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山东省郯城第三中学2018年九年级人教版物理14.1《热机》同步测试（无答案）
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山东省郯城第三中学2018年九年级人教版物理14.1《热机》同步测试（无答案）
九年级物理14.1《热机》同步测试
一、选择题:
1、以下机械属于热机的是（　　）
2、四冲程柴油机在工作过程中,将内能转化为机械能的冲程是（
A. 吸气冲程
B. 压缩冲程
C. 做功冲程
D. 排气冲程
3、关于柴油机做功冲程的下列论述,正确的是（ ）
A.燃气推动活塞向下运动,燃气内能减少
B.燃气推动活塞做功,燃气的温度升高
C.燃气推动活塞做功,燃气的内能增加
D.活塞向下运动时,燃气膨胀做功,活塞的机械能减少
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扫一扫手机阅读更方便aircraftpistonengine/活塞式航空发动机
为航空器提供飞行动力的往复式内燃机。发动机带动空气螺旋桨等推进器旋转产生推进力(见航空发动机)。从1903年第一架飞机升空到第二次世界大战末期，所有飞机都用活塞式航空发动机作为动力装置。40年代中期在军用飞机和大型民用机上燃气涡轮发动机逐步取代了活塞式航空发动机，但小功率活塞式航空发动机比燃气涡轮发动机经济，在轻型低速飞机上仍得到应用。工作原理活塞式航空发动机是一种 4冲程、电嘴点火的汽油发动机。曲轴转动2圈,每个活塞在汽缸内往复运动4次,每次称1个冲程。4个冲程依次为吸气、压缩、膨胀和排气,合起来形成1个定容加热循环（见工程热力学）。发动机热效率与压缩比和燃烧后工质(工作介质)温度有关过大的压缩比会使工质的压力和温度过高,燃油可能在未被电嘴点火前就自动燃烧并形成爆震波（见燃烧学），引起汽缸局部过热和增大零件负荷，降低发动机的可靠性。提高汽油的辛烷值（见航空燃油）是提高压缩比、防止爆震的有效措施。航空汽油的辛烷值一般在 100以上。每个汽缸能发出的功率受到工质温度的限制。每升活塞排量发出的功率称为升功率，一般为22～44千瓦（30～60马力），个别发动机可达59千瓦（80马力），活塞排量是指活塞在汽缸内自最下端移至最上端所扫过的容积 .活塞式航空发动机航空活塞式发动机是利用汽油与空气混合，在密闭的容器（气缸）内燃烧，膨胀作功的机械。活塞式发动机必须带动螺旋桨，由螺旋桨产生推（拉）力。所以，作为飞机的动力装置时，发动机与螺旋桨是不能分割的。（一）活塞式发动机的主要组成主要由气缸、活塞、连杆、曲轴、气门机构、 旋桨减速器、机匣等组成。气缸是混合气（汽油和空气）进行燃烧的地方。气缸内容纳活塞作往复运动。气缸头上装有点燃混合气的电火花塞（俗称电嘴），以及进、排气门。发动机工作时气缸温度很高，所以气缸外壁上有许多散热片，用以扩大散热面积。气缸在发动机壳体（机匣）上的排列形式多为星形或V形。常见的星形发动机有5个、7个、9个、14个、18个或24个气缸不等。在单缸容积相同的情况下，气缸数目越多发动机功率越大。活塞承受燃气压力在气缸内作往复运动，并通过连杆将这种运动转变成曲轴的旋转运动。连杆用来连接活塞和曲轴。 曲轴是发动机输出功率的部件。曲轴转动时，通过减速器带动 旋桨转动而产生拉力。除此而外，曲轴还要带动一些附件（如各种油泵、发电机等）。气门机构用来控制进气门、排气门定时打开和关闭。（二）活塞式发动机的工作原理活塞顶部在曲轴旋转中心最远的位置叫上死点、最近的位置叫下死点、从上死点到下死点的距离叫活塞冲程。活塞式航空发动机大多是四冲程发动机，即一个气缸完成一个工作循环，活塞在气缸内要经过四个冲程，依次是进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。发动机开始工作时，首先进入“进气冲程”，气缸头上的进气门打开，排气门关闭，活塞从上死点向下滑动到下死点为止，气缸内的容积逐渐增大，气压降低——低于外面的大气压。于是新鲜的汽油和空气的混合气体，通过打开的进气门被吸入气缸内。混合气体中汽油和空气的比例，一般是 1比 15即燃烧一公斤的汽油需要15公斤的空气。进气冲程完毕后，开始了第二冲程，即“压缩冲程”。这时曲轴靠惯性作用继续旋转，把活塞由下死点向上推动。这时进气门也同排气门一样严密关闭。气缸内容积逐渐减少，混合气体受到活塞的强烈压缩。当活塞运动到上死点时，混合气体被压缩在上死 点和气缸头之间的小空间内。这个小空间叫作“燃烧室”。这时混合气体的压强加到十个大气压。温度也增加到摄氏4OO度左右。压缩是为了更好地利用汽油燃烧时产生的热量，使限制在燃烧室这个小小空间里的混合气体的压强大大提高，以便增加它燃烧后的做功能力。当活塞处于下死点时，气缸内的容积最大，在上死点时容积最小（后者也是燃烧室的容积）。混合气体被压缩的程度，可以用这两个容积的比值来衡量。这个比值叫“压缩比”。活塞航空发动机的压缩比大约是5到8，压缩比越大，气体被压缩得越厉害，发动机产生的功率也就越大。压缩冲程之后是“工作冲程”，也是第三个冲程。在压缩冲程快结束，活塞接近上死点时，气缸头上的火花塞通过高压电产生了电火花，将混合气体点燃，燃烧时间很短，大约0.015秒；但是速度很快，大约达到每秒30米。气体猛 膨胀，压强急 增高，可达6O到75个大气压，燃烧气体的温度到摄氏O度。燃烧时，局部温度可能达到三、四千度，燃气加到活塞上的冲击力可达15吨。活塞在燃气的强大压力作用下，向下死点迅速运动，推动连杆也门下跑，连杆便带动曲轴转起来了。这个冲程是使发动机能够工作而获得动力的唯一冲程。其余三个冲程都是为这个冲程作准备的。第四个冲程是“排气冲程”。工作冲程结束后，由于惯性，曲轴继续旋转，使活塞由下死点向上运动。这时进气门仍旧关闭，而排气门大开，燃烧后的废气便通过排气门向外排出。 当活塞到达上死点时，绝大部分的废气已被排出。然后排气门关闭，进气门打开，活塞又由上死点下行，开始了新的一次循环。从进气冲程吸入新鲜混合气体起，到排气冲程排出废气止，汽油的热能通过燃烧转化为推动活塞运动的机械能，带动螺旋桨旋转而作功，这一总的过程叫做一个“循环” 。这是一 种周而复始的运动。由于其中包含着热能到机械能的转化，所以又叫做“热循环”。活塞航空发动机要完成四冲程工作，除了上述气缸、活塞、联杆、曲轴等构件外，还需要一些其他必要的装置和构件。（三）活塞式航空发动机的辅助工作系统发动机除主要部件外，还须有若干辅助系统与之配合才能工作。主要有进气系统（ 为了改善高空性能，在进气系统内常装有增压器，其功用是增大进气压力）、燃油系统、点火系统（主要包括高电压磁电机、输电线、火花塞）、起动系统（一般为电动起动机）、散热系统和润滑系统等。
结构和分类/活塞式航空发动机
星型活塞式航空发动机活塞式发动机主要由曲轴、连杆、活塞、汽缸、分气机构和机匣等部件组成（图1 ）。发动机前部有减速器，以降低输出轴的转速。大多数发动机在机匣后部装有增压器以提高发动机高空性能。活塞式航空发动机按汽缸的冷却方式发动机分为液冷式和气冷式两种。早期飞机的飞行速度很低，多采用液冷式发动机。随着飞行速度的提高,可以利用高速气流直接冷却汽缸,气冷式发动机遂得到广泛应用。发动机按汽缸排列形式又分为星型和直列型。星型发动机汽缸以曲轴为中心沿机匣向外呈辐射状均匀排列，有单排和双排等形式。直列式发动机汽缸沿机匣前后成行排列,有对缸、工字型、V型等排列形式,以星型和V型用得较多。有时按供油方式不同又将发动机分为化油器式和直接注油式两种，其中直接注油式应用较广泛。
性能/活塞式航空发动机
活塞式航空发动机的性能通常用转速特性、螺旋桨特性和高度特性表示。油门全开或进气压力维持不变时，发动机的功率和耗油率随转速的变化关系称为转速特性，又称外部特性。在发动机上安装定距螺旋桨时，发动机功率和耗油率随转速的变化关系称螺旋桨特性。这时转速的改变是靠控制油门杆实现的。发动机转速不变时，功率和耗油率随飞行高度的变化关系称为高度特性。由图2 看出，由于有增压器对吸入空气增压，在某一高度以下可保持进气压力恒定，而大气温度又随高度增加而下降，所以在此高度以下发动机的功率仍随高度增加而略有增加。这个高度称额定高度。在额定高度以上发动机功率随高度增加而下降。
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14.1热机习题
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一、内燃机一个工作循环由四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；压缩冲程：进气门、排气门都关闭，活塞向上运动．压缩油和空气的混合气体，使其内能增加，温度升高．活塞压缩，把机械能转化成内能，在冲程末，火花塞点火，燃气推活塞，把燃气内能转化为机械能。活塞运动方向是由上至下、由下至上、由上至下、由下至上。在一个工作循环中，活塞往复运动2次，曲轴连续转动两周。一直循环，一直循环，一直循环……2、内燃机的四个冲程为：吸气、压缩、做功和排气冲程。吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，吸入工作物质；压缩冲程：进气门、排气门均关闭，活塞向上运动压缩气缸内的工作物质；做功冲程：进气门、排气门均关闭，火花塞点火，气缸内工作物质燃烧，产生高温高压的燃气排动活塞向下运动；排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动排除气缸中的废气。判断内燃机的冲程，依据有两个：一是看清两个气门的关、闭状态，二是看清活塞的运动方向。（1）两个气门一个打开，一个关闭：活塞向下运动，就是吸气冲程；活塞向上运动，就是排气冲程。（2）两个气门都关闭：活塞向下运动，就是做功冲程；活塞向上运动，就是压缩冲程。3、内燃机要完成一个工作循环，就要完成吸气、压缩、做功、排气四个冲程。燃料在做功冲程燃烧，产生高温高压的燃气，燃气推动活塞做功把内能转化为机械能，而其他三个冲程要消耗机械能。四冲程内燃机中，只有做功冲程燃气对活塞做功，内能转化为机械能，其他三个冲程要靠飞轮的惯性来完成，消耗机械能。其中，压缩冲程将机械能转化为内能。内燃机的一个工作循环包括四个冲程，活塞往复2次，曲轴转2周，对外做1次功。飞轮转速是3000r/min，那么飞轮每秒转动的次数为50周。因为曲轴转2周对外做1次功，所以飞轮转动50周做功25次。
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吸气冲程是靠飞轮惯性的。这个是指内燃机已经启动以后，在正常工作状态下的情况。内燃机启动的确需要外力（一般使用电动机），因为只有燃料室达到一定的温度和压强时，燃料才可能正常燃烧做功，所以在启动时需要外力使内燃机活塞运动起来压缩气缸。
既然启动时需要外力使内燃机活塞运动起来压缩气缸，那么吸气冲程不应该是由外力完成的吗？
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