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專題16 內能的利用
中考考點分析 主要考查的重點及熱點：有關熱值、熱機的效率和熱量的計算、內燃機的四個沖程的識別汽油機和柴油機的結構及四個沖程的異同、利用能量守恒定律判斷能量的轉化和轉移；聯系生活實際的熱量的轉化和轉移型計算是熱點.
【母題1】（真題來源：廣州）下列選項可能符合汽車熱機能量流向的是　　
A．
B．
C．
D．
【分析】（1）熱機是利用內能來做功的機器；
（2）熱機的效率是指用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒所放出的總能量的比值；
汽車熱機的效率通常為左右。
【解答】解：（1）熱機是利用內能來做功的機器，故錯誤；
、汽車熱機的效率通常為左右，只有選項中汽車熱機工作時，有的內能轉化為機械能，故錯誤、正確。
故選：。
【名師點評】 本題考查熱機的定義和熱機的效率，知道熱機效率比較低是解題的關鍵。
【母題2】（真題來源：衡陽）汽車的發動機大多數是內燃機，內燃機是熱機的一種，下列關于熱機和環境保護的說法，正確的是　　
A．熱機排出的尾氣沒有內能
B．熱機的效率能達到
C．熱機的大量使用會造成環境污染
D．汽油機的做功沖程是將機械能轉化成內能
【分析】（1）熱機是一種將燃料燃燒放出的內能轉換為機械能的機械；
（2）熱機工作時廢氣帶走大部分能量、克服機械間的摩擦做額外功、同時也存在熱散失等，所以熱機的效率較低；
（3）熱機工作時，排放的尾氣中有二氧化硫、二氧化碳和氮氧化合物，會形成酸雨，危害植物，污染環境；
（4）汽油機的做功沖程對外做功，將內能轉化為機械能；壓縮沖程將機械能轉化為內能。
【解答】解：、熱機工作時，排出的尾氣帶走了大部分內能，故錯誤；
、熱機工作時由于要克服機械間的摩擦做額外功、同時也存在熱散失、并且廢氣帶走大部分能量，所以熱機的效率很低，不能達到，故錯誤；
、熱機工作時，燃料燃燒放出的廢氣會造成環境污染，所以熱機的大量使用會造成環境污染，故正確；
、汽油機的做功沖程中高溫高壓燃氣推動活塞做功，將內能轉化為機械能，故錯誤。
故選：。
【名師點評】 本題考查了熱機的有關知識，要掌握熱機的原理及其熱機效率的影響因素。是一道基礎題。
【解法技巧】 首先要熟悉汽油機的主要結構以及做功沖程和壓縮沖程中能量的轉化.辨別沖程時，要抓住四個沖程中的工作特點：進氣門、排氣門的開、閉情況以及活塞上、下運行情況.另外還要把握住吸氣沖程、做功沖程和排氣沖程的顯著特點：做功沖程中的顯著特點是火花塞產生電火花；吸氣沖程和排氣沖程有吸入物質和排出廢氣的箭頭標識.
1．（真題來源：蘭考縣模擬）關于熱機，下列說法正確的是　　
A．汽油機氣缸頂部有噴油嘴，柴油機氣缸頂部有火花塞
B．汽油機在吸氣沖程中，將空氣吸入氣缸
C．熱機是利用內能做功的裝置，可將內能轉化為機械能
D．一般情況下汽油機的壓縮比大于柴油機，其功率也更大
【分析】（1）汽油機和柴油機在構造上有明顯區別，汽油機頂部有火花塞，柴油機頂部有噴油嘴；
（2）汽油機在吸氣沖程中，將空氣和汽油的混合氣體吸入氣缸；
（3）熱機是利用內能做功的機械，工作時將內能轉化成機械能，由此可得出結論；
（4）因為柴油機的壓縮沖程壓縮程度大，汽缸內部壓強更大，所以柴油機的效率比汽油機高
【解答】解：、汽油機和柴油機在構造上有明顯區別，汽油機頂部有火花塞，柴油機頂部有噴油嘴，故錯誤；
、汽油機在吸氣沖程中，將空氣和汽油的混合氣體吸入氣缸，故錯誤；
、熱機是利用內能做功的機械，工作時將內能轉化成機械能，故正確；
、因為柴油機的壓縮沖程壓縮程度大，汽缸內部壓強更大，所以柴油機的效率比汽油機高，但功率不一定大，故錯誤。
故選：。
2．（真題來源：湘潭模擬）下列關于熱機的描述中：①熱機是燃料燃燒放出的化學能轉化成機械能的機器；②在汽油機的壓縮沖程中，機械能轉化成內能；③熱機的效率越高，做同樣多的功消耗的燃料越少；④燃料的熱值越大，熱機的效率越高。
A．只有①③正確 B．只有②④正確 C．只有①④正確 D．只有②③正確
【分析】（1）利用燃料燃燒獲得的內能來工作的機器叫熱機；
（2）在汽油機的壓縮沖程中，機械能轉化為內能；
（3）用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機的效率；
（4）某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值。
【解答】解：①熱機是燃料燃燒獲得的內能轉化成機械能的機器，故①錯誤；
②在汽油機的壓縮沖程中，活塞上升壓縮氣缸內的氣體，使氣體內能增大，即機械能轉化為內能，故②正確；
③熱機效率越高，做有用功與燃料完全燃燒放出的熱量的比值越大，即在做有用功相同的情況下，消耗的燃料較少，或消耗相同的燃料，做功較多，故③正確；
④熱機的效率是指用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比，某種燃料完全燃燒放出的熱量，叫做這種燃料的熱值，熱機的效率與燃料的熱值無關，故④錯誤；
所以正確的有②③。
故選：。
3．（真題來源：牡丹區三模）某機器的能量流向如圖所示，據此推理該機器可能是　　
A．火箭發動機 B．發電機 C．滑輪組 D．電飯煲
【分析】由能量流向圖判斷該機器主要將什么能轉化成了什么能即可解決此題。
【解答】解：如圖該機器將一部分化學能轉化成了內能，還有一部分內能能轉化成了機械能，
、火箭發動機屬于熱機，熱機工作時燃料燃燒，化學能轉化為內能，然后將內能轉化為機械能，故符合題意；
、發電機工作時將其它形式的能轉化為電能，故不符合題意；
、滑輪組工作時由于繩子與滑輪的摩擦，大部分是機械能輸出，也有少部分機械能轉化為內能，故不符合題意；
、電飯煲工作時將電能轉化為內能，不產生機械能，故不符合題意。
故選：。
【母題1】（真題來源：長春）內燃機的能量流向圖如圖所示。內燃機的效率為　　
A． B． C． D．
【分析】用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比，叫做熱機的效率。
【解答】解：
由內燃機的能量流向圖知，用來做有用功的能量占燃料完全燃燒放出能量的，即內燃機的效率為。
故選：。
【名師點評】 此題考查了學生對熱機效率認識和理解，屬于一道基礎性題目。
【母題2】（真題來源：荊門）目前正在我市進行試驗飛行的國產大型水陸兩棲飛機“鯤龍” 裝有4臺國產渦輪螺旋槳發動機，是國家為滿足森林滅火和水上救援的迫切需要，研制的大型特種用途民用飛機。飛機在空中滿載時的最大巡航速度為，發動機巡航推力為。
（1）在高空所受的大氣壓強，比水面附近的大氣壓強 　小　；為了執行滅火任務飛機停在水面吸水，隨著吸水量增加，它受到的浮力 　　（選填“增大”、“不變”或“減小” 。
（2）某次試飛中以最大速度滿載巡航，消耗燃油，燃油完全燃燒產生的內能為 　　，發動機的工作效率為 　　（燃油的熱值取。
【分析】（1）大氣壓隨著高度的增加而減小；物體漂浮時，浮力大小等于重力；
（2）知道燃料的質量和熱值，利用求出燃料完全燃燒放出的熱量；
知道飛機在空中滿載時的最大巡航速度和巡航時間，計算出巡航路程，再利用求推力所做的功，發動機的工作效率等于推力所做的功與燃料燃燒放出的熱量之比。
【解答】解：（1）大氣壓隨著高度的增加而減小，所以鯤龍水陸兩棲飛機在高空所受的大氣壓強，比水面附近的大氣壓強小；
為了執行滅火任務飛機停在水面吸水，隨著吸水量增加，飛機自身總重增加，由漂浮條件可知，它受到的浮力增大；
（2）燃油完全燃燒獲得的內能：
；
由得，以最大速度滿載巡航，通過的路程：
；
推力所做的功：
；
發動機的工作效率為：
。
故答案為：（1）小；增大；（2）；。
【名師點評】 此題考查了大氣壓與高度的關系、漂浮條件、燃料的熱值及其計算、功的計算、同時涉及到了發動機的工作效率問題，是一道綜合性計算題，要細心解答，避免出錯。
【解法技巧】 熱機性能的重要指標。熱機的效率高，在做功同樣多的情況下，就消耗更少的燃料，從而節約能源減少污染。再設計和制造熱機時，要不斷改進和創新，以減少各種能量損失，提高效率。故提高熱機效率的主要途徑有：①使燃料充分燃燒；②盡量減小廢氣帶走的熱量；③機件間保持良好的潤滑、減小因摩擦而損失的能量；④改進熱機的結構和性能，減小熱量的損失。
1．（真題來源：金壇區校級二模）小明在加油站看到普通汽車只要加92號汽油，而渦輪增壓的車需要加95號汽油，通過查資料得知，汽油標號不同是因為汽油中的異辛烷（化合物）含量不同：汽油標號越高，越不容易在壓縮沖程中爆燃。渦輪增壓的汽車利用發動機排出的廢氣驅動渦輪旋轉，將空氣壓縮后壓入汽缸，使汽油獲得更多氧氣，燃燒更充分。下列說法正確的是　　
A．95號汽油和92號汽油的熱值一定相同
B．增壓技術使汽缸內壓強變大，壓縮沖程中活塞對油氣混合物做功更多，使之易爆燃
C．渦輪增壓技術使汽油燃燒更充分，從而能提高汽油的熱值
D．高溫尾氣仍含有較多熱量，將這部分能量利用起來可以提高熱機效率
【分析】、不同型號汽油的熱值不一定相同；
、溫度越高，燃料越易爆燃；
、熱值跟燃料的種類有關，跟燃料的質量，燃燒情況等無關；
、設法利用廢氣的能量能提高熱機的效率。
【解答】解：、95號汽油和92號汽油的成分不同，熱值不一定相同，故錯誤；
、增壓技術使氣缸內壓強變大，壓縮沖程中，活塞對油氣混合物做功更多，油氣混合物的溫度越高，同時增加了氧氣含量，使汽油燃燒更充分，不易爆燃，故正確；
、熱值跟燃料的種類有關，跟燃料的質量，燃燒情況等無關，故錯誤；
、高溫尾氣仍含有較多能量，將這部分能量利用起來可以提高熱機效率，故錯誤。
故選：。
2．（真題來源：岱岳區三模）某家用轎車，重為，當車以的速度勻速直線行駛了，消耗汽油，期間車受到的阻力為車重的0.08倍。已知汽油的熱值為，在此過程中，下列說法正確的是　　
①汽車通過的路程為
②牽引力做功的功率為
③汽油完全燃燒放出的熱量為
④汽車發動機的效率為
A．只有①②③正確 B．只有②③④正確
C．只有①②④正確 D．只有②③正確
【分析】（1）已知汽車行駛的路程和速度，利用速度公式可求出汽車行駛的路程；
（2）根據求出牽引力的大小，根據求出功率的大小；
（3）已知汽油的熱值和消耗的質量，利用可求出消耗的燃油完全燃燒放出的熱量；
（4）利用求出汽車牽引力做的功，再根據可求出汽車發動機的效率。
【解答】解：①汽車的速度為；
根據可知，汽車通過的路程為：，故①正確；
②汽車在水平面上做勻速直線運動，受到的牽引力好摩擦力是一對平衡力，則；
牽引力做功的功率為：，故②正確；
③則消耗的燃油完全燃燒放出的熱量為：，故③錯誤；
④汽車牽引力做的功為：；
汽車發動機的效率為：，故④正確。
故選：。
3．（真題來源：盤龍區校級模擬）新能源汽車正在進入人們的生活中，越來越多的人購買新能源汽車，市場上有一款總質量為的氫燃料新能源汽車，某次測試時它以的速度勻速行駛消耗氫燃料的質量為，受到的阻力為其總重的0.2倍，已知氫的熱值為，水的比熱容為，取，求本次測試時：
（1）氫燃料完全燃燒釋放的熱量；
（2）若這些氫燃料完全燃燒釋放出熱量的被初始溫度為的水吸收，則可使多少千克的水溫度開高？
（3）該氫燃料新能源汽車的效率（保留一位小數）。
【分析】（1）根據公式進行計算；
（2）氫燃料完全燃燒釋放出熱量的被初始溫度為的水吸收，可知水吸收的熱量，根據公式△可計算水的質量；
（3）氫燃料新能源汽車總質量為，受到的阻力為其總重的0.2倍，可知受到的阻力，從而得到牽引力；知道速度和時間，可計算汽車行駛的路程；根據公式可計算有用功，進而計算機械效率。
【解答】解：（1）氫燃料的質量為，
氫燃料完全燃燒釋放的熱量為：；
（2）氫燃料完全燃燒釋放出熱量的被初始溫度為的水吸收，
則水吸收的熱量為：；
由公式△得：
解得：；
（3）由題意可知，汽車受到的阻力為：，
汽車的速度為：，
行駛的時間為：，
勻速行駛行駛的路程為：，
牽引力做功為：，
則氫燃料新能源汽車的效率為：。
答：（1）氫燃料完全燃燒釋放的熱量是；
（2）若這些氫燃料完全燃燒釋放出熱量的被初始溫度為的水吸收，則可使100千克的水溫度開高；
（3）該氫燃料新能源汽車的效率。

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