热机考点剖析

考点一：冲程的判断

给出热机工作时冲程的示意图，请你判断具体是哪个冲程.判断方法如下：

1.首先看气门：如果两气门同时关闭，则是“压缩冲程”或“做功冲程”；

如果两气门一关一开，则是“吸气冲程”或“排气冲程”；

2.再看活塞：如果两气门同时关闭，活塞向上运动，则是“压缩冲程”；活塞向下运动，则是“做功冲程”；

如果两气门一关一开，活塞向上运动，则是“排气冲程”；活塞向下运动，则是“吸气冲程”；

例1(2010年莱芜)图1表示四冲程内燃机工作时各冲程的示意图，它们正确的排列顺序为

A.甲、乙、丙、丁B.丁、丙、乙、甲

C.甲、丙、乙、丁D.甲、丁、乙、丙

解析甲图：两气门一关一开，活塞向下运动，是“吸气冲程”；

乙图：两气门同时关闭，活塞向下运动，是“做功冲程”；

丙图：两气门一关一开，活塞向上运动，是“排气冲程”；

丁图：两气门同时关闭，活塞向上运动，是“压缩冲程”；

答案D

练习1(2013年南京)图2所示是汽油机工作时各种冲程的示意图，其中表示做功冲程的是

答案C

考点二：能量的转化

1.热机的四个冲程中，有两个冲程涉及到能量转化：压缩冲程是将机械能转化成内能；做功冲程是将内能转化成机械能，该冲程因为有燃料在气缸内燃烧，是热机向外提供动力的冲程.

2. 热机的四个冲程中，做功冲程是向外提供动力的冲程(对外做功)，其他三个冲程靠飞轮的惯性完成.

例2如图3所示，是四冲程汽油机工作的部分冲程示意图，其中图是做功冲程，图是依靠飞轮的惯性来完成的冲程.

解析甲图：两气门一关一开，活塞向上运动，是“排气冲程”；该冲程是靠飞轮的惯性完成的.乙图：两气门同时关闭，活塞向下运动，是“做功冲程”.

答案乙、甲

练习2(2013年四川自贡)下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况.关于对图中①②③④的补充正确的是

A.①做功冲程②内能转化为机械能 ③压缩冲程④机械能转化为内能

B.①压缩冲程②内能转化为机械能 ③做功冲程④机械能转化为内能

C.①压缩冲程②机械能转化为内能 ③做功冲程④内能转化为机械能

D.①做功冲程②机械能转化为内能 ③压缩冲程④内能转化为机械能

答案C

练习3(2013年龙岩)摩托车上的热机工作时提供动力的是

A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程

答案C

考点三：冲程与转速的关系

热机1个工作循环(包含4个冲程)，活塞往返2次，曲轴(飞轮)转动2转，1次对外做功(做功冲程).简单记忆为：1221.

例3一台柴油机的转速为2400转/分，则在1秒内柴油机对外做功的次数是

A.2400次B.1200次C.40次D.20次

解析每分钟转2400转，每秒钟转40次，每转2转对外做1次功，所以每秒钟对外做功20次.

答案D

练习4(2010年兰州)一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600转/分，该柴油机活塞1 s对外做功次.若其效率为40%，消耗5 kg的柴油转化成的机械能是J.(柴油的热值q=4.3×107 J/kg)

答案30，8.6×107 (J)

考点四：热机的效率

热机的效率计算方法：η=W有/Q

其中W有：一定时间内热机对外所做的功，也可以理解为内能转化为机械能的那部分能量；Q：相同时间内燃料燃烧释放的能量，通常用Q=mq计算.

例4(2010年宜昌)以“低碳世博”为理念的上海世博园区，有很多新能源汽车在示范运行，其中包括120辆纯电动客车，实现了公共交通的零排放.下表是某纯电动汽车与燃油汽车进行测试时的部分数据：请根据上表提供的有关数据计算：(1)电动汽车行驶100 km比燃油汽车节约多少费用？(2)燃油汽车每行驶100 km向空气排放多少千克的二氧化碳？(3)电动汽车和燃油汽车的能量转换效率分别是多少？

纯电动汽车燃油汽车能源种类电能汽油(q汽油=4.5×107 J/kg,

ρ汽油=0.7×103 kg/m3)牵引力600 N600 N每百公里能耗20 kW•h8 L单位能耗价格1.0元/kW•h6.5元/L二氧化碳排放量0每消耗1 kg汽油排放2.2 kg二氧化碳解析(1)电动汽车耗能费用为

1.0 元/kW•h×20 kW•h=20元；

燃油汽车耗能费用为6.5 元/L×8 L=52元；

电动车节省52元-20元=32元；

(2)燃油汽车行驶100公里耗油质量为

m=ρV=0.7×103 kg/m3×8×10-3 m3=5.6 kg,

排放二氧化碳的质量为

2.2 kg×5.6=12.32 kg.

(3)两种汽车分别行驶100公里做的有用功

W有=Fs=600 N×105 m=6×107 J,

电动汽车的能量转换效率

η=W有W总=6×107 J20×3.6×106 J=83.3%,

燃油汽车的能量转换效率

η=W有Q=6×107 J4.5×107 J/kg×5.6 kg=23.8%.

答案(1)32元,(2)12.32 kg,(3)83.3%，23.8%.

练习5(2011年阜新)一辆汽车，总重为1.2×104 N，四个轮胎与地面接触的总面积为0.12 m2，该车在平直公路上匀速行驶1 h，消耗汽油10 L，汽油完全燃烧放出的热量有30%转化为机械能.(汽油的热值为4.6×107 J/kg，密度为0.7×103 kg/m3，g=10 N/kg)求：(1)该车静止在水平路面上时，对路面的压强是多少?(2)10 L汽油完全燃烧放出的热量是多少?(3)这段时间内该汽车发动机的功率是多少kW?(功率的计算结果保留小数点后一位)

答案(1)该车静止在水平路面上

F=G=1.2×104 N ，

p=FS=1.2×104 N0.12 m2=105 Pa.

(2)V=10 L=0.01 m3,

m=ρV=0.7×103 kg/m3×0.01 m3=7 kg,

Q=mq=7 kg×4.6×107 J/kg=3.22×108 J.

(3)W=Q×30%=3.22×108 J×30%

=9.66×107 J,

p=Wt=9.66×107 J3600 s=2.68×104 W=26.8 kW.

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