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    关下能量转化的问题,下列说法正确的是(  )
    A.电饭煲工作时将内能转化为电能
    B.电动机工作时将机械能转化为电能
    C.发电机工作时将电能转化为机械能
    D.内燃机工作时将内能转化为机械能

    本题信息:2009年鸡西物理单选题难度一般 来源:未知
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本试题 “关下能量转化的问题,下列说法正确的是( )A.电饭煲工作时将内能转化为电能B.电动机工作时将机械能转化为电能C.发电机工作时将电能转化为机械能D.内燃机...” 主要考查您对

机械能转化与守恒

内燃机的四个冲程

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  • 机械能转化与守恒
  • 内燃机的四个冲程
机械能定义:
动能与势能之和称为机械能。

机械能守恒:
动能与势能之间是可以相互转化的,即动能可以转化成势能,势能也可以转化成动能。在只有动能与势能转化的过程中,机械能的总量保持不变。如图:卫星绕地球转动时,由于太空是真空,动能和势能相互转化,机械能不变。

规律总结:在只有重力、引力、弹力做功时,机械能是守恒的,其他力做功,机械能不守恒。
机械能间的转化:
(1)动能和重力势能可以相互转化。
①动能转化为重力势能的标志是速度减小,所处的高度增加;
②重力势能转化为动能的标志是所处的高度减小,速度增大。

(2)动能和弹性势能可以相互转化。
①动能转化为弹性势能的标志是速度减小,形变增大;
②弹性势能转化为动能的标志是动能增大,形变减小;
③动能和弹性势能的相互转化可以发生在同一物体上,也可以发生在不同物体之间。

(3)在动能和势能相互转化的过程中,若没有能量损失(如克服阻力)或其他形式的能量的补充,机械能的总和保持不变,机械能守恒。

(4)机械能也可以转化为其他形式的能量。
对能量转化的理解:
(1)分析某个物体在物理变化的过程中机械能的大小发生改变与否时,应全面考虑。即同时考虑动能、重力势能、弹性势能的变化情况。

(2)物体储存能量时,物体具有做功的本领,物体损失能量时,就说物体正在做功。

(3)物体对外界做功时,物体的能量减小。

(4)外界对物体做功时,物体的能量增加。

滚摆:
    滚摆又称麦克斯韦摆,它是在学习机械能时,常用来演示重力势能和动能之间相互转化的仪器,如图。

    做滚摆实验时,先调整悬绳,使摆轮处于水平最低位置,然后转动摆轮,使悬绳均匀地绕在摆轮的轴上,直至摆轮上升到悬绳的最上部,并且保持摆轮的轴与水平地面平行。此时,摆轮具有一定的重力势能,而动能为零。当由静止释放摆轮,在重力和悬绳拉力的共同作用下,摆轮边旋转,边下降,摆轮的重力势能不断减少,转化成摆轮的动能。当悬线全部伸开时,摆轮的重力势能不再减少,摆轮的动能达到最大值。由于惯性,摆轮继续旋转,摆轮轴又开始把绳绕在轴上,使摆轮开始上升,随着重力势能的增加,动能不断减少,动能转化为势能。直到上升到开始位置,摆轮停止转动,停止上升。接着又开始新的一轮下降、上升…… 实际上,摆轮每次下降后再上升都不会上升到前一次的高度,这是摩擦力、空气阻力等作用的结果,使一部分机械能转化为内能。

水能及其利用:
    水能及其利用流动的水具有动能,高处的水具有势能,水所具有的机械能统称水能。
    瀑布的水向下流时(如图),它会以极大的力量冲击瀑布下的岩石,并且以很大的速度冲刷土壤。

      数千年前,人们已知道利用流水的能量来转动水车,汲水灌溉。自从19世纪末德国建成世界上第一座水电站以来,水力发电就成了水能利用的主要形式。当上游的水冲击水轮机的叶片时,就把大部分动能传递给水轮机,使水轮机转动起来,由此带动发电机发电。
      为了增加水的机械能,必须修筑拦河大坝来提高河流上游的水位。如图是水力发电站的原理图。


内燃机、冲程及工作循环
1.内燃机:燃料在汽缸内燃烧的热机叫内燃机,内燃机分为汽油机和柴油机。它们的特点是让燃料存汽缸内燃烧,从而使燃烧更充分,热损失更小,热效率较高,内能利用率较大。

2.冲程:活塞在汽缸内住复运动时,从汽缸的一端运动到另一端的过程,叫做一个冲程。

3.工作原理:四冲程内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的。四个冲程为一个工作循环,在一个工作循环中,活塞往复两次,曲轴转动两周,四个冲程中,只有做功冲程燃气对外做功,其他三个冲程靠飞轮的惯性完成。
(1)吸气冲程:进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,汽油和空气的混合物进入气缸;
(2)压缩冲程:进气门和排气门都关闭,活塞向上运动,燃料混合物被压缩;
(3)做功冲程:在压缩冲程结束时,火花塞产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向下运动,带动曲轴转动,对外做功;
(4)排气冲程:进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,把废气排出气缸。(如下四个冲程的示意图) 。



 汽油机的工作过程
进气阀开关 排气阀开关 活塞运动 曲轴运动 冲程作用 能量的转化
吸气冲程 向下 半周 吸入汽油和空气的混合物 ——
压缩冲程 向上 半周 燃料混合物被压缩,温度升高,压强增大 机械能→内能
做功冲程 向下 半周 燃烧产生的高温高压燃气推动活塞向下运动,通过连杆带动曲轴对外做功 内能→机械能
排气冲程 向上 半周 排除废气 ——
说明 一个工作循环中,有两次内能与机械能的转化:压缩冲程机械能转化为内能,做功冲程内能转化为机械能

柴油机和汽油机的区别:
汽油机 柴油机
构造不同 汽缸顶部有火花塞 汽缸顶部有喷油嘴
燃料不同 汽油 柴油
吸气冲程 汽油机在吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物 柴油机在吸气冲程中只吸入空气
点火方式 压缩冲程末,火花 塞产生电火花点燃燃料,称为点燃式 压缩冲程末,喷油嘴向汽缸内喷出雾状柴油遇到温度超过柴油燃点的空气而自动点燃,称为压燃式
效率 效率低20%一30% 效率高30%~45%
应用 自重轻便,主要用于汽车、飞机、摩托车等 机体笨重,主要用于载重汽车、火车、轮船等

区分汽油机、柴油机以及判断内燃机的四个冲程的方法:
区分汽油机和柴油机时,要从构造上区别,有喷油嘴的是柴油机,有火花塞的是汽油机,一要看进气门、排气门的开闭状态,二要看活塞的运动方向,在此基础上进行综合分析。判断四个冲程的关键是看两个气门的关闭情况和活塞的运动方向,具体情况如表所示:
冲程 进气门 排气门 活塞运动方向
吸气冲程 打开 关闭 向下运动
压缩冲程 关闭 关闭 向上运动
做功冲程 关闭 关闭 向下运动
排气冲程 关闭 打开 向上运动

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