专题07 内能的利用-2022年中考物理一轮复习抓重点考典型（人教版）.学案

内能的利用

1、内燃机的概念

2、汽油机和柴油机的区别与联系

3、内燃机的四个冲程

4、燃料的热值

5、热机的效率计算

6、能量守恒定律及转化情况

         热机

1、热机是把内能转化为机械能的机器。

2、热机的种类：

   蒸汽机、内燃机（包括汽油机和柴油机）、汽轮机（包括蒸汽轮机和燃气轮机）、喷气发动机（包括空气喷气发动机和火箭喷气发动机）等。

3、内燃机工作的四冲程：

   吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程

   冲程：活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程。

4、汽油机的结构

5、汽油机工作四冲程：

   看完汽油机的工作原理，我们可以发现内燃机完成4个冲程活塞往复       次，曲轴转动        周，对外做功       次。          

4、柴油机                                         柴油机的构造：     

      柴油机工作原理

5、汽油机和柴油机的比较

热机的效率

1、热值

   1）定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。

   2）物理意义：热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧放出的热量。

无烟煤的热值为3.4×107J/kg，表示1kg的煤在完全燃烧时所放出的热量为3.4×107J。

液化气的热值为4.9×107J/m3，表示1m3的液化气在完全燃烧时所放出的热量为4.9×107J。

   3）单位：

          国际单位：焦每千克；符号：J/kg

　　      气体燃料的单位：焦每立方米；符号：J/m3

     质量相等的不同燃料在完全燃烧时所放出的热量是不同的。

4）公式：

       固液、体：Q放=mq

       气体： Q放=Vq

注意：(1)热值是表示燃料完全燃烧的放热本领，只有燃料才有热值，比热容是表示物体温度变化时吸热或放热的本领，任何物体都有比热容。

(2)热值是燃料的特性之一，不同的燃料热值一般不同。热值的大小只决定于燃料的种类，与燃料的质量、形态、体积、是否完全燃烧均无关。

2、热机的效率

1）定义：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比。

Q有用是燃料燃烧放出的转化为有用功的热量，Q总是燃料完全燃烧放出的热量。

2）公式：

Q有用是燃料燃烧放出的转化为有用功的热量，Q总是燃料完全燃烧放出的热量。

3）热机中的能量损失

(1)废气带走的能量最多；

(2)一部分燃料没有完全燃烧而损失；

(3)克服各零部件的摩擦消耗一部分能量；

(4)一部分能量损失在部件散热上。

4）提高热机效率的途径

(1)保持良好的润滑，减小摩擦；

 (2)尽可能使燃料充分燃烧；

 (3)废气带走的能量再利用等。

能量的转化和守恒

1、能量形式的多样化：自然界能量形式多样，有机械能、内能、电能、光能等．一定条件下都能互相转化。

2、转化和转移：

1）能的转化：能量的形式发生改变，发生在不同形式的能之间，如摩擦生热。

2）能的转移：同种形式的能在不同物体或物体不同部位发生转移，如热传递。

3、能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。

(1)能量守恒定律具有普遍性，适用于任何能量转化或转移的场合。

(2)能量转化有方向性，但总量保持不变。

太阳能热水器                蜡烛照明                     风车发电

太阳能转化为内能          化学能转化为光能               机械能转化为电能

   敲鼓发声                  电风扇转动                 植物进行光合作用

机械能转化为声能            电能转化为机械能            太阳能转化为化学能         

类型一  热机

1、如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，其中属于做功冲程的是（      ）

【拓展延伸】如图所示为生活中常用的热水瓶，其外壁采用镀银的双层玻璃，并将中间抽成真空，这是为了减少    。注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞会跳起来。这一过程中瓶内气体的    能转化为软木塞的机械能。汽油机的    冲程也发生同样的能量转化。

2.一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1800r/min，则汽油机每秒钟完成＿ 个工作循环，对外做功＿＿次，完成能量转化     次。

【拓展延伸】有一台单缸四冲程的柴油机，它工作时飞轮转速为1200r/min，则它的气缸内燃气1s对外做功（　　）

A．20次            B．10次             C．600次    D．120次

类型二  热机的效率

3、我们说煤的热值大于木柴的热值，这是指（     ）              
A．烧煤比烧木柴产生的热量多               B．烧煤比烧木柴产生的温度高
C．要使它们放出同样多的热量，烧的煤比烧的木柴的质量少
D．煤比木柴含有的热量多

4、热机的效率较低，为了提高热机的效率，你认为下列方法目前不可能的是（　　）

A．尽量使燃料充分燃烧                      B．尽量减少各种热损失

C．尽量减少因克服摩擦力而额外消耗的能量

D．  想办法把燃料放出的热量全部用来做有用功

5.如图所示的汽车总质量为1150kg，以72km/h的速度匀速行驶10km，若汽车所受阻力为汽车重力的0.1倍，每个轮胎与路面的接触面积为0.05m2。（g=10N/kg）
求：

（1）汽车对路面压强为多少？
（2）汽车行驶过程中克服阻力做了多少功？其功率为多少？
（3）若该汽车热机的效率为25%，如果不考虑热机其他的能量损失，汽油热值为4.6×107J/kg，则该汽车行驶10km过程中需要的汽油质量为多少千克？

【拓展延伸】已知干木柴的热值是1.2×107 J/kg，完全燃烧0.7 kg干木柴能放出多少热量？假设这些热量全部被水吸收，能使多少千克水的温度由20 ℃升高到70 ℃？已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)。

类型三 能量的转化和守恒

6、分析下列各现象中能量的转化

①摩擦生热           （               →               ）

②气体膨胀做功       （               →               ）

③电灯发光           （               →               ）

④电饭锅做饭         （               →               ）

⑤煤炭燃烧           （               →               ）

⑥用洗衣机甩干衣服   （               →               ）

7、2013年2月15日，一颗数十吨的陨石被地球俘获，在加速下落的过程中，陨石与大气剧烈摩擦、迅速升温、猛烈燃烧，犹如一颗火球扑向俄罗斯．陨石下落过程中，其能量转化过程是（　　）

A．重力势能→动能→内能                B．动能→重力势能→内能

C．重力势能→内能→动能                D．内能→重力势能→动能

【拓展延伸】如图所示是一个左右对称的凹形槽，将小球从A点由静止释放，若小球由A点到B点运动过程中克服摩擦力做的功用W表示，忽略空气阻力，则下列说法正确的是（　　）

A、小球从A点运动到B点的过程中，势能的减少量与动能的增加量之差等于W

B、小球能够从A点运动到D点

C、小球从A点运动到B点的过程中，势能的减少量等于动能的增加量

D、小球从A点运动到C点的过程中，机械能的减少量等于动能的增加量

1、图是内燃机的某冲程工作示意图，以下改变内能方式与此相同的是（　　）

A．烤火取暖 B．搓手取暖    C．向手“呵气”取暖     D．用热水袋取暖

2、下列关于能量转化、转移现象的说法，错误的是（　　）

A．电池充电，电能转化为化学能              B．电动机工作，电能转化为机械能

C．暖瓶塞被热气弹开，机械能转化为内能      D．用热水袋取暖，内能发生了转移

 3、汽油的热值为4.6×107J /kg，现有汽油2kg，选其中一半完全燃烧，放出的热量是         ，剩余汽油的热值是            。

4、重4 10 N 的汽车在水平路面匀速运动，所受阻力为920N，汽车牵引力功率为9.2kW，其汽油发动机效率为20%（汽油热值是（4.6×107J /kg）

（1）在图表示汽车的方框上画出汽车匀速运动过程中水平方向受力示意图。

（2）求汽车运动100s 内①发动机对汽车的牵引力多大？②牵引力做了多少功？③汽车通过的距离多长？④发动机消耗汽油质量是多少？