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第十四章内能的利用(核心考点讲练)
考点01热机
【高频考点精讲】
一、热机
1、定义:把内能转化为机械能的机械叫做热机。
2、热机的种类很多,例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
二、内燃机
1、内燃机是现代社会中最常见的一种热机,分为汽油机和柴油机两大类。
2、内燃机工作过程
(1)冲程:活塞在汽缸内往复运动时,从汽缸的一端运动到另一端的过程,叫做一个冲程。
(2)内燃机的每一个工作循环分为四个阶段:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。活塞往复运动2次。
(3)四冲程汽油机工作示意图
①吸气冲程:进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,汽油和空气的混合物进入气缸。
②压缩冲程:进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,燃料混合物被压缩。机械能转化为内能。
③做功冲程:火花塞产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向下运动,带动曲轴转动,对外做功。内能转化为机械能。
④排气冲程:进气门保持关闭,排气门打开,活塞向上运动,把废气排出气缸。
总结: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,而做功冲程是内燃机中唯一对外做功的冲程。
三、汽油机和柴油机区别
汽油机:汽缸顶部为火花塞,吸入汽油和空气的混合物,点火方式为点燃式,效率较低。
柴油机:汽缸顶部为喷油嘴,吸入空气,点火方式为压燃式、效率较高。
【热点题型精练】
1.汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分,汽车多数采用汽油机作为发动机,如图是四冲程汽油机的工作循环示意图,下列说法中不正确的是()
A.甲冲程是把机械能转化为内能
B.乙冲程是排气冲程
C.丙冲程是把机械能转化为内能
D.丁冲程是吸气冲程
解:热机的四个冲程,吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
甲图:气门都关闭,活塞向上运行,气缸容积减小,是压缩冲程,将机械能转化为了内能,A正确;
乙图:排气门打开,活塞向上运动,气缸容积减小,是排气冲程,B正确;
丙图:气门都关闭,活塞向下运行,气缸容积增大,是做功冲程,将内能转化为了机械能,C错误;
丁图:进气门打开,活塞向下运行,气缸容积增大,是吸气冲程,D正确。
答案:C。
2.喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行了如下游戏探究: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(如图丙)。图乙和图丙所示的过程,分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似,这两个冲程是()
A.吸气冲程和压缩冲程 B.压缩冲程和做功冲程
C.做功冲程和排气冲程 D.压缩冲程和排气冲程
解:如图乙,扭转瓶子时,小明施加的外力压缩瓶内的气体,是机械能转化为内能,这一过程与四冲程内燃机的压缩冲程相似;当瓶盖被瓶内的气体冲出时,是瓶内气体对瓶盖做功,内能转化为机械能,这一过程与四冲程内燃机的做功冲程相似。所以A、C、D都错,B正确。
答案:B。
3.李丽周末和家人乘车去游玩,某一时刻她看到汽车转速表显示的转速为1800r/min,她向爸爸了解到汽车发动机为四冲程发动机,则此时汽车在1s内完成了()
A.60个冲程,做了15次功
B.60个冲程,做了60次功
C.120个冲程,做了30次功
D.30个冲程,做了30次功
解:
飞轮转速是1800r/min=30r/s,即该飞轮每秒钟转30圈。因为一个工作循环飞轮转2圈,完成四个工作冲程、做功1次,所以飞轮转30圈共做功15次、有60个冲程,故A正确,BCD错误。
答案:A。
4.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()
A.图a中气缸内的蒸汽体积膨胀,从而推动活塞使舰载机获得牵引力
B.气缸内的蒸汽推动活塞时,内能减小
C.从能量转化角度讲,蒸汽弹射装置工作时与图A所示的原理相似
D.汽油机一个工作循环的正确顺序是ABCD
解:A是吸气冲程、B是压缩冲程、C是做功冲程、D是排气冲程,蒸汽弹射装置是内能转化为机械能,与C图做功冲程相似;
AB、a图中,气缸内蒸汽体积膨胀,对外做功,其内能减小,同时推动活塞,使舰载机获得巨大的牵引力,该过程中内能转化为机械能,燃气的内能减小,故AB正确;
C、蒸汽弹射装置工作时内能转化为机械能,与汽油机的做功冲程相似,而图A中汽油机的进气门打开,排气门关闭,活塞向下移动,是汽油机的吸气冲程,与蒸汽弹射装置工作时的原理不同,故C错误;
D、四冲程汽油机一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成,所以汽油机一个工作循环的正确顺序是ABCD,故D正确。
答案:C。
5.如图是我国古代发明的取火器模型图,把推杆迅速推入牛角套筒时,套筒内空气被压缩,推杆前端的艾绒立刻燃烧起来,此过程中机械能转化为内
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