13.3内燃机
1
热机的种类
例1下列设备不属于热机的是
A．电风扇
B．汽油机
C．柴油机
D．蒸汽机
【答案】A
【详解】
汽油机、柴油机、蒸汽机都是燃料燃烧产生的内能最终转化为机械能，属于热机，而电风扇是利用电能转化为机械能的，不属于热机，故选Ａ。
例2
热机是把________
能转化为________
能的机器．热机的总类很多，有蒸汽机、________
机、汽轮机、喷气发动机等．
【答案】内；
机械；
内燃．
【分析】
热机是利用燃料燃烧产生的高温高压气体做功，将内能转化为机械能的装置．
【详解】
热机把内能转化成机械能，蒸汽机、内燃机、火汽轮机、喷气发动机在工作中，都是将燃料燃烧产生的内能最终转化为机械能，都属于热机．
故答案为内；机械；内燃．
【练1】在如图所示的交通工具中，利用热机做动力的是（ ）
A．高速列车
B．快速列车
C．长途客车
D．电动车
【答案】C
【详解】
AB．为提高车速和节省能源，高速列车和快速列车是由电动机提供动力的，故AB不符合题意；
C．长途客车工作时都要使用化石能源作燃料，燃料燃烧时将内能转化为机械能驱使它们运动，所以它们都是使用热机工作的，故C符合题意；
D．电动自行车工作时是通过电动机工作的，将电能转化为机械能，没有使用热机，故D不符合题意。
故选C。
【练2】
世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意，比如：蒸汽机和汽油机，它们工作时，能的转化过程是_________，图中________(选填“甲”或“乙”)是汽油机的工作原理图．
【答案】化学能转化为内能再转化为机械能
乙
【详解】
蒸汽机和汽油机都属于热机，是将内能转化为机械能的机器．由图甲可知，燃料燃烧，将燃料的化学能转化为水和水蒸气的内能，从玻璃管口喷出的水蒸气驱动叶轮转动，则水蒸气对叶轮做功，将水蒸气的内能转化为叶轮的机械能；此过程反映了蒸汽机的工作原理；在图乙中，火焰使上方空气温度升高、上升，热空气带动叶轮转动，内能转化为机械能，与汽油机的工作原理相同．
2
汽油机
例1如图所示是四冲程汽油机的剖面图，下列关于其四个冲程的描述错误的是（ ）
A．吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸
B．压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能增加
C．做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能
D．排气冲程中，废气被排出汽缸
【答案】C
【详解】
A．汽油机在吸气冲程中，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汽缸，故A正确，不符合题意；
B．在压缩冲程中，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，气体的内能变大，此过程是机械能转化为内能的过程，故B正确，不符合题意；
C．在做功冲程中，燃料燃烧释放的内能大部分需要克服摩擦、发生热传递而散失，只有一少部分转化为机械能，故C错误，符合题意；
D．排气冲程将废气排出汽缸，故D正确，不符合题意。
故选C。
例2
汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，由图可知现在它正处在______冲程；用水冷却汽车的发动机，这是利用水的______的特点；用两个相同的电热器给质量相同的物质甲和水分别加热，它们的温度随加热时间的变化关系如图所示，据此判断物质甲的比热容为______J/（kg·℃）。c水=4.2×103J/（kg·℃）
【答案】做功
比热容大
2.1×103
【详解】
[1]根据图可知，进气门和排气门关闭，活塞向下运动，属于做功冲程。
[2]水的比热容较大，质量相同的水和其它液体相比较，升高相同的温度时，吸收的热量多，所以用水冷却汽车的发动机。
[3]由图像可知：用两个相同的电热器给质量相同的物质甲和水加热，水温度升高60℃需要20min，物质甲温度升高60℃需要10min。所以质量相同的物质甲和水升高相同的温度需要吸收的热量关系为
Q水吸=2Q甲吸
c水mΔt=2
c甲mΔt
c甲=×4.2×103J/(kg·℃)=2.1×103J/(kg·℃)
【练1】下图是四冲程汽油机的工作示意图，下列说法正确的是（ ）
A．图甲是压缩冲程，内能转化为机械能
B．该内燃机一个工作循环有四个冲程正确的顺序是乙、丁、甲、丙
C．丁是做功冲程，把绝大部分的内能转化为机械能
D．靠惯性完成的冲程是甲、乙、丙
【答案】D
【详解】
A．图甲两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能，故A错误；
B．内燃机一个工作循环分别是吸热冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。图乙进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程；图丙进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程；图丁两气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，内能转化为机械能，四个冲程正确的顺序是乙、甲、丁、丙，故B错误；
C．由上分析可知，丁是做功冲程。汽油机的效率约为20%～30%，故只能把一小部分的内能转化为机械能，故C错误；
D．只有做功冲程将内能转化机械能，其它三个冲程是辅助冲程，要靠飞轮的惯性完成，故靠惯性完成的冲程是甲、乙、丙，故D正确。
故选D。
【练2】甲、乙、丙和丁图是汽油机的四个冲程工作原理图，图丙属于___________
冲程，此冲程主要把___________
能转化为___________
能。
【答案】做功
内
机械
【详解】
[1][2][3]丙图中两个气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，是汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能，为汽车提供动力。
3
柴油机
例
如图所示是内燃机某一冲程的示意图，其中喷油嘴正在喷油，由图可知：
(1)这种内燃机是______（填“汽”或“柴”）油机；
(2)它在吸气冲程吸入的物质是______（填“空气”、“汽油”、“柴油”或“空气和汽油的混合物”）；
(3)如图所示冲程中其能量转化是把______能转化为______能。
【答案】柴
空气
内
机械
【详解】
(1)[1]由题知，内燃机的顶端是喷油嘴，所以该内燃机是柴油机。
(2)[2]在柴油机的吸气冲程中吸入的是空气。
(3)[3][4]图中的气门闭合、燃料燃烧做功，活塞下移，是做功冲程；该冲程中，燃气膨胀做功，将内能转化为机械能。
【练】如图为柴油机的四个冲程示意图，但顺序不对，下列相关说法错误的是(
)
A．甲图冲程中，只吸入了空气
B．乙图冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能
C．在一个工作循环内，正确的顺序是甲→丙→乙→丁
D．若它的曲轴转速是1800r/min，则每1s钟可外做功15次
【答案】B
【详解】
A．甲图中，进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，柴油机吸入气缸的只是空气，故A项正确；A项不符合题意；
B．乙图中，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；在做功冲程中，燃料燃烧释放的内能大部分需要克服摩擦、发生热传递而散失或被废气带走，只有一少部分转化为机械能，故B错误；故B项符合题意；
C．丙图中，气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程；丁图中，排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，在一个工作循环内，正确的顺序是甲→丙→乙→丁，故C正确；故C项不符合题意；
D．四冲程柴油机的转速为1800r/min，说明1s内汽油机曲轴的转动30r，一个工作循环中，曲轴转动两周，对外做功一次，1s内曲轴转动30r，对外做功15次，故D正确。故D项不符合题意；
4
内燃机的有关计算
例1四冲程柴油机的转数是960r/min，
那么它每秒对外做功的次数是
（ ）
A．8次
B．16次
C．480次
D．960次
【答案】A
【详解】
由题意知，柴油机每秒的转数
而飞轮每转两圈，对外做功一次，所以此柴油机每秒对外做功8次。
故选A。
例2
汽油机一个工作循环中只对外做____次功，曲轴转____周，飞轮转_____圈，活塞往返____次。
【答案】1
2
2
2
例3
汽油机的一个工作循环是由______个冲程组成的，如图所示为______冲程，已知活塞每秒做功30次共3000J，则此汽油机每秒钟内完成______个冲程，飞轮的转速为______r/min，功率为______W。
【答案】四
做功
120
3600
3000
【详解】
[1]汽油机的一个工作循环是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。
[2]由图可知，进气门和排气门都是关闭的，火花塞点火，活塞下行，可以判断是做功冲程。
[3]每秒做功30次说明飞轮转速是60r/s，表示每秒飞轮转动60圈，要经过120个冲程。
[4]由题意可知，飞轮的转速为60r/s，即3600r/min。
[5]由题意可知，汽油机的功率为
例4
一台四冲程柴油机的曲轴转速是3000r/min，它1秒钟对外做功________次；它在吸气冲程中，吸入汽缸里的物质是________（选填“柴油和空气”，或“空气”）。
【答案】25
空气
【详解】[1]因为飞轮的转速为3000r/min，则1秒钟飞轮转50r，完成25个工作循环，对外做功25次。
[2]柴油机在吸气冲程中吸入气缸的只有空气。
【练1】一台单杠四冲程内燃机正常工作时的转速为1800r/min，该内燃机每秒共经历了________冲程。如图所示，某单缸四冲程汽油机正处于________冲程，此冲程将________能转化为________能，接下来它应该处于________冲程，汽油机是汽车的“心脏”，气缸外面有“水套”，汽车行驶时水的温度会升高，水的内能会增大，这是通过________方式改变水的内能。
【答案】60
做功
内
机械
排气
热传递
【详解】
[1]内燃机正常工作时的转速为1800r/min=30r/s，即每秒完成15个工作循环，完成60个冲程。
[2][3][4]如图，进气门和排气门都是关闭的，火花塞放出电火花，活塞下行，可以判断是做功冲程，做功冲程中内能转化为机械能。
[5]接下来应该将燃烧后的废气排出，所以接下来应该处于排气冲程。
[6]气缸外有一个水套，气缸被水包围着，水从气缸吸收热量，温度升高，水的内能会增大，这是通过热传递的方式改变水的内能。
【练2】
某单缸四冲程的内燃机转速为1800r/min，该内燃机每秒钟对外做功的次数为______次，完成______个工作冲程。
【答案】15
60
【详解】
[1][2]飞轮的转速是
1800r/min=30r/s
因为飞轮转动两圈对外做功1次，所以该内燃机每秒对外做功15次，飞轮转2圈，完成4个冲程，所以完成60个冲程。
【练3】如图甲、乙装置，对比“能量转化情况”、
“改变气体内能的方式”和“气体内能的变化”三个方面中，有______个方面是相同的，若汽油机1s内对外做功15次，则其曲轴的转速为______r/min。
【答案】一
1800
【练4】一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为，该柴油机活塞1s对外做功____次，每次做功W,相比压缩冲程增加的内能E，W___E_选填“”、“”或“”。
【答案】25＞
【解析】
【详解】
解答：(1)已知飞轮转速为3000r/min＝50r/s，一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，对外做功一次，故该柴油机活塞每秒钟燃气推动活塞往返50次，做功25次；(2)
活塞从上到下，从下到上，距离一样，但是做功冲程的时候，燃料燃烧释放的内能转化为机械能,远远大于压缩冲程增加的内能，所以从做功的因素上，做功冲程每次做功W大于压缩冲程增加的内能E，即W>E
【练5】一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3
600转/分．
①该柴油机活塞1
秒内对外做功多少次？（说明理由）
②柴油机效率为40%，当消耗2.5×107
J的内能，转化成的机械能是多少焦耳？
【答案】①30次；②1×107J．
【解析】①飞轮转速为3600r/min＝60r/s，因为一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次，所以，该柴油机1s对外做功30次；②由η＝×100%可得，转化成的机械能：W＝ηQ＝40%×2.5×107J＝1×107J.
点睛：（1）在四冲程内燃机的一个工作循环中，完成4个冲程，并对外做功1次，曲轴和飞轮转2圈；（2）知道柴油机的效率和消耗的内能，根据W＝ηQ求出转化成的机械能。13.3内燃机
1
热机的种类
例1下列设备不属于热机的是
A．电风扇
B．汽油机
C．柴油机
D．蒸汽机
例2
热机是把________
能转化为________
能的机器．热机的总类很多，有蒸汽机、________
机、汽轮机、喷气发动机等．
【练1】在如图所示的交通工具中，利用热机做动力的是（ ）
A．高速列车
B．快速列车
C．长途客车
D．电动车
【练2】
世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意，比如：蒸汽机和汽油机，它们工作时，能的转化过程是_________，图中________(选填“甲”或“乙”)是汽油机的工作原理图．
2
汽油机
例1如图所示是四冲程汽油机的剖面图，下列关于其四个冲程的描述错误的是（ ）
A．吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸
B．压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能增加
C．做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能
D．排气冲程中，废气被排出汽缸
例2
汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，由图可知现在它正处在______冲程；用水冷却汽车的发动机，这是利用水的______的特点；用两个相同的电热器给质量相同的物质甲和水分别加热，它们的温度随加热时间的变化关系如图所示，据此判断物质甲的比热容为______J/（kg·℃）。c水=4.2×103J/（kg·℃）
【练1】下图是四冲程汽油机的工作示意图，下列说法正确的是（ ）
A．图甲是压缩冲程，内能转化为机械能
B．该内燃机一个工作循环有四个冲程正确的顺序是乙、丁、甲、丙
C．丁是做功冲程，把绝大部分的内能转化为机械能
D．靠惯性完成的冲程是甲、乙、丙
【练2】甲、乙、丙和丁图是汽油机的四个冲程工作原理图，图丙属于___________
冲程，此冲程主要把___________
能转化为___________
能。
3
柴油机
例
如图所示是内燃机某一冲程的示意图，其中喷油嘴正在喷油，由图可知：
(1)这种内燃机是______（填“汽”或“柴”）油机；
(2)它在吸气冲程吸入的物质是______（填“空气”、“汽油”、“柴油”或“空气和汽油的混合物”）；
(3)如图所示冲程中其能量转化是把______能转化为______能。
【练】如图为柴油机的四个冲程示意图，但顺序不对，下列相关说法错误的是(
)
A．甲图冲程中，只吸入了空气
B．乙图冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能
C．在一个工作循环内，正确的顺序是甲→丙→乙→丁
D．若它的曲轴转速是1800r/min，则每1s钟可外做功15次
4
内燃机的有关计算
例1四冲程柴油机的转数是960r/min，
那么它每秒对外做功的次数是
（ ）
A．8次
B．16次
C．480次
D．960次
例2
汽油机一个工作循环中只对外做____次功，曲轴转____周，飞轮转_____圈，活塞往返____次。
例3
汽油机的一个工作循环是由______个冲程组成的，如图所示为______冲程，已知活塞每秒做功30次共3000J，则此汽油机每秒钟内完成______个冲程，飞轮的转速为______r/min，功率为______W。
例4
一台四冲程柴油机的曲轴转速是3000r/min，它1秒钟对外做功________次；它在吸气冲程中，吸入汽缸里的物质是________（选填“柴油和空气”，或“空气”）。
【练1】一台单杠四冲程内燃机正常工作时的转速为1800r/min，该内燃机每秒共经历了________冲程。如图所示，某单缸四冲程汽油机正处于________冲程，此冲程将________能转化为________能，接下来它应该处于________冲程，汽油机是汽车的“心脏”，气缸外面有“水套”，汽车行驶时水的温度会升高，水的内能会增大，这是通过________方式改变水的内能。
【练2】
某单缸四冲程的内燃机转速为1800r/min，该内燃机每秒钟对外做功的次数为______次，完成______个工作冲程。
【练3】如图甲、乙装置，对比“能量转化情况”、
“改变气体内能的方式”和“气体内能的变化”三个方面中，有______个方面是相同的，若汽油机1s内对外做功15次，则其曲轴的转速为______r/min。
【练4】一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为，该柴油机活塞1s对外做功____次，每次做功W,相比压缩冲程增加的内能E，W___E_选填“”、“”或“”。
【练5】一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3
600转/分．
①该柴油机活塞1
秒内对外做功多少次？（说明理由）
②柴油机效率为40%，当消耗2.5×107
J的内能，转化成的机械能是多少焦耳？
