和柴油机的异同点：①相同点：四个冲程相同，能的转化相同；②不同点：①吸入的物质不同；②结构不同；③压强不同，效率不同；④点火方式不同。
【答案】喷油嘴；火花塞；空气与汽油的混合物；空气
变式训练1、下面是汽油机工作的四个冲程，其中将机械能转化为内能的是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
【答案】B
变式训练2、汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，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，下列说法中不正确的是（ ）
A、甲冲程是把机械能转化为内能
B、乙冲程是排气冲程
C、丙冲程是把机械能转化为内能
D、丁冲程是吸气冲程
【答案】C
【解析】热机的四个冲程，吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
甲图：气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，将机械能转化为了内能，A正确；
乙图：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，B正确；
丙图：气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，将内能转化为了机械能，C错误；
丁图：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，D正确
例题3、某工厂利用地热温泉水辅助冬季供暖．地热温泉每天出水量为2.5×104kg，温泉水的初温是80℃，供暖后温度降低到40℃．温泉水的比热容是4.2×103J/（kg ℃）。试求：
（1）这些温泉水每天放出的热量是多少？
（2）若这些热量由热值为3.0×107J/kg的焦炭提供，至少需要完全燃烧多少千克的焦炭？
【答案与解析】
（1）温泉水放出的热量：Q放=c水m水△t=4.2×103J/（kg ℃）×2.5×104kg×（80℃-40℃）=4.2×109J；
（2）由题知，Q放=Q吸=4.2×109J，由Q放=mq得需要焦炭的质量：。
答：（1）这些温泉水每天放出的热量是4.2×109J；（2）若这些热量由热值为3.0×107J/kg的焦炭提供，至少需要完全燃烧140kg的焦炭。
变式训练1、有关热值的概念，下列说法中正确的是（ ）
A、燃料完全燃烧时，它的热量最大
B、没有燃烧的燃料，热值等于零
C、燃料燃烧时放出的热量越多，热值越大
D、燃料的热值与燃烧情况无关
【答案】D
变式训练2、质量是500g的铁壶内装有2kg 15℃的水，把这壶水加热到100℃，共需要吸收多少焦耳的热量？如果这些热量全部由木炭的燃烧来提供，需要完全燃烧多少g的木炭？（ ，木炭的燃烧值）
【思路点拨】（1）知道水和铁的质量、比热容、初温和末温，利用吸热公式Q吸=cm△t求水吸收的热量和铁壶吸收的热量；
（2）由题知Q吸=Q放，根据公式Q放=mq求出需要燃烧木炭的质量。
【答案与解析】
先求出铁壶吸收的热量，然后再求出水吸收的热量，两部分热量加起来，就是总共吸收的热量，那么这些热量就是木炭完全燃烧所放出的热量，然后再求木炭的质量，解法如下：
答：这壶水共吸收的热量为733550J，需完全燃烧木炭约21.6g。
例题4、为节约能源，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
【思路点拨】在热机中，用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫热机的效率；提高热机效率的方法有：使燃料尽可能充分燃烧；减少运动部件摩擦发热的损失；减少废气带走的热量。
【答案】D
变式训练1、甲柴油机的效率比乙柴油机的效率高，这表明（ ）
A．甲的功率比乙的大
B．甲做的功比乙的多
C．甲消耗的柴油比乙的少
D．甲柴油机内能转化为机械能的百分比大
【答案】D
例题5学习了“能量的转化和守恒”的知识后，同学们提出了下面的一些关于利用和开发能源的建议，其中不可行的是?（ ）
A．我国煤炭资源丰富，应研究并采用如何让燃料充分燃烧，以减少热量损失的措施?
B．电力部门应加快进行将内能直接转化为电能的研究，以减少内能在多次转化过程中的损失?
C．我国应进一步开发利用江河水利资源?
D．随着资源的不断消耗，应研究出一种既可以不消耗或少消耗能量，又能不断对外多做功的机器
【答案】D
变式训练1、下列对能量转化分析错误的是（ ）
A、水电站主要将机械能转化为电能
B、核电站主要将核能转化为电能
C、太阳能热水器主要将太阳能转化为内能
D、热机主要将机械能转化为电能
【答案】D
变式训练2、指出下列现象中能量的转化或转移情况
(1)植物的光合作用；
(2)雨天时发生雷电；
(3)人在跑步时，身体发热出汗；
(4)手摇发电机发电使灯泡发光；
(5)风吹动帆船前进。
【答案与解析】
(1)植物利用太阳光进行化学合成，是光能转化为化学能。
(2)雷电是把电能变为声能和光能。
(3)人跑步时身体发热，是身体剧烈运动时，加速人体内新陈代谢的生理机能，把人体内储存的化学能转化为内能。
(4)手摇发电机发电使灯泡发光，是机械能转化为电能，电能又转化为内能、光能。
(5)空气的流动形成风，具有机械能，帆船前进具有的仍是机械能，这里没有能量的转化而只是能量的转移。
（四）、课堂小测
1、在农业生产中，为了保证秧苗夜间不致受冻，傍晚时要向秧田里多灌些水，这是因为水（ ）
A、密度大 B、比热容大 C、温度高 D、热膨胀大
2、关于燃料和热值，以下说法正确的是（ ）
A．燃料热值与燃料的质量无关
B．容易燃烧的燃料，热值一定大
C．煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧木柴放出的热量一定多
D．为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料
3、如图所示是四冲程汽油机的其中一个冲程的剖面图，下列说法正确的是（ ）
A、该冲程是压缩冲程
B、该冲程中活塞向上运动
C、该冲程是内能转化为机械能的过程
D、该冲程是机械能转化为内能的过程
4、两部汽油机A和B，若A的功率较大，A的效率也较高，使A、B完成相等的有用功，则( )
A、A汽油机消耗的汽油较少，用的时间较短?
B、B汽油机消耗的汽油较少，用的时间较短?
C、A、B二汽油机消耗的汽油一样多，用的时间一样长?
D、无法确定?
5、以下现象中，由内能转化为其他形式能的现象是（ ）
A、刀在磨刀石上被磨得发烫
B、雨滴从高空下落时温度会升高
C、用电熨斗熨衣服
D、被加热的试管中的水蒸气膨胀做功，把管塞推出管口
6、内能的利用途径主要有两种，一是给物体________，二是利用内能来________。热机就是把________能转化成________能的机器。
7、物理学中，把________的某种燃料________燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值。热值的单位是________。
8、在热机中，用来做________的那部分能量与燃料________的能量之比叫热机的效率，可用公式________来计算。热机效率总小于________。
9、一辆汽车的发动机输出功率为66.15kW，每小时耗（柴）油14kg，请计算发动机的效率（柴油的燃烧值为4.3×107J/kg）。
【答案与解析】
1、【答案】B
【解析】白天，在太阳光的照射下，田里水的温度升高，傍晚时，将这些温度较高的水灌入秧田里，夜晚温度下降，水的温度降低，由于水的比热容大，所以能放出较多的热量，从而保护秧苗夜间不致受冻。
2、【答案】 A
【解析】A、热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关，故A正确；B、热值大小与燃料是否容易燃烧无关，故B错误；C、燃料燃烧放出热量的多少不仅与燃料的热值大小有关，还与燃料的质量以及燃烧程度有关，故C错误；D、锅炉的效率与燃料的热值高没有关系，故D错误；故选：A。
3、【答案】C
【解析】根据图示可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，气缸容积增大，因此是做功冲程。在做功冲程中将内能转化为机械能，故A、B、D错，C正确。
4、【答案】A
【解析】A、B二汽油机完成的有用功相同的情况下，因A汽油机效率较高则必然消耗较少的汽油，又因它功率较大做功所用的时间比较短。
5、【答案】D
【解析】A、磨刀时就是利用刀和磨刀石之间的摩擦做功来改变内能的，是机械能转化为内能；
B、雨滴从高空下落时，克服雨滴和空气之间的摩擦力做功，机械能转化为内能；
C、用电熨斗熨衣服，是利用热传递改变衣服的内能，是内能的转移；
D、水蒸气膨胀做功，将管塞推出，是内能转化为机械能。故选D。
6、【答案】加热 做功 内 机械
7、【答案】1 kg 完全 J／kg
8、【答案】有用功 完全燃烧所放出 ； 1
9、【答案与解析】
计算发动机的热效率可根据热机效率的定义，先求出发动机做的有用功和消耗的燃料完全燃烧放出的能量，然后再求效率。
发动机每小时做的功:W=Pt=66150W×3600s=2.38×108J，
完全燃烧14kg柴油放出的能量:Q总=4.3×107J/kg×14kg=6.02×108J，
做有用功的能量Q有=W=2.38×108J，
发动机的效率是39.5％。
（五）、课堂小结
1、内燃机的工作原理：汽油或柴油在气缸里燃烧时生成高温高压的燃气，用来推动活塞做功。活塞通过连杆使内燃机的飞轮转动，从而带动其他机械转动。
2、燃料完全燃烧放出热量的计算公式： =m q
其中m为燃料的质量，q为燃料的热值。
3、能的转化，是指通过做功，能的形式发生了变化，一种形式的能转化为另一种形式的能。如钻木取火，就是通过克服摩擦做功，使机械能转化为内能。
能的转移，是指同一种能从一个物体转移到另一个物体上，能的形式没有变化，如热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体。
（六）、课后作业
1、如图所示，一支蜡烛正在燃烧，下列关于蜡烛的说法正确的是 ( )
A．质量变小，热值变小 B．质量不变，热值不变
C．质量不变，热值变小 D．质量变小，热值不变
2、汽油机和柴油机相比较，其中正确的是（ ）
A．汽油机顶部有喷油嘴，吸入的是空气，效率高
B．汽油机顶部有火花塞，吸入的是汽油和空气的混合物，效率高
C．柴油机顶部有火花塞，吸入的是柴油和空气的混合物，效率高
D．柴油机顶部有喷油嘴，吸入的是空气，效率高
3、两台柴油机，若甲柴油机的效率低于乙柴油机，则（ ）
A．在输出功相同的情况下，甲柴油机消耗的柴油多于乙柴油机消耗的柴油
B．甲柴油机的功率小于乙柴油机的功率
C．甲柴油机消耗的柴油多于乙柴油机消耗的柴油
D．在功率相同的情况下，甲柴油机消耗的柴油少于乙柴油机消耗的柴油
4、下列关于热机和环境保护的说法中，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100%
C． 热机都是使用汽油作燃料
D． 热机的大量使用会造成环境污染
5、当小四轮拖拉机的柴油机出现故障而使转速急骤增加时，正常操作已不能使它停转，可以用下面那种应急措施（ ）
A．捂住进气口 B．立即找一个隔热物体捂住排气口
C．脚踏刹车板，同时手拉制动器 D．让它空转，等油全部耗完停下
6、汽油机飞轮的转速是3000 r/min，则可知每分钟内一个汽缸里燃气推动活塞做功的次数是 ( )
A．1500次 B．3000次 C．6 000次 D．750次
7、电动机通电后带动其他机器运转，一段时间后，电动机的外壳就会变得烫手，则下列关于能的转化和守恒的说法中正确的是 ( )
A．电能全部转化为机械能，总的能量守恒
B．电能一部分转化为机械能，另一部分转化为内能，总的能量守恒
C．电能全部转化为内能，内能守恒
D．电能转化为机械能和内能，机械能守恒
8、常见汽车的动力机械是内燃机，从能量转化的角度来看，内燃机是把________能转化为________能的机器，内燃机的效率较低，它在工作过程中，能量大部分以________能的形式耗散掉。
9、四冲程内燃机由________、________、________和________四个冲程组成一个工作循环，只有________冲程把内能转化成机械能，其他三个冲程都是靠________来完成的。
10、某瓶煤油的燃烧值是4.6×107焦/千克，它的物理意义是 ____________。如果将瓶中的煤油倒去一半，剩下煤油的燃烧值为 ____________ 。
11、世界上很多发明都是受到生活现象的启发而蒙生的创意，比如：蒸汽机和汽油机，它们工作时，能的转化过程是 。图中 是汽油机的工作原理图。
12、质量为10千克的汽油，用去1/3后，剩下汽油的密度将________、比热容将________、热值将________。(填“变大”“变小”或“不变”)
13、普通汽车行驶时，发动机将燃料燃烧产生的内能转变为机械能。如图所示是某型号的普通汽车发动机的能量流向图，依据图中提供的信息，计算该汽车发动机的效率为________。
14、下面是小敏在题为《能源的利用》的探究性学习中收集到的有关太阳能的资料：
太阳能是人类最基本的能源，它无污染、免费、还可再生，这种能源的使用期和太阳本身的寿命一样长。当太阳光照射地面时，1平方米地面上在1秒内平均得到的太阳能约为1.0×103J,太阳能热水器就是直接利用太阳能的装置，目前已经逐渐出现在我们的生活中恰好，小敏同学家最近想买一台太阳能热水器，在参考了以上资料后，她又在网上下载了某型号太阳能热水器的宣传广告：
容积 100L
集热管的采光面积（S） 1.5m2
效率 40%
使用年限 15年
（1） 小敏家每天大约需要100kg热水，用这种热水器将这些水从25摄氏度加热到45摄氏度需要多少时间？
（2） 对比效率为80%的电热水器，小敏家每天可节约多少电能？
15、某家庭用燃气热水器将质量为100kg，温度为20℃的自来水加热到50℃，消耗的天然气体积为1m3（假设天然气完成燃烧）。已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值为3.2×107J/m3。求：
（1）天然气完全燃烧放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）该热水器工作时的效率。
1、【答案】D
【解析】蜡烛在燃烧过程中，质量会变小，但是“1kg蜡烛完全燃烧放出的热量”不会发生变化，也就是热值不变。
2、【答案】 D
【解析】汽油机顶部有火花塞，吸入的是汽油和空气的混合物。热机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，与柴油机相比，汽油机在压缩冲程结束时，燃气压强和温度比较低，因此在做功冲程中，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较小，所以汽油机效率较低。选项A、B错误。柴油机顶部有喷油嘴，吸入的是空气，效率高。选项C错误，选项D正确。
3、【答案】D
【解析】ACD、甲柴油机的效率比乙柴油机的效率高，说明甲柴油机用来做有用功的能量占总能量的百分比大，也就是功率相同的甲乙两台柴油机，完成相同的有用功，甲柴油机消耗的柴油少于乙柴油机消耗的柴油，选项AC错误，选项D正确；B、机器的效率是做有用功的能量与燃料完全燃烧放出能量之比；功率是机器做功快慢，两者没有联系，此选项错误；故选D。
4、【答案】D
【解析】A、一切物体在任何温度下都有内能，所以热机排放的尾气也有内能，所以A是错误的；
B、热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率不可能达到100%，所以B是错误的；C、汽油机燃烧汽油，柴油机燃烧柴油，蒸汽机燃烧煤，并不是所有的热机都燃烧汽油的，所以C是错误的；D、热机在使用时会排放出一些有害的气体，造成环境污染，所以D是正确的。
5、【答案】A
【解析】柴油把内能转化为机械能的装置，“正常操作已不能使它停转”说明关闭油门、刹车等措施都已失灵，要使拖拉机停转，必须阻止内能转化为机械能。若无内能供给，即无内能向机械能转化，拖拉机即可停转，而内能是由柴油燃烧转化而来的，只要没有空气吸入气缸（没有助燃物质），就能阻止柴油燃烧，所以措施A有明显作用，措施B、C无济于事，措施D不但浪费柴油，而且等候时间过长，易使柴油机部件因不正常工作而损坏，而且在紧急情况下会发生事故，故不可取。
6、【答案】A
【解析】四冲程内燃机都是由吸气、压缩、做功和排气四个冲程构成的，在这样一个工作循环中都是活塞往复两次，曲轴和飞轮转动两周，内燃机对外做功一次。现在已知飞轮的转速是3000r／min，可知每分钟内飞轮转过3000周，活塞做功1500次。
7、【答案】B
【解析】电动机工作时把电能转化成了机械能，同时电动机的外壳变热，说明有一部分电能也转化成了内能，但总的能量是守恒的。
8、【答案】内；机械；内。
【解析】①内燃机是把内能转化为机械能的机器；②热机效率较低，很多内能散失掉了；故答案为：内；机械；内。
9、【答案】吸气 压缩 做功 排气 做功 惯性
10、【答案】1千克煤油完全燃烧能放出4.6×107焦的热量 4.6×107焦/千克
【解析】煤油的燃烧值是4.6×107焦/千克，它的物理意义是1千克煤油完全燃烧能放出4.6×107焦的热量。燃烧值是反映燃料燃烧时放热本领的物理量。煤油不会因为倒去一半而改变字它的燃烧值。
11、【答案】内能转化为机械能 乙
12、【答案】不变 不变 不变
【解析】物质的密度、比热容和热值都是物质的属性。对于同种物质来说，它们不会随物质质量的变化而改变。
13、【答案】20％
【解析】
14、【答案与解析】
解：设表示光照时间：表示
(1)
(Q放是太阳能热水器传给水的热量)
(2)
度。
这是一道开放题，解这类题的关键是先审好题，明确各数值的物理含义，再利用相关知识正确解答。
15、【答案与解析】
（1）天然气完全燃烧放出的热量：Q放=Vq=1m3×3.2×107J/m3=3.2×107J；
（2）水吸收的热量：Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg ℃）×100kg×（50℃﹣20℃）=1.26×107J；
（3）燃气灶的效率：η=×100%=×100%≈40%。
答：（1）天然气完全燃烧放出的热量为3.2×107J；
（2）水吸收的热量为1.26×107J；
（3）该热水器工作时的效率是40%。
高中★初中★小学 专业课外辅导
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