初中物理第6讲热机.docx
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初中物理第6讲热机
热机
一、热机
1、定义:
热机是利用内能做功的机械
燃烧
2、工作原理
机械能
内能
燃料的化学能
3、各种常见热机的应用
轿车、航母、战斗机等
二、内燃机
(1)定义:
燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机
(2)分类
汽油机——以汽油为燃料
内燃机
柴油机——以柴油为燃料
(3)汽油机
<1>工作原理
汽油在气缸内燃烧,汽油的化学能转化为内能,产生高温高压的气体,燃气推动活塞做功,将内能转化为机械能。
<2>主要构造
<3>工作过程
汽油机在工作时,活塞从气缸的一端运动到另一端的过程中,叫做一个冲程。
汽油机的一个工作循环由四个冲程组成。
分别为:
吸气冲程;
压缩冲程;
做功冲程;
排气冲程。
其工作过程如下表:
顺序
冲程名称
工作示意图
进气门情况
排气门情况
活塞运动情况
冲程作用
能量转化情况
1
吸
气
冲
程
打开
关闭
向下
吸入汽油和空气的混合物
不对外做功,没有能量转化
2
压
缩
冲
程
关闭
关闭
向上
活塞压缩汽油和空气的混合物,使其压强增大,温度升高
机械能转化为内能
3
做
功
冲
程
关闭
关闭
向下
在压缩冲程结束时,火花塞放电,点燃燃料,产生高温气体。
高温气体推动活塞做功,通过曲轴带动飞轮转动
内能转化为机械能
4
排
气
冲
程
关闭
打开
向上
排除废气
不对外做功,没有能量转化
温馨提示:
(1)汽油机在一个工作循环过程中,存在如下数量关系
做功次数
曲轴转动圈数
飞轮转动圈数
冲程个数
1
2
2
4
(2)四个冲程中,只有做功冲程是燃气对外做功,将内能转化为机械能;其他三个冲程都是消耗能量,靠飞轮的惯性来完成的。
三、柴油机
(1)工作原理
利用气缸内燃烧的柴油产生高温高压的燃气来推动活塞做功。
(2)主要构造
柴油机的构造和汽油机的构造基本相同,不同的是柴油机的气缸顶部不是火花塞,而是喷油嘴。
3、工作过程
与汽油机的工作过程完全相同
4、汽油机和柴油机的相同点与不同点
比较
汽油机
柴油机
不
同
点
构造
火花塞
喷油嘴
燃料
汽油
柴油
吸气过程
汽油和空气的混合物
只有空气
压缩过程
压缩程度较小(机械能转化为内能)
压缩程度较大(机械能转化为内能)
做功方式
(点燃方式)
点燃式
压燃式
效率
效率低
效率高
应用
机体较轻,主要应用与小型汽车、摩托车、飞机等
机体笨重,主要用于载重汽车,轮船等
相
同
点
(1)都是燃料在气缸内燃烧;
(2)都是将内能转化为机械能的机械;
(3)汽油机的火花塞和柴油机的喷油嘴工作时间都是压缩冲程结束的时刻;
(4)都是由吸气、压缩、做功和排气四个冲程构成一个工作循环,一个工作循环曲轴和飞轮都是转两圈,对外做功一次;
(5)排气冲程排除废气的过程相同;
(6)启动时都是靠外力先使飞轮和曲轴转动起来。
课后习题检测
一、选择题(共31题)
1、在四冲程汽油机的工作过程中,把机械能转化为内能的是( )
A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程
2、汽油机工作时,将内能转化为机械能的是( )
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
3、关于热机,下列说法正确的是( )
A. 吸气冲程中,汽油机和柴油机吸入的都是空气
B.做功冲程是把机械能转化为内能
C. 柴油机有喷油嘴而没有火花塞
D.做功冲程是依靠飞轮的惯性完成的
4、单缸四冲程内燃机工作时,依靠飞轮的惯性来完成的冲程有:
A.吸气、做功和排气冲程 B.吸气、压缩和做功冲程
C.压缩、做功和排气冲程 D.吸气、压缩和排气冲程
5、在汽油机的四个冲程中,发生能量转化的冲程是( )
A.吸气冲程、压缩冲程 B.压缩冲程、做功冲程
C.做功冲程、排气冲程 D.排气冲程、吸气冲程
6、如图是汽油机的四个冲程,你认为让汽车获得动力的冲程是( )
A.
B.
C.
D.
7、如图2所示,为四冲程汽油机工作过程中某一冲程的示意图,它表示的是
A.吸气冲程
B.压缩冲程
C.做功冲程
D.排气冲程
8、如图是汽油机工作的四个冲程(顺序已打乱),其正确的排列顺序是( )
A.乙→丁→丙→甲 B.乙→甲→丙→丁 C.丁→丙→甲→乙 D.丁→甲→丙→乙
9、如图是汽油机工作时的四个冲程,其中属于做功冲程的是( )
10、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.
11、如图所示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
12、如图所示为内燃机四冲程工作示意图,下列说法正确的是( )
A.一个工作循环的正确顺序是:
甲乙丙丁
B.乙图冲程能获得动力
C.丁图冲程有明显机械能转化为内能的过程
D.丙图冲程存在化学能转化为内能的过程
13、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
14、2019年10月1日,国庆70周年烟花表演给大家留下了深刻印象。
如图是小明同学在当晚的开幕式晚会上拍摄的一幅烟花爆炸时的照片。
烟花内部爆炸时发生的能量转化过程与四冲程汽油机的相似冲程是()
A.吸气冲程
B.压缩冲程
C.做功冲程
D.排气冲程
15、下面关于汽油机与柴油机的说法中,不正确的是
A.汽油机与柴油机使用的燃料不同
B.柴油机气缸顶部有个喷油嘴,汽油机气缸顶部有个火花塞
C.柴油机与汽油机除使用的燃料不同外,在构造上完全相同
D.柴油机采用压燃式点火,汽油机采用点燃式点火
16、热机包括内燃机,柴油机和汽油机都属于内燃机,关于热机的下列说法中正确的是( )
A.汽油机顶部有喷油嘴,柴油机顶部有火花塞
B.柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气吸入气缸
C.四冲程汽油机在工作过程中,进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程
D.在柴油机的压缩冲程中,机械能转化为柴油和空气混合物的内能
17、 下列关于汽油机和柴油机的主要区别,其中错误的的是( )
A.柴油机的气缸上是喷油嘴,汽油机的顶部
有火花塞
B.在做功冲程中,柴油机的点火方式叫点燃式,汽油机的点火方式叫压燃式
C.柴油机比汽油机笨重,但燃料便宜
D.柴油机吸入气缸的只是空气,汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合气体
18、某四冲程汽油机的转速是1500R/min,那么1min里,该汽油机的冲程数和燃气做功次数分别是( )
A.3000个,6000次 B.6000个,3000个
C.3000个,750次 D.750个,3000次
19、一个四冲程热机的飞轮转速为1800r/min,它1s完成了( )
A.30个冲程,做了30次功 B.60个冲程,做了60次功
C.120个冲程,做了30次功 D.60个冲程,做了15次功
20、 (2015·陕西)如图所示是某老师的自制教具.他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔,把电火花发生器紧紧塞进孔中,实验时从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒,按动电火花发生器的按钮,点燃瓶内酒精后,纸筒即刻飞出.关于此实验,分析不正确的是()
A.酒精不完全燃烧时热值不变
B.能闻到酒精的气味说明分子在永不停息地做无规则运动
C.燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的压缩冲程
D.纸筒飞出后瓶内气体的内能减小,温度降低
21、如图所示的流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况.关于对图中①②③④的补充正确的是( )
A.①做功冲程 ②内能转化为机械能 ③压缩冲程 ④机械能转化为内能
B.①压缩冲程 ②机械能转化为内能 ③做功冲程 ④内能转化为机械能
C.①做功冲程 ②机械能转化为内能 ③压缩冲程 ④内能转化为机械能
D.①压缩冲程 ②内能转化为机械能 ③做功冲程 ④机械能转化为内能
22、在如图所示的内燃机工作的一个循环中,其四个冲程的顺序应当是( )
A.甲乙丙丁B.乙甲丁丙 C.甲丁丙乙D.丁丙甲乙
23、(2019北部湾)在内燃机的四个冲程中,如图所示的是( )
A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程
24、下列图形中,属于内能转化为机械能的是( )
A.滑下滑梯 B.弯折铁丝 C.做功冲程 D.压缩空气点火
25、如图所示,是内燃机工作循环中的一个冲程,它是( )
A.做功冲程,内能转化成机械能
B.做功冲程,机械能转化成内能
C.压缩冲程,化学能转化成内能
D.压缩冲程,机械能转化成内能
26、某四冲程汽油机的转速是1500R/min,那么1min里,该汽油机的冲程数和燃气做功次数分别是( )
A.3000个,6000次B.6000个,3000个
C.3000个,750次D.750个,3000次
27、一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r/min,则该汽油机每秒钟内完成的冲程数和做功的次数分别是( )
A.40和10 B.20和20 C.10和10 D.40和20
28、某单缸四冲程汽油机的转速是600R/min,则下列说法正确的是( )
A.1min内燃机对外做了600次功 B.1s内完成了10个工作循环
C.燃气做一次功的时间间隔是0.2s D.1s内活塞共来回20次
29、某四冲程汽油机工作时转速是2400r/min。
关于此热机的工作下列说法正确的是
A.压缩冲程中内能转化为机械能
B.四个冲程中曲轴转动2圈,同时做功2次
C.此汽油机每秒对外做功10次
D.此汽油机每秒对外做功20次
30、我国“神舟六号”载人飞船于2005年10月在火箭的推动下顺利升空。
关于火箭发射过程中能量转化的说法,正确的是( )
A.将燃料的化学能转化为火箭的机械能
B.将将燃料的化学能转化为火箭内能
C.将燃料的内能转化为火箭的化学能
D.将燃料的机械能转化为火箭的内能
31、(2019·武汉)如图所示是四冲程汽油机的剖面图,下列对于其四个冲程的描述正确的是( )
A.吸气冲程中,汽油和空气的混合物进入汽缸
B.压缩冲程中,通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小
C.做功冲程中,燃料释放的能量绝大部分转化为机械能
D.排气冲程中,废气带走了燃料释放的能量的极少部分
二、填空题(共9题)
1、燃油汽车的核心部件是热机,通过______冲程将废气排出气缸,造成大气污染,电动汽车正逐步替代燃油汽车。
一辆电动汽车在平直的公路上以54km/h的速度匀速行驶10min,通过的路程是______km。
关闭电源后,由于______电动汽车还要继续向前滑行一段距离。
2、汽油机的一个工作循环有四个冲程,如图是 冲程,若此台汽油机飞轮转速为1200r/min,则每秒钟对外做功 次.
3、热机是把 能转为 能的机器.燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机叫做内燃机,常见的内燃机有 和 两种.四冲程内燃机的一个工作循环是由 、 、 和 四个冲程组成的.在一个工作循环中,曲轴转动 周,燃气对活塞做功 次.在内燃机工作的四个冲程中,只有 冲程对外做功,其他三个辅助冲程要靠飞轮的 来完成.
4、汽油机是热机之一,如图所示是汽油机的 冲程,此过程是将内能转化为 能.已知某型汽油机转速为1500r/min那么该汽油机每分钟完成 个冲程,燃气做功 次.
5、如图所示是演示点火爆炸的实验装置,按动电火花发生器的按钮,点燃盒内酒精,盒盖被打出去.这是因为酒精燃烧产生的燃气对外 ,燃气的 能转化为盒盖的 能,这与四冲程汽油机的 冲程的能量转化相同.
6、萧敏同学用电饭煲做饭,片刻后听到“噗﹣噗﹣噗”的响声,走近一看,发现水蒸气冲动了锅盖.他用学过的物理知识解释了这一现象:
水蒸气对锅盖 ,水蒸气的内能 ,内能转化为锅盖的 .
7、如图所示,在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花,快速压下活塞,可观察到棉花着火燃烧.此过程中活塞对筒内气体做功,气体的内能 ,这与四冲程汽油机的 冲程的能量转化相同.如图反映的 (是/不是)这一冲程,某台汽油机飞轮的转速为2400r/min,在1min内,汽油机完成 个工作循环.
8、如图所示,给试管内水加热至一定程度,发现试管口木塞会被推出。
(1)给水加热是通过 方式使水的内能增加;木塞被推出后水蒸气的内能 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)四冲程内燃机的 冲程与这个原理相同;内燃机工作时,产生的噪声和 会对环境造成污染。
9、在如图所示的四幅图中,甲、乙是两个演示实验示意图;丙、丁是四冲程汽油机关工作过程中的两个冲程示意图.与压缩冲程原理相同的是 .图 所示的演示实验;汽油机利用内能来做功的冲程是 图.
============参考答案============
一、选择题
1、B.
【点评】解决此题要结合内燃机的四个冲程工作特点进行分析解答,基础性题目.
2、C
3、C
4、D
5、B 解析:
在汽油机的四个冲程中,压缩冲程活塞压缩气体做功,做功冲程燃气膨胀对外做功。
6、C【考点】内燃机的四个冲程.
【分析】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.判断冲程名称可用口诀:
“先看气门开关情,再看活塞上下行;开下吸气开上排,关上压缩关下功”进行分析;其中在做功冲程中,是内燃机的内能转化为机械能,提供动力.
【解答】解:
在汽油机的四个冲程(吸气、压缩、做功、排气)中,使汽车获得动力的冲程是做功冲程,这一冲程中,将内能转化为机械能;
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,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.
故选C.
7、B【考点】内燃机的四个冲程.
【专题】应用题.
【分析】汽油机的四个冲程是吸气、压缩、做功和排气冲程:
吸气冲程进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动;
压缩冲程两个气门都关闭,活塞向上运动;
做功冲程两个气门都关闭,活塞向下运动;
排气冲程排气门打开,进气门关闭,活塞向上运动.
【解答】解:
由图知,进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,因此是压缩冲程.
故选B.
【点评】本题考查学生对汽油机的四个冲程的了解情况,能正确分析气门的开关和活塞的上下运动是解决此问题的关键.
8、D.
9、 C
10、C【考点】GM:
内燃机的四个冲程.
【分析】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,判断冲程名称可用口诀:
“先看气门开关情,再看活塞上下行;开下吸气开上排,关上压缩关下功.”进行分析.
【解答】解:
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.
故选C.
11、B
【解析】图中的气门关闭,活塞上行,汽缸容积变小,这是压缩冲程的特点;
在压缩冲程中,能量转化关系是气体的机械能转化为内能;故选:
B。
12、C
【解析】
甲图中两个气阀都关闭,火花塞点火,活塞下运动,是做功冲程,此冲程将内能转化为机械能;
乙图中进气门打开,活塞向下运行,气缸容积增大,是吸气冲程;
丙图中排气门打开,活塞向上运动,气缸容积减小,是排气冲程;
丁图中两个气阀都关闭,活塞向上运动,所以为压缩冲程,是机械能转化为内能;
A、四个冲程的正确顺序是乙丁甲丙,故A错误;
B、乙图为吸气冲程,内燃机在做功冲程能获得动力,故B错误;
C、丁图为压缩冲程,在该冲程中将机械能转化为内能,故C正确;
D、丙图为排气冲程,而在做功冲程存在化学能转化为内能的过程,故D错误。
故选:
C。
13、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。
14、C
15、C
16、C解:
A、汽油机汽缸顶部有一个火花塞,柴油机汽缸顶部是一个喷油嘴.此选项错误;
B、工作过程中,汽油机吸入的是空气和汽油的混合物,柴油机吸入的是空气.此选项错误;
C、四冲程汽油机在工作过程中,进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程.此选项正确;
D、柴油机的
压缩冲程中,机械能转化为空气的内能.此选项错误.
故选C.
17、B
18、C在四冲程内燃机的一个工作循环中,完成4个冲程,曲轴和飞轮转2圈,对外做功1次。
【解答】解:
四冲程汽油机完成1个工作循环,要经过四个冲程,飞轮转动2转,对外做功1次;
单缸四冲程汽油机飞轮转速是1500R/min,所以该汽油机在1min内可以完成3000个冲程,可以做750次功。
故选:
C。
19、D解:
四冲程热机的飞轮转速为1800r/min,则该飞轮每秒钟转30圈.
因为一个工作循环飞轮转2圈,完成四个工作冲程,做功1次,所以飞轮转30圈共完成60个冲程,做功15次.
由上述可知选项A、B、C都不正确.
故选D.
20、C
21、B解:
热机的四个冲程是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程.压缩冲程中,活塞上升压缩气缸内的气体,使气体内能增大,即机械能转化为内能;做功冲程中,高温高压的燃气推动活塞向下运动,内能转化为机械能.
故选B.
22、B解:
甲图中的气门都关闭,活塞向上运行,气缸容积减小,是压缩冲程;
乙图中的进气门打开,活塞向下运行,气缸容积增大,是吸气冲程;
丙图中的排气门打开,活塞向上运动,气缸容积减小,是排气冲程;
丁图中的气门都关闭,活塞向下运行,气缸容积增大,是做功冲程;
故正确的顺序是乙、甲、丁、丙.
故选B.
23、C
【解析】内燃机的四个冲程中有两个冲程发生能量转化,一是压缩冲程中机械能转化为内能;二是做功冲程中内能转化为机械能。
判断出是哪个冲程,再判断能量是怎样转化的。
由图可以看出:
内燃机的两个气阀关闭,活塞向下运动,所以是做功冲程。
24、【考点】能量的相互转化.
【分析】做功和热传递都可以改变物体的内能,做功是能量的转化,热传递是能量的转移.
克服摩擦做功可以使机械能转化为内能,使物体的内能增加、温度升高;气体膨胀对外做功,气体的内能减小,转化为机械能.
【解答】解:
A、滑下滑梯时,与滑梯发生摩擦做功,将机械能转化为内能,不合题意;
B、弯折铁丝时,是通过做功将机械能转化为内能,不合题意;
C、在内燃机的做功冲程中,燃气膨胀对外做功,将内能转化为机械能,符合题意;
D、压缩点火,属压缩气体做功,将机械能转化为内能,不合题意.
故选C.
25、A解:
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A.
26、C解:
已知汽油机的转速是1500r/min,所以该汽油机可以完成3000个冲程,可以做750次功;
故选C.
27、A解:
内燃机完成四个冲程,飞轮转2转,对外做功1次,1200r/min=20r/s,即每秒完成10个工作循环,40个冲程,做功10次,所以B、C、D不符合题意;
故选A.
28、C
29、D
30、A
31、A 解析:
汽油机四个冲程的特点:
吸气冲程吸入汽油和空气的混合物,故A正确;压缩冲程是通过做功的方式使汽缸内气体的内能增加,故B错误;做功冲程中部分能量转化为机械能,大部分能量损失了,故C错误;排气冲程中,废气带走了燃料释放的能量的大部分,故D错误。
二、填空题
1、
(1).排气
(2).9 (3).惯性
【解析】
(1)热机的四个冲程中,通过排气冲程将废气排出气缸。
(2)汽车通过的路程
s=vt=54km/h×
=9km
(3)关闭电源后,汽车由于惯性还要继续向前滑行一段距离。
2、【考点】内燃机的四个冲程;有关热机的计算.
【分析】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.
热机完成一个工作循环,要经过4个冲程,燃气对外做功1次,活塞往返2次,飞轮转动2周,根据这个比例关系可以求出答案.
【解答】解:
图中,进气门和排气门都是关闭的,活塞向上运动,可以判断是压缩冲程;
若飞轮转速是1200r/min=20r/s,表示每秒飞轮转动20圈,要经过40个冲程,对外做功10次.
故答案为:
压缩;10.
3、解:
热机是把内能转为机械能的机器;常见的内燃机有汽油机和柴油机;
四冲程内燃机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功和排气四个冲程组成的;
在一个工作循环中,曲轴转动2周,燃气对活塞做功1次;
在内燃机工作的四个冲程中,只有做功冲程对外做功,其它冲程是靠飞轮的惯性来工作的.
故答案为:
内;机械;汽油机;柴油机;吸气;压缩;做功;排气;2;1;做功;惯性.
4、解:
由图可知,两个气门都关闭,活塞下行,是做功冲程;在做功冲程中,内能转化为机械能;
汽油机转速为1500r/min,该汽油机每分钟完成3000个冲程,做功次数为n=
×3000=750(次).
故答案为:
做功;机械;3000;750.
5、解:
当按动电火花发生器的按钮时,酒精燃烧后的燃气对盒盖做功,将燃气的内能转化为盒盖的机械能,燃气的内能减小;
四冲程热机中的做功冲程就是利用内能来做功的冲程,将内能转化为机械能.
故答案为:
做功;内;机械;做功.
6、解:
水蒸气把锅盖顶起,对锅盖做功,这样水蒸气的内能减小,水蒸气
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