1、12.4 热机与社会发展图 1241一 热机的能量转化二 内燃机的工作原理过程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程图示气门进气门_，排气门_进气门、排气门均_进气门、排气门均_进气门_，排气门_活塞 _运动 _运动 _运动 _运动能的转化_能_能_能_能作用气缸吸入汽油和空气的混合物压缩汽油和空气的混合物使其压强增大，温度升高；压缩冲程末，高温高压的燃气推动活塞对外做功，通过连杆和曲轴带动飞轮和把废气排出气缸火气塞点火引燃燃料机械转动三 热机效率热机效率：热机工作时，用来做_的能量与_的能量之比四 热机与环境保护1热机对环境的污染主要是指_污染和_污染2保护环境的主要措施(1)减少热机废气
2、中的有害物质，如使用无铅汽油(2)控制废气的排放总量(3)充分开发利用污染少和无污染的能源，如使用太阳能汽车、电动自行车(4)在内燃机排气管上安装消声器，以减少噪声污染类型一 热机的工作原理例 1 (多选)在试管中装入适量的水，试管口用塞子塞住，用酒精灯对试管加热，如图1242 所示加热一段时间后，塞子冲出去了，则( )图 1242A加热过程中酒精的化学能全部转化为水的内能B塞子冲出前，试管内气体压强不断增大C塞子冲出时，试管内气体温度不变D塞子冲出时，塞子增加的机械能是由试管内气体的内能转化的方法指导“两明”解决热机的原理问题类型二 内燃机的工作过程例 2 如图 1243 所示是汽油机的四个
3、冲程的示意图，其中表示做功冲程的是( )图 1243方法指导观气门、活塞，看火花塞，辨冲程类型三 内燃机转速与做功次数、活塞运动次数、工作循环的关系例 3 一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是 2400 r/min，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，有_个工作循环方法指导找“关系”，用“比例”，解“次数”内燃机完成 1 个工作循环，要经过 4 个冲程，燃气对外做功 1 次，活塞往复 2 次，飞轮转动 2 圈，关系如下所示此规律可以简记为：“吸压做排四冲程，一个循环一次功，飞轮转动正两圈，活塞往复两次行”类型四 热机效率与环境保护例 4 一辆氢气动力试验汽车 10 min
4、 内在平直路面上匀速行驶了 1.2104m，消耗了0.15 kg 的氢气此过程中汽车受到的阻力为 1.0103 N(氢气的热值取 1.4108 J/kg)求：(1)氢气完全燃烧产生的热量(2)汽车的牵引力做的功(3)汽车发动机的效率方法指导找准“突破口”，破解热机效率的相关计算：解决热机效率的计算题时，可以从公式“ 100%”入手，其中，有用功 W 有 Fs，燃料完全燃烧所释放的热量W有Q放Q 放 mq 或 Q 放 Vq；然后根据题目已知条件，求出相应的物理量，如下所示课堂反馈(八) 热机与社会发展1.热机工作过程中的能量转化顺序是( )A内能化学能机械能 B化学能内能机械能C化学能机械能内能
5、 D内能机械能化学能2如图 81 所示为汽油机工作时各冲程的示意图，请按要求填空图 81(1)A 的进气门_，排气门_，活塞向_运动，为_冲程(2)B 的进气门_，排气门_，活塞向_运动，为_冲程(3)C 的进气门_，排气门_，活塞向_运动，为_冲程(4)D 的进气门_，排气门_，活塞向_运动，为_冲程(5)正常工作顺序为_，其中 A 实现_能向_能的转化，D 实现_能向_能的转化(6)你认为让汽车获得动力的冲程是_，排出了汽车废气的冲程是_，依靠飞轮惯性来完成的冲程是_(均填字母序号)3下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是( )A热机一个工作循环只有一次做功过程B热机的效率能达到 100
6、%C热机使用中尾气冒黑烟时效率最高D热机的大量使用会造成环境污染课时作业(八)12.4 热机与社会发展一、选择题12017湘潭下列所示的工具工作过程中使用热机的是( )图 8K122017绥化图 8K2 是汽油机一个工作循环的四个冲程，顺序排列正确的是( )链 接 例 2方 法 指 导图 8K2A甲乙丙丁 B乙丙甲丁C丁丙乙甲 D丁甲丙乙3摩托车上的热机工作时提供动力的冲程是( )A吸气冲程 B压缩冲程C做功冲程 D排气冲程42016南昌汽油机在做功冲程中，高温气体迅速膨胀而做功，此时气体的温度和内能的变化情况是( )A温度降低，内能增大B温度不变，内能不变C温度升高，内能增大D温度降低，内能
7、减小5我们知道：多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来连续工作的关于压缩冲程的作用，下列说法正确的是 ( )A将废气排出缸外B完成对外做功C吸进汽油和空气的混合物D压缩燃料和空气的混合物6内燃机工作过程中，关于能量转化的下列说法中错误的是( )A燃料燃烧时将化学能转化为燃气的内能B在压缩冲程中将飞轮的机械能转化为燃气的内能C在做功冲程中将燃气的内能转化为飞轮的机械能D在压缩冲程中将燃气的内能转化为飞轮的机械能7. 已知一台单缸四冲程汽油机正常工作时，气缸内的活塞 1 min 内往复运动 1800 次，则此汽油机每秒钟内( )A完成 15 个工作循环，做功 15 次B完成 15
8、 个工作循环，做功 30 次C完成 30 个工作循环，做功 15 次D完成 30 个工作循环，做功 30 次82017岳阳随着人们生活水平的提高，汽车走进千家万户关于小汽车涉及的知识说法正确的是( )A用甘油做发动机的冷却剂B发动机做功冲程将内能转化为机械能C精心保养可使发动机的效率达到 100%D排出的尾气对环境没有任何污染二、填空题92017德州如图 8K3 所示是演示点火爆炸的实验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去，这与四冲程汽油机的_冲程的能量转化相同图 8K3102017威海如图 8K4 所示是四冲程汽油机的工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在_冲程，当燃
9、料在气缸内燃烧时将_能转化为内能图 8K4112016莱芜改编在如图 8K5 所示的四幅图中，甲、乙是两个演示实验的示意图，丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图如图甲所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一团干燥棉花，快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧，此过程中活塞对筒内气体做功，气体的温度_，内能_，这与_图所示冲程中的能量转化相同与热机工作原理相同的是_图所示的演示实验：汽油机利用内能来做功的冲程是_图图 8K512柴油机和汽油机在构造上的主要区别是柴油机的气缸顶部没有_而有_，在吸气冲程里，汽油机吸入气缸的是_，而柴油机吸入气缸的是_13某台汽油机飞轮的转速为 240 r/min
10、，在 1 min 内，汽油机完成_个工作循环，活塞往复_次，对外做功_次，完成_个冲程三、计算题142016淮安二模如图 8 K6 所示，是小轿车汽油机工作时的能量转化示意图，消耗 2 kg 汽油，可获得的动能是多少？(汽油的热值为 4.6107J/kg)图 8 K615有一功率为 40 kW，热机效率为 20%的汽车正在一平直的公路上行驶，此时油箱中仅剩下 5 kg 的汽油，如果不考虑热机其他的能量损失，汽车以 20 m/s 的速度向前匀速沿直线行驶，还可前进多远？(汽油的热值为 4.6107J/kg)16如图 8 K7 所示为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个气缸的活塞连在一根曲轴上
11、，并使各气缸的做功冲程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个气缸在做功，其他三个气缸分别在做吸气、压缩和排气工作图 8 K7(1)发动机在做功冲程中，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将_能转化为_能(2)有一台四缸发动机，其主要技术指标如下表所示其中排量等于四个气缸工作容积的总和，气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排量 2.0 L输出功率 120 kW转速 6000 r/min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.
12、(3)在做功冲程中，燃气对活塞所做的功可表示为 WpV，式中 p 表示燃气对活塞的压强，则 p_ Pa.(1 L10 3 m3)详解详析【新知梳理】二、打开 关闭 关闭 关闭 关闭 打开 向下 向上 向下 向上 机械 内 内 机械三、有用功 燃料完全燃烧放出四、1.大气 噪声【应用示例】例 1 BD 解析 酒精的化学能转化为内能后只有部分给了水，因为还存在热量损失，故 A 选项错误塞子冲出前，试管内气体增多，试管又是密闭的，因此试管内气体压强增大，故 B 选项正确塞子冲出时，管内气体对外做功，内能减少，温度降低，故 C 选项错误塞子冲出时，试管内气体的内能转化为塞子的机械能，故 D 选项正确例
13、 2 C 解析 A 图进气门打开，活塞向下运动，气体流入气缸，是吸气冲程； B 图两气门都关闭，活塞向上运动，气缸容积变小，是压缩冲程； C 图两气门都关闭，活塞向下运动，气缸容积变大，火花塞点火，是做功冲程； D 图排气门打开，活塞向上运动，气体排出气缸，是排气冲程例 3 80 20 40 20解析 已知飞轮转速 2400 r/min40 r/s，即每秒飞轮转动 40 圈，则该汽油机每秒钟内完成的冲程数为 240 个80 个，对外做功的次数为 次20 次，活塞往复运动的次402数为 140 次40 次，工作循环的个数为 个20 个402例 4 (1)氢气完全燃烧放出的热量：Q 放 mq0.1
14、5 kg1.4108J/kg2.110 7J.(2)因为汽车匀速行驶，所以牵引力 Ff1.010 3N，牵引力所做的功：WFs1.010 3N1.2104m1.210 7J.(3)汽车发动机的效率： 100%57.1%.WQ放 1.2107J2.1107J【课堂反馈】1 B2(1)关闭 关闭 上 压缩 (2)关闭 打开 上 排气 (3)打开 关闭 下 吸气(4)关闭 关闭 下 做功(5)CADB 机械 内 内 机械(6)D B ABC3 D【课时作业】1 B 解析 热机是把内能转化为机械能的装置；自行车、水上脚踏车、皮划艇是消耗人体的化学能转化为机械的机械能柴油车是热机的一种，将内能转化为机械
15、能2 C 解析 甲图排气门开启，活塞上行，排出废气，是排气冲程；乙图两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，将内能转化为机械能；丙图两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，将机械能转化为内能；丁图进气门开启，活塞下移，空气和汽油混合物流入汽缸，是吸气冲程故正确排列顺序应该为丁丙乙甲3 C 4.D 5.D 6.D7 A8 B 解析 汽车发动机是利用水来做冷却剂的，这是利用了水的比热容较大的性质，故 A 选项错误；发动机工作时，做功冲程将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能，故 B 选项正确；无论科技如何发展，热机工作时，总存在一些摩擦，故效率一定不会达到 100%，故
16、 C 选项错误；汽车排放的废气中含有一氧化碳、二氧化硫等有害物质会污染环境，故 D 选项错误9做功 10压缩 化学 11升高 增大 丙 乙 丁12火花塞 喷油嘴 汽油和空气的混合物空气13120 240 120 48014由图可知，轿车的汽油机效率： 100% 100% 100%15%；W有 用W总 W有 用W化 学 300 J2000 J2 kg 汽油完全燃烧放出的热量：Q 放 mq2 kg4.6107J/kg9.210 7J，由热机效率的表达式 100%变形得W有 用W总小轿车获得的动能：WW 总 Q 放 15%9.210 7J1.3810 7J.1523 km16(1)内 机械(2)1.
17、210 5 0.5 600 (3)1.2106解析 (1)在做功冲程中，高温、高压的燃气膨胀做功，将内能转化为机械能；(2)因为 P ，所以发动机在 1 s 内做功：WPt12010 3W1 s1.210 5J，因为四缸总Wt排量为 2.0 L，所以单缸排量：V 2.0 L0.5 L，因为发动机在 1 s 内做功 1.2105J，发动14机有四个缸同时工作，所以每个缸 1 s 内做功：W 1.2105J310 4J，又因为转速14为 6000 r/min，四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、做功一次，所以 1 s 内做功 50次，每个做功冲程做功：W 3104J600 J.150(3)因为 WpV，V0.5 L0.510 3 m3，所以燃气对活塞的压强：p WV1.210 6Pa.600 J0.510 3m3