第3节 内燃机(分层作业)(解析版)

第三节内燃机
一、热机
1. 如图，试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，塞子受到水蒸气的压力而冲出去．这个实验基本展示了一种热机的工作原理，这种热机是（）
A．蒸汽机B．内燃机C．汽轮机D．喷气发动机
【答案】A
【详解】在试管内装些水，用橡胶塞塞住，加热使水沸腾，会看到塞子受到水蒸气的压力而冲出去，同时试管口有白雾产生，试管口出现的“白雾”是小液滴，即水蒸气遇冷液化而成的小液滴；水蒸气对外做功，内能减小，温度降低，在四冲程的热机中，做功冲程是内能转化为机械能的冲程，试管内水蒸气的内能可以转化为塞子的机械能，与做功冲程相同，故该实验基本展示了蒸汽机的工作原理。

故选A。

2. 近年来我国先进装备层出不穷，民族自豪感倍增。

以下装备的动力装置不属于是热机的是
（）
A.玉兔号月球车
B.山东舰
C.歼20
D.长征五号火箭
【答案】A
【详解】山东舰、歼20、长征五号火箭都是利用热机提供动力的。

因为月球上没有空气，且对动力要求是非常高，所以玉兔号月球车是利用电动机来提供动力的。

故A符合题意，BCD不符合题意。

故选A。

二、汽油机
3．常见的汽油机必须连续完成、、和四个冲程，且不断循环进行才能正常工作。

【答案】吸气压缩做功排气
【详解】常见的汽油机要能正常工作，必须连续完成四个冲程；这四个冲程依次是吸气、压缩、做功、排气四个冲程，称为一个工作循环。

4. 汽油机工作时，冲程对外提供动力，这个过程是能转化成能，其它冲程靠完成。

【答案】做功内机械飞轮的惯性
【详解】汽油机有四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，在做功冲程中把内能转化为机械能，对外提供动力，其它三个冲程要靠飞轮的惯性来完成。

5. 在单缸四冲程汽油机的四个冲程中，靠飞轮的惯性完成的冲程是吸气、和排气冲程。

若某汽油机的转速为3600r/min，则该汽油机每秒对外做功次。

【答案】压缩30
【详解】内燃机的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其它三个冲程都是依靠惯性完成的，因此吸气、压缩、排气冲程是靠飞轮的惯性完成的。

四冲程汽油机的飞轮转速为3600r/min，则该飞轮1s转60圈，因为一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，所以1s飞轮转60圈，共有30个工作循环，做功30次。

6. 请在图中，画出活塞运动的方向（用“↑”或“↓”表示），根据汽油机当前所处状态可知，汽油机处于冲程。

【答案】见右图，吸气
【详解】观察题图发现，进气门打开，所以汽缸在吸气，该冲程为吸气冲程，吸气冲程时，活塞向下运动，汽缸体积增大。

如图所示。

7. 内燃机的一个工作循环有四个冲程，如图表示冲程，若该某单缸四冲程汽油机飞轮转速1200r/min，则该汽油机每秒钟对外做功次。

【答案】做功10
【详解】如图，两气门关闭，活塞下行，为做功冲程。

汽油机的一个工作循环包含四个冲程，只有做功冲程对外做功，飞轮转两周做功一次。

该单缸四冲程汽油机飞轮转速为1200r/min=20r/s，则该汽油机每秒钟对外做功10次。

8. 如图所示，为某四冲程汽油机顺序被打乱的工作图，下列说法正确的是（）
A．图甲是做功冲程，内能转化为机械能
B．图乙是压缩冲程，机械能转化为内能
C．图丙是排气冲程，内能转化为机械能
D．四个冲程的顺序应该是乙→甲→丁→丙
【答案】A
【详解】A．图甲进气门和排气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为做功冲程，内能转化为机械能，故A正确；
B．图乙进气门打开，排气门关闭，是吸气冲程，故B错误；
C．图丙进气门关闭，排气门打开，是排气冲程，无能量转换，故C错误；
D．丁图进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，四个冲程正确的顺序是乙、丁、甲、丙，故D错误。

故选A。

三、柴油机
9. 今年春运，湖北冻雨，大雪封路，高铁停运，内燃机车助力春运牵引复兴号回家感动无数人。

内燃机车：如图是内燃机工作时某冲程示意图，该冲程为冲程，它是机（“汽油”或“柴油”）。

【答案】压缩柴油
【详解】图中的进气门和排气门都闭合，活塞向上运行，因此为压缩冲程。

由图可知，内燃机的顶端是喷油嘴，所以该内燃机是柴油机。

10．如图，将活塞迅速向下压，玻璃筒底部的火柴头烧着了。

这是因为活塞压缩空气时，空气的内能，温度；火柴头（选填“吸收”“放出”）热量，内能，温度达到燃点开始燃烧。

此实验使火柴头燃烧起来的方式与（选填“汽油机”“柴油机”）中燃料燃烧起
来的方式相同。

【答案】增加升高吸收增加柴油机
【详解】活塞压缩空气，对空气做功，空气的内能增加，温度升高。

原来火柴头与筒内空气温度相等，后来空气温度升高了，火柴头从空气中吸收热量，内能增加。

通过压缩的方式使物体温度升高达到物质的燃点，使之燃烧，与柴油机中柴油燃烧方式相同。

11．一个单缸四冲程柴油机的飞轮转速是2400r/min，则柴油机每秒钟内（）
A．完成40个工作循环，做功40次
B．完成20个工作循环，做功40次
C．完成40个工作循环，做功20次
D．完成20个工作循环，做功20次
【答案】D
【详解】单缸四冲程柴油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次。

飞轮转速是2400r/min，即40r/s，则柴油机每秒钟完成20个工作循环，对外做功20次。

故D符合题意，ABC不符合题意。

故选D。

12. 关于热机，下列说法不正确的是（）
A．汽油机汽缸顶部有喷油嘴，柴油机汽缸顶部有火花塞
B．柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞
C．汽油机与柴油机使用的燃料不同
D．内燃机的大量使用会造成环境污染
【答案】A
【详解】AB．柴油机和汽油机的结构不同：柴油机的气缸顶部是喷油嘴，汽油机汽缸顶部顶部有火花塞，故A错误，符合题意，B正确，不符合题意；
C．汽油机用汽油作为燃料，柴油机用柴油作为燃料，两者燃料不同；故C正确，不符题意；
D．内燃机的大量使用会产生较多的尾气，会造成环境污染，故D正确，不符合题意。

故选A。

13. 随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭。

小米最近也购买了一辆轿车。

（1）当该轿车汽油机的转速为3600r/min时，则在1s内汽油机对外做功的次数是次，压缩
冲程中将 能转化为 能；
（2）“轿车不但要吃油，有时也要喝水”，用水冷却发动机是因为水的 大。

【答案】 30 机械 内 比热容
【详解】（1）轿车汽油机的转速3600r/min ＝60r/s
即汽油机1s 内飞轮转60圈，由于汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以在1s 内汽油机对外做功的次数是30次。

汽油机的压缩冲程中活塞压缩汽油和空气的混合物将机械能转化为内能。

（2）用水冷却发动机是因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质相比，升高相同的温度，水吸收的热量较多。

14. （多选题）关于在四冲程的柴油发动机内部工作描述正确的是（ ）
A ．吸气冲程时，吸入的是柴油和空气的混合物
B ．压缩冲程时，将机械能转换为内能，点燃方式采用压燃式
C ．做功冲程时，若1000J/次对外做功，则2400r/min 的发动机的额定功率为20kW
D ．排气冲程时，将废气的内能转化为排气门的机械能
【答案】BC
【详解】A ．吸气冲程时，柴油机吸入的只是空气，A 错误；
B ．压缩冲程时，将机械能转换为内能，点燃方式采用压燃式，B 正确；
C ．该发动机1min 转2400r ，而柴油机2r 对外做功一次，而题中一次对外做功的能量1000J ，即柴油机2r 对外做功的能量1000J ，1min 转2400r ，1min 的能量是
62400r 1000J 1.210J 2r
W ⨯==⨯ 发动机的额定功率
61.210J 20000W 20kW 60s
W P t ⨯==== 发动机的额定功率是20kW ，C 正确；
D ．排气冲程时，废气的内能没有转化为排气门的机械能，D 错误。

故选BC 。

15. 国产油电混合动力汽车。

（1）汽油机是热机的一种，如图所示是四冲程汽油机工作状态示意图，此时它正处在 冲程。

该冲程将内能转化为 能；
（2）汽油机的飞轮转速为2400r/min ，则在1s 内，汽油机完成 个冲程，对外做功的次数是 次；
（3）发动机散热器常用水做冷却剂，是因为水的 大；
（4）该汽车在高速公路上以108km/h 的速度匀速行驶了1min ，发动机的功率始终保持72kW 不变，该过程中发动机做的功为 J ，发动机牵引力的大小为 N 。

【答案】 做功 机械 80 20 比热容 4.32×106 2400
【详解】（1）从图中可以看出，两气门关闭，火花塞点火和活塞向下移动的特点，可以判断这个冲程是做功冲程，将内能转化为了机械能。

（2）汽油机的飞轮的转速为2400r/min=40r/s
即飞轮在1内转40圈，由于飞轮转动两圈，完成一个工作循环，四个冲程，对外做功一次，所以1s 内该汽油机完成80个冲程，对外做功20次。

（3）用水做冷却剂是因为水的比热容大，与其它相同质量的物质相比，在升高相同的温度时，吸收的热量多，冷却效果好。

（4）发动机所做的功
367210W 60s 4.3210J W Pt ==⨯⨯=⨯
汽车的速度v =108km/h=30m/s
根据P=W/t=Fs/t=Fv 得，发动机牵引力的大小为
3N 10W 72240030m/s
P F v ==⨯=
16．（2023·江苏盐城·中考真题）汽油机的一个工作循环中，能量转化方式与图示过程相同的是（ ）
A ．吸气冲程
B ．压缩冲程
C ．做功冲程
D ．排气冲程
【答案】B 【详解】如图，按压活塞过程中活塞对桶内气体做功，是桶内气体内能增加，机械能转化成内能；内燃机的四个冲程是吸气、压缩、做功、排气冲程，压缩冲程活塞向上运动，压缩气体对气体做功，将机械能转化为内能；做功冲程高温高压燃气推动活塞向下运动，将内能转化为机械能，故B 符合题意，ACD 不符合题意。

故选B 。

17.（2023·上海·中考真题）在汽油机的工作循环中，将内能转化为机械能，对外提供动力的冲程是（ ）
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】在汽油机的工作循环中，做功冲程将内能转化为机械能，提供动力，压缩冲程将机械能转化为内能，故ABD不符合题意，C符合题意。

故选C。

18.（2022·山东日照·中考真题）喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行了如下游戏探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）；扭转瓶子（如图乙）；轻轻扰动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾（如图丙）。

图乙和图丙所示的过程，分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似，这两个冲程是（）
A．吸气冲程和压缩冲程B．压缩冲程和做功冲程
C．做功冲程和排气冲程D．压缩冲程和排气冲程
【答案】B
【详解】扭转瓶子（如图乙），对气体做功，机械能转化为内能，相当于为压缩冲程；如图丙，膨胀的气体对外做功，内能转化为机械能，相当于热机的做功冲程，故B符合题意；ACD不符合题意。

故选B。

19.（2023·江苏镇江·中考真题）如图为单缸四冲程汽油机的冲程，该冲程活塞移动时，汽缸内燃料混合气体的压强变。

若该汽油机转速为2400r/min，则它每分钟完成
个如图所示的冲程。

【答案】压缩大1200
【详解】内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；判断冲程名称可用口诀：“先看气门开关情，再看活塞上下行；开下吸气开上排，关上压缩关下功”，由图可知活塞向上运动，两气门关闭，因此是压缩冲程；压缩冲程过程中，汽缸内部体积变小，压强变大。

热机完成一个工作循环中，飞轮转动2圈，完成压缩冲程1个，若该汽油机转速是2400r/min，表示每分钟飞轮转动2400圈，它每分钟完成1200个压缩冲程。

20. （2022·江苏无锡·中考真题）如图所示，在试管里装入一些水，用软木塞塞住试管口，将试管放在酒精灯上加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲开，在这一过程中，水蒸气膨胀对软木塞，水蒸气的一部分能转化为软木塞的能，利用这一原理，可以制成热机。

【答案】做功内机械能
【详解】用酒精灯给试管中的水加热产生大量的水蒸气，这些高温的水蒸气对塞子做功，将塞子冲出。

水蒸气膨胀对软木塞做功时，水蒸气的内能减小，温度降低，塞子由静止变为运动，其机械能增大，故是水蒸气的一部分内能转化为软木塞的机械能，热机的做功冲程原理与其一致。