2024年苏科版物理中考复习—第4讲 热机效率（思维训练）

2024年物理中考复习—热机效率（思维训练） （思维训练） 课标解读 内燃机是热机的一种,热机是将内能转化为机械能的机器. 常见的内燃机有汽油机、柴油机、煤气机等. 1.汽油机:以汽油为燃料的内燃机. 汽油机的曲轴连续转动,工作过程中活塞在气缸内从一端到另一端(叫一个冲程)做往复运动.大多数汽油机由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成一个工作循环.在每个循环中,曲轴转2周.在压缩冲程中,机械能转化为汽油和空气混合物的内能.在做功冲程中,燃气的内能转化为机械能. 2.柴油机:以柴油为燃料的内燃机. 工作循环与汽油机相似，但有区别； ①结构上:汽油机顶端有火花塞,柴油机则是喷油嘴; ②点火方式:汽油机是点燃式,柴油机是压燃式; ③吸气冲程:汽油机吸入汽油与空气的混合物,柴油机只吸入空气; ④汽油机体积较小、较轻,柴油机较大、较笨重. 思维方法 应用逆向思维法求内燃机的功率 所谓逆向思维法就是从问题入手逐步向前推导.如要求功率P,P=,设法求出时间t和功 W,由于W=F·s,设法求出F和s.F=p·S(面积),设法求出p、S(面积)等直到最后全部为已知量为止.但在解题时从已知量入手,从前往后进行，请看例题. 例:某台单缸四冲程内燃机的活塞面积是120cm2,一个冲程中活塞的行程为0.3m,做功冲程中燃气对活塞的平均压强是1.5x106Pa,机器飞轮的转速为300转/分,这台内燃机的功率是多少千瓦? ①根据 p=号求燃气对活塞的平均压力，F=pS=1.5x106Pax120x10-4m=1.8x104N. ②每一做功冲程中,燃气对活塞所做的功W1=FL=1.8x104Nx0.3m=5.4x103J. ③每分钟做功次数n=转速÷2-300/2=150次/min. ④内燃机每分钟做的功W总=nW1=150 x5.4x103J=8.1x105J. ⑤内燃机的功率P==8.1x105J/60s=13.5kW. 逆向思维法是物理分析中一种较为重要的思维方法,从问题人手逆向思维,望同学们多加领会，多加应用. 分析:此题分析思路是从所求入手,逆推分步求解(如图所示). ①根据 p=号求燃气对活塞的平均压力，F=pS=1.5x106Pax120x10-4m=1.8x104N. ②每一做功冲程中,燃气对活塞所做的功W1=FL=1.8x104Nx0.3m=5.4x103J. ③每分钟做功次数n=转速÷2-300/2=150次/min. ④内燃机每分钟做的功W总=nW1=150 x5.4x103J=8.1x105J. ⑤内燃机的功率P==8.1x105J/60s=13.5kW. 逆向思维法是物理分析中一种较为重要的思维方法,从问题人手逆向思维,望同学们多加领会，多加应用. 问题解决 例1.为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车．与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲．如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法错误的是(    ) A. 尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全 B. 该冲程为做功冲程，内能转化为机械能 C. 汽油在汽缸内完全燃烧，发动机效率可达 D. 该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护 思维点拨 汽油在燃烧的过程中，燃烧的越充分，尾气中的“汽油味”越低； 根据气门的闭合情况、活塞的运动情况分析是哪个冲程及能量的转化； 任何机器都不可避免的做额外功，效率不可能达到； 根据发动机工作的特点分析。 例2.热机的效率是热机性能的重要指标，如图所示是热机的能量流向图，则热机的效率等于(    ) A. B. C. D. 思维点拨 热机的效率等于做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，据此分析 例3.某汽车以的速度在平直的公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为，每行驶消耗柴油，柴油的热值为。下列计算中有几项是正确的(    ) 完全燃烧柴油放出的热量为 该柴油发动机效率为 汽车的牵引力为 汽车行驶消耗柴油 A. 一项 B. 二项 C. 三项 D. 四项 思维点拨 知道柴油的质量和热值，根据求出柴油完全燃烧所放出的热量； 据求出发动机做功，利用求出该柴油发动机的效率； 根据计算牵引力大小； 已知牵引力和距离，算出有用功，根据效率公式算出柴油完全燃烧放出的热量，根据算出消耗柴油的质量。 例4.汽油发动机工作时，汽油必须和吸进的空气成适当的比例，才能形成可以有效燃烧的混合气，这就是空燃比可燃混合气中空气质量与燃油质量之比，某总排量为的发动机的空燃比为：，混合燃气的密度为，则发动机做一次功，燃料燃烧产生的热量为______，当发动机曲轴每分钟转速为转时，此时汽车输出的机械功率为则该发动机每秒钟做功______次，此时该发动机的效率是___