中考物理复习微专题（20） 热机问题
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2022-02-08 09:56:26 6次
1.热机定义：热机是利用内能来做功，把内能转化为机械能的机器。
2.热机种类：蒸汽机、内燃机(汽油机和柴油机)、汽轮机、喷气发动机等
3.工作过程：内燃机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。一个工作循环曲轴转两周，活塞往复运动各两次，只有做功冲程对外做功，其余的三个冲程叫辅助冲程，是靠飞轮的惯性来完成的。
内燃机活塞在汽缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
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，吸气、压缩、做功、排气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。
在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功，而其它三个冲程(吸气冲程、压缩冲程和排气冲程)是依靠飞轮的惯性来完成的。
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。
①汽油机工作过程：
②柴油机工作过程：
4.汽油机和柴油机的区别于联系
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气缸的是汽油和空气组成的燃料混合物；柴油机吸气冲程吸入气缸的是空气。
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。
⑤汽油机和柴油机在运转之前都要靠外力辅助启动。
5.热机效率
(1) 概念：用来做有用功的那部分能量W与燃料完全燃烧放出的热量Q之比。
数学表达式：η＝
×100%
(2) 提高热机效率的途径
a.减少各种热量损失；
b.减少摩擦，保持良好的润滑；
c.尽可能使燃料充分燃烧。
2.热机种类：蒸汽机、内燃机(汽油机和柴油机)、汽轮机、喷气发动机等
3.工作过程：内燃机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。一个工作循环曲轴转两周，活塞往复运动各两次，只有做功冲程对外做功，其余的三个冲程叫辅助冲程，是靠飞轮的惯性来完成的。
内燃机活塞在汽缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
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，吸气、压缩、做功、排气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。
在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功，而其它三个冲程(吸气冲程、压缩冲程和排气冲程)是依靠飞轮的惯性来完成的。
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。
①汽油机工作过程：
②柴油机工作过程：
4.汽油机和柴油机的区别于联系
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气缸的是汽油和空气组成的燃料混合物；柴油机吸气冲程吸入气缸的是空气。
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。
⑤汽油机和柴油机在运转之前都要靠外力辅助启动。
5.热机效率
(1) 概念：用来做有用功的那部分能量W与燃料完全燃烧放出的热量Q之比。
数学表达式：η＝
×100%(2) 提高热机效率的途径
a.减少各种热量损失；
b.减少摩擦，保持良好的润滑；
c.尽可能使燃料充分燃烧。
【例题1】(2020湖南岳阳)下列与热学有关叙述合理的是( )
A. 年平均气温为-25℃的南极的冰山没有内能
B. 烤火取暖是火焰的温度转移到了人身上
C. 内燃机压缩冲程将机械能转化为内能
D. “端午佳节粽叶飘香”，人们闻到粽子的香味是升华现象
【答案】C
【解析】
A. 年平均气温为-25℃的南极的冰山没有内能
B. 烤火取暖是火焰的温度转移到了人身上
C. 内燃机压缩冲程将机械能转化为内能
D. “端午佳节粽叶飘香”，人们闻到粽子的香味是升华现象
【答案】C
【解析】
A．一切物体都有内能，年平均气温为-25℃的南极的冰山有内能，故A不符合题意；
B．烤火取暖，人体吸收热量，内能增加，内能发生了转移，故B不符合题意；
C．在压缩冲程中，活塞压缩气体做功，将机械能转化为内能，故C符合题意；
D．人们闻到粽子的香味，由于分子在不停做无规则运动引起的，所以它是扩散现象，故D不符合题意。
【练习】四冲程柴油机工作过程中，以下说法错误的是( )
A.压缩冲程和做功冲程发生了能量的转化 B.做功冲程使汽车获得动力
C.排气冲程排出了汽车的尾气 D.吸气冲程吸入气缸的是柴油
【答案】D
【解析】
B．烤火取暖，人体吸收热量，内能增加，内能发生了转移，故B不符合题意；
C．在压缩冲程中，活塞压缩气体做功，将机械能转化为内能，故C符合题意；
D．人们闻到粽子的香味，由于分子在不停做无规则运动引起的，所以它是扩散现象，故D不符合题意。
【练习】四冲程柴油机工作过程中，以下说法错误的是( )
A.压缩冲程和做功冲程发生了能量的转化 B.做功冲程使汽车获得动力
C.排气冲程排出了汽车的尾气 D.吸气冲程吸入气缸的是柴油
【答案】D
【解析】
(1)压缩冲程：活塞的机械能转化为燃料混合物的内能；
做功冲程：燃料燃烧，化学能转化为内能，产生高温高压气体，推动活塞做功，内能在转化为机械能。
(2)做功冲程使汽车获得动力。
(3)排气冲程排出汽车的尾气。
(4)吸气冲程吸入气缸的只有空气。
【例题2】(2020湖南衡阳)如图所示为内燃机四冲程工作示意图，下列说法正确的是( )
A．一个工作循环的正确顺序是：甲乙丙丁
B．乙图冲程能获得动力
C．丁图冲程有明显机械能转化为内能的过程
D．丙图冲程存在化学能转化为内能的过程
【答案】C
【解析】
做功冲程：燃料燃烧，化学能转化为内能，产生高温高压气体，推动活塞做功，内能在转化为机械能。
(2)做功冲程使汽车获得动力。
(3)排气冲程排出汽车的尾气。
(4)吸气冲程吸入气缸的只有空气。
【例题2】(2020湖南衡阳)如图所示为内燃机四冲程工作示意图，下列说法正确的是( )
A．一个工作循环的正确顺序是：甲乙丙丁
B．乙图冲程能获得动力
C．丁图冲程有明显机械能转化为内能的过程
D．丙图冲程存在化学能转化为内能的过程
【答案】C
【解析】
甲图中两个气阀都关闭，火花塞点火，活塞下运动，是做功冲程，此冲程将内能转化为机械能；
乙图中进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程；
丙图中排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程；
丁图中两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是机械能转化为内能；
A.四个冲程的正确顺序是乙丁甲丙，故A错误；
B.乙图为吸气冲程，内燃机在做功冲程能获得动力，故B错误；
C.丁图为压缩冲程，在该冲程中将机械能转化为内能，故C正确；
D.丙图为排气冲程，而在做功冲程存在化学能转化为内能的过程，故D错误。
【练习】如图所示，是汽油机工作时的四个冲程，其中属于做功冲程的是( )
A B C D
【答案】C
【解析】
乙图中进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程；
丙图中排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程；
丁图中两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是机械能转化为内能；
A.四个冲程的正确顺序是乙丁甲丙，故A错误；
B.乙图为吸气冲程，内燃机在做功冲程能获得动力，故B错误；
C.丁图为压缩冲程，在该冲程中将机械能转化为内能，故C正确；
D.丙图为排气冲程，而在做功冲程存在化学能转化为内能的过程，故D错误。
【练习】如图所示，是汽油机工作时的四个冲程，其中属于做功冲程的是( )
A B C D
【答案】C
【解析】
解决此题要知道内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，判断冲程名称可用口诀：“先看气门开关情，再看活塞上下行；开下吸气开上排，关上压缩关下功．”进行分析．
A．进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程；不符合题意；
B．两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，不符合题意；
C．两气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，符合题意；
D．排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程；不符合题意．
【例题3】(2020四川南充)若一辆小汽车一年行驶一万公里，消耗1t汽油，这次汽油完全燃烧放出________J的热量；某次行驶过程中，该汽车汽油机曲轴的转速为3600r/min，在1s内汽油机对外做功________次(q汽=4.6×107J/kg)。
【答案】 (1)
(2) 30
【解析】
A．进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程；不符合题意；
B．两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，不符合题意；
C．两气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，符合题意；
D．排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程；不符合题意．
【例题3】(2020四川南充)若一辆小汽车一年行驶一万公里，消耗1t汽油，这次汽油完全燃烧放出________J的热量；某次行驶过程中，该汽车汽油机曲轴的转速为3600r/min，在1s内汽油机对外做功________次(q汽=4.6×107J/kg)。
【答案】 (1)
(2) 30【解析】
(1)这次消耗的汽油为
，根据公式
可算出汽油完全燃烧放出的热量为
故汽油完全燃烧放出的热量为
(2)该汽车汽油机曲轴的转速为
，内燃机做一次功，曲轴转动两次，某次行驶过程中，该汽车汽油机曲轴1s内转动60次，则该汽车1s内油机对外做功30次。
【练习】我国自主研发的某品牌汽车进行技术测试，已知该车在某段长1.2km的水平路面做匀速直线运动，用时40s，汽车在行驶过程中受到的阻力为400N，汽车在此过程中发动机热机效率为48%，汽油的热值q＝4.6×107J/kg。在该段测试过程中：
(1)汽车的功率为多少？
(2)燃烧了多少汽油？(计算结果保留两位小数)
【答案】(1)汽车的功率为1.2×104W；(2)燃烧了0.02kg汽油。
【解析】
，根据公式可算出汽油完全燃烧放出的热量为 故汽油完全燃烧放出的热量为
(2)该汽车汽油机曲轴的转速为
，内燃机做一次功，曲轴转动两次，某次行驶过程中，该汽车汽油机曲轴1s内转动60次，则该汽车1s内油机对外做功30次。【练习】我国自主研发的某品牌汽车进行技术测试，已知该车在某段长1.2km的水平路面做匀速直线运动，用时40s，汽车在行驶过程中受到的阻力为400N，汽车在此过程中发动机热机效率为48%，汽油的热值q＝4.6×107J/kg。在该段测试过程中：
(1)汽车的功率为多少？
(2)燃烧了多少汽油？(计算结果保留两位小数)
【答案】(1)汽车的功率为1.2×104W；(2)燃烧了0.02kg汽油。
【解析】
(1)因汽车匀速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，此过程中汽车牵引力做的功：
W＝Fs＝fs＝400N×1.2×103m＝4.8×105J
汽车牵引力做的功率：
P＝
＝
＝1.2×104W
(2)由η＝
×100%可得，消耗汽油完全燃烧释放的热量：
Q放＝
＝
＝1×106J
由Q放＝mq可得，消耗汽油的质量：
m＝
＝
≈0.02kg
所以，此过程中汽车牵引力做的功：
W＝Fs＝fs＝400N×1.2×103m＝4.8×105J
汽车牵引力做的功率：
P＝
＝＝1.2×104W(2)由η＝
×100%可得，消耗汽油完全燃烧释放的热量：Q放＝
＝＝1×106J由Q放＝mq可得，消耗汽油的质量：
m＝
＝≈0.02kg
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