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1、专题20 热机问题1.热机定义：热机是利用内能来做功，把内能转化为机械能的机器。2.热机的种类：蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等3.工作过程：内燃机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。一个工作循环曲轴转两周，活塞往复运动各两次，只有做功冲程对外做功，其余的三个冲程叫辅助冲程，是靠飞轮的惯性来完成的。内燃机活塞在汽缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。四冲程内燃机包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复2次，做功1次。
2、在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功，而其它三个冲程（吸气冲程、压缩冲程和排气冲程）是依靠飞轮的惯性来完成的。压缩冲程将机械能转化为内能。做功冲程是由内能转化为机械能。 汽油机工作过程： 柴油机工作过程：4.汽油机和柴油机的区别于联系汽油机的气缸顶部是火花塞；柴油机的气缸顶部是喷油嘴。汽油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气组成的燃料混合物；柴油机吸气冲程吸入气缸的是空气。汽油机做功冲程的点火方式是点燃式；柴油机做功冲程的点火方式是压燃式。柴油机比汽油及效率高，比较经济，但笨重。汽油机和柴油机在运转之前都要靠外力辅助启动。5.热机效率(1) 概念：用来做有用功的那部分能量W与燃料完全燃烧放出
3、的热量Q之比。数学表达式：×100%(2) 提高热机效率的途径a.减少各种热量损失； b.减少摩擦，保持良好的润滑；c.尽可能使燃料充分燃烧。【例题1】（2020湖南岳阳）下列与热学有关叙述合理的是（）A. 年平均气温为-25的南极的冰山没有内能B. 烤火取暖是火焰的温度转移到了人身上C. 内燃机压缩冲程将机械能转化为内能D. “端午佳节粽叶飘香”，人们闻到粽子的香味是升华现象【对点练习】四冲程柴油机工作过程中，以下说法错误的是（ ）A.压缩冲程和做功冲程发生了能量的转化 B.做功冲程使汽车获得动力C.排气冲程排出了汽车的尾气 D.吸气冲程吸入气缸的是柴油【例题2】（2020湖南衡阳
4、）如图所示为内燃机四冲程工作示意图，下列说法正确的是（）A一个工作循环的正确顺序是：甲乙丙丁B乙图冲程能获得动力C丁图冲程有明显机械能转化为内能的过程D丙图冲程存在化学能转化为内能的过程【对点练习】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（） A B C D【例题3】（2020四川南充）若一辆小汽车一年行驶一万公里，消耗1t汽油，这次汽油完全燃烧放出_J的热量；某次行驶过程中，该汽车汽油机曲轴的转速为3600r/min，在1s内汽油机对外做功_次(q汽=4.6×107J/kg)。【对点练习】我国自主研发的某品牌汽车进行技术测试，已知该车在某段长1.2km的水平路面做匀
5、速直线运动，用时40s，汽车在行驶过程中受到的阻力为400N，汽车在此过程中发动机热机效率为48%，汽油的热值q4.6×107J/kg。在该段测试过程中：（1）汽车的功率为多少？（2）燃烧了多少汽油？（计算结果保留两位小数）一、选择题1（2020武汉模拟）如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（）A压缩冲程，将化学能转化成内能B压缩冲程，将机械能转化成内能C做功冲程，将内能转化成机械能D做功冲程，将机械能转化成内能2（2020云南模拟）如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是（）A25% B35% C40% D75%3（2019上海）四冲程柴油机在工作过程中，将内能
6、转化为机械能的冲程是（）A吸气冲程B压缩冲程C做功冲程D排气冲程4（2020岳阳模拟）如图所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述正确的是（）A吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸B压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小C做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能D排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的极少部分5（2020海南模拟）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保证连续工作的，从能量转化的角度看，存在着内能转化为机械能的过程的是（）A吸气冲程 B压缩冲程 C做功冲程 D排气冲程二、填空题6.（2020贵州黔西南）如图所示，给试管内水加热至一定程
7、度，发现试管口木塞会被推出。(1)给水加热是通过_方式使水的内能增加；木塞被推出后水蒸气的内能_（选填“增大”“减小”或“不变”）。(2)四冲程内燃机的_冲程与这个原理相同；内燃机工作时，产生的噪声和_会对环境造成污染。7（2020山西模拟）如图是四冲程汽油工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在冲程，当燃料混合在气缸内燃烧时将能转化为内能。8.（2020江西模拟）一单缸四冲程汽油机，飞轮转速为3000r/min，则1s对外做功次，若其效率为30%，消耗100g汽油，对外做功 J若水箱中5kg水由20升高到100，水吸收 J热量 （q汽油=4.6×107J/kg）9.（2020哈尔
8、滨模拟）在热机的四个冲程中，把机械能转化为内能的是 冲程。汽油机工作时要产生大量的热，通常采用水循环将热带走，这是利用水 的特性。10.（2020新疆模拟）甲图中，迅速向下压活塞，能量的转化情况是 。乙图内燃机的工作过程中与甲图能转化情况相同的是 (选填图中的代号)。11（2020南宁模拟）汽车的发动机常用水作为降温的物质，这是因为水的_较大的缘故。汽油的热值是4.6×107J/kg，1kg汽油完全燃烧放出的热量是_J。目前热机的效率还比较低，在热机的能量损失中，_带走的能量最多，设法利用这部分能量，是提高燃料利用率的重要措施。三、综合应用题12（2020沈阳
9、模拟）某汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽油，汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，如图所示，汽油热值近似取q=5×107J/kg，设汽油在气缸内完全燃烧（1）图示时刻，四冲程汽油机处于冲程；若该汽油机每分钟完成7200个冲程，则它每秒钟完成 个工作循环（2）若上述过程中汽油燃烧释放能量的30%用来驱动汽车行驶，求汽车所受的阻力f；（3）研究表明新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到15%，据此计算，上述过程中随废气排放的能量通过转换装置后可获得多少电能？这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作多长时间？13（2020苏
10、州模拟）2019年1月3日，我国“嫦娥四号”探测器在月球背面成功着陆，标志着我国探月工程取得历史性突破。（1）“嫦娥四号”到达月球上方后，使用高热值燃料发动机开始点火工作，该发动机 （填“属于”或“不属于"）热机。“嫦娥四号”减速落月过程中，其动能不断 （填“增大”或“减小”），“嫦娥四号"相对于其内部的巡视器是 （填“运动”或“静止”）的。（2）“嫦娥四号”降落到距月球表面100m时，开始悬停并寻找着陆点。悬停时，“嫦娥四号”发动机的推力为2.5×103N，则“嫦娥四号”的重力为 N。“嫦娥四号”从100m高竖直降落到月球表面所用的时间为80s，该过程中“嫦娥四号”的平均速度为 m/s，重力（忽略其变化）做的功为 J。