12.4热机与社会发展 【知识点1】冲程的个数 1 【知识点2】热机的效率公式与计算 2 【知识点3】四冲程的能量转化 3 【知识点4】热机的效率的概念 4 【题型1】热机及其能量转化 5 【题型2】热机的效率 8 【题型3】汽油机的工作原理 9 【题型4】汽油机与柴油机的区别 12 【知识点1】冲程的个数 在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复2次，做功1次。 考查冲程个数的计算。 例：科幻大片《流浪地球》中地球为摆脱木星，主人公点燃了木星上的可燃气体，从而将地球推离木星。在推离过程中能的转化方式，与四冲程内燃机的_____冲程的能量转化方式相同。若单缸四冲程汽油机飞轮转速为1200r/min，则1s内完成_____个冲程。 分析：（1）四冲程内燃机的压缩冲程将机械能转化为内能；做功冲程将内能转化为机械能； （2）四冲程汽油机的一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次。 解析：解：可燃气体燃烧时产生大量的内能，内能转化为机械能，从而将地球推离木星；而四冲程内燃机的做功冲程中将内能转化为机械能，所以在推离过程中能的转化方式，与四冲程内燃机的做功冲程的能量转化方式相同； 单缸四冲程汽油机飞轮转速为1200r/min=20r/s，即汽油机的飞轮每秒转20圈，由于四冲程汽油机的一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以该汽油机1s内完成40个冲程。 故答案为：做功；40。 点评：本题考查内燃机工作过程中的能量转化、燃料燃烧过程中的能量转化以及热机的有关计算，是一道基础题。 转数与做功次数和工作循环的个数的关系： 一个工作循环=四个冲程=曲轴、飞轮转动两周=活塞往复运动两次=对外做功一次=两次能量转化 【知识点2】热机的效率公式与计算 （1）定义：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率，其表达式为：η=×100%．由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率总小于1． （2）物理意义：热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，因此热机的效率是描述热机性能的一个重要指标。 热机效率会以条件出现，也会考查热机效率的计算，通常在综合计算中考查。 例：如图，是一台以柴油为动力的双履带消防机器人，质量为1000kg，静止时履带与地面接触总面积为0.4m2。在某段平直公路上，机器人以3m/s的速度匀速行驶3min，其受到的阻力为2000N，通过这段路程共消耗0.09kg柴油（q柴油=4.0×107J/kg；g取10N/kg）。求： （1）机器人3min通过的路程； （2）机器人静止时，对水平地面产生的压强； （3）机器人在这段路程中消耗柴油用于牵引力做功的效率。 分析：（1）利用速度计算公式求得机器人3min通过的路程； （2）利用G=mg可求出机器人的重力，在水平地面上，机器人对地面的压力等于机器人的重力，根据p=得到机器人静止在水平地面时对地面产生的压强； （3）根据题意和二力平衡条件求出机器人受到的牵引力，利用W=Fs求得牵引力做功，利用Q放=mq求得柴油燃烧放出的热量，进一步求得机器人在这段路程中消耗柴油用于牵引力做功的效率。 解析：解：（1）机器人3min通过的路程 s=vt=3m/s×3×60s=540m （2）机器人静止时对地面的压力 F=G=mg=1000kg×10N/kg=1×104N 对水平地面产生的压强 （3）机器人匀速行驶，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，牵引力的大小 F′=f=2000N 牵引力做的功 W=F′s=2000N×540m=1.08×106J 柴油完全燃烧释放的热量 Q放=mq=0.09kg×4.0×107J/kg=3.6×106J 牵引力做功的效率 答：（1）机器人3min通过的路程为540m； （2）机器人静止时，对水平地面产生的压强为2.5×104Pa； （3）机器人在这段路程中消耗柴油用于牵引力做功的效率为30%。点评：本题 ... ...
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