【期中单元考点讲义】（人教版）2023-2024学年九年级物理全册 第14章 内能的利用单元讲义

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必背知识清单01 热机
一、热机
1、定义：把内能转化为机械能的机械叫做热机。
2、热机的种类很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
二、内燃机
1、内燃机是现代社会中最常见的一种热机，分为汽油机和柴油机两大类。
2、内燃机工作过程
（1）冲程：活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
（2）内燃机的每一个工作循环分为四个阶段：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。活塞往复运动2次。
（3）四冲程汽油机工作示意图
①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。
②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。机械能转化为内能。
③做功冲程：火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，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，对外做功。内能转化为机械能。
④排气冲程：进气门保持关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。
总结：吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程。
三、汽油机和柴油机区别
汽油机：汽缸顶部为火花塞，吸入汽油和空气的混合物，点火方式为点燃式，效率较低。
柴油机：汽缸顶部为喷油嘴，吸入空气，点火方式为压燃式、效率较高。
必背知识清单02 热机的效率
一、热值
1、定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与的其质量之比，叫做这种燃料的热值。用符号“q”表示。
2、定义式：，燃料完全燃烧放出的热量，气体燃料燃烧常用
3、热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧等均无关。
4、燃料燃烧过程：化学能转化为内能。
二、热机效率
1、定义：热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。
2、公式：，因为热机在工作过程中总是有能量损失，所以。
3、热机的能量流图
4、提高热机效率的主要途径
（1）使燃料尽可能完全燃烧，提高燃料的燃烧效率。
（2）尽量减小各种热散失。
（3）减小各部件间的摩擦，保持良好润滑，以减小因克服摩擦做功而消耗的能量。
（4）充分利用废气带走的能量，从而提高燃料的利用率。
必背知识清单03 比热容
一、能量的转化和转移
1、能量的存在形式：机械能、内能、光能、化学能、电能等。
2、在一定条件下，各种形式的能量是可以相互转化的。例如，摩擦生热：机械能转化为内能；水电站：机械能转化为电能；光合作用：光能转化为化学能；燃料燃烧：化学能转化为内能。
能量转化和转移的判断
（1）能量的转移：能量形式未发生变化，例如，热传递。
（2）能量的转化：能量形式发生变化，例如，燃料燃烧时，化学能转化为内能。
二、能量守恒定律
1、能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其它形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
2、“永动机”不可能实现，因为它违背了能量守恒定律。
3、机械能守恒与能量守恒区别：能量守恒定律的成立不需要条件，机械能守恒必须满足物体只存在着动能和势能之间的转化。
1．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
2．某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是（ ）
①汽车行驶速度是20km/h ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J
③汽车牵引力做功的功率是30kW ④汽车发动机的效率是20%
A．只有①和②B．只有②和③C．只有①和④D．只有②和④
3．如图所示的摆设，正常运行时，小轮在支架上来回滚动，每次到达的最大高度相同，小明发现摆设上有一电源，关掉电源后，小轮逐渐停下来（ ）
A．小轮滚动过程中没有力对其做功
B．正常运行时，小轮的速度一直不变
C．断电后小轮会停下，说明能量守恒定律不一定成立
D．正常运行时，小轮往返一次，摆设一定需要消耗电能
4．影片《流浪地球》被誉为开启了中国科幻电影元年。这部电影讲述了多年以后太阳急速衰老膨胀，无法再给地球提供能量，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，逃离太阳系的故事。其中“点燃木星”将地球推开相当于内燃机的（ ）
A．做功冲程B．压缩冲程C．吸气冲程D．排气冲程
5．如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，不是靠飞轮惯性完成的冲程是（ ）
A．B．C．D．
6．一种用于轻型低速飞机的活塞式航空发动机，它有多个气缸，气缸工作时经历进气、压缩、膨胀、排气四个过程，在这四个过程中，能为飞机提供动力的是（ ）
A．进气B．压缩C．膨胀D．排气
7．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．丁
8．柴油机压缩冲程中，随着活塞的运动，气缸内空气密度不断 （选填：“增大”“减小”或“不变”），这时活塞的机械能转化为被压缩空气的 能，使其温度更高、压强更大。
9．木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示1kg木炭（ ）
A．具有3.4×107J的热量
B．具有3.4×107J的内能
C．完全燃烧对外做功3.4×107J
D．完全燃烧放出热量3.4×107J
10．下列关于热值的说法正确的是（ ）
A．2kg煤的热值大于1kg煤的热值
B．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多
C．燃料燃烧不完全时热值变小
D．燃料的热值是燃料本身的特性，与其他因素无关
11．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．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
12．古语道：“人要实，火要虚”。此话的意思是说做人要脚踏实地，才能事业有成：可燃物要架空一些，才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是（ ）
A．增大可燃物物的热值B．降低可燃物的着火点
C．能使可燃物完全燃烧D．提高了可燃物的利用率
13．利用先进工艺和科学方法，可以使垃圾变废为宝。若从1吨垃圾中能提炼出140kg燃料油，燃料油的热值为4.5×107J/kg，则这些燃料油完全燃烧时释放出的热量为 J，这些热量可以使 kg的水温度升高50℃（热量全部被吸收且水没有达到沸腾）．
[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]
14．汽油的热值为4.6×107J/kg，表示1kg汽油完全燃烧放出的热量为 J．一辆汽车的汽油用掉一半后剩下汽油的热值为 J/kg。
15．现在流行一款鞋，穿上它走路时，鞋会发光，站着不动就不会发光。则这款鞋发光的原理，从能量转化的角度分析正确的是（ ）
A．机械能转化为电能，再转化为光能
B．电能转化为机械能，再转化为光能
C．机械能转化为光能，再转化为电能
D．光能转化为机械能，再转化为电能
16．下列关于能量的说法中，正确的是（ ）
A．洗衣机工作时是将机械能转化为电能
B．电水壶工作时是将内能转化为电能
C．用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转移
D．能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少
17．汽车刹车时，由于摩擦，汽车的动能转化为 能，这些能量不能自动地用来驱动汽车；而有些新能源汽车有“动能回收装置”，即在刹车时带动发电机工作，将汽车的动能转化为 能并为电池充电，之后电池又可以再次驱动汽车。
18．汽车刹车的过程，伴随着能量从机械能转化为内能，内能散失到空气中，此过程能量的总和 （选填“增大”、“不变”或“缩小”）。散失到空气中的内能无法自动转化为机械能再用来驱动汽车，这是因为能量的转移和转化具有 性。
第十四章 内能的利用
第1节 热机
1．热机是将 内 能转化为 机械 能的机械。热机的种类很多，如： 蒸汽机 、 内燃机 、汽轮机、喷气发动机等。
2.内燃机：燃料直接在发动机汽缸內 燃烧 产生动力的热机，叫内燃机。内燃机分为 汽油机 和 柴油机 两大类。
3.四冲程汽油机
（1）图为其剖面图
(2)汽油机一个工作循环为四个冲程即 吸气 冲程、 压缩 冲程、 做功 冲程、 排气 冲程。
(3)一个工作循环中只对外做 1 次功，飞轮转 2 圈。除了做功冲程以外，吸气、压缩、排气冲程都是依靠 飞轮 的惯性完成的。
(4)做功冲程将 内 能转化为 机械 能；压缩冲程将 机械 能转化为 内 能。
5.演示实验（图14.1-1）
这个实验中，酒精燃料的 化学 能通过燃烧转化为 内 能，又通过 热传递 使水和水蒸气的内能增加，水蒸气对塞子做功，把 内 能转化为 机械 能。这个实验展示了 蒸汽机 的工作原理。
第2节 热机的效率
1.热值：某种燃料 完全燃烧 放出的热量与其质量之比，叫做这种燃料的热值。用符号“q”表示。热值的单位是 J/kg ，热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的 热量 。对于某些气体燃料，热值的单位是 J/m3 。
2.燃料燃烧放热计算： Q放= qm 或Q放= qV 。
3.热机效率：用来 做有用功 的那部分能量与燃料 完全燃烧 所释放的能量的比值，称为热机效率。计算公式 η=W/Q放 。热机的效率是热机性能的重要指标，蒸汽机的效率只有6% —15%，汽油机的效率为20%—30%，柴油机的效率为30%—45%。在热机的能量损失中， 废气 带走的能量最多。
第3节 能量的转化与守恒
1.能量守恒定律：能量既不会凭空消灭，也不会 凭空产生 ，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从 一个物体转移到其他物体 ，而在转化和转移的过程中，能的 总量保持不变 。
2.能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。在一定的条件下，各种形式的能量是可以相互转化的：摩擦生热， 机械能 转化为 内能 ；水电站里水轮机带动发动机发电， 机械能 转化为 电能 ；电动机带动水泵把水送到高处 电能 转化为 机械能 ；植物吸收阳光进行光合作用， 光能 转化为 化学能 ；燃料燃烧时发热， 化学能 转化为 内能 。