热机考点归类

贾元真 祝蕊 富春竹

考点一：热机的定义

例1 （2022·河南模拟）2021年6月17日，长征二号F遥十二运载火箭搭载着神舟十二号载人飞船发射成功，如图1是火箭发射时的情景。以火箭为参照物，该飞船是的。火箭发动机（选填“属于”或“不属于”）热机。火箭使用液氢作燃料，主要利用了液氢的优点。

解析：热机是利用燃料燃烧获取内能再通过做功的方式转化为机械能的装置。蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等都是热机，火箭发动机也是热机的一种。

答案：静止 属于 热值大

考点二：冲程的判断

例2 某汽油机的四个冲程如下图所示。在该汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下一个冲程是（）。

解析：四冲程汽油机或柴油机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环进行工作。根据示意图，一般从三个方面进行冲程的判断：

（1）看气门开闭状态。若两气门“一开一闭”，则进气门打开的是“吸气冲程”，排气门打开的是“排气冲程”;若两气门均关闭，则不是“压缩冲程”就是“做功冲程”。（2）看活塞运行方向。若两气门均关闭，活塞向上运动是“压缩冲程”，向下运动是“做功冲程”。（3）看火花塞（汽油机）或喷油嘴（柴油机）的工作状况。产生电火花或喷射雾状柴油的是做功冲程。因此，A是压缩冲程，B是做功冲程，C是排气冲程，D是吸气冲程。

答案：B

考点三：能量的转化

例3 （2021·浙江·宁波）在如图2所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（）。

A. 吸气冲程 B. 压缩冲程

C. 做功冲程 D. 排气冲程

解析：四冲程汽油机的一个工作循环中，压缩冲程是将机械能转化为内能;做功冲程对外做功是将内能转化为机械能。当放电针放电时，汽油燃烧，圆筒内气体的内能增加，气体对软木塞做功，软木塞被高温高压的气体冲出，气体的内能转化为软木塞的机械能。因此该实验可模拟四冲程汽油机工作时的做功冲程。

答案：C

考点四：热机的效率

例4 （2021·湖北· 荆门）目前正在我市进行试验飞行的国产大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600装有4台国产WJ6涡轮螺旋桨发动机，是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要，研制的大型特种用途民用飞机。飞机在空中满载时的最大巡航速度为460 km/h，发动机巡航推力为5 × 104 N。

（1）AG600在高空所受的大气压强，比水面附近的大气压强;为了执行灭火任务，飞机停在水面吸水，随着吸水量增加，它受到的浮力（选填“增大”“不变”或“减小”）。

（2）某次试飞中AG600以最大速度满载巡航1 h，消耗燃油2 × 103 kg，燃油完全燃烧产生的内能为  J，发动机的工作效率为      。（燃油的热值取4.6 × 107 J/kg）。

解析：热机的效率计算方法：η = [W有Q放]。其中W有是一定时間内热机用来做有用功的那部分能量;Q放是相同时间内燃料完全燃烧释放的热量。

燃油完全燃烧释放的热量Q放 = mq = 2 × 103 kg × 4.6 × 107 J/kg = 9.2 × 1010 J;AG600以最大速度满载巡航1 h，由v = [st]得，飞机通过的路程s = vt = 460 km/h × 1 h = 460 km = 4.6 × 105 m;推力所做的功W有 = Fs = 5 × 104 N × 4.6 × 105 m = 2.3 × 1010 J;发动机的工作效率η = [W有Q放] = [2.3 × 1010 J9.2 × 1010 J] = 0.25 = 25%。

答案：（1）小 增大 （2）9.2 × 1010 25%

（作者单位：沈阳农业大学附属中学）