18.內(nèi)燃機(jī)及其效率（講義）（原卷版）

浙教版中考科學(xué)一輪復(fù)習(xí)內(nèi)燃機(jī)及效率內(nèi)燃機(jī)沖程、內(nèi)燃機(jī)效率【知識(shí)點(diǎn)分析】一.內(nèi)燃機(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(jiàn)的內(nèi)燃機(jī)。2.常見(jiàn)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)。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)。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內(nèi)燃機(jī)的工作（以汽油機(jī)的圖示為例）吸氣沖程進(jìn)氣門(mén)打開(kāi)，排氣門(mén)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）壓縮沖程進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，排氣門(mén)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）做功沖程進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，排氣門(mén)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）排氣沖程進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉，排氣門(mén)打開(kāi)，活塞向上，將氣缸里的氣體排出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(guò)火花塞電子打火點(diǎn)燃，柴油機(jī)是壓縮沖程結(jié)束通過(guò)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。【例題分析】1．如圖甲，迅速下壓活塞，玻璃筒底部的棉花燃燒，圖乙是汽油機(jī)的某一沖程，關(guān)于這兩個(gè)過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（）A．圖乙是汽油機(jī)的壓縮沖程B．圖甲和圖乙的能量轉(zhuǎn)化情況相同C．圖乙中是汽油機(jī)做功沖程D．隨著技術(shù)的進(jìn)步，圖乙汽油機(jī)的效率能達(dá)到100%2.為使艦載機(jī)在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到起飛速度，航母上安裝了蒸汽彈射裝置，如圖所示為其簡(jiǎn)化原理圖。氣缸內(nèi)蒸汽體積膨脹對(duì)外做功，同時(shí)推動(dòng)活塞，從而使艦載機(jī)獲得巨大的牽引力，彈射出去。從能量轉(zhuǎn)化角度講，蒸汽彈射裝置原理與汽油機(jī)工作的四個(gè)沖程中相似的是（）A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程3．2022年2月27日長(zhǎng)征八號(hào)遙二運(yùn)載火箭搭載著22顆衛(wèi)星，如圖甲所示，在我國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)一飛沖天，創(chuàng)造了我國(guó)“一箭多星”即單次發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量最多的紀(jì)錄?；鸺l(fā)動(dòng)機(jī)的能流圖可簡(jiǎn)化為如圖乙所示。在火箭加速上升過(guò)程中有關(guān)能量轉(zhuǎn)化分析正確的是（）A．燃料燃燒的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為火箭的機(jī)械能B．圖乙中問(wèn)號(hào)所表示的內(nèi)容是廢氣帶走的能量C．火箭的機(jī)械能增大，內(nèi)能減小D．火箭的機(jī)械能減小，內(nèi)能增大4．光發(fā)動(dòng)機(jī)是一種把光能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，主要結(jié)構(gòu)如甲圖所示。在太陽(yáng)光照射下，化學(xué)反應(yīng)室內(nèi)密封著的氣態(tài)物質(zhì)N2O4發(fā)生反應(yīng)：N2O4→O2+2NO，導(dǎo)致室內(nèi)氣壓增大；在無(wú)光條件下，室內(nèi)發(fā)生“逆向反應(yīng)”，導(dǎo)致室內(nèi)氣壓減??；這樣便可通過(guò)控制窗口處射入的光能使氣室中的氣態(tài)物質(zhì)循環(huán)反應(yīng)，從而推動(dòng)活塞輸出機(jī)械能。則光發(fā)動(dòng)機(jī)該裝置中的活塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于如圖汽油機(jī)四個(gè)沖程中的（）A． B． C． D．5．如圖顯示的是甲、乙兩臺(tái)汽油機(jī)的參數(shù)，與乙汽油機(jī)相比，甲汽油機(jī)（）A．消耗的汽油更多B．效率更低C．功率較小 D．使用的汽油的熱值更小6．如圖所示為甲、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．在燃料完全燃燒放出相同熱量時(shí)，乙輸出機(jī)械能比甲少C．在輸出的機(jī)械能相同時(shí)，丙比乙消耗更多燃料D．三部熱機(jī)中，甲使用的燃料熱值最大，效率最高7．如圖所示為汽油機(jī)工作過(guò)程的示意圖，下列說(shuō)法正確的是（）A．圖甲是排氣沖程，依靠飛輪的慣性工作B．圖乙是壓縮沖程活塞向上運(yùn)動(dòng)C．圖丙是做功沖程內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D．圖丁是吸氣沖程，吸入的只有空氣8．2022年8月20日01時(shí)37分，我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心使用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭，成功將遙感三十五號(hào)04組衛(wèi)星發(fā)射升空，如圖所示。則下列說(shuō)法正確的是（）A．發(fā)射火箭與熱機(jī)做功沖程的能量轉(zhuǎn)化相同B．火箭加速升空的過(guò)程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．火箭加速升空的過(guò)程中，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能D．衛(wèi)星在大氣層外沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行，機(jī)械能總量不斷增加9．景頗族的祖先曾發(fā)明一種活塞式點(diǎn)火器，如圖所示，以牛角作套筒，木質(zhì)推桿前端粘附艾絨，取火時(shí)，一手握住套筒，另一手猛推推桿，艾絨即燃，隨即將桿拔出，口吹立見(jiàn)火苗。手推桿入筒的過(guò)程與四沖程汽油機(jī)哪一個(gè)沖程能量轉(zhuǎn)化相同（）A．吸氣沖程B．壓縮沖程C．做功沖程 D．排氣沖程10．如圖所示為內(nèi)燃機(jī)的能量流向圖，下列說(shuō)法正確的是（）A．使燃料燃燒更加充分，可以增大燃料的熱值B．圖中（1）處應(yīng)該是燃料燃燒后產(chǎn)生的內(nèi)能C．該熱機(jī)效率不可能達(dá)到100%，但一般在80%以上D．增加熱機(jī)工作的時(shí)間，熱機(jī)效率并不會(huì)增加11．下列四幅圖是汽油機(jī)工作循環(huán)的四個(gè)沖程，下列說(shuō)法正確的是（）A．吸氣沖程，不需要消耗能量B．壓縮沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C．做功沖程，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．排氣沖程，排出氣缸內(nèi)的廢氣12．如圖是四沖程汽油機(jī)的工作示意圖，下列說(shuō)法正確的是（）A．這四個(gè)沖程的正確順序是丁→甲→乙→丙 B．丙沖程存在著內(nèi)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的過(guò)程C．乙沖程使汽車(chē)獲得動(dòng)力 D．甲、乙、丙沖程是靠慣性完成的13．很多男生會(huì)利用喝完的飲料瓶進(jìn)行了如圖所示的游戲，在飲料瓶中留有少量水，蓋緊瓶蓋，扭轉(zhuǎn)瓶子，再輕輕扭松瓶蓋，瓶蓋被瓶?jī)?nèi)的氣體沖出，同時(shí)瓶口出現(xiàn)白霧。關(guān)于上述過(guò)程，下列說(shuō)法中不正確的是（）A．圖甲瓶蓋內(nèi)的螺旋是斜面的變形，起到了省力的效果B．圖乙扭轉(zhuǎn)飲料瓶時(shí)，瓶?jī)?nèi)氣體溫度會(huì)上升C．圖丁白霧是由于熱傳遞改變了內(nèi)能D．圖丁中氣體沖出時(shí)，氣體的能量轉(zhuǎn)化類(lèi)似四沖程內(nèi)燃機(jī)的做功沖程14．為實(shí)現(xiàn)國(guó)家關(guān)于“碳達(dá)峰”“碳中和”目標(biāo)，東風(fēng)汽車(chē)集團(tuán)研發(fā)了一款汽車(chē)。該款汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，效率更高，動(dòng)力更強(qiáng)勁。如圖為其發(fā)動(dòng)機(jī)某一沖程的示意圖，下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是（）A．該款汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，效率更高，是因?yàn)樗褂昧藷嶂蹈蟮钠虰．如圖所示為做功沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，需要靠飛輪的慣性來(lái)完成C．該款汽油機(jī)的吸氣沖程，只用吸入汽油D．若該汽油機(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速為1200/min，則在1s內(nèi)汽油機(jī)對(duì)外做了10次功15．如圖所示為內(nèi)燃機(jī)四沖程工作示意圖，下列說(shuō)法正確的是（）

A．甲圖沖程依靠慣性完成活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)，燃?xì)鈨?nèi)能變大B．乙圖沖程能獲得動(dòng)力C．丙圖沖程存在化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過(guò)程D．丁圖沖程有明顯機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過(guò)程16．如圖所示為內(nèi)燃機(jī)的能量流向圖，下列說(shuō)法正確的是（）A．該內(nèi)燃機(jī)的效率B．增大E3，該內(nèi)燃機(jī)的效率一定會(huì)增大C．減小E5，該內(nèi)燃機(jī)的效率一定會(huì)增大D．不可能達(dá)到100%17．甲、乙兩個(gè)四沖程柴油機(jī)使用時(shí)做功和消耗柴油對(duì)比如下，下列說(shuō)法正確的是（

）柴油機(jī)完成工作量時(shí)間消耗柴油甲相同3h5kg乙2h6kgA．柴油機(jī)依次按照吸氣、做功、壓縮、排氣四個(gè)沖程循環(huán)工作B．甲柴油機(jī)所用的燃料的熱值一定比乙柴油機(jī)的高C．甲柴油機(jī)的輸出功率較小，熱機(jī)效率較高D．乙柴油機(jī)的輸出功率較大，熱機(jī)效率較高18．如圖為汽油機(jī)工作循環(huán)中的兩個(gè)沖程，關(guān)于這兩個(gè)沖程的說(shuō)法正確的是（）A．甲圖所示沖程中，汽缸內(nèi)物體的內(nèi)能不變B．甲圖所示沖程發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化主要是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．乙圖所示沖程是靠飛輪的慣性完成D．乙圖所示沖程為壓縮沖程二、填空題19．一臺(tái)四沖程內(nèi)燃機(jī)1s時(shí)間內(nèi)完成了80個(gè)沖程，則該內(nèi)燃機(jī)在1s時(shí)間內(nèi)對(duì)外做了__________次功，飛輪的轉(zhuǎn)速為_(kāi)_________r/min。在壓縮沖程中，氣體的溫度升高，這是通過(guò)的__________方式增加內(nèi)能，圖中__________（填序號(hào)）表示該沖程。20．2022年9月2日下午，參加“東方—2022”演習(xí)的各國(guó)部隊(duì)繼續(xù)按計(jì)劃展開(kāi)訓(xùn)練。在日本海相關(guān)海域，由南昌艦、鹽城艦、東平湖艦組成的中方艦艇編隊(duì)組織對(duì)空實(shí)彈射擊演練。如圖所示，火炮飛出過(guò)程中將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_____能，與汽油機(jī)工作時(shí)______沖程的能量轉(zhuǎn)化相同。21．如圖所示為汽油機(jī)的四個(gè)沖程，其中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的沖程是圖_______。1min內(nèi)汽油機(jī)完成2400個(gè)工作循環(huán)，飛輪的轉(zhuǎn)速為_(kāi)______r/s，在做功沖程中，每次做功240J，則該汽油機(jī)的功率是_______W。汽油機(jī)完成一個(gè)工作循環(huán)時(shí)，需要吸入2L的燃料，其質(zhì)量為_(kāi)______kg，這些燃料完全燃燒放出的熱量為_(kāi)______J。（ρ燃料=1.4g/cm3，q燃料=4.6×107J/kg）22．甲圖中，氣球內(nèi)的氣體噴出時(shí)，球內(nèi)氣體的內(nèi)能將___________（選填“增大”、“不變”或“減小”），該過(guò)程的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程與圖___________（選填“乙”或“丙”）所示熱機(jī)工作沖程相同；圖乙，此時(shí)正處于___________沖程，若該熱機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速1200r/min，則熱機(jī)每秒完成___________個(gè)沖程。23．如圖甲所示，在空氣壓縮引火儀的玻璃筒底部，放入一小團(tuán)干燥的棉花，用力將活塞迅速下壓，玻璃筒內(nèi)的空氣溫度升高，空氣的內(nèi)能增加，空氣的內(nèi)能是通過(guò)______方式改變的，這與圖乙所示汽油機(jī)該沖程的能量轉(zhuǎn)化是______（選填“一致”或“不一致”）的。一臺(tái)單缸四沖程汽油機(jī)，飛輪轉(zhuǎn)速是1200r/min，該汽油機(jī)每分鐘內(nèi)完成______個(gè)沖程。