14.1 热机 讲义-2024-2025学年九年级物理全一册人教版

►第十四章　内能的利用 14.1 热机 内容索引·常考题型 内容 常考题型 重点01 热机 选择题、填空题 重点02 内燃机的四个冲程 选择题、填空题 难点 内燃机工作循环的计算 选择题、填空题 易错点 汽油机和柴油机的异同 选择题、填空题 ■重点01 热机 攻克重点 1．热机的定义：利用内能做功的机械叫热机。 2．热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 【典例1】（2024•新疆）下列运载工具中，不需要利用热机的是（　　） A．喷气式飞机 B．柴油拖拉机 C．纯电动汽车 D．长征系列火箭 【典例2】（2024•哈尔滨模拟）如图所示，下列工具工作过程中使用热机的是（　　） A．共享单车 B．战斗机 C．风车 D．皮划艇 【典例3】下列交通工具用热机获得动力的是（　　） A．纯电动汽车 B．双燃料汽车 C．电动平衡车 D．自行车 方法技巧 热机和人力机械、电动机械的主要区别热机利用“内能”来做功，最终将内能转化为机械能，而不是利用其他能量来做功。汽车、轮船和飞机等的发动机都是利用燃烧燃料释放的内能做功的装置，都是热机。 ■重点02 内燃机的四个冲程 攻克重点  内燃机是热机的一种，是燃料在汽缸内燃烧的热机，内燃机分为汽油机和柴油机： 1．汽油机的工作原理：燃料在汽缸中燃烧时，将存储的化学能转变为高温高压的燃气（蒸汽）的内能，又通过燃气（蒸汽）推动活塞做功，由内能转变为机械能； 2．汽油机的工作流程：内燃机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作的，如图： ①吸气冲程：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； ②压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内燃料混合物，温度升高； ③做功冲程：在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功； ④排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。 3．工作过程中能量的转化： ①压缩冲程：机械能→内能； ②做功冲程：先是化学能→内能，再由内能→机械能。 【典例1】（2024•陆丰市二模）下列表示四冲程汽油机处于做功冲程的是（　　） A． B． C． D． 【典例2】（2024•秦淮区二模）下列四幅图的能量转化情况，与汽油机压缩冲程相同的是（　　） A．甲图，反复弯折铁丝 B．乙图，对试管中水加热一段时间后瓶塞“飞出” C．丙图，太阳能汽车用太阳能驱动汽车前进 D．丁图，取暖器通电后电热丝发热 【典例3】（2024•长沙模拟）仔细观察，如图所表示的是内燃机工作中的哪个冲程，图中的活塞运动方向是（　　） A．吸气 向下 B．压缩 向上 C．做功 向下 D．排气 向上 方法技巧 1．三招搞定汽油机工作冲程的判断问题 （1）根据气门判断：进气门打开、排气门关闭是吸气冲程；进气门关闭、排气门打开是排气冲程。 （2）根据活塞判断：两气门都关闭，活塞向上运动是压缩冲程；活塞向下运动是做功冲程。 （3）根据火花塞判断：火花塞点火是做功冲程。 2．汽油机具有能量转化的两个冲程 （1）压缩冲程：压缩汽油和空气的混合物，使其内能增加，温度升高，机械能转化为内能。 （2）做功冲程：火花塞产生电火花，使燃料燃烧，产生高温高压的气体，进而推动活塞带动曲轴（飞轮）转动，对外做功，内能转化为机械能。 ■难点 内燃机工作循环的计算 突破难点 转数与做功次数和工作循环个数的关系 一个工作循环包括四个冲程，曲轴（飞轮）转动两周，活塞往复运动两次，两次能量转化（包含一次压缩冲程，机械能转化为内能；一次做功冲程，内能转化为机械能）。 【典例1】汽油机飞轮转速是3600r/min，在1s内汽油机内能转化为机械能的次数及完成的冲程个数为（　　） A．15次，60个 B．18次，120个 C．30次，120个 D．900次，30个 【典例2】（2024•凉州区一模）某单缸四冲程内燃机1s内对外做功15次，则其曲轴的转速为 　r/min。若做功冲程推动活塞一次做功1200J，则该内燃机工作时的功率是 　W。 【典例3】（2024春•秦淮区校级月考）如图为单缸四冲程汽油机的 　冲程，该冲程活塞移动时汽缸内燃料混合气体的压强变 　，内能变 　；若该汽油机转速为2400r/min，则它每秒钟完成 　个如图所示的冲程。 方法技巧 一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周，飞轮转2圈。 ■易错点 汽油机和柴油机的异同 直击易错点 1．汽油机和柴油机的构造图 2．汽油机和柴油机区别 （1）构造区别：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。 （2）燃料区别：汽油机燃料是汽油，而柴油机燃料是柴油。 （3）工作区别： ①吸气冲程：汽油机吸进的是汽油和空气的混合物，柴油机吸进的仅仅是空气； ②压缩冲程：汽油机压缩的是汽油和空气的混合物，汽油机压缩的仅仅是空气； ③做功冲程：汽油机用火花塞点火（点燃），柴油机用喷油嘴喷油（压燃）。 【典例1】下列关于汽油机与柴油机的说法错误的是（　　） A．汽油机与柴油机使用的燃料不同 B．汽油机适用于小型汽车，柴油机适用于载重汽车 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 【典例2】下列关于汽油机和柴油机的主要区别，其中错误的是（　　） A．柴油机的上部是喷油嘴，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，但效率高 D．柴油机吸入汽缸的只是空气，汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物 【典例3】下列关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（　　） A．柴油机汽缸顶部有个火花塞，汽油机汽缸顶部有个喷油嘴 B．柴油机通过压缩空气直接点燃柴油 C．汽油机与柴油机使用的燃料不同 D．汽油机与柴油机的工作过程都分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程 方法技巧 汽油机和柴油机的主要区别 1．结构：汽油机气缸顶部有火花塞；柴油机气缸顶部有喷油嘴。 2．吸气冲程：汽油机吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物；柴油机吸气冲程吸入的是纯净的空气。 3．压缩冲程：汽油机压缩程度较小，混合物的温度较低；柴油机压缩程度较大，气缸内空气的温度较高。 4．点火方式：汽油机是点火式；柴油机是压燃式。 5．特点：汽油机轻巧、体积小、功率较小、效率较低，适用于轻型汽车、飞机；柴油机比较笨重、功率较大、效率较高，适用于重型机械，如载重汽车、火车、轮船等。 ►第十四章　内能的利用 14.1 热机 一、选择题：共8小题。 1．下列设备属于热机的是（　　） A．电热小太阳 B．电热挂烫机 C．家庭的地暖 D．火箭发动机 2．摩托车上的汽油机工作时提供动力的是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 3．如图是汽油机工作的四个冲程，其中把机械能转化为内能的是（　　） A． B． C． D． 4．如图是汽油机的四个冲程，其中排除汽车尾气的冲程是（　　） A． B． C． D． 5．四冲程柴油机在工作过程中，将机械能转化为内能的冲程是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 6．在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 7．下列关于汽油机与柴油机的说法错误的是（　　） A．汽油机与柴油机使用的燃料不同 B．汽油机适用于小型汽车，柴油机适用于载重汽车 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 8．一台单缸四冲程柴油机转速为1200转/min，则柴油机1s内（　　） A．完成20个冲程，做功20次 B．完成40个冲程，做功40次 C．完成40个冲程，做功10次 D．完成20个冲程，做功10次 二、填空题（共6小题） 9．1782年，英国人　 　发明了往复式蒸汽机，使蒸汽机成为可以广泛使用的动力机；蒸汽机是利用　 　能做功的机械，属于热机。 10．如图甲所示，用手弯折铁丝，铁丝会变热，这是通过　 　（选填“做功”或“热传递”）的方式改变内能，此过程能量转化与图乙中的　 　能量转化是一致的（填字母序号）；若该热机1s内对外做功15次，则飞轮转速是 　r/min。 11．某同学利用塑料瓶制作的“水火箭”如图甲所示，其原理是压缩空气使水从“火箭”尾部向下喷出，推动“火箭”飞向空中。往“水火箭”里打气相当于图乙中　 　（选填“A”或“B”）所示的内燃机冲程；要使“水火箭”飞得更高，可以采取的一条措施是 　 （合理即可）。 12．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　 　，空气的内能增大，温度升高，该过程的能量转化与汽油机的　 　冲程相同。 13．某台单缸汽油机飞轮的转速为1800r/min，若一个做功冲程每次对外做功1800J，则汽油机的功率是　 　W。 14．“六冲程发动机”是内燃机的一项新发展。在普通四冲程发动机的四个冲程工作后，把水喷进炽热的汽缸里面，水马上就变成了温度高的水蒸气，这属于　 　（填物态变化）现象，缸里面水蒸气的内能　 　（选填“增大”“减小”或“不变”），体积急剧膨胀1600倍，推动活塞再次做功，产生第五冲程。如此一来，每6个冲程中就出现　 　个做功冲程。 第12页（共12页） 学科网（北京）股份有限公司 $$ ►第十四章　内能的利用 14.1 热机 内容索引·常考题型 内容 常考题型 重点01 热机 选择题、填空题 重点02 内燃机的四个冲程 选择题、填空题 难点 内燃机工作循环的计算 选择题、填空题 易错点 汽油机和柴油机的异同 选择题、填空题 ■重点01 热机 攻克重点 1．热机的定义：利用内能做功的机械叫热机。 2．热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 【典例1】（2024•新疆）下列运载工具中，不需要利用热机的是（　　） A．喷气式飞机 B．柴油拖拉机 C．纯电动汽车 D．长征系列火箭 【答案】C 【分析】了解热机的概念进行判断即可。 【解答】解：热机是利用燃料燃烧释放的热量转化成机械能的装置，喷气式飞机、柴油拖拉机、火箭均需要用到燃料，故都需要用热机；纯电动汽车利用的是电动机，将电能转化为机械能，不属于热机。 故选：C。 【点评】本题考查了热机的概念，属于基础题。 【典例2】（2024•哈尔滨模拟）如图所示，下列工具工作过程中使用热机的是（　　） A．共享单车 B．战斗机 C．风车 D．皮划艇 【答案】B 【分析】热机是把内能转化为机械能的装置，分析各选项中能量转化得出正确的结论。 【解答】解：A、共享单车，消耗人体的化学能转化为自行车的机械能，不属于热机； B、战斗机，使用燃油做燃料，利用燃油燃烧产生燃气的内能转化成机械能，属于热机； C、风车，利用风能转化成电能，不属于热机； D、皮划艇，消耗的是人体的化学能转化成机械能，不属于热机。 故选：B。 【点评】本题考查了学生对热机概念的理解，知道热机是将内能转化成机械能的装置是解决问题的关键，难度不大，属于热学基础知识的考查。 【典例3】下列交通工具用热机获得动力的是（　　） A．纯电动汽车 B．双燃料汽车 C．电动平衡车 D．自行车 【答案】B 【分析】各种将蒸汽或燃气的内能转化为机械能的发动机称为热机。热机的种类分为：①蒸汽机；②内燃机；③汽轮机；④喷气发动机。 【解答】解：各种将蒸汽或燃气的内能转化为机械能的发动机称为热机，使用热机的双燃料汽车，故B正确、ACD错误。 故选：B。 【点评】本题主要考查了对热机的理解，是一道容易出错的题目。 方法技巧 热机和人力机械、电动机械的主要区别热机利用“内能”来做功，最终将内能转化为机械能，而不是利用其他能量来做功。汽车、轮船和飞机等的发动机都是利用燃烧燃料释放的内能做功的装置，都是热机。 ■重点02 内燃机的四个冲程 攻克重点  内燃机是热机的一种，是燃料在汽缸内燃烧的热机，内燃机分为汽油机和柴油机： 1．汽油机的工作原理：燃料在汽缸中燃烧时，将存储的化学能转变为高温高压的燃气（蒸汽）的内能，又通过燃气（蒸汽）推动活塞做功，由内能转变为机械能； 2．汽油机的工作流程：内燃机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作的，如图： ①吸气冲程：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； ②压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内燃料混合物，温度升高； ③做功冲程：在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功； ④排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。 3．工作过程中能量的转化： ①压缩冲程：机械能→内能； ②做功冲程：先是化学能→内能，再由内能→机械能。 【典例1】（2024•陆丰市二模）下列表示四冲程汽油机处于做功冲程的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【分析】根据气门的闭合情况、活塞的运动情况分析。 【解答】解：A、气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，故A错误； B、气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，故B正确； C、进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，故C错误； D、排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，故D错误。 故选：B。 【点评】本题考查了汽油机的一个工作循环由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程组成以及各冲程的特点。 【典例2】（2024•秦淮区二模）下列四幅图的能量转化情况，与汽油机压缩冲程相同的是（　　） A．甲图，反复弯折铁丝 B．乙图，对试管中水加热一段时间后瓶塞“飞出” C．丙图，太阳能汽车用太阳能驱动汽车前进 D．丁图，取暖器通电后电热丝发热 【答案】A 【分析】压缩冲程中机械能转化为内能。 【解答】解：压缩冲程中机械能转化为内能。 A、甲反复弯折铁丝，铁丝弯折处温度升高，机械能转化为内能，使铁丝内能增加，故A正确； B、图中试管内的水蒸气体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为盒盖的机械能，故B错误； C、太阳能汽车用太阳能驱动汽车前进，是太阳能转化为电能，故C错误； D、丁图中取暖器通电后电热丝发热是电能转化为内能，故D错误。 故选：A。 【点评】此题考查了做功改变物体内能两种情况，需要注意的是：对物体做功，物体内能增加，物体对外做功，物体内能减小。 【典例3】（2024•长沙模拟）仔细观察，如图所表示的是内燃机工作中的哪个冲程，图中的活塞运动方向是（　　） A．吸气 向下 B．压缩 向上 C．做功 向下 D．排气 向上 【答案】B 【分析】判断汽油机的四个冲程，先看进气门和排气门的关闭情况，进气门打开的是吸气冲程，排气门打开的是排气冲程，进气门和排气门都关闭的是压缩冲程或者做功冲程，活塞上行为压缩冲程和排气冲程，活塞下行为吸气冲程和做功冲程。 【解答】解：如图，两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，此冲程将机械能转化为内能，故B正确、ACD错误。 故选：B。 【点评】本题考查了四冲程内燃机的工作过程，难度不大。 方法技巧 1．三招搞定汽油机工作冲程的判断问题 （1）根据气门判断：进气门打开、排气门关闭是吸气冲程；进气门关闭、排气门打开是排气冲程。 （2）根据活塞判断：两气门都关闭，活塞向上运动是压缩冲程；活塞向下运动是做功冲程。 （3）根据火花塞判断：火花塞点火是做功冲程。 2．汽油机具有能量转化的两个冲程 （1）压缩冲程：压缩汽油和空气的混合物，使其内能增加，温度升高，机械能转化为内能。 （2）做功冲程：火花塞产生电火花，使燃料燃烧，产生高温高压的气体，进而推动活塞带动曲轴（飞轮）转动，对外做功，内能转化为机械能。 ■难点 内燃机工作循环的计算 突破难点 转数与做功次数和工作循环个数的关系 一个工作循环包括四个冲程，曲轴（飞轮）转动两周，活塞往复运动两次，两次能量转化（包含一次压缩冲程，机械能转化为内能；一次做功冲程，内能转化为机械能）。 【典例1】汽油机飞轮转速是3600r/min，在1s内汽油机内能转化为机械能的次数及完成的冲程个数为（　　） A．15次，60个 B．18次，120个 C．30次，120个 D．900次，30个 【答案】C 【分析】在四冲程汽油机中，一个工作循环，曲轴转两圈，对外做功一次，完成4个冲程，据此分析计算。 【解答】解：汽油机的转速是3600r/min，即60r/s，因一个工作循环，曲轴转两圈，对外做功一次，所以，该汽油机每秒可以做功30次，完成120个冲程。 故选：C。 【点评】在四冲程汽油机中，一个工作循环，曲轴转两圈，对外做功一次，这个知识是平常学习中比较容易忽视的，需要引起注意。 【典例2】（2024•凉州区一模）某单缸四冲程内燃机1s内对外做功15次，则其曲轴的转速为 　r/min。若做功冲程推动活塞一次做功1200J，则该内燃机工作时的功率是 　W。 【答案】1800；1.8×104。 【分析】（1）四冲程内燃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； （2）根据题意可知四冲程内燃机做功一次需要的时间，利用P求出该内燃机工作时的功率。 【解答】解：单缸四冲程内燃机1s内对外做功15次，1min内对外做功的次数为60×15次＝900次， 由于四冲程内燃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，所以该内燃机曲轴每分钟转1800圈，即曲轴的转速为1800r/min； 根据提意见可知，该四冲程内燃机对外做功一次需要的时间ts， 则该内燃机工作时的功率：P1.8×104W。 故答案为：1800；1.8×104。 【点评】本题考查热机的有关计算以及功率的计算，知道四冲程内燃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次是解题的根据。 【典例3】（2024春•秦淮区校级月考）如图为单缸四冲程汽油机的 　冲程，该冲程活塞移动时汽缸内燃料混合气体的压强变 　，内能变 　；若该汽油机转速为2400r/min，则它每秒钟完成 　个如图所示的冲程。 【答案】压缩；大；大；20。 【分析】（1）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； （2）压缩冲程中汽缸内燃料混合气体的压强变大，活塞的机械能转化为混合气体的内能； （3）热机完成一个工作循环中，飞轮转动2圈，完成压缩冲程1个，根据这个比例关系可以求出答案。 【解答】解：由图可知，活塞向上运动，两气门关闭，因此是压缩冲程；压缩冲程过程中，汽缸内部燃料混合气体被压缩体积变小，压强变大；活塞的机械能转化为混合气体的内能，所以内能变大。 四冲程汽油机工作时，曲轴每转2圈，完成4个冲程，完成一个工作循环，对外做功1次；由题意可知，单缸四冲程汽油机的飞轮转速是2400r/min，即每秒钟转40圈，则每秒钟完成压缩冲程20个。 故答案为：压缩；大；大；20。 【点评】本题考查了热机冲程的识别、一个工作循环中飞轮圈数与冲程的对应关系的相关计算，属于易错题。 方法技巧 一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周，飞轮转2圈。 ■易错点 汽油机和柴油机的异同 直击易错点 1．汽油机和柴油机的构造图 2．汽油机和柴油机区别 （1）构造区别：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。 （2）燃料区别：汽油机燃料是汽油，而柴油机燃料是柴油。 （3）工作区别： ①吸气冲程：汽油机吸进的是汽油和空气的混合物，柴油机吸进的仅仅是空气； ②压缩冲程：汽油机压缩的是汽油和空气的混合物，汽油机压缩的仅仅是空气； ③做功冲程：汽油机用火花塞点火（点燃），柴油机用喷油嘴喷油（压燃）。 【典例1】下列关于汽油机与柴油机的说法错误的是（　　） A．汽油机与柴油机使用的燃料不同 B．汽油机适用于小型汽车，柴油机适用于载重汽车 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 【答案】C 【分析】内燃机包括汽油机和柴油机，汽油机和柴油机的构造、点火方式、燃烧的燃料、用途均不同。 【解答】解：A、汽油机和柴油机燃烧的燃料不同，汽油机在气缸内燃烧汽油，柴油机在气缸内燃烧柴油，故A说法正确； B、汽油机和柴油机的用途不同，汽油机适用于小型汽车，柴油机适用于载重汽车，故B说法正确； C、汽油机和柴油机的构造不同，汽油机的顶部有火花塞，柴油机的顶部有喷油嘴，故C说法错误； D、汽油机和柴油机的点火方式不同，柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火，故D说法正确。 故选：C。 【点评】理解汽油机和柴油机在构造、用途等方面的不同，可解答此题。 【典例2】下列关于汽油机和柴油机的主要区别，其中错误的是（　　） A．柴油机的上部是喷油嘴，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，但效率高 D．柴油机吸入汽缸的只是空气，汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物 【答案】B 【分析】柴油机和汽油机的主要区别： （1）汽油机在吸气冲程中吸入了汽油和空气的混合气体，在压缩冲程中，机械能转化为内能，内能增大，温度升高，汽油机气缸顶端有个火花塞，此时火花塞喷出电火花，点燃汽油，产生高温高压的燃气推动活塞做功。 （2）柴油机在吸气冲程中吸入空气，在压缩冲程中，机械能转化为内能，空气的内能增大；柴油机气缸顶端有个喷油嘴，压缩冲程结束喷油嘴喷出雾状的柴油，柴油遇到高温的空气，达到着火点而燃烧，点燃方式是压燃式。燃烧产生高温高压的燃气推动活塞做功。柴油机的压缩比例更大、温度更高、做功更多，效率更高。 【解答】解：A、柴油机和汽油机的结构不同：柴油机的气缸上是喷油嘴，汽油机的顶部有火花塞，故A正确； B、在做功冲程，汽油机顶部有个火花塞，其点火方式叫点燃式，柴油机的点火方式叫压燃式，故B错误； C、柴油机比汽油机笨重，由于柴油机的点火方式，使得柴油机的效率高一些，故C正确； D、在吸气冲程，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物，故D正确； 本题选错误的，故选：B。 【点评】总结汽油机和柴油机的异同点：①相同点：四个冲程相同，能的转化相同；②不同点：①吸入的物质不同；②结构不同；③压强不同，效率不同；④点火方式不同。 【典例3】下列关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（　　） A．柴油机汽缸顶部有个火花塞，汽油机汽缸顶部有个喷油嘴 B．柴油机通过压缩空气直接点燃柴油 C．汽油机与柴油机使用的燃料不同 D．汽油机与柴油机的工作过程都分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程 【答案】A 【分析】（1）柴油的汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞； （2）柴油机采用压燃式，汽油机采用点燃式点火； （3）汽油机的燃料是汽油，柴油机的燃料是柴油； （4）四冲程柴油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气。 【解答】解：A、柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞，故A错误； B、柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，采用压燃式，故B正确； C、汽油机与柴油机使用的燃料不同，汽油机的燃料是汽油，柴油机的燃料是柴油，故C正确； D、柴油机和汽油机的工作过程分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程，故D正确。 故选：A。 【点评】此题考查的是汽油机和柴油机的结构区别及吸入物质区别等，属于热机部分的重点内容，需要熟练掌握。 方法技巧 汽油机和柴油机的主要区别 1．结构：汽油机气缸顶部有火花塞；柴油机气缸顶部有喷油嘴。 2．吸气冲程：汽油机吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物；柴油机吸气冲程吸入的是纯净的空气。 3．压缩冲程：汽油机压缩程度较小，混合物的温度较低；柴油机压缩程度较大，气缸内空气的温度较高。 4．点火方式：汽油机是点火式；柴油机是压燃式。 5．特点：汽油机轻巧、体积小、功率较小、效率较低，适用于轻型汽车、飞机；柴油机比较笨重、功率较大、效率较高，适用于重型机械，如载重汽车、火车、轮船等。 ►第十四章　内能的利用 14.1 热机 一、选择题：共8小题。 1．下列设备属于热机的是（　　） A．电热小太阳 B．电热挂烫机 C．家庭的地暖 D．火箭发动机 2．摩托车上的汽油机工作时提供动力的是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 3．如图是汽油机工作的四个冲程，其中把机械能转化为内能的是（　　） A． B． C． D． 4．如图是汽油机的四个冲程，其中排除汽车尾气的冲程是（　　） A． B． C． D． 5．四冲程柴油机在工作过程中，将机械能转化为内能的冲程是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 6．在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 7．下列关于汽油机与柴油机的说法错误的是（　　） A．汽油机与柴油机使用的燃料不同 B．汽油机适用于小型汽车，柴油机适用于载重汽车 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 8．一台单缸四冲程柴油机转速为1200转/min，则柴油机1s内（　　） A．完成20个冲程，做功20次 B．完成40个冲程，做功40次 C．完成40个冲程，做功10次 D．完成20个冲程，做功10次 二、填空题（共6小题） 9．1782年，英国人　 　发明了往复式蒸汽机，使蒸汽机成为可以广泛使用的动力机；蒸汽机是利用　 　能做功的机械，属于热机。 10．如图甲所示，用手弯折铁丝，铁丝会变热，这是通过　 　（选填“做功”或“热传递”）的方式改变内能，此过程能量转化与图乙中的　 　能量转化是一致的（填字母序号）；若该热机1s内对外做功15次，则飞轮转速是 　r/min。 11．某同学利用塑料瓶制作的“水火箭”如图甲所示，其原理是压缩空气使水从“火箭”尾部向下喷出，推动“火箭”飞向空中。往“水火箭”里打气相当于图乙中　 　（选填“A”或“B”）所示的内燃机冲程；要使“水火箭”飞得更高，可以采取的一条措施是 　 （合理即可）。 12．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　 　，空气的内能增大，温度升高，该过程的能量转化与汽油机的　 　冲程相同。 13．某台单缸汽油机飞轮的转速为1800r/min，若一个做功冲程每次对外做功1800J，则汽油机的功率是　 　W。 14．“六冲程发动机”是内燃机的一项新发展。在普通四冲程发动机的四个冲程工作后，把水喷进炽热的汽缸里面，水马上就变成了温度高的水蒸气，这属于　 　（填物态变化）现象，缸里面水蒸气的内能　 　（选填“增大”“减小”或“不变”），体积急剧膨胀1600倍，推动活塞再次做功，产生第五冲程。如此一来，每6个冲程中就出现　 　个做功冲程。 参考答案 1．【答案】D 【分析】热机是把内能转化成机械能的装置，分析各选项能量转化即可正确选择。 【解答】解：AB、电热小太阳、电热挂烫机都是利用电流的热效应工作，不符合热机的特点，故AB错误； C、家庭的地暖实质是热传递的过程，不符合热机的特点，故C错误； D、火箭发动机利用内能做功，是把内能转化成机械能的装置，符合热机的特点，故D正确。 故选：D。 2．【答案】C 【分析】内燃机的四个冲程包括：吸气冲程、压缩冲程和排气冲程，其中排气冲程是高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，为其提供能量。 【解答】解：摩托车上的四冲程热机工作时，做功冲程将内能转化为机械能，提供了动力。 故选：C。 3．【答案】B 【分析】内燃机的一个工作循环由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程组成，其中压缩冲程中机械能转化成内能，做功冲程中内能转化成机械能。 【解答】解：机械能转化为内能的冲程是压缩冲程。 A、进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程。故A不符合题意； B、气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程。故B符合题意； C、气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程。故C不符合题意； D、排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程。故D不符合题意。 故选：B。 4．【答案】A 【分析】内燃机的一个工作循环有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程组成，根据气门关闭和活塞运行方向性判断是哪一个冲程；其中压缩冲程中机械能转化成内能，做功冲程中内能转化成机械能。 【解答】解：A、进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，故A正确； B、两气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，故B错误； C、进气门打开，排气门关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，故C错误； D、两气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，故D错误。 故选：A。 5．【答案】B 【分析】内燃机在压缩冲程的能量转化是机械能转化为内能。 【解答】解：在四冲程内燃机工作的四个冲程中，将机械能转化为内能的是压缩冲程； 故选：B。 6．【答案】C 【分析】燃料燃烧，将化学能转化为内能，气体膨胀对软木塞做功；在汽油机的做功冲程中，气体对外做功。 【解答】解：当放电针放电时，汽油燃烧，圆筒内气体的内能增加，气体对软木塞做功，软木塞被高温高压的气体冲出，而汽油机的做功冲程对外做功，因此该实验可模拟四冲程汽油机工作时的做功冲程。 故选：C。 7．【答案】C 【分析】内燃机包括汽油机和柴油机，汽油机和柴油机的构造、点火方式、燃烧的燃料、用途均不同。 【解答】解：A、汽油机和柴油机燃烧的燃料不同，汽油机在气缸内燃烧汽油，柴油机在气缸内燃烧柴油，故A说法正确； B、汽油机和柴油机的用途不同，汽油机适用于小型汽车，柴油机适用于载重汽车，故B说法正确； C、汽油机和柴油机的构造不同，汽油机的顶部有火花塞，柴油机的顶部有喷油嘴，故C说法错误； D、汽油机和柴油机的点火方式不同，柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火，故D说法正确。 故选：C。 8．【答案】C 【分析】解答此题需要知道柴油机工作循环的特点：四冲程柴油机一个工作循环包括四个冲程，其中只有做功冲程对外做功，在一个工作循环中，曲轴转动两圈。 【解答】解：由题义可知，该柴油机1s内曲轴转20转，即有10个工作循环，所以需要完成40个冲程，对外做功10次。 故选：C。 9．【答案】瓦特；内 【分析】（1）1782年，英国人瓦特发明了往复式蒸汽机； （2）热机是利用内能做功的机械，蒸汽机也属于热机。 【解答】解：1782年，英国人瓦特发明了往复式蒸汽机，使蒸汽机成为可以广泛使用的动力机；蒸汽机是利用内能做功的机械，属于热机。 故答案为：瓦特；内。 10．【答案】做功；C；1800。 【分析】（1）做功和热传递都可以改变物体的内能；做功改变物体内能的实质是能量的转化，热传递改变物体内能的实质是能量的转移； （2）根据热机进气门、排气门的打开和关闭情况，活塞的运动方向判断热机的冲程，热机在做功冲程中将内能转化为机械能，在压缩冲程中将机械能转化为内能； （3）热机在一个工作循环中，完成4各冲程，飞轮和曲轴转2周，对外做功1次。 【解答】解：如图甲所示，用手弯折铁丝，铁丝会变热，这是机械能转化为铁丝的内能，使铁丝的内能增加，温度升高，这是通过做功的方式改变铁丝的内能； 由图乙A可知，进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动，这是吸气冲程； 由图乙B可知，进气门关闭、排气门打开，活塞向上移动，这是排气冲程； 由图乙C可知，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，这是压缩冲程，在这个冲程中，机械能转化为内能； 由图乙D可知，进气门和排气门都关闭，火花塞点火，燃气对活塞做功，这是做功冲程，在这个冲程中，内能转化为机械能， 故图乙中的C图与铁丝变热的能量转化是一致的； 若该热机1s内对外做功15次，则1min对外做功900次， 由于热机在一个工作循环中，完成4各冲程，飞轮和曲轴转2周，对外做功1次，所以该热机的飞轮每分钟转1800周，几飞轮的转速为1800r/min。 故答案为：做功；C；1800。 11．【答案】A；将“水火箭”竖起来发射。 【分析】（1）汽油机的压缩冲程中，机械能转化为内能； （2）要使“水火箭”飞得更高，就要使水火箭获得更多的能量。 【解答】解：（1）往“水火箭”里打气时，压缩瓶内空气做功，空气的内能增大，温度升高，相当于图乙中A所示的内燃机压缩冲程，而B是做功冲程。 （2）要使“水火箭”飞得更高，就要使“水火箭”获得更多的能量，在质量一定时，高度越高，重力势能越大，转化的动能越多；质量越大、速度越大，动能越大，使“水火箭”获得更大的能量，则可以使“水火箭”装更多的水、将“水火箭”竖起来发射等。 故答案为：A；将“水火箭”竖起来发射。 12．【答案】做功；压缩 【分析】改变内能的方法有：做功和热传递；当对物体做功，物体的内能将增大，温度升高；内燃机有四个冲程，在压缩冲程中，活塞压缩空气做功，将机械能转化为内能。 【解答】解：在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力将活塞迅速向下压，棉絮燃烧起来；说明压缩筒内空气做功，使空气的内能增大，温度升高；压缩过程中，活塞的机械能转化为空气的内能，故该过程中，与内燃机的压缩冲程相同。 故答案为：做功；压缩。 13．【答案】2.7×104 【分析】内燃机完成一个工作循环，经历四个冲程、活塞往复运动2次，曲轴和飞轮转2周，对外做功1次；根据P＝求出功率的大小。 【解答】解：在四冲程内燃机的工作过程中曲轴转2圈，完成4个冲程，完成一个工作循环，1个工作循环外做功1次； 由题意可知，单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1800r/min＝30r/s，即每秒钟转30r， 因为飞轮转2r，对外做功1次，所以飞轮转30r，对外做功15次； 汽油机的功率P＝＝＝2.7×104W。 故答案为：2.7×104。 14．【答案】汽化；增大；2。 【分析】（1）物质由液态到气态是汽化现象； （2）水蒸气的内能增大，体积膨胀； （3）六冲程发动机一个工作循环，飞轮转动3圈，做功2次。 【解答】解：（1）把水喷进炽热的汽缸里面，水马上就变成了温度高的水蒸气，由液态变为气态是汽化现象； （2）缸里面水蒸气的内能增大，体积急剧膨胀1600倍，推动活塞再次做功； （3）六冲程发动机一个工作循环，飞轮转动3圈，做功2次。 故答案为：汽化；增大；2。 第12页（共12页） 学科网（北京）股份有限公司 $$