专题02 改变世界的热机（期中复习讲义）九年级物理上学期新教材教科版

专题02 改变世界的热机（期中复习讲义） 热机 1. 知道热机的概念，初步了解热机的工作原理，体会内能的利用对人类发展的重要作用。 2. 了解汽油机和柴油机的构造及工作过程。 3. 会比较汽油机和柴油机的异同。 基础考点：热机的工作原理及过程。 热机效率 1. 能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向；理解热机效率的概念。 2. 掌握热机效率的计算方法； 3. 分析影响热机效率的因素，并提出提高热机效率的途径。 4. 了解火箭的工作原理。 主要命题点有：热机效率概念理解、提高热机效率的方法、热机效率相关计算等。 跨学科：保护地球家园 1. 了解热机使用带来的环境污染； 2. 知道保护环境的措施，有保护环境的意识。 主要命题点：大气污染（温室效应）、热污染（城市热岛效应）、“碳达峰”“碳中和”等 考点01 热机 ■知识点一：热机 1.定义：利用燃料的燃烧把 的装置。 2.原理：燃料燃烧把化学能转化为内能，内能又转化为机械能。 3.种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机等。 4.内燃机： （1）定义：燃料在气缸内燃烧从而产生动力的热机。 （2）分类：主要有汽油机和柴油机。 ■知识点二：汽油机和柴油机的相同点 1.冲程：活塞从气缸一端运动到另一端。 2.四冲程内燃机：每一个工作循环都分为四个冲程： 。 3.四冲程内燃机工作过程： 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 进气门 开 关 关 关 排气门 关 关 关 开 活塞 下 上 下 上 能量转化 -- -- 4.一个工作循环四个冲程，活塞往复2次，飞轮转动2周，对外只做1次功，其它3个冲程要靠飞轮的惯性完成。 ■知识点三：汽油机和柴油机的不同点 内燃机 汽油机 柴油机 燃料 汽油 柴油 结构 火花塞 喷油嘴 吸入物质 汽油和空气混合物 空气 压缩程度 较小 较大 点火方式 点燃式 压燃式 效率 较低 较高 应用 轻型机械 重型机械 考点02 热机效率 ■知识点一：热机效率 1.热机能量走向图： 2.热机效率定义： 热机用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。 3.公式： 4.常见热机的效率： 蒸汽机，其效率只有 6%～15%，汽油机的效率为 20%～30%，柴油机的效率为 30%～40%，而喷气式飞机上的发动机的效率能达到50%～60%。 5.对热机效率的理解： 热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，可以节约能源。 6.提高热机效率的途径： （1）减少燃烧过程中的热量损失。 （2）尽量简化机械传动部分，并选用优良的润滑材料减小摩擦，以减少能量损失。 （3）设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。 ■知识点二：改变世界的热机和火箭 1.从18世纪60年代开始，蒸汽机广泛应用。使世界进入了以“火”为动力的“蒸汽机时代”，极大地推动了人类的第一次工业革命。 2.今天各种火电站和热电站里，蒸汽轮机正将煤炭、天然气和石油转化为电能。 ■知识点三：飞向太空 1.14世纪末，我国的一位官吏万户，发明了最早的火箭。 火箭工作原理：竹筒内装火药，点燃火药，火药燃烧后产生的气体体积膨胀，从竹筒的尾端向后高速喷出，推动箭筒向前飞行。和现代火箭发动机原理是一样的。 2.常用的火箭是多级火箭。第一级燃料用完以后就自动脱落，以减少质量；随后第二级点火发动，燃料用完后也自动脱落，再点燃第三级，使飞船进入预定轨道。 考点03 跨学科：热机效率和环境保护 ■知识点一：内能与环境保护 1.带来的环境问题： （1） 污染。（2） 污染。（3）噪音污染。 2.解决办法： （1）变分散为集中供热，提高燃料利用率。 （2）改进燃烧装置，加装消烟除尘设备，以减少烟尘排放。 （3）推广、普及“清洁能源”。 （4）种植绿色植物，净化空气。 ■知识点二：国家发展战略 我国已经有能力利用绿色能源，研究和开发低能耗、少污染的高性能动力机械，控制和减少污染，坚定不移走生态优先、绿色低碳的高质量发展之路。 ■知识点三：保护地球从我做起 1.低碳生活：低碳出行、低碳饮食、纸张再利用、低碳穿衣等。 2.节约用水、节约用电。 题型一 热机 解｜题｜技｜巧 1.如何判断热机的冲程：看进气阀、排气阀开闭情况；看活塞的上、下运动情况； 2.如何判断热机做功次数：热机的转数与做功次数和一个工作循环的关系。 3.热机中的计算：做功冲程中燃气对活塞的平均压力 F=pS 一个做功冲程中燃气对活塞做的功 W=Fs ；内燃机的功率 P=W/t 。 【典例1】（25-26九年级上·黑龙江哈尔滨·开学考试）下列汽油机工作的四个冲程中，其中发生能量转化的冲程有 （不计活塞与缸壁之间的能量损失），其中气缸内气体的内能最小的是 。（两空均选填甲乙丙丁） 【典例2】（25-26九年级上·全国·课后作业）小夏用塑料矿泉水瓶进行了如图所示的实验： ①瓶中留有少量水，盖紧瓶盖；②用力扭转瓶身；③松动瓶盖，瓶盖冲出，同时瓶内出现白雾。②和③所示的过程，分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似，这两个冲程是（   ） A．吸气冲程和压缩冲程 B．压缩冲程和做功冲程 C．做功冲程和排气冲程 D．压缩冲程和排气冲程 【典例3】（2025·黑龙江·中考真题）一台单缸四冲程汽油机的飞轮的转速是2400r/min，则此汽油机每秒完成的冲程个数和对外做功次数分别是（　　） A．完成80个冲程，对外做功20次 B．完成80个冲程，对外做功40次 C．完成40个冲程，对外做功10次 D．完成40个冲程，对外做功40次 【变式1】（2025·山东济南·中考真题）如图甲为一种经常在喜庆场合使用的手持礼炮，其结构简化图如图乙所示。使用时，气罐内的高压气体推动纸筒内的彩条沿纸筒方向快速喷出，这说明力可以改变物体的 ，此过程中的能量转化与内燃机的 冲程相同。 【变式2】（25-26九年级上·山东济南·阶段练习）2025年4月24日是第十个中国航天日。小航用可乐瓶制作出水火箭，如图所示，先在瓶里装适量水，旋紧瓶塞，然后将带有阀门的金属管插入瓶塞，用打气筒往瓶里打足气，打开阀门后，水从金属管向下喷出，水火箭竖直向上飞向空中。下列分析错误的是（　　） A．水火箭上升过程中，水火箭瓶内气体的内能在不断增加 B．水向下喷出时，通过热传递的方式减小了瓶内空气的内能 C．升空时，水火箭内气体对水向下的力与水对它向上的力是一对平衡力 D．打气筒将空气压入水火箭内的能量转化与汽油机的压缩冲程相同 【变式3】（25-26九年级上·山东·阶段练习）目前，我国在航天领域处于世界领先地位。请你结合物理知识完成下列问题： (1)如图甲所示，火箭被点燃后加速升空，载人飞船中的宇航员的动能 ，机械能 ；（均选填“增大”“减小”或“不变”） (2)如图所示，乙（a）为火箭四冲程内燃机压缩冲程的示意图，图中画出了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，请在图乙（b）中，画出另一个冲程中活塞运动的方向（用“↑”或“↓”表示）和进气门、排气门的开闭情况。 题型二 热机效率 解｜题｜技｜巧 对热机效率的理解 1.热机的效率：是热机性能的重要指标。它表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。 2.功率和效率：这是两个完全不同的概念，也没有联系，功率反映机械做功的快慢，热机效率是热机性能的一个重要指标，热机效率高的机械功率不一定大。 【典例1】（25-26九年级上·山东济南·阶段练习）酒精燃料是一种由粮食制成的环保燃料，当酒精燃料用掉一半时（　　） A．其热值和比热容都不变 B．比热容减半，热值不变 C．热值减半，比热容不变 D．比热容和热值都变为原来的一半 【典例2】（24-25九年级上·广东广州·期中）在南方的农村，人们通常用砖砌成炉灶烧柴来加热水（如图甲），小明同学将这些普通的炉灶壁改装成装水的容器（如图乙），这样在给水壶内的水加热的同时，也加热了炉灶壁内的水。下列说法正确的是（   ） A．改装后燃料燃烧得更充分 B．改装后提高了炉灶的加热效率 C．改装后减小了水的比热容 D．改装后提高了燃料的热值 【典例3】（25-26九年级上·全国·课后作业）某品牌汽车在平直公路上匀速行驶了，消耗汽油的质量为，汽车受到的阻力为。（取，汽油的热值）求： (1)匀速行驶过程中，汽车牵引力做的功。 (2)汽车发动机的效率。 【变式1】（25-26九年级上·山东·阶段练习）某汽油机的能量流向如图。在未来的汽车市场，零碳内燃机采用绿氢等零碳燃料，在全生命周期可实现零碳排放，未来可观。下列有关说法错误的是（　　） A．零碳内燃机比普通内燃机更环保 B．汽车尾气中的“汽油味”越浓，说明燃料燃烧得越不充分，会降低燃料的热值 C．冬天汽车利用尾气中的余热给车内供暖，提高了燃料的利用率 D．由图可知该汽油机的效率是28% 【变式2】（25-26九年级上·全国·课后作业）有经验的汽油机维修师，不用任何仪器，只是靠近汽油机排气管口观察和用鼻子闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台汽油机的节能效果。在同样负荷的情况下，关于汽油机的节能效果，下列判断正确的是（　　） A．尾气的温度越高，汽油机越节能 B．尾气的温度越低，汽油机越节能 C．尾气的汽油味越浓，汽油机越节能 D．尾气的颜色越黑，汽油机越节能 【变式3】（25-26九年级上·全国·课后作业）随着人们生活水平的提高，天然气已经逐步取代煤气，走进了千家万户。小明利用天然气表和温度计计算天然气和煤气的成本差距，他将1kg的水从加热到，如图所示为水加热后天然气表的示数，已知水的比热容，天然气的热值，煤气的热值。（实验时所用燃料均完全燃烧） (1)已知加热前天然气表的示数为，求加热时消耗的天然气完全燃烧释放的热量。 (2)相较于燃烧煤气，燃烧天然气加热这些水可以节约多少成本？（天然气的价格为2.5元，煤气的价格为2.62元） (3)为减少家庭每月燃气费的支出，请你提出使用天然气灶过程中的注意事项。（答出一条即可） 题型三 跨学科：热机效率和环境保护 解｜题｜技｜巧 对热机效率的理解 1.热机的效率：是热机性能的重要指标。它表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。 2.功率和效率：这是两个完全不同的概念，也没有联系，功率反映机械做功的快慢，热机效率是热机性能的一个重要指标，热机效率高的机械功率不一定大。 【典例1】热机给人类文明带来了进步，也给生态环境造成了污染。电站和工厂在依靠煤和石油的燃烧获取能量的同时，也严重污染了大气。而热机排出的二氧化碳所引起的________效应，对地球表面的热平衡有较大影响。汽车已经是许多城市环境污染的主要来源，汽油和柴油的燃烧，对环境产生较大的热污染，成为城市________效应的元凶之一。此外，各种汽车发出的噪声也是危害人们身心健康的公害之一。 【典例2】下列说法不正确的是（ ） A.热机给人类文明带来了进步，也给生态环境造成了污染 B.改进燃烧设备，加装消烟除尘装置，可减少烟尘的排放 C.内能的利用会造成环境污染，因此应禁止内能的利用 D.提高热机效率可以节约能源，减少环境污染 【变式1】改善空气质量，创造更加适宜的居住环境成为当务之急。以下措施不利于改善空气质量的是（ ） A.加快煤改电、煤改气，多使用清洁能源 B.改进消烟和除尘装置，提高热机的性能 C.禁止秸秆露天焚烧，加强秸秆综合利用 D.提倡使用一次性发泡塑料餐具和塑料袋 【变式2】为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法错误的是（ ） A.尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全 B.该冲程为做功冲程，内能转化为机械能 C.汽油在汽缸内完全燃烧，发动机效率可达100% D.该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护 期中基础通关练（测试时间：6分钟） 1．2024年5月3日，搭载嫦娥六号探测器的长征五号遥八运载火箭，在中国文昌航天发射场点火发射。火箭 （选填“属于”或“不属于”）热机， （选填“能”或“不能”）在大气层外工作。 2．如图所示实验，在橡胶塞受到水蒸气的压力而冲出的过程中，以下说法正确的是（　　） A．试管口出现的“白雾”是气体 B．水蒸气对外做功，内能增加 C．水蒸气对外做功，温度升高 D．这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理 3.（2025·深圳中考）民为国垒，谷为民命，粮食事关国运民生。粮食安全是国家安全的重要基础。如图是两台收割机正在收割小麦的场景。晓凤同学提出问题：收割机用四冲程柴油机提供动力，其中压缩冲程过程中，柴油机汽缸内气体（　　） A. 质量变大 B. 内能减小 C. 体积变大 D. 温度升高 4.（2025·湖北中考）如图是液体燃料火箭喷气发动机示意图。输送装置将燃料和氧化剂输送到燃烧室燃烧，产生气体喷出推动火箭前进。下列说法正确的是（　　） A. 燃料燃烧时内能转化为化学能 B. 燃料箱燃料减少，燃料热值不变 C. 燃烧放出热量越多，燃料热值越大 D. 火箭前进时，燃料的化学能全部转化为火箭的机械能 5．关于热机的效率，下列说法正确的是（　　） A.在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多； B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高； C.热机的效率越高说明做功越快； D.热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的 期中综合突破练（测试时间：6分钟） 6.对于下列所描述物理过程的分析正确的是 A．甲图中，玻璃瓶内的空气被压缩时，瓶内空气的内能减少 B．乙图中，瓶子内的空气推动塞子跳起时，瓶内空气的内能增大 C．丙图中，试管内的水蒸气将塞子冲出时，瓶口冒出的“白气”就是水蒸气 D．丁图中，该冲程为汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能 7.某汽车动力来自单缸四冲程汽油机，如图所示要完成汽油机的一个工作循环正确的顺序是____（用字母表示），其中将内能转化为机械能的冲程是图中的____（选填“A”、“B”、“C”或“D”），当它正常工作时转速为1800r/min，则每秒钟对外做功_____次。 8 ．用烟煤烧水时，将10kg的水从加热到，燃烧了1.4kg的烟煤，烟煤的热值为，则水吸收的热量是 J，烧水的热效率是 。 9．“低碳环保”是当今世界环境主题，天然气是一种低污染燃料，在我市已普遍使用。天然气热值为4×107J/m3。完全燃烧0.42m3的天然气所释放的热量为 J，若释放的这些能量能使100kg的水温度升高20℃，那么该过程中的热效率是 。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 期中综合拓展练（测试时间：8分钟） 10.如图所示的油电混合动力汽车是一种新型节能汽车这种油电混合动力汽车的内燃机工作时，给车提供动力的同时也给动力蓄电池组充电。已知某型号油电混合动力汽车所用的动力蓄电池组储存的最大电能是1.0×108J，若该车以80km/h的车速匀速直线行驶了0.5h行驶过程中所受阻力大小为900N，动力蓄电池组的电能也增加了最大电能的10%，内燃机消耗燃油2.5kg（燃油的热值q=4.6×107J/kg）求： （1）完全燃烧放出的热量； （2）牵引力做的功； （3）该油电混合动力汽车内燃机的效率。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 改变世界的热机（期中复习讲义） 热机 1. 知道热机的概念，初步了解热机的工作原理，体会内能的利用对人类发展的重要作用。 2. 了解汽油机和柴油机的构造及工作过程。 3. 会比较汽油机和柴油机的异同。 基础考点：热机的工作原理及过程。 热机效率 1. 能说出热机工作时燃料释放能量的主要流向；理解热机效率的概念。 2. 掌握热机效率的计算方法； 3. 分析影响热机效率的因素，并提出提高热机效率的途径。 4. 了解火箭的工作原理。 主要命题点有：热机效率概念理解、提高热机效率的方法、热机效率相关计算等。 跨学科：保护地球家园 1. 了解热机使用带来的环境污染； 2. 知道保护环境的措施，有保护环境的意识。 主要命题点：大气污染（温室效应）、热污染（城市热岛效应）、“碳达峰”“碳中和”等 考点01 热机 ■知识点一：热机 1.定义：利用燃料的燃烧把内能转化为机械能的装置。 2.原理：燃料燃烧把化学能转化为内能，内能又转化为机械能。 3.种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机等。 4.内燃机： （1）定义：燃料在气缸内燃烧从而产生动力的热机。 （2）分类：主要有汽油机和柴油机。 ■知识点二：汽油机和柴油机的相同点 1.冲程：活塞从气缸一端运动到另一端。 2.四冲程内燃机：每一个工作循环都分为四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 3.四冲程内燃机工作过程： 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 进气门 开 关 关 关 排气门 关 关 关 开 活塞 下 上 下 上 能量转化 -- 机械能转化为内能 内能转化为机械能 -- 4.一个工作循环四个冲程，活塞往复2次，飞轮转动2周，对外只做1次功，其它3个冲程要靠飞轮的惯性完成。 ■知识点三：汽油机和柴油机的不同点 内燃机 汽油机 柴油机 燃料 汽油 柴油 结构 火花塞 喷油嘴 吸入物质 汽油和空气混合物 空气 压缩程度 较小 较大 点火方式 点燃式 压燃式 效率 较低 较高 应用 轻型机械 重型机械 考点02 热机效率 ■知识点一：热机效率 1.热机能量走向图： 2.热机效率定义： 热机用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率。 3.公式：η=W有用/ Q总 × 100% 4.常见热机的效率： 蒸汽机，其效率只有 6%～15%，汽油机的效率为 20%～30%，柴油机的效率为 30%～40%，而喷气式飞机上的发动机的效率能达到50%～60%。 5.对热机效率的理解： 热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，可以节约能源。 6.提高热机效率的途径： （1）减少燃烧过程中的热量损失。 （2）尽量简化机械传动部分，并选用优良的润滑材料减小摩擦，以减少能量损失。 （3）设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。 ■知识点二：改变世界的热机和火箭 1.从18世纪60年代开始，蒸汽机广泛应用。使世界进入了以“火”为动力的“蒸汽机时代”，极大地推动了人类的第一次工业革命。 2.今天各种火电站和热电站里，蒸汽轮机正将煤炭、天然气和石油转化为电能。 ■知识点三：飞向太空 1.14世纪末，我国的一位官吏万户，发明了最早的火箭。 火箭工作原理：竹筒内装火药，点燃火药，火药燃烧后产生的气体体积膨胀，从竹筒的尾端向后高速喷出，推动箭筒向前飞行。和现代火箭发动机原理是一样的。 2.常用的火箭是多级火箭。第一级燃料用完以后就自动脱落，以减少质量；随后第二级点火发动，燃料用完后也自动脱落，再点燃第三级，使飞船进入预定轨道。 考点03 跨学科：热机效率和环境保护 ■知识点一：内能与环境保护 1.带来的环境问题： （1）废气污染。（2）热污染。（3）噪音污染。 2.解决办法： （1）变分散为集中供热，提高燃料利用率。 （2）改进燃烧装置，加装消烟除尘设备，以减少烟尘排放。 （3）推广、普及“清洁能源”。 （4）种植绿色植物，净化空气。 ■知识点二：国家发展战略 我国已经有能力利用绿色能源，研究和开发低能耗、少污染的高性能动力机械，控制和减少污染，坚定不移走生态优先、绿色低碳的高质量发展之路。 ■知识点三：保护地球从我做起 1.低碳生活：低碳出行、低碳饮食、纸张再利用、低碳穿衣等。 2.节约用水、节约用电。 题型一 热机 解｜题｜技｜巧 1.如何判断热机的冲程：看进气阀、排气阀开闭情况；看活塞的上、下运动情况； 2.如何判断热机做功次数：热机的转数与做功次数和一个工作循环的关系。 3.热机中的计算：做功冲程中燃气对活塞的平均压力 F=pS 一个做功冲程中燃气对活塞做的功 W=Fs ；内燃机的功率 P=W/t 。 【典例1】（25-26九年级上·黑龙江哈尔滨·开学考试）下列汽油机工作的四个冲程中，其中发生能量转化的冲程有 （不计活塞与缸壁之间的能量损失），其中气缸内气体的内能最小的是 。（两空均选填甲乙丙丁） 【答案】 乙、丙 甲 【详解】[1]甲图中进气门打开，排气门关闭是吸气冲程；乙图中进排气门全关，活塞向上运动是压缩冲程；丙图中火花塞点火花，活塞向下运动是做功冲程；丁图中排气门打开，进气门关闭是排气冲程。汽油机工作的四个冲程中，压缩冲程外部机械对气缸内的气体做功，将机械能转化为内能；做功冲程中燃烧后的燃气对外界做功，将内能转化为机械能，因此存在能量转化的是乙、丙。 [2]在吸气冲程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合气体，这个过程气体温度相对较低；而在压缩冲程，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，使得气缸内气体内能增加；做功冲程中，高温高压气体对活塞做功，内能转化机械能；排气冲程中，将气缸内的废气排出。相比之下，吸气冲程中的气体温度较低，因此内能最小，即甲冲程。 【典例2】（25-26九年级上·全国·课后作业）小夏用塑料矿泉水瓶进行了如图所示的实验： ①瓶中留有少量水，盖紧瓶盖；②用力扭转瓶身；③松动瓶盖，瓶盖冲出，同时瓶内出现白雾。②和③所示的过程，分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似，这两个冲程是（   ） A．吸气冲程和压缩冲程 B．压缩冲程和做功冲程 C．做功冲程和排气冲程 D．压缩冲程和排气冲程 【答案】B 【详解】如图②，扭转瓶子时，施加的外力压缩瓶内的气体，是机械能转化为内能，这一过程与四冲程内燃机的压缩冲程相似；如图③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，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【典例3】（2025·黑龙江·中考真题）一台单缸四冲程汽油机的飞轮的转速是2400r/min，则此汽油机每秒完成的冲程个数和对外做功次数分别是（　　） A．完成80个冲程，对外做功20次 B．完成80个冲程，对外做功40次 C．完成40个冲程，对外做功10次 D．完成40个冲程，对外做功40次 【答案】A 【详解】四冲程内燃机一个工作循环，活塞往复两次、飞轮转两周，完成四个冲程，对外做功一次，当飞轮的转速是2400r/min，即40r/s时，每秒内完成80个冲程，对外做功20次，故A正确，BCD错误。 故选A。 【变式1】（2025·山东济南·中考真题）如图甲为一种经常在喜庆场合使用的手持礼炮，其结构简化图如图乙所示。使用时，气罐内的高压气体推动纸筒内的彩条沿纸筒方向快速喷出，这说明力可以改变物体的 ，此过程中的能量转化与内燃机的 冲程相同。 【答案】 运动状态 做功 【详解】[1]力可以改变物体的形状和运动状态，因此气罐内的高压气体推动纸筒内的彩条沿纸筒方向快速喷出，这说明力可以改变物体的运动状态。 [2]在喷出彩条的过程中，罐内的压缩空气对彩条做功，空气内能转化为彩条的机械能，罐内气体内能减少；汽油机的做功冲程中将内能转化为机械能，所以与做功冲程能量转化相同。 【变式2】（25-26九年级上·山东济南·阶段练习）2025年4月24日是第十个中国航天日。小航用可乐瓶制作出水火箭，如图所示，先在瓶里装适量水，旋紧瓶塞，然后将带有阀门的金属管插入瓶塞，用打气筒往瓶里打足气，打开阀门后，水从金属管向下喷出，水火箭竖直向上飞向空中。下列分析错误的是（　　） A．水火箭上升过程中，水火箭瓶内气体的内能在不断增加 B．水向下喷出时，通过热传递的方式减小了瓶内空气的内能 C．升空时，水火箭内气体对水向下的力与水对它向上的力是一对平衡力 D．打气筒将空气压入水火箭内的能量转化与汽油机的压缩冲程相同 【答案】ABC 【详解】A．水火箭上升过程中，瓶内气体体积膨胀对外做功，气体内能减小，故A错误，符合题意。 B．水向下喷出时，是瓶内气体膨胀对水做功，将内能转化为水的机械能，从而使瓶内空气的内能减小，不是通过热传递的方式，故B错误，符合题意。 C．升空时，水火箭内气体对水向下的力与水对它向上的力是一对相互作用力，不是平衡力。因为这两个力分别作用在水和气体两个不同的物体上，而平衡力是作用在同一个物体上的大小相等、方向相反且在同一直线上的两个力，故C错误，符合题意。 D．打气筒将空气压入水火箭内，是压缩空气做功，将机械能转化为内能；汽油机的压缩冲程也是活塞压缩汽缸内的气体做功，将机械能转化为内能，二者能量转化相同，故D正确，不符合题意。 故选ABC。 【变式3】（25-26九年级上·山东·阶段练习）目前，我国在航天领域处于世界领先地位。请你结合物理知识完成下列问题： (1)如图甲所示，火箭被点燃后加速升空，载人飞船中的宇航员的动能 ，机械能 ；（均选填“增大”“减小”或“不变”） (2)如图所示，乙（a）为火箭四冲程内燃机压缩冲程的示意图，图中画出了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，请在图乙（b）中，画出另一个冲程中活塞运动的方向（用“↑”或“↓”表示）和进气门、排气门的开闭情况。 【答案】(1) 增大 增大 (2) 【详解】（1）[1][2]火箭加速升空的过程中，航天员的速度增大，质量不变，高度增加，所以航天员的动能和重力势能增大；机械能等于动能与势能之和，因此火箭的机械能增大。 （2）由图乙（b）可知，此冲程火花塞点火，是四冲程内燃机的做功冲程，在内燃机在做功冲程中，两气门都关闭，活塞向下运动，如图所示： 题型二 热机效率 解｜题｜技｜巧 对热机效率的理解 1.热机的效率：是热机性能的重要指标。它表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。 2.功率和效率：这是两个完全不同的概念，也没有联系，功率反映机械做功的快慢，热机效率是热机性能的一个重要指标，热机效率高的机械功率不一定大。 【典例1】（25-26九年级上·山东济南·阶段练习）酒精燃料是一种由粮食制成的环保燃料，当酒精燃料用掉一半时（　　） A．其热值和比热容都不变 B．比热容减半，热值不变 C．热值减半，比热容不变 D．比热容和热值都变为原来的一半 【答案】A 【详解】比热容、热值都是物质的一种特性，不随物体的多少而变化，所以当酒精燃料用掉一半时，其热值和比热容都不变，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【典例2】（24-25九年级上·广东广州·期中）在南方的农村，人们通常用砖砌成炉灶烧柴来加热水（如图甲），小明同学将这些普通的炉灶壁改装成装水的容器（如图乙），这样在给水壶内的水加热的同时，也加热了炉灶壁内的水。下列说法正确的是（   ） A．改装后燃料燃烧得更充分 B．改装后提高了炉灶的加热效率 C．改装后减小了水的比热容 D．改装后提高了燃料的热值 【答案】B 【详解】AB．由题意可知，将这些普通的炉灶壁改装成装水的容器，在给壶内水加热的同时，还可将炉壁间的水加热，减少了热量的损失，提高了炉子的效率，但对煤的充分燃烧没有影响，故A错误，B正确； C．比热容是物质的性质，与质量、温度无关，与物质的状态有关，所以改装后水的比热容不变，故C错误； D．热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，所以其热值不变，故D错误。 故选B。 【典例3】（25-26九年级上·全国·课后作业）某品牌汽车在平直公路上匀速行驶了，消耗汽油的质量为，汽车受到的阻力为。（取，汽油的热值）求： (1)匀速行驶过程中，汽车牵引力做的功。 (2)汽车发动机的效率。 【答案】(1) (2)25% 【详解】（1）汽车匀速行驶时，牵引力等于阻力 牵引力做的功为 （2）汽油完全燃烧释放的热量 发动机效率为有用功与总热量的比值 【变式1】（25-26九年级上·山东·阶段练习）某汽油机的能量流向如图。在未来的汽车市场，零碳内燃机采用绿氢等零碳燃料，在全生命周期可实现零碳排放，未来可观。下列有关说法错误的是（　　） A．零碳内燃机比普通内燃机更环保 B．汽车尾气中的“汽油味”越浓，说明燃料燃烧得越不充分，会降低燃料的热值 C．冬天汽车利用尾气中的余热给车内供暖，提高了燃料的利用率 D．由图可知该汽油机的效率是28% 【答案】B 【详解】A．内燃机在排气冲程排出的废气有未燃烧的燃料和产生的二氧化硫等污染物，而零碳内燃机几乎没有污染物，因此零碳内燃机比普通内燃机更环保，故A正确，不符合题意； B．热值是燃料本身的一种特性，只与燃料本身决定，和燃料的质量、放出热量的多少、燃烧是否充分、温度高低无关，故B错误，符合题意； C．冬天汽车利用尾气中的余热给车内供暖，使汽车发动机产生的热量再利用，提高了燃料的利用率，故C正确，不符合题意； D．热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，由图可知，输出有用机械能所占比例为100%-36%-30%-6%=28% 即该汽油机的效率为28%，故D正确，不符合题意。 故选B。 【变式2】（25-26九年级上·全国·课后作业）有经验的汽油机维修师，不用任何仪器，只是靠近汽油机排气管口观察和用鼻子闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台汽油机的节能效果。在同样负荷的情况下，关于汽油机的节能效果，下列判断正确的是（　　） A．尾气的温度越高，汽油机越节能 B．尾气的温度越低，汽油机越节能 C．尾气的汽油味越浓，汽油机越节能 D．尾气的颜色越黑，汽油机越节能 【答案】B 【详解】AB．汽油机尾气温度越高，说明工作过程中热量散失越多，所以汽油机效率越低，不节能；反之尾气温度越低，说明汽油机效率越高，即节能；故A错误，B正确。 CD．汽油机尾气汽油味越浓、颜色越黑，说明汽油没有充分燃烧，导致汽油机效率低，不节能。故CD错误。 故选B。 【变式3】（25-26九年级上·全国·课后作业）随着人们生活水平的提高，天然气已经逐步取代煤气，走进了千家万户。小明利用天然气表和温度计计算天然气和煤气的成本差距，他将1kg的水从加热到，如图所示为水加热后天然气表的示数，已知水的比热容，天然气的热值，煤气的热值。（实验时所用燃料均完全燃烧） (1)已知加热前天然气表的示数为，求加热时消耗的天然气完全燃烧释放的热量。 (2)相较于燃烧煤气，燃烧天然气加热这些水可以节约多少成本？（天然气的价格为2.5元，煤气的价格为2.62元） (3)为减少家庭每月燃气费的支出，请你提出使用天然气灶过程中的注意事项。（答出一条即可） 【答案】(1) (2)0.06元 (3)蒸煮时水沸腾后用小火 【详解】（1）天然气表的示数从388.213 m³增至388.227 m³，消耗天然气 加热时消耗的天然气完全燃烧释放的热量 （2）所需煤气体积为 天然气费用 为0.014 m³ × 2.50 元/m³ = 0.035 元 煤气费用 为 0.0367 m³ × 2.62 元/m³ ≈ 0.096 元 故相较于煤气，使用天然气大约可节约 0.096 元 - 0.035 元 = 0.061 元，约0.06元。 （3）为减少家庭燃气费，可在加热时调节适宜火候，蒸煮时水沸腾后用小火。 题型三 跨学科：热机效率和环境保护 解｜题｜技｜巧 对热机效率的理解 1.热机的效率：是热机性能的重要指标。它表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。 2.功率和效率：这是两个完全不同的概念，也没有联系，功率反映机械做功的快慢，热机效率是热机性能的一个重要指标，热机效率高的机械功率不一定大。 【典例1】热机给人类文明带来了进步，也给生态环境造成了污染。电站和工厂在依靠煤和石油的燃烧获取能量的同时，也严重污染了大气。而热机排出的二氧化碳所引起的________效应，对地球表面的热平衡有较大影响。汽车已经是许多城市环境污染的主要来源，汽油和柴油的燃烧，对环境产生较大的热污染，成为城市________效应的元凶之一。此外，各种汽车发出的噪声也是危害人们身心健康的公害之一。 【答案】温室；热岛 【解析】热机，给人类文明带来了进步，也给生态环境造成了污染。电站和工厂在依靠煤和石油的燃烧获取能量的同时，也严重污染了大气。而热机排出的二氧化碳所引起的温室效应，对地球表面的热平衡有较大影响。汽车已经是许多城市环境污染的主要来源，汽油和柴油的燃烧，对环境产生较大的热污染，成为城市热岛效应的元凶之一。此外，各种汽车发出的噪声也是危害人们身心健康的公害之一。 【典例2】下列说法不正确的是（ ） A.热机给人类文明带来了进步，也给生态环境造成了污染 B.改进燃烧设备，加装消烟除尘装置，可减少烟尘的排放 C.内能的利用会造成环境污染，因此应禁止内能的利用 D.提高热机效率可以节约能源，减少环境污染 【答案】C 【解析】A.热机给人类文明带来了进步，但热机在使用过程中会造成环境污染，故A正确，不符合题意； B.改进燃烧设备，加装消烟除尘装置，可减少向空气中烟尘的排放，故B正确，不符合题意； C.内能的利用在一定程度上会对环境造成污染，如汽油或柴油的燃烧等，但不能禁止内能的利用，而是应积极改进设备减少环境污染的同时，寻找新能源作为替代品，故C错误，符合题意； D.提高热机效率可以提升燃料利用率节约能源，减少环境污染，故D正确，不符合题意； 故应选C。 【变式1】改善空气质量，创造更加适宜的居住环境成为当务之急。以下措施不利于改善空气质量的是（ ） A.加快煤改电、煤改气，多使用清洁能源 B.改进消烟和除尘装置，提高热机的性能 C.禁止秸秆露天焚烧，加强秸秆综合利用 D.提倡使用一次性发泡塑料餐具和塑料袋 【答案】D 【解析】A.加大煤改电、煤改气力度，推广使用清洁能源，可以改善空气质量；故不符合题意； B.改进消烟和除尘装置，提高尾气排放标准和性能，可以改善空气质量；故不符合题意； C.在田间燃烧秸秆也是造成空气污染的主要原因之一，限制农民在田间燃烧秸秆，用秸秆制沼气，变废为宝，可以改善空气质量。故不符合题意； D.使用一次性发泡塑料餐具和塑料袋，会遭受环境污染等问题，所以不能改善空气和环境的质量，故符合题意。 故选：D。 【变式2】为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法错误的是（ ） A.尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全 B.该冲程为做功冲程，内能转化为机械能 C.汽油在汽缸内完全燃烧，发动机效率可达100% D.该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护 【答案】C。 【解析】A.尾气中“汽油味”明显降低，这说明汽油的燃烧率较高，燃烧较完全，故A正确，不符合题意； B.如图所示，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为做功冲程，此冲程燃气的内能转化为活塞的机械能，故B正确，不符合题意； C.汽车在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率一定小于100%，故C错误，符合题意； D.尾气中“汽油味”明显降低，这说明汽油的燃烧率较高，在做相同有用功时，消耗的燃料少，减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护，故D正确，不符合题意。故选C。 期中基础通关练（测试时间：6分钟） 1．2024年5月3日，搭载嫦娥六号探测器的长征五号遥八运载火箭，在中国文昌航天发射场点火发射。火箭 （选填“属于”或“不属于”）热机， （选填“能”或“不能”）在大气层外工作。 【答案】 属于 能 【详解】[1]热机是将内能转化为机械能的机械，火箭属于热机。 [2]火箭自带燃料和助燃剂，所以可以在大气层外工作。 2．如图所示实验，在橡胶塞受到水蒸气的压力而冲出的过程中，以下说法正确的是（　　） A．试管口出现的“白雾”是气体 B．水蒸气对外做功，内能增加 C．水蒸气对外做功，温度升高 D．这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理 【答案】D 【详解】A．试管口出现的“白雾”是小液滴，即水蒸气遇冷液化而成的小液滴，故A错误； BC．水蒸气对外做功，内能转化为机械能，内能减小，温度降低，故BC错误； D．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，故该实验基本展示了蒸汽机的工作原理，故D正确。故选D。 3.（2025·深圳中考）民为国垒，谷为民命，粮食事关国运民生。粮食安全是国家安全的重要基础。如图是两台收割机正在收割小麦的场景。晓凤同学提出问题：收割机用四冲程柴油机提供动力，其中压缩冲程过程中，柴油机汽缸内气体（　　） A. 质量变大 B. 内能减小 C. 体积变大 D. 温度升高 【答案】D 【解析】四冲程柴油机中的压缩冲程，活塞向上移动，汽缸内气体体积变小，气体质量不变，压缩冲程将机械能转化为内能，内能变大，温度升高，故D符合题意，ABC不符合题意。  故选D。 4.（2025·湖北中考）如图是液体燃料火箭喷气发动机示意图。输送装置将燃料和氧化剂输送到燃烧室燃烧，产生气体喷出推动火箭前进。下列说法正确的是（　　） A. 燃料燃烧时内能转化为化学能 B. 燃料箱燃料减少，燃料热值不变 C. 燃烧放出热量越多，燃料热值越大 D. 火箭前进时，燃料的化学能全部转化为火箭的机械能 【答案】B 【解析】A．燃料燃烧时，燃料的化学能先转化为内能，再将内能转化为机械能，故A错误； B．热值是燃料的基本属性，与燃料的质量大小无关，所以燃料箱燃料减少，热值不变，故B正确； C．热值是燃料的基本属性，与燃料燃烧放出热量多少无关，故C错误； D．火箭前进时，是将燃气的内能转化为机械能，由于有热量损失，燃料不可能全部燃烧等因素影响，燃料的化学能不可能全部转化为火箭的机械能，故D错误。 故选B。 5．关于热机的效率，下列说法正确的是（　　） A.在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多； B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高； C.热机的效率越高说明做功越快； D.热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的 【答案】B。 【解析】A．热机的效率越高，做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即在做功相同的情况下，消耗的燃料较少，或消耗相同的燃料，做功较多，故A错误。 B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高，多用在重型机器上，故B正确； C．热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，热机的效率越高说明有用功占的比值越大，功率表示做功的快慢，功率越高说明做功越快，效率和功率是两个不同的物理量，二者之间没有必然联系，故C错误； D．根据内燃机的能量流向，热机损失的能量中，废气带走的能量较多，故D错误。故选B。 期中综合突破练（测试时间：6分钟） 6.对于下列所描述物理过程的分析正确的是 A．甲图中，玻璃瓶内的空气被压缩时，瓶内空气的内能减少 B．乙图中，瓶子内的空气推动塞子跳起时，瓶内空气的内能增大 C．丙图中，试管内的水蒸气将塞子冲出时，瓶口冒出的“白气”就是水蒸气 D．丁图中，该冲程为汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能 【答案】D 【详解】A. 图甲，玻璃瓶内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增加，故错误； B. 图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，空气的内能减小，故错误； C. 图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减少，瓶口冒出的“白气”是水蒸气液化成的小水滴，故错误； D. 丁图中，进气门和排气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，将内能转化为机械能，该冲程为汽油机的做功冲程，故正确． 故选D. 7.某汽车动力来自单缸四冲程汽油机，如图所示要完成汽油机的一个工作循环正确的顺序是____（用字母表示），其中将内能转化为机械能的冲程是图中的____（选填“A”、“B”、“C”或“D”），当它正常工作时转速为1800r/min，则每秒钟对外做功_____次。 【答案】 DACB，C，15。 【详解】A图：两气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，将机械能转化为内能； B图：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程； C图：两气门都关闭，活塞向下运行，是做功冲程，将燃料燃烧释放的内能转化为机械能； D图：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程。 故汽油机的一个工作循环正确的顺序是DACB。 将内能转化为机械能的冲程是做功冲程，是图C。 汽油机在一个工作循环中经历4个冲程，飞轮转动2转，对外做功1次。当它正常工作时转速为 1800r/min =30r/s，则该汽油机每秒钟转动30转，每秒做功15次。 8 ．用烟煤烧水时，将10kg的水从加热到，燃烧了1.4kg的烟煤，烟煤的热值为，则水吸收的热量是 J，烧水的热效率是 。 【答案】 8% 【详解】[1]水吸收的热量是 [2]燃烧1.4kg烟煤产生的热量 烧水的热效率 9．“低碳环保”是当今世界环境主题，天然气是一种低污染燃料，在我市已普遍使用。天然气热值为4×107J/m3。完全燃烧0.42m3的天然气所释放的热量为 J，若释放的这些能量能使100kg的水温度升高20℃，那么该过程中的热效率是 。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 【答案】1.68×107；50% 【解析】完全燃烧0.42m3的天然气放出的热量： Q放=Vq=0.42m3×4×107J/m3=1.68×107J 这些热量能使100kg的水温度升高20℃，则水吸收的热量： Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg•℃）×100kg×20℃=8.4×106J 该过程中的热效率是： 故答案为：1.68×107；50%。 期中综合拓展练（测试时间：8分钟） 10.如图所示的油电混合动力汽车是一种新型节能汽车这种油电混合动力汽车的内燃机工作时，给车提供动力的同时也给动力蓄电池组充电。已知某型号油电混合动力汽车所用的动力蓄电池组储存的最大电能是1.0×108J，若该车以80km/h的车速匀速直线行驶了0.5h行驶过程中所受阻力大小为900N，动力蓄电池组的电能也增加了最大电能的10%，内燃机消耗燃油2.5kg（燃油的热值q=4.6×107J/kg）求： （1）完全燃烧放出的热量； （2）牵引力做的功； （3）该油电混合动力汽车内燃机的效率。 【答案】（1）1.15×108J；（2）3.6×107J；（3）40% 【解析】（1）根据Q=mq可知，燃油完全燃烧放出的热量为： Q=mq油=2.5kg×4.6×107J/kg=1.15×108J （2）因为汽车是匀速直线行驶的，所以汽车的牵引力和受到的阻力大小相等，即： F=f=900N 过的路程为： s=vt=80km/h×0.5h=40km=4×104m 则汽车行驶中牵引力所做的功为： W=Fs=900N×4×104m=3.6×107J 蓄电池增加的电能为： W′=1.0×108J×10%=1.0×107J 则汽车内燃机的效率为： 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $