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14.1 熱機 鞏固基礎講義(無答案)-2023-2024學年人教版九年級物理全一冊

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14.1 熱機 鞏固基礎講義(無答案)-2023-2024學年人教版九年級物理全一冊

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14.1 熱機
《2023年九年級物理暑假預習課程》
第一:知識清單
1、熱機:
定義:熱機是利用內能來做功,把內能轉化為機械能的機器。
熱機的種類:蒸汽機、內燃機(汽油機和柴油機)、汽輪機、噴氣發動機等
2、內燃機:
內燃機活塞在汽缸內往復運動時,從氣缸的一端運動到另一端的過程,叫做一個沖程。
四沖程內燃機包括四個沖程:吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。
在單缸四沖程內燃機中,吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程為一個工作循環,每個工作循環曲軸轉2周,活塞上下往復2次,做功1次。
在這四個沖程中只有做功沖程是燃氣對活塞做功,而其它三個沖程(吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程)是依靠飛輪的慣性來完成的。
壓縮沖程將機械能轉化為內能。
做功沖程是由內能轉化為機械能。
①汽油機工作過程:
②柴油機工作過程:
3、汽油機和柴油機的比較:
①汽油機的氣缸頂部是火花塞;
柴油機的氣缸頂部是噴油嘴。
②汽油機吸氣沖程吸入氣缸的是汽油和空氣組成的燃料混合物;
柴油機吸氣沖程吸入氣缸的是空氣。
③汽油機做功沖程的點火方式是點燃式;
柴油機做功沖程的點火方式是壓燃式。
④柴油機比汽油及效率高,比較經濟,但笨重。
⑤汽油機和柴油機在運轉之前都要靠外力輔助啟動。
4、內能的利用方式
利用內能來加熱:實質是熱傳遞。
利用內能來做功:實質是內能轉化為機械能。
復習提問:
熱機的四個沖程,有哪些沖程有能量轉化?分別是什么?
一個工作循環幾沖程,活塞往復運動幾次,曲軸轉幾周,對外做功幾次?
第二:典型例題
1、圖是四沖程汽油機其中一個沖程的工作示意圖,它表示的是(  )
A. 吸氣沖程 B. 壓縮沖程
C. 做功沖程 D. 排氣沖程
【答案】C
【解析】如圖所示,進氣門排氣門都關閉,活塞向下運動,火花塞處有火花,是做功沖程,故C符合題意,ABD不符合題意。故選C。
2、如圖所示,在配有活塞的厚玻璃筒里放一小團硝化棉,把活塞迅速壓下去,看到的現象是___________。這是因為活塞壓縮空氣,使空氣的內能___________,溫度升高,這一過程與內燃機工作的___________沖程原理相同。
【答案】 硝化棉燃燒 增加 壓縮
【解析】當把活塞迅速壓下去后,活塞壓縮氣體做功,氣體的內能增加,溫度也會隨之上升,當溫度達到硝化棉的著火點時,會看到硝化棉燃燒。
活塞壓縮空氣使空氣內能增加,這是機械能轉化為內能,在內燃機四個沖程中,只有壓縮沖程是機械能轉化為內能,所以這一過程與內燃機工作的壓縮沖程原理相同。
3、如圖所示,用酒精燈加熱試管中水,當水沸騰一段時間以后,塞子被試管內水蒸氣推出。這是通過 ___________的方式將水蒸氣的內能轉化為塞子的機械能(選填“做功”或“熱傳遞”)。圖 ___________(選填“甲”或“乙”)中汽油機的工作過程與這一實驗過程中原理是一致的。
【答案】 做功 乙
【解析】塞子被試管內水蒸氣推出,氣體膨脹對外做功,將氣體的內能轉化為機械能,涉及能量的轉換,故是做功。
如圖甲所示,進氣門關、排氣門關,活塞向上,壓縮氣體做功,將機械能轉化為內能,而乙圖是進氣門關、排氣門關,活塞向下,高溫高壓氣體對活塞做功,將內能轉化為機械能,故圖乙中能量轉化與氣體對活塞做功實驗的原理相同。
4、關于內燃機的下列說法中正確的是(  )
A.汽油機頂部有噴油嘴
B.在柴油機的壓縮沖程中,機械能轉化為柴油和空氣混合物的內能
C.進、排氣門同時關閉的沖程是做功沖程和壓縮沖程
D.柴油機在吸氣沖程中吸入柴油和空氣
【答案】C
【解析】解:A、汽油機的頂部有火花塞,柴油機的頂部有噴油嘴,故A錯誤;
B、因為柴油機吸入氣缸的只有空氣,在柴油機的壓縮沖程中,機械能轉化為空氣的內能,故B錯誤;
C、四沖程汽油機在工作過程,進、排氣門同時關閉的沖程是做功沖程和壓縮沖程,故C正確;
D、柴油機在吸氣沖程中吸入氣缸的只有空氣,故D錯誤。
故選:C。
5、如圖所示的某單缸四沖程汽油機說法正確的是(  )
A.飛輪慣性完成沖程的是乙、丙、丁
B.四沖程內燃機在一個工作循環中工作過程依次是丁丙乙甲
C.甲圖中能量的轉化是內能轉化為機械能
D.乙圖中汽缸內氣體溫度會下降
【答案】D
【解析】解:甲圖:氣門都關閉,活塞向上運行,氣缸容積減小,是壓縮沖程,將機械能轉化為了內能,故C錯誤;
乙圖:排氣門打開,活塞向上運動,氣缸容積減小,是排氣沖程,氣缸內氣體溫度會下降,故D正確;
丙圖:氣門都關閉,活塞向下運行,氣缸容積增大,是做功沖程,將化學能轉化為內能,內能再轉化為機械能;
丁圖:進氣門打開,活塞向下運行,氣缸容積增大,是吸氣沖程;
熱機的四個沖程依次是吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程,即丁甲丙乙,故B錯誤;
在熱機的四個沖程中,只有做功沖程做功,其他三個沖程是靠飛輪的慣性完成的,依靠飛輪慣性完成的沖程是:甲、乙、丁沖程,故A錯誤。
故選:D。
6、某四沖程汽油機的轉速是1500R/min,那么1min里,該汽油機的沖程數和燃氣做功次數分別是( )
A.3000個,6000次 B.6000個,3000個
C.3000個,750次 D.750個,3000次
【答案】C
【解析】單缸四沖程汽油機一個工作循環(4個沖程),曲軸和飛輪轉動2周,活塞往復2 次,對外做功1次。飛輪轉速是1500R/min,則有750個工作循環;所以該汽油機在1min內可以完成750×4=3000個沖程,可以做750次功。
故選:C。
7、一臺內燃機的轉速是1440轉/分,那么在每秒鐘內( )
A.轉軸轉動24轉,燃氣對活塞做功12次,活塞完成48個沖程
B.轉軸轉動1440轉,燃氣對活塞做功720次,活塞完成2880個沖程
C.轉軸轉動1440轉,燃氣對活塞做功1440次,活塞完成1440個沖程
D.轉軸轉動24轉,燃氣對活塞做功24次,活塞完成24個沖程
【答案】A
【解析】四沖程汽油機完成1個工作循環,要經過四個沖程,飛輪轉動2轉,對外做功1次。由題知,飛輪轉速是1440轉/分鐘=24轉/秒;因為飛輪轉動2轉為一個工作循環,對外做功1次,完成4個沖程,所以內燃機每秒鐘曲軸轉動24轉,燃氣對外做功12次,完成48個沖程。
故選:A。
8、下列關于汽油機和柴油機的主要區別,說法正確的是(  )
A.構造上,汽油機氣缸頂部有噴油嘴,柴油機氣缸頂部有火花塞
B.吸氣沖程中,柴油機吸入汽缸的是柴油和空氣的混合物,汽油機吸入汽缸的是空氣
C.在壓縮沖程末,柴油機的點火方式是點燃式,汽油機的點火方式是壓燃式
D.在做功沖程中,柴油機的燃氣溫度和壓強比汽油機里的高
【答案】D
【解析】解:A、柴油機和汽油機的結構不同:柴油機的氣缸上是噴油嘴,汽油機的頂部有火花塞,故A錯誤;
B、在吸氣沖程,柴油機吸入氣缸的只是空氣,汽油機吸入氣缸的是汽油和空氣的混合物,故B錯誤;
C、在做功沖程,汽油機的點火方式叫點燃式,柴油機的點火方式叫壓燃式,故C錯誤;
D、柴油機的壓縮比例更大,柴油機燃氣壓強比汽油機的更高,故D正確。
故選:D。
第三:自主練習
1.如圖所示,是汽油機工作時的四個沖程,其中屬于做功沖程的是(  )
A B C D
2.四沖程柴油機工作過程中,以下說法錯誤的是( )
A.壓縮沖程和做功沖程發生了能量的轉化 B.做功沖程使汽車獲得動力
C.排氣沖程排出了汽車的尾氣 D.吸氣沖程吸入氣缸的是柴油
3.除了飛機、汽車、摩托車之外,用到熱機的交通運輸工具還有_____、_____、______。(寫出三個即可),你列舉的這些交通運輸工具中,______用到的熱機屬于內燃機(寫出一個即可)
4.在熱機的四個沖程中,把機械能轉化為內能的是   沖程。汽油機工作時要產生大量的熱,通常采用水循環將熱帶走,這是利用水   的特性。
5.柴油機壓縮沖程中,隨著活塞的運動,氣缸內空氣密度不斷  (選填:“增大”“減小“或“不變”),這時活塞的機械能轉化為被壓縮空氣的  能,使其溫度更高、壓強更大。

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