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人教版九年级物理全一册同步考点专题训练专题03内能的利用易错分析(原卷版+解析)
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这是一份人教版九年级物理全一册同步考点专题训练专题03内能的利用易错分析(原卷版+解析)，共26页。试卷主要包含了做功冲程和压缩冲程的比较，热值，能量转化与能量转移的区别，能量守恒定律的适用条件，永动机不能实现的原因等内容，欢迎下载使用。
易错知识点分析
1、做功冲程和压缩冲程的比较：
（1）活塞的运动方向不同：做功冲程活塞向下运动，压缩冲程活塞向上运动。
（2）能量的转化不同；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。
2、四冲程热机工作时，一个工作循环完成四个冲程，连杆和曲轴转两圈，活塞往复运运动两次，做一次功。
3、热值：表示不同燃料完全燃烧时放热的能力；它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系。
4、热机工作时，燃料完全燃烧放出的能量流向:
（1）废气排出带走能量；（2）克服摩擦消耗能量；（3）机械传热损失能量；
（4）做有用功消耗能量。
5、能量转化与能量转移的区别:若能量的形式发生了改变就是能量转化，若能量的形式不变则为能量转移。
6、能量守恒定律的适用条件:一切情况。
7、永动机不能实现的原因:违背能量守恒定律。
典例分析＋变式训练
易错点1 汽油机和柴油机的区别
【典例1】（2021秋•渠县期末）关于柴油机和汽油机，下列说法错误的是（ ）
A．柴油机以柴油为燃料
B．汽油机以汽油为燃料
C．柴油机顶部有一个喷油嘴
D．汽油机对环境没有污染
【变式1-1】（2021秋•张家界期中）下列关于汽油机的说法正确的是（ ）
A．汽油机上的火花塞坏的时候，可以用柴油机的喷油嘴代替
B．汽油机和柴油机可以达到相同的功率
C．汽油机中的燃料完全可以用柴油来代替
D．汽油机与柴油机除了所用燃料之外，其余没有区别
【变式1-2】（2021秋•船山区校级月考）汽油机和柴油机在结构上的主要区别是： 的点火装置是火花塞，它在吸气冲程吸入气缸的是 。此外，二者比较：在压缩冲程中 的压缩程度更高。
易错点2 与压强有关的热机计算
【典例2】单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图如图所示，下列关于这种内燃机一个工作循环的四个冲程的顺序排列正确的是
A．丙、丁、乙、甲
B．乙、丁、甲、丙
C．乙、甲、丁、丙
D．甲、乙、丙、丁
（2）某四冲程内燃机，飞轮转速为300转/分钟，活塞面积为120cm2，行程L是0.3米，假如做功冲程中燃气的平均压强是5×105Pa，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内燃机的功率是多少？
【变式2-1】（2021秋•让胡路区校级月考）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转到2400周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），则做功冲程燃气对活塞平均压力 N，一个做功冲程中燃气对活塞做功 J，汽油机的功率是 W。
【变式2-2】（2021秋•麒麟区校级月考）某单缸四冲程汽油机的活塞横截面积为50cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是8cm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9×105Pa，曲轴转速为2400r/min，求：
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
（2）汽油机的功率；
（3）若汽油机在吸气冲程中吸入的空气质量与燃油质量之比为14：1，吸入的油气混合物的平均密度为1.35kg/m3，汽油的热值取4.5×107J/kg，则该汽油机的效率为多大？
易错点3 热值的影响因素
【典例3】（2021秋•怀化期中）关于热值，下列说法正确的是（ ）
A．燃料燃烧时放出的热量越多，其热值越大
B．燃料燃烧越充分，其热值越大
C．燃料燃烧时温度越高，其热值越大
D．热值的大小由燃料本身决定
【变式3-1】（2021秋•泗县期末）由热值的定义可知，热值q＝，式中m是燃料的质量，Q是燃料完全燃烧放出的热量，那么（ ）
A．热值的大小与Q成正比
B．热值的大小与m成反比
C．热值的大小与Q、m都有关，由Q与m共同决定
D．热值的大小与Q、m都无关，由燃料的种类决定
【变式3-2】（2021秋•德城区校级月考）燃料的热值与燃料的燃烧程度 （选填“有关”或“无关”）天然气的热值是q＝4.25×107J/m3，完全燃烧10m3的天然气产生的热量为 J。
易错点4 误认为利用废气可以提高热机效率
【典例4】（2021秋•汝州市期末）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．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
B．尽量减少热机内部各部件间的摩擦
C．让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全
D．尽量增加热机的工作时间
【变式4-1】（2021秋•坊子区期末）下列措施可以提高热机效率的是（ ）
A．燃烧更多的燃料B．使用热值更大的燃料
C．使燃料燃烧更充分D．提高热机的功率
【变式4-2】（2021•兴庆区校级三模）055型驱逐舰是我国新一代主力驱逐舰，也是我国打造蓝水海军的重要力量。
（1）我国055型驱逐舰南昌舰的排水量为1.2×104t，南昌舰满载时，受到的浮力为 N。在有风的天气，南昌舰以相同的速度逆风行驶比顺风行驶时，舰体外侧面受到的大气压强更 。（填“大”或“小”）
（2）南昌舰进行反潜训练时，会将产生的尾气和冷空气混合后再排出，目的是为了减弱敌方的 （填“红外”或“紫外”）探测。南昌舰以柴油作为动力燃料，每消耗1t柴油产生的可利用的能量为1.72×1010J，柴油的热值为4.3×107J/kg，则南昌舰热机的效率为 。请写出一种提高热机效率的方法 。
易错点5 不能正确理解能量守恒定律
【典例5】在各种形式的能量相互转化过程中，下列说法正确的是（ ）
A．动能一定守恒 B．内能一定守恒
C．各种形式能的总量一定守恒 D．各种形式的能量都守恒
【变式5-1】有关能量守恒定律，下列说法中正确的是（ ）
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
【变式5-2】（2022•花山区校级二模）如图为麻省理工大学教授课堂演示情景，教授将一个摆球从下巴处放手，结果摆球摆回时并没有砸到他的下巴，这是因为摆球在摆动过程中部分的机械能因为和空气摩擦转化为内能而导致摆球的机械能减少，这一过程 （选填“符合”或“不符合”）能量的转化和守恒定律。
能力提升训练
一、选择题。
1．（2021秋•恩阳区 期中）关于燃料的热值，以下说法中正确的是（ ）
A．燃料的热值与燃料的燃烧情况无关
B．容易燃烧的燃料热值一定大
C．使用热值高的燃料可以放出更多的热量
D．煤的热值大于干木材的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧干木材放出的热量一定多
2．（2020•湘西州）关于能量守恒定律的下列说法中，正确的是（ ）
A．能量既可以凭空消失
B．能量也可以凭空产生
C．热机的工作过程不遵循能量守恒定律
D．能量转化和转移过程中，能量的总量保持不变
3．（2021秋•兴文县期末）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燃料越多
C．使燃料燃烧更充分，可以提高热机的效率
D．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
4．（2022•枝江市一模）单缸四冲程汽油机在某一冲程表现有如下特征：进气门和排气门关闭，气缸内压强增大，利用飞轮的惯性完成。下列符合这一特征的冲程是（ ）
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
5．（2021秋•崆峒区期末）关于柴油机与汽油机的区别，下面叙述错误的是（ ）
A．柴油机的汽缸顶部有一个喷油嘴而没有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中吸入的是空气
C．柴油机可应用于轮船
D．汽油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高
6．（2021•洪山区模拟）关于热机，下列说法正确的是（ ）
①汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
②柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入气缸
③在压缩冲程中有很明显的机械能转化为内能的过程。
④在做功冲程中存在着化学能转化为内能的过程
⑤在做功冲程中存在着内能转化为机械能的过程；
⑥汽油机和柴油机除了做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的
A．①②③④⑤⑥正确B．①②③④⑥正确
C．②③⑤⑥正确 D．③④⑤⑥正确
7．（2021秋•益阳期末）如图所示是汽油机工作时的四个冲程，其中说法正确的是（ ）
A．按一个工作循环，其正确的排列顺序是丁、乙、丙、甲
B．甲冲程中的能量转换过程为机械能转换为内能
C．使用热值更高的燃料可提高热机的工作效率
D．丁冲程中活塞向下运动汽缸内压强变大，大气压将空气压入汽缸
二、填空题。
8．（2021秋•香洲区校级期中）如图所示为汽车的发动机的 冲程，用水来冷却汽缸是因为水的 较大。热机的效率是热机性能的重要指标，下列操作中不能提高汽车热机效率的有 。（选填序号）
①定期保养，更换机油；
②添加燃油添加剂，使燃烧更充分；
③停车等待较长时间时，熄火；
④使用涡轮增压，利用尾气。
9．（2021秋•西宁月考）汽油的热值是4.6×107J/kg，热值是一种特性，与燃料的 有关；完全燃烧5kg的汽油，能放出的热量是 J。
10．（2022•东莞市校级三模）如图为火箭发射的场景，火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的 大，火箭发射升空时，燃料的化学能转化为 能，再转化为火箭的机械能，这个过程中火箭的机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）。
11．（2020秋•冠县期末）我国于2019年5月17日在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，成功发射一颗北斗导航卫星。如图所示，“长征三号丙”运载火箭升空时，燃料燃烧后通过做功，把 能转化为 能，在此过程中火箭的机械能 。（选填“守恒”或“不守恒”）
12．（2021秋•高州市期中）如图是汽油机的 冲程，若行驶时汽油机的飞轮的转速为3600r/min，则每秒钟做功的次数为 次。下列提高热机效率的途径中，说法错误的是 。
A、尽量设法利用废气的能量
B、尽量减少输出功率
C、尽量减少摩擦损耗的能量
D、尽量让燃料完全燃烧
13．（2021秋•和平区月考）如图是一台内燃机，一个冲程活塞在气缸内移动的距离是50cm，这个内燃机的转速为1800r/min，一秒钟对外做功 次，做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2700N，一个做功冲程中燃气对活塞做的功 J，该内燃机的功率 。
14．（2021秋•韩城市校级月考）汽油机与柴油机结构上最大的区别是汽油机有火花塞，而柴油机有 ；汽油机的效率很低，主要原因之一是 带走了大量的能量。一台单缸四冲程柴油机，其飞轮的转速为3600r/min，则该柴油机1s内完成 个冲程，对外做功 次。
三、计算题。
15．（2021秋•天心区校级月考）国产165型单缸四冲程汽油机的活塞面积为30cm2，活塞冲程长为50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为2×105Pa，飞轮的转速是3000r/min，求：
（1）该汽油机1min内做 次功；
（2）汽油机满负荷工作时做功冲程燃气对气缸的压力；
（3）汽油机满负荷工作时做功的功率（不计摩擦损失）；
（4）如果满负荷工作时每分钟消耗30g汽油，这种汽油机把内能转化为机械能的效率是多少？（汽油的热值为4.6×107J/kg，结果保留一位小数）
16．（2022春•兴仁市期末）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。
专题03 内能的利用易错分析（解析版）
考点直击
易错知识点分析
1、做功冲程和压缩冲程的比较：
（1）活塞的运动方向不同：做功冲程活塞向下运动，压缩冲程活塞向上运动。
（2）能量的转化不同；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。
2、四冲程热机工作时，一个工作循环完成四个冲程，连杆和曲轴转两圈，活塞往复运运动两次，做一次功。
3、热值：表示不同燃料完全燃烧时放热的能力；它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系。
4、热机工作时，燃料完全燃烧放出的能量流向:
（1）废气排出带走能量；（2）克服摩擦消耗能量；（3）机械传热损失能量；
（4）做有用功消耗能量。
5、能量转化与能量转移的区别:若能量的形式发生了改变就是能量转化，若能量的形式不变则为能量转移。
6、能量守恒定律的适用条件:一切情况。
7、永动机不能实现的原因:违背能量守恒定律。
典例分析＋变式训练
易错点1 汽油机和柴油机的区别
【典例1】（2021秋•渠县期末）关于柴油机和汽油机，下列说法错误的是（ ）
A．柴油机以柴油为燃料
B．汽油机以汽油为燃料
C．柴油机顶部有一个喷油嘴
D．汽油机对环境没有污染
【答案】D。
【解答】解：A、柴油机使用的燃料是柴油，故A正确；
B、汽油机的使用的燃料是汽油，故B正确；
C、柴油机气缸顶端有个喷油嘴，汽油机气缸顶端有个火花塞，故C正确；
D、汽油机排放出的SO2和CO2，污染环境，还会形成酸雨，故D错误。
故选：D。
【变式1-1】（2021秋•张家界期中）下列关于汽油机的说法正确的是（ ）
A．汽油机上的火花塞坏的时候，可以用柴油机的喷油嘴代替
B．汽油机和柴油机可以达到相同的功率
C．汽油机中的燃料完全可以用柴油来代替
D．汽油机与柴油机除了所用燃料之外，其余没有区别
【答案】B。
【解答】解：A、汽油机气缸顶部有个火花塞，柴油机气缸顶部有个喷油嘴，两者不能互换，故A错误；
B、虽然柴油机对空气的压缩程度比汽油机更高，在做功冲程中气体的压强大于汽油机，因而可以输出更大的功率，但汽油机和柴油机可以达到相同的功率，故B正确；
C、汽油机和柴油机使用的燃料不同，汽油机使用汽油，柴油机使用柴油，两者不能互换，故C错误；
D、汽油机与柴油机所用燃料不同，结构不同，点燃方式不同，故D错误。
故选：B。
【变式1-2】（2021秋•船山区校级月考）汽油机和柴油机在结构上的主要区别是： 汽油机 的点火装置是火花塞，它在吸气冲程吸入气缸的是 汽油和空气的混合物 。此外，二者比较：在压缩冲程中 柴油机 的压缩程度更高。
【答案】汽油机；汽油与空气的混合物；柴油机。
【解答】解：柴油机和汽油机构造上的区别：柴油机气缸顶部有喷油嘴，而汽油机顶部的点火装置是火花塞；
汽油机和柴油机工作时，吸气冲程吸入气体的区别：汽油机吸入的是汽油与空气的混合物，而柴油机吸入的是空气。在压缩冲程末，柴油机压缩程度更高，汽缸内的温度比汽油机的高，
故答案为：汽油机；汽油与空气的混合物；柴油机。
易错点2 与压强有关的热机计算
【典例2】单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图如图所示，下列关于这种内燃机一个工作循环的四个冲程的顺序排列正确的是 B
A．丙、丁、乙、甲
B．乙、丁、甲、丙
C．乙、甲、丁、丙
D．甲、乙、丙、丁
（2）某四冲程内燃机，飞轮转速为300转/分钟，活塞面积为120cm2，行程L是0.3米，假如做功冲程中燃气的平均压强是5×105Pa，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内燃机的功率是多少？
【解答】解：
（1）甲图中两个气门都关闭，火花塞点火，此时活塞向下运动，应该是第三个冲程﹣﹣做功冲程；
乙图中进气门打开，排气门关闭，应该是第一个冲程﹣﹣吸气冲程；
丙图中进气门关闭，排气门打开，应该是第四个冲程﹣﹣排气冲程；
丁图中两个气门都关闭，火花塞没有点火，此时活塞向上运动，应该是第二个冲程压缩冲程。
按照四个冲程的先后顺序应该是乙、丁、甲、丙。
故选B。
（2）①活塞的面积S＝120cm2＝0.012m2，
由p＝得做功冲程中燃气对活塞的平均压力：
F＝pS＝5×105Pa×0.012m2＝6000N；
（2）气体每次膨胀对活塞做功：
W′＝Fs＝6000N×0.3m＝1800J，
（3）300r/min表示每分钟曲轴转动300转，每两转对外做功一次，所以每分钟做功150次，
汽油机每分钟做的功：
W＝150W′＝150×1800J＝2.7×105J；
汽油机的功率：
P＝＝＝4500W。
答：
（1）B；
（2）①做功冲程中燃气对活塞的平均压力6000N；
②一个做功冲程中燃气对活塞做的功1800J；
③汽油机的功率4500W。
【变式2-1】（2021秋•让胡路区校级月考）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转到2400周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），则做功冲程燃气对活塞平均压力 2700 N，一个做功冲程中燃气对活塞做功 135 J，汽油机的功率是 2700 W。
【答案】2700；135；2700。
【解答】解：（1）p＝9.0×105Pa，S＝30cm2＝30×10﹣4m2，
由p＝可得燃气对活塞的平均压力为：
F＝pS＝9.0×105Pa×30×10﹣4m2＝2700N；
（2）一个冲程活塞在气缸中移动的距离：s＝50mm＝0.05m，
一个做功冲程中燃气对活塞做的功：
W＝Fs＝2700N×0.05m＝135J；
（3）飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮转动2400周，要对外做功1200次，
所以燃气对活塞做的总功为：W总＝W×1200＝135J×1200＝162000J，
而t＝1min＝60s，
汽油机的功率为：
P＝＝＝2700W。
故答案为：2700；135；2700。
【变式2-2】（2021秋•麒麟区校级月考）某单缸四冲程汽油机的活塞横截面积为50cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是8cm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9×105Pa，曲轴转速为2400r/min，求：
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
（2）汽油机的功率；
（3）若汽油机在吸气冲程中吸入的空气质量与燃油质量之比为14：1，吸入的油气混合物的平均密度为1.35kg/m3，汽油的热值取4.5×107J/kg，则该汽油机的效率为多大？
【解答】解：（1）已知活塞横截面积为S＝50cm2＝5×10﹣3m2，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为p＝9×105Pa，
由p＝可知做功冲程中燃气对活塞的平均压力为：
F＝pS＝9×105Pa×5×10﹣3m2＝4.5×103N；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功为：
W＝FL＝4.5×103N×8×10﹣2m＝360J，
飞轮转速为2400r/min＝40r/s，表示每秒飞轮转动40圈，活塞往复40次，对外做功20次，
所以汽油机的平均功率为：
P＝n＝20×＝7200W；
（3）一个工作循环吸入混合物的体积为：V＝SL＝5×10﹣3m2×8×10﹣2m＝4×10﹣4m3，
一个工作循环吸入混合物的质量为：m混＝ρ混V＝1.35kg/m3×4×10﹣4m3＝5.4×10﹣4kg，
一个工作循环吸入汽油的质量为：m油＝m混＝×5.4×10﹣4kg＝3.6×10﹣5kg，
一个工作循环，汽油完全燃烧放出的热量为：
Q放＝qm油＝4.5×107J/kg×3.6×10﹣5kg＝1620J；
该车发动机的效率为：
η＝×100%＝×100%≈22.2%。
答：（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力为4.5×103N；
（2）汽油机的功率为7200W；
（3）该汽油机的效率为22.2%。
易错点3 热值的影响因素
【典例3】（2021秋•怀化期中）关于热值，下列说法正确的是（ ）
A．燃料燃烧时放出的热量越多，其热值越大
B．燃料燃烧越充分，其热值越大
C．燃料燃烧时温度越高，其热值越大
D．热值的大小由燃料本身决定
【答案】D。
【解答】解：热值是燃料本身的一种特性，只与燃料本身决定，和燃料放出热量的多少、燃烧是否充分、温度高低无关。
故选：D。
【变式3-1】（2021秋•泗县期末）由热值的定义可知，热值q＝，式中m是燃料的质量，Q是燃料完全燃烧放出的热量，那么（ ）
A．热值的大小与Q成正比
B．热值的大小与m成反比
C．热值的大小与Q、m都有关，由Q与m共同决定
D．热值的大小与Q、m都无关，由燃料的种类决定
【答案】D。
【解答】解：
热值是质量为1kg的燃料完全燃烧时所释放出的热量；热值是燃料本身的特性，热值的大小只与燃料的种类有关，与燃烧程度无关、与燃料的质量和放出的热量无关，故D正确、ABC错误；
故选：D。
【变式3-2】（2021秋•德城区校级月考）燃料的热值与燃料的燃烧程度 无关 （选填“有关”或“无关”）天然气的热值是q＝4.25×107J/m3，完全燃烧10m3的天然气产生的热量为 4.25×108 J。
【答案】无关；4.25×108。
【解答】解：燃料的热值是物质的一种特性，与燃料的燃烧程度无关；
完全燃烧10m3的天然气产生的热量为Q＝Vq＝10m3×4.25×107J/m3＝4.25×108J。
故答案为：无关；4.25×108。
易错点4 误认为利用废气可以提高热机效率
【典例4】（2021秋•汝州市期末）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．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
B．尽量减少热机内部各部件间的摩擦
C．让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全
D．尽量增加热机的工作时间
【答案】D。
【解答】解：热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比；所以减少热量的损失、使燃料充分燃烧、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；而增加热机的工作时间，并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率，故A、B、C不符合题意，D符合题意。
故选：D。
【变式4-1】（2021秋•坊子区期末）下列措施可以提高热机效率的是（ ）
A．燃烧更多的燃料B．使用热值更大的燃料
C．使燃料燃烧更充分D．提高热机的功率
【答案】C。
【解答】解：热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，提高燃料利用率和减少热量损失均可以提高热机效率；使燃料燃烧更充分可以提高燃料的利用率，因此可以提高热机效率；但热机效率与燃烧燃料的质量、燃料的热值和热机的功率等因素无关，故A、B、D错误，C正确。
故选：C。
【变式4-2】（2021•兴庆区校级三模）055型驱逐舰是我国新一代主力驱逐舰，也是我国打造蓝水海军的重要力量。
（1）我国055型驱逐舰南昌舰的排水量为1.2×104t，南昌舰满载时，受到的浮力为 1.2×108 N。在有风的天气，南昌舰以相同的速度逆风行驶比顺风行驶时，舰体外侧面受到的大气压强更 小 。（填“大”或“小”）
（2）南昌舰进行反潜训练时，会将产生的尾气和冷空气混合后再排出，目的是为了减弱敌方的 红外 （填“红外”或“紫外”）探测。南昌舰以柴油作为动力燃料，每消耗1t柴油产生的可利用的能量为1.72×1010J，柴油的热值为4.3×107J/kg，则南昌舰热机的效率为 40% 。请写出一种提高热机效率的方法 尽量使燃料充分燃烧 。
【答案】（1）1.2×108；小；（2）红外；40%；尽量使燃料充分燃烧。
【解答】解：（1）已知南昌舰的排水量为1.2×104t，根据阿基米德原理可知，南昌舰满载时受到的浮力为：F浮＝G排＝m排g＝1.2×104×103kg×10N/kg＝1.2×108N；
在有风的天气，南昌舰以相同的速度逆风行驶时，舰体外侧的风流速更大，则舰体外侧面受到的大气压强更小；
（2）将产生的尾气和冷空气混合后再排出，是为了降低温度，减弱敌方的红外探测；
柴油完全燃烧放出的热量为：Q放＝mq＝1×103kg×4.3×107J/kg＝4.3×1010J，
则柴油机的效率为：η＝；
提高热机效率的方法是尽量使燃料充分燃烧。
故答案为：（1）1.2×108；小；（2）红外；40%；尽量使燃料充分燃烧。
易错点5 不能正确理解能量守恒定律
【典例5】在各种形式的能量相互转化过程中，下列说法正确的是（ ）
A．动能一定守恒
B．内能一定守恒
C．各种形式能的总量一定守恒
D．各种形式的能量都守恒
【答案】C。
【解答】解：各种能量形式互相转换是有方向和条件限制的，能量互相转换时其总量保持不变，表明能量是不能被创造或消灭的。因此各种形式能的总量一定守恒，单一的某一种形式的能或几种能不一定守恒，故C选项说法正确。
故选：C。
【变式5-1】有关能量守恒定律，下列说法中正确的是（ ）
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
【答案】D。
【解答】解：A、能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，故A错误；
B、能量守恒定律既适用能量转化过程，又适用于能量的转移过程，故B错误；
C、“摩擦生热”是将机械转化为内能的过程，所以它也是符合能量守恒定律的，故C错误；
D、根据能量守恒定律，宇宙中的能量总和不变，故D正确。
故选：D。
【变式5-2】（2022•花山区校级二模）如图为麻省理工大学教授课堂演示情景，教授将一个摆球从下巴处放手，结果摆球摆回时并没有砸到他的下巴，这是因为摆球在摆动过程中部分的机械能因为和空气摩擦转化为内能而导致摆球的机械能减少，这一过程 符合 （选填“符合”或“不符合”）能量的转化和守恒定律。
【答案】符合。
【解答】解：摆球在摆动过程中部分的机械能因为和空气摩擦转化为内能而导致摆球的机械能减少，这一过程同样符合能量的转化和守恒定律，即能的总量保持不变。
故答案为：符合。
能力提升训练
一、选择题。
1．（2021秋•恩阳区 期中）关于燃料的热值，以下说法中正确的是（ ）
A．燃料的热值与燃料的燃烧情况无关
B．容易燃烧的燃料热值一定大
C．使用热值高的燃料可以放出更多的热量
D．煤的热值大于干木材的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧干木材放出的热量一定多
【答案】A。
【解答】解：A、热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关。故A正确；
B、热值大小与燃料是否容易燃烧无关，故B错误；
C、燃料燃烧放出热量的多少不仅与燃料的热值大小有关，还与燃料的质量以及燃烧程度有关，故C错误；
D、煤的热值大于干木材的热值，由于放出的热量与燃料的质量以及燃烧程度有关，所以燃烧煤放出的热量不一定比燃烧干木材放出的热量多，故D错误；
故选：A。
2．（2020•湘西州）关于能量守恒定律的下列说法中，正确的是（ ）
A．能量既可以凭空消失
B．能量也可以凭空产生
C．热机的工作过程不遵循能量守恒定律
D．能量转化和转移过程中，能量的总量保持不变
【答案】D。
【解答】解：
AB、能量既不能凭空产生，也不会凭空消失，故AB错误；
C、能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，热机的工作过程也遵循能量守恒定律，故C错误；
D、一个物体能量增加，必然伴随着别的物体能量减少，在能量转移和转化的过程中能量的总量是保持不变的，故D正确。
故选：D。
3．（2021秋•兴文县期末）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燃料越多
C．使燃料燃烧更充分，可以提高热机的效率
D．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
【答案】C。
【解答】解：A、热机的效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，与做功快慢无关，故A错误；
B、由热机效率的概念可知，在做功同样多的情况下，消耗的燃料越少，则有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即热机的效率越高，故B错误；
C、使燃料燃烧更充分，可以提高燃料的利用率，即可以提高热机效率，故C正确；
D、热机损失的能量中，废气温度最高，带走热量最多，故D错误。
故选：C。
4．（2022•枝江市一模）单缸四冲程汽油机在某一冲程表现有如下特征：进气门和排气门关闭，气缸内压强增大，利用飞轮的惯性完成。下列符合这一特征的冲程是（ ）
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
【答案】B。
【解答】解：四冲程汽油机在工作过程中，进气门和排气门同时关闭的冲程是压缩冲程和做功冲程，压缩冲程活塞压缩气缸内气体，使气缸内压强增大，是依靠飞轮的惯性完成的，故B符合题意。
故选：B。
5．（2021秋•崆峒区期末）关于柴油机与汽油机的区别，下面叙述错误的是（ ）
A．柴油机的汽缸顶部有一个喷油嘴而没有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中吸入的是空气
C．柴油机可应用于轮船
D．汽油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高
【答案】D。
【解答】解：A、汽油机与柴油机的结构上不同：汽油机顶部是个火花塞，柴油机的顶部是喷油嘴，故A正确；
B、工作过程中，柴油机吸入气缸的是空气，故B正确；
C、柴油机比较笨重，可应用于轮船，故C正确；
D、一般柴油机的压缩比比汽油的大得多，且气缸内柴油燃烧要比汽油燃烧更充分，所以柴油机的效率更高一些，故D错误。
故选：D。
6．（2021•洪山区模拟）关于热机，下列说法正确的是（ ）
①汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
②柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入气缸
③在压缩冲程中有很明显的机械能转化为内能的过程。
④在做功冲程中存在着化学能转化为内能的过程
⑤在做功冲程中存在着内能转化为机械能的过程；
⑥汽油机和柴油机除了做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的
A．①②③④⑤⑥正确B．①②③④⑥正确
C．②③⑤⑥正确 D．③④⑤⑥正确
【答案】D。
【解答】解：①汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故①错误；
②柴油机在吸气冲程中，将空气吸入气缸，汽油机吸入的是空气和汽油的混合气体，故②错误；
③在压缩冲程中，压缩空气做功，将机械能转化为内能，故③正确；
④在做功冲程的开始，燃料燃烧将燃料的化学能转化为内能，故④正确；
⑤在做功冲程中，燃料燃烧产生的内能转化为机械能，故⑤正确；
⑥在汽油机和柴油机的四个冲程中，只有做功冲程做功，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的，故⑥正确。
综合分析可知③④⑤⑥正确。
故选：D。
7．（2021秋•益阳期末）如图所示是汽油机工作时的四个冲程，其中说法正确的是（ ）
A．按一个工作循环，其正确的排列顺序是丁、乙、丙、甲
B．甲冲程中的能量转换过程为机械能转换为内能
C．使用热值更高的燃料可提高热机的工作效率
D．丁冲程中活塞向下运动汽缸内压强变大，大气压将空气压入汽缸
【答案】B。
【解答】解：
A、丁图中进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程；甲图中两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程；丙图中两气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程；乙图中排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程；则正确的排列顺序是丁、甲、丙、乙，故A错误；
B、甲图是压缩冲程，将机械能转化为内能，故B正确；
C、质量相同的燃料完全燃烧时，热值大的放出的热量多，但用来做有用功的能量不一定多，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出能量的比值不一定大，所以热机效率不一定能得到提高，故C错误；
D、丁图是吸气冲程，活塞向下运动气缸内压强变小，大气压将汽油与空气的混合物压入气缸，故D错误；
故选：B。
二、填空题。
8．（2021秋•香洲区校级期中）如图所示为汽车的发动机的 做功 冲程，用水来冷却汽缸是因为水的 比热容 较大。热机的效率是热机性能的重要指标，下列操作中不能提高汽车热机效率的有 ③ 。（选填序号）
①定期保养，更换机油；
②添加燃油添加剂，使燃烧更充分；
③停车等待较长时间时，熄火；
④使用涡轮增压，利用尾气。
【答案】做功；比热容；③。
【解答】解：图中气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程；
用水来冷却汽缸，因为水的比热容较大，即相同质量的水和其它液体相比较，若都是升高1℃时，水能吸收的热量较多，故用水冷却效果较好；
①定期保养，更换机油，可以减小摩擦，减少额外功，从而提高热机效率，故①不符合题意；
②添加燃油添加剂，使燃烧更充分，可提高燃料的利用率，从而提高热机效率，故②不符合题意；
③停车等待较长时间时，熄火，可节约能源，减少做功时间，但不能提高热机效率，故③符合题意；
④使用涡轮增压，利用尾气，减少了热量损失，从而提高热机效率，故④不符合题意。
故答案为：做功；比热容；③。
9．（2021秋•西宁月考）汽油的热值是4.6×107J/kg，热值是一种特性，与燃料的 种类 有关；完全燃烧5kg的汽油，能放出的热量是 2.3×108 J。
【答案】种类；2.3×108。
【解答】解：热值是燃料的特性，热值的大小与燃料的种类有关；
汽油的热值是4.6×107J/kg，完全燃烧5kg的汽油能放出的热量是：Q放＝mq＝5kg×4.6×107J/kg＝2.3×108J。
故答案为：种类；2.3×108。
10．（2022•东莞市校级三模）如图为火箭发射的场景，火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的 热值 大，火箭发射升空时，燃料的化学能转化为 内 能，再转化为火箭的机械能，这个过程中火箭的机械能 不守恒 （选填“守恒”或“不守恒”）。
【答案】热值；内；不守恒。
【解答】解：（1）由于液态氢的热值较大，因此运载火箭中，采用液态氢作燃料；
（2）燃料燃烧过程中，将化学能转化为燃气的内能，又将内能转化为火箭的机械能；
（3）由于这个过程中，燃料燃烧的内能转化为火箭的机械能，因此火箭的机械变大，机械能不守恒。
故答案为：热值；内；不守恒。
11．（2020秋•冠县期末）我国于2019年5月17日在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，成功发射一颗北斗导航卫星。如图所示，“长征三号丙”运载火箭升空时，燃料燃烧后通过做功，把 内 能转化为 机械 能，在此过程中火箭的机械能 不守恒 。（选填“守恒”或“不守恒”）
【答案】内；机械；不守恒。
【解答】解：火箭发射升空时，燃料通过燃烧将化学能转化为燃气的内能，燃气对火箭做功，又将内能转化为火箭的机械能，使得火箭的机械能增大，所以机械能不守恒。
故答案为：内；机械；不守恒。
12．（2021秋•高州市期中）如图是汽油机的 做功 冲程，若行驶时汽油机的飞轮的转速为3600r/min，则每秒钟做功的次数为 30 次。下列提高热机效率的途径中，说法错误的是 B 。
A、尽量设法利用废气的能量
B、尽量减少输出功率
C、尽量减少摩擦损耗的能量
D、尽量让燃料完全燃烧
【答案】做功；30；B。
【解答】解：
（1）图A中，两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程；
飞轮转速是3600r/min＝60r/s，表示每秒飞轮转动60圈，要经过120个冲程，对外做功30次。
（2）热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。所以减少热量的损失可以提高热机的效率；D使燃料充分燃烧、C减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率；
B减少热机的输出功率，并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率；
A利用废气的能量，可以提高燃料的利用率，可提高热机效率。
故选B。
故答案为：做功；30；B。
13．（2021秋•和平区月考）如图是一台内燃机，一个冲程活塞在气缸内移动的距离是50cm，这个内燃机的转速为1800r/min，一秒钟对外做功 15 次，做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2700N，一个做功冲程中燃气对活塞做的功 1350 J，该内燃机的功率 20250W 。
【答案】15；1350；20250W。
【解答】解：这个内燃机的转速为1800r/min＝30r/s，故飞轮一秒转动30圈，一秒钟对外做功15次；
做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2700N，且一个冲程活演在气缸内移动的距离h＝50cm＝0.5m，一个做功冲程中燃气对活塞做的功W＝Fs＝2700N×0.5m＝1350J，
该内燃机的功率P＝＝＝20250W。
故答案为：15；1350；20250W。
14．（2021秋•韩城市校级月考）汽油机与柴油机结构上最大的区别是汽油机有火花塞，而柴油机有 喷油嘴 ；汽油机的效率很低，主要原因之一是 废气 带走了大量的能量。一台单缸四冲程柴油机，其飞轮的转速为3600r/min，则该柴油机1s内完成 120 个冲程，对外做功 30 次。
【答案】喷油嘴；废气；120；30。
【解答】解：
（1）柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞；
（2）汽油机工作时，废气带走了大量的能量，散失到空中，使得汽油机的效率很低；
（3）已知飞轮转速为3600r/min＝60r/s，个工作循环四个冲程，活塞往复2次，飞轮转动2周，对外做功1次，故该柴油机1s内完成120个冲程，对外做功30次。
故答案为：喷油嘴；废气；120；30。
三、计算题。
15．（2021秋•天心区校级月考）国产165型单缸四冲程汽油机的活塞面积为30cm2，活塞冲程长为50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为2×105Pa，飞轮的转速是3000r/min，求：
（1）该汽油机1min内做 1500 次功；
（2）汽油机满负荷工作时做功冲程燃气对气缸的压力；
（3）汽油机满负荷工作时做功的功率（不计摩擦损失）；
（4）如果满负荷工作时每分钟消耗30g汽油，这种汽油机把内能转化为机械能的效率是多少？（汽油的热值为4.6×107J/kg，结果保留一位小数）
【解答】解：（1）由题知飞轮1min转3000r，完成1500个工作循环，对外做1500次功；
（2）已知满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为p＝2×105Pa，活塞面积为S＝30cm2，
由p＝可知汽油机满负荷工作时做功冲程燃气对气缸的压力为：F＝pS＝2×105Pa×30×10﹣4m2＝600N；
（3）燃气对活塞做一次功为：W＝Fs＝600N×50×10﹣3m＝30J，
1min做的总功为：W′＝1500W＝1500×30J＝4.5×104J，
则汽油机满负荷工作时做功的功率为：P＝＝＝750W；
（4）30g汽油完全燃烧放出的热量为：Q放＝qm＝4.6×107J/kg×30×10﹣3kg＝1.38×106J，
则汽油机把内能转化为机械能的效率为：η＝＝≈3.3%。
答：（1）该汽油机1min内做1500次功；
（2）汽油机满负荷工作时做功冲程燃气对气缸的压力为600N；
（3）汽油机满负荷工作时做功的功率为750W；
（4）这种汽油机把内能转化为机械能的效率是3.3%。
16．（2022春•兴仁市期末）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。
【解答】解：
（1）由p＝可得，燃气对活塞的平均压力：
F＝pS＝9.0×105Pa×30×10﹣4m2＝2700N；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功：
W＝Fs＝2700N×50×10﹣3m＝135J；
（3）因飞轮每转两圈对外做功一次，
所以，飞轮1min转动1800周，做功900次，
则燃气对活塞做的总功：
W总＝W×900＝135J×900＝121500J，
汽油机的功率：
P＝＝＝2025W。
答：（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2700N；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功为135J；
（3）汽油机的功率为2025W。
易错知识点分析
1、做功冲程和压缩冲程的比较：
（1）活塞的运动方向不同：做功冲程活塞向下运动，压缩冲程活塞向上运动。
（2）能量的转化不同；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。
2、四冲程热机工作时，一个工作循环完成四个冲程，连杆和曲轴转两圈，活塞往复运运动两次，做一次功。
3、热值：表示不同燃料完全燃烧时放热的能力；它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系。
4、热机工作时，燃料完全燃烧放出的能量流向:
（1）废气排出带走能量；（2）克服摩擦消耗能量；（3）机械传热损失能量；
（4）做有用功消耗能量。
5、能量转化与能量转移的区别:若能量的形式发生了改变就是能量转化，若能量的形式不变则为能量转移。
6、能量守恒定律的适用条件:一切情况。
7、永动机不能实现的原因:违背能量守恒定律。
典例分析＋变式训练
易错点1 汽油机和柴油机的区别
【典例1】（2021秋•渠县期末）关于柴油机和汽油机，下列说法错误的是（ ）
A．柴油机以柴油为燃料
B．汽油机以汽油为燃料
C．柴油机顶部有一个喷油嘴
D．汽油机对环境没有污染
【变式1-1】（2021秋•张家界期中）下列关于汽油机的说法正确的是（ ）
A．汽油机上的火花塞坏的时候，可以用柴油机的喷油嘴代替
B．汽油机和柴油机可以达到相同的功率
C．汽油机中的燃料完全可以用柴油来代替
D．汽油机与柴油机除了所用燃料之外，其余没有区别
【变式1-2】（2021秋•船山区校级月考）汽油机和柴油机在结构上的主要区别是： 的点火装置是火花塞，它在吸气冲程吸入气缸的是 。此外，二者比较：在压缩冲程中 的压缩程度更高。
易错点2 与压强有关的热机计算
【典例2】单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图如图所示，下列关于这种内燃机一个工作循环的四个冲程的顺序排列正确的是
A．丙、丁、乙、甲
B．乙、丁、甲、丙
C．乙、甲、丁、丙
D．甲、乙、丙、丁
（2）某四冲程内燃机，飞轮转速为300转/分钟，活塞面积为120cm2，行程L是0.3米，假如做功冲程中燃气的平均压强是5×105Pa，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内燃机的功率是多少？
【变式2-1】（2021秋•让胡路区校级月考）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转到2400周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），则做功冲程燃气对活塞平均压力 N，一个做功冲程中燃气对活塞做功 J，汽油机的功率是 W。
【变式2-2】（2021秋•麒麟区校级月考）某单缸四冲程汽油机的活塞横截面积为50cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是8cm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9×105Pa，曲轴转速为2400r/min，求：
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
（2）汽油机的功率；
（3）若汽油机在吸气冲程中吸入的空气质量与燃油质量之比为14：1，吸入的油气混合物的平均密度为1.35kg/m3，汽油的热值取4.5×107J/kg，则该汽油机的效率为多大？
易错点3 热值的影响因素
【典例3】（2021秋•怀化期中）关于热值，下列说法正确的是（ ）
A．燃料燃烧时放出的热量越多，其热值越大
B．燃料燃烧越充分，其热值越大
C．燃料燃烧时温度越高，其热值越大
D．热值的大小由燃料本身决定
【变式3-1】（2021秋•泗县期末）由热值的定义可知，热值q＝，式中m是燃料的质量，Q是燃料完全燃烧放出的热量，那么（ ）
A．热值的大小与Q成正比
B．热值的大小与m成反比
C．热值的大小与Q、m都有关，由Q与m共同决定
D．热值的大小与Q、m都无关，由燃料的种类决定
【变式3-2】（2021秋•德城区校级月考）燃料的热值与燃料的燃烧程度 （选填“有关”或“无关”）天然气的热值是q＝4.25×107J/m3，完全燃烧10m3的天然气产生的热量为 J。
易错点4 误认为利用废气可以提高热机效率
【典例4】（2021秋•汝州市期末）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．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
B．尽量减少热机内部各部件间的摩擦
C．让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全
D．尽量增加热机的工作时间
【变式4-1】（2021秋•坊子区期末）下列措施可以提高热机效率的是（ ）
A．燃烧更多的燃料B．使用热值更大的燃料
C．使燃料燃烧更充分D．提高热机的功率
【变式4-2】（2021•兴庆区校级三模）055型驱逐舰是我国新一代主力驱逐舰，也是我国打造蓝水海军的重要力量。
（1）我国055型驱逐舰南昌舰的排水量为1.2×104t，南昌舰满载时，受到的浮力为 N。在有风的天气，南昌舰以相同的速度逆风行驶比顺风行驶时，舰体外侧面受到的大气压强更 。（填“大”或“小”）
（2）南昌舰进行反潜训练时，会将产生的尾气和冷空气混合后再排出，目的是为了减弱敌方的 （填“红外”或“紫外”）探测。南昌舰以柴油作为动力燃料，每消耗1t柴油产生的可利用的能量为1.72×1010J，柴油的热值为4.3×107J/kg，则南昌舰热机的效率为 。请写出一种提高热机效率的方法 。
易错点5 不能正确理解能量守恒定律
【典例5】在各种形式的能量相互转化过程中，下列说法正确的是（ ）
A．动能一定守恒 B．内能一定守恒
C．各种形式能的总量一定守恒 D．各种形式的能量都守恒
【变式5-1】有关能量守恒定律，下列说法中正确的是（ ）
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
【变式5-2】（2022•花山区校级二模）如图为麻省理工大学教授课堂演示情景，教授将一个摆球从下巴处放手，结果摆球摆回时并没有砸到他的下巴，这是因为摆球在摆动过程中部分的机械能因为和空气摩擦转化为内能而导致摆球的机械能减少，这一过程 （选填“符合”或“不符合”）能量的转化和守恒定律。
能力提升训练
一、选择题。
1．（2021秋•恩阳区 期中）关于燃料的热值，以下说法中正确的是（ ）
A．燃料的热值与燃料的燃烧情况无关
B．容易燃烧的燃料热值一定大
C．使用热值高的燃料可以放出更多的热量
D．煤的热值大于干木材的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧干木材放出的热量一定多
2．（2020•湘西州）关于能量守恒定律的下列说法中，正确的是（ ）
A．能量既可以凭空消失
B．能量也可以凭空产生
C．热机的工作过程不遵循能量守恒定律
D．能量转化和转移过程中，能量的总量保持不变
3．（2021秋•兴文县期末）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燃料越多
C．使燃料燃烧更充分，可以提高热机的效率
D．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
4．（2022•枝江市一模）单缸四冲程汽油机在某一冲程表现有如下特征：进气门和排气门关闭，气缸内压强增大，利用飞轮的惯性完成。下列符合这一特征的冲程是（ ）
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
5．（2021秋•崆峒区期末）关于柴油机与汽油机的区别，下面叙述错误的是（ ）
A．柴油机的汽缸顶部有一个喷油嘴而没有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中吸入的是空气
C．柴油机可应用于轮船
D．汽油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高
6．（2021•洪山区模拟）关于热机，下列说法正确的是（ ）
①汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
②柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入气缸
③在压缩冲程中有很明显的机械能转化为内能的过程。
④在做功冲程中存在着化学能转化为内能的过程
⑤在做功冲程中存在着内能转化为机械能的过程；
⑥汽油机和柴油机除了做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的
A．①②③④⑤⑥正确B．①②③④⑥正确
C．②③⑤⑥正确 D．③④⑤⑥正确
7．（2021秋•益阳期末）如图所示是汽油机工作时的四个冲程，其中说法正确的是（ ）
A．按一个工作循环，其正确的排列顺序是丁、乙、丙、甲
B．甲冲程中的能量转换过程为机械能转换为内能
C．使用热值更高的燃料可提高热机的工作效率
D．丁冲程中活塞向下运动汽缸内压强变大，大气压将空气压入汽缸
二、填空题。
8．（2021秋•香洲区校级期中）如图所示为汽车的发动机的 冲程，用水来冷却汽缸是因为水的 较大。热机的效率是热机性能的重要指标，下列操作中不能提高汽车热机效率的有 。（选填序号）
①定期保养，更换机油；
②添加燃油添加剂，使燃烧更充分；
③停车等待较长时间时，熄火；
④使用涡轮增压，利用尾气。
9．（2021秋•西宁月考）汽油的热值是4.6×107J/kg，热值是一种特性，与燃料的 有关；完全燃烧5kg的汽油，能放出的热量是 J。
10．（2022•东莞市校级三模）如图为火箭发射的场景，火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的 大，火箭发射升空时，燃料的化学能转化为 能，再转化为火箭的机械能，这个过程中火箭的机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）。
11．（2020秋•冠县期末）我国于2019年5月17日在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，成功发射一颗北斗导航卫星。如图所示，“长征三号丙”运载火箭升空时，燃料燃烧后通过做功，把 能转化为 能，在此过程中火箭的机械能 。（选填“守恒”或“不守恒”）
12．（2021秋•高州市期中）如图是汽油机的 冲程，若行驶时汽油机的飞轮的转速为3600r/min，则每秒钟做功的次数为 次。下列提高热机效率的途径中，说法错误的是 。
A、尽量设法利用废气的能量
B、尽量减少输出功率
C、尽量减少摩擦损耗的能量
D、尽量让燃料完全燃烧
13．（2021秋•和平区月考）如图是一台内燃机，一个冲程活塞在气缸内移动的距离是50cm，这个内燃机的转速为1800r/min，一秒钟对外做功 次，做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2700N，一个做功冲程中燃气对活塞做的功 J，该内燃机的功率 。
14．（2021秋•韩城市校级月考）汽油机与柴油机结构上最大的区别是汽油机有火花塞，而柴油机有 ；汽油机的效率很低，主要原因之一是 带走了大量的能量。一台单缸四冲程柴油机，其飞轮的转速为3600r/min，则该柴油机1s内完成 个冲程，对外做功 次。
三、计算题。
15．（2021秋•天心区校级月考）国产165型单缸四冲程汽油机的活塞面积为30cm2，活塞冲程长为50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为2×105Pa，飞轮的转速是3000r/min，求：
（1）该汽油机1min内做 次功；
（2）汽油机满负荷工作时做功冲程燃气对气缸的压力；
（3）汽油机满负荷工作时做功的功率（不计摩擦损失）；
（4）如果满负荷工作时每分钟消耗30g汽油，这种汽油机把内能转化为机械能的效率是多少？（汽油的热值为4.6×107J/kg，结果保留一位小数）
16．（2022春•兴仁市期末）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。
专题03 内能的利用易错分析（解析版）
考点直击
易错知识点分析
1、做功冲程和压缩冲程的比较：
（1）活塞的运动方向不同：做功冲程活塞向下运动，压缩冲程活塞向上运动。
（2）能量的转化不同；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。
2、四冲程热机工作时，一个工作循环完成四个冲程，连杆和曲轴转两圈，活塞往复运运动两次，做一次功。
3、热值：表示不同燃料完全燃烧时放热的能力；它是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等没有关系。
4、热机工作时，燃料完全燃烧放出的能量流向:
（1）废气排出带走能量；（2）克服摩擦消耗能量；（3）机械传热损失能量；
（4）做有用功消耗能量。
5、能量转化与能量转移的区别:若能量的形式发生了改变就是能量转化，若能量的形式不变则为能量转移。
6、能量守恒定律的适用条件:一切情况。
7、永动机不能实现的原因:违背能量守恒定律。
典例分析＋变式训练
易错点1 汽油机和柴油机的区别
【典例1】（2021秋•渠县期末）关于柴油机和汽油机，下列说法错误的是（ ）
A．柴油机以柴油为燃料
B．汽油机以汽油为燃料
C．柴油机顶部有一个喷油嘴
D．汽油机对环境没有污染
【答案】D。
【解答】解：A、柴油机使用的燃料是柴油，故A正确；
B、汽油机的使用的燃料是汽油，故B正确；
C、柴油机气缸顶端有个喷油嘴，汽油机气缸顶端有个火花塞，故C正确；
D、汽油机排放出的SO2和CO2，污染环境，还会形成酸雨，故D错误。
故选：D。
【变式1-1】（2021秋•张家界期中）下列关于汽油机的说法正确的是（ ）
A．汽油机上的火花塞坏的时候，可以用柴油机的喷油嘴代替
B．汽油机和柴油机可以达到相同的功率
C．汽油机中的燃料完全可以用柴油来代替
D．汽油机与柴油机除了所用燃料之外，其余没有区别
【答案】B。
【解答】解：A、汽油机气缸顶部有个火花塞，柴油机气缸顶部有个喷油嘴，两者不能互换，故A错误；
B、虽然柴油机对空气的压缩程度比汽油机更高，在做功冲程中气体的压强大于汽油机，因而可以输出更大的功率，但汽油机和柴油机可以达到相同的功率，故B正确；
C、汽油机和柴油机使用的燃料不同，汽油机使用汽油，柴油机使用柴油，两者不能互换，故C错误；
D、汽油机与柴油机所用燃料不同，结构不同，点燃方式不同，故D错误。
故选：B。
【变式1-2】（2021秋•船山区校级月考）汽油机和柴油机在结构上的主要区别是： 汽油机 的点火装置是火花塞，它在吸气冲程吸入气缸的是 汽油和空气的混合物 。此外，二者比较：在压缩冲程中 柴油机 的压缩程度更高。
【答案】汽油机；汽油与空气的混合物；柴油机。
【解答】解：柴油机和汽油机构造上的区别：柴油机气缸顶部有喷油嘴，而汽油机顶部的点火装置是火花塞；
汽油机和柴油机工作时，吸气冲程吸入气体的区别：汽油机吸入的是汽油与空气的混合物，而柴油机吸入的是空气。在压缩冲程末，柴油机压缩程度更高，汽缸内的温度比汽油机的高，
故答案为：汽油机；汽油与空气的混合物；柴油机。
易错点2 与压强有关的热机计算
【典例2】单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图如图所示，下列关于这种内燃机一个工作循环的四个冲程的顺序排列正确的是 B
A．丙、丁、乙、甲
B．乙、丁、甲、丙
C．乙、甲、丁、丙
D．甲、乙、丙、丁
（2）某四冲程内燃机，飞轮转速为300转/分钟，活塞面积为120cm2，行程L是0.3米，假如做功冲程中燃气的平均压强是5×105Pa，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内燃机的功率是多少？
【解答】解：
（1）甲图中两个气门都关闭，火花塞点火，此时活塞向下运动，应该是第三个冲程﹣﹣做功冲程；
乙图中进气门打开，排气门关闭，应该是第一个冲程﹣﹣吸气冲程；
丙图中进气门关闭，排气门打开，应该是第四个冲程﹣﹣排气冲程；
丁图中两个气门都关闭，火花塞没有点火，此时活塞向上运动，应该是第二个冲程压缩冲程。
按照四个冲程的先后顺序应该是乙、丁、甲、丙。
故选B。
（2）①活塞的面积S＝120cm2＝0.012m2，
由p＝得做功冲程中燃气对活塞的平均压力：
F＝pS＝5×105Pa×0.012m2＝6000N；
（2）气体每次膨胀对活塞做功：
W′＝Fs＝6000N×0.3m＝1800J，
（3）300r/min表示每分钟曲轴转动300转，每两转对外做功一次，所以每分钟做功150次，
汽油机每分钟做的功：
W＝150W′＝150×1800J＝2.7×105J；
汽油机的功率：
P＝＝＝4500W。
答：
（1）B；
（2）①做功冲程中燃气对活塞的平均压力6000N；
②一个做功冲程中燃气对活塞做的功1800J；
③汽油机的功率4500W。
【变式2-1】（2021秋•让胡路区校级月考）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转到2400周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），则做功冲程燃气对活塞平均压力 2700 N，一个做功冲程中燃气对活塞做功 135 J，汽油机的功率是 2700 W。
【答案】2700；135；2700。
【解答】解：（1）p＝9.0×105Pa，S＝30cm2＝30×10﹣4m2，
由p＝可得燃气对活塞的平均压力为：
F＝pS＝9.0×105Pa×30×10﹣4m2＝2700N；
（2）一个冲程活塞在气缸中移动的距离：s＝50mm＝0.05m，
一个做功冲程中燃气对活塞做的功：
W＝Fs＝2700N×0.05m＝135J；
（3）飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮转动2400周，要对外做功1200次，
所以燃气对活塞做的总功为：W总＝W×1200＝135J×1200＝162000J，
而t＝1min＝60s，
汽油机的功率为：
P＝＝＝2700W。
故答案为：2700；135；2700。
【变式2-2】（2021秋•麒麟区校级月考）某单缸四冲程汽油机的活塞横截面积为50cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是8cm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9×105Pa，曲轴转速为2400r/min，求：
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
（2）汽油机的功率；
（3）若汽油机在吸气冲程中吸入的空气质量与燃油质量之比为14：1，吸入的油气混合物的平均密度为1.35kg/m3，汽油的热值取4.5×107J/kg，则该汽油机的效率为多大？
【解答】解：（1）已知活塞横截面积为S＝50cm2＝5×10﹣3m2，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为p＝9×105Pa，
由p＝可知做功冲程中燃气对活塞的平均压力为：
F＝pS＝9×105Pa×5×10﹣3m2＝4.5×103N；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功为：
W＝FL＝4.5×103N×8×10﹣2m＝360J，
飞轮转速为2400r/min＝40r/s，表示每秒飞轮转动40圈，活塞往复40次，对外做功20次，
所以汽油机的平均功率为：
P＝n＝20×＝7200W；
（3）一个工作循环吸入混合物的体积为：V＝SL＝5×10﹣3m2×8×10﹣2m＝4×10﹣4m3，
一个工作循环吸入混合物的质量为：m混＝ρ混V＝1.35kg/m3×4×10﹣4m3＝5.4×10﹣4kg，
一个工作循环吸入汽油的质量为：m油＝m混＝×5.4×10﹣4kg＝3.6×10﹣5kg，
一个工作循环，汽油完全燃烧放出的热量为：
Q放＝qm油＝4.5×107J/kg×3.6×10﹣5kg＝1620J；
该车发动机的效率为：
η＝×100%＝×100%≈22.2%。
答：（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力为4.5×103N；
（2）汽油机的功率为7200W；
（3）该汽油机的效率为22.2%。
易错点3 热值的影响因素
【典例3】（2021秋•怀化期中）关于热值，下列说法正确的是（ ）
A．燃料燃烧时放出的热量越多，其热值越大
B．燃料燃烧越充分，其热值越大
C．燃料燃烧时温度越高，其热值越大
D．热值的大小由燃料本身决定
【答案】D。
【解答】解：热值是燃料本身的一种特性，只与燃料本身决定，和燃料放出热量的多少、燃烧是否充分、温度高低无关。
故选：D。
【变式3-1】（2021秋•泗县期末）由热值的定义可知，热值q＝，式中m是燃料的质量，Q是燃料完全燃烧放出的热量，那么（ ）
A．热值的大小与Q成正比
B．热值的大小与m成反比
C．热值的大小与Q、m都有关，由Q与m共同决定
D．热值的大小与Q、m都无关，由燃料的种类决定
【答案】D。
【解答】解：
热值是质量为1kg的燃料完全燃烧时所释放出的热量；热值是燃料本身的特性，热值的大小只与燃料的种类有关，与燃烧程度无关、与燃料的质量和放出的热量无关，故D正确、ABC错误；
故选：D。
【变式3-2】（2021秋•德城区校级月考）燃料的热值与燃料的燃烧程度 无关 （选填“有关”或“无关”）天然气的热值是q＝4.25×107J/m3，完全燃烧10m3的天然气产生的热量为 4.25×108 J。
【答案】无关；4.25×108。
【解答】解：燃料的热值是物质的一种特性，与燃料的燃烧程度无关；
完全燃烧10m3的天然气产生的热量为Q＝Vq＝10m3×4.25×107J/m3＝4.25×108J。
故答案为：无关；4.25×108。
易错点4 误认为利用废气可以提高热机效率
【典例4】（2021秋•汝州市期末）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．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
B．尽量减少热机内部各部件间的摩擦
C．让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全
D．尽量增加热机的工作时间
【答案】D。
【解答】解：热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比；所以减少热量的损失、使燃料充分燃烧、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；而增加热机的工作时间，并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率，故A、B、C不符合题意，D符合题意。
故选：D。
【变式4-1】（2021秋•坊子区期末）下列措施可以提高热机效率的是（ ）
A．燃烧更多的燃料B．使用热值更大的燃料
C．使燃料燃烧更充分D．提高热机的功率
【答案】C。
【解答】解：热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，提高燃料利用率和减少热量损失均可以提高热机效率；使燃料燃烧更充分可以提高燃料的利用率，因此可以提高热机效率；但热机效率与燃烧燃料的质量、燃料的热值和热机的功率等因素无关，故A、B、D错误，C正确。
故选：C。
【变式4-2】（2021•兴庆区校级三模）055型驱逐舰是我国新一代主力驱逐舰，也是我国打造蓝水海军的重要力量。
（1）我国055型驱逐舰南昌舰的排水量为1.2×104t，南昌舰满载时，受到的浮力为 1.2×108 N。在有风的天气，南昌舰以相同的速度逆风行驶比顺风行驶时，舰体外侧面受到的大气压强更 小 。（填“大”或“小”）
（2）南昌舰进行反潜训练时，会将产生的尾气和冷空气混合后再排出，目的是为了减弱敌方的 红外 （填“红外”或“紫外”）探测。南昌舰以柴油作为动力燃料，每消耗1t柴油产生的可利用的能量为1.72×1010J，柴油的热值为4.3×107J/kg，则南昌舰热机的效率为 40% 。请写出一种提高热机效率的方法 尽量使燃料充分燃烧 。
【答案】（1）1.2×108；小；（2）红外；40%；尽量使燃料充分燃烧。
【解答】解：（1）已知南昌舰的排水量为1.2×104t，根据阿基米德原理可知，南昌舰满载时受到的浮力为：F浮＝G排＝m排g＝1.2×104×103kg×10N/kg＝1.2×108N；
在有风的天气，南昌舰以相同的速度逆风行驶时，舰体外侧的风流速更大，则舰体外侧面受到的大气压强更小；
（2）将产生的尾气和冷空气混合后再排出，是为了降低温度，减弱敌方的红外探测；
柴油完全燃烧放出的热量为：Q放＝mq＝1×103kg×4.3×107J/kg＝4.3×1010J，
则柴油机的效率为：η＝；
提高热机效率的方法是尽量使燃料充分燃烧。
故答案为：（1）1.2×108；小；（2）红外；40%；尽量使燃料充分燃烧。
易错点5 不能正确理解能量守恒定律
【典例5】在各种形式的能量相互转化过程中，下列说法正确的是（ ）
A．动能一定守恒
B．内能一定守恒
C．各种形式能的总量一定守恒
D．各种形式的能量都守恒
【答案】C。
【解答】解：各种能量形式互相转换是有方向和条件限制的，能量互相转换时其总量保持不变，表明能量是不能被创造或消灭的。因此各种形式能的总量一定守恒，单一的某一种形式的能或几种能不一定守恒，故C选项说法正确。
故选：C。
【变式5-1】有关能量守恒定律，下列说法中正确的是（ ）
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
【答案】D。
【解答】解：A、能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，故A错误；
B、能量守恒定律既适用能量转化过程，又适用于能量的转移过程，故B错误；
C、“摩擦生热”是将机械转化为内能的过程，所以它也是符合能量守恒定律的，故C错误；
D、根据能量守恒定律，宇宙中的能量总和不变，故D正确。
故选：D。
【变式5-2】（2022•花山区校级二模）如图为麻省理工大学教授课堂演示情景，教授将一个摆球从下巴处放手，结果摆球摆回时并没有砸到他的下巴，这是因为摆球在摆动过程中部分的机械能因为和空气摩擦转化为内能而导致摆球的机械能减少，这一过程 符合 （选填“符合”或“不符合”）能量的转化和守恒定律。
【答案】符合。
【解答】解：摆球在摆动过程中部分的机械能因为和空气摩擦转化为内能而导致摆球的机械能减少，这一过程同样符合能量的转化和守恒定律，即能的总量保持不变。
故答案为：符合。
能力提升训练
一、选择题。
1．（2021秋•恩阳区 期中）关于燃料的热值，以下说法中正确的是（ ）
A．燃料的热值与燃料的燃烧情况无关
B．容易燃烧的燃料热值一定大
C．使用热值高的燃料可以放出更多的热量
D．煤的热值大于干木材的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧干木材放出的热量一定多
【答案】A。
【解答】解：A、热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关。故A正确；
B、热值大小与燃料是否容易燃烧无关，故B错误；
C、燃料燃烧放出热量的多少不仅与燃料的热值大小有关，还与燃料的质量以及燃烧程度有关，故C错误；
D、煤的热值大于干木材的热值，由于放出的热量与燃料的质量以及燃烧程度有关，所以燃烧煤放出的热量不一定比燃烧干木材放出的热量多，故D错误；
故选：A。
2．（2020•湘西州）关于能量守恒定律的下列说法中，正确的是（ ）
A．能量既可以凭空消失
B．能量也可以凭空产生
C．热机的工作过程不遵循能量守恒定律
D．能量转化和转移过程中，能量的总量保持不变
【答案】D。
【解答】解：
AB、能量既不能凭空产生，也不会凭空消失，故AB错误；
C、能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，热机的工作过程也遵循能量守恒定律，故C错误；
D、一个物体能量增加，必然伴随着别的物体能量减少，在能量转移和转化的过程中能量的总量是保持不变的，故D正确。
故选：D。
3．（2021秋•兴文县期末）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燃料越多
C．使燃料燃烧更充分，可以提高热机的效率
D．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
【答案】C。
【解答】解：A、热机的效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，与做功快慢无关，故A错误；
B、由热机效率的概念可知，在做功同样多的情况下，消耗的燃料越少，则有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即热机的效率越高，故B错误；
C、使燃料燃烧更充分，可以提高燃料的利用率，即可以提高热机效率，故C正确；
D、热机损失的能量中，废气温度最高，带走热量最多，故D错误。
故选：C。
4．（2022•枝江市一模）单缸四冲程汽油机在某一冲程表现有如下特征：进气门和排气门关闭，气缸内压强增大，利用飞轮的惯性完成。下列符合这一特征的冲程是（ ）
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
【答案】B。
【解答】解：四冲程汽油机在工作过程中，进气门和排气门同时关闭的冲程是压缩冲程和做功冲程，压缩冲程活塞压缩气缸内气体，使气缸内压强增大，是依靠飞轮的惯性完成的，故B符合题意。
故选：B。
5．（2021秋•崆峒区期末）关于柴油机与汽油机的区别，下面叙述错误的是（ ）
A．柴油机的汽缸顶部有一个喷油嘴而没有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中吸入的是空气
C．柴油机可应用于轮船
D．汽油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高
【答案】D。
【解答】解：A、汽油机与柴油机的结构上不同：汽油机顶部是个火花塞，柴油机的顶部是喷油嘴，故A正确；
B、工作过程中，柴油机吸入气缸的是空气，故B正确；
C、柴油机比较笨重，可应用于轮船，故C正确；
D、一般柴油机的压缩比比汽油的大得多，且气缸内柴油燃烧要比汽油燃烧更充分，所以柴油机的效率更高一些，故D错误。
故选：D。
6．（2021•洪山区模拟）关于热机，下列说法正确的是（ ）
①汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
②柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸入气缸
③在压缩冲程中有很明显的机械能转化为内能的过程。
④在做功冲程中存在着化学能转化为内能的过程
⑤在做功冲程中存在着内能转化为机械能的过程；
⑥汽油机和柴油机除了做功冲程外，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的
A．①②③④⑤⑥正确B．①②③④⑥正确
C．②③⑤⑥正确 D．③④⑤⑥正确
【答案】D。
【解答】解：①汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故①错误；
②柴油机在吸气冲程中，将空气吸入气缸，汽油机吸入的是空气和汽油的混合气体，故②错误；
③在压缩冲程中，压缩空气做功，将机械能转化为内能，故③正确；
④在做功冲程的开始，燃料燃烧将燃料的化学能转化为内能，故④正确；
⑤在做功冲程中，燃料燃烧产生的内能转化为机械能，故⑤正确；
⑥在汽油机和柴油机的四个冲程中，只有做功冲程做功，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的，故⑥正确。
综合分析可知③④⑤⑥正确。
故选：D。
7．（2021秋•益阳期末）如图所示是汽油机工作时的四个冲程，其中说法正确的是（ ）
A．按一个工作循环，其正确的排列顺序是丁、乙、丙、甲
B．甲冲程中的能量转换过程为机械能转换为内能
C．使用热值更高的燃料可提高热机的工作效率
D．丁冲程中活塞向下运动汽缸内压强变大，大气压将空气压入汽缸
【答案】B。
【解答】解：
A、丁图中进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程；甲图中两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程；丙图中两气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程；乙图中排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程；则正确的排列顺序是丁、甲、丙、乙，故A错误；
B、甲图是压缩冲程，将机械能转化为内能，故B正确；
C、质量相同的燃料完全燃烧时，热值大的放出的热量多，但用来做有用功的能量不一定多，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出能量的比值不一定大，所以热机效率不一定能得到提高，故C错误；
D、丁图是吸气冲程，活塞向下运动气缸内压强变小，大气压将汽油与空气的混合物压入气缸，故D错误；
故选：B。
二、填空题。
8．（2021秋•香洲区校级期中）如图所示为汽车的发动机的 做功 冲程，用水来冷却汽缸是因为水的 比热容 较大。热机的效率是热机性能的重要指标，下列操作中不能提高汽车热机效率的有 ③ 。（选填序号）
①定期保养，更换机油；
②添加燃油添加剂，使燃烧更充分；
③停车等待较长时间时，熄火；
④使用涡轮增压，利用尾气。
【答案】做功；比热容；③。
【解答】解：图中气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程；
用水来冷却汽缸，因为水的比热容较大，即相同质量的水和其它液体相比较，若都是升高1℃时，水能吸收的热量较多，故用水冷却效果较好；
①定期保养，更换机油，可以减小摩擦，减少额外功，从而提高热机效率，故①不符合题意；
②添加燃油添加剂，使燃烧更充分，可提高燃料的利用率，从而提高热机效率，故②不符合题意；
③停车等待较长时间时，熄火，可节约能源，减少做功时间，但不能提高热机效率，故③符合题意；
④使用涡轮增压，利用尾气，减少了热量损失，从而提高热机效率，故④不符合题意。
故答案为：做功；比热容；③。
9．（2021秋•西宁月考）汽油的热值是4.6×107J/kg，热值是一种特性，与燃料的 种类 有关；完全燃烧5kg的汽油，能放出的热量是 2.3×108 J。
【答案】种类；2.3×108。
【解答】解：热值是燃料的特性，热值的大小与燃料的种类有关；
汽油的热值是4.6×107J/kg，完全燃烧5kg的汽油能放出的热量是：Q放＝mq＝5kg×4.6×107J/kg＝2.3×108J。
故答案为：种类；2.3×108。
10．（2022•东莞市校级三模）如图为火箭发射的场景，火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的 热值 大，火箭发射升空时，燃料的化学能转化为 内 能，再转化为火箭的机械能，这个过程中火箭的机械能 不守恒 （选填“守恒”或“不守恒”）。
【答案】热值；内；不守恒。
【解答】解：（1）由于液态氢的热值较大，因此运载火箭中，采用液态氢作燃料；
（2）燃料燃烧过程中，将化学能转化为燃气的内能，又将内能转化为火箭的机械能；
（3）由于这个过程中，燃料燃烧的内能转化为火箭的机械能，因此火箭的机械变大，机械能不守恒。
故答案为：热值；内；不守恒。
11．（2020秋•冠县期末）我国于2019年5月17日在西昌卫星发射中心用“长征三号丙”运载火箭，成功发射一颗北斗导航卫星。如图所示，“长征三号丙”运载火箭升空时，燃料燃烧后通过做功，把 内 能转化为 机械 能，在此过程中火箭的机械能 不守恒 。（选填“守恒”或“不守恒”）
【答案】内；机械；不守恒。
【解答】解：火箭发射升空时，燃料通过燃烧将化学能转化为燃气的内能，燃气对火箭做功，又将内能转化为火箭的机械能，使得火箭的机械能增大，所以机械能不守恒。
故答案为：内；机械；不守恒。
12．（2021秋•高州市期中）如图是汽油机的 做功 冲程，若行驶时汽油机的飞轮的转速为3600r/min，则每秒钟做功的次数为 30 次。下列提高热机效率的途径中，说法错误的是 B 。
A、尽量设法利用废气的能量
B、尽量减少输出功率
C、尽量减少摩擦损耗的能量
D、尽量让燃料完全燃烧
【答案】做功；30；B。
【解答】解：
（1）图A中，两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程；
飞轮转速是3600r/min＝60r/s，表示每秒飞轮转动60圈，要经过120个冲程，对外做功30次。
（2）热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。所以减少热量的损失可以提高热机的效率；D使燃料充分燃烧、C减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率；
B减少热机的输出功率，并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率；
A利用废气的能量，可以提高燃料的利用率，可提高热机效率。
故选B。
故答案为：做功；30；B。
13．（2021秋•和平区月考）如图是一台内燃机，一个冲程活塞在气缸内移动的距离是50cm，这个内燃机的转速为1800r/min，一秒钟对外做功 15 次，做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2700N，一个做功冲程中燃气对活塞做的功 1350 J，该内燃机的功率 20250W 。
【答案】15；1350；20250W。
【解答】解：这个内燃机的转速为1800r/min＝30r/s，故飞轮一秒转动30圈，一秒钟对外做功15次；
做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2700N，且一个冲程活演在气缸内移动的距离h＝50cm＝0.5m，一个做功冲程中燃气对活塞做的功W＝Fs＝2700N×0.5m＝1350J，
该内燃机的功率P＝＝＝20250W。
故答案为：15；1350；20250W。
14．（2021秋•韩城市校级月考）汽油机与柴油机结构上最大的区别是汽油机有火花塞，而柴油机有 喷油嘴 ；汽油机的效率很低，主要原因之一是 废气 带走了大量的能量。一台单缸四冲程柴油机，其飞轮的转速为3600r/min，则该柴油机1s内完成 120 个冲程，对外做功 30 次。
【答案】喷油嘴；废气；120；30。
【解答】解：
（1）柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞；
（2）汽油机工作时，废气带走了大量的能量，散失到空中，使得汽油机的效率很低；
（3）已知飞轮转速为3600r/min＝60r/s，个工作循环四个冲程，活塞往复2次，飞轮转动2周，对外做功1次，故该柴油机1s内完成120个冲程，对外做功30次。
故答案为：喷油嘴；废气；120；30。
三、计算题。
15．（2021秋•天心区校级月考）国产165型单缸四冲程汽油机的活塞面积为30cm2，活塞冲程长为50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为2×105Pa，飞轮的转速是3000r/min，求：
（1）该汽油机1min内做 1500 次功；
（2）汽油机满负荷工作时做功冲程燃气对气缸的压力；
（3）汽油机满负荷工作时做功的功率（不计摩擦损失）；
（4）如果满负荷工作时每分钟消耗30g汽油，这种汽油机把内能转化为机械能的效率是多少？（汽油的热值为4.6×107J/kg，结果保留一位小数）
【解答】解：（1）由题知飞轮1min转3000r，完成1500个工作循环，对外做1500次功；
（2）已知满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为p＝2×105Pa，活塞面积为S＝30cm2，
由p＝可知汽油机满负荷工作时做功冲程燃气对气缸的压力为：F＝pS＝2×105Pa×30×10﹣4m2＝600N；
（3）燃气对活塞做一次功为：W＝Fs＝600N×50×10﹣3m＝30J，
1min做的总功为：W′＝1500W＝1500×30J＝4.5×104J，
则汽油机满负荷工作时做功的功率为：P＝＝＝750W；
（4）30g汽油完全燃烧放出的热量为：Q放＝qm＝4.6×107J/kg×30×10﹣3kg＝1.38×106J，
则汽油机把内能转化为机械能的效率为：η＝＝≈3.3%。
答：（1）该汽油机1min内做1500次功；
（2）汽油机满负荷工作时做功冲程燃气对气缸的压力为600N；
（3）汽油机满负荷工作时做功的功率为750W；
（4）这种汽油机把内能转化为机械能的效率是3.3%。
16．（2022春•兴仁市期末）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。
【解答】解：
（1）由p＝可得，燃气对活塞的平均压力：
F＝pS＝9.0×105Pa×30×10﹣4m2＝2700N；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功：
W＝Fs＝2700N×50×10﹣3m＝135J；
（3）因飞轮每转两圈对外做功一次，
所以，飞轮1min转动1800周，做功900次，
则燃气对活塞做的总功：
W总＝W×900＝135J×900＝121500J，
汽油机的功率：
P＝＝＝2025W。
答：（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2700N；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功为135J；
（3）汽油机的功率为2025W。
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