教科版九年级物理上册第二章改变世界的热机复习课件

第二章 改变世界的热机 第 2 页 考点梳理 考点一 热机【难点】 1 ． (1) 热机是通过燃料燃烧获得 ________ 并转化为 __________ 的装置， __________ 是最早的热机． (2) 能量流程：燃料的 ________ 能 → 燃气的 ______ 能 → 活塞、飞轮的 ________ 能． (3) 现今应用最广泛的热机是 ________ 机． 内能  机械能  蒸汽机  化学  内  机械  内燃  第 3 页 考点二 内燃机 2 ． (1) 内燃机的一个工作循环分为 ______ 个冲程，即 ________ 、 ________ 、 ________ 、 ________ 冲程．其中只有 ________ 冲程对外做功，其余三个冲程要靠飞轮转动的 ________ 来完成；在做功冲程中 ________ 转化为 __________ ，压缩冲程中 __________ 转化为 ________ . (2) 一个工作循环包括 4 个冲程、活塞往返 ______ 次、飞轮转动 ______ 周、对外做功 ______ 次． 四  吸气  压缩  做功  排气  做功  惯性  内能  机械能  机械能  内能  2   2   1   第 4 页 3 ．内燃机工作过程及特点 冲程名称 进气门 排气门 活塞运动方向 能量转化 吸气冲程 开 关 向下 压缩冲程 关 关 向上 机械能转化为内能 做功冲程 关 关 向下 内能转化为机械能 排气冲程 关 开 向上 第 5 页 4. 汽油机与柴油机的异同 内燃机 项目   汽油机 柴油机 不 同 点 构造 汽缸顶部有一个 __________ 汽缸顶部有一个 __________ 吸气冲程 吸入 _______ 和 _______ 的混合物 只吸入 ________ 点燃方式 __________( 火花塞点火 ) _________ ( 柴油遇到高温、高压的空气 ) 主要特点 轻巧、效率低 笨重、效率高 应用 小汽车、摩托车、飞机等 载重汽车、大型拖拉机、火车、轮船等 相同点 (1) 工作原理相同：燃料在汽缸内燃烧，产生高温、高压的燃气，推动活塞对外做功 (2) 一个工作循环包括四个冲程，即吸气、压缩、做功和排气冲程，活塞往复运动两次，曲轴或飞轮转动两圈，对外做功一次 (3) 启动时都是依靠外力使飞轮或曲轴动起来 火花塞  喷油嘴  汽油  空气  空气  点燃式  压燃式  第 6 页 有用功  完全燃烧  对能量的利用率  第 7 页 常考点突破 常考点一 内燃机的工作过程    【江苏南京中考】 如图所示是内燃机的四个冲程，其中属于压缩冲程的是 (    ) A   第 8 页 解题指导 内燃机的工作过程及特点见 P86 考点梳理． 第 9 页 常考点二 热量的计算和热机效率的综合    【四川广元中考】 一台四冲程汽油机，其中 ________ 冲程将机械能转化为内能；已知所用汽油的热值是 4.6×10 7 J/kg ，完全燃烧 2 g 汽油所释放的内能是 ______ __ ______ J ，若热机效率为 40% ，完全燃烧 2 g 汽油转化的机械能是 ________ __ ______ J ，若这些机械能全部用于发热，能使质量为 1 kg 的水温度升高 ________ ( 结果保留一位小数 )℃.[ 已知水的比热容为 4.2×10 3 J/(kg · ℃)] 压缩  9.2 × 10 4   3.68 × 10 4   8.8   第 10 页 解题指导 热量的三种计算公式： 第 11 页 注意事项： 计算时注意单位统一．在分析热量的计算题时，一定要注意识别初温、末温，理解温度“升高到”“升高了”“升高多少摄氏度”的含义．温度“升高到”多少摄氏度，指的是末温．温度“升高”或“升高了”多少摄氏度，指的是温度的变化量 Δt . 第 12 页 常考点三 内燃机的参数    一款四冲程柴油机，柴油机工作时吸入汽缸的是 ________ ，若柴油机转速为 1 200 r/min ，在 1 s 内柴油机对外做功 ________ 次，柴油机的效率一般 ________ ( 选填 “ 大于 ”“ 等于 ” 或 “ 小于 ” ) 汽油机的效率． 空气   10   大于   第 13 页 考点一 热机 1 ． 【 2019 · 巴中】 下列关于内燃机的说法正确的是 (    ) A ．柴油机吸气冲程吸入的是柴油和空气的混合物 B ．汽油机汽缸顶部有喷油嘴 C ．做功冲程中内能转化为机械能 D ．内燃机功率越大，效率越高 四川中考真题精练 C   第 14 页 2 ． 【 2017 · 南充】 下列说法中错误的是 (    ) A ．常用温度计是根据液体热胀冷缩的性质制成的 B ．花香四溢，是因为分子在不停地运动 C ．热传递时，内能从温度高的物体转移到温度低的物体 D ．内燃机都要靠火花塞点火来使燃料猛烈燃烧 3 ． 【 2017 · 达州】 下列关于热现象的说法中，正确的是 (    ) A ．冬天，嘴里呼出“白气”属于汽化现象 B ．水凝固过程中，温度不变，内能增大 C ．扩散现象的发生是由于分子间有相互作用力 D ．汽油机飞轮转速是 3 600 r/min ，则在 1 s 内汽油机内能转化为机械能 30 次 D   D   第 15 页 4 ． 【 2019 · 成都 A 卷】 如图所示是汽车四冲程发动机的一个冲程示意图，下列说法正确的是 (    ) A ．该冲程是做功冲程 B ．该冲程机械能转化为内能 C ．这种汽车对环境没有污染 D ．此发动机的效率可达 90% A   第 16 页 5 ． 【 2019 · 达州】 某单缸四冲程汽油机正常工作时飞轮的转速为 2 400 r/min ，若每次做功冲程对外所做的有用功为 300 J ，则该汽油机的输出功率为 ______________ W ，所使用的燃料是 ____________ ( 选填“可再生”或“不可再生” ) 能源． 6 000   不可再生  第 17 页 考点二 热机的效率 1 ． 【 2018 · 眉山】 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 C   第 18 页 2 ． 【 2018 · 成都 B 卷】 小李家使用的燃气热水器，将 30 kg 的水从 20 ℃ 加热到 45 ℃ ，消耗了 0.15 m 3 的天然气．已知水的比热容为 4.2×10 3 J/(kg · ℃) ，天然气的热值为 4×10 7 J/m 3 ，则下列与该过程有关的计算结果和分析正确的是 (    ) A ．水吸收的热量与水的末温成正比 B ．水吸收的热量是 3.15×10 5 J C ．热水器的能量转化效率是 52.5% D ．热水器的能量转化效率与环境温度无关 C   第 19 页 3 ． 【 2019 · 达州】 额定功率为 2×10 3 W 的家用电热水器，正常工作 24 min 消耗的电能为 ________ kW · h ，若这些电能的 70% 被水完全吸收，则能使体积为 6 L 、温度为 25 ℃ 的水在标准大气压下升温 ________ ℃. 4 ． 【 2019 · 泸州】 截至 2019 年 4 月 14 日，泸州云龙机场已开通 31 条航线．从云龙机场飞往北京的某航班在水平跑道上加速的初始阶段，牵引力沿水平方向，大小为 9.2×10 4 N ，经过的路程为 1 000 m ，则牵引力所做的功为 ______ __ ______ J ；若飞机发动机的效率为 25% ，在此过程中，消耗的汽油为 ______ kg ，这些汽油的体积为 ____________ ( 计算结果保留三位小数 )m 3 .( 取汽油的密度 ρ ＝ 0.7×10 3 kg/m 3 ，汽油的热值 q ＝ 4.6×10 7 J/kg) 0.8   75   9.2 × 10 7   8   0.011   第 20 页 5 ． 【 2017 · 南充】 在“探究水的沸腾”实验中，用酒精灯对水进行加热，实验中完全燃烧了 5.6 g 酒精，则放出了 ________ __ ______ J 的热量；若这些热量的 30% 被 150 g 、 25 ℃ 的水吸收，则水升高的温度是 ________ ℃.[ 已知水的比热容为 4.2×10 3 J/(kg · ℃) ，酒精的热值为 3.0×10 7 J/kg ，环境为标准大气压 ] 6 ． 【 2018 · 绵阳】 2018 年 5 月 8 日，全球首条智能轨道快运系统在湖南株洲试开通．该智能轨道快运列车使用新能源的快充钛酸锂电池，电池容量为 170 kW · h ，满载时电耗为 4 kW · h/ km ，最高运行速度为 70 km/h. 该电池充满电储存的能量与质量是 __________ ( 保留小数点后一位 )kg 的汽油完全燃烧放出的热量相同；若列车满载匀速行驶电动机驱动列车的效率为 75% ，则列车匀速行驶过程中受到的平均阻力大小是 ________ __ ______ N.( 汽油的热值是 4.6×10 7 J/kg) 1.68 × 10 5   75   13.3   1.08 × 10 4   第 21 页 7 ． 【 2017 · 内江 B 卷】 汽车的发动机工作时，吸入汽缸的汽油和空气的比例，决定了汽车的动力性能和经济性能．某汽车四冲程汽油发动机的汽缸总排量为 2 L( 发动机每个工作循环吸入或排出的流体体积称为汽缸总排量 ) ，发动机工作时，吸入汽缸的是由汽油和空气所形成的混合物，混合物的密度 ρ ＝ 1.44 kg/m 3 ，汽油和空气的质量比为 1∶15 ，汽油的热值 q ＝ 4.5×10 7 J/kg. 如果发动机曲轴在 1 min 内转动 3×10 3 转，发动机的效率为 40% ，那么，在这种情况下： (1) 汽车在 1 min 内做的有用功是多少？ (2) 汽车在平直的公路上匀速行驶时受到的阻力为 f ＝ 3×10 3 N ，汽车行驶时的速度是多少？ 第 22 页 第 23 页 第 24 页 8 ． 【泸州】 据统计，全国发生的车祸中有半数以上是超速、超载引起的．泸州市加大了道路交通安全监控管理力度，将“区间测速”作为判断是否超速的依据之一．所谓的“区间测速”，就是在两监测点安装监控和测速探头，测出同一辆车通过两个监测点的时间，再根据两点间的距离算出该车在这一区间路段的平均车速，如果这个平均车速超过了该路段的最高限速，即被判为超速．若监测点 A 、 B 相距 18 km ，全程限速 40 km/h ，由“电子眼”抓拍到装有沙子的某型号货车通过两个监测点的速度分别为 30 km/h 和 45 km/h ，通过 A 、 B 两个监测点的时间为 20 min. 问： 第 25 页 (1) 按“区间测速”标准判断该货车在 AB 段是否超速？ (2) 按照规定，载货车辆车轮对地面的压强超过 7×10 5 Pa 即被判为超载．该型号货车部分参数如下表所示．利用表中参数计算，该货车在不超载的情况下，在水平路面上行驶时最多能装沙子的体积为多少？ ( ρ 沙 ＝ 2.0×10 3 kg/m 3 ， g 取 10 N/kg) (3) 该货车在某段平直公路上运动 60 s 的速度 — 时间图像如下图所示，这段时间内发动机完全燃烧柴油 0.2 kg ，已知发动机的效率 η ＝ 40% ，柴油的热值 q ＝ 4.5×10 7 J/kg ，则货车在这段时间内运动受到的阻力为多大？ 货车自重 5 × 10 4 N 轮胎触地总面积 0.3 m 2 车厢容积 10 m 3 第 26 页 第 27 页 第 28 页 一、选择题 1 ． 【 2019 · 广西百色中考】 关于内燃机，下列说法正确的是 (    ) A ．四个冲程中只有一个冲程发生内能与机械能的相互转化 B ．压缩冲程主要是通过做功的方式增大缸内气体的内能 C ．汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的 D ．只要技术进步，内燃机的效率可以达到 100% 2020 年迎考特训 挑战中考 B  第 29 页 2 ． 【 2019 · 青海西宁中考】 关于内能及内能的利用，下列说法正确的是 (    ) A ．汽油机的做功冲程将内能转化为机械能 B ．温度为 0 ℃ 的物体没有内能 C ．燃料的热值越大，燃烧释放的热量越多 D ．增大热机功率一定能提高它的效率 A  第 30 页 3 ． 【 2019 · 湖北潜江中考】 下列关于热机、热值的说法正确的是 (    ) A ．汽油机、柴油机都有火花塞和喷油嘴这两个关键部件 B ．某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比叫这种燃料的热值，单位是 kg/J C ．柴油机工作的效率是 35% ，说明它工作时柴油燃烧释放的能量 65% 转化为有用功 D ．四冲程内燃机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的 D  第 31 页 4 ． 【 2018 · 湖南邵阳中考】 小型汽车上的四冲程汽油机中，主要把机械能转化为内能的冲程是 (    ) A ．吸气冲程 B ．压缩冲程 C ．做功冲程 D ．排气冲程 5 ． 【 2018 · 湖南益阳中考】 关于热机的效率，下列说法正确的是 (    ) A ．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高 B ．热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的能量越多 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 B  A  第 32 页 6 ． 【 2017 · 山东枣庄中考】 如图所示是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是 (    ) A ． 25% B ． 35% C ． 40% D ． 75% B  第 33 页 7 ． 【 2019 · 湖北武汉中考】 如图所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述正确的是 (    ) A ．吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸 B ．压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小 C ．做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能 D ．排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的极少部分 A  第 34 页 8 ． 【 2018 · 山东泰安中考】 某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶 6.9 km ，用时 5 min 45 s ，消耗燃油 1.5 kg ，已知汽车的牵引力是 2 000 N ，燃油的热值为 4.6×10 7 J/kg ，假设燃油完全燃烧．通过计算可知，下列结果正确的是 (    ) ① 汽车行驶速度是 20 km/h ； ② 消耗的燃油完全燃烧放出的热量是 6.9×10 7 J ； ③ 汽车牵引力做功的功率是 30 kW ； ④ 汽车发动机的效率是 20%. A ．只有 ① 和 ② B ．只有 ② 和 ③ C ．只有 ① 和 ④ D ．只有 ② 和 ④ D   第 35 页 二、填空题 9 ． 【 2019 · 辽宁辽阳中考】 如图所示是汽油机两个冲程的示意图，其中 ______ 图中的冲程为汽车提供了动力．汽油机在吸气冲程吸入汽缸的是 ______________ ( 选填“空气”或“汽油和空气” ) ．汽车发动机用水来冷却，利用了水的 __________ 大的特点． 乙  汽油和空气  比热容  第 36 页 10 ． 【 2019 · 湖南怀化中考】 某种国产汽车，当它在某平直公路上以 20 m/s 的速度匀速行驶时，每百公里的油耗为 6 L ．当汽车行驶 500 s ，则汽车消耗的汽油是 ______ L. 假设汽车在运动过程中受到的平均阻力是 495 N ，则汽油机的效率是 ________ .( 已知汽油的热值是 3.3×10 7 J/L) 0.6   11 ． 【 2018 · 黑龙江绥化中考】 如图所示是某单缸四冲程汽油机的压缩冲程，在此冲程中把 ________ 能转化成内能；若该汽油机飞轮转动的速度是 3 600 r/min ，则汽油机每秒对外做功 ______ 次． 25%   机械  30   第 37 页 12 ． 【 2019 · 广东中考】 某汽油机工作过程有吸气、压缩、做功和排气四个冲程．如图所示为 ________ 冲程工作示意图，活塞向 ______ 运动，燃料混合物被压缩，在这个过程中机械能转化为 ________ . 压缩  上  内能  第 38 页 13 ． 【 2019 · 江苏苏州中考】 如图所示，在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，棉花被点燃，此过程的能量转化方式与汽油机的 ________ 冲程相同；某效率为 25% 的汽油机在一次工作中消耗了 4 kg 汽油，该汽油机对外做的机械功为 ____ __ ____ .( 汽油热值为 4.6×10 7 J/kg) 压缩  4.6 × 10 7   第 39 页 14 ．如图所示为发动机在做功冲程中的示意图，下面给出了公式 W ＝ pV 的证明，请将推导过程补充完整 ( 要求各表达式均用 S 、 L 或 p 表示 ) ：设活塞的面积为 S ，冲程长为 L ，燃气对活塞的压强为 p ，则：燃气对活塞的压力 F ＝ __ ____ __ ，燃气对活塞所做的功 W ＝ __ ______ . 又根据数学知识可知发动机的单缸排量 V ＝ __ ____ _ ，故 W ＝ pV . pS   pSL   SL   第 40 页 三、计算题 15 ．某四冲程内燃机，飞轮转速为 300 r/min ，活塞面积为 120 cm 2 ，行程 s 是 0.3 m ，假如做功冲程中燃气的平均压强是 5×10 5 Pa ，求： (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． (3) 内燃机的功率． 第 41 页 第 42 页 冲刺名校 16 ．如图所示，用酒精灯给试管中的水加热，一段时间后橡皮塞被冲开，下列说法正确的是 (    ) A ．酒精灯中酒精的质量越大，酒精的热值越大 B ．酒精燃烧放出的热量能全部被试管中的水吸收 C ．试管中水的内能是通过热传递的方式增加的 C   D ．橡皮塞被冲开的过程与内燃机的压缩冲程都是内能转化为机械能的过程 第 43 页 17 ． 【江西南昌中考】 汽油机在做功冲程中，高温气体迅速膨胀而做功，此时气体的温度和内能的变化情况是 (    ) A ．温度降低，内能增大 B ．温度不变，内能不变 C ．温度升高，内能增大 D ．温度降低，内能减小 18 ．有甲、乙两台汽油机，若在同一时间内甲做的有用功是乙做的有用功的 2 倍，甲的效率是 25% ，乙的效率是 20% ，则在同样时间内，甲、乙两汽油机消耗的汽油之比为 (    ) A ． 2∶5 B ． 8∶5 C ． 5∶8 D ． 5∶2 D   B