1、专项二 热学重难点05 内能的利用【知识梳理】1.利用内能的两种方式：利用内能加热；利用内能做功。2.单杠四冲程内燃机的四个冲程冲程名称进气门排气门能量转化能量来源备注吸取冲程开闭飞轮转动的惯性1个工作循环，飞轮转动2周，经历4个冲程，对外做功1次。压缩冲程闭闭机械能转化为内能飞轮转动的惯性做功冲程闭闭内能转化为机械能燃料燃烧释放的内能排气冲程闭开飞轮转动的惯性3.汽油机与柴油机的区别比较项目结构点火方式吸入的物质燃料热机效率应用汽油机顶部有火花塞点燃式空气和汽油汽油26-40%轿车等较轻便的机械柴油机顶部有喷油嘴压燃式空气柴油34-45%轮船等较笨重的机械4.热机效率：热机所做的有用功与所用
2、燃料完全燃烧释放的热量之比。其值一定小于1.公式：=100%。一般用W=Fs或者W=Pt计算。Q放=mq计算。提高热机效率的一些途径：让燃料燃烧更充分；减轻热机的质量；较少热机各部件之间的摩擦；废气再利用等。5.热机与环保：热机在使用过程中带来的环境污染主要是大气污染（燃烧汽油、柴油产生的大量氮氧化物，碳氧化物和铅）、排放的二氧化碳产生的温室效应、粉尘、噪声等。解决问题的方向：研究开发低能耗、少污染的热机；控制、减少污染。【解题思路】题型1.判断单杠四冲程汽油机的冲程。解题方法：熟记1表。观察进气门和排气门的开闭情况，进气门开是吸气冲程；排气门开是排气冲程。观察火花塞：若两门都关闭，火花塞点火
3、的是做功冲程，没有则是压缩冲程。题型2：根据转速，计算冲程或者做功次数。解题方法：牢记1个工作循环，飞轮转动2周，经历4个冲程，对外做功1次。题型3.热机效率的计算。解题方法：公式=100%。一般用W=Fs或者W=Pt计算有用功。Q放=mq计算燃料完全燃烧释放的热量。注意将单位统一成国际单位。注意计算Q放的公式：Q放=. 题型4：热机与环保的关系：既要利用热机为我们工作，又要改进热机，减少污染的产生。【真题再现】1.（2019昆明）如图是汽油机工作的四个冲程，其中表示排气冲程的是（ ）A甲 B乙 C丙 D【答案】C【简析】排气门打开的那个冲程即为排气冲程，观察3可知是丙图。2.（2019山东枣
4、庄）如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（）A压缩冲程，将化学能转化成内能B压缩冲程，将机械能转化成内能C做功冲程，将内能转化成机械能D做功冲程，将机械能转化成内能【答案】C【简析】观察图中2门关闭，火花塞点火，是做功冲程，将内能转化为机械能。3.（2019湖北武汉）如图所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述正确的是（）A吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸B压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小C做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能D排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的极少部分【答案】A【简析】汽油机在吸气冲程中，吸入的是汽油和空气的混合物，故A正确。
5、在压缩冲程中是机械能转化为内能的过程，气缸内气体的温度升高，内能增大，B错。在做功冲程中，燃料燃烧释放的内能大部分需要克服摩擦、发生热传递而散失，只有一少部分转化为机械能，C错。在排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的三分之一左右，不是极少部分，故D错。 3.（2019湘西土家族苗族自治州）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，从能量转化的角度看，存在着内能转化为机械能的过程的是（ ）A吸气冲程 B压缩冲程C做功冲程 D排气冲程【答案】C【简析】汽油机的四个冲程中，吸气、排气冲程无能量转化，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能。4.（2019
6、江苏无锡）如图所示，用电火花发生器点燃塑料盒内的酒精气体，能将盒盖喷出很远。此过程中的能量转化方式与汽油机的哪一个冲程相似（ ）A压缩冲程 B吸气冲程C排气冲程 D做功冲程【答案】D【简析】按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去，将内能转化为机械能，与汽油机的做功冲程相似。5.（2016四川）为缓解城市交通压力，近几年成都大力发展有轨交通，几条地铁线路已经开通运行，同时又在积极投建有轨电车，以取代部分用柴油机作动力的公交车关于电车和柴油车，下列说法不正确的是（ ）A.电车电动机工作时利用了磁场对电流的作用B.电车电动机能够将电能全部转化为机械能C.一般情况下，电车电动机的效率比柴油
7、机的效率高D.电车对环境的污染比柴油车对环境的污染小【答案】B【简析】电车电动机工作时利用了磁场对电流的作用，A正确。电车电动机能够将电能大部分转化为机械能，但也会产生一小部分内能，B错。一般情况下，电车电动机的能量损失较小，效率比柴油机的效率高，C正确。电车不存在尾气的排放、噪音小，所以对环境的污染比柴油车对坏境的污染小，D正确6.（2019湖南常德）前不久，据河南南阳炒作很热的“水氢发动机”的宣传说，“水氢发动机”可以用水来制取氢气，从而为发动机提供高能燃料。中央电视台对此作了专题报道，认为目前的技术尚不成熟，所谓的“水氢发动机”要真正投入实用还有长的路要走。对此，下列分析不正确的是（ ）
8、A氢气燃烧无污染是“水氢发动机”备受关注的原因之一B氢气是发动机的一种理想燃料，是因为氢气的热值大C“水氢发动机”是利用内能做功的机械D目前利用水制取氢气耗能高，因此“水氢发动机”的效率很高【答案】D【简析】“水氢发动机”可以用水来制取氢气，将水分解成氢气和氧气，在给车辆提供动力的同时排放物是水，对环境无污染，无限循环，A正确。氢气的热值为1.4108J/m3，而且氢气燃烧生成水，对环境无污染，是发动机的一种理想燃料，B正确。“水氢发动机”是一种热机，将内能转化为机械能，C正确。水制取氢气目前的技术手段，对能源消耗高，转换效率很低，故D错。7.（2019天津市）如图是某四冲程汽油机的_冲程，在
9、此冲程中内能转化为_能。【答案】做功 机械【简析】由图可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，因此是做功冲程，将内能转化为机械能。 8.（2019江苏扬州）如图所示是汽油机的_冲程。在压缩冲程中，是通过_方式增加燃气的内能。汽油机的转速为3 000 r/min，则1 s内汽油机对外做功_次。【答案】做功 做功 25【简析】进气口、出气口关闭，活塞向下，为做功冲程；压缩冲程时通过做功的方式增加其他内能；3 000 r/min=3000r/60s=50r/s，一个工作循环有4冲程，飞轮转2转，对外做功1次，这里1s内转了50转，所以经历了50/2=25个工作循环，多外做功25次。9.（20
10、19江苏苏州）如图所示，在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的棉花，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汽油机的_冲程相同；某效率为25%的汽油机在一次工作中消耗了体4 kg汽油，该汽油机对外做的机械功为_（汽油热值为4.6107 J/kg）。【答案】压缩 4.6107【简析】用力将活塞迅速向下压，棉絮燃烧起来，机械能转化为空气的内能，与内燃机的压缩冲程相似；汽油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=4 kg4.6107 J/kg=1.84108J；机械功w=Q放=25%1.84108 J=4.6107 J。10.（2019四川德阳）用天燃气烧水，水烧沸腾时，壶盖不断向上跳动，
11、此过程中能量转化与四冲程汽油机的_冲程的能量转化相同；在标准大气压下用天燃气把3kg的水从20加热至刚沸腾时，水吸收了_J的热量。c水=4.2103J/（kg）【答案】做功 1.008l06【简析】水烧开以后，水蒸气膨胀对壶盖做功，把壶盖顶起来，将水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，与汽油机的做功冲程的能量转化相似。在标准大气压下水的沸点为100 ，所以，水吸收的热量是：Q吸=c水m水t=4.2103 J/（kg）3 kg（100 20 ）=1.008106 J。11.（2019湖北）一辆厢式小货车某次运货，满载后总质量是5.0103kg，在平直的公路上匀速行驶100km，耗油10kg，货车受到的
12、阻力是总重力的0.05倍，发动机的牵引功率是50kW（油的热值是5.0107J/kg，10N/kg），求：（1）货车受到的牵引力；（2）货车匀速行驶的速度；（3）货车发动机的效率。【答案】货车受到的牵引力为2500N；货车匀速行驶的速度为20m/s；货车发动机的效率为50%。【简析】货车的重力Gmg5.0103kg10N/kg5.0104N，货车做匀速运动，所以货车受的牵引力：Ff0.05G0.055.0104N2500N；货车匀速行驶的速度：v=P/F=50000W/2500N=20m/s；牵引力做的功WFs2500N1105m2.5108J，燃油燃烧放出的能量：Qmq10kg5.0107J
13、/kg5.0108J，货车发动机的效率：=W/Q100%=W/Q100%=2.5108J/5108J100%50%。【原创预测】12.下列减小热机带来的环境污染措施中，不可行的是（ ）A.改进设计方案，使热机工作时噪声更小B使用天然气、酒精替代部分汽油、柴油做燃料C淘汰热机，彻底解决问题D尽量使气缸内燃烧更充分一些【答案】C【简析】根据目前的技术和实际需要，淘汰热机不现实。13.单缸四冲程柴油机的转速是6000r/min,则它每秒完成 个吸气冲程。【答案】50【简析】6000r/min=6000r/60s=100r/s. 单缸四冲程柴油机每1个工作循环转2r，有1次吸气冲程，所以它每秒有100/2=50个吸气冲程。
