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(共35张PPT)
14.1 热机考点训练
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第十四章 内能的利用
【教材P17图变式】【2023·咸阳期中】如图所示，在试管里装入一些水，用软木塞塞住试管口，将试管放在酒精灯上加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲开，在这一过程中，水蒸气膨胀对软木塞
________，水蒸气的一部分________
能转化为软木塞的________能，利用
这一原理，可以制成热机。
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做功
内
机械
【点拨】
用酒精灯给试管中水加热，水沸腾产生大量的水蒸气，高温水蒸气对软木塞做功，将软木塞冲开，水蒸气的一部分内能转化为软木塞的机械能。
【2023·辽宁·节选】2022年4月16日，“神舟十三号”载人飞船返回舱进入大气层后下落(如图所示)，接近地面时反推发动机点火，最终返回舱在东风着陆场预定区内实现软着陆。反推发动机属于
喷气式发动机，反推发动机________
(填“是”或“不是”)热机。
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是
【点拨】
热机是指各种利用内能做功的机械，蒸汽机、汽轮机、燃气轮机、内燃机、喷气式发动机等都属于热机。
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汽车上的热机工作时，使汽车获得动力的冲程是(　　)
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
【点拨】
汽车上热机在做功冲程中，将内能转化为机械能，使汽车获得动力。
【答案】C
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【2023·镇江】水烧开时产生的水蒸气将壶盖顶起，汽油机的四个冲程中，能量转化与之相同的是(　　)
【点拨】
水烧开时产生的水蒸气将壶盖顶起，水蒸气的内能会转化为壶盖的机械能。A图中汽油机进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，此冲程机械能转化为内能，不合题意； B图中汽油机进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，此冲程没有能量转化，不合题意；
C图中汽油机进气门和排气门均关闭，活塞向下运动，是做功冲程，此冲程内能转化为机械能，符合题意； D图中汽油机进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，此冲程没有能量转化，不合题意。
【答案】C
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【2023·玉林】如图所示是一台四冲程内燃机的________(填“压缩”或“做功”)冲程，这
个冲程是通过________(填“做功”或“热
传递”)的方式改变汽缸内气体的内能的。
压缩
做功
【点拨】
由图可知，内燃机两气门都关闭，活塞向上运动，这个冲程是压缩冲程，此冲程将机械能转化为内能，使得汽缸内气体的内能变大，这是通过做功的方式改变汽缸内气体的内能的。
【点方法】
运用对比法识别冲程：
1. 区分吸气冲程与排气冲程，只需看打开哪个气门。
2. 识别做功冲程与压缩冲程，在确定两个气门都关闭的前提下，只需看活塞的运动情况。活塞向上运动为压缩冲程，活塞向下运动为做功冲程。
如图是汽油机的工作过程示意图，则：
(1)吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，吸入________________________。
(2)压缩冲程：进气门与排气门都关闭，活塞________运动，燃料混合物被压缩。
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汽油和空气的混合物
向上
(3)做功冲程：进气门与排气门都________，火花塞产生电火花使燃料猛烈燃烧，推动活塞对外做功。
(4)排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞________运动，把废气排出汽缸。
关闭
向上
柴油机在做功冲程过程中，汽缸里燃气的(　　)
A．压强增大，温度升高，内能增大
B．压强增大，温度升高，内能减小
C．压强减小，温度降低，内能增大
D．压强减小，温度降低，内能减小
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【点拨】
柴油机在做功冲程中，汽缸内燃气对活塞做功，燃气的内能减小，温度降低，汽缸内燃气的压强变小。
【答案】D
关于柴油机和汽油机，下列说法错误的是(　　)
A．柴油机以柴油为燃料
B．汽油机以汽油为燃料
C．柴油机汽缸顶部有一个火花塞
D．柴油机对环境会产生污染
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【点拨】
柴油机使用的燃料是柴油，故A正确；汽油机使用的燃料是汽油，故B正确；柴油机汽缸顶端有一个喷油嘴，汽油机汽缸顶端有一个火花塞，故C错误；使用柴油机，会排放废气和粉尘，会污染环境，故D正确。
【答案】C
【2023·张家界】一单缸四冲程汽油机的飞轮转速是
3 600 r/min，则该汽油机每秒钟对外做功________次。
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30
【点拨】
汽油机的一个工作循环中，经历四个冲程，飞轮转动两周，对外做功一次，该汽油机飞轮的转速是
3 600 r/min＝60 r/s，飞轮每秒钟转动60周，则汽油机每秒钟对外做功30次。
【点方法】
根据转速求汽油机做功的次数需熟记口诀分析法——“4、2、1”的含义，即四冲程汽油机的一个工作循环有4个冲程、曲轴(飞轮)转2周、做1次功。
【2023·龙东模拟】一台单缸四冲程汽油机飞轮的转速是2 400 r/min，则该汽油机每秒钟完成______个冲程，对外做功________次。
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80
20
【点拨】
四冲程汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮转动2周，做功1次；已知飞轮转速为2 400 r/min＝
40 r/s，则该汽油机1 s对外做功20次，完成80个冲程。
某四冲程内燃机，飞轮转速为300 r/min，活塞面积为120 cm2，行程l是0.3 m，假如做功冲程中燃气的平均压强是5×105 Pa，求：
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(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力。
解：活塞面积S＝120 cm2＝0.012 m2，
做功冲程中燃气对活塞的平均压力F＝pS＝5×105 Pa×0.012 m2＝6 000 N。
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功。
解：气体每次膨胀对活塞做功W′＝Fl＝6 000 N×0.3 m＝1 800 J。　
(3)内燃机的功率是多少？
解：300 r/min表示每分钟飞轮转动300 r，则内燃机每分钟做功150次，总共做的功W＝150W′＝150×
1 800 J＝2.7×105 J，
内燃机的功率P＝＝＝4 500 W。
一台四冲程汽油机，飞机转速为2 000 r/min，每次做功冲程对外做功为3 000 J，则 10 min内：
(1)汽油机对外做功为多少焦？
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解：汽油机飞轮每转2 r做功1次，则10 min内对外做功W＝3 000 J× ×10＝3×107 J。
(2)这台汽油机的功率为多少千瓦？
解：功率P＝＝＝5×104 W＝50 kW。
美国《大众科学》杂志评出2006—2007年度奇思妙想十大发明，其中最引人注意的是“六冲程引擎”，这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力。第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸的水。其中第五冲程相当于四冲程内燃机的________冲程，在第六冲程中发生的物态变化是________。
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做功
液化
【点拨】
六冲程引擎的第五冲程中，水变为水蒸气推动活塞做功，为汽车提供动力，相当于四冲程内燃机的做功冲程。水蒸气变成水，属于液化。
英国物理学家斯特林于1816年发明了“斯特林发动机”。斯特林发动机汽缸内工作介质易汽化、易液化，该介质经过吸热膨胀，冷却压缩的循环过程输出动力，因此又被称为热气机。某工程师
按照“斯特林发动机”原理设
计了如图甲所示的模型机，
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工作过程中飞轮持续旋转，如图乙。
“斯特林发动机”工作时，酒精灯加热将________能转化为________能，热汽缸中的工作介质吸热汽化膨胀，推动活塞A向右运动做功，将________能转化为________能；由于飞轮具有________，带动活塞A向左运动，活塞A将汽缸中的工作介质推入冷汽缸并液化，活塞B又将介质推回热汽缸，如此反复。
化学
内
内
机械
惯性

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