14.2 热机 2025-2026学年人教版（2024）物理九年级全一册

笔 记 第14.2讲 热机 第14章：内能的利用 第二节：热机 记 笔 第14章：内能的利用 2 学科网（北京）股份有限公司 考点一 热机的定义与种类 热机的定义 1. 定义：利用内能做功（将内能转化为机械能）的机械称为热机。 2. 分类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 3. 热机工作时的能量转化：化学能→内能→机械能。 考察方向 考查热机的概念，判断机械是否属于热机，通常以概念为主。 方法点拨 判断机械是否是热机，要从能量转化的角度来判断。例如：电动机是将电能转化为机械能，不属于热机。 实验探究：利用内能做功 1. 实验装置： 2. 实验过程：在试管内装些水，用橡胶塞塞住试管口，用酒精灯给水加热至沸腾。 3. 实验现象：塞子被试管内的热气推出，试管口有“白雾”生成。【白雾液化】 4. 交流与论证：酒精燃烧放出热量，热量通过试管传递给水使其内能增加、温度升高，产生大量的水蒸气。水蒸气膨胀对橡胶塞做功，将橡胶塞推出试管口，同时，在试管口观察到大量的“白雾”，说明水蒸气的内能减少，温度降低 5. 能量转化：化学能→内能→机械能。 6. 结论：利用内能可以对外做功 典型例题 （2024秋•永年区期末）2024年9月25日，中国人民解放军向太平洋相关公海海域，成功发射1发携载训练模拟弹头的洲际弹道导弹（如图所示），飞越约1.2万公里，准确落入预定海域。该洲际弹道导弹的发动机是________（选填“电动机”或“热机”），工作时将________能转化为内能再转化为________能。 【答案】热机；化学；机械。 【解析】解：该洲际弹道导弹的发动机工作时将燃料的化学能转化为内能，再将内能再转化为机械能，属于热机。 故答案为：热机；化学；机械。 强化练习 1．（2024秋•广阳区期末）近年来我国重大装备层出不穷，国人倍感自豪。下列装备的动力装置不是热机的是（　　） A．新能源电动汽车 B．东风号远洋轮船 C．国产大飞机C919 D．长征五号运载火箭 【答案】A 【解析】解：A．新能源电动汽车是把电能转化成机械能，不符合热机的特点，故A正确； BCD．东风号远洋轮船、国产大飞机C919、长征五号运载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不正确。 故选：A。 2．（2024秋•清苑区期中）下列运载工具中，不需要利用热机的是（　　） A．喷气式飞机 B．柴油拖拉机 C．纯电动汽车 D．长征系列火箭 【答案】C 【解析】解：热机是利用燃料燃烧释放的热量转化成机械能的装置，喷气式飞机、柴油拖拉机、火箭均需要用到燃料，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：C。 3．（2024秋•顺平县期中）以下机械中，属于热机的是（　　） A．洗衣机 B．电动机 C．电视机 D．柴油机 【答案】D 【解析】解：AB．电动机、洗衣机是电能转化为机械能的装置，不属于热机，故AB错误； C．电视机将电能转化为光能和声能等，不属于热机，故C错误； D．柴油机都是把内能转化成机械能的装置，属于热机，故D正确。 故选：D。 考点二 内燃机的四个冲程 汽油机 1. 结构名称 2. 工作原理 汽油在汽缸里面燃烧时生成高温高压的气体，推动活塞做功，活塞移动带动曲轴转动。 活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 3. 工作过程 4. 四个冲程特征 （1）吸气冲程 （2）压缩冲程 （3）做功冲程 （4）排气冲程 柴油机 1. 结构名称 2. 工作原理 柴油在汽缸里面燃烧时生成高温高压的气体，推动活塞做功，活塞移动带动曲轴转动。 柴油机总体结构和工作原理与汽油机十分相似，但内部结构与工作流程上仍有区别。 3. 工作过程 4. 四个冲程特征 （1）吸气冲程 （2）压缩冲程 （3）做功冲程 （4）排气冲程 特别提醒 1. 判断汽油机处于哪个工作冲程应对比观察各个冲程之间的区别： 吸气冲程：进入气缸的箭头，活塞向下运动。 压缩冲程：气阀关闭，活塞向上运动。【无明显特征】机械能转化为内能。 做功冲程：火花塞喷出电火花，活塞向下运动。内能转化为机械能。 排气冲程：离开气缸的箭头，活塞向上运动。 2. 汽油机在开始工作时，要靠外力先使曲轴、连杆转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动以后，汽油机才能连续工作。 3. 在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是靠飞轮的惯性来完成的，故飞轮的质量要足够大； 典型例题 （2024秋•石家庄期末）图甲与图乙是四冲程汽油机一个工作循环中的两个冲程，下列判断正确的是（　　） A．甲图为做功冲程，其能量转化情况与图丙中压活塞引燃硝化棉过程相同 B．乙图为压缩冲程，其能量转化情况是机械能转化为内能 C．甲图为压缩冲程，其能量转化情况与图丁中向瓶内打气最终瓶塞弹起的过程相同 D．乙图为做功冲程，其能量转化情况是内能转化为机械能 【答案】B 【解析】解：甲图火花塞点燃，活塞下行是汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能；乙图为两气门关闭，活塞上行是压缩冲程，将机械能转化为内能；图丙中将活塞下压，与压缩冲程能量转化相同，丁图压缩气体对外做功，内能转化为机械能，与甲图不同，故ACD错误、B正确。 故选：B。 强化练习 1．（2024秋•高碑店市月考）如图所示，这是四冲程汽油机的剖面图。下列关于其四个冲程的描述正确的是（　　） A．吸气冲程中，只有空气进入汽缸 B．压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小 C．做功冲程中，机械能转化为内能 D．排气冲程中，废气带走燃料释放的大量能量 【答案】D 【解析】解：A、汽油机在吸气冲程中，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汽缸，故A错误； B、在压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，对燃料混合物做功，气体的内能变大，此过程是机械能转化为内能的过程，故B错误； C、在做功冲程中，燃料燃烧对外做功，内能转化为机械能，故C错误； D、在排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的大部分，故D正确。 故选：D。 2．（2024秋•邯山区校级月考）如图所示是内燃机的四个冲程，其中属于做功冲程的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】解：A、图中的进气门关闭，排气门打开，活塞上行，是排气冲程，故A不符合题意； B、图中的气门关闭，活塞上行，是压缩冲程，故B不符合题意； C、图中的气门关闭，活塞下行，是做功冲程，故C符合题意； D、图中的进气门打开，排气门关闭，活塞下行，是吸气冲程，故D不符合题意。 故选：C。 3．（2024秋•裕华区校级期中）2024年4月17日神舟十七号载人飞船返回舱安全返航，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。 【答案】压缩；丙。 【解析】解：汽油机的压缩冲程工作时将机械能转化为内能； 图乙中当按动电火花发生器的按钮时，酒精燃烧后的燃气对盒盖做功，盖子飞出去，将燃气的内能转化为盒盖的机械能，燃气的内能减小； 图丙中在一个配有活塞的厚壁玻璃筒中放一小团硝化棉，迅速向下压活塞，由于压缩玻璃筒内的空气对其做功，使得空气的内能增加，温度升高，是将机械能转化为内能的过程； 返回舱与大气层摩擦，机械能转化为内能，返回舱内能增大，温度升高，着陆后的返回舱表面有烧蚀痕迹；此过程的能量转化与汽油机的压缩冲程以及图丙的实验相同，它们都是通过做功的方式改变物体的内能。 故答案为：压缩；丙。 考点三 汽油机与柴油机的异同 柴油机和汽油机的区别与联系 1.相同点： （1）构造基本相同都是燃料在气缸内燃烧，都是内燃机。 （2）都将内能转化为机械能。 （3）每一个工作循环都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。 2.不同点： （1）燃料种类： （2）内部构造：汽油机构造：汽缸顶部有火花塞；柴油机构造：汽缸顶部有喷油嘴。 （3）点火方式：汽油机：压缩冲程末由火花塞放出电火花点燃，称点燃式；柴油机：压缩冲程末由喷油嘴向汽缸内喷雾状柴油遇到高温高压的空气自动燃烧，称压燃式。 （4）吸气冲程吸入物：汽油机：吸气冲程吸进汽油和空气混合物；柴油机：吸气冲程吸进汽缸的只是空气。 （5）压缩冲程压缩比：汽油机：压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1/9至1/6；柴油机：压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1/22至1/16。 典型例题 （2024秋•郏县期中）学习了汽油机和柴油机后，小华同学通过比较，分析出汽油机和柴油机在构造和工作过程中的部分异同点，其中错误的是（　　） A．汽油机吸入的是空气，柴油机吸入的是柴油和空气的混合物 B．在构造上，汽油机有火花塞，柴油机有喷油嘴 C．在通常情况下，柴油机的效率比汽油机的效率高 D．汽油机和柴油机都是将内能转化为机械能的机器 【答案】D 【解析】解：A、汽油机和柴油机使用的燃料不同，汽油机使用汽油，柴油机使用柴油，该选项说法正确，不符合题意； B、汽油机采用点燃式点火，柴油机采用压燃式点火，该选项说法正确，不符合题意； C、汽油机气缸顶部有个火花塞，柴油机气缸顶部有个喷油嘴，该选项说法正确，不符合题意； D、汽油机与柴油机除使用的燃料不同外，在构造上也不相同，该选项说法不正确，符合题意。 故选：D。 强化练习 1．（2023秋•白云区期末）下面关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（　　） A．汽油机和柴油机使用的燃料不同 B．汽油机采用点燃式点火，柴油机采用压燃式点火 C．汽油机气缸顶部有个火花塞，柴油机气缸顶部有个喷油嘴 D．汽油机与柴油机除使用的燃料不同外，在构造上完全相同 【答案】D 【解析】解：A、汽油机和柴油机使用的燃料不同，汽油机使用汽油，柴油机使用柴油，该选项说法正确，不符合题意； B、汽油机采用点燃式点火，柴油机采用压燃式点火，该选项说法正确，不符合题意； C、汽油机气缸顶部有个火花塞，柴油机气缸顶部有个喷油嘴，该选项说法正确，不符合题意； D、汽油机与柴油机除使用的燃料不同外，在构造上也不相同，该选项说法不正确，符合题意。 故选：D。 2．（2024秋•民权县校级期中）单缸四冲程汽油机和柴油机工作时，下列说法中正确的是（　　） A．汽油机上面是喷油嘴，柴油机是火花塞 B．汽油机吸气冲程中吸入汽缸的物质是汽油 C．汽油机的压缩程度要比柴油机的压缩程度大 D．柴油机做功冲程中点火方式是压燃式 【答案】D 【解析】解：A、柴油机气缸顶部是喷油嘴，汽油机气缸顶部是火花塞，故A错误； B、在吸气冲程中，汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合气体，柴油机吸入汽缸的是空气，故B错误； C、柴油机压缩冲程末的温度远高于汽油机压缩冲程末的温度，因此柴油机的压缩程度要比汽油机的压缩程度大，故C错误； D、汽油机采用的是点燃式点火，而柴油机采用的是压燃式点火，故D正确。 故选：D。 3．（2024秋•东坡区期中）下面关于汽油机与柴油机的说法中，正确的是（　　） A．汽油机与柴油机在吸气冲程吸入的燃料相同 B．柴油机和汽油机采用的点火方式相同 C．柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞 D．柴油机的效率比汽油机低 【答案】C 【解析】解：A、在吸气冲程中，汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合气体，柴油机吸入汽缸的是空气，故A错误； B、在压缩冲程末，汽油机中火花塞打出的电火花点燃汽油和空气的混合气体，柴油机中喷油嘴喷出的雾状柴油遇到高温高压的空气被点燃，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、在做功冲程中，柴油机里燃气的压强比汽油机的大，所以柴油机的效率比汽油机高，故D错误。 故选：C。 考点四 内燃机工作循环的计算 内燃机工作循环 在汽油机的一个工作循环中，包含4个冲程，活塞往复运动两次（两圈），曲轴转动两周，对外做功一次，巧记为“1-4-2-1”。 1：一个完整工作循环。 4：四个冲程。 2：飞轮转两圈、活塞往返两次。 1：对外做一次功。 典型例题 （2025•和政县一模）随着生活水平的提高，汽车已进入寻常百姓家庭，它给我们的生活提供了便利，促进了社会的发展。汽车应用了许多物理知识，请你解答：一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是1200r/min，此汽油机每秒钟完成________个做功冲程。 【答案】10。 【解析】解：一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是1200r/min，则该汽油机每秒的转速为20r/s，曲轴每转两圈对外做一次功，则每秒飞轮转20r，完成10个工作循环，对外做10次功，即完成10个做功冲程。 故答案为：10。 强化练习 1．（2024秋•金寨县期末）内燃机自1876年以来已经走过了近150年，其中汽油机车在市场上仍然占据着重要地位。已知，某汽油机在工作过程中飞轮的转速为3600r/min，则1s内该汽油机对外做功________次。 【答案】30 【解析】解：单缸四冲程汽油机飞轮的转速为3600r/min=60r/s，即1s内汽油机飞轮转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，所以在1s内该汽油机对外做功30次。 故答案为：30。 2．（2025•海州区校级二模）如图所示是某单缸四冲程汽油机的________冲程；若该汽油机每1秒钟对外做功25次，那么该汽油机飞轮的转速为________r/min。 【答案】压缩；3000。 【解析】解：（1）由图可知，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，所以是压缩冲程； （2）每1秒钟对外做功25次，因一个工作循环，飞轮转2圈，做功1次，则飞轮转速是25×2×60r/min=3000r/min。 故答案为：压缩；3000。 3．（2024秋•金安区校级期末）如果一台4冲程汽油机在1s内可对外做功30次，则该汽油机飞轮的转速为_______r/min。 【答案】3600 【解析】解：若每秒对外做功30次，则每秒转60圈，每分钟转60×60r=3600r，即转速为3600r/min。 故答案为：3600。 强化练习 一．选择题（共10小题） 1．（2024•成都模拟）近年来我国重大装备层出不穷，国人倍感自豪，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 【答案】A 【解析】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。 2．（2024•绥化模拟）如图是汽油机工作的四个冲程，其中把机械能转化为内能的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】解：机械能转化为内能的冲程是压缩冲程。 A、进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程。故A不符合题意； B、气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程。故B符合题意； C、气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程。故C不符合题意； D、排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程。故D不符合题意。 故选：B。 3．（2024•墨玉县一模）如图所示，是汽油机工作时的四个冲程，其中属于做功冲程的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】解：A、进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程；不符合题意； B、两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，不符合题意； C、两气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，符合题意； D、排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程；不符合题意。 故选：C。 4．（2024•南关区校级开学）如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（　　） A．压缩冲程，将化学能转化成内能 B．压缩冲程，将机械能转化成内能 C．做功冲程，将内能转化成机械能 D．做功冲程，将机械能转化成内能 【答案】B 【解析】解：图中的气门关闭，活塞上行，汽缸容积变小，这是压缩冲程的特点； 在压缩冲程中，能量转化关系是气体的机械能转化为内能； 故选：B。 5．（2024秋•讷河市期末）一台单缸四冲程汽油机，它的转速是800r/min，做功冲程中燃气推动活塞一次做功1500J，那么这台汽油机的功率为（　　） A．10kW B．15kW C．20kW D．1200kW 【答案】A 【解析】解：汽油机飞轮转速800r/min，每分钟飞轮转动800圈，完成400个工作循环，对外做功400次。 做功冲程工作时，推动活塞一次做功1500J，1min做功W=1500J×400=6×105J，这台汽油机的功率为： =1×104W=10kW。 故选：A。 6．（2023秋•太原期末）在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】C 【解析】解：当放电针放电时，汽油燃烧，圆筒内气体的内能增加，气体对软木塞做功，软木塞被高温高压的气体冲出，而汽油机的做功冲程对外做功，因此该实验可模拟四冲程汽油机工作时的做功冲程。 故选：C。 7．（2024秋•内江校级月考）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，汽油机气缸顶部有喷油嘴，柴油机气缸顶部有火花塞 B．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 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．在做功冲程中，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高 【答案】D 【解析】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B错误； 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、柴油机的压缩比例更大，柴油机燃气压强比汽油机的更高，故D正确。 故选：D。 8．（2024•长沙县校级模拟）用酒精灯给试管加热，如图所示，试管口软木塞冲出的过程中，下列说法正确的是（　　） A．水蒸气对软木塞做功，水蒸气内能增大 B．水蒸气的内能转化为软木塞的机械能 C．能量的转化与热机压缩冲程能量转化相同 D．试管口的“白气“是水蒸气汽化形成的 【答案】B 【解析】解：A、水蒸气对软木塞做功，水蒸气内能减小，选项说法错误，不符合题意； B、软木塞冲出的过程中是水蒸气的内能转化为软木塞的机械能的过程，选项说法正确，符合题意； C、能量的转化与热机做功冲程能量转化相同，选项说法错误，不符合题意； D、试管口的“白气“是水蒸气遇冷液化形成的小液滴，选项说法错误，不符合题意； 故选：B。 9．（2024•贺州一模）氮气弹簧是一种以密闭高压氮气为工作介质的弹性组件，具有体积小、弹力大、工作平稳、使用寿命长等优点。它在生活和工业中具有广泛的应用，其工作结构简图如图。当活塞顶部受到压力向下运动时，下列说法正确的是（　　） A．缸体内氮气的密度变大 B．缸体内的气体被压紧后，氮气分子不再运动 C．缸体内的气体压强减小 D．该过程中能量的转化方式与汽油机的做功冲程相同 【答案】A 【解析】解：A、活塞顶部受到压力向下运动时，缸体内氮气体积减小，密度变大，故A正确； B、组成物质的分子，不停地做无规则运动，缸体内的气体被压紧后，氮气分子仍做无规则运动，故B错误； C、气体压缩后，体积变小、压强增大，故C错误； D、活塞向下压缩，机械能转化为氮气的内能，能量的转化方式与汽油机的压缩冲程相同，故D错误。 故选：A。 10．（2024秋•常德月考）对于如图情境中热学知识的总结，下列说法正确的是（　　） A．热机利用机械能转化成内能来工作 B．海边昼夜温差小是因为水的比热容小 C．小孩从滑梯下滑时臀部发热，小孩的机械能转化为内能 D．试管内水蒸气将木塞冲出，水蒸气温度升高，其内能增加 【答案】C 【解析】解：A、热机在工作时，内能转化为机械能；故A错误； B、水的比热容大，同样受冷或受热时温度变化小，所以海边昼夜温差小，故B错误； C、在滑梯上下滑时，摩擦生热，机械能转化成内能，是通过做功增加了物体的内能，故C正确； D、水蒸气将木塞冲出，气体膨胀对外做功，内能减小，温度降低，故D错误。 故选：C。 二．填空题（共6小题） 11．（2024•东湖区一模）如图，是我国古代的取火器模型图，把推杆迅速推入牛角套筒时，套筒内空气被压缩，空气的内能________（选填“增大”或“减小”）。随后，推杆前端的艾绒立刻燃烧起来，推杆又被推动到原来的位置，此过程与内燃机工作的________冲程相似。 【答案】增大；做功。 【解析】解：把木制推杆迅速推入牛角套筒时，杆前端的艾绒燃烧起来，这是通过做功的方式，使筒内空气的内能增大，则温度升高，达到艾绒的着火点，使艾绒燃烧； 推杆前端的艾绒立刻燃烧起来，推杆又被推动到原来的位置，内能转换为机械能，此过程与内燃机工作的做功冲程相似。 故答案为：增大；做功。 12．（2023秋•庆阳期末）如图所示，该汽油机此时处于________冲程；此冲程中的能量转化情况与________（选填“乙”或“丙”）图中的能量转化情况相同。 【答案】做功；乙 【解析】解：（1）观察图甲可知，两个气门都关闭，活塞向下运动，因此是做功冲程； （2）在热机的做功冲程中，高温高压燃气的内能转化为活塞的机械能；乙图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能；丙图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧，是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程；因此与做功冲程原理相同的是乙实验。 故答案为：做功；乙。 13．（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。 【解析】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，则该内燃机工作时的功率： 故答案为：1800；1.8×104。 14．（2024秋•芜湖月考）一台某型号的单缸四冲程汽油机，正常运行时其飞轮的转速是3600r/min，则这台汽油机正常运行时每秒钟内火花塞点火________次。 【答案】30 【解析】解：四冲程汽油机飞轮的转速是3600r/min=60r/s，表示每秒飞轮转动60圈，因飞轮每转动2圈，燃气对外做功1次，则每秒对外做功30次，且做功冲程中需要火花塞点火，所以每秒钟内火花塞点火30次。 故答案为：30。 15．（2023秋•福州期末）如图是内燃机的一个工作循环有四个冲程，图中表示的是其中的________冲程。某小型单缸四冲程汽油机飞轮的转速为2400r/min，该汽油机一秒钟可以完成________个做功冲程。 【答案】做功；20。 【解析】解：观察图可知，内燃机两气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，是内燃机的做功冲程；若飞轮转速是2400r/min=40r/s，表示每秒飞轮转动40圈，要经过80个冲程，完成20个工作循环，对外做功20次。 故答案为：做功；20。 16．（2024•雁塔区校级模拟）如图甲所示，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”），此过程发生的能量转化与图乙中的________（选填“A”或“B”）图中的能量转化是一致的。若一台四冲程柴油机，飞轮转速为3000r/min，若气缸在做功冲程中，每次做功400J，每秒钟对外做功________J。 【答案】变低；A；10000。 【解析】解：（1）气球内的气体向外喷出时，气体对外做功，将内能转化为机械能，所以球内气体的内能减小、温度降低，则它喷气的嘴部温度和原来相比变低了； 如图A，进气门和排气门都关闭，活塞向下运行，高温高压的燃气推动活塞做功，因此是做功冲程，也是将内能转化为机械能，即图甲中发生的能量转化与图乙的A图中的能量转化相同； （2）四冲程柴油机飞轮的转速是3000r/min=50r/s，表示每秒钟飞轮转动50圈，因为飞轮每转动2圈，对外做功1次，则该柴油机每秒钟对外做功25次， 已知每次做功400J，则每秒钟对外做的功：W=25×400J=10000J。 故答案为：变低；A；10000。 三．计算题（共4小题） 17．（2024秋•召陵区期中）由于天气寒冷，吃早饭时妈妈用热水给小明加热瓶装牛奶。如图所示，热水的体积为6×10-4m3，初温为60℃，牛奶质量是250g，牛奶的温度由10℃最终升高到50℃。不计热量损失，忽略牛奶瓶质量，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），求： （1）热水的质量； （2）热水放出的热量； （3）牛奶的比热容。 【答案】（1）热水的质量为0.6kg；（2）热水放出的热量为2.52×104J；（3）牛奶的比热容为2.52×103J/（kg•℃）。 【解析】解：（1）热水的质量为：由，得m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×6×10-4m3=0.6kg； （2）热水变化的温度为：△t=t0-t=60℃-50℃=10℃； 热水放出的热量为：Q放=c水m水△t=4.2×103J/（kg•℃）×0.6kg×10℃=2.52×104J； （3）由题意可知，Q放=Q吸=2.52×104J；牛奶的初温为10℃，末温为50℃，△t’=50℃-10℃=40℃； 牛奶的比热容为： 答：（1）热水的质量为0.6kg；（2）热水放出的热量为2.52×104J；（3）牛奶的比热容为2.52×103J/（kg•℃）。 18．（2024秋•盐城期中）某中学用焦炭作为燃料供应开水，若焦炭放出1.26×106J的热量。问： （1）若这些热量全部被10kg的煤油吸收，能使煤油的温度升高多少？（煤油未沸腾） （2）若这些热量有25%被水吸收，能将多少kg的水从25℃加热到100℃？[c水=4.2×103J/（kg•℃）、c煤油=2.1×103J/（kg•℃）] 【答案】（1）能使10kg的煤油温升高60℃； （2）该热量有25%被水吸收，能将1kg水从25℃加热到100℃。 【解析】（1）由题知，煤油吸收的热量Q吸=Q放=1.26×106J， 根据可得，煤油升高的温度： （2）由题知，水吸收的热量： Q吸′=25%×Q放=25%×1.26×106J=3.15×105J； 由可得水的质量： 答：（1）能使10kg的煤油温升高60℃； （2）该热量有25%被水吸收，能将1kg水从25℃加热到100℃。 19．（2024秋•宁江区校级月考）冬天，吃早饭时妈妈要用60℃热水给小明加热250g袋装牛奶，要使这袋牛奶的温度由10℃最终升高到50℃，不计热量损失已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），牛奶的比热容为2.1×103J/（kg•℃）求： （1）牛奶需要吸收多少J热量？ （2）妈妈至少要用60℃的热水多少kg？ 【答案】答：（1）牛奶需要吸收2.1×104J的热量； （2）妈妈至少要用60℃的热水0.5kg。 【解析】解：（1）牛奶吸收的热量：Q吸=c1m1（t-t01）=2.1×103J/（kg•℃）×0.25kg×（50℃-10℃）=2.1×104J， （2）Q吸=Q放=2.1×104J，即c水m水（t02-t）=Q放，则 20．（2024秋•呼和浩特期中）某太阳能热水器，水箱内有150kg的水，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。 （1）在阳光照射下，水的温度升高了10℃，求水吸收的热量； （2）求水箱内150kg的水温度从90℃降低到60℃，和温度从30℃升高到70℃放出的热量与吸收的热量之比。 【答案】（1）在阳光照射下，水的温度升高了10℃，水吸收的热量6.3×106J； （2）水箱内150kg的水温度从90℃降低到60℃，和温度从30℃升高到70℃放出的热量与吸收的热量之比。 【解析】 解：（1）利用可以求得水吸收的热量： =4.2×103J/（kg•℃）×150kg×10℃=6.3×106J； （2）水箱内水质量相等，因此放出的热量与吸收的热量之比为： 答：（1）在阳光照射下，水的温度升高了10℃，水吸收的热量6.3×106J； （2）水箱内150kg的水温度从90℃降低到60℃，和温度从30℃升高到70℃放出的热量与吸收的热量之比。 4 5 3 学科网（北京）股份有限公司 $$笔 记 第14.2讲 热机 第14章：内能的利用 第二节：热机 记 笔 第14章：内能的利用 2 学科网（北京）股份有限公司 考点一 热机的定义与种类 热机的定义 1. 定义：利用内能做功（将内能转化为机械能）的机械称为热机。 2. 分类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 3. 热机工作时的能量转化：化学能→内能→机械能。 考察方向 考查热机的概念，判断机械是否属于热机，通常以概念为主。 方法点拨 判断机械是否是热机，要从能量转化的角度来判断。例如：电动机是将电能转化为机械能，不属于热机。 实验探究：利用内能做功 1. 实验装置： 2. 实验过程：在试管内装些水，用橡胶塞塞住试管口，用酒精灯给水加热至沸腾。 3. 实验现象：塞子被试管内的热气推出，试管口有“白雾”生成。【白雾液化】 4. 交流与论证：酒精燃烧放出热量，热量通过试管传递给水使其内能增加、温度升高，产生大量的水蒸气。水蒸气膨胀对橡胶塞做功，将橡胶塞推出试管口，同时，在试管口观察到大量的“白雾”，说明水蒸气的内能减少，温度降低 5. 能量转化：化学能→内能→机械能。 6. 结论：利用内能可以对外做功 典型例题 （2024秋•永年区期末）2024年9月25日，中国人民解放军向太平洋相关公海海域，成功发射1发携载训练模拟弹头的洲际弹道导弹（如图所示），飞越约1.2万公里，准确落入预定海域。该洲际弹道导弹的发动机是________（选填“电动机”或“热机”），工作时将________能转化为内能再转化为________能。 强化练习 1．（2024秋•广阳区期末）近年来我国重大装备层出不穷，国人倍感自豪。下列装备的动力装置不是热机的是（　　） A．新能源电动汽车 B．东风号远洋轮船 C．国产大飞机C919 D．长征五号运载火箭 2．（2024秋•清苑区期中）下列运载工具中，不需要利用热机的是（　　） A．喷气式飞机 B．柴油拖拉机 C．纯电动汽车 D．长征系列火箭 3．（2024秋•顺平县期中）以下机械中，属于热机的是（　　） A．洗衣机 B．电动机 C．电视机 D．柴油机 考点二 内燃机的四个冲程 汽油机 1. 结构名称 2. 工作原理 汽油在汽缸里面燃烧时生成高温高压的气体，推动活塞做功，活塞移动带动曲轴转动。 活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 3. 工作过程 4. 四个冲程特征 （1）吸气冲程 （2）压缩冲程 （3）做功冲程 （4）排气冲程 柴油机 1. 结构名称 2. 工作原理 柴油在汽缸里面燃烧时生成高温高压的气体，推动活塞做功，活塞移动带动曲轴转动。 柴油机总体结构和工作原理与汽油机十分相似，但内部结构与工作流程上仍有区别。 3. 工作过程 4. 四个冲程特征 （1）吸气冲程 （2）压缩冲程 （3）做功冲程 （4）排气冲程 特别提醒 1. 判断汽油机处于哪个工作冲程应对比观察各个冲程之间的区别： 吸气冲程：进入气缸的箭头，活塞向下运动。 压缩冲程：气阀关闭，活塞向上运动。【无明显特征】机械能转化为内能。 做功冲程：火花塞喷出电火花，活塞向下运动。内能转化为机械能。 排气冲程：离开气缸的箭头，活塞向上运动。 2. 汽油机在开始工作时，要靠外力先使曲轴、连杆转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动以后，汽油机才能连续工作。 3. 在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是靠飞轮的惯性来完成的，故飞轮的质量要足够大； 典型例题 （2024秋•石家庄期末）图甲与图乙是四冲程汽油机一个工作循环中的两个冲程，下列判断正确的是（　　） A．甲图为做功冲程，其能量转化情况与图丙中压活塞引燃硝化棉过程相同 B．乙图为压缩冲程，其能量转化情况是机械能转化为内能 C．甲图为压缩冲程，其能量转化情况与图丁中向瓶内打气最终瓶塞弹起的过程相同 D．乙图为做功冲程，其能量转化情况是内能转化为机械能 强化练习 1．（2024秋•高碑店市月考）如图所示，这是四冲程汽油机的剖面图。下列关于其四个冲程的描述正确的是（　　） A．吸气冲程中，只有空气进入汽缸 B．压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小 C．做功冲程中，机械能转化为内能 D．排气冲程中，废气带走燃料释放的大量能量 2．（2024秋•邯山区校级月考）如图所示是内燃机的四个冲程，其中属于做功冲程的是（　　） A． B． C． D． 3．（2024秋•裕华区校级期中）2024年4月17日神舟十七号载人飞船返回舱安全返航，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。 考点三 汽油机与柴油机的异同 柴油机和汽油机的区别与联系 1.相同点： （1）构造基本相同都是燃料在气缸内燃烧，都是内燃机。 （2）都将内能转化为机械能。 （3）每一个工作循环都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。 2.不同点： （1）燃料种类： （2）内部构造：汽油机构造：汽缸顶部有火花塞；柴油机构造：汽缸顶部有喷油嘴。 （3）点火方式：汽油机：压缩冲程末由火花塞放出电火花点燃，称点燃式；柴油机：压缩冲程末由喷油嘴向汽缸内喷雾状柴油遇到高温高压的空气自动燃烧，称压燃式。 （4）吸气冲程吸入物：汽油机：吸气冲程吸进汽油和空气混合物；柴油机：吸气冲程吸进汽缸的只是空气。 （5）压缩冲程压缩比：汽油机：压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1/9至1/6；柴油机：压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1/22至1/16。 典型例题 （2024秋•郏县期中）学习了汽油机和柴油机后，小华同学通过比较，分析出汽油机和柴油机在构造和工作过程中的部分异同点，其中错误的是（　　） A．汽油机吸入的是空气，柴油机吸入的是柴油和空气的混合物 B．在构造上，汽油机有火花塞，柴油机有喷油嘴 C．在通常情况下，柴油机的效率比汽油机的效率高 D．汽油机和柴油机都是将内能转化为机械能的机器 强化练习 1．（2023秋•白云区期末）下面关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（　　） A．汽油机和柴油机使用的燃料不同 B．汽油机采用点燃式点火，柴油机采用压燃式点火 C．汽油机气缸顶部有个火花塞，柴油机气缸顶部有个喷油嘴 D．汽油机与柴油机除使用的燃料不同外，在构造上完全相同 2．（2024秋•民权县校级期中）单缸四冲程汽油机和柴油机工作时，下列说法中正确的是（　　） A．汽油机上面是喷油嘴，柴油机是火花塞 B．汽油机吸气冲程中吸入汽缸的物质是汽油 C．汽油机的压缩程度要比柴油机的压缩程度大 D．柴油机做功冲程中点火方式是压燃式 3．（2024秋•东坡区期中）下面关于汽油机与柴油机的说法中，正确的是（　　） A．汽油机与柴油机在吸气冲程吸入的燃料相同 B．柴油机和汽油机采用的点火方式相同 C．柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞 D．柴油机的效率比汽油机低 考点四 内燃机工作循环的计算 内燃机工作循环 在汽油机的一个工作循环中，包含4个冲程，活塞往复运动两次（两圈），曲轴转动两周，对外做功一次，巧记为“1-4-2-1”。 1：一个完整工作循环。 4：四个冲程。 2：飞轮转两圈、活塞往返两次。 1：对外做一次功。 典型例题 （2025•和政县一模）随着生活水平的提高，汽车已进入寻常百姓家庭，它给我们的生活提供了便利，促进了社会的发展。汽车应用了许多物理知识，请你解答：一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是1200r/min，此汽油机每秒钟完成________个做功冲程。 强化练习 1．（2024秋•金寨县期末）内燃机自1876年以来已经走过了近150年，其中汽油机车在市场上仍然占据着重要地位。已知，某汽油机在工作过程中飞轮的转速为3600r/min，则1s内该汽油机对外做功________次。 2．（2025•海州区校级二模）如图所示是某单缸四冲程汽油机的________冲程；若该汽油机每1秒钟对外做功25次，那么该汽油机飞轮的转速为________r/min。 3．（2024秋•金安区校级期末）如果一台4冲程汽油机在1s内可对外做功30次，则该汽油机飞轮的转速为_______r/min。 强化练习 一．选择题（共10小题） 1．（2024•成都模拟）近年来我国重大装备层出不穷，国人倍感自豪，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 2．（2024•绥化模拟）如图是汽油机工作的四个冲程，其中把机械能转化为内能的是（　　） A． B． C． D． 3．（2024•墨玉县一模）如图所示，是汽油机工作时的四个冲程，其中属于做功冲程的是（　　） A． B． C． D． 4．（2024•南关区校级开学）如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（　　） A．压缩冲程，将化学能转化成内能 B．压缩冲程，将机械能转化成内能 C．做功冲程，将内能转化成机械能 D．做功冲程，将机械能转化成内能 5．（2024秋•讷河市期末）一台单缸四冲程汽油机，它的转速是800r/min，做功冲程中燃气推动活塞一次做功1500J，那么这台汽油机的功率为（　　） A．10kW B．15kW C．20kW D．1200kW 6．（2023秋•太原期末）在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 7．（2024秋•内江校级月考）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，汽油机气缸顶部有喷油嘴，柴油机气缸顶部有火花塞 B．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 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．在做功冲程中，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高 8．（2024•长沙县校级模拟）用酒精灯给试管加热，如图所示，试管口软木塞冲出的过程中，下列说法正确的是（　　） A．水蒸气对软木塞做功，水蒸气内能增大 B．水蒸气的内能转化为软木塞的机械能 C．能量的转化与热机压缩冲程能量转化相同 D．试管口的“白气“是水蒸气汽化形成的 9．（2024•贺州一模）氮气弹簧是一种以密闭高压氮气为工作介质的弹性组件，具有体积小、弹力大、工作平稳、使用寿命长等优点。它在生活和工业中具有广泛的应用，其工作结构简图如图。当活塞顶部受到压力向下运动时，下列说法正确的是（　　） A．缸体内氮气的密度变大 B．缸体内的气体被压紧后，氮气分子不再运动 C．缸体内的气体压强减小 D．该过程中能量的转化方式与汽油机的做功冲程相同 10．（2024秋•常德月考）对于如图情境中热学知识的总结，下列说法正确的是（　　） A．热机利用机械能转化成内能来工作 B．海边昼夜温差小是因为水的比热容小 C．小孩从滑梯下滑时臀部发热，小孩的机械能转化为内能 D．试管内水蒸气将木塞冲出，水蒸气温度升高，其内能增加 二．填空题（共6小题） 11．（2024•东湖区一模）如图，是我国古代的取火器模型图，把推杆迅速推入牛角套筒时，套筒内空气被压缩，空气的内能________（选填“增大”或“减小”）。随后，推杆前端的艾绒立刻燃烧起来，推杆又被推动到原来的位置，此过程与内燃机工作的________冲程相似。 12．（2023秋•庆阳期末）如图所示，该汽油机此时处于________冲程；此冲程中的能量转化情况与________（选填“乙”或“丙”）图中的能量转化情况相同。 13．（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。 14．（2024秋•芜湖月考）一台某型号的单缸四冲程汽油机，正常运行时其飞轮的转速是3600r/min，则这台汽油机正常运行时每秒钟内火花塞点火________次。 15．（2023秋•福州期末）如图是内燃机的一个工作循环有四个冲程，图中表示的是其中的________冲程。某小型单缸四冲程汽油机飞轮的转速为2400r/min，该汽油机一秒钟可以完成________个做功冲程。 16．（2024•雁塔区校级模拟）如图甲所示，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”），此过程发生的能量转化与图乙中的________（选填“A”或“B”）图中的能量转化是一致的。若一台四冲程柴油机，飞轮转速为3000r/min，若气缸在做功冲程中，每次做功400J，每秒钟对外做功________J。 三．计算题（共4小题） 17．（2024秋•召陵区期中）由于天气寒冷，吃早饭时妈妈用热水给小明加热瓶装牛奶。如图所示，热水的体积为6×10-4m3，初温为60℃，牛奶质量是250g，牛奶的温度由10℃最终升高到50℃。不计热量损失，忽略牛奶瓶质量，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），求： （1）热水的质量； （2）热水放出的热量； （3）牛奶的比热容。 18．（2024秋•盐城期中）某中学用焦炭作为燃料供应开水，若焦炭放出1.26×106J的热量。问： （1）若这些热量全部被10kg的煤油吸收，能使煤油的温度升高多少？（煤油未沸腾） （2）若这些热量有25%被水吸收，能将多少kg的水从25℃加热到100℃？[c水=4.2×103J/（kg•℃）、c煤油=2.1×103J/（kg•℃）] 19．（2024秋•宁江区校级月考）冬天，吃早饭时妈妈要用60℃热水给小明加热250g袋装牛奶，要使这袋牛奶的温度由10℃最终升高到50℃，不计热量损失已知水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），牛奶的比热容为2.1×103J/（kg•℃）求： （1）牛奶需要吸收多少J热量？ （2）妈妈至少要用60℃的热水多少kg？ 20．（2024秋•呼和浩特期中）某太阳能热水器，水箱内有150kg的水，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。 （1）在阳光照射下，水的温度升高了10℃，求水吸收的热量； （2）求水箱内150kg的水温度从90℃降低到60℃，和温度从30℃升高到70℃放出的热量与吸收的热量之比。 4 5 3 学科网（北京）股份有限公司 $$