(共20张PPT)
2 热机效率
1. 热机所做 功与所用燃料 之比叫作热机
效率 热机效率的计算式:η= ×100%
2. 热机效率是热机性能的重要指标 在汽油机 柴油机 喷气式发动机中,效率最高的是 ,最低的是
3. 根据工作物质加热方式和做功方式不同,热机可以分为 机
机 内燃机和 等
4. 利用火箭,人类不仅可以发射 ,还成功地发射了
有用
完全燃烧释放的热量
喷气式发动机
汽油机
蒸汽
轮
喷气式发动机
人造卫星
载人宇宙飞
船
1. 某汽油机的各项能量损失所占的百分率分别是:废气内能35%,散热损失30%,机械损失10%,则该汽油机的热机效率是 一般情况下柴油机的热机效率 (选填“大于”“小于”或“等于”)汽油机的热机效率
2. 热机效率是热机性能的一个重要指标 有一热机,若燃料完全燃烧时,放出的能量为8×103J,其中用来做有用功的那部分能量为3×103J,则该热机的效率是
25%
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大于
37.5%
3. 关于热机效率,下列说法中正确的是 ( )
A. 蒸汽机的效率通常高于喷气发动机
B. 热机效率不一定小于100%
C. 汽车尾气是城市环境污染的重要来源,目前虽然有些新型燃料汽车实现了“零排放”,但其机械效率仍然不能达到100%
D. 在完全无摩擦的道路上,汽车发动机效率可达100%
C
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4. 为了节约能源,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. 尽量减少热机工作的时间
D
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5. 已知某型号的载重车在一段平直的高速公路上匀速行驶所用时间是8min,消耗燃油3×10-3m3(假设燃油完全燃烧),汽车发动机在这段时间内的功率为63kW 若燃油的密度是0.8×103kg/m3,热值为3.15×107J/kg,则:
(1) 消耗的燃油质量是多少
(2) 发动机牵引汽车前进所做的有用功是多少
(1) 由ρ=可得,燃油的质量m=ρV=0.8×103kg/m3×3×10-3m3=2.4kg
(2) 由P=得,发动机牵引汽车前进所做的有用功W=Pt=63000W×8×60s
=3.024×107J
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(3) 汽车的效率是多少
(3) 燃油完全燃烧所放出的热量Q=mq=2.4kg×3.15×107J/kg=
7.56×107J;汽车的效率η=×100%=×100%=40%
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1. 一个单缸四冲程汽油机的飞轮转速是60r/s,则该汽油机每秒对外做功
次 该汽油机工作时汽缸散热损失占25%,废气带走的能量占30%,摩擦等机械损耗占10%,则它的热机效率为
2. (2023·沈阳)校车在某段平直路面上以36km/h的速度匀速行驶10min,通过的路程为 km;若在此过程中消耗1kg柴油,发动机输出有用的机械功为1.72×107J,则校车发动机的效率为 % (柴油热值为4.3×107J/kg)
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35%
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3. 甲汽油机的热机效率比乙汽油机的热机效率高,这表明 ( )
A. 做同样多的有用功,乙消耗的汽油多
B. 甲做功比乙快
C. 甲消耗的汽油比乙少
D. 消耗同样多的汽油,甲做的额外功多
A
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4. 下列提高热机效率的方法中,不正确的是 ( )
A. 想办法把燃料燃烧放出的热量全部用来做有用功
B. 尽量使燃料充分燃烧
C. 保证转动部分良好的润滑
D. 尽量减少各种热散失
A
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5. 关于热机的效率,下列说法中正确的是 ( )
A. 热机的效率越高说明做功越快
B. 柴油机的效率一定比汽油机的效率高
C. 热机的效率越高,在做同样多的有用功时消耗的能量越少
D. 热机损失的能量中,主要是由于克服机械间的摩擦损失的
C
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6. (2023·随州)汽车是现代生活中最常见的一种交通工具,如图甲 乙所示分别是某汽油机的某冲程及能量流向图 下列有关说法正确的是 ( )
A. 图甲是压缩冲程,活塞对汽缸内的气
体做功,气体的温度升高
B. 由图乙可知该汽油机的效率是30%
C. 汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧
得越不充分,这会降低燃料的热值
D. 为节能,冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖,该举措大大提高了燃料的热值
A
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7. 北京冬奥会上有多台氢燃料公交车投入运营,氢燃料具有清洁 效率高等优点 被认为是21世纪最理想的能源 某氢燃料公交车以80kW的恒定功率在0.05h内水平匀速直线行驶了1000m,求:(q氢=1.44×108J/kg)
(1) 公交车牵引力做的功
(2) 若公交车发动机的效率为50%,此过程中需要消耗氢燃料的质量
(1) 公交车牵引力做的功W=Pt=80×103W×0.05×3600s=1.44×107J
(2) 此过程中消耗的氢燃料完全燃烧放出的热量Q放===
2.88×107J,消耗氢燃料的质量m氢===0.2kg
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8. (2024·保定曲阳期中)有甲 乙两台汽油机,在相同的时间内,它们所做的有用功之比是5∶4,消耗汽油的质量之比是3∶2,那么它们的效率之比是 ( )
A. 15∶8 B. 8∶15
C. 6∶5 D. 5∶6
D
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9. 如图所示为甲 乙 丙三部汽油机燃料完全燃烧释放的内能和输出机械能的二维柱状图 根据图中的信息,下列说法正确的是 ( )
A. 与丙相比,甲输出的机械能多,效率高
B. 在输出相同的机械能时,乙比丙消耗更
多的同种燃料
C. 在消耗质量相同的同种燃料时,乙输出
机械能与甲一样多
D. 三部汽油机中,乙的效率最高
D
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10. 为了合理利用能源,人们一直在努力提高热机的效率,以下是一些提高热机效率的方法:① 提高热机的功率;② 尽量减少各种热损失;③ 加润滑油减少机器各部件之间的摩擦;④ 使用热值高的燃料 其中合理的一组是 ( )
A. ①④ B. ②③
C. ②④ D. ①③
B
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11. 2024年10月16日,长征四号丙运载火箭在酒泉卫星发射中心一飞冲天,随后成功将高分十二号05星送入预定轨道,卫星发射任务取得圆满成功 下列说法不正确的是 ( )
A. 火箭点火发射过程中的能量转化与汽油机的做功冲程相同
B. 上升过程中,燃料的质量减少,其热值也变小
C. 长征四号丙运载火箭的发动机属于热机
D. 无论怎样改良设备,火箭发射中能量转化率都不能达到100%
B
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12. 一台柴油机的热机效率为25%,表示的意义是柴油机运行中,对外做的
与燃料 的热量的比值为25% 当这台柴油机工作时,完全燃烧2kg的柴油可做的有用功为 J (柴油的热值为4.3×107J/kg)
13. 汽油机吸气冲程吸入的是 (选填“空气”“汽油气体”或“空气与汽油的混合物”);甲 乙两台汽油机,甲的功率是乙的2倍,甲的效率是30%,乙的效率是20%,甲 乙在相同时间内所做功之比是
;甲 乙在相同时间内所消耗汽油的质量之比为
有用功
完全燃烧所放出
2.15×107
空气与汽油的混合物
2∶1
4∶3
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14. 爸爸开车带着小明从市区出发沿高速到北京参观,汽车(包括车上的人和物品)质量为2t,当汽车以72km/h的速度在平直路面上匀速行驶时,汽车的牵引力为车重的,效率为25%,汽油的热值为4.6×107J/kg(假设汽油完全燃烧) (g取10N/kg)
(1) 求汽车以72km/h的速度匀速行驶时,牵引力的功率
(1) 汽车行驶的速度v=72km/h=20m/s,汽车牵引力F=0.1G=0.1m车g=0.1×
2×103kg×10N/kg=2000N,汽车牵引力的功率P=Fv=2000N×20m/s=
4×104W
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(2) 若汽车按照这种方式行驶,这次旅行全程往返460km,则牵引力做的功是多少 需要燃烧汽油多少千克
(2) 汽车牵引力所做的功W=Fs=2000N×460×103m=9.2×108J,汽油燃烧放出的热量Q放===3.68×109J,由Q放=mq可知,需要燃烧汽油的质量m===80kg
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14(共13张PPT)
3 跨学科实践:保护地球家园
1. 热机,给人类带来了文明,也给生态环境造成了污染 在火力发电厂中,轮机将煤燃烧,形成的污染物给环境带来了压力;燃油汽车不仅排放了大量氮氧化物 碳氧化物和铅,汽车内燃机的 和冷却水还会带走大量热量,对环境产生较大的 污染,成为城市 效应的元凶之一 热机排出的二氧化碳引起 效应 各种汽车发出的
也是危害人们身心健康的公害之一
2. 我国已建成全球最大的清洁煤电供应体系 不断更新燃煤电厂
排放标准,积极稳妥地推动“碳达峰”“碳中和” 我国已经有能力利用绿色能源,控制和减少污染
废气
热
热岛
温室
噪声
氮氧化
物
1. 下列关于热机和环境保护的说法中正确的是 ( )
A. 尽量使燃料充分燃烧可提高热机效率
B. 所有的热机都用汽油作为燃料
C. 汽车排出的尾气都是有毒气体
D. 热机所产生的噪声,可以被热机上的消声器完全消除
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A
2. 关于热机与环境的说法错误的是 ( )
A. 汽车内燃机的废气和冷却水带走大量热量,成为城市热岛效应的元凶之一
B. 热机效率是热机性能的重要指标
C. 改进热机性能,可以有效利用资源,减少排放污染
D. 使用热值更高的燃料,可以有效提高热机效率
D
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3. 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. 热机的使用缓解了城市的热岛效应
C. 无论技术多么先进,也不可能使热机的效率达到100%
D. 热机的冷却液需要用热值较大的物质
C
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4. 机动车尾气是机动车运行时产生的废气,其中包括一氧化碳,氮氧化物 碳氢化合物和固体悬浮颗粒等,是引发大气污染的元凶之一 下列关于减少机动车尾气排放及环境保护的做法正确的是 ( )
A. 加大燃油机动车的推广力度
B. 鼓励使用热效率低的老旧汽车
C. 选择步行 公共交通等绿色出行
D. 不断改进和创新制造大功率热机
C
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5. (2024·秦皇岛二模)下列做法不利于环境保护的是 ( )
A. 大力植树造林 B. 推广火力发电
C. 提倡绿色出行 D. 少用一次性餐具
6. 我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和 这是应对全球变暖的中国行动,低碳生活,从我做起 下列不属于“低碳”生活的是 ( )
A. 坐公交车上下学 B. 减少一次性筷子的使用
C. 大量焚烧秸秆 D. 用节能灯替代白炽灯
B
C
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1. 汽车的发动机大多数是内燃机,内燃机是热机的一种 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. 随着科技的进步,热机的效率能达到100%
C. 热机的大量使用会造成环境污染
D. 汽油机的压缩冲程是将内能转化为机械能
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C
2. 下列有利于实现碳中和目标的是 ( )
A. 大力发展钢铁工业等重工业 B. 植树种草,保护森林
C. 加大森林采伐力度,增加收入 D. 提高煤炭的能源消费比例
3. 人类的发展离不开能源,“碳达峰 碳中和”是我国对世界做出的庄严承诺 对于能量和能源,下列说法中正确的是 ( )
A. 为了保护环境 控制和消除大气污染,应禁止使用煤炭 石油
B. 提高能量转化效率是“节能减排”的重要措施之一
C. 新能源的开发和利用技术难 成本高,无实用价值
D. 大力发展火力发电以满足日益增长的能源需求
B
B
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4. (2025·廊坊一模)为了实现“碳达峰 碳中和”的战略目标,我国大力发展绿色清洁能源,减少碳排放保护环境,以下不利于碳中和的是 ( )
A
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5. 推动“节能减排”工作,有助于实现国家提出的“碳达峰 碳中和”的目标 你认为在生产生活中哪些做法有利于推动“节能减排”工作,请列举两个做法
① 绿色出行,多乘坐公交车出行;② 绿色购物,用菜篮子 布袋子买菜(合理即可)
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6. 据统计,每燃烧1kg燃油约排放3.3kg的二氧化碳,为实现碳达峰 碳中和的目标,氢能作为一种清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大,使用氢燃料电池的交通工具不断丰富 一辆氢燃料电池卡车在水平路面上匀速直线行驶72km用时1h,功率为172kW
(1) 求卡车的行驶速度
(2) 求卡车所受的牵引力
(1) 卡车的行驶速度v===72km/h=20m/s
(2) 卡车所做的机械功W=Pt=172×103W×3600s=6.192×108J,根据W=Fs可知,卡车所受牵引力F===8.6×103N
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(3) 与燃油卡车相比,氢燃料电池卡车行驶72km可减排二氧化碳的质量为多少 (燃油机的效率取36%,燃油的热值q取4.3×107J/kg)
(3) 燃油完全燃烧放出的热量Q放===1.72×109J,消耗燃油的质量m===40kg,则减排二氧化碳的质量m'=3.3m=3.3×
40kg=132kg
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6(共33张PPT)
第1章 内 能 第2章 改变世界的热机 整合提升
考点一 分子动理论
1. 装修房屋时,选用不环保的材料会闻到对人体有害的刺激性气味 材料散发出刺激性气味是 现象,这种现象说明了
2. 清晨荷叶上的两颗露珠接触后成了更大的一颗露珠,表明分子之间存在 力 尽管分子间有空隙,可是却很难压缩固体和液体,这是因为分子间有 力 煮茶叶蛋时,蛋壳很快染上茶色,把蛋放在冷茶水中却不会那么快染上茶色,这一现象可以说明分子运动的快慢与 有关
扩散
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分子在永不停息地
做无规则运动
引
斥
温度
考点二 热量和内能
3. (2023·郴州)下列关于物体的温度和内能的说法正确的是 ( )
A. 温度越高的物体,内能越大
B. 摩擦生热是通过做功的方式改变物体的内能的
C. 物体运动的速度越快,内能越大
D. -20℃的冰块没有内能
B
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4. 下列关于内能 温度 热量的说法,正确的是 ( )
A. 物体的温度越高,所含热量越多
B. 对物体做功,物体的内能一定增加
C. 内能小的物体也可能将热量传递给内能大的物体
D. 温度高的物体内能一定大,温度低的物体内能一定小
C
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考点三 热值
5. (2024·邢台任泽期中)小越参加一次长跑,身体消耗的能量为6.6×106J,这些能量要完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到,则干木柴的热值为
J/kg,用掉一半后,干木柴的热值将 (选填“变大”“变小”或“不变”)
1.2×107
不变
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考点四 比热容及其实验探究
6. “绿水青山就是金山银山” 如图所示,许多城市为了整治城市环境,大力开发湿地公园,修建人工湖来调节气温,是因为和土壤 沙石相比较,水的
大,在相同情况下,水的温度变化
比热容
小
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7. 如图甲所示,小明用两个相同的酒精灯分别给水和煤油加热,以探究水和煤油的吸热能力
(1) 在两烧杯中分别装入初温相同且 相等的水和煤油
(2) 实验中,通过 来间接反映水和煤油吸收的热量,这样的实验方法在物理学中称为 (选填“转换法”“等效替代法”或“类比法”)
质量
加热时间
转换法
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(3) 小明根据实验数据作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图像,如图乙所示 当加热10min时,水吸收的热量 (选填“大于”“小于”或“等于”)煤油吸收的热量, 升高的温度更高,由此可见, 的比热容较大
(4) 由图乙可知,此时水的沸点是 ℃,煤油的比热容是
J/(kg·℃) [水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)]
等于
煤油
水
98
2.1×103
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考点五 热机
8. (2024·牡丹江)关于热机,下列说法正确的是 ( )
A. 蒸汽机不属于热机
B. 柴油机的效率能达到100%
C. 汽油机会散发出汽油味属于扩散现象
D. 内燃机的压缩冲程将内能转化为机械能
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9. 如图甲所示,取一个塑料盒,底部钻一小孔,刚好能将电子式火花器的放电针管紧紧塞进孔中,打开塑料盒盖,向盒中滴入数滴酒精,再将盒盖盖紧,然后按动火花发生器按钮
(1) 实验中观察到的现象是塑料盒盖
(2) 此过程中酒精燃烧后的燃气对外做功,燃气的 能减少转化为盒盖的机械能 能量转化与图 (选填“乙”或“丙”)相同,此图是汽油机的 冲程
飞出
内
乙
做功
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考点六 热机效率
10. 关于热机的效率,下列说法中正确的是 ( )
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,主要是由机械摩擦损失的
B
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考点七 热量 热机效率的计算
11. (2023·金昌)小强想要计算家里燃气灶烧水的热效率,他将2kg的水倒入烧水壶中,并测出水温为20℃,在标准大气压下,把水刚加热到100℃时,消耗的天然气为0.048m3(假设天然气完全燃烧),已知水的比热容c水=
4.2×103J/(kg·℃),天然气的热值q取4.0×107J/m3
(1) 将这些水烧开,需吸收多少热量
(1) 水吸收的热量Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×(100℃-20℃)=
6.72×105J
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(2) 在这种情况下,完全燃烧的天然气放出了多少热量
(3) 求该燃气灶的效率
(2) 天然气完全燃烧放出的热量Q放=qV=4.0×107J/m3×0.048m3=
1.92×106J
(3) 该燃气灶的效率η=×100%=×100%=35%
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12. 为了实现节能减排,某市很多出租车都换成了燃气汽车 一辆出租车气罐中充有10kg的压缩天然气,天然气的热值为4.4×107J/kg,天然气完全燃烧后产生的热量有30%用于出租车牵引力做功,出租车行驶过程中受到的平均阻力为1000N 求:
(1) 出租车气罐中的天然气完全燃烧后产生的热量Q
(1) 由题意可知,根据公式Q=mq可得,出租车气罐中的天然气完全燃烧后产生的热量Q=mq=10kg×4.4×107J/kg=4.4×108J
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(2) 气罐中天然气完全燃烧后出租车能匀速直线行驶的路程s
(2) 因为出租车在公路上做匀速直线运动,所以F牵=f=1000N,牵引力做功所消耗的能量W有用=ηQ=30%×4.4×108J=1.32×108J,根据公式W=Fs可得,气罐中天然气完全燃烧后出租车能匀速直线行驶的路程s==
=1.32×105m
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13. 下列对甲 乙 丙 丁四幅图片的解释,不正确的是 ( )
A. 如图甲所示,集气瓶A中应该装空气,这样做
的目的是避免重力对实验造成影响
B. 如图乙所示,红墨水在热水中比在冷水中扩
散得快,说明温度越高分子运动越剧烈
C. 如图丙所示,将两个铅柱压在一起,下面能悬
挂一个钩码,说明分子之间存在引力
D. 如图丁所示,在注射器里装入一些空气,用手
可以推动活塞将空气压缩,说明分子之间不存在斥力
D
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14. 下列现象用分子动理论的观点解释,其中正确的是 ( )
A. 落叶在风中飞舞表明空气分子在不停地做无规则运动
B. 铁块很难被压缩表明分子间没有空隙
C. 鲜花香气四溢是一种扩散现象
D. 水和酒精混合后总体积减小表明分子间有引力
C
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15. (2023·烟台)下列选项中,改变物体内能的方式与其他三项不同的是 ( )
A
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16. (2023·龙东地区)下列关于同一物体的内能 热量 温度的说法,正确的是 ( )
A. 物体内能增大,温度一定升高
B. 物体温度升高,一定吸收了热量
C. 物体温度升高,内能一定增大
D. 物体内能增大,一定吸收了热量
C
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17. 汽车发动机工作时,会产生大量的热,为让它正常工作,需要对它进行冷却,“水冷”是冷却方式之一 在冷却过程中,下列关于水的物理量不变的是 ( )
A. 温度 B. 热量
C. 比热容 D. 内能
C
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18. (新情境·传统文化)如图所示,《随园食单》记载了古人炒制月饼馅料的场景,下列过程与物理知识对应正确的是 ( )
A. 炒制过程中是通过热传递的方式改变馅料的内能
B. 增加锅底的通风程度可以提高木柴的热值
C. 木柴在燃烧的过程中热值越来越小
D. 使用铁锅进行炒制,主要是因为铁的比热容大,升温快
A
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19. (2023·兰州)为了比较A B两种液体的吸热能力,小亮用完全相同的加热装置对质量分别为100g和400g的A B两种液体进行加热,根据实验数据绘制的温度随时间变化的图像如图所示 根据图像信息,判断下列说法中正确的是 ( )
A. A B两液体在0~8min内吸收的热量之比为2∶1
B. A B两液体的比热容之比为1∶2
C. B液体的吸热能力比A液体的强
D. A液体比B液体更适合作发动机的冷却液
D
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20. 一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1200r/min,如图所示为它工作循环中的一个冲程 下列说法正确的是 ( )
A. 汽油机吸气冲程吸入的是空气
B. 该冲程为做功冲程
C. 该汽油机每秒对外做功20次
D. 热机的功率越大,效率就越高
B
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21. 一台柴油机中的燃料完全燃烧放出了8×107J的热量,共计损失了4.8×107J的能量,下列说法不正确的是 ( )
A. 该柴油机的效率为40%
B. 用来做有用功的能量为3.2×107J
C. 通过科技进步,在未来可以实现能量零损失
D. 减少机械间的摩擦可以提高热机效率
C
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22. (2023·龙东地区)小明家的热水器装有50kg水,将水由20℃加热到60℃,水需要吸收的热量是 J 小明用去一部分水,热水器中水的比热容 (选填“变大”“变小”或“不变”) 沿海地区比内陆地区昼夜温差小,是因为水的 [水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃)]
23. 一单缸四冲程汽油机每分钟消耗汽油10g,其中与钻木取火能量转化相同的是 冲程,若飞轮转速为1500r/min,一个做功冲程燃气对活塞做功150J,则该汽油机工作时的热机效率为 (汽油的热值取4.5×107J/kg)
8.4×106
不变
比热容大
压缩
25%
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24. 如图甲所示为“探究物质吸热的多少可能与物质的种类有关”的实验,请回答下列问题
(1) 为了探究物质吸收热量的多少是否与物质的种类有关,就必须保证沙子和水的 和初温要相同
(2) 如果在实验中水和沙子吸收的热量相同,那么我们可比较它们
的多少,从而探究它们吸热能力的差异
质量
升高
温度
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(3) 在实验中要保证沙子和水吸收的热量是一样的,你的做法是
(4) 这个实验除了图甲中的器材外,还需要的器材有
(5) 如果实验室准备了两个规格相同的电加热器,两个相同的酒精灯等热源,能够准确控制物体吸收热量的多少是本次实验成功的关键,那么在提供的热源中,你认为选用 比较合理
(6) 某同学做完实验后绘制了水和沙子的温度随加热时间变化的图像,如图乙所示,你认为 (选填“水”或“沙子”)的吸热能力强
使用相同
的加热器加热相同时间
天平 秒表 温度计
两个规格相同的电加热器
水
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25. 淬火是金属热处理工艺之一,把金属制品加热到一定温度后放在水 油或空气中迅速冷却,以提高金属的硬度和强度 现将一质量为1.5kg的金属块加热到420℃,然后放在室温为20℃的空气中自然冷却 则:[已知该金属的比热容为0.49×103J/(kg·℃),水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)]
(1) 金属块在冷却过程中放出多少热量
(1) 金属块放出的热量Q放=c金属m金属Δt金属=0.49×103J/(kg·℃)×1.5kg×
(420℃-20℃)=2.94×105J
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(2) 若把这些热量全部用于给35℃ 1kg的水加热,在标准大气压下水温升高多少摄氏度 (不计热量损失)
(2) 由题知,水吸收的热量Q吸=Q放=2.94×105J,由Q吸=cmΔt得Δt==
=70℃,则水温升高到t水=Δt+t0=70℃+35℃=105℃;由于在标准大气压下水的沸点为100℃,所以在标准大气压下水升高的温度Δt'=100℃-35℃=65℃
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26. 随着国民经济的发展,汽车已成为我们熟悉的交通工具 据有关资料显示,天然气汽车和汽油车相比较,尾气中的有害气体排放明显减少,无粉尘排放,因此天然气被称为绿色能源,其他性能指标的比较如表所示
某型号汽油发动机汽车在车型测试中,以某一速度在平直路面上耗时0.125h匀速行驶了10km,消耗汽油2L 所用汽油的密度为0.7×103kg/m3
发动机 热机效率 燃料热值 价 格
天然气发动机 η1=45% q1=2.3×107J/m3 4.5元/m3
汽油发动机 η2=30% q2=4.6×107J/kg 9.0元/kg
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(1) 这些汽油完全燃烧放出的热量是多少
(2) 这辆车以该速度匀速行驶时受到的阻力是多大
(1) 消耗汽油的质量m=ρV=0.7×103kg/m3×2×10-3m3=1.4kg,汽油完全燃烧放出的热量Q放=q2m=4.6×107J/kg×1.4kg=6.44×107J
(2) 汽车对外做的功W=Q放η2=6.44×107J×30%=1.932×107J,由W=Fs可得,汽车的牵引力F===1932N,由二力平衡的条件可知,汽车行驶时受到的阻力f=F=1932N
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(3) 若某汽车消耗1m3的天然气,则与用汽油相比,它节约的运行成本是多少
(3) 1m3天然气完全燃烧放出的热量Q=2.3×107J,通过发动机对外做的功W有用=Qη1=2.3×107J×45%=1.035×107J,完成这些有用功需要燃烧汽油放出的热量Q'===3.45×107J,所需要汽油质量m'==
=0.75kg,则节约的运行成本为0.75kg×9.0元/kg-1m3×
4.5元/m3=2.25元
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26(共19张PPT)
1 热 机
1. 热机是通过燃料燃烧获取 能并将其转化为 能的装置 机是最早应用于工业生产的热机
2. 活塞式内燃机工作时,燃料在 内燃烧,产生 的燃气,推动活塞 ,而活塞通过 与飞轮相连,从而使活塞的移动带动飞轮转动
内
机械
蒸汽
汽缸
高温高压
做功
连杆
曲轴
3. 汽油机工作时,活塞在汽缸里做往复运动,活塞从汽缸一端运动到另一端叫作一个 多数汽油机是由
四个冲程的不断循环来保证连续工作的 四个冲程中,只有
冲程是将内能转化为机械能,其他三个冲程是靠 转动的能量来完成的
4. 四冲程汽油机的一个工作循环,活塞往复各运动 次,曲轴旋转
圈,做功 次
冲程
吸气
压缩
做功
排气
做功
飞轮
2
2
1
1. 如图所示为演示点火爆炸的实验装置 按动电火花发生器的按钮,点燃盒内酒精,盒盖会飞出去,这是因为酒精燃烧产生的燃气对外 ,燃气的 能转化为盒盖的 能
做功
1
2
3
4
5
内
机械
2. 如图所示为一台内燃机的示意图,由图可知:
(1) 它在图示中表示的是 冲程
(2) 在此冲程中是 能转化为 能
(3) 完成这一冲程,曲轴和飞轮转 转
圧缩
机械
内
半
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4
5
3. 一台单缸四冲程汽油机,飞轮转速是1800r/min,该汽油机每秒内曲轴转动 圈,完成 个工作循环,包括 个冲程,对外做功
次
4. 如图显示了热机的共同特点,其中虚线圈处应该填 ( )
A. 内能 B. 电能 C. 动能 D. 势能
30
15
60
15
A
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2
3
4
5
5. 关于汽油机的四个冲程,下列描述正确的是 ( )
A. 吸气冲程中,汽缸吸入的是汽油
B. 压缩冲程中,汽缸的进气门和排气门都关闭
C. 做功冲程中,将机械能转化为内能,汽缸内气体内能增加
D. 排气冲程中,废气带走了一小部分燃料燃烧释放的能量
B
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5
1. (教材P22观察改编)如图,在试管内装一些水,用带玻璃管的胶塞塞住,在玻璃管口放一个制作的小叶轮 加热试管使水沸腾,细心观察,你会发现
,在此过程中是燃料的 能转化为叶轮的 能
小叶轮转动
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化学
动(或机械)
2. (教材P26T2变式)(2024·廊坊香河校级期中)如图所示,在试
管里装入一些水,用软木塞塞住试管口,水蒸气会把软木塞冲
开,在这一过程中,水蒸气的一部分 能转化为软木塞
的 能,这类似于内燃机的 冲程
3. 一般汽油机完成一个工作循环有4个冲程,在压缩冲程里是 能转化为 能;大多数汽车里的发动机是以汽油为燃料的内燃机,使汽车获得动力的是 冲程,其他三个冲程靠 来完成
内
机械
做功
机械
内
做功
飞轮转动的能量
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4. 19世纪蒸汽机的使用使人类进入了工业化时代 在这项领域,做出重大贡献的科学家是 ( )
A. 阿基米德 B. 瓦特
C. 牛顿 D. 伽利略
5. 热机在工作时,能量的转化过程正确的是 ( )
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
B
B
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6. 如图所示为蒸汽机工作的原理示意图,关于蒸汽机的工作过程中涉及的物理知识,下列说法正确的是 ( )
A. 汽缸内的蒸汽推动活塞做功,其能量的转化过程是内能转化为机械能
B. 在燃料燃烧的时候会产生热量,这是将内能传递给锅炉中的水
C. 蒸汽推动活塞做功,蒸汽的内能增大
D. 蒸汽机加装冷凝器,能减少废气带走的温度
A
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7. (2024·保定安新期末)如图所示的是内燃机工作循环中的一个冲程,关于该冲程的下列说法中正确的是 ( )
A. 该冲程为压缩冲程,将化学能转化为内能
B. 该冲程为压缩冲程,将机械能转化为内能
C. 该冲程为做功冲程,将内能转化为机械能
D. 该冲程为做功冲程,将机械能转化为内能
C
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8. 汽油机在某个冲程中,进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,此冲程是 ( )
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程
9. 如图所示为四冲程汽油机的工作示意图,下列说法正确的是 ( )
A. 一个工作循环的正确顺序是甲 乙 丙 丁
B. 图甲冲程只吸入了空气
C. 图丙冲程是靠飞轮的惯性获得动力的
D. 图丁冲程将机械能转化为内能
B
C
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10. (教材P26T3变式)如图所示的是我国传统的走马灯 点燃底部的蜡烛,上升的热空气驱动扇叶转动,带动纸片小人转动,与此过程中的能量转化相同的是四冲程汽油机的 ( )
A. 吸气冲程
B. 压缩冲程
C. 做功冲程
D. 排气冲程
C
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11. 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的主要能量转化情况,下列关于图中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 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
D. 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
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12. (2024·邯郸永年期末)2024年9月25日,中国人民解放军向太平洋相关公海海域,成功发射1发携载训练模拟弹头的洲际弹道导弹(如图所示),准确落入预定海域 该洲际弹道导弹的发动机是 (选填“电动机”或“热机”),工作时将 能转化为内能再转化为 能
热机
化学
机械
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13. (易错题)(2025·邢台信都模拟)如图是四冲程汽油机的某个冲程,此时缸内的燃气内能 (选填“增加”或“减少”) 若该四冲程汽油机飞轮转速是2400r/min,则此汽油机每秒对外做功 次
减少
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[易错分析]先判断图中是哪个冲程,飞轮每秒转40圈,一个工作循环转2圈,只做1次功
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14. 某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为5×10-3m2,一个冲程活塞在汽缸中移动的距离为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,求:(不计摩擦)
(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
(1) 燃气对活塞的平均压力F=pS=8×105Pa×5×10-3m2=4×103N
(2) 燃气对活塞做的功W=Fs=4×103N×50×10-3m=200J
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(3) 汽油机的功率
(3) 1min内燃气对活塞做功的次数n==900,汽油机的功率P===
=3000W
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