物理复习导与练——专题十四：内能的利用（无答案）

物理复习导与练——专题十四：内能的利用
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一、热机
1、内燃机及其工作原理：将燃料的 能通过燃烧转化为 能，又通过做功，把 能转化为 能。按燃烧燃料的不同，内燃机可分为 、柴油机等。
(1)汽油机一个工作循环为四个冲程即 冲程、 冲程、 冲程、 冲程。
(2)一个工作循环中只对外做 次功，曲轴转 周，飞轮转 圈，活塞往返 次。
(3)压缩冲程是对气体压缩做功，气体内能 ，这时机械能转化为 能。
(4)做功冲程是气体对外做功，内能 ，这时内能转化为 能。
(5)汽油机和柴油机工作的四个冲程中，只有 冲程是燃气对活塞做功，其它三个冲程要靠飞轮的惯性完成。
(6)判断汽油机和柴油机工作属哪个冲程应抓住两点：活塞的运动方向；气门的状态。
(7)汽油机和柴油机在结构和工作原理中的异同表
不 同 点 燃料 汽油机：汽油 柴油机：柴油
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物 吸入空气
点燃方式 点燃式 压燃式
效率 低（20%~30%） 高（30%~45%）
特点 轻巧、振动小、噪声小 笨重、振动大、噪声大
应用 小型汽车、摩托车、飞机 、小型农业机械 载重汽车、拖拉机、坦克、轮船
相 同 点 都是内燃机，一个工作循环都是四个冲程：由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。一个工作循环活塞往复运动2次，曲轴和飞轮转动2周，历经4个冲程，做功1次（即做功冲程内能转化为机械能因而获得动力）其余3个冲程靠飞轮的惯性完成···启动时都要依靠外力先使飞轮和曲轴转动起来。
二、热机的效率
1、燃料的热值
(1)燃料燃烧过程中的能量转化：燃料燃烧是一种化学反应，燃烧过程中，储存在燃料中的化学能被释放，物体的 能转化为周围物体的 能。
(2)燃料的热值
①定义： ，叫做这种燃料的热值。用符号“q”表示。
②热值的单位 ，读作焦耳每千克。还要注意，气体燃料有时使用J/m3，读作焦耳每立方米。
③热值是为了表示相同质量的不同燃料在燃烧时放出热量不同而引人的物理量。它反映了燃料通过燃烧放出热量本领大小不同的燃烧特性。不同燃料的热值一般是 的，同种燃料的热值是一定的，它与燃料的质量、体积、放出热量多少无关。
(3)燃料燃烧放出的热量的计算：一定质量m的燃料完全燃烧，所放出的热量为：Q= ，式中，q表示燃料的热值，单位是J/kg； m表示燃料的质量，单位是kg；Q表示燃料燃烧放出的热量，单位是J。
若燃料是气体燃料，一定体积V的燃料完全燃烧，所放出的热量为：Q=qV。式中，q表示燃料的热值，单位是J/m3；V表示燃料的体积，单位是m3；Q表示燃料燃烧放出的热量，单位是J。
2、热机效率
(1)如图所示是热机的能量流图
(2)定义：
(3)定义式：η=W有/Q放。式中，W有为做有用功的能量；Q总为燃料完全燃烧释放的能量。
(4)提高热机效率的主要途径
①改善燃烧环境，使燃料尽可能 燃烧，提高燃料的燃烧效率。
②尽量减小各种热散失。
③减小各部件间的 以减小因克服摩擦做功而消耗的能量。
④充分利用废气带走的能量，从而提高燃料的利用率。
三、能量的转化与守恒
1、能量的转化与守恒
(1)能量及其存在的形式：如果一个物体能对别的物体做功，我们就说这个物体具有能。自然界有多种形式的能量，如 能、内能、 能、电能、化学能、 能等。
(2)能量的转移与转化：能量可以从一个物体 到另一个物体，如发生碰撞或热传递时；也可以从一种形式 为另一种形式，如太阳能电池、发电机等。
(3)能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会 ，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从 ，而在转化和转移的过程中，能的 。
2、能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从 。
3、“第一类永动机”永远不可能实现，因为它违背了 。
课堂练习固基础
1．下列现象中属于能量转移的是(　　　)
A．高处落下的小球速度越来越快 B．点燃的火箭腾空而起
C．雨天时发生雷电 D．热水在空气中逐渐变凉
2．下列现象与对应的能量的转化错误的是(　　)
A．火车过后，铁轨发热是机械能转化为内能
B．太阳光使黑塑料袋内水发热是光能转化为内能
C．电熨斗通电发热是内能转化为电能 D．生石灰加水发热是化学能转化为内能
3．下列说法中错误的是(　　)
A．能量守恒定律只适用于物体内能的变化
B．只要有能的转化和转移，就一定遵从能量守恒定律
C．能量守恒定律是人们认识自然和利用自然的有力武器
D．任何一种形式的能在其他形式能的过程中，消耗多少某种形式的能，就能得到多少其他形式的能，而能的总量是保持不变的
4．关于燃料的热值，以下说法中正确的是(　　)
A．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关
B．燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值
C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大
D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
5．汽车已走进很多现代家庭，下图为四冲程汽油机汽缸的工作示意图，按吸气、压缩、做功、排气的顺序排列，下列排序正确的是(　　)
A．乙甲丙丁 B．甲丁乙丙 C．丙乙甲丁 D．丙丁甲乙
6.下列提高燃料利用率的方法不正确的是(　　)
A．尽量增大受热面积 B．选用热值较高的燃料
C．把煤磨成煤粉，用空气吹进炉膛 D．烧煤时，加大送风量
7．如图所示，从斜面上滚下的小球能推动平面上的木块前进一段距离，最后小球和木块都静止，对此现象，下列说法中正确的是(　　)
A．小球和木块的机械能都消失了
B．小球的机械能转移到木块上，但机械能的总量保持不变
C．小球和木块的机械能转化成其他形式的能量(如内能等)，但能的总量保持不变
D．以上说法都不对
8．下列说法，正确的是(　　)
A．橡皮筋被拉长后，分子之间只有引力
B．建筑工地上，汽车驶过时尘土飞扬，这是一种扩散现象
C．用锯锯木头，锯条发热，这是通过热传递改变物体的内能
D．四冲程汽油机的做功冲程使汽车获得动力
9．双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料，以下说法正确的是(　　)
A．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
B．以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100%
C．在压缩冲程中，燃料混合物的温度升高，内能增大
D．汽油与天然气相比，燃烧时汽油对环境的污染较小
10．完全燃烧42 g焦炭所放出的热量，若有50%被2 kg、30 ℃的水吸收，则水温可升高〔c水＝4.2×103 J/(kg·℃)、q焦炭＝3.0×107 J/(kg·℃)、此时外界为标准大气压〕(　　)
A．70 ℃ B．75 ℃ C．100 ℃ D．105 ℃
11．关于燃料的热值，以下说法中正确的是（ ）
A．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关
B．燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值
C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大
D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
12．小艳家新买的一辆小汽车。周末，爸爸开车带着小艳出去游玩，途中，这辆汽车在lh的时间内，在水平路面上匀速行驶了72 km，消耗汽油6 kg。若已知该汽车发动机的功率(即牵引力的功率)为23 kW，汽车(包括车上的人和物品)质量为1．5 t，汽油的热值为4．6×107 J／kg，g=10 N／kg。则关于上述l h的行驶过程，下列分析正确的是（ ）
A．该汽车对路面的压力大于l．5×104 N B．该汽车克服阻力做的功是2．3×104 J
C．该汽车的牵引力是1．15×104 N D．该汽车发动机的效率是30％
13．汽油机的压缩冲程中，汽缸内汽油和空气混合物的压强________，温度________。
14．国家“西气东输”工程正源源不断地向某市输送清洁能源——天然气。天然气燃烧时，可以将________能转化为内能。已知天然气的热值为4×107 J/m3，则每输送100 m3的天然气，完全燃烧后就相当于向某市输送了________J的能量。
15．新疆冬季房屋内多靠“暖气”取暖。“暖气”中用水做输送能量的物质，是因为水的________大；改用煤气做燃料来给水加热，是因为煤气的________高，且污染小。
16．一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3 600转/分，该柴油机活塞1 s对外做功________次。若其效率为40%，消耗5 kg的柴油转化成的机械能是________J。(q柴油＝4.3×107 J/kg)
17．用煤气灶把1 kg、初温为20 ℃的水烧到70 ℃，消耗了10 g煤气。已知水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)，煤气的热值为4.2×107 J/kg，则水吸收的热量为________J，煤气完全燃烧放出的热量为________J，煤气灶烧水的效率为________%。
18．如图所示是道路维修时常用的路面钻机(俗称“啄木鸟”)，该机械利用压缩气体推动活塞将钻头打入路面。气体推动活塞时是将________能转化为________能；钻头制成锥形是为了____________________________；“啄木鸟”中用到了柴油机，若其机械效率是40%，则完全燃烧50 kg柴油对外做的有用功是______J(柴油的热值是4.3×107 J/kg)。
19．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10 g，烧杯内的液体质量也相同。
(1)比较不同燃料的热值，应选择________两图进行实验；比较不同物质的比热容，应选择________两图进行实验；
(2)水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，它的物理意义是________________________；
(3)酒精的热值为3.0×107 J/kg，完全燃烧10 g酒精放出的热量为________J。
20.一辆汽车的发动机输出功率为66150瓦,每小时耗柴油14千克,计算发动机的效率.（柴油的燃烧值为4.3×107焦／千克）
21．用天然气灶烧水，燃烧0.5 m3的天然气，使100 kg的水从20 ℃升高到70 ℃。已知水的比热容c＝4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值q＝7.0×107 J/m3。求：
(1)0.5 m3天然气完全燃烧放出的热量Q放。(2)水吸收的热量Q吸。(3)燃气灶的效率η。
22.小星家的太阳能热水器，水箱容积是200L．小星进行了一次观察活动：某天早上，他用温度计测得自来水的温度为20℃，然后给热水器水箱送满水，中午时“温度传感器”显示水箱中的水温为45℃．请你求解下列问题：
（1）水箱中水的质量；水吸收的热量【c水=4.2×103J／(kg·℃)】
（2）如果水吸收的这些热量，由燃烧煤气来提供，而煤气灶的效率为40％，求至少需要燃烧多少kg的煤气（煤气的热值为q=4.2×107J／kg）
23.液化石油气的热值高达4.6×107J/kg，一些不法商贩为谋取暴利，常将液化石油气与价格低廉、热值仅为2.9×107J/kg的二甲醚混合装入钢瓶内销售给客户．常州市质监局对某液化石油气站销售的瓶装燃气进行检测：将质量为100kg、初始温度为31℃的水装入容器内，用高效炉灶燃烧瓶内燃气加热容器中的水直至100℃恰好沸腾，瓶内燃气消耗了0.84kg．通过高效炉灶，水能吸收燃气完全燃烧释放热量的75%．已知水的比热容为c水=4.2×103J/（kg ℃），问：
（1）瓶内燃气的热值是多少？（2）该液化石油气站销售的瓶装液化石油气有无掺混二甲醚？