2021年中考物理专题12 内燃机问题重新练(解析版)

专题12 内燃机问题重新练(共8道题)
一、选择题
1. （2020山东东营）如图是四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，下列关于冲程及其能量转化判断正确的是（）
A. 做功冲程，将机械能转化为内能
B. 做功冲程，将内能转化为机械能
C. 压缩冲程，将机械能转化为内能
D. 压缩冲程，将内能转化为机械能
【答案】B
【解析】如图所示，两个气门关闭，活塞向下运动，为做功冲程，燃料在缸内燃烧，将燃料的内能转化成机械能，ACD错误，B正确。

故选B。

2．（2020齐齐哈尔）汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，现代汽车多数采用四缸汽油发动机，每个气缸都进行四冲程循环。

如图所示是汽油机工作的四个冲程示意图，其中表示做功冲程的是（）
A．B．C．D．
【答案】C
【解析】A.进气门开启，活塞下行，燃料和空气的混合物进入汽缸，是吸气冲程；故A不符合题意；
B.两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，故B不符合题意；
C.两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，火花塞喷出电火花，是做功冲程，故C符合题意；
D.排气门开启，活塞上行，废气被排出汽缸，是排气冲程；故D不符合题意。

3.（2020牡丹江鸡西）下图是汽油机一个工作循环的四个冲程，对外做功的冲程是（）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】A．图中气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，故A不符合题意；
B．图中气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，故B符合题意；
C．图中排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，故C不符合题意；
D．图中进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，故D不符合题意。

4.（力热综合题）如图甲所示的汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽油，汽油在气缸内完全燃烧释放能量的40% 随废气通过热电转换装置，如图乙所示，汽油热值取q=5×107J/kg．则下列选项说法正确的是（）
甲乙
A.乙图示时刻，四冲程汽油机处于压缩冲程；
B.若该汽油机每分钟完成7200个冲程，则它每秒钟完成30个工作循环；
C.若上述过程中汽油完全燃烧释放能量的30%用来驱动汽车匀速行驶，汽车牵引力所做的功为7.5×107J；
D.若上述过程中汽油完全燃烧释放能量的30%用来驱动汽车匀速行驶，汽车所受的阻力为7.5×107N。

【答案】ABC
【解析】由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程；热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，根据这个关系可以判断A 、B 选项正确与否。

根据Q 放=mq 求得总的能量，已知燃烧效率为30%，可求得有用功；根据求得的汽车在这段时间内所做的有用功，利用W=Fs 可求得汽车匀速行驶过程中的牵引力，再利用二力平衡条件可知其所受的阻力，这样C 、D 选项正确与否便可以知道。

（1）由图可知，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，可以判断是压缩冲程，A 选项正确；
（2）该汽油机每分钟完成7200个冲程，故每秒完成120个冲程。

热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，若该汽油机每秒完成120个冲程，则每秒它对外做功30次，完成30个工作循环，飞轮转动60周，B 选项正确；
（3）汽油完全燃烧释放的热量：Q 放=mq 汽油=5kg×5×107J/kg=2.5×108J ；
根据η=可得有用功：W 有=ηW 总=30%×2.5×108J=7.5×107J ，C 选项正确；
（4）W 有=7.5×107J
由v=可得，汽车在平直路面上以75km/h 的速度匀速行驶1h 的过程中，
通过的路程：s=vt=75km/h×1h=75km=75000m，
由W=Fs 可得，汽车匀速直线行驶，F=f ，
f=F===103
N ，D 选项错误。

二、填空题
5.（2020四川南充）若一辆小汽车一年行驶一万公里，消耗1t 汽油，这次汽油完全燃烧放出________J 的热量；某次行驶过程中，该汽车汽油机曲轴的转速为3600r/min ，在1s 内汽油机对外做功________次(q 汽=4.6×107
J/kg)。

【答案】 (1) 104.610⨯ (2) 30 【解析】（1）这次消耗的汽油为1t 1000kg =，根据公式=Q mq 放可算出汽油完全燃烧放出的热量为 7104.610J/k ==1000k g=4.610g J Q mq ⨯⨯⨯放
故汽油完全燃烧放出的热量为104.610J ⨯。

（2）该汽车汽油机曲轴的转速为3600r/min 60r/s =，内燃机做一次功，曲轴转动两次，某次行驶过程中，该汽车汽油机曲轴1s 内转动60次，则该汽车1s 内油机对外做功30次。

三、简答题
6.（2020浙江温州）英国物理学家斯特林于1816年发明了“斯特林发动机”。

斯特林发动机气缸内工作介质易汽化、易液化，该介质经过吸热膨胀，冷却压缩的循环过程输出动力，因此又被称为热气机。

某工程师按照“斯特林发动机”原理设计了如图甲所示的模型机，工作过程中飞轮持续旋转如图乙。

请结合所学知识解释飞轮能持续转动的工作原理。

【答案】酒精灯加热将化学能转化为内能，热气缸中的工作物质吸热汽化膨胀，推动活塞A向右运动做功，将内能转化为机械能：由于飞轮具有惯性，带动活塞A向左运动，活塞A将气缸中的工作物质推入冷气缸并液化，活塞B又将物质推回热气缸。

如此反复。

【解析】气体对外做功，气体的内能转化为机械能，根据图示可知，酒精灯加热将化学能转化为内能，热气缸中的工作物质吸热汽化膨胀，推动活塞A向右运动做功，将内能转化为机械能：由于飞轮具有惯性，带动活塞A向左运动，活塞A将气缸中的工作物质推入冷气缸并液化，活塞B又将物质推回热气缸。

如此反复。

四、计算题
7.（电热计算题）如图甲所示的汽车在平直路面上匀速行驶，过一段时间发现汽车消耗4kg汽油，汽油在气缸内完全燃烧释放能量的40% 随废气通过热电转换装置，如图乙所示。

汽油热值取q=5×107J/kg．研究表明新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到15%，据此计算，上述过程中随废气排放的能量通过转换装置后可获得多少电能？这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作多长时间？
甲乙
【答案】1.5×107J；1.5×104s．
【解析】汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，可求转化的能量，由提高到15%可求转换的电能，由W=Pt可求时间．
汽油完全燃烧释放的热量：Q放=mq汽油=5kg×5×107J/kg=2.5×108J；
汽油燃烧释放能量的40%，由公式Q′=Q放η1=2.5×108J×40%=1×108J，
转换的电能：W′=Q′η2=1×108J×15%=1.5×107J；
由P=可得，这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作的时间：
t===1.5×104s．
8．（力电热综合计算题）新能源电动汽车，其动力主要来源于电动机。

如图所示是一款新型电动汽车，汽车质量为960kg，每个轮胎与地面的接触面积为200cm2。

已知汽油的热值是4.6×107J/kg，g＝l0N/kg。

求：
（1）汽车静止在水平地面上时，它对地面的压强多大？
（2）该电动汽车内部的电池电压为75V，额定电流为100A，电动机工作时可以把80%的电能转化为动能，汽车以额定功率匀速行驶，当速度为36km/h时，所受平均阻力是多少？
（3）普通汽车把汽车燃烧能量转化为动能的效率为25%．如果电动汽车以36km/h的速度在额定功率下匀速行驶100km，与普通汽车相比大约可以节省多少汽油？（结果保留一位小数）。

【答案】（1）1.2×105Pa；（2）600N；（3）5.2kg。

【解析】（1）汽车静止在水平地面上时，对地面的压力等于其重力：
F＝G＝mg＝960kg×10N/kg＝9600N，
地面的受力面积：S＝200cm2×4＝800cm2＝8×10﹣2m2，
汽车对地面的压强：
p＝＝＝1.2×105Pa；
（2）电动机工作时的功率：
P电＝UI＝75V×100A＝7500W，
由η＝W有用/ W总×100%=×100%可得，牵引力的功率：
P机械＝ηP电=80%P电＝80%×7500W＝6000W，
汽车行驶的速度：v＝36km/h＝10m/s，
因汽车以额定功率匀速行驶时处于平衡状态，受到的阻力和牵引力是一对平衡力，所以，由P＝Fv可得，所受平均阻力：
f＝F′＝＝＝600N；
（3）在额定功率下匀速行驶100km牵引力做的功：
W＝F′s＝600N×100×103m＝6×107J，
由η＝×100%可得，需要汽油完全燃烧释放的热量：
Q放＝＝＝2.4×108J，
由Q放＝mq可得，需要燃烧汽油的质量即为节省汽油的量。

m′＝＝≈5.2kg。