14.1 热机（知识解读）-2024-2025学年九年级物理全一册同步知识解读与专题训练（人教版）

14.1 热机（知识解读）（解析版） •知识点1 热机 •知识点2 内燃机的四个冲程 •知识点3 汽油机和柴油机区别 •作业 巩固训练 知识点1 热机 1、热机：利用内能做功的机械叫热机 （1）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 （2）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。 2、汽油机： （1）构造：进气门、排气门、气缸、火花塞、曲轴、连杆等。  （2）工作原理：在气缸内燃烧汽油，生成高温高压的燃气〔化学能→内能〕，使燃气推动活塞做功〔内能→机械能〕。 （3）冲程：活塞在往复运动中从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程。 （4）工作过程：多数汽油机是由吸气、压缩、做功〔燃烧-膨胀做功〕和排气冲程的不断循环来保证连续工作的。  （5）工作过程中能量的转化：①压缩冲程：机械能→内能；②做功冲程：先是化学能→内能，再由内能→机械能。  （6）汽油机工作的四个冲程中，只有做功冲程是燃气对活塞做功，其它三个冲程要靠飞轮的惯性来完成．在开始运转时，要靠外力先使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，以后，汽油机才能自己工作。 3、柴油机： （1）构造：与汽油机相似，区别在于柴油机顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。  （2）工作原理：与汽油机相同。 （3）工作过程：与汽油机相似。 （4）柴油机启动时也要靠外力使飞轮和曲轴转动起来。 （5）特点与应用： 特点：柴油比汽油便宜，但柴油机比较笨重。  应用：载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船以及发电机。 【典例1-1】（2024•泗阳县模拟）从本质上看，内燃机的工作能量来源于（　　） A．机械能 B．化学能 C．内能 D．化学能和内能 【答案】B 【解答】解：内燃机工作时，将燃料的化学能通过燃烧转化为内能，燃气推动活塞做功，把内能转化为机械能。所以说从本质上来看，内燃机的工作能量来源于燃料的化学能。 故选：B。 【典例1-2】（2024•鹿邑县一模）2023年10月31日，神舟十六号载人飞船返回舱进入大气层后下落，接近地面时反推发动机点火，最终返回舱在东风着陆场成功着陆，返回舱刚进入大气层下落时，机械能减小，请解释其原因：　返回舱进入大气层后，会与大气层发生剧烈摩擦，一部分机械能转化为内能，所以返回舱的机械能减小　；反推发动机是喷气式发动机，它 　属于　（选填“属于”或“不属于”）热机。 【答案】返回舱进入大气层后，会与大气层发生剧烈摩擦，一部分机械能转化为内能，所以返回舱的机械能减小；属于。 【解答】解：返回舱进入大气层后，会与大气层发生剧烈摩擦，一部分机械能转化为内能，所以返回舱的机械能减小；反推发动机是喷气式发动机属于热机。 故答案为：返回舱进入大气层后，会与大气层发生剧烈摩擦，一部分机械能转化为内能，所以返回舱的机械能减小；属于。 【变式1-1】（2024•威远县校级一模）热机工作时，所发生的能量转化过程是（　　） A．机械能一内能一化学能 B．内能一化学能一机械能 C．化学能一机械能一内能 D．化学能一内能一机械能 【答案】D 【解答】解：热机工作时需要燃料，即通过燃料燃烧将化学能转化为内能，而后通过内能做功，即将内能转化为机械能。故其能量的转化过程是：化学能一内能一机械能。 故选：D。 【变式1-2】（2023秋•开封期末）如图是2023年10月26日神舟十七号运载火箭载着开封航天员江新林和队友三人共赴苍穹的场景。火箭的发动机 　是　（填“是”“不是”）热机，火箭点火升空时，将氢燃料的 　化学　能转化为内能；火箭穿越大气层时，上部整流罩的温度升高，这是通过 　做功　的方式改变了物体的内能。 【答案】是；化学；做功。 【解答】解：（1）火箭的发动机是热机，火箭采用液态氢作为火箭的燃料，内能转化为机械能，故火箭的发动机是热机； （2）燃料燃烧是化学变化，将化学能转化为内能，又将内能转化为火箭的机械能； （3）火箭与大气层发生剧烈摩擦，克服空气阻力做功，火箭的内能增加，由此可知，火箭与大气层发生剧烈摩擦，火箭的内能增大，是通过做功的方式改变物体的内能。 故答案为：是；化学；做功。 知识点2 内燃机的四个冲程 1、汽油机的工作原理：燃料在汽缸中燃烧时，将存储的化学能转变为高温高压的燃气（蒸汽）的内能，又通过燃气（蒸汽）推动活塞做功，由内能转变为机械能。 2、汽油机的工作流程：内燃机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作的，如图： （1）吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。 （2）压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内燃料混合物，温度升高。 （3）做功冲程：在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高压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。 3、工作过程中能量的转化：①压缩冲程：机械能→内能；②做功冲程：先是化学能→内能，再由内能→机械能。 4、一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周，飞轮转2圈。 【典例2-1】（2024•宝安区二模）电影《流浪地球》讲述了人类在带着地球去流浪的途中，为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，将地球推离木星。该过程相当于内燃机的（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】C 【解答】解：点燃木星周围的可燃气体，将地球推离木星，内能转化为机械能，相当于内燃机的做功冲程。 故选：C。 【典例2-2】（2024•韶关一模）如图所示是汽油机工作时的 　压缩　冲程，在这个过程中机械能转化为 　内能　。汽油机工作时用水来冷却，是因为水的 　比热容　大。 【答案】压缩；内能；比热容。 【解答】解：由图可知，气门都关闭，活塞向上运动，故可以判断这个冲程是压缩冲程，此冲程是通过压缩气体做功将机械能转化为内能； 汽油机工作时用水来冷却，是因为水的比热容大，即相同质量的水和其他的液体相比较时，若都是升高1℃时，水能吸收的热量最多，故用水冷却效果最好。 故答案为：压缩；内能；比热容。 【变式2-1】（2024•东莞市模拟）汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，汽车多数采用汽油机作为发动机。如图是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，下列说法中正确的是（　　） A．汽油机在图丙冲程能获得动力 B．图丙冲程中没有能量的转化 C．图丁冲程中将内能转化为机械 D．在一个工作循环过程正确顺序是：乙、甲、丁、丙 【答案】A 【解答】解： AB、丙冲程，气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，将内能转化为了机械能，为汽油机提供动力，故A正确，B错误； C、丁冲程，排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，该冲程排出废气，带走大部分热量，没有能量的转化，故C错误； D、甲冲程，进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，乙冲程，气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，故在一个工作循环过程正确顺序是：甲、乙、丙、丁，故D错误。 故选：A。 【变式2-2】（2024•梅州模拟）如图所示的汽油机处于 　压缩　冲程，在该冲程中汽缸内气体的内能变 　增加　，这是通过 　做功　的方式改变气体的内能。 【答案】压缩；增加；做功。 【解答】解：由图可知，气门都关闭，活塞向上运动，故可以判断这个冲程是压缩冲程，此冲程是通过压缩气体做功将机械能转化为内能，此冲程中混合气体的内能增加。 故答案为：压缩；增加；做功。 知识点3 汽油机和柴油机区别 1、构造区别：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。 2、燃料区别：汽油机燃料是汽油，而柴油机燃料是柴油。 3、工作区别： （1）吸气冲程：汽油机吸进的是汽油和空气的混合物，柴油机吸进的仅仅是空气。 （2）压缩冲程：汽油机压缩的是汽油和空气的混合物，柴油机压缩的仅仅是空气。 （3）做功冲程：汽油机用火花塞点火（点燃），柴油机用喷油嘴喷油（压燃）。 【典例3-1】（2023秋•鼓楼区校级月考）根据汽油机和柴油机的区别，下列说法错误的是（　　） A．汽油机气缸顶部有一个火花塞，柴油机气缸顶部是一个喷油嘴 B．汽油机吸入的是空气，柴油机吸入的是空气和柴油的混合物 C．做功冲程是内能转化为机械能 D．压缩冲程是机械能转化为内能 【答案】B 【解答】解： A、汽油机汽缸顶部有一个火花塞，柴油机汽缸顶部是一个喷油嘴，故A正确； B、工作过程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气，故B错误； C、做功冲程将内能转化为机械能，故C正确； D、压缩冲程将机械能转化为内能，故D正确。 故选：B。 【典例3-2】（2022秋•雁峰区校级月考）柴油机和汽油机在构造上的主要区别是：柴油机气缸顶部有 　喷油嘴　，汽油机气缸顶有 　火花塞　；在吸气冲程中的不同是：汽油机吸入气缸里是 　汽油和空气的混合物　，柴油机吸入气缸是 　空气　。柴油机的点火方式是 　压燃式　（选填“点燃式”或“压燃式”）。 【答案】喷油嘴；火花塞；汽油和空气的混合物；空气；压燃式。 【解答】解：汽油机和柴油机在构造上的区别是：汽油机顶部有个火花塞，柴油机顶部有个喷油嘴； 在吸气冲程里，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入的是空气； 柴油机气缸顶端有个喷油嘴，此时喷油嘴喷出雾状的柴油，柴油遇到高温的空气，达到着火点而燃烧，所以柴油机是压燃式。 故答案为：喷油嘴；火花塞；汽油和空气的混合物；空气；压燃式。 【变式3-1】（2022秋•滨城区校级期末）下列关于汽油机和柴油机的主要区别，说法正确的是（　　） A．构造上，汽油机汽缸顶部有喷油嘴，柴油机汽缸顶部有火花塞 B．在做功冲程中，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高 C．在压缩冲程末，柴油机的点火方式是点燃式，汽油机的点火方式是压燃式 D．吸气冲程中，柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入汽缸的是空气 【答案】B 【解答】解：A、柴油机和汽油机的结构不同：柴油机的气缸上是喷油嘴，汽油机的顶部有火花塞，故A错误； B、在压缩冲程，柴油机的压缩比例更大，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高，故B正确； C、在做功冲程，汽油机的点火方式叫点燃式，柴油机的点火方式叫压燃式，故C错误； D、在吸气冲程，柴油机吸入气缸的只是空气，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物，故D错误。 故选：B。 【变式3-2】（2021秋•船山区校级月考）汽油机和柴油机在结构上的主要区别是：　汽油机　的点火装置是火花塞，它在吸气冲程吸入气缸的是 　汽油和空气的混合物　。此外，二者比较：在压缩冲程中　柴油机　的压缩程度更高。 【答案】汽油机；汽油与空气的混合物；柴油机 【解答】解：柴油机和汽油机构造上的区别：柴油机气缸顶部有喷油嘴，而汽油机顶部的点火装置是火花塞； 汽油机和柴油机工作时，吸气冲程吸入气体的区别：汽油机吸入的是汽油与空气的混合物，而柴油机吸入的是空气。在压缩冲程末，柴油机压缩程度更高，汽缸内的温度比汽油机的高， 故答案为：汽油机；汽油与空气的混合物；柴油机。 1．（2024•万柏林区二模）如图是兴趣小组用数字温度计完成趣味实验情景，将测温探头置于注射器内并密封，缓慢向左推动活塞并观察温度计示数变化。关于此过程说法正确的是（　　） A．温度计示数变小 B．气体含有的热量增加 C．通过热传递改变气体内能 D．能量转化与热机压缩冲程相同 【答案】D 【解答】解：ACD、缓慢向左推动活塞并压缩气体做功，活塞的机械能转化为密封气体的内能，则密封气体内能一定增加，温度一定升高，所以数显温度计示数变大，与热机的压缩冲程能量转化相同，故D正确，AC错误； B、热量是过程量，不能说含有，故B错误。 故选：D。 2．（2024•建邺区校级模拟）2023年12月10日，双曲线二号可重复使用火箭在酒泉卫星发射中心，圆满完成首次垂直起降飞行试验，为可重复使用运载火箭提供了技术积累，大大降低了火箭发射成本。下列分析正确的是（　　） A．在火箭加速升空过程中，机械能总量不变 B．在火箭加速升空过程中，发动机的能量转化与四冲程汽油机的做功冲程能量转化相同 C．当火箭悬停在低空时，火箭所受的浮力与重力大小相等 D．火箭在竖直方向减速下降的过程中，火箭的运动状态没有发生变化 【答案】B 【解答】解：A、在火箭加速升空过程中，质量不变，而速度增大，所以动能增大；因为高度增大，所以重力势能增大，机械能＝动能+重力势能，所以机械能总量增大，故A错误； B、在火箭加速升空过程中，发动机的内能转化为机械能，四冲程汽油机的做功冲程是将内能转化为机械能，两者的能量转化相同，故B正确； C、火箭悬停在低空时，受到燃气向上的作用力和重力是平衡力，故C错误； D、火箭在竖直方向减速下降的过程中，火箭的运动状态发生变化，故D错误。 故选：B。 3．（2024•崇明区二模）四冲程汽油机工作时，内能转换为机械能的冲程是（　　） A．吸气冲程 B．做功冲程 C．压缩冲程 D．排气冲程 【答案】B 【解答】解：内燃机的一个工作循环中，在压缩冲程中，将机械能转化为内能；在做功冲程中，气体推动活塞对外做功，将气体的内能转化为活塞的机械能，在吸气和排气冲程中没有能量转化，故B正确。 故选：B。 4．（2024•盐田区二模）如图解释合理的是（　　） 钻木取火 起重机将货物吊起 早晨小草上的露珠 建筑工人用铅垂线 A．钻木取火与汽油机的做功冲程一样都是将内能转化为机械能 B．起重机将货物吊起使用了滑轮组既省了力又省了距离 C．早晨小草上的露珠形成的原因与冰块化水的原理是一样的 D．建筑工人用铅垂线来检查墙壁是否竖直是利用了重力的方向的道理 【答案】D 【解答】解：A、钻木取火时克服摩擦做功，将机械能转化为内能，与热机的压缩冲程能量转化相同，故A错误； B、起重机将货物吊起使用了滑轮组省了力，不能省距离，故B错误； C、早晨小草上的露珠是液化现象，冰块化水是熔化现象，两者形成的原因与原理是不一样的，故C错误； D、重力的方向竖直向向下，建筑工人用铅垂线来检查墙壁是否竖直是利用了重力的方向的道理，故D正确。 故选：D。 5．（2024•河北区二模）如图所示的四个情境，下列说法中正确的是（　　） A．图甲中，轨道铺在枕木上是为了增大压强 B．图乙中，汽油机的做功冲程把机械能转化为内能 C．图丙中，闻到花香说明了分子在永不停息地做无规则运动 D．图丁中，两个铅块紧压在一起后能吊住重物，说明分子间存在斥力 【答案】C 【解答】解：A、铁轨铺子枕木上，增大了与地基的受力面积，压力一定时，增加受力面积可以减小压强，故A错误； B、图乙中，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，该冲程内能转化为机械能，故B错误； C、闻到花香，是鲜花的芳香油分子运动到空气中的结果，这种现象叫做扩散现象，说明了组成物质的分子在永不停息地做无规则运动，故C正确； D、图丁中，底面削平的铅块紧压后，能吊住重物，是因为两铅块分子距离足够小，分子间的作用力表现为引力，而不是斥力，故D错误。 故选：C。 6．（2024•沂源县一模）4月24日是中国航天日，物理兴趣小组的同学们用饮料瓶自制了火箭模型，如图所示，在瓶子的内侧壁安装了一个遥控电火花发生器，按下按钮会产生电火花。演示时从瓶口喷入雾状酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，纸筒立即飞出，此过程分析正确的是（　　） A．瓶口喷入的雾状酒精是气体 B．电火花放电使酒精燃烧的过程，将电能转化为酒精的化学能 C．燃气推动纸筒飞出的过程相当于汽油机的压缩冲程 D．纸筒飞出后瓶内气体的内能减少，温度降低 【答案】D 【解答】解：A、瓶口喷入的雾状酒精是气体液化后液态酒精，故A错误； B、酒精燃烧时，消耗化学能，产生内能，故是将化学能转化为内能的过程，故B错误； C、燃气推动纸筒飞出去，将内能转化为机械能，而内燃机的做功冲程也将内能转化机械能，因此燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的做功冲程，故C错误； D、气体对纸筒做功，纸筒飞出，瓶内气体内能减小，温度降低，故D正确。 故选：D。 7．（2024•武功县一模）2023年11月1日，我校第五届科技节拉开帷幕。如图1为物理老师自制的水火箭结构示意图。如图2为使用打气筒向水火箭内不断打气示意图，当水面上方压强增大到一定程度时，会使水向下喷出，从而使水火箭升空。结合材料，你认为以下说法错误的是（　　） A．利用打气筒向水火箭内打气，水火箭中空气的内能增大 B．打气筒将空气压入水火箭内的能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同 C．水火箭加速升空阶段机械能一定在增大 D．水向下喷出会使水火箭升空是由于力的作用是相互的 【答案】C 【解答】解：A、利用打气筒向水火箭内打气的过程中，压缩筒内空气做功，水火箭中空气的内能在增大，故A正确； B、向打气筒内打气的过程是机械能转化为内能，汽油机的压缩冲程中机械能转化为内能，能量转化方式相同，故B正确； C、水火箭加速升空阶段，质量变小，高度和速度都变大，则动能和势能不一定都增大，所以机械能可能不变，故C错误； D、水火箭向下喷水，给水一个向下的力，由于物体间力的作用是相互的，水给水火箭一个向上的力，使水火箭升空，故D正确。 故选：C。 8．（2024•长沙县一模）关于图示的四个情境，下列说法正确的是（　　） A．图甲：两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊起重物，是由于大气压强的存在 B．图乙：向烧瓶底部浇冷水，瓶中刚停止沸腾的水重新沸腾，是因为水吸收了热量 C．图丙：红墨水在热水中比在冷水中扩散快，说明温度越高扩散越快 D．图丁：汽油机四个冲程中的做功冲程，该冲程主要是将机械能转化为内能 【答案】C 【解答】解：A、甲图中两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊住重物，是由于分子间存在引力，故A错误； B、向瓶底浇冷水，瓶内压强变小，液体（水）的沸点降低，故B错误； C、红墨水在热水中扩散的比冷水中快，说明温度越高，分子运动速度越快，扩散越快，故C正确； D、图中冲程中火花塞点火和活塞向下移动的特点，可以判断这个冲程是做功冲程，将内能转化为机械能，故D错误。 故选：C。 9．（2024•沙坪坝区校级一模）摩擦焊是一种先进的焊接方法，通过摩擦使焊台区金属的温度升高至接近熔点，再进行锻造焊接。金属的升温过程是通过 　做功　（选填“做功”或“热传递”）的方式来增大物体的内能，其能量转化与汽油机工作循环中的 　压缩　冲程相同。 【答案】做功；压缩 【解答】解：摩擦焊接时两侧金属摩擦使温度升高，机械能转化为内能，是通过做功的方式改变内能的，与内燃机的压缩冲程的能量转化过程相同。 故答案为：做功；压缩。 10．（2024•临邑县模拟）物理学的每一次重大发现，都为人类的文明和发展做出了杰出贡献。瓦特看到烧水的壶盖被顶起，引起了他对机器的兴趣，最终改良了蒸汽机。其中壶盖被顶起相当于内燃机中的 　做功　冲程，壶盖被顶起后，壶盖口处产生了大量的白气，其中白气的产生属于 　液化　现象。 【答案】做功；液化 【解答】解：水烧开时，壶盖被水蒸气顶起，是水蒸气对壶盖做功的结果，水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，与内燃机做功冲程的工作原理相同。 水沸腾时看到壶盖与壶口上方的“白气”，这是水沸腾产生的水蒸气在上升时遇冷液化形成的。 故答案为：做功；液化。 11．（2024•中原区模拟）如图为正煮饭的高压锅的限压阀被气流顶起冒“白气”的情景，“白气”的形成是 　液化　现象，限压阀被顶起的过程中，水蒸气的内能转化为限压阀的 　机械　能，这一过程中的能量转化情况与热机的 　做功　冲程相同。 【答案】液化；机械；做功。 【解答】解：“白气”是空气中水蒸气遇冷液化形成的； 限压阀被顶起的过程中，水蒸气的内能转化为限压阀的机械能，热机的做功冲程将内能转化为机械能，这一过程中的能量转化情况与热机的做功冲程相同。 故答案为：液化；机械；做功。 12．（2024•寻甸县二模）如图1中，用水平方向的力F拉滑轮，使物体A在足够长的水平地面上匀速运动了2m，此过程中弹簧测力计的示数为4N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则拉力F做功为 　8　J。图2是物理兴趣小组模拟古人钻木取火时的场景，其能量转换与内燃机的 　压缩　冲程相同。 【答案】8；压缩。 【解答】解：（1）由图可知，滑轮为动滑轮，不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，此过程中弹簧测力计的示数为4N，则拉力F的大小为8N； 物体A在匀速运动了2m，则拉力F移动的距离为1m，则拉力F做的功：W＝Fs＝8N×1m＝8J； （2）钻木取火是对物体做功，内能增大，将机械能转化为内能，其能量转换与内燃机的压缩冲程相同。 故答案为：8；压缩。 13．（2024•榆林二模）如图所示，是小明制作的“走马灯”。点燃底部蜡烛，会看到纸马随着纸风车转动起来，此过程中的能量转化与四冲程汽油机的 　做功　冲程的能量转化情况相同，同时纸马的温度会升高，主要是通过 　热传递　的方式改变了纸马的内能；小明能闻到蜡烛燃烧的气味，这属于 　扩散　现象。 【答案】做功；热传递；扩散 【解答】解：（1）点燃底部蜡烛，在热空气上升驱动扇叶转动的过程中，内能转化为机械能，四冲程汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能，其能量的转化方式与四冲程汽油机的做功冲程相同； （2）纸马的温度会升高，主要是通过热传递的方式改变了纸马的内能； （3）小明能闻到蜡烛燃烧的气味，这是蜡烛分子无规则运动的结果，属于扩散现象。 故答案为：做功；热传递；扩散。 14．（2024•太仓市一模）如图所示把气球固定在小车上。松开气嘴后气球向右方喷气，小车会向 　左　方运动；此时 　空气　对小车做功使小车运动；其能量转化过程与汽油机的 　做功　冲程相同。 【答案】左；空气；做功。 【解答】解：物体间力的作用是相互的，松开气嘴后气球向右方喷气，空气会给玩具小车向左的力，所以小车会向左运动，施力物体是空气。内能转化为机械能，汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能，与之能量转化的方式类似。 故答案为：左；空气；做功。 15．（2024春•铜仁市月考）我国自主建造的“天鲸号”挖泥船在港口建设、人工造岛等领域做出了杰出贡献。“天鲸号”自航绞吸式挖泥船总长127.5米，型宽22米，吃水6米，设计航速12节，依靠柴油发动机为动力系统，总装机功率为19200千瓦，满载排水量10000t，最大挖深30米，最大排泥距离6000米，挖掘效率为每小时4500立方米。绞吸船上装配的三台高效泥泵，使其具有强大的吹填造地能力。（海水的密度取1.03×103kg/m3，g取10N/kg） （1）柴油机吸气冲程吸入的物质是 　空气　（选填“空气”“汽油”“柴油”或“汽油和空气的混合物”）； （2）以最大挖深工作时，前端绞刀受到海水的压强是多少？ （3）“天鲸号”挖泥船满载时，受到的浮力是多少？ （4）为了航行安全，“天鲸号”的船体上标有国际航行载重线，示意图如图所示，船体标志的几条水平横线分别表示该船在不同水域及不同季节所允许的满载时的“吃水深度”，例如TF表示轮船在热带淡水中航行时的“载重线”。夏季和冬季轮船在海水中航行时的“载重线”在图中用数字表示，已知冬季海水的密度大于夏季海水的密度。“数字1”和“数字2”对应的载重线，哪一条是冬季的“载重线”？为什么？　数字2对应的“载重线”是冬季的“载重线”；冬季海水密度大，根据F浮＝ρ液gV排可知冬季轮船排开海水的体积变小　。 【答案】（1）空气； （2）以最大挖深工作时，前端绞刀受到海水的压强是3.09×105Pa； （3）“天鲸号”挖泥船满载时，受到的浮力是1×108N； （4）数字2对应的“载重线”是冬季的“载重线”；冬季海水密度大，根据F浮＝ρ液gV排可知冬季轮船排开海水的体积变小。 【解答】解：（1）柴油机采用的点火方式是压燃式，柴油从喷油嘴喷出，柴油机吸气冲程吸入的物质只有空气。 （2）挖泥船最大挖深30米，以最大挖深工作时，前端绞刀受到海水的压强是p＝ρ海水gh＝1.03×103kg/m3×10N/kg×30m＝3.09×105Pa； （3）挖泥船满载排水量10000t，由阿基米德原理可知船受到的浮力等于排开水的重力， 故挖泥船满载时，受到的浮力是F浮＝G排＝m排g＝10000×103kg×10N/kg＝1×108N； （4）船满载时无论在那个水域、季节时的“吃水线”，船都是处于漂浮，根据漂浮条件可知F浮＝G，轮船受到的浮力都等于轮船受到的重力G，所以船受到的浮力是不变的。已知冬季海水密度大，根据F浮＝ρ液gV排可知冬季轮船排开海水的体积变小，所以数字2对应的“载重线”是冬季的“载重线”。 故答案为：（1）空气； （2）以最大挖深工作时，前端绞刀受到海水的压强是3.09×105Pa； （3）“天鲸号”挖泥船满载时，受到的浮力是1×108N； （4）数字2对应的“载重线”是冬季的“载重线”；冬季海水密度大，根据F浮＝ρ液gV排可知冬季轮船排开海水的体积变小。 16．（2023秋•海珠区校级期中）（1）用瓶塞塞紧瓶口，往瓶里打气，最终会观察到两个现象，如图一所示： A现象：瓶塞跳起来 B现象：瓶内产生“白雾” （1）热机的 　做功　冲程，出现了“A现象：瓶塞跳起来”的能量转化。 （2）通过分析，说明B现象：瓶内产生“白雾”的原因.答：瓶内气体对瓶塞做功，内能 　减小　，温度 　降低　，瓶内产生的“白雾”是瓶内的水蒸气 　液化　形成的。 （3）图甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图。请在图乙中，分别画出压缩冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。 【答案】（1）做功；（2）减小；降低；液化；（3）见上图。 【解答】解：（1）瓶塞从瓶口推出时，瓶内气体对瓶塞做功，内能转化为机械能，与热机做功冲程相同； （2）瓶内气体对瓶塞做功，使气体自身的内能减少，温度降低，瓶口周围的水蒸气液化成小水滴飘散在空中，就是看到的白雾； （3）压缩冲程，两个气门都关闭，活塞向上运动。如下图所示： 故答案为：（1）做功；（2）减小；降低；液化；（3）见上图。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 14.1 热机（知识解读）（原卷版） •知识点1 热机 •知识点2 内燃机的四个冲程 •知识点3 汽油机和柴油机区别 •作业 巩固训练 知识点1 热机 1、热机：利用内能做功的机械叫热机 （1）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 （2）内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。 2、汽油机： （1）构造：进气门、排气门、气缸、火花塞、曲轴、连杆等。  （2）工作原理：在气缸内燃烧汽油，生成高温高压的燃气〔化学能→内能〕，使燃气推动活塞做功〔内能→机械能〕。 （3）冲程：活塞在往复运动中从气缸一端运动到另一端叫做一个冲程。 （4）工作过程：多数汽油机是由吸气、压缩、做功〔燃烧-膨胀做功〕和排气冲程的不断循环来保证连续工作的。  （5）工作过程中能量的转化：①压缩冲程：机械能→内能；②做功冲程：先是化学能→内能，再由内能→机械能。  （6）汽油机工作的四个冲程中，只有做功冲程是燃气对活塞做功，其它三个冲程要靠飞轮的惯性来完成．在开始运转时，要靠外力先使飞轮和曲轴转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动，以后，汽油机才能自己工作。 3、柴油机： （1）构造：与汽油机相似，区别在于柴油机顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。  （2）工作原理：与汽油机相同。 （3）工作过程：与汽油机相似。 （4）柴油机启动时也要靠外力使飞轮和曲轴转动起来。 （5）特点与应用： 特点：柴油比汽油便宜，但柴油机比较笨重。  应用：载重汽车、拖拉机、坦克、火车、轮船以及发电机。 【典例1-1】（2024•泗阳县模拟）从本质上看，内燃机的工作能量来源于（　　） A．机械能 B．化学能 C．内能 D．化学能和内能 【典例1-2】（2024•鹿邑县一模）2023年10月31日，神舟十六号载人飞船返回舱进入大气层后下落，接近地面时反推发动机点火，最终返回舱在东风着陆场成功着陆，返回舱刚进入大气层下落时，机械能减小，请解释其原因：　 　 ；反推发动机是喷气式发动机，它 　 　（选填“属于”或“不属于”）热机。 【变式1-1】（2024•威远县校级一模）热机工作时，所发生的能量转化过程是（　　） A．机械能一内能一化学能 B．内能一化学能一机械能 C．化学能一机械能一内能 D．化学能一内能一机械能 【变式1-2】（2023秋•开封期末）如图是2023年10月26日神舟十七号运载火箭载着开封航天员江新林和队友三人共赴苍穹的场景。火箭的发动机 　 　（填“是”“不是”）热机，火箭点火升空时，将氢燃料的 　 　能转化为内能；火箭穿越大气层时，上部整流罩的温度升高，这是通过 　 　的方式改变了物体的内能。 知识点2 内燃机的四个冲程 1、汽油机的工作原理：燃料在汽缸中燃烧时，将存储的化学能转变为高温高压的燃气（蒸汽）的内能，又通过燃气（蒸汽）推动活塞做功，由内能转变为机械能。 2、汽油机的工作流程：内燃机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作的，如图： （1）吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下端运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。 （2）压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内燃料混合物，温度升高。 （3）做功冲程：在压缩冲程末尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高压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。 3、工作过程中能量的转化：①压缩冲程：机械能→内能；②做功冲程：先是化学能→内能，再由内能→机械能。 4、一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周，飞轮转2圈。 【典例2-1】（2024•宝安区二模）电影《流浪地球》讲述了人类在带着地球去流浪的途中，为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，将地球推离木星。该过程相当于内燃机的（ ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【典例2-2】（2024•韶关一模）如图所示是汽油机工作时的 　 　冲程，在这个过程中机械能转化为 　 。汽油机工作时用水来冷却，是因为水的 　 　大。 【变式2-1】（2024•东莞市模拟）汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，汽车多数采用汽油机作为发动机。如图是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，下列说法中正确的是（ ） A．汽油机在图丙冲程能获得动力 B．图丙冲程中没有能量的转化 C．图丁冲程中将内能转化为机械 D．在一个工作循环过程正确顺序是：乙、甲、丁、丙 【变式2-2】（2024•梅州模拟）如图所示的汽油机处于 　 　冲程，在该冲程中汽缸内气体的内能变 　 　，这是通过 　 　的方式改变气体的内能。 知识点3 汽油机和柴油机区别 1、构造区别：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。 2、燃料区别：汽油机燃料是汽油，而柴油机燃料是柴油。 3、工作区别： （1）吸气冲程：汽油机吸进的是汽油和空气的混合物，柴油机吸进的仅仅是空气。 （2）压缩冲程：汽油机压缩的是汽油和空气的混合物，柴油机压缩的仅仅是空气。 （3）做功冲程：汽油机用火花塞点火（点燃），柴油机用喷油嘴喷油（压燃）。 【典例3-1】（2023秋•鼓楼区校级月考）根据汽油机和柴油机的区别，下列说法错误的是（ ） A．汽油机气缸顶部有一个火花塞，柴油机气缸顶部是一个喷油嘴 B．汽油机吸入的是空气，柴油机吸入的是空气和柴油的混合物 C．做功冲程是内能转化为机械能 D．压缩冲程是机械能转化为内能 【典例3-2】（2022秋•雁峰区校级月考）柴油机和汽油机在构造上的主要区别是：柴油机气缸顶部有 　 　，汽油机气缸顶有 　 　；在吸气冲程中的不同是：汽油机吸入气缸里是 　，柴油机吸入气缸是 　 　。柴油机的点火方式是 　 　（选填“点燃式”或“压燃式”）。 【变式3-1】（2022秋•滨城区校级期末）下列关于汽油机和柴油机的主要区别，说法正确的是（　　） A．构造上，汽油机汽缸顶部有喷油嘴，柴油机汽缸顶部有火花塞 B．在做功冲程中，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高 C．在压缩冲程末，柴油机的点火方式是点燃式，汽油机的点火方式是压燃式 D．吸气冲程中，柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入汽缸的是空气 【变式3-2】（2021秋•船山区校级月考）汽油机和柴油机在结构上的主要区别是：　 　的点火装置是火花塞，它在吸气冲程吸入气缸的是 　 　。此外，二者比较：在压缩冲程中　 　的压缩程度更高。 1．（2024•万柏林区二模）如图是兴趣小组用数字温度计完成趣味实验情景，将测温探头置于注射器内并密封，缓慢向左推动活塞并观察温度计示数变化。关于此过程说法正确的是（　　） A．温度计示数变小 B．气体含有的热量增加 C．通过热传递改变气体内能 D．能量转化与热机压缩冲程相同 2．（2024•建邺区校级模拟）2023年12月10日，双曲线二号可重复使用火箭在酒泉卫星发射中心，圆满完成首次垂直起降飞行试验，为可重复使用运载火箭提供了技术积累，大大降低了火箭发射成本。下列分析正确的是（　　） A．在火箭加速升空过程中，机械能总量不变 B．在火箭加速升空过程中，发动机的能量转化与四冲程汽油机的做功冲程能量转化相同 C．当火箭悬停在低空时，火箭所受的浮力与重力大小相等 D．火箭在竖直方向减速下降的过程中，火箭的运动状态没有发生变化 3．（2024•崇明区二模）四冲程汽油机工作时，内能转换为机械能的冲程是（　　） A．吸气冲程 B．做功冲程 C．压缩冲程 D．排气冲程 4．（2024•盐田区二模）如图解释合理的是（　　） 钻木取火 起重机将货物吊起 早晨小草上的露珠 建筑工人用铅垂线 A．钻木取火与汽油机的做功冲程一样都是将内能转化为机械能 B．起重机将货物吊起使用了滑轮组既省了力又省了距离 C．早晨小草上的露珠形成的原因与冰块化水的原理是一样的 D．建筑工人用铅垂线来检查墙壁是否竖直是利用了重力的方向的道理 5．（2024•河北区二模）如图所示的四个情境，下列说法中正确的是（　　） A．图甲中，轨道铺在枕木上是为了增大压强 B．图乙中，汽油机的做功冲程把机械能转化为内能 C．图丙中，闻到花香说明了分子在永不停息地做无规则运动 D．图丁中，两个铅块紧压在一起后能吊住重物，说明分子间存在斥力 6．（2024•沂源县一模）4月24日是中国航天日，物理兴趣小组的同学们用饮料瓶自制了火箭模型，如图所示，在瓶子的内侧壁安装了一个遥控电火花发生器，按下按钮会产生电火花。演示时从瓶口喷入雾状酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，纸筒立即飞出，此过程分析正确的是（　　） A．瓶口喷入的雾状酒精是气体 B．电火花放电使酒精燃烧的过程，将电能转化为酒精的化学能 C．燃气推动纸筒飞出的过程相当于汽油机的压缩冲程 D．纸筒飞出后瓶内气体的内能减少，温度降低 7．（2024•武功县一模）2023年11月1日，我校第五届科技节拉开帷幕。如图1为物理老师自制的水火箭结构示意图。如图2为使用打气筒向水火箭内不断打气示意图，当水面上方压强增大到一定程度时，会使水向下喷出，从而使水火箭升空。结合材料，你认为以下说法错误的是（　　） A．利用打气筒向水火箭内打气，水火箭中空气的内能增大 B．打气筒将空气压入水火箭内的能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同 C．水火箭加速升空阶段机械能一定在增大 D．水向下喷出会使水火箭升空是由于力的作用是相互的 8．（2024•长沙县一模）关于图示的四个情境，下列说法正确的是（　　） A．图甲：两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊起重物，是由于大气压强的存在 B．图乙：向烧瓶底部浇冷水，瓶中刚停止沸腾的水重新沸腾，是因为水吸收了热量 C．图丙：红墨水在热水中比在冷水中扩散快，说明温度越高扩散越快 D．图丁：汽油机四个冲程中的做功冲程，该冲程主要是将机械能转化为内能 9．（2024•沙坪坝区校级一模）摩擦焊是一种先进的焊接方法，通过摩擦使焊台区金属的温度升高至接近熔点，再进行锻造焊接。金属的升温过程是通过 　 　（选填“做功”或“热传递”）的方式来增大物体的内能，其能量转化与汽油机工作循环中的 　 　冲程相同。 10．（2024•临邑县模拟）物理学的每一次重大发现，都为人类的文明和发展做出了杰出贡献。瓦特看到烧水的壶盖被顶起，引起了他对机器的兴趣，最终改良了蒸汽机。其中壶盖被顶起相当于内燃机中的 　 　冲程，壶盖被顶起后，壶盖口处产生了大量的白气，其中白气的产生属于 　 　现象。 11．（2024•中原区模拟）如图为正煮饭的高压锅的限压阀被气流顶起冒“白气”的情景，“白气”的形成是 　 　现象，限压阀被顶起的过程中，水蒸气的内能转化为限压阀的 　 　能，这一过程中的能量转化情况与热机的 　 　冲程相同。 12．（2024•寻甸县二模）如图1中，用水平方向的力F拉滑轮，使物体A在足够长的水平地面上匀速运动了2m，此过程中弹簧测力计的示数为4N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦，则拉力F做功为 　 　J。图2是物理兴趣小组模拟古人钻木取火时的场景，其能量转换与内燃机的 　 　冲程相同。 13．（2024•榆林二模）如图所示，是小明制作的“走马灯”。点燃底部蜡烛，会看到纸马随着纸风车转动起来，此过程中的能量转化与四冲程汽油机的 　 　冲程的能量转化情况相同，同时纸马的温度会升高，主要是通过 　的方式改变了纸马的内能；小明能闻到蜡烛燃烧的气味，这属于 　 　现象。 14．（2024•太仓市一模）如图所示把气球固定在小车上。松开气嘴后气球向右方喷气，小车会向 　 　方运动；此时 　 　对小车做功使小车运动；其能量转化过程与汽油机的 　 　冲程相同。 15．（2024春•铜仁市月考）我国自主建造的“天鲸号”挖泥船在港口建设、人工造岛等领域做出了杰出贡献。“天鲸号”自航绞吸式挖泥船总长127.5米，型宽22米，吃水6米，设计航速12节，依靠柴油发动机为动力系统，总装机功率为19200千瓦，满载排水量10000t，最大挖深30米，最大排泥距离6000米，挖掘效率为每小时4500立方米。绞吸船上装配的三台高效泥泵，使其具有强大的吹填造地能力。（海水的密度取1.03×103kg/m3，g取10N/kg） （1）柴油机吸气冲程吸入的物质是 　 　（选填“空气”“汽油”“柴油”或“汽油和空气的混合物”）； （2）以最大挖深工作时，前端绞刀受到海水的压强是多少？ （3）“天鲸号”挖泥船满载时，受到的浮力是多少？ （4）为了航行安全，“天鲸号”的船体上标有国际航行载重线，示意图如图所示，船体标志的几条水平横线分别表示该船在不同水域及不同季节所允许的满载时的“吃水深度”，例如TF表示轮船在热带淡水中航行时的“载重线”。夏季和冬季轮船在海水中航行时的“载重线”在图中用数字表示，已知冬季海水的密度大于夏季海水的密度。“数字1”和“数字2”对应的载重线，哪一条是冬季的“载重线”？为什么？　 　 。 16．（2023秋•海珠区校级期中）（1）用瓶塞塞紧瓶口，往瓶里打气，最终会观察到两个现象，如图一所示： A现象：瓶塞跳起来 B现象：瓶内产生“白雾” （1）热机的 　 　冲程，出现了“A现象：瓶塞跳起来”的能量转化。 （2）通过分析，说明B现象：瓶内产生“白雾”的原因.答：瓶内气体对瓶塞做功，内能 　 　，温度 　 ，瓶内产生的“白雾”是瓶内的水蒸气 　 　形成的。 （3）图甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图。请在图乙中，分别画出压缩冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！5 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$