（暑假衔接）专题04 热机（知识梳理+二大考点讲练+真题演练+过关检测）2024-2025学年人教版物理八升九全程通

2024-2025学年人教版物理九年级全册全程通关讲练测精编讲义（暑假衔接） 专题04 热机 （知识梳理+二大考点讲练+真题演练+过关检测） 1.了解四冲程热机的构造和工作原理； 2.认识热机四冲程工作过程中的能量转化； 3.能识别热机四冲程； 4.了解四冲程热机各冲程工作过程； 5.了解汽油机和柴油机异同。 知识点01：热机 1.实验探究—热机工作原理 【实验现象】如图所示，在试管中装一些水，用橡皮塞塞住试管口，固定在铁架台上，用酒精灯给试管加热，水沸腾后，水蒸气会把橡皮塞冲出去，试管口观察到大量“白雾”出现。 【实验分析】酒精燃烧释放出热量（化学能转化为内能），通过热传递将一部分内能转移给水，水的内能增加，温度升高，产生大量水蒸气。水蒸气越来越多，对橡皮塞的压力越来越大，最后将橡皮塞冲出，这时水蒸气对橡皮塞做功。同时，水蒸气内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水滴，在试管口可以观察到“白雾”。 【探究归纳】该实验装置就是一个简单的热机。其工作过程是：燃料燃烧，化学能转化为内能，一部分内能通过热传递方式传递给工作物质—水，水内能增大，温度升高，产生大量水蒸气，水蒸气将橡皮塞冲出，水蒸气内能转化为橡皮塞机械能。 易错提醒 （1）实验时，橡皮塞不要塞得太紧，否则橡皮塞不易冲出，可能因试管气压太大导致试管炸裂而伤到人； （2）试管口不能对着人，以防试管内的水沸腾时冲出试管口伤到人。 利用内能的两种方式 （1）利用内能加热； （2）利用内能做功。 其中利用内能加热是内能转移过程，利用内能做功是内能转化过程。 2.热机 （1）热机：利用内能做功的机械叫热机。汽车、轮船和飞机等的发动机都是利用燃烧燃料释放的内能做功的装置，都是热机。 （2）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造不同，但它们有一个共同特点，那就是利用内能做功。 （3）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。 知识点02：汽油机 1.工作原理 利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 2.构造 （1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。 （2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 （3）试管实验与汽油机构造比较：如图。 3.工作过程 （1）汽油机的一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。 （2）每完成一个工作循环，曲轴和飞轮均转动两周，活塞往返两次，对外做功一次。在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性带动活塞完成，周而复始，使汽油机连续转动下去。 （3）汽油机工作过程如下： 1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高 3.进气门关闭、排气门关闭。化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能 4.进气门关闭、排气门打开。靠惯性运动，排出废气 知识点03：柴油机 1.工作原理 利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 2.构造 柴油机构造和汽油机构造相似，所不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。 3.工作过程 柴油机与汽油机工作过程大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，曲轴连续转动两周，活塞往复两次，对外做功一次。见下表： 1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。活塞向下运动，吸入空气 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。活塞向上运动，压缩空气，气体温度升高，超过柴油燃点 3.进气门关闭、排气门关闭。喷油嘴喷出雾状柴油，遇到热空气立即猛烈燃烧，差高温高压气体，推动活塞向下运动 4.进气门关闭、排气门打开。活塞向上运动，排出废气 4.汽油机与柴油机的异同 相同点： （1）基本构造和主要部件作用相似。 （2）每个工作循环都一样，有吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。 （3）四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。 （4）一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两圈，飞轮转两圈，做功一次。 不同点： （1）构造不同：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。 （2）燃料不同：汽油机燃烧汽油，而柴油机燃烧柴油。 （3）吸气冲程不同：汽油机吸进汽油和空气和燃料混合物，柴油机只吸进空气。 （4）点火方式不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。 ※知识拓展：四冲程气缸工作过程 1.吸气冲程 是向气缸内填充新鲜气体的过程。进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。活塞在气缸中由曲轴通过连杆带动从上止点向下止点移动的过程此时进气门打开；排气门关闭。当活塞到达下止点时该过程结束。 2.压缩冲程 是将缸内的气体压缩的过程（为燃烧着火创造基本条件，缸内温度升高）。进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。活塞在气缸中由曲轴通过连杆带动从下止点向上止点移动的过程此时进气门、排气门均关闭。当活塞到达上止点时该过程结束。 3.做功冲程 在压缩冲程未尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气。高温高压燃气推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。活塞在燃气压力的作用下由上止点向下止点运动，曲轴通过连杆带动旋转输出功。此时进、排气门均关闭。当活塞到达下止点时该过程结束。 4.排气冲程 是为了下一循环工作而清除缸内燃烧后的废气的过程。进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。活塞在气缸中由曲轴通过连杆带动从下止点相上止点运动的过程。当活塞到达上止点时该过程结束。 考点01：热机 【典例精讲01】（2023秋•武侯区校级月考）下列关于汽油机与柴油机的说法错误的是（　　） A．汽油机与柴油机使用的燃料不同 B．汽油机适用于小型汽车，柴油机适用于载重汽车 C．柴油机与汽油机除使用的燃料不同外，在构造上完全相同 D．柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火 试题思路分析：内燃机包括汽油机和柴油机，汽油机和柴油机的构造、点火方式、燃烧的燃料、用途均不同。 详细规范解答：解：A、汽油机和柴油机燃烧的燃料不同，汽油机在气缸内燃烧汽油，柴油机在气缸内燃烧柴油，故A说法正确； B、汽油机和柴油机的用途不同，汽油机适用于小型汽车，柴油机适用于载重汽车，故B说法正确； C、汽油机和柴油机的构造不同，汽油机的顶部有火花塞，柴油机的顶部有喷油嘴，故C说法错误； D、汽油机和柴油机的点火方式不同，柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火，故D说法正确。 故选：C。 考察易错点与重难点：理解汽油机和柴油机在构造、用途等方面的不同，可解答此题。 【变式训练1-1】（2023秋•武侯区校级期末）下列关于汽油机和柴油机的主要区别，其中错误的是（　　） A．柴油机的上部是喷油嘴，汽油机的顶部有火花塞 B．在做功冲程中，柴油机的点火方式叫点燃式，汽油机的点火方式叫压燃式 C．柴油机比汽油机笨重，但效率高 D．柴油机吸入汽缸的只是空气，汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物 试题思路分析：柴油机和汽油机的主要区别： （1）汽油机在吸气冲程中吸入了汽油和空气的混合气体，在压缩冲程中，机械能转化为内能，内能增大，温度升高，汽油机气缸顶端有个火花塞，此时火花塞喷出电火花，点燃汽油，产生高温高压的燃气推动活塞做功。 （2）柴油机在吸气冲程中吸入空气，在压缩冲程中，机械能转化为内能，空气的内能增大；柴油机气缸顶端有个喷油嘴，压缩冲程结束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，点燃方式是压燃式。燃烧产生高温高压的燃气推动活塞做功。柴油机的压缩比例更大、温度更高、做功更多，效率更高。 详细规范解答：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正确； B、在做功冲程，汽油机顶部有个火花塞，其点火方式叫点燃式，柴油机的点火方式叫压燃式，故B错误； C、柴油机比汽油机笨重，由于柴油机的点火方式，使得柴油机的效率高一些，故C正确； 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正确； 本题选错误的； 故选：B。 考察易错点与重难点：总结汽油机和柴油机的异同点：①相同点：四个冲程相同，能的转化相同；②不同点：①吸入的物质不同；②结构不同；③压强不同，效率不同；④点火方式不同。 【变式训练1-2】（2023秋•东乡区校级月考）1782年，英国人 　瓦特　发明了往复式蒸汽机，使蒸汽机成为可以广泛使用的动力机；蒸汽机是利用 　内　能做功的机械，属于热机。 试题思路分析：（1）1782年，英国人瓦特发明了往复式蒸汽机； （2）热机是利用内能做功的机械，蒸汽机也属于热机。 详细规范解答：解：1782年，英国人瓦特发明了往复式蒸汽机，使蒸汽机成为可以广泛使用的动力机；蒸汽机是利用内能做功的机械，属于热机。 故答案为：瓦特；内。 考察易错点与重难点：本题考查了热机的工作原理和蒸汽机的发明历史，属于基础题，难度较小。 【变式训练1-3】（2023秋•贵阳期中）暑假，小明随爸爸去4S店保养车。小明爸爸问师傅“该换什么了？”师傅告诉小明爸爸“该换火花塞了”，通过此对话你判断他家的车用的机器是内燃机中的 　汽油机　（选填“汽油机”或“柴油机”）。 试题思路分析：汽油机和柴油机的点火方式不同，在构造上也有不同之处；汽油机气缸顶部有个火花塞，柴油机气缸顶部有个喷油嘴。 详细规范解答：解：汽油机气缸顶部有个火花塞，柴油机气缸顶部有个喷油嘴，所以说小明家的车用的机器是内燃机中的汽油机。 故答案为：汽油机。 考察易错点与重难点：本题考查热机的特点，属于基础题。 考点02：四冲程内燃机的工作过程 【典例精讲02】（2022秋•洪山区校级期末）如图所示为某单缸四冲程内燃机工作示意图，下列说法中正确的是（　　） A．一个完整工作循环的顺序是：乙甲丁丙 B．甲冲程是依靠飞轮的惯性运转的 C．丙冲程中活塞向上运动排出废气 D．丁冲程发生的能量转化是内能转化为机械能 试题思路分析：（1）内燃机一个工作循环中四个冲程的顺序：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。根据活塞的运行方向和气门的关闭情况就可以确定是哪一个冲程； （2）内燃机的四个冲程中有两个冲程发生能量转化，一是压缩冲程中机械能转化为内能，二是做功冲程中内能转化为机械能，只有做功冲程把内能转化为机械能，对外提供动力，其它三个冲程靠飞轮的惯性完成。 详细规范解答：解：A、甲图中两气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程；乙图中进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程；丙图中排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程；丁图中两气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；所以一个完整的工作循环顺序是：乙丁甲丙，故A错误； B、甲冲程是做功冲程，是依靠燃气对活塞的压力完成的，其他冲程都是靠惯性运转的，故B错误； C、丙冲程是排气冲程，此冲程活塞向上运动排出气缸内的废气，故C正确； D、丁冲程是压缩冲程，发生的能量转化为机械能转化为内能，故D错误。 故选：C。 考察易错点与重难点：此题考查了内燃机四个冲程及其能量转化，属于基础题目。 【变式训练2-1】（2023•绥宁县模拟）四冲程汽油机在工作过程中，将机械能转化为内能的冲程是（　　） A．吸气冲程 B．排气冲程 C．做功冲程 D．压缩冲程 试题思路分析：在内燃机的做功冲程中能量转化是内能转化为机械能，压缩冲程中能量转化是机械能转化为内能。 详细规范解答：解：在压缩冲程中，活塞压缩汽油与空气形成的燃料混合物，活塞对气体做功，将机械能转化为气体的内能。 故选：D。 考察易错点与重难点：解决此题要结合内燃机的四个冲程工作特点进行分析解答，基础性题目。 【变式训练2-2】（2023•青羊区模拟）如图是我国古代发明的取火器模型图，把木制推杆迅速推入牛角套筒时，杆前端的艾绒就会立刻燃烧起来，这是通过 　做功　（选填“做功”或“热传递”）的方式，使筒内空气内能增加，温度升高，达到艾绒的着火点。这与四冲程汽油机工作循环中的 　压缩　冲程类似。 试题思路分析：猛推推杆时间较短，气体来不及吸、放热，主要是外力对气体做功，气体内能增加，温度升高。 内燃机有四个冲程，在压缩冲程中，活塞压缩空气做功，将机械能转化为内能。 详细规范解答：解：把木制推杆迅速推入牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来，这是通过做功的方式，使筒内空气内能增大，温度升高，达到艾绒的着火点；与汽油机的压缩冲程的能量转化相同，都是将机械能转化为内能。 故答案为：做功；压缩。 考察易错点与重难点：本题考查改变物体内能的方法以及内燃机的工作过程，难度不大。 【变式训练2-3】（2023秋•蓬江区期末）燃油汽车的动力机械是内燃机。大部分内燃机是由四个冲程不断循环来保证连续工作的。如图所示是内燃机的 　做功　冲程，该过程中燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压气体推动活塞向下运动时，把气体的 　内　能转化为了活塞的 　机械　能。 试题思路分析：根据气门的闭合情况、活塞的运动方向判定各个冲程；内燃机的四个冲程中有两个冲程发生能量转化，一是压缩冲程中机械能转化为内能；二是做功冲程中内能转化为机械能。 详细规范解答：解：图中气门都关闭，火花塞喷出电火花，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，在做功冲程中内能转化为机械能。 故答案为：做功；内；机械。 考察易错点与重难点：解决此题要结合内燃机的做功冲程原理进行分析解答，知道做功冲程中的能量转化。 1．（2023•新疆中考真题）人类最早发明的热机是（　　） A．蒸汽机 B．内燃机 C．喷气发动机 D．火箭发动机 试题思路分析：热机是利用内能对外做功的机械，据此分析。 详细规范解答：解：热机是指各种利用内能做功的机械，17世纪人类发明了热机，最早的热机是蒸汽机；内燃机、喷气发动机、火箭发动机都是19世纪后期发明出来的，故A正确。 故选：A。 考察易错点与重难点：本题考查了热机的相关知识，属于基础题。 2．（2023•绥化中考真题）如图是四冲程汽油机的工作示意图。从能量转化的角度看，机械能转化为内能的冲程是（　　） A． B． C． D． 试题思路分析：汽油机的一个工作循环由四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 内燃机的四个冲程中有两个冲程发生能量转化，一是压缩冲程中机械能转化为内能，压缩冲程是依靠飞轮的惯性完成的；二是做功冲程中内能转化为机械能。 详细规范解答：解：A．进气门和排气门都关闭，活塞上行，所以是压缩冲程，压缩冲程是将机械能转化为内能的过程，故A符合题意； B．进气门打开，排气门关闭，活塞下行，所以是吸气冲程，此冲程没有能量转化，故B不符合题意； C．进气门关闭，排气门打开，活塞上行，所以是排气冲程，此冲程没有能量转化，故C不符合题意； D．进气门和排气门都关闭，活塞下行，所以是做功冲程，做功冲程是将内能转化为机械能的过程，故D不符合题意。 故选：A。 考察易错点与重难点：解决此类问题关键是看气阀门的开关情况和活塞运动情况，结合规律总结进行判断内燃机的冲程；并熟练掌握做功冲程和压缩冲程中的能量转化。 3．（2023•大连中考真题）四冲程汽油机在工作过程中，将燃气的内能转化为机械能的冲程是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 试题思路分析：在内燃机的做功冲程中能量转化是内能转化为机械能，压缩冲程中能量转化是机械能转化为内能。 详细规范解答：解： 四冲程汽油机在做功冲程中，高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故C正确。 故选：C。 考察易错点与重难点：解决此题要结合内燃机的四个冲程工作特点进行分析解答，基础性题目。 4．（2023•广安中考真题）汽车已成为现代生活中不可缺少的一部分，燃油汽车多采用四冲程汽油机，它主要通过 　做功　冲程获得动力。 试题思路分析：在汽油机的做功冲程中，将燃气的内能转化为机械能，提供动力。 详细规范解答：解：燃油汽车多采用四冲程汽油机，做功冲程中，将燃气的内能转化为机械能，提供动力。 故答案为：做功。 考察易错点与重难点：本题考查汽油机的冲程的知识，属于综合题。 5．（2023•西宁中考真题）如图所示，在试管内装适量的水，用塞子塞住管口，加热一段时间后，塞子受到水蒸气的压力而冲出，此时水蒸气的内能转化为塞子的 　机械　能，此过程中的能量转化与四冲程汽油机的 　做功　冲程相同。 试题思路分析：在汽油机的四冲程中，做功冲程是内能转化为机械能的冲程，试管内水蒸气的内能可以转化为塞子的机械能，与做功冲程相同。 详细规范解答：解：对水持续加热，试管中产生大量的水蒸气，水蒸气对塞子做功，此时水蒸气的内能转化为塞子的机械能； 在四冲程的热机中，做功冲程是内能转化为机械能的冲程，试管内水蒸气的内能可以转化为塞子的机械能，与做功冲程相同。 故答案为：机械；做功。 考察易错点与重难点：知道改变内能的方法，理解内燃机的做功冲程能量转化，可解答此题。 1．（2023春•普陀区校级期末）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 详细规范解答：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。 2．（2023秋•东莞市校级期中）如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，正确的顺序是（　　） A．甲、乙、丙、丁 B．乙、丁、甲、丙 C．甲、丙、乙、丁 D．丁、丙、甲、乙 详细规范解答：解： 甲图进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程；乙图两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程；丙图两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程；丁图排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程；则一个工作循环顺序甲丙乙丁；故C正确。 故选：C。 3．（2023•广陵区校级二模）2023年4月24日是第八个“中国航天日”，学校飞天社团的同学制作了水火箭，如图是某水火箭的简易原理图。使用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，会使水从水火箭中向下喷出，从而使水火箭升空。结合材料，你认为以下说法错误的是（　　） A．水火箭加速升空阶段机械能不变 B．水向下喷出会使水火箭升空是由于力的作用是相互的 C．使用打气筒打气时能量转化与汽油机的压缩冲程相同 D．使用打气筒向水火箭内打气的过程，水火箭中空气的内能在增大 详细规范解答：解：A、水火箭加速升空阶段，向下不断喷水，质量变小，高度和速度都变大，则动能和势能可能不变，所以机械能可能不变，故A错误； B、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B正确； C、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；能量转化方式是相同的，故C正确； D、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D正确。 故选：A。 4．（2023秋•鹿邑县月考）下列关于汽油机和柴油机的说法不正确的是（　　） A．柴油机和汽油机使用的燃料不同 B．柴油机和汽油机吸入的气体都是空气 C．柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞 D．柴油机和汽油机的做功冲程都是将内能转化为机械能 详细规范解答：解：A、柴油机和汽油机使用的燃料不同，分别使用的是柴油和汽油，故A正确； B、汽油机吸入气缸的物质是汽油和空气的混合物；柴油机吸入气缸的是空气，故B错误； C、柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞，故C正确； D、柴油机和汽油机的做功冲程都是将内能转化为机械能，故D正确。 故选：B。 5．（2022秋•郑州期末）如图所示为某单缸四冲程内燃机工作示意图，下列说法中正确的是（　　） A．只有甲冲程能获得动力，其他冲程都是靠惯性运转的 B．乙冲程只吸入空气 C．丙冲程中排出的废气不含任何能量 D．丁冲程是做功冲程 详细规范解答：解： AD、甲图中两气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程；乙图中进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程；丙图中排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程；丁图中两气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；甲冲程能获得动力，其他冲程都是靠惯性运转的，故A正确，D错误； B、由图可知，气缸的顶部有个火花塞，该内燃机是汽油机，汽油机在吸气冲程中，吸入的是汽油和空气的混合气体，故B错误； C、丙冲程中排出的废气具有内能，故C错误。 故选：A。 6．（2023•安阳模拟）燃料直接在气缸内燃烧产生动力的热机叫做内燃机，其中将内能转化为机械能的冲程是 　做功　（选填“吸气”“压缩”“做功”或“排气”）冲程。 详细规范解答：解：四冲程内燃机在做功冲程中将内能转化为机械能。 故答案为：做功。 7．（2023秋•昆明期末）如图所示是汽油机工作时的某个冲程，该冲程是 　压缩　冲程，此过程中通过 　做功　（选填“做功”或“热传递”）方式使气缸内燃料混合物的内能增大。 详细规范解答：解：图中两气门关闭，活塞向上运动，是汽油机的压缩冲程；在这一冲程中，活塞压缩燃料混合物，对其做功，使燃料混合物的内能增大、温度升高，是通过做功的方式改变内能的。 故答案为：压缩；做功。 8．（2022秋•闽清县校级期末）汽油机的做功冲程从能量转化的角度看是把 　内　能转化为机械能；在汽油机的压缩冲程中，是通过 　做功　方式增加气体内能的。 详细规范解答：解：汽油机做功冲程中高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能。 在汽油机的压缩冲程中，机械能转化为内能，通过做功的方式增加气体的内能。 故答案为：内；做功。 9．（2022秋•岳西县期末）如图所示是汽油机工作循环中的某个冲程的剖面图，由图可知该冲程发生的能量转化是 　内能转化为机械能　。 详细规范解答：解：图中两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能。 故答案为：内能转化为机械能。 10．（2022秋•茂南区校级期末）汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成，如图所示是表示汽油机的 　压缩　冲程，在汽油机工作的四个冲程中，将内能转化为机械能的是 　做功　冲程。汽车汽油机工作过程中，水箱中的水温度会升高，这是通过 　热传递　的方式使水的内能增加。 详细规范解答：角：图中汽油机的进气门、排气门都关闭，活塞上行，所以该冲程为压缩冲程。 在汽油机工作的四个冲程中，将内能转化为机械能的是做功冲程。 汽油机的温度比水的温度高，所以内能会从汽油机传向水，这是通过热传递的方式改变水的内能。 故答案为：压缩；做功；热传递。 11．（2023秋•淮滨县校级月考）科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立刻向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压的水蒸气，推动活塞再次 　做功　，水蒸气温度 　降低　（选填“升高”、“降低”或“不变”），其内能 　减小　（选填“增大”、“减小”或“不变”），这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的效率。为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是 　排气　冲程。 详细规范解答：解：在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度降低，内能减小；这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的效率。 为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是排气冲程。 故答案为：做功；降低；减小；排气。 12．（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。 详细规范解答：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。 13．（2023秋•封开县校级期中）阅读短文，回答问题。 空气的动力 空气动力是指空气与物体做相对运动时作用在物体上的力，简称气动力。当我们快速地松开鼓起来的气球时，气球会“嗖”的一下飞出去了，这时气球获得了气动力。我们再观察一个实验：如图甲所示，将一个针管的活塞推到底端，并通过一个胶管与一个吹了气的气球相连，用力挤压气球，发现活塞被顶起。这个实验说明空气作为动力对活塞做了功。 被压缩的气体压强变大，能对外做功，那么在生活中是否能将空气作为一种“能源”，变成一种推进物体前进的动力呢？经过长时间探索，人们已经成功制造出多种使用压缩空气为动力，推动叶片或者活塞运动的发动机，即叶片式、活塞式空气发动机。 图乙是某新型的以空气发动机为动力的汽车，它共有4个压缩空汽缸，总容量为90L，可储存标准大气压下90m3的空气，其设计最高速度可达154km/h，平均每加一次气能行驶200km或10h。压缩空气动力汽车的充气方式有两种：一是使用车辆自带的空气压缩机，使用家庭电路作为电源，就可在4个小时内完成充气；二是到指定的加气站，可在短短3分钟内完成充气。由于空气发动机不直接使用燃料，因而具有体积小、结构简单、维修成本低、操控方便、“零”排放的优点，即使因为技术不成熟导致某些缺点，在科学界引起不小的争议，但这项技术仍然具有广阔的发展空间。 根根据上述材料，回答下列问题： （1）压缩空气动力汽车与汽油机汽车相比优点正确的是 　A　。 A.空气发动机不直接使用燃料 B.空气发动机直接使用燃料 C.体积小、结构复杂 （2）图丙所示是四冲程汽油机的 　做功　冲程。 （3）分析上文，下面说法错误的是 　D　。 A.松开鼓起来的气球时，气球飞出去，这是因为物体间力的作用是相互的 B.以空气发动机为动力的汽车，靠汽缸内空气膨胀对外做功 C.空气动力汽车工作时将内能转化为机械能 D.空气动力汽车工作时将机械能转化为内能 （4）资料表明，空气发动机排出的尾气温度低于周围空气的温度，对于产生此现象的原因：气体对 　外　做功（选填“内”或“外”），内能 　减小　（选填“减小”或“增大”），温度 　降低　（选填“降低”或“升高”）。 详细规范解答：解：（1）由材料内容的介绍可知，压缩空气动力汽车与汽油机相比的优点主要有：不直接使用燃料、体积小、结构简单、维修成本低等，故选A； （2）由图丙可知，进气门、排气门关闭，活塞下行，所以是做功冲程； （3）A、松开鼓起来的气球时，气球飞出去，这是因为气球向外喷气时，自身也获得一个反作用力，因此说明物体间力的作用是相互的，故A正确； B、空气动力汽车工作时压缩的气体对外做功，将内能转化为机械能，故B正确； CD、以空气发动机为动力的汽车，靠气缸内空气膨胀对外做功，内能转化为机械能，故C正确、D错误； 故选：D； （4）空气发动机排出的尾气温度低于周围空气的温度，这主要是因为气体对外做功，内能减小，温度降低。 故答案为：（1）A；（2）做功；（3）D；（4）外；减小；降低。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年人教版物理九年级全册全程通关讲练测精编讲义（暑假衔接） 专题04 热机 （知识梳理+二大考点讲练+真题演练+过关检测） 1.了解四冲程热机的构造和工作原理； 2.认识热机四冲程工作过程中的能量转化； 3.能识别热机四冲程； 4.了解四冲程热机各冲程工作过程； 5.了解汽油机和柴油机异同。 知识点01：热机 1.实验探究—热机工作原理 【实验现象】如图所示，在试管中装一些水，用橡皮塞塞住试管口，固定在铁架台上，用酒精灯给试管加热，水沸腾后，水蒸气会把橡皮塞冲出去，试管口观察到大量“白雾”出现。 【实验分析】酒精燃烧释放出热量（化学能转化为内能），通过热传递将一部分内能转移给水，水的内能增加，温度升高，产生大量水蒸气。水蒸气越来越多，对橡皮塞的压力越来越大，最后将橡皮塞冲出，这时水蒸气对橡皮塞做功。同时，水蒸气内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水滴，在试管口可以观察到“白雾”。 【探究归纳】该实验装置就是一个简单的热机。其工作过程是：燃料燃烧，化学能转化为内能，一部分内能通过热传递方式传递给工作物质—水，水内能增大，温度升高，产生大量水蒸气，水蒸气将橡皮塞冲出，水蒸气内能转化为橡皮塞机械能。 易错提醒 （1）实验时，橡皮塞不要塞得太紧，否则橡皮塞不易冲出，可能因试管气压太大导致试管炸裂而伤到人； （2）试管口不能对着人，以防试管内的水沸腾时冲出试管口伤到人。 利用内能的两种方式 （1）利用内能加热； （2）利用内能做功。 其中利用内能加热是内能转移过程，利用内能做功是内能转化过程。 2.热机 （1）热机：利用内能做功的机械叫热机。汽车、轮船和飞机等的发动机都是利用燃烧燃料释放的内能做功的装置，都是热机。 （2）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造不同，但它们有一个共同特点，那就是利用内能做功。 （3）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。 知识点02：汽油机 1.工作原理 利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 2.构造 （1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。 （2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 利用气缸内汽油燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 （3）试管实验与汽油机构造比较：如图。 3.工作过程 （1）汽油机的一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。 （2）每完成一个工作循环，曲轴和飞轮均转动两周，活塞往返两次，对外做功一次。在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性带动活塞完成，周而复始，使汽油机连续转动下去。 （3）汽油机工作过程如下： 1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。靠惯性运动，吸进汽油与空气的混合物 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。外界对气体做功，机械能转化为内能，气体温度升高 3.进气门关闭、排气门关闭。化学能转化为内能，气体温度升高，气体对外做功，内能转化为机械能 4.进气门关闭、排气门打开。靠惯性运动，排出废气 知识点03：柴油机 1.工作原理 利用柴油在气缸内燃烧所产生的高温高压燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 2.构造 柴油机构造和汽油机构造相似，所不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴。 3.工作过程 柴油机与汽油机工作过程大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，曲轴连续转动两周，活塞往复两次，对外做功一次。见下表： 1.吸气冲程：进气门打开、排气门关闭。活塞向下运动，吸入空气 2.压缩冲程：进气门关闭、排气门关闭。活塞向上运动，压缩空气，气体温度升高，超过柴油燃点 3.进气门关闭、排气门关闭。喷油嘴喷出雾状柴油，遇到热空气立即猛烈燃烧，差高温高压气体，推动活塞向下运动 4.进气门关闭、排气门打开。活塞向上运动，排出废气 4.汽油机与柴油机的异同 相同点： （1）基本构造和主要部件作用相似。 （2）每个工作循环都一样，有吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。 （3）四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成。 （4）一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两圈，飞轮转两圈，做功一次。 不同点： （1）构造不同：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。 （2）燃料不同：汽油机燃烧汽油，而柴油机燃烧柴油。 （3）吸气冲程不同：汽油机吸进汽油和空气和燃料混合物，柴油机只吸进空气。 （4）点火方式不同：汽油机属点燃式点火，柴油机属压燃式点火。 ※知识拓展：四冲程气缸工作过程 1.吸气冲程 是向气缸内填充新鲜气体的过程。进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下运动，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸。活塞在气缸中由曲轴通过连杆带动从上止点向下止点移动的过程此时进气门打开；排气门关闭。当活塞到达下止点时该过程结束。 2.压缩冲程 是将缸内的气体压缩的过程（为燃烧着火创造基本条件，缸内温度升高）。进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，压强增大，温度升高。活塞在气缸中由曲轴通过连杆带动从下止点向上止点移动的过程此时进气门、排气门均关闭。当活塞到达上止点时该过程结束。 3.做功冲程 在压缩冲程未尾，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气。高温高压燃气推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动。活塞在燃气压力的作用下由上止点向下止点运动，曲轴通过连杆带动旋转输出功。此时进、排气门均关闭。当活塞到达下止点时该过程结束。 4.排气冲程 是为了下一循环工作而清除缸内燃烧后的废气的过程。进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。活塞在气缸中由曲轴通过连杆带动从下止点相上止点运动的过程。当活塞到达上止点时该过程结束。 考点01：热机 【典例精讲01】（2023秋•武侯区校级月考）下列关于汽油机与柴油机的说法错误的是（　　） A．汽油机与柴油机使用的燃料不同 B．汽油机适用于小型汽车，柴油机适用于载重汽车 C．柴油机与汽油机除使用的燃料不同外，在构造上完全相同 D．柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火 【变式训练1-1】（2023秋•武侯区校级期末）下列关于汽油机和柴油机的主要区别，其中错误的是（　　） A．柴油机的上部是喷油嘴，汽油机的顶部有火花塞 B．在做功冲程中，柴油机的点火方式叫点燃式，汽油机的点火方式叫压燃式 C．柴油机比汽油机笨重，但效率高 D．柴油机吸入汽缸的只是空气，汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物 【变式训练1-2】（2023秋•东乡区校级月考）1782年，英国人 　 　发明了往复式蒸汽机，使蒸汽机成为可以广泛使用的动力机；蒸汽机是利用 　 　能做功的机械，属于热机。 【变式训练1-3】（2023秋•贵阳期中）暑假，小明随爸爸去4S店保养车。小明爸爸问师傅“该换什么了？”师傅告诉小明爸爸“该换火花塞了”，通过此对话你判断他家的车用的机器是内燃机中的 　 　（选填“汽油机”或“柴油机”）。 考点02：四冲程内燃机的工作过程 【典例精讲02】（2022秋•洪山区校级期末）如图所示为某单缸四冲程内燃机工作示意图，下列说法中正确的是（　　） A．一个完整工作循环的顺序是：乙甲丁丙 B．甲冲程是依靠飞轮的惯性运转的 C．丙冲程中活塞向上运动排出废气 D．丁冲程发生的能量转化是内能转化为机械能 【变式训练2-1】（2023•绥宁县模拟）四冲程汽油机在工作过程中，将机械能转化为内能的冲程是（　　） A．吸气冲程 B．排气冲程 C．做功冲程 D．压缩冲程 【变式训练2-2】（2023•青羊区模拟）如图是我国古代发明的取火器模型图，把木制推杆迅速推入牛角套筒时，杆前端的艾绒就会立刻燃烧起来，这是通过 　 　（选填“做功”或“热传递”）的方式，使筒内空气内能增加，温度升高，达到艾绒的着火点。这与四冲程汽油机工作循环中的 　 　冲程类似。 【变式训练2-3】（2023秋•蓬江区期末）燃油汽车的动力机械是内燃机。大部分内燃机是由四个冲程不断循环来保证连续工作的。如图所示是内燃机的 　 　冲程，该过程中燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压气体推动活塞向下运动时，把气体的 　 　能转化为了活塞的 　 　能。 1．（2023•新疆中考真题）人类最早发明的热机是（　　） A．蒸汽机 B．内燃机 C．喷气发动机 D．火箭发动机 2．（2023•绥化中考真题）如图是四冲程汽油机的工作示意图。从能量转化的角度看，机械能转化为内能的冲程是（　　） A． B． C． D． 3．（2023•大连中考真题）四冲程汽油机在工作过程中，将燃气的内能转化为机械能的冲程是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 4．（2023•广安中考真题）汽车已成为现代生活中不可缺少的一部分，燃油汽车多采用四冲程汽油机，它主要通过 　 　冲程获得动力。 5．（2023•西宁中考真题）如图所示，在试管内装适量的水，用塞子塞住管口，加热一段时间后，塞子受到水蒸气的压力而冲出，此时水蒸气的内能转化为塞子的 　 　能，此过程中的能量转化与四冲程汽油机的 　 　冲程相同。 1．（2023春•普陀区校级期末）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 2．（2023秋•东莞市校级期中）如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，正确的顺序是（　　） A．甲、乙、丙、丁 B．乙、丁、甲、丙 C．甲、丙、乙、丁 D．丁、丙、甲、乙 3．（2023•广陵区校级二模）2023年4月24日是第八个“中国航天日”，学校飞天社团的同学制作了水火箭，如图是某水火箭的简易原理图。使用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，会使水从水火箭中向下喷出，从而使水火箭升空。结合材料，你认为以下说法错误的是（　　） A．水火箭加速升空阶段机械能不变 B．水向下喷出会使水火箭升空是由于力的作用是相互的 C．使用打气筒打气时能量转化与汽油机的压缩冲程相同 D．使用打气筒向水火箭内打气的过程，水火箭中空气的内能在增大 4．（2023秋•鹿邑县月考）下列关于汽油机和柴油机的说法不正确的是（　　） A．柴油机和汽油机使用的燃料不同 B．柴油机和汽油机吸入的气体都是空气 C．柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞 D．柴油机和汽油机的做功冲程都是将内能转化为机械能 5．（2022秋•郑州期末）如图所示为某单缸四冲程内燃机工作示意图，下列说法中正确的是（　　） A．只有甲冲程能获得动力，其他冲程都是靠惯性运转的 B．乙冲程只吸入空气 C．丙冲程中排出的废气不含任何能量 D．丁冲程是做功冲程 6．（2023•安阳模拟）燃料直接在气缸内燃烧产生动力的热机叫做内燃机，其中将内能转化为机械能的冲程是 　 　（选填“吸气”“压缩”“做功”或“排气”）冲程。 7．（2023秋•昆明期末）如图所示是汽油机工作时的某个冲程，该冲程是 　 　冲程，此过程中通过 　 　（选填“做功”或“热传递”）方式使气缸内燃料混合物的内能增大。 8．（2022秋•闽清县校级期末）汽油机的做功冲程从能量转化的角度看是把 　 　能转化为机械能；在汽油机的压缩冲程中，是通过 　 　方式增加气体内能的。 9．（2022秋•岳西县期末）如图所示是汽油机工作循环中的某个冲程的剖面图，由图可知该冲程发生的能量转化是 　 　。 10．（2022秋•茂南区校级期末）汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成，如图所示是表示汽油机的 　 　冲程，在汽油机工作的四个冲程中，将内能转化为机械能的是 　 　冲程。汽车汽油机工作过程中，水箱中的水温度会升高，这是通过 　 　的方式使水的内能增加。 11．（2023秋•淮滨县校级月考）科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立刻向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压的水蒸气，推动活塞再次 　 　，水蒸气温度 　 　（选填“升高”、“降低”或“不变”），其内能 　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”），这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的效率。为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是 　 　冲程。 12．（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。 13．（2023秋•封开县校级期中）阅读短文，回答问题。 空气的动力 空气动力是指空气与物体做相对运动时作用在物体上的力，简称气动力。当我们快速地松开鼓起来的气球时，气球会“嗖”的一下飞出去了，这时气球获得了气动力。我们再观察一个实验：如图甲所示，将一个针管的活塞推到底端，并通过一个胶管与一个吹了气的气球相连，用力挤压气球，发现活塞被顶起。这个实验说明空气作为动力对活塞做了功。 被压缩的气体压强变大，能对外做功，那么在生活中是否能将空气作为一种“能源”，变成一种推进物体前进的动力呢？经过长时间探索，人们已经成功制造出多种使用压缩空气为动力，推动叶片或者活塞运动的发动机，即叶片式、活塞式空气发动机。 图乙是某新型的以空气发动机为动力的汽车，它共有4个压缩空汽缸，总容量为90L，可储存标准大气压下90m3的空气，其设计最高速度可达154km/h，平均每加一次气能行驶200km或10h。压缩空气动力汽车的充气方式有两种：一是使用车辆自带的空气压缩机，使用家庭电路作为电源，就可在4个小时内完成充气；二是到指定的加气站，可在短短3分钟内完成充气。由于空气发动机不直接使用燃料，因而具有体积小、结构简单、维修成本低、操控方便、“零”排放的优点，即使因为技术不成熟导致某些缺点，在科学界引起不小的争议，但这项技术仍然具有广阔的发展空间。 根根据上述材料，回答下列问题： （1）压缩空气动力汽车与汽油机汽车相比优点正确的是 　 　。 A.空气发动机不直接使用燃料 B.空气发动机直接使用燃料 C.体积小、结构复杂 （2）图丙所示是四冲程汽油机的 　 　冲程。 （3）分析上文，下面说法错误的是 　 　。 A.松开鼓起来的气球时，气球飞出去，这是因为物体间力的作用是相互的 B.以空气发动机为动力的汽车，靠汽缸内空气膨胀对外做功 C.空气动力汽车工作时将内能转化为机械能 D.空气动力汽车工作时将机械能转化为内能 （4）资料表明，空气发动机排出的尾气温度低于周围空气的温度，对于产生此现象的原因：气体对 　 　做功（选填“内”或“外”），内能 　 　（选填“减小”或“增大”），温度 　 　（选填“降低”或“升高”）。 学科网（北京）股份有限公司 $$