例2 图12-4-1是单缸四冲程汽油机的工作示意图，据图回答下列问题：
（1）该汽油机一个工作循环的正确顺序是什么？
（2）该汽油机在图(a)和(c)所示冲程中，能量分别是如何转化的？
（3）该汽油机的飞轮的转速为1 800 r/min，则该汽油机每秒做功多少次？

图12-4-1
解析 （1）各图对应的冲程分别为：(a)—压缩冲程，(b)—排气冲程，(c)—做功冲程，(d)—吸气冲程，所以该汽油机一个工作循环的正确顺序是(d)—(a)—(c)—(b)。
（2）图(a)所示为压缩冲程，其能量转化为：机械能转化为内能；图(c)所示为做功冲程，其能量转化为：内能转化为机械能。
（3）该汽油机的飞轮的转速为1 800 r/min，则每秒转30 r。汽油机一个循环飞轮转2 r，对外做功1次，所以每秒转30 r，对外做功15次。

解：
（1）判断各图对应的冲程：
图(d)进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程；
图(a)两个气门均关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；
图(c)两个气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程；
图(b)排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程。
因此该汽油机一个工作循环的正确顺序是(d)→(a)→(c)→(b)。
（2）图(a)为压缩冲程，能量转化为机械能转化为内能；
图(c)为做功冲程，能量转化为内能转化为机械能。
（3）飞轮转速$1800\ \mathrm{r/min}=\frac{1800\ \mathrm{r}}{60\ \mathrm{s}}=30\ \mathrm{r/s}$，即每秒飞轮转动30转。
四冲程汽油机一个工作循环飞轮转2转，对外做功1次，因此每秒做功次数为$\frac{30}{2}=15$次。
答：（1）该汽油机一个工作循环的正确顺序是(d)、(a)、(c)、(b)；（2）图(a)冲程中机械能转化为内能，图(c)冲程中内能转化为机械能；（3）该汽油机每秒做功15次。

【分析】
要解决本题，需先掌握单缸四冲程汽油机四个冲程的判断方法：根据气门开闭状态、活塞运动方向、火花塞是否点火区分吸气、压缩、做功、排气冲程；再结合各冲程特点解决能量转化问题；最后利用飞轮转速与做功次数的关系计算每秒做功次数。具体思路：（1）逐个分析图(a)(b)(c)(d)对应的冲程，按工作循环顺序排列；（2）明确压缩、做功冲程的能量转化；（3）换算飞轮转速单位，结合“一个工作循环飞轮转2转、做功1次”计算每秒做功次数。
【解析】
（1）判断各图对应的冲程：
图(d)：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程；
图(a)：两个气门均关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；
图(c)：两个气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程；
图(b)：排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程。
因此一个工作循环的正确顺序为(d)→(a)→(c)→(b)。
（2）图(a)为压缩冲程，活塞压缩气缸内气体，机械能转化为气体的内能；图(c)为做功冲程，燃气推动活塞做功，内能转化为机械能。
（3）飞轮转速$1800\ \mathrm{r/min}$，换算为每秒转数：$\frac{1800\ \mathrm{r}}{60\ \mathrm{s}}=30\ \mathrm{r/s}$。四冲程汽油机一个工作循环飞轮转2转，对外做功1次，故每秒做功次数为$\frac{30}{2}=15$次。
【答案】
（1）该汽油机一个工作循环的正确顺序是(d)、(a)、(c)、(b)；（2）图(a)冲程中机械能转化为内能，图(c)冲程中内能转化为机械能；（3）该汽油机每秒做功15次。
【知识点】
四冲程汽油机工作过程、汽油机能量转化、汽油机转速与做功次数计算
【点评】
本题考查单缸四冲程汽油机的基础知识点，需熟练掌握各冲程判断方法、能量转化规律及转速与做功次数的换算关系，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】
0.6

1. 热机是将燃料的能转化为能，然后通过，把能转化为能的机器。

1. 化学 内 做功 内 机械

【分析】首先回忆热机的工作原理：燃料储存的能量形式为化学能，燃烧时会将化学能释放并转化为内能；热机通过做功过程实现能量的二次转化，将内能最终转化为机械能。解题时需明确热机能量转化的两个关键环节，依次对应每个空即可。
【解析】根据热机的定义及能量转化规律：燃料具有化学能，燃烧时将化学能转化为内能；热机通过做功过程，把内能转化为机械能，因此各空依次填入化学、内、做功、内、机械。
【答案】化学 内 做功 内 机械
【知识点】热机的能量转化
【点评】本题考查热机的基础能量转化知识，属于热学部分的核心基础考点，难度较低，需准确记忆相关概念。
【难度系数】0.9

2. 在汽油机的压缩冲程中，对气体压缩做功，气体内能，这时能转化为能。

2. 增加 机械 内

【分析】
解题思路：1. 明确汽油机压缩冲程的工作过程：活塞向上运动压缩气缸内气体，外界对气体做功；2. 依据做功改变内能的规律：对物体做功，物体内能增加；3. 分析能量转化：消耗活塞的机械能，转化为气体的内能，据此填空。
【解析】
汽油机的压缩冲程中，活塞向上运动压缩气缸内的气体，外界对气体做功。根据做功可改变物体内能，对气体做功时，气体的内能增加；该过程中，活塞的机械能被消耗，转化为气体的内能，因此是机械能转化为内能。
【答案】
增加 机械 内
【知识点】
内能的改变、能量的转化、汽油机的冲程
【点评】
本题考查汽油机压缩冲程的内能变化与能量转化，属于热学基础知识点，需牢记做功与内能的关系及内燃机冲程的能量特点，是常考的基础题。
【难度系数】
0.8

3. 一台单缸四冲程柴油机，飞轮的转速为3 600 r/min，则该柴油机1 s对外做功次。

3. 30

【分析】
要解决这个问题，需先明确单缸四冲程柴油机的工作规律：一个工作循环中飞轮转动2周，对外做功1次；再将飞轮转速的单位换算为每秒的转数，最后结合飞轮转数与做功次数的关系计算结果。
【解析】
1. 单位换算：飞轮转速为3600 r/min，1分钟=60秒，因此每秒飞轮转动的圈数为 $ \frac{3600}{60} = 60 \, \mathrm{r/s} $。
2. 计算做功次数：单缸四冲程柴油机每飞轮转2周对外做功1次，因此1秒内对外做功次数为 $ \frac{60}{2} = 30 $ 次。
【答案】
30
【知识点】
内燃机四冲程工作原理；转速与做功次数计算
【点评】
本题考查内燃机的基础工作规律，核心是掌握飞轮转数与做功次数的对应关系，仅需简单的单位换算和除法运算，属于基础题型。
【难度系数】
0.4

4. 目前，世界各国对控制污染、保护环境非常重视，热机工作时对环境造成的主要污染是排出和产生，保护环境人人有责，要设法解决这一问题，大力发展新能源汽车。

4. 废气 噪声

【分析】
要解答本题，需结合热机的工作特点分析其对环境的污染来源：热机工作时，燃料燃烧会排放废气，同时机械运转会产生噪声，据此可确定答案。
【解析】
热机工作过程中，燃料在气缸内燃烧，会生成并排出大量废气，这些废气会造成大气污染；同时，热机的机械部件运动、振动时会产生噪声，形成噪声污染。因此热机对环境造成的主要污染是排出废气和产生噪声。
【答案】
废气；噪声
【知识点】
热机污染、环境保护
【点评】
本题考查热机工作带来的环境问题，属于基础常识类题目，难度较低，引导学生关注环保与热机的关系。
【难度系数】
0.4

5. 内燃机的一个工作循环有四个冲程，[图12-4-2]是冲程。它将能转化为能。若飞轮转速是1 200 r/min，该汽油机每秒可完成个冲程。

5. 做功 内 机械 40

【分析】
要解决这道题，需分三步思考：一是根据气门状态和活塞运动方向判断内燃机的冲程类型；二是明确做功冲程的能量转化形式；三是结合飞轮转速与冲程数的关系，计算每秒完成的冲程数。
【解析】
1. 判断冲程：做功冲程的特征是进气门、排气门均关闭，活塞向下运动，因此图中为做功冲程；
2. 能量转化：做功冲程中，燃料燃烧释放的内能推动活塞做功，将内能转化为机械能；
3. 计算每秒冲程数：飞轮转速为1200 r/min，转换为每秒转数是 $1200÷60=20\ \mathrm{r/s}$；内燃机一个工作循环飞轮转2圈，完成4个冲程，因此每秒完成的冲程数为 $20×2=40$ 个。
【答案】
做功 内 机械 40
【知识点】
内燃机的冲程判断；能量转化；飞轮转速与冲程数计算
【点评】
本题考查内燃机的基础核心知识点，涵盖冲程识别、能量转化及转速相关计算，属于常规基础题，难度较低。
【难度系数】
0.7