初中物理中考复习 第14章 内能的利用（解析版）

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第14章《内能的利用》

【知识点1、热机】
一、热机
1．利用内能做功的机械叫做热机。
2．热机的种类很多，例如蒸汽机 内燃机 汽轮机 喷气发动机等。
3．燃料直接在发动机的汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。
4．内燃机分为汽油机 柴油机两大类。
二、汽油机
1．汽油机由汽缸、进气门、排气门、火花塞、活塞、连杆、曲轴几部分组成。
2．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，叫做一个冲程。
3．多数汽油机是由吸气 压缩 做功 排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
冲程名称
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
示意图




能的转化
无能量转化
压缩汽油和空气的混合物，机械能转化为内能
燃料燃烧，化学能转化为内能；燃气推动活塞做功，内能转化为机械能
无能量转化
联系
1．1个工作循环中，有4个冲程，曲轴和飞轮转动2周（转），对外做功1次
2．在一个工作循环中，只有做功冲程燃气对外做功，其他3个辅助冲程，依靠飞轮的惯性完成，不但不做功，还要消耗机械能
三、汽油机与柴油机的比较
内燃机

项目
汽油机
柴油机
构造
汽缸顶部有火花塞
汽缸顶部有喷油嘴
燃料
汽油
柴油
吸气冲程
汽油机在吸气冲程中吸入的是空气和汽油的混合物
柴油机在吸气冲程吸入的是空气
点火方式
压缩冲程末，火花塞产生电火花点燃燃料，称为点燃式
压缩冲程末，喷油嘴向汽缸内喷出柴油，遇到温度超过柴油燃点的空气而自动点燃，称为压燃式
效率
效率低，20%~30%
效率较高，30%~45%
应用
机体轻便，主要用于汽车、飞机、摩托车等
机体笨重，主要用于载重汽车、火车、轮船等

【经典例题考查】
1．近年来我国重大装备层出不穷，国人倍感自豪，下列机械的动力装置不是使用热机的是（　　）
A．玉兔号月球车 B．山东号航母
C．C919客机 D．长征五号火箭
【解析】热机工作时需要将燃料在汽缸内燃烧，把燃料的内能转化为机械能；
A、因为月球上没有空气，也就没有氧气，在月球上热机无法正常工作，所以月球车不用热机来驱动，故A符合题意；
BCD、山东号航母、C919客机、长征五号火箭都是利用燃料燃烧产生的内能来做功，把内能转化成机械能的装置，符合热机的特点，故BCD不符合题意。
【答案】A。
2．关于热机，下列说法正确的是（　　）
①汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
②柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入气缸
③在压缩冲程中有很明显的机械能转化为内能的过程。
④在做功冲程中存在着化学能转化为内能的过程
⑤在做功冲程中存在着内能转化为机械能的过程；
⑥汽油机和柴油机除了做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的
A．①②③④⑤⑥正确 B．①②③④⑥正确 C．②③⑤⑥正确 D．③④⑤⑥正确
【解析】①汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故①错误；
②柴油机在吸气冲程中，将空气吸入气缸，汽油机吸入的是空气和汽油的混合气体，故②错误；
③在压缩冲程中，压缩空气做功，将机械能转化为内能，故③正确；
④在做功冲程的开始，燃料燃烧将燃料的化学能转化为内能，故④正确；
⑤在做功冲程中，燃料燃烧产生的内能转化为机械能，故⑤正确；
⑥在汽油机和柴油机的四个冲程中，只有做功冲程做功，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的，故⑥正确。
综合分析可知③④⑤⑥正确。
【答案】D。
3．如图甲所示，壶中的水沸腾时，壶盖不断地跳动，壶嘴喷出大量“白气”，在这个过程中水蒸气对壶盖　做功　，内能　减小　（选填“增大”“减小”或“不变”），温度降低；图乙中汽油机的　c　（选填）冲程和此过程的工作原理是一样的。

【解析】
壶中水沸腾时，壶内产生大量的水蒸气，水蒸气膨胀对壶盖做功，把水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，因此壶盖会跳动，水蒸气的内能会减少；
a、进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，属排气冲程，没有能量转化；
b、两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能；
c、两个气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能；
d、进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，没有能量转化；
可见，乙图中能量转化方式与图甲中能量转化相同的是c；
【答案】做功；减小；c。
4．如图为汽车的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，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、压缩和排气工作。在上述四个冲程中，使汽车获得动力的是 　做功　冲程。发动机在对外做功时将 　内　能转化为 　机械　能。若在图示状态中，气缸1正在做功，气缸2正在压缩，则气缸3正在 　排气　，气缸4正在 　吸气　。飞轮转动半周后，正在做功的是气缸 　2　。

【解析】汽油机只在做功冲程对外做功，内能转化为机械能，获得动力；
若在图示状态中，气缸1正在做功，气缸2正在压缩，则气缸3正在排气，气缸4正吸气；压缩冲程之后是做功冲程，所以飞轮转动半周后，正在做功的是气缸气缸2。
【答案】做功；内；机械；排气；吸气；2。
5．船舶航行时受到的阻力通常和航行速度的平方成正比，降低航速可以大大减少航行阻力，发动机对推进设备做功的功率即推进功率就会大大减小。但航速不是越小越好，因为船舶航行过程中还有其他辅助设备工作，需要发动机做功；航速减小后，一段航程所需的航行时间就会延长，虽然推进功减少，但辅助功增加了。发动机做的功包括推进功和辅助功两部分。
（1）在发动机的工作循环中，排出CO2等气体的冲程是 　D　；
A．吸气冲程
B．压缩冲程
C．做功冲程
D．排气冲程
（2）若船舶以速度匀速直线航行，航行时受到的阻力为f＝kv2（k为常量），则理想情况下，推进功率和速度的关系为P推＝　kv3　；
（3）某船舶航行时，每公里航程的推进功、辅助功和航速的关系如图所示，则最省油的航速为 　6　m/s（取横坐标上的整数值）；若船舶以此速度匀速航行，船舶受到的推力为 　2×105　N。

【解析】（1）四冲程内燃机工作时，每个工作循环包含：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程，把CO2等气体排出气缸，属于排气冲程，故D正确；
（2）由于船舶匀速直线航行，航行时受到牵引力与受到的阻力是一对平衡力，由题意可知，航行时受到的阻力为f＝kv2，所以航行时受到牵引力F＝f＝kv2，由于P＝
＝＝Fv可知，推进功率和速度的关系是P＝Fv＝kv2×v＝kv3；
（3）根据图像可知，当航速为6m/s时，推进功为2×108J，辅助功为5×108J时，推进功和辅助功的和是7×108J，是最小的，
所以当航速为6m/s时，推进功和辅助功之和最小，最省油；
若船舶以此速度匀速航行，船舶受到的推力为：
F＝＝＝2×105N。
【答案】（1）D；（2）kv3；（3）6；2×105。
【知识点2、热机的效率】
一、燃料的热值
1．某种燃料完全燃烧所放出的热量 与 质量之比，叫做这种燃料的 热值 。
2．热值的符号是q _，单位是J/kg或J/m3。
3．酒精的热值是3×107 J/kg，它的物理意义是：1kg酒精完全燃烧放出来的热量是3×107J。
4．热值是物质本身的一种特性，与燃料的质量、燃烧的状态、放出热量的多少无关。
二、热机的效率
1．对于热机而言，用来做有用功的那一部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫热机的效率。
2．蒸汽机的效率只有6%~15%，汽油机的效率可以达到20%~30%，柴油机的效率可以达到30%~45%。
3．热机的效率是热机性能的重要指标。提高热机效率，可以节约能源，减少污染。
提高效率的途径：①提高燃料利用率，使燃料充分燃烧；②改进热机，减少各种能量损失。

三、热量、燃料燃烧、热机效率等相关计算

知识点
热量的计算
燃料燃烧放热
热机效率
公式




备注
注意：物体的初温、末温和变化的温度
适用于固体、液体
适用于气体
W有指有效利用的能量，Q放指总能量

【经典例题考查】
6．如图所示，为比较a、b两种液体的比热容及1、2两种燃料的热值，甲、乙、丙三图中的装置相同，燃料的质量均为10g，烧杯内的液体初温相同。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）在实验中，三个烧杯中a、b液体的　质量　必须相同；
（2）比较a、b两种液体的比热容，应选择　甲、丙　两图进行实验，液体a的比热容ca与液体b的比热容cb相比，ca　＜　cb（选填“＞”、“＝”、“＜”）；
（3）比较1、2两种燃料的热值，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“＞”、“＝”、“＜”）。
【解析】
（1）根据控制变量法的要求，在实验中，三个烧杯中a、b液体的质量必须相同；
（2）为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲、丙两图进行实验；甲、丙所示实验中所用燃料种类与质量相同，则燃料燃烧释放的热量相等，即Q甲＝Q丙，
燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则Qa＝Qb，
甲、丙两实验烧杯中液体的初温相等，末温T甲＞T丙，则△t甲＞△t丙，即△ta＞△tb，
因为Qa＝Qb，m相等，△ta＞△tb，Q＝cm△t，
所以由c＝可知，ca＜cb；
（3）为了比较热值大小，要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲、乙两图进行实验；由题意得，甲、乙两实验烧杯中液体的初温相等，末温T甲＞T乙，则△t甲＞△t乙，
由图甲、乙所示实验可知，两烧杯中的液体种类即比热容c、质量m都相等，由热量公式Q＝cm△t可知，
Q甲＞Q乙，燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则燃料释放的热量Q1＞Q2，
由于甲、乙两实验所使用的燃料质量m相同而种类不同，由Q＝mq可知，q1＞q2。
【答案】（1）质量；（2）甲、丙；＜；（3）甲、乙；＞。
7．关于燃料的热值，下列说法中正确的是（　　）
A．汽油的热值为4.6×107J/kg，表示每燃烧1kg的汽油可以获得4.6×107J的热量
B．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
C．燃料不燃烧时，热值为0
D．燃料的热值与燃料燃烧时放出的热量和质量无关
【解析】
A、汽油的热值是4.6×107J/kg，说明完全燃烧1kg汽油所放出的热量是4.6×107J，故A错误；
BCD、热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度、燃烧放出热量的多少等均无关，故D正确，BC错误。
【答案】D。
8．如图所示是柴油机的示意图，已知柴油的热值为4.2×107J/kg。若该柴油机的效率为30%，下列关于柴油机工作过程描述正确的是（　　）

A．如图所示的是压缩冲程
B．该柴油机消耗100g柴油可以获得约1.26×106J的有用功
C．该冲程将内能转化为机械能
D．该柴油机燃料释放的能量绝大部分转化为机械能
【解析】
AC、图中的冲程中，进气门打开，活塞向下运动，是吸气冲程，在吸气冲程中没有能量的转化，故AC错误；
B、柴油完全燃烧放出的热量：Q＝mq＝0.1kg×4.2×107J/kg＝4.2×106J；由η＝可得，该汽油机对外做的有用功W有＝ηQ总＝30%×4.2×106J＝1.26×106J，故B正确；
D、柴油机的效率为30%，柴油机燃料释放的能量少部分转化为机械能，燃料燃烧放出的热量中，一部分用来克服机件摩擦，一部分由机件直接向外散热，废气的温度很高，带走了大部分的热量，故D错误。
【答案】B。
9．如图所示是汽油机 　排气　冲程。完全燃烧1kg汽油放出的热量是 　4.6×107　J，若其效率为25%，则消耗1kg汽油转化为机械能是 　1.15×107　J（q汽油＝4.6×107J/kg）。

【解析】由图可知，汽油机的进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，说明是汽油机的排气冲程；
完全燃烧1kg汽油放出的热量为：Q放＝q汽油m＝4.6×107J/kg×1kg＝4.6×107J；
已知效率η＝25%，由η＝可知消耗1kg汽油转化的机械能为：W＝Q放η＝4.6×107J×25%＝1.15×107J。
【答案】排气；4.6×107；1.15×107。
10．一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3 600r/min，该柴油机活塞1s对外做功　30　次。若其效率为40%，消耗5kg的柴油转化成的机械能是多少J？（柴油的热值为4.3×107J/kg）
【解析】
（1）已知飞轮转速为3600r/min＝60r/s，一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，故该活塞每秒钟燃气推动活塞往返60次，做功30次；
（2）柴油燃烧放出的热量：Q＝mq＝5kg×4.3×107J/kg＝21.5×107J，
其转化的机械能为：W＝21.5×107J×40%＝8.6×107J。
【答案】30；消耗5kg的柴油转化成的机械能是8.6×107J。
11．如图是某四冲程汽油机做功冲程的示意图，活塞的横截面积是20cm2．做功冲程中，燃气对活塞的平均压强是1.0×106Pa，活塞移动的距离是40mm，所用时间是0.01s．试求：
（1）做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是多少？
（2）做功冲程中，平均压力做的功率是多少？
（3）设做功冲程中汽油完全燃烧，放出的热量是800J，则该汽油机的效率是多少？

【解析】（1）由p＝可得，燃气对活塞的平均压力：
F＝pS＝1.0×106Pa×20×10﹣4m2＝2000N；
（2）平均压力做的功：
W＝Fs＝2000N×40×10﹣3m＝80J，
平均压力做功功率：
P＝＝＝8000W；
（3）该汽油机的效率：
η＝×100%＝×100%＝10%。
【答案】（1）做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是2000N；
（2）做功冲程中，平均压力做的功率是8000W；
（3）该汽油机的效率是10%。
【知识点3、能量的转化和守恒】
一、能量的转化
科学家们经过长期的探索，发现能量转化是非常普遍的，在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。
1. 摩擦生热，机械能转化为内能；
2. 水电站力水轮机带动发电机，机械能转化为电能；
3. 电动机带动水泵把谁送到高处，电能转化为机械能；
4. 植物吸收太阳光进行光合作用，光能转化为化学能；
5. 燃料燃烧时发热，化学能转化为内能
二、能量守恒定律
能量既不会凭空消失，也不会凭空产生 ，它只会从一种形式转化 为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总和保持不变。这就是能量守恒定律。
三、永动机
1．定义：不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。
2．永动机失败的原因：它违背了能量守恒定律。
【经典例题考查】
12．燃油汽车的动力机械是内燃机。汽车匀速行驶时，内燃机通过燃烧汽油把 　化学　能转化为气体的内能，然后通过做功冲程把 　内　能转化成汽车的 　动　能；而运动的汽车制时由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气的 　内　能，这些消耗的能量不能再用来驱动汽车，可见，能量的转化和转移过程是有 　方向　性的。
【解析】内燃机通过燃烧汽油把化学能转化为气体的内能，然后通过做功冲程把内能转化成汽车的动能；
汽车制动时，由于摩擦，动能转化成了轮胎、地面和空气的内能，这些消耗的能量不能再自动用来驱动汽车，说明能量的转化和转移过程是有方向性的。
【答案】化学；内；动；内；方向。
13．从19世纪末世界上建成第一座水电站以来，水力发电站就成了水能利用的主要形式。如图是水力发电站的原理图，关于水力发电下列说法正确的一组是（　　）
①上游的水向下沿着导管运动到下游的过程中，水的机械能保持不变；
②运动的水流冲击水轮机使水轮机转动，水流的一部分动能转移为水轮机的动能；
③水轮机带动发电机发电将电能转化为动能；
④要加大水力发电的功率，可以采用“增大落水差”的方法。

A．①② B．①③ C．② D．②④
【解析】①上游的水向下沿着导管运动到下游的过程中，水的机械能转化为电能，机械能减小，故①错误；
②运动的水流冲击水轮机使水轮机转动，水流的一部分动能转移为水轮机的动能，然后转化为电能，故②正确；
③水轮机带动发电机发电将动能转化为电能，故③错误；
④可以通过增大落水差增大水的机械能，加大水力发电的功率，故④正确。
【答案】D。
14．有人设想的“永动机”如图所示。下列对该装置开始转动后的分析正确的是（　　）

A．装置所具有的机械能始终不变
B．如果没有能量补充，装置最终会停下来
C．根据能量守恒定律，装置可以一直转动下去
D．装置中小球的动能和重力势能不会相互转化
【解析】
A、装置在工作的过程中，由于存在摩擦，克服摩擦做功，机械能转化为内能，所以机械能会变小，故A错误；
BC、如果没有能量补充，机械能会逐渐变小，装置最终会停下来，故B正确，C错误；
D、装置在运动的过程中，小球的高度会发生变化，重力势能发生改变，速度发生变化，动能发生改变，有重力势能和动能的转化，故D错误。
【答案】B。
15．目前，市区里的老旧小区正在进行水路改造，改造中用到了冲击钻，冲击钻工作时，钻头在电动机的带动下，不断地冲击墙壁打出圆孔，如图所示，冲击钻在工作过程中，关于其能量转化正确的是（　　）

A．内能转化为机械能
B．内能转化为电能
C．只有机械能和电能的转化
D．有电能、机械能和内能的转化
【解析】
（1）当电流通过电动机时，电流做功，消耗电能转化为机械能和内能；
（2）钻头冲击墙壁，克服摩擦做功，将机械能转化为内能；
由此分析可知，在该过程中存在电能、机械能和内能的转化。
【答案】D。
16．如图所示，是武汉江滩公园中安装的一款太阳能路灯，顶端是太阳能电池板，它白天向灯杆中的蓄电池充电，而夜晚则由蓄电池给路灯供电。下列说法正确的是（　　）

A．白天阳光照射太阳能电池板时，太阳能转化为化学能
B．白天太阳能电池板向蓄电池充电时，化学能转化为电能
C．白天阳光照射太阳能电池板时，太阳能转化为电能
D．夜晚蓄电池给路灯供电时，电能转化为化学能
【解析】分析太阳能路灯的整个工作过程可知：白天，太阳能电池板吸收太阳能，直接将太阳能转化成电能，负责给蓄电池充电，将电能转化成化学能储存起来，以便在晚上使用；所以在白天太阳能电池板给蓄电池充电是将太阳能→电能→化学能；
在晚上，蓄电池给路灯供电，是将化学能转化成电能，再转化为光能使用。故选项中只有C说法正确。
【答案】C。

【精选真题演练】
17．如图所示，将铁丝快速弯折十余次，弯折处温度升高，该过程与四冲程汽油机哪一个冲程能量转化相同？（　　）

A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【解析】将铁丝快速弯折十余次，对铁丝做功，铁丝的内能增加，温度升高，此过程中机械能转化为内能；汽油机的压缩冲程是机械能转化为内能的冲程，与上述能量转化相同。
【答案】B。
18．下列说法正确的是（　　）
A．热值大的燃料完全燃烧，放出的热量一定多
B．物体的温度不变，它的内能一定不变
C．物体的内能增加，可能是从外界吸收了热量
D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
【解析】A、燃料燃烧放出热量的多少，与燃料的热值、质量和燃烧程度有关，故A错误；
B、晶体熔化时，物体不断吸热，其内能增大，但是温度保持熔点不变，故B错误；
C、物体的内能增加，可能是从外界吸收了热量，也可能外界对物体做了功，故C正确；
D、热量是从高温物体向低温物体传递的或者从物体的高温部分传向低温部分，内能大的物体温度不一定高，故D错误。
【答案】C。
19．如图为汽油机工作循环中的某个冲程，关于此冲程的说法正确的是（　　）

A．进气门打开，排气门关闭
B．喷油嘴喷出雾状汽油
C．靠飞轮的惯性完成
D．内能转化为机械能
【解析】观察图可知，汽油机的进气门和排气门都关闭，火花塞打出电火花，气缸内汽油和空气的混合气体发生燃烧，是汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能，该冲程对外提供动力，不需要靠飞轮惯性完成，故ABC错误，D正确。
【答案】D。
20．如图是“探究不同物质吸热升温的现象”和“比较不同燃料燃烧时放出的热量”的甲、乙两组实验装置。下列关于该两组实验的说法正确的是（　　）

A．每组实验中，燃料的质量均应相等
B．每组实验中，杯中物质的质量均应相等
C．甲组实验中，可以根据温度计示数的变化来比较吸热的多少
D．乙组实验中，可以根据加热时间的长短来比较吸热的多少
【解析】AB、根据比较不同燃料燃烧放出的热量大小和探究“不同物质吸热升温现象”两实验的要求，容器中被加热物质的质量都要相同，而探究“不同物质吸热升温现象”实验时，不需要控制燃料的质量相同，故A错误，B正确；
C、甲组实验中，可以根据加热时间来比较吸热的多少，故C错误；
D、乙组实验中，可以根据温度计示数的变化来比较吸热的多少，故D错误。
【答案】B。
21．电动机已广泛应用到现代化生活了，如电动汽车、电动摩托车、电风扇、电动耕田机等，对其工作过程中能量转换表述正确的是（　　）
A．电能转化成机械能 B．机械能转化成电能
C．太阳能转化成机械能 D．内能转化成机械能
【解析】电动机工作过程中，消耗了电能，将其转化为机械能，电动汽车、电动摩托车、电风扇、电动耕田机都应用了电动机，故A正确。
【答案】A。
22．在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（　　）

A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【解析】当放电针放电时，汽油燃烧，圆筒内气体的内能增加，气体对软木塞做功，软木塞被高温高压的气体冲出，而汽油机的做功冲程对外做功，因此该实验可模拟四冲程汽油机工作时的做功冲程。
【答案】C。
23．现在流行一款鞋，穿上它走路时，鞋会发光，站着不动就不会发光。则这款鞋发光的原理，从能量转化的角度分析正确的是（　　）
A．机械能转化为电能，再转化为光能
B．电能转化为机械能，再转化为光能
C．机械能转化为光能，再转化为电能
D．光能转化为机械能，再转化为电能
【解析】穿上鞋走路时，具有机械能，鞋会发光，具有光能；根据题意可知，该鞋（发电鞋）的工作原理是电磁感应现象，先是机械能转化为电能，电能又转化为光能；
【答案】A。
24．小汽车已成为大多数家庭出行代步的工具，其发动机大多数为汽油机，下列有关汽油机的说法正确的是（　　）
A．汽油机的吸气冲程吸入的是空气
B．汽油机的效率一般比柴油机的效率高
C．汽油机的点火方式是压燃式
D．汽油机的压缩冲程是把机械能转化为内能
【解析】A、在吸气冲程，柴油机吸入气缸的只是空气，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物，故A错误；
B、压缩冲程柴油机压缩程度更大，压缩冲程末温度更高，所以柴油机属于压燃式，它的机械效率更高，故B错误；
C、在做功冲程，汽油机的点火方式叫点燃式，柴油机的点火方式叫压燃式，故C错误；
D、汽油机在压缩冲程，将机械能转化内能，故D正确。
【答案】D。
25．图中是某四冲程内燃机工作循环中的 　做功　冲程，若此内燃机1秒内对外做功20次，则飞轮转速是 　2400　r/min。

【解析】从图中可以看出，气门都关闭、火花塞点火和活塞向下移动的特点，可以判断这个冲程是做功冲程；
因为一个工作循环飞轮转2圈，完成4个冲程，做功1次；1秒内对外做功20次，飞轮转40r，1min飞轮转动的圈数为60×40r＝2400r。
【答案】做功；2400。
26．在汽车行业，“热融紧固”技术得到广泛应用，如图所示，①利用电动工具使螺钉高速旋转并压向金属板材；②螺钉尖端与板材表面摩擦生热，板材局部 　熔化　（物态变化名）变软，螺钉尖端仍然坚硬，摩擦生热的能量转化方式与四冲程汽油机的 　压缩　冲程相同；③螺纹完全拧入板材后螺钉停止转动，板材局部 　凝固　（物质变化名）牢牢套住螺钉，利用该技术，铜螺钉可以拧入表格中 　铝　物质制作的板材。
物质
熔点/℃
铁
1535
铜
1083
铝
660

【解析】②螺钉尖端与板材表面摩擦生热，板材局部会熔化为液态；摩擦生热的能量转化方式是通过做功的方式使机械能转化为内能；内燃机的压缩冲程中，机械能转化为内能，所以内燃机的压缩冲程的能量转化相同；
③螺纹完全拧入板材后螺钉停止转动，板材局部的温度变低，由液态变为凝固为固态，牢牢套住螺钉；
④由表格中的数据可知，铜的熔点为1083℃，而铁的熔点要高于铜的熔点，铝的熔点低于铜的熔点，所以铜螺钉不能拧入铁物质制作的板材，可以拧入铝物质制作的板材。
【答案】熔化；压缩；凝固；铝。
27．小明用相同的酒精灯给质量相等的甲、乙两种物质加热。根据测量数据描绘温度﹣时间图象如图所示，由图可知，甲物质比热容 　＜　（选填“＞”“＜”或“＝”）乙物质比热容。用酒精灯给物体加热，物体内能增大、温度升高，这是通过 　热传递　方式实现的。实验完成后，酒精灯中剩余酒精的热值 　不变　（选填“变大”“变小”或“不变”）。

【解析】（1）用相同的酒精灯给质量相等的甲、乙两种物质加热时，相同时间内，两种物质吸收的热量相同；由图象可知，甲物质比乙物质的温度升高得快，根据吸热公式Q＝cm△t，可知甲物质的比热容小于乙物质的比热容；
（2）用酒精灯给物体加热，物体吸收热量，内能增大，这是通过热传递的方式实现的；
（3）热值是燃料的一种特性，不随质量的改变而改变，故酒精灯中剩余的酒精热值不变。
【答案】＜；热传递；不变。
28．用煤气灶把初温为20℃，质量为2kg的水加热到70℃，水吸收的热量为 　4.2×105　J。若煤气燃烧时放出的热量全部被水吸收，则需要完全燃烧 　0.01　kg的煤气。事实上，将这壶水加热到70℃需要的煤气质量更 　多　。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值为4.2×107J/kg]
【解析】
（1）水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（70℃﹣20℃）＝4.2×105J；
（2）由题意可知，Q放＝Q吸＝4.2×105J，
根据Q放＝mq煤气可得，消耗煤气的质量：
m煤气＝＝＝0.01kg。
由于有热损失，则事实上将这壶水加热到70℃需要的煤气质量更多。
【答案】4.2×105；0.01；多。
29．哈尔滨市正在进行的老旧小区改造措施惠及万民，其中为房屋外墙安装保温层、更换门窗等措施可减少散热，提高室温，实现“节能减排”，因此某居民楼一冬天可节约燃煤2.8×104kg，这些煤完全燃烧可放出的热量为 　8.4×1011　J，这些热量可使太阳岛人工湖中1.0×108kg的水温度升高 　2　℃。[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤的热值为3.0×107J/kg]
【解析】这些煤完全燃烧可放出的热量为Q放＝q煤m煤＝3.0×107J/kg×2.8×104kg＝8.4×1011J；
根据题意可知水吸收的热量Q吸＝Q放＝8.4×1011J；
这些热量可使太阳岛人工湖中1.0×108kg的水温度升高△t＝＝＝2℃。
【答案】8.4×1011；2。
30．如图所示，小明在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团硝化棉，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柴油机的 　压缩　冲程相同。小明参加了一次长跑，身体消耗的能量约为8.4×106J，这些能量相当于完全燃烧 　0.21　m3的天然气，若天然气完全燃烧放出的热量有50%被水吸收，则在标准大气压下这些热量可将 　12.5　kg、20℃的水烧开。（c水＝4.2×103J/（kg•℃）；q天然气＝4×107J/m3）

【解析】（1）在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团硝化棉，用力将活塞迅速向下压，棉花被点燃，这是因为压缩筒内空气做功，使空气的内能增加；
该实验中，活塞的机械能转化为筒内空气的内能，与内燃机的压缩冲程的能量转化方式相同。
（2）由题可知，天然气完全燃烧放出的热量等于身体消耗的能量，
由Q放＝Vq得，需要天然气的体积：
V＝＝＝0.21m3；
（2）水吸收的热量：
Q吸＝50%Q放＝50%×8.4×106J＝4.2×106J，
由Q吸＝cm△t得，水的质量：
m＝＝＝12.5kg。
【答案】压缩；0.21；12.5。
31．生活垃圾的热值为3×106J/kg，位于武进区遥观镇的垃圾焚烧发电厂每天完全燃烧800t生活垃圾，放出热量 　2.4×1012　J，放出热量的30%用来发电，每天可发电 　2×105　kW•h，放出热量的42%用来加热水供给附近小区，1标准大气压下，每天可将 　3×106　kg的水由20℃恰好加热至沸腾。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
【解析】生活垃圾的质量为：m＝800t＝8×105kg，生活垃圾的热值为：q＝3×106J/kg，
燃烧放出的热量为：Q放＝mq＝8×105kg×3×106J/kg＝2.4×1012J；
放出热量的30%用来发电，则电能为：W电＝ηQ放＝30%×2.4×1012J＝7.2×1011J＝2×105kW•h；
水吸收的热量为：Q吸＝η′Q放＝42%×2.4×1012J＝1.008×1012J，
由Q吸＝cmΔt得，水的质量为：m水＝＝＝3×106kg；
【答案】2.4×1012；2×105；3×106。
32．目前正在我市进行试验飞行的国产大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600装有4台国产WJ6涡轮螺旋桨发动机，是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要，研制的大型特种用途民用飞机。飞机在空中满载时的最大巡航速度为460km/h，发动机巡航推力为5×104N。

（1）AG600在高空所受的大气压强，比水面附近的大气压强 　小　；为了执行灭火任务飞机停在水面吸水，随着吸水量增加，它受到的浮力 　增大　（选填“增大”、“不变”或“减小”）。
（2）某次试飞中AG600以最大速度满载巡航1h，消耗燃油2×103kg，燃油完全燃烧产生的内能为 　9.2×1010　J，发动机的工作效率为 　25%　（燃油的热值取4.6×107J/kg）。
【解析】（1）大气压随着高度的增加而减小，所以鲲龙AG600水陆两栖飞机在高空所受的大气压强，比水面附近的大气压强小；
为了执行灭火任务飞机停在水面吸水，随着吸水量增加，飞机自身总重G增加，由漂浮条件F浮＝G可知，它受到的浮力增大；
（2）燃油完全燃烧获得的内能：
Q＝mq＝2×103kg×4.6×107J/kg＝9.2×1010J；
由v＝得，AG600以最大速度满载巡航1h，通过的路程：
s＝vt＝460km/h×1h＝460km＝4.6×105m；
推力所做的功：
W有＝Fs＝5×104N×4.6×105m＝2.3×1010J；
发动机的工作效率为：
η＝×100%＝×100%＝25%。
【答案】（1）小；增大；（2）9.2×1010；25%。
33．小明一家驾车旅行。
（1）加油时，闻到汽油味，说明分子在 　不停地做无规则运动　；
（2）图示为车发动机的一个冲程，其能量转化情况是 　机械能转化为内能　；
（3）若车的总质量为1.5t，匀速直线行驶9km，所受阻力为车重的0.1倍，完全燃烧汽油1L，则1L汽油完全燃烧放出的热量是 　3.6×107　J，车所受牵引力是 　1.5×103　N，车的工作效率是 　37.5　%。（ρ汽油＝0.8×103kg/m3，q汽油＝4.5×107J/kg，g取10N/kg）

【解析】（1）给汽车加油时，会闻到汽油味，从物理学角度来看，属于扩散现象，这个现象表明这汽油分子在不停地做无规则运动；
（2）图中进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，机械能转化为内能；
（3）根据密度公式ρ＝算出汽油的质量为：
m＝ρ汽油V＝0.8×103kg/m3×1×10﹣3m3＝0.8kg，
汽油完全燃烧释放出的热量为：
Q放＝mq汽油＝0.8kg×4.5×107J/kg＝3.6×107J；
车的质量为m′＝1.5t＝1.5×103kg，
车受到的重力：G＝m′g＝1.5×103kg×10N/kg＝1.5×104N；
车所受阻力：f阻＝0.1G＝0.1×1.5×104N＝1.5×103N；
因为车匀速行驶，所以牵引力F＝f阻＝1.5×103N；
牵引力做的功：W＝Fs＝1.5×103N×9×103m＝1.35×107J；
车的效率：
η＝×100%＝×100%＝37.5%。
【答案】（1）不停地做无规则动；（2）机械能转化为内能；（3）3.6×107；1.5×103；37.5。
34．如图是新农村建设中广泛使用的一种小型农用柴油机，铭牌部分信息如下表所示，其中活塞行程是指一个冲程活塞移动的距离。该柴油机为单缸四冲程内燃机，压缩冲程中气缸内气体内能增加是通过 　做功　方式实现的；正常工作1min，柴油机输出的有用功 　4.8×105　J，消耗柴油 　0.03　kg，做功冲程中燃气对活塞的平均压力为 　4000　N。（q柴油＝4.0×107J/kg）
型号
HR05b
活塞行程
100mm
转速
2400r/min
输出功率
8kW
效率
40%

【解析】（1）柴油机的压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物做功，活塞的机械能转化为气缸内气体的内能；
（2）根据P＝知柴油机输出的有用功为：
W＝Pt＝8×103W×60s＝4.8×105J；
根据效率公式η＝得燃料完全燃烧放出的热量为：
Q放＝＝＝1.2×106J；
利用Q＝mq知消耗柴油的质量为：
m＝＝＝0.03kg；
飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮1min转动2400周，要对外做功1200次，
一次做功为：
W′＝＝＝400J
做功冲程中燃气对活塞的平均压力为：
F＝＝＝4000N。
【答案】做功；4.8×105；0.03；4000。
35．有一辆由汽油机提供动力的汽车，该车的输出功率与汽油机转速的关系如图所示。这辆汽车在某次测试时以90km/h的速度在水平公路上匀速行驶了10min，消耗1.1kg的汽油，此过程中汽油机的转速为2000r/min（汽油的热值q汽油＝4.6×107J/kg）。
（1）汽油机是一种将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的内能转化为 　机械　能的装置。
（2）该汽车在这段时间内行驶了多少路程？
（3）1.1kg的汽油完全燃烧能产生多少热量？
（4）此过程中汽油机的效率是多少？（百分数保留到0.1位）

【解析】（1）汽油机是一种将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的内能转化为机械能的装置；
（2）已知汽车的速度v＝90km/h，行驶的时间t＝10min＝，
由v＝可知汽车行驶的路程为：s＝vt＝90 km/h×h＝15km；
（3）1.1 kg汽油完全燃烧产生的热量为：Q放＝mq汽油＝1.1 kg×4.6×107 J/kg＝5.06×107J；
（4）由图可知，转速为2000r/min时对应的汽车输出功率为P＝30kW＝3×104W，
由P＝可得汽油机在此过程做的有用功为：W＝Pt＝3×104W×10×60s＝1.8×107J，
汽油机的效率为：η＝×100%＝≈35.6%。
【答案】（1）汽油机是一种将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的内能转化为机械能的装置；
（2）该汽车在这段时间内行驶了15km路程；
（3）1.1kg的汽油完全燃烧能产生5.06×107J热量；
（4）此过程中汽油机的效率是35.6%。
36．某品牌汽车空载静止时对水平地面的压强为3×105Pa，轮胎与地面总接触面积为400cm2。当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶时，功率为50kW。求：
（1）汽车的重力是多少？
（2）当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶时，所受到的阻力是多少？
（3）当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶100km时，燃烧10kg汽油，则发动机的效率是多少？（汽油热值q＝4.6×107J/kg）（结果保留到0.1%）
【解析】（1）根据p＝可知汽车空载静止时对水平地面的压力F＝pS＝3×105Pa×400×10﹣4m2＝1.2×104N，
则汽车的重力G＝F＝1.2×104N；
（2）汽车的速度v＝120km/h＝m/s，
当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶时，处于平衡状态，所受阻力和牵引力大小相等，
根据P＝＝＝Fv可知汽车所受阻力f＝F牵＝＝＝1500N；
（3）当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶100km时，牵引力做功W＝F牵s＝1500N×100×103m＝1.5×108J，
10kg汽油完全燃烧放出的热量Q放＝qm＝4.6×107J/kg×10kg＝4.6×108J，
发动机的效率η＝＝×100%≈32.6%。
【答案】（1）汽车的重力是1.2×104N；
（2）所受到的阻力是1500N；
（3）发动机的效率是32.6%。
37．菜油是人们烹饪时常用的材料，最适宜的烹饪温度在150℃到180℃之间。某酒店厨师在炸制酥肉时，将2kg的菜油从20℃加热到170℃（未沸腾），求：
（1）菜油吸收的热量[取c菜油＝2.0×103J/（kg•℃）]；
（2）如果这些热量由天然气燃烧来提供，则需要完全燃烧多少m3的天然气（假设天然气完全燃烧释放的热量全部被菜油吸收，天然气的热值为4.0×107J/m3）。
【解析】（1）菜油吸收的热量为：Q吸＝c菜油m△t＝2.0×103 J/（kg•℃）×2kg×（170℃﹣20℃）＝6×105J；
（2）因为天然气完全燃烧释放的热量全部被菜油吸收，则：Q吸＝Q放＝qV，
天然气的体积为：V＝＝＝0.015m3。
【答案】（1）菜油吸收的热量为6×105J；
（2）这些热量用天然气来提供，需要完全燃烧0.015m3的天然气。