2020九年级物理全册 第十四章 内能的利用（方法在手 答题无忧）同步辅导 （新版）新人教版 3页

方法在手 答题无忧 一、热机冲程与能量转化的判断 判断内燃机的冲程分两步：一是看清两个气门的关、闭状态，二是看清活塞的运动方向。①两个气门一个打开，一个关闭：活塞向下运动是吸气冲程；活塞向上运动就是排气冲程。②两个气门都关闭：活塞向下运动是做功冲程，内能转化为机械能；活塞向上运动就是压缩冲程，机械能转化为内能。‎ 例1 汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，现代汽车多数采用汽油机作为发动机，如图1是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中正确的是（ ）‎ 图1‎ A.甲冲程是把机械能转化为内能 B.乙冲程是把内能转化为机械能 C.丙冲程是把机械能转化为内能 D.丁冲程是把内能转化为机械能 解析 甲图两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，A正确；乙图排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，没有能量转化的过程，B错误；丙图两个气门都关闭，火花塞点火，使燃料猛烈燃烧，燃气推动活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，C错误；丁图进气门打开，活塞向下运动，是吸气冲程，没有能量转化的过程，D错误。‎ 答案 A 二、热机的转速与做功次数的关系 四冲程汽油机和柴油机的工作原理相同，完成的工作循环数、对外做功的次数、飞轮的转数及冲程数可简记为“1124”，即一个工作循环，对外做功1次，飞轮转动2周，经历四个冲程。‎ 例2 四冲程汽油机的转速为600r/min，则在每秒种内，汽油机对外做功的次数为（ ）‎ A.300次 B.600次 C.10次 D.5次 解析 如果不注意是每秒钟内，很容易错A，或误认为飞轮每转一周做功一次而错选C。汽油机在一个工作循环中，活赛往复2次，曲轴转2周，经历4个冲程，对外做功1次，也就是曲轴转2周做功1次。600r/min＝10r/s，即每秒转10r，完成5个工作循环，对外做功5次。‎ 答案 D 例3 （2014 安顺）一台四冲程柴油机飞轮的转速为2400r/min，则在1s内，柴油机完成_________个冲程；对外做功的次数是_________。‎ 3‎ 解析 在四冲程内燃机的一个工作循环中，完成4个冲程，对外做功1次，曲轴和飞轮转2圈。一台柴油机飞轮的转速为2400r/min，则该柴油机每秒钟转40圈，完成20个工作循环，柴油机完成80个冲程；对外做20次功。‎ 答案 80 20‎ 三、热机效率的计算 热机效率的计算公式是，对内燃机而言，输出的机械能为有效利用的能量，一般根据汽油机的输出功率可得到做有用功的能量，即；燃料燃烧放出的能量为总能量，可利用公式求得。‎ 车型 某品牌轿车 排气量 ‎1.8L 最大功率 ‎75kW 空燃比 ‎14:1‎ 汽油热值 ‎4.6×107J/kg 例4 下表是某品牌小轿车的一些技术参数，其中排气量是指发动机汽缸的工作容积，一般情况下，发动机的排气量越大，功率越大；空燃比是指汽缸内空气和燃油的质量比。当该发动机以最大功率工作时，汽缸内汽油和空气的混合物密度为‎1.35kg/m3，1min内高温高压的燃气推动活塞做功2600次。求发动机以最大功率工作时：‎ ‎（1）1min内做的有用功；‎ ‎（2）对外做功1次消耗汽油的质量；‎ ‎（3）热机的效率。‎ 解析 （1）1min内所做的有用功：‎ ‎（2）做功1次消耗汽油的质量：‎ ‎（3）1min内汽油完全燃烧释放的热量：‎ 热机的效率：‎ 答案 （1）4.5×106J/ （2）1.62×10‎-4kg/ （3）23.2%‎ 例5 如图2所示为汽油机做功冲程的示意图。若某型号单缸四冲程汽油机的活塞直径为‎60mm（面积近似为S＝3.0×10－‎3m2‎），活塞冲程长度为L＝‎0.06m，某种工作状态下做功冲程燃气的平均压强为p＝1.0×106Pa，活塞以n＝1380次/分钟做往复运动，汽油机活塞往复运动两次，对外做功一次。‎ 图2‎ ‎（1）汽油机在此工作状态下的功率是多少？‎ ‎（2）如果此工作状态下每分钟消耗‎20g 3‎ 汽油，那么汽油机把内能转化为机械能的效率是多少？（q汽油＝4.6×107J/kg、不计摩擦）‎ 解析 （1）该汽油机做功冲程燃气的平均压力F=pS=1.0×106Pa×3.0×10－‎3m2‎=3×103N。‎ 做功冲程一次所做的功W1=FL=3×103N×‎0.06m=180J。‎ 汽油机气缸中活塞往复运动两次，对外做功一次，由题设活塞每分钟往复运动1380次可知，该汽油机每分钟对外做功690次，则该汽油机的功率P=。‎ ‎（2）汽油机每分钟对外做功W=690×180J=1.242×105J。‎ ‎20g汽油完全燃烧放出的热量为Q放=mq=‎0.02kg×4.6×107J/kg=9.2×105J。‎ 该汽油机在此工作状态下，把内能转化为机械能的效率为 答案 （1）2070W （2）‎ 3‎