2024-2025學(xué)年九年級物理上冊第二章改變世界的熱機單元總結(jié)含解析新版教科版

Page4其次章變更世界的熱機單元總結(jié)學(xué)問要點一：內(nèi)燃機的四個沖程1．內(nèi)燃機：燃料在汽缸內(nèi)燃燒的熱機叫內(nèi)燃機，內(nèi)燃機分為汽油機和柴油機。它們的特點是讓燃料存汽缸內(nèi)燃燒，從而使燃燒更充分，熱損失更小，熱效率較高，內(nèi)能利用率較大。2．沖程：活塞在汽缸內(nèi)住復(fù)運動時，從汽缸的一端運動到另一端的過程，叫做一個沖程。3．工作原理：四沖程內(nèi)燃機的工作過程是由吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成的。四個沖程為一個工作循環(huán)，在一個工作循環(huán)中，活塞往復(fù)兩次，曲軸轉(zhuǎn)動兩周，四個沖程中，只有做功沖程燃氣對外做功，其他三個沖程靠飛輪的慣性完成。（1）吸氣沖程：進氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞向下運動，汽油和空氣的混合物進入氣缸；（2）壓縮沖程：進氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向上運動，燃料混合物被壓縮；（3）做功沖程：在壓縮沖程結(jié)束時，火花塞產(chǎn)生電火花，使燃料猛烈燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的氣體。高溫高壓的氣體推動活塞向下運動，帶動曲軸轉(zhuǎn)動，對外做功；（4）排氣沖程：進氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運動，把廢氣排出氣缸。（如下四個沖程的示意圖）4．四沖程對比：進氣閥開關(guān)排氣閥開關(guān)活塞運動曲軸運動沖程作用能量的轉(zhuǎn)化吸氣沖程開關(guān)向下半周吸入汽油和空氣的混合物——壓縮沖程關(guān)關(guān)向上半周燃料混合物被壓縮，溫度上升，壓強增大機械能→內(nèi)能做功沖程關(guān)關(guān)向下半周燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃氣推動活塞向下運動，通過連桿帶動曲軸對外做功內(nèi)能→機械能排氣沖程關(guān)開向上半周解除廢氣——（2024·內(nèi)蒙古呼倫貝爾扎蘭屯市九年級期末檢測）如圖所示，工作中的四沖程汽油機正處于_____沖程，該沖程將_____能轉(zhuǎn)化為機械能。若該汽油機每秒完成40個沖程，則每秒它對外做功_____次，飛輪轉(zhuǎn)過_____圈?！敬鸢浮孔龉?nèi)能1020【解析】圖中進氣門和排氣門都是關(guān)閉的，火花塞放電，活塞下行，可以推斷是做功沖程，做功沖程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。熱機完成一個工作循環(huán)，要經(jīng)過4個沖程，燃氣對外做功1次，活塞來回2次，飛輪轉(zhuǎn)動2周，若該汽油機每秒完成40個沖程，則每秒它對外做功10次，飛輪轉(zhuǎn)動20周。（2024·遼寧朝陽）四沖程汽油機在工作過程中，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的是_____沖程，假如汽油機的轉(zhuǎn)速表顯示3000revs/min，那么該汽油機每秒內(nèi)做_____次功。給汽車加油時能聞到汽油的味道說明_____?！敬鸢浮孔龉?5分子不停地做無規(guī)則運動【解析】做功沖程中，高溫高壓的燃氣對活塞做功，燃氣的內(nèi)能減小，活塞機械能增加，即將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能；汽油機完成1個工作循環(huán)，完成四個沖程，飛輪轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)，對外做功1次，3000r/min＝50r/s，即每秒飛輪轉(zhuǎn)50圈，完成25個工作循環(huán)，對外做功25次；汽車加油時能聞到汽油的氣味，這是擴散現(xiàn)象，是因為汽油分子不停地做無規(guī)則運動。通過進氣門、排氣門的開和關(guān)來推斷是吸氣沖程還是排氣沖程；通過活塞向上、向下運動來推斷是壓縮沖程還是做功沖程。學(xué)問要點二：熱機效率1．熱機是利用燃料燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能做功的裝置，用來做有用功的部分能量與燃料完全燃燒放出的能量之比叫熱機的效率。2．熱機效率是熱機性能的重要指標，人們在技術(shù)上不斷改進，減小各種損耗，提高效率。在熱機的各種損失中，廢氣帶走的能量在總體中所占比例最大，對這部分余熱的利用是提高熱機效率的主要途徑。3．熱機的效率：，關(guān)鍵是計算出有用功。對于汽車等內(nèi)燃機，汽車在內(nèi)燃機的牽引下通過肯定的距離所做的功就是有用功，故。（2024·湖南岳陽）某型號汽車整車與駕駛員的總質(zhì)量是2060kg，駕駛員駕駛該汽車在平直馬路上勻速行駛進行車型測試，測試過程中消耗汽油的體積為1.5×10-3m3（g=10N/kg，ρ汽油=0.7×103kg/m3，q汽油=4.5×107J/kg，）求：(1)汽車與駕駛員的總重力；(2)測試過程中消耗汽油的質(zhì)量；(3)假設(shè)汽油完全燃燒，汽油機的效率為40%，汽車在測試過程中做的有用功是多少?！敬鸢浮?1)20600N；(2)1.05kg；(3)1.89×107J【解析】(1)汽車與駕駛員的總重力G=mg=2060kg×10N/kg=20600N；(2)測試過程中消耗汽油的質(zhì)量m汽油=ρ汽油V=0.7×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.05kg；(3)汽油完全燃燒放出的熱量Q放=m汽油q汽油=1.05kg×4.5×107J/kg=4.725×107J，汽車在測試過程中做的有用功W有=Q放η=4.725×107J×40%=1.89×107J。（2024·山東泗水初三期中）在“探究水沸騰時溫度變更的特點”試驗中，用酒精燈給燒杯中的水加熱，燒杯中盛有20℃、質(zhì)量為100g的水，在一個標準大氣壓下加熱至沸騰，假如完全燃燒酒精3g。[水的比熱容為4.2×103J/（kg?℃），酒精的熱值為3.0×107J/kg]求：（1）水汲取的熱量是多少？（2）此過程中酒精燈燒水的熱效率．（3）科學(xué)探討表明：1g100℃的水汽化成同溫度的水蒸汽須要汲取2.26×103J的熱量．水起先沸騰后持續(xù)視察沸騰現(xiàn)象，同時發(fā)覺水的質(zhì)量削減了5g，求此過程水汽化成水蒸氣所汲取的熱量?！敬鸢浮浚?）3.36×104J；（2）37.3%；（3）1.13×104J【解析】（1）一個標準大氣壓下水的沸點為100℃，即需將水加熱至100℃，水汲取的熱量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×0.1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×104J；（2）3g酒精完全燃燒釋放的熱量：Q放＝mq＝3×10﹣3kg×3.0×107J/kg＝9×104J；酒精燈燒水的熱效率：η＝×100%＝×100%≈37.3%；（3）1g