14.1 热机（考点解读）（原卷版）

141 热机（考点解读）（原卷版） 1、热机 （1）热机：利用内能做功的机械叫热机 ①热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 ②内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分 为汽油机和柴油机两类。 （2）汽油机： ①构造：进气门、排气门、气缸、火花塞、曲轴、连杆等； ②工作原理：在气缸内燃烧汽油，生成高温高压的燃气〔化学能→内能〕，使燃气推动活 塞做功〔内能→机械能〕； ③冲程：活塞在往复运动中从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程； ④工作过程：多数汽油机是由吸气、压缩、做功〔燃烧-膨胀做功〕和排气冲程的不断循环 来保证连续工作的； ⑤工作过程中能量的转化：①压缩冲程：机械能→内能；②做功冲程：先是化学能→内能， 再由内能→机械能； ⑥汽油机工作的四个冲程中，只有做功冲程是燃气对活塞做功，其它三个冲程要靠飞轮的 惯性来完成．在开始运转时，要靠外力先使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活 塞运动，以后，汽油机才能自己工作。 （2）柴油机： ①构造：与汽油机相似，区别在于柴油机顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴； ②工作原理：与汽油机相同； ③工作过程：与汽油机相似； ④柴油机启动时也要靠外力使飞轮和曲轴转动起来； ⑤特点与应用： 特点：柴油比汽油便宜，但柴油机比较笨重． 应用：载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船以及发电机． 2、内燃机的四个冲程 内燃机是热机的一种，是燃料在汽缸内燃烧的热机，内燃机分为汽油机和柴油机： （1）汽油机的工作原理：燃料在汽缸中燃烧时，将存储的化学能转变为高温高压的燃气 （蒸汽）的内能，又通过燃气（蒸汽）推动活塞做功，由内能转变为机械能； （2）汽油机的工作流程：内燃机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证 连续工作的，如图： ①吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料 混合物从进气门吸入气缸； ②压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内燃料混合物，温度升高； ③做功冲程：在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃 气，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功； ④排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。 （3）工作过程中能量的转化：①压缩冲程：机械能→内能；②做功冲程：先是化学能→ 内能，再由内能→机械能； （4）一个工作循环中对外做功1 次 ，活塞往复 2 次 ，曲轴转 2 周 ，飞轮转 2 圈 。 3、汽油机和柴油机区别 （1）构造区别：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。 （2）燃料区别：汽油机燃料是汽油，而柴油机燃料是柴油。 （3）工作区别： ①吸气冲程：汽油机吸进的是汽油和空气的混合物，柴油机吸进的仅仅是空气； ②压缩冲程：汽油机压缩的是汽油和空气的混合物，汽油机压缩的仅仅是空气； ③做功冲程：汽油机用火花塞点火（点燃），柴油机用喷油嘴喷油（压燃）。 【考点1 热机】 【典例1-1】（2022 秋•武侯区期末）随着科技的发展，机械走进人们的生活，为我们的生 产生活带来了方便，下列常用机械中属于热机的是（ ） ．汽车发动机 B．洗衣机 ．自行车 D．滑轮组 【典例1-2】（2023•范县一模）生产的发展需要更为强大的动力，17 世纪，人类发明了热 机。蒸汽机是最早的热机，英国人 在1782 年发明了往复式蒸汽机，使蒸汽机成 为可以广泛使用的动力机。物理学中用他的名字命名了 这个物理量的单位。 【变式1-1】（2022 秋•柳州期末）如图显示了热机的共同特点，其中虚线框处应该填（ ） ．内能 B．电能 ．动能 D．势能 【变式1-2】（2022 秋•青羊区期末）下列我国的“大国重器”中属于热机的是（ ） ．歼—20 战机涡扇—15 煤油发动机 B．新一代高铁永磁同步牵引电机 ．天宫空间站装备的霍尔推进器 D．白鹤滩水电站的水轮发电机组 【变式1-3】世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意，比如：蒸汽机、汽轮 机、汽油机和柴油机的发明。图中是 机的剖面图，图甲的工作原理是图 所示 的过程。 【考点2 内燃机的四个冲程】 【典例2-1】（2023•牟平区校级一模）如图，下压活塞使硝化棉着火，这个过程与选项四 冲程汽油机工作示意图中，哪一个冲程的能量转化过程是相同的（ ） ． B． ． D． 【典例2-2】（2023•南开区二模）汽车的发动机是汽车的心脏，发动机有很多种类，汽油 机是其中的一种。如图所示是汽油机的一个冲程，它是四冲程中的 冲程；水箱是 汽车冷却系统的主要机件，通过冷却液在发动机水道中的循环，给发动机散热，这是通 过 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变发动机的内能。 【变式2-1】（2023•高新区模拟）如图是街边师傅在嘣爆米花的情景。下列冲程中能量转 化与爆米花嘣出时相同的是（ ） ． B． ． D． 【变式2-2】（2023•甘南县一模）（多选）如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下 列分析中正确的是（ ） ．图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，空气的内能增大，温度升高 B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能增大 ．图丙，忽略阻力时，试管内的水蒸气推动塞子冲出后，塞子的机械能守恒 D．图丁，是汽油机的做功冲程，把内能转化为机械能 【变式2-3】（2023•河北区二模）2022 年6 月5 日10 时44 分，搭载着神舟14 号载人飞船 的长征二号F 火箭发射成功。在载人飞船加速升空的过程中，舱内3 名宇航员的机械能 （选填“增加”、“不变”或“减小”）。火箭发动机将燃料燃烧后燃气的内能转 化为火箭的机械能，此能量转化过程与四冲程汽油机的 冲程相同。 【考点3 汽油机和柴油机区别】 【典例3-1】汽油机和柴油机的构造和工作过程不同的是（ ） ①汽油机有进气门，而柴油机没有； ②汽油机有火花塞，而柴油机在同一位置则是喷油嘴； ③汽油机一个工作循环有四个冲程，而柴油机则只需二个冲程； ④汽油机吸气冲程中要吸入汽油，而柴油机吸气冲程则不吸入柴油机。 ．①② B．③④ ．①③ D．②④ 【典例3-2】试从热机结构和点火方式回答汽油机和柴油机的区别。当前社会建设非常重视 生态环境的保护，许多国家都制定了燃油汽车逐步退出市场的规划，新能源汽车发展前 景良好，以电动汽车发展更为突出。试谈一谈电动汽车的优势（请谈两点）。 解： 汽油机和柴油机的区别： 结构： 。 点火方式： 。 电动汽车的优势： 。 【变式3-1】（2022 秋•巴中期末）下面关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（ ） ．柴油机与汽油机除使用的燃料不同外，在构造上完全相同 B．柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞 ．汽油机与柴油机使用的燃料不同 D．柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火 【变式3-2】（2022•阳信县开学）如图所示，这是一个 （选填“柴油机”或“汽 油机”）模型。家用汽车一般选用 （选填“柴油机”或“汽油机”）做为发动 机。 【变式3-3】根据汽油机与柴油机的区别，完成下表： 区别机种 柴油机 汽油机 构造 吸入物质 汽油与空气混合物 点火方式 压燃式 使用范围 一、选择题。 1．（2023•宝山区二模）四冲程汽油机在工作过程中，将燃气的内能转化为机械能的冲程 是（ ） ．吸气冲程 B．压缩冲程 ．做功冲程 D．排气冲程 2．（2023•南岗区校级模拟）下列说法不正确的是（ ） ．汽油机的压缩冲程将内能转化为机械能 B．用吸管将瓶中饮料吸入口中，利用了大气压 ．船闸工作时，应用了连通器的原理 D．潜水员深潜时要穿潜水服，以防水压过大压坏胸腔 3．（2022 秋•云州区期末）近年来，我国科技高速发展，航天事业成果辉煌！未来，国人 畅游月球将成为现实。未来的你将驾驶自己设计的月球车在月球上畅游，但月球上没有 大气，你设计的月球车做动力装置的设备应为（ ） ．柴油机 B．汽油机 ．空气喷气发动机 D．电动机 4．（2023•普陀区二模）四冲程汽油机工作时，能量发生转化的冲程有（ ） ．1 个 B．2 个 ．3 个 D．4 个 5．（2022 秋•滨城区校级期末）下列关于汽油机和柴油机的主要区别，说法正确的是（ ） ．构造上，汽油机汽缸顶部有喷油嘴，柴油机汽缸顶部有火花塞 B．在做功冲程中，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高 ．在压缩冲程末，柴油机的点火方式是点燃式，汽油机的点火方式是压燃式 D．吸气冲程中，柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入汽缸的是空气 6．（2021 秋•建平县期末）关于汽油机，下列说法正确的是（ ） ．汽油机气缸顶部有喷油嘴 B．在吸气冲程中，吸入的是空气 ．完成做功冲程后进气门打开，排气门关闭 D．汽油机的一个工作循环对外只做一次功，活塞往复两次 7．（2023•南山区校级二模）如图所示的四个情景，下列选项中说法正确的是（ ） ．甲图中夏季海边白天总是出现从陆地吹向大海的风，是因为水比砂石的比热容大 B．乙图中迅速压下活塞硝化棉燃烧是利用做功改变物体的内能 ．丙图中两个铅块紧压在一起后能吊住重物，说明分子间存在扩散现象 D．丁图中是内燃机的做功冲程，活塞向下运动，燃气的内能全部转化成活塞的机械能 8．（2023•诸城市二模）（多选）图甲是一种氮气弹簧，该弹簧以密闭高压氮气为工作介 质，具有体积小、弹力大、工作平稳等优点，被广泛应用于生活和工业中，其结构简图 如图乙所示。当气缸内氮气推动活塞向上运动时，下列说法正确的是（ ） ．气缸内氮气的密度变大、温度降低 B．气缸内氮气的温度升高、内能增大 ．气缸内氮气的分子间距变大、分子热运动减慢 D．该过程中能量的转化方式与汽油机的做功冲程相同 二、填空题。 9．（2023•海口一模）如图所示，在试管内装一些水，用软木塞塞住，用酒精灯加热试管 使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲出。在水蒸气冲出软木塞的过程中能量转化与内燃机中 的 冲程相同。同时将发现管口周围出现白雾，这是由于水蒸气遇冷 而成（填 物态变化的名称）。 10．（2022 秋•厦门期中）如图是内燃机中的 （填“汽油”或“柴油”）机的剖面 图，由图可看出它正处于 冲程。 11．（2023•渭南二模）清晨城市清洁车在平直路面上边匀速前进边工作。 （1）清洁车在路面上前行并将地面上的落叶吸入车内，若不计油量消耗，清洁车的机 械能将 （选填“增大”“减小”或“不变”），地面落叶吸入车内是利用了空气 流速越大的地方 原理。 （2）清洁车静止在水平路面上时，清洁车所受重力与路面对清洁车的支持力是一对 。 （3）汽油机是汽车的“心脏”，四冲程汽油机的 冲程实现了内能向机械能的转 化。 12．（2022 秋•婺源县期末）热机是利用内能做 的机械，家用煤气灶 热机 （选填“属于”或“不属于”）。 13．（2022 秋•高新区期末）2022 年11 月12 日搭载天舟五号货运飞船的长征七号遥六运 载火箭，在文昌航天发射场准时点火发射，取得圆满成功。火箭发动机 （选填 “属于”或“不属于”）热机。火箭在加速升空过程中，火箭外壳会急剧升温，这是通 过 方式改变火箭外壳的内能。 三、解答题。 14．（2021 秋•仙居县期末）老师用图1 所示实验装置，加热试管使水沸腾，发现试管斜上 方的小风车开始不停地转动。由此引出以下问题，请利用所学的知识回答。 （1）图1 实验中能量转化方式与图2 中汽油机的哪个冲程相同？ 。 （2）图2 汽油机的工作冲程顺序是丁→ →乙。 15．（2022•自贡模拟）小汽车是常用的交通工具。请你运用所学的物理知识回答下面有关 小汽车的问题： （1）汽油机是汽车的“心脏”。汽油机工作时什么冲程使汽车获得动力？ （2）汽车发动机要用水作冷却剂，这是因为 。 （3）一辆停在冰面上的空车，司机把车发动起来想把车开走，但车轮只是空转，车却 不能前进，正好当时有一群小孩在冰上玩，司机请这些小孩都上车，再次发动汽车，就 将汽车开动了，请说出司机应用什么物理原理来解决这个难题的。 答： 。