3.5.2內(nèi)燃機(jī)及應(yīng)用-2022-2023學(xué)年九年級(jí)科學(xué)上冊(cè)同步2024課堂（浙教版）

第五節(jié)物體的內(nèi)能內(nèi)燃機(jī)及應(yīng)用第三章能量的轉(zhuǎn)化與守恒九年級(jí)科學(xué)

裝有水的鐵鍋放在點(diǎn)燃的煤氣灶上，鍋中的水會(huì)被加熱，這時(shí)水具有的能量---內(nèi)能增加了。那么，內(nèi)能究竟是怎樣的一種能量呢？如何改變物體的內(nèi)能？課堂導(dǎo)入01基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的羅列和例題難點(diǎn)易錯(cuò)點(diǎn)和知識(shí)點(diǎn)總結(jié)知識(shí)點(diǎn)分析1.定義：把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)械2.常見的內(nèi)燃機(jī)種類：

（1）蒸汽機(jī)

（2）噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)一.熱機(jī)1.定義：燃料在機(jī)器汽缸內(nèi)燃燒的熱機(jī)。汽油機(jī)和柴油機(jī)是兩種常見的內(nèi)燃機(jī)。2.常見的內(nèi)燃機(jī)：汽油機(jī)和柴油機(jī)3.汽油機(jī)工作原理：氣缸吸入汽油和空氣的混合物，經(jīng)火花塞點(diǎn)火將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，推動(dòng)著活塞運(yùn)動(dòng)。二.內(nèi)燃機(jī)4.柴油機(jī)工作原理：氣缸吸入空氣，經(jīng)噴油嘴把柴油噴進(jìn)高溫的氣缸點(diǎn)燃，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，推動(dòng)著活塞運(yùn)動(dòng)。5.內(nèi)燃機(jī)的工作：對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的活塞上下運(yùn)動(dòng)我們把內(nèi)燃機(jī)的工作分為四個(gè)沖程，作為一個(gè)工作循環(huán)，轉(zhuǎn)兩圈，做一次功，只有做功沖程是對(duì)外做功，其他沖程都是靠慣性完成二.內(nèi)燃機(jī)6.內(nèi)燃機(jī)的工作（以汽油機(jī)的圖示為例）（1）吸氣沖程---進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞向下，將空氣吸入氣缸（汽油機(jī)吸入的是汽油和空氣的混合物）（2）壓縮沖程---進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門關(guān)閉，活塞向上，壓縮氣缸里的氣體（將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能）（3）做功沖程---進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門關(guān)閉，活塞向下，氣缸里燃料燃燒（將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，汽油機(jī)需要火花塞點(diǎn)火，柴油機(jī)壓燃）（4）排氣沖程---進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上，將氣缸里的氣體排出二.內(nèi)燃機(jī)7.汽油機(jī)與柴油機(jī)的區(qū)別：（1）缸內(nèi)吸入的氣體：汽油機(jī)吸入的是空氣與汽油的混合氣體，柴油機(jī)吸入的是空氣（2）點(diǎn)火方式：汽油機(jī)在壓縮沖程結(jié)束通過火花塞電子打火點(diǎn)燃，柴油機(jī)是壓縮沖程結(jié)束通過噴油嘴噴入柴油蒸氣后直接壓燃（3）結(jié)構(gòu)上：汽油機(jī)的火花塞，柴油機(jī)有噴油嘴。（4）效率上：柴油機(jī)的效率高于汽油機(jī)（5）體積上：柴油機(jī)更大，功率也相對(duì)大些。二.內(nèi)燃機(jī)02典例精析精選近年各地中考、一模以及名校練習(xí)等好題進(jìn)行分析【例1】我國電影近年來涌現(xiàn)出大批優(yōu)秀的作品，科幻大片《流浪地球》就是其中的佼佼者。如圖所示，電影中，為幫助地球脫離木星的吸引，主人公點(diǎn)燃了木星上的可燃?xì)怏w，從而將地球推離木星。其中“點(diǎn)燃木星”將地球推開的過程相當(dāng)于內(nèi)燃機(jī)的（）A．吸氣沖程

B．壓縮沖程

C．做功沖程

D．排氣沖程【答案】C【例2】關(guān)于四沖程汽油機(jī)，下列說法正確的是（）A．圖甲對(duì)應(yīng)的是吸氣沖程B．圖乙涉及的能量轉(zhuǎn)化是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．若這臺(tái)熱機(jī)的轉(zhuǎn)速是3600r/min，則1s內(nèi)該汽油機(jī)對(duì)外做功30次D．一般來說，汽油機(jī)的效率比柴油機(jī)高【答案】C【例3】如圖所示是某老師的自制教具，他在礦泉水瓶的側(cè)壁上鉆一個(gè)孔，把電火花發(fā)生器緊緊塞進(jìn)孔中，實(shí)驗(yàn)時(shí)從瓶口噴入酒精并蓋上錐形紙筒，按動(dòng)電火花發(fā)生器的按鈕，點(diǎn)燃瓶內(nèi)酒精后，紙筒即刻飛出。關(guān)于此實(shí)驗(yàn)，下列不正確的是（）A．酒精不完全燃燒時(shí)熱值不變B．酒精燃燒時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．燃?xì)馔苿?dòng)紙筒飛出的過程相當(dāng)于內(nèi)燃機(jī)的壓縮沖程D．紙筒飛出后瓶內(nèi)氣體的內(nèi)能減小，溫度降低【答案】C【例4】如圖所示為內(nèi)燃機(jī)四沖程工作示意圖，下列說法正確的是（）A．一個(gè)工作循環(huán)的正確順序是：乙甲丁丙B．乙、丙、丁圖是靠飛輪慣性完成的沖程C．甲圖是對(duì)外輸出動(dòng)力的沖程D．乙圖沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能【答案】A【例5】如圖所示依次為甲、乙、丙三部汽油機(jī)燃料完全燃燒釋放的內(nèi)能和汽油機(jī)輸出機(jī)械能的二維柱狀圖。根據(jù)圖中的信息，下列選項(xiàng)正確的是（）A．丙輸出的機(jī)械能比甲少，所以丙的效率比甲低B．三部汽油機(jī)中，乙的效率最高C．在消耗燃料質(zhì)量相同時(shí)，乙輸出機(jī)械能比甲少D．在輸出的機(jī)械能相同時(shí)，乙比丙消耗更多燃料【答案】B【例6】2022年6月5日10時(shí)44分發(fā)射神舟十四號(hào)載人飛船。執(zhí)行此次發(fā)射任務(wù)的長征二號(hào)F遙十四運(yùn)載火箭如圖所示。下列說法正確的是（）A．燃料燃燒推動(dòng)火箭升空，把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B．使用液氫燃料，主要利用了液氫的熱值大C．火箭上升時(shí)，重力勢(shì)能增大，動(dòng)能減小，機(jī)械能不變D．燃料燃燒釋放的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能【答案】B【例7】關(guān)于如圖所示的某單缸四沖程汽油機(jī)說法不正確的是（）A．靠飛輪慣性完成的沖程的是吸氣、壓縮、排氣沖程B．壓縮沖程機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，做功沖程中存在化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程C．圖中所示是壓縮沖程，氣缸內(nèi)氣體溫度會(huì)上升D．飛輪轉(zhuǎn)速3000r/min，則該汽油機(jī)1秒鐘能做功50次【答案】D【例8】2022年2月6日，中國女足姑娘們?cè)趤喼薇瓫Q賽中頑強(qiáng)拼搏，最終奪得亞洲杯冠軍。如圖所示，中國女足隊(duì)員正在傳球，踢出去的足球在空中飛行的過程中，會(huì)受到空氣阻力的作用。則下列分析中正確的是（）A．踢出去的足球在空中上升過程中，它的機(jī)械能守恒B．踢出去的足球在空中下降過程中，它的機(jī)械能逐漸增大C．足球在空中上升到最高點(diǎn)時(shí)，它的機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．空中運(yùn)動(dòng)的足球，若所受力都消失，它將做勻速直線運(yùn)動(dòng)【答案】D【例9】如圖所示是四沖程汽油機(jī)某個(gè)沖程的剖面圖，下列關(guān)于其四個(gè)沖程的描述正確的是（）A．吸氣沖程中，只有空氣進(jìn)入汽缸B．壓縮沖程中，汽缸內(nèi)物體的內(nèi)能不變C．做功沖程中，燃料釋放的能量只有一小部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D．排氣沖程中，廢氣帶走了極少部分燃料釋放的能量【答案】C【例10】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)，下圖是四沖程汽油機(jī)的工作循環(huán)示意圖，下列說法中正確的是（）A．甲圖∶內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

B．乙圖∶吸入汽油和空氣的混合物C．丙圖∶內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能

D．丁圖∶只是吸入汽油【答案】C【例11】如圖所示，在空氣壓縮引火儀的玻璃筒底部放一小團(tuán)干燥的棉花，快速壓下活塞，可觀察到棉花著火燃燒．此過程中活塞對(duì)筒內(nèi)氣體做功，這與四沖程汽油機(jī)的________沖程的能量轉(zhuǎn)化相同．某臺(tái)汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為2400r/min，該汽油機(jī)每秒鐘對(duì)外做________次功。圖中乙所示是四沖程汽油機(jī)工作狀態(tài)示意圖，由圖可以看出，此時(shí)它正處在________沖程?！敬鸢浮?/p>

壓縮

20

做功【例12】如圖所示的A、B、C、D是四沖程汽油機(jī)的工作示意圖，圖E、F是演示做功改變物體內(nèi)能的實(shí)驗(yàn)示意圖。與A圖所示沖程原理相同的是______圖所示的演示實(shí)驗(yàn)，若該汽油機(jī)轉(zhuǎn)速為1800r/min，則它每秒鐘完成______個(gè)沖程，用水循環(huán)帶走汽油機(jī)產(chǎn)生的熱量，利用了水的______較大的特性?！敬鸢浮?/p>

F

60

比熱容【例13】在如圖所示的兩幅圖中，甲、乙是課堂上看到的兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)示意圖；丙、丁是四沖程汽油機(jī)工作過程中的其中兩個(gè)過程示意圖。利用內(nèi)能來做功的沖程是_____、_____兩圖；與壓縮沖程原理相同的是_____、_____兩圖所示的演示實(shí)驗(yàn)。【答案】

乙

丁

甲

丙【例14】汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，為讓它正常工作，需要對(duì)它進(jìn)行冷卻，“水冷”是冷卻方式之一，這是因?yàn)樗腳____較大，冷卻效果好；當(dāng)水吸收發(fā)動(dòng)機(jī)缸體熱量后，水的內(nèi)能_____。如圖所示，是四沖程汽油機(jī)工作的部分沖程示意圖，其中_____圖是做功沖程，若汽油機(jī)飛輪轉(zhuǎn)速為1200r/min，則1s內(nèi)汽油機(jī)對(duì)外做_____次功?！敬鸢浮?/p>

比熱容

增大

乙

10【例15】某汽車在一段平直的公路上勻速行駛，汽車以50km/h的速度勻速直線行駛了0.6h。汽車所受的阻力與速度的圖像如圖所示。且行駛過程中消耗了10kg燃油（假設(shè)燃油完全燃燒）。油的熱值q=4×107J/kg，求：（1）汽車牽引力所做的功；（2）燃油放出的總熱量Q是多少？（3）汽車的熱機(jī)效率?！敬鸢浮浚?）1.2×108J；（2）4×108J；（3）30%【例16】2022年北京冬奧會(huì)舉行期間，氫燃料客車、純電動(dòng)汽車成為承擔(dān)此次冬奧會(huì)交通出行任務(wù)的最主要力量，新能源車輛的使用比例為歷屆冬奧會(huì)之最。如圖所示是氫燃料公交車在平直路面行駛時(shí)的情景。已知水的比熱容c水=4.2×103J/（kg?℃）；氫的熱值q氫=1.4×108J/kg。求：（1）質(zhì)量為0.6kg的氫燃料完全燃燒放出的熱量。（2）若這些熱量全部被質(zhì)量為500kg、溫度為15℃的水吸收，水升高的溫度。（3）氫燃料公交車以恒定功率勻速直線行駛，其效率為50%，完全燃燒0.6kg的氫燃料可使公交車行駛280s，則公交車勻速直線行駛時(shí)的功率是多少？【答案】（1）8.4×107J；（2）40℃；（3）1.5×105W【例17】一輛奧迪A4L汽車以恒定的功率在平直的公路上做直線運(yùn)動(dòng)，其v﹣t圖像如下，在第10s時(shí)速度達(dá)到20m/s，設(shè)汽車在行駛過程中受的阻力不變，大小為f＝4000N，求：（1）在0～20s內(nèi)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力所做的功是多少？（2）若發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)化率為40%，則需要燃燒多少kg的汽油才能使汽車完成前10s的運(yùn)動(dòng)（已知汽油的熱值為5×107J/kg）【答案】（1）1.6×106J；（2）0.04kg【例18】郝伶俐同學(xué)看到一些小汽車的尾部都標(biāo)有“0.8”“1.6”“1.8”或“2.0”等字樣，她上網(wǎng)查詢得知這是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)“排氣量”的數(shù)值，所謂排氣量就是發(fā)動(dòng)