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13.3 内燃机
一、单选题
1．关于汽油机和柴油机的区别，下列说法错误的是（ ）
A．汽油机有火花塞，柴油机有喷油嘴
B．汽油机用压燃式点火，柴油机用点燃式点火
C．吸气冲程中，汽油机吸入汽油和空气混合物，柴油机只吸入空气
D．小汽车、摩托车通常用汽油机做发动机；卡车、挖掘机用柴油机做发动机
【答案】B
【解析】
【分析】
A．汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机汽缸顶部有喷油嘴，故A正确；
B．柴油机与汽油机采用的点火方式不同，柴油机采用压燃式，汽油机采用点燃式，故B错误；
C．在热机的吸气冲程中，汽油机吸入的是汽油和空气的混合气体，柴油机吸入的只有空气，故C正确；
D．柴油机一般用于大型机械，例如卡车、挖掘机；汽油机用于小型机械，例如小汽车、摩托车，故D正确。
故选B。
2．关于四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是（ ）
A．吸气冲程：只吸入空气 B．压缩冲程：缸内温度降低
C．做功冲程：气体推动活塞做功 D．排气冲程：内能转化为机械能
【答案】C
【解析】
A．吸气冲程：吸入空气和汽油的混合物，故A错误；
B．压缩冲程：活塞压缩混合气做功，缸内气体内能增大，温度升高，故B错误；
C．做功冲程：燃烧后的高温高压气体推动活塞做功，内能转化为机械能，故C正确；
D．排气冲程：排气门打开，进气门开闭，由飞轮的惯性带曲轴转动，带活塞上移，排出废气，不涉及内能与机械能间的转化，故D错误。
故选C。
3．如图所示，是汽油机工作时的四个冲程，其中使汽车获得动力的冲程是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】
由上述分析可知，使汽车获得动力的冲程是做功冲程，这一冲程中，将内能转化为机械能；
A．两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，故A不符合题意；
B．排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程，故B不符合题意；
C．两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，故C符合题意；
D．进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程，故D不符合题意。
故选C。
4．关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法：
①在压缩冲程中，是机械能转化为内能 ②在做功冲程中，是内能转化为机械能
③只有做功冲程是燃气对外做功 ④汽油机和柴油机的点火方式相同
以上说法中正确的是（ ）
A．只有②③ B．只有①③ C．只有②④ D．只有①②③
【答案】D
【解析】
【分析】
①②③汽油机四冲程分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。在压缩冲程中，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；在做功冲程中，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，是内能转化为机械能；四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，其它三个冲程都依靠飞轮的惯性完成，故①②③正确；
④汽油机顶部有火花塞，采用的是点燃式点火；而柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴，采用的压燃式点火，汽油机和柴油机的点火方式不相同，故④不正确。
故选D。
5．如图所示描述的物理过程，下列分析正确的是（ ）
A．图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的温度升高，内能不变
B．图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的内能增大
C．图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能增加
D．图丁：汽缸内的气体推动活塞向下运动，内能转化为机械能，气体内能减少
【答案】D
【解析】
A．图甲中厚玻璃内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增加，故A错误；
B．图乙中瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，空气的内能减小，故B错误；
C．图丙中试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，水蒸气的内能减少，故C错误；
D．图丁中汽缸内的气体推动活塞向下运动时（即做功冲程），内能转化为机械能，气体的内能减少，故D正确。
故选D。
6．如图所示，科学老师将“火锅打火机”端口伸入空塑料瓶，先轻按开关，往罐内充入少量丁烷（C4H10），接着按下点火开关，随着“嘭”的一声，塑料瓶便向斜上方飞出。下列汽油机的工作原理示意图，与这一过程的能量转化相同的是（ ）。
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】
A．由题意可知，塑料瓶飞出时，瓶内气体的内能转化为塑料瓶的机械能。图A中进气门打开，活塞向下运动，这是汽油机的吸气冲程，没有能量转化，故A不符合题意；
B．图B中，两个气门关闭，活塞向上运动，这是汽油机的压缩冲程，活塞的机械能转化为汽油和空气混合物的内能，故B不符合题意；
C．图C中，两个气门关闭，活塞向下运动，高温高压的燃气的内能转化为活塞的机械能，故C符合题意；
D．图D中，排气门打开，活塞向上运动，这是汽油机的排气冲程，没有能量转化，故D不符合题意。
故选C。
7．如图所示的实验，试管口木塞冲出过程中，下列说法错误的是（ ）
A．试管口出现的白雾是水蒸气液化形成的
B．试管口出现白雾说明水蒸气内能增加
C．能量转化情况与内燃机做功冲程相同
D．水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能减少
【答案】B
【解析】
如图所示实验中，木塞冲出时，是试管内水蒸气对木塞做功，将水蒸气的内能转化为木塞的机械能，那么水蒸气的内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水珠，于是试管口出现了白雾，而内燃机的做功冲程是内能转化为机械能，所以这个能量转化与内燃机做功冲程相同，故ACD正确，不符合题意，B错误，符合题意。
故选B。
8．如图所示的某单缸四冲程汽油机，下列说法正确的是（ ）
A．靠飞轮惯性完成冲程的是乙、丙、丁
B．四冲程内燃机在一个工作循环中工作过程依次是丁丙甲乙
C．甲图中能量的转化是内能转化为机械能
D．乙图中汽缸内气体温度会下降
【答案】D
【解析】
甲图：两气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，将机械能转化为内能；
乙图：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程；
丙图：两气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，将燃料燃烧释放的内能转化为机械能，为汽车提供动力；
丁图：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程；
A．由以上分析可知，在热机的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是靠飞轮的惯性完成的，即依靠飞轮惯性完成的冲程是：甲、乙、丁冲程，故A错误；
B．热机的四个冲程依次是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，即丁、甲、丙、乙，故B错误；
C．甲图中能量的转化是机械能转化为内能，故C错误；
D．在排气冲程中，高温、高压的废气被排出，则气缸内气体温度会下降，故D正确。
故选D。
9．一台内燃机的飞轮转速是1440转/分，那么在每秒钟内（ ）
A．飞轮转动24转，燃气对活塞做功720次，活塞完成2880个冲程
B．飞轮转动24转，燃气对活塞做功24次，活塞完成24个冲程
C．飞轮转动24转，燃气对活塞做功12次，活塞完成48个冲程
D．飞轮转动24转，燃气对活塞做功1440次，活塞完成1440个冲程
【答案】C
【解析】
已知飞轮转速为1440r/min=24r/s，在1个工作循环中，飞轮转2圈，完成4个冲程并对外做功1次；所以，在每秒钟内，该内燃机的飞轮转动24转，燃气对活塞做功12次，活塞完成48个冲程，故ABD错误，C正确。
故选C。
10．下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况．关于对图中①②③④的补充正确的是（ ）
A．①做功冲程②内能转化为机械能③压缩冲程④机械能转化为内能
B．①压缩冲程②内能转化为机械能③做功冲程④机械能转化为内能
C．①压缩冲程②机械能转化为内能③做功冲程④内能转化为机械能．
D．①做功冲程②机械能转化为内能③压缩冲程④内能转化为机械能
【答案】C
【解析】
汽油机的四个冲程分别是吸气冲程，压缩冲程，做功冲程和排气冲程，所以①压缩冲程，把机械能转化为内能，也就是压缩对气体做功使其内能增大温度升高 ③是做功冲程，把内能转化为机械能．对照答案C对．
二、填空题
11．利用内能可以______，也可以做功。热机是利用内能来做功，把内能转化为______的机器。热机的种类有蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等。
【答案】 加热 机械能
【解析】
【分析】
[1]利用内能可以加热，也可以做功。
[2]热机是利用内能来做功，把内能转化为机械能的机器。
12．燃料燃烧时，将储存的___________能转化为蒸汽或燃气的内能，各种将蒸汽或燃气的内能转化为_____能的发动机统称为热机．汽油机与柴油机的不同之处之一: 当汽油机的进气阀门开启，空气和_________的混合气体进入汽缸．
【答案】 化学 机械 汽油
【解析】
[1][2]燃料燃烧时，将储存的化学能转化为蒸汽或燃气的内能，各种将蒸汽或燃气的内能转化为机械能的发动机统称为热机；
[3] 汽油机与柴油机的不同之处之一：在吸气冲程，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．
13．内燃机工作的过程，是将燃料所具有的______________能最终转化为______________能的过程，该过程可分成四个阶段（冲程），依次为______________冲程、______________冲程、. ______________冲程和______________冲程．
【答案】 化学 机械 吸气 压缩 做功 排气
【解析】
[1][2][3][4][5][6]内燃机工作的过程，是将燃料所具有的化学能转化为内能，再将内能转化为机械能的过程，该过程可分成四个阶段（冲程），依次为吸气冲程，也叫第一冲程，压缩冲程，也叫第二冲程，做功冲程，也叫第三冲程，排气冲程，也叫第四冲程．
14．图中单缸四冲程汽油机正处在______冲程，若该汽油机转速为1800r/mim，则它每秒钟完成____个冲程。用水循环带走汽油机产生的热量，这是利用了水的______较大的特性。
【答案】 做功 60 比热容
【解析】
[1]由图可知，该汽油机进气阀和排气阀均关闭，点燃了火花塞，活塞向下运动，处于做功冲程。
[2]由题意可知，该汽油机转速为1800r/mim，即飞轮每分钟转动1800圈，每秒钟飞轮转动30圈。内燃机在一个工作循环中有四个冲程，活塞往复运动两次，曲轴和飞轮转动两圈，故它每秒钟完成60个冲程。
[3]因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量更多。
15．如图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。气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，内能___________（填“增大”、“减少”或“不变”），推动活塞运动，使舰载机获得巨大的动能。此过程的能量转化方式类似于汽油机的___________冲程。
【答案】 减少 做功
【解析】
[1][2]汽油机的做功冲程是将内能转化为机械能。气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，内能减少，推动活塞运动，使舰载机获得巨大的动能，此过程的能量转化方式类似于汽油机的做功冲程，都是将内能转化为机械能。
16．如图中表示机械能转化为内能的冲程的是图 _____，图甲的能量转换与图 _____的原理相同；图乙的能量转换与图 _____的原理相同。
【答案】 A A B
【解析】
A图中，两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，此冲程将机械能转化为内能；B图中，火花塞点火，两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，此冲程将内能转化为机械能；C图中，进气门开启，排气门关闭，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程；D图中，排气门开启，进气门关闭，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程。
[1]图中表示机械能转化为内能的冲程的是图A中的压缩冲程。
[2]甲图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧，是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程，图甲的能量转换与图A的原理相同。
[3]乙图中瓶内气体体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能，图乙的能量转换与图B的原理相同。
17．如图所示的四幅图，甲、乙实验中与汽油机做功冲程原理相同的是图______所示的演示的实验；丙、丁两图中表示汽油机压缩冲程的是图______。做功冲程中汽油燃烧时将______能转化为______能。
【答案】 甲 丁 化学 内
【解析】
[1][2][3][4]甲图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能，与汽油机做功冲程原理相同；乙图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧。是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程；丙图两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，做功冲程中燃料燃烧过程是将化学能转化为内能，然后再将内能转化为机械能；丁图两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，把机械能转化为内能的过程。
18．如图所示为四缸发动机，其工作原理：内燃机通过连杆把四个相同汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。
排量 3.0L
输出功率 150kW
转速 6000周1分钟
(1)某汽缸在压缩冲程里，曲轴带动活塞向上运动，压缩气体，对气体做功，同时将______能转化为______能。
(2)某台四缸发动机，其主要技术指标如上表所示，其中排量等于四个汽缸排量的总和，汽缸的排量等于汽缸的工作容积。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。①该发动机在1s内做功______J，单汽缸排量V=______L；②在每个做功冲程里，发动机做功W=______J。
【答案】 机械 内 0.75 75
【解析】
(1)[1][2]曲轴带动活塞向上运动，压缩气体，对气体做功，活塞的机械能减少，故是活塞的机械能转化为气体的内能；压缩气体，对气体做功，是通过做功的方式改变内能。
(2)[3][4] [5]该发动机在1s内做功
故该发动机在1s内做功为；
单汽缸排量
故单汽缸排量为0.75L；
该发动机在1s转动的次数为
每半周都有一个气缸做功，那么每1s做功的次数为
那么每一个做功冲程的做的功为
那么每一次做功的冲程做的功为75J。
三、作图题
19．如图所示，甲为四冲程汽油机的吸气冲程示意图，请仿照甲图，在乙图中画出排气冲程活塞、连杆和曲轴的位置以及进气门和排气门的开闭情况。
【答案】
【解析】
由题可知，排气冲程，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，如下图所示：
20．如图所示，甲（a）为四冲程内燃机压缩冲程的示意图，图中画出了压缩冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况，请在图甲（b）中，画出另一个冲程中活塞运动的方向（用“↑”或“↓”表示）和进气门、排气门的开闭情况。
【答案】
【解析】
由图可知，气缸顶部的火花塞点火，是四冲程内燃机的做功冲程，在内燃机的做功冲程中，两个气门都关闭，活塞向下运动。
四、简答题
21．如图所示是一台四冲程汽油机工作时某一时刻的示意图，请回答下列问题：
（1）该汽油机此时处于哪个冲程？
（2）在此冲程中发生了怎样的能量转化？
（3）请写出汽油机在工作过程中靠飞轮惯性来完成的任意一个冲程的名称？
【答案】（1）压缩冲程；（2）机械能转化为内能；（3）吸气冲程（或压缩冲程、或排气冲程）
【解析】
【分析】
（1）由图可知，进气门和排气门关闭，活塞上行，因此是压缩冲程。
（2）压缩冲程中，活塞压缩缸内气体，对气体做功，使气体内能增大，能量转化为机械能转化为内能。
（3）除了做功冲程，其它冲程都是依靠飞轮惯性来工作的，即吸气冲程、压缩冲程、排气冲程靠飞轮惯性来完成。
22．如图所示的是生活中常见的柴油发电机组，它具有机动灵活、投资较少、启动方便等优点。它以柴油为燃料，以柴油机带动发电机发电，在柴油机汽缸内，活塞压缩空气体积，温度迅速升高，达到柴油的燃点，柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞做功，从而带动曲轴旋转。这样就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子发电，经闭合的回路就能产生电流。请找出一个与前述情景相关的物理信息，并指出对应的物理知识。（不得与示例重复）
示例：
物理信息：柴油与空气混合剧烈燃烧；物理知识：化学能转化为内能。
物理信息：_____；物理知识：_____。
【答案】 活塞压缩空气体积，温度迅速升高 机械能转化为内能
【解析】
[1][2]活塞压缩空气体积，对空气做功，空气的内能增大，温度迅速升高，此过程中将机械能转化为内能。
23．阅读短文，回答问题
美国《大众科学》杂志评出2006-2007年度奇思妙想十大发明，其中最引人注意的是“六冲程汽油机”。
这种汽油机在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力。第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸的水。
(1)六冲程汽油机的第五冲程相当于四冲程汽油机的_______冲程；
(2)在第六冲程中，水蒸气在液化过程中放出热量，内能_______(填“增大”或“减小”或“不变”）；
(3)六冲程汽油机与四冲程汽油机相比，优点是___________________________（写一条即可）。
【答案】 做功 减小 提高热机的效率
【解析】
【分析】
“六冲程汽油机”在原有四冲程汽油机完成排气冲程后向气缸内喷水，水在气缸内汽化成水蒸气，水蒸气膨胀对外做功，这种汽油机一个工作循环有六个冲程；比原有的四冲程汽油机多做一次功，因此六冲程中共做功两次，因为是利用排气冲程后的余热，所以大大的提高了热机的效率，节约了能源。
(1)[1]“六冲程汽油机”在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力；由此可知，第五冲程与做功冲程相似，内能转化为机械能。
(2)[2]在第六冲程中，水蒸气在液化过程中放出热量，内能转化为机械能，内能减小。
(3)[3]六冲程汽油机与四冲程汽油机相比，优点是提高了热机的效率，节约了能源。
24．随着生活水平的提高，汽车已经进入百姓家庭，它给我们的生活提供了便利，促进了社会经济的发展.汽车应用了许多物理知识.请你运用所学的物理知识解答下列问题：
（1）汽油机是汽车的“心脏”.汽油机工作时________________冲程将机械能转化为内能，
（2）汽车发动机在工作时，发动机的温度会升得很高，通常在发动机外装有水套，汽车发动机用水作为冷却剂的主要原因是________________.
（3）一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是1200r/min，该汽油机每秒钟内做功_______次.
【答案】 压缩 水的比热容大 10
【解析】
（1）在内燃机的四个冲程中，压缩冲程使机械能转化为气体的内能，其内能增加，温度升高；做功冲程是将内能转化为机械能的过程；
（2）因为水这种物质的比热容较大，在吸收相同的热量时，相同质量升高的温度相对较小，常用来作为冷却剂使用．
（3）飞轮转速是，因一个工作循环转2圈，做功一次，所以每秒可以做功10次
故答案为(1). 压缩 (2). 水的比热容大 (3). 10
【点睛】此类题目考查知识了内燃机的四个冲程和比热容的相关问题，要结合相关知识点进行分析解答．
五、综合题
25．阅读短文，回答文后的问题。
汽车发动机
发动机是汽车的动力源。汽油机以汽油为燃料，使活塞在气缸中往复运动，一个工作循环经历进气、压缩、做功和排气四个冲程，汽油机的性能和汽缸排量有关。汽缸排量指活塞一个冲程中活塞在气缸内通过的容积，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（冲程长度）。如果发动机有若干个气缸，所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量，实际汽车往往采用多缸发动机。如图所示发动机有4个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程。
（1）汽油机的吸气冲程吸入的是______，汽油机工作时将燃料燃烧的内能转化为______能；
（2）已知汽油的热值为4×107J/kg，如果该发动机消耗2kg的汽油，且这些汽油充分燃烧，应放出的热量为______J；
（3）四缸发动机中1号汽缸在做功冲程中，4号汽缸所处的冲程是______；
A．吸气
B．压缩
C．做功
D．排气
（4）设该发动机做功冲程燃气对活塞的平均压强是p0，发动机排量为V排，则发动机转速为2400r/min时该轿车的输出功率P与发动机排量V排的关系式为P＝______。
【答案】 空气和汽油的混合物 机械 8×107 A 20p0V排
【解析】
（1）[1]汽油机气缸顶端是火花塞，没有喷油嘴，因此汽油机的吸气冲程中吸入气缸的是空气和汽油的混合物。
[2]汽油机工作时将内能转化为机械能。
（2）[3]完全燃烧2kg的汽油放出的热量为
Q放＝mq＝2kg×4×107J/kg＝8×107J
（3）[4]四汽缸发动机，各个汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程，由图看出，4号气缸中活塞自上而下运动，据此可知四缸发动机中1号汽缸在做功冲程中，4号汽缸所处的是吸气冲程，故选A。
（4）[5]在发动机中，飞轮转2周完成一个工作循环，所以发动机转速为2400r/min时，完成1200个工作循环，每个工作循环所需要的时间为
做功冲程燃气对活塞的平均压强为p0，发动机排量为V排，则一个活塞的排气量为，做功冲程燃气对一个活塞的平均压力F＝p0S，每个做功冲程燃气对一个活塞做的功
发动机转速为2400r/min时，燃气对活塞做功的功率
由于发动机有4个汽缸，所以燃气对活塞做功的总功率
P总＝4P＝4×5p0V排＝20p0V排
26．阅读短文，回答问题：
汽油机
单缸四冲程汽油机的工作原理是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在吸气冲程中将混合气吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生内能，高温、高压的气体作用于活塞，推动活塞做往复直线运动，通过连杆、曲轴和飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机的一个工作循环包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。
工程师还制造了四缸四冲程汽油机，制造时通过连杆把四个四冲程汽油机的活塞连在一根曲轴上（如图所示）。四缸四冲程汽油机分为两种：一种是同步汽油机，四个汽缸在同一时间都做相同工作；一种是异步汽油机，各汽缸的做功过程错开，如图所示，四个汽缸依次标注为1、2、3、4，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别做吸气、压缩和排气工作。
科学家在四冲程发动机的基础上发明了“六冲程引擎”发动机。这种发动机在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而推动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力。第六冲程让水蒸气排放到冷凝器，变成可再次注入汽缸的水。“六冲程引擎”发动机的优点是环保、效率高。“六冲程引擎”发动机与传统四冲程发动机相比效率可提高40％。
（1）汽油机在做功冲程时，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将内能转化为_______能。
（2）在四缸四冲程汽油机中，若每个汽缸的做功功率相同，同步汽油机的平均功率_______（选填“大于”“等于”或“小于”）异步汽油机的平均功率，_______（选填“同步”或“异步”）汽油机的机械能输出更平稳。
（3）当异步汽油机中2号汽缸处于做功冲程时，3号汽缸处于_______冲程。飞轮每转动8周，异步汽油机对外做功_______次。
（4）“六冲程引擎”发动机的第五冲程相当于四冲程汽油机的_______冲程。“六冲程引擎”发动机的优点是_______。
【答案】 机械 等于 异步 吸气 16 做功 见解析
【解析】
（1）[1]汽油机在做功冲程里，高温、高压的燃气膨胀对外做功，消耗内能，产生机械能，将内能转化为机械能。
（2）[2]若每个汽缸做功功率相同，由于都是四个汽缸，所以同步汽油机的平均功率与异步汽油机平均功率相等。
[3]异步机各汽缸的做功冲程错开，做功冲程均匀，则机械能输出更平稳。
（3）[4]四汽缸发动机，各个汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程，据此可知四缸发动机中2号汽缸在做功冲程中，3号汽缸所处的是排气冲程。
[5]在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，飞轮每转动8周，异步汽油机对外做功
次=16次
（4）[6]六冲程引擎中的第五冲程，是水变为水蒸气推动活塞做功，从而为汽车提供动力，所以相当于四冲程内燃机的做功冲程。
[7]由材料可知，“六冲程引擎”发动机的优点是环保、效率高。
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13.3 内燃机
一、单选题
1．关于汽油机和柴油机的区别，下列说法错误的是（ ）
A．汽油机有火花塞，柴油机有喷油嘴
B．汽油机用压燃式点火，柴油机用点燃式点火
C．吸气冲程中，汽油机吸入汽油和空气混合物，柴油机只吸入空气
D．小汽车、摩托车通常用汽油机做发动机；卡车、挖掘机用柴油机做发动机
2．关于四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是（ ）
A．吸气冲程：只吸入空气 B．压缩冲程：缸内温度降低
C．做功冲程：气体推动活塞做功 D．排气冲程：内能转化为机械能
3．如图所示，是汽油机工作时的四个冲程，其中使汽车获得动力的冲程是（ ）
A． B． C． D．
4．关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法：
①在压缩冲程中，是机械能转化为内能 ②在做功冲程中，是内能转化为机械能
③只有做功冲程是燃气对外做功 ④汽油机和柴油机的点火方式相同
以上说法中正确的是（ ）
A．只有②③ B．只有①③ C．只有②④ D．只有①②③
5．对于图中所示的四幅图，下列说法中正确的是（ ）
A．图甲中软木塞飞出时，管内水蒸气的内能增加
B．图乙中两个压紧的铅块能吊起钩码，主要是因为分子间存在引力
C．图丙中活塞向下运动与内燃机的做功冲程原理相同
D．图丁中小朋友下滑时，内能转化为机械能
6．某四冲程汽油机的转速是1500r/min，那么在1min时间内，该汽油机的冲程数和燃气做功次数分别是（ ）
A．3000个，6000次 B．6000个，3000次 C．3000个，750次 D．750个，3000次
7．如图所示的某单缸四冲程汽油机，下列说法正确的是（ ）
A．靠飞轮惯性完成冲程的是乙、丙、丁
B．四冲程内燃机在一个工作循环中工作过程依次是丁丙甲乙
C．甲图中能量的转化是内能转化为机械能
D．乙图中汽缸内气体温度会下降
8．如图所示的实验，试管口木塞冲出过程中，下列说法错误的是（ ）
A．试管口出现的白雾是水蒸气液化形成的
B．试管口出现白雾说明水蒸气内能增加
C．能量转化情况与内燃机做功冲程相同
D．水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能减少
9．一台内燃机的飞轮转速是1440转/分，那么在每秒钟内（ ）
A．飞轮转动24转，燃气对活塞做功720次，活塞完成2880个冲程
B．飞轮转动24转，燃气对活塞做功24次，活塞完成24个冲程
C．飞轮转动24转，燃气对活塞做功12次，活塞完成48个冲程
D．飞轮转动24转，燃气对活塞做功1440次，活塞完成1440个冲程
10．下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况．关于对图中①②③④的补充正确的是（ ）
A．①做功冲程②内能转化为机械能③压缩冲程④机械能转化为内能
B．①压缩冲程②内能转化为机械能③做功冲程④机械能转化为内能
C．①压缩冲程②机械能转化为内能③做功冲程④内能转化为机械能．
D．①做功冲程②机械能转化为内能③压缩冲程④内能转化为机械能
二、填空题
11．利用内能可以______，也可以做功。热机是利用内能来做功，把内能转化为______的机器。热机的种类有蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等。
12．燃料燃烧时，将储存的___________能转化为蒸汽或燃气的内能，各种将蒸汽或燃气的内能转化为_____能的发动机统称为热机．汽油机与柴油机的不同之处之一: 当汽油机的进气阀门开启，空气和_________的混合气体进入汽缸．
13．内燃机工作的过程，是将燃料所具有的______________能最终转化为______________能的过程，该过程可分成四个阶段（冲程），依次为______________冲程、______________冲程、. ______________冲程和______________冲程．
14．图中单缸四冲程汽油机正处在______冲程，若该汽油机转速为1800r/mim，则它每秒钟完成____个冲程。用水循环带走汽油机产生的热量，这是利用了水的______较大的特性。
15．如图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。气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，内能___________（填“增大”、“减少”或“不变”），推动活塞运动，使舰载机获得巨大的动能。此过程的能量转化方式类似于汽油机的___________冲程。
16．如图中表示机械能转化为内能的冲程的是图 _____，图甲的能量转换与图 _____的原理相同；图乙的能量转换与图 _____的原理相同。
17．如图所示的四幅图，甲、乙实验中与汽油机做功冲程原理相同的是图______所示的演示的实验；丙、丁两图中表示汽油机压缩冲程的是图______。做功冲程中汽油燃烧时将______能转化为______能。
18．如图所示为四缸发动机，其工作原理：内燃机通过连杆把四个相同汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。
排量 3.0L
输出功率 150kW
转速 6000周1分钟
(1)某汽缸在压缩冲程里，曲轴带动活塞向上运动，压缩气体，对气体做功，同时将______能转化为______能。
(2)某台四缸发动机，其主要技术指标如上表所示，其中排量等于四个汽缸排量的总和，汽缸的排量等于汽缸的工作容积。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。①该发动机在1s内做功______J，单汽缸排量V=______L；②在每个做功冲程里，发动机做功W=______J。
三、简答题
19．如图所示是一台四冲程汽油机工作时某一时刻的示意图，请回答下列问题：
（1）该汽油机此时处于哪个冲程？
（2）在此冲程中发生了怎样的能量转化？
（3）请写出汽油机在工作过程中靠飞轮惯性来完成的任意一个冲程的名称？
20．如图所示的是生活中常见的柴油发电机组，它具有机动灵活、投资较少、启动方便等优点。它以柴油为燃料，以柴油机带动发电机发电，在柴油机汽缸内，活塞压缩空气体积，温度迅速升高，达到柴油的燃点，柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞做功，从而带动曲轴旋转。这样就可以利用柴油机的旋转带动发电机的转子发电，经闭合的回路就能产生电流。请找出一个与前述情景相关的物理信息，并指出对应的物理知识。（不得与示例重复）
示例：
物理信息：柴油与空气混合剧烈燃烧；物理知识：化学能转化为内能。
物理信息：_____；物理知识：_____。
21．阅读短文，回答问题
美国《大众科学》杂志评出2006-2007年度奇思妙想十大发明，其中最引人注意的是“六冲程汽油机”。
这种汽油机在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力。第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸的水。
(1)六冲程汽油机的第五冲程相当于四冲程汽油机的_______冲程；
(2)在第六冲程中，水蒸气在液化过程中放出热量，内能_______(填“增大”或“减小”或“不变”）；
(3)六冲程汽油机与四冲程汽油机相比，优点是___________________________（写一条即可）。
22．随着生活水平的提高，汽车已经进入百姓家庭，它给我们的生活提供了便利，促进了社会经济的发展.汽车应用了许多物理知识.请你运用所学的物理知识解答下列问题：
（1）汽油机是汽车的“心脏”.汽油机工作时________________冲程将机械能转化为内能，
（2）汽车发动机在工作时，发动机的温度会升得很高，通常在发动机外装有水套，汽车发动机用水作为冷却剂的主要原因是________________.
（3）一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是1200r/min，该汽油机每秒钟内做功_______次.
四、综合题
23．阅读短文，回答文后的问题。
汽车发动机
发动机是汽车的动力源。汽油机以汽油为燃料，使活塞在气缸中往复运动，一个工作循环经历进气、压缩、做功和排气四个冲程，汽油机的性能和汽缸排量有关。汽缸排量指活塞一个冲程中活塞在气缸内通过的容积，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（冲程长度）。如果发动机有若干个气缸，所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量，实际汽车往往采用多缸发动机。如图所示发动机有4个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程。
（1）汽油机的吸气冲程吸入的是______，汽油机工作时将燃料燃烧的内能转化为______能；
（2）已知汽油的热值为4×107J/kg，如果该发动机消耗2kg的汽油，且这些汽油充分燃烧，应放出的热量为______J；
（3）四缸发动机中1号汽缸在做功冲程中，4号汽缸所处的冲程是______；
A．吸气
B．压缩
C．做功
D．排气
（4）设该发动机做功冲程燃气对活塞的平均压强是p0，发动机排量为V排，则发动机转速为2400r/min时该轿车的输出功率P与发动机排量V排的关系式为P＝______。
24．阅读短文，回答问题：
汽油机
单缸四冲程汽油机的工作原理是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在吸气冲程中将混合气吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生内能，高温、高压的气体作用于活塞，推动活塞做往复直线运动，通过连杆、曲轴和飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机的一个工作循环包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。
工程师还制造了四缸四冲程汽油机，制造时通过连杆把四个四冲程汽油机的活塞连在一根曲轴上（如图所示）。四缸四冲程汽油机分为两种：一种是同步汽油机，四个汽缸在同一时间都做相同工作；一种是异步汽油机，各汽缸的做功过程错开，如图所示，四个汽缸依次标注为1、2、3、4，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别做吸气、压缩和排气工作。
科学家在四冲程发动机的基础上发明了“六冲程引擎”发动机。这种发动机在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而推动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力。第六冲程让水蒸气排放到冷凝器，变成可再次注入汽缸的水。“六冲程引擎”发动机的优点是环保、效率高。“六冲程引擎”发动机与传统四冲程发动机相比效率可提高40％。
（1）汽油机在做功冲程时，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将内能转化为_______能。
（2）在四缸四冲程汽油机中，若每个汽缸的做功功率相同，同步汽油机的平均功率_______（选填“大于”“等于”或“小于”）异步汽油机的平均功率，_______（选填“同步”或“异步”）汽油机的机械能输出更平稳。
（3）当异步汽油机中2号汽缸处于做功冲程时，3号汽缸处于_______冲程。飞轮每转动8周，异步汽油机对外做功_______次。
（4）“六冲程引擎”发动机的第五冲程相当于四冲程汽油机的_______冲程。“六冲程引擎”发动机的优点是_______。
五、作图题
25．如图所示，甲（a）为四冲程内燃机压缩冲程的示意图，图中画出了压缩冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况，请在图甲（b）中，画出另一个冲程中活塞运动的方向（用“↑”或“↓”表示）和进气门、排气门的开闭情况。
26．如图所示，甲为四冲程汽油机的吸气冲程示意图，请仿照甲图，在乙图中画出排气冲程活塞、连杆和曲轴的位置以及进气门和排气门的开闭情况。
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