14.1 热机

3.热机
热机是利用内能做功的机械。常见的热机有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机、火箭发动机。本节我们以内燃机为例进行一下学习。
【题文1】关于内燃机，下列说法正确的是（　　）
A．内燃机的实际工作效率可达100%
B．汽油机和柴油机使用同种燃料
C．汽油机和柴油机均属于内燃机
D．在做功冲程中，机械能转化为内能
解析:
A、由于内燃机工作时，一定有能量的损失，所以效率一定小于100%，故A错误；
B、汽油机燃料是汽油，柴油机的燃料是柴油，故B错误；
C、利用内能做功的机器称为内燃机，汽油机和柴油机均属于内燃机，故C正确；
答案：C
【题文2】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（　　）
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解析:
A.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动，空气和汽油的混合物进入气缸
B.压缩冲程:进气门、排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，温度身高，压强增大；机械能转化为内能
C.做功冲程：火花塞放出电火花，燃料猛烈
( http: / / www.21cnjy.com )燃烧产生高温高压气体，高温高压气体推动活塞向下运动，活塞向下运动通过连杆带动曲轴一起转动实现对外做功；内能转化为机械能
D.排气冲程：进气门关闭、排气门打开，缸内废气排出缸外
答案：C
【总结】
汽油机和柴油机的区别
燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机叫
( http: / / www.21cnjy.com )内燃机，内燃机分为汽油机和柴油机。它们的特点是让燃料在气缸内燃烧，从而使燃烧更充分，热损失更小，热效率更高，内能利用率更大。
汽油机
柴油机
构造不同
气缸顶部有火花塞
气缸顶部有喷油嘴
燃料不同
汽油
柴油
吸气冲程
吸入的是汽油和空气的混合物
只吸入空气
点火方式
压缩冲程结束时，火花塞产生电火花点燃燃料，称为点燃式
压缩冲程结束时，喷油嘴向气缸内喷出的雾状柴油遇到温度超过柴油燃点的空气便立刻点燃，称为压燃式
效率
效率低20%—30%
效率高30%—45%
应用
轻便，主要用于汽车、飞机、摩托车等
机体笨重，主要用于载重汽车、火车、轮船
内燃机的四个冲程
四冲程内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功
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冲程
进气门
排气门
活塞运动方向
吸气冲程
打开
关闭
向下运动
压缩冲程
关闭
关闭
向上运动
做功冲程
关闭
关闭
向下运动
排气冲程
关闭
打开
向上运动
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【练习题】
1.
热机包括内燃机,柴油机和汽油机都属于内燃机,关于热机的下列说法中正确的是(
)
A.汽油机顶部有喷油嘴,柴油机顶部有火花塞
B.柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气吸入气缸
C.四冲程汽油机在工作过程中,进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程
D.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
2.
热机包括内燃机,柴油机和汽油机都属于内燃机,关于热机的下列说法中正确的是(
)
A.汽油机顶部有喷油嘴,柴油机顶部有火花塞
B.柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气吸入气缸
C.四冲程汽油机在工作过程中,进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程
D.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
3.
面流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环和涉及到的主要能量转化情况的,下列关于图中①②③④的补充正确的是(
)
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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
4.
根据汽油机和柴油机的区别，下列说法正确的是（　　）
A．汽油机汽缸顶部有一个火花塞，柴油机汽缸顶部是一个喷油嘴
B．汽油机吸入的是空气，柴油机吸入的是空气和柴油的混合物
C．吸气冲程是内能转化为机械能
D．压缩冲程是内能转化为机械能
5.
如图所示为汽油机工作
( http: / / www.21cnjy.com )过程中某一冲程的示意图,此图是________冲程,有一种单缸汽油机在原有四冲程的基础上增加两个冲程,成为六冲程汽油机,也就是在原有四冲程汽油机完成排气冲程后向气缸内喷水,水在气缸内气化成水蒸气,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,做功________次,这种汽油机这样设计的目的是________.
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6.
某混合动力型汽车的动力装置由汽油
( http: / / www.21cnjy.com )发动机和电动机组成．一般情况下，蓄电池为电动机供电，由电动机提供动力；当需要较大动力时，由汽油发动机和电动机共同提供动力；当汽车制动减速时，电动机还可以作为发电机的蓄电池充电．关于该车动力装置在工作时的能量转化情况，以下分析正确的是（　　）
A.
汽油发动机做功冲程把内能转化为机械能
B.
电动机在提供动力时把电能转化为机械能
C.
发动机为蓄电池充电把电能转化为化学能
D.
制动减速发电的过程把内能转化为电能
7.
由于降水偏少以及火力发电用煤
( http: / / www.21cnjy.com )安排不足等原因，全国大多数省份供电不足，频频跳闸停电，影响居民生活及农业生产．某校为了维持正常教学用电，自购了一台发电机，铭牌上的参数如下表．
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请回答下列问题：
（1）柴油发电机由柴油机和发电机两
( http: / / www.21cnjy.com )部分组合而成，工作时的能量转化是：柴油燃烧
能转变为内能，柴油机
冲程中内能转变为机械能，最后通过发电机转化为电能．
（2）发电机的工作原理是（
）
A、电流的磁效应
B、电磁感应现象
C、磁场对电流有作用力
D、通电线圈在磁场中转动
（3）到了夏天，全校50个教室，各个教室要增
( http: / / www.21cnjy.com )开“220V
100W”的电风扇4台，学生公寓、教师办公室要增开“220V
0.8kW”的空调机40台，多媒体教室、会议室、计算机房要增开“220V
2.5kW”空调机8台．若其他设备总功率为80kW并照常运行．
①试通过计算说明现有发电机能否满足需要．
②柴油发电机对学校的环境会造成哪些影响？（至少两点）
【参考答案】
1.C
2.B
3.C
4.A
①汽油机和柴油机结构不同之一：汽油机有火花塞，柴油机有喷油嘴；
②工作过程中，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；
③热机工作过程中，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能．
A、汽油机汽缸顶部有一个火花塞，柴油机汽缸顶部是一个喷油嘴．此选项正确；
B、工作过程中，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．此选项错误；
C、做功冲程将内能转化为机械能．此选项错误；
D、压缩冲程将机械能转化为内能．此选项错误．
5.
压缩
2
提高热机的效率(节约能源)
6.ABC
解析：
A、汽油发动机做功冲程是利用内能来做功的冲程，把内能转化为机械能，正确；
B、电动机在提供动力时把电能转化为机械能，正确；
C、发动机为蓄电池充电时，蓄电池发生化学反应，将电能转化为化学能，正确；
D、当汽车制动减速时，电动机还可以作为发电机为蓄电池充电，将机械能转化为电能，故D错误．
7.
(1)
化学
做功
(2)B
(3)①不需要
②大气污染和噪音污染．
解析:
（1）柴油机的四个冲程中，
( http: / / www.21cnjy.com )在压缩冲程的末端，空气被压缩，温度升高；做功冲程的开始，喷入雾状柴油后，柴油自然，化学能转化为内能，而此时内能有转化为机械能，带动飞轮转动做功；最后通过发电机将机械能转化为电能．
（2）
A、电磁铁利用了电流的磁效应，不合题意；
C、D、通电线圈在磁场中转动，体现了磁场对电流的作用力，不合题意；而发电机的工作原理是电磁感应现象，故选B．
（3）①由题意知：P总=0.1kW×50×4+0.8kW×40+2.5kW×8+80kW=152kW＜200kw×80%，
I总=(200×100/
( http: / / www.21cnjy.com )220A)+(8×2500/220A)+(40×800/220)A+80000/220A≈690.9A＞400A，故不能满足需要．
②主要包括：大气污染和噪音污染．