【暑期特訓(xùn)】九年級第04講 熱機

第04講熱機模塊一思維導(dǎo)圖串知識模塊二基礎(chǔ)知識全梳理（吃透教材）模塊三教材習(xí)題學(xué)解題模塊四核心考點精準(zhǔn)練（5大考向）模塊五小試牛刀過關(guān)測（16題）了解熱機及其工作原理；掌握汽油機和柴油機的構(gòu)造及工作過程；區(qū)分汽油機和柴油機的異同點。■知識點一：熱機1.熱機（1）定義：如車、船、飛機等的發(fā)動機通過燃料燃燒，獲得內(nèi)能，并利用內(nèi)能做功，像這樣的機械叫熱機。（2）工作原理：利用內(nèi)能來做功（3）能量轉(zhuǎn)化：（4）熱機的種類：分為蒸汽機、內(nèi)燃機、汽輪機、噴氣發(fā)動機。它們構(gòu)造不同，但它們有一個共同特點，那就是利用內(nèi)能做功。2.內(nèi)燃機燃料直接在發(fā)動機氣缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動力的熱機。內(nèi)燃機中最常見的是汽油機和柴油機兩類?！鲋R點二：汽油機1.工作原理利用氣缸內(nèi)汽油燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃氣來推動活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。2.構(gòu)造（1）主要結(jié)構(gòu)：如圖所示，汽油機的主體是氣缸。氣缸上部有進氣門和排氣門，頂部有火花塞，下部有活塞，活塞通過連桿與曲軸相連。（2）沖程：活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運動時，從汽缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。利用氣缸內(nèi)汽油燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃氣來推動活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。（3）試管實驗與汽油機構(gòu)造比較：如圖。3.工作過程（1）汽油機的一個工作循環(huán)：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。通過四個沖程的不斷循環(huán)來連續(xù)工作。次序1234沖程吸氣沖程壓縮沖程做功沖程排氣沖程工作示意圖氣門開閉進開、排閉進閉、排閉進閉、排閉進閉、排開活塞運動方向向下向上向下向上曲軸的運動半周半周半周半周沖程的作用吸入汽油和空氣的混合物壓縮空氣和汽油的混合物，使其內(nèi)能增加、溫度升高火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體，高溫高壓氣體推動活塞向下運動，帶動曲軸轉(zhuǎn)動，對外做功排出廢氣能的轉(zhuǎn)化機械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能說明1個工作循環(huán)，包含4個沖程，活塞往復(fù)運動2次，曲軸和飛輪運轉(zhuǎn)2周，對外做功1次判斷內(nèi)燃機處于哪個工作沖程應(yīng)抓住兩點：一是氣門的開與關(guān)；二是活塞的運動方向。有火花塞的就是做功沖程，兩個氣門都關(guān)閉，也無火花塞，就是壓縮沖程，若是吸氣沖程，進氣門打開，排氣沖程，排氣門打開。（1）汽油機在開始工作時，要靠外力先使曲軸、連桿轉(zhuǎn)動起來，由曲軸通過連桿帶動活塞運動以后，汽油機才能連續(xù)工作；（2）在汽油機的一個工作循環(huán)中，包含4個沖程，活塞往復(fù)運動兩次（兩圈），曲軸轉(zhuǎn)動兩周，對外做功一次，巧記為“1-4-2-2-1”；（3）在四個沖程中，只有做功沖程是燃氣對外做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，其他三個沖程是靠飛輪的慣性來完成的，故飛輪的質(zhì)量要足夠大；■知識點三：柴油機1.工作原理利用柴油在氣缸內(nèi)燃燒所產(chǎn)生的高溫高壓燃氣來推動活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。構(gòu)造汽油機和柴油機的異同點：不同點相同點項目汽油機柴油機（1）構(gòu)造基本相同都是燃料在氣缸內(nèi)燃燒，都是內(nèi)燃機。（2）都將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。（3）每一個工作循環(huán)都是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成。構(gòu)造汽缸頂部有火花塞汽缸頂部有噴油嘴點火方式壓縮沖程末由火花塞放出電火花點燃，稱點燃式壓縮沖程末由噴油嘴向汽缸內(nèi)噴霧狀柴油遇到高溫高壓的空氣自動燃燒，稱壓燃式燃料汽油、吸氣沖程吸進汽油和空氣混合物柴油、吸氣沖程吸進汽缸的只是空氣壓縮比壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸進體積的1/9至1/6壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸進體積的1/22至1/16做功做功沖程初燃氣壓強為30至50個大氣壓，溫度2000℃至2500℃，高溫高壓的氣體推動活塞做功做功沖程初燃氣壓強為50至100個大氣壓，溫度1700℃至2000℃，高溫高壓的氣體推動活塞做功效率效率較低20％至30％效率較高30％至45％用途輕便，多用于汽車、飛機、小型農(nóng)機具笨重，多用于拖拉機、載重汽車、輪船等重型機械擴散現(xiàn)象的認識和理解（1）擴散現(xiàn)象只能發(fā)生在兩種不同的物質(zhì)之間，同種物質(zhì)之間不能發(fā)生擴散現(xiàn)象；（2）不同物質(zhì)只有相互接觸時，才能發(fā)生擴散現(xiàn)象，沒有相互接觸的物質(zhì)，是不會發(fā)生擴散現(xiàn)象的；（3）擴散現(xiàn)象是兩種物質(zhì)的分子彼此進入對方，而不是單一的某種物質(zhì)的分子進入另一種物質(zhì)；教材習(xí)題01除了飛機、汽車、摩托車之外，你還知道哪些地方用到了熱機？你列舉的這些熱機中哪些是內(nèi)燃機？解題方法①思考：什么是熱機，內(nèi)燃機和熱機間是什么關(guān)系？②舉例說明【答案】拖拉機、火箭、輪船、火車等拖拉機和火車屬于內(nèi)燃機教材習(xí)題02從能量轉(zhuǎn)化的角度看，一臺四沖程內(nèi)燃機在一個循環(huán)中（1）哪個沖程存在著化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程？（2）哪個沖程存在著內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的過程？（3）哪個沖程具有很明顯的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程？解題方法①思考：內(nèi)燃機的一個工作循環(huán)包括哪些，在轉(zhuǎn)動過程中，能量是如何轉(zhuǎn)化的？②作答【答案】做功做功壓縮教材習(xí)題03在如圖中，甲為四沖程內(nèi)燃機吸氣沖程的示意圖，圖中畫出了吸氣沖程中活塞和曲軸的位置和進氣門、排氣門的開閉情況．請在圖乙、丙、丁中，分別畫出壓縮、做功、排氣沖程中活塞和曲軸的位置和進氣門、排氣門的開閉情況．解題方法①思考：四沖程內(nèi)燃機的四個沖程，氣門的閉合狀態(tài)以及轉(zhuǎn)軸所處的位置。②畫出氣門的閉合狀態(tài)、活塞連桿及曲柄的大致位置?！敬鸢浮恳驗椴ＡШ退佑|在一起，并且玻璃分子和水分子間的距離在引力作用的范圍內(nèi)，故水分子和玻璃分子之間存在相互作用的引力，故向上拉玻璃板時，彈簧測力計的讀數(shù)將變大?？枷?：熱機的種類【例1】（23-24九年級上·福建寧德·期末）近年來我國先進裝備層出不窮，民族自豪感倍增。以下裝備的動力裝置不屬于是熱機的是（

）A．玉兔號月球車B．山東艦C．殲20 D．長征五號火箭【變式1-1】（2023·新疆·中考真題）人類最早發(fā)明的熱機是（）A．蒸汽機 B．內(nèi)燃機 C．噴氣發(fā)動機 D．火箭發(fā)動機【變式1-2】（2024·甘肅隴南·模擬預(yù)測）我國航天事業(yè)快速發(fā)展，長征系列火箭做出了巨大貢獻！火箭的發(fā)動機屬于（選填“熱機”或“電動機”）?；鸺l(fā)射時，向發(fā)射塔噴射大量的水，利用水的較大的性質(zhì)帶走大量的熱，防止發(fā)射塔被燒壞?？枷?：熱機工作過程中的能量轉(zhuǎn)化問題【典例2】（23-24九年級上·安徽淮南·階段練習(xí)）2022珠海航展，大國重器“殲﹣20”的“雙機對沖”、“旱地拔蔥”成為全場的焦點（如圖所示），換裝后的中國心“國產(chǎn)渦扇﹣10”航空發(fā)動機在工作時，燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體通過的方式將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為，所以也屬于熱機的一種?！咀兪?-1】（23-24九年級上·遼寧營口·期末）下列實例中，屬于內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的是（）A．搓手取暖B．瓶塞沖出C．壓縮氣體 D．鉆木取火【變式2-2】（2024·江蘇泰州·二模）小明把一個剛喝完的純凈水瓶擰緊瓶蓋，先用雙手使勁扳彎純凈水瓶，然后快速松開左手，瓶內(nèi)出現(xiàn)大量白霧，如圖所示。白霧是（填物質(zhì)名稱），在松手的過程中水蒸氣的內(nèi)能（填變化情況）；松手后純凈水瓶內(nèi)部物質(zhì)發(fā)生物理變化的過程中，其能量轉(zhuǎn)化過程與汽油機沖程的能量轉(zhuǎn)化過程相同?？枷?：汽油機的構(gòu)造與工作過程【典例3】（23-24九年級上·貴州黔東南·期中）如圖所示，分別表示內(nèi)燃機工作過程中的四個沖程，其中將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的沖程是（）A．B． C． D．【變式3-1】（23-24九年級上·山東德州·階段練習(xí)）如圖所示是汽油機工作時的四個沖程，下列說法正確的是（）A．汽油機吸氣沖程汽缸吸進的物質(zhì)是汽油B．活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運動一次，該汽油機對外做功一次C．該汽油機的四個沖程正確的工作順序是乙→甲→丁→丙D．甲是壓縮沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；丁是做功沖程，將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能【變式3-2】（23-24九年級上·江西南昌·期末）如圖所示是演示點火爆炸實驗裝置，在演示前先給裝置內(nèi)噴少量的酒精，按動電火花發(fā)生器開關(guān)按鈕，盒蓋被打出去，這是因為酒精燃燒產(chǎn)生的熱氣對外；這過程與圖中汽油機圖（選填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）工作沖程的能量轉(zhuǎn)化相同?？枷?：柴油機的構(gòu)造與工作過程【典例4】（23-24九年級上·湖南郴州·期末）關(guān)于柴油機和汽油機的下列說法中正確的是（）A．汽油機頂部有噴油嘴，柴油機頂部有火花塞B．進、排氣門同時關(guān)閉的沖程是做功沖程和壓縮沖程C．柴油機在吸氣沖程中將柴油和空氣吸入汽缸D．柴油機的壓縮沖程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能【變式4-1】（23-24九年級上·陜西西安·期末）1876年，德國工程師奧托制造了第一臺新型的以煤氣為燃料的四沖程內(nèi)燃機。如圖為四沖程柴油機的工作過程。下列關(guān)說法正確的是（）A．汽油機和柴油機都是內(nèi)燃機，吸入汽缸的物質(zhì)相同B．燃料在汽缸內(nèi)猛烈燃燒，燃料熱值迅速減小C．壓縮沖程主要是通過做功的方式增大缸內(nèi)氣體的內(nèi)能D．柴油機降溫常用水做冷卻劑是因為水的比熱容小【變式4-2】（23-24九年級上·廣東廣州·期末）如圖，將活塞迅速向下壓，玻璃筒底部的火柴頭燒著了。這是因為活塞壓縮空氣時，空氣的內(nèi)能，溫度；火柴頭（選填“吸收”“放出”）熱量，內(nèi)能，溫度達到燃點開始燃燒。此實驗使火柴頭燃燒起來的方式與（選填“汽油機”“柴油機”）中燃料燃燒起來的方式相同?？枷?：內(nèi)燃機工作過程中的計數(shù)問題【典例5】（23-24九年級上·廣東河源·期中）如圖所示是四沖程汽油機工作時的沖程，此過程中通過做功方式使氣缸內(nèi)燃料混合物的內(nèi)能（選填“增大”或“減小”），若其工作時，曲軸轉(zhuǎn)速為，此汽油機1s內(nèi)完成個排氣沖程?！咀兪?-1】（23-24九年級上·廣東惠州·開學(xué)考試）一臺單缸四沖程內(nèi)燃機正常工作時的轉(zhuǎn)速為，該內(nèi)燃機每秒做功次，如圖所示的單缸四沖程汽油機正處于沖程，此時高溫高壓燃氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為能?！咀兪?-2】（23-24九年級上·江西吉安·期末）一臺單缸四沖程汽油機，飛輪轉(zhuǎn)速是6000r/min，該汽油機每秒內(nèi)做功次。除做功沖程外，四沖程汽油機的其它三個沖程是靠安裝在曲軸上的飛輪的來完成的。一、單選題1．（20-21九年級上·貴州遵義·期中）如圖所示描述的物理過程，下列分析正確的是（）A．圖甲：厚玻璃筒內(nèi)的空氣被壓縮時，空氣的溫度升高，內(nèi)能不變B．圖乙：瓶子內(nèi)的空氣推動塞子做功后，瓶子內(nèi)空氣的內(nèi)能增大C．圖丙：試管內(nèi)的水蒸氣推動塞子沖出時，水蒸氣的內(nèi)能增加D．圖丁：汽缸內(nèi)的氣體推動活塞向下運動，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，氣體內(nèi)能減少2．（2024·湖北省直轄縣級單位·一模）關(guān)于如圖所示的實驗，下列說法錯誤的是（

）A．這個實驗說明可以利用物體內(nèi)能對外做功 B．對木塞做功的過程中管內(nèi)水蒸氣的內(nèi)能增加C．此過程中水蒸氣內(nèi)能轉(zhuǎn)化為木塞的機械能 D．這個實驗?zāi)軌蝻@示熱機的工作原理3．（23-24九年級上·河北保定·期末）四沖程內(nèi)燃機工作時，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機械能的沖程是（）A．吸氣沖程B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程4．（23-24九年級上·山東棗莊·期末）如圖是四沖程汽油機的工作循環(huán)示意圖，下列說法中錯誤的是（）A．汽油機在吸氣沖程中吸進汽缸的是汽油和空氣的混合物B．吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程的四個圖的排序是：丁甲丙乙C．丙圖是做功沖程，發(fā)生的能量是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能D．若飛輪每分鐘轉(zhuǎn)3000轉(zhuǎn)，則每秒對外做功50次5．（23-24九年級上·河南鄭州·期末）如圖所示是我國古代勞動人民的智慧成果“取火器”的模型圖，把木質(zhì)推桿迅速推入內(nèi)壁光滑的牛角套筒時，桿前端的艾絨立刻燃燒起來。汽油機的下列沖程中與“取火器”能量轉(zhuǎn)化相同的是（）A．B． C． D．6．（23-24九年級上·江蘇南通·期末）下列四個現(xiàn)象中，屬于內(nèi)能轉(zhuǎn)化機械能的是（）A．壓縮點燃棉花B．蒸汽頂起壺蓋C．冬天哈氣取暖 D．壓縮沖程7．（23-24九年級上·福建莆田·期末）如圖所示是四沖程汽油機工作時各沖程的示意圖，其中與汽車剎車過程中能量轉(zhuǎn)化相同的是（）A．B． C． D．8．（23-24九年級上·安徽淮北·期末）茶文化在中國已經(jīng)有幾千年的歷史，在寒冷的冬季，泡上一壺茶，手握著茶杯，聞著濃濃的茶香，品一杯熱茶，渾身上下暖暖的感覺。在品茶過程中涉及到的物理知識，下列說法錯誤的是（）A．聞到茶香，這是一種擴散現(xiàn)象B．開水能很快泡出茶香，是因為溫度越高，分子熱運動越劇烈C．燒水時水蒸氣將壺蓋頂起的能量轉(zhuǎn)化與汽油機做功沖程相同D．熱茶上方冒出的白霧是一種汽化現(xiàn)象二、填空題9．（23-24九年級下·河南南陽·開學(xué)考試）如圖所示是四沖程汽油機的沖程，若該汽油機每分鐘內(nèi)做功600次，則汽油機飛輪的轉(zhuǎn)速是r/min。10．（23-24九年級上·四川眉山·期中）如圖所示為一單缸四沖程汽油機某沖程剖面圖，此沖程把（選填番號①內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能②機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能），該單缸四沖程汽油機的主要技術(shù)指標(biāo)如表所示，則發(fā)動機做功的功率為kW。排量2.0L做功沖程推動活塞一次做功2400J轉(zhuǎn)速6000r/min11．（23-24九年級上·黑龍江大慶·期末）如圖甲為空氣壓縮引火儀，乙是四沖程汽油機的一個沖程，兩圖中以下幾種情況對比：①能量轉(zhuǎn)化情況；②改變氣體內(nèi)能的方式；③氣體內(nèi)能的變化，其中（填序號）是相同的。若汽油機曲軸的轉(zhuǎn)速為3600r/min，則1s內(nèi)對外做功次，汽油機在做功沖程中，缸內(nèi)氣體的能轉(zhuǎn)化為能。12．（23-24九年級上·安徽淮南·期末）在試管中裝適量的水，試管口用塞子塞住，用酒精燈對試管加熱，如圖所示。加熱一段時間后，塞子沖出時，看到試管口出現(xiàn)了“白氣”。此時，管內(nèi)氣體與瓶塞之間發(fā)生了能量轉(zhuǎn)化，這種轉(zhuǎn)化與四沖程汽油機（選填“壓縮”或“做功”）沖程的能量轉(zhuǎn)化相同。13．（23-24九年級上·云南曲靖·期中）如圖所示為生活中常用的熱水瓶，注入一定量的熱水后，立即蓋上軟木塞，軟木塞會跳起來。這一過程與汽油機的沖程也發(fā)生同樣的能量轉(zhuǎn)化。如果該汽油機每秒鐘對外做功20次該汽油機飛輪的轉(zhuǎn)速是r/min。三、簡答題14．（2023·遼寧葫蘆島·二模）如圖為我國古代勞動人民的智慧成果“取火器”的模型圖，把木質(zhì)推桿迅速推入內(nèi)壁光滑的牛角套筒時，桿前端的艾絨立刻燃燒起來。問：（1）從能量轉(zhuǎn)化的角度解釋艾絨燃燒的原因；（2）點燃艾絨的過程與四沖程柴油機哪個沖程的工作原理相同。

四、科普閱讀題15．（23-24九年級上·山西長治·期末）閱讀短文，并回答問題。航天器著陸的“平安之花”2023年10月31日上午，一朵“紅白傘花”緩緩降落在內(nèi)蒙古的東風(fēng)著陸場，“神舟十六號”載人飛船成功著陸從距離地面300多公里的太空穿越大氣層安全著陸，需要經(jīng)歷四次剎車。第一次剎車是發(fā)動機點火反推，讓飛船脫離運行軌道，飛船以無動力狀態(tài)在地球引力的作用下自由下落。第二次剎車是在距離地面100km的時候，返回艙高速進入大氣層后，因此產(chǎn)生大量的熱，造成溫度急劇升高，開始用降落傘減速?？茖W(xué)家為