2022年通用物理中考微专题-内能的利用-14-2 热机及其效率（含答案）

这是一份2022年通用物理中考微专题-内能的利用-14-2 热机及其效率（含答案），共18页。学案主要包含了热机，汽油机和柴油机的区别，热机功率和热机效率的辨析等内容，欢迎下载使用。
一、热机
1、定义：利用燃料燃烧释放出的能量做功的机械叫做热机．
2、工作原理：燃料的化学能→内能→机械能．
3、分类：蒸汽机、内燃机(汽油机、柴油机)、汽轮机、喷气发动机等．
4、汽油机：工汽油机的一个工作循环要经历吸气、压缩、做功和排气四个冲程，属于四冲程内燃机．它的一个工作循环中，活塞往复运动2次，压缩冲程把机械能转化为内能．只有做功冲程中燃气推动活塞做功，把内能转化为机械能．其他三个冲程是靠飞轮转动的惯性来完成的.

二、汽油机和柴油机的区别
三、热机功率和热机效率的辨析
典例·解读
类型一、内燃机冲程判断
例1、汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，汽车多数采用汽油机作为发动机，如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中不正确的是( )
A、甲冲程是把机械能转化为内能 B、乙冲程是排气冲程
C、丙冲程是把机械能转化为内能 D、丁冲程是吸气冲程
【答案】 C.
【解析】题考查汽油机四个冲程的识别。甲图中进气门和排气门都关闭，活塞向上运行，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故A正确；乙图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，故B正确；丙图中进气门和排气门都关闭，活塞向下运行，是做功冲程，将内能转化为机械能，故C错误；丁图中进气门打开，活塞向下运行，是吸气冲程，没有能量转化的过程，故D正确。
【方法技巧】根据剖面图识别汽油机的工作冲程，主要有三个关键点：
(1)活塞的运动方向。(2)气门的开闭情况。(3)火花塞是否产生电火花。
类型二、四冲程比例计算问题
例2、一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速是2400r/min，柴油机每秒内完成_________个工作循环，做功_______次，活塞往复运动______次．
【答案】 20；20；40.
【解析】根据飞轮转速求出每秒内飞轮转动圈数，内燃机一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次．已知飞轮转速为2400r/min=40r/s，因为一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次，所以该柴油机1s内完成20个工作循环，对外做功20次，活塞往复运动40次．
【方法技巧】工作循环次数：做功次数：往复运动次数：冲程数=1：1：2：4.

类型三、热机效率的综合计算
例3、如图为四缸发动机的工作原理图：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功冲程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气冲程．
(1)发动机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将_____能转化为_____能．
(2)有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示．其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离(即冲程长)．转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数．
①该发动机在1 s内做功________J，单缸排量V＝________L.
②在每个做功冲程里，发动机做功W＝____J.
(3)在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W＝pV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p＝________Pa.(1 L＝10－3 m3)
【答案】(1)内 机械;(2)1.2×105;0.5;600;(3)1.2×106.
【解析】（1）在做功冲程里，高温、高压的燃气膨胀做功，将内能转化为机械能；
（2）①∵P=，∴发动机在1s内做功：
W=Pt=120×103W×1s=1.2×105J，
∵四缸总排量为2.0L，单缸排量：V=×2.0L=0.5L，
②∵发动机在1s内做功1.2×105J，发动机有四个缸同时工作，
∴每个缸1s内做功：W=×1.2×105J=3×104J，
又∵转速为6000r/min，四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、做功一次，
∴1s内做功50次，每个做功冲程做功：W′=×3×104J=600J．
（3）∵W′=pV，V=0.5L=0.5×10-3m3，∴燃气对活塞的压强：
p===1.2×106Pa.
例4、莲莲家的汽车尾部标有“2.0T”的字样，其中“T”就是“涡轮增压”，是利用高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，来带动同轴的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加吸气冲程的进气量并增大进气气压，使汽油燃烧更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高发动机效率和减少废气污染的目的。这辆汽车的最低油耗可达0.2kg/(kW·h)，已知汽油的热值为4.6×107J/kg。(温馨提示：最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量；0.2kg/(kW·h)表示获得1kW·h能量消耗0.2kg汽油。)求：
(1)0.2kg的汽油完全燃烧时放出的热量为多少？
(2)该汽车发动机的效率最高可达多少？(结果保留整数)
【答案】(1)9.2×106J；(2)39%.
【解析】(1)0.2kg的汽油完全燃烧时放出的热量：
Q放=mq=0.2kg×4.6×107J/kg=9.2×106J
(2)根据题意可知，完全燃烧0.2kg汽油获得的能量为W=1kW·h=3.6×106J，
汽车发动机的效率：
η=×100%=×100%≈39%。
例5、一台单缸四冲程柴油机，每分钟转1800r，每一个工作循环燃气做的功为500J，柴油的热值为4.3×107J/kg．问：
（1）此柴油机在1h内做了多少功？
（2）如果此柴油机的效率为30%，做这些功需要完全燃烧多少柴油？
【答案】(1) 2.7×107J；(2)2.1kg.
【解析】（1）由于每四冲程为一个工作循环，每一个工作循环为两转，
所以，该柴油机每分钟有1800/2=900个工作循环，
此柴油机在1h内做功：W=500J×900×60×60s=2.7×107J，
（2）由η=W有 /W总 可得，
W总=W有 /30% =2.7×107J /30% =9×107J，
此时W总=Q，由Q=mq可得，m=W总 /q =9×107J/ 4.3×107J/kg ≈2.1kg．
培优·训练
一、选择题
1、现代汽车的发动机一般都是四冲程内燃机，其四个冲程如图所示，其中做功冲程是( )
2、如图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%
3、如图所示，是小普同学跟爷爷学习气功的四个基本动作．由此他联想到热机的四个冲程，以下与做功冲程最相似的是( )
4、如图所示是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，盒盖迅速飞出．这个过程与四冲程汽油机中的哪一个冲程的能量转化相同( )
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程
C. 做功冲程 D. 排气冲程
5、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%
6、有一辆汽车在水平路面上用0.5h匀速行驶了36km，消耗汽油3 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，车轮与地的接触总面积是0.5m2,汽油的热值为4.6×107J／kg，g=10 N／kg。下列分析正确的是（ ）
A、该汽车对路面的压力等于l.5×104N,该汽车克服阻力做的功是2.3×104J
B、该汽车通过这段路程的平均速度是200m／s，车对地的压强是30 Pa
C、该汽车的牵引力是1.5×104N ，汽油燃烧放出的热量是1.38×108J
D、该汽车发动机的效率是30％，该汽车的牵引力是1.15×103N
7、现有两个使用同一种燃料的加热器，用它们分别对甲、乙两种不同的物质加热．已知甲物质的比热是乙物质的2倍，甲物质的质量是乙物质的， 当甲物质升高的温度是乙物质的时（甲、乙物质的物态都不发生改变），加热甲物质所用燃料是加热乙物质的， 则两加热器利用热能的效率之比是（ ）
A、3：4 B、1：1 C、3：2 D、2：1
8、关于汽油机和柴油机的区别，下列说法中你认为不妥的是（ ）
A、柴油机比汽油机费用低廉，但比较笨重
B、柴油机的效率一般比汽油机的效率高
C、一个工作循环中柴油机做功两次，比汽油机多一次做功冲程
D、在构造上，柴油机汽缸顶部有喷油嘴而没有火花塞
9、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%，那么甲、乙在相同时间内所消耗汽油质量之比为（ ）
A、3：4 B、2：3 C、3：2 D、4：3
10、下列关于热机的是说法中，错误的是（ ）
A、热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程
B、为了防止热机过热，通常用水来降温，是利用水的比热容大的特性
C、可以采用增大热机功率的方法来增大热机的效率
D、热机的大量使用会造成环境污染
11、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、乙两汽油机消耗汽油的质量之比为（ ）
A、2：5 B、8：5 C、5：8 D、5：2
12、阅读下列材料：①扩散现象实质是一切物质分子都在不停地作无规则运动；②内燃机压缩冲程是将内能转化为机械能；③压缩气体使气体温度升高是通过做功改变物体内能；④热机效率是热机性能的重要指标之一。以下答案正确的是（ ）
A、①③④正确 B、只有①③正确 C、①②正确 D、①②③④正确
13、我国计划在2025年实现首次载人登月。已知月球上无大气、无磁场，物体在月球上所受重力只相当于地球上的，假设月球表面粗糙程度与地面相同。在月球上，你认为下列情况可能的是（ ）
A、月球车行驶时所受摩擦力变小 B、用指南针确定方向
C、利用降落伞降落，以确保安全落月 D、月球车可以用汽油机驱动
14、北京国际汽车展览会于4月21-25日在北京中国国际展览中心新、老展馆同时拉开大幕．某人为了测试汽车发动机的效率，开车以60Km/h的平均速度行驶了120Km，用去汽油25L，已知汽油的密度为0.7×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg，发动机的功率为32KW，则该汽车发动机的效率为（ ）
A、28.8% B、36.5% C、23.6% D、38%
15、下图是汽油机一个工作循环的四个冲程，顺序排列正确的是（ ）
A、甲乙丙丁 B、乙丙甲丁 C、丁丙乙甲 D、丁甲丙乙
16、汽油机工作时，汽缸内燃气温度最高、压强最大的时刻是( )
A、吸气冲程结束 B、做功冲程结束
C、压缩冲程结束，火花塞点火前的瞬间 D、压缩冲程结束，火花塞点火后的瞬间
17、一台汽油机，活塞面积是50cm2，活塞行程为25cm，做功冲程中燃气产生的平均压强为 8×105Pa，那么该汽油机在一个工作循环中对外做的功是（ ）
A、20J B、1000J C、80J D、8000J
18、（多选）2017年2月28日上午，韩军方非公开地和乐天集团签署萨德（THAAD萨德反导系统）用地交换合约，萨德在韩国部署，这令国人极为愤慨．“萨德”既可在大气层内40千米以上的高空，又可在大气层外180千米以下的高度拦截来袭的弹道导弹，号称“全球唯一能在大气层内外拦截弹道导弹的陆基系统”，“萨德”的破坏机理是“碰撞﹣杀伤”，该系统的拦截弹由一级固体助推火箭和作为弹头的KKV（动能杀伤飞行器）组成．整个KKV（包括保护罩）长2.325米，底部直径370毫米，重量约60公斤，飞行速度为2000米/秒．下列有关萨德说法正确的是（ ）
A、萨德拦截弹在高空飞行穿越大气层时，要克服摩擦做功，机械能转化为内能
B、“萨德”的破坏机理是“碰撞﹣杀伤”，即KKV在高空飞行时具有的能量很大，能够做的功很多
C、一级固体助推火箭属于热机工作时将内能转化为机械能
D、一级固体助推火箭自带燃料和氧化剂，可以在大气层外工作
二、填空题
1、一台单缸四冲程柴油机，它的转速为800转/分，做功冲程时推动活塞一次做功1500J，那么，每分钟完成_____次工作循环，功率为______kW．
2、一台柴油机飞轮的转速为2400r/min,则在1s内,柴油机完成________个冲程;对外做功的次数是________.
3、如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于________冲程，该冲程将________转化为机械能，若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功________次、飞轮转过________圈．
4、某四冲程内燃机，飞轮转速为300 r/min，活塞面积为120 cm2，活塞行程L是0.3 m，假设做功冲程中燃气的平均压强是5×105 Pa，则这台内燃机的功率是______W.
5、家用轿车常用汽油机驱动．汽油机在________冲程将________能转化为机械能．汽车行驶过程中，油箱内汽油越来越少，汽油的热值________(选填“变小”“不变”或“变大”)．
6、图甲是某便携式丁烷燃气炉，用该燃气炉烧水时，每2分钟完全燃烧0.014kg的丁烷放出的热量为________J；由图乙可以判断出在烧水过程中，________(选填“0～2 min”“2～4 min”或“4～6 min”)时的热效率高，若水的质量为3 kg，该时间段的热效率为________．[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，丁烷的热值为9×107 J/kg]
7、汽车四冲程内燃机的一个工作循环一般分为:吸气、压缩、做功、排气四个冲程,在这四个冲程中,把机械能转化为内能的是________冲程.某单缸四冲程内燃机飞轮的转速为1200r/min,该内燃机每秒钟对外做功的次数为________次.
8、目前我国研发一款以压缩空气为动力的环保车．汽车使用前需要压缩存储气体，这一过程通过_______的方式使气体内能增加，开动时，释放的气体推动发动机，将气体的内能转化为___能，此车紧急刹车时，刹车片和轮胎都变热，汽车的机械能转化为______能．四冲程内燃机的一个工作循环一般分为：吸气、压缩、做功、排气四个冲程，在这四个冲程中，把机械能转化为内能的是______冲程．某单缸四冲程内燃机飞轮的转速为1200r/min，该内燃机每秒钟对外做功的次数为_____次．
9、某4缸4冲程汽油机的每一个汽缸的横截面积均为5×10-3m2，活塞冲程长0.06m，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮的转速是2400r/min。则这种汽油机燃气对活塞的平均压力为_________N；这台汽油机满负荷工作时做功的功率为_________W。
三、计算题
1、单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2， 一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1800圈．当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），求该汽油机的功率．
2、图为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲 轴上，并使各汽缸的做功过程错开。曲轴与飞轮相连，飞轮每转动半周，有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。现有一台四缸发动机，其主要技术指标如下表所示，其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积等于活塞的面积与活塞上下运动的距离（即冲程长）的乘积，转速表示
每分钟飞轮所转的周数。求：
(1)飞轮每转动半周，发动机做功多少？
(2)若在做功冲程里，燃气对活塞压强可以看作恒压，则压强多大？

3、一台单缸四冲程柴油机活塞的横截面积为600cm2，活塞的行程是10cm，做功冲程的平均压强是3.5×105Pa．求：
（1）做功冲程中气体做的功．
（2）若柴油机飞轮的转速是 1200r/min，则柴油机满负荷工作时的功率多大？（不计摩擦损失）
（3）如果汽油机满负荷工作时每分钟消耗100g汽油，这种汽油机把内能转化为机械能的效率是多少？（柴油热值为 3.3×107J/kg）
4、我国南海海底存储着丰富的"可燃冰"资源.可燃冰被视为21世纪新型绿色能源，可燃冰的主要成分是甲烷，1m3的可燃冰可转化生成164m3的甲烷气体和0.8m3的水.已知甲烷气体的热值是3.6×107J/m3.我市公交车以天然液化气为燃料，其主要成分就是甲烷.如果一辆公交车满载乘客时总质量是6000kg，那么1m3可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧产生的能量可供公交车满载时以36km/h的速度匀速行驶1640min.匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍.求：
（1）公交车满载乘客时的重力；（g=10N/kg）
（2）这段时间内公交车牵引力所做功的功率；
（3）1m3的可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧所产生的能量能将多少千克的水从20°C加热到沸腾.（标准大气压，c水=4.2×103J/（kg•°C），结果保留整数）
（4）这段时间内公交车发动机的效率是多大？
5、近年来，汽车逐步走进了普通百姓的家庭．
（1）现在汽车的发动机大多是用汽油作燃料的汽油机，如图所示汽油机正处在_________冲程．
（2）由于过度开发和使用加剧了不可再生能源的消耗，现在很多地方在使用乙醇汽油．乙醇汽油是-种由乙醇和普通汽油按-定比例混配形成的替代能源，其中普通汽油体积占90%，乙醇（即酒精）体积占10%．请写出使用乙醇汽油的好处之一是_______________________________.
（3）某型号汽车使用上述乙醇汽油，在水平路面上匀速行驶，受到的阻力是900N，行驶的路程为100km，已知该汽车此时的效率为25%，求这段时间内消耗的乙醇汽油的质量为多少千克？（乙醇汽油热值为4.6×107J/kg，发动机牵引力所做的功为有用功）（保留小数点后一位数字）
（4）四冲程内燃机，在________冲程将内能转化为机械能．一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是1200r/min，该汽油机每秒钟内完成_______个冲程，对外做功______次．
（5）热机（如汽车、拖拉机的发动机等）是将燃料的内能转化为机械能的装置．热机的发展和应用推动了社会的快速发展、热机在能的转化过程中不可避免地要损失一部分能量，请列举出2个热机在工作过程中存在的能量损失．
6、某型号汽车在车型测试中，在一段平直公路上匀速行驶了36 km，用时0.5小时，车的总质量为3×103kg，受到的阻力为车重的0.1倍，其中g=10 N/kg。求：
（1）该汽车牵引力所做的功；
（2）已知这一过程消耗燃油1.5×10-2m3，则热机在这一过程中消耗的总能量（假设燃油完全燃烧，燃油密度为0.8×103kg/m3，燃油热值q为4.5×107J/kg）；
（3）该汽车发动机的效率；
（4）若该汽车在平直的公路上匀速行驶的路程为s，发动机牵引力为F，其发动机效率为η，汽油的热值为q，请推导该汽车在这段路程内消耗的汽油的质量为.
微专题14-2 热机及其效率
例1、【答案】 C.
【解析】题考查汽油机四个冲程的识别。甲图中进气门和排气门都关闭，活塞向上运行，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故A正确；乙图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，故B正确；丙图中进气门和排气门都关闭，活塞向下运行，是做功冲程，将内能转化为机械能，故C错误；丁图中进气门打开，活塞向下运行，是吸气冲程，没有能量转化的过程，故D正确。
【方法技巧】根据剖面图识别汽油机的工作冲程，主要有三个关键点：
(1)活塞的运动方向。(2)气门的开闭情况。(3)火花塞是否产生电火花。
例2、【答案】 20；20；40.
【解析】根据飞轮转速求出每秒内飞轮转动圈数，内燃机一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次．已知飞轮转速为2400r/min=40r/s，因为一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次，所以该柴油机1s内完成20个工作循环，对外做功20次，活塞往复运动40次．
【方法技巧】工作循环次数：做功次数：往复运动次数：冲程数=1：1：2：4.
例3、【答案】(1)内 机械;(2)1.2×105;0.5;600;(3)1.2×106.
【解析】（1）在做功冲程里，高温、高压的燃气膨胀做功，将内能转化为机械能；
（2）①∵P=，∴发动机在1s内做功：
W=Pt=120×103W×1s=1.2×105J，
∵四缸总排量为2.0L，单缸排量：V=×2.0L=0.5L，
②∵发动机在1s内做功1.2×105J，发动机有四个缸同时工作，
∴每个缸1s内做功：W=×1.2×105J=3×104J，
又∵转速为6000r/min，四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、做功一次，
∴1s内做功50次，每个做功冲程做功：W′=×3×104J=600J．
（3）∵W′=pV，V=0.5L=0.5×10-3m3，∴燃气对活塞的压强：
p===1.2×106Pa.
例4、【答案】(1)9.2×106J；(2)39%.
【解析】(1)0.2kg的汽油完全燃烧时放出的热量：
Q放=mq=0.2kg×4.6×107J/kg=9.2×106J
(2)根据题意可知，完全燃烧0.2kg汽油获得的能量为W=1kW·h=3.6×106J，
汽车发动机的效率：
η=×100%=×100%≈39%。
例5、【答案】(1) 2.7×107J；(2)2.1kg.
【解析】（1）由于每四冲程为一个工作循环，每一个工作循环为两转，
所以，该柴油机每分钟有1800/2=900个工作循环，
此柴油机在1h内做功：W=500J×900×60×60s=2.7×107J，
（2）由η=W有 /W总 可得，
W总=W有 /30% =2.7×107J /30% =9×107J，
此时W总=Q，由Q=mq可得，m=W总 /q =9×107J/ 4.3×107J/kg ≈2.1kg．
培优·训练
一、选择题
1、B
【解析】本题考查内燃机四个冲程的识别。根据进气门、排气门的开关情况和活塞的运动方向来判断。做功冲程中，进气门、排气门都关闭，活塞向下运动，B选项符合。A选项是吸气冲程，C选项是压缩冲程，D选项是排气冲程。
2、A
【解析】由图可知，内燃机的两个气门关闭，活塞向下运动，所以该冲程是做功冲程，A正确；做功冲程把内能转化为机械能，B错误；汽车产生的废气对环境有污染，C错误；汽油机的效率一般在30%左右，所以此发动机的效率不可能达到90%，D错误．故选A.
3、C
【解析】鼻孔吸气相当于四冲程汽油机的吸气冲程；气沉丹田压缩体内空气，相当于四冲程汽油机的压缩冲程；排山倒海向外推相当于四冲程汽油机的做功冲程；打完收工相当于四冲程汽油机的排气冲程．C正确．故选C.
4、C
【解析】点燃盒内酒精，盒盖迅速飞出，这个过程中，内能转化为机械能，与四冲程汽油机中的做功冲程的能量转化相同；吸气冲程和排气冲程均没有能量转化，压缩冲程是将机械能转化为内能，C正确，A、B、D错误．故选C.
5、B
【解析】因为在内燃机的压缩冲程中，机械能转化内能，在做功冲程中，内能转化为机械能，所以内燃机有两个冲程发生内能与机械能的相互转化，A错误；内燃机的压缩冲程是活塞压缩气体对气体做功从而增大了气缸内气体的内能，B正确；汽油机是通过火花塞点火，而柴油机是通过喷油嘴压燃点火的，C错误；热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率不可能达到100%，D错误．故选B.
6、D
7、B
8、C
9、D
10、C
11、B
12、A
13、A
14、A
15、C
16、D
17、B
18、ABCD
二、填空题
1、400 10
解析：飞轮转速为800r/min，因一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次，所以，该柴油机1min飞轮转动800圈，对外做功400次；该柴油机1min内做的总功W=400×1500J=6×105J，柴油机的功率P=W /t =6×105J/ 60s =1×104W=10kW．
2、80 20
3、做功 内能 10 20
4、4 500
5、做功 内 不变
【解析】汽油机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，其中做功冲程将内能转化为机械能；汽车在行驶过程中，油箱内汽油的质量变小，种类不变，热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，所以剩下汽油的热值不变．
6、1.26×106 0～2 min 30%
【解析】0.014 kg丁烷完全燃烧放出的热量为Q放＝mq＝0.014 kg×9×107 J/kg＝1.26×106 J；图乙中在0～2 min时间内，水的温度升高快，所以该时间段热效率高；水吸收的热量：Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×3 kg×(50 ℃－20 ℃)＝3.78×105 J；热效率：η＝eq \f(Q吸,Q放)×100%＝eq \f(3.78×105 J,1.26×106 J)×100%＝30%.
7、压缩 10
8、做功 机械 内 压缩 10
解析：
本题抓住做功改变物体内能．做功主要有摩擦生热和压缩气体做功，物体内能会增加．热机是将内能转化为机械能的机器，它的一个工作循环包括四个冲程：吸气、压缩、做功、排气冲程，其中压缩冲程是将机械能转化为内能；做功冲程是将内能转化为机械能；内燃机每进行一个工作循环，要经过四个冲程，燃气推动活塞做功一次，活塞往返两次，飞轮转动两周；
首先换算得到飞轮每秒转动的转数，再计算经过几个工作循环，再计算燃气做功的次数．
（1）汽车使用前需要压缩储存气体，压缩气体做功，物体内能会增加．开动时，释放的气体推动发动机，将气体的内能又转化为机械能；
此车紧急刹车时，刹车片和轮胎都变热，汽车的机械能转化为内能．
（2）压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程是将内能转化为机械能；
（3）1200r/min=20r/s，每秒飞轮转动20转，内燃机经过10个工作循环，燃气对活塞做功10次．
9、4500;21600
三、计算题
1、2025W
2、该发动机每秒钟做功：W1=P.t=120千焦
每秒钟曲轴完成6000／60= 100转
(1)飞轮每转动半周里，发动机做的功W==600J。
(2)每个气缸工作容积△V=0.5L，
每个做功冲程里，气体做功为W= p△V= p×0.5L=600焦
可得p=1.2×106帕
3、2100J 21000W 38%
解析：（1）燃气对活塞的平均压力：F=pS=3.5×105Pa×600×10-4m2=21000N；
一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W1=Fs=21000N×10×10-2m=2100J
（2）飞轮转速：1200r/min=20r/s，
因为一个工作循环飞轮转2圈，完成4个冲程，做功一次，
所以每秒共有10个工作循环，对外做功10次；
该柴油机每秒做的功：W=10×2100J=21000J，
柴油机的功率为：P=W /t =21000J /1s =21000W
（3）柴油机满负荷工作时1min做的功：W′=Pt=21000W×1×60s=1.26×106J；
每分钟柴油完全燃烧产生的热量：Q=mq=3.3×107J/kg×100×10-3kg=3.3×106J；
柴油机的效率：η=W′/ Q =1.26×106J /3.3×106J =38%．
4、 (1)G总=m总g (1分)
=6000kg×10N/kg=6×104N； (1分)
(2) f=0.05G总=0.05×6×104N=3000N， (1分)
P===Fv=3000N×10m/s=3×104W；(1分)
(3) Q放=Vq=160m3×3.6×107J/m3=5.76×109J，(1分)
由题知，水吸收的热量：Q吸=70%Q放，
由Q吸=cm△t可得水的质量： m==12000kg；(1分)
(4)这段时间内公交车牵引力所做功(有用能量)： W=Pt (1分)
=3×104W×1600×60s=2.88×109J， (1分)
这段时间内公交车发动机的效率： η=100%=50%． (1分)
5、（1）压缩；（2）节约石油资源，环保；（3）7.8kg；（4）做功 40 10；（5）热机排出的尾气仍有较高的温度，因此要损失一部分内能；燃烧不充分有部分能量没有充分释放或转化；或克服摩擦要对外做功损失部分能量等；热机本身要散热（任选两个即可）．
解析：
（1）由图可知，两个气门都关闭，活塞向上运动，所以是压缩冲程．
（2）使用乙醇汽油的好处：乙醇汽油污染小，并且乙醇汽油是可再生能源，可以节约不可再生能源．
（3）因为在水平路面上匀速行驶，
所以F=f=900N
汽车做的有用功为：W有用=Fs=900N×100×103m=9×107J，
因为η=W有用 /Q
所以Q=W有用 /η =9×107J /25% =3.6×108J，
又因为Q=qm，所以乙醇汽油的质量为：m=Q /q =3.6×108J /4.6×107J/kg ≈7.8kg．
6、(1)1.08×108J;（2）12Kg;（3）20%；（4）略
微专题14-3
汽油机
柴油机
原理图
结构
气缸顶部有火花塞、无喷油嘴
气缸顶部有喷油嘴、无火花塞
燃料
汽油
柴油
工作过程
吸气冲程
吸进汽油和空气燃料混合物
吸进空气
压缩冲程
混合燃料被压缩、压强增大，温度升高
空气被压缩，压强增大，温度升高
做功冲程
压缩末，火花塞点火，燃料燃烧，产生高温高压燃气对外做功
压缩末，喷油嘴喷出雾状柴油，自燃产生高温高压燃气对外做功
效率
不高：20%～30%
稍高：30%～45%
用途
质量较小、体积小，常用于汽车、飞机和小型农业机械
笨重、经济、功率大，主要用于载重汽车、轮船、坦克等
热机效率
热机功率
定义
用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机效率
单位时间内所做的功
物理意义
反映热机对能量利用率的高低
反映热机做功的快慢
定义式
η＝eq \f(Q有用,Q放)×100%
P＝eq \f(W,t)
单位
无单位
瓦特(W)
注意
热机效率的高低与热机做功的多少、做功的快慢无关；提高效率的途径是减少热机中的各种能量损失，即减少燃烧过程中的热量的损失和减少机械能的损失
排量
2.0 L
输出功率
120 kW
转速
6 000 r/min
排量
2.0 L
输出功率
120 kW
转速
6 000 r/min