2022华师大版九上科学7.3热机 学案（含答案）
文档属性
| 名称 | 2022华师大版九上科学7.3热机 学案（含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.6MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 华师大版 | ||
| 科目 | 科学 | ||
| 更新时间 | 2022-12-04 21:55:44 | ||
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文档简介
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2022华师大版九上科学 7.3热机 学案
姓名
[学习目标]：
1、知道热值并能进行简单的计算。
2、知道热机中能量的转化。
3、理解四冲程汽油机的构造和工作原理。
一、知识点梳理：
知识点1、热值
1、食物和燃 料都具有 能。
2、燃料燃烧时，化学能以 形式释放，转化为周围物体 。
3、燃料的热值是指： ；单位是 ；
4、热值的计算公式： ；
5、提高燃料的热效率的方法有：1）改善燃烧条件，使燃料尽可能 ，2）根据热传递的三种方式尽可能减少各种 ，使燃料得到有效利用，十分重要。
知识点2、热机
1、凡是利用燃料燃烧时释放出热 量，使工作物质的 转化为 的发动机都叫做热机。
2、常见的热机有 等；
3、内燃机包括 和 等，工作原理是：将燃料的 能通过燃烧转化为 能，又通过做功把 能转化为 能。
知识点3、汽油机
1、汽油机是利用 作燃料来工作的；
2、汽油机的冲程：活塞在汽缸内 叫做内燃机的一个冲程。汽油机一般有 个冲程：
冲程、 冲程 冲程和 冲程；其中 冲程中内能转化为机械能，
冲程中机械能转化为 能；工作时这些冲程组成一个 ，程周而复始，循环进行。
知识点4、柴油机
1、柴油机是利用 作燃料的内燃机；
2、柴油机与汽油机构造原理与工作过程都相似，所不同的是：1）汽油机有点火装置（称为 ），而柴油机没有点火装置，只有 ；汽油机是在压缩冲程末点火使雾状燃料燃烧，而柴油机是在压缩冲程末喷油使雾状柴油遇 而燃烧；2）汽油机吸气冲程吸入的是 而柴油机吸入的是 ；所以柴油机可以压缩更多获得更多的内能；同时柴油机的气缸壁更厚重些；
3、汽油机与柴油机的使用比较：汽油机机身 ，提升功率 ，转速 ，常用在小汽车、飞机及小型农机上。柴油机功率 、效率 ，比较 ，震动大，转速较 。常用在坦克、机车、拖拉机、载重汽车和海轮上。
知识点5、热机的效率
1、热机的效率：热机做出的 的那部分能量跟燃料 所放出的能量之比。
2、燃气的内能除了一部分转化为有用的机械能外，其余损失部分包括 的损失、 损失和机械损失等；所以热机的效率一般不太高，如汽油机的热效率只有 ，柴油机为 ，而蒸汽机的效率只有 6％～15％等，这也是蒸汽机逐渐被内燃机替代的主要原因之一。
3、热机效率是热机 的一个重要标志。目前提高热机效率的主要目标是设计并生产出 、
热机。
知识点6、火箭
1、火箭是 的简称，是一种新型的 机。它是发射人造卫星和宇宙飞船的 装置，由于要在缺氧的太空中工作，所以火箭发动机与大 多数普通热机不同，必须自己携带 。
2、火箭是利用 的发动机，燃料和氧化剂在燃烧室内燃烧，产生高温高压燃气，燃气通过喷管向后喷出，同时产生 的推力，把火箭推向前进。
3、火箭使用的燃料、氧化剂有液体和固体两种，火箭分为 火箭和 火箭。目前大多数空间运载火箭都是 火箭。火箭结构部分在 后，就自动脱落，坠入大气中焚毁。
4、在我国对我国的航天事业做出卓越贡献的是具有世界领先水平的“ ”系列火箭；2022年11月29日23时08分，搭载 载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，11月30日，神舟十四号、神舟十五号两个航天员乘组首次实现“太空会师”。
二、例题讲解：
例题1、人们发现内能可以用来做功,且制造出各种利用内能做功的机械——热机,下列这些机械中不属于热机的是( )
A.电动机 B.柴油机 C.汽油机 D.蒸汽机
例题2、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2所示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.甲冲程把机械能转化为内能 B.乙冲程把内能转化为机械能
C.工作的正确顺序:丁、乙、丙、甲 D.工作的正确顺序:乙、丙、丁、甲
例题3、关于热机的效率，下列说法正确的是( )
A.在做功同样多的情况下，热机的效率越高，消耗的燃料越多
B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
C.热机的效率越高，说明做功越快
D.热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的
例题4、以下说法正确的是（ ）
A．物体吸收热量，温度一定升高 B．热机的大量使用有利于环境的保护
C．燃料的热值与燃料的质量没有关系 D．热机的工作过程只是将内能转化成机械能的过程
例题5、汽油机的一个工作循环有________个冲程，如图所示是汽油机的_____冲程.若飞轮转速是1800r／min，则汽油机每秒钟完成__________个冲程。
（例题5图） （例题6图）
例题6、小亮家有一辆轿车，爸爸在给他讲车的性能时，总是说“2.0的排量”，却很少说“功率”，为此小亮特地从刚上查到了排量的定义：活塞从上止点移动到下止点所通过的“工作客积”称为气缸排量。如果发动机有若干个气缸，所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量。小亮从说明书上查到家中的轿车采用的是LFX直列四缸发动机，排量为2.0L；从网上查找到了了这种轿车的输出功率与转速的关系如图所示。
（1）据图分析，在发动机转速为1000﹣5000r/min范围内，它的输出功率与转速大致有怎样的定性关系？
（2）试通过公式推导出在其他参数相同时，轿车发动机的输出功率与其排量的关系。
（3）小亮又向爸爸询问了一些实测数据：轿车行驶的路况好，平均车速为l00km/h时，发动机转速为2000r/min，1平均油耗为9L/l00km．参考图中的数据，分析这辆汽车在这种状态下行驶时，发动机的效率约为多少？每个做功冲程气缸内气体的平均压强是约为多少？（已知汽油的热值为4.6×l07J/kg，密度为0.71×103kg/m3）。
三、随堂练习：
1、 大功率液氢发动机使用氢做燃料主要是因为氢有( )
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
2、小柯在科技馆看到 “六冲程引擎”,这种引擎在完成四冲程工作后,会把水注入气缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程,为汽车提供动力，第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入气缸的水。则第五冲程相当于图中四冲程汽油机的( )
A.甲：压缩冲程 B.乙：排气冲程 C.丙：做功冲程 D.丁：吸气冲程
3、如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是( )
A.压缩冲程，将化学能转化成内能 B.压缩冲程,将机械能转化成内能
C.做功冲程，将内能转化成机械能 D.做功冲程,将机械能转化成内能
（第3题图） （第4题图）
4、下图为某个四冲程内燃机工作过程中的一个冲程,由图中情况可判定这个冲程 ( )
A. 正在把机械能转化为内能 B. 是做功冲程
C. 是排气冲程 D. 不是依靠飞轮的惯性完成的
5、在汽油机的做功冲程中，高温、高压的燃气推动活塞运动做功，则下列说法中正确的是( )
A．燃气的内能减少，温度升高 B．燃气的内能增加，温度升高
C．燃气的内能减少，温度降低 D．燃气的内能增加，温度降低
6、下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况。对图中①②③④的补充正确的是( )
A．①做功冲程 ②内能转化为机械能 ③压缩冲程 ④机械能转化为内能
B．①压缩冲程 ②内能转化为机械能 ③做功冲程 ④机械能转化为内能
C．①压缩冲程 ②机械能转化为内能 ③做功冲程 ④内能转化为机械能
D．①做功冲程 ②机械能转化为内能 ③压缩冲程 ④内能转化为机械能
7、如图所示，用酒精灯给水加热一段时间后，观察到软木塞冲出试管口。
(1)软木塞冲出试管口，说明力能改变物体的 。
(2)此过程中，水蒸气减少的内能 (选填“大于”“等于”或“小于”)软木塞增加的机械能，这与热机的 冲程相似。
（第7题图） （第8题图）
8、如图甲所示，先在一个配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花，然后迅速压下活塞，筒内棉花燃烧起来。对这一现象的解释是：活塞压缩玻璃筒内的空气，对筒内空气做了功，使空气的 增加，温度升高，达到乙醚的着火点。如图乙所示是汽油机工作时各冲程的示意图，从能量转化的角度看，其中与图甲实验相同的是图 冲程。如果该汽油机飞轮转速是1800 r/min，则它每秒钟内对外做功 次。
四、课后巩固：
1、下列说法正确的是( )
A. 燃料的热值与燃料燃烧情况无关
B. 容易燃烧的燃料的热值一定大
C. 煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧干木柴放出的热量一定多
D. 1kg的煤的热值是2kg煤的热值的一半
2、下列关于热机的说法中正确的是( )
A.汽油机顶部有喷油嘴,柴油机顶部有火花塞
B.柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气体吸入气缸
C.四冲程汽油机在工作过程中，进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程
D.在柴油机的压缩冲程中，机械能转化为柴油和空气混合物的内能
3、单缸四冲程汽油机工作时，有些冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成，只有一个冲程不是靠飞轮的惯性来完成的，这个冲程是( )
A.压缩冲程 B.做功冲程 C.吸气冲程 D.排气冲程
4、近期煤价节节攀升，少数不法商贩将煤矸石破碎后掺在优质煤中高价销售，客户为了不上当，最恰当的方法是检测下列物理量中的 ( )
A.热值 B.比热容 C.温度 D.质量
5、如图甲所示,给试管里的水加热,水沸腾后,水蒸气推动橡皮塞冲出试管口,这个过程与如图乙所示四冲程汽油机工作示意图中,哪一个冲程的能量转化过程是相同的( )
图甲 图乙
6、要提高热机的效率，下列做法不正确的是（ ）
A. 尽量减少各机件因散热损失的能量
B. 尽量保持机件之间良好的润滑，减少克服摩擦消耗的能量
C. 尽量减少废气带走的能量
D. 尽量减少曲轴传给飞轮的机械能
7、在公路上有一辆汽车和一台拖拉机发生故障，经检查都是蓄电池坏了，不能启动，有人建议，只要把它们推动以后就可以使发动机继续工作。你认为把它们推动以后（ ）
A．汽车和拖拉机仍能行驶 B．只有汽车可以继续行驶，拖拉机不能行驶
C．只有拖拉机可以继续行驶，汽车不能行驶 D．都不能行驶
8、如图是我国自主研发的武装直升机在起飞时的情景，关于此直升机，下列说法中正确的是（ ）
A．为了提高此直升机的抗打能力，制造时选用了密度很大的材料
B．飞机水平前进时，螺旋桨受到的升力对飞机做功
C．飞机的汽油机工作时，做功冲程是将机械能转化内能
D．飞机竖直匀速上升时，飞机驾驶员的机械能增加
（第8题图） （第9题图）
9、如图是内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（ ）
A.η=×100% B．η=×100% C．η=×100% D．η=×100%
10、一台四冲程柴油机飞轮的转速为2400 r/min，则在1 s内，柴油机完成 个冲程，对外做功 次。
11、2017年5月，中国首次海域可燃冰试采成功，成为全球第一个实现在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家。可燃冰的主要成分是甲烷，燃烧后几乎没有污染，是一种绿色的新型能源。根据测算，1 m3可燃冰可以分解释放出约160 m3的天然气。不考虑热量损失，100 L可燃冰完全燃烧释放的能量约 为 J，可以使约 m3的水温度从20 ℃升高到100 ℃。[q天然气=3.36×107J/m3 ，
c水=4.2×103J/(kg·℃) ,ρ水=1.0×103kg/m3]
12、“环境小组”的同学在研究性活动中对小明家新装的燃气热水器(如图甲所示)耗能进行测试，按表中热水器铭牌事先在热水器水箱中注满水，将与计算机相连的红外线热传感器接入热水器水箱后，开始加热。计算机显示出热水器中水温随时间变化的图像如图乙所示。求:[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值约为4×107 J/m3]
(1)加热4 min，水吸收的热量为多少。
(2)加热4 min，完全燃烧了多少立方米的天然气。
13、木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料,对它们取不同质量进行完全燃烧，得到了下表的数据:
燃料的质量/g 燃料完全燃烧放出的热量
Q木柴/J Q焦炭/J Q木炭/J
100 1.3×106 3.0×106 3.4×106
200 2.6×106 6.0×106 6.8×106
300 3.9×106 9.0×106 10.2×106
400 5.2×106 12.0×106 13.6×106
(1)从表中的数据可以得到:相同质量的不同燃料,它们完全燃烧所释放的热量是 的;对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越 。
(2)从表中的数据还可以看出,对于同一种燃料， 和 的比值是不变的，这个不变的比值，反映了燃料本身的一种性质,把它称为 ，它是用来描述燃料完全燃烧时，释放 热量能力大小的物理量。
(3)完全燃烧0.01 m3的天然气放出的热量是 J；如果这些热量完全用于加热水，可使 kg的水温度升高10 ℃，实际加热这些水所燃烧的天然气比上述要多许多，原因是用燃气灶烧水时，除了水吸收的热量外，一部分热量传给了盛水容器，另外一部分传给了 (答一个即可)。[q天然气=4.2×107 J/m3，c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(4)在烧水过程中，人们关心的是燃烧天然气所放出的热量中有多少被水吸收，为了衡量水吸收的热量在完全燃烧天然气放出的热量中所占比例，引入热效率来描述，我们总是希望它的值越 越好。
参考答案：
一、知识点梳理：
知识点1、
1、化学 2、热量 增加的内能 3、1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量，焦/千克（J/kg）
4、Q放=mq 5、充分燃烧 热损失
知识点2、
1、内能 机械能 2、蒸汽机、内燃机、汽 轮机、燃气喷气发动机和火箭喷气发动机
3、汽油机 柴油机 化学 内 内 机械
知识点3、
1、汽油 2、向上或向下移动一次 4 吸气 压缩 做功 排气 工作循环 做功 压缩
知识点4、
1、柴油
2、1）火花塞 喷油嘴 高温空气 2）空气与汽油混合物 空气
3、轻巧 快 快 大 高 笨重 慢
知识点5、
1、有用机械功 完全燃烧 2、性能 废气内能 散热 20％～30％ 28％～40％
3、机械性能 效率高 耗油省
知识点6、
1、火箭发动机 热 动力 氧化剂
2、反冲作用产生动力 大小相等、方向相反
3、液体 固体 液体 燃料与氧化剂用完
4、长征号 神舟十五号
二、例题讲解：
例题1、A
解析：利用内能来做功的机器称为热机，其工作过程是内能转化为机械能的过程;蒸汽机、汽油机、柴油机都属于热机，工作过程中都是将内能转化为机械能，而电动机工作时将电能转化为机械能，故电动机不属于热机。
例题2、C
解析：热机的四个冲程分别为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。图甲:进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，没有能量转化的过程。图乙:进、排气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，将机械能转化为内能。图丙:进、排气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，火花塞点火，是做功冲程，将内能转化为机械能。图丁:进气门打开，排气门关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，没有能量转化的过程。故工作的正确顺序:丁、乙、丙、甲。
例题3、B
解析：热机的效率越高，所做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即在做功相同的情况下，消耗的燃料较少，或消耗相同的燃料，所做有用功较多。一般情况下柴油机的效率比汽油机的高，多用在重型机器上。热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，热机的效率越高，说明有用功与总功的比值越大;功率表示做功的快慢，功率越高,说明做功越快，效率和功率是两个不同的物理量，二者之间没有必然联系。根据内燃机的能量流向，热机损失的能量中，废气带走的能量较多。
例题4、C
解析：A、物体吸收热量，温度不一定升高，比如晶体熔化过程中，吸热但温度不变，故A错误；B、热机在使用时会排放出一些有害的气体，造成环境污染，故B错误；C、热值只跟燃料的种类有关，与燃料的质量无关，故C正确；D、热机工作过程中，在压缩冲程机械能转化为内能，做功冲程内能转化为机械能，故D错误。
例题5、4；做功；60
解析：汽油机的一个工作循环有四个冲程； ( http: / / www.21cnjy.com )如图，进气门和排气门都是关闭的，活塞下行，可以判断是做功冲程；飞轮转速是1800r/min=30r/s，表示每秒飞轮转动30圈，要经过60个冲程，对外做功15次。
例题6、（1）由这台发动机输出特性曲线可以看出，在发动机转速为1000﹣﹣5000r/min范围内，它的输出功率与转速大致成正比关系；（2）在其他参数相同时，发动机的输出功率与其排量的关系为燃气对活塞做功的功率P与发动机排量V排成正比；（3）这辆汽车以100km/h行驶时，发动机的效率约为36.7%，每个做功冲程汽缸内的平均压强约为9×105Pa。
解析：（1）由这台发动机输出特性曲线可以看出在发动机转速为1000﹣500r/min范围内，它的输出功率与转速大致成正比关系。
（2）设做功冲程燃气对活塞的平均压强为p0，发动机排量为V排，则一个活塞的排气量V排，做功冲程燃气对一个活塞的平均压力：F=p0S，每个做功冲程燃气对一个活塞做的功：W0=FL=p0SL=p0V排，发动机转速为n时，燃气对活塞做功的功率：P==2n×P0V排=nP0V排，所以，在发动机转速n，做功冲程汽缸平均压强p0大致相同时，燃气对活塞做功的功率P与发动机排量V排成正比；（3）由发动机输出特性曲线可知：发动机转速为2000r/min时，其输出功率约为30kW，有用功：W有=Pt==
=1.08×108J；总功：W总=mq=ρVq=0.71×103kg/m3×9×10﹣3m3×4.6×107J/kg=2.9394×108J；发动机的效率：η==×100%≈36.7%；由P=nP0V排可得：P0===9×105Pa。
三、随堂练习：
1、C 2、C 3、B 4、A 5、C 6、C
7、1）运动状态 2）大于 做功 8、内能 B 15
四、课后巩固
1、A 2、C 3、B 4、A 5、C 6、 D 7、C
8、D 9、B
10、80 20 11、5.376×108 1.6 12、3.15×106 J 0.105m3
13、(1)不同 多 (2)完全燃烧放出的热量 燃料的质量 热值
(3)4.2×105 10 空气 (4)大(高)
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2022华师大版九上科学 7.3热机 学案
姓名
[学习目标]：
1、知道热值并能进行简单的计算。
2、知道热机中能量的转化。
3、理解四冲程汽油机的构造和工作原理。
一、知识点梳理：
知识点1、热值
1、食物和燃 料都具有 能。
2、燃料燃烧时，化学能以 形式释放，转化为周围物体 。
3、燃料的热值是指： ；单位是 ；
4、热值的计算公式： ；
5、提高燃料的热效率的方法有：1）改善燃烧条件，使燃料尽可能 ，2）根据热传递的三种方式尽可能减少各种 ，使燃料得到有效利用，十分重要。
知识点2、热机
1、凡是利用燃料燃烧时释放出热 量，使工作物质的 转化为 的发动机都叫做热机。
2、常见的热机有 等；
3、内燃机包括 和 等，工作原理是：将燃料的 能通过燃烧转化为 能，又通过做功把 能转化为 能。
知识点3、汽油机
1、汽油机是利用 作燃料来工作的；
2、汽油机的冲程：活塞在汽缸内 叫做内燃机的一个冲程。汽油机一般有 个冲程：
冲程、 冲程 冲程和 冲程；其中 冲程中内能转化为机械能，
冲程中机械能转化为 能；工作时这些冲程组成一个 ，程周而复始，循环进行。
知识点4、柴油机
1、柴油机是利用 作燃料的内燃机；
2、柴油机与汽油机构造原理与工作过程都相似，所不同的是：1）汽油机有点火装置（称为 ），而柴油机没有点火装置，只有 ；汽油机是在压缩冲程末点火使雾状燃料燃烧，而柴油机是在压缩冲程末喷油使雾状柴油遇 而燃烧；2）汽油机吸气冲程吸入的是 而柴油机吸入的是 ；所以柴油机可以压缩更多获得更多的内能；同时柴油机的气缸壁更厚重些；
3、汽油机与柴油机的使用比较：汽油机机身 ，提升功率 ，转速 ，常用在小汽车、飞机及小型农机上。柴油机功率 、效率 ，比较 ，震动大，转速较 。常用在坦克、机车、拖拉机、载重汽车和海轮上。
知识点5、热机的效率
1、热机的效率：热机做出的 的那部分能量跟燃料 所放出的能量之比。
2、燃气的内能除了一部分转化为有用的机械能外，其余损失部分包括 的损失、 损失和机械损失等；所以热机的效率一般不太高，如汽油机的热效率只有 ，柴油机为 ，而蒸汽机的效率只有 6％～15％等，这也是蒸汽机逐渐被内燃机替代的主要原因之一。
3、热机效率是热机 的一个重要标志。目前提高热机效率的主要目标是设计并生产出 、
热机。
知识点6、火箭
1、火箭是 的简称，是一种新型的 机。它是发射人造卫星和宇宙飞船的 装置，由于要在缺氧的太空中工作，所以火箭发动机与大 多数普通热机不同，必须自己携带 。
2、火箭是利用 的发动机，燃料和氧化剂在燃烧室内燃烧，产生高温高压燃气，燃气通过喷管向后喷出，同时产生 的推力，把火箭推向前进。
3、火箭使用的燃料、氧化剂有液体和固体两种，火箭分为 火箭和 火箭。目前大多数空间运载火箭都是 火箭。火箭结构部分在 后，就自动脱落，坠入大气中焚毁。
4、在我国对我国的航天事业做出卓越贡献的是具有世界领先水平的“ ”系列火箭；2022年11月29日23时08分，搭载 载人飞船的长征二号F遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，11月30日，神舟十四号、神舟十五号两个航天员乘组首次实现“太空会师”。
二、例题讲解：
例题1、人们发现内能可以用来做功,且制造出各种利用内能做功的机械——热机,下列这些机械中不属于热机的是( )
A.电动机 B.柴油机 C.汽油机 D.蒸汽机
例题2、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2所示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.甲冲程把机械能转化为内能 B.乙冲程把内能转化为机械能
C.工作的正确顺序:丁、乙、丙、甲 D.工作的正确顺序:乙、丙、丁、甲
例题3、关于热机的效率，下列说法正确的是( )
A.在做功同样多的情况下，热机的效率越高，消耗的燃料越多
B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
C.热机的效率越高，说明做功越快
D.热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的
例题4、以下说法正确的是（ ）
A．物体吸收热量，温度一定升高 B．热机的大量使用有利于环境的保护
C．燃料的热值与燃料的质量没有关系 D．热机的工作过程只是将内能转化成机械能的过程
例题5、汽油机的一个工作循环有________个冲程，如图所示是汽油机的_____冲程.若飞轮转速是1800r／min，则汽油机每秒钟完成__________个冲程。
（例题5图） （例题6图）
例题6、小亮家有一辆轿车，爸爸在给他讲车的性能时，总是说“2.0的排量”，却很少说“功率”，为此小亮特地从刚上查到了排量的定义：活塞从上止点移动到下止点所通过的“工作客积”称为气缸排量。如果发动机有若干个气缸，所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量。小亮从说明书上查到家中的轿车采用的是LFX直列四缸发动机，排量为2.0L；从网上查找到了了这种轿车的输出功率与转速的关系如图所示。
（1）据图分析，在发动机转速为1000﹣5000r/min范围内，它的输出功率与转速大致有怎样的定性关系？
（2）试通过公式推导出在其他参数相同时，轿车发动机的输出功率与其排量的关系。
（3）小亮又向爸爸询问了一些实测数据：轿车行驶的路况好，平均车速为l00km/h时，发动机转速为2000r/min，1平均油耗为9L/l00km．参考图中的数据，分析这辆汽车在这种状态下行驶时，发动机的效率约为多少？每个做功冲程气缸内气体的平均压强是约为多少？（已知汽油的热值为4.6×l07J/kg，密度为0.71×103kg/m3）。
三、随堂练习：
1、 大功率液氢发动机使用氢做燃料主要是因为氢有( )
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
2、小柯在科技馆看到 “六冲程引擎”,这种引擎在完成四冲程工作后,会把水注入气缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程,为汽车提供动力，第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入气缸的水。则第五冲程相当于图中四冲程汽油机的( )
A.甲：压缩冲程 B.乙：排气冲程 C.丙：做功冲程 D.丁：吸气冲程
3、如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是( )
A.压缩冲程，将化学能转化成内能 B.压缩冲程,将机械能转化成内能
C.做功冲程，将内能转化成机械能 D.做功冲程,将机械能转化成内能
（第3题图） （第4题图）
4、下图为某个四冲程内燃机工作过程中的一个冲程,由图中情况可判定这个冲程 ( )
A. 正在把机械能转化为内能 B. 是做功冲程
C. 是排气冲程 D. 不是依靠飞轮的惯性完成的
5、在汽油机的做功冲程中，高温、高压的燃气推动活塞运动做功，则下列说法中正确的是( )
A．燃气的内能减少，温度升高 B．燃气的内能增加，温度升高
C．燃气的内能减少，温度降低 D．燃气的内能增加，温度降低
6、下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况。对图中①②③④的补充正确的是( )
A．①做功冲程 ②内能转化为机械能 ③压缩冲程 ④机械能转化为内能
B．①压缩冲程 ②内能转化为机械能 ③做功冲程 ④机械能转化为内能
C．①压缩冲程 ②机械能转化为内能 ③做功冲程 ④内能转化为机械能
D．①做功冲程 ②机械能转化为内能 ③压缩冲程 ④内能转化为机械能
7、如图所示，用酒精灯给水加热一段时间后，观察到软木塞冲出试管口。
(1)软木塞冲出试管口，说明力能改变物体的 。
(2)此过程中，水蒸气减少的内能 (选填“大于”“等于”或“小于”)软木塞增加的机械能，这与热机的 冲程相似。
（第7题图） （第8题图）
8、如图甲所示，先在一个配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花，然后迅速压下活塞，筒内棉花燃烧起来。对这一现象的解释是：活塞压缩玻璃筒内的空气，对筒内空气做了功，使空气的 增加，温度升高，达到乙醚的着火点。如图乙所示是汽油机工作时各冲程的示意图，从能量转化的角度看，其中与图甲实验相同的是图 冲程。如果该汽油机飞轮转速是1800 r/min，则它每秒钟内对外做功 次。
四、课后巩固：
1、下列说法正确的是( )
A. 燃料的热值与燃料燃烧情况无关
B. 容易燃烧的燃料的热值一定大
C. 煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧干木柴放出的热量一定多
D. 1kg的煤的热值是2kg煤的热值的一半
2、下列关于热机的说法中正确的是( )
A.汽油机顶部有喷油嘴,柴油机顶部有火花塞
B.柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气体吸入气缸
C.四冲程汽油机在工作过程中，进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程
D.在柴油机的压缩冲程中，机械能转化为柴油和空气混合物的内能
3、单缸四冲程汽油机工作时，有些冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成，只有一个冲程不是靠飞轮的惯性来完成的，这个冲程是( )
A.压缩冲程 B.做功冲程 C.吸气冲程 D.排气冲程
4、近期煤价节节攀升，少数不法商贩将煤矸石破碎后掺在优质煤中高价销售，客户为了不上当，最恰当的方法是检测下列物理量中的 ( )
A.热值 B.比热容 C.温度 D.质量
5、如图甲所示,给试管里的水加热,水沸腾后,水蒸气推动橡皮塞冲出试管口,这个过程与如图乙所示四冲程汽油机工作示意图中,哪一个冲程的能量转化过程是相同的( )
图甲 图乙
6、要提高热机的效率，下列做法不正确的是（ ）
A. 尽量减少各机件因散热损失的能量
B. 尽量保持机件之间良好的润滑，减少克服摩擦消耗的能量
C. 尽量减少废气带走的能量
D. 尽量减少曲轴传给飞轮的机械能
7、在公路上有一辆汽车和一台拖拉机发生故障，经检查都是蓄电池坏了，不能启动，有人建议，只要把它们推动以后就可以使发动机继续工作。你认为把它们推动以后（ ）
A．汽车和拖拉机仍能行驶 B．只有汽车可以继续行驶，拖拉机不能行驶
C．只有拖拉机可以继续行驶，汽车不能行驶 D．都不能行驶
8、如图是我国自主研发的武装直升机在起飞时的情景，关于此直升机，下列说法中正确的是（ ）
A．为了提高此直升机的抗打能力，制造时选用了密度很大的材料
B．飞机水平前进时，螺旋桨受到的升力对飞机做功
C．飞机的汽油机工作时，做功冲程是将机械能转化内能
D．飞机竖直匀速上升时，飞机驾驶员的机械能增加
（第8题图） （第9题图）
9、如图是内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（ ）
A.η=×100% B．η=×100% C．η=×100% D．η=×100%
10、一台四冲程柴油机飞轮的转速为2400 r/min，则在1 s内，柴油机完成 个冲程，对外做功 次。
11、2017年5月，中国首次海域可燃冰试采成功，成为全球第一个实现在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家。可燃冰的主要成分是甲烷，燃烧后几乎没有污染，是一种绿色的新型能源。根据测算，1 m3可燃冰可以分解释放出约160 m3的天然气。不考虑热量损失，100 L可燃冰完全燃烧释放的能量约 为 J，可以使约 m3的水温度从20 ℃升高到100 ℃。[q天然气=3.36×107J/m3 ，
c水=4.2×103J/(kg·℃) ,ρ水=1.0×103kg/m3]
12、“环境小组”的同学在研究性活动中对小明家新装的燃气热水器(如图甲所示)耗能进行测试，按表中热水器铭牌事先在热水器水箱中注满水，将与计算机相连的红外线热传感器接入热水器水箱后，开始加热。计算机显示出热水器中水温随时间变化的图像如图乙所示。求:[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值约为4×107 J/m3]
(1)加热4 min，水吸收的热量为多少。
(2)加热4 min，完全燃烧了多少立方米的天然气。
13、木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料,对它们取不同质量进行完全燃烧，得到了下表的数据:
燃料的质量/g 燃料完全燃烧放出的热量
Q木柴/J Q焦炭/J Q木炭/J
100 1.3×106 3.0×106 3.4×106
200 2.6×106 6.0×106 6.8×106
300 3.9×106 9.0×106 10.2×106
400 5.2×106 12.0×106 13.6×106
(1)从表中的数据可以得到:相同质量的不同燃料,它们完全燃烧所释放的热量是 的;对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越 。
(2)从表中的数据还可以看出,对于同一种燃料， 和 的比值是不变的，这个不变的比值，反映了燃料本身的一种性质,把它称为 ，它是用来描述燃料完全燃烧时，释放 热量能力大小的物理量。
(3)完全燃烧0.01 m3的天然气放出的热量是 J；如果这些热量完全用于加热水，可使 kg的水温度升高10 ℃，实际加热这些水所燃烧的天然气比上述要多许多，原因是用燃气灶烧水时，除了水吸收的热量外，一部分热量传给了盛水容器，另外一部分传给了 (答一个即可)。[q天然气=4.2×107 J/m3，c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
(4)在烧水过程中，人们关心的是燃烧天然气所放出的热量中有多少被水吸收，为了衡量水吸收的热量在完全燃烧天然气放出的热量中所占比例，引入热效率来描述，我们总是希望它的值越 越好。
参考答案：
一、知识点梳理：
知识点1、
1、化学 2、热量 增加的内能 3、1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量，焦/千克（J/kg）
4、Q放=mq 5、充分燃烧 热损失
知识点2、
1、内能 机械能 2、蒸汽机、内燃机、汽 轮机、燃气喷气发动机和火箭喷气发动机
3、汽油机 柴油机 化学 内 内 机械
知识点3、
1、汽油 2、向上或向下移动一次 4 吸气 压缩 做功 排气 工作循环 做功 压缩
知识点4、
1、柴油
2、1）火花塞 喷油嘴 高温空气 2）空气与汽油混合物 空气
3、轻巧 快 快 大 高 笨重 慢
知识点5、
1、有用机械功 完全燃烧 2、性能 废气内能 散热 20％～30％ 28％～40％
3、机械性能 效率高 耗油省
知识点6、
1、火箭发动机 热 动力 氧化剂
2、反冲作用产生动力 大小相等、方向相反
3、液体 固体 液体 燃料与氧化剂用完
4、长征号 神舟十五号
二、例题讲解：
例题1、A
解析：利用内能来做功的机器称为热机，其工作过程是内能转化为机械能的过程;蒸汽机、汽油机、柴油机都属于热机，工作过程中都是将内能转化为机械能，而电动机工作时将电能转化为机械能，故电动机不属于热机。
例题2、C
解析：热机的四个冲程分别为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。图甲:进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，没有能量转化的过程。图乙:进、排气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，将机械能转化为内能。图丙:进、排气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，火花塞点火，是做功冲程，将内能转化为机械能。图丁:进气门打开，排气门关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，没有能量转化的过程。故工作的正确顺序:丁、乙、丙、甲。
例题3、B
解析：热机的效率越高，所做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即在做功相同的情况下，消耗的燃料较少，或消耗相同的燃料，所做有用功较多。一般情况下柴油机的效率比汽油机的高，多用在重型机器上。热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，热机的效率越高，说明有用功与总功的比值越大;功率表示做功的快慢，功率越高,说明做功越快，效率和功率是两个不同的物理量，二者之间没有必然联系。根据内燃机的能量流向，热机损失的能量中，废气带走的能量较多。
例题4、C
解析：A、物体吸收热量，温度不一定升高，比如晶体熔化过程中，吸热但温度不变，故A错误；B、热机在使用时会排放出一些有害的气体，造成环境污染，故B错误；C、热值只跟燃料的种类有关，与燃料的质量无关，故C正确；D、热机工作过程中，在压缩冲程机械能转化为内能，做功冲程内能转化为机械能，故D错误。
例题5、4；做功；60
解析：汽油机的一个工作循环有四个冲程； ( http: / / www.21cnjy.com )如图，进气门和排气门都是关闭的，活塞下行，可以判断是做功冲程；飞轮转速是1800r/min=30r/s，表示每秒飞轮转动30圈，要经过60个冲程，对外做功15次。
例题6、（1）由这台发动机输出特性曲线可以看出，在发动机转速为1000﹣﹣5000r/min范围内，它的输出功率与转速大致成正比关系；（2）在其他参数相同时，发动机的输出功率与其排量的关系为燃气对活塞做功的功率P与发动机排量V排成正比；（3）这辆汽车以100km/h行驶时，发动机的效率约为36.7%，每个做功冲程汽缸内的平均压强约为9×105Pa。
解析：（1）由这台发动机输出特性曲线可以看出在发动机转速为1000﹣500r/min范围内，它的输出功率与转速大致成正比关系。
（2）设做功冲程燃气对活塞的平均压强为p0，发动机排量为V排，则一个活塞的排气量V排，做功冲程燃气对一个活塞的平均压力：F=p0S，每个做功冲程燃气对一个活塞做的功：W0=FL=p0SL=p0V排，发动机转速为n时，燃气对活塞做功的功率：P==2n×P0V排=nP0V排，所以，在发动机转速n，做功冲程汽缸平均压强p0大致相同时，燃气对活塞做功的功率P与发动机排量V排成正比；（3）由发动机输出特性曲线可知：发动机转速为2000r/min时，其输出功率约为30kW，有用功：W有=Pt==
=1.08×108J；总功：W总=mq=ρVq=0.71×103kg/m3×9×10﹣3m3×4.6×107J/kg=2.9394×108J；发动机的效率：η==×100%≈36.7%；由P=nP0V排可得：P0===9×105Pa。
三、随堂练习：
1、C 2、C 3、B 4、A 5、C 6、C
7、1）运动状态 2）大于 做功 8、内能 B 15
四、课后巩固
1、A 2、C 3、B 4、A 5、C 6、 D 7、C
8、D 9、B
10、80 20 11、5.376×108 1.6 12、3.15×106 J 0.105m3
13、(1)不同 多 (2)完全燃烧放出的热量 燃料的质量 热值
(3)4.2×105 10 空气 (4)大(高)
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