10.4热机学案 北师大版九年级物理(含答案)

北师大版九年级物理同步练习：10.4热机
一、知识梳理
1．热机
【知识点的认识】
煤炭、汽油和柴油等燃料燃烧时，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称为热机．热机的种类分为：①蒸汽机；②内燃机；③汽轮机；④喷气发动机．
其中内燃机是热机的一种，是燃料在汽缸内燃烧的热机．内燃机分为汽油机和柴油机．
一、汽油机：
（1）构造：进气门、排气门、气缸、火花塞、曲轴、连杆等．
（2）工作原理：在气缸内燃烧汽油，生成高温高压的燃气〔化学能→内能〕，使燃气推动活塞做功〔内能→机械能〕．
（3）冲程：活塞在往复运动中从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程．
（4）工作过程：多数汽油机是由吸气、压缩、做功〔燃烧﹣膨胀做功〕和排气冲程的不断循环来保证连续工作的．
（5）工作过程中能量的转化：①压缩冲程：机械能→内能；②做功冲程：先是化学能→内能，再由内能→机械能．
（6）汽油机工作的四个冲程中，只有做功冲程是燃气对活塞做功，其它三个冲程要靠飞轮的惯性来完成．在开始运转时，要靠外力先使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，以后，汽油机才能自己工作．
二、柴油机：
（1）构造：与汽油机相似，区别在于柴油机顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴．
（2）工作原理：与汽油机相同．
（3）工作过程：与汽油机相似．
（4）柴油机启动时也要靠外力使飞轮和曲轴转动起来．
（5）特点与应用：
特点：柴油比汽油便宜，但柴油机比较笨重．
应用：载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船以及发电机．
【解题方法点拨】
（1）汽油机的柴油机的区别在于：
构造不同，汽油机为火花塞，柴油机为喷油嘴；
吸入物质不同，汽油机吸入汽油和空气的混合物，柴油机吸入的是空气；
汽油机为点燃式，柴油机为压燃式；
效率高低不同，汽油机效率低，比较轻巧，柴油机效率高，比较笨重．
（2）内燃机各冲程之间的联系：内燃机的吸气、压缩、做功、排气四个冲程合在一起叫内燃机的一个工作循环，从以上可以看出，内燃机的四个冲程中只有做功冲程燃气对外做功，其它三个冲程不做功，靠飞轮的惯性来完成，而且还要消耗做功冲程提供的机械能，但这三个冲程也必不可少，它们辅助做功冲程完成做功，即内燃机的一个工作循环，活塞往复两次，曲轴转动2周，在各冲程的相互协助下，对外做功一次．【知识点的认识】
1、蒸汽机：相对内燃机讲属于“外燃机”．由锅炉与汽缸、活塞+连杆机构、配汽机构等构成，燃料加热锅炉（燃料在汽缸外燃烧，叫“外燃机”），将水烧开，产生蒸汽，蒸汽通过配汽机构进入汽缸，推动活塞做往复运动，活塞再通过连杆机构把往复运动转换为圆周运动输出做功．老式的机车冒着黑烟、喷着蒸汽，电影里经常看到．
2、内燃机：燃料在气缸内燃烧．主要由气缸、活塞、连杆机构、配气机构构成．燃料在气缸内燃烧，体积膨胀，推动活塞做往复运动，活塞再通过连杆机构把往复运动转换为圆周运动输出做功．配气机构主要是吸进空气、排出废气．现在用的最多的柴油机、汽油机等都是内燃机．
3、气轮机：严格上分为“气轮机”和“汽轮机”．主要由燃烧室（或锅炉）、喷嘴、气轮（或汽轮）组成．高温高压的燃气或蒸汽通过喷嘴作用在气轮（或汽轮）的叶片上，使叶片旋转输出能量做功．现在火力发电厂大都是汽轮机，一些大型油轮上也用汽轮机做主推进装置．一般以天然气为燃料的发电厂使用的是燃气轮机．
4、喷气式发动机：利用发动机本身高速喷射的燃气流所产生的反作用力做功的，燃料燃烧产生的高温燃气通过喷管时，在其中绝热膨胀而高速喷出，常见的超音速飞机和火箭发动机都是喷气式发动机．
2．四冲程内燃机的工作过程
【知识点的认识】
内燃机是热机的一种，是燃料在汽缸内燃烧的热机．内燃机分为汽油机和柴油机．
（1）汽油机的工作原理：燃料在汽缸中燃烧时，将存储的化学能转变为高温高压的燃气（蒸汽）的内能，又通过燃气（蒸汽）推动活塞做功，由内能转变为机械能．
（2）汽油机的工作流程：内燃机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作的，如图．
①吸气冲程：进气门打开，排气门关闭．活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸．
②压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内燃料混合物，温度升高．
③做功冲程：在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功．
④排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸．
（3）工作过程中能量的转化：①压缩冲程：机械能→内能；②做功冲程：先是化学能→内能，再由内能→机械能．
（4）柴油机是以柴油为燃料的内燃机，在工作时与汽油机工作原理相同．
区别：①在吸气冲程里吸进气缸的只有空气，而汽油机吸进的是汽油和空气的混合物； ②在压缩冲程里，活塞把空气的体积压缩得很小，空气的压强更大，温度更高； ③点火方式：柴油机﹣压燃式；汽油机﹣点燃式．
【解题方法点拨】
根据各冲程的特点确定是哪一个冲程，一般从2个方面突破：①看进气门和排气门的开、闭．进气门开的为吸气冲程，排气门开的为排气冲程，进气门和排气门都闭合为压缩或做功冲程②看活塞的运动方向．活塞向下运动为吸气或做功冲程，活塞向上运动为压缩或排气冲程．
二、考点归纳
考点一．热机
1．关于柴油机与汽油机的区别，下面叙述错误的是（　　）
A．柴油机的汽缸顶部有一个喷油嘴而没有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中吸入的是空气
C．柴油机可应用于轮船
D．汽油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高
2．下面关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（　　）
A．汽油机与柴油机使用的燃料不同
B．柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞
C．柴油机与汽油机除使用的燃料不同外，在构造上完全相同
D．柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火
3．关于热机中的能量转化关系，下列说法中正确的是（　　）
A．热机是将机械能转化为内能的机器
B．热机是将内能转化为机械能的机器
C．热机是将燃料的化学能转化为机械能的机器
D．热机是利用化学能来做功，它是将化学能转化为内能
考点二．四冲程内燃机的工作过程
4．如图，汽油机处于工作循环中的某个冲程，对此冲程下列叙述正确的是（　　）
A．压缩冲程，机械能转化为内能
B．压缩冲程，内能转化为机械能
C．做功冲程，机械能转化为内能
D．做功冲程，内能转化为机械能
5．1、汽车已经成为我们日常生活中离不开的交通工具，如图是我们最常见的汽油机的一个冲程，请问这是哪一个冲程（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
6．四冲程汽油机工作时与图中能量转化相同的冲程是（　　）
A．做功冲程 B．压缩冲程 C．吸气冲程 D．排气冲程
7．关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法：①汽油机的点火方式是压燃式；②在压缩冲程中机械能转化为内能；③在做功冲程中燃气的内能增加；④只有做功冲程飞轮不是依靠惯性工作。以上说法中正确的是（　　）
A．只有②④ B．只有②③ C．只有①③ D．只有②③④
8．如图是单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图，符合内燃机的工作循环顺序的是（　　）
A．丙、丁、乙、甲 B．乙、甲、丁、丙
C．乙、丁、甲、丙 D．甲、乙、丙、丁
9．如图所示，给试管里的水加热，水沸腾后，水蒸气推动橡皮塞冲出试管口，这个过程与选项四冲程汽油机工作示意图中，哪一个冲程的能量转化过程是相同的（　　）
A． B．
C． D．
考点三．有关热机的计算
10．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。
11．如图所示是某汽车发动机的一个冲程的示意图，此冲程是　 　冲程，冲程若该发动机为四冲程的柴油机，若其曲轴的转速为2400转/min，则在ls内做功　 　次。
12．某单缸四冲程汽油机的转速为3600r/min，这台汽油机在1s 内，一共进行了　 　个冲程，燃气做了　 　次功。
13．汽油机和柴油机在构造上相比，汽油机顶部有一个　 　，柴油机顶部有一个　 　。一台四冲程汽油机，飞轮的转速为1800r/min，则此汽油机每秒钟内完成　 　个冲程，做了　 　次功。
14．一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是3000r/min，该汽油机每秒完成 　 　个冲程，做功 　 　次。
北师大版九年级物理同步练习：10.4热机
参考答案
1．D。
2．C。
3．B。
4．A。
5．C。
6．A。
7．A。
8．C。
9．C。
10．甲；25；100。
11．压缩；20。
12．120；30。
13．火花塞；喷油嘴；60；15。
14．100；25。