2019_2020学年九年级物理全册第十四章内能的利用单元讲析与提高含解析新版新人教版.docx

第十四章 内能的利用单元讲、析与提高
对本章知识点进行提炼、总结和详解
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
1．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。
（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。
2.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：
3.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、能量的转化与守恒
1.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。
2．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。
对本章常考热点、考查方式和考题类型进行剖析
1.热机
热机是内能利用的典型实例，在复习中应该着重掌握热机的工作原理和热机能量转化过程。本节知识点有：汽油机和柴油机的特点，汽油机的四冲程跟踪过程，各冲程能量的转化过程。对各冲程的判断、工作过程以及能量的转化是本节主要考点。
对本节考点的考查主要集中在汽油机四冲程的判断和能量转化两个方面。此问题一般与热现象的其他知识点结合在一起组成一个考题，也有单独作为一个考题的情况。考试题型以选择题为主（考查工作过程的判断、能量的转化），填空题为辅（能量的转化）。
典例一：（2019·武威）如图所示是汽油机的______冲程。

【答案】做功。
【解析】本题考查了内燃机的做功冲程，常见题目。本题应抓住汽油机的一个工作循环由如图所示的四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。做功冲程：气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，火花塞冒出电火花。
由图知，两气门都关闭，火花塞冒出电火花，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程。
故答案：做功。
2.热机效率
热机效率是本章重点内容，主要涉及到热值的概念及其相关计算，热机效率的计算三个方面。故本节主要内容是应用热值进行有关计算问题，希望在复习中加强学生计算能力的培养。中考试卷中有关效率和热值的计算，虽然分值不一定很高，但在考查学生计算能力和对效率概念的理解上，属于典型考题；考试题型以选择题、填空题为主，有的也作为一个知识点与其他压轴题结合。
典例二：（2019·湘潭）图是某电水壶的铭牌，该电水壶正常工作1min产生　 　J的热量，如果这些热量84%被冷水吸收能使2.0L的水温度升高上　 　℃。

【解析】由电水壶的铭牌可知其额定功率，由Q＝W＝Pt计算正常工作1min产生的热量；由密度公式先计算2.0L水的质量，再根据Q吸＝cm△t＝84%Q计算水温升高的多少。
【解答】（1）由图知，电水壶的额定功率为1500W，所以正常工作1分钟产生的热量：
Q＝W＝Pt＝1500W×60s＝9×104J；
（2）由ρ＝可得水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×2.0×10﹣3m3＝2kg，
这些热量84%被冷水吸收，即Q吸＝84%Q放，
由Q＝cm△t得水升高的温度：△t＝＝＝9℃。
故答案为：9×104；9。
3.能量的转化与守恒
能量转化与守恒比较抽象，也是学生学习热学内容的收尾，在本节主要考查能量的转化形式和理解能量的守恒概念。尤其是对能量守恒概念的理解是学生学习的难点，同样也是本节的重点。中考试卷中有关转化与守恒的问题也会经常出现，希望引起大家的重视。本节内容一般不会单独组成一个试题，大多数会和热学部分的其他知识点结合在一起组成一个题目；考查主要方向是能量之间的转化，考试题型以选择题、填空题为主。
典例三：（2019·邵阳）电动自行车、电动摩托车、电动汽车、电动公交车等已广泛应用于现代生活中，它们都是利用电动机来工作的，电动机工作过程中能量转化情况主要是（　　）。
A．电能转化成热能； B．电能转化成机械能；
C．机械能转化成电能；D．太阳能转化成机械能
【解析】在做能量的转化这种题时，我们要注意分析哪种能量增加了，哪种能量减少，因为总是减少的这种能量转化为增加的那种能量。
【解答】电动机工作过程中，消耗了电能，将其转化为机械能，故B正确。
故选：B。
4.考点分类：本单元考点分类见下表
考点分类
考点内容
考点分析与常见题型
常考热点
各冲程的判断、能量的转化
选择题或填空题，判断属于什么冲程，工作过程中能量的转化
热机效率计算
选择题或填空题，考查对热机效率的理解与计算
热值有关计算
填空题居多，考查热值概念与应用
能量的转化
选择题或填空题，考查能量之间是如何转化的
一般考点
汽油机工作原理
简答题居多，分析判断汽油机的工作过程
能量守恒
选择题、填空题，考查对能量守恒概念的理解
冷门考点
汽油机和柴油机的异同
选择题、简答题，考查汽油机和柴油机的异同
热机效率概念的辨析
选择题居多，考查对热机效率的理解
以近三年各地中考真题为选材，对本章常考热点进行示例详解
示例一：热机：（2018·滨州）如图是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（　　）。

A．压缩冲程，将化学能转化成内能；B．压缩冲程，将机械能转化成内能；
C．做功冲程，将内能转化成机械能；D．做功冲程，将机械能转化成内能
【考点】冲程类型判断。
【解析】图中的气门关闭，活塞下行，并且电火花打火，这是做功冲程的特点；在做功冲程中，能量转化关系是气体的内能转化为机械能,故选C。
【答案】C。
示例二：热机效率：（2018·荆州）某家庭用的电热水器将体积为60L，温度为20℃的自来水加热到50℃，则水吸收的热量为J［水的比热容4.2×103J/（kg·℃）］。若热水器的功率为2000W，用时5000s，则该热水器的效率为。
【考点】比热容应用、效率计算。
【解析】（1）根据公式求60L水从温度为20℃加热到50℃，吸收的热量；（2）利用公式求放处的热量，然后利用公式求出效率。
解答：根据公式求60L水从温度为20℃加热到50℃，吸收的热量为：
（每升水质量为1kg）；
热水器发出的热量：；
故效率为：。
【答案】7.56×106J；75.6%。
示例三：能量转化与守恒：（2017•岳阳）随着人们的生活水平的提高，汽车走进千家万户。关于小汽车涉及的知识说法正确的是（）。
A．用甘油做发电机的冷却剂；
B．发电机做功冲程将内能转化为机械能；
C．精心保养可使发电机的效率达到100%；
D．排出的尾气对环境没有任何污染
【考点】热机、内能的利用。
【解析】A．用甘油做发电机的冷却剂，错误；用水的比热容大的特性，用水做冷却剂。
B．发电机做功冲程将内能转化为机械能，正确。
C．精心保养可使发电机的效率达到100%，错误，任何机械运动都会发热做额外功。
D．排出的尾气对环境没有任何污染，错误，排出的尾气对环境有污染。故选B。
【答案】B。
以近三年各地中考试题和模拟题为选材，以常考热点为突破点进行提升训练
一、选择题
1.（2019·达州）下列关于热现象的说法中正确的是（　　）。
A．物体的温度越高所含的热量越多；
B．内燃机的做功冲程将机械能转化成内能；
C．打扫卫生时灰尘飞扬说明分子在永不停息地做无规则运动；
D．物质的比热容越大反映了物质吸收或放出热量的能力越强
【解析】A、热量是一个过程量，不能说物体含有多少热量，只能说吸收热量或放出热量，故A错误；
B、内燃机的一个工作循环有四个冲程，做功冲程是将内能转化成机械能，故B错误；
C、灰尘是可以看得见的物体，因此灰尘的飞扬不是分子的运动，而是物体的机械运动，故C错误；
D、比热容是物质的一种特性，它反映了物质吸收或放出热量的能力，比热容越大反映了物质吸收或放出热量的能力越强，故D正确。
故选D。
2.（2017•烟台）如图所示，是汽油机工作时的四个冲程，其中属于做功冲程的是（　）。
A． B． C． D．
【考点】热机。
【解析】解决此题要知道内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
A：进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程；不符合题意。
B：两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，不符合题意。
C：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，符合题意。
D：排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程；不符合题意。正确答案是C。
【答案】C。
3.（2017•杭州）如图，汽油机处于工作过程中的某个冲程，对此冲程下列叙述正确的是（　）。

A．压缩冲程，机械能转化为内能；
B．压缩冲程，内能转化为机械能；
C．做功冲程，机械能转化为内能；
D．做功冲程，内能转化为机械能
【考点】热机。
【解析】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为内能，做功冲程是内能转化为机械能，排气和吸气冲程没有能的转化。
如图，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，可以判断是压缩冲程，在压缩冲程中机械能转化为内能，故A正确，B、C、D错。故选A。
【答案】A。
4.（2017•河北）下列说法正确的是（　 ）。
A．热机消耗的燃料越多，效率就越低；
B．热传递中温度总是从热的物体传给冷的物体；
C．同一物体，温度降低的越多，放出热量就越多；
D．人体内水的比例很高，有助于调节体温，以免温度变化太快对身体造成危害
【考点】热机效率、温度、内能的转化、热传递。
【解析】（1）热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，比值越大，则效率越高；（2）热传递过程中，传递的是热量；（3）根据Q=cm△t可知，质量、比热容一定时，放出热量与温度的关系；（4）相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少；升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多。
A：热机消耗的燃料多、燃烧放出的热量多，但用来做有用功的能量可能更多，即效率可能更高，所以据消耗燃料的多少是不能判断热机效率大小的，故A错误。
B：热传递中，热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，传递的不是温度，故B错误。
C：由Q=cm△t可知，没有外界做功时，同一物体，温度降得越多，放出的热量就越多，故C错误。
D：生物体内水的比例很高，在外界环境温度升高时，生物体即使吸收较多的热量，由于水的比热容较大，体温不会升的过高；同理在在外界环境温度降低时，由于水的比热容较大，即使放出较多的热量，体温也不会过低，所以生物体内的水分有助于调节生物体自身的温度，以免温度变化太快对生物体造成损害；故D正确。正确答案是D。
【答案】D。
5．（2018•温州）某智能百叶窗的叶片上贴有太阳能板，在光照时发电，给电动机供电以调节百叶窗的开合。该过程中发生的能量转换是（　　）。
A．电能→机械能→光能；B．光能→机械能→电能；
C．光能→电能→机械能；D．机械能→电能→光
【考点】能量转化与守恒。
【解析】太阳能电池板，把太阳能转化为电能，电动机把电能转化为机械能。
解：太阳能板，在光照时发电，即把太阳能转化为电能；电能供给电动机，转化为机械能，调节百叶窗的开合；故该过程中发生的能量转换是光能→电能→机械能。故选C。
【答案】C。
6．（2018•淄博）关于热和能，正确的说法是（　　）。
A．热传递过程中，内能大的物体放出热量；
B．热机做功冲程中，内能转化为机械能；
C．物体内能减少，温度一定降低；
D．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
【考点】物体内能转化。
【解析】（1）热传递的条件是存在温度差；（2）热机做功冲程中，内能转化为机械能；（3）内能的大小与温度、状态等因素有关；（4）燃料放出热量的多少与燃料的热值和质量有关。
解：A、热传递过程中，温度高的物体放出热量，故A错误。
B、热机做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞运动，内能转化为机械能，故B正确。
C、晶体在凝固的过程中，放出热量，但温度不变，故C错误。
D、燃料放出热量的多少与燃料的热值和质量有关，燃料的热值越大，燃烧时放出的热量不一定多，故D错误。故选：B。
【答案】B。
二、填空题
7.（2019·海南）2019年6月5日，我国首次用固体燃料运载火箭把“文昌物联一号”卫星成功送上太空。火箭发射时要选用热值_______的固体燃料（选填“大”或“小”），燃料的质量减少，热值_______（选填“变小”或“不变”）。
【答案】大；不变。
【解析】发箭发射需要较大能量，而这些能量来自于燃料燃烧释放的热量。燃料的热值越大，相同质量下完全燃烧释放的热量越多，这样可以实现小质量大能量的目的，从而减小火箭的重量，所以火箭发射时应选用热值大的固体燃料；燃料的热值是燃料的一种固有特性，与燃料的质量、体积等因素均无关。
8.（2019·苏州）苏州如图所示，在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，棉花被点燃。此过程的能量转化方式与汽油机的______冲程相同。某效率为25%的汽油机在一次工作中消耗了4kg汽油，该汽油机对外做的机械功为______J。（汽油热值为4.6×107J/kg）

【答案】压缩；4.6×107。
【解析】本题主要考查了物体内能的改变、内燃机的冲程的能量转化、燃料完全燃烧放热公式以及效率公式的应用，属于基础题目。（1）改变内能的方法有：做功和热传递；当对物体做功，物体的内能将增大，温度升高；内燃机有四个冲程，在压缩冲程中，活塞压缩空气做功，将机械能转化为内能。（2）知道汽油的质量和热值，利用燃料完全放热公式Q放=qm求汽油完全燃烧产生的热量（总能量）；知道汽油机的效率，利用效率公式求有用机械能。
解：（1）在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力将活塞迅速向下压，棉絮燃烧起来；说明压缩筒内空气做功，使空气的内能增大，温度升高；压缩过程中，活塞的机械能转化为空气的内能，故该过程中，与内燃机的压缩冲程相同；
（2）汽油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=4kg×4.6×107J/kg=1.84×108J；
输出的机械能为：E=ηQ放=25%×1.84×108J=4.6×107J。
故答案为：压缩；4.6×107。
9.（2019·菏泽）小明家有辆排量1.6L的汽车，行驶100km油耗约为5kg，汽油的热值为4.6×107J/kg，若这些汽油完全燃烧，可放出_________J热量，燃油汽车产生的_________对环境会造成污染。
【解析】汽油完全燃烧放出的热量可以利用公式q=mq进行求解；燃油汽车会造成大气污染、噪声污染。
【解答】这些汽油完全燃烧放出的热量：q=mq=5kg×4.6×107J/kg=2.3×108J；燃油汽车产生的噪声（或尾气）会对环境会造成污染。
故答案为：2.3×108；噪声（或尾气）。
10.（2018·衢州）小柯在科技馆看到许多奇思妙想和趣味实验；
奇思妙想﹣六冲程引擎。这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力，第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸的水。则第五冲程相当于图中四冲程汽油机的　　（填序号）。
甲． 乙． 丙． 丁．
【考点】冲程类型判断。
【解析】（1）水变为水蒸气，水蒸气就会膨胀做功，相当于四冲程内燃机的做功冲程，对本题四幅图分析找出符合题意的；（2）小球偏离竖直方向，说明其受到了力的作用，要从其受力的角度去分析。小球偏离竖直方向的角度大小，反应力小球受到的力的大小不同，将小球受到的力的大小不同，与小球距离A的距离的远近不同联系起来，即可解题。
解：甲图：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程。
乙图：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能。
丙图：进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程，内能转化为机械能。
丁图：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程。
由题知，第五冲程中，水注入气缸，气缸内的温度是比较高的，水就会迅速汽化为水蒸气，水蒸气推动活塞运动做功，内能转化为机械能，相当于四冲程内燃机的做功冲程，即与图丙相同；
故答案是丙。
11.（2019·泸州）截至2019年4月14日，泸州云龙机场已开通31条航线。从云龙机场飞往北京的某航班在水平跑道上加速的初始阶段，牵引力沿水平方向，大小为9.2×104N，经过的路程为1000m，则牵引力所做的功为______J；若飞机发动机的效率为25%，在此过程中，消耗的汽油为______kg，这些汽油的体积为______m3．（取汽油的密度ρ=0.7×103kg/m3，汽油的热值q=4.6×107J/kg）
【答案】9.2×107；8；11.42。
【解析】此题是一道力学综合的应用题，考查了功、密度公式的应用、热值和热效率，掌握基本公式是正确解答的关键。（1）已知牵引力和行驶路程，可以得到牵引力做的功；已知发动机效率和牵引力做的功，可以得到发动机做的功；（2）已知发动机做的功和汽油热值，可以得到消耗汽油的质量。（3）根据求得汽油的质量，利用密度公式变形可求得这些汽油的体积。
（1）小汽车行驶1000m，牵引力做的功为W=Fs=9.2×104N×1000m=9.2×107J；
因为η=，所以发动机做的功为W总===3.68×108J；
（2）汽油完全燃烧放出的热量为Q=W总=3.68×108J，
因为Q=mq，所以消耗的汽油质量为m===8kg。
（3）由ρ=可得，这些汽油的体积V==≈11.42m3。
故答案为：9.2×107；8；11.42。
12.（2019·绵阳）一个标准大气压下，将质量1.0kg的水从20℃加热到沸腾，水吸收的热量是________J。小明家天然气热水器的热效率是84%，他某次洗澡，耗水40kg，自来水进热水器的温度是24℃，出热水器的温度是40℃，小明这次洗澡消耗天然气________m3。已知水的比热容是4.2×103J/（kg℃），天然气的热值是3.2×107J/m3。
【解析】（1）利用Q吸=cm△t求水吸收的热量；（2）利用Q吸=cm△t求洗澡时水吸收的热量；已知热水器的热效率，由η=可求得天然气放出的热量，再利用Q=Vq可求得天然气体积。
【解答】（1）水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×1.0kg×（100℃-20℃）=3.36×105J；
（2）他某次洗澡时水吸收的热量：
Q吸′=cm′△t′=4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（40℃-24℃）=2.688×106J；
由η=可得，天然气放出的热量：；
由Q放=Vq可得，消耗天然气体积：。
故答案为：3.36×105；0.1。
13.（2019·遂宁）为了减少环境污染，共建绿水青山的美好生态，我市部分农村地区已经用上了天然气烧水煮饭，设天然气热值为4.2×107J/kg，完全燃烧0.2kg天然气放出的热量为______J；若这些热量的25%被12.5kg、30℃的水吸收，能使水的温度升高到______℃。（c水=4.2×103J/kg•℃）
【答案】8.4×106；70。
【解析】本题考查了学生对吸热公式Q吸=cm△t、燃料完全燃烧放热公式Q放=mq的掌握和运用，因条件已给出，难度不大；注意温度升高（△t）与升高到（末温）的区别。（1）已知天然气的热值和质量，可利用公式Q放=mq计算天然气完全燃烧放出的热量；（2）由题知，Q吸=25%Q放，而Q吸=cm△t，知道水的质量、比热容，可求水升高的温度和末温。
（1）完全燃烧0.2kg天然气放出的热量：Q放=mq=0.2kg×4.2×107J/kg=8.4×106J；
（2）由题知，水吸收的热量：Q吸=25%Q放=25%×8.4×106J=2.1×106J；
由Q吸=cm△t得，水升高的温度：△t===40℃，
水的末温：t=t0+△t=30℃+40℃=70℃。
故答案为：8.4×106；70。
14.(2019·湖州)我们经常会看到一边行驶一边向空中喷雾的汽车，人们形象地将它称为雾炮车（如图）。喷向空中的水雾能使尘埃粒子快速沉降到地面，起到净化空气的作用。
（1）喷向空中的水雾，有许多在掉向地面之前已经在空中散失了，还能起到降温作用。其原理是______。
（2）该雾炮车的发动机是柴油机。柴油机四个冲程中的______冲程实现了内能转化为机械能，从而驱动雾炮车前进。

【答案】汽化吸热；做功。
【解析】本题主要考查了对汽化吸热的了解，以及对做功冲程中能量转化的认识，属基础知识的考查。（1）汽化是从液态变为气态，汽化吸热；（2）在柴油机的做功冲程中，将内能转化为机械能。
（1）喷向空中的水雾在空中散失了，能起到降温作用，是因为水汽化吸热的缘故。
（2）柴油机四个冲程中的做功冲程可以将柴油燃烧释放的内能转化为机械能，从而驱动雾炮车前进。
故答案为：汽化吸热；做功。
15.（2019·达州）某单缸四冲程汽油机正常工作时飞轮的转速为2400r/min，若每次做功冲程对外所做的有用功为300J，则该汽油机的输出功率为　 　W，所使用的燃料是　 　能源（选填“可再生”或“不可再生”）。
【解析】由题可知，单缸四冲程汽油机的飞轮转速是2400r/min，即每秒钟飞轮转40圈，
因曲轴转2圈完成一个工作循环，对外做功一次，
所以该汽油机每秒完成20个工作循环，对外做功20次，则每秒做的有用功W＝20×300J＝6000J，
该汽油机的输出功率为P＝＝＝6000W；
汽油机所用的燃料是汽油，属于化石能源，是不可再生能源。
故答案为：6000；不可再生。
16.（2018•聊城）在热机的四个冲程中，把机械能转化为内能的是　　冲程。汽油机工作时要产生大量的热，通常采用水循环将热带走，这是利用水　　的特性。
【考点】冲程能量转化。
【解析】（1）在热机的四个冲程中，压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能，排气和吸气冲程没有能的转化；（2）对水的比热容大的理解：相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少；升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多。
【解答】（1）在热机的四个冲程中，把机械能转化为内能的是压缩冲程。
（2）汽车的散热器可用水做冷却剂，是因为水的比热容比较大，在升高相同的温度时可以吸收更多的热量，降低发动机的温度。
故答案为：压缩；比热容大。
17.（2018•泸州）常规潜艇以四冲程柴油内燃机为动力，工作时包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，其中机械能转化为内能的是　　冲程；核潜艇利用核反应堆发生核裂变提供动力，其核能是　　（选填“新能源”或“常规能源”）；在海面下潜艇上浮过程中受到的重力　　下潜过程中受到的重力（选填“等于”、“小于”或“大于”）。
【考点】热机能量转化、能源、浮力。
【解析】（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，其中压缩冲程是将机械能转化为内能；做功冲程是将内能转化为机械能；（2）新能源的特点是资源丰富，在使用时对环境无污染或很少污染，且有些可以再生，根据这些特征进行判断；（3）潜水艇所受浮力不变，故要想下潜应通过水仓进水而增大自身的重力。
解：（1）在内燃机的四个冲程中，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程是将内能转化为机械能。
（2）核能是人们最近开始使用、有待推广的能源，所以是新能源。
（3）潜水艇在海面下上浮，应通过水仓排水而减小自身的重力，由于重力小于浮力故潜水艇会上浮；潜水艇要潜入水中，应通过水仓进水而增大自身的重力，由于重力大于浮力故潜水艇会下沉；所以在海面下潜艇上浮过程中受到的重力小于下潜过程中受到的重力。
故答案为：压缩；新能源；小于。
18.(2018·南充）某台汽油机飞轮的转速为1800r/min，在1s内，汽油机完成了　　个工作循环。如果汽油机在一段时间内消耗了500g汽油，若这些汽油完全燃烧，可放出热量　　J。（q汽油=4.6×107J/kg）
【考点】热机工作过程和热值有关计算。
【解析】（1）四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，活塞往复1次，1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次；（2）知道汽油的质量和热值，利用Q放=mq求汽油完全燃烧产生的热量。
解：（1）四冲程汽油机一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，活塞往复2次，四冲程汽油机的飞轮转速为1800r/min，所以1s内，飞轮转30圈，共15个工作循环，60个冲程，做功15次。
（2）500g=0.5kg汽油完全燃烧产生的热量：
Q放=mq=0.5kg×4.6×l07J/kg=2.3×l07J。
故答案为：15；2.3×l07。
19.（2018·荆州）某家庭用的电热水器将体积为60L，温度为20℃的自来水加热到50℃，则水吸收的热量为J［水的比热容4.2×103J/（kg·℃）］。若热水器的功率为2000W，用时5000s，则该热水器的效率为。
【考点】比热容应用、效率计算。
【解析】（1）根据公式求60L水从温度为20℃加热到50℃，吸收的热量；（2）利用公式求放处的热量，然后利用公式求出效率。
解答：根据公式求60L水从温度为20℃加热到50℃，吸收的热量为：
（每升水质量为1kg）；
热水器发出的热量：；
故效率为：。
【答案】7.56×106J；75.6%。
三、计算题
20.（2019·益阳）某居民家安装了一台电热水器，其铭牌标示如下表所示。加满20℃的水后加热至70℃，已知水的比热容c水=4.2×103J/（kg•℃），干木材的热值q=1.2×107J/kg。

（1）水需要吸收多少热量？
（2）电热水器正常工作时至少需要多长时间？
（3）如果用干木材替代电热水器烧水，效率为14%，需要多少干木材？
××型电热水器
额定加热功率
2400W
加热方式
电加热器
额定电压
220V
安全等级
防触电保护一类
温度设定范围
20℃～90℃
净重
20kg
容量
40L
整机外形尺寸
530mm×400mm×400mm
出厂日期
2019年5月15日
【解析】（1）已知水的体积可求得其质量，知道初末温度，由热量公式Q吸=c水m（t-t0）可以求出水吸收的热量。（2）由P=可求得电热水器正常工作时至少需要多长时间；（3）如果用干木材替代电热水器烧水，效率为14%，由η=可求得干木材燃烧放出的热量，再利用Q放=mq可求得需要多少干木材。
【解答】（1）由ρ=可得水的质量：m=ρV=1.0×103kg/m3×40×10-3m3=40kg，
20℃的水加热至70℃，则水吸收的热量：
Q吸=c水m（t-t0）=4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（70℃-20℃）=8.4×106J，
（2）电热水器正常工作时至少需要消耗的电能：W=Q吸，
由P=可得，电热水器正常工作时至少需要的时间：t====3500s；
（3）根据Q吸=14%Q放可知，干木材完全燃烧放出的热量为：Q放===6×107J；
根据Q放=mq可知，需要干木柴的质量为：m′===5kg。
答：（1）水需要吸收8.4×106J热量；（2）电热水器正常工作时至少需要3500s时间；（3）如果用干木材替代电热水器烧水，效率为14%，需要5kg干木材。

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