【中考重点-发动机和发电机专题】

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在初中的物理学习中,“发动机”和“发电机”这两个名词会频繁出现在书本和题目中。更是在过去的2011-2021的11年期间的中考真题里考查了9次相关考点!!并且在南京各地区的模考试卷中,也是层出不穷。下面让我带大家来细讲关于此类问题的考法以及需要掌握的知识点。
首先,我们先来说说发动机。
一、发动机
发动机用英文表达就是“Engine”,就是我们常说的“引擎”。它的作用就是把其它形式的能转化成机械能,以此来驱动机器运转。比如平时我们在天上看到的飞机、高速公路上飞驰的汽车,都离不开优秀的发动机。
那么我们平时在阅读课本和做题的过程中,我们遇到过哪些发动机呢?没错,就是内燃机和电动机。下面我们来分别介绍一下他们。
1.内燃机
概念:凡是将燃料(汽油、柴油、煤油),在汽缸内燃烧,膨胀的气体压力推动活塞上下运动产生动力的机械叫做内燃机。
我们从概念就可以得出,内燃机是热机,将燃料燃烧的内能转化成机械能的一个机器。常见的内燃机是四冲程内燃机,在一次工作循环内,曲轴转了720°,也就是两圈,下面我们来介绍在一个工作循环里四个冲程对应的工作状态:
①内燃机的第一冲程 吸气
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为了让引擎燃烧,你必须先用一些东西填充它。在内燃机中,它是空气和燃料的混合物。当活塞向下移动,工作腔的容积增加,这意味着其中的压力下降。连接工作室和进气歧管的阀门打开,空气充满它。燃料使用喷嘴雾化。
能量转化关系:无               
②内燃机的第二冲程 压缩
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活塞向上移动,燃料和空气的混合物被压缩,以便在点火过程中膨胀并移动活塞。对于压缩,此时进、排气阀门是关闭的。
能量转化关系:机械能→内能  
            
③内燃机的第三冲程 点火做功
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火花塞发出火花,点燃混合物,它升温并膨胀推动活塞向下。活塞通过连杆驱动曲轴旋转。
能量转化关系:内能→机械能     
④内燃机的第四冲程 排气
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必须处理燃烧后的产物。为此,排气歧管一侧的阀门打开,活塞向上移动,将气体排入排气系统。完成排气后,又回到吸气的过程中,周而复始,源源不断地将化学能转换为机械能。
能量转化关系:无 
       
根据内燃机所加入的燃料不同,内燃机的能量转换效率也不同。
2.电动机
概念:电能转化成机械能的装置。
原理:通有电流的导体在磁场中会受到力的作用。用通俗易懂的话来描述就是处在磁场下的转子,通上电流后会转动,再按照一定时间改变一下电流的方向(换向器),就可以做到连续转动。
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下面我们来看看两者的比较:
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看了老师对两种常见的发动机讲解之后,是不是脑袋里的概念又清晰了许多?好,我们再来聊一聊发电机到底是什么。
二、发电机
发电机(Generators),因为英文generate有产生的意思,我们可以把它记忆为一个产生电力的工具。专业的话来讲,发电机是指将机械能转换成电能的机械设备。它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动,将水流,气流,燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机,再由发电机转换为电能。
工作原理:电磁感应现象。
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只要线圈在磁场中转动,根据电磁感应原理,线圈中就会产生电流。注意,产生的电流为交流电。
说到这,电动机和发电机我们应该有更具体的认识了,那么如何辨别他们呢?其实本质区别就是:输出机械能的为电动机;输出电能的为发电机。
三、中考会怎么考
关于“发动机”和“发电机”的考点,老师统计,在南京中考真题卷里,11年出现了9次!!并且在近五年的模考卷中也频繁出现(大多以选择题),所以务必重视。虽然考察的很频繁,但是做题难度上并不大。常见考察的知识点如下:
1.内燃机的四个冲程
例12013 年江苏南京中考真题第 7 题 2 分
如图所示是内燃机的四个冲程,其中属于压缩冲程的是( B   )
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【解析】:压缩冲程特点为活塞向上运动且排气口全关闭,故选B
例2:2022 年江苏南京建邺区中考一模第 15 题
2022 年 4 月 16 日神舟十三号载人飞船返回舱安全返航,为保证返回舱安全着陆,控制中心通过            波传输数据多次联调测试。着陆后的返回舱表面有烧蚀痕迹如图甲所示,这是返回舱与大气层摩擦引起的,此过程的能量转化与汽油机的            冲程以及图            (选填 “乙” 或 “丙”)所示的实验相同,它们都是通过            方式改变物体内能的。
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【解析】:电磁;压缩;丙;做功
2.能量的转化、效率
例3:2017 年江苏南京中考真题第 5 题 2 分
小明将铁丝快速弯折十余次,铁丝弯折处的温度会升高.以下四个事例中能量转化方式与之相同的是( A   )
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【解析】:“铁丝快速弯折十余次,铁丝弯折处的温度会升高”这个现象为机械能转化为内能。甲图为为机械能转化为内能;乙图为电能转化为机械能;丙图为机械能转化为内能;丁图为内能转化为机械能。故选A。
例4:2021 年江苏南京中考真题第 16 题 4 分
小明一家驾车旅行.
(1) 加油时,闻到汽油味,说明分子在____.
(2) 图示为发动机的一个冲程,其能量转化情况是____.
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(3) 若车的总质量为,匀速直线行驶,所受阻力为车重的倍,完全燃烧汽油,则汽油完全燃烧放出的热量是____,车所受牵引力是____,车的工作效率是____.(,
,取)
【解析】:(1)不停的做无规则运动。(2)机械能转化为内能。(3)3.6×10^7;1.5×10^3;37.5
3.原理考察(电磁感应、通有电流的导体在磁场中会受到力的作用)
例5:2020 年江苏南京中考真题第 10 题 2 分
如图是一台正在工作的电扇.下列四个实验能反映其工作原理的是(  C  )
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【中考重点-发动机和发电机专题】 第14张
  【解析】:
A选项:电风扇的工作原理是通电导线在磁场中受力运动.该实验是奥斯特实验,说明通电导体周围存在磁场,是电流的磁效应,故A错误;
B选项:该实验中,闭合开关,拨动风扇,小灯泡会发光,说明闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时,会产生感应电流,是机械能转化为电能,故B错误;
C选项:该实验中,当给导体中通电时,通电导体在磁场中受力的作用而运动,与电扇的工作原理相同,故C正确;
D选项:该实验是探究影响电磁铁磁性大小因素的实验,利用的是电流的磁效应,故D错误;故选C.
  
例6:2021 年江苏南京鼓楼区初三中考一模第 4 题 2 分   
根据能量转化的需要,人们设计出不同的机器,某机器的能量流向如图所示,据此推理该机器可能与下图中工作原理相同的是(  B  )
【中考重点-发动机和发电机专题】 第15张
【中考重点-发动机和发电机专题】 第16张【解析】:如图该机器将一部分电能转化成了内能,还有一部分电能转化成了机械能;电风扇工作时将电能转化为机械能和部分内能,故B正确;

那么常考的模型有哪些呢?别害怕,老师已经给同学们整理,见下表:
【中考重点-发动机和发电机专题】 第17张
其实无论遇到什么模型,都不要害怕,我们要透过现象看本质,抓住解决问题的关键,才能又快又准的把题目做好。
到这里我们本期的专题就讲完了,相信大家以后遇到这种题型,通通秒杀!
我是学而思物理老师曹博根,下期见。
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