资源简介

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知识概括
热机
热机：把__内能__转化为 机械能 的机器。
四冲程内燃机包括四个冲程：_吸气冲程_、__压缩冲程__、_做功冲程__、
_排气冲程__。
在单缸四冲程内燃机中，四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转___2__周，活塞上下往复___2__次，做功___1__次。
能量转化：压缩冲程将 机械能 转化为 内能 。做功冲程是由 内能 转化为 机械能 。
汽油机和柴油机的比较：
①汽油机的气缸顶部是 火花塞 ； 柴油机的气缸顶部是 喷油嘴 。
②汽油机吸气冲程吸入的是__汽油和空气__；柴油机吸气冲程吸入的是__空气__。
③汽油机做功冲程的点火方式是点燃式；柴油机做功冲程的点火方式是压燃式。
④柴油机比汽油及效率高，比较经济，但笨重。
热机效率：

随堂练习
（2020九上·广州月考）如图所示，用酒精灯给水加热一段时间后，观察到软木塞冲出试管口。试管内的水蒸气推动木塞冲出过程中（?? ）
A.?水蒸气的内能增大
B.?与内燃机的压缩冲程相似
C.?水蒸气减少的内能等于软木塞增加的机械能
D.?水蒸气减少的内能大于软木塞增加的机械能
（2020九上·铜仁月考）关于热学知识，下列说法错误的是（?? ）
A.?一切物体都具有内能
B.?物体吸收热量，温度不一定升高
C.?燃料燃烧越充分，它的热值就越大
D.?用水作为汽车发动机的冷却剂，是因为水的比热容较大
（2020九上·灌阳期中）下列说法正确的是（?? ）
A.?内燃机的做功冲程是将机械能转化为内能的过程
B.?海边昼夜温差变化比沙漠中小，是因为水的比热容比沙石的小得多
C.?存在温度差的两个物体相接触会发生热传递
D.?“钻木取火”是通过热传递的方式改变物体的内能
（2020九上·连州期中）下列有关热机的说法中不正确的是（?? ）
A.?热机是将内能转化为机械能的机械
B.?一般采用增大热机功率的方法来提高热机的效率
C.?热机的效率越高，在做同样功的情况下，消耗燃料越少
D.?热机的大量使用会造成环境污染
（2020九上·淮南月考）以下说法正确的是（?? ）
A.?物体吸收热量，温度一定升高
B.?总有一天，热机的效率能够达到100%
C.?燃料的热值与燃料的质量没有关系
D.?热机的工作过程只是将内能转化成机械能的过程
（2020九上·淮南月考）如图是一台单缸汽油机的剖面图，它工作时转速为3000r/min，则（?? ）
A.?1s的时间内，该汽油机完成3000个工作循环
B.?1s的时间内，该汽油机对外做功50次
C.?图中，正在进行做功冲程
D.?图中，正在将机械能转化为内能
（2020九上·天津月考）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.?柴油机在吸气过程中，将柴油和空气的混合物吸入气缸中
C.?汽油机在做功冲程中，进气门关闭，排气门打开
D.?压缩冲程中，汽油机和柴油机压缩的物质不相同
（2020九上·天津月考）现代汽车的发动机一般都是四冲程内燃机，若四个冲程如图所示，若飞轮的转速为3000r/min。则从吸气冲程到排气冲程的排序和1s内对外做功的次数正确的是（?? ）
A.?ACBD? 25次
B.?CBAD? 25次
C.?CADB? 50次
D.?CADB? 25次
（2020九上·新洲月考）下列关于热值的表述正确的是（?? ）
A.?酒精的热值等于1kg的酒精燃烧放出的热量
B.?燃料的质量越大，热值越大
C.?燃料燃烧放出的热量越多，热值越大
D.?燃料的热值只与燃料的种类有关
（2020九上·孝南月考）一台汽油机飞轮转速为2400r/min，则每秒对外做功的次数为（?? ）
A.?10次 B.?20次 C.?30次 D.?40次
（2020九上·新洲月考）关于汽油机的四个冲程图，下列有关说法正确的是（?? ）
A.?甲图是压缩冲程，将内能转化为机械能
B.?乙图是排气冲程，废气带走了大部分的能量
C.?丙图时做功冲程，当转速是1800r/min时，1秒钟完成了这个冲程30个
D.?丁图是吸气冲程，吸入的成分只有空气
（2020九上·广东月考）下列有关热机效率的说法中，正确的是（?? ）
A.?热机所用燃料的热值越大，效率越高
B.?蒸汽机、汽油机和柴油机的热机效率分别是η1、η2和η3，则三者效率一定相等
C.?使用热值高的燃料可以放出更多的热量
D.?完全燃烧一定质量的燃料，用来做有用功的那部分能量越多，热机效率则越高
（2021九上·宽城期末）用炉火烧水，若将质量为2kg的水，从20℃加热至沸腾（1标准大气压下），需要吸收的热量为________J，炉火加热的过程属于用________的方式增加了水的内能，水沸腾时壶盖被顶起，这是内能转化为________能，汽油机的________冲程与此原理相似。[ c水=4.2×103J/(kg?℃) ]
（2020九上·铁岭月考）如图所示是四冲程汽油机工作过程中两个冲程的示意图，其中________图是将机械能转化为内能，若单缸四冲程汽油机飞轮转速为3000r/min，则1s对外做功________次，完成了________个冲程。
（2020九上·铜仁月考）氢能源具有来源广、无污染等优点。火箭发动机用氢作燃料是因为氢的________很大。氢的热值为14.3×107 J/kg，完全燃烧0.5 kg的氢可放出________J的热量；若一罐氢用去了一半，则剩余氢的热值________（填“大于”“等于”或“小于”）14.3×107 J/kg。
（2020九上·重庆月考）某四冲程汽油机的铭牌上标有“2400r/min”，那么这个汽油机1秒内完成了________个冲程，对外做功________次。
（2020九上·连州期中）如图所示，用酒精灯给装了水的试管加热一段时间后，观察到软木塞冲出试管口．在软木塞冲出试管口的过程中，水蒸气的________能向________的机械能转化，这与热机的________冲程相似。
（2020九上·西安期中）如图所示，是汽油机工作中的________冲程，该汽油机的飞轮转速为3600r/min，那么该汽油机每分钟对外做功________次。若该汽油机的效率为30%，消耗200g汽油，对外做功________J。(q汽油=4.6×107J/kg)
（2020九上·广州月考）油电混合动力汽车是新型节能汽车，这种汽车在内燃机启动时，可以给车提供动力，同时也给动力蓄电池组充电，如图所示为我国自行研发生产的新能源混合动力汽车“唐DM”，行驶之前其所用的蓄电池组储存了的电能是1.0×108J，若该车匀速直线行驶了40km，此时所受力大小为到900N,蓄电池的电能也增加了10%，内燃机共消耗燃油2.5kg。(q油=4.6×107J/kg)则：
（1）该汽车此次行驶中，若燃油完全燃烧可放出多少热量？
（2）该汽车行驶中牵引力做了多少功？
（3）该汽车内燃机的效率是多大？
（2020九上·巴中期中）重4100N的汽车在水平路面匀速运动，所受阻力为920N，汽车牵引力功率为9.2kw，其汽油发动机效率为20%（汽油热值是 4.6×107J/kg ）求：汽车运动100s内
（1）发动机对汽车的牵引力多大？
（2）牵引力做了多少功？
（3）汽车通过的距离多长？
（4）发动机消耗汽油质量是多少？
（2020九上·淮北月考）2020年1月27日，为抗击新型冠状病毒肺炎疫情，安徽医科大学各附属医院紧急派出22名医护人员，他们与其他省属医院的白衣战士一起，组成安徽省第一批支援武汉的医疗队伍出征武汉，假设客车（包括车上的人和物资）总质量为5×103kg，在某段平直的高速公路上客车以90km/h的速度匀速行驶了200km，平均每百公里油耗为20L，所受的平均阻力是客车总重的0.04倍，汽油的热值是4.6×107J/kg（假设汽油完全燃烧，汽油的密度为0.75×103kg/m3 ， g取10N/mg）。求：
（1）客车行驶200km牵引力做了多少功？
（2）客车在此段高速公路上行驶时发动机的功率是多少？
（3）客车发动机的效率是多少？（百分比后保留一位小数）
（2020·章丘模拟）如图是一辆警车，空车质量为2.72t。某次执行任务时，警车以108km/h的速度沿水平路面匀速直线行驶时的输出功率为60kW．（g＝10N/kg）
（1）车上警察的总质量为280kg，轮胎与路面接触的总面积为1000cm2 ， 车静止时对水平路面的压强是多少？
（2）警车以108km/h的速度水平匀速直线行驶时，所受阻力是多少？
（3）若警车发动机的效率为40%，以60kW的输出功率行驶10min，消耗多少千克的柴油？（柴油的热值取4.0×107J/kg）
答案
1.【答案】 D
2.【答案】 C
3.【答案】 C
4.【答案】 B
5.【答案】 C
6.【答案】 D
7.【答案】 D
8.【答案】 A
9.【答案】 D
10.【答案】 B
11.【答案】 B
12.【答案】 D
13.【答案】 6.72×105；热传递；机械；做功
14.【答案】 甲；25；100
15.【答案】 热值；7.15×107；等于
16.【答案】 80；20
17.【答案】 内；软木塞；做功
18.【答案】 做功；1800；2.76×106
19.【答案】 （1）解：若燃油完全燃烧可放出热量为 Q=mq油=4.6×107J/kg×2.5kg=1.15×108J
答：若燃油完全燃烧可放出热量为1.15×108J
（2）解：牵引力做功为 W=Fs=900N×40×103m=3.6×107J
答：牵引力做功为3.6×107J
（3）解：蓄电池增加的电能为 W′=1.0×108J×10%=1.0×107J
汽车内燃机的效率为 η=W+W′Q×100%=3.6×107J+1.0×107J1.15×108J×100%=40%
答：该汽车内燃机的效率是40%。
20.【答案】 （1）解：汽车在水平方向匀速直线运动，所以牵引力为F=f=920N
答：发动机对汽车的牵引力是920N
（2）解：由 P=Wt 可得，汽车运动100 s牵引力做功W=Pt=9.2×103W×100s=9.2×105J
答：牵引力做了9.2×105J功；
（3）解：根据W=Fs得，汽车通过的距离 s=WF=9.2×105J920N=1000m
答：汽车通过的距离为1000m
（4）解：由 η=WQ×100% 可得，汽油燃烧放出的热量 Q=Wη=9.2×105J20%=4.6×106J
根据Q=qm可得汽车运动100 s发动机消耗汽油的质量 m=Qq=4.6×106J4.6×107J/kg=0.1kg
答：发动机消耗汽油质量是0.1kg
21.【答案】 （1）由题意可知，汽车在平直公路上匀速行驶时，平均阻力为 f=0.04G=0.04×5×103kg×10Nkg=2×103N
汽车在水平公路上匀速行驶，所以牵引力大小等于阻力大小 F=f=2×103N
客车行驶200km牵引力做功为 W=Fs=2×103N×2×105m=4×108J
答：客车行驶200km牵引力做功4×108J；
（2）由题意可知客车的速度为90km/h合25m/s，客车在此段高速公路上行驶时发动机的功率 P=Fv=2×103N×25ms=5×104W
答：客车在此段高速公路上行驶时发动机的功率是5×104W；
（3）汽车平均每百公里油耗为20L，则行驶200km油耗为40L，消耗的汽油质量为 m=ρV=0.75×103kgm3×40×10?3m3=30kg
客车行驶200km，燃烧汽油放出的热量为 Q=mq=30×4.6×107Jkg=1.38×109J
客车发动机的效率为 η=W机械Q放×100%=4×108J1.38×109J×100%≈29.0%
答： 客车发动机的效率是29%。
22.【答案】 （1）解：车静止时对水平路面的压力：F＝G＝（m车+m人）g＝（2.72×103kg+280kg）×10N/kg＝3×104N，
对水平路面的压强：p＝ FS ＝ 3×104N1000×10?4m2 ＝3×105Pa
答：车静止时对水平路面的压强是3×105Pa
（2）解：警车行驶的速度：v＝108km/h＝30m/s，
因警车匀速直线行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，
所以，由P＝Fv可得，警车受到的阻力：f＝F′＝ Pv ＝ 60×103W30m/s ＝2×103N
答：警车以108km/h的速度水平匀速直线行驶时所受阻力是2×103N；
（3）解：由P＝ Wt 可得，警车发动机做的功：W＝Pt＝60×103W×10×60s＝3.6×107J，
由η＝ WQ吸 ×100%可得，柴油完全燃烧释放的热量：Q放＝ Wη ＝ 3.6×107J40% ＝9×107J，
由Q放＝mq可得，消耗柴油的质量：m′＝ Q放q ＝ 9×107J4.0×107J/kg ＝2.25kg
答：若警车发动机的效率为40%，以60kW的输出功率行驶10min，消耗2.25kg的柴油。

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