13.3内燃机-【暑假自学课】2024年新九年级物理暑假提升精品讲义（沪科版）

第13章第3节 内燃机 模块一 思维导图构建知识体系 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题解析 模块四 核心考点精准练（7道题） 模块五 小试牛刀过关测（6道题） 1．了解可以利用内能来做功，知道热机的概念，知道内燃机是热机的一种。 2．了解四冲程汽油机和柴油机的构造。 3．了解内燃机各冲程的工作状态和能量转化。 ■知识点一：热机 1. 定义： 利用燃料的燃烧把内能转化为机械能的装置。 2.原理：燃料燃烧把化学能转化为内能，内能又转化为机械能。 3.种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机等。 4.内燃机： （1）定义：燃料在气缸内燃烧从而产生动力的热机。 （2）分类：主要有汽油机和柴油机。 瓦特（1736年～1819年）是英国著名的发明家，是第一次工业革命时的重要人物。1776年制造出第一台有实用价值的蒸汽机。这种蒸汽机以后又经过一系列重大改进，成为了“万能的原动机”，在工业上得到广泛应用。瓦特开辟了人类利用能源的新时代，标志着工业革命的开始。后人为了纪念这位伟大的发明家，把功率的单位定为“瓦特”。 ■知识点二：汽油机和柴油机的相同点 1.冲程：活塞从气缸一端运动到另一端。 2.四冲程内燃机：每一个工作循环都分为四个冲程。吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 3.四冲程内燃机工作过程： 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 进气门 开 关 关 关 排气门 关 关 关 开 活塞 下 上 下 上 能量转化 -- 机械能转化为内能 内能转化为机械能 -- 4.一个工作循环四个冲程，活塞往复2次，飞轮转动2周，对外只做1次功，其它3个冲程要靠飞轮的惯性完成。 （1）吸气冲程：小旋转的飞轮通过曲轴连杆带动活塞，使活塞从气缸上部向下运动，进气阀开启，空气和汽油的混合气体通过进气道进入缸内。 （2）压缩冲程中，两个气阀关闭，活塞在飞轮带动下，从气缸下部向上运动，缸内混合气体被压缩，机械能转化为内 能，因此， 内能增加、温度升高、压强增大； （3）做功冲程：压缩冲程结束后做功冲程开始时，气缸顶部的火花塞发出电火花，缸内气体爆发性燃烧，高温高压气体迅速膨胀，使活塞向下运动，内能转化为机械能。 （4）排气冲程：旋转的飞轮通过曲轴连杆带动活塞，使活塞从气缸下部向上运动，排出缸内废气。 ■知识点三：汽油机和柴油机的不同点 内燃机 汽油机 柴油机 燃料 汽油 柴油 结构 火花塞 喷油嘴 吸入物质 汽油和空气混合物 空气 压缩程度 较小 较大 点火方式 点燃式 压燃式 效率 较低 较高 应用 轻型机械 重型机械 小试牛刀： 一个四冲程柴油机的铭牌上标有“1200r/min”,则该柴油机每秒钟可以进行 个冲程，对外做功 次。 教材原题（P48-49） 1．内燃机的工作过程由 _______、_______、_______、_______ 四个冲程组成，其中，将机械能转化为内能的是 _______ 冲程，将内能转化为机械能的是 _______ 冲程。 【答案】吸气、压缩、做功、排气；压缩；做功。 【解析】略。 2．在内燃机工作的四个冲程中，发生内能和机械能相互转化的是（ ）。 A．吸气冲程和压缩冲程 B．压缩冲程和做功冲程 C．做功冲程和排气冲程 D．排气冲程和吸气冲程 【答案】B。 【解析】（1）压缩冲程中，两个气阀关闭，活塞在飞轮带动下，从气缸下部向上运动，缸内混合气体被压缩，机械能转化为内 能，因此， 内能增加、温度升高、压强增大；（2）压缩冲程结束后做功冲程开始时，气缸顶部的火花塞发出电火花，缸内气体爆发性燃烧，高温高压气体迅速膨胀，使活塞向下运动，内能转化为机械能。 3．四冲程汽油机工作时，活塞向上运动，并依靠飞轮的惯性来完成运转的冲程是（ ） 。 A．吸气冲程和做功冲程 B．压缩冲程和做功冲程 C．做功冲程和排气冲程 D．压缩冲程和排气冲程 【答案】D。 【解析】（1）排气冲程中，旋转的飞轮通过曲轴连杆带动活塞，使活塞从气缸下部向上运动，排出缸内废气。（2）压缩冲程中，两个气阀关闭，活塞在飞轮带动下，从气缸下部向上运动，缸内混合气体被压缩，机械能转化为内 能，因此， 内能增加、温度升高、压强增大。 4．在表格中填入汽油机和柴油机的区别： 【答案】 内燃机 汽油机 柴油机 燃料 汽油 柴油 结构 火花塞 喷油嘴 吸入物质 汽油和空气混合物 空气 压缩程度 较小 较大 点火方式 点燃式 压燃式 效率 较低 较高 应用 轻型机械 重型机械 【解析】略。 1．（2023·辽宁丹东）如图所示是四冲程汽油机其中一个冲程的示意图，这是 冲程；到加油站给汽车加油时，能闻到汽油味儿，这是 现象。    【答案】 做功 扩散 【解析】[1]由图可知，火花塞点火，使燃料燃烧，内能增大，对外做功，推动活塞向下运动，属于做功冲程。 [2]到加油站给汽车加油时，能闻到汽油味儿，这是汽油分子做不停息的无规则运动，扩散到空气当中，所以闻到了汽油的气味，这是扩散现象。 2．（2023江苏无锡）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，用力将活塞迅速下压，棉花会立即燃烧，下压过程中活塞对筒内空气 ，空气的 能增大，该能量转化过程与汽油机的 冲程相同。    【答案】 做功 内 压缩 【解析】[1][2]将活塞迅速下压，活塞对压缩引火仪内的空气做功，活塞的机械能转化为空气的内能，空气内能增大，温度升高，达到棉花的着火点而燃烧。 [3]汽油机的压缩冲程中，活塞压缩汽油和空气的混合物做功，活塞的机械能转化为混合气体的内能，所以与该过程的能量转化与汽油机的压缩冲程相同。 3.（2023新疆）人类最早发明的热机是（　　） A．蒸汽机 B．内燃机 C．喷气发动机 D．火箭发动机 【答案】A 【解析】热机是指各种利用内能做功的机械，17世纪人类发明了热机，最早的热机是蒸汽机；内燃机、喷气发动机、火箭发动机都是19实际后期发明出来的，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．（2023上海）四冲程内燃机工作时，将内能转化成机械能的冲程是（　　） 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】在四冲程内燃机工作时，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能，吸气冲程和排气冲程没有发生能量转化。 故选C。 5．（2023广东）如图为四冲程汽油机工作过程中的某冲程示意图，该冲程为（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】A 【解析】观察图可知，进气门打开，排气门关闭。活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸，是吸气冲程。 故选A。 6、（2023四川）在做功冲程中，汽油机燃气的压强可达，柴油机燃气的压强可达，如果汽油机和柴油机的活塞面积、活塞运动的距离都相同，则在一个做功冲程中柴油机与汽油机做功之比是（ ） A．1：2 B．1：1 C．2：1 D．4：1 【答案】C 【解析】汽油机和柴油机的活塞面积、活塞运动的距离都相同，则说明汽油机和柴油机的活塞面积S之比为1：1；运动距离s之比为1：1；燃气压强之比为：；即； 则柴油机与汽油机做功之比为：； 故ABD错误；C正确； 7、（2023 湖北）关于汽油机和柴油机的区别，下列说法错误的是( ) A.汽油机有火花塞，柴油机有喷油嘴 B.汽油机用压燃式点火，柴油机用点燃式点火 C.吸气冲程中，汽油机吸入汽油和空气的混合物，柴油机只吸入空气 D.小汽车、摩托车通常用汽油机作发动机，卡车、挖掘机用柴油机作发动机 【答案】B 【解析】汽油机有火花塞，柴油机有喷油嘴，故A说法正确；柴油机与汽油机采用的点火方式不同，柴油机采用压燃式，汽油机采用点燃式，故B说法错误;在内燃机的吸气冲程中，汽油机吸入的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入的只有空气，故C说法正确；柴油机一般用于大型机械，例如卡车、挖掘机，汽油机用于型机械，例如小汽车、摩托车，故D说法正确。 1．（2023云南）质量为的水温度升高10°C吸收的热量为 J。如图所示的是汽油机的 冲程。    【答案】 做功 【解析】[1]由得，水吸收的热量为 [2]由图可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，因此是做功冲程，此过程中内能转化为机械能。 2．（2023·黑龙江齐齐哈尔）如图所示是单缸四冲程汽油机某一冲程工作示意图，该冲程是 冲程。若该汽油机1s对外做功15次，则汽油机的飞轮速度为 。    【答案】 压缩 1800 【解析】[1]图中的进气门和排气门关闭，活塞向上运动，所以是压缩冲程。 [2]四冲程汽油机在1s内对外做功15次，则汽油机1min做功900次，由于汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以汽油机的飞轮1min内飞轮转1800次，即该汽油机工作时飞轮的转速为1800r/min。 3．（2023·辽宁营口）下列四幅图中，属于做功冲程的是（　　） A．   B．   C．   D．   【答案】C 【解析】A．两个气门都关闭，活塞向上运动是压缩冲程，故A不符合题意； B．进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动是吸气冲程，故B不符合题意； C．两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，故C符合题意； D．进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动是排气冲程，故D不符合题意。 故选C。 4．（2023·内蒙古通辽）在学校科技节活动中，小明用饮料瓶自制了火箭模型，如图所示，他在瓶子的内侧壁安装了一个遥控电火花发生器，按下按钮会产生电火花。演示时从瓶口喷入雾状酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，纸筒立即飞出，关于此过程分析正确的是（　　）    A．纸筒飞出后瓶内气体的内能减少，温度降低 B．能闻到酒精的气味是因为分子间存在斥力 C．酒精不完全燃烧时热值变小 D．燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的压缩冲程 【答案】A 【解析】A．气体对纸筒做功，纸筒飞出，瓶内气体内能减小，温度降低，气体内能转化为纸筒的机械能，故A正确； B．能闻到酒精的气味说明酒精分子在永不停息地做无规则运动，故B错误； C．热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料是否充分燃烧无关，所以酒精不全燃烧时热值不变，故C错误； D．燃气推动纸筒飞出去，将内能转化为机械能，而内燃机的做功冲程也将内能转化机械能，因此燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的做功冲程，故D错误。 故选A。 5．（2023·内蒙古赤峰）轿车行驶过程中，油箱中汽油逐渐减少，剩余汽油的热值、密度变化情况为（    ） A．热值不变，密度不变 B．热值不变，密度变小 C．热值变小，密度不变 D．热值变小，密度变小 【答案】A 【解析】热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积、是否完全燃烧等因素无关，所以油箱中汽油逐渐减少，热值不变。密度也是物质的一种特性，只与物质的种类、状态有关，与物质的质量、体积等因素无关，所以油箱中汽油逐渐减少，密度不变。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 6．（2023·湖南邵阳）2023年5月30日，长征二号F遥十六运载火箭搭载神舟十六号载人飞船成功发射（如图）。火箭使用一种叫做偏二甲肼的液体燃料，是因为该燃料具有较大的（　　）    A．热值 B．比热容 C．密度 D．体积 【答案】A 【解析】火箭升空过程中，是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能；在运载能力有限的情况下，要求燃料的热值越大越好，这样它在燃烧时就会给火箭提供更多的能量，故BCD不符合题意，A符合题意。 故选A。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第13章第3节 内燃机 模块一 思维导图构建知识体系 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题解析 模块四 核心考点精准练（7道题） 模块五 小试牛刀过关测（6道题） 1．了解可以利用内能来做功，知道热机的概念，知道内燃机是热机的一种。 2．了解四冲程汽油机和柴油机的构造。 3．了解内燃机各冲程的工作状态和能量转化。 ■知识点一：热机 1. 定义： 利用燃料的燃烧把内能转化为机械能的装置。 2.原理：燃料燃烧把化学能转化为内能，内能又转化为机械能。 3.种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机等。 4.内燃机： （1）定义：燃料在气缸内燃烧从而产生动力的热机。 （2）分类：主要有汽油机和柴油机。 瓦特（1736年～1819年）是英国著名的发明家，是第一次工业革命时的重要人物。1776年制造出第一台有实用价值的蒸汽机。这种蒸汽机以后又经过一系列重大改进，成为了“万能的原动机”，在工业上得到广泛应用。瓦特开辟了人类利用能源的新时代，标志着工业革命的开始。后人为了纪念这位伟大的发明家，把功率的单位定为“瓦特”。 ■知识点二：汽油机和柴油机的相同点 1.冲程：活塞从气缸一端运动到另一端。 2.四冲程内燃机：每一个工作循环都分为四个冲程。吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 3.四冲程内燃机工作过程： 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 进气门 开 关 关 关 排气门 关 关 关 开 活塞 下 上 下 上 能量转化 -- 机械能转化为内能 内能转化为机械能 -- 4.一个工作循环四个冲程，活塞往复2次，飞轮转动2周，对外只做1次功，其它3个冲程要靠飞轮的惯性完成。 （1）吸气冲程：小旋转的飞轮通过曲轴连杆带动活塞，使活塞从气缸上部向下运动，进气阀开启，空气和汽油的混合气体通过进气道进入缸内。 （2）压缩冲程中，两个气阀关闭，活塞在飞轮带动下，从气缸下部向上运动，缸内混合气体被压缩，机械能转化为内 能，因此， 内能增加、温度升高、压强增大； （3）做功冲程：压缩冲程结束后做功冲程开始时，气缸顶部的火花塞发出电火花，缸内气体爆发性燃烧，高温高压气体迅速膨胀，使活塞向下运动，内能转化为机械能。 （4）排气冲程：旋转的飞轮通过曲轴连杆带动活塞，使活塞从气缸下部向上运动，排出缸内废气。 ■知识点三：汽油机和柴油机的不同点 内燃机 汽油机 柴油机 燃料 汽油 柴油 结构 火花塞 喷油嘴 吸入物质 汽油和空气混合物 空气 压缩程度 较小 较大 点火方式 点燃式 压燃式 效率 较低 较高 应用 轻型机械 重型机械 小试牛刀： 一个四冲程柴油机的铭牌上标有“1200r/min”,则该柴油机每秒钟可以进行 个冲程，对外做功 次。 教材原题（P48-49） 1．内燃机的工作过程由 _______、_______、_______、_______ 四个冲程组成，其中，将机械能转化为内能的是 _______ 冲程，将内能转化为机械能的是 _______ 冲程。 【答案】吸气、压缩、做功、排气；压缩；做功。 【解析】略。 2．在内燃机工作的四个冲程中，发生内能和机械能相互转化的是（ ）。 A．吸气冲程和压缩冲程 B．压缩冲程和做功冲程 C．做功冲程和排气冲程 D．排气冲程和吸气冲程 【答案】B。 【解析】（1）压缩冲程中，两个气阀关闭，活塞在飞轮带动下，从气缸下部向上运动，缸内混合气体被压缩，机械能转化为内 能，因此， 内能增加、温度升高、压强增大；（2）压缩冲程结束后做功冲程开始时，气缸顶部的火花塞发出电火花，缸内气体爆发性燃烧，高温高压气体迅速膨胀，使活塞向下运动，内能转化为机械能。 3．四冲程汽油机工作时，活塞向上运动，并依靠飞轮的惯性来完成运转的冲程是（ ） 。 A．吸气冲程和做功冲程 B．压缩冲程和做功冲程 C．做功冲程和排气冲程 D．压缩冲程和排气冲程 【答案】D。 【解析】（1）排气冲程中，旋转的飞轮通过曲轴连杆带动活塞，使活塞从气缸下部向上运动，排出缸内废气。（2）压缩冲程中，两个气阀关闭，活塞在飞轮带动下，从气缸下部向上运动，缸内混合气体被压缩，机械能转化为内 能，因此， 内能增加、温度升高、压强增大。 4．在表格中填入汽油机和柴油机的区别： 【答案】 内燃机 汽油机 柴油机 燃料 汽油 柴油 结构 火花塞 喷油嘴 吸入物质 汽油和空气混合物 空气 压缩程度 较小 较大 点火方式 点燃式 压燃式 效率 较低 较高 应用 轻型机械 重型机械 【解析】略。 1．（2023·辽宁丹东）如图所示是四冲程汽油机其中一个冲程的示意图，这是 冲程；到加油站给汽车加油时，能闻到汽油味儿，这是 现象。    2．（2023江苏无锡）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，用力将活塞迅速下压，棉花会立即燃烧，下压过程中活塞对筒内空气 ，空气的 能增大，该能量转化过程与汽油机的 冲程相同。    3.（2023新疆）人类最早发明的热机是（　　） A．蒸汽机 B．内燃机 C．喷气发动机 D．火箭发动机 4．（2023上海）四冲程内燃机工作时，将内能转化成机械能的冲程是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 5．（2023广东）如图为四冲程汽油机工作过程中的某冲程示意图，该冲程为（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 6、（2023四川）在做功冲程中，汽油机燃气的压强可达，柴油机燃气的压强可达，如果汽油机和柴油机的活塞面积、活塞运动的距离都相同，则在一个做功冲程中柴油机与汽油机做功之比是（ ） A．1：2 B．1：1 C．2：1 D．4：1 7、（2023 湖北）关于汽油机和柴油机的区别，下列说法错误的是( ) A.汽油机有火花塞，柴油机有喷油嘴 B.汽油机用压燃式点火，柴油机用点燃式点火 C.吸气冲程中，汽油机吸入汽油和空气的混合物，柴油机只吸入空气 D.小汽车、摩托车通常用汽油机作发动机，卡车、挖掘机用柴油机作发动机 1．（2023云南）质量为的水温度升高10°C吸收的热量为 J。如图所示的是汽油机的 冲程。    2．（2023·黑龙江齐齐哈尔）如图所示是单缸四冲程汽油机某一冲程工作示意图，该冲程是 冲程。若该汽油机1s对外做功15次，则汽油机的飞轮速度为 。    3．（2023·辽宁营口）下列四幅图中，属于做功冲程的是（　　） A．   B．   C．   D．   4．（2023·内蒙古通辽）在学校科技节活动中，小明用饮料瓶自制了火箭模型，如图所示，他在瓶子的内侧壁安装了一个遥控电火花发生器，按下按钮会产生电火花。演示时从瓶口喷入雾状酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，纸筒立即飞出，关于此过程分析正确的是（　　）    A．纸筒飞出后瓶内气体的内能减少，温度降低 B．能闻到酒精的气味是因为分子间存在斥力 C．酒精不完全燃烧时热值变小 D．燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的压缩冲程 5．（2023·内蒙古赤峰）轿车行驶过程中，油箱中汽油逐渐减少，剩余汽油的热值、密度变化情况为（    ） A．热值不变，密度不变 B．热值不变，密度变小 C．热值变小，密度不变 D．热值变小，密度变小 6．（2023·湖南邵阳）2023年5月30日，长征二号F遥十六运载火箭搭载神舟十六号载人飞船成功发射（如图）。火箭使用一种叫做偏二甲肼的液体燃料，是因为该燃料具有较大的（　　）    A．热值 B．比热容 C．密度 D．体积 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$