第2节 热机（举一反三讲义）物理新教材人教版九年级全一册

第2节 热 机 目 录 【学习目标】 1 【思维导图】 4 【知识梳理】 5 知识点一：热机 5 知识点二：汽油机 6 知识点三：柴油机 9 【方法技巧】 11 方法技巧1 汽油机的工作过程 11 方法技巧2 汽油机和柴油机的主要区别 11 方法技巧3 热机的计算问题 12 【巩固训练】 12 【学习目标】 （一）学习目标 核心素养 具体目标内容 物理观念：建立“内能可转化为机械能”的认知，形成“实验现象→概念定义→工作原理→设备分类”的热机知识体系； 科学思维：通过对比汽油机与柴油机、分析四冲程细节，培养“分类对比、逻辑归纳”能力。 1. 能描述“加热试管水推动软木塞”实验的现象，能分析现象中的能量转化，解释“白气”成因； 2.说出热机的定义，列举 3 种以上热机类型；复述热机的核心工作原理； 3. 知道内燃机是“燃料在气缸内燃烧的热机”，区分其两类； 4. 说出汽油机的主要构造；对每个冲程，能准确描述“气门状态、活塞运动方向、能量转化”；记住一个工作循环的关键参数； 5.从“燃料、构造、点火方式、吸气冲程吸入物质” 等方面，对比汽油机和柴油机的差异；举例说明两者的用途。 科学探究：通过实验现象分析、冲程判断，提升 “从现象提炼规律、用规律解决问题” 的实践能力； 应用能力：将汽油机四冲程、机种差异等知识转化为 “解释设备工作、判断设备类型” 的工具。 1.给定“试管推软木塞” 实验的异常现象，能分析可能原因； 结合实验原理，推导蒸汽机的工作逻辑； 2.给出某冲程的“气门状态 + 活塞运动”，能判断冲程类型并说明能量转化；计算汽油机工作参数； 3. 给定设备特征，能判断是柴油机；根据用途，区分汽油机与柴油机； 4.解释“汽车动力来源”；说明 “飞轮的作用”。 科学态度与责任：树立 “重视实验安全、尊重技术发展” 的观念，形成 “关注能源利用与环境影响” 的社会责任感； STSE 观念：建立“科学（热机原理）- 技术（机种改进）- 社会（工业化）- 环境（节能）”的联系。 1.在分析“试管实验”时，重视安全注意事项，养成“实验安全优先”的习惯；理解热机发明的意义，尊重科学技术对人类文明的推动作用； 2.了解柴油机技术的改进，认识“技术迭代对设备应用的影响”；结合“新能源汽车”的提及，初步建立 “传统热机与清洁能源技术”的关联认知； 3. 知道柴油机效率高于汽油机，思考“提高热机效率的意义”，萌发“节能与环保”的意识。 （二）重点难点 1.重点 （1）“内能做功”实验的现象与能量转化； （2）热机的定义与工作原理； （3）汽油机四冲程的关键细节：每个冲程的“气门状态、活塞运动方向、能量转化”，及一个工作循环的参数； （4）汽油机与柴油机的核心差异。 2.难点 （1）汽油机四冲程中的能量转化理解：尤其是“压缩冲程（机械能→内能）”和“做功冲程（内能→机械能）”的区分，易混淆两者的能量流向； （2）一个工作循环的参数关联：难以理解“4 个冲程、飞轮转 2 周、对外做功 1 次” 的逻辑（为何飞轮转 2 周才做功 1 次）； （3）柴油机“压燃式”点火的原理：不易理解 “仅压缩空气就能使温度达到柴油燃点” 的原因（压缩程度大导致温度骤升）； （4）飞轮的作用：难以解释 “为何非做功冲程（吸气、压缩、排气）能持续进行”（依赖飞轮惯性带动活塞）。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点一：热机 1.实验探究：利用内能可以做功 （1）过程：如图，用酒精灯给密封的试管的水加热。实验时，软木塞不要塞得太紧，以免软木塞不能从试管中冲出，导致试管炸裂伤人，同时试管口不能对着人。 （2）现象：水被加热到一定程度后，软木塞飞出，管口有“白气”产生。 （3）现象分析：酒精燃烧，化学能转化为水和水蒸气的内能，水蒸气推动活塞冲出，将水蒸气的内能转化为活塞的机械能，水蒸气内能减少，温度降低液化为小水珠，管口出现“白气”。 （4）结论：利用内能可以对外做功。上图体现了蒸汽机的工作原理。 2.热机 （1）概念：利用内能做功的机械。 （2）种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 （3）工作原理：燃料的化学能（燃烧）→内能（做功）→机械能 3.常见的热机——内燃机 （1）概念：燃料直接在汽缸内燃烧产生动力的热机。 （2）分类：汽油机和柴油机，它们分别以汽油和柴油为燃料。 【典例1】2025年9月3日阅兵式上，空中梯队由先进的预警指挥机、歼击机、轰炸机、运输机等组成。所有参加阅兵的飞机，其发动机均 （填“属于”或“不属于”）热机。在飞机飞行过程中，燃料燃烧时发热将化学能转化为 能。 【典例2】下列生活中机械的动力装置不是热机的是（　　） A．柴油拖拉机 B．C919大飞机 C．燃油小汽车 D．共享自行车 【变式1】中国航天把月球载人探测器命名为“揽月”，下列技术适用于宇航员在太空中应用的是（    ） A．声呐定位 B．红外遥感 C．风力发电 D．热机驱动 【变式2】下列关于热机和环境保护的说法，正确的是（　　） A．所有的热机都用汽油作燃料 B．汽车排出的尾气都是有毒气体 C．热机的大量使用会造成环境污染 D．热机所产生的噪声，可以被热机上的消声器完全消除 【变式3】下列的交通工具不是利用热机工作的是（　　） A．中国自主生产的C919大型客机 B．载重巨大的远洋货轮 C．为空间站提供运输服务的运载火箭 D．畅销全球的中国电动汽车 知识点二：汽油机 1.工作原理 利用气缸内汽油燃烧时生成的高温高压的燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 2.构造 进气门、排气门、火花塞、气缸、活塞、连杆、曲轴、飞轮等。 3.工作过程 过程 吸气冲程 压缩冲出 做功冲程 排气冲程 图示 进气门 开 关 关 关 排气门 关 关 关 开 活塞的运动 向下运动 向上运动 向下运动 向上运动 能量的转化 无 机械能转化为内能 内能转化为机械能 无 作用 靠飞轮惯性完成，吸入汽油和空气的混合物 靠飞轮惯性完成，压缩汽油和空气的混合物 高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动对外做功 靠飞轮惯性完成，把废气排出气缸 （1）冲程：活塞从气缸的一端运动到另一端的过程。 （2）四冲程汽油机由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程的不断循环来保证连续工作的。 （3）一个工作循环包括四个冲程，飞轮转动两周，对外做功一次。 【典例3】如图所示是汽油机的四个冲程，其中属于使汽车获得动力的冲程是（　　） A． B． C． D． 【典例4】（2025·江苏无锡·中考真题）如图所示，是中国国家博物馆原始社会厅中展示的一种取火器，它以牛角作外套筒，木制推杆，杆前端粘附艾绒，取火时，一手握住套筒，一手猛推杆入筒，随即将杆拔出，艾绒即燃，它的尺寸如图。下列说法中正确的是（　　） A．这种取火器的体积太大，不便于携带 B．取火时是通过做功增加筒内空气的内能 C．取火时是通过热传递增加筒内空气的内能 D．取火的原理与汽油机的做功冲程相同 【变式1】汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环连续工作的，其中压缩冲程过程中，汽油机汽缸内气体（　　） A．质量变大 B．内能减小 C．体积变大 D．温度升高 【变式2】豆浆制作始于西汉，主要有磨豆、过滤、煮浆三个步骤。“磨豆”时，人推动石磨转动的过程与活塞通过“连杆”推动曲轴转动的过程相似。图为汽油机某冲程的示意图。下列说法正确的是（    ） A．该冲程为排气冲程 B．该冲程为做功冲程 C．活塞做直线运动 D．曲轴做直线运动 【变式3】炽热的铁水具有内能，当温度降低时，内能随着 ；冰冷的冰块也具有内能，温度升高，内能随着 ；将该冰块从一楼移动到四楼，冰块的内能将 ；小明双手对搓后感觉手上发热，这是通过 的方式改变手的内能。汽油机的工作过程中，将机械能转化为内能的是 冲程。 知识点三：柴油机 1.工作原理 利用气缸内柴油燃烧时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 进气门、排气门、喷油嘴、气缸、活塞、连杆、曲轴、飞轮等。 3.利用对比法了解柴油机的工作过程 异同点 汽油机 柴油机 不 同 点 燃料 汽油 柴油 构造 气缸顶部有火花塞 气缸顶部有喷油嘴 点火方式 点火式 压燃式 吸气冲程 吸入空气和汽油的混合物 吸入空气 压缩冲程 压缩程度较小，混合物被压缩后，压强达6-15atm，温度达250-300℃ 压缩程度较大，混合物被压缩后，压强达35-45atm，温度达500-700℃ 做功冲程 火花塞点火，燃料燃烧，即点火式 喷油嘴喷出雾状柴油，遇高温空气燃烧，即压燃式 主要特点 轻巧、体积小、效率较低 笨重、功率大、效率较高 用途 摩托车、小型汽车、轻型飞机等 载重汽车、轮船、坦克、大型发电机 相同点 工作循环 一个工作循环都是有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程构成的。同时曲轴（飞轮）转动2周，对外做功一次。 【典例5】（2025·天津·中考真题）我国在柴油机的研制上已将本体热效率突破53%。在柴油机的四个冲程中，内能转化为机械能的是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【典例6】（2025·广东深圳·中考真题）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 【变式1】一台单缸四冲程柴油机汽缸内径为90mm，活塞冲程是100mm，做功冲程中汽缸内燃气的平均压强是70 N/cm2 ，飞轮的转速为2000 r/ min，则这台柴油机的功率是 kW。 【变式2】单缸四冲程柴油机工作时，飞轮转速为，则它每秒钟对外做功 次。下图是汽油机一个工作循环中涉及的四个冲程，其工作时的正确顺序是 ． 【变式3】初三13班班主任薛老师，乐于探究且擅长动手DIY。在观摩了《14.3热机》这节物理课后，薛老师利用注射器、电子打火器、酒精等身边常见物品，自制了一把“酒精手枪”（如图甲）。他向注射器内喷入少量酒精（如图乙），拧紧后盖，随后按下电子打火器，注射器内的酒精蒸气瞬间燃烧，将前端出口处所塞的泡沫小球射出，击倒了正前方的笔筒（如图丙）。在图丙所示的过程中，所发生的能量转化过程与汽油机的哪一冲程相似（   ） A． B． C． D． 【方法技巧】 方法技巧1 汽油机的工作过程 （1）三招搞定汽油机工作冲程的判断问题 ①根据气门判断：进气门打开、排气门关闭是吸气冲程；进气门关闭、排气门打开是排气冲程。 ②根据活塞判断：两气门都关闭，活塞向上运动是压缩冲程；活塞向下运动是做功冲程。 ③根据火花塞判断：火花塞点火是做功冲程。 （2）汽油机具有能量转化的两个冲程 ①压缩冲程：压缩汽油和空气的混合物，使其内能增加，温度升高，机械能转化为内能。 ②做功冲程：火花塞产生电火花，使燃料燃烧，产生高温高压的气体，进而推动活塞带动曲轴（飞轮）转动，对外做功，内能转化为机械能。 方法技巧2 汽油机和柴油机的主要区别 （1）结构：汽油机气缸顶部有火花塞；柴油机气缸顶部有喷油嘴。 （2）吸气冲程：汽油机吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物；柴油机吸气冲程吸入的是纯净的空气。 （3）压缩冲程：汽油机压缩程度较小，混合物的温度较低；柴油机压缩程度较大，气缸内空气的温度较高。 （4）点火方式：汽油机是点火式；柴油机是压燃式。 （5）特点：汽油机轻巧、体积小、功率较小、效率较低，适用于轻型汽车、飞机；柴油机比较笨重、功率较大、效率较高，适用于重型机械，如载重汽车、火车、轮船等。 方法技巧3 热机的计算问题 转数与做功次数和工作循环个数的关系 一个工作循环包括四个冲程，曲轴（飞轮）转动两周，活塞往复运动两次，两次能量转化（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）。 【巩固训练】 1．柴油机与汽油机相比，下列说法不正确的是（　　） A．有喷油嘴没有火花塞 B．效率比汽油机更高一些 C．采用压燃式点火 D．常用在小汽车，小型飞机上 2．对于图中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（　　） A．甲图中，箭头表示白天的海陆风的风向 B．乙图中，玻璃筒内的空气被压缩后内能增大，这是因为棉花燃烧放热改变的 C．丙图中，橡胶塞飞出时，瓶内气体内能减小，这是通过做功的方式改变的 D．丁图中，该冲程为内燃机的压缩冲程，曲轴每转一圈发生一次该冲程 3．关于图所示的某单缸四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是（　　） A．依靠飞轮惯性完成冲程的是①②③ B．在一个工作循环中，工作过程依次是③④①② C．①中能量的转化是内能转化为机械能 D．④中气缸内气体温度会下降 4．如图是一种常用“柴油平板夯机”，广泛应用于路面施工、场地填土等多个方面。使用时柴油发动机提供动力，激荡器带动夯板上下运动。下列关于汽油机和柴油机的主要区别，说法错误的是（　　） A．构造上，汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机汽缸顶部有喷油嘴 B．吸气冲程中，柴油机吸入汽缸的是空气和柴油，汽油机吸入汽缸的是汽油 C．在压缩冲程末，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高 D．汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式 5．如图甲所示是四冲程汽油机某冲程示意图，图乙为空气压缩引火仪，图丙对试管中水加热一段时间后瓶塞“飞出”并在瓶口出现“白气”。关于这三幅图，下列说法正确的是（　　） A．甲图为汽油机的压缩冲程，其能量转化与图乙中的能量转化相同 B．汽油机利用水作为散热介质是因为水的比热容较小 C．汽油机在吸气冲程中只吸入空气 D．丙图中出现“白气”，说明当物体对外做功时，内能增大 6．关于热机，下列说法正确的是（　　） A．蒸汽机、柴油机、抽水机都属于热机 B．做功冲程存在着化学能转化为内能的过程 C．汽油机的效率通常高于柴油机 D．一般情况下汽油机汽缸内物质的压缩程度大于柴油机，其功率也更大 7．热机的广泛使用已成为一个国家工业化程度的标志，下列交通或运输工具中，动力设备不是使用热机的是（　　） A．远洋货轮 B．C919客机 C．载重汽车 D．木帆船 8．关于四冲程汽油发动机内部工作描述正确的是（　　） A．吸气冲程时，吸入的是空气 B．通过喷油嘴压燃点火，在压缩冲程时，将机械能转化为内能， C．做功冲程时，若每次对外做功1000J，则2400r/min的发动机的额定功率为20kW D．排气冲程时，排出的废气已经没有内能了全转化为机械能了 9．一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速为1200r/min，则1秒内该柴油机完成了（　　） A．80个冲程，做功20次 B．20个冲程，做功5次 C．40个冲程，做功10次 D．10个冲程，做功40次 10．（多选）如图是单缸四冲程汽油机某一冲程工作示意图，说法不正确的是（　　） A．该冲程是压缩冲程 B．该冲程不是依靠飞轮的惯性完成 C．若该汽油机1s对外做功15次，则汽油机的飞轮的转速为3000r/min D．该冲程不存在能量的转化 11．（多选）我国自主研发的氢燃料电池驱动客车已经亮相，氢燃料电池是使用氢作燃料，其基本原理是电解水的逆反应。与传统汽车相比，它的能量转化效率高达60%~80%，比内燃机效率高1.5~2倍。燃料电池的燃料是氢和氧，生成物是水，它本身工作不产生一氧化碳和二氧化碳，也没有硫和微粒排出，实现了零排放。下列有关氢燃料电池和四冲程汽油内燃机的说法中，错误的是（    ） A．客车获得动力的是吸气冲程 B．氢燃料电池驱动客车行驶时的能量转化过程：化学能→内能→机械能 C．四冲程内燃机的四个冲程中，发生能量转化的冲程：压缩冲程、做功冲程 D．飞轮的转速为1800r/min的四冲程内燃机每秒钟的做功次数为30次 12．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 ，而汽油机顶部有 。 13．内燃机是将内能转化成 能的机器；内燃机一个工作循环由 个冲程组成，其中如图所示是热机的 冲程。 14．2025年9月16日，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭——远征一号S上面级，成功将卫星互联网技术试验卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。在发射火箭过程中，燃料燃烧产生的内能转化为火箭的 能，整个发射过程中能量遵循 定律。 15．如图所示，在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器，点燃瓶内酒精后，纸筒即刻飞出，燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的 冲程。 16．柴油机的构造不同于汽油机，主要是柴油机有 （选填“火花塞”或“喷油嘴”），因此柴油机在吸气冲程中吸进气缸的是 （选填“空气”或“油气混合物”）。 17．联合收割机大大提高了麦收的速度，如图所示是跨区作业的机手驾驶联合收割机在田间作业的情景，则联合收割机的发动机 （选填“属于”或“不属于”）热机。 18．如图甲所示，用酒精灯加热试管中的水。当水沸腾后，塞子被试管内的水蒸气推出，水蒸气的 能转化为塞子的 能。与图乙所示冲程的能量转化方式 。（选填“相同”或“不同”）。 19．如图1茶叶蛋是中国传统美食，将鸡蛋、水、茶叶等配料入锅，大火煮沸后转小火，浸泡入味，香气四溢。“闻到香味”是 现象，表明 （选填序号：“①分子间存在引力”或“②分子间存在斥力”或“③分子不停地做无规则运动”）；制作茶叶蛋是通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变内能。如图2所示装置中，迅速来回拉动绳子，可以看到塞子被顶出，管口出现白雾，塞子被顶出过程的能量转化相当于图3汽油机四冲程中的 （选填“甲”“乙”“丙”“丁”）冲程能量转化过程。 20．如图所示是家用四冲程汽车发动机的工作原理图，其中 图是压缩冲程， 图是获得动力的冲程。 21．2025年9月22日，福建舰成功完成电磁弹射和回收测试，标志着我国航母编队体系作战能力实现重大突破。在此之前航母主要采用蒸汽弹射，如图甲所示是航母上简化的蒸汽弹射装置，在弹射飞机时，高温高压的蒸汽快速向外推动活塞，气缸内蒸汽的温度 （选填“升高”“降低”或“不变”），蒸汽弹射装置工作时把 能转化为机械能，与图汽油机四冲程中的 （选填“乙”或“丙”）冲程相同。 22．某同学利用塑料瓶制作的“水火箭”如图甲所示，其原理是压缩空气使水从“火箭”尾部向下喷出，推动“火箭”飞向空中，此过程中机械能 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。往“水火箭”里打气相当于图乙中 （选填“A”或“B”）所示的内燃机冲程，若该单缸内燃机1s对外做功15次，则飞轮转速是 r/min。 23．如图所示，是汽油机的 冲程示意图，若该单缸四冲程汽油机飞轮转速是3000r/min，则此汽油机每秒对外做功 次。汽车下坡的过程中，为保证行驶安全，轻踩刹车使其匀速下坡，此过程中汽车的机械能 （选填“增大”或“减小”）。 24．如图所示是我国古老的医疗技法——刮痧，当用刮痧板在身体上刮动时，身体会感觉到热，这是通过 的方式增加身体的内能；若一台四冲程内燃机的活塞1s内做功20次，则曲轴转速为 r/s。 25．现代汽车的发动机一般都是四冲程内燃机，其中将内能转化为动能的是 冲程。若飞轮的转速为3000r/min，则在1s内，对外做功的次数是 次。 26．如图所示是一台单缸四冲程汽油机的 冲程，这个冲程是将机械能转化成 能，若此汽油机飞轮的转速为3000r/min，则活塞每秒对外做功 次，一共完成 个冲程。 27．如图所示是某种内燃机某一冲程的示意图，由图可知： （1）这种内燃机是 （填“汽油机”或“柴油机”）。 （2）在这个冲程中的能量转化是 。 28．小白对家中的小汽车进行了一些研究：供汽车动力的是发动机的做功冲程，汽油在汽缸内燃烧时将化学能转化为内能；若飞轮的转速为2400r/min，则在1s内汽油机对外做功 次；在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放入一小团干燥的硝化棉，用力把活塞迅速压下，硝化棉燃烧，该过程中是通过的 方式来改变筒内空气的内能，其能量转化情况与图 （选填“A”“B”“C”“D”）所示汽油机冲程中的能量转化情况是一致的。 29．若一台四冲程汽油机的汽缸面积为，活塞行程为。做功冲程燃气的平均压强为，飞轮转速为，那么该汽油机1分钟内对外做功 次，工作时汽缸内气体对活塞的平均压力为 。这台汽油机的功率是 W。 30．热机是把内能转化为 能的装置，图是汽油机工作时的 冲程，汽油机的每一个工作循环活塞对外做功 次，曲轴转动 周． 31．新能源汽车 近年来，汽车在给人们带来便利的同时，也给环境造成非常大的压力，于是新能源汽车就顺势而生了，很多汽车生产厂家为了迎合消费者的观念，生产了油电混动汽车。某款油电混动汽车不仅可以使用电力当作动力，也可以使用汽油当作动力。当车辆快速行驶或蓄电池储存电能过低时，只有内燃机工作，既向车轮输出能量，又给蓄电池充电，从而提高能量利用率（能量利用率指有效利用能量占全部能量的百分比）。并且该油电混动汽车行驶时，“油门”踏板一旦被松开，汽车便启动动力回收系统，将减速运动时的部分动能转化为电能储存在电池组中，进一步提高能量利用率。 (1)内燃机工作时，飞轮转速为3000r/min，则该发动机1秒完成 个冲程，做功 次，汽车是通过 冲程获得动力的； (2)汽车内燃机常用循环流动的水来帮助它散热，主要是利用了水的 较大的特点； (3)启用动力回收系统后，刹车距离比不启用时要 （选填写“长”或“短”）。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 热 机 目 录 【学习目标】 1 【思维导图】 4 【知识梳理】 5 知识点一：热机 5 知识点二：汽油机 7 知识点三：柴油机 11 【方法技巧】 15 方法技巧1 汽油机的工作过程 15 方法技巧2 汽油机和柴油机的主要区别 16 方法技巧3 热机的计算问题 16 【巩固训练】 16 【学习目标】 （一）学习目标 核心素养 具体目标内容 物理观念：建立“内能可转化为机械能”的认知，形成“实验现象→概念定义→工作原理→设备分类”的热机知识体系； 科学思维：通过对比汽油机与柴油机、分析四冲程细节，培养“分类对比、逻辑归纳”能力。 1. 能描述“加热试管水推动软木塞”实验的现象，能分析现象中的能量转化，解释“白气”成因； 2.说出热机的定义，列举 3 种以上热机类型；复述热机的核心工作原理； 3. 知道内燃机是“燃料在气缸内燃烧的热机”，区分其两类； 4. 说出汽油机的主要构造；对每个冲程，能准确描述“气门状态、活塞运动方向、能量转化”；记住一个工作循环的关键参数； 5.从“燃料、构造、点火方式、吸气冲程吸入物质” 等方面，对比汽油机和柴油机的差异；举例说明两者的用途。 科学探究：通过实验现象分析、冲程判断，提升 “从现象提炼规律、用规律解决问题” 的实践能力； 应用能力：将汽油机四冲程、机种差异等知识转化为 “解释设备工作、判断设备类型” 的工具。 1.给定“试管推软木塞” 实验的异常现象，能分析可能原因； 结合实验原理，推导蒸汽机的工作逻辑； 2.给出某冲程的“气门状态 + 活塞运动”，能判断冲程类型并说明能量转化；计算汽油机工作参数； 3. 给定设备特征，能判断是柴油机；根据用途，区分汽油机与柴油机； 4.解释“汽车动力来源”；说明 “飞轮的作用”。 科学态度与责任：树立 “重视实验安全、尊重技术发展” 的观念，形成 “关注能源利用与环境影响” 的社会责任感； STSE 观念：建立“科学（热机原理）- 技术（机种改进）- 社会（工业化）- 环境（节能）”的联系。 1.在分析“试管实验”时，重视安全注意事项，养成“实验安全优先”的习惯；理解热机发明的意义，尊重科学技术对人类文明的推动作用； 2.了解柴油机技术的改进，认识“技术迭代对设备应用的影响”；结合“新能源汽车”的提及，初步建立 “传统热机与清洁能源技术”的关联认知； 3. 知道柴油机效率高于汽油机，思考“提高热机效率的意义”，萌发“节能与环保”的意识。 （二）重点难点 1.重点 （1）“内能做功”实验的现象与能量转化； （2）热机的定义与工作原理； （3）汽油机四冲程的关键细节：每个冲程的“气门状态、活塞运动方向、能量转化”，及一个工作循环的参数； （4）汽油机与柴油机的核心差异。 2.难点 （1）汽油机四冲程中的能量转化理解：尤其是“压缩冲程（机械能→内能）”和“做功冲程（内能→机械能）”的区分，易混淆两者的能量流向； （2）一个工作循环的参数关联：难以理解“4 个冲程、飞轮转 2 周、对外做功 1 次” 的逻辑（为何飞轮转 2 周才做功 1 次）； （3）柴油机“压燃式”点火的原理：不易理解 “仅压缩空气就能使温度达到柴油燃点” 的原因（压缩程度大导致温度骤升）； （4）飞轮的作用：难以解释 “为何非做功冲程（吸气、压缩、排气）能持续进行”（依赖飞轮惯性带动活塞）。 【思维导图】 【知识梳理】 知识点一：热机 1.实验探究：利用内能可以做功 （1）过程：如图，用酒精灯给密封的试管的水加热。实验时，软木塞不要塞得太紧，以免软木塞不能从试管中冲出，导致试管炸裂伤人，同时试管口不能对着人。 （2）现象：水被加热到一定程度后，软木塞飞出，管口有“白气”产生。 （3）现象分析：酒精燃烧，化学能转化为水和水蒸气的内能，水蒸气推动活塞冲出，将水蒸气的内能转化为活塞的机械能，水蒸气内能减少，温度降低液化为小水珠，管口出现“白气”。 （4）结论：利用内能可以对外做功。上图体现了蒸汽机的工作原理。 2.热机 （1）概念：利用内能做功的机械。 （2）种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 （3）工作原理：燃料的化学能（燃烧）→内能（做功）→机械能 3.常见的热机——内燃机 （1）概念：燃料直接在汽缸内燃烧产生动力的热机。 （2）分类：汽油机和柴油机，它们分别以汽油和柴油为燃料。 【典例1】2025年9月3日阅兵式上，空中梯队由先进的预警指挥机、歼击机、轰炸机、运输机等组成。所有参加阅兵的飞机，其发动机均 （填“属于”或“不属于”）热机。在飞机飞行过程中，燃料燃烧时发热将化学能转化为 能。 【答案】属于 内 【解析】[1]给飞机提供动力的喷气式发动机是利用内能转化为机械能的机械，属于热机。 [2]飞机发动机工作时，先燃料燃烧，化学能转化为内能，然后高温的燃气推动飞机运动，内能转化为机械能。 【典例2】下列生活中机械的动力装置不是热机的是（　　） A．柴油拖拉机 B．C919大飞机 C．燃油小汽车 D．共享自行车 【答案】D 【解析】ABC．热机是利用内能做功，将内能转化成机械能的装置，柴油拖拉机、C919大飞机、燃油小汽车的动力装置都是通过燃烧燃料产生内能，再转化为机械能来获得动力的，故ABC不符合题意； D．共享自行车不消耗燃料，人骑自行车时将体内的化学能直接转化为机械能，故D符合题意。 故选D。 【变式1】中国航天把月球载人探测器命名为“揽月”，下列技术适用于宇航员在太空中应用的是（    ） A．声呐定位 B．红外遥感 C．风力发电 D．热机驱动 【答案】B 【解析】A．太空中是真空，声呐定位利用的是超声波，超声波不能在真空中传播，故A不符合题意； B．红外遥感利用的是红外线，红外线可以在真空中传播，故B符合题意； C．太空中是真空，不能形成风，不能利用风力发电，故C不符合题意； D．太空中是真空，没有氧气，热机驱动燃烧燃料需要氧气，故D不符合题意。 故选B。 【变式2】下列关于热机和环境保护的说法，正确的是（　　） A．所有的热机都用汽油作燃料 B．汽车排出的尾气都是有毒气体 C．热机的大量使用会造成环境污染 D．热机所产生的噪声，可以被热机上的消声器完全消除 【答案】C 【解析】A．汽油机的燃料是汽油，柴油机的燃料是柴油，还有其它种类的热机，需要的燃料不同，所以热机的燃料有许多种，故A错误； B．汽车排出的尾气中含有一氧化碳、氮氧化物等有毒气体，但主要成分是无毒的氮气、二氧化碳和水蒸气，故B错误； C．热机的大量使用会排出大量废气，废气中含有有毒气体，所以会造成环境污染，故C正确； D．热机所产生的噪声，不可能被热机上的消声器完全消除，只能减小噪声，故D错误。 故选C。 【变式3】下列的交通工具不是利用热机工作的是（　　） A．中国自主生产的C919大型客机 B．载重巨大的远洋货轮 C．为空间站提供运输服务的运载火箭 D．畅销全球的中国电动汽车 【答案】D 【解析】C919大型客机、远洋货轮、运载火箭工作时，都要消耗燃料，将内能转换为机械能，所以都是利用热机工作的；电动汽车工作时，消耗电能，将电能转化为机械能，不是利用热机工作的，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 知识点二：汽油机 1.工作原理 利用气缸内汽油燃烧时生成的高温高压的燃气来推动活塞做功，将内能转化为机械能。 2.构造 进气门、排气门、火花塞、气缸、活塞、连杆、曲轴、飞轮等。 3.工作过程 过程 吸气冲程 压缩冲出 做功冲程 排气冲程 图示 进气门 开 关 关 关 排气门 关 关 关 开 活塞的运动 向下运动 向上运动 向下运动 向上运动 能量的转化 无 机械能转化为内能 内能转化为机械能 无 作用 靠飞轮惯性完成，吸入汽油和空气的混合物 靠飞轮惯性完成，压缩汽油和空气的混合物 高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动对外做功 靠飞轮惯性完成，把废气排出气缸 （1）冲程：活塞从气缸的一端运动到另一端的过程。 （2）四冲程汽油机由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程的不断循环来保证连续工作的。 （3）一个工作循环包括四个冲程，飞轮转动两周，对外做功一次。 【典例3】如图所示是汽油机的四个冲程，其中属于使汽车获得动力的冲程是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】A．图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，气体流出汽缸，属于排气冲程，故A不符合题意； B．图中进气门关闭，排气门关闭，活塞向下运动，火花塞点火，属于做功冲程，该冲程中内能转化成机械能，使汽车获得动力，故B符合题意； C．图中进气门关闭，排气门关闭，活塞向上运动，属于压缩冲程，该冲程中机械能转化为内能，故C不符合题意； D．图中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，气体流入汽缸，属于吸气冲程，故D不符合题意。 故选B。 【典例4】（2025·江苏无锡·中考真题）如图所示，是中国国家博物馆原始社会厅中展示的一种取火器，它以牛角作外套筒，木制推杆，杆前端粘附艾绒，取火时，一手握住套筒，一手猛推杆入筒，随即将杆拔出，艾绒即燃，它的尺寸如图。下列说法中正确的是（　　） A．这种取火器的体积太大，不便于携带 B．取火时是通过做功增加筒内空气的内能 C．取火时是通过热传递增加筒内空气的内能 D．取火的原理与汽油机的做功冲程相同 【答案】B 【解析】A．由图可知，这种取火器全长接近15cm，横截面直径约为2.5cm，体积较小，便于携带，故A错误； BC．取火时，一手握住套筒，一手猛推杆入筒的过程中，压缩内部的气体，推杆对筒内气体做功，使得筒内气体内能增大，温度升高，是通过做功增大了筒内空气的内能，故B正确，C错误； D．手推杆入筒的过程中，压缩内部的气体，对筒内气体做功，使得筒内气体内能增大，机械能转化为内能，相当于四冲程汽油机的压缩冲程，故D错误。 故选B。 【变式1】汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环连续工作的，其中压缩冲程过程中，汽油机汽缸内气体（　　） 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】A．在压缩冲程中，进气门和排气门均关闭，气体质量不变，故A错误，不符合题意； B．在压缩冲程中，活塞对气体做功，机械能转化为内能，气体的内能增加，故B错误，不符合题意； C．在压缩冲程中，活塞向上运动压缩汽缸内的气体，导致气体体积被压缩而减小，故C错误，不符合题意； D．在压缩冲程中，活塞对气体做功，机械能转化为内能，气体的内能增加，温度升高，故D正确，符合题意。 故选D。 【变式2】豆浆制作始于西汉，主要有磨豆、过滤、煮浆三个步骤。“磨豆”时，人推动石磨转动的过程与活塞通过“连杆”推动曲轴转动的过程相似。图为汽油机某冲程的示意图。下列说法正确的是（    ） A．该冲程为排气冲程 B．该冲程为做功冲程 C．活塞做直线运动 D．曲轴做直线运动 【答案】C 【解析】AB．由图可以看出汽缸的进气门打开，排气门关闭，该冲程为吸气冲程。故A错误，B错误； C．由图可知，活塞在缸体内上下运动，因此是做直线移动，故C正确； D．连杆带动曲轴转动，不是直线运动。故D错误。 故选C。 【变式3】炽热的铁水具有内能，当温度降低时，内能随着 ；冰冷的冰块也具有内能，温度升高，内能随着 ；将该冰块从一楼移动到四楼，冰块的内能将 ；小明双手对搓后感觉手上发热，这是通过 的方式改变手的内能。汽油机的工作过程中，将机械能转化为内能的是 冲程。 【答案】降低 增大 不变 做功 压缩 【解析】[1][2]内能与温度有关，炽热的铁水具有内能，当温度降低时，内能随着降低；冰块温度升高，分子热运动变剧烈，内能随之增大。 [3]将该冰块从一楼移动到四楼，冰块的温度、质量和状态都没改变，所以内能也没变。 [4]小明双手对搓时，摩擦生热，机械能转化为内能，属于通过做功改变手的内能。 [5]汽油机的压缩冲程中，活塞压缩内部的气体，对内部的气体做功，将机械能转化为内能。 知识点三：柴油机 1.工作原理 利用气缸内柴油燃烧时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 进气门、排气门、喷油嘴、气缸、活塞、连杆、曲轴、飞轮等。 3.利用对比法了解柴油机的工作过程 异同点 汽油机 柴油机 不 同 点 燃料 汽油 柴油 构造 气缸顶部有火花塞 气缸顶部有喷油嘴 点火方式 点火式 压燃式 吸气冲程 吸入空气和汽油的混合物 吸入空气 压缩冲程 压缩程度较小，混合物被压缩后，压强达6-15atm，温度达250-300℃ 压缩程度较大，混合物被压缩后，压强达35-45atm，温度达500-700℃ 做功冲程 火花塞点火，燃料燃烧，即点火式 喷油嘴喷出雾状柴油，遇高温空气燃烧，即压燃式 主要特点 轻巧、体积小、效率较低 笨重、功率大、效率较高 用途 摩托车、小型汽车、轻型飞机等 载重汽车、轮船、坦克、大型发电机 相同点 工作循环 一个工作循环都是有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程构成的。同时曲轴（飞轮）转动2周，对外做功一次。 【典例5】（2025·天津·中考真题）我国在柴油机的研制上已将本体热效率突破53%。在柴油机的四个冲程中，内能转化为机械能的是（　　） 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】柴油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，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【典例6】（2025·广东深圳·中考真题）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。 【变式1】一台单缸四冲程柴油机汽缸内径为90mm，活塞冲程是100mm，做功冲程中汽缸内燃气的平均压强是70 N/cm2 ，飞轮的转速为2000 r/ min，则这台柴油机的功率是 kW。 【答案】7.42 【解析】四冲程柴油机飞轮每转2圈做功1次。飞轮转速为2000r/min，则每分钟做功次数为 即 由题意，汽缸内径 半径 面积 平均压强 根据，可得燃气对活塞的平均压力 活塞冲程为 则单次做功 则做功1000次 这台柴油机的功率 【变式2】单缸四冲程柴油机工作时，飞轮转速为，则它每秒钟对外做功 次。下图是汽油机一个工作循环中涉及的四个冲程，其工作时的正确顺序是 ． 【答案】15 丙甲丁乙 【解析】[1]飞轮的转速为 一个工作循环做功一次，一个工作循环飞轮转两转，所以每秒钟热机对外做功次数为 [2]吸气冲程中，进气门打开，排气门关闭，由此判断活塞向下运动，丙为吸气冲程。压缩冲程中，两个气门关闭，活塞向上运动，由此判断甲为压缩冲程。做功冲程中，两个气门关闭，活塞向下运动，由此判断丁为做功冲程。排气冲程中，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动。由此判断乙为排气冲程。一个工作循环中，热机工作过程为吸气、压缩、做功、排气。故答案为丙甲丁乙。 【变式3】初三13班班主任薛老师，乐于探究且擅长动手DIY。在观摩了《14.3热机》这节物理课后，薛老师利用注射器、电子打火器、酒精等身边常见物品，自制了一把“酒精手枪”（如图甲）。他向注射器内喷入少量酒精（如图乙），拧紧后盖，随后按下电子打火器，注射器内的酒精蒸气瞬间燃烧，将前端出口处所塞的泡沫小球射出，击倒了正前方的笔筒（如图丙）。在图丙所示的过程中，所发生的能量转化过程与汽油机的哪一冲程相似（   ） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】图丙中，按下电子打火器，注射器内的酒精蒸气瞬间燃烧，产生的高温气体对泡沫小球做功，将前端出口处所塞的泡沫小球射出，内能转化为机械能，所发生的能量转化过程与汽油机的做功冲程相似。 A．图中进气门关闭，排气门打开，活塞上行，是排气冲程，故A不符合题意； B．图中气门都关闭，活塞下行，是做功冲程，内能转化为机械能，故B符合题意； C．图中气门都关闭，活塞上行，是压缩冲程，机械能转化为内能，故C不符合题意； D．图中进气门打开，排气门关闭，活塞下行，是吸气冲程，故D不符合题意。 故选B。 【方法技巧】 方法技巧1 汽油机的工作过程 （1）三招搞定汽油机工作冲程的判断问题 ①根据气门判断：进气门打开、排气门关闭是吸气冲程；进气门关闭、排气门打开是排气冲程。 ②根据活塞判断：两气门都关闭，活塞向上运动是压缩冲程；活塞向下运动是做功冲程。 ③根据火花塞判断：火花塞点火是做功冲程。 （2）汽油机具有能量转化的两个冲程 ①压缩冲程：压缩汽油和空气的混合物，使其内能增加，温度升高，机械能转化为内能。 ②做功冲程：火花塞产生电火花，使燃料燃烧，产生高温高压的气体，进而推动活塞带动曲轴（飞轮）转动，对外做功，内能转化为机械能。 方法技巧2 汽油机和柴油机的主要区别 （1）结构：汽油机气缸顶部有火花塞；柴油机气缸顶部有喷油嘴。 （2）吸气冲程：汽油机吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物；柴油机吸气冲程吸入的是纯净的空气。 （3）压缩冲程：汽油机压缩程度较小，混合物的温度较低；柴油机压缩程度较大，气缸内空气的温度较高。 （4）点火方式：汽油机是点火式；柴油机是压燃式。 （5）特点：汽油机轻巧、体积小、功率较小、效率较低，适用于轻型汽车、飞机；柴油机比较笨重、功率较大、效率较高，适用于重型机械，如载重汽车、火车、轮船等。 方法技巧3 热机的计算问题 转数与做功次数和工作循环个数的关系 一个工作循环包括四个冲程，曲轴（飞轮）转动两周，活塞往复运动两次，两次能量转化（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）。 【巩固训练】 1．柴油机与汽油机相比，下列说法不正确的是（　　） A．有喷油嘴没有火花塞 B．效率比汽油机更高一些 C．采用压燃式点火 D．常用在小汽车，小型飞机上 【答案】D 【解析】A．柴油机有喷油嘴（用于喷柴油），无火花塞；汽油机有火花塞（点燃汽油混合气），无喷油嘴， 故A正确，不符合题意； B．柴油机压缩比更大，燃料燃烧更充分，效率通常比汽油机高（一般柴油机效率 30%-45%，汽油机 20%-30%）。故B正确，不符合题意； C．柴油机采用压燃式点火（压缩空气使温度升高，达到柴油燃点从而燃烧）；汽油机采用点燃式点火（火花塞点火）。故C正确，不符合题意； D．柴油机由于扭矩大、效率高，常用在重型卡车、拖拉机、大型船舶等；小汽车、小型飞机通常使用汽油机。故D错误，符合题意。 故选D。 2．对于图中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（　　） A．甲图中，箭头表示白天的海陆风的风向 B．乙图中，玻璃筒内的空气被压缩后内能增大，这是因为棉花燃烧放热改变的 C．丙图中，橡胶塞飞出时，瓶内气体内能减小，这是通过做功的方式改变的 D．丁图中，该冲程为内燃机的压缩冲程，曲轴每转一圈发生一次该冲程 【答案】C 【解析】A．如图甲所示，由于砂石比热容比水小，所以白天时陆地升温更快，空气膨胀上升，海洋升温慢，空气下沉，风从海洋吹向陆地，故A错误； B．如图乙所示，玻璃筒内的空气被压缩时，活塞对空气做功，空气内能增大、温度升高，达到棉花燃点使其燃烧，故玻璃筒内的空气被压缩后内能增大，是由于活塞做功改变的，故B错误； C．如图丙所示，试管内水蒸气推动橡胶塞冲出过程中，水蒸气对塞子做功，内能转化为机械能，水蒸气内能减小，故瓶内气体内能减小，是通过做功的方式改变的，故C正确； D．如图丁所示，进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；此内燃机一个工作循环包含4个冲程，曲轴转2圈，故曲轴每转2圈发生1次该冲程，故D错误。 故选C。 3．关于图所示的某单缸四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是（　　） A．依靠飞轮惯性完成冲程的是①②③ B．在一个工作循环中，工作过程依次是③④①② C．①中能量的转化是内能转化为机械能 D．④中气缸内气体温度会下降 【答案】C 【解析】AB．由图可知②中进气门开，活塞向下是吸气冲程，④两气门关闭，活塞向上是压缩冲程，①两气门关闭，活塞向下是做功冲程，③排气门开，活塞向上是排气冲程，在一个工作循环中，工作过程依次是②④①③，其中②③④三个冲程依靠飞轮的惯性来完成。故AB错误； C．①两气门关闭，活塞向下是做功冲程，其将内能转化为机械能，带动机械运动，故C正确； D．④两气门关闭，活塞向上是压缩冲程，活塞的机械能转化为混合气体的内能，混合气体温度会升高，故D错误。 故选C。 4．如图是一种常用“柴油平板夯机”，广泛应用于路面施工、场地填土等多个方面。使用时柴油发动机提供动力，激荡器带动夯板上下运动。下列关于汽油机和柴油机的主要区别，说法错误的是（　　） A．构造上，汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机汽缸顶部有喷油嘴 B．吸气冲程中，柴油机吸入汽缸的是空气和柴油，汽油机吸入汽缸的是汽油 C．在压缩冲程末，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高 D．汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式 【答案】B 【解析】A．在构造上，汽油机汽缸顶部有火花塞，用于在做功冲程开始时点燃燃料；柴油机汽缸顶部有喷油嘴，用于做功冲程开始时向汽缸内喷射柴油。故A正确，不符合题意； B．在吸气冲程中，汽油机吸入的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入的是纯净的空气。故B错误，符合题意； C．柴油机的压缩比较大，在压缩冲程中，活塞对汽缸内的气体做功更多，使得气体内能增加更多，因此在压缩冲程末，柴油机汽缸内气体的温度和压强比汽油机的高。故C正确，不符合题意； D．汽油机是利用火花塞产生电火花点燃燃料，属于点燃式；柴油机是依靠压缩空气使其温度升高到柴油的燃点，使柴油自行燃烧，属于压燃式。故D正确，不符合题意。 故选B。 5．如图甲所示是四冲程汽油机某冲程示意图，图乙为空气压缩引火仪，图丙对试管中水加热一段时间后瓶塞“飞出”并在瓶口出现“白气”。关于这三幅图，下列说法正确的是（　　） A．甲图为汽油机的压缩冲程，其能量转化与图乙中的能量转化相同 B．汽油机利用水作为散热介质是因为水的比热容较小 C．汽油机在吸气冲程中只吸入空气 D．丙图中出现“白气”，说明当物体对外做功时，内能增大 【答案】A 【解析】A．汽油机压缩冲程的能量转化过程为活塞机械能转化为燃料混合物的内能，图乙中活塞机械能转化为空气的内能，图丙中高温高压的水蒸气将活塞弹出，将内能转化为机械能，故甲乙能量转化相同，故A正确； B．汽油机利用水为散热介质是由于水的比热容大，升高相同温度吸收的热量更多，故B错误； C．汽油机吸气冲程吸入汽油和空气混合物，柴油机吸气冲程吸入的是空气，故C错误； D．丙图出现白气是因为水蒸气对外做功，内能转化为橡胶塞的机械能，内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水滴组成的，故D错误。 故选A。 6．关于热机，下列说法正确的是（　　） A．蒸汽机、柴油机、抽水机都属于热机 B．做功冲程存在着化学能转化为内能的过程 C．汽油机的效率通常高于柴油机 D．一般情况下汽油机汽缸内物质的压缩程度大于柴油机，其功率也更大 【答案】B 【解析】A．热机是把内能转化为机械能的机器，蒸汽机、柴油机属于热机；而抽水机是利用大气压等原理工作，不是将内能转化为机械能，不属于热机，故A错误； B．在热机的做功冲程中，燃料燃烧，将化学能转化为内能，然后内能转化为机械能对外做功，所以做功冲程存在化学能转化为内能的过程，故B正确； C．柴油机的压缩比更大，燃料燃烧更充分，所以柴油机的效率通常高于汽油机，故C错误； D．一般情况下，柴油机汽缸内物质的压缩程度大于汽油机，且柴油机功率通常更大，故D错误。 故选B。 7．热机的广泛使用已成为一个国家工业化程度的标志，下列交通或运输工具中，动力设备不是使用热机的是（　　） A．远洋货轮 B．C919客机 C．载重汽车 D．木帆船 【答案】D 【解析】ABC．远洋货轮、C919客机、载重汽车工作时都需要燃烧燃料，放出热量，将内能转换为机械能，所以都是使用热机工作的，故ABC不符合题意； D．木帆船是利用风力工作的，工作时没有使用热机，故D符合题意。 故选D。 8．关于四冲程汽油发动机内部工作描述正确的是（　　） A．吸气冲程时，吸入的是空气 B．通过喷油嘴压燃点火，在压缩冲程时，将机械能转化为内能， C．做功冲程时，若每次对外做功1000J，则2400r/min的发动机的额定功率为20kW D．排气冲程时，排出的废气已经没有内能了全转化为机械能了 【答案】C 【解析】A．吸气冲程时，汽油机吸入的是汽油和空气，柴油机吸入的是空气，故A错误； B．压缩冲程结束时，汽油机是利用火花塞点火，柴油机通过压燃点火，故B错误； C．2400r/min的发动机1s转40r，而汽油机2r对外做功一次，每次对外做功1000J，故1s对外做功 故其功率为 故C正确； D．排气冲程时，排出的废气温度很高，内能并没有全转化为机械能，故D错误。 故选C。 9．一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速为1200r/min，则1秒内该柴油机完成了（　　） A．80个冲程，做功20次 B．20个冲程，做功5次 C．40个冲程，做功10次 D．10个冲程，做功40次 【答案】C 【解析】柴油机的飞轮转速是1200r/min，表示飞轮每分钟转1200转，则每秒转数 因为一个工作循环，飞轮转2转，因此该柴油机每秒完成工作循环 该柴油机每秒完成工作循环为10个； 因为一个工作循环包括四个冲程，对外做功一次，因此每秒完成40个冲程，做功10次；故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 10．（多选）如图是单缸四冲程汽油机某一冲程工作示意图，说法不正确的是（　　） A．该冲程是压缩冲程 B．该冲程不是依靠飞轮的惯性完成 C．若该汽油机1s对外做功15次，则汽油机的飞轮的转速为3000r/min D．该冲程不存在能量的转化 【答案】BCD 【解析】A．图中两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，故A正确，不符合题意； B．内燃机的一个工作循环有四个冲程，只有在做功冲程中使机器获得动力，内能转化为机械能，其它三个冲程均依靠飞轮惯性完成，所以压缩冲程是依靠飞轮惯性完成的，故B错误，符合题意； C．因为四冲程汽油机一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，若该汽油机1s对外做功15次，则每秒汽油机的飞轮转30r，所以汽油机的飞轮的转速为1800r/min，故C错误，符合题意； D．图中是压缩冲程，将活塞的机械能转化为气缸内气体的内能，该冲程存在能量的转化，故D错误，符合题意。 故选BCD。 11．（多选）我国自主研发的氢燃料电池驱动客车已经亮相，氢燃料电池是使用氢作燃料，其基本原理是电解水的逆反应。与传统汽车相比，它的能量转化效率高达60%~80%，比内燃机效率高1.5~2倍。燃料电池的燃料是氢和氧，生成物是水，它本身工作不产生一氧化碳和二氧化碳，也没有硫和微粒排出，实现了零排放。下列有关氢燃料电池和四冲程汽油内燃机的说法中，错误的是（    ） A．客车获得动力的是吸气冲程 B．氢燃料电池驱动客车行驶时的能量转化过程：化学能→内能→机械能 C．四冲程内燃机的四个冲程中，发生能量转化的冲程：压缩冲程、做功冲程 D．飞轮的转速为1800r/min的四冲程内燃机每秒钟的做功次数为30次 【答案】ABD 【解析】A．四冲程内燃机中，做功冲程将内能转化为机械能，为客车提供动力，吸气冲程没有能量转化来提供动力，故A错误，符合题意； B．氢燃料电池工作时，氢气和氧气发生化学反应，化学能转化为电能，然后电能再转化为机械能，从而驱动客车行驶，能量转化过程为化学能→电能→机械能，故B错误，符合题意； C．四冲程内燃机的四个冲程里，压缩冲程中活塞对气体做功，将机械能转化为内能，做功冲程中燃气膨胀做功，将内能转化为机械能，这两个冲程发生了能量转化，故C正确，不符合题意； D．四冲程内燃机一个工作循环包括四个冲程，飞轮转2圈，对外做功1次。飞轮的转速为1800r/min=30r/s，则每秒钟飞轮转30圈，对外做功15次，故D错误，符合题意。 故选ABD。 12．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 ，而汽油机顶部有 。 【答案】空气 喷油嘴 火花塞 【解析】[1]由于柴油机汽缸顶端安装的是喷油嘴，靠喷油嘴向汽缸内喷射雾状柴油，所以柴油机在吸气冲程时，吸入汽缸的只有空气。 [2][3]从构造上看，柴油机汽缸顶端安装的是喷油嘴，靠喷油嘴向汽缸内喷射雾状柴油；而汽油机汽缸顶端有火花塞，是通过火花塞产生电火花来点燃汽油和空气的混合物。 13．内燃机是将内能转化成 能的机器；内燃机一个工作循环由 个冲程组成，其中如图所示是热机的 冲程。 【答案】机械能 四 排气 【解析】[1]内燃机是利用内能做功的机械，工作时将内能转化成机械能。 [2]内燃机一个工作循环由四个冲程组成，包括吸气、压缩、做功、排气冲程。 [3]如图所示，图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程。 14．2025年9月16日，我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭——远征一号S上面级，成功将卫星互联网技术试验卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。在发射火箭过程中，燃料燃烧产生的内能转化为火箭的 能，整个发射过程中能量遵循 定律。 【答案】机械 能量守恒 【解析】[1]火箭发动机属于热机，在发射火箭过程中，燃料燃烧释放的内能转化为机械能。 [2]能量守恒定律是自然界最基本定律之一，任何能量的转化和转移均遵循能量守恒定律，因此整个发射过程中能量遵循能量守恒定律。 15．如图所示，在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器，点燃瓶内酒精后，纸筒即刻飞出，燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的 冲程。 【答案】做功 【解析】瓶内酒精被点燃，酒精燃烧产生大量的热量，瓶内产生的高温高压的气体，推动纸筒飞出，这是燃气对纸筒做功的过程，在这个过程中，燃气的内能转化为纸筒的机械能，这相当于内燃机的做功冲程。 16．柴油机的构造不同于汽油机，主要是柴油机有 （选填“火花塞”或“喷油嘴”），因此柴油机在吸气冲程中吸进气缸的是 （选填“空气”或“油气混合物”）。 【答案】喷油嘴 空气 【解析】[1][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。 17．联合收割机大大提高了麦收的速度，如图所示是跨区作业的机手驾驶联合收割机在田间作业的情景，则联合收割机的发动机 （选填“属于”或“不属于”）热机。 【答案】属于 【解析】联合收割机的发动机消耗燃料，将燃料的内能转化为机械能，利用内能做功，因此属于热机。 18．如图甲所示，用酒精灯加热试管中的水。当水沸腾后，塞子被试管内的水蒸气推出，水蒸气的 能转化为塞子的 能。与图乙所示冲程的能量转化方式 。（选填“相同”或“不同”）。 【答案】内 机械能 不同 【解析】[1][2]试管内温度较高、压强较大的水蒸气对塞子施加力，对塞子做功，自身内能减小，温度降低，塞子机械能增加，此过程是内能转化为机械能。 [3]此冲程两个气门关闭，活塞向上运动，压缩气缸内气体，使气体温度升高，内能增大，是将机械能转化为内能。故二者能量转换方式是不同的。 19．如图1茶叶蛋是中国传统美食，将鸡蛋、水、茶叶等配料入锅，大火煮沸后转小火，浸泡入味，香气四溢。“闻到香味”是 现象，表明 （选填序号：“①分子间存在引力”或“②分子间存在斥力”或“③分子不停地做无规则运动”）；制作茶叶蛋是通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变内能。如图2所示装置中，迅速来回拉动绳子，可以看到塞子被顶出，管口出现白雾，塞子被顶出过程的能量转化相当于图3汽油机四冲程中的 （选填“甲”“乙”“丙”“丁”）冲程能量转化过程。 【答案】扩散 ③ 热传递 丁 【解析】[1][2]菜香飘逸，闻到香味是香气分子的扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动。 [3]制作茶叶蛋时，鸡蛋吸收热量，温度升高、内能增加，由生到熟，是通过热传递的方式改变内能。 [4]迅速来回拉动绳子，可以看到塞子被顶出，管口出现白雾，是内能转化为机械能，与图3汽油机四冲程中的做功冲程能量转化过程相同，即活塞向下运动，两个气门关闭，丁为做功冲程。 20．如图所示是家用四冲程汽车发动机的工作原理图，其中 图是压缩冲程， 图是获得动力的冲程。 【答案】A D 【解析】[1]A图两气门都关闭，活塞向上运动，汽缸容积变小，是压缩冲程，故A符合题意； [2]B图排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程，不符合题意； C图进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程，不符合题意； D图两气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，汽缸容积变大，是做功冲程，内燃机的内能转化为机械能，为汽车提供动力，故D符合题意。 21．2025年9月22日，福建舰成功完成电磁弹射和回收测试，标志着我国航母编队体系作战能力实现重大突破。在此之前航母主要采用蒸汽弹射，如图甲所示是航母上简化的蒸汽弹射装置，在弹射飞机时，高温高压的蒸汽快速向外推动活塞，气缸内蒸汽的温度 （选填“升高”“降低”或“不变”），蒸汽弹射装置工作时把 能转化为机械能，与图汽油机四冲程中的 （选填“乙”或“丙”）冲程相同。 【答案】降低 内 乙 【解析】【小题1】[1][2]蒸汽推动活塞做功，是蒸汽的内能转化为活塞的机械能，蒸汽内能减少，温度降低。 [3]如图乙、丙，可知两个冲程两气门都关闭，乙冲程火花塞点火，活塞下行，是做功冲程，其将内能转化为机械能，丙冲程火花塞未点火，活塞上行，是压缩冲程，其将机械能转化为内能，因此与蒸汽弹射装置工作时能量转化形式相同的是乙冲程，即做功冲程。 22．某同学利用塑料瓶制作的“水火箭”如图甲所示，其原理是压缩空气使水从“火箭”尾部向下喷出，推动“火箭”飞向空中，此过程中机械能 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。往“水火箭”里打气相当于图乙中 （选填“A”或“B”）所示的内燃机冲程，若该单缸内燃机1s对外做功15次，则飞轮转速是 r/min。 【答案】变大 A 1800 【解析】[1]“火箭”升空过程中，质量不变，速度增大，高度升高，动能和重力势能都增大，机械能等于动能与势能之和，所以机械能变大。 [2]往“水火箭”里打气，是对空气做功，使空气内能增大。图乙中，A 冲程是压缩冲程，活塞对气体做功，与往“水火箭”里打气的能量转化相同。 [3]四冲程内燃机一个工作循环包括四个冲程，飞轮转两圈，对外做功一次。已知该单缸内燃机1s对外做功15次，则1s内飞轮转30圈，因为1min=60s，飞轮转30圈/s×60s=1800圈，即飞轮转速是1800r/min。 23．如图所示，是汽油机的 冲程示意图，若该单缸四冲程汽油机飞轮转速是3000r/min，则此汽油机每秒对外做功 次。汽车下坡的过程中，为保证行驶安全，轻踩刹车使其匀速下坡，此过程中汽车的机械能 （选填“增大”或“减小”）。 【答案】排气 25 减小 【解析】[1]如图所示，汽油机的进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，此时汽油机处于排气冲程。 [2]四冲程汽油机的飞轮转速为3000r/min=50r/s 该飞轮每秒钟转50r，因为飞轮转2r，对外做功1次，所以飞轮每秒钟转50r，对外做功25次。 [3] 汽车下坡的过程中，轻踩刹车使其匀速下坡，质量不变，速度不变，动能不变，下坡高度减小，重力势能减小。机械能为动能和势能的总和，所以此过程中汽车的机械能减小。 24．如图所示是我国古老的医疗技法——刮痧，当用刮痧板在身体上刮动时，身体会感觉到热，这是通过 的方式增加身体的内能；若一台四冲程内燃机的活塞1s内做功20次，则曲轴转速为 r/s。 【答案】做功 40 【解析】[1]刮痧时，刮痧板与身体摩擦，通过做功的方式将机械能转化为内能，使身体内能增加、温度升高。 [2]四冲程内燃机一个工作循环中，曲轴转2圈，做功1次。若1s内做功20次，则完成20个工作循环，曲轴转速为20×2r/s=40r/s。 25．现代汽车的发动机一般都是四冲程内燃机，其中将内能转化为动能的是 冲程。若飞轮的转速为3000r/min，则在1s内，对外做功的次数是 次。 【答案】做功 25 【解析】[1]做功冲程中，高温高压气体对活塞做功，将内能转化为动能。 [2]四冲程内燃机一个工作循环包括四个冲程，活塞往复运动两次，曲轴（飞轮）转动两周，对外做功一次。飞轮转速是3000r/min=50r/s，表示每秒飞轮转动50圈，而每2圈4个冲程，对外做功1次，所以1s内对外做功25次。 26．如图所示是一台单缸四冲程汽油机的 冲程，这个冲程是将机械能转化成 能，若此汽油机飞轮的转速为3000r/min，则活塞每秒对外做功 次，一共完成 个冲程。 【答案】压缩 内能 25 100 【解析】[1]由图可知，单缸四冲程汽油机的进气孔和出气孔都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程。 [2]压缩冲程时，活塞向上运动，对气缸内气体做功，使其内能增大，是将机械能转化成内能。 [3][4]汽油机飞轮的转速为3000r/min，每秒转动50次，汽油机一个工作循环有四个冲程，飞轮转动2圈，对外做功一次，活塞每秒对外做功25次，一共完成100个冲程。 27．如图所示是某种内燃机某一冲程的示意图，由图可知： （1）这种内燃机是 （填“汽油机”或“柴油机”）。 （2）在这个冲程中的能量转化是 。 【答案】 柴油机 内能转化为机械能 【解析】[1]汽油机的气缸顶部是火花塞，柴油机气缸顶部是喷油嘴。由此我们可以判断出这种内燃机是柴油机。 [2] 观察此图我们可以发现，两个气门都是关闭的，且活塞正在向下运动，因此可以判断它正处于做功冲程。此冲程中，能量转化是内能转化为机械能。 28．小白对家中的小汽车进行了一些研究：供汽车动力的是发动机的做功冲程，汽油在汽缸内燃烧时将化学能转化为内能；若飞轮的转速为2400r/min，则在1s内汽油机对外做功 次；在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放入一小团干燥的硝化棉，用力把活塞迅速压下，硝化棉燃烧，该过程中是通过的 方式来改变筒内空气的内能，其能量转化情况与图 （选填“A”“B”“C”“D”）所示汽油机冲程中的能量转化情况是一致的。 【答案】20 做功 B 【解析】[1]依据题目所给数据，时间单位为分钟，现将其化为秒，则 因为一个工作循环中飞轮转2次，对外做功1次，现在1s内飞轮转40次，则做功20次。 [2]用力把活塞压下，硝化棉燃烧，活塞对空气施加力的作用，使空气在力的方向上移动距离，该过程是通过做功的方式来改变内能的。 [3]甲图是机械能转化为内能，与之相同的是压缩冲程，压缩冲程中进气门和排气门都关闭，火花塞不点火，为图B。 29．若一台四冲程汽油机的汽缸面积为，活塞行程为。做功冲程燃气的平均压强为，飞轮转速为，那么该汽油机1分钟内对外做功 次，工作时汽缸内气体对活塞的平均压力为 。这台汽油机的功率是 W。 【答案】900 3600 5400 【解析】[1]四冲程汽油机每个工作循环飞轮转2圈，对外做功1次；飞轮转速为1800r/min，故1分钟内做功次数为 [2]工作时汽缸内气体对活塞的平均压力为 [3]每次做功冲程做的功 1分钟内做的总功 这台汽油机的功率 30．热机是把内能转化为 能的装置，图是汽油机工作时的 冲程，汽油机的每一个工作循环活塞对外做功 次，曲轴转动 周． 【答案】机械能 压缩 1 2 【解析】热机是把内能转化为机械能的装置;汽油机的四个冲程为吸气、压缩、做功和排气;一个工作循环中,只有做功冲程对外做功,曲轴转动两周. 故答案是: 机械能    压缩    1     2 31．新能源汽车 近年来，汽车在给人们带来便利的同时，也给环境造成非常大的压力，于是新能源汽车就顺势而生了，很多汽车生产厂家为了迎合消费者的观念，生产了油电混动汽车。某款油电混动汽车不仅可以使用电力当作动力，也可以使用汽油当作动力。当车辆快速行驶或蓄电池储存电能过低时，只有内燃机工作，既向车轮输出能量，又给蓄电池充电，从而提高能量利用率（能量利用率指有效利用能量占全部能量的百分比）。并且该油电混动汽车行驶时，“油门”踏板一旦被松开，汽车便启动动力回收系统，将减速运动时的部分动能转化为电能储存在电池组中，进一步提高能量利用率。 (1)内燃机工作时，飞轮转速为3000r/min，则该发动机1秒完成 个冲程，做功 次，汽车是通过 冲程获得动力的； (2)汽车内燃机常用循环流动的水来帮助它散热，主要是利用了水的 较大的特点； (3)启用动力回收系统后，刹车距离比不启用时要 （选填写“长”或“短”）。 【答案】(1)100 25 做功 (2)比热容 (3)短 【解析】（1）[1][2]飞轮转速3000r/min=50r/s，四冲程内燃机每转2圈完成一个工作循环（4个冲程，做功1次）。每秒转50圈，对应25个工作循环，总冲程数为25×4=100个 做功次数为25次。 [3]汽车内燃机是通过做功冲程，将内能转化为机械能，从而获得动力的。 （2）水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以常用循环流动的水来帮助内燃机散热。 （3）启用动力回收系统后，汽车减速运动时的部分动能转化为电能，汽车的动能减小得更快，所以刹车距离比不启用时要短。 / 学科网（北京）股份有限公司 $