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- 2021-11-11 发布
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机械能与内能的相互转化(基础篇)
一、选择题
1、家用轿车四冲程汽油机工作时为轿车提供动力的冲程是( )
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
2、关于燃料和热值,以下说法正确的是( )
A.燃料热值与燃料的质量无关
B.容易燃烧的燃料,热值一定大
C.煤的热值大于干木柴的热值,燃烧煤放出的热量比燃烧木柴放出的热量一定多
D.为了提高锅炉的效率,一定要用热值高的燃料
3、如图所示是四冲程内燃机的哪一个冲程工作情况( )
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
4、两部汽油机A和B,若A的功率较大,A的效率也较高,使A、B完成相等的有用功,则( )
A.A汽油机消耗的汽油较少,用的时间较短
B.B汽油机消耗的汽油较少,用的时间较短
C.A、B二汽油机消耗的汽油一样多,用的时间一样长
D.无法确定
5、下列现象中,由机械能转化为内能的是( )
A.雨天时发生雷电 B.陨石的降落
C.电扇运转时间较长,电机发热 D.人劳动会出汗
二、填空题
6、常见汽车的动力机械是内燃机,从能量转化的角度来看,内燃机是把________能转化为________能的机器,内燃机的效率较低,它在工作过程中,能量大部分以________能的形式耗散掉。
7、燃料直接在发动机的________内燃烧产生动力的热机叫内燃机。根据燃料的不同,又分为________机和________机。
8、四冲程内燃机由________、________、________和________四个冲程组成一个工作循环,只有________冲程把内能转化成机械能,其他三个冲程都是靠________来完成的。
9、物理学中,把________的某种燃料________燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值。热值的单位是________。
10、在热机中,用来做________的那部分能量与燃料________的能量之比叫热机的效率,可用公式________来计算。热机效率总小于________。
11、某瓶煤油的燃烧值是4.6×107焦/千克,它的物理意义是____________。如果将瓶中的煤油倒去一半,剩下煤油的燃烧值为 ____________。
12、世界上很多发明都是受到生活现象的启发而蒙生的创意,比如:蒸汽机和汽油机,它们工作时,能的转化过程是 。图中 是汽油机的工作原理图。
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13、质量为10千克的汽油,用去1/3后,剩下汽油的密度将________、比热容将________、热值将________。(填“变大”“变小”或“不变”)
14、一台内燃机运行时各种能量损耗大致为:汽缸散热损失占25%,废气带走的能量占30%,摩擦等机械损耗占10%,则它的热机效率为________。
三、计算题
15、如图所示,是最新一款无人驾驶汽车原型图。汽车自动驾驶时使用雷达传感器,以及激光测距器来了解周围的交通状况。该款车以72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8km时,消耗汽油1.5L。假设燃油完全燃烧,汽油机的效率为30%,那么,在这段运动过程中,求:
(1)该汽车发动机做的有用功是多少?
(2)该汽车的输出功率为多少?
(已知:汽油的密度为0.8×103kg/m3,汽油的热值为4.5×107J/kg)
【答案与解析】
一、选择题
1、【答案】 C
2、【答案】 A
【解析】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、锅炉的效率与燃料的热值高没有关系,故D错误;故选:A。
3、【答案】A
【解析】四冲程内燃机的工作情况是:当两个气门关闭,活塞向上运动时是压缩冲程,活塞向下运动时是做功冲程;当一个气门打开,另一个气门关闭,活塞向下运动时是吸气冲程,活塞向上运动时是排气冲程。如图所示是一个气门打开,一个气门关闭,活塞向下运动,故是吸气冲程。
4、【答案】A
【解析】A、B二汽油机完成的有用功相同的情况下,因A汽油机效率较高则必然消耗较少的汽油,又因它功率较大做功所用的时间比较短。
5、【答案】B
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【解析】陨石在空气中降落时要克服摩擦阻力做功,消耗陨石的动能转化为内能,使陨石熔化并燃烧;雨天的雷电是电能转化为声能和光能;电扇里的电机发热是电能转化成内能;人在劳动时出汗不是机械能转化为内能,而是因为人的活动促进了新陈代谢,把人体的化学能转化为内能。
二、填空题
6、【答案】内;机械;内。
【解析】①内燃机是把内能转化为机械能的机器;②热机效率较低,很多内能散失掉了;故答案为:内;机械;内。
7、【答案】汽缸 汽油 柴油
8、【答案】吸气 压缩 做功 排气 做功 惯性
9、【答案】1 kg 完全 J/kg
10、【答案】有用功 完全燃烧所放出 1
11、【答案】1千克煤油完全燃烧能放出4.6×107焦的热量 4.6×107焦/千克
【解析】煤油的燃烧值是4.6×107焦/千克,它的物理意义是1千克煤油完全燃烧能放出4.6×107焦的热量。燃烧值是反映燃料燃烧时放热本领的物理量。煤油不会因为倒去一半而改变字它的燃烧值。
12、【答案】内能转化为机械能 乙
【解析】蒸汽机和汽油机都属于热机,是将内能转化为机械能的机器;由图甲可知,燃料燃烧,将燃料的化学能转化为水和水蒸气的内能,从玻璃管口喷出的水蒸气驱动叶轮转动,水蒸气会对叶轮做功,将水蒸气的内能转化为叶轮的机械能,此过程与蒸汽机的工作过程相似,反映了蒸汽机的工作原理。
在图乙中,火焰使上方空气温度升高、上升,热空气带动叶轮转动,内能转化为机械能,与汽油机的工作原理相同。
13、【答案】不变 不变 不变
【解析】物质的密度、比热容和热值都是物质的属性。对于同种物质来说,它们不会随物质质量的变化而改变。
14、【答案】35%
【解析】该内燃机燃料的额外功所占的比例是汽缸散热损失、废气带走的能量及摩擦的总和,即25%+30%+10%=65%,故它的热机效率为35%。
三、计算题
15、【答案与解析】
(1)由得消耗汽油的质量为:m=ρV=0.8×103kg/m3×1.5×10-3 m3=1.2kg,
汽油完全燃烧放出的热量:Q放=mq=1.2 kg×4.5×107J/kg=5.4×107J;
由得,汽油机的有用功:W=ηQ放=30%×5.4×107J=1.62×107J;
(2)由得汽车运动的时间:;
汽车的输出功率:。
答:(1)该汽车发动机做的有用功是1.62×107J;(2)该汽车的输出功率为4.05×104W。
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