内容正文:
第十四章 内能的利用
第1节 热机
知识梳理 导学园地
1.热机
(1)热机原理:热机是利用 能做功的机械。工作时将
能转化为 能。
(2)内燃机:燃料直接在发动机的汽缸内燃烧产生动力的热机,分为 、 两大类。
2.汽油机
(1)构造:进气门、排气门、 、活塞、汽缸、连杆和曲轴。
(2)四个冲程:吸气冲程、 冲程、 冲程和排气冲程。压缩冲程中 能转化为 能;做功冲程中 能转化为 能。
3.柴油机
与汽油机的不同之处:柴油机汽缸顶部是 ,通过压燃式点火。 1.汽油机的四个冲程中,只有做功冲程对外做功,其他三个冲程是靠飞轮的惯性完成的。
2.区分四个冲程的方法
一看气门是否打开,
二看活塞运动方向。
3.吸气冲程里,汽油机吸进汽缸的是汽油和空气,柴油机吸进汽缸的只有空气。
内
内
机械
汽油机
柴油机
火花塞
压缩
做功
机械
内
内
机械
喷油嘴
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知识点一:热机
1.人们出行选择的交通工具越来越多样化,交通工具中利用汽油机工作的是( )
A.雪橇 B.共享单车
C.电动平衡车 D.普通汽车
2.(物理学与社会发展)歼-20战斗机是我国自主研发的隐形战斗机,进入世界先进战
斗机行列,它的油箱能装10吨燃油,歼-20的发动机是 (选填“电动机”或“热机”),工作时将 能转化成机械能。
名师点睛
最常见的热机有:蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等,电动机不属于热机。
D
热机
内
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知识点二:汽油机、柴油机冲程的判断
3.如图所示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
4.(教材P17图14.1-1改编)如图所示,将水加热至沸腾后,塞子被冲出,此过程的能量转化方式与汽油机的 冲程相同。若单缸四冲程汽油机飞轮转速为1 200 r/min,则1 s内完成 个冲程。
C
做功
40
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名师点睛
①内燃机工作过程的判断方法
②四个冲程是周而复始的循环过程,每完成一个循环,活塞往复运动两次,曲轴转动两周,对外做功一次。
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知识点三:内燃机工作循环及能量转化
5.如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程,它是( )
A.压缩冲程,将化学能转化成内能
B.压缩冲程,将机械能转化成内能
C.做功冲程,将内能转化成机械能
D.做功冲程,将机械能转化成内能
6.如图所示,将铁丝快速弯折十余次,弯折处温度升高,该过程与四冲程汽油机哪一个冲程能量转化相同?( )
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
C
B
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名师点睛
汽油机工作过程及能量转化
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【易错专攻】
易错点:内燃机冲程的判断及相关计算
7.小明元宵节去观赏花灯后自制了一个“走马灯”,如图所示。下面纸杯内的
蜡烛点燃后,热气上升,形成气流,从而推动上面的纸杯转动。此过程的能量转
化情况与汽油机的哪一个冲程相同?( )
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
8.一台四冲程汽油机正常工作时曲轴和飞轮的转速是2 400 r/min, 它每秒完成 个冲程,对外做功 次。
易错警示
①汽油机四冲程的判断,特别是压缩冲程和做功冲程的区别:一看火花塞是否点火,即点火为做功冲程;二看活塞运动方向,即活塞向下是做功冲程。
②根据转速求内燃机做功的次数,一个工作循环完成一次做功,曲轴转动两次,完成四个冲程。
C
80
20
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【基础巩固练】
1.下列日常生活中的交通工具,没有利用热机的是( )
A.蒸汽火车 B.喷气飞机
C.山地自行车 D.越野摩托车
2.(物理学与社会发展)2023年10月26日,中国载人航天飞船神舟十七号发射成功。如图所示,飞船在空中加速上升时的能量转化情况是( )
A.飞船的动能转化为重力势能,动能减小
B.燃料燃烧产生的内能转化为飞船的机械能
C.飞船的重力势能转化为动能,重力势能减小
D.没有发生能量的转化,飞船的机械能不变
C
B
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3.热机包括内燃机,柴油机和汽油机都属于内燃机。关于热机,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物吸入汽缸
C.四冲程汽油机在工作过程中,进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程
D.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
4.(创新考法)如图所示是四冲程汽油机一个工作循环中的三个冲程,缺少的一个冲程的名称及顺序,下列判断正确的是( )
A.吸气冲程,应在图甲之前
B.压缩冲程,应在图甲、乙之间
C.做功冲程,应在图乙、丙之间
D.排气冲程,应在图丙之后
C
C
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5.如图所示是汽油机工作的 冲程,在此过程中 能转化为
能。水箱中4 kg的水,温度从20 ℃升高到30 ℃,这些水吸收的
热量为 J。 [水的比热容为4.2×103 J/(kg•℃)]
6. (一题多问)四冲程汽油机其中一个冲程如图所示。
(1)此冲程是 冲程。
(2)在此冲程活塞运动过程中,汽缸内气体内能 (选填“增大”或“减小”),分子热运动变得更 (选填“剧烈”或“缓慢”)。
做功
内
机械
1.68×105
压缩
增大
剧烈
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【素养提升练】
7.礼花喷射器结构如图所示,气罐内有高压气体,气罐通过气阀与纸筒相连。使用时转动纸筒打开气阀,气体将纸筒内的礼花快速喷向远处。对该过程的分析正确的是( )
A.罐内气体的内能减少
B.罐内气体分子热运动加剧
C.罐内气体通过热传递方式改变了其内能
D.该过程能量转化方式与汽油机压缩冲程相同
8.世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意,比如:
蒸汽机和汽油机,它们工作时,都是通过燃料燃烧把 能转
化为 能并最终转化为 能,图 是汽油机
的工作原理图。
A
化学
内
机械
乙
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9.(核心素养·科学探究)如图所示是老师在物理课上做的热机工作原理的模拟实验,在玻璃管中先加入少量酒精,将橡皮塞放入玻璃管并向下压缩气体,然后用电子点火
器点火,橡皮塞会向上弹出。
(1)橡皮塞向下压时,其能量转化与汽油机工作四冲程中的 冲程相同。
(2)如果想让橡皮塞弹得更远,你的方法是 (答出一条即可)。
压缩
把橡皮塞下压更长距离(合理即可)
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