2018年九年級物理上冊 第十二章《內能與熱機》方法在手 答題無憂 （新版）粵教滬版

方法在手 答題無憂一、熱機沖程與能量轉化的判斷判斷內燃機的沖程分兩步：一是看清兩個氣門的關、閉狀態(tài)，二是看清活塞的運動方向。兩個氣門一個打開，一個關閉：活塞向下運動是吸氣沖程；活塞向上運動就是排氣沖程。兩個氣門都關閉：活塞向下運動是做功沖程，內能轉化為機械能；活塞向上運動就是壓縮沖程，機械能轉化為內能。例1 汽車已經(jīng)成為現(xiàn)代生活中不可缺少的一部分，現(xiàn)代汽車多數(shù)采用汽油機作為發(fā)動機，如圖1是四沖程汽油機的工作循環(huán)示意圖，下列說法中正確的是（ ）圖1A.甲沖程是把機械能轉化為內能 B.乙沖程是把內能轉化為機械能C.丙沖程是把機械能轉化為內能 D.丁沖程是把內能轉化為機械能解析 甲圖兩個氣門都關閉，活塞向上運動，是壓縮沖程，將機械能轉化為內能，A正確；乙圖排氣門打開，活塞向上運動，是排氣沖程，沒有能量轉化的過程，B錯誤；丙圖兩個氣門都關閉，火花塞點火，使燃料猛烈燃燒，燃氣推動活塞向下運動，是做功沖程，將內能轉化為機械能，C錯誤；丁圖進氣門打開，活塞向下運動，是吸氣沖程，沒有能量轉化的過程，D錯誤。答案 A二、熱機的轉速與做功次數(shù)的關系四沖程汽油機和柴油機的工作原理相同，完成的工作循環(huán)數(shù)、對外做功的次數(shù)、飛輪的轉數(shù)及沖程數(shù)可簡記為“1124”，即一個工作循環(huán)，對外做功1次，飛輪轉動2周，經(jīng)歷四個沖程。例2 四沖程汽油機的轉速為600r/min，則在每秒種內，汽油機對外做功的次數(shù)為（ ）A.300次 B.600次 C.10次 D.5次解析 如果不注意是每秒鐘內，很容易錯A，或誤認為飛輪每轉一周做功一次而錯選C。汽油機在一個工作循環(huán)中，活賽往復2次，曲軸轉2周，經(jīng)歷4個沖程，對外做功1次，也就是曲軸轉2周做功1次。600r/min10r/s，即每秒轉10r，完成5個工作循環(huán)，對外做功5次。答案 D例3 （2014 安順）一臺四沖程柴油機飛輪的轉速為2400r/min，則在1s內，柴油機完成_個沖程；對外做功的次數(shù)是_。解析 在四沖程內燃機的一個工作循環(huán)中，完成4個沖程，對外做功1次，曲軸和飛輪轉2圈。一臺柴油機飛輪的轉速為2400r/min，則該柴油機每秒鐘轉40圈，完成20個工作循環(huán)，柴油機完成80個沖程；對外做20次功。答案 80 20三、熱機效率的計算熱機效率的計算公式是，對內燃機而言，輸出的機械能為有效利用的能量，一般根據(jù)汽油機的輸出功率可得到做有用功的能量，即；燃料燃燒放出的能量為總能量，可利用公式求得。車型某品牌轎車排氣量1.8L最大功率75kW空燃比14:1汽油熱值4.6×107J/kg例4 下表是某品牌小轎車的一些技術參數(shù)，其中排氣量是指發(fā)動機汽缸的工作容積，一般情況下，發(fā)動機的排氣量越大，功率越大；空燃比是指汽缸內空氣和燃油的質量比。當該發(fā)動機以最大功率工作時，汽缸內汽油和空氣的混合物密度為1.35kg/m3，1min內高溫高壓的燃氣推動活塞做功2600次。求發(fā)動機以最大功率工作時：（1）1min內做的有用功；（2）對外做功1次消耗汽油的質量；（3）熱機的效率。解析 （1）1min內所做的有用功：（2）做功1次消耗汽油的質量：（3）1min內汽油完全燃燒釋放的熱量：熱機的效率：答案 （1）4.5×106J/ （2）1.62×10-4kg/ （3）23.2%例5 如圖2所示為汽油機做功沖程的示意圖。若某型號單缸四沖程汽油機的活塞直徑為60mm（面積近似為S3.0×103m2），活塞沖程長度為L0.06m，某種工作狀態(tài)下做功沖程燃氣的平均壓強為p1.0×106Pa，活塞以n1380次/分鐘做往復運動，汽油機活塞往復運動兩次，對外做功一次。圖2（1）汽油機在此工作狀態(tài)下的功率是多少？（2）如果此工作狀態(tài)下每分鐘消耗20g汽油，那么汽油機把內能轉化為機械能的效率是多少？（q汽油4.6×107J/kg、不計摩擦）解析 （1）該汽油機做功沖程燃氣的平均壓力F=pS=1.0×106Pa×3.0×103m2=3×103N。做功沖程一次所做的功W1=FL=3×103N×0.06m=180J。汽油機氣缸中活塞往復運動兩次，對外做功一次，由題設活塞每分鐘往復運動1380次可知，該汽油機每分鐘對外做功690次，則該汽油機的功率P=。（2）汽油機每分鐘對外做功W=690×180J=1.242×105J。20g汽油完全燃燒放出的熱量為Q放=mq=0.02kg×4.6×107J/kg=9.2×105J。該汽油機在此工作狀態(tài)下，把內能轉化為機械能的效率為答案 （1）2070W （2）3