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1、九年级秋季物理同步 16 讲第三讲 热机与热机效率1内燃机，是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为 动力的热力发动机。根据燃料的不同分为汽油机和柴油机。2四冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程3汽油机与柴油机的区别【内燃机】不同点汽油机柴油机构造不同气缸顶部有火花塞气缸顶部有喷油嘴燃料不同汽油柴油吸气冲程吸入的是汽油与空气的混合物只吸入空气压缩冲程气体体积被压缩为吸进体积的1/61/9机械能转化为内能气体体积被压缩为吸进体积的1/61/22机械能转化为内能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，喷油嘴向气缸内喷进柴油遇温度超
2、过柴油燃点的空气而自动点燃，称为压燃式做功冲程高温高压气体推动活塞做功，气体内能减少，转化为飞轮的机械能内能转化为机械能高温高压气体推动活塞做功，气体 内能减少，推动活塞向下运动，并 通过连杆曲轴推动飞轮旋转 内能转化为机械能效率效率低，20%30%效率高，30%45%应用机体较轻，主要用于汽车、飞机、摩托车等机体较重，主要用于载重汽车、火车、轮船等1针对汽油机的压缩冲程，下列说法中正确的是（ ）A. 气缸中的工作物质压强增大，温度降低B. 气缸中的工作物质压强减小，温度升高C. 气缸中的工作物质内能增大，温度升高D. 气缸中的工作物质内能减小，温度降低【解答】解：汽油机的压缩冲程汽缸里面的气
3、体质量不变，汽缸里面的气体压强增大，汽缸里面的气体温度升高，所以热机工作时，压缩冲程将机械能转化为内能，故选项ABD错误。故选：Co2如图所示，给试管里的水加热，水沸腾后，水蒸气推动橡皮塞冲出试管口，这个过程与选项四冲程汽油机工作示意图中，哪一个冲程的能量转化过程是相同的（ ）【解答】解：水沸腾后，水蒸气推动橡皮塞冲出试管口，是水蒸气的内能转化为机械能，与做功冲程中的能量转化相同；A、图中，两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，此冲程将机械能转化为内能;B、图中，排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程；C、图中，两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，此冲程将内能
4、转化为机械能;D、图中，进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程。故C符合题意，ABD不合题意。故选： Co3关于下列四幅图，下列说法中不正确的是（）B.瓶内气体和打气筒内能改变方式相同如图显示的是汽油机的做功冲程，在这个工作过程中内能不断增大D.图中火箭加速上升阶段，搭载的卫星的机械能增大装置在持续加热一段时间后，塞子飞出的过程中，瓶内气体内能减少解答】解：A、在试管内装些水，用橡胶塞塞住，加热使水沸腾，会看到塞子受到水蒸气的压力而冲出去,此过程蒸气对外做功，内能减小，温度降低，故A正确;B、用打气筒向瓶内打气的过程中压缩瓶内空气做功，机械能转化为内能；活塞克服与筒壁间的摩擦做功，机械
5、能转化为内能，属于做功改变物体的内能，瓶内气体和打气筒内能改变方式相同， 故 B 正确；C、汽油机的做功冲程中，燃气对活塞做功，燃气的内能转化为机械能，所以燃气的内能减少,故 C 错误；D、火箭加速上升的过程中，搭载的卫星的质量不变，其速度增大、高度增大，所以动能和重力势能都增大，即机械能增大，故D正确。故选：Co知识点二热值1含义热值表示燃料质量的一种重要指标。单位质量（或体积）的燃料完全燃烧时所放出的热量。常 用的热值单位，J/kg （固体燃料和液体燃料），或J/m3（气体燃料），符号q。热值反映了燃料燃烧特性，即不同燃料在燃烧过程中化学能转化为内能的本领大小，不随质量、体积的变化而变化。
6、2.公式q=Q放/m（固体）；q=Q放/v（气体）A. 燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小B. 0.5g汽油和2kg汽油，它们的热值是一样的C. 当燃料未燃烧时，其热值为零D. 煤油的热值比酒精大，就是说煤油完全燃烧放出的热量比酒精多解答】解：AC、燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况无关，故AC错误;B、燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，所以0.5g汽油和2kg汽油的热值是一样的，故B正确；D、煤油的热值比酒精大，意思是在质量相同时煤油完全燃烧放出的热量比酒精多，故D错误。故选：B。2.关于热值下列说法正确的是（ ）A. 燃料燃烧不完全时热值变小B. 燃料热值
7、越大，燃烧放出的热量越多C. 2kg煤的热值大于1kg同种煤的热值D. 燃料热值是燃料的特性，与其他因素无关【解答】解：A、热值与燃料是否完全燃烧无关，故A错误；B、燃料的热值越大，只有在相同质量并且完全燃烧的情况下，放出的热量才越多，质量少、燃烧不完全放出的热量就少，故B错误；CD、热值是燃料本身的特性，只与燃料的种类有关，与其他因素无关，故C错误、D正确。故选： D。3一瓶酒精用掉一半，关于剩下的酒精，下列判断正确的是（）A. 密度变为原来的一半B比热容不变C. 温度变为原来的一半D.热值变为原来的一半【解答】解：一瓶酒精用掉一半，剩下酒精的质量变小了，体积变小了，温度没有发生变化；密度、
8、比热容、热值是物质的特性，其大小都与质量无关，所以密度、比热容、热值都不变；故B 正确。故选：B。知识点三热机效率1含义转变为有用功的热量跟燃料燃烧时放出的热量的比叫做热机的效率，也叫热机的有效效率。通 常用百分数来表示。2.公式n=Q 有/Q 放 X100%【热机效率】1甲、乙两种燃料完全燃烧放出的热量与其质量关系的图象如图所示，下列分析正确的是（ ）A. 甲燃料的热值小于乙燃料的热值B使用甲燃料的热机做的有用功一定更多C. 完全燃烧相同质量的两种燃料，甲放出的热量更多D. 使用甲燃料的热机效率一定高，但是热机效率肯定小于100%【解答】解：A、由图可知，取相同质量时，0甲0 乙根据q= 可
9、知，q甲口 乙即甲燃料的热值大于乙燃 甲乙m甲乙料的热值，故A错误;BD、甲燃料的热值大，由Q放=皿口可知，完全燃烧相同质量的甲燃料和其它燃料相比，甲放出的热量多，但使用甲燃料的热机做的有用功不一定多；使用甲燃料的热机做的有用功与燃料完全 燃烧放出的热量之比不一定大，使用甲燃料的热机效率不一定高（热机效率肯定小于 100%是正 确的），故 BD 错误；C、甲燃料的热值大于乙燃料的热值，由Q放=mq可知，完全燃烧相同质量的甲、乙燃料，甲放出的热量大于乙燃料，故C正确；故选：Co2关于热机的效率，下列说法正确的是（）A. 热机的效率越高说明做功越快B. 热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的能
10、量越多C. 热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的D. 般情况下柴油机的效率比汽油机的高【解答】解：A、热机的效率越高说明用来做有用功的能量占燃料完全燃烧产生的能量之比大，做功越快是指 功率大，功率和效率没有关系，故A错误；B、热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，当热机做一定的有用 功，消耗的燃料越少，效率一定越高，故B错误；C、热机损失的能量中，主要有废气带走的能量，故C错误；D、柴油机的效率一般要高于汽油机，故D正确。故选： Do3如图是某型号的消防车，其部分相关数据如下表，该车通过柴油发动机提供喷水动力。在喷水作业的过程中，（已知柴油的热
11、值为4.0X107J/kg, g=10N/kg）求：型号*消防车整车质量 m25t水箱容积V8m3喷嘴横截面4cm2积S喷水压强 p1 X 106Pa1）喷嘴处喷水时受到的喷水压力是多少？（2）若将满箱水全部喷到50m高的着火点处，这一过程中克服整箱水的重力做的有用功是多少?3）若这次消防车喷水效率是10%，此过程需要消耗柴油的质量是多少？【解答】解：（1）根据p=号知，喷嘴处喷水时受到的喷水压力为F=pS = 1X 106Pa1 X4X10-4m2=400N；(2)根据p=昔知，水的质量为：m=pV=1.0X103kg/m3 X 8m3 = 8 X 103kg,水的重力为：G=mg=8X 1
12、03kgX 10N/kg=8X 104N,克服整箱水的重力做的有用功为：W_Gh_8X104 NX50m_4X106J；(3)根据n_#孑知，燃料完全燃烧放出的热量为:=4X107JQ _J_4X10SJQ放仰1由 Q_mq 知，消耗柴油的质量为：答：（1）喷嘴处喷水时受到的喷水压力是400N；（2）若将满箱水全部喷到50m高的着火点处，这一过程中克服整箱水的重力做的有用功是4X106J；（3）若这次消防车喷水效率是10%，此过程需要消耗柴油的质量是1kg。4我国自主研制的某型新一代战斗机，具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，该飞机最大起飞质量为3.7X104kg，最大飞
13、行高度达2X104m，最大航行速度达2.5倍声 速，最大载油量为104kg.飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系见下表（其中一格数据漏填）：速度 v/(m/s)100 200 300 400 500阻力 f/N0.3X104 1.2X104 2.7X1047.5X104飞机发动机燃油完全燃烧的能量转化为机械能的效率是30%，飞机使用的航空燃油的热值为5 X 107J/kg(1) 飞机发动机完全燃烧 104kg 燃油放出的热量为多少焦？(2) 当飞机以400m/s的速度巡航时，飞机航行时所受阻力的大小是 4.8X104 N；当飞机以 300m/s 的速度巡航时，飞机发动机的输出功率是多少？(3)
14、 某次执行任务时，驾驶员发现飞机的油量还有5.4X103kg，若以500m/s的速度巡航，则飞 机最多还能飞行多少？【解答】解：(1)完全燃烧 104kg 燃油放出的热量：Q=mq=1 X 104kg X 5 X 107J/kg = 5 X 1011J ；(2) 由表中数据可知，飞机所受阻力与速度的平方成正比，即f1： f2=v12： v22，则飞机以 400m/s 的速度巡航时，所受阻力：v 22f4=f=X0.3X104N=4.8X104N；当飞机以 300m/s 的速度巡航时，由表格数据可知，此时的阻力为 2.7X104N， 此时飞机发动机的输出功率：W FsP=*=F3V3=f3V3 = 2.7X 104NX 300m/s=8.1 X 106W=8.1X 103kW；(3) 飞机的油量还有5.4X 103kg，则这些燃油放出的热量：Qz=mz q=5.4X103kgX5X107J/kg=2.7X1011J；w由n=得还能做的有用功：W=30%XQ=30%X2.7X1011J = 8.1X101J,由表格数据可知，速度500m/s时的阻力为：f5 = 7.5X104N；由W=Fs=fs可得飞机最多还能飞行的路程：W S IX 1 010Ts= 1.08 X 106m= 1080km。7.5 X 104N答：(1)飞机发动机完全燃烧 104kg 燃油放出的
