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【典型例题2】如图所示,单缸四冲程汽油机在该冲程中的能量转化情况为;该汽油机每秒做功35次,则其转速是r/min。该汽油机完全燃烧kg汽油可以放出$5.52×10^8$ J的热量。已知$q_{汽油}=4.6×10^7$ J/kg。
思路导引 由题图可知,气门都关闭,活塞向下运动,所以该冲程是汽油机的做功冲程,内能转化为机械能。因为汽油机完成一个工作循环,要经过4个冲程,对外做功1次,活塞往返2次,曲轴转动2圈,所以该汽油机每秒做功35次,每秒曲轴转动70圈,其转速是4 200 r/min。该汽油机放出$5.52×10^8$ J的热量需完全燃烧汽油的质量$m=\frac{Q_{放}}{q_{汽油}}=\frac{5.52×10^8\ \mathrm{J}}{4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}}=12\ \mathrm{kg}$。
答案 内能转化为机械能 4 200 12
思路导引 由题图可知,气门都关闭,活塞向下运动,所以该冲程是汽油机的做功冲程,内能转化为机械能。因为汽油机完成一个工作循环,要经过4个冲程,对外做功1次,活塞往返2次,曲轴转动2圈,所以该汽油机每秒做功35次,每秒曲轴转动70圈,其转速是4 200 r/min。该汽油机放出$5.52×10^8$ J的热量需完全燃烧汽油的质量$m=\frac{Q_{放}}{q_{汽油}}=\frac{5.52×10^8\ \mathrm{J}}{4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}}=12\ \mathrm{kg}$。
答案 内能转化为机械能 4 200 12
答案
解：
由题图可知，汽油机的两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，该冲程为做功冲程，能量转化情况为内能转化为机械能。
四冲程汽油机每对外做功1次，曲轴转动2圈，该汽油机每秒做功35次，则每秒曲轴转动的圈数为$35×2=70\ \mathrm{r}$，
其转速为：$n=70\ \mathrm{r/s}×60\ \mathrm{s/min}=4200\ \mathrm{r/min}$。
根据燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=mq$，可得完全燃烧汽油的质量：
$m=\frac{Q_{放}}{q_{汽油}}=\frac{5.52×10^8\ \mathrm{J}}{4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}}=12\ \mathrm{kg}$。
答案依次为：内能转化为机械能；4200；12。
由题图可知，汽油机的两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，该冲程为做功冲程，能量转化情况为内能转化为机械能。
四冲程汽油机每对外做功1次，曲轴转动2圈，该汽油机每秒做功35次，则每秒曲轴转动的圈数为$35×2=70\ \mathrm{r}$，
其转速为：$n=70\ \mathrm{r/s}×60\ \mathrm{s/min}=4200\ \mathrm{r/min}$。
根据燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=mq$，可得完全燃烧汽油的质量：
$m=\frac{Q_{放}}{q_{汽油}}=\frac{5.52×10^8\ \mathrm{J}}{4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}}=12\ \mathrm{kg}$。
答案依次为：内能转化为机械能；4200；12。
解析
【分析】
首先观察图示判断汽油机的冲程：两个气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，确定为做功冲程，明确该冲程的能量转化；接着依据四冲程汽油机的工作规律（一个工作循环做功1次，曲轴转动2圈），结合每秒做功次数计算转速；最后利用燃料完全燃烧放热公式计算所需汽油的质量。
【解析】
1. 判断冲程及能量转化：由题图可知，汽油机的两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，该冲程为做功冲程，能量转化情况为内能转化为机械能。
2. 计算转速：四冲程汽油机每对外做功1次，曲轴转动2圈。已知该汽油机每秒做功35次，则每秒曲轴转动的圈数为$35×2=70\ \mathrm{r}$，因此转速为$70\ \mathrm{r/s}×60\ \mathrm{s/min}=4200\ \mathrm{r/min}$。
3. 计算汽油质量：根据燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=mq$，可得完全燃烧汽油的质量$m=\frac{Q_{放}}{q_{汽油}}$，代入数据：$m=\frac{5.52×10^8\ \mathrm{J}}{4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}}=12\ \mathrm{kg}$。
【答案】
内能转化为机械能；4200；12
【知识点】
汽油机冲程、热机转速计算、燃料热值计算
【点评】
本题考查四冲程汽油机的工作特点及相关热学基础计算，需掌握冲程判断方法、转速与做功次数的关系，以及热值公式的应用，属于难度适中的基础题。
【难度系数】
0.6
首先观察图示判断汽油机的冲程：两个气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，确定为做功冲程，明确该冲程的能量转化；接着依据四冲程汽油机的工作规律（一个工作循环做功1次，曲轴转动2圈），结合每秒做功次数计算转速；最后利用燃料完全燃烧放热公式计算所需汽油的质量。
【解析】
1. 判断冲程及能量转化：由题图可知，汽油机的两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，该冲程为做功冲程，能量转化情况为内能转化为机械能。
2. 计算转速：四冲程汽油机每对外做功1次，曲轴转动2圈。已知该汽油机每秒做功35次，则每秒曲轴转动的圈数为$35×2=70\ \mathrm{r}$，因此转速为$70\ \mathrm{r/s}×60\ \mathrm{s/min}=4200\ \mathrm{r/min}$。
3. 计算汽油质量：根据燃料完全燃烧放热公式$Q_{放}=mq$，可得完全燃烧汽油的质量$m=\frac{Q_{放}}{q_{汽油}}$，代入数据：$m=\frac{5.52×10^8\ \mathrm{J}}{4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}}=12\ \mathrm{kg}$。
【答案】
内能转化为机械能；4200；12
【知识点】
汽油机冲程、热机转速计算、燃料热值计算
【点评】
本题考查四冲程汽油机的工作特点及相关热学基础计算，需掌握冲程判断方法、转速与做功次数的关系，以及热值公式的应用，属于难度适中的基础题。
【难度系数】
0.6
2.某汽油机曲轴的转速是2 400 r/min，则1 s内汽油机内能转化为机械能的次数及完成的冲程个数分别为（
A.30次,60个
B.20次,80个
C.30次,120个
D.15次,60个
B
）。A.30次,60个
B.20次,80个
C.30次,120个
D.15次,60个
答案
2.B
解析
【分析】
要解决这道题，需先明确汽油机的工作规律：汽油机的一个工作循环包含4个冲程，曲轴转动2周，对外做功1次（即内能转化为机械能1次），且曲轴每转动1周对应完成2个冲程。解题时先将曲轴转速的单位从“r/min”换算为“r/s”，再根据上述规律分别计算1s内的做功次数和冲程个数。
【解析】
1. 单位换算：已知曲轴转速为2400 r/min，换算为每秒转数：$ n = \frac{2400}{60} = 40 \, \mathrm{r/s} $，即1s内曲轴转动40圈。
2. 计算内能转化为机械能的次数（做功次数）：汽油机每2圈完成1次做功，因此1s内做功次数为 $ \frac{40}{2} = 20 $ 次。
3. 计算冲程个数：汽油机每转1圈完成2个冲程，因此1s内冲程个数为 $ 40 × 2 = 80 $ 个。
综上，1s内汽油机内能转化为机械能的次数为20次，冲程个数为80个，对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
汽油机工作原理、内燃机冲程与做功次数
【点评】
本题考查汽油机工作过程的基础规律，核心是掌握曲轴转数、做功次数、冲程数的对应关系，需注意单位换算，属于常规基础题。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需先明确汽油机的工作规律：汽油机的一个工作循环包含4个冲程，曲轴转动2周，对外做功1次（即内能转化为机械能1次），且曲轴每转动1周对应完成2个冲程。解题时先将曲轴转速的单位从“r/min”换算为“r/s”，再根据上述规律分别计算1s内的做功次数和冲程个数。
【解析】
1. 单位换算：已知曲轴转速为2400 r/min，换算为每秒转数：$ n = \frac{2400}{60} = 40 \, \mathrm{r/s} $，即1s内曲轴转动40圈。
2. 计算内能转化为机械能的次数（做功次数）：汽油机每2圈完成1次做功，因此1s内做功次数为 $ \frac{40}{2} = 20 $ 次。
3. 计算冲程个数：汽油机每转1圈完成2个冲程，因此1s内冲程个数为 $ 40 × 2 = 80 $ 个。
综上，1s内汽油机内能转化为机械能的次数为20次，冲程个数为80个，对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
汽油机工作原理、内燃机冲程与做功次数
【点评】
本题考查汽油机工作过程的基础规律，核心是掌握曲轴转数、做功次数、冲程数的对应关系，需注意单位换算，属于常规基础题。
【难度系数】
0.6
【典型例题3】(2025·黑龙江龙东地区中考)1 kg的酒精和1 g的酒精的热值是(选填“相同”或“不同”)的；在标准大气压下，若完全燃烧420 g的酒精放出的热量全部被水吸收，则可使kg的水的温度从30 ℃升高到90 ℃。已知酒精的热值为$3.0×10^7$ J/kg，水的比热容为$4.2×10^3$ J/(kg·℃)。
思路导引 热值是燃料本身的一种特性，与燃料的质量和燃烧条件无关，所以1 kg的酒精和1 g的酒精的热值是相同的。420 g的酒精完全燃烧放出的热量$Q_{放}=mq_{酒精}=420×10^{-3}$ kg×$3.0×10^7$ J/kg=$1.26×10^7$ J。完全燃烧420 g的酒精放出的热量全部被水吸收，则水吸收的热量$Q_{吸}=Q_{放}=1.26×10^7$ J，由公式$Q_{吸}=cmΔt$得水的质量$m_{水}=\frac{Q_{吸}}{c_{水}Δt}=\frac{1.26×10^7 J}{4.2×10^3 J/(kg·℃)×(90 ℃-30 ℃)}=50$ kg。
答案 相同 50
知识归纳
思路导引 热值是燃料本身的一种特性，与燃料的质量和燃烧条件无关，所以1 kg的酒精和1 g的酒精的热值是相同的。420 g的酒精完全燃烧放出的热量$Q_{放}=mq_{酒精}=420×10^{-3}$ kg×$3.0×10^7$ J/kg=$1.26×10^7$ J。完全燃烧420 g的酒精放出的热量全部被水吸收，则水吸收的热量$Q_{吸}=Q_{放}=1.26×10^7$ J，由公式$Q_{吸}=cmΔt$得水的质量$m_{水}=\frac{Q_{吸}}{c_{水}Δt}=\frac{1.26×10^7 J}{4.2×10^3 J/(kg·℃)×(90 ℃-30 ℃)}=50$ kg。
答案 相同 50
知识归纳
答案
相同；50
解析
【分析】
首先明确热值是燃料的固有特性，仅由燃料种类决定，与燃料质量、燃烧程度无关，据此判断不同质量酒精的热值；其次计算水的质量时，需先求出酒精完全燃烧放出的热量，再利用热量全部被水吸收的条件，结合水的吸热公式计算，注意单位换算和温度差的计算。
【解析】
1. 判断热值：热值是燃料本身的特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，因此1 kg的酒精和1 g的酒精的热值相同。
2. 计算酒精完全燃烧放出的热量：将酒精质量单位换算为kg，420 g = 0.42 kg，根据公式$Q_{放}=mq$，代入数据得：$Q_{放}=0.42\ \mathrm{kg}×3.0×10^7\ \mathrm{J/kg}=1.26×10^7\ \mathrm{J}$。
3. 计算水的质量：由题意，水吸收的热量$Q_{吸}=Q_{放}=1.26×10^7\ \mathrm{J}$，水升高的温度$\Delta t=90°\mathrm{C}-30°\mathrm{C}=60°\mathrm{C}$，根据吸热公式$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t$，变形得$m_{水}=\frac{Q_{吸}}{c_{水}\Delta t}$，代入数据：$m_{水}=\frac{1.26×10^7\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×60°\mathrm{C}}=50\ \mathrm{kg}$。
【答案】相同；50
【知识点】热值、热量计算、比热容
【点评】本题结合热值特性与热量公式进行计算，属于热学基础题型，重点考查学生对热值概念和热量计算公式的掌握与应用能力。
【难度系数】0.6
首先明确热值是燃料的固有特性，仅由燃料种类决定，与燃料质量、燃烧程度无关，据此判断不同质量酒精的热值；其次计算水的质量时，需先求出酒精完全燃烧放出的热量，再利用热量全部被水吸收的条件，结合水的吸热公式计算，注意单位换算和温度差的计算。
【解析】
1. 判断热值：热值是燃料本身的特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，因此1 kg的酒精和1 g的酒精的热值相同。
2. 计算酒精完全燃烧放出的热量：将酒精质量单位换算为kg，420 g = 0.42 kg，根据公式$Q_{放}=mq$，代入数据得：$Q_{放}=0.42\ \mathrm{kg}×3.0×10^7\ \mathrm{J/kg}=1.26×10^7\ \mathrm{J}$。
3. 计算水的质量：由题意，水吸收的热量$Q_{吸}=Q_{放}=1.26×10^7\ \mathrm{J}$，水升高的温度$\Delta t=90°\mathrm{C}-30°\mathrm{C}=60°\mathrm{C}$，根据吸热公式$Q_{吸}=c_{水}m_{水}\Delta t$，变形得$m_{水}=\frac{Q_{吸}}{c_{水}\Delta t}$，代入数据：$m_{水}=\frac{1.26×10^7\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×60°\mathrm{C}}=50\ \mathrm{kg}$。
【答案】相同；50
【知识点】热值、热量计算、比热容
【点评】本题结合热值特性与热量公式进行计算，属于热学基础题型，重点考查学生对热值概念和热量计算公式的掌握与应用能力。
【难度系数】0.6
