14.1 热机 巩固基础讲义 2023-2024学年人教版 九年级物理全一册

14.1 热机 《2023年九年级物理暑假预习课程》 第一：知识清单 1、热机： 定义：热机是利用内能来做功，把内能转化为机械能的机器。 热机的种类：蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等 2、内燃机： 内燃机活塞在汽缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 四冲程内燃机包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复2次，做功1次。 在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功，而其它三个冲程（吸气冲程、压缩冲程和排气冲程）是依靠飞轮的惯性来完成的。 压缩冲程将机械能转化为内能。 做功冲程是由内能转化为机械能。 ①汽油机工作过程： ②柴油机工作过程： 3、汽油机和柴油机的比较： ①汽油机的气缸顶部是火花塞； 柴油机的气缸顶部是喷油嘴。 ②汽油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气组成的燃料混合物； 柴油机吸气冲程吸入气缸的是空气。 ③汽油机做功冲程的点火方式是点燃式； 柴油机做功冲程的点火方式是压燃式。 ④柴油机比汽油及效率高，比较经济，但笨重。 ⑤汽油机和柴油机在运转之前都要靠外力辅助启动。 4、内能的利用方式 利用内能来加热：实质是热传递。 利用内能来做功：实质是内能转化为机械能。 复习提问： 1、 热机的四个冲程，有哪些冲程有能量转化？分别是什么？ 一个工作循环几冲程，活塞往复运动几次，曲轴转几周，对外做功几次？ 第二：典型例题 1、图是四冲程汽油机其中一个冲程的工作示意图，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 【答案】C 【解析】如图所示，进气门排气门都关闭，活塞向下运动，火花塞处有火花，是做功冲程，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。 2、如图所示，在配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，把活塞迅速压下去，看到的现象是___________。这是因为活塞压缩空气，使空气的内能___________，温度升高，这一过程与内燃机工作的___________冲程原理相同。 【答案】 硝化棉燃烧 增加 压缩 【解析】当把活塞迅速压下去后，活塞压缩气体做功，气体的内能增加，温度也会随之上升，当温度达到硝化棉的着火点时，会看到硝化棉燃烧。 活塞压缩空气使空气内能增加，这是机械能转化为内能，在内燃机四个冲程中，只有压缩冲程是机械能转化为内能，所以这一过程与内燃机工作的压缩冲程原理相同。 3、如图所示，用酒精灯加热试管中水，当水沸腾一段时间以后，塞子被试管内水蒸气推出。这是通过 ___________的方式将水蒸气的内能转化为塞子的机械能（选填“做功”或“热传递”）。图 ___________（选填“甲”或“乙”）中汽油机的工作过程与这一实验过程中原理是一致的。 【答案】 做功 乙 【解析】塞子被试管内水蒸气推出，气体膨胀对外做功，将气体的内能转化为机械能，涉及能量的转换，故是做功。 如图甲所示，进气门关、排气门关，活塞向上，压缩气体做功，将机械能转化为内能，而乙图是进气门关、排气门关，活塞向下，高温高压气体对活塞做功，将内能转化为机械能，故图乙中能量转化与气体对活塞做功实验的原理相同。 4、关于内燃机的下列说法中正确的是（　　） A．汽油机顶部有喷油嘴 B．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 C．进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程 D．柴油机在吸气冲程中吸入柴油和空气 【答案】C 【解析】解：A、汽油机的顶部有火花塞，柴油机的顶部有喷油嘴，故A错误； B、因为柴油机吸入气缸的只有空气，在柴油机的压缩冲程中，机械能转化为空气的内能，故B错误； C、四冲程汽油机在工作过程，进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程，故C正确； D、柴油机在吸气冲程中吸入气缸的只有空气，故D错误。 故选：C。 5、如图所示的某单缸四冲程汽油机说法正确的是（　　） A．飞轮惯性完成冲程的是乙、丙、丁 B．四冲程内燃机在一个工作循环中工作过程依次是丁丙乙甲 C．甲图中能量的转化是内能转化为机械能 D．乙图中汽缸内气体温度会下降 【答案】D 【解析】解：甲图：气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，将机械能转化为了内能，故C错误； 乙图：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，气缸内气体温度会下降，故D正确； 丙图：气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，将化学能转化为内能，内能再转化为机械能； 丁图：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程； 热机的四个冲程依次是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，即丁甲丙乙，故B错误； 在热机的四个冲程中，