第14.1讲：热机【教材为纲·探题源】-2024年中考一轮复习讲义

第14-1讲 热机 知识点1：热机 热机：利用内能做功的机械叫做热机。热机工作过程中将内能转化为机械能。热机的种类很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。内燃机是现代社会中最常见的一 种热机。汽车作为我们生活中不可缺少的交通工具，它的动力机械就是内燃机。内燃机分为汽油机和柴油机两大类，它们分别用汽油和柴油作为燃料。 汽油机：汽油机汽缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞用连杆跟曲轴相连。汽油在汽缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功。活塞移动带动曲轴转动。 要使汽油机连续工作，活塞必须能在汽缸内往复运动。活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。 柴油机：柴油机的构造和汽油机相似，但是柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，因此柴油机汽缸顶部没有 火花塞，而有一个喷油嘴。柴油机的工作过程也分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程。在吸气冲程里吸进汽缸的只有空气。在压缩冲程中，活塞把空气的体积压缩得非常小，使得空气的温度很高。在压缩冲程结束时，汽缸内空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气便立刻燃烧起来。在做功冲程中，燃烧放出的热使得气体的压强和温度急剧升高，从而推动活塞对外做功。 柴油机对空气的压缩程度比汽油机更高，因此在做功冲程中气体的压强也大于汽油机，因而可以输出更大的功率。 柴油机工作的过程中压强较大，要求各有关零件具有较高的结构强度，因此柴油机比较笨重，主要应用在载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船上，有的地方还用它带动发电机发电。随着近年来柴油机技术的发展，其体积、噪声和污染等方面的缺点都逐步得到了改善，越来越多的汽车也开始使用柴油发动机了。 【典例探究1】如图所示，图A、B、C、D是四冲程汽油机的工作示意图。D图是_______冲程，图E、F是演示实验的示意图，与D图原理相同的是_______图所示的演示实验（选填字母）。 A．B．C．D．E．F． 【解题思路】如何识别汽油机的冲程？ 首先要熟悉汽油机的主要结构以及做功冲程和压缩冲程中能量的转化。辨别冲程时，要抓住四个冲程中的工作特点：进气门、排气门的开、闭情况以及活塞上、下运行情况。另外还要把握住吸气冲程、做功冲程和排气冲程的显著特点：做功冲程中的显著特点是火花塞产生电火花；吸气冲程和排气冲程有吸入物质和排出废气的箭头标识。 【答案】做功     F 【解析】[1]A图中，排气门开启，活塞向上运动，气体流出汽缸，是排气冲程； B图中，进气门开启，活塞向下运动，气体流入汽缸，是吸气冲程； C图中，两气门都关闭，活塞向上运动，汽缸容积变小，是压缩冲程，此冲程将机械能转化为内能； D图中，两气门都关闭，活塞向下运动，汽缸容积变大，是做功冲程，此冲程将内能转化为机械能。 [2]E图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧，是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程；F图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能；汽油机的做功冲程中将内能转化为机械能，因此与做功冲程原理相同的是F实验。 拓展：通过曲轴的转动方向和转动位置是否通过汽缸最低点也可以间接判断活塞运行方向。如甲图，曲轴沿顺时针转动，转动位置已过最低点，表明曲轴带动连杆使活塞向下运动。而乙图，曲轴位置没过汽缸最低点，此时，曲轴带动连杆只能使活塞向上运动。 【典例探究2】一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为 3 600转/分，该柴油机在1s 内完成_____冲程，曲轴转动______周，对外做功______次。 【解题思路】解题口诀技巧“4221，冲往圈外”。 热机每完成 1个循环，包含：4 个冲程（冲），活塞往复运动 2 次（往），曲轴转动2圈（圈），对外做功 1次（外）。 【答案】120 60 30 【解题大招】已知飞轮转速为3600r/min，即60r/s，根据大招“4221，冲往圈外”可知，一个工作循环，包含 4个冲程，活塞往复运动 2 次，曲轴转动 2圈，对外做功1次，所以该柴油机1s内完成 120 个冲程，曲轴转动 60 周，对外做功 30 次。故答案为：120；60；30。 【典例探究3】（多选题）关于柴油机和汽油机，下列说法正确的是（ ）。 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汽缸 C．柴油机的效率一般比汽油机的效率高 D．柴油机和汽油机工作时点火方式不一样 【解题思路】解题口诀技巧“