《2025年零障碍导教导学案九年级物理全一册沪粤版》

例2-1 如图所示是汽油机工作时某个冲程的示意图。下列说法中正确的是(BC)

A.该冲程是汽油机的吸气冲程
B.该冲程中气缸内气体被压缩
C.该冲程中机械能转化为内能
D.该冲程的运转靠做功来完成

答案： BC

练习2-1 如图所示,甲是柴油机的压缩冲程,乙是汽油机的做功冲程。

答案： 【解析】：
本题考查了热机的工作原理及冲程的判断。
首先，需要识别甲和乙分别是什么类型的热机，然后根据图中气缸的结构特点以及活塞的运动方向和气门的开闭情况，判断是哪个冲程。
对于甲图，气缸顶部有喷油嘴，这是柴油机的特征。活塞向上运动，进气门和排气门都关闭，这是压缩冲程的特点。
对于乙图，气缸顶部有火花塞，这是汽油机的特征。活塞向下运动，进气门和排气门都关闭，且火花塞产生电火花，这是做功冲程的特点。
【答案】：
甲是柴油机的压缩冲程；乙是汽油机的做功冲程。

例2-2 如图所示的汽油机处于压缩(选填“压缩”或“做功”)冲程,在该冲程中气缸内气体的内能增大(选填“增大”或“减小”)。某单缸四冲程汽油机的飞轮转动速度是2400 r/min,则此汽油机每秒对外做功20次。

答案： 【解析】：本题主要考查汽油机的工作冲程判断、冲程中内能的变化以及汽油机做功次数的计算。
判断汽油机的工作冲程，需要观察进气门、排气门的开闭情况以及活塞的运动方向。在该图中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，符合压缩冲程的特点。在压缩冲程中，活塞对气缸内的气体做功，将机械能转化为气体的内能，所以气缸内气体的内能增大。对于单缸四冲程汽油机，飞轮每转2圈，完成1个工作循环，其中对外做功1次。已知飞轮转动速度是2400r/min，先将其换算为每秒的转数，再根据上述关系计算每秒对外做功的次数。
【答案】：
压缩；增大；20。
具体步骤如下：
由图可知，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，所以该冲程为压缩冲程；在压缩冲程中，活塞压缩气缸内气体，对气体做功，使气体内能增大；已知飞轮转速$n = 2400r/min = 40r/s$，因为飞轮每转2圈，汽油机对外做功1次，所以此汽油机每秒对外做功的次数为：$40÷2 = 20$（次）。

练习2-2 如图所示,工作中的四冲程汽油机正处于做功冲程,该冲程将内能转化为机械能,若该汽油机飞轮转速是3000 r/min,则每秒它对外做功25次。

答案： 【解析】：
本题主要考查四冲程汽油机的工作原理以及各冲程的特点，同时涉及到飞轮转速与做功次数的关系。
对于第一个空，需要判断图中汽油机所处的冲程。根据图中气门的开闭情况和活塞的运动方向，进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，可以确定这是做功冲程。
对于第二个空，要知道做功冲程中能量的转化情况。在做功冲程中，燃料燃烧产生的高温高压气体推动活塞做功，将内能转化为机械能。
对于第三个空，需要根据飞轮转速计算每秒对外做功的次数。已知飞轮转速是$3000r/min$，换算成每秒的转速为$3000÷60 = 50r/s$。因为四冲程汽油机一个工作循环飞轮转$2$圈，对外做功$1$次，所以每秒飞轮转$50$圈时，对外做功的次数为$50÷2 = 25$次。
【答案】：
做功；内能；$25$

1. 热机对环境的污染为大气污染和噪声污染。减少热机排放的有害物质,控制废气的排放总量,是热机发展与环境保护的重要举措。

答案： 解：大气；噪声

2. 热机用来做有用功与燃料完全燃烧释放的热量之比叫做热机效率,$\eta =\frac {W_{有用}}{Q}× 100\%$。

答案： 解：有用功；热量

例3-1 如图所示是汽油机的能量流向图,根据图中给出的信息,该内燃机的效率为30%。若工作效率按此计算,当汽油完全燃烧放出的热量为$2.3× 10^{7}\ J$时,汽车获得的机械能是$6.9×10^{6}$J。随着科技的发展,热机效率不能(选填“能”或“不能”)达到100%。

答案： 解：
1. 内燃机效率：$100\% - 33\% - 30\% - 7\% = 30\%$
2. 汽车获得的机械能：$Q = 2.3×10^{7}\ J$，$W = Q×30\% = 2.3×10^{7}\ J×0.3 = 6.9×10^{6}\ J$
3. 热机效率不能达到100%。
30%；$6.9×10^{6}$；不能

练习3-1 小红一家周末去旅游,爸爸开着汽车在水平高速公路上以100 km/h的速度匀速行驶了1 h,耗油量为10 kg,若汽车匀速行驶时所受的牵引力为2300 N,已知汽油的热值为$4.6× 10^{7}\ J/kg$。求：
(1)汽车行驶1 h牵引力所做的功。
(2)完全燃烧10 kg汽油所放出的热量。
(3)汽车发动机的效率。

答案： 解：
(1)汽车行驶速度$v = 100\ km/h$，行驶时间$t = 1\ h$，
根据$v=\frac{s}{t}$，行驶路程$s=vt=100\ km/h×1\ h=100\ km=1×10^{5}\ m$，
牵引力$F = 2300\ N$，牵引力做功$W=Fs=2300\ N×1×10^{5}\ m=2.3×10^{8}\ J$。
(2)汽油质量$m = 10\ kg$，热值$q=4.6×10^{7}\ J/kg$，
完全燃烧放出热量$Q_{放}=mq=10\ kg×4.6×10^{7}\ J/kg=4.6×10^{8}\ J$。
(3)发动机效率$\eta=\frac{W}{Q_{放}}×100\%=\frac{2.3×10^{8}\ J}{4.6×10^{8}\ J}×100\% = 50\%$。
答：
(1)牵引力所做的功为$2.3×10^{8}\ J$；
(2)完全燃烧汽油放出的热量为$4.6×10^{8}\ J$；
(3)汽车发动机的效率为$50\%$。