热机及热机效率精彩试题及解答

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1、热机及热机效率思考：如图所示在试管里装些水，用橡皮塞塞住加热使水沸腾，会看到什么现象？讨论这 个过程中能量的变化？这个实验向同学们展示了人类利用能的过程。燃料的化学能通过燃料转化为能，又通过做功， 把能转化为机械能。热机的种类很多，例如蒸汽机、 燃机、汽轮机、喷气发动机等，尽管它们的构造各不 相同但都是把能转化为机械能的机器。热机的广泛使用，使人类迈入了工业化社会1、热机：将能转化为机械能的机器。2、燃机： 燃机是最常见的热机；汽油机、柴油机是最常见的燃机。3、四冲程汽油机： 活塞在气缸往复运动是， 从气缸的一端运动到另一端的过程， 叫做冲程。多数汽油机是由吸气、压缩、燃烧膨胀做功、排气四个冲

2、程的不 断循环来保证连续工作的。吸气冲程： 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 进入气缸。压缩冲程： 进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩。做功冲程：在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，是燃料猛烈燃烧，产生 高温高压的气体， 高温高压的气体推动活塞向下运动， 带动曲轴转动，从而做功排气过程： 进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。 压缩冲程把机械能转化为能，做功冲程把能转化为机械能。4、热机的效率讨论交流：热机工作时，能不能将 燃料所蕴藏的化学能全部用来对外做有 用功呢？由图可知，真正能转变为对外做有用功的能量只占燃料燃烧时所释放能量的一部

3、分热机定律热机转变为有用功的能量与燃料完全燃烧释放的能量的比值称为热机效率， 即：热量：指的是由于温差的存在而导致的能量转化过程中所转移的能量。蒸汽机的效率很低，只有 6%15%，燃机效率比蒸汽机的高，汽油机的效率 为 20%30%，柴油机的效率为 30% 45%。热机效率是热机性能的一个重要指标。关于能的利用和环境保护的问题。要知道工业企业，交通运输工具，家庭炉 灶和取暖设备，它们都要用煤、石油等燃料，以取得和应用能。它们排放的烟尘 废气是大气污染的主要来源。大气污染不但直接危害人体健康，而且会影响植物的正常生长，甚至影响全 球的气候。保护环境，控制和消除大气污染， 已经成为当前需要解决的重

4、要课题。知识问答 】这一部分主要是为了加深学生对概念的认识以及理解， 并进一步的去讨论探 究。问 1 ：怎样更深刻地理解四冲程汽油机的工作过程？答：四冲程汽油机的每一个工作循环包括四个冲程：吸气、压缩、做功、排气，这四个冲程中只有做功冲程（即燃烧膨胀做 功冲程）对外做功，它是靠燃料（汽油）在汽缸中 燃烧，生成高温高压的燃气，燃气推动活塞对外做 功，实现了能转化为机械能，从而使汽车获得了动 力（机械能），而且其他三个冲程信息快递：每完成一个工作循环，活塞在汽缸内往复两次，飞轮转动两周燃气对外 做功一次靠飞轮的惯性来完成，吸气、压缩、排气冲程需消耗机械能，其中压缩冲程机械 能转化为能形成高温高压燃

5、油气体混合物， 遇电火花而猛烈燃烧， 获得更大的能， 在这其中，还存在燃料的化学能转化为能的能量转化形式。问 2 ：怎样从热机的效率来理解提高燃料的利用率？答：们知道，热机我的效率做有用功的能量 燃料完全燃烧放出的能，其中，燃料完全燃烧放出的能量即为热机的燃气能， 燃气能 =散热损失能量 +机械损失能量 （克服摩 擦） +有用机械能。从上面的等式中可看出，要提高热机效率可尽量减少各种能量损失，其中减 少燃气的能损失是有效措施就是重新利用燃气能（如热电站） ，这样可提高燃料 利用率。当然，现代化的新型热机（比如课本 P117 介绍的现代汽车的发动机利 用微电脑控制） 的喷油系统， 可提高燃油在汽

6、车中的燃烧效率， 从而业可提高燃 料的利用率。 作为当今石油等能源物质的严重匮乏而又必须面临的严峻事实， 提 高燃料的利用率的问题就显得尤为重要。 我们作为新世纪祖国建设的接班人， 在 这个问题上有着很广阔的探索空间， 我们希望有更多的同学将来在汽车工业、 能 源开发遇利用等方面做一个科技型的节能专家。问：为什么热机的效率比较低？答：根据热机效率的定义可知， 热机的效率比较低， 说明热机中燃料完全燃 烧放出的能量中用来做有用功的部分比较少。 为什么会比较少呢？要回答这个问 题，先要弄清热机工作过程中有哪些损失能量的原因， 归纳起来应该有以下几个 原因：（ 1）燃料并未完全燃烧，使部分能量白白浪

7、费掉了。例如，一辆汽车从身边 驶过，有时我们从汽车排出的气体中嗅到了汽油味， 这说明汽油机中的汽油未完 全燃烧。（ 2）热机工作的排气冲程要将废气排出， 而排出的气体中还具有能， 另外汽 缸壁等也会传走一部分能。（3）由于热机各零部件之间有摩擦，需要克服做功而消耗部分能量。（ 4）曲轴获得的机械能也未完全用来对外做功， 而有一部分传给飞轮以维持 其继续转动，这部分虽然是机械能，但不能称之为有用功。 据上所述，热机中能量损失的原因这么多，所以热机的效率一般都比较低【典型例题】例 1：汽油机工作过程由四个冲程组成，在这些冲程中，能转化为机械能的 是（ ）A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲

8、程 D. 排气冲程 选题目的：本题用于考查知道汽油机工作过程由四个冲程组成， 考查理解在 汽油机工作的四个冲程中，发生能量转化的情况。解析：知道汽油机工作的四个冲程中， 只有在做功冲程与压缩冲程中发生能 量转化且只有在做功冲程中， 是将燃气的能转化为活塞的机械能。 本题易错点 是不知道汽油机工作的四个冲程中， 发生能量转化的情况。 汽油机工作中发生能 量转化的情况是将燃气燃烧产生的能转化为活塞的机械能。 在汽油机工作过程中 只在做功冲程中完成这种能量转化， 而其他的几个冲程都是辅助冲程， 因此，在 分析汽油机工作过程中的能量转化的情况时， 只要明确汽油机工作原理， 理解汽 油机工作的四个冲程中

9、， 只有在做功冲程与压缩冲程中发生能量转化， 就能得出 正确答案。在汽油机工作过程中， 只有在做功冲程与压缩冲程中发生能量转化 在压缩 冲程中主要是将机械能转化为气体的能。 在做功冲程中， 主要是将气体的能转化 为活塞的机械能。答案：选 C例 2 ： 有关四冲程燃机的叙述中，不正确的是（）A工作中只有做功冲程把能转化为机械能B工作中压缩冲程是把能转化为机械能C工作开始时要靠外力启动D每一个工作循环，燃气只做功一次选题目的： 知道汽油机的工作原理及工作过程中能量的转化。知识点 热机的工作原理及工作过程中能量的转化情况。闯关点拨 吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成了燃机的一个工作循环。 解析 在燃

10、机的四个冲程中，只有在做功冲程中，燃气才对外做功，能转化 为机械能。压缩冲程中机械能转化为能。 燃机开始工作时需要外力启 动， 所以， A、C、D所说的都是对的。答案： 选 B例 3 甲、乙两汽车，甲的汽油机效率比乙的汽油机效率高，这表明（）A甲做功比乙多B甲做功比乙快C甲消耗的汽油比乙少D以相同的牵引力行驶相同的路程，甲耗油比乙少选题目的： 认识热机的效率，并会进行有关的计算。知识点 考查对热机效率的理解。闯关点拨 热机的效率与功率、做功的多少没有必然联系。解析 汽油机做功的多少由牵引力的大小和汽车前进的距离的大小有关， 与汽油 机的效率无关， 所以 A 不正确；汽油机做功的快慢是由汽油机的

11、功率决定的， 与汽油机的效率无关，故 B 不正确；汽油机做功的多少没有确定，其耗油量 也不能确定，故 C也是错误的。在 D 选项中，由 W=Fs可知，两汽油机做的功 相等，由于甲的效率高，故甲耗油少。答案 选 D例 4：关于热机的效率，以下说法中正确的是（）A. 热机做的有用功越多，效率就一定越高B. 热机的功率大，效率就一定高C. 热机单位时间里耗费的燃料少，热机的效率就一定高D. 以上说法都不对选题目的： 理解热机的效率，并判断习题的正确性。解析： 热机的效率是用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之 比热机做的有用功多， 但消耗的燃料完全燃烧所放出的能量没有确定， 就无法 比较

12、热机的效率的高低。 热机的功率大， 只表示单位时间做的有用功多。 在热机 单位时间里所消耗燃料完全燃烧所放出的能量没有确定的情况下， 也无法判断热 机效率高低。 热机单位时间里消耗的燃料少， 在热机功率没有确定的情况下， 无 法确定单位时间里热机所做的有用功的多少，因而无法判断热机的效率高低。 例 5：汽油机的效率往往比柴油机低，这说明（）A. 汽油机的功率比柴油机小 B. 汽油机做的功比柴油机少C. 柴油机消耗柴油多D. 柴油机的能转化为机械能的百分比大解析： 热机的效率与功率、做功多少没有直接关系。 例6：火箭常用液态氢作燃料，相同质量的氢和汽油完全燃烧，氢放出的热量约 为汽油的 3倍下列

13、说确的是（）A火箭发动机是一种热机 BB氢的热值约为汽油热值的三分之一 C火箭上升时，以发射塔为参照物，火箭是静止的 D火箭加速上升过程中，机械能保持不变知识点： A、通过燃烧燃料获得能，又通过做功，把能转变为机械能的机器叫热 机，火箭利用的是喷气发动机；B 、根据我们对于氢和汽油热值的了解和计算做出判断；C 、主要看火箭和发射塔之间的距离是否发生变化，从而得出结论；D 、分析火箭上升时动能和势能的变化，得出机械能的变化情况解析： A、火箭发动机也是靠燃烧燃料获得动力的，是热机，所以A是正确的；B 、氢的热值是 1.4108J/kg，汽油的热值是 4.6 107J/kg ，氢的热值约为 汽油热

14、值的三倍，所以 B 是错误的；C 、火箭发射时，火箭离发射塔的距离越来越大，以发射塔为参照物，火 箭是运动的，所以 C 是错误的；D 、火箭加速上升时，质量一定，速度变大，动能变大，高度变大，重力 势能变大，机械能变大，所以 D 是错误的 答案：选 A点评：此题考查的是火箭上用到的物理知识， 体现了物体知识应用于生活的物理 理念；我们不仅要学习物理知识， 更要学习物理知识的应用能力， 这才是我们学 习的根本目的。考点：热机；运动和静止的相对性； 动能大小的比较； 势能大小的比较； 机械能； 燃料的热值【知识回顾】一、填空题1. 燃料的燃烧是一种 _化学_变化，在燃烧的过程中，燃料的 _化学 能

15、转化为 能，也就是通常所说的释放出能量。2. 燃机效率总小于 1，这是因为：（1 ），（2）?，（ 3），（4）。3. 一般燃机完成一个工作循环具有 个冲程，其中压缩冲程和做功冲程分别是第 和第 冲程。在压缩冲程里 能转变为 能，在做功冲程里 能转化为 能。4. 干木材的热值是 1.2 107J/kg ，要放出 3.6 10 7J 的热量，需要完全燃 烧kg的干木材5. 汽油机是用 使燃料燃烧的，这种点火方式叫做 ，柴油机是在冲程末， 向气缸喷射 ，它在远远超过它的燃点的热空气中 立即燃烧，这种点火方式叫做 。6. 柴油机和汽油机在吸气冲程中的不同是：汽油机吸入气缸里的是 ，柴油机吸入气缸里的是 。7. 用来做 那部分能量和燃料 放出的能量之比， 叫做热机的效率，提高热机效率的途径是 。8. 一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为 3 600 转 / 分，该柴油机活塞 1 s 对外 做功 次。若其效率为 40%，消耗 5 kg 的柴油转化成的机械能是J。（q 柴油 4.3 107 J/