14.1 热机 新知梳理+典型例题+配套+练习题-2024-2025学年人教版物理九年级上学期

14.1 热机 ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ 【题型1】热机的识别 4 【题型2】热机的四个冲程的辨别 7 【题型3】汽油机和柴油机的区别 11 【题型4】内燃机工作循环的计算 14 1．热机 （1）热机的定义：利用内能做功的机械叫热机 （2）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 （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。 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，如图所示 □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； □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； □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； □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。 （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； 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。 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．内燃机工作冲程的判断 第一步看气门 看两气门开、闭情况。若两气门都关闭，则内燃机处于压缩或做功冲程；若有一个气门打开，内燃机处于吸气或排气冲程。 第二步看活塞 看活塞运动方向。活塞向上运动时，内燃机处于压缩或排气冲程；若活塞向下运动，内燃机处于吸气或做功冲程。 第三步综合分析 综合两个气门和活塞的工作情况得出结论。 火花塞判断法 根据火花塞判断：火花塞点火是做功冲程。 3．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。 4．一个工作循环包括四个冲程，曲轴（飞轮）转动2周，活塞往复运动2次，2次能量转化（包含一次压缩冲程，机械能转化为内能；一次做功冲程，内能转化为机械能），1次对外做功。 5．汽油机和柴油机的构造图 6．汽油机和柴油机的异同 【题型1】热机的识别 （2024秋•夷陵区月考）如下列四种交通工具中，不是以热机为动力的是（　　）例1 A．蒸汽火车头 B．和谐号动车组 C．国产C919客机 D．长征号火箭 【答案】B 【分析】热机是把内能转化成机械能的装置，分析各选项能量转化即可正确解题。 【解答】解：热机工作时需要将燃料在汽缸内燃烧，把燃料的内能转化为机械能； B、和谐号动车组是利用电动机驱动的，电动机是把电能转化成机械能，故A符合题意； ACD、蒸汽火车头、C919客机、长征号火箭都是利用燃料燃烧产生的内能来做功，把内能转化成机械能的装置，符合热机的特点，故ACD不符合题意。 故选：B。 ◄ 点拨 ► 热机和人力机械、电动机械的主要区别在于热机利用“内能”来做功，最终将内能转化为机械能，而不是利用其他能量来做功。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。 【变式1】（2024秋•西华县校级月考）以下常见物品中属于热机的是（　　） A．手机 B．洗衣机 C．电视机 D．柴油机 【答案】D 【分析】利用内能做功的机器属于热机。 【解答】解：ABC．手机、洗衣机、电视机都属于用电器，不属于热机，故ABC不正确； D．柴油机是内燃机的一种，属于热机，故D正确。 故选：D。　 【变式2】（2024秋•青山湖区校级月考）如图所示，下列工具工作过程中使用热机的是（　　） A．推土机 B．自行车 C．电动车 D．儿童滑板车 【答案】A 【分析】利用内能做功的机器属于热机。 【解答】解：A．内燃机是典型的热机，推土机在工作过程中使用了热机，故A正确； B．自行车主要依靠人力踩踏脚踏板来驱动车轮转动，它并没有使用内燃机或其他类型的热机作为动力源。因此，自行车在工作过程中没有使用热机，故B不正确； C．电动车使用电池作为能源，通过电动机将电能转化为机械能来驱动车轮转动，电动车在工作过程中没有使用热机，故C不正确； D．儿童滑板车同样依靠人力来推动或滑行，它也没有使用内燃机或其他类型的热机作为动力源，因此，儿童滑板车在工作过程中没有使用热机，故D不正确。 故选：A。　 【变式3】（2024秋•新市区月考）下列运载工具中，需要不利用热机的是（　　） A．汽轮机 B．喷气式飞机 C．远洋轮船 D．纯电动汽车 【答案】D 【分析】各种将蒸汽或燃气的内能转化为机械能的发动机称为热机。热机的种类分为：①蒸汽机；②内燃机；③汽轮机；④喷气发动机。 【解答】解：热机是利用燃料燃烧释放的热量转化成机械能的装置，汽轮机、喷气式飞机、远洋轮船内的蒸汽轮机均需要用到燃料，故都需要用热机；纯电动汽车利用的是电动机，将电能转化为机械能，不属于热机。 故选：D。 【题型2】热机的四个冲程的辨别 （2024春•西陵区校级月考）如图所示的汽油机示意图，当曲轴的转动如图的位置时，该汽油机工作在哪个冲程（　　）例2 A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】B 【分析】四冲程汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、压缩、做功和排气，根据活塞的运动方向和气门的闭合情况可做出判断。 【解答】解：由图可知，两气门关闭，活塞向上运动，压缩气体做功，是压缩冲程。 故选：B。 ◄ 点拨 ► 此题主要考查了汽油机的四个冲程的辨别，关注气门和活塞的运动情况是正确判断的关键。 【变式1】（2024•香坊区校级开学）下列是四冲程汽油机的四个冲程示意图，其中表示做功冲程的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【分析】判断汽油机的四个冲程，先看进气门和排气门的关闭情况，进气门打开的是吸气冲程，排气门打开的是排气冲程，进气门和排气门都关闭的是压缩冲程或者做功冲程；活塞上行为压缩冲程和排气冲程；活塞下行为吸气冲程和做功冲程。 【解答】解： A、两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，火花塞喷出电火花，是做功冲程，故A符合题意； B、排气门开启，活塞上行，废气被排出汽缸，是排气冲程；故B不符合题意； C、两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，故C不符合题意； D、进气门开启，活塞下行，燃料和空气的混合物进入汽缸，是吸气冲程；故D不符合题意。 故选：A。　 【变式2】（2024秋•凉州区校级月考）根据汽油机和柴油机的区别，对图中各冲程描述正确的是（　　） A．如图甲冲程都是使得空气和燃油的混合气体内能增大 B．如图乙冲程汽油机吸入的是空气，柴油机吸入的是空气和柴油的混和气体 C．如图丙冲程都是机械能转化为内能 D．如图丁冲程都是利用飞轮惯性带动活塞运动 【答案】D 【分析】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。在压缩冲程和做功冲程中，判断好能量转化方向，再对选项逐次进行判断。 【解答】解：如图甲，两气门关闭，活塞向上运动，属于压缩冲程，将机械能转化为内能； 如图乙，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程，将废气排出； 如图丙，两气门关闭，活塞向下运动，火花塞点火，所以是做功冲程； 图丁中进气门打开，属于吸气冲程； A．如图甲冲程汽油机使得空气和燃油的混合气体内能增大，故A错误； B．如图乙冲程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．如图丙冲程都是内能转化为机械能，故C错误； D．如图丁冲程都是利用飞轮惯性带动活塞运动。故D正确。 故选：D。　 【变式3】（2024•五华区校级三模）小云打开冰箱门，发现冷冻室的侧壁上有很多霜，这是水蒸气 　（填物态变化的名称）形成的。内燃机的一个工作循环由四个冲程组成，如图所示是内燃机的 　冲程。 【答案】凝华；排气。 【分析】凝华是由气态直接变成固态的过程；根据进气门和排气门的状态以及活塞运动的方向确定冲程的种类。 【解答】解：冰箱冻室侧壁上的霜是由气态的水蒸气遇冷直接变成固态的冰形成的，属于凝华现象； 根据图示可知，排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程。 故答案为：凝华；排气。 　 【题型3】汽油机和柴油机的区别 （2024秋•吴起县月考）柴油机和汽油机的主要区别在于，汽油机在吸气冲程中吸入汽油和空气的混合物，而柴油机吸入的只有　 　，构造上柴油机顶端有喷油嘴，而汽油机顶部有　 　。例3 【答案】空气；火花塞。 【分析】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。 【解答】解：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。 故答案为：空气；火花塞。 ◄ 点拨 ► 此题考查的是汽油机和柴油机的结构区别及吸入物质区别等，属于热机部分的重点内容，需要熟练掌握。 【变式1】（2023秋•辉县市期末）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 【答案】B 【分析】（1）汽油机和柴油机使用的燃料不同。 （2）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。 （3）柴油机和汽油机的构造不同。 （4）热机是将内能转化为机械能的机器。 【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。　 【变式2】（2024秋•肇源县月考）汽油机和柴油机有很多的异同点，下列有关四冲程汽油机和柴油机的异同点说法不正确的是（　　） A．汽油机和柴油机都是内燃机 B．吸气冲程，汽油机吸入的只有空气，柴油机吸入的是柴油和空气的混合物 C．汽油机和柴油机的一个工作循环对外只做一次功，曲轴转两圈 D．柴油机的点火方式是压燃式，汽油机的点火方式是点燃式 【答案】B 【分析】①柴油机和汽油机都是利用内能做功的机器，都是热机，因为燃料都是在气缸内燃烧，又都叫做内燃机； ②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； ③四冲程内燃机工作时，活塞在气缸中往复运动两次，完成一个工作循环，做一次功，共计四个冲程； ④在压缩冲程中，柴油机对气体的压缩程度更大，根据做功改变物体的内能可得出结论。 【解答】解：A、柴油机和汽油机都属于内燃机，工作过程中将燃料燃烧释放出的内能转化为活塞的机械能，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、四冲程汽油机和柴油机的一个工作循环，四个冲程，活塞往复运动两次，曲轴连杆转两周，飞轮转两周，只有做功冲程对外做功一次，把内能转化为机械能，其它三个冲程靠飞轮的惯性完成。故C正确； D、柴油机的点火方式是压燃式，汽油机的点火方式是点燃式，在压缩冲程中，柴油机对气体压缩程度更大，对气体对功更多，所以柴油机在压缩冲程末的温度比汽油机高，故D正确。 故选：B。　 【变式3】（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 【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，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，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。 【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。 【题型4】内燃机工作循环的计算 （2024秋•岳西县月考）某四冲程汽油机正常工作时飞轮的转速为2400r/min，若每次做功冲程对外所做的有用功为300J，则该汽油机每秒对外做有用功 　J。例4 【答案】6000。 【分析】汽油机完成一个工作循环，要经历4个冲程，飞轮转动2周，活塞往返2次，燃气对外做功1次，已知飞轮转速，可求汽油机每秒对外做功次数； 已知每次对外做的功，可求出活塞1s所做的有用功。 【解答】解：飞轮转速是2400r/min＝40r/s，即飞轮每秒转40r， 因为一个工作循环飞轮转2r，对外做功1次， 所以，飞轮转40r，完成20个工作循环，对外做功20次； 1s内汽油机做的有用功为：W＝20×300J＝6000J。 故答案为：6000。 ◄ 点拨 ► 本题考查了热机的相关计算，牢记相关数据是解题的关键。牢记转数与做功次数和工作循环个数的关系：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。 【变式1】（2024•凉州区校级三模）为了优化生活环境，城市建设部门在全市范围内展开了“雨污分流”工程建设。经太阳曝晒后发现砂石的温度明显高于旁边水池里的水温，这是因为砂石的比热容　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）水的比热容。如图所示为汽油机的　 　冲程，若该单缸四冲程汽油机1s内对外做功20次，则汽油机转速为　 　转/min。 【答案】小于；压缩；2400。 【分析】（1）质量相同的沙石和水，根据公式Q＝cmΔt可知，从太阳处吸收相同的热量后，升高的温度Δt和比热c成反比，沙石的比热小，温度升的高； （2）由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程；四个冲程中压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能，排气和吸气冲程没有能的转化；热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周。 【解答】解：（1）根据公式Q＝cmΔt可知，质量相同的沙石和水，从太阳处吸收相同的热量后，升高的温度Δt和比热c成反比，水的比热比沙石的比热大，因此水的温度升的低； （2）如图，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，可以判断是压缩冲程；每秒可以对外做功20次，因一个工作循环转2圈，对外做功一次，飞轮转速40r/s＝2400r/min。 故答案为：小于；压缩；2400。　 【变式2】（2024•凉州区一模）某单缸四冲程内燃机1s内对外做功15次，则其曲轴的转速为 　r/min。若做功冲程推动活塞一次做功1200J，则该内燃机工作时的功率是 　W。 【答案】1800；1.8×104。 【分析】（1）四冲程内燃机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次； （2）根据题意可知四冲程内燃机做功一次需要的时间，利用P求出该内燃机工作时的功率。 【解答】解：单缸四冲程内燃机1s内对外做功15次，1min内对外做功的次数为60×15次＝900次， 由于四冲程内燃机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以该内燃机曲轴每分钟转1800圈，即曲轴的转速为1800r/min； 根据提意见可知，该四冲程内燃机对外做功一次需要的时间ts， 则该内燃机工作时的功率：P1.8×104W。 故答案为：1800；1.8×104。　 【变式3】（2023秋•南通期末）根据所学知识，完成填空。 （1）如图所示的电热水壶，烧水时电热丝通过 　的方式改变了水的内能； （2）该壶嘴上有一个能绕A点活动的金属片，水烧开时，“热气”会将金属片冲开，此时“热气”的内能转化为金属片的 　，这与汽油机的　　冲程能量转化过程相同； （3）一单缸四冲程汽油机的曲轴转速为600r/min，对外做功一次约为1500J。这台汽油机的功率为 　W。 【答案】（1）做功；（2）机械能；做功；（3）7500。 【分析】（1）（2）做功可以使内能与机械能之间进行转化：对物体做功，物体内能会增加；物体对外做功，物体内能会减少；汽油机有吸气、压缩、做功、排气四个冲程，做功冲程是将内能转化为机械能的过程； （3）热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功l次，活塞往返2次，飞轮转动2周，根据这个比例关系可以求出活塞所做的功，然后利用P求出功率。 【解答】解：（1）电热水壶烧水时电热丝利用了电流的热效应，通过做功的方式改变了水的内能； （2）水烧开的时候，“热气”总是将壶嘴上的金属片冲开，热气对金属片做功，热气的内能转化金属片的机械能； 从能量转化的角度看，水汽冲金属片现象相当于汽油机的做功冲程； （2）汽油机飞轮转速是600r/min，每分钟飞轮转动600圈，完成300个工作循环，对外做功300次； 做功冲程工作时，推动活塞一次做功1500J，1min做功W＝1500J×300＝4.5×105J，这台汽油机的功率为P7500W。 故答案为：（1）做功；（2）机械能；做功；（3）7500。 第2页（共17页） 学科网（北京）股份有限公司 $$ 14.1 热机 ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ ▒▓ 一、选择题（共12小题） 1．（2024秋•天山区校级月考）烧汽油小汽车的司机踩油门是直接控制的（　　） A．进入汽缸的油质量多少 B．进入汽缸空气质量多少 C．刹车距离 D．废气的排出 2．（2024秋•天府新区校级月考）下列机械的动力装置不是使用热机的是（　　） A．玉兔号月球车 B．山东号航母 C．C919客机 D．长征五号火箭 3．（2023秋•奉节县期末）关于内能的下列说法中，正确的是（　　） A．一块0℃的冰熔化成0℃的水，内能一定增加 B．物体的温度越高，具有的热量越多 C．热量总是从内能大的物体传递到内能小的物体传递 D．热机就是将机械能转变为内能的装置 4．（2024秋•岳西县月考）如图，这是汽油机工作循环中的某个冲程，关于此冲程的说法正确的是（　　） A．进气门关闭，排气门打开 B．汽缸内气体温度降低 C．靠飞轮的惯性完成 D．内能转化为机械能 5．（2024秋•龙华区月考）篮球比赛中同学们发现篮球气不是很足，体育老师拿来打气筒给篮球充气，充气的过程相当于汽油机的（　　） A．吸气过程 B．排气冲程 C．压缩冲程 D．做功冲程 6．（2024•镇江二模）下列汽油机的四个冲程中，将废气排出气缸的冲程是（　　） A． B． C． D． 7．（2024秋•安州区月考）下列关于柴油机和汽油机的说法错误的是（　　） A．柴油机的上部是喷油嘴，汽油机的顶部有火花塞 B．柴油机和汽油机吸入汽缸的都只有空气 C．柴油机和汽油机使用的燃料不同 D．柴油机比汽油机笨重，但效率高 8．（2023秋•枣庄期末）若让一台正在正常开动的柴油机停止转动，一般应对它进行的操作是（　　） A．断开它的电路，停止给它供电 B．关停它的油路，停止给它供油 C．以上两种方法都可以 D．以上两种方法都不行 9．（2024秋•潜江月考）关于内能的利用，下列说法正确的是（　　） A．热机的种类很多，如：蒸汽机、内燃机、喷气发动机、电动机等 B．柴油机吸气冲程吸入的是柴油和空气的混合物 C．汽车的排气量就是指汽缸的总容积 D．做功冲程使汽车获得动力，其他三个冲程靠飞轮的惯性完成 10．（2023秋•阿克苏市月考）一有时间就帮家里干农活的阿布都同学发现，自家拖拉机的柴油机上装有又重又大的飞轮，其作用是（　　） A．增加柴油机的输出功率 B．增加柴油机的稳定性 C．改变柴油机的转速 D．增加柴油机转动的惯性 11．（2023秋•兰山区校级月考）若汽油机飞轮转速为3600转/分，则1秒内汽油机对外做多少次功（　　） A．30 B．60 C．120 D．15 12．（2024秋•宝安区校级月考）如图a为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断不正确的是（　　） A．图a中气缸内的蒸气体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力 B．图b中甲冲程是依靠飞轮的惯性运转的 C．从能量转化角度讲，蒸气弹射装置工作时与图乙所示的原理相似 D．丙冲程的能量转化与烧水时水蒸气把壶盖顶起来的能量转化相同 二、填空题（共6小题） 13．（2024春•灌云县月考）世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意，如：蒸汽机和汽油机，它们工作时，是将燃料燃烧释放的　 　转化为　 　。如图所示模拟实验中：图甲中是水蒸气驱动叶轮转动，图乙中是上升的热空气驱动叶轮转动，则图　 　是汽油机的工作原理图。 14．（2024•吉州区校级一模）用塑料矿泉水瓶进行了如下探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）；扭转瓶子（如图乙）；轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾。文中划线部分的能量转化过程与图丙中热机的　 　冲程相似（填字母序号）；柴油机气缸顶部　 　火花塞（选填“有”或“无”）。 15．（2024•市中区模拟）新疆是中国西域璀璨的明珠，所出产的长绒棉是世界上最好的棉花，棉田基本都采用机械化采摘，采棉机上的柴油机是利用燃料燃烧释放出的　 　（选填“内能”或“热量”）来做功的；新疆瓜果味道香甜，主要是该地区砂石较多、日照时间长，由于砂石的　 　较小，导致昼夜温差大，非常有利于水果中糖分的积累。 16．（2024•裕华区校级二模）小汽车已进入平常百姓家（如图），若汽车在水平路面上快速行驶，由于汽车上下表面空气流动速度不同，汽车对地面的压力和静止时相比会 　（选填“变大”“变小”或“不变”）；汽车上的散热器用水作为冷却剂，是因为水的　 　大。若一台单缸四冲程汽油机1s内对外做功25次，则该汽油机飞轮的转速为 　r/min。 17．（2023秋•烈山区校级月考）单缸四冲程汽油机工作时飞轮转速为3600r/min，若做功冲程推动活塞一次做功1200J，则该内燃机工作时的功率是 　W。 18．（2023秋•宿迁期末）如图所示，小明在吹气球时，被吹大了的气球没能用手握住，呼啸着飞了出去。若他及时捡拾起气球，将会感觉到它喷气的嘴部温度和原来相比 　（选填“变高”、“变低”或“没有变化”），这是因为当球内气体喷出来时，发生的能量转化情况是　 　能转化为　 　能。汽油机在工作时，　 　冲程与这一情景过程中能量的转化是一致的。汽油机工作时对外的输出功率为25kW，飞轮转速为5000转/min，则每个工作循环汽油机对外做功　 　J。 三、计算题（共1小题） 19．（2024秋•芜湖月考）某台单缸四冲程内燃机的活塞面积是120cm2，一个冲程是0.3m，做功冲程中燃气对活塞的平均压强是5×105Pa，曲轴的转速是300r/min．求： （1）内燃机每分钟做的功？ （2）其功率是多少？ 一、选择题（共12小题） 1．【答案】B 【分析】（1）内燃机的工作循环为：吸气、压缩、做功、排气； （2）汽油机吸气冲程吸入的是空气和汽油的混合物。 【解答】解：ABCD、司机通过操作踩油门来控制进气门打开的角度，从而可以控制进入气缸的空气的多少，进入空气越多，可燃物燃烧放热越多，气体对外做功就越多，故ACD错误、B正确。 故选：B。 【点评】本题考查汽油机的工作原理，较为基础。 2．【答案】A 【分析】热机是把内能转化成机械能的装置，分析各选项能量转化即可正确解题。 【解答】解：热机工作时需要将燃料在汽缸内燃烧，把燃料的内能转化为机械能； A、因为月球上没有空气，也就没有氧气，在月球上热机无法正常工作，所以月球车不用热机来驱动，故A符合题意； BCD、山东号航母、C919客机、长征五号火箭都是利用燃料燃烧产生的内能来做功，把内能转化成机械能的装置，符合热机的特点，故BCD不符合题意。 故选：A。 【点评】本题主要考查了对热机的理解，明确热机的能量转化是解题的关键。 3．【答案】A 【分析】改变物体内能的方式有做功和热传递。 发生热传递的条件是存在温度差，热传递过程中传递的是热量而不是温度；热量是过程量，不是状态量，根据热量的描述进行判断。 热机就是将内能转变为机械能的装置。 【解答】解：A．一块0℃的冰熔化成0℃的水的过程，吸收热量，内能增加，温度不变，故A正确； B．内能是状态量，而热量是过程量，不是状态量，不能说物体含的热量多，故B错误； C．热量总是从温度高的物体传递到温度低的物体，内能大的物体温度不一定高，故C错误； D．热机就是将内能转变为机械能的装置，故D错误。 故选：A。 【点评】本题综合考查了发生热传递的条件、影响内能大小的因素、热机的认识、热量和物体内能的改变方式等知识，综合性较强，易出错。 4．【答案】C 【分析】单缸四冲程汽油机的四个冲程分别为：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程。 压缩冲程中将机械能转化为内能；做功冲程中将内能转化为机械能。 在内燃机的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是靠飞轮的惯性完成的。 【解答】解：ABD、如图，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，可以判断是压缩冲程；活塞压缩空气做功，将机械能转化为内能，气缸内气体温度升高，故ABD错误； C、在汽油机的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是靠飞轮的惯性完成的，故C正确。 故选：C。 【点评】此题考查了对内燃机四个冲程的判断以及涉及能量转化的两个冲程，要结合气门的开闭与活塞的运动方向进行判断。 5．【答案】C 【分析】（1）做功可以改变物体的内能，对物体做功，物体的内能增大、温度升高。 （2）做功程冲是内能转化为机械能，压缩冲程是机械能转化为内能。 【解答】解：充气的过程中，对篮球内空气做功，机械能转化为内能，相当于汽油机的压缩冲程。 故选：C。 【点评】本题考查了做功改变物体的内能、汽油机的工作过程和能量的转化，属于基础题。 6．【答案】A 【分析】根据气门的闭合情况、活塞的运动情况分析是哪个冲程。 【解答】解：A、进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程，故A正确； B、进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，为吸气冲程，故B错误； C、进气门和排气门都关闭，气缸顶部的火花塞产生电火花，活塞向下运动，为做功冲程，故C错误； D、进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，故D错误。 故选：A。 【点评】本题考查了四冲程的判断，基础题。 7．【答案】B 【分析】（1）柴油机的气缸顶部是喷油嘴，汽油机的气缸顶部是火花塞。 （2）吸气冲程，汽油机吸入气缸的是空气和汽油的混合物；柴油机吸入气缸的是空气。 （3）柴油机使用的燃油是柴油，汽油机吸入气缸的燃油是汽油。 （4）柴油机的压缩比大，笨重、效率高。 【解答】解：A．柴油机的气缸顶部是喷油嘴，采用的点火方式是压燃式，而汽油机的气缸顶部是火花塞，通过火花塞产生电火花来点燃汽油和空气的混合物，采用的点火方式是点燃式，故A正确，不符合题意； B．汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入气缸的只有空气，故B错误，符合题意； C．柴油机使用柴油作为燃料，而汽油机使用汽油作为燃料，故C正确，不符合题意； D．柴油的燃烧效率更高，所以柴油机的效率也更高，能够提供更大的动力，故D正确，不符合题意。 故选：B。 【点评】本题考查的是柴油机和汽油机的区别和联系，属于基础题目。 8．【答案】B 【分析】在压缩冲程末尾，喷油嘴会喷出雾状柴油，柴油燃烧。 【解答】解：在压缩冲程末尾，喷油嘴会喷出雾状柴油，柴油燃烧，然后内能转化为机械能，对外做功，要想让一台正在正常开动的柴油机停止转动，需要停止供油即可，断开它的电路，停止给它供电，柴油机也可以工作，不能停止转动，故ACD错误，B正确。 故选：B。 【点评】本题考查了内燃机的工作过程，明确内燃机的工作原理是解题的关键。 9．【答案】D 【分析】（1）热机将燃料燃烧获取的内能转化为机械能的装置； （2）柴油机吸入气缸的是空气，汽油机吸入气缸的是空气和汽油的混合物； （3）汽车的排气量是指活塞从汽缸一端运动到另一端所扫过的容积； （4）在热机的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是靠飞轮的惯性完成的。 【解答】解：A、热机将燃料燃烧获取的内能转化为机械能的装置，分为：蒸汽机、内燃机、喷气发动机、火箭发动机等，因此蒸汽机、内燃机和喷气发动机属于热机，电动机不属于热机，故A错误； B、柴油机吸气冲程吸入的是空气，故B错误； C、汽车的排气量是指活塞从汽缸一端运动到另一端所扫过的容积，故C错误； D、四冲程内燃机，工作中，吸气和排气冲程没有能量转化，压缩冲程将机械能转化为内能，只有做功冲程把内能转化为机械能，使汽车获得动力，其余三个冲程靠飞轮的惯性完成，故D正确。 故选：D。 【点评】本题考查了热机的有关知识，属于基础题。 10．【答案】D 【分析】柴油机工作时，做功冲程是高温高压的燃气冲动活塞，对外做功，燃气的内能转化为活塞的机械能，其余三个冲程都是靠飞轮的惯性来完成，由此可知柴油机上装有又重又大的飞轮的作用。 【解答】解：柴油机工作时，做功冲程是高温高压的燃气冲动活塞，对外做功，燃气的内能转化为活塞的机械能，其余三个冲程都是靠飞轮的惯性来完成，由此可知柴油机上装有又重又大的飞轮的作用是增加柴油机转动的惯性，更好地完成吸气、压缩和排气三个冲程，故ABC错误，D正确。 故答案选：D。 【点评】本题主要考查柴油机工作过程，理解四冲程柴油机做功冲程是燃气对活塞做功，其余三个冲程都是靠飞轮的惯性来完成是解题的关键。 11．【答案】A 【分析】汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次。 【解答】解：汽油机飞轮的转速为3600r/min＝60r/s，即飞轮每秒转60圈， 由于四冲程汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以该汽油机每秒内对外做功30次。 故选：A。 【点评】本题考查热机的有关计算，知道四冲程汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次是解题的关键。 12．【答案】C 【分析】（1）四冲程汽油机一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，在做功冲程中的能量转化是内能转化为机械能，在压缩冲程中的能量转化是转化机械能为内能；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； （2）做功冲程中，气缸内的燃气对外界做功，燃气的内能减小，温度降低。 【解答】解：A、图a中汽缸内的蒸气体积膨胀，从而推动活塞，拉动牵引绳，使舰载机获得牵引力，故A正确； B、图b中甲冲程是吸气冲程，是依靠飞轮的惯性运转的，故B正确； C、图丙中汽油机两气门都关闭，火花塞点火和活塞向下移动，是汽油机的做功冲程，也是内能转化为机械能的过程，与蒸汽弹射装置工作时的原理相似，故C错误； D、图b中甲进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程；乙两气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；丙两气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程；丁排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程；烧水时水蒸气把壶盖顶起来，内能转化为机械能，与丙图中的做功冲程能量转化相同，故D正确。 故选：C。 【点评】此题主要考查了汽油机四个冲程中的能量转化情况，知道压缩冲程与做功冲程发生了能量的转化情况正好相反。 二、填空题（共6小题） 13．【答案】内能；机械能；乙。 【分析】热机是把内能转化为机械能的机器； 蒸汽机先加热水，高温高压的水蒸气再带动活塞等部件将内能转化为机械能；汽油机燃料在气缸内燃烧，化学能转化为内能，内能再转化为机械能。 【解答】解：蒸汽机和汽油机在工作时，都是将燃料燃烧释放的内能转化为机械能；图中甲是蒸汽机的工作原理图，乙是汽油机的工作原理图。 故答案为：内能；机械能；乙。 【点评】本题考查的是热机的基本原理；知道蒸汽机和汽油机的原理图。 14．【答案】D；无。 【分析】（1）压缩气体做功时，将机械能转化为内能；气体对瓶盖做功时，将内能转化为机械能；汽油机在压缩冲程中将机械能转化为内能，在做功冲程中将内能转化为机械能； （2）柴油机气缸顶部是喷油嘴。 【解答】解：（1）扭转瓶子时，压缩瓶内气体做功，瓶内气体的内能增大；轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出时，气体对瓶盖做功，将内能转化为机械能，与内燃机做功冲程的能量转化相同； 图A中的吸气门打开，是吸气冲程；图B的排气门打开，是排气冲程；图C中两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；图D中两气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程； 所以，文中划线部分的能量转化过程与图丙中热机的D冲程相似。 （2）柴油机气缸顶部是喷油嘴，无火花塞。 故答案为：D；无。 【点评】本题考查了四冲程内燃机的工作过程以及汽油机和柴油机在构造上的区别，解答此题的关键是根据题意分析得出瓶盖被瓶内的气体冲出时的能量转化情况。 15．【答案】内能；比热容。 【分析】热机是利用内能做功的机器；根据砂石的比热容较小分析。 【解答】解：柴油机属于热机，是利用燃料燃烧释放的内能来对外做功的；该地区砂石较多、日照时间长，由于砂石的比热容较小，吸收或放出相同的热量，砂石的温度升高或降低的多，导致昼夜温差大，非常有利于水果中糖分的积累。 故答案为：内能；比热容。 【点评】本题考查能量转化、比热容等知识，为基础题。 16．【答案】变小；比热容；3000。 【分析】（1）流体在流速大的地方，压强小； （2）水具有较大的比热容是它常被用做冷却剂的原因； （3）四冲程汽油机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周。 【解答】解：（1）汽车在水平路面上快速行驶时，相同时间内，空气经过汽车上方的路程比下方路程长，汽车上方的空气流速大、压强小，其下方的空气流速小、压强大，汽车在向上压强差的作用下产生向上的升力，所以汽车对路面的压力变小，小于汽车的重力，此时车对地面的压力比静止时相比会变小； （2）汽车散热器用水作为冷却剂，是利用了水的比热容较大的性质； （3）单缸四冲程汽油机1s内对外做功25次，表示每秒飞轮转动50圈，则该汽油机则其飞轮转速为3000r/min。 故答案为：变小；比热容；3000。 【点评】本题考查流体压强与流速的关系，水的比热容的特点以及热机的有关知识，难度不大。 17．【答案】36000。 【分析】热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，根据这个比例关系可以求出活塞所做的功，然后利用P求出功率。 【解答】解：因为飞轮转速是3600r/min，每分钟飞轮转动3600圈，完成1800个工作循环，对外做功1800次。 做功冲程工作时，推动活塞一次做功1200J， 所以1min做功W＝1200J×1800＝2.16×106J， 这台汽油机的功率为： P36000W。 故答案为：36000。 【点评】本题考查了热机的情况，解决此题要知道在四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次，记住相关数据是解题的关键。 18．【答案】变低；内；机械；做功；600。 【分析】（1）对物体做功时，物体的内能会增大，物体对外做功时，内能会减小； （2）汽油机的压缩冲程中，机械能转化成内能，做功冲程中内能转化为机械能； （3）汽油机的一个工作循环由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程组成。在一个工作循环中曲轴转2圈，飞轮转2周，做功一次； 然后根据一分钟所在的功和一分钟完成的工作循环即可求出每个工作循环汽油机对外做功。 【解答】解：（1）气球内的气体向外喷出，气体对外做功，内能减小，球内气体的温度降低，内能转化为机械能。 （2）汽油机的做功冲程中，火花塞放电，点燃混合气体，高温高压的燃气推动活塞做功，也是内能转化成机械能。 （3）1min对外做功：W＝Pt＝25×103W×60s＝1.5×106J， 四冲程汽油机的飞轮转速为5000r/min，即该飞轮每分钟转5000r。 因为一个工作循环，飞轮转2圈，做功1次， 所以1min完成2500个工作循环，对外做功2500次， 则每个工作循环汽油机对外做功： W1W1.5×106J＝600J。 故答案为：变低；内；机械；做功；600。 【点评】本题考查能量的转化，要知道物体对外做功，内能减小，还要知道做功冲程的特点；记住内燃机一个工作循环中，经历4个冲程，曲轴和飞轮转2圈，活塞往复运动2次，对外做功1次。 三、计算题（共1小题） 19．【答案】见试题解答内容 【分析】热机工作时的压力和燃气的压强和活塞的面积有关，做功的多少和燃气的平均压力和做功的距离有关，计算功率要在对应的时间内计算做功的多少。 【解答】解：（1）燃气对活塞的平均压力： F＝pS＝5×l05Pa×120×10﹣4m2＝6000N； 一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W＝Fs＝6000N×0.3m＝1800J； 曲轴每转两圈对外做功一次，所以1min转动300周，要做功150次，所以内燃机每分钟做的功：W总＝150×1800J＝2.7×105J； （2）内燃机的功率：P4500W。 答：（1）内燃机每分钟做的功是2.7×105J； （2）其功率是4500W。 【点评】此题考查热机中压力、功、功率的计算。在计算功率时要注意功和时间的对应关系。 第14页（共14页） 学科网（北京）股份有限公司 $$