2021年中考物理一轮复习讲练测专题06 热机 内能的利用（讲练）（解析版）

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专题 06 热机 内能的利用（讲练）（解析版）
1.了解：热机工作原理；热值概念。
2.会：热值的简单计算。
3.理解：四冲程热机内能与做功特点；热机效率；能量的转化与守恒定律。
4.掌握：热机能量转化方式与物体内能的变化。
一、热机
1.热机：利用内能做功的机械叫热机。
热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。
内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴
油机两类。
2. 内燃机的工作原理
（1）汽油机：四冲程汽油机的结构—汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、火花塞。
冲程—活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
汽油机的工作过程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
吸气冲程—靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物；
压缩冲程—外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高；
做功冲程—化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能；
排气冲程—靠惯性运动，排出废气。
（2）柴油机：四冲程柴油机的结构—汽缸、活塞、连杆、曲轴、进气门、排气门、喷油嘴。
柴油机的工作过程与汽油机几乎一样，但有三个区别：1）吸气冲程：汽油机吸进的是汽油和空气的
混合物，柴油机吸进的仅仅是空气；2）压缩冲程：汽油机压缩的是汽油和空气的混合物，汽油机压缩的
仅仅是空气；3）做功冲程：汽油机用火花塞点火，柴油机用喷油嘴喷油。
二、热机效率
3．热值（q）：1kg 某种燃料完全燃烧放出的热量，叫热值；热值单位是：J/kg。
（1）燃料燃烧放出热量：Q 放 ＝qm；（
Q
放 是燃料放出的热量，单位是 J；
q
是热值，单位是 J/kg；
m
是
质量，单位是 kg。）
对于热值的概念，要注重理解三个关键词：“1kg”、“某种燃料”、“完全燃烧”。1kg 是指燃料的
质量，如果燃料的质量不是 1kg，那么该燃料完全燃烧放出的热量就不等于热值的数值；某种燃料是指热
值与燃料的种类有关；完全燃烧意思是燃料要完全烧尽，否则 1kg 燃料燃烧过程中，化学能转变成内能就
不是该热值所确定的值。
1
（2）热值反映的是某种物质的一种燃烧特性，同时反映出不同燃料燃烧过程中，化学能转变成内能
的本领大小；也就是说，它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、体积等
均无关。
4.热机的效率：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，叫热机的效率。热机的
效率是热机性能的一个重要指标。公式：
η=W有用
Q总
=W有用
qm
5.在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。
注意：热机能量的损失：①燃料未完全燃烧（完全燃烧条件：充足空气，研磨成细颗粒）； ②
废气排出带走能量（废气的利用）；③克服磨擦，消耗能量（使用润滑剂，减小摩擦）。
三、能量转化与守恒
6.能量守恒定律：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个
物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。
7．能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，也无论是物理学问
题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。
考点一：热机
【经典例题】（2020·镇江）某汽油机的四个冲程如图所示，在该汽油机的一个工作循环中，压缩冲
程结束后，下个冲程是（ ）。
A. ① B. ② C. ③ D. ④
【答案】C。
【解析】A．汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图①可知，活塞
向上运动，排气门打开，所以图①是排气冲程，故 A 不符合题意；
B．汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图②可知，活塞向下运
动，进气门打开，所以图②是吸气冲程，故 B 不符合题意；
C．汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图③可知，活塞向下运
动，两门关闭，所以图③是做功冲程，故 C 符合题意；
D．汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图④可知，活塞向上运
2
动，两门关闭，所以图④是压缩冲程，故 D 不符合题意。故选 C。
【点睛】考题考查汽油机四冲程的循环过程和热机的概念，属于基本题。汽油机的四冲程工作过程顺
序是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。所以，压缩冲程后是做功冲程，图 C 是做功冲程。
【趁热打铁】
1.（2020·朝阳）内燃机的一个工作循环是由四个冲程组成的，如图所示的是工作循环中的_____冲
程，若飞轮转动 40 周，则对外做功______次。
【答案】(1)压缩；(2)20。
【解析】如图所示，活塞向上运动，进气阀和排气阀均关闭，所以如图所示的是工作循环中的压缩冲
程。
内燃机一个循环，四个冲程，飞轮转 2 周，做功 1 次，所以若飞轮转动 40 周，则对外做功 20 次。
【点睛】此类题目考查内燃机的四个冲程能量的转化与工作过程。结合相关知识点进行分析解答，属
于基本内容，比较简单。（1）热机是将内能转化为机械能的机器，它的一个工作循环包括四个冲程：吸
气、压缩、做功、排气冲程，其中做功冲程是将内能转化为机械能；每个循环，飞轮转两周，做功一次。
2.（2020·德州）如图是四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，下列关于冲程及其能量转化判断正确
的是（ ）。
A. 做功冲程，将机械能转化为内能；B. 做功冲程，将内能转化为机械能；
C. 压缩冲程，将机械能转化为内能；D. 压缩冲程，将内能转化为机械能
【答案】B。
【解析】如图所示，两个气门关闭，活塞向下运动，为做功冲程，燃料在缸内燃烧，将燃料的内能转
化成机械能，ACD 错误，B 正确。故选 B。
【点睛】考查热机四冲程，属于简单题。（1）对物体做功，是机械能转化为内能；（2）由进气门和
排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程；四个冲程中压缩冲程是机械能转化
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