典题精讲

例1 一台四冲程内燃机转速为600转/分，则（    ）

A.每分钟内做功100次，共有400个冲程

B.每分钟内做功200次，共有200个冲程

C.每秒内做功20次，共有10个冲程

D.每秒内做功5次，共有20个冲程

思路解析：四冲程内燃机工作时，活塞在气缸中往复工作两次，完成一个工作循环，做一次功，共计四个冲程，曲轴转两圈。四冲程内燃机转速为600转/分，即10转/秒，相当于每秒内曲轴转10圈，完成5个工作循环，做5次功，共20个冲程。

答案：D

黑色陷阱：解此题时易犯的错误是：把转数和冲程的比例弄错，或者把做功次数和转数的比例弄错，解题时要牢记它们之间的倍数关系。

变式训练 1 (2006甘肃兰州)单缸四冲程汽油机，完成一个工作循环，曲轴转过（    ）

A.720°           B.180°           C.150°              D.90°

思路解析：一个工作循环，曲轴转两圈，即720°。

答案：A

变式训练 2 汽油机飞轮转速为3 000 r／min，那么它每秒钟对外做功___________次，活塞往复_________________次。

思路解析：飞轮转速为3 000 r／min，即1 min转3 000转，则每秒钟转50转，共20个工作循环，做功25次，活塞往复50次。

答案：25 50

例2 如图16-4-1所示为内燃机工作的四个冲程示意图，其中表示压缩冲程的是（    ）

图16-4-1

A.甲            B.乙             C.丙              D.丁

思路解析：甲图中，进气门打开，而且活塞向下运动，是吸气冲程。乙图中进气门、排气门都关闭，而且活塞向下运动，是做功冲程。丙图排气门打开，而且活塞向上运动，是排气冲程。丁图进气门和排气门都关闭，而且活塞向上运动，是压缩冲程。

答案：D

绿色通道：判断内燃机工作过程中属于哪一个冲程，需要看两个因素：一是进气门和排气门是打开还是关闭，二是活塞的运动方向。

    具体判断方法如下：进气门打开的是吸气冲程；排气门打开的是排气冲程；进气门和排气门都关闭时，活塞向上运动的是压缩冲程，活塞向下运动的是做功冲程。

变式训练 (2006广东汕头)单缸四冲程内燃机的四个冲程如图16-4-2所示。下列关于内燃机一个工作循环中四个冲程的顺序排列正确的是（    ）

图16-4-2

A.丙、丁、乙、甲                                 B.乙、丁、甲、丙

C.乙、甲、丁、丙                                 D.甲、乙、丙、丁

思路解析：甲图中，进气门、排气门都关闭，而且活塞向下运动，是做功冲程；乙图中进气门打开，而且活塞向下运动，是吸气冲程；丙图排气门打开，而且活塞向上运动，是排气冲程；丁图进气门和排气门都关闭，而且活塞向上运动，是压缩冲程。

答案：C

例3 关于燃料的热值，以下说法中正确的是（    ）

A.燃料的热值与燃料的燃烧情况无关

B.容易燃烧的燃料，热值一定大

C.煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量比燃烧干木柴放出的热量一定多

D.为了提高锅炉中燃料的利用率，一定要用热值高的燃料

思路解析：热值是指1 kg的某种燃料完全燃烧时所放出的热量，可见热值与燃料的燃烧情况及是否容易燃烧等因素无关，A正确，B不正确。鉴于燃料的质量，及是否完全燃烧未知，因此无法确定C是正确的。要提高锅炉中燃料的利用率应该让燃料燃烧充分，同时减少各种热损失，而不只是用热值高的燃料，D不正确。

答案：A

绿色通道：热值是燃料的热学特性，它不随燃料的燃烧情况、是否容易燃烧以及燃料的利用率的变化而变化。另外，利用燃料的燃烧获得热能在理想情况下要根据Q放=mq来计算。

变式训练 已知甲种燃料的热值大于乙种燃料的热值，下列说法中正确的是（    ）

A.甲种燃料含有的热量比乙种燃料含的热量多

B.完全燃烧一定质量的甲种燃料，刚好烧开一壶水，那么用同样质量的乙种燃料就不能烧开这壶水

C.燃烧相同质量的两种燃料，甲种放出的热量多

D.只要通风条件好，供氧充足，乙的热值可能大于甲的热值

思路解析：热量不能说“含有”；甲种燃料的热值大于乙种燃料的热值，意即完全燃烧相同质量的两种燃料，甲种放出的热量多，所以用甲种燃料刚好烧开一壶水时，那么用同样质量的乙种燃料就不能烧开这壶水；热值是燃料的一种特性，和是否通风条件好、供氧充足无关。

答案：B

例4 (2006北京西城)酒精的热值是3×107 J/kg，若要获得9×107 J的热量，至少需要燃烧kg的酒精。

思路解析：由公式Q放=mq变形，可求出酒精的质量：

m==3 kg。

答案：3

绿色通道：在理想情况下，即燃料完全燃烧时所放出的热量可利用公式Q放=mq来计算，知道其中任意两个量，就可计算出第三个量。

变式训练 (2006山东泰安)人体像热机一样，也需要消耗能量。例如一个成人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106 J，这些能量需要完全燃烧_____________kg的干木柴才能得到(干木柴的热值为1.2×107 J／kg)。

思路解析：由公式Q放=mq变形，可求出干木柴的质量：

m==0.55 kg。

答案：0.55 

例5 如图16-4-3所示为内燃机中能量流向示意图，仔细观察这幅图，你能获得哪些信息？

图16-4-3 内燃机能流图

思路解析：图中从左向右表示能量的流向，燃料完全燃烧放出的总能量在内燃机的工作过程中，逐步转移到其他地方，或者转化为其他形式的能量。

答案：内燃机中的燃料燃烧放出的能量，并不能全部用来做功，而要浪费掉大部分：排出的废气温度很高，带走很大一部分热量，还要向周围环境散失一部分热量，还有一部分热量要消耗在克服摩擦上，由于燃料燃烧不完全也要损失一些能量。

绿色通道：能流图可以清楚形象地表示出机器能量的流向以及各部分能量所占的比例，因此，读出图中信息是分析这类问题的关键。

变式训练 (2006山东临沂)历史上热机的出现曾标志着人类利用能源的巨大进步，早期的蒸汽机是将水加热至高温气体，利用高温高压的蒸汽推动机器转动的。与现在的内燃机相比，蒸汽机的效率较低，除了机械造的技术因素外，还有一个重要的原因是（    ）

A.内燃机所用燃料的热值高

B.内燃机的功率大

C.蒸汽机工作过程不符合能的转化规律

D.蒸汽机工作时水蒸气带走了大部分能量 

思路解析：蒸汽机是在外部将水加热，内燃机是在气缸内燃烧燃料，相比较而言，蒸汽机在散热上损耗的能量更多。

答案：D

例6 有人说“某汽油机比柴油机效率低”这句话的意思是（    ）

A.汽油机功率比柴油机功率小

B.汽油机用来做有用功的能量比柴油机少

C.汽油机比柴油机所消耗的燃料少

D.汽油机用来做有用功的能量跟燃料完全燃烧所放出的能量的比值比柴油机少

思路解析：功率是反映物体做功快慢的物理量，和“热机效率”是两个完全不同概念的物理量，A选项错误。B项和C项没有理解“热机效率”是指有用功的能量跟燃料完全燃烧所放出的能量之比，只是考虑其中的一个能量，是不完全的。

答案：D

绿色通道：要正确理解热机效率的含义：做有用功的能量跟燃料完全燃烧所放出的能量的比值。

变式训练 两台汽油机，甲的效率为35%，乙的效率为25%，这两个数据表示（    ）

A.甲汽油机做的功比乙汽油机多

B.甲汽油机的功率比乙汽油机的大

C.在相同时间内，甲汽油机燃烧的汽油比乙汽油机多

D.在消耗相同汽油时，甲汽油机做的有用功比乙汽油机多

思路解析：热机效率和有用功及燃料完全燃烧所放出的能量两个量都有关，只知道其中一个，不能确定；热机效率和功率是完全不同的物理量，它和时间也无关系。

答案：D

问题探究

    问题 内燃机是怎样工作的?内燃机在工作时是怎样获得动力的?

    内燃机的工作原理比较容易理解，但是其工作过程却比较复杂。每个工作循环的四个冲程中，虽然只有做功冲程对外做功，但其他几个辅助冲程各有其独特作用，不可替代，不可缺少。

    探究：内燃机也属于热机，其基本原理是让燃料在机器的气缸内燃烧，生成高温高压的燃气，利用这些燃气作为工作物质去推动活塞做功，把内能转化为机械能。

    内燃机的工作过程是一个往复的工作过程，一个工作循环又包括四个工作冲程，这四个冲程包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。如图16-4-4所示为内燃机工作过程图。内燃机在工作时只有做功冲程使机车获得动力，其他的三个冲程均为辅助冲程。内燃机要获得动力是在做功冲程中，通过燃料燃烧释放出大量的内能，释放的内能转化为机械能从而使机车运动起来。但是参与能量转化的冲程还有压缩冲程，在压缩冲程中通过压缩气缸内的气体，使气缸内的气体获得较大的内能，借助压缩冲程获得的内能使燃料猛烈燃烧，产生更大的机械能，推动机车前进。

图16-4-4