14.1 热机 巩固基础讲义（无答案）-2023-2024学年人教版九年级物理全一册

14.1 热机
《2023年九年级物理暑假预习课程》
第一：知识清单
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。
热机的种类：蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等
2、内燃机：
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：
3、汽油机和柴油机的比较：
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。
4、内能的利用方式
利用内能来加热：实质是热传递。
利用内能来做功：实质是内能转化为机械能。
复习提问：
热机的四个冲程，有哪些冲程有能量转化？分别是什么？
一个工作循环几冲程，活塞往复运动几次，曲轴转几周，对外做功几次？
第二：典型例题
1、图是四冲程汽油机其中一个冲程的工作示意图，它表示的是（　　）
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程
C. 做功冲程 D. 排气冲程
【答案】C
【解析】如图所示，进气门排气门都关闭，活塞向下运动，火花塞处有火花，是做功冲程，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。
2、如图所示，在配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，把活塞迅速压下去，看到的现象是___________。这是因为活塞压缩空气，使空气的内能___________，温度升高，这一过程与内燃机工作的___________冲程原理相同。
【答案】 硝化棉燃烧 增加 压缩
【解析】当把活塞迅速压下去后，活塞压缩气体做功，气体的内能增加，温度也会随之上升，当温度达到硝化棉的着火点时，会看到硝化棉燃烧。
活塞压缩空气使空气内能增加，这是机械能转化为内能，在内燃机四个冲程中，只有压缩冲程是机械能转化为内能，所以这一过程与内燃机工作的压缩冲程原理相同。
3、如图所示，用酒精灯加热试管中水，当水沸腾一段时间以后，塞子被试管内水蒸气推出。这是通过 ___________的方式将水蒸气的内能转化为塞子的机械能（选填“做功”或“热传递”）。图 ___________（选填“甲”或“乙”）中汽油机的工作过程与这一实验过程中原理是一致的。
【答案】 做功 乙
【解析】塞子被试管内水蒸气推出，气体膨胀对外做功，将气体的内能转化为机械能，涉及能量的转换，故是做功。
如图甲所示，进气门关、排气门关，活塞向上，压缩气体做功，将机械能转化为内能，而乙图是进气门关、排气门关，活塞向下，高温高压气体对活塞做功，将内能转化为机械能，故图乙中能量转化与气体对活塞做功实验的原理相同。
4、关于内燃机的下列说法中正确的是（　　）
A．汽油机顶部有喷油嘴
B．在柴油机的压缩冲程中，机械能转化为柴油和空气混合物的内能
C．进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程
D．柴油机在吸气冲程中吸入柴油和空气
【答案】C
【解析】解：A、汽油机的顶部有火花塞，柴油机的顶部有喷油嘴，故A错误；
B、因为柴油机吸入气缸的只有空气，在柴油机的压缩冲程中，机械能转化为空气的内能，故B错误；
C、四冲程汽油机在工作过程，进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程，故C正确；
D、柴油机在吸气冲程中吸入气缸的只有空气，故D错误。
故选：C。
5、如图所示的某单缸四冲程汽油机说法正确的是（　　）
A．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乙甲
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】解：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，故C错误；
乙图：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，气缸内气体温度会下降，故D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，将化学能转化为内能，内能再转化为机械能；
丁图：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程；
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；
在热机的四个冲程中，只有做功冲程做功，其他三个冲程是靠飞轮的惯性完成的，依靠飞轮惯性完成的冲程是：甲、乙、丁冲程，故A错误。
故选：D。
6、某四冲程汽油机的转速是1500R/min，那么1min里，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个
C.3000个，750次 D.750个，3000次
【答案】C
【解析】单缸四冲程汽油机一个工作循环（4个冲程），曲轴和飞轮转动2周，活塞往复2 次，对外做功1次。飞轮转速是1500R/min，则有750个工作循环；所以该汽油机在1min内可以完成750×4=3000个冲程，可以做750次功。
故选：C。
7、一台内燃机的转速是1440转/分，那么在每秒钟内（ ）
A.转轴转动24转，燃气对活塞做功12次，活塞完成48个冲程
B.转轴转动1440转，燃气对活塞做功720次，活塞完成2880个冲程
C.转轴转动1440转，燃气对活塞做功1440次，活塞完成1440个冲程
D.转轴转动24转，燃气对活塞做功24次，活塞完成24个冲程
【答案】A
【解析】四冲程汽油机完成1个工作循环，要经过四个冲程，飞轮转动2转，对外做功1次。由题知，飞轮转速是1440转/分钟=24转/秒；因为飞轮转动2转为一个工作循环，对外做功1次，完成4个冲程，所以内燃机每秒钟曲轴转动24转，燃气对外做功12次，完成48个冲程。
故选：A。
8、下列关于汽油机和柴油机的主要区别，说法正确的是（　　）
A．构造上，汽油机气缸顶部有喷油嘴，柴油机气缸顶部有火花塞
B．吸气冲程中，柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入汽缸的是空气
C．在压缩冲程末，柴油机的点火方式是点燃式，汽油机的点火方式是压燃式
D．在做功冲程中，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高
【答案】D
【解析】解：A、柴油机和汽油机的结构不同：柴油机的气缸上是喷油嘴，汽油机的顶部有火花塞，故A错误；
B、在吸气冲程，柴油机吸入气缸的只是空气，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物，故B错误；
C、在做功冲程，汽油机的点火方式叫点燃式，柴油机的点火方式叫压燃式，故C错误；
D、柴油机的压缩比例更大，柴油机燃气压强比汽油机的更高，故D正确。
故选：D。
第三：自主练习
1．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
2.四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
3.除了飞机、汽车、摩托车之外，用到热机的交通运输工具还有_____、_____、______。（写出三个即可），你列举的这些交通运输工具中，______用到的热机属于内燃机（写出一个即可）
4．在热机的四个冲程中，把机械能转化为内能的是　 　冲程。汽油机工作时要产生大量的热，通常采用水循环将热带走，这是利用水　 　的特性。
5．柴油机压缩冲程中，随着活塞的运动，气缸内空气密度不断　　（选填：“增大”“减小“或“不变”），这时活塞的机械能转化为被压缩空气的　　能，使其温度更高、压强更大。