物理人教版第十四章 内能的利用综合与测试教学演示ppt课件

这是一份物理人教版第十四章 内能的利用综合与测试教学演示ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了第1节热机，知识点1热机，第2节热机的效率等内容，欢迎下载使用。
1.下列交通工具中,没有利用热机的是 (　　)A.蒸汽火车　B.飞机C.轮船D.自行车
1.D　【解题思路】　蒸汽火车、飞机、轮船的发动机均是一种把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的装置,即热机.故选D.
2.热机在人类生活中发挥着重要的作用,推动了社会的快速发展,现代化的交通运输工具都靠它提供动力.如图是热机工作过程中的能量转化原理图,其中①、②、③分别代表的是　　　能、　　　能、　　　能. 
2.【参考答案】　化学　内　机械　【解题思路】　热机工作时需要燃料,通过燃料燃烧将化学能转化为内能,而后通过内能做功,将内能转化为机械能.
3.[2020湖南衡阳中考]如图为内燃机四冲程工作示意图,下列说法正确的是 (　　)A.一个工作循环的正确顺序是:甲乙丙丁B.乙图冲程能获得动力C.丁图冲程有明显机械能转化为内能的过程D.丙图冲程存在化学能转化为内能的过程
知识点2 汽油机
3.C　【解题思路】　甲图中,进气门和排气门都关闭,活塞向下运动,是做功冲程.乙图中,进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,是吸气冲程.丙图中,进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,是排气冲程.丁图中,进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,是压缩冲程.内燃机的一个工作循环是吸气、压缩、做功、排气,因此正确的顺序应是乙丁甲丙,故A错误;获得动力的冲程是做功冲程,即甲图所示冲程,故B错误;将机械能转化为内能的冲程是压缩冲程,即丁图所示冲程,故C正确;排气冲程将废气排出,不存在将化学能转化为内能的过程,故D错误.
4.[2021河南郑州一中月考]如图所示是小普同学跟爷爷学习气功的四个基本动作.由此他联想到热机的四个冲程,以下与做功冲程最相似的是 (　　) A.鼻孔吸气B.气沉丹田C.排山倒海D.打完收功
4.C　【解题思路】　鼻孔吸气类似于吸气冲程,气沉丹田类似于压缩冲程,排山倒海类似于做功冲程,打完收功类似于排气冲程.故C符合题意.
5.比较汽油机和柴油机的不同点,将表格补充完整.
知识点3 柴油机和汽油机的异同
5.【参考答案】　如表所示.
1.[2021江西九江一中期中]如图所示,甲、乙是两个演示实验的示意图,丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图.下列说法正确的是 (　　) A.丙图所示的是做功冲程,其工作原理如甲图所示的实验B.丙图所示的是压缩冲程,其工作原理如乙图所示的实验C.丁图所示的是压缩冲程,其工作原理如甲图所示的实验D.丁图所示的是做功冲程,其工作原理如乙图所示的实验
1.B　【解题思路】　图甲中往瓶中打气后,瓶内的压缩气体推动瓶塞做功,将内能转化为机械能;图乙中用力将活塞压下,活塞对空气做功,空气的内能增大,温度升高,达到硝化棉的着火点后,硝化棉就会燃烧,将机械能转化为内能;图丙中两气门都关闭,活塞向上运动,是汽油机的压缩冲程,将机械能转化为内能;图丁中两气门都关闭,火花塞产生电火花,活塞向下运动,是汽油机的做功冲程,将内能转化为机械能.
2.[2019河北保定定州新华中学月考]如图所示是四冲程汽油机工作状态示意图,由图可以看出,此时它正处在　冲程.某单缸四冲程汽油机在1 s内完成了15个循环,则该汽油机工作时飞轮的转速为　　　r/min. 
2.【参考答案】　做功　1 800【解题思路】　从题图中可以看出,该冲程具有火花塞点火和活塞向下运动的特点,可以判断这个冲程是做功冲程.汽油机在1 s内完成了15个循环,即转15×2=30(r),则1 min转30×60=1 800(r),故该汽油机工作时飞轮的转速为1 800 r/min.
3.[2020浙江温州中考]英国物理学家斯特林于1816年发明了“斯特林发动机”.斯特林发动机气缸内工作介质易汽化、易液化,该介质通过吸热膨胀、冷却压缩的循环过程输出动力,因此又被称为热气机.某工程师按照“斯特林发动机”的原理设计了如图甲所示的模型机,工作过程中飞轮持续旋转如图乙.请结合所学知识解释飞轮能持续转动的工作原理.
3.【参考答案】　酒精灯加热将化学能转化为内能,热气缸中的工作介质吸热汽化膨胀推动活塞A向右运动做功,将内能转化为机械能;由于飞轮具有惯性,带动活塞A向左运动,活塞A将热气缸中的工作介质推入冷气缸并液化,活塞B又将介质推回热气缸.如此反复.
1.关于燃料的热值,下列说法正确的是 (　　)A.任何物质都有热值B.燃料燃烧时才有热值C.热值是某种燃料完全燃烧时放出的热量D.热值是某种燃料完全燃烧时放出的热量与所用燃料的质量之比
知识点1 燃料的热值
1.D　【解题思路】　热值是某种燃料完全燃烧时放出的热量与所用燃料的质量之比.
2.D　【解题思路】　热值是燃料本身的特性,只与燃料的种类有关,与燃烧程度、放出热量的多少和是否燃烧无关,故选D.
3.木柴、焦炭、木炭都是常用的燃料,取不同质量的这些燃料进行完全燃烧,得到了下表所示数据: (1)从表中的数据可以得到,相同质量的不同燃料,它们完全燃烧所释放的热量是　　　的;对于同一种燃料,质量越大,完全燃烧所释放的热量越　　　. (2)从表中的数据还可以看出,对于同一种燃料,　　　　　　　　　和　　　的比值是不变的,这个不变的比值,反映了燃料本身的一种性质,物理学中把它称之为　　　. 
3.【参考答案】　(1)不同　多　(2)完全燃烧放出的热量　质量　热值【解题思路】　(1)由表格中数据可知,完全燃烧质量相同的木柴、焦炭、木炭放出的热量不同;对于同一种燃料,质量越大,完全燃烧所释放的热量越多.(2)对于同一种燃料,完全燃烧放出的热量与燃料的质量成正比,即完全燃烧放出的热量与质量的比值不变,物理学中用热值表示燃料的这一特性.
4.[2020河北唐山路北区二模]我们每天都会产生大量的垃圾,合理分类和利用垃圾是我们面临的一个重大课题.某垃圾处理厂处理垃圾时提炼出了200 kg燃料油,燃料油的热值为4.0×107 J/kg,其物理意义是　　,将这些燃料油的一半完全燃烧,放出的热量为　　　　　　J,燃料油燃烧时将化学能转化为　　　能,剩余燃料油的热值为　　　　J/kg. 
5.一个成年人参加一次长跑运动身体消耗的能量为6.24×104 J,这些能量相当于完全燃烧160克的脂肪放出的热量,则脂肪的热值为　　　　J/kg. 
6.[2021山东聊城实验中学月考]关于热机的效率,下列说法正确的是 (　　)A.热机做的有用功越多,效率一定越高B.热机消耗的燃料越少,效率一定越高C.热机做一定的有用功,消耗的燃料越少,效率一定越高D.热机做功越快,效率一定越高
知识点2 热机的效率
6.C　【解题思路】　用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧释放出来的能量之比,叫做热机的效率,故C正确,A、B错误;热机做功的快慢与效率无关,D错误.
7.甲、乙两台热机,甲的效率比乙的低,其含义是(　　)A.甲热机消耗的燃料多B.甲热机比乙热机做功少C.甲热机的功率比乙热机的小D.做相同的有用功,甲损失的能量比乙损失的多
7.D　【解题思路】　不知道有用功的大小,所以不能确定消耗的燃料多少,故A错误;效率高低与做功的多少和快慢无关,故B、C错误;做相同的有用功时,甲的效率低,说明损失的能量多,故D正确.
8.[2020河北石家庄二十二中月考]“涡轮增压”是目前在各种汽油机和柴油机中被广泛采用的一项节能、提高热机功率的技术.它是利用热机排出的废气带动涡轮旋转,先将新鲜空气压缩后再送入内燃机的进气口.这样做的好处是　　　　(填“增加”或“减少”)排出废气所带走的能量,　　　　(填“提高”或“降低”)内燃机的效率. 
8.【参考答案】　减少　提高【解题思路】　在热机的能量损失中,废气带走了大部分的能量,所以“涡轮增压”利用热机排出的废气带动涡轮旋转,再次利用了废气带走的能量,从而提高了热机的效率.
9.[2020安徽安庆二中月考]某家庭需要将50 kg、20 ℃的水加热到60 ℃作为生活用水,利用煤气灶烧水,需燃烧0.8 kg煤气.已知煤气的热值q=4.2×107 J/kg,水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃).求:(1)50 kg、20 ℃的水加热到60 ℃需吸收的热量.(2)完全燃烧0.8 kg煤气放出的热量.(3)煤气灶烧水的效率.
1.中国的货运飞船天舟一号是从海南文昌航天发射中心,由长征七号遥二运载火箭发射升空的,火箭燃料中有液态氢,液态氢常作为燃料,是因为液态氢有 (　　)A.较多的热量B.较大的密度C.较大的比热容D.较大的热值
1.D　【解题思路】　运载火箭采用液态氢作为燃料,是因为液态氢不仅密度小,而且具有较高的热值,故D正确.
2.一杯酒精倒出一半,剩余酒精的质量、密度、比热容和热值的变化情况,下列说法正确的是 (　　)A.质量、密度、比热容和热值不变B.质量变为原来的一半,密度、比热容和热值不变C.质量和密度变为原来的一半,比热容和热值不变D.质量和热值变为原来的一半,密度和比热容不变
2.B　【解题思路】　物质的比热容、热值、密度三个物理量,只与物质的种类和状态有关,一杯酒精倒出一半,则剩下的酒精的比热容、热值、密度不变,质量减半.
3.[2020四川甘孜中考改编]下列关于热值和热机效率的描述,正确的是 (　　)A.使燃料燃烧更充分,可以增大热值B.使燃料燃烧更充分,可以提高热机效率C.燃料燃烧释放的热量越多,热值越大D.热值和热机效率都是定值,与外界条件无关
3.B　【解题思路】　 热值是燃料本身的一种特性,它只与燃料的种类有关,A、C错误;使燃料燃烧更充分,可以增大有效利用的能量,提高热机的效率,故B正确;热值大小取决于燃料的种类,与外界条件无关,而燃料的燃烧情况、能量的损失情况都会影响热机的效率,故D错误.
4.[2020河北承德兴隆期中]干木柴、焦炭、无烟煤的热值如图所示,以下说法不正确的是 (　　) A.都是完全燃烧的情况下,无烟煤放出的热量最多B.都完全燃烧1 kg,干木柴放出的热量最少C.焦炭的热值是3×107 J/kg,完全燃烧2 kg焦炭放出的热量是6×107 JD.焦炭的热值是3×107 J/kg,0.5 kg焦炭的热值也为3×107 J/kg
4.A　【解题思路】　燃料燃烧放出热量的多少还与燃料的质量等有关,只根据热值无法判定放出热量的多少,故A错误;都完全燃烧1 kg,由于干木柴的热值小,根据公式Q=mq可知,干木柴放出的热量最少,故B正确;焦炭的热值是3×107 J/kg,完全燃烧2 kg焦炭放出的热量是Q=mq=2 kg×3×107 J/kg=6×107 J,故C正确;热值的大小与质量无关,焦炭的热值是3×107 J/kg,0.5 kg焦炭的热值也为3×107 J/kg,故D正确.故选A.
5.[2021河北邢台临西月考]为了节约能源,需要提高热机的效率,下列措施不能提高热机效率的是 (　　)A.让燃料与空气混合充分,使燃料燃烧得比较完全B.在设计与制造热机时要不断改进与创新,以减少能量的损失C.尽量减少热机内部各部件间的摩擦D.尽量增加热机的工作时间
5.D　【解题思路】　热机效率是指做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,所以使燃料充分燃烧和减少热量的损失都可以提高热机效率,减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失,提高效率,故A、B、C不符合题意;增加热机的工作时间,不能提高热机效率,故D符合题意.
6.一台柴油机中的燃料完全燃烧放出了8×107 J的热量,共计损失了4.8×107 J能量,下列说法错误的是 (　　)A.该柴油机的效率为40%B.用来做有用功的能量为3.2×107 JC.通过科技进步,在未来可以实现能量零损失D.减少机械间的摩擦可以提高热机效率
7.为比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值,小明采用如图所示的装置进行实验:他将一定质量的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中,点燃它们,分别给装有初温相同、质量均为200 g水的两个相同烧杯加热,直至酒精和碎纸片完全燃烧.     (1)小明设计了一张记录实验数据的表格,其中有一个栏目漏写了,请你在表格中横线上帮他补充完整. 
(2)某次实验中,用酒精和碎纸片加热后的水温变化分别是40 ℃和18 ℃,这表明了本次实验中相同质量的酒精放出的热量　　　(填“大于”或“小于”)碎纸片放出的热量. (3)实验后,聪明的小明利用公式Q=cmΔt算出了a图中水吸收的热量,然后根据Q吸=Q放这一关系式,又算出了酒精的热值,结果他发现测出的值比书上给出的酒精的热值要　　　(填“大”或“小”)很多,这是因为　　　　　　,你认为本实验装置　　　(填“能”或“不能”)用来准确测量酒精或碎纸片的热值. 
7.【参考答案】　(1)10 g碎纸片　(2)大于　(3)小　酒精完全燃烧放出的热量不能被水完全吸收　不能【解题思路】　(1)根据控制变量法的思想,酒精和碎纸片的质量必须相等.(2)根据公式Q=cmΔt,用酒精加热的水的温度升高得较多,所以本实验中酒精放出的热量大于碎纸片放出的热量.(3)由于酒精完全燃烧放出的热量不能被水完全吸收,所以测出的酒精热值要小于书上给出的酒精的热值,因此不能用本装置来准确测量酒精和碎纸片的热值.
专项　热量、效率的综合计算
1.[2021四川成都三十六中期中]小高家里原来用液化石油气烧水,每天用60 ℃的热水100 kg.她参加“探究性学习”活动后,在老师和同学的帮助下,制造了一台简易的太阳能热水器.(1)若用这台热水器将100 kg的水从20 ℃加热到60 ℃,这些水吸收的热量是多少?[水的比热容c=4.2×103 J/(kg·℃)](2)若液化石油气燃烧放出的热量有70%被水吸收,她家改用太阳能热水器后平均每天可节约液化石油气多少?(液化石油气的热值是8.0×107 J/kg)
类型1 热值和比热容结合的热量计算
2.[2021安徽芜湖联考]一定气压下,某种晶体熔化成同温度液体时所吸收的热量与其质量之比叫该晶体的熔化热,用字母λ表示.在标准大气压下,用一个热效率为40%的酒精炉为热源,将500 g初温为0 ℃ 的冰全部熔化为0 ℃的水,共燃烧了14 g 酒精,酒精的热值为3×107 J/kg.求:(1)冰熔化过程中吸收的热量;(2)在标准大气压下,冰的熔化热λ冰.
3.当今太阳能热水器应用普遍.已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里,能将8 ℃、100 L水加热到38 ℃.则:[水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),水的密度为1.0×103 kg/m3](1)热水器中水的质量是多少?(2)在此过程中,水吸收了多少热量?(3)若此期间太阳辐射到热水器的热量为4.2×107 J,则该热水器的效率是多少?
类型2 热机效率的综合计算
4.汽车的发动机工作时,吸入汽缸的汽油和空气的比例,决定了汽车的动力性能和经济性能.某汽车四冲程汽油发动机的汽缸总排量为2 L(发动机每个工作循环吸入或排出的流体体积称为汽缸排量),发动机工作时,吸入汽缸的是由汽油和空气所形成的混合物,混合物的密度ρ=1.44 kg/m3,汽油和空气的质量比为1∶15,汽油的热值q=4.5×107 J/kg.如果发动机曲轴1 min转动3×103 r,发动机的效率为40%,那么,在这种情况下:(1)汽车1 min做的有用功是多少?(2)汽车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力f=3×103 N,汽车行驶的速度是多少?
第3节　能量的转化和守恒
1.[2020山西太原师范学院附属中学月考]如图所示,国产“和谐号”动车进站前的减速过程分两个阶段进行:第一阶段采用“再生刹车”技术,在这期间关闭动力,动车依靠惯性前行并带动发电机发电,速度从250 km/h减至90 km/h;第二阶段采用传统的“机械刹车”,速度从90 km/h不断减小直至停下来.国产“和谐号”动车在进站前减速的整个过程中,发生的能量转化情况主要是 (　　)A.第一阶段:动能转化为电能.第二阶段:动能转化为内能B.第一阶段:电能转化为动能.第二阶段:动能转化为内能C.第一阶段:动能转化为电能.第二阶段:内能转化为动能D.第一阶段:电能转化为动能.第二阶段:内能转化为动能
知识点1 能量的转化和转移
1.A　【解题思路】　第一阶段减速过程中,由于速度变小,所以动能变小,由于继续行驶并带动发电机发电,故将一部分动能转化为电能.动车在第二阶段采用“机械刹车”过程中,动车的质量不变,其速度减小,其动能减小,据摩擦生热知,该过程中减小的动能转化成了内能.
2.写出下列过程中能量转化或转移的情况.(1)火箭点燃后腾空而起:　. (2)流星拖着一条发光的尾巴:　. (3)晒太阳感到暖和:　. (4)植物的光合作用:　. 
2.【参考答案】　(1)内能——机械能　(2)机械能——内能　(3)太阳能——内能　(4)太阳能——化学能
3.[2021广东深圳红岭中学月考]各种形式的能在一定条件下可以相互转化,请你仿照图中给出的两个示例,分别写出电能转化为机械能、化学能转化为电能、光能转化为内能的实例.
3.【参考答案】　电能转化为机械能:电风扇化学能转化为电能:干电池光能转化为内能:太阳能热水器(答案合理即可)
4.有关能量守恒定律,下列说法正确的是 (　　)A.能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化B.能量守恒定律只适用于能量转化过程C.“摩擦生热”是创造了热,它不符合能量守恒定律 D.按照能量守恒定律,宇宙中的能量总和永远不会增减
知识点2 能量守恒定律
4.D　【解题思路】　能量守恒适用于所有情况,A、B错误;“摩擦生热”不是创造了热,而是通过做功将其他形式的能量转化为内能,C错误.
5.根据能量守恒定律,下列情形可能发生的是 (　　)A.出膛的子弹射穿木板,以更快的速度继续前进B.电水壶里的水沸腾了,给该电水壶断电,水的沸腾却永远不会停止C.两个斜面相对接,小球从左斜面滚下后,继续冲上右斜面D.孤岛上被人们遗忘的一只机械表,指针一直运动下去
5.C　【解题思路】　出膛的子弹射穿木板时,要对木板做功,机械能减少,故它的速度会变慢, 故A错误;持续沸腾需要持续吸热,断电后,电能转化为内能停止,水不再吸收热量,水的沸腾会停止,故B错误;两个斜面相对接,小球从左斜面滚下后,由于具有动能,会继续冲上右斜面,动能转化成重力势能,故C正确;机械表工作时要消耗弹簧的弹性势能,经过一定时间就会消耗完,不会一直运动下去,故D错误.
6.关注生活物理救灾汽车正在公路上急驰,突然发现山体滑坡,司机紧急刹车.此时刹车片和轮胎都变热,汽车的机械能转化为　　　　能,这一过程是通过　　　　实现的,但能量的总量是　　　　的. 
6.【参考答案】　内　做功　守恒
1.下列四种现象中,只发生能的转移而不发生能的转化的过程是(　　)A.冬天,用手摸户外的金属杆时手感觉到冷B.闭合开关后,灯泡发光C.烧水时,水蒸气顶起壶盖D.给电动自行车的蓄电池充电
1.A　【解题思路】　冬天用手摸户外的金属杆时手感觉到冷,是通过热传递改变了手的内能,是能量的转移过程;闭合开关后,灯泡发光,是通过电流做功将电能转化为光能和内能,是能量的转化过程;水蒸气顶起壶盖,是内能转化为机械能;给电动自行车的蓄电池充电,是将电能转化为化学能储存起来,是能量的转化过程.
2.学习了内能及能量的转化和守恒后,同学们在一起梳理知识时交流了以下想法,你认为不正确的是 (　　)A.做功改变物体的内能是不同形式的能的相互转化B.热传递改变物体的内能是不同形式的能的相互转化C.燃气推动嫦娥五号探测器调整姿态发生了能量的转化D.能量在转化和转移的过程中总会有损耗,但能量的总量保持不变
2.B　【解题思路】　做功过程是能量转化过程,做功改变物体的内能是不同形式的能的相互转化,故A正确;热传递是能量的转移过程,热传递改变物体的内能是同一形式的能在不同物体间或同一物体的不同部分间转移的过程,故B不正确;探测器通过喷气做功调整姿态,燃气的内能转化为其他形式的能,故C正确;能量在转化和转移的过程中总会有损耗,但能量的总量保持不变,故D正确.
3.秋千荡起来,如果不持续用力秋千会越荡越低,直至停止;皮球落地后,每次弹起的高度都会比原来低.在这两个过程中,机械能　　　　了,这部分机械能转化成了其他形式的能.在此过程中,机械能　　　　,能的总量　　　　.(后两空均填“守恒”或“不守恒”) 
3.【参考答案】　减少　不守恒　守恒
4.如果一个小孩从滑梯的顶端开始滑下时具有1 400 J机械能,而滑到中点时只剩下1 150 J机械能,那么滑到滑梯底端时他的动能为　　　　J,整个过程有　　　　J机械能转化为　　　　能(设他受到的摩擦力大小不变,地面为零势能面). 
4.【参考答案】　900　500　内【解题思路】　根据能量守恒定律,依题意可得,滑行一半路程所损失的机械能为Q1=1 400 J-1 150 J=250 J.由于摩擦阻力的大小不变,所以另一半路程损失的机械能为Q2=Q1=250 J,故整个过程有Q=Q1+Q2=500 J机械能转化为内能,所以刚滑到滑梯底端时,他的机械能为1 400 J-500 J=900 J,在底端时他的势能为零,故此时所剩下的机械能即为他的动能.