2020年中考物理重難點(diǎn)專練06 內(nèi)能的利用（專項(xiàng)二 熱學(xué)）（含解析）

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1、專項(xiàng)二 熱學(xué) 重難點(diǎn)05 內(nèi)能的利用 【知識(shí)梳理】 1.利用內(nèi)能的兩種方式：利用內(nèi)能加熱；利用內(nèi)能做功。 2.單杠四沖程內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程 沖程名稱 進(jìn)氣門 排氣門 能量轉(zhuǎn)化 能量來源 備注 吸取沖程 開 閉 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性 1個(gè)工作循環(huán)，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)2周，經(jīng)歷4個(gè)沖程，對(duì)外做功1次。 壓縮沖程 閉 閉 機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性 做功沖程 閉 閉 內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 燃料燃燒釋放的內(nèi)能 排氣沖程 閉 開 飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性 3.汽油機(jī)與柴油機(jī)的區(qū)別 比較項(xiàng)目 結(jié)構(gòu) 點(diǎn)火方式 吸入的物質(zhì) 燃料 熱機(jī)效率 應(yīng)用

2、 汽油機(jī) 頂部有火花塞 點(diǎn)燃式 空氣和汽油 汽油 26-40% 轎車等較輕便的機(jī)械 柴油機(jī) 頂部有噴油嘴 壓燃式 空氣 柴油 34-45% 輪船等較笨重的機(jī)械 4.熱機(jī)效率：熱機(jī)所做的有用功與所用燃料完全燃燒釋放的熱量之比。其值一定小于1. 公式：η=×100%。一般用W=Fs或者W=Pt計(jì)算。Q放=mq計(jì)算。 提高熱機(jī)效率的一些途徑：讓燃料燃燒更充分；減輕熱機(jī)的質(zhì)量；較少熱機(jī)各部件之間的摩擦；廢氣再利用等。 5.熱機(jī)與環(huán)保：熱機(jī)在使用過程中帶來的環(huán)境污染主要是大氣污染（燃燒汽油、柴油產(chǎn)生的大量氮氧化物，碳氧化物和鉛）、排放的二氧化碳產(chǎn)生的溫室效應(yīng)、粉塵、噪聲

3、等。解決問題的方向：研究開發(fā)低能耗、少污染的熱機(jī)；控制、減少污染。 【解題思路】 題型1.判斷單杠四沖程汽油機(jī)的沖程。解題方法：熟記1表。觀察進(jìn)氣門和排氣門的開閉情況，進(jìn)氣門開是吸氣沖程；排氣門開是排氣沖程。觀察火花塞：若兩門都關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火的是做功沖程，沒有則是壓縮沖程。 題型2：根據(jù)轉(zhuǎn)速，計(jì)算沖程或者做功次數(shù)。解題方法：牢記1個(gè)工作循環(huán)，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)2周，經(jīng)歷4個(gè)沖程，對(duì)外做功1次。 題型3.熱機(jī)效率的計(jì)算。解題方法：公式η=×100%。一般用W=Fs或者W=Pt計(jì)算有用功。Q放=mq計(jì)算燃料完全燃燒釋放的熱量。注意將單位統(tǒng)一成國(guó)際單位。注意計(jì)算Q放的公式：Q放=. 題型4：熱機(jī)

4、與環(huán)保的關(guān)系：既要利用熱機(jī)為我們工作，又要改進(jìn)熱機(jī)，減少污染的產(chǎn)生。 【真題再現(xiàn)】 1.（2019昆明）如圖是汽油機(jī)工作的四個(gè)沖程，其中表示排氣沖程的是（ ） A．甲 B．乙 C．丙 D． 【答案】C 【簡(jiǎn)析】排氣門打開的那個(gè)沖程即為排氣沖程，觀察3可知是丙圖。 2.（2019山東棗莊）如圖所示是內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)中的一個(gè)沖程，它是（　?。? A．壓縮沖程，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能 B．壓縮沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能 C．做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能 D．做功沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能 【答案】

5、C 【簡(jiǎn)析】觀察圖中2門關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火，是做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 3.（2019湖北武漢）如圖所示是四沖程汽油機(jī)的剖面圖，關(guān)于其四個(gè)沖程的描述正確的是（　?。? A．吸氣沖程中，汽油和空氣的混合物進(jìn)入汽缸 B．壓縮沖程中，通過做功的方式使汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能減小 C．做功沖程中，燃料釋放的能量絕大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 D．排氣沖程中，廢氣帶走了燃料釋放的能量的極少部分 【答案】A 【簡(jiǎn)析】汽油機(jī)在吸氣沖程中，吸入的是汽油和空氣的混合物，故A正確。在壓縮沖程中是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程，氣缸內(nèi)氣體的溫度升高，內(nèi)能增大，B錯(cuò)。在做功沖程中，燃料燃燒釋放的內(nèi)能大

6、部分需要克服摩擦、發(fā)生熱傳遞而散失，只有一少部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，C錯(cuò)。在排氣沖程中，廢氣帶走了燃料釋放的能量的三分之一左右，不是極少部分，故D錯(cuò)。 3.（2019·湘西土家族苗族自治州）多數(shù)汽油機(jī)是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程的不斷循環(huán)來保證連續(xù)工作的，從能量轉(zhuǎn)化的角度看，存在著內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程的是（ ） A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程 【答案】C 【簡(jiǎn)析】汽油機(jī)的四個(gè)沖程中，吸氣、排氣沖程無能量轉(zhuǎn)化，壓縮沖程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 4.（2019·江蘇無錫）如

7、圖所示，用電火花發(fā)生器點(diǎn)燃塑料盒內(nèi)的酒精氣體，能將盒蓋噴出很遠(yuǎn)。此過程中的能量轉(zhuǎn)化方式與汽油機(jī)的哪一個(gè)沖程相似（ ） A．壓縮沖程 B．吸氣沖程 C．排氣沖程 D．做功沖程 【答案】D 【簡(jiǎn)析】按動(dòng)電火花發(fā)生器的按鈕，點(diǎn)燃盒內(nèi)酒精，盒蓋被打出去，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，與汽油機(jī)的做功沖程相似。 5.（2016·四川）為緩解城市交通壓力，近幾年成都大力發(fā)展有軌交通，幾條地鐵線路已經(jīng)開通運(yùn)行，同時(shí)又在積極投建有軌電車，以取代部分用柴油機(jī)作動(dòng)力的公交車．關(guān)于電車和柴油車，下列說法不正確的是（ ） A.電車電動(dòng)機(jī)工作時(shí)利用了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用 B.

8、電車電動(dòng)機(jī)能夠?qū)㈦娔苋哭D(zhuǎn)化為機(jī)械能 C.一般情況下，電車電動(dòng)機(jī)的效率比柴油機(jī)的效率高 D.電車對(duì)環(huán)境的污染比柴油車對(duì)環(huán)境的污染小 【答案】B 【簡(jiǎn)析】電車電動(dòng)機(jī)工作時(shí)利用了磁場(chǎng)對(duì)電流的作用，A正確。電車電動(dòng)機(jī)能夠?qū)㈦娔艽蟛糠洲D(zhuǎn)化為機(jī)械能，但也會(huì)產(chǎn)生一小部分內(nèi)能，B錯(cuò)。一般情況下，電車電動(dòng)機(jī)的能量損失較小，效率比柴油機(jī)的效率高，C正確。電車不存在尾氣的排放、噪音小，所以對(duì)環(huán)境的污染比柴油車對(duì)壞境的污染小，D正確． 6.（2019·湖南常德）前不久，據(jù)河南南陽炒作很熱的“水氫發(fā)動(dòng)機(jī)”的宣傳說，“水氫發(fā)動(dòng)機(jī)”可以用水來制取氫氣，從而為發(fā)動(dòng)機(jī)提供高能燃料。中央電視臺(tái)對(duì)此作了專題報(bào)道，認(rèn)為目

9、前的技術(shù)尚不成熟，所謂的“水氫發(fā)動(dòng)機(jī)”要真正投入實(shí)用還有長(zhǎng)的路要走。對(duì)此，下列分析不正確的是（ ） A．氫氣燃燒無污染是“水氫發(fā)動(dòng)機(jī)”備受關(guān)注的原因之一 B．氫氣是發(fā)動(dòng)機(jī)的一種理想燃料，是因?yàn)闅錃獾臒嶂荡? C．“水氫發(fā)動(dòng)機(jī)”是利用內(nèi)能做功的機(jī)械 D．目前利用水制取氫氣耗能高，因此“水氫發(fā)動(dòng)機(jī)”的效率很高 【答案】D 【簡(jiǎn)析】“水氫發(fā)動(dòng)機(jī)”可以用水來制取氫氣，將水分解成氫氣和氧氣，在給車輛提供動(dòng)力的同時(shí)排放物是水，對(duì)環(huán)境無污染，無限循環(huán)，A正確。氫氣的熱值為1.4×108J/m3，而且氫氣燃燒生成水，對(duì)環(huán)境無污染，是發(fā)動(dòng)機(jī)的一種理想燃料，B正確?！八畾浒l(fā)動(dòng)機(jī)”是一種熱機(jī)，將內(nèi)能轉(zhuǎn)

10、化為機(jī)械能，C正確。水制取氫氣目前的技術(shù)手段，對(duì)能源消耗高，轉(zhuǎn)換效率很低，故D錯(cuò)。 7.（2019天津市）如圖是某四沖程汽油機(jī)的______沖程，在此沖程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為______能。 【答案】做功 機(jī)械 【簡(jiǎn)析】由圖可知，兩個(gè)氣門都關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火，活塞向下運(yùn)動(dòng)，因此是做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 8.（2019·江蘇揚(yáng)州）如圖所示是汽油機(jī)的_________沖程。在壓縮沖程中，是通過_________方式增加燃?xì)獾膬?nèi)能。汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速為3 000 r/min，則1 s內(nèi)汽油機(jī)對(duì)外做功_________次。 【答案】做功 做功 25 【簡(jiǎn)析】進(jìn)氣口、

11、出氣口關(guān)閉，活塞向下，為做功沖程；壓縮沖程時(shí)通過做功的方式增加其他內(nèi)能；3 000 r/min=3000r/60s=50r/s，一個(gè)工作循環(huán)有4沖程，飛輪轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)，對(duì)外做功1次，這里1s內(nèi)轉(zhuǎn)了50轉(zhuǎn)，所以經(jīng)歷了50/2=25個(gè)工作循環(huán)，多外做功25次。 9.（2019·江蘇蘇州）如圖所示，在空氣壓縮引火儀玻璃筒的底部放一小團(tuán)干燥的棉花，用力將活塞迅速下壓，棉花被點(diǎn)燃，此過程的能量轉(zhuǎn)化方式與汽油機(jī)的_______沖程相同；某效率為25%的汽油機(jī)在一次工作中消耗了體4 kg汽油，該汽油機(jī)對(duì)外做的機(jī)械功為______（汽油熱值為4.6×107 J/kg）。 【答案】壓縮 4.6×107 【

12、簡(jiǎn)析】用力將活塞迅速向下壓，棉絮燃燒起來，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能，與內(nèi)燃機(jī)的壓縮沖程相似；汽油完全燃燒放出的熱量：Q放=mq=4 kg×4.6×107 J/kg=1.84×108J；機(jī)械功w=ηQ放=25%×1.84×108 J=4.6×107 J。 10.（2019·四川德陽）用天燃?xì)鉄?，水燒沸騰時(shí)，壺蓋不斷向上跳動(dòng)，此過程中能量轉(zhuǎn)化與四沖程汽油機(jī)的________沖程的能量轉(zhuǎn)化相同；在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下用天燃?xì)獍?kg的水從20℃加熱至剛沸騰時(shí)，水吸收了________J的熱量。[c水=4.2×103J/（kg·℃）] 【答案】做功 1.008×l06 【簡(jiǎn)析】水燒開以后，水蒸氣膨脹對(duì)

13、壺蓋做功，把壺蓋頂起來，將水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為壺蓋的機(jī)械能，與汽油機(jī)的做功沖程的能量轉(zhuǎn)化相似。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水的沸點(diǎn)為100 ℃，所以，水吸收的熱量是：Q吸=c水m水?t=4.2×103 J/（kg·℃）×3 kg×（100 ℃–20 ℃）=1.008×106 J。 11.（2019·湖北）一輛廂式小貨車某次運(yùn)貨，滿載后總質(zhì)量是5.0×103kg，在平直的公路上勻速行駛100km，耗油10kg，貨車受到的阻力是總重力的0.05倍，發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引功率是50kW（油的熱值是5.0×107J/kg，10N/kg），求： （1）貨車受到的牽引力； （2）貨車勻速行駛的速度； （3）貨車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率

14、。 【答案】貨車受到的牽引力為2500N；貨車勻速行駛的速度為20m/s；貨車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為50%。 【簡(jiǎn)析】貨車的重力G＝mg＝5.0×103kg×10N/kg＝5.0×104N， 貨車做勻速運(yùn)動(dòng)，所以貨車受的牽引力：F＝f＝0.05G＝0.05×5.0×104N＝2500N； 貨車勻速行駛的速度：v=P/F=50000W/2500N=20m/s； 牽引力做的功W＝Fs＝2500N×1×105m＝2.5×108J， 燃油燃燒放出的能量：Q＝mq＝10kg×5.0×107J/kg＝5.0×108J， 貨車發(fā)動(dòng)機(jī)的效率：η=W/Q×100%=W/Q×100%=2.5×108J/5×

15、108J×100%＝50%。 【原創(chuàng)預(yù)測(cè)】 12.下列減小熱機(jī)帶來的環(huán)境污染措施中，不可行的是（ ） A.改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，使熱機(jī)工作時(shí)噪聲更小 B．使用天然氣、酒精替代部分汽油、柴油做燃料 C．淘汰熱機(jī)，徹底解決問題 D．盡量使氣缸內(nèi)燃燒更充分一些 【答案】C 【簡(jiǎn)析】根據(jù)目前的技術(shù)和實(shí)際需要，淘汰熱機(jī)不現(xiàn)實(shí)。 13.單缸四沖程柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速是6000r/min,則它每秒完成 個(gè)吸氣沖程。 【答案】50 【簡(jiǎn)析】6000r/min=6000r/60s=100r/s. 單缸四沖程柴油機(jī)每1個(gè)工作循環(huán)轉(zhuǎn)2r，有1次吸氣沖程，所以它每秒有100/2=50個(gè)吸氣沖程。