初中物理人教版（2024）九年级全册第1节 热机优质ppt课件

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14.1 热 机解题要点梳理：1.热机包括了蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机，其中内燃机包括了汽油机和柴油机。2.内燃机四个冲程：吸气冲程（进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动）压缩冲程（进气门关闭，排气门关闭，活塞向上运动）做功冲程（进气门关闭，排气门关闭，活塞向下运动，有火花/燃烧）排气冲程（进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动）3.汽油机和柴油机的主要区别：①汽油机气缸顶有火花塞，而柴油机气缸顶部有喷油嘴。②汽油机吸入汽油和空气的混合气体，柴油机只吸进空气。③汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。4.热机（单缸）一个工作循环包括4个冲程，活塞往复运动2次，曲轴转动2周，对外做功1次。基础巩固1．（2022·山东滨州·一模）（多选）热现象与我们的生活息息相关。下列说法中正确的是（　　）A．内燃机的做功冲程是将内能转化为机械能B．物体吸收热量，温度一定升高C．高压锅是利用增大锅内气压来升高液体沸点工作的D．不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为汤含有的热量较多【答案】AC【详解】A．内燃机是利用内能做功的机器，在内燃机的做功冲程中，将高温高压燃气的内能转化为活塞的机械能，故A正确；B．物体吸收热量，内能增多，温度不一定升高，例如晶体在熔化过程中，吸收热量，内能增加，温度不变，故B错误；C．液体的沸点随液面上方气压的增大而升高，故高压锅是利用增大锅内气压来升高液体沸点工作的，故C正确；D．我们不敢大口喝热气腾腾的汤，是因为热汤的温度高；热量是一个过程量，不能说物体含有多少热量，故D错误。故选AC。2.（2022·山东济南·一模）2022春节期间，济南市全域全时段禁售、禁燃、禁放烟花爆竹。燃放鞭炮实质上是鞭炮内的化学物质发生爆燃，产生高压燃气瞬间冲破鞭炮的过程。这个过程和热机哪个工作冲程的原理相似（　　）A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程【答案】C【详解】ABCD．高压燃气瞬间冲破鞭炮的过程是将内能转化为机械能，与热机的做功冲程的原理相似，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。3.（2022·上海市张江集团中学八年级期末）如图所示是内燃机工作中的一个冲程，下列描述正确的是（　　）A．压缩冲程，内能转化为机械能B．压缩冲程，机械能转化为内能C．做功冲程，机械能转化为内能D．做功冲程，内能转化为机械能【答案】D【详解】图中内燃机两个气阀都关闭，火花塞点火，点燃燃料，燃料燃烧产生大量燃气，燃气推动活塞向下运动，是做功冲程，此冲程将燃气的内能转化为活塞的机械能，故ABC错误，D正确。4.（2022·全国·九年级课时练习）关于汽油机和柴油机的区别，下列说法中你认为不妥的是（　　）A．柴油机比汽油机费用低廉，但比较笨重B．柴油机吸入汽缸的是空气，汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物C．汽油机的汽缸顶部有喷油嘴，柴油机的顶部有火花塞D．在做功冲程中，柴油机的点火方式是压燃式，汽油机的点火方式是点燃式【答案】C【详解】A．柴油机是压燃式，压缩比较充分，故比较笨重，柴油比汽油费用低廉，故柴油机比汽油机费用低廉，故A正确，不符合题意；B．在吸气冲程，柴油机吸入汽缸的只是空气，喷油嘴喷出汽油，汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物，故B正确，不符合题意；C．柴油机和汽油机的结构不同：柴油机的汽缸顶部是喷油嘴，汽油机的顶部有火花塞，故C错误，符合题意；D．汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式，柴油机压缩更加充分，热机效率更高，故D正确，不符合题意。故选C。5．（2022·天津·模拟预测）如图是四冲程汽油机工作原理示意图，下列说法正确的是（　　）A．甲图是吸气冲程，吸入汽缸的物质是汽油B．乙图冲程是通过做功使燃料混合物内能增加C．丙图冲程中，燃气的内能增加、温度升高D．甲、丙、丁是辅助冲程，靠飞轮惯性完成【答案】B【详解】A．甲图中进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，汽油机吸气冲程中，吸入气缸的是空气和汽油的混合物，故A错误；B．乙图中两个气阀都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能，此冲程通过做功使燃料混合物内能增加，故B正确；C．丙图中两个气阀都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，此冲程将内能转化为机械能，燃气的内能增减小，温度降低，故C错误；D．丙是做功冲程，做功冲程对外提供动力，不是依靠飞轮的惯性完成的，故D错误。故选B。6.（2021·河南商丘·九年级期中）如图所示是某汽车发动机的做功冲程的示意图。在活塞向下运动的过程中，汽缸内气体的（　　）A．温度保持不变 B．分子热运动加快C．一部分内能转化为活塞的机械能 D．全部内能转化为活塞的机械能【答案】C【详解】汽油机做功冲程中，高温高压气体对活塞做功，气体的内能减少、温度降低，分子热运动减慢，并将一部分内能转化为活塞的机械能，故ABD不符合题意，C符合题意。7.（2022·全国·九年级课时练习）如图所示为四冲程汽油机的_________冲程，在该冲程中，气缸内气体的内能_________；汽油机以水为冷却剂，是因为水具有较大的_________（选填“热值”、“密度”或“比热容”）。【答案】     压缩     增大     比热容【详解】由图可知，气门都关闭，活塞向上运动，故可以判断这个冲程是压缩冲程，此冲程活塞对气缸内的气体做功，将活塞机械能转化为气体的内能，气缸内气体的内能增大。选择用水作为冷却剂，因为水的比热容相对较大，质量相同的水和其他物质，升高相同的温度，水可以吸收更多的热量。8.（2022·广东韶关·九年级期末）阅读材料，回答问题。从火车到火箭 生产的发展需要强大的动力。17世纪，人类发明了热机。最早的热机是蒸汽机，在锅炉里把水烧成水蒸气，水蒸气在汽缸里推动活塞做功。原始的蒸汽机不便于使用交通运输的发展迫切需要轻便的热机。于是，内燃机应运而生，内燃机分为汽油机、柴油机两大类。汽油机是1876年发明的，柴油机是1892年发明的。内燃机行驶时不需要携带很多的水和煤，不但轻便，效率也提高了……早期的飞机是由内燃机提供动力的。从上世纪40年代开始，飞机上越来越多的使用喷气发动机，它向后高速喷出气体，从而获得前进的动力。在功率相同时，喷气发动机比内燃机更轻便……热机的效率是热机问世以来科学家、发明家和工程师们一直研究的重要问题。现在的内燃机和喷气机跟最初的蒸汽机相比，效率虽然提高了很多，但从节约能源的要求来看，热机的效率还不能令人满意。最好的空气喷气发动机，在比较理想的情况下其效率也只有60%，应用最广的内燃机，其效率只能达到40%，大部分能量被浪费掉了。根据材料内容，回答下列问题：（1）在功率相同时，蒸汽机、内燃机、喷气发动机的重力依次 ___________（填“增大”或“减小”）；（2）在结构上汽油机的顶部是火花塞，柴油机的顶部是 ___________；（3）汽油机工作过程中燃料的 ___________能先转化为 ___________再转化为 ___________；（4）你认为下列提高热机效率的途径中说法错误的是 ___________；A．尽量使燃料充分燃烧B．尽量减少输出功率C．尽量减少摩擦D．尽量减少热量损失（5）火箭一般选用热值 ___________（填“较大”或“较小”）的燃料；（6）最早的热机是蒸汽机，后来许多人对它不断改进，其中贡献最大的是英国人 ___________，他在1782年发明了往复式蒸汽机，使蒸汽机成为可以广泛使用的动力机。人们为了纪念这位伟大的科学家，用他的名字来表示功率的单位。【答案】     减小     喷油嘴     化学     内能     机械能     B     较大     瓦特【详解】（1）由题意，原始的蒸汽机不便于使用交通运输的发展迫切需要轻便的热机，内燃机行驶时不需要携带很多的水和煤，不但轻便，效率也提高了，即蒸气机比内燃机重，在功率相同时，喷气发动机比内燃机更轻便，因此蒸汽机、内燃机、喷气发动机的重力依次减小。（2）汽油机顶部有火花塞，吸入汽油和空气混合气，柴油机顶部有喷油嘴，吸入空气。（3）汽油机工作过程中燃料燃烧是化学反应，是化学能转化为内能，在做功冲程中，内能再转化为机械能。（4）A．尽量使燃料完全燃烧，可放出更多热量，可提高热机效率，故A正确，A不符合题意；B．功率是做功的快慢，效率与功率无关，尽量减小输出功率不能提高效率，故B错误，B符合题意；C．尽量减少摩擦，可减少因摩擦而产生的额外功，可提高热机效率，故C正确，C不符合题意；D．尽量减少热量损失，可将更多热量转化为有用功，可提高热机效率，故D正确，D不符合题意。故选B。（5）火箭以液氢作为燃料，是由于氢的热值大，燃烧相同质量的氢与其他燃料，燃烧氢放出的热量更多，可转化的机械能更多。（6）瓦特是改良蒸汽机，因此用瓦特来做为功率的单位。能力提升9.（2022·湖南常德·模拟预测）关于内能及其应用，下列说法正确的是（　　）A．0℃的冰块内能为0B．汽油机做功冲程中气缸内燃气的内能增加C．存在温度差的两个物体相接触会发生热传递D．水的比热容表示水的温度升高1℃吸收的热量是4.2×103J【答案】C【详解】A．一切物体都具有内能，温度为0℃的冰块也有内能，故A错误；B．汽油机在做功冲程中把内能转化为机械能，使燃气的内能减小，温度降低，故B错误；C．存在温度差的两个物体相接触发生热传递时，热量总是从高温物体传给低温物体，或者从物体的高温部分传向低温部分，故C正确；D．水的比热容表示1kg的水温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量为4.2×103J，故D错误。故选C。10．（2022·黑龙江齐齐哈尔·二模）小明家买的新车有6只汽缸，但工作原理还是四冲程的内燃机，下列有关四冲程的内燃机工作过程，下列说法正确的是（　　）①压缩冲程，汽缸内气体被压缩，机械能转化为内能②做功冲程中，内能转化为机械能③只有做功冲程是燃气对外做功，所以其他3个冲程可有可无④该汽油机转速3000转/分，则每秒钟做功25次A．只有①② B．只有②④ C．只有①②④ D．①②③④【答案】A【详解】①内燃机的四个冲程中，压缩冲程中汽缸内气体被压缩，机械能转化为内能，故①正确；②做功冲程将内能转化成机械能，故②正确；③四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程为完成做功冲程做准备，不可缺少，故③错误；④四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次。该汽油机有6只汽缸，转速3000 r/min=50r/s，每秒钟转50r，故共经过的冲程50×2×6=600，即做功150次，故④错误。综上所述，只有①②正确。故选A。11.（2022·河北沧州·九年级期末）甲图中，气球内的气体喷出时，球内气体的内能将__________（选填“增大”“不变”或“减小”），该过程的能量转化过程与图____________（选填“乙”或“丙”）所示热机工作冲程相同；图乙，此时正处于______________冲程，若该热机的飞轮转速1800r/min，则热机每秒完成_____________个冲程。【答案】     减小     丙     压缩     60【详解】气球内气体喷出，球内气体的内能转化为气球的机械能，球内气体的内能减小。该过程将内能转化为机械能，乙图中进气门、排气门都关闭，活塞由下向上运动，所以为压缩冲程；丙图中进气门、排气门都关闭，火花塞点火，活塞由上向下运动，所以为做功冲程，与气球能量转化过程相同。已知热机飞轮转速1800r/min，即30r/s，飞轮每转2圈，完成一个工作循环，完成四个冲程，由此可知该热机每秒可完成15个工作循环，完成60个冲程。12.（2022·全国·九年级课时练习）阅读短文，回答下列问题：空气的动力 空气动力是指空气与物体做相对运动时作用在物体上的力，简称气动力。当我们快速地松开鼓起来的气球时，气球会“嗖”的一下飞出去了，这时气球获得了气动力。经过长时间探索，人们已经成功制造出多种使用压缩空气为动力，推动叶片或者活塞运动的发动机，即叶片式、活塞式空气发动机。如图是某新型的以空气发动机为动力的汽车。它共有4个压缩空气缸，总容量为90L，可储存标准大气压下90m3的空气，其设计最高速度可达154km/h，平均每加一次气能行驶200km或10h。由于空气发动机不直接使用燃料，因而具有体积小、结构简单、维修成本低、操控方便、“零”排放的优点。即使因为技术不成熟导致某些缺点，在科学界引起不小的争议，但这项技术仍然具有广阔的发展空间。根据上述材料，回答下列问题：（1）压缩空气动力汽车最理想的加气工具应是______（选填“内燃机”“电动机”或“蒸汽机”）提供动力的。（2）空气发动机是利用______能做功的，空气发动机获得动力时与四冲程汽油机的______冲程工作过程相似。A．吸气                  B．压缩                    C．做功                       D．排气（3）分析上文，下面说法正确的有______。A．松开鼓起来的气球时，气球飞出去，这是因为物体受到惯性的作用B．空气动力汽车工作时将内能转化为机械能C．以空气发动机为动力的汽车，靠气缸内空气燃烧产生能量D．空气动力汽车工作时不会有能量的损失（4）资料表明，空气发动机排出的尾气温度低于周围空气的温度，对于产生此现象的原因，请你提出一条合理的解释：______。【答案】     电动机     内     C     B     气体对外做功，内能减小，温度降低【详解】（1）从节能和环保的角度分析，压缩空气动力汽车最理想的加气工具应是电动机。（2）热机的做功冲程是利用燃料燃烧产生的高温高压的燃气推动活塞做功，空气发动机使用压缩空气为动力，与内燃机的做功冲程能量转化相同，都是将内能转化为机械能，故选C。（3）A．松开鼓起来的气球时，气球飞出去，这是因为气球向外喷气时，自身也获得一个反作用力，因此说明物体间力的作用是相互的，故A错误；B．空气动力汽车工作时压缩的气体对外做或，将内能转化为机械能，故B正确；C．以空气发动机为动力的汽车，靠气缸内空气膨胀对外做功，而不是燃烧产生能量，故C错误；D．空气动力汽车工作时能量会有一定的损失，因此能量不可能完全被利用，故D错误。故选B。（4）空气发动机排出的尾气温度低于周围空气的温度，这主要是因为气体对外做功，内能减小，温度降低。