热机及热机效率试题及解答汇总Word文件下载.docx
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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%，内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。
关于内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，以取得和应用内能。
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，实现了内能转化为机械能，从而使汽车获得了动力（机械能），而且其他三个冲程
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内能形成高温高压燃油气体混合物，遇电火花而猛烈燃烧，获得更大的内能，在这其中，还存在燃料的化学能转化为内能的能量转化形式。
问2：
怎样从热机的效率来理解提高燃料的利用率？
们知道，热机我的效率=
，其中，燃料完全燃烧放出的能量即为热机的燃气内能，燃气内能=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，其中减少燃气的内能损失是有效措施就是重新利用燃气内能（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？
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内能，另外汽缸壁等也会传走一部分内能。
（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，内能转化为机械能的是（）
A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程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，是将燃气的内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内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，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内能。
在做功冲程中，主要是将气体的内能转化为活塞的机械能。
答案：
选C．
例2：
有关四冲程内燃机的叙述中，不正确的是（）
A．工作中只有做功冲程把内能转化为机械能
B．工作中压缩冲程是把内能转化为机械能
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
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内燃机的一个工作循环。
解析在内燃机的四个冲程中，只有在做功冲程中，燃气才对外做功，内能转化为机械能。
压缩冲程中机械能转化为内能。
内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
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
理解热机的效率，并判断习题的正确性。
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，就无法比较热机的效率的高低。
热机的功率大，只表示单位时间内做的有用功多。
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.柴油机的内能转化为机械能的百分比大
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．下列说法正确的是（ ）
A．火箭发动机是一种热机
B．B．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、通过燃烧燃料获得内能，又通过做功，把内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．
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1.4×
108J/kg，汽油的热值是4.6×
107J/kg，氢的热值约为汽油热值的三倍，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．
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____能转化为____内__能，也就是通常所说的释放出能量。
2.内燃机效率总小于1，这是因为：
（1），
（2），（3），（4）。
3.一般内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×
107J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，______向气缸内喷射______，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3600转/分，该柴油机活塞1s对外做功________次。
若其效率为40%，消耗5kg的柴油转化成的机械能是________J。
（q柴油＝4.3×
107J/kg）
9．柴油机工作时，机械能转化为内能的是_____冲程，内能转化为机械能的是_____冲程，_____，_____，_____冲程是靠飞轮的惯性完成的。
每个工作循环活塞往复_____次，曲轴转动_____周。
10.汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成，其中在做功冲程中燃气对活塞做功，实现了___________能向___________能的转化。
图15-11表示的是汽油机的
________冲程（填冲程的名称）。
二、判断题
1.一台单缸汽油机，飞轮每分钟转600转，那么这台汽油机每分钟内完成300个工作循环。
（）
2.热机的效率总小于或等于1。
3.总的看来，内燃机实现了内能向机械能的转化，但在它的工作过程中，也有机械能转化为内能的过程。
（）
4.通过不断的改进和革新，炉子的效率最终可以达到100%。
5.四冲程内燃机中，只有做功冲程是燃气对外做功。
6.为了安装检修方便，气缸都制成水平对分，运用于上、下气缸通过水平结合的螺栓紧密连接。
7.单元汽轮机组合冷态启动时，一般采用低压热蒸汽机冲动汽轮机转子。
8.气体燃料的污染小，普及煤气和天然气的使用是解决大气污染的主要措施。
三、选择题
1．摩托车上的热机工作时提供动力的冲程是（ ）
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
2．（多选）下列说法正确的是（ ）
A．温度高的物体具有的内能多，温度低的物体具有的内能少
B．夏日，在阳光照射下，地面温度高于湖水表面温度是因为水的比热容较大
C．塑料吸盘能牢牢地吸附在玻璃上，说明分子间存在着吸引力
D．物体吸收热量，内能一定增加，温度可能升高
3．双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料，以下说法正确的是（ ）
A．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
B．以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100%
C．在压缩冲程中，燃料混合物的温度升高，内能增大
D．汽油与天然气相比，燃烧时汽油对环境的污染较小
4．根据表中几种物质的比热容，判断下列说法中不正确的是（ ）
物质比热容/J•kg－1•℃－1物质比热容/J•kg－1•℃－1
水银0.14×
103沙石0.92×
103
水4.2×
103冰2.1×
A.制作体温计常用水银做介质，原因之一是水银的比热容小
B．北方楼房中的暖气用水做介质，利用了水的比热容大的特性
C．由于水比沙石的比热容大，所以内陆地区的昼夜温差比沿海地区大
D．由于水比冰的比热容大，所以冷却食品时0℃的水比0℃的冰效果好
5．用酒精灯给试管加热，如图所示，试管口软木塞冲出的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．水蒸气对软木塞做功，水蒸气内能增大
B．水蒸气的内能转化为软木塞的机械能
C．能量的转化与热机压缩冲程能量转化相同
D．试管口的“白气”是水蒸气汽化形成的
6．关于四冲程汽油机，下列判断正确的是（ ）
A．四冲程的顺序适当调整，汽油机也能工作
B．三个辅助冲程如果减少一个，汽油机也能工作
C．三个辅助冲程需要靠外力来完成
D．四冲程只有第三冲程对外做功，把燃料燃烧释放的内能的一部分转化为机械能
7．以下提高热机效率的做法错误的是（ ）
A．尽量减小热机功率B．尽量使燃料充分燃烧
C．保证转动部分良好的润滑D．尽量减少各种热损失
8.如图16-4-2所示是内燃机的能流图，则内燃机的效率可以表示为（）
A.η=［（E1+E2+E3+E4）/E］×
100％B.η=（E2/E）×
100％
C.η=［（E1－E3+E4）/E］×
100％D.η=（E1/E）×
9.关于“热机”，下列说法中正确的是（）
A.做功冲程的能量转化是机械能转化为内能
B.改进技术，可以使热机的效率达到100%
C.用水循环来降低热机的温度，主要是利用水蒸发时吸热的特性
D.冬天晚上要把热机水箱中的水放出，是防止气温降低时水凝固胀坏水箱
10.某摩托车的效率为34％，某汽车的效率为29％，这说明了（）
A.摩托车比汽车的功率大
B.摩托车比汽车做的有用功多
C.使用摩托车比使用汽车做功多
D.燃烧相同的燃料，摩托车将内能转化为机械能比汽车多
11.下列关于热机和环境保护的说法中正确的是（）
A.热机的大量使用会造成环境污染
B.所有的热机都是用汽油作燃料
C.汽车排出的尾气都是有毒气体
D.热机所产生的噪声，可以被热机上的消声器完全消除
12.下图中表示做功冲程的示意图是（）
13.两部汽油机A和B，若A的功率较大，A的效率也较高，使A、B完成相等的有用功，则（）
A.A汽油机消耗的汽油较少，用的时间较短
B.B汽油机消耗的汽油较少，用的时间较短
C.A、B二汽油机消耗的汽油一样多，用的时间一样长
D.无法确定
4、简答题
1、为什么热机的效率比较低？
2、我们经常可以看到汽车喷黑烟的情景，其主要原因是汽油燃烧不充分.试分析这对热机的效率有何影响？
5、解答题
1、某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×
105Pa,飞轮1min转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），求：
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功；
（3）汽油机的功率。
2、一辆轿车在平直的高速公路上匀速行驶1.8km，轿车上的速度表如图15-12所示，在此过程中
（1）轿车速度为多少km/h？
合多少m/s？
（2）若轿车行驶过程中发动机的功率为40kW，则该车行驶中所受阻力多大？
（3）这段过程中轿车消耗汽油0.25kg，其发动机的效率多大？
（q汽油＝4.6×
107J/kg）
3、垃圾是城市生活的“副产品”。
据统计，2000年我国城市垃圾总量约1.5亿吨，并且每年以8%的速度在增长。
如何处理这些垃圾已成为人们关注的热点问题。
现在，人们处理生活垃圾的方法通常有两种：
一种是集中填埋；
另一种是利用垃圾中的可燃物质进行燃烧发电，研究表明：
生活垃圾的平均热值为6.27×
106J/kg。
利用垃圾作为燃料建立发电厂，每燃烧1吨生活垃圾可以发电8.64×
108J。
安徽省某人大代表提议，在合肥市郊区兴建一座规模为2台1.2×
104kW发电机的垃圾处理发电厂。
（1）1t垃圾完全燃烧产生的热量是多少焦？
（2）燃烧垃圾发电的效率是多少？
（3）请你从环保、节能、经济等角度简述兴建垃圾发电厂的意义。
【中考撷要】
本节的中考考点有：
结合热值的概念，计算燃料燃烧时放出的热量，燃烧过程与吸热过程的综合；
判断内燃机工作过程中能量的转化；
根据热机效率的意义，寻求提高热机效率的途径。
最近两年中，关于热机效率的中考试题出现的频率较高。
【中考集锦】
1、（2008•三明）下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是（ ）
A．热机排出的尾气没有内能
B．热机的效率能达到100%
C．热机都是使用汽油作燃料
D．热机的大量使用会造成环境污染
内能的概念；
热机的效率；
能量的转化。
专题：
应用题；
学科综合题。
分析：
一切物体在任何温度下都有内能；
任何机器的效率都不可避免的做额外功，效率不可能达到100%；
利用内能做功的机器叫做热机，在内能做功的过程中，首先由燃料的化学能通过燃烧转化为内能，再通过做功，将内能转化为机械能。
热机的种类有很多，像老式火车的蒸汽机（燃烧煤）、汽车的内燃机（燃烧汽油）、发电厂的汽轮机（燃烧煤）、火箭的喷气发动机（燃烧氢）都是利用内能做功的机器；
热机多数燃烧的都是化石燃料，燃烧时产生氮氧化合物等有害气体，会造成环境污染。
解答：
解：
A、一切物体在任何温度下都有内能，所以热机排放的尾气也有内能，所以A是错误的；
B、热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率不可能达到100%，所以B是错误的；
C、汽油机燃烧汽油，柴油机燃烧柴油，蒸汽机燃烧煤，并不是所有的热机都燃烧汽油的，所以C是错误的；
D、热机在使用时会排放出一些有害的气体，造成环境污染，所以D是正确的。
D。
热机的使用会带来环境问题，效率也比较低，是需要改进的地方，这也就需要我们的努力；
我们要认真的学习物理知识，运用我们所学的物理知识来改变我们的生活。
2、（2008•密云县）关于热机，下列说法是正确的（ ）
A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸人气缸
C．汽油机在做功冲程中，进气门关闭排气门打开
D．汽油机在做功冲程中，是把内能转化为机械能
热机．
汽油机的顶端是火花塞，吸气冲程中吸进的是汽油和空气的混合物；
柴油机的顶端是喷油嘴，吸气冲程中吸进的是空气．
汽油机的做功冲程中，进气门和排气门都是关闭的，汽油和空气的混合物越到明火剧烈燃烧，产生了高温高压的燃气，推动活塞运动，将燃气的内能转化为活塞运动的机械能．
A、汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴；
B、柴油机在吸气冲程中，将空气吸入气缸；
C、汽油机在做功冲程中，进气门和排气门都是关闭的；
D、汽油机的做功冲程中，将内能转化成了机械能．
D．
此题考查的汽油机中的能量转化，以及柴油机和汽油机的不同之处，是一道基础题．
3．（2009•泉州）下列交通工具中，常用汽油机作为动力装置的是（ ）
A．摩托车B．载重卡车C．拖拉机D．火车
应用题．
根据我们对常见交通工具的了解以及汽油机和柴油机的特点来作答．
摩托车是消耗汽油的，发动机是汽油机，所以A是正确的；
载重卡车、拖拉机和火车都是消耗柴油的，发动机是柴油机，柴油机提供动力大．所以B、C、D都是错误的．
答案:
A．
此题考查的是我们对于生活中热机的了解．
【知识延伸】
热机与大气污染
到目前为止，人类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧中获得的．随着工业的不断发展，热机的大量使用，需燃烧大量的煤、汽油、柴油等燃料．这些燃料燃烧时产生的气体中含有二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳和粉尘等，烟尘废气排放到大气中，污染了大气．大气污染直接危害人体健康，还影响植物的正常生长，甚至影响全球的气候．
燃料燃烧排放的一氧化碳会导致人体部分组织缺氧，特别是脑组织和心脏缺氧，会使人进入昏迷状态，严重者会死亡．有些汽油中还含有铅．铅对人体的肝、肾及神经系统会造成危害，影响儿童的发育与智力．埃及首都开罗每天都有120万辆汽车奔跑在大街上，排放大量气体，致使肺气肿、气管炎、神经衰弱等疾病流行...
燃料燃烧排放的二氧化硫是一种有刺激性和强腐蚀性的有毒气体．这些气体会腐蚀家具、门窗的金属外壳．高浓度的二氧化硫是酸雨形成的罪魁祸首．酸雨对人呼吸道、皮肤裸露部分有强烈的刺激和腐蚀作用，且对农作物、水生动植物有严重的危害，使这些动植物大量死亡或退化、减产等．
燃烧煤、石油、天然气等燃料还会向大气中排出大量的二氧化碳．二氧化碳的剧增会导致全球变暖、冰川融化，使海洋平面上升，大量的陆地变成泽国，还会使洪水的泛滥更加频繁；
会导致热带风暴变本加厉；
会导致旱灾频发，缺水现象更加严重；
更导致土地沙化加剧，森林大火更易发生；
会导致农业耕作陷入混乱，谷物产量大幅度下降；
会导致心脏病的死亡率提高和一些疾病的大流行和反复流行...．
我们期待着你研制出污染小甚至无污染的新型燃料．
【智能拓展】
内燃机的广泛应用
内燃机，特别是汽油机、柴油机的出现，在社会经济的各个部门中获得了广泛的应用。
对工农业和交通运输业的发展来说，内燃机的重要性甚至超过了电机。
内燃机是各种交通运输工具的强大动力。
内燃机的发明导致了汽车制造业的兴起。
1885年戴姆勒和本茨分别造出了汽车，1888年邓录普发明充气轮胎，1895年美国人福特开办的汽车厂采用惠特尼生产标准化零件的方法，建立了“装配线”，日产100
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