初中物理專題14.1 熱機

第十四章內(nèi)能的利用第1節(jié)熱機一、熱機1．利用_______做功的機械叫做熱機。2．熱機的種類很多，例如_______、______、______、_________等。3．______直接在發(fā)動機的汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生______的熱機，叫做內(nèi)燃機。4．內(nèi)燃機分為______和_______連大類，它們分別用______和_____作為燃料。二、汽油機1．汽油機由_____、_____、_______、_______、______、______、_____幾部分組成。2．活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運動時，從汽缸的_____運動到______的過程，叫做一個沖程。3．多數(shù)汽油機是由_____、____、_____、_____四個沖程的不斷循環(huán)來保證連續(xù)工作的。三、柴油機1．柴油機的構(gòu)造跟汽油機相似，但是柴油機通過壓縮空氣直接點燃柴油，因此柴油機汽缸頂部沒有_____，而是有一個______。2．柴油機的工作過程也分為____、______、_____、_____四個沖程。3．柴油機在吸氣進程中吸進汽缸的只有_____。在壓縮沖程中，汽缸內(nèi)空氣的溫度____，已經(jīng)超過了柴油的_____，此時從噴油嘴噴出_____，_______遇到熱空氣便立刻燃燒起來。內(nèi)能蒸汽機內(nèi)燃機汽輪機噴氣發(fā)動機燃料動力汽油機柴油機汽油柴油汽缸進氣門排氣門火花塞活塞連桿曲軸一端另一端吸氣壓縮做功排氣

一、汽油機的工作過程沖程名稱吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程示意圖進氣門開閉情況打開關(guān)閉關(guān)閉關(guān)閉排氣門開閉情況關(guān)閉關(guān)閉關(guān)閉關(guān)閉活塞運動方向向下向上向下向上沖程的作用吸入汽油和空氣的混合物壓縮汽油和空氣的混合物，使其壓強增大，溫度升高在壓縮沖程末，火花塞放電點燃燃料，產(chǎn)生高溫高壓燃氣。高溫高壓燃氣推動活塞做功，通過連桿帶動曲軸轉(zhuǎn)動排出廢氣能的轉(zhuǎn)化無能量轉(zhuǎn)化壓縮汽油和空氣的混合物，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能燃料燃燒，化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；燃氣推動活塞做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能無能量轉(zhuǎn)化聯(lián)系1．每個工作循環(huán)中，活塞往復(fù)運動兩次，曲軸和飛輪轉(zhuǎn)動兩周，完成一個做功沖程學科，網(wǎng)2．在一個工作循環(huán)中，只有做功沖程燃氣對外做功，其他3個輔助沖程，依靠飛輪的慣性完成，不但不做功，還要消耗機械能【例題1】（2018·邵陽卷）小型汽車上的四沖程汽油機中，主要把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的沖程是A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程參考答案：B試題解析：四沖程汽油機正常工作時，把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的沖程是壓縮沖程。故選：B。二、汽油機與柴油機的比較內(nèi)燃機項目汽油機柴油機構(gòu)造汽缸頂部有火花塞汽缸頂部有噴油嘴燃料汽油柴油吸氣沖程汽油機在吸氣沖程中吸入的是空氣和汽油的混合物柴油機在吸氣沖程中只吸入空氣壓縮比壓縮沖程末，氣體體積被壓縮為吸進體積（汽缸體積）的壓縮沖程末，氣體體積被壓縮為吸進體積的點火方式壓縮沖程末，火花塞產(chǎn)生電火花點燃燃料，稱為點燃式壓縮沖程末，噴油嘴向汽缸內(nèi)噴出柴油，遇到溫度超過柴油燃點的空氣而自動點燃，稱為壓燃式做功沖程做功沖程中燃氣壓強可達到30~50個大氣壓，溫度達2000℃~2500℃，高溫高壓氣體推動活塞做功做功沖程中燃氣壓強可達50~100個大氣壓強，溫度達1700℃~2000℃，高溫高壓氣體推動活塞做功效率效率低，20%~30%效率較高，30%~45%應(yīng)用機體輕便，主要用于汽車、飛機、摩托車等機體笨重，主要用于載重汽車、火車、輪船等【例題2】（2018·上杭縣校級期末）下面關(guān)于汽油機與柴油機的說法中，不正確的是A．柴油機與汽油機除使用的燃料不同外，在構(gòu)造上完全相同B．柴油機氣缸頂部有個噴油嘴，汽油機氣缸頂部有個火花塞C．汽油機與柴油機使用的燃料不同D．柴油機采用壓燃式點火，汽油機采用點燃式點火參考答案：A試題解析：A、汽油機和柴油機除使用的燃料不同，其構(gòu)造、點火方式等還有多處不同，故A錯誤；B、汽油機氣缸頂部有個火花塞，柴油機氣缸頂部有個噴油嘴，故B正確；C、汽油機與柴油機使用的燃料不同，汽油機使用汽油，柴油機使用柴油，故C正確；D、汽油機與柴油機的點火方式不同，汽油機采用點燃式點火，柴油機采用壓燃式點火，故D正確。故選：A。三、判斷四個沖程的方法判斷四個沖程的關(guān)鍵是看兩個氣門的關(guān)閉情況和活塞的運動方向，具體情況如表所示。沖程進氣門排氣門活塞運動方向吸氣沖程打開關(guān)閉向下運動壓縮沖程關(guān)閉關(guān)閉向上運動做功沖程關(guān)閉關(guān)閉向下運動排氣沖程關(guān)閉打開向上運動【例題3】下圖表示四沖程內(nèi)燃機工作時各沖程的示意圖，它們的正確排列順序為A．甲、乙、丙、丁 B．丁、丙、乙、甲C．甲、丁、乙、丙 D．甲、丙、乙、丁參考答案：C試題解析：甲圖中進氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞向下運動，是吸氣沖程；乙圖中兩個氣門都關(guān)閉，活塞向下運動，是做功沖程；丙圖中進氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運動，排氣沖程；丁圖中兩個氣門都關(guān)閉，活塞向上運動，是壓縮沖程，故選C。1．關(guān)于功和能，下列說法正確的是A．0℃的物體沒有內(nèi)能B．物體的機械能越多，內(nèi)能就越多C．物體內(nèi)能增加，一定是從外界吸收了熱量D．在熱機的做功沖程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能2．內(nèi)燃機工作的四個沖程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的沖程是A．吸氣沖程B．壓縮沖程C．做功沖程D．排氣沖程3．（2018·邵陽模擬）一臺內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速是1440轉(zhuǎn)/分，那么在每秒鐘內(nèi)A．曲軸轉(zhuǎn)動24轉(zhuǎn)，燃氣對活塞做功24次，活塞完成24個沖程B．曲軸轉(zhuǎn)動24轉(zhuǎn)，燃氣對活塞做功12次，活塞完成48個沖程C．曲軸轉(zhuǎn)動1440轉(zhuǎn)，燃氣對活塞做功720次，活塞完成2880個沖程D．曲軸轉(zhuǎn)動1440轉(zhuǎn)，燃氣對活塞做功1440次，活塞完成1440個沖程4．（2018·寧德質(zhì)檢）如圖所示，正確的是A．機械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能 B．內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能C．內(nèi)能轉(zhuǎn)化成化學能 D．機械能轉(zhuǎn)化成化學能5．一臺四沖程內(nèi)燃機飛輪轉(zhuǎn)速為3600rad/min，它1s完成了A．120個沖程，做了30次功B．120個沖程，做了60次功C．30個沖程，做了30次功D．60個沖程，做了15次功6．（2018·綿陽三模）李麗周末和家人乘車去游玩，某一時刻她看到汽車轉(zhuǎn)速表顯示的轉(zhuǎn)速為1800r/min，她向爸爸了解到汽車發(fā)動機為四沖程發(fā)動機，則此時汽車在1s內(nèi)完成了學科/網(wǎng)A．60個沖程，做了15次功B．60個沖程，做了60次功C．120個沖程，做了30次功D．30個沖程，做了30次功7．（2018·灌云縣月考）以下機械不屬于熱機的是A．火車 B．超音速汽車C．電飯鍋 D．摩托車8．關(guān)于四沖程內(nèi)燃機，下列說法正確的是A．四個沖程曲軸轉(zhuǎn)兩周，做功兩次B．若轉(zhuǎn)速為2400r/min，則每秒鐘完成40個沖程C．進氣門和排氣門既不能同時關(guān)閉也不能同時打開D．在做功沖程中，燃料燃燒推動活塞向下運動，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能9．如圖所示，幾種熱現(xiàn)象的實驗中解釋正確的是A．圖甲所示說明分子之間只存在引力B．圖乙所示木塞被沖出時試管口出現(xiàn)“白霧”，說明水蒸氣的內(nèi)能增加C．圖丙所示是汽油機的做功沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能D．圖丁所示二氧化氮的密度大于空氣的密度，因此不能發(fā)生擴散現(xiàn)象10．兩手相互搓一搓會發(fā)熱，這是通過______的方式改變手的內(nèi)能的。這種改變內(nèi)能的方法與汽油機______沖程中的能量轉(zhuǎn)化相同。11．（2018·河南模擬）如圖所示，在一配有活塞的厚玻璃筒里放一小團硝化棉，用力將活塞迅速下壓，厚玻璃筒內(nèi)氣體的內(nèi)能_____(選填“增大”“減小”或“不變”)，硝化棉被壓燃，同時會推動活塞向上運動，這一過程與汽油機_______沖程的能量轉(zhuǎn)化相同。12．（2018·廣東模擬）用鋁壺燒開水，壺中的水蒸氣將壺蓋頂起來，這是消耗水蒸氣的_________能對外做功，在內(nèi)燃機的四個沖程中原理與其相同的是______沖程。冬天，手冷時捂熱水袋取暖，是用_________的方式改變內(nèi)能。13．如圖甲所示，用氣筒向裝有少量水的瓶里打氣，當瓶塞從瓶口跳出時，看到瓶中出現(xiàn)了白霧?！俺霈F(xiàn)白霧”的原因是：物體對外________________________________；“嫦娥一號”衛(wèi)星在繞月飛行的1年時間里，可能會遭遇兩次月食，月食期間沒有太陽光照射，衛(wèi)星表面的溫度會急劇下降，內(nèi)能______________（選填“增大”、“減小”或“不變”）；如圖乙是汽油機工作的四個沖程中的__________________沖程。14．（2018·自貢模擬）在如圖所示的四幅圖中，甲、乙是兩個演示實驗示意圖；丙、丁是四沖程汽油機關(guān)工作過程中的兩個沖程示意圖。與壓縮沖程原理相同的是____圖所示的演示實驗；汽油機利用內(nèi)能來做功的沖程是____圖。15．（2018·邵陽一模）觀察你周圍的一些含有內(nèi)燃機的設(shè)備，你可以發(fā)現(xiàn)它們之中有的是以柴油機作發(fā)動機，有的是以汽油機作發(fā)動機，請分別列舉2種，并歸納各自的特點。（1）以柴油機作發(fā)動機的機器有__________________，特點是_______________________；（2）以汽油機作發(fā)動機的機器有_______________________，特點是_______________________。16．一臺單缸四沖程汽油機，飛輪的轉(zhuǎn)速為2400r/min，該汽油機每秒鐘做功______次。如圖所示的汽油機正處于______沖程。17．（2018·無錫模擬）如圖所示，在空氣壓縮引火儀的玻璃筒底部放一小團干燥的棉花，快速壓下活塞，可觀察到棉花著火燃燒，此過程中活塞對筒內(nèi)氣體做功，氣體的內(nèi)能_____（選填“變大”、“變小”或“不變”），這與四沖程汽油機的_____沖程的能量轉(zhuǎn)化相同，某臺汽油機飛輪的轉(zhuǎn)速為2400r/min，在1s內(nèi)，汽油機完成_____個工作循環(huán)。18．（2018·潤州二模）如圖所示是飛輪轉(zhuǎn)速為1800r/min四沖程汽油機工作狀態(tài)示意圖，由圖可以看出，此時它正處在______沖程，在這個沖程中它會將某種能量轉(zhuǎn)化為______能，此汽油機1s對外做______次功。19．一臺單缸四沖程柴油機，飛輪轉(zhuǎn)速為3600轉(zhuǎn)/分，該柴油機活塞1s對外做功______次，活塞往復(fù)______次。學科*網(wǎng)20．如圖所示是單缸四沖程汽油機的______沖程。若飛輪轉(zhuǎn)速是2400r/min，該汽油機每秒鐘內(nèi)做功______次。21．（2018·漢江油田卷）下列關(guān)于熱和能的說法中，錯誤的是A．一切物體都具有內(nèi)能B．古人“鉆木取火”，是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的過程C．一臺四沖程內(nèi)燃機在做功沖程中存在著化學能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程D．比熱容是物質(zhì)自身的性質(zhì)22．（2018·烏魯木齊）目前我國已將發(fā)動機研發(fā)列為國家重大科技專項。下列我國“陸、海、空、天”裝備中動力機械不屬于熱機（利用內(nèi)能做功的機械）的是A．中國高鐵交流異步牽引電動機B．052D型導彈驅(qū)逐艦燃氣輪機C．殲20戰(zhàn)機渦扇15煤油發(fā)動機D．長征五號火箭液氫液氧發(fā)動機23．（2018·湘潭）下列所示的工具工作過程中使用熱機的是A．自行車 B．柴油車C．腳踏船 D．皮筏艇24．（2018·成都）在四沖程汽油機的工作過程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的是A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程25．（2018·濱州）如圖是內(nèi)燃機工作循環(huán)中的一個沖程，它是A．壓縮沖程，將化學能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能B．壓縮沖程，將機械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能C．做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能D．做功沖程，將機械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能27．（2017·杭州）如圖，汽油機處于工作過程中的某個沖程，對此沖程下列敘述正確的是A．壓縮沖程，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．壓縮沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能C．做功沖程，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．做功沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能27．（2018·銅仁卷）四沖程內(nèi)燃機在工作中，完成一個工作循環(huán)，曲軸轉(zhuǎn)動____周，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的是_____沖程。28．（2018·聊城卷）在熱機的四個沖程中，把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是_____沖程。汽油機工作時要產(chǎn)生大量的熱，通常采用水循環(huán)將熱帶走，這是利用水_____的特性。29．（2018·瀘州卷）常規(guī)潛艇以四沖程柴油內(nèi)燃機為動力，工作時包括吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程，其中機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是_____沖程；在海面下潛艇上浮過程中受到的重力_____下潛過程中受到的重力（選填“等于”“小于”或“大于”）。30．（2018·甘肅四市卷）如圖所示是四沖程汽油機工作過程的一個沖程，該沖程是將_____能轉(zhuǎn)化為_____能。31．（2017·威海）如圖是四沖程汽油工作狀態(tài)示意圖，由圖可以看出，此時它正處在____沖程，當燃料混合在氣缸內(nèi)燃燒時將____能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。32．（2017·揚州）如圖，是汽油機模型，正在進行的是____沖程，該沖程將____能轉(zhuǎn)化為____能。1．D【解析】一切物體的分子都在永不停息地做無規(guī)則運動，即一切物體都有內(nèi)能，故A錯誤；影響機械能的因素是質(zhì)量、速度、高度以及彈性形變，而影響內(nèi)能的因素是溫度、質(zhì)量以及狀態(tài)，因此機械能與內(nèi)能沒有必然的聯(lián)系，故B錯誤；物體的內(nèi)能增加，可以是從外界吸收了熱量，也可以是外界對物體做功，故C錯誤；在熱機的做功沖程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，故D正確。5．A【解析】已知飛輪轉(zhuǎn)速為3600r/min=60r/s，因為一個工作循環(huán)活塞往復(fù)2次，曲軸轉(zhuǎn)動2周，對外做功1次，所以該內(nèi)燃機1s完成30個工作循環(huán)，完成120個沖程，對外做功30次，故A正確，故選A。6．A【解析】飛輪轉(zhuǎn)速是1800r/min＝30r/s，即該飛輪每秒鐘轉(zhuǎn)30圈。因為一個工作循環(huán)飛輪轉(zhuǎn)2圈，完成四個工作沖程、做功1次，所以飛輪轉(zhuǎn)30圈共做功15次、有60個沖程，故A正確，BCD錯誤。故選：A。7．C【解析】火車、超音速汽車、摩托車都是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能的裝置，屬于熱機；電飯鍋是將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能來工作的，不屬于熱機，故C正確；故選：C。8．D【解析】內(nèi)燃機一個工作循環(huán)有四個沖程，活塞往復(fù)運動兩次，曲軸轉(zhuǎn)動兩周，對外做功一次，故A錯誤；一臺柴油機飛輪的轉(zhuǎn)速為2400r/min，則該柴油機每秒鐘轉(zhuǎn)40圈，完成20個工作循環(huán)，柴油機完成80個沖程，故B錯誤；壓縮沖程和做功沖程中，進、排氣門關(guān)閉，故C錯誤；做功沖程中，進、排氣門關(guān)閉，燃氣對活塞做功，活塞由上向下運動，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，故D正確。9．C【解析】甲圖中兩個壓緊的鉛塊能吊起鉤碼，是由于分子間存在引力，但不是只有引力，故A錯誤；當加熱試管到一定程度時，水蒸氣的內(nèi)能足夠大會將塞子沖出，將水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子的機械能，水蒸氣的內(nèi)能會減小，溫度降低，故B錯誤；根據(jù)圖中沖程中火花塞點火和活塞向下移動的特點，可以判斷這個沖程是做功沖程，此沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，故C正確；下邊瓶子裝入二氧化氮氣體，因為二氧化氮氣體的密度大于空氣的密度，本來應(yīng)該在空氣的下方，結(jié)果發(fā)現(xiàn)上邊瓶子內(nèi)的氣體也變成了紅棕色，則說明二氧化氮氣體分子在做無規(guī)則運動，就可以證明擴散現(xiàn)象的存在，故D錯誤。故選C。10．做功壓縮【解析】雙手對搓后感覺發(fā)熱，這是摩擦生熱現(xiàn)象，是通過做功的方式改變手的內(nèi)能的。這與汽油機工作中的壓縮沖程的能量轉(zhuǎn)化相同，都是將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。11．增大做功【解析】下壓活塞時，活塞對筒內(nèi)的空氣做功，機械能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能，使其內(nèi)能增加，溫度升高；硝化棉燃燒時，會明顯看到活塞反彈，是燃氣膨脹對活塞做功；而熱機中，利用內(nèi)能對外做功的是做功沖程，因此，這一過程發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化形式與熱機做功沖程相同。12．內(nèi)做功熱傳遞【解析】用鋁壺燒開水，壺中的水蒸氣將壺蓋頂起來，這是消耗水蒸氣的內(nèi)能對外做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；在內(nèi)燃機的四個沖程中，做功沖程，燃料燃燒釋放的內(nèi)能，對外做功轉(zhuǎn)化為機械能，所以與其相同的是做功沖程。冬天，手冷時捂熱水袋取暖，是熱水的熱量傳遞給了手，所以是用熱傳遞的方式改變內(nèi)能。13．做功、內(nèi)能減小、溫度降低、液化而成小液滴減小壓縮【解析】用氣筒向裝有少量水的瓶里打氣，瓶內(nèi)氣壓增大，當氣壓把瓶塞從瓶口推出時，瓶內(nèi)氣體對瓶塞做功，使氣體自身的內(nèi)能減少，溫度降低，受溫度降低的影響，瓶口周圍的水蒸氣遇冷變成小液滴，即發(fā)生了液化現(xiàn)象，故這些小水滴就是看到的白霧；沒有太陽光照射時的衛(wèi)星表面的溫度會急劇下降，即其質(zhì)量不變，溫度降低，內(nèi)能減小，這是通過熱傳遞的方式改變物體內(nèi)能的；進氣門和排氣門都是關(guān)閉的，活塞下行，火花塞沒有點火，可以判斷是壓縮沖程。14．乙丙15．輪船、大型推土機功率大，體積大摩托車、小汽車功率小，輕巧方便學*科網(wǎng)【解析】（1）以柴油機作發(fā)動機的機器有輪船、大型推土機，特點是功率大，體積大；（2）以汽油機作發(fā)動機的機器有摩托車、小汽車，特點是功率小，輕巧方便；16．40壓縮【解析】四沖程汽油機的飛輪轉(zhuǎn)速為1200r/min，則該飛輪每秒鐘轉(zhuǎn)40圈，如圖所示，汽油機的進氣門、排氣門均關(guān)閉，且活塞向上運動，所以該沖程屬于壓縮沖程。17．變大壓縮20【解析】在空氣壓縮引火儀玻璃筒的底部放一小團干燥的棉絮，用力將活塞迅速向下壓，棉絮燃燒起來；說明壓縮筒內(nèi)空氣做功，使空氣的內(nèi)能增加；壓火儀實驗中，活塞的機械能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能，與內(nèi)燃機的壓縮沖程相似；四沖程汽油機的飛輪轉(zhuǎn)速為2400r/min，則該飛輪每秒鐘轉(zhuǎn)40圈。因為一個工作循環(huán)飛輪轉(zhuǎn)2圈，完成四個工作沖程，做功1次，所以飛輪轉(zhuǎn)40圈，共20個工作循環(huán)，共80個沖程，共做功20次。18．做功機械15【解析】從圖中可以看出，火花塞點火和活塞向下移動的特點，可以