第十四章 第2节 热机-2025-2026学年新教材九年级上册物理同步辅导（人教版2024）

第②节 热机 知识梳理 1.热机是利用内能做功的机械，工作时将内 4.汽油机和柴油机的不同点与相同点。 能转化为机械能。 项目 汽油机 柴油机 2.燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热 顶部构造 火花塞 喷油嘴 机，叫作内燃机。内燃机分为汽油机和柴 不 油机两大类，它们分别用汽油和柴油作 吸入物质 汽油和空气的混合物 空气 点 为燃料。 点火方式 点燃式 压燃式 3.多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排 相 一个工作循环经历四个冲程，活塞往复运动 气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。 点 2次，曲轴转动2周，对外做功1次 基础过关 1.下列运载工具中，不需要利用热机的是( C.一般情况下，柴油机比较笨重，汽油机比较 A.喷气式飞机 B.柴油拖拉机 轻巧 C.纯电动汽车 D.长征系列火箭 D.柴油机吸入的是空气，汽油机吸人的是空 2.如图14一2一1所示为某单缸四冲程汽油机 气和汽油的混合物 工作示意图，下列说法中正确的是( 4.如图14一2一2所示，在试 管内装些水，用橡皮塞塞 住管口，加热使水沸腾一 段时间，会看到塞子被弹 出，此过程中燃料燃烧时 产生的热量传递给水和水 图14-2-2 蒸气，水蒸气的 能再转化成塞子的 图14-2-1 能。这个实验说明我们可以利用内 A.一个完整的工作循环顺序是乙、甲、丁、丙 能来 ,热机就是利用这个原理工 B.乙图冲程能获得动力 作的。 C.只有甲冲程获得动力，其他冲程都是靠惯 性运转的 5.如图14一2一3所示为汽油机工作时各冲程 D.丙冲程存在化学能转化为内能的过程 的示意图，请按要求填空。 3.下列关于汽油机和柴油机的主要区别的说法 错误的是( A.在压缩冲程中，汽油机中汽油和空气混合物 的压缩程度大于柴油机中空气的压缩程度 意恋奢酒 B.柴油机的点火方式为压燃式，汽油机的点 火方式为点燃式 图14-2一3 (1)甲的进气门 ,排气门 (4)丁的进气门 ,排气门 活塞向 运动，为 冲程。 活塞向 运动，为 冲程。 (2)乙的进气门 ,排气门 (5)正常工作顺序为 。 其中 活塞向 运动，为 冲程。 冲程提供动力对外做功， 冲 (3)丙的进气门 ,排气门 程机械能转化为内能。（选填序号） 活塞向 运动，为 冲程。 能力提升 1.人类最早发明的热机是( B.做功冲程，将内能转化为机 A.蒸汽机 B内燃机 械能 C.喷气发动机 D.火箭发动机 C.压缩冲程，将机械能转化为 2.从古至今中华民族一直对天空充满憧憬，从 内能 嫦娥奔月的想象，到今天国产大飞机C919的 D.压缩冲程，将内能转化为机 成功商飞，我们从未停止对天空的探索。下 械能 图14-2-4 列关于飞机的相关说法错误的是( 6.小林家有一辆农用拖拉机，父亲检查发动机 A.飞机的发动机是热机，把内能转化为机械能 时，小林发现发动机气缸顶部有喷油嘴，据此 B.飞机能在空中飞行是因为受到空气的浮力 可判断这台发动机是 (选填“汽油 C.喷气发动机向后喷气时飞机前进，可知力 机”或“柴油机”)，该发动机在吸气冲程中把 的作用是相互的 (选填“燃料”“空气”或“燃料和空气 D.以空中飞行的飞机为参照物，地面上的房 的混合物”)吸人气缸。 屋是运动的 7.世界上很多发明都是受到 3.四冲程汽油机工作过程可概括为：①高温高 生活现象的启发而萌生的 压气体膨胀做功，把一部分内能转化成机械 创意，比如：蒸汽机和汽油 能：②燃料燃烧释放内能：③工作物质内能减 机，它们工作时，能量的转 少，温度降低。按正确的顺序排列为( 化过程是 A.①③② B.②①③ 图14一2一5中 乙 C.③①② D.②③① (选填“甲”或“乙”)是汽油 图14-2一5 4.一台四冲程汽油机的曲轴转速为1800r/min, 机的工作原理图。 则下列说法正确的是() 8.星期天，爸爸驾驶汽车带小林去看爷爷，他发 A.1min曲轴转3600圈，完成1800个冲程 现汽车转速表显示3000r/min(转速表中的 B.1min完成900个冲程，做功450次 示数反映了发动机曲轴每分钟的转动次数)， C.1s曲轴转30圈，完成60个冲程 此汽车用的是四冲程汽油机，则它的曲轴每 D.1s完成30个冲程，做功15次 秒转动 圈、完成 个冲程，每 5.如图14一2一4是四冲程汽油机工作循环中 秒对外做功 次、完成 个工 的一个冲程，下列关于该冲程及其能量转化 作循环。 判断正确的是( 9.小林在科技馆看到一种奇思妙想的设计 A.做功冲程，将机械能转化为内能 六冲程发动机。这种发动机在完成四冲程工 作后，会把水注入气缸，使水瞬间变成水蒸 林发动机”原理设计了如图14一2一6所示 气，从而带动活塞运动，产生第五神程，为汽 的模型机，工作过程中曲轴持续旋转如图 车提供动力，第六冲程是让水蒸气进入冷凝 14一2一7。请结合所学知识解释曲轴能持 器，变成可再次注入气缸的水。则第五冲程 续转动的工作原理。 能量转化情况类似于 (选填“做功 冲程”或“压缩冲程”)，这种内燃机一个工作 循环对外做功 次。 10.英国物理学家斯特 散热片么 冷气缸 林于1816年发明了 塞B “斯特林发动机”。热气缸 曲轴 图14-2-7 斯特林发动机气缸 内工作介质易汽化、 图14-2-6 易液化，该介质经过 吸热膨胀，冷却压缩的循环过程输出动力， 因此又被称为热气机。某工程师按照“斯特 素养发展 1.【生活小实验】喜欢思考的小林用塑料矿泉水 施中，可行的是( 瓶进行了如下游戏探究：瓶中留有少量水，盖 A.堵塞进气口 上瓶盖（如图14一2一8甲）：扭转瓶子（如图 B.立即找一个隔热的东西，捂住排气口 14一2一8乙)：轻轻拧动瓶盖，瓶盖被瓶内的 C.脚踏刹车板，同时手拉制动器 气体冲出，同时瓶内出现白雾（如图14一2一8 D.设法让拖拉机撞上坚固的障碍物 丙)。图乙和图丙所示的过程，分别与四冲程 ,3.【环境保护】内燃机的广泛应用极大地改变了 内燃机连续的两个冲程相似，这两个冲程是 陆地、海洋乃至空中的交通状况，但对环境也 造成了污染。内燃机对环境的污染主要表现 在() A.大气污染和水污染 B.大气污染和固体废弃物污染 C.大气污染和噪声污染 D.噪声污染和水污染 图14-2-8 4.【理论知识】如图14一2一9所示 A.吸气冲程和压缩冲程 的是四冲程汽油机工作过程的 B.压缩冲程和做功冲程 冲程，在这个冲程中，活 C.做功冲程和排气冲程 塞向 运动，该冲程将 D.压缩冲程和排气冲程 能转化为 能 2.【实际应用】当手扶拖拉机上的柴油机出现故 如果一台单缸四冲程汽油机每秒图14一2一9 障转速急剧增加时，正常的操作已经不能使 对外做功15次，则曲轴转速是 r/min 它停转（这种故障叫作“飞车”），下列应急措3.A4.A5.C6.C7.A 8.转化转移 9.遵循 10.不守恒守恒 11.(1)光电(2)性能稳定，使用寿命长 成本高，能量转换效率低(3)废弃的光 电池不会污染环境。 【素养发展】 1.D2.C 3.电光内内机械 第2节热机 【基础过关】 1.C2.C3.A 4.内机械做功 5.(1)关闭关闭上压缩(2)关闭打 开上排气(3)打开关闭下吸 气(4)关闭关闭下做功(5)丙、 甲、丁、乙丁甲 【能力提升】 1.A2.B 3.B点拨：根据汽油机工作特点，正确顺序 是：燃料燃烧释放内能；工作物质获得内 能，体积膨胀对外做功，内能转化为机械 能：工作物质内能减少，温度降低。故应 选B。 4.C点拨：曲轴转速为1800/min,即 1min曲轴转1800圈，完成3600个冲程， 故A错误；曲轴转动两周为一个工作循环，所 以1min完成900个工作循环，做功900次， 故B错误；曲轴转速为1800r/min,即 30r/s,所以1s曲轴转30圈，每圈有两个 冲程，所以1s完成60个冲程，做功15次， 故C正确，D错误。故选C。 5.B点拨：由图可知汽油机的两个气门都关 闭，火花塞点火，活塞向下运动，所以是做 功冲程，该冲程是燃料燃烧产生高温高压 的燃气，推动活塞做功，将内能转化为机 械能。 6.柴油机空气点拨：汽油机和柴油机在 构造上主要的区别是：汽油机气缸顶部有 个火花塞，柴油机气缸顶部有个喷油嘴，因 此这台发动机是柴油机：在吸气冲程，柴油 机吸入人气缸的只是空气，汽油机吸入气缸 的是汽油和空气的混合物。 7.内能转化为机械能乙点拨：由题图可 知两个实验装置都是热的气体推动风车转 动，将内能转化为机械能：题图甲中，是水 沸腾时产生的水蒸气推动风车转动，所以 是蒸汽机的工作原理图；题图乙中，蜡烛燃 烧将化学能转化为内能（使得蜡烛上方的 空气温度升高、内能增大)，内能再转化为 机械能，所以是汽油机的工作原理图。 8.501002525 9.做功冲程2点拨：水注入气缸，使水瞬 间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第 五冲程，为汽车提供动力，所以是内能转化 为机械能，相当于做功冲程。这种发动机在 完成四冲程工作的过程中，其中的第三冲程 即做功冲程就要对外做功1次，现在第五冲 程相当于做功冲程，也要对外做功1次，所 以这种内燃机一个工作循环对外做功2次。 10.根据图示，可知酒精灯加热将化学能转化 为内能，热气缸中的工作介质吸热汽化膨 胀，推动活塞A向右运动做功，将内能转 化为机械能：由于曲轴具有惯性，带动活 塞A向左运动，活塞A将热气缸中的工 作介质推入冷气缸并液化，活塞B又将工 作介质推回热气缸。如此反复。 【素养发展】 1.B点拨：如题图乙，扭转瓶子时，小林施加 的外力压缩瓶内的气体，机械能转化为内 能，这一过程与四冲程内燃机的压缩冲程 相似；当瓶盖被瓶内的气体冲出时，是瓶内 气体对瓶盖做功，内能转化为机械能，这一 过程与四冲程内燃机的做功冲程相似。 2.A点拨：堵塞进气口，切断吸气冲程，没有 空气助燃，柴油机便会停下来。 3.C点拨：内燃机工作时要排出尾气，尾气 的温度较高，还有一些有害物质，会造成大 气污染。内燃机工作时产生很大噪声，会 带来噪声污染。故选C。 4.做功下内机械1800 第3节热机的效率 【基础过关】 1.D点拨：热值是燃料的特性，其大小仅与 燃料的种类有关，而与燃料的质量和燃烧 程度无关，故AC错误；根据Q微=mq,可知 放出的热量与热值、质量有关，故B错误； 焦炭的热值是3.0×10J/kg,完全燃烧 1kg焦炭放出的热量为Qt=mg=1kg× 3.0×10J/kg=3.0×10J,故D正确。故 选D。 2.D点拔：尽量增加热机的工作时间，不一 定能让这些能量都充分利用，因此不一定 能提高热机效率，故A不可行；尽量增加废 气带走的热量，则可以利用的能量就减少， 因此热机效率降低，故B不可行：使用热值 大的燃料只能是在燃料质量相同时可多放 出热量，但不一定能让这些能量都充分利 用，因此不一定能提高热机效率，故C不可 行：减少各种能量损失、使燃料燃烧更充分 等，都可以提高燃料的利用率，即提高热机 的效率，故D做法可行。故选D。 3.C 4.D点拨：甲内燃机比乙内燃机的效率高说 明甲内燃机损耗的能量比例比乙内燃机损 耗的能量比例小，即甲内燃机把燃料燃烧 时释放的内能转化为机械能的比例较大： 与功率、热值、燃烧燃料的多少无关，故AB 错误，D正确：做相同的功，甲内燃机耗油较 少，与工作时间无关，故C错误。故选D。 5.D 6.7×107 等于 7.②③④4.3×10 8.1.2×107不变 9.解：完全燃烧5kg氢气所放出的热量 Q做=mg=5kg×1.4×108J/kg=7×10J. 10.解：(1)柴油完全燃烧放出的热量 Qt=mg袋=2kg×4.3×102J/kg=8.6× 10J. (2)这台柴油机的效率： ,W有=3.44X10】=40%。 Q放 8.6×10J 【能力提升】 1.B点拨：热值是燃料的特性，只与燃料的 种类有关，与燃烧情况、放出热量的多少无 关，故AC错误；使燃料燃烧更充分，可以 增加有效利用的能量，提高热机的效率，故 B正确：热值取决于燃料的种类，与外界条 件无关：而燃料的燃烧情况、能量的损失都