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10.科幻大片《流浪地球》中地球为了脱离木星，主人公点燃了木星上的可燃气体，从而将地球推离木星，其中“点燃木星将地球推开”的过程，相当于热机的做功冲程。下列机器中，不属于热机的是（
A.洗衣机
B.柴油机
C.火箭
D.蒸汽轮机
A
）A.洗衣机
B.柴油机
C.火箭
D.蒸汽轮机
答案
10.A
解析
【分析】首先明确热机的核心定义：热机是将内能转化为机械能的机器，工作时依靠燃料燃烧释放的内能对外做功。接下来逐一分析各选项的能量转化类型，判断是否符合热机的特征，最终选出不符合的选项。
【解析】热机的本质是利用内能做功，将内能转化为机械能。A选项洗衣机依靠电动机工作，将电能转化为机械能，未利用内能做功，不属于热机；B选项柴油机通过燃烧柴油获得内能，转化为机械能，属于热机；C选项火箭利用燃料燃烧产生的内能做功，属于热机；D选项蒸汽轮机利用蒸汽的内能做功，属于热机。因此不属于热机的是A选项。
【答案】A
【知识点】热机的概念、能量转化
【点评】本题考查热机的基础概念，核心是区分不同机器的能量转化形式，属于识记类基础题，难度较低。
【难度系数】0.6
【解析】热机的本质是利用内能做功，将内能转化为机械能。A选项洗衣机依靠电动机工作，将电能转化为机械能，未利用内能做功，不属于热机；B选项柴油机通过燃烧柴油获得内能，转化为机械能，属于热机；C选项火箭利用燃料燃烧产生的内能做功，属于热机；D选项蒸汽轮机利用蒸汽的内能做功，属于热机。因此不属于热机的是A选项。
【答案】A
【知识点】热机的概念、能量转化
【点评】本题考查热机的基础概念，核心是区分不同机器的能量转化形式，属于识记类基础题，难度较低。
【难度系数】0.6
11.如图所示是四冲程汽油机一个工作循环中的三个冲程，对于缺少的一个冲程的名称、顺序以及能量的转化，下列判断正确的是（
A.做功冲程，应在乙、丙图之间，不需要飞轮的惯性就能完成
B.做功冲程，应在乙、丙图之间，需要飞轮的惯性才能完成
C.压缩冲程，应在甲、乙图之间，内能转化为机械能
D.压缩冲程，应在甲、乙图之间，机械能转化为内能
A
）A.做功冲程，应在乙、丙图之间，不需要飞轮的惯性就能完成
B.做功冲程，应在乙、丙图之间，需要飞轮的惯性才能完成
C.压缩冲程，应在甲、乙图之间，内能转化为机械能
D.压缩冲程，应在甲、乙图之间，机械能转化为内能
答案
11.A
解析
【分析】要解决此题，需先明确四冲程汽油机四个冲程的判断方法：根据气门的开闭状态和活塞的运动方向确定冲程类型，再结合四冲程的顺序和各冲程的特点分析。首先分析甲、乙、丙三个图：甲图进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程；乙图两气门均关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；丙图排气门打开、进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程。四冲程的顺序为吸气→压缩→做功→排气，因此缺少的是做功冲程，其位置应在乙（压缩冲程）和丙（排气冲程）之间。做功冲程是汽油机唯一对外做功的冲程，由内能转化为机械能，不需要依靠飞轮的惯性完成；而吸气、压缩、排气冲程都需要飞轮的惯性辅助完成。结合选项逐一判断即可。
【解析】1. 判断各图冲程：甲图进气门开、排气门关，活塞下行→吸气冲程；乙图两气门都关，活塞上行→压缩冲程；丙图排气门开、进气门关，活塞上行→排气冲程。2. 确定缺少的冲程：四冲程顺序为吸气→压缩→做功→排气，因此缺少的是做功冲程，位于乙、丙之间。3. 分析做功冲程特点：做功冲程是汽油机的动力冲程，内能转化为机械能，不需要飞轮惯性完成，其他三个冲程需飞轮惯性。4. 对应选项：A选项描述正确，B选项“需要飞轮惯性”错误，C、D选项“缺少压缩冲程”错误。
【答案】A
【知识点】四冲程汽油机、内燃机冲程判断
【点评】本题考查四冲程汽油机的冲程判断，核心是掌握各冲程的气门状态、活塞运动方向及做功冲程的特点，属于基础应用类题目，需准确区分各冲程特征。
【难度系数】0.5
【解析】1. 判断各图冲程：甲图进气门开、排气门关，活塞下行→吸气冲程；乙图两气门都关，活塞上行→压缩冲程；丙图排气门开、进气门关，活塞上行→排气冲程。2. 确定缺少的冲程：四冲程顺序为吸气→压缩→做功→排气，因此缺少的是做功冲程，位于乙、丙之间。3. 分析做功冲程特点：做功冲程是汽油机的动力冲程，内能转化为机械能，不需要飞轮惯性完成，其他三个冲程需飞轮惯性。4. 对应选项：A选项描述正确，B选项“需要飞轮惯性”错误，C、D选项“缺少压缩冲程”错误。
【答案】A
【知识点】四冲程汽油机、内燃机冲程判断
【点评】本题考查四冲程汽油机的冲程判断，核心是掌握各冲程的气门状态、活塞运动方向及做功冲程的特点，属于基础应用类题目，需准确区分各冲程特征。
【难度系数】0.5
12. 下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及的主要能量转化情况。关于对图中①②③④的补充正确的是（
A.①做功冲程 ②内能转化为机械能
③压缩冲程 ④机械能转化为内能
B.①压缩冲程 ②内能转化为机械能
③做功冲程 ④机械能转化为内能
C.①做功冲程 ②机械能转化为内能
③压缩冲程 ④内能转化为机械能
D.①压缩冲程 ②机械能转化为内能
③做功冲程 ④内能转化为机械能
D
）A.①做功冲程 ②内能转化为机械能
③压缩冲程 ④机械能转化为内能
B.①压缩冲程 ②内能转化为机械能
③做功冲程 ④机械能转化为内能
C.①做功冲程 ②机械能转化为内能
③压缩冲程 ④内能转化为机械能
D.①压缩冲程 ②机械能转化为内能
③做功冲程 ④内能转化为机械能
答案
12.D
解析
【分析】首先明确单缸四冲程汽油机的工作循环顺序为：吸气冲程→压缩冲程→做功冲程→排气冲程；其次掌握各冲程的能量转化：压缩冲程中活塞压缩气缸内气体，将机械能转化为内能；做功冲程中燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能。结合流程图，吸气冲程后第一个框对应①，第二个框对应③，据此结合能量转化判断选项。
【解析】单缸四冲程汽油机的工作循环顺序是吸气冲程→压缩冲程→做功冲程→排气冲程，因此①为压缩冲程，③为做功冲程，排除A、C选项。压缩冲程的能量转化是机械能转化为内能，即②为机械能转化为内能；做功冲程的能量转化是内能转化为机械能，即④为内能转化为机械能，符合该内容的是D选项。
【答案】D
【知识点】汽油机四冲程、能量转化
【点评】本题考查单缸四冲程汽油机的工作循环及各冲程的能量转化，属于基础知识点，需牢记四冲程的顺序和对应的能量变化规律。
【难度系数】0.5
【解析】单缸四冲程汽油机的工作循环顺序是吸气冲程→压缩冲程→做功冲程→排气冲程，因此①为压缩冲程，③为做功冲程，排除A、C选项。压缩冲程的能量转化是机械能转化为内能，即②为机械能转化为内能；做功冲程的能量转化是内能转化为机械能，即④为内能转化为机械能，符合该内容的是D选项。
【答案】D
【知识点】汽油机四冲程、能量转化
【点评】本题考查单缸四冲程汽油机的工作循环及各冲程的能量转化，属于基础知识点，需牢记四冲程的顺序和对应的能量变化规律。
【难度系数】0.5
13. 一台四冲程内燃机的飞轮转速为1 800 r/min，
则下列说法正确的是 （
A.1 min飞轮转3 600圈，完成1 800个冲程
B.1 min完成900个冲程，做功450次
C.1 s飞轮转30圈，完成60个冲程
D.1 s完成30个冲程，做功15次
则下列说法正确的是 （
C
）A.1 min飞轮转3 600圈，完成1 800个冲程
B.1 min完成900个冲程，做功450次
C.1 s飞轮转30圈，完成60个冲程
D.1 s完成30个冲程，做功15次
答案
13.C
解析
【分析】
要解决本题，需先明确四冲程内燃机的核心工作规律：飞轮每转2圈，完成1个工作循环，对应4个冲程，对外做功1次。首先转换飞轮转速单位，再分别计算不同时间内的飞轮转数、冲程数、做功次数，逐一判断选项。
【解析】
已知飞轮转速为1800 r/min，转换为每秒转数：$1800\ \mathrm{r/min} = 1800 ÷ 60 = 30\ \mathrm{r/s}$。
根据四冲程内燃机规律：飞轮转2圈→1个工作循环→4个冲程→做功1次，逐一分析选项：
选项A：1 min飞轮转1800圈（非3600圈），完成冲程数为$1800 ÷ 2 × 4 = 3600$个，A错误；
选项B：1 min完成工作循环数为$1800 ÷ 2 = 900$个，冲程数$900 × 4 = 3600$个，做功900次，B错误；
选项C：1 s飞轮转30圈，完成工作循环数为$30 ÷ 2 = 15$个，冲程数$15 × 4 = 60$个，做功15次，C正确；
选项D：1 s完成冲程数为60个（非30个），做功15次，D错误。
【答案】
C
【知识点】
四冲程内燃机工作原理，转速与冲程、做功次数的关系
【点评】
本题考查四冲程内燃机的基础工作规律，核心是掌握飞轮转数、冲程数、做功次数的换算关系，需注意单位转换，属于易混淆的基础题，需仔细分析各选项细节。
【难度系数】
0.6
要解决本题，需先明确四冲程内燃机的核心工作规律：飞轮每转2圈，完成1个工作循环，对应4个冲程，对外做功1次。首先转换飞轮转速单位，再分别计算不同时间内的飞轮转数、冲程数、做功次数，逐一判断选项。
【解析】
已知飞轮转速为1800 r/min，转换为每秒转数：$1800\ \mathrm{r/min} = 1800 ÷ 60 = 30\ \mathrm{r/s}$。
根据四冲程内燃机规律：飞轮转2圈→1个工作循环→4个冲程→做功1次，逐一分析选项：
选项A：1 min飞轮转1800圈（非3600圈），完成冲程数为$1800 ÷ 2 × 4 = 3600$个，A错误；
选项B：1 min完成工作循环数为$1800 ÷ 2 = 900$个，冲程数$900 × 4 = 3600$个，做功900次，B错误；
选项C：1 s飞轮转30圈，完成工作循环数为$30 ÷ 2 = 15$个，冲程数$15 × 4 = 60$个，做功15次，C正确；
选项D：1 s完成冲程数为60个（非30个），做功15次，D错误。
【答案】
C
【知识点】
四冲程内燃机工作原理，转速与冲程、做功次数的关系
【点评】
本题考查四冲程内燃机的基础工作规律，核心是掌握飞轮转数、冲程数、做功次数的换算关系，需注意单位转换，属于易混淆的基础题，需仔细分析各选项细节。
【难度系数】
0.6
14.当拖拉机出现故障而使柴油机转速急剧增加，正常操作已经不能使它停转（这种故障叫“飞车”）时，下列操作中，正确的是（
A.堵住进气口
B.立即找一个隔热的东西堵住排气口
C.脚踩刹车板，同时手拉制动器
D.让它空转，等油全部耗完时会自动停下
A
）A.堵住进气口
B.立即找一个隔热的东西堵住排气口
C.脚踩刹车板，同时手拉制动器
D.让它空转，等油全部耗完时会自动停下
答案
14.A
解析
【分析】
要解决柴油机“飞车”的问题，需先明确“飞车”的原理：柴油机转速急剧增加且正常操作无法停转，本质是气缸内持续燃烧导致转速失控。柴油机的燃烧需要空气和柴油，要让其停转，必须破坏燃烧的条件。接下来逐一分析选项对应的操作是否能有效阻止燃烧：
【解析】
柴油机“飞车”时，核心是气缸内仍在持续燃烧，需切断燃烧的必要条件：
1. 选项A：堵住进气口，空气无法进入气缸，柴油机因缺少助燃的空气，燃烧会立即停止，从而快速停转，该操作正确；
2. 选项B：堵住排气口，会导致气缸内废气无法排出，压力急剧升高，不仅无法停转，还会损坏柴油机，操作错误；
3. 选项C：题目明确说明“正常操作已经不能使它停转”，踩刹车、拉手刹属于常规操作，无法解决“飞车”问题，操作错误；
4. 选项D：让柴油机空转等油耗完，会导致其长时间高速运转，损坏部件甚至引发危险，操作错误。
【答案】
A
【知识点】
柴油机工作原理、内燃机故障处理
【点评】
本题结合实际机械故障考查柴油机的工作原理，关键是理解燃烧需要空气，堵住进气口是处理“飞车”的有效方法，属于理论联系实际的基础应用题目。
【难度系数】
0.3
要解决柴油机“飞车”的问题，需先明确“飞车”的原理：柴油机转速急剧增加且正常操作无法停转，本质是气缸内持续燃烧导致转速失控。柴油机的燃烧需要空气和柴油，要让其停转，必须破坏燃烧的条件。接下来逐一分析选项对应的操作是否能有效阻止燃烧：
【解析】
柴油机“飞车”时，核心是气缸内仍在持续燃烧，需切断燃烧的必要条件：
1. 选项A：堵住进气口，空气无法进入气缸，柴油机因缺少助燃的空气，燃烧会立即停止，从而快速停转，该操作正确；
2. 选项B：堵住排气口，会导致气缸内废气无法排出，压力急剧升高，不仅无法停转，还会损坏柴油机，操作错误；
3. 选项C：题目明确说明“正常操作已经不能使它停转”，踩刹车、拉手刹属于常规操作，无法解决“飞车”问题，操作错误；
4. 选项D：让柴油机空转等油耗完，会导致其长时间高速运转，损坏部件甚至引发危险，操作错误。
【答案】
A
【知识点】
柴油机工作原理、内燃机故障处理
【点评】
本题结合实际机械故障考查柴油机的工作原理，关键是理解燃烧需要空气，堵住进气口是处理“飞车”的有效方法，属于理论联系实际的基础应用题目。
【难度系数】
0.3
15.某四冲程内燃机，飞轮转速为 300 r/min，活塞面积为 120 cm²，行程$ l $是 0.3 m，假如做功冲程中燃气的平均压强是$ 5×10^{5}\ \mathrm{Pa} $，求：
(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力。
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功。
(3)内燃机的功率是多少？
(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力。
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功。
(3)内燃机的功率是多少？
答案
15.解:(1)活塞面积 $S=120\ \mathrm{cm}^2=0.012\ \mathrm{m}^2$,做功冲程中燃气对活塞的平均压力 $F=pS=5×10^5\ \mathrm{Pa}×0.012\ \mathrm{m}^2=6\ 000\ \mathrm{N}$。
(2)气体每次膨胀对活塞做功 $W'=Fl=6\ 000\ \mathrm{N}×0.3\ \mathrm{m}=1\ 800\ \mathrm{J}$。
(3)300 r/min 表示每分钟飞轮转动 300 r,则内燃机每分钟做功 150 次,总共做的功 $W=150W'=150×1\ 800\ \mathrm{J}=2.7×10^5\ \mathrm{J}$,内燃机的功率 $P=\frac{W}{t}=\frac{2.7×10^5\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}}=4\ 500\ \mathrm{W}$。
(2)气体每次膨胀对活塞做功 $W'=Fl=6\ 000\ \mathrm{N}×0.3\ \mathrm{m}=1\ 800\ \mathrm{J}$。
(3)300 r/min 表示每分钟飞轮转动 300 r,则内燃机每分钟做功 150 次,总共做的功 $W=150W'=150×1\ 800\ \mathrm{J}=2.7×10^5\ \mathrm{J}$,内燃机的功率 $P=\frac{W}{t}=\frac{2.7×10^5\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}}=4\ 500\ \mathrm{W}$。
解析
【分析】
要解决这道题，需分三步梳理思路：
1. 求燃气对活塞的平均压力：利用压强公式的变形 $ F=pS $，注意面积单位需从 $ \mathrm{cm}^2 $ 转换为 $ \mathrm{m}^2 $，确保单位统一；
2. 求一个做功冲程的功：利用功的公式 $ W=Fl $，其中行程 $ l $ 是力的方向上活塞移动的距离；
3. 求内燃机的功率：需明确四冲程内燃机飞轮每转2圈完成1次做功，先根据飞轮转速算出每分钟做功次数，再计算每分钟总功，最后用功率公式 $ P=\frac{W}{t} $（时间 $ t $ 取60秒）算出功率。
【解析】
解：
(1) 单位转换：活塞面积 $ S = 120\ \mathrm{cm}^2 = 0.012\ \mathrm{m}^2 $，
根据压强公式 $ p=\frac{F}{S} $，得燃气对活塞的平均压力：
$ F=pS=5×10^5\ \mathrm{Pa}×0.012\ \mathrm{m}^2=6000\ \mathrm{N} $；
(2) 一个做功冲程中燃气对活塞做的功：
$ W'=Fl=6000\ \mathrm{N}×0.3\ \mathrm{m}=1800\ \mathrm{J} $；
(3) 四冲程内燃机飞轮每转2圈做功1次，飞轮转速为300 r/min，即每分钟转300圈，故每分钟做功次数为 $ \frac{300}{2}=150 $ 次，
每分钟总功：$ W=150×W'=150×1800\ \mathrm{J}=2.7×10^5\ \mathrm{J} $，
内燃机的功率：$ P=\frac{W}{t}=\frac{2.7×10^5\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}}=4500\ \mathrm{W} $；
【答案】
(1) 6000 N；(2) 1800 J；(3) 4500 W
【知识点】
压强计算、功的计算、功率计算
【点评】
本题是力学综合应用题，结合压强、功、功率公式，考查四冲程内燃机的做功特点，解题关键是掌握飞轮做功次数规律（飞轮转2圈做功1次），需注意单位换算，属于基础综合题。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需分三步梳理思路：
1. 求燃气对活塞的平均压力：利用压强公式的变形 $ F=pS $，注意面积单位需从 $ \mathrm{cm}^2 $ 转换为 $ \mathrm{m}^2 $，确保单位统一；
2. 求一个做功冲程的功：利用功的公式 $ W=Fl $，其中行程 $ l $ 是力的方向上活塞移动的距离；
3. 求内燃机的功率：需明确四冲程内燃机飞轮每转2圈完成1次做功，先根据飞轮转速算出每分钟做功次数，再计算每分钟总功，最后用功率公式 $ P=\frac{W}{t} $（时间 $ t $ 取60秒）算出功率。
【解析】
解：
(1) 单位转换：活塞面积 $ S = 120\ \mathrm{cm}^2 = 0.012\ \mathrm{m}^2 $，
根据压强公式 $ p=\frac{F}{S} $，得燃气对活塞的平均压力：
$ F=pS=5×10^5\ \mathrm{Pa}×0.012\ \mathrm{m}^2=6000\ \mathrm{N} $；
(2) 一个做功冲程中燃气对活塞做的功：
$ W'=Fl=6000\ \mathrm{N}×0.3\ \mathrm{m}=1800\ \mathrm{J} $；
(3) 四冲程内燃机飞轮每转2圈做功1次，飞轮转速为300 r/min，即每分钟转300圈，故每分钟做功次数为 $ \frac{300}{2}=150 $ 次，
每分钟总功：$ W=150×W'=150×1800\ \mathrm{J}=2.7×10^5\ \mathrm{J} $，
内燃机的功率：$ P=\frac{W}{t}=\frac{2.7×10^5\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}}=4500\ \mathrm{W} $；
【答案】
(1) 6000 N；(2) 1800 J；(3) 4500 W
【知识点】
压强计算、功的计算、功率计算
【点评】
本题是力学综合应用题，结合压强、功、功率公式，考查四冲程内燃机的做功特点，解题关键是掌握飞轮做功次数规律（飞轮转2圈做功1次），需注意单位换算，属于基础综合题。
【难度系数】
0.6
16.如图所示，画出内燃机做功冲程活塞运动的箭头方向和吸气冲程气缸门的开闭情况。
答案
16.如图所示
解析
【分析】要解决本题，需掌握内燃机做功冲程和吸气冲程的核心特征：做功冲程中，两个气门均关闭，活塞在燃气推动下向下运动；吸气冲程中，进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动以吸入气体。解题时需对应两个冲程，分别标注活塞运动方向和气门开闭状态。
【解析】1. 做功冲程：该冲程是燃气推动活塞对外做功，因此两个气门保持关闭，活塞运动方向为向下，在做功冲程的活塞处标注向下箭头；2. 吸气冲程：该冲程需要吸入气体，所以进气门（左侧气门）打开，排气门（右侧气门）关闭，活塞向下运动，在吸气冲程的活塞处标注向下箭头，同时调整吸气冲程的气门状态为进气门打开。
【答案】如图所示
【知识点】内燃机冲程、气门开闭、活塞运动
【点评】本题考查内燃机基础冲程的结构特点，属于对核心知识点的直接应用，难度较低，需牢记各冲程的气门和活塞运动规律。
【难度系数】0.6
【解析】1. 做功冲程：该冲程是燃气推动活塞对外做功，因此两个气门保持关闭，活塞运动方向为向下，在做功冲程的活塞处标注向下箭头；2. 吸气冲程：该冲程需要吸入气体，所以进气门（左侧气门）打开，排气门（右侧气门）关闭，活塞向下运动，在吸气冲程的活塞处标注向下箭头，同时调整吸气冲程的气门状态为进气门打开。
【答案】如图所示
【知识点】内燃机冲程、气门开闭、活塞运动
【点评】本题考查内燃机基础冲程的结构特点，属于对核心知识点的直接应用，难度较低，需牢记各冲程的气门和活塞运动规律。
【难度系数】0.6
