第二章 改变世界的热机
1.热机 2.内燃机
【A层 基础必会】
考点一 热机
1.(航空航天)2023年10月26日11时14分,搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。火箭工作时将 内 能转化为 机械 能;火箭发动机 属于 (选填“属于”或“不属于”)热机。
2.以下机械不属于热机的是 (C)
A.蒸汽机 B.火箭 C.电动车 D.汽油机
3.(2023·大连中考)四冲程汽油机在工作过程中,将燃气的内能转化为机械能的冲程是(C)
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
考点二 内燃机的工作过程和参数的相关计算
4.如图是四冲程汽油机的一个冲程示意图,下列说法正确的是(C)
A.表示吸气冲程,吸入的是空气
B.表示吸气冲程,活塞在汽缸内向上运行
C.表示排气冲程,活塞在汽缸内向上运行
D.表示排气冲程,该冲程两个气门都要打开,便于气体流通
5.如图所示是汽油机一个工作循环的四个冲程,不是靠飞轮惯性完成的冲程是(B)
6.水壶内的水沸腾时,壶盖被水蒸气顶起,此过程中能量转化关系与下列图中内燃机工作的哪个冲程相同(C)
7.如图所示为内燃机四冲程工作示意图,下列说法正确的是(C)
A.一个工作循环的正确顺序是:甲乙丙丁
B.乙图冲程能获得动力
C.丁图冲程有明显机械能转化为内能的过程
D.丙图冲程存在化学能转化为内能的过程
8.一台单缸四冲程汽油机,飞轮转速是2 400 r/min,则该汽油机每秒钟内完成 个冲程,对外做功 次,活塞往复运动 次。下列四个选项中正确的是(A)
A.80 20 40 B.4 800 1 200 2 400
C.80 40 80 D.4 800 2 400 4 800
考点三 汽油机和柴油机的区别
9.关于汽油机和柴油机,下列说法错误的是(B)
A.汽油机用点燃式点火,柴油机用压燃式点火
B.吸气冲程中,汽油机吸入汽油,柴油机吸入柴油
C.汽油机和柴油机的排气冲程完全相同
D.小汽车、摩托车通常用汽油机作发动机,卡车、挖掘机通常用柴油机作发动机
【B层 能力提升】
10.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一个工作循环示意图,下列说法中正确的是(C)
A.甲冲程是把机械能转化为内能
B.乙冲程是排气冲程
C.丙冲程是把内能转化为机械能
D.丁冲程是吸气冲程
11.(2024·西安期中)如图所示,对于图片中所描述的物理过程,下列分析合理的是(B)
A.图甲中,厚玻璃内的硝化棉燃烧起来,这是活塞对硝化棉做功的结果
B.图乙中,瓶内的空气推动塞子跳起时,瓶内空气的内能减少
C.图丙中,试管内的水蒸气推动塞子冲出时,瓶口可以看见大量白色水蒸气
D.图丁中,该冲程靠飞轮的惯性完成,同时内能转化为机械能
12.一台单缸四冲程柴油机,飞轮转速为3 600 r/min,该柴油机活塞1 s对外做功 30 次,飞轮转 60 圈。
13.科学家发明了一款单缸六冲程内燃机,它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同,在第四冲程结束后,立即向汽缸内喷水,水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压的水蒸气,推动活塞再次做功。据此判断,单缸六冲程内燃机的一个工作循环对外做功 2 次,为进入下一个工作循环,该内燃机的第六冲程应该是 排气 冲程。
【C层 素养培优】
14.如图所示为四缸发动机工作原理图:内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上,并使各汽缸的做功冲程错开,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做吸气、压缩和排气冲程。
有一台四缸发动机,其主要技术指标如表所示:
排量 2.0 L
输出功率 120 kW
转速 6 000 r/min
其中排量等于四个汽缸工作容积的总和,汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积,又称单缸排量,它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离(即冲程长)。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。
该发动机在1 s内做功 1.2×105 J,单缸排量V= 0.5 L;在每个做功冲程中,发动机做功W= 600 J。
点思路:根据公式W=Pt计算功的大小;根据内燃机在一个工作循环飞轮转两周,对外做功一次,结合飞轮转速可知飞轮1 s内做功的次数,求每个做功冲程发动机所做的功。
15.(2024·廊坊期中)一辆小汽车的发动机是四缸四冲程的汽油机,活塞横截面积为20 cm2,一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50 mm,做功冲程中燃气作用在活塞上的平均压强为200 N/cm2,飞轮的转速为2 400 r/min。求:
(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力。
解:(1)由p=得燃气对活塞的平均压力为:
F=pS=200 N/cm2×20 cm2=4 000 N;
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功。
解:(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功:
W=Fs=4 000 N×50×10-3 m=200 J;
(3)这台发动机的最大输出功率。
解:(3)飞轮每转两圈对外做功一次,所以1 min转动2 400周,要做功1 200次,对一个汽缸来说,在1 min内燃气对活塞做的功为:W'=W×1 200=200 J×1 200=240 000 J,由于该汽油机有4个汽缸,在1 min内燃气对活塞做的总功为W总=4W'=4×240 000 J=9.6×105 J,则发动机最大输出功率为:P===1.6×104 W。第二章 改变世界的热机
1.热机 2.内燃机
【A层 基础必会】
考点一 热机
1.(航空航天)2023年10月26日11时14分,搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。火箭工作时将 能转化为 能;火箭发动机 (选填“属于”或“不属于”)热机。
2.以下机械不属于热机的是 ( )
A.蒸汽机 B.火箭 C.电动车 D.汽油机
3.(2023·大连中考)四冲程汽油机在工作过程中,将燃气的内能转化为机械能的冲程是( )
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
考点二 内燃机的工作过程和参数的相关计算
4.如图是四冲程汽油机的一个冲程示意图,下列说法正确的是( )
A.表示吸气冲程,吸入的是空气
B.表示吸气冲程,活塞在汽缸内向上运行
C.表示排气冲程,活塞在汽缸内向上运行
D.表示排气冲程,该冲程两个气门都要打开,便于气体流通
5.如图所示是汽油机一个工作循环的四个冲程,不是靠飞轮惯性完成的冲程是( )
6.水壶内的水沸腾时,壶盖被水蒸气顶起,此过程中能量转化关系与下列图中内燃机工作的哪个冲程相同( )
7.如图所示为内燃机四冲程工作示意图,下列说法正确的是( )
A.一个工作循环的正确顺序是:甲乙丙丁
B.乙图冲程能获得动力
C.丁图冲程有明显机械能转化为内能的过程
D.丙图冲程存在化学能转化为内能的过程
8.一台单缸四冲程汽油机,飞轮转速是2 400 r/min,则该汽油机每秒钟内完成 个冲程,对外做功 次,活塞往复运动 次。下列四个选项中正确的是( )
A.80 20 40 B.4 800 1 200 2 400
C.80 40 80 D.4 800 2 400 4 800
考点三 汽油机和柴油机的区别
9.关于汽油机和柴油机,下列说法错误的是( )
A.汽油机用点燃式点火,柴油机用压燃式点火
B.吸气冲程中,汽油机吸入汽油,柴油机吸入柴油
C.汽油机和柴油机的排气冲程完全相同
D.小汽车、摩托车通常用汽油机作发动机,卡车、挖掘机通常用柴油机作发动机
【B层 能力提升】
10.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一个工作循环示意图,下列说法中正确的是( )
A.甲冲程是把机械能转化为内能
B.乙冲程是排气冲程
C.丙冲程是把内能转化为机械能
D.丁冲程是吸气冲程
11.(2024·西安期中)如图所示,对于图片中所描述的物理过程,下列分析合理的是( )
A.图甲中,厚玻璃内的硝化棉燃烧起来,这是活塞对硝化棉做功的结果
B.图乙中,瓶内的空气推动塞子跳起时,瓶内空气的内能减少
C.图丙中,试管内的水蒸气推动塞子冲出时,瓶口可以看见大量白色水蒸气
D.图丁中,该冲程靠飞轮的惯性完成,同时内能转化为机械能
12.一台单缸四冲程柴油机,飞轮转速为3 600 r/min,该柴油机活塞1 s对外做功 次,飞轮转 圈。
13.科学家发明了一款单缸六冲程内燃机,它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同,在第四冲程结束后,立即向汽缸内喷水,水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压的水蒸气,推动活塞再次做功。据此判断,单缸六冲程内燃机的一个工作循环对外做功 次,为进入下一个工作循环,该内燃机的第六冲程应该是 冲程。
【C层 素养培优】
14.如图所示为四缸发动机工作原理图:内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上,并使各汽缸的做功冲程错开,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做吸气、压缩和排气冲程。
有一台四缸发动机,其主要技术指标如表所示:
排量 2.0 L
输出功率 120 kW
转速 6 000 r/min
其中排量等于四个汽缸工作容积的总和,汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积,又称单缸排量,它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离(即冲程长)。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。
该发动机在1 s内做功 J,单缸排量V= L;在每个做功冲程中,发动机做功W= J。
点思路:根据公式W=Pt计算功的大小;根据内燃机在一个工作循环飞轮转两周,对外做功一次,结合飞轮转速可知飞轮1 s内做功的次数,求每个做功冲程发动机所做的功。
15.(2024·廊坊期中)一辆小汽车的发动机是四缸四冲程的汽油机,活塞横截面积为20 cm2,一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50 mm,做功冲程中燃气作用在活塞上的平均压强为200 N/cm2,飞轮的转速为2 400 r/min。求:
(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力。
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功。
(3)这台发动机的最大输出功率。
