初中第十四章 内能的利用综合与测试复习课件ppt

这是一份初中第十四章 内能的利用综合与测试复习课件ppt，共52页。

▶点拨　(1)汽油机和柴油机每个工作循环包括四个冲程,曲轴转动2圈,活塞往 复2次,做功1次;(2)吸气、压缩、排气三个冲程是辅助冲程,要依靠安装在曲轴上的飞轮的惯性 来完成;(3)汽油机顶部是火花塞,在压缩冲程末产生电火花,点燃汽缸内的燃料;柴油机 顶部是喷油嘴,在压缩冲程末向汽缸内喷入雾状柴油。
知识点二　燃料的热值和热机效率
▶点拨　(1)热值反映的是物质的一种燃烧特性,同时反映出不同燃料燃烧过程 中,化学能转化成内能的本领大小,它只与燃料的种类有关,与燃料的形态、质 量、体积、是否完全燃烧等均无关;(2)气体燃料热值与固体燃料热值的单位一般不同,一般情况下,气体燃料是以体 积计量的,故气体燃料热值的单位一般为J/m3,相应的燃料完全燃烧放出的热量 公式为Q=Vq。
知识点三　能量的转化和守恒
▶点拨　(1)能量的转化和转移是有方向性的;(2)能量守恒定律的成立不需要任何条件。
考点一　热机考法分析　本部分是泰安中考中的重要考点,主要侧重对热机工作原理的考 查。如:能量转化过程、气门的开闭情况、活塞的运动方向,以及一个工作循环 中的冲程数、做功次数、活塞往复次数、曲轴转动次数的关系。主要以选择 题和填空题的形式进行考查。
例1　(2017泰安,18,2分)四冲程内燃机工作时,将内能转化成机械能的冲程是 (　C　)A.吸气冲程　　　　　　B.压缩冲程C.做功冲程　　　　　　D.排气冲程
解析　在四冲程内燃机的一个工作循环中,有两个冲程涉及能量的转化,一个是 压缩冲程,把机械能转化成内能,另一个是做功冲程,燃料燃烧形成的高温高压 气体膨胀做功,内能转化成机械能。
考法突破(1)判断内燃机的工作冲程应抓住两点:一是进气门和排气门的开关状态,二是活 塞的运动方向,如下表。
(2)内燃机一个工作循环的四个冲程中,有两个存在能量转化:一是压缩冲程中把 机械能转化为内能;二是做功冲程中把内能转化为机械能。(3)内燃机的一个工作循环包括四个冲程,活塞往复两次,曲轴转动两周,对外做功一次。
变式1-1　(2018泰安东平二模,5,2分)在汽油机的做功冲程中,高温、高压的燃 气推动活塞运动,则燃气的 (　D　)A.内能减少,温度升高　　　B.内能增加,温度升高C.内能增加,温度降低　　　D.内能减少,温度降低
解析　在汽油机的做功冲程中,高温、高压的燃气推动活塞向下运动做功,燃气 自身的内能减少,温度降低。
变式1-2　我们学习了热机的相关知识,图中是汽油机工作的四个冲程的示意 图,其中表示做功冲程的是 (　C　)  A　  B　  C　  D　　　　　 　　　　　　 　　　　　　
考点二　热值及相关计算考法分析　本部分在泰安中考中主要考查热值的意义、利用热值进行相关计 算,经常会结合比热容和热机效率进行综合考查。题型多为选择题、填空题,计 算题中也常有涉及。
例2　(2019泰安肥城二模,19,2分)如图所示,三峡水电站是世界上规模最大的水 电站,共安装有34台水轮发电机组,如果机组全部满负荷运行,每一秒钟可发电 约190度。某火力发电厂采用无烟煤发电,火力发电的效率是40%,三峡水电站 一小时可以节约    171    t无烟煤。(无烟煤的热值是3.6×107J/kg)
解析　三峡水电站一秒钟可发电约190度,则三峡水电站一小时可以发电W电=190×3 600 kW·h=6.84×105 kW·h=2.462 4×1012 J;无烟煤燃烧放出的热量Q放= = =6.156×1012 J,三峡水电站一小时可以节约无烟煤的质量m= = =1.71×105 kg=171 t。
考法突破有关比热容和热值涉及的热量的计算主要有下列两种类型:
无论是能量转移型还是能量转化型,若无能量损失Q吸=Q放=E太=W电(或机);若有能量损失Q吸=ηQ放=ηE太=ηW电(或机)(其中η为能量的转化率)。计算热机效率只要求出热 机做的有用功和燃料燃烧放出的总功,代入公式η= ,即可计算出热机效率。
变式2-1　(2019泰安,15,2分)某种载重汽车自重12 t,车轮与地面的总接触面积 为0.5 m2,汽车以72 km/h的速度在平直公路上匀速行驶时,柴油发动机的功率为 210 kW,每行驶43 s消耗柴油700 g,柴油的热值为4.3×107 J/kg。下列说法中(g=10 N/kg) (　D　)①完全燃烧700 g柴油放出的热量为3.01×109 J②该柴油发动机效率为30%③汽车的牵引力为1.05×104 N④若公路所能承受的最大压强为8×105 Pa,汽车最多能装载40 t的货物A.只有①②正确　　　　　B.只有③④正确
C.只有①③正确　　　　　D.只有②③正确
解析　完全燃烧700 g柴油放出的热量Q放=m柴油q=0.7 kg×4.3×107 J/kg=3.01×107 J,①错误;柴油发动机做功W=Pt=210×103 W×43 s=9.03×106 J,柴油发动机的效 率η= ×100%= ×100%=30%,②正确;汽车速度v=72 km/h=20 m/s,由P= = =Fv得,汽车的牵引力F= = =1.05×104 N,③正确;由p= 得,公路所能承受的最大压力F=pS=8×105 Pa×0.5m2=4×105 N,汽车与货物的质量之和 m总= = = =4×104 kg=40 t,汽车最多能装载货物质量m=m总-m车=40 t-12 t=28 t,④错误。
考点三　能量的转化和守恒考法分析　泰安中考主要考查对能量守恒定律的理解和应用。在题目中常结 合实际的生产和生活实例,利用能量守恒定律进行解释和作出判断。常以选择 题、填空题的形式进行考查。
例3　(2019泰安,16,1分)古人“钻木取火”,摩擦生热,属于机械能转化为   内   能。
解析　古人“钻木取火”是摩擦生热过程,消耗了机械能,使物体的内能增大, 即机械能转化为内能。
考法突破判断能量的转化和转移主要从能量的种类有没有改变来判定。种类有改变,则 是能量的转化;种类没有改变,则是能量的转移,能量在转化或转移的过程中总 量保持不变,即减少的能量等于转化或转移的能量。但是能量转化和转移是有 方向性的,很多能量转化或转移后我们不能再利用,所以要有节约能源的意识。
变式3-1　关于热机和能量守恒定律的说法中正确的是 (　C　)A.汽油机压缩冲程中内能转化为机械能B.热机消耗的燃料越多,效率就越低C.任何一种热机工作时要遵守能量守恒定律D.蒸汽机的效率为6%~15%,工作时不遵守能量守恒定律
解析    汽油机压缩冲程中,将机械能转化为内能,A错误;热机消耗的燃料越多, 做的总功越大,但不知道有用功的多少,所以效率不一定越低,B错误;任何一种热 机工作时都要遵守能量守恒定律,蒸汽机也不例外,C正确,D错误。
1.(2019湖北武汉,3,3分)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　)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
解析　汽油机在吸气冲程中,进气门打开、排气门关闭,活塞向下运动,汽油和 空气的混合物进入汽缸,A正确;在压缩冲程中,进气门和排气门都关闭,活塞向 上运动,燃料混合物被压缩,气体的内能变大,此过程是机械能转化为内能的过 程,B错误;在做功冲程中,燃料燃烧释放的内能大部分需要克服摩擦、发生热传 递而散失,只有少部分转化为机械能,C错误;在排气冲程中,废气带走了燃料释放 的能量的大部分,D错误。
2.(2019泰安泰山模拟4,2分)如图,用酒精灯给试管中的水加热,一段时间后橡皮 塞被冲开,下列说法正确的有 (　C　)①酒精灯中酒精的质量越大,酒精的热值越大②酒精燃烧时将化学能转化为内能③试管内的水蒸气推动橡皮塞时,水蒸气的内能增加④橡皮塞被冲开的能量转化情况与内燃机做功冲程相同A.①②　　B.①④　　C.②④　　D.②③
解析　燃料的热值仅与燃料的种类有关,与燃料的质量无关,①错误;酒精燃烧 时将其化学能转化为内能,②正确;橡皮塞被冲开的过程中,水蒸气对橡皮塞做 功,水蒸气的内能转化为橡皮塞的机械能,水蒸气的内能减少,③错误;橡皮塞冲 出时,是试管内气体的内能转化为橡皮塞的机械能,与内燃机的做功冲程能量转 化相同,④正确。
3.热机的效率是热机性能的重要指标。国产奇瑞E4T15B发动机的效率为37%, 某发动机的效率为33%。如果上述两款发动机工作时汽油均完全燃烧,下列表 述正确的是     (　A　)A.奇瑞E4T15B发动机消耗1 kg汽油获得的有用功更多B.奇瑞E4T15B发动机消耗1 kg汽油释放的内能更多C.奇瑞E4T15B发动机消耗1 kg汽油散失的内能更多D.奇瑞E4T15B发动机工作时消耗的燃料一定更少
解析　奇瑞E4T15B发动机的效率高,消耗1 kg汽油获得的有用功更多,A正确;根 据Q=mq知,发动机完全燃烧1 kg汽油释放的内能相同,B错误;奇瑞E4T15B发动 机的效率高,有用功占总功的比例高,消耗1 kg汽油散失的内能少,C错误;奇瑞E4 T15B发动机的效率高,是有用功占总功的比例高,但工作时消耗的燃料不一定 更少,D错误。
4.(2018青海西宁,3,2分)古语道:“人要实,火要虚”。此话的意思是说做人要脚 踏实地,才能事业有成;可燃物要架空一些,才能燃烧更旺。“火要虚”的目的 是(　D　)A.增大可燃物的热值 B.降低可燃物的着火点C.使可燃物完全燃烧 D.提高可燃物的利用率
解析　可燃物要架空一些,才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是增大可燃物与 空气的接触面积,燃烧更旺,提高了可燃物的利用率,D正确,A、B、C错误。
5.(2019黑龙江绥化,5,2分)如图是汽油机一个工作循环的四个冲程,不是靠飞轮 惯性完成的冲程是 (　B　) A　     B　     C　     D
解析　在汽油机的四个冲程中只有做功冲程对外做功,其他三个冲程都是靠飞 轮的惯性完成的。A图,排气门打开,活塞向上运动,汽缸容积减小,是排气冲程, 不符合题意;B图,两气门都关闭,活塞向下运行,火花塞点火,汽缸容积增大,是做 功冲程,符合题意;C图,两气门都关闭,活塞向上运行,汽缸容积减小,是压缩冲程, 不符合题意;D图,进气门打开,活塞向下运行,汽缸容积增大,是吸气冲程,不符合 题意。
6.(2019湖北宜昌,17,2分)前段时间,“加水就能跑的神车”事件一度成为舆论热 点,该汽车实际是利用车内水解制氢技术获得氢气,通过氢燃料电池给车提供动 力(该技术成本很高,目前仍处在试验阶段),但被曲解为“加水就能跑”。下列 对该事件的看法错误的是(　D　)A.氢燃料电池是将氢气的化学能转化为电能B.水解技术制取氢气的过程一定要消耗其他能量C.对于热点事件要遵从科学原理,不能盲从更不能以讹传讹D.该车行驶的能量最终来源于水,水是一种能源
解析　氢燃料电池是将氢气的化学能转化为电能,A正确;根据能量守恒定律,水 解技术制取氢气的过程一定要消耗其他能量,B正确;由科学常识可知,对于热点 事件要遵从科学原理,不能盲从更不能以讹传讹,C正确;该车行驶的能量最终来 源于用水制出的氢气,但不能直接说水是能源,D错误。
7.如图所示,这是瓦特设计的蒸汽机,它以煤炭作为燃料,下列说法正确的是(　C　) A.蒸汽机的功率越大,蒸汽机的效率就越高B.改进工艺,可以提高煤炭的热值,使蒸汽机的效率提高C.蒸汽机工作的时候将内能转化为机械能D.蒸汽机实际上也是一种活塞式内燃机
解析　功率反映热机做功的快慢,蒸汽机的效率与功率无关,A错误;改进工艺, 可以使燃料燃烧更充分,使蒸汽机的效率提高,但改进工艺不能提高煤炭的热 值,B错误;蒸汽机工作时,消耗化学能转化为内能,再转化为机械能,即将内能转 化为机械能,C正确;蒸汽机是燃料在汽缸外部燃烧,是外燃机,D错误。
8.(2018泰安,14,2分)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4.6×107 J/kg,假设燃油完全燃烧。通过计算可知,下列结果正确的是 (　D　)①车行驶速度是20 km/h②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107 J③汽车牵引力做功的功率是30 kW④汽车发动机的效率是20%A.只有①和②　　　　　B.只有②和③C.只有①和④　　　　　D.只有②和④
解析　汽车的行驶速度v= = =72 km/h,①错误;消耗的燃油完全燃烧放出的热量Q放=mq=1.5 kg×4.6×107 J/kg=6.9×107 J,②正确;该汽车牵引力 所做的功W=Fs=2×103 N×6.9×103 m=1.38×107 J,该汽车牵引力所做功的功率P=  = =40 000 W=40 kW,③错误;该汽车发动机的效率η= ×100%= ×100%=20%,④正确。
二、非选择题9.(2018河北,12,3分)有如图所示的两套相同装置,分别在两个燃烧皿中放入质量 相同的不同燃料,点燃后加热质量相等的同种液体,通过比较燃料    全部燃烧     (选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”)后温度计示数的变化,来判断两种燃 料的热值的大小。燃料燃烧,    化学能    转化为内能,用比热容    小    的液体可 以使实验现象更明显。(实验中液体没有沸腾)
解析　比较不同燃料热值的实验中,质量相同的不同燃料,同时点燃,需等待燃 料全部燃烧后,通过观察温度计示数的变化来比较两种燃料热值大小;燃料燃烧 时将化学能转化为内能;在吸收相同热量的情况下,比热容越小,温度升高越多, 实验现象越明显。
10.古希腊数学家希罗发明的“汽转球”被誉为最早的蒸汽机。它由一个装有 水的密闭锅与一个空心球通过两根空心管连接在一起,球两旁由两根出气管组 成(如图所示)。在锅底加热使水沸腾,通过    热传递    方式增加水的内能,产生 的水蒸气由空心管进入球中,球两旁的出气管喷出水蒸气使球体快速转动,汽油 机的    做功    冲程也会发生同样的能量转化。
解析　在锅底加热使水沸腾,这是通过热传递的方式增加水的内能;球两旁喷出 水蒸气使球体快速转动,是水蒸气的内能转化为球体机械能的过程,与汽油机做 功冲程的能量转化相同。
11.(2019泰安肥城二模,17,1分)某燃气的热值约为4.2×107 J/m3,若完全燃烧0.2 m 3的该燃气放出的热量有50%被水吸收,能使20 kg温度为20 ℃的水温度升高    50     ℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)]
解析    燃气完全燃烧放出的热量Q放=Vq=0.2 m3×4.2×107 J/m3=8.4×106 J;由题知, Q吸=Q放×50%=8.4×106 J×50%=4.2×106 J;由Q吸=cmΔt得Δt= = =50 ℃。
12.(2019泰安一模,18,1分)很多城市出租车使用天然气代替柴油或汽油,某段时 间一辆出租车消耗0.2 m3天燃气,如果该出租车发动机的效率为20%,则得到的 机械能为    2.8×106    J(天然气的热值为7×107 J/m3)。
解析　由热机效率公式可得,出租车得到的机械能为:W机械能=Q放×20%=mq×20%=7×107 J/m3×0.2 m3×20%=2.8×106 J。
13.(2018黑龙江大庆,11,6分)如图是汽油机一个工作循环的四个冲程,其中图    丙    是将内能转化为机械能的冲程。现有一台四冲程汽油机,飞轮的转速为2 400 r/min,该汽油机每秒钟内完成    80    个冲程,对外做了    20    次功。
14.(2019河南信阳一模,17,4分)如图所示,某小组同学选用相同的器材组装了 甲、乙、丙三个实验装置,其中,燃料的质量均为10 g。烧杯中a、b两种液体的 质量和初温也相同,当燃料燃尽时,立即读取相应温度计的读数,分别为t甲、t乙、t丙,且有t甲>t乙>t丙。 
(1)选择甲、丙两个实验装置可以探究比较    不同物质的吸热能力(或两种液体 的比热容)    。(2)通过读取温度计的示数可以判断    a    (选填“a”或“b”)的比热容较小。(3)为比较两种燃料的热值,应选择    甲、乙    两图进行实验,燃料1的热值q1与 燃料2的热值q2相比,q1    >    q2(选填“>”“=”或“<”)。
15.燃气灶烧水,燃烧0.5 m3的天然气,使100 kg的水从20 ℃升高50 ℃。已知水的 比热容为c=4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为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。
答案　(1) 3.5×107 J (2) 2.1×107 J (3) 60%
解析　(1)天然气完全燃烧放出的热量Q放=Vq=0.5 m3×7.0×107 J/m3=3.5×107 J;(2)水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×100 kg×50 ℃=2.1×107 J;(3)燃气灶的效率η= = ×100%=60%。