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第4講 熱機(jī)
【考情分析】
考點(diǎn)（知識(shí)點(diǎn)） 重要程度 考情分析 本講教學(xué)目標(biāo) 升學(xué)教學(xué)目標(biāo)
比熱容 ★☆☆ 理解能力 理解 理解
熱量的計(jì)算 ★★☆ 計(jì)算能力、邏輯思維能力 掌握 掌握
注:★☆☆:普通考點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)；★★☆：中考、高考高頻考點(diǎn)；★★★：中高考重點(diǎn)、難點(diǎn)、必考點(diǎn)；
【知識(shí)導(dǎo)圖】
【知識(shí)梳理】
知識(shí)點(diǎn)一：熱機(jī)
1.熱機(jī)：利用內(nèi)能做功的機(jī)械。
2.熱機(jī)的種類(lèi)：蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等。
3.內(nèi)燃機(jī)：燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)。
（1）種類(lèi)：汽油機(jī)和柴油機(jī)
（2）內(nèi)部構(gòu)造：如圖所示，汽油機(jī)的主體是氣缸。氣缸上部有進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)，頂部有火花塞，下部有活塞，活塞通過(guò)連桿與曲軸相連。
（3）沖程：活塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中從氣缸一端運(yùn)動(dòng)到另一端叫做一個(gè)沖程．
（4）工作過(guò)程：
①吸氣沖程：吸入汽油和空氣組成的燃料混合物．
②壓縮沖程：燃料混合物被壓縮，壓強(qiáng)增大，溫度升高．
③做功沖程：在壓縮沖程末尾，火花塞產(chǎn)生電火花，燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)猓苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)．
④排氣沖程：活塞向上運(yùn)動(dòng)，將廢氣排出氣缸．
（5）工作過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化：①壓縮沖程：機(jī)械能→內(nèi)能；②做功沖程：先是化學(xué)能→內(nèi)能，再由內(nèi)能→機(jī)械能．
（6）四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成的。四個(gè)沖程為一個(gè)工作循環(huán)，在一個(gè)工作循環(huán)中，活塞往復(fù)兩次，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，四個(gè)沖程中，只有做功沖程燃?xì)鈱?duì)外做功，其他三個(gè)沖程靠飛輪的慣性完成。巧記為“4-2-2-1”。
題型一：熱機(jī)的種類(lèi)
【例1】下列交通工具中，沒(méi)有利用熱機(jī)的是（　　）
A．蒸汽火車(chē) B．飛機(jī) C．輪船 D．電動(dòng)車(chē)
[變式]內(nèi)燃機(jī)及其工作原理：將燃料的____能通過(guò)燃燒轉(zhuǎn)化為_(kāi)___能，又通過(guò)做功，把____能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____能。按燃燒燃料的不同，內(nèi)燃機(jī)可分為_(kāi)___、_____ 等。
題型二：熱機(jī)工作過(guò)程能量轉(zhuǎn)化
【例2】用酒精燈給試管中的水加熱，如圖所示，在軟木塞被沖出試管口的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．水蒸氣對(duì)軟木塞做功，水蒸氣的內(nèi)能增大
B．水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為軟木塞的機(jī)械能
C．軟木塞的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為水蒸氣的內(nèi)能
D．能量的轉(zhuǎn)化形式與熱機(jī)壓縮沖程能量轉(zhuǎn)化相同
[變式]如圖顯示了熱機(jī)的共同特點(diǎn)，其中虛線(xiàn)框處應(yīng)該填（　　）
A．內(nèi)能 B．電能 C．動(dòng)能 D．勢(shì)能
題型三：汽油機(jī)的工作過(guò)程
【例3】如圖所示為四沖程汽油機(jī)未按工作循環(huán)排列的各沖程示意圖，工作時(shí)，屬于做功沖程的是（　　）
A． B． C． D．
[變式]神舟飛船穿越大氣層返回地面時(shí)，與大氣層摩擦，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為 _____，這與 _____圖所示汽油機(jī)的沖程一致（選填“甲”或“乙”）。
題型四：汽油機(jī)的計(jì)算
【例4】如圖所示是某單缸四沖程汽油機(jī)的 _____沖程；若該汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為3000r/kW·h，每1秒鐘對(duì)外做功 _____次。
[變式1]如圖所示，甲、乙、丙、丁分別表示汽油機(jī)的四個(gè)沖程，請(qǐng)你按正確的順序進(jìn)行排列：___________；若該汽油機(jī)活塞1s內(nèi)對(duì)外做功30次，則該汽油機(jī)的飛輪的轉(zhuǎn)速為_(kāi)__________r/min。

[變式2]爸爸駕駛汽車(chē)帶小明去海邊沙灘浴場(chǎng)游泳，汽車(chē)是依靠發(fā)動(dòng)機(jī)（汽油機(jī)）工作時(shí)的 _____沖程獲得動(dòng)力的。一臺(tái)汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為3600r/min，在1s內(nèi)汽油機(jī)對(duì)外做了 _____次功。
知識(shí)點(diǎn)二：汽油機(jī)和柴油機(jī)
1.汽油機(jī)和柴油機(jī)的異同點(diǎn)：
不同點(diǎn) 相同點(diǎn)
項(xiàng)目 汽油機(jī) 柴油機(jī) （1）構(gòu)造基本相同都是燃料在氣缸內(nèi)燃燒，都是內(nèi)燃機(jī)。 （2）都將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 （3）每一個(gè)工作循環(huán)都是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成。
構(gòu)造 汽缸頂部有火花塞 汽缸頂部有噴油嘴
點(diǎn)火 方式 壓縮沖程末由火花塞放出電火花點(diǎn)燃，稱(chēng)點(diǎn)燃式 壓縮沖程末由噴油嘴向汽缸內(nèi)噴霧狀柴油遇到高溫高壓的空氣自動(dòng)燃燒，稱(chēng)壓燃式
燃料 汽油、吸氣沖程吸進(jìn)汽油和空氣混合物 柴油、吸氣沖程吸進(jìn)汽缸的只是空氣
壓縮比 壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸進(jìn)體積的1/9至1/6 壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸進(jìn)體積的1/22至1/16
做功 做功沖程初燃?xì)鈮簭?qiáng)為30至50個(gè)大氣壓，溫度2000℃至2500℃，高溫高壓的氣體推動(dòng)活塞做功 做功沖程初燃?xì)鈮簭?qiáng)為50至100個(gè)大氣壓，溫度1700℃至2000℃，高溫高壓的氣體推動(dòng)活塞做功
效率 效率較低20％至30％ 效率較高30％至45％
用途 輕便，多用于汽車(chē)、飛機(jī)、小型農(nóng)機(jī)具 笨重，多用于拖拉機(jī)、載重汽車(chē)、輪船等重型機(jī)械
燃料在熱機(jī)中燃燒時(shí)，總有一小部分燃料不能完全燃燒而損失掉，燃料釋放出的內(nèi)能只有一部分用來(lái)推動(dòng)熱機(jī)的運(yùn)動(dòng)，即轉(zhuǎn)化為熱機(jī)的機(jī)械能，其余的能量在廢氣、散熱、機(jī)械摩擦中損失掉了，其中廢氣帶走的能量最多，所以設(shè)法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)，熱機(jī)的效率越高，它的機(jī)械性能就越好。
題型五：采油機(jī)和汽油機(jī)的異同
【例5】關(guān)于四沖程柴油機(jī)的工作過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．吸氣沖程：只吸入空氣 B．壓縮沖程：缸內(nèi)溫度降低
C．做功沖程：活塞推動(dòng)氣體做功 D．排氣沖程：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
[變式1]下列關(guān)于汽油機(jī)與柴油機(jī)的說(shuō)法中，不正確的是（　　）
A．柴油機(jī)汽缸頂部有個(gè)火花塞，汽油機(jī)汽缸頂部有個(gè)噴油嘴
B．柴油機(jī)通過(guò)壓縮空氣直接點(diǎn)燃柴油
C．汽油機(jī)與柴油機(jī)使用的燃料不同
D．汽油機(jī)與柴油機(jī)的工作過(guò)程都分為吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程
[變式2]單缸四沖程柴油機(jī)，做功沖程將_______能轉(zhuǎn)化為_(kāi)______能。科學(xué)家發(fā)明了一款單缸六沖程內(nèi)燃機(jī)，它每一個(gè)工作循環(huán)的前四個(gè)沖程與單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)相同，在第四沖程結(jié)束后，立刻向汽缸內(nèi)噴水，水在高溫汽缸內(nèi)迅速汽化成高溫、高壓水蒸氣，推動(dòng)活塞再次做功，這樣燃燒同樣多的燃料獲得了更多的機(jī)械能，提高了熱機(jī)的效率。為進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)，這款內(nèi)燃機(jī)的第六沖程是______沖程。
題型六：熱機(jī)與環(huán)境保護(hù)
【例6】隨著人們生活水平的提高，汽車(chē)走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)，下列關(guān)于小汽車(chē)的知識(shí)說(shuō)法正確的是（　　）
A．用甘油做發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑
B．單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)中有兩次能量的轉(zhuǎn)化
C．精心保養(yǎng)可使發(fā)電機(jī)的效率達(dá)到100%
D．排出的尾氣對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何污染
[變式1]以?xún)?nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的各種機(jī)械，在人類(lèi)生產(chǎn)生活中應(yīng)用極為廣泛．從輪船、火車(chē)，到拖拉機(jī)、摩托車(chē)等，它們的動(dòng)力大都來(lái)源于內(nèi)燃機(jī)．它們雖然在構(gòu)造上略有差異，但工作原理都是一樣的，下面對(duì)內(nèi)燃機(jī)的有關(guān)敘述，錯(cuò)誤的是　　
A．內(nèi)燃機(jī)是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置
B．內(nèi)燃機(jī)用水冷卻，是因?yàn)樗谋葻崛荽?br/>C．它排出的廢氣無(wú)污染，是一種環(huán)保型的機(jī)器
D．內(nèi)燃機(jī)靠產(chǎn)生的高溫、高壓氣體做功
[變式2]熱機(jī)(如汽車(chē)、拖拉機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)等)的發(fā)展和應(yīng)用推動(dòng)了社會(huì)的快速發(fā)展，熱機(jī)在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中要損失一部分，并且會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染．問(wèn)：
(1)熱機(jī)中主要存在哪些能量損失？
(2)熱機(jī)可能對(duì)環(huán)境造成哪些污染？
(3)為什么要開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能等新能源？
【題型演練】
一、單選題
1．下列沒(méi)有利用熱機(jī)的交通工具是（　　）
A．蒸汽火車(chē) B．山地自行車(chē) C．噴氣式飛機(jī) D．越野摩托車(chē)
2．如圖所示為生活中常用的熱水瓶，注入一定量的熱水后，立即蓋上軟木塞，軟木塞常常會(huì)跳起來(lái)。以下說(shuō)法正確的是（　　）
A．這過(guò)程相當(dāng)于熱機(jī)的壓縮沖程 B．軟木塞跳起后瓶?jī)?nèi)氣體內(nèi)能增大
C．這過(guò)程相當(dāng)于熱機(jī)的做功沖程 D．軟木塞跳起后瓶?jī)?nèi)氣體溫度不變
3．小明用塑料礦泉水瓶子裝上少量水，將瓶蓋未全擰緊在瓶口上，如圖甲所示，用力扭轉(zhuǎn)瓶子，如圖乙所示，觀(guān)察到瓶蓋被瓶?jī)?nèi)的氣體沖出，同時(shí)瓶中出現(xiàn)白霧，如圖丙所示。本實(shí)驗(yàn)中圖乙和圖丙所示的過(guò)程，與四沖程汽油機(jī)的兩個(gè)沖程非常相似，這兩個(gè)沖程是（　　）
A．吸氣沖程和壓縮沖程 B．壓縮沖程和做功沖程
C．做功沖程和排氣沖程 D．排氣沖程和吸氣沖程
4．2022年9月13日，我國(guó)炮兵兵種舉行。2022年軍事演習(xí)。在實(shí)彈射擊演習(xí)中，火炮擊發(fā)炮彈過(guò)程與如圖所示四沖程汽油機(jī)的哪個(gè)工作沖程相同（　　）
A． B． C． D．
5．關(guān)于四沖程汽油機(jī)的工作過(guò)程有以下幾種說(shuō)法
①在做功沖程中，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
②在壓縮沖程中，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
③在一個(gè)工作循環(huán)中，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，對(duì)外做功一次；；
④汽油機(jī)的點(diǎn)火方式與柴油機(jī)不同，汽油機(jī)的點(diǎn)火方式是壓燃式。
以上說(shuō)法中正確的是（　　）
A．①③ B．②③ C．②③④ D．③④
6．如圖所示的是汽油機(jī)的四沖程的示意圖，其中表示壓縮沖程的是（　　）
A． B． C． D．
7．下列四幅圖為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)工作循環(huán)中的四個(gè)沖程，其中將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是（　　）
A． B． C． D．
8．景頗族的祖先曾發(fā)明一種活塞式點(diǎn)火器，如圖所示。以牛角做套筒，木質(zhì)推桿前端粘附艾絨（一種很容易被點(diǎn)燃的物質(zhì)）。取火時(shí)，一手握住套筒，另一手猛推推桿，艾絨即燃，隨即將桿拔出，口吹立見(jiàn)火苗，與手推桿入筒過(guò)程能量轉(zhuǎn)化過(guò)程相同的沖程是（　　）
A． B． C． D．
9．對(duì)于圖中所示的四幅圖，下列說(shuō)法中正確的是（　　）
A．甲圖中軟木塞飛出時(shí)，管內(nèi)水蒸氣的內(nèi)能增加
B．乙圖中兩個(gè)壓緊的鉛塊能吊起鉤碼，主要是因?yàn)榉肿娱g存在引力
C．丙圖中活塞向下運(yùn)動(dòng)是內(nèi)燃機(jī)的做功沖程
D．丁圖中小朋友下滑時(shí)，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
二、填空題
10．如圖所示，這是演示點(diǎn)火爆炸的實(shí)驗(yàn)裝置。按動(dòng)電火花發(fā)生器的按鈕，點(diǎn)燃盒內(nèi)酒精，盒蓋被炸飛出去，這與四沖程汽油機(jī) _____沖程中的能量轉(zhuǎn)化相同。若某四沖程汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為2400r/min，那么1s內(nèi)汽油機(jī)可以完成 _____個(gè)沖程，對(duì)外做功 _____次。
11．如圖1所示是一款斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)模型，點(diǎn)燃酒精燈后就會(huì)發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿帶動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。其工作原理是：酒精燈火焰通過(guò)________（選填“做功”或“熱傳遞”）的方式增加了氣缸內(nèi)空氣的內(nèi)能，高溫的空氣推動(dòng)活塞做功。如圖2所示是某單缸四沖程汽油機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中所示為汽油機(jī)的________沖程，若該汽油機(jī)飛輪轉(zhuǎn)速為3600r/min，則該汽油機(jī)每秒對(duì)外做功________次。
12．從內(nèi)能改變的角度看，“炙手可熱”是通過(guò) ___________的方式改變手的內(nèi)能的；一臺(tái)四沖程汽油機(jī)，如果該汽油機(jī)飛輪每秒鐘做功30次，則飛輪的轉(zhuǎn)速是 ___________ r/min。
13．如圖所示是內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)中的一個(gè)沖程，這是___________（選填“做功”或“壓縮”）沖程；此時(shí)汽缸內(nèi)的燃?xì)鈨?nèi)能___________（選填“增加”或“減少”），若完全燃燒汽油，放出熱量為4.2×106J，如果這些熱量全部被質(zhì)量為100kg的水吸收，能使水的溫度升高_(dá)__________℃。（c水=4.2×103J/（kg ℃）
四、簡(jiǎn)答題
14．如圖為氫氣爆炸實(shí)驗(yàn)裝置，向紙杯中通入適量的氫氣與空氣混合，用火柴點(diǎn)燃?xì)怏w，發(fā)生爆炸，紙杯被崩起。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）爆炸的能量轉(zhuǎn)化情況與汽油機(jī)工作時(shí)的哪一沖程相同
（2）請(qǐng)你解釋崩起的紙杯為什么能繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)速度越來(lái)越小
15．如圖所示，在試管內(nèi)裝些水，用橡膠塞塞住管口，用酒精燈加熱一會(huì)兒，當(dāng)水沸騰一段時(shí)間后，橡皮塞突然從管口飛出。請(qǐng)描述這個(gè)實(shí)驗(yàn)中做功與能量的轉(zhuǎn)化情況。
16．現(xiàn)代生活越來(lái)越離不開(kāi)熱機(jī)，因此全面了解和認(rèn)清熱機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程對(duì)我們的生活至關(guān)重要，請(qǐng)你完成下面圍繞“熱機(jī)”展開(kāi)的一些問(wèn)題：
(1)如圖所示的流程圖是用來(lái)說(shuō)明汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)及涉及到的主要能量轉(zhuǎn)化情況，請(qǐng)將其補(bǔ)充完整。①_____________；②_______________。
(2)我們發(fā)現(xiàn)熱機(jī)工作時(shí)，一般要在汽缸的外面安裝一個(gè)水箱用來(lái)降低汽缸的溫度，是利用水_____的特性，這是采用_____的方式來(lái)減小汽缸的內(nèi)能的。
(3)有一種單缸汽油機(jī)在原有四沖程的基礎(chǔ)上增加兩個(gè)沖程，成為六沖程汽油機(jī)，也就是在原有四沖程汽油機(jī)完成排氣沖程后向汽缸內(nèi)噴水，水在汽缸內(nèi)汽化成水蒸氣，水蒸氣膨脹對(duì)外做功，這種汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)有六個(gè)沖程，做功____次，這種汽油機(jī)這樣設(shè)計(jì)的目的是_________。
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第4講 熱機(jī)
【考情分析】
考點(diǎn)（知識(shí)點(diǎn)） 重要程度 考情分析 本講教學(xué)目標(biāo) 升學(xué)教學(xué)目標(biāo)
比熱容 ★☆☆ 理解能力 理解 理解
熱量的計(jì)算 ★★☆ 計(jì)算能力、邏輯思維能力 掌握 掌握
注:★☆☆:普通考點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)；★★☆：中考、高考高頻考點(diǎn)；★★★：中高考重點(diǎn)、難點(diǎn)、必考點(diǎn)；
【知識(shí)導(dǎo)圖】
【知識(shí)梳理】
知識(shí)點(diǎn)一：熱機(jī)
1.熱機(jī)：利用內(nèi)能做功的機(jī)械。
2.熱機(jī)的種類(lèi)：蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等。
3.內(nèi)燃機(jī)：燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)。
（1）種類(lèi)：汽油機(jī)和柴油機(jī)
（2）內(nèi)部構(gòu)造：如圖所示，汽油機(jī)的主體是氣缸。氣缸上部有進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)，頂部有火花塞，下部有活塞，活塞通過(guò)連桿與曲軸相連。
（3）沖程：活塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中從氣缸一端運(yùn)動(dòng)到另一端叫做一個(gè)沖程．
（4）工作過(guò)程：
①吸氣沖程：吸入汽油和空氣組成的燃料混合物．
②壓縮沖程：燃料混合物被壓縮，壓強(qiáng)增大，溫度升高．
③做功沖程：在壓縮沖程末尾，火花塞產(chǎn)生電火花，燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)猓苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)連桿帶動(dòng)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)．
④排氣沖程：活塞向上運(yùn)動(dòng)，將廢氣排出氣缸．
（5）工作過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化：①壓縮沖程：機(jī)械能→內(nèi)能；②做功沖程：先是化學(xué)能→內(nèi)能，再由內(nèi)能→機(jī)械能．
（6）四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成的。四個(gè)沖程為一個(gè)工作循環(huán)，在一個(gè)工作循環(huán)中，活塞往復(fù)兩次，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，四個(gè)沖程中，只有做功沖程燃?xì)鈱?duì)外做功，其他三個(gè)沖程靠飛輪的慣性完成。巧記為“4-2-2-1”。
題型一：熱機(jī)的種類(lèi)
【例1】下列交通工具中，沒(méi)有利用熱機(jī)的是（　　）
A．蒸汽火車(chē) B．飛機(jī) C．輪船 D．電動(dòng)車(chē)
【答案】D
【詳解】熱機(jī)是燃料燃燒后，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一種機(jī)器，蒸汽火車(chē)、飛機(jī)、輪船都屬于熱機(jī)，而電動(dòng)車(chē)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器，所以不屬于熱機(jī)。
故選D。
[變式]內(nèi)燃機(jī)及其工作原理：將燃料的____能通過(guò)燃燒轉(zhuǎn)化為_(kāi)___能，又通過(guò)做功，把____能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____能。按燃燒燃料的不同，內(nèi)燃機(jī)可分為_(kāi)___、_____ 等。
【答案】 化學(xué) 內(nèi) 內(nèi) 機(jī)械 汽油機(jī) 柴油機(jī)
【解析】略
題型二：熱機(jī)工作過(guò)程能量轉(zhuǎn)化
【例2】用酒精燈給試管中的水加熱，如圖所示，在軟木塞被沖出試管口的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．水蒸氣對(duì)軟木塞做功，水蒸氣的內(nèi)能增大
B．水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為軟木塞的機(jī)械能
C．軟木塞的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為水蒸氣的內(nèi)能
D．能量的轉(zhuǎn)化形式與熱機(jī)壓縮沖程能量轉(zhuǎn)化相同
【答案】B
【詳解】ABC．在軟木塞被沖出試管口的過(guò)程中，水蒸氣體積膨脹對(duì)軟木塞做功，水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為軟木塞的機(jī)械能，水蒸氣的內(nèi)能減小，故B正確，AC錯(cuò)誤；
D．熱機(jī)壓縮沖程中將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，與上述過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)化不同，故D錯(cuò)誤。
故選B。
[變式]如圖顯示了熱機(jī)的共同特點(diǎn)，其中虛線(xiàn)框處應(yīng)該填（　　）
A．內(nèi)能 B．電能 C．動(dòng)能 D．勢(shì)能
【答案】A
【詳解】所有的燃料都儲(chǔ)存了化學(xué)能，而熱機(jī)工作的過(guò)程是將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，再通過(guò)做功的方式將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過(guò)程，故A不符合題意，BCD符合題意。
故選A。
題型三：汽油機(jī)的工作過(guò)程
【例3】如圖所示為四沖程汽油機(jī)未按工作循環(huán)排列的各沖程示意圖，工作時(shí)，屬于做功沖程的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【詳解】A．圖中的排氣門(mén)打開(kāi)，活塞向上運(yùn)動(dòng)，汽缸容積減小，是排氣沖程，故A不符合題意；
B．圖中的氣門(mén)都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)行，汽缸容積減小，是壓縮沖程，故B不符合題意；
C．進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，活塞向下運(yùn)行，汽缸容積增大，是吸氣沖程，故C不符合題意；
D．圖中的氣門(mén)都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)行，汽缸容積增大，是做功沖程，故D符合題意。
故選D。
[變式]神舟飛船穿越大氣層返回地面時(shí)，與大氣層摩擦，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為 _____，這與 _____圖所示汽油機(jī)的沖程一致（選填“甲”或“乙”）。
【答案】 內(nèi)能 甲
【詳解】[1]神舟飛船穿越大氣層返回地面時(shí)，與大氣層摩擦，克服摩擦做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，飛船的溫度升高。
[2]在圖甲中的進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)都關(guān)閉，且活塞向上運(yùn)動(dòng)，是壓縮沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故圖甲符合題意；圖乙中的進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)都關(guān)閉，且活塞向下運(yùn)動(dòng)，是做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故圖乙不符合題意。
題型四：汽油機(jī)的計(jì)算
【例4】如圖所示是某單缸四沖程汽油機(jī)的 _____沖程；若該汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為3000r/kW·h，每1秒鐘對(duì)外做功 _____次。
【答案】 壓縮 25
【詳解】[1]觀(guān)察圖甲可知，兩個(gè)氣門(mén)都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，壓縮氣缸內(nèi)氣體，因此是壓縮沖程。
[2]汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速為3000r/min，說(shuō)明1s內(nèi)汽油機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)50r。因?yàn)橐粋€(gè)工作循環(huán)中，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，對(duì)外做功一次，所以1s內(nèi)對(duì)外做功25次。
[變式1]如圖所示，甲、乙、丙、丁分別表示汽油機(jī)的四個(gè)沖程，請(qǐng)你按正確的順序進(jìn)行排列：___________；若該汽油機(jī)活塞1s內(nèi)對(duì)外做功30次，則該汽油機(jī)的飛輪的轉(zhuǎn)速為_(kāi)__________r/min。

【答案】 丁、乙、甲、丙 3600
【詳解】[1]由圖知，甲兩個(gè)氣門(mén)都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，是做功沖程；乙兩個(gè)氣門(mén)都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，是壓縮沖程；丙一個(gè)氣門(mén)打開(kāi)，一個(gè)氣門(mén)關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，是排氣沖程；丁一個(gè)氣門(mén)打開(kāi)，一個(gè)氣門(mén)關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，是吸氣沖程，所以順序應(yīng)為丁、乙、甲、丙。
[2]汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)，要經(jīng)過(guò)4個(gè)沖程，燃?xì)鈱?duì)外做功1次，活塞往返2次，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)2周。汽油機(jī)活塞ls內(nèi)對(duì)外做功30次，則該汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速為60r/s，輪轉(zhuǎn)速為3600r/min。
[變式2]爸爸駕駛汽車(chē)帶小明去海邊沙灘浴場(chǎng)游泳，汽車(chē)是依靠發(fā)動(dòng)機(jī)（汽油機(jī)）工作時(shí)的 _____沖程獲得動(dòng)力的。一臺(tái)汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為3600r/min，在1s內(nèi)汽油機(jī)對(duì)外做了 _____次功。
【答案】 做功 30
【詳解】[1]汽車(chē)是依靠發(fā)動(dòng)機(jī)（汽油機(jī)）工作時(shí)做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能獲得動(dòng)力的。
[2]飛輪的轉(zhuǎn)速是3600r/min，每秒轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)為60r，因?yàn)橐粋€(gè)工作循環(huán)飛輪轉(zhuǎn)2圈，完成四個(gè)工作沖程，做功1次，所以1s對(duì)外做功30次。
知識(shí)點(diǎn)二：汽油機(jī)和柴油機(jī)
1.汽油機(jī)和柴油機(jī)的異同點(diǎn)：
不同點(diǎn) 相同點(diǎn)
項(xiàng)目 汽油機(jī) 柴油機(jī) （1）構(gòu)造基本相同都是燃料在氣缸內(nèi)燃燒，都是內(nèi)燃機(jī)。 （2）都將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。 （3）每一個(gè)工作循環(huán)都是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程組成。
構(gòu)造 汽缸頂部有火花塞 汽缸頂部有噴油嘴
點(diǎn)火 方式 壓縮沖程末由火花塞放出電火花點(diǎn)燃，稱(chēng)點(diǎn)燃式 壓縮沖程末由噴油嘴向汽缸內(nèi)噴霧狀柴油遇到高溫高壓的空氣自動(dòng)燃燒，稱(chēng)壓燃式
燃料 汽油、吸氣沖程吸進(jìn)汽油和空氣混合物 柴油、吸氣沖程吸進(jìn)汽缸的只是空氣
壓縮比 壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸進(jìn)體積的1/9至1/6 壓縮沖程末氣體體積被壓縮為吸進(jìn)體積的1/22至1/16
做功 做功沖程初燃?xì)鈮簭?qiáng)為30至50個(gè)大氣壓，溫度2000℃至2500℃，高溫高壓的氣體推動(dòng)活塞做功 做功沖程初燃?xì)鈮簭?qiáng)為50至100個(gè)大氣壓，溫度1700℃至2000℃，高溫高壓的氣體推動(dòng)活塞做功
效率 效率較低20％至30％ 效率較高30％至45％
用途 輕便，多用于汽車(chē)、飛機(jī)、小型農(nóng)機(jī)具 笨重，多用于拖拉機(jī)、載重汽車(chē)、輪船等重型機(jī)械
燃料在熱機(jī)中燃燒時(shí)，總有一小部分燃料不能完全燃燒而損失掉，燃料釋放出的內(nèi)能只有一部分用來(lái)推動(dòng)熱機(jī)的運(yùn)動(dòng)，即轉(zhuǎn)化為熱機(jī)的機(jī)械能，其余的能量在廢氣、散熱、機(jī)械摩擦中損失掉了，其中廢氣帶走的能量最多，所以設(shè)法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施。熱機(jī)的效率是熱機(jī)性能的一個(gè)重要指標(biāo)，熱機(jī)的效率越高，它的機(jī)械性能就越好。
題型五：采油機(jī)和汽油機(jī)的異同
【例5】關(guān)于四沖程柴油機(jī)的工作過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．吸氣沖程：只吸入空氣 B．壓縮沖程：缸內(nèi)溫度降低
C．做功沖程：活塞推動(dòng)氣體做功 D．排氣沖程：內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
【答案】A
【詳解】A．四沖程柴油機(jī)的吸氣沖程中吸入的是空氣，故A正確；
B．在壓縮沖程，活塞對(duì)氣體做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，氣體的內(nèi)能變大，溫度升高，故B錯(cuò)誤；
C．做功沖程中，燃?xì)鈱?duì)活塞做功，燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機(jī)械能，故C錯(cuò)誤；
D．排氣沖程中沒(méi)有能量的轉(zhuǎn)化，故D錯(cuò)誤。
故選A。
[變式1]下列關(guān)于汽油機(jī)與柴油機(jī)的說(shuō)法中，不正確的是（　　）
A．柴油機(jī)汽缸頂部有個(gè)火花塞，汽油機(jī)汽缸頂部有個(gè)噴油嘴
B．柴油機(jī)通過(guò)壓縮空氣直接點(diǎn)燃柴油
C．汽油機(jī)與柴油機(jī)使用的燃料不同
D．汽油機(jī)與柴油機(jī)的工作過(guò)程都分為吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程
【答案】A
【詳解】A．柴油機(jī)汽缸頂部有個(gè)噴油嘴，汽油機(jī)汽缸頂部有個(gè)火花塞，故A錯(cuò)誤，符合題意；
B．柴油機(jī)通過(guò)壓縮空氣直接點(diǎn)燃柴油，采用壓燃式，故B正確，不符合題意；
C．汽油機(jī)與柴油機(jī)使用的燃料不同，汽油機(jī)的燃料是汽油，柴油機(jī)的燃料是柴油，故C正確，不符合題意；
D．柴油機(jī)和汽油機(jī)的工作過(guò)程分為吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程，故D正確，不符合題意。
故選A。
[變式2]單缸四沖程柴油機(jī)，做功沖程將_______能轉(zhuǎn)化為_(kāi)______能。科學(xué)家發(fā)明了一款單缸六沖程內(nèi)燃機(jī)，它每一個(gè)工作循環(huán)的前四個(gè)沖程與單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)相同，在第四沖程結(jié)束后，立刻向汽缸內(nèi)噴水，水在高溫汽缸內(nèi)迅速汽化成高溫、高壓水蒸氣，推動(dòng)活塞再次做功，這樣燃燒同樣多的燃料獲得了更多的機(jī)械能，提高了熱機(jī)的效率。為進(jìn)入下一個(gè)工作循環(huán)，這款內(nèi)燃機(jī)的第六沖程是______沖程。
【答案】 內(nèi) 機(jī)械 排氣
【詳解】[1][2]單缸四沖程柴油機(jī)，做功沖程燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體對(duì)活塞做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
[3]這款內(nèi)燃機(jī)第六沖程的工作過(guò)程是排氣沖程，即：把水蒸氣排放到一個(gè)冷卻器，水蒸氣在那里重新變成水。
題型六：熱機(jī)與環(huán)境保護(hù)
【例6】隨著人們生活水平的提高，汽車(chē)走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)，下列關(guān)于小汽車(chē)的知識(shí)說(shuō)法正確的是（　　）
A．用甘油做發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑
B．單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)中有兩次能量的轉(zhuǎn)化
C．精心保養(yǎng)可使發(fā)電機(jī)的效率達(dá)到100%
D．排出的尾氣對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何污染
【答案】B
【分析】(1)因?yàn)樗谋葻崛葺^大，常用來(lái)做冷卻劑；
(2)在內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程中做功沖程對(duì)外做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；壓縮沖程壓縮氣體的過(guò)程中，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為內(nèi)能；
(3)任何能量轉(zhuǎn)化過(guò)程都伴隨能量的損失，所以轉(zhuǎn)化效率不可能達(dá)到100%；
(4)熱機(jī)排出的廢氣帶走了大量的熱量，所以熱機(jī)的效率都比較低，同時(shí)廢氣中還含有二氧化碳、二氧化硫等有害物質(zhì)污染環(huán)境。
【詳解】A．汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)是利用水來(lái)做冷卻劑的，這是利用了水比熱容大的性質(zhì)，則A錯(cuò)誤；
B．汽油機(jī)共有四個(gè)沖程，有兩次能量轉(zhuǎn)化：汽油機(jī)在壓縮沖程中，活塞壓縮汽缸內(nèi)物質(zhì)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；在做功沖程中，高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化機(jī)械能，則B正確；
C．無(wú)論科技如何發(fā)展，熱機(jī)的效率可以提高，總存在摩擦、要做額外功，效率一定不會(huì)達(dá)到100%，則C錯(cuò)誤；
D．汽車(chē)排放的廢氣中還含有二氧化碳、二氧化硫等有害物質(zhì)會(huì)污染環(huán)境，則D錯(cuò)誤；
故選B。
[變式1]以?xún)?nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的各種機(jī)械，在人類(lèi)生產(chǎn)生活中應(yīng)用極為廣泛．從輪船、火車(chē)，到拖拉機(jī)、摩托車(chē)等，它們的動(dòng)力大都來(lái)源于內(nèi)燃機(jī)．它們雖然在構(gòu)造上略有差異，但工作原理都是一樣的，下面對(duì)內(nèi)燃機(jī)的有關(guān)敘述，錯(cuò)誤的是　　
A．內(nèi)燃機(jī)是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置
B．內(nèi)燃機(jī)用水冷卻，是因?yàn)樗谋葻崛荽?br/>C．它排出的廢氣無(wú)污染，是一種環(huán)保型的機(jī)器
D．內(nèi)燃機(jī)靠產(chǎn)生的高溫、高壓氣體做功
【答案】C
【詳解】A. 內(nèi)燃機(jī)消耗了燃料的化學(xué)能，得到內(nèi)能，最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以?xún)?nèi)燃機(jī)是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，故A正確；B. 水的比熱容大，所以經(jīng)常被用作制冷劑，故B正確；C. 內(nèi)燃機(jī)在排氣沖程排除的廢氣有未燃燒的燃料和產(chǎn)生的二氧化硫等污染物；同時(shí)產(chǎn)生噪聲，對(duì)環(huán)境有一定的污染，故C錯(cuò)誤，符合題意；D. 內(nèi)燃機(jī)在做功沖程中靠產(chǎn)生的高溫、高壓燃?xì)鈱?duì)外做功，故D正確；故選C.
【點(diǎn)睛】水的比熱容大，經(jīng)常被用作制冷劑；內(nèi)燃機(jī)是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置；內(nèi)燃機(jī)在排氣沖程排除的廢氣有未燃燒的燃料和產(chǎn)生的二氧化硫等污染物；同時(shí)產(chǎn)生噪聲．
[變式2]熱機(jī)(如汽車(chē)、拖拉機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)等)的發(fā)展和應(yīng)用推動(dòng)了社會(huì)的快速發(fā)展，熱機(jī)在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中要損失一部分，并且會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染．問(wèn)：
(1)熱機(jī)中主要存在哪些能量損失？
(2)熱機(jī)可能對(duì)環(huán)境造成哪些污染？
(3)為什么要開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能等新能源？
【答案】見(jiàn)解析
【詳解】(1) 熱機(jī)中存在的能量損失主要是：廢氣帶走部分能量，克服阻力消耗部分能量，機(jī)器本身散熱損耗的能量，燃料不能完全燃燒損耗的能量；
(2) 熱機(jī)對(duì)環(huán)境造成的污染有：廢氣對(duì)大氣的污染，粉塵對(duì)大氣和土壤的污染及噪音污染；
(3) 因?yàn)樘?yáng)能屬于可再生能源，取之不竭，用之不盡，清潔無(wú)污染，所以要開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能等新能源．
【題型演練】
一、單選題
1．下列沒(méi)有利用熱機(jī)的交通工具是（　　）
A．蒸汽火車(chē) B．山地自行車(chē) C．噴氣式飛機(jī) D．越野摩托車(chē)
【答案】B
【詳解】ACD．蒸汽火車(chē)、噴氣飛機(jī)、越野摩托車(chē)工作時(shí)都要使用化石能源作燃料，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，也就是利用內(nèi)能做功，所以都是使用熱機(jī)工作的，故ACD不符合題意；
B．山地自行車(chē)靠人力作為動(dòng)力，沒(méi)有使用熱機(jī)；故B符合題意。
故選B。
2．如圖所示為生活中常用的熱水瓶，注入一定量的熱水后，立即蓋上軟木塞，軟木塞常常會(huì)跳起來(lái)。以下說(shuō)法正確的是（　　）
A．這過(guò)程相當(dāng)于熱機(jī)的壓縮沖程 B．軟木塞跳起后瓶?jī)?nèi)氣體內(nèi)能增大
C．這過(guò)程相當(dāng)于熱機(jī)的做功沖程 D．軟木塞跳起后瓶?jī)?nèi)氣體溫度不變
【答案】C
【詳解】AC．瓶塞跳起來(lái)，機(jī)械能增大，這是由于暖瓶?jī)?nèi)氣體膨脹做功造成的，水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化成瓶塞的機(jī)械能；汽油機(jī)在做功沖程中，氣缸內(nèi)高溫氣體膨脹推動(dòng)活塞做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以該過(guò)程相當(dāng)于做功沖程，故C正確，A錯(cuò)誤；
BD．軟木塞跳起后，由于暖瓶?jī)?nèi)氣體對(duì)外做功，所以氣體內(nèi)能減小，溫度降低，故BD錯(cuò)誤。
故選C。
3．小明用塑料礦泉水瓶子裝上少量水，將瓶蓋未全擰緊在瓶口上，如圖甲所示，用力扭轉(zhuǎn)瓶子，如圖乙所示，觀(guān)察到瓶蓋被瓶?jī)?nèi)的氣體沖出，同時(shí)瓶中出現(xiàn)白霧，如圖丙所示。本實(shí)驗(yàn)中圖乙和圖丙所示的過(guò)程，與四沖程汽油機(jī)的兩個(gè)沖程非常相似，這兩個(gè)沖程是（　　）
A．吸氣沖程和壓縮沖程 B．壓縮沖程和做功沖程
C．做功沖程和排氣沖程 D．排氣沖程和吸氣沖程
【答案】B
【詳解】如圖乙，扭轉(zhuǎn)瓶子時(shí)，小明施加的外力壓縮瓶?jī)?nèi)的氣體，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，這一過(guò)程與四沖程內(nèi)燃機(jī)的壓縮沖程相似；當(dāng)瓶蓋被瓶?jī)?nèi)的氣體沖出時(shí)，是瓶?jī)?nèi)氣體對(duì)瓶蓋做功，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，這一過(guò)程與四沖程內(nèi)燃機(jī)的做功沖程相似。故B符合題意，ACD不符合題意。
故選B。
4．2022年9月13日，我國(guó)炮兵兵種舉行。2022年軍事演習(xí)。在實(shí)彈射擊演習(xí)中，火炮擊發(fā)炮彈過(guò)程與如圖所示四沖程汽油機(jī)的哪個(gè)工作沖程相同（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【詳解】火炮飛出過(guò)程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過(guò)程，與汽油機(jī)工作時(shí)做功沖程的能量轉(zhuǎn)化相同。
A．A圖中，排氣門(mén)開(kāi)啟，活塞上行，廢氣被排出，為排氣沖程，該沖程沒(méi)有能量轉(zhuǎn)化，故A不符合題意；
B．B圖中，兩氣門(mén)都關(guān)閉，燃?xì)馀蛎浲苿?dòng)活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，是做功沖程。故B符合題意；
C．C圖中，兩氣門(mén)都關(guān)閉，活塞上行，壓縮燃料和空氣的混合物做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是壓縮沖程。故C不符合題意；
D．D圖中，進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟，活塞下行，氣體被吸入汽缸中，為吸氣沖程，該沖程沒(méi)有能量轉(zhuǎn)化，故D不符合題意。
故選B。
5．關(guān)于四沖程汽油機(jī)的工作過(guò)程有以下幾種說(shuō)法
①在做功沖程中，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；
②在壓縮沖程中，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
③在一個(gè)工作循環(huán)中，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周，對(duì)外做功一次；；
④汽油機(jī)的點(diǎn)火方式與柴油機(jī)不同，汽油機(jī)的點(diǎn)火方式是壓燃式。
以上說(shuō)法中正確的是（　　）
A．①③ B．②③ C．②③④ D．③④
【答案】B
【詳解】①②汽油機(jī)四個(gè)沖程中，只有做功沖程燃?xì)鈱?duì)外做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，在壓縮沖程中將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故①錯(cuò)誤，②正確；
③在汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)中，可以完成4個(gè)沖程，活塞往復(fù)2次，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)2周，對(duì)外做功1次，故③正確；
④汽油機(jī)中有火花塞，采用的是點(diǎn)燃式點(diǎn)火，而柴油機(jī)是噴油嘴噴出霧狀柴油，進(jìn)行壓燃式點(diǎn)火，故④錯(cuò)誤。
故選B。
6．如圖所示的是汽油機(jī)的四沖程的示意圖，其中表示壓縮沖程的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【詳解】A．進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟，排氣門(mén)關(guān)閉，活塞下行，燃料和空氣的混合物進(jìn)入汽缸，是吸氣沖程，故A不符合題意；
B．兩氣門(mén)都關(guān)閉，活塞上行，汽缸容積變小，是壓縮沖程，故B符合題意；
C．兩氣門(mén)都關(guān)閉，活塞下行，汽缸容積變大，火花塞噴出電火花，是做功沖程，故C不符合題意；
D．進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，排氣門(mén)開(kāi)啟，活塞上行，廢氣被排出汽缸，是排氣沖程，故D不符合題意。
故選B。
7．下列四幅圖為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)一個(gè)工作循環(huán)中的四個(gè)沖程，其中將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【詳解】汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的四個(gè)沖程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的是做功沖程。
A．由圖示知，汽缸的進(jìn)入門(mén)打開(kāi)，排入門(mén)關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，是吸氣沖程，故A不符合題意；
B．圖示中，兩個(gè)氣門(mén)都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，是做功沖程，故B符合題意；
C．圖示中兩個(gè)氣門(mén)都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，是壓縮沖程，故C不符合題意；
D．進(jìn)入門(mén)關(guān)閉，排氣門(mén)打開(kāi)，活塞向上運(yùn)動(dòng)，是排氣沖程，故D不符合題意。
故選B。
8．景頗族的祖先曾發(fā)明一種活塞式點(diǎn)火器，如圖所示。以牛角做套筒，木質(zhì)推桿前端粘附艾絨（一種很容易被點(diǎn)燃的物質(zhì)）。取火時(shí)，一手握住套筒，另一手猛推推桿，艾絨即燃，隨即將桿拔出，口吹立見(jiàn)火苗，與手推桿入筒過(guò)程能量轉(zhuǎn)化過(guò)程相同的沖程是（　　）
A． B． C． D．
【答案】A
【詳解】封閉的氣體被推桿壓縮過(guò)程中，活塞對(duì)氣體做功，氣體內(nèi)能增加，是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；汽油機(jī)的壓縮沖程是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的沖程，與上述能量轉(zhuǎn)化相同；
A．兩氣門(mén)都關(guān)閉，活塞上行，汽缸容積變小，是壓縮沖程，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A符合題意；
B．排氣門(mén)開(kāi)啟，活塞上行，廢氣被排出汽缸，是排氣沖程，沒(méi)有發(fā)生能量轉(zhuǎn)化，故B不符合題意；
C．兩氣門(mén)都關(guān)閉，活塞下行，汽缸容積變大，火花塞噴出電火花，是做功沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故C不符合題意；
D．進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟，活塞下行，燃料和空氣的混合物進(jìn)入汽缸，是吸氣沖程，沒(méi)有發(fā)生能量轉(zhuǎn)化，故D不符合題意。
故選A。
9．對(duì)于圖中所示的四幅圖，下列說(shuō)法中正確的是（　　）
A．甲圖中軟木塞飛出時(shí)，管內(nèi)水蒸氣的內(nèi)能增加
B．乙圖中兩個(gè)壓緊的鉛塊能吊起鉤碼，主要是因?yàn)榉肿娱g存在引力
C．丙圖中活塞向下運(yùn)動(dòng)是內(nèi)燃機(jī)的做功沖程
D．丁圖中小朋友下滑時(shí)，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
【答案】B
【詳解】A．甲圖中軟木塞飛出時(shí)，管內(nèi)水蒸氣對(duì)木塞做功，內(nèi)能減少，故A錯(cuò)誤，不符合題意；
B．由于分子間存在相互作用的引力，兩個(gè)壓緊的鉛塊能吊起鉤碼，鉛塊之間不會(huì)分開(kāi)，故B正確，符合題意；
C．丙圖中活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓縮氣體，將活塞的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，與內(nèi)燃機(jī)的壓縮沖程相同，故C錯(cuò)誤，不符合題意；
D．丁圖中小朋友下滑時(shí)，克服摩擦做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故D錯(cuò)誤，不符合題意。
故選B。
二、填空題
10．如圖所示，這是演示點(diǎn)火爆炸的實(shí)驗(yàn)裝置。按動(dòng)電火花發(fā)生器的按鈕，點(diǎn)燃盒內(nèi)酒精，盒蓋被炸飛出去，這與四沖程汽油機(jī) _____沖程中的能量轉(zhuǎn)化相同。若某四沖程汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為2400r/min，那么1s內(nèi)汽油機(jī)可以完成 _____個(gè)沖程，對(duì)外做功 _____次。
【答案】 做功 80 20
【詳解】[1]點(diǎn)燃盒內(nèi)酒精，盒蓋被打出去，是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過(guò)程，四沖程汽油機(jī)的做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，這與四沖程汽油機(jī)的做功沖程的能量轉(zhuǎn)化相同。
[2][3]汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為2400r/min＝40r/s，即1s內(nèi)汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)過(guò)40圈；由于汽油機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)中，完成4個(gè)沖程，曲軸和飛輪轉(zhuǎn)運(yùn)2圈，對(duì)外做功1次，那么1s內(nèi)汽油機(jī)可以完成80個(gè)沖程，該汽油機(jī)每秒對(duì)外做功20次。
11．如圖1所示是一款斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)模型，點(diǎn)燃酒精燈后就會(huì)發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿帶動(dòng)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。其工作原理是：酒精燈火焰通過(guò)________（選填“做功”或“熱傳遞”）的方式增加了氣缸內(nèi)空氣的內(nèi)能，高溫的空氣推動(dòng)活塞做功。如圖2所示是某單缸四沖程汽油機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中所示為汽油機(jī)的________沖程，若該汽油機(jī)飛輪轉(zhuǎn)速為3600r/min，則該汽油機(jī)每秒對(duì)外做功________次。
【答案】 熱傳遞 壓縮 30
【詳解】[1]氣缸內(nèi)的空氣吸收火焰的熱量，內(nèi)能增大，溫度升高，所以酒精燈火焰通過(guò)熱傳遞的方式增加氣缸空氣的內(nèi)能，高溫的空氣推動(dòng)活塞做功，空氣的內(nèi)能減小，溫度降低。
[2]由圖2可知，汽油機(jī)進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，活塞壓縮氣體，所以此時(shí)為汽油機(jī)的壓縮沖程。
[3]汽油機(jī)飛輪轉(zhuǎn)速為，由于四沖程汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)完成4個(gè)沖程，飛輪和曲軸轉(zhuǎn)2圈，對(duì)外做功一次，所以該汽油機(jī)每秒對(duì)外做功30次。
12．從內(nèi)能改變的角度看，“炙手可熱”是通過(guò) ___________的方式改變手的內(nèi)能的；一臺(tái)四沖程汽油機(jī)，如果該汽油機(jī)飛輪每秒鐘做功30次，則飛輪的轉(zhuǎn)速是 ___________ r/min。
【答案】 熱傳遞 3600
【詳解】[1]“炙手可熱”是利用火加熱把熱量轉(zhuǎn)移給了手，因此是通過(guò)熱傳遞的方式來(lái)改變手的內(nèi)能
[2]如果該汽油機(jī)飛輪每秒鐘做功30次，則飛輪每分鐘做功1800次，由于汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)完成4個(gè)沖程，飛輪和曲軸轉(zhuǎn)2圈，對(duì)外做功1次，所以飛輪的轉(zhuǎn)速為3600r/min。
13．如圖所示是內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)中的一個(gè)沖程，這是___________（選填“做功”或“壓縮”）沖程；此時(shí)汽缸內(nèi)的燃?xì)鈨?nèi)能___________（選填“增加”或“減少”），若完全燃燒汽油，放出熱量為4.2×106J，如果這些熱量全部被質(zhì)量為100kg的水吸收，能使水的溫度升高_(dá)__________℃。（c水=4.2×103J/（kg ℃）
【答案】 做功 減少 10
【詳解】[1][2]如圖，內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)都是關(guān)閉的，活塞下行，所以是做功沖程；此沖程中，汽缸內(nèi)的燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功，燃?xì)鈨?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，則燃?xì)獾膬?nèi)能減小。
[3]由題知，水吸收的熱量，由可得，水升高的溫度
四、簡(jiǎn)答題
14．如圖為氫氣爆炸實(shí)驗(yàn)裝置，向紙杯中通入適量的氫氣與空氣混合，用火柴點(diǎn)燃?xì)怏w，發(fā)生爆炸，紙杯被崩起。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）爆炸的能量轉(zhuǎn)化情況與汽油機(jī)工作時(shí)的哪一沖程相同
（2）請(qǐng)你解釋崩起的紙杯為什么能繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)速度越來(lái)越小
【答案】（1）汽油機(jī)做功沖程；（2）見(jiàn)詳解
【詳解】（1）氫氣爆炸實(shí)驗(yàn)中，將氫氣燃燒釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為紙杯的機(jī)械能，與汽油機(jī)做功沖程相同。
（2）由于紙杯具有慣性將保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變，由于在豎直方向上受到重力的作用和紙杯在上升的過(guò)程中將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，高度增大，重力勢(shì)能增大，動(dòng)能減小，速度越來(lái)越小。
15．如圖所示，在試管內(nèi)裝些水，用橡膠塞塞住管口，用酒精燈加熱一會(huì)兒，當(dāng)水沸騰一段時(shí)間后，橡皮塞突然從管口飛出。請(qǐng)描述這個(gè)實(shí)驗(yàn)中做功與能量的轉(zhuǎn)化情況。
【答案】見(jiàn)解析
【詳解】答：如圖所示，用酒精燈加熱試管中的水，在這個(gè)過(guò)程中，酒精燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，水吸收熱量，溫度升高，內(nèi)能增加；水沸騰一段時(shí)間后，橡皮塞被水蒸氣頂開(kāi)，在這個(gè)過(guò)程中，水蒸氣對(duì)橡膠塞做功，將水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為橡膠塞的機(jī)械能，水蒸氣的內(nèi)能減少，溫度降低，橡皮塞被頂開(kāi)具有機(jī)械能。
16．現(xiàn)代生活越來(lái)越離不開(kāi)熱機(jī)，因此全面了解和認(rèn)清熱機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程對(duì)我們的生活至關(guān)重要，請(qǐng)你完成下面圍繞“熱機(jī)”展開(kāi)的一些問(wèn)題：
(1)如圖所示的流程圖是用來(lái)說(shuō)明汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)及涉及到的主要能量轉(zhuǎn)化情況，請(qǐng)將其補(bǔ)充完整。①_____________；②_______________。
(2)我們發(fā)現(xiàn)熱機(jī)工作時(shí)，一般要在汽缸的外面安裝一個(gè)水箱用來(lái)降低汽缸的溫度，是利用水_____的特性，這是采用_____的方式來(lái)減小汽缸的內(nèi)能的。
(3)有一種單缸汽油機(jī)在原有四沖程的基礎(chǔ)上增加兩個(gè)沖程，成為六沖程汽油機(jī)，也就是在原有四沖程汽油機(jī)完成排氣沖程后向汽缸內(nèi)噴水，水在汽缸內(nèi)汽化成水蒸氣，水蒸氣膨脹對(duì)外做功，這種汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)有六個(gè)沖程，做功____次，這種汽油機(jī)這樣設(shè)計(jì)的目的是_________。
【答案】 壓縮沖程 內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 比熱容大 熱傳遞 2次 提高熱機(jī)效率
【詳解】(1)[1][2]汽油機(jī)的四個(gè)沖程，吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程，壓縮沖程中，活塞上升壓縮汽缸內(nèi)的氣體，使氣體內(nèi)能增大，燃料燃燒產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)猓瑱C(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程中，高溫高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
(2)[3][4]因?yàn)樗谋葻崛荽螅聪嗤|(zhì)量的水和其他的液體相比較時(shí)，若都是升高相同的溫度時(shí)，水能吸收的熱量最多，故用水冷卻效果最好，此時(shí)存在溫度差，故采用熱傳遞的方式來(lái)減小汽缸的內(nèi)能。
(3)[5][6]這種汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)有六個(gè)沖程，比原有的四沖程汽油機(jī)多做一次功，因此六沖程中共做功2次，因?yàn)槭抢门艢鉀_程后的余熱，所以大大的提高了熱機(jī)的效率，節(jié)約了能源。
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