2018年九年級(jí)物理上冊(cè) 第十二章《內(nèi)能與熱機(jī)》方法在手 答題無憂 （新版）粵教滬版

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1、 方法在手 答題無憂 一、熱機(jī)沖程與能量轉(zhuǎn)化的判斷 判斷內(nèi)燃機(jī)的沖程分兩步：一是看清兩個(gè)氣門的關(guān)、閉狀態(tài)，二是看清活塞的運(yùn)動(dòng)方向。①兩個(gè)氣門一個(gè)打開，一個(gè)關(guān)閉：活塞向下運(yùn)動(dòng)是吸氣沖程；活塞向上運(yùn)動(dòng)就是排氣沖程。②兩個(gè)氣門都關(guān)閉：活塞向下運(yùn)動(dòng)是做功沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；活塞向上運(yùn)動(dòng)就是壓縮沖程，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)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(jī)作為發(fā)動(dòng)機(jī)，如圖1是四沖程汽油機(jī)的工作循環(huán)示意圖，下列說法中正確的是（ ） 圖1 A.甲沖程是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 B.乙沖程是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 C.丙沖

2、程是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D.丁沖程是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 解析 甲圖兩個(gè)氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動(dòng)，是壓縮沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，A正確；乙圖排氣門打開，活塞向上運(yùn)動(dòng)，是排氣沖程，沒有能量轉(zhuǎn)化的過程，B錯(cuò)誤；丙圖兩個(gè)氣門都關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火，使燃料猛烈燃燒，燃?xì)馔苿?dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，是做功沖程，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，C錯(cuò)誤；丁圖進(jìn)氣門打開，活塞向下運(yùn)動(dòng)，是吸氣沖程，沒有能量轉(zhuǎn)化的過程，D錯(cuò)誤。 答案 A 二、熱機(jī)的轉(zhuǎn)速與做功次數(shù)的關(guān)系 四沖程汽油機(jī)和柴油機(jī)的工作原理相同，完成的工作循環(huán)數(shù)、對(duì)外做功的次數(shù)、飛輪的轉(zhuǎn)數(shù)及沖程數(shù)可簡記為“1124”，即一個(gè)工作循環(huán)，對(duì)外做功1次，飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)2

3、周，經(jīng)歷四個(gè)沖程。 例2 四沖程汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速為600r/min，則在每秒種內(nèi)，汽油機(jī)對(duì)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(nèi)，很容易錯(cuò)A，或誤認(rèn)為飛輪每轉(zhuǎn)一周做功一次而錯(cuò)選C。汽油機(jī)在一個(gè)工作循環(huán)中，活賽往復(fù)2次，曲軸轉(zhuǎn)2周，經(jīng)歷4個(gè)沖程，對(duì)外做功1次，也就是曲軸轉(zhuǎn)2周做功1次。600r/min＝10r/s，即每秒轉(zhuǎn)10r，完成5個(gè)工作循環(huán)，對(duì)外做功5次。 答案 D 例3 （2014 安順）一臺(tái)四沖程柴油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為2400r/min，則在1s內(nèi)，柴油機(jī)完成_________個(gè)沖程；對(duì)

4、外做功的次數(shù)是_________。 解析 在四沖程內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)中，完成4個(gè)沖程，對(duì)外做功1次，曲軸和飛輪轉(zhuǎn)2圈。一臺(tái)柴油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為2400r/min，則該柴油機(jī)每秒鐘轉(zhuǎn)40圈，完成20個(gè)工作循環(huán)，柴油機(jī)完成80個(gè)沖程；對(duì)外做20次功。 答案 80 20 三、熱機(jī)效率的計(jì)算 熱機(jī)效率的計(jì)算公式是，對(duì)內(nèi)燃機(jī)而言，輸出的機(jī)械能為有效利用的能量，一般根據(jù)汽油機(jī)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

5、表是某品牌小轎車的一些技術(shù)參數(shù)，其中排氣量是指發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的工作容積，一般情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣量越大，功率越大；空燃比是指汽缸內(nèi)空氣和燃油的質(zhì)量比。當(dāng)該發(fā)動(dòng)機(jī)以最大功率工作時(shí)，汽缸內(nèi)汽油和空氣的混合物密度為1.35kg/m3，1min內(nèi)高溫高壓的燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功2600次。求發(fā)動(dòng)機(jī)以最大功率工作時(shí)： （1）1min內(nèi)做的有用功； （2）對(duì)外做功1次消耗汽油的質(zhì)量； （3）熱機(jī)的效率。 解析 （1）1min內(nèi)所做的有用功： （2）做功1次消耗汽油的質(zhì)量： （3）1min內(nèi)汽油完全燃燒釋放的熱量： 熱機(jī)的效率： 答案 （1）4.5×106J/ （2）1.62×10

6、-4kg/ （3）23.2% 例5 如圖2所示為汽油機(jī)做功沖程的示意圖。若某型號(hào)單缸四沖程汽油機(jī)的活塞直徑為60mm（面積近似為S＝3.0×10－3m2），活塞沖程長度為L＝0.06m，某種工作狀態(tài)下做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋簭?qiáng)為p＝1.0×106Pa，活塞以n＝1380次/分鐘做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，汽油機(jī)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次，對(duì)外做功一次。 圖2 （1）汽油機(jī)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(jī)把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少？（q汽油＝4.6×107J/kg、不計(jì)摩擦） 解析 （1）該汽油機(jī)做功沖程燃?xì)獾钠骄鶋毫=pS=1.0×106Pa×3.0×10－3m2=3×103N。 做功沖程一次所做的功W1=FL=3×103N×0.06m=180J。 汽油機(jī)氣缸中活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩次，對(duì)外做功一次，由題設(shè)活塞每分鐘往復(fù)運(yùn)動(dòng)1380次可知，該汽油機(jī)每分鐘對(duì)外做功690次，則該汽油機(jī)的功率P=。 （2）汽油機(jī)每分鐘對(duì)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(jī)在此工作狀態(tài)下，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為 答案 （1）2070W （2） 3