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
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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