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第2节 热 机
1.热机
(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.
(3)内燃机:燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机.内燃机根据其所使用的燃料分为
汽油机和柴油机两类.
2.汽油机
(1)构造:进气门、排气门、气缸、火花塞、曲轴、连杆等.
(2)工作原理:在气缸内燃烧汽油,生成高温高压的燃气〔化学能→内能〕,使燃气推动活塞做
功〔内能→机械能〕.
(3)冲程:活塞在往复运动中从气缸一端运动到另一端叫作一个冲程;
(4)工作过程:多数汽油机是由吸气、压缩、做功(燃烧 膨胀做功)和排气冲程的不断循环来保
证连续工作的,如图所示:
吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
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.
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.
做功冲程:在压缩冲程结束时,火花塞产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压的气
体.高温高压气体推动活塞向下运动,带动曲轴转动,对外做功.
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.
(5)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.
3.柴油机
(1)构造:与汽油机相似,区别在于柴油机顶部没有火花塞,而有一个喷油嘴.
(2)工作原理:与汽油机相同.
(3)工作过程:与汽油机相似.
(4)柴油机启动时也要靠外力使飞轮和曲轴转动起来.
(5)特点与应用:
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特点:柴油比汽油便宜,但柴油机比较笨重.
应用:载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船以及发电机.
题型1 热机的识别
例1 以下常见物品中属于热机的是 ( )
A.手机 B.洗衣机 C.电视机 D.柴油机
解析:ABC.手机、洗衣机、电视机都属于用电器,不属于热机,故ABC不正确;D.柴油机是内燃机
的一种,属于热机,故D正确.故选:D.
答案:D
题型2 热机的四个冲程的辨别
例2 如图所示的汽油机示意图,当曲轴的转动如图的位置时,该汽油机工作在哪个冲程 ( )
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
解析:由图可知,两气门关闭,活塞向上运动,压缩气体做功,是压缩冲程.故选:B.
答案:B
题型3 汽油机和柴油机的区别
例3 柴油机和汽油机的主要区别在于,汽油机在吸气冲程中吸入汽油和空气的混合物,而柴油
机吸入的只有 ,构造上柴油机顶端有喷油嘴,而汽油机顶部有 .
解析:工作过程中,汽油机吸入的是空气和汽油的混合物,柴油机吸入的是空气.故答案为:空气;
火花塞.
答案:空气 火花塞
题型4 内燃机工作循环的计算
例4 某四冲程汽油机正常工作时飞轮的转速为2400r/min,若每次做功冲程对外所做的有用功
为300J,则该汽油机每秒对外做有用功 J.
解析:飞轮转速是2400r/min=40r/s,即飞轮每秒转40r,因为一个工作循环飞轮转2r,对外做
功1次,所以,飞轮转40r,完成20个工作循环,对外做功20次;1s内汽油机做的有用功为:W=
20×300J=6000J.故答案为:6000.
答案:6000
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一、选择题
1.烧汽油小汽车的司机踩油门是直接控制的 ( )
A.进入汽缸的油质量多少 B.进入汽缸空气质量多少
C.刹车距离 D.废气的排出
2.下列机械的动力装置不是使用热机的是 ( )
A.玉兔号月球车 B.山东号航母
C.C919客机 D.长征五号火箭
3.关于内能的下列说法中,正确的是 ( )
A.一块0℃的冰熔化成0℃的水,内能一定增加
B.物体的温度越高,具有的热量越多
C.热量总是从内能大的物体传递到内能小的物体传递
D.热机就是将机械能转变为内能的装置
4.如图,这是汽油机工作循环中的某个冲程,关于此冲程的说法正确的是 ( )
A.进气门关闭,排气门打开
B.汽缸内气体温度降低
C.靠飞轮的惯性完成
D.内能转化为机械能
5.篮球比赛中同学们发现篮球气不是很足,体育老师拿来打气筒给篮球充气,充气的过程相当
于汽油机的 ( )
A.吸气过程 B.排气冲程 C.压缩冲程 D.做功冲程
6.下列汽油机的四个冲程中,将废气排出气缸的冲程是 ( )
A. B. C. D.
7.下列关于柴油机和汽油机的说法错误的是 ( )
A.柴油机的上部是喷油嘴,汽油机的顶部有火花塞
B.柴油机和汽油机吸入汽缸的都只有空气
C.柴油机和汽油机使用的燃料不同
D.柴油机比汽油机笨重,但效率高
8.若让一台正在正常开动的柴油机停止转动,一般应对它进行的操作是 ( )
A.断开它的电路,停止给它供电 B.关停它的油路,停止给它供油
C.以上两种方法都可以 D.以上两种方法都不行
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9.关于内能的利用,下列说法正确的是 ( )
A.热机的种类很多,如:蒸汽机、内燃机、喷气发动机、电动机等
B.柴油机吸气冲程吸入的是柴油和空气的混合物
C.汽车的排气量就是指汽缸的总容积
D.做功冲程使汽车获得动力,其他三个冲程靠飞轮的惯性完成
10.一有时间就帮家里干农活的阿布都同学发现,自家拖拉机的柴油机上装有又重又大的飞轮,
其作用是 ( )
A.增加柴油机的输出功率 B.增加柴油机的稳定性
C.改变柴油机的转速 D.增加柴油机转动的惯性
11.若汽油机飞轮转速为3600转/分,则1秒内汽油机对外做多少次功 ( )
A.30 B.60 C.120 D.15
12.如图a为航母上简化的蒸汽弹射装置,能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度,如图b为四
冲程汽油机的工作示意图.下列判断不正确的是 ( )
甲 乙 丙 丁
图a 图b
A.图a中气缸内的蒸气体积膨胀,从而推动活塞使舰载机获得牵引力
B.图b中甲冲程是依靠飞轮的惯性运转的
C.从能量转化角度讲,蒸气弹射装置工作时与图乙所示的原理相似
D.丙冲程的能量转化与烧水时水蒸气把壶盖顶起来的能量转化相同
二、填空题
13.世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意,如:蒸汽机和汽油机,它们工作时,
是将燃料燃烧释放的 转化为 .如图所示模拟实验中:图甲中是水蒸气驱动
叶轮转动,图乙中是上升的热空气驱动叶轮转动,则图 是汽油机的工作原理图.
甲 乙
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14.用塑料矿泉水瓶进行了如下探究:瓶中留有少量水,盖上瓶盖(如图甲);扭转瓶子(如图乙);
轻轻扭动瓶盖,瓶盖被瓶内的气体冲出,同时瓶内出现白雾.文中画线部分的能量转化过程
与图丙中热机的 冲程相似(填字母序号);柴油机气缸顶部 火花塞(选填
“有”或“无”).
A B C D
甲 乙 丙
15.新疆是中国西域璀璨的明珠,所出产的长绒棉是世界上最好的棉花,棉田基本都采用机械化
采摘,采棉机上的柴油机是利用燃料燃烧释放出的 (选填“内能”或“热量”)来做功
的;新疆瓜果味道香甜,主要是该地区砂石较多、日照时间长,由于砂石的 较小,导
致昼夜温差大,非常有利于水果中糖分的积累.
16.小汽车已进入平常百姓家(如图),若汽车在水平路面上快速行驶,由于汽
车上下 表 面 空 气 流 动 速 度 不 同,汽 车 对 地 面 的 压 力 和 静 止 时 相 比
会 (选填“变大”“变小”或“不变”);汽车上的散热器用水作为冷
却剂,是因为水的 大.若一台单缸四冲程汽油机1s内对外做功25次,则该汽油机
飞轮的转速为 r/min.
17.单缸四冲程汽油机工作时飞轮转速为3600r/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.
18.如图所示,小明在吹气球时,被吹大了的气球没能用手握住,呼啸着飞了出去.若他及时捡拾
起气球,将会感觉到它喷气的嘴部温度和原来相比 (选填“变高”“变低”或“没有变
化”),这是因为当球内气体喷出来时,发生的能量转化情况是 能转化为
能.汽油机在工作时, 冲程与这一情景过程中能量的转化是一
致的.汽油机工作时对外的输出功率为25kW,飞轮转速为5000转/min,则每个工作循环汽
油机对外做功 J.
三、计算题
19.某台单缸四冲程内燃机的活塞面积是120cm2,一个冲程是0.3m,做功冲程中燃气对活塞的
平均压强是5×105Pa,曲轴的转速是300r/min.求:
(1)内燃机每分钟做的功.
(2)其功率是多少.
8916.增大 比热容 17.夜晚海水温度高于陆地温 =2.52×107J.
度. 18.因为水的比热容较大,相同质量的水和其 (3)经过10h阳光的照射接收的太阳能:E=
他物质比较,降低相同的温度,水对冻鸡腿放出的热 5.04×106J×10=5.04×107J;则热水器的效
量多,所以冻鸡腿在自来水中比在空气中解冻快. 率: Q 2.52×10
7J
η = ×100% = 7 ×100%
19.(1)天平 秒表 加热时间的长短 没有控制 E 5.04×10J
水和食用油质量相同 (2)B 20.(1)39 (2)乙 =50%.
甲 (3)3∶2 (4)使甲、乙两种液体在相同的时间 第2节 热 机
内吸收的热量相同 1.B 2.A 3.A 4.C 5.C 6.A 7.B 8.B
21.(1)水放出的热量:Q吸=c水 m(t0-t)=4.2× 9.D 10.D 11.A 12.C 13.内能 机械能
103J/(kg·℃)×0.1kg×(90℃-40℃)= 乙 14.D 无 15.内能 比热容 16.变小 比热
2.1×104J. 容 3000 17.36000 18.变 低 内 机 械 做
(2)凉牛奶置于放在室内盛有热水的敞口玻璃 功 600
5
杯中加热时,有热量散失到空气中,所以热水放 19.(1)燃气对活塞的平均压力:F=pS=5×10Pa
出的热量大于牛奶吸收的热量. ×120×10
-4m2=6000N;一个做功冲程中燃气
第2节 分子动理论的初步知识 对活塞做的功:W =Fs=6000N×0.3m=
1800J;曲轴每转两圈对外做功一次,所以1.D 2.D 3.B 4.D 5.B 6.C 7.C 8.D 1min
() () 转动 周
,要做功 次,所以内燃机每分钟
9.1 引力 2 扩散 10.做无规则运动 间隙
300 150
做的功:W 总=150×1800J=2.7×105J.11.扩散 温度 12.大 斥力 13.用热水洗涤沾
5
满油污的盘子效果更好,是因为温度越高,油污分子 (2)内燃机的功率:
W 2.7×10J
P= t= 60s =4500W.
运动 越 剧 烈,扩 散 越 快,更 容 易 与 盘 子 分 离.
14.(1)分子间有间隙 不能 混合后总体积变化 第3节 热机的效率
不明显 (2)分子间有引力 (3)分子在永不停息 1.D 2.D 3.D 4.B 5.B 6.D 7.C 8.C
地无规则运动
9.A 10.D 11.D 12.D 13.4.6×106 不变
第3节 内 能 14.10 9.2×10
7 30 15.(1)内 机械 (2)能
(3)3.6×1010 16.1∶2 17.比 热 容 酒 精
1.D 2.D 3.B 4.A 5.C 6.C 7.C 8.C 18.1200 8.28×105 19.30% 降低 20.(1)相等
9.0 不为0 10.增大 引力 11.两手互搓,克服 (2)自下而上 初温 (3)煤油 (4)热传递 (5)
摩擦做功,手的内能会增大,温度会升高,是通过做 偏小
功的方式改变物体内能,属于能量的转化;对手哈气, 21.(1)消耗的航空燃油的质量:m航空燃油=1.35t=
是通过热传递方式改变手的内能,手会变热,属于能量 1.35×103kg,消耗的航空燃油完全燃烧放出的
的转移. 12.(1)热传递 (2)B (3)不与 不同 热量:Q放=m航空燃油 q航空燃油=1.35×103kg×4
第十四章 内能的利用 ×107J/kg=5.4×1010J.
第1节 能量的转化与守恒 (2)飞机飞行的时间t=20min=1.2×10
3s,由
W
, :
1.C 2.C 3.D 4.B 5.D 6.D 7.C 8.B P= 得 发动机所做有用功t W 有用=Pt=2.25
9.C 10.D 11.电 不变 12.守恒 不能够 ×104×103 W×1.2×103s=2.7×1010J;发动
方向 13.太阳 转化 14.太阳 15.机械能 : W
10
有用 2.7×10 J
机的热效率 = ×100%= ×
80% 72% 16.(1)做功 不变 25 (2)惯性 η Q放 5.4×1010J
(3)比热容 (4)40 100%=50%.
17.(1)由
m
ρ= 可得,热水器中水的质量:V m=ρV 第四部分 新知测效
=1.0×103kg/m3×100×10-3m3=100kg.
() 暑期学情测评(一)2 热水器中的水10h需吸收的热量:Q=
cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×60℃ 1.C 2.D 3.C 4.D 5.B 6.C 7.A 8.B
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