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2023-2024學(xué)年人教版八年級(jí)物理高效課堂培優(yōu)講義
第1節(jié) 熱機(jī)
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01
新課知識(shí)解析
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知識(shí)點(diǎn)一：
熱機(jī)
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1.實(shí)驗(yàn)裝置是一個(gè)簡單的熱機(jī),其工作過程是:燃料燃燒,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,一部分內(nèi)能通過熱傳遞的方式傳遞給工作物質(zhì)一水,水內(nèi)能增大,溫度升高,產(chǎn)生大量水蒸氣,水蒸氣將橡膠塞沖出,水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為橡膠塞的機(jī)械能。
2. 利用內(nèi)能的兩種方式：(1)利用內(nèi)能加熱。(2)利用內(nèi)能做功
其中利用內(nèi)能加熱是能量的轉(zhuǎn)移過程,利用內(nèi)能做功是內(nèi)能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化過程。
3.熱機(jī)
(1)熱機(jī):利用內(nèi)能做功的機(jī)械.汽車、輪船和飛機(jī)等的發(fā)動(dòng)機(jī)都是利用燃料燃燒時(shí)釋放的內(nèi)能做功的裝置，都是熱機(jī)。
(2)熱機(jī)的種類：熱機(jī)的種類很多,例如蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等.盡管它們的構(gòu)造不同,但它們具有一個(gè)共同的特點(diǎn),就是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
(3)熱機(jī)工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化
(4)常見熱機(jī)一內(nèi)燃機(jī)
現(xiàn)代生活中常見的汽車并不靠水蒸氣來提供汽車動(dòng)力，而是利用汽油或柴油作為燃料,產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)猓萌細(xì)庾龉?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.
①定義:燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)稱為內(nèi)燃機(jī).
②分類:內(nèi)燃機(jī)分為汽油機(jī)和柴油機(jī)兩大類,分別用汽油和柴油作為燃料.
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知識(shí)點(diǎn)二：
汽油機(jī)
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1.工作原理
利用汽缸內(nèi)汽油燃燒時(shí)生成的高溫高壓的燃?xì)鈦硗苿?dòng)活塞做功,將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
2構(gòu)造
(1)主要結(jié)構(gòu):如圖所示,汽油機(jī)的主體是一個(gè)汽缸,汽缸上部有進(jìn)氣門和排氣門,頂部有火花塞,下部有活塞,活塞通過連桿與曲軸相連.
(2)沖程:汽油機(jī)在工作時(shí),活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng),活塞從汽缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過程,叫做一個(gè)沖程。
3.工作過程
(1)汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)由吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程四個(gè)沖程組成,通過四個(gè)沖程的不斷循環(huán)來連續(xù)工作.
(2)每完成一個(gè)工作循環(huán)，曲軸和飛輪均轉(zhuǎn)動(dòng)兩周,活塞往返兩次,對(duì)外做功一次.在四個(gè)沖程中，只有做功沖程中氣體對(duì)外做功,其他三個(gè)沖程是輔助沖程,要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性來帶動(dòng)活塞完成,周而復(fù)始,使汽油機(jī)能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去.汽油機(jī)的工作過程如圖所示。
【典型例題】
在科幻大片《流浪地球》中有這樣一個(gè)場景：主人公為幫助地球脫離木星的吸引，點(diǎn)燃了木星上的可燃?xì)怏w，從而將地球推離木星。以下與推離過程中能量轉(zhuǎn)化方式相同的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】
A．科幻大片《流浪地球》中，點(diǎn)燃木星上的可燃?xì)怏w將地球推開，此過程內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，相當(dāng)于內(nèi)燃機(jī)的做功沖程；A圖中進(jìn)氣閥、排氣閥關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，為壓縮沖程，A不符合題意；
B．B圖中，進(jìn)氣閥、排氣閥關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，為做功沖程，此沖程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，B符合題意；
C．C圖中，進(jìn)氣閥打開，排氣閥關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，為吸氣沖程，C不符合題意；
D．D圖中，進(jìn)氣閥關(guān)閉，排氣閥打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)，為排氣沖程，D不符合題意。
故答案為：B。
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知識(shí)點(diǎn)三：
柴油機(jī)
)
1.工作原理
利用柴油在汽缸內(nèi)燃燒所產(chǎn)生的高溫高壓氣體推動(dòng)活塞做功,將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.
2.構(gòu)造
柴油機(jī)的構(gòu)造與汽油機(jī)相似,所不同的是柴油機(jī)汽缸頂部沒有火花塞，而有一個(gè)噴油嘴.
3.工作過程
柴油機(jī)的工作過程與汽油機(jī)大致相同,也是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程構(gòu)成一個(gè)工作循環(huán).在一個(gè)工作循環(huán)中，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周,活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次,對(duì)外做功一次,如圖所示.
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0
2
題型專場
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題型一：熱機(jī)的工作原理
(目前我國已將發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)列為國家重大科技專項(xiàng)。下列我國“陸、海、空、天”裝備中動(dòng)力機(jī)械不屬于熱機(jī)(利用內(nèi)能做功的機(jī)械)是（ ）
A.中國高鐵交流異步牽引電動(dòng)機(jī)
B.052D型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦燃?xì)廨啓C(jī)
C.殲-20戰(zhàn)機(jī)渦扇-15煤油發(fā)動(dòng)機(jī)
D.“長征五號(hào)”火箭液氫液氧發(fā)動(dòng)機(jī)
【答案】A
【解析】
熱機(jī)是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的裝置,燃?xì)廨啓C(jī)、煤油發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭液氫液氧發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)都是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能,都屬于熱機(jī);而電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能,不是利用內(nèi)能做功的機(jī)械,不是熱機(jī),故A選項(xiàng)符合題意.
答案: A
題型二：內(nèi)燃機(jī)工作沖程的判斷
如圖所示為展會(huì)中的“走馬燈”，點(diǎn)燃底部蠟燭，熱空氣上升驅(qū)動(dòng)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)，觀眾驚奇地看到紙片小人的影子動(dòng)了起來。這個(gè)過程發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化與四沖程汽油機(jī)沖程圖中相同的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】
點(diǎn)燃蠟燭時(shí)，氣體溫度升高，氣體的密度變小，熱空氣就會(huì)向上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的熱空氣推動(dòng)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的熱空氣對(duì)外做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，該沖程和四沖程汽油機(jī)的做功沖程的能量轉(zhuǎn)化相同。
A．圖中吸氣閥開啟，排氣閥關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，是吸氣沖程，A不符合題意；
B．圖中兩氣閥關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，是壓縮沖程，B不符合題意；
C．圖中兩氣閥關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，火花塞點(diǎn)火，是做功沖程，C符合題意；
D．圖中吸氣閥關(guān)閉，排氣閥開啟，活塞向上運(yùn)動(dòng)，是排氣沖程，D不符合題意。
故答案為：C。
題型三：汽油機(jī)與柴油機(jī)的區(qū)別
關(guān)于內(nèi)燃機(jī), 下列說法正確的是( )
A.汽油機(jī)汽缸頂部有噴油嘴,柴油機(jī)汽缸頂部有火花塞
B.柴油機(jī)在吸氣沖程中,將柴油和空氣的混合物吸人汽缸
C.汽油機(jī)的功率一般 比柴油機(jī)的大
D.汽油機(jī)一般比柴油機(jī)輕巧，但輸出功率小
【答案】D
【解析】
汽油機(jī)汽缸頂部有火花塞，柴油機(jī)汽缸頂部有噴油嘴,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;柴油機(jī)在吸氣沖程中,將空氣吸入汽缸,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;汽油機(jī)一般比柴油機(jī)功率小,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤.
答案: D
題型四：內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)及做功的簡單計(jì)算
熱水瓶注入一定量的熱水后，立即蓋上軟木塞，軟木塞會(huì)跳起來，在這一現(xiàn)象中瓶內(nèi)氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為軟木塞的 　 　能，該能量轉(zhuǎn)化過程與汽油機(jī)的 　 　沖程相同。一臺(tái)四沖程柴油機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)速是3000r/min，它1秒鐘對(duì)外做功 　 　次，它在吸氣沖程中，吸入汽缸里的物質(zhì)是 　 　。
【答案】機(jī)械；做功；25；空氣
【解析】
軟木塞會(huì)跳起來，機(jī)械能增大，這是由于熱水瓶內(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；故該能量轉(zhuǎn)化過程與汽油機(jī)的做功沖程相同。
四沖程柴油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速是
表示每秒飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)50圈，而每2圈4個(gè)沖程，做功一次，所以1s內(nèi)完成100個(gè)沖程、對(duì)外做功25次。
四沖程柴油機(jī)吸入氣缸的物質(zhì)是空氣，柴油由噴油嘴噴出。
題型五：綜合題
一單缸四沖程汽油機(jī)，飛輪的轉(zhuǎn)速為600r/min，做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓強(qiáng)為5× Pa(設(shè)壓強(qiáng)在此沖程中保持不變)，活塞行程為0.2m，活塞的橫截面積為100 ，求汽油機(jī)的做功功率。
【答案】解：根據(jù)公式 可得，燃?xì)鈱?duì)于活塞的壓力為
燃?xì)饷看巫龉?br/>汽油機(jī)一分鐘內(nèi)做功的次數(shù)為
則燃?xì)庖环昼妰?nèi)做的功為
汽油機(jī)的功率為
答：汽油機(jī)的做功功率為5000W。
【解析】根據(jù)壓強(qiáng)和受力面積的乘積計(jì)算壓力；利用力和距離的乘積計(jì)算功的大小；根據(jù)總功和時(shí)間的比值計(jì)算功率的大小。
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0
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課堂小結(jié)
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鞏固提升
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1．下圖是四沖程汽油機(jī)的工作示意圖，下列說法正確的是（　　）
A．圖甲是壓縮沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
B．該內(nèi)燃機(jī)一個(gè)工作循環(huán)有四個(gè)沖程正確的順序是乙、丁、甲、丙
C．丁是做功沖程，把絕大部分的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
D．靠慣性完成的沖程是甲、乙、丙
【答案】D
【解析】
A．圖甲兩氣門關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，是壓縮沖程，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，A不符合題意；
B．內(nèi)燃機(jī)一個(gè)工作循環(huán)分別是吸熱沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程。圖乙進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，是吸氣沖程；圖丙進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)，是排氣沖程；圖丁兩氣門關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，是做功沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，四個(gè)沖程正確的順序是乙、甲、丁、丙，B不符合題意；
C．由上分析可知，丁是做功沖程。汽油機(jī)的效率約為20%～30%，故只能把一小部分的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，C不符合題意；
D．只有做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化機(jī)械能，其它三個(gè)沖程是輔助沖程，要靠飛輪的慣性完成，故靠慣性完成的沖程是甲、乙、丙，D符合題意。
故答案為：D。
2．汽油機(jī)作為動(dòng)力裝置大多用在小汽車、飛機(jī)以及一些輕巧的機(jī)械上。如圖所示是汽油機(jī)工作原理示意圖，分析可知是四沖程汽油機(jī)的（　　）
A．做功沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
B．壓縮沖程，將機(jī)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
C．做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
D．壓縮沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
【答案】C
【解析】
由圖知，兩氣門都關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火，活塞向下運(yùn)動(dòng)，氣缸容積增大，是做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
故答案為：C。
3．電影《長津湖之水門橋》中，我軍用巴祖卡火箭筒打下美軍戰(zhàn)斗機(jī)。巴祖卡火箭筒發(fā)射炮彈的過程與四沖程汽油機(jī)的哪個(gè)沖程相似（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】【解答】火箭筒工作時(shí)高溫高壓炸藥燃?xì)馔苿?dòng)炮彈做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。
A．圖中排氣門打開，進(jìn)氣門關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，屬于排氣沖程，沒有能量轉(zhuǎn)化過程，A不符合題意；
B．圖中排氣門、進(jìn)氣門關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，屬于壓縮沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，B不符合題意；
C．圖中排氣門、進(jìn)氣門關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動(dòng)，屬于做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，C符合題意；
D．圖中排氣門關(guān)閉，進(jìn)氣門打開，活塞向下運(yùn)動(dòng)，屬于吸氣沖程，沒有能量轉(zhuǎn)化過程，D不符合題意。
故答案為：C。
4．如圖所示是四沖程汽油機(jī)的剖面圖，關(guān)于其四個(gè)沖程的描述正確的是（　　）
A．做功沖程中，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化
B．吸氣沖程中，只有汽油進(jìn)入汽缸
C．壓縮沖程中，通過做功的方式使汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增大
D．排氣沖程中，廢氣不會(huì)帶走燃料釋放的能量
【答案】C
【解析】
A．做功沖程，是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，A不符合題意；
B．汽油機(jī)吸氣沖程中，吸入空氣和汽油，B不符合題意；
C．壓縮沖程中，活塞對(duì)汽缸內(nèi)氣體做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，氣體的內(nèi)能增大，C符合題意；
D．排氣沖程中，廢氣會(huì)帶走一部分能量，D不符合題意。
故答案為：C。
5．科學(xué)課上老師做了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：在一個(gè)配有活塞的厚玻璃筒內(nèi)放一小團(tuán)硝化棉，迅速下壓活塞，硝化棉燃燒，此過程與下圖中（　　）圖所示沖程的能量轉(zhuǎn)化相同。
A． B．
C． D．
【答案】B
【解析】
迅速下壓活塞，壓縮空氣做功，使筒內(nèi)空氣的內(nèi)能增加、溫度升高，達(dá)到硝化棉的燃點(diǎn)，硝化棉燃燒，該過程將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
A．進(jìn)氣門開啟，活塞下行，氣體被吸入汽缸中，是吸氣沖程，該沖程沒有能量轉(zhuǎn)化，A不符合題意；
B．兩氣門都關(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，B符合題意；
C．兩氣門都關(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，C不符合題意；
D．排氣門開啟，活塞上行，廢氣被排出，是排氣沖程，該沖程沒有能量轉(zhuǎn)化，D不符合題意。
所以，題干描述的過程與B圖所示沖程的能量轉(zhuǎn)化相同。
故答案為：B。
6．吹足氣的氣球放手后，氣體從氣球口噴出，氣球則反向在空中飛行一段時(shí)間。如圖所示的熱機(jī)四沖程與上述能量轉(zhuǎn)化原理相同的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】吹足氣的氣球放手后，氣體從氣球口噴出，氣球則反向在空中飛行，在這一過程中是氣球內(nèi)氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為氣球的機(jī)械能。
A．進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，汽缸容積變小，是壓縮沖程，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，A不符合題意；
B．進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)，氣體排出汽缸，是排氣沖程，沒有能量轉(zhuǎn)化，B不符合題意；
C．進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火，活塞向下運(yùn)動(dòng)，汽缸容積變大，是做功沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，C符合題意；
D．進(jìn)氣門打開，活塞向下運(yùn)動(dòng)，氣體吸入汽缸，是吸氣沖程，沒有能量轉(zhuǎn)化，D不符合題意。
故答案為：C。
7．下列關(guān)于汽車的說法中，不正確的是（　　）
A．汽車在剎車過程中，剎車片溫度升高，是做功改變了它的內(nèi)能
B．給汽車加油時(shí)能聞到汽油的味道，說明分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)
C．汽油機(jī)在做功沖程中把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
D．汽油的熱值為4.6×107J/kg，表示每燃燒1kg的汽油可以獲得4.6×107J的熱量
【答案】D
【解析】
A.汽車在剎車過程中，剎車片溫度升高，是做功改變了它的內(nèi)能，故A正確不合題意；
B.給汽車加油時(shí)能聞到汽油的味道，說明分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，故B正確不合題意；
C.汽油機(jī)在做功沖程中把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故D正確不合題意；
D.汽油的熱值為4.6×107J/kg，表示每完全燃燒1kg的汽油可以獲得4.6×107J的熱量，故D錯(cuò)誤符合題意。
故選D。
8．科幻大片《流浪地球》中的主人公為了拯救人類，點(diǎn)燃木星上的可燃?xì)怏w，借助燃燒產(chǎn)生的高溫氣體把即將與木星相撞的地球成功推開。“高溫氣體把地球推開”的過程相當(dāng)于汽油機(jī)的
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】【解答】點(diǎn)燃可燃?xì)怏w，氣體推動(dòng)木星與地球分離，即將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，這和汽油機(jī)的做功沖程相同，故C正確，而A、B、D錯(cuò)誤。
故選C。
9．如圖甲所示的某品牌插秧機(jī)使用北斗導(dǎo)航，農(nóng)民只需在作業(yè)前進(jìn)行相關(guān)設(shè)定，即可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無人值守自動(dòng)作業(yè)。該插秧機(jī)使用四沖程汽油機(jī)，圖乙中汽油機(jī)處于　 　沖程。如果該汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速是60r/s，則汽油機(jī)每分鐘對(duì)外做功　 　次；
【答案】壓縮；1800
【解析】【解答】(1) 從圖中可以看出，兩個(gè)氣門都關(guān)閉，活塞由下向上運(yùn)動(dòng)，壓縮內(nèi)部的混合物，故該沖程是壓縮沖程；
(2)該汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速是60r/s，飛輪轉(zhuǎn)兩圈對(duì)外做功一次，則每秒鐘對(duì)外做功30次，則一分鐘做功1800次。
故答案為：壓縮；1800。
10．如圖是單缸四沖程汽油機(jī)工作中的一個(gè)沖程，此沖程中氣缸內(nèi)氣體內(nèi)能逐漸　 　（增大/減小），工作時(shí)飛輪轉(zhuǎn)速為3600r/min，則每秒做功 　 　次。汽油機(jī)工作過程中的效率很低，有大量的熱散失到空氣中而無法自動(dòng)回收，這是因?yàn)槟芰康霓D(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有　 　性。
【答案】增大；30；方向
【解析】
由圖示知，兩個(gè)氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，是壓縮沖程，此過程活塞的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，所以氣體的內(nèi)能增大。
飛輪的轉(zhuǎn)速
飛輪每轉(zhuǎn)兩圈，做一次功，完成四個(gè)沖程，所以每秒做功30次。
因?yàn)槟芰康霓D(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有方向性，汽油機(jī)工作過程中散失到空氣中的熱量無法自動(dòng)回收，其效率較低。
11.如圖所示是 　 　（選填“汽油”或“柴油”）機(jī)，這是 　 　沖程。
【答案】汽油；壓縮
【解析】【解答】由題知，此裝置頂部是火花塞，是汽油機(jī)。
圖中的進(jìn)氣門和排氣門都閉合，活塞向上運(yùn)行，因此為壓縮沖程。
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2023-2024學(xué)年人教版八年級(jí)物理高效課堂培優(yōu)講義
第1節(jié) 熱機(jī)
(
01
新課知識(shí)解析
)
(
知識(shí)點(diǎn)一：
熱機(jī)
)
1.實(shí)驗(yàn)裝置是一個(gè)簡單的熱機(jī),其工作過程是:燃料燃燒,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,一部分內(nèi)能通過熱傳遞的方式傳遞給工作物質(zhì)一水,水內(nèi)能增大,溫度升高,產(chǎn)生大量水蒸氣,水蒸氣將橡膠塞沖出,水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為橡膠塞的 。
2. 利用內(nèi)能的兩種方式：(1)利用內(nèi)能 。(2)利用內(nèi)能 .
其中利用內(nèi)能加熱是能量的轉(zhuǎn)移過程,利用內(nèi)能做功是內(nèi)能與 的能的轉(zhuǎn)化過程。
3.熱機(jī)
(1)熱機(jī):利用內(nèi)能做功的機(jī)械.汽車、輪船和飛機(jī)等的發(fā)動(dòng)機(jī)都是利用燃料燃燒時(shí)釋放的內(nèi)能做功的裝置，都是 。
(2)熱機(jī)的種類：熱機(jī)的種類很多,例如蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等.盡管它們的構(gòu)造不同,但它們具有一個(gè)共同的特點(diǎn),就是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為 。
(3)熱機(jī)工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化
(4)常見熱機(jī)一內(nèi)燃機(jī)
現(xiàn)代生活中常見的汽車并不靠水蒸氣來提供汽車動(dòng)力，而是利用汽油或柴油作為燃料,產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)猓萌細(xì)庾龉?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.
①定義:燃料直接在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)燃燒產(chǎn)生動(dòng)力的熱機(jī)稱為 .
②分類:內(nèi)燃機(jī)分為汽油機(jī)和柴油機(jī)兩大類,分別用汽油和柴油作為 .
(
知識(shí)點(diǎn)二：
汽油機(jī)
)
1.工作原理
利用汽缸內(nèi)汽油燃燒時(shí)生成的高溫高壓的燃?xì)鈦硗苿?dòng)活塞做功,將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為 。
2構(gòu)造
(1)主要結(jié)構(gòu):如圖所示,汽油機(jī)的主體是一個(gè)汽缸,汽缸上部有進(jìn)氣門和排氣門,頂部有火花塞,下部有活塞,活塞通過連桿與曲軸相連.
(2)沖程:汽油機(jī)在工作時(shí),活塞在汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng),活塞從汽缸的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過程,叫做一個(gè) 。
3.工作過程
(1)汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)由吸氣沖程、壓縮沖程、 、排氣沖程四個(gè)沖程組成,通過四個(gè)沖程的不斷循環(huán)來連續(xù)工作.
(2)每完成一個(gè)工作循環(huán)，曲軸和飛輪均轉(zhuǎn)動(dòng)兩周,活塞往返 ,對(duì)外做功 .在四個(gè)沖程中，只有 中氣體對(duì)外做功,其他三個(gè)沖程是 ,要靠安裝在曲軸上的飛輪的慣性來帶動(dòng)活塞完成,周而復(fù)始,使汽油機(jī)能連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)下去.汽油機(jī)的工作過程如圖所示。
【典型例題】
在科幻大片《流浪地球》中有這樣一個(gè)場景：主人公為幫助地球脫離木星的吸引，點(diǎn)燃了木星上的可燃?xì)怏w，從而將地球推離木星。以下與推離過程中能量轉(zhuǎn)化方式相同的是（　　）
A． B． C． D．
(
知識(shí)點(diǎn)三：
柴油機(jī)
)
1.工作原理
利用柴油在汽缸內(nèi)燃燒所產(chǎn)生的高溫高壓氣體推動(dòng)活塞做功,將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為 .
2.構(gòu)造
柴油機(jī)的構(gòu)造與汽油機(jī)相似,所不同的是柴油機(jī)汽缸頂部沒有火花塞，而有一個(gè) .
3.工作過程
柴油機(jī)的工作過程與汽油機(jī)大致相同,也是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個(gè)沖程構(gòu)成一個(gè)工作循環(huán).在一個(gè)工作循環(huán)中，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周,活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng) ,對(duì)外做功 ,如圖所示.
(
0
2
題型專場
)
題型一：熱機(jī)的工作原理
(目前我國已將發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)列為國家重大科技專項(xiàng)。下列我國“陸、海、空、天”裝備中動(dòng)力機(jī)械不屬于熱機(jī)(利用內(nèi)能做功的機(jī)械)是（ ）
A.中國高鐵交流異步牽引電動(dòng)機(jī)
B.052D型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦燃?xì)廨啓C(jī)
C.殲-20戰(zhàn)機(jī)渦扇-15煤油發(fā)動(dòng)機(jī)
D.“長征五號(hào)”火箭液氫液氧發(fā)動(dòng)機(jī)
題型二：內(nèi)燃機(jī)工作沖程的判斷
如圖所示為展會(huì)中的“走馬燈”，點(diǎn)燃底部蠟燭，熱空氣上升驅(qū)動(dòng)扇葉轉(zhuǎn)動(dòng)，觀眾驚奇地看到紙片小人的影子動(dòng)了起來。這個(gè)過程發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化與四沖程汽油機(jī)沖程圖中相同的是（　　）
A． B．
C． D．
題型三：汽油機(jī)與柴油機(jī)的區(qū)別
關(guān)于內(nèi)燃機(jī), 下列說法正確的是( )
A.汽油機(jī)汽缸頂部有噴油嘴,柴油機(jī)汽缸頂部有火花塞
B.柴油機(jī)在吸氣沖程中,將柴油和空氣的混合物吸人汽缸
C.汽油機(jī)的功率一般 比柴油機(jī)的大
D.汽油機(jī)一般比柴油機(jī)輕巧，但輸出功率小
題型四：內(nèi)燃機(jī)工作循環(huán)及做功的簡單計(jì)算
熱水瓶注入一定量的熱水后，立即蓋上軟木塞，軟木塞會(huì)跳起來，在這一現(xiàn)象中瓶內(nèi)氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為軟木塞的 　 　能，該能量轉(zhuǎn)化過程與汽油機(jī)的 　 　沖程相同。一臺(tái)四沖程柴油機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)速是3000r/min，它1秒鐘對(duì)外做功 　 　次，它在吸氣沖程中，吸入汽缸里的物質(zhì)是 　 　。
題型五：綜合題
一單缸四沖程汽油機(jī)，飛輪的轉(zhuǎn)速為600r/min，做功沖程中燃?xì)鈱?duì)活塞的平均壓強(qiáng)為5× Pa(設(shè)壓強(qiáng)在此沖程中保持不變)，活塞行程為0.2m，活塞的橫截面積為100 ，求汽油機(jī)的做功功率。
(
0
3
課堂小結(jié)
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(
0
4
鞏固提升
)
1．下圖是四沖程汽油機(jī)的工作示意圖，下列說法正確的是（　　）
A．圖甲是壓縮沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
B．該內(nèi)燃機(jī)一個(gè)工作循環(huán)有四個(gè)沖程正確的順序是乙、丁、甲、丙
C．丁是做功沖程，把絕大部分的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
D．靠慣性完成的沖程是甲、乙、丙
2．汽油機(jī)作為動(dòng)力裝置大多用在小汽車、飛機(jī)以及一些輕巧的機(jī)械上。如圖所示是汽油機(jī)工作原理示意圖，分析可知是四沖程汽油機(jī)的（　　）
A．做功沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
B．壓縮沖程，將機(jī)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
C．做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
D．壓縮沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
3．電影《長津湖之水門橋》中，我軍用巴祖卡火箭筒打下美軍戰(zhàn)斗機(jī)。巴祖卡火箭筒發(fā)射炮彈的過程與四沖程汽油機(jī)的哪個(gè)沖程相似（　　）
A． B．
C． D．
4．如圖所示是四沖程汽油機(jī)的剖面圖，關(guān)于其四個(gè)沖程的描述正確的是（　　）
A．做功沖程中，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化
B．吸氣沖程中，只有汽油進(jìn)入汽缸
C．壓縮沖程中，通過做功的方式使汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增大
D．排氣沖程中，廢氣不會(huì)帶走燃料釋放的能量
5．科學(xué)課上老師做了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：在一個(gè)配有活塞的厚玻璃筒內(nèi)放一小團(tuán)硝化棉，迅速下壓活塞，硝化棉燃燒，此過程與下圖中（　　）圖所示沖程的能量轉(zhuǎn)化相同。
A． B．
C． D．
6．吹足氣的氣球放手后，氣體從氣球口噴出，氣球則反向在空中飛行一段時(shí)間。如圖所示的熱機(jī)四沖程與上述能量轉(zhuǎn)化原理相同的是（　　）
A． B．
C． D．
7．下列關(guān)于汽車的說法中，不正確的是（　　）
A．汽車在剎車過程中，剎車片溫度升高，是做功改變了它的內(nèi)能
B．給汽車加油時(shí)能聞到汽油的味道，說明分子在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)
C．汽油機(jī)在做功沖程中把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能
D．汽油的熱值為4.6×107J/kg，表示每燃燒1kg的汽油可以獲得4.6×107J的熱量
8．科幻大片《流浪地球》中的主人公為了拯救人類，點(diǎn)燃木星上的可燃?xì)怏w，借助燃燒產(chǎn)生的高溫氣體把即將與木星相撞的地球成功推開。“高溫氣體把地球推開”的過程相當(dāng)于汽油機(jī)的
A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程
9．如圖甲所示的某品牌插秧機(jī)使用北斗導(dǎo)航，農(nóng)民只需在作業(yè)前進(jìn)行相關(guān)設(shè)定，即可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)無人值守自動(dòng)作業(yè)。該插秧機(jī)使用四沖程汽油機(jī)，圖乙中汽油機(jī)處于　 　沖程。如果該汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速是60r/s，則汽油機(jī)每分鐘對(duì)外做功　 　次；
10．如圖是單缸四沖程汽油機(jī)工作中的一個(gè)沖程，此沖程中氣缸內(nèi)氣體內(nèi)能逐漸　 　（增大/減小），工作時(shí)飛輪轉(zhuǎn)速為3600r/min，則每秒做功 　 　次。汽油機(jī)工作過程中的效率很低，有大量的熱散失到空氣中而無法自動(dòng)回收，這是因?yàn)槟芰康霓D(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有　 　性。
11.如圖所示是 　 　（選填“汽油”或“柴油”）機(jī)，這是 　 　沖程。
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