暑假预习作业05 热机（预习培优）八年级物理新教材人教版

**基本信息** 以“知识积累-题型速练-巩固提升”分层设计，聚焦热机核心概念与四冲程原理，通过易错总结与图像分析构建系统性突破路径，培养能量观念与模型建构能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |热机基础概念|5小题|定义辨析与分类对比|从热机定义→能量转化→内燃机分类，构建概念框架| |四冲程辨析|4小题|“气门状态+活塞方向”识图法|四冲程工作过程→能量转化→循环规律，形成原理链| |汽油机与柴油机辨析|6小题|构造-吸气-点火三维对比|通过结构差异推导效率差异，强化科学推理| |热机计算|5小题|工作循环比例与效率公式应用|从冲程计数→功的计算→效率分析，实现定量深化| |综合应用|6小题|生活实例能量转化迁移|结合蒸汽船、爆米花等场景，体现科学探究与社会责任|

完成时间： 月 日 今日打卡：☐ 已完成 用时： min 自评勋章： 暑假预习作业05 热机 目 录 01 知识积累 02 题型速练 一、热机基础概念（共5小题） 二、四冲程辨析（共4小题） 三、热机应用（共4小题）（易错★★） 四、汽油机与柴油机辨析（共6小题） 五、热机做功与能量转化（共5小题）（难★） 六、热机图像分析（共4小题）（难★★★） 七、热机相关计算（共5小题）（易错★★） 八、热机综合应用（共6小题） 03 巩固提升练 04 能力培优练 知识梳理 先预习，再听课，快乐过暑假 一、热机基础定义 1.热机是利用内能做功的机械，工作原理是将燃料燃烧释放的内能转化为机械能。 2.常见热机包括蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。核心区别：热机是内能对外做功，不是做功改变内能。 二、内燃机分类与原理 1.内燃机是最常用的热机，分为汽油机和柴油机。 2.燃料在气缸内直接燃烧，产生高温高压气体推动活塞做功。整体能量转化：化学能→内能→机械能。 三、内燃机四冲程工作过程 冲程名称 气门状态 活塞运动方向 能量转化 核心特点 注意事项 吸气冲程 进气门打开，排气门关闭 向下运动 无能量转化 吸入燃料与空气的混合物（汽油机）/ 纯空气（柴油机），为燃烧做准备 依靠飞轮惯性完成，无动力输出 压缩冲程 进气门、排气门全部关闭 向上运动 机械能转化为内能 压缩气缸内气体，使气体温度、压强急剧升高，达到燃料燃点 依靠飞轮惯性完成，压缩程度直接影响燃烧效率 做功冲程 进气门、排气门全部关闭 向下运动 内能转化为机械能 燃料燃烧产生高温高压燃气，推动活塞向下运动，对外输出动力 四个冲程中唯一对外做功的冲程，是内燃机的动力来源 排气冲程 排气门打开，进气门关闭 向上运动 无能量转化 将燃烧后的废气排出气缸，为下一个工作循环做准备 依靠飞轮惯性完成，排气是否彻底影响下一次循环效率 四、汽油机与柴油机区别 1.汽油机：气缸顶部为火花塞，采用点燃式点火，吸气冲程吸入汽油与空气的混合气体。 2.柴油机：气缸顶部为喷油嘴，采用压燃式点火，吸气冲程只吸入空气。 3.对比：柴油机压缩程度更大，内能更多，动力更强，热机效率高于汽油机。 五、热机工作循环比例规律（计算必考） 一个完整工作循环：经历4个冲程，活塞往复2次，曲轴（飞轮）转动2圈，对外做功1次。 六、热机效率核心考点 1.定义：热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。 2.公式：η=×100% 3.特点：热机效率始终小于100%，不可能达到百分之百。 4.效率低下原因：燃料不完全燃烧、废气带走大部分内能、机械摩擦损耗、机身散热损耗（废气带走能量是主要损耗）。 5.提高效率方法：使燃料充分燃烧、减小机械摩擦、减少散热损耗、回收利用废气能量。提高效率只能提升能量利用率，不能增加总能量。 题型速练 一题一思，查漏补缺，轻松迎开学 一、热机基础概念（共5小题） 1. 热机 （1）定义：利用__________做功的机械叫作热机。 （2）能量转化：。( )( ) （3）分类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 （4）内燃机 ①定义：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的__________，叫作内燃机。 ②分类：内燃机分为__________和__________两大类，它们分别用汽油和柴油作为燃料。 【答案】 内能 内 机械 热机 汽油机 柴油机 【详解】[1]热机是利用内能做功的机械，通过燃料燃烧将化学能转化为内能，再转化为机械能。 [2][3]热机的能量转化过程是：内能转化为机械能。 [4]内燃机是燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。 [5][6]内燃机分为汽油机和柴油机两大类，分别使用汽油和柴油作为燃料。 2.汽油机和柴油机的不同之处 项目 构造 吸入气缸内的物质 点燃方式 效率 汽油机 气缸顶部有一个火花塞 _______ 点燃式 较低 柴油机 气缸顶部有一个喷油嘴 空气 ______ 较高 【答案】 汽油和空气的混合物 压燃式 【详解】[1][2]汽油机的气缸顶部有一个火花塞，吸入气缸内的是汽油与空气的混合物，点火方式称为点燃式；柴油机的气缸顶部有一个喷油嘴，吸入气缸内的只是空气，点火方式称为压燃式。 3.如图所示是小明设计的简易热机模型，燃料燃烧后加热水产生水蒸气，通常实验室用酒精灯作热源，用它来加热密封的易拉罐中的水，易拉罐的一侧开小孔后让蒸汽喷出，推动风车转动。此时工作物质是水蒸气。该模型可以看成是___________。（选填“内燃机”或“外燃机”） 【答案】外燃机 【详解】该热机模型是在易拉罐外燃烧燃料的，属于外燃机。 4.涡轮发动机是飞机的心脏，结构如图所示，工作时空气被风扇吸入，经过压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合，混合物燃烧后产生高温高压气体从尾喷管喷出，从而获得动力。涡轮发动机的作用是将煤油燃烧获得的______能转化为______能。 【答案】 内 机械 【详解】[1][2]涡轮发动机属于热机，作用是将煤油燃烧获得的内能转化为机械能，使飞机运动。 5.下列交通工具中，没有利用热机的是（　　） A．蒸汽火车 B．火箭 C．轮船 D．自行车 【答案】D 【详解】ABC．蒸汽火车、火箭、轮船的发动机均是一种把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置，即热机，故ABC不符合题意； D．自行车没有利用热机，是通过消耗人的体力工作的，故D符合题意。 故选D。 二、四冲程辨析（共4小题） 1.如图是轿车的单缸四冲程汽油机的___________冲程，在设计制造时，气缸外有一个水套，用水来冷却汽缸，这是因为水的比热容大，汽油机工作时飞轮每秒钟转50转，则每秒完成___________个冲程。 【答案】 压缩 100 【详解】[1]由题图可知，图中进气门和排气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程。 [2]已知四冲程汽油机工作过程中飞轮每转2圈，完成四个冲程，若飞轮每秒钟转50转，则每秒完成100个冲程。 2.如图所示是火箭搭载嫦娥六号探测器发射升空的壮丽情境。此过程中，嫦娥六号的重力势能_______；火箭升空时，向下喷气获得推力与内燃机的_______冲程相似，以地面为参照物，嫦娥六号是_______的。 【答案】 增大 做功 运动 【详解】[1]火箭搭载嫦娥六号探测器发射升空时，嫦娥六号的质量不变，高度升高，重力势能增大。 [2]火箭升空时，向下喷气获得推力，燃气内能转化为火箭的机械能，与内燃机的做功冲程相似。 [3]升空过程中，嫦娥六号相对于地面的位置在不断变化，以地面为参照物，嫦娥六号是运动的。 3.如图是街边师傅在嘣爆米花的情景。当爆米花嘣出时，与下列冲程能量转化相同的是（　　） A B   C D   【答案】C 【详解】打开锅盖将爆米花崩出的一瞬间，锅内的气体膨胀做功，将内能转化为机械能，温度降低。 A．图中进气阀打开为吸气冲程，没有能量转化，故A不符合题意； B．图中两气阀关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，该冲程机械能转化为内能，故B不符合题意； C．图中两气阀关闭，火花塞点火，该冲程高温高压燃气推动活塞做功，该冲程内能转化为机械能，故C符合题意； D．图中排气阀打开，为排气冲程，没有能量转化，故D不合题意。 故选C。 4.如图所示是一台四冲程汽油机工作时某一时刻的示意图，请回答下列问题： （1）该汽油机此时处于哪个冲程？请写出判断依据。 （2）在此冲程中发生了怎样的能量转化？ 【答案】（1）压缩冲程，见解析；（2）机械能转化为内能 【详解】（1）图中汽油机，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程。 （2）汽油机在压缩冲程中，压缩气体做功，将机械能转化为内能。 三、热机应用（共4小题） 1.为使舰载机在短时间内达到起飞速度，某航母上安装了蒸汽弹射装置。如图所示为其工作原理示意图，高压蒸汽推动活塞牵引舰载机加速向右运动，2s左右舰载机即可达到起飞速度。此过程中，蒸汽的内能会______（选填“增大”或“减小”），其能量转化与内燃机的______冲程相同。 【答案】 减小 做功 【详解】[1]高压蒸汽推动活塞牵引舰载机加速向右运动，蒸气产生的内能转化为活塞的机械能，蒸汽的内能会减小。 [2]内燃机的做功冲程中也是将内能转化为机械能，所以上述能量转化与做功冲程相同。 2.如图所示，国产主战坦克VT－4A1亮相2024年珠海航展，其动力机械是热机。从能量转化的角度来看，热机是把内能转化为_____能的机器，完成这一能量转化的是_____冲程。 【答案】 机械 做功 【详解】[1]热机是利用内能来做功的机器，其工作原理是通过燃料燃烧产生内能，再将内能转化为推动机械运转的机械能。所以从能量转化的角度来看，热机是把内能转化为机械能的机器。 [2]内燃机工作过程包括吸气、压缩、做功和排气等冲程，其中只有做功冲程是燃气膨胀推动活塞做功，将燃气的内能转化为机械能。而吸气冲程和排气冲程无能量转化，压缩冲程是将机械能转化为内能。 3.我国古人曾发明一种点火器，以牛角为套筒，把艾绒粘在木质推杆前端，其结构如图所示。取火时一只手握住套筒，另一只手向内猛推推杆，推杆前端的艾绒就会被点燃，拔出推杆后，吹吹艾绒就有火苗产生。艾绒被点燃的过程与四冲程汽油机的______冲程相似，该冲程的能量变化：机械能转化为______。 【答案】 压缩 内能 【详解】[1][2]当向内猛推推杆时，推杆对套筒内的空气做功，将机械能转化为空气的内能，使套筒内空气的内能增大，温度升高，达到艾绒的着火点，从而使艾绒被点燃。在四冲程汽油机的压缩冲程中，活塞向上运动，压缩气缸内的气体，也是将机械能转化为内能，与这一过程相似。该冲程的能量变化情况是机械能转化为内能。 4.如图甲所示的是一种枪式空气锤，它利用压缩空气推动锤头高速向前运动撞击物体。压缩空气推动锤头运动时，压缩空气的内能_________（选填“增大”“减小”或“不变”）。某四冲程汽车飞轮转速为，则每秒钟对外做功________次。 【答案】 减小 25 【详解】[1]压缩空气推动锤头运动时，压缩空气对锤头做功，将内能转化为机械能，故压缩空气的内能减小。 [2]汽油机一个工作循环包括吸气、压缩、做功和排气四个冲程，飞轮转动2r，对外做功1次。某四冲程汽车飞轮转速为3000r/min=50r/s，则每秒钟对外做功的次数为次。 四、汽油机与柴油机辨析（共6小题） 1.关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法，其中正确的是（　　） ①汽油机和柴油机的点火方式相同 ②用酒精灯给试管加热，试管口软木塞冲出的过程中的能量转化情况和内燃机压缩冲程的能量转换情况相同 ③只有做功冲程是燃气对外做功 ④若汽油机的转速是，内燃机对外做了300次功 A．只有①②③ B．只有①③ C．只有③④ D．只有②③④ 【答案】C 【详解】①汽油机和柴油机的点火方式不同，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①错误； ②试管口软木塞冲出的过程是试管内气体的内能转化为软木塞的机械能，对应的是内燃机的做功冲程，压缩冲程是机械能转化为内能，故②错误； ③在内燃机的四个冲程中，其中吸气、压缩、排气都是靠外力或飞轮的惯性来完成的，只有做功冲程对外做功，故③正确； ④四冲程汽油机每转两圈完成一个工作循环，对外做功一次，内燃机对外做功次，故④正确。 综上可知，只有③④正确，故C正确，ABD错误。 故选C。 2.单缸四冲程的汽油机和柴油机工作时，下面说法中正确的是(　　) A．完成一个工作循环，曲轴旋转四周 B．吸气冲程中吸入汽缸的物质，在汽油机中是汽油，在柴油机中是柴油 C．做功冲程中点火方式：汽油机是点燃式，柴油机是压燃式 D．压缩冲程中，汽油机的压缩程度要比柴油机的压缩程度大 【答案】C 【详解】A. 在汽油机和柴油机的一个工作循环中，曲轴、飞轮转两圈，活塞来回往复2次，对外做功1次；故A错误；B. 在吸气冲程，汽油机吸入的是燃料混合物；柴油机吸入的只有空气；故B错误；C. 做功冲程中点火方式：汽油机是点燃式，柴油机是压缩式，故C正确；D. 柴油机压缩冲程末的温度远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D错误．故选C. 3.如图所示是汽油机与柴油机的示意图，则属于柴油机的是______图。在汽油机的压缩冲程中，活塞向上运动，压缩混合气做功，混合气体的温度______（选填“升高”或“降低”），内能______（选填“增加”或“减少”）。 【答案】 乙 升高 增加 【详解】[1]由图可知，甲图中有火花塞，所以甲是汽油机，乙图中有喷油嘴，所以乙是柴油机。 [2][3]根据内能和温度的关系可知，在汽油机的压缩冲程中，活塞向上运动，机械能转化为内能，压缩混合气体做功，混合气体的温度升高，内能增加。 4.一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为，该柴油机在1s对外做功_____次，该柴油机在吸气冲程吸入的是_____。 【答案】 30 空气 【详解】[1]飞轮转速是 表示每秒飞轮转动60圈，已知飞轮每转2圈对外做功1次，则该柴油机在1s对外做功30次。 [2]在四冲程柴油机的吸气冲程中，吸入气缸的气体是空气。 5.如图所示，甲是汽油机某个冲程的工作示意图，乙是柴油机某个冲程的工作示意图。下列说法正确的是（　　） A．甲是汽油机的压缩冲程，此时进气门和排气门均关闭 B．甲是汽油机的做功冲程，汽缸顶部的火花塞产生电火花 C．乙是柴油机的吸气冲程，吸进汽缸的是空气和柴油的混合物 D．乙是柴油机的排气冲程，此时汽缸顶部的喷油嘴正在喷油 【答案】B 【详解】AB．根据图示可知，两个气门关闭，活塞下行，汽缸顶部的火花塞产生电火花，为做功冲程，故A错误、B正确； CD．根据图示可知，进气门打开、排气门关闭，活塞下行，为吸气冲程；气缸的顶部有个喷油嘴，是柴油机的吸气冲程，吸入的只是空气，故CD错误。 故选B。 6.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．在压缩冲程末，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高 C．汽油机的点火方式是点燃式，柴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空气，汽油机吸入汽缸的是空气和汽油的混合气体 【答案】BCD 【详解】AD．构造上，柴油机的顶端有喷油嘴，吸气冲程只需吸入空气；汽油机顶端没有喷油嘴，只有火花塞，吸气冲程需要吸入空气和汽油的混合物，故A错误，D正确； B．在压缩冲程中，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正确。 故选BCD。 五、热机做功与能量转化（共5小题） 1.关于热机，下列说法正确的是（    ） A．四冲程汽油机在工作过程中，进气门和排气门同时关闭的冲程是压缩冲程和做功冲程 B．热机做功冲程中把机械能转化为内能 C．柴油机上安装一个笨重的飞轮，是为了提高它的效率 D．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大 【答案】A 【详解】A．由内燃机的工作过程可知，压缩冲程进、出气门关闭，机械能转化成内能；做功冲程进、出气门关闭，内能转化成机械能；因此进、排气门都关闭的是压缩冲程和做功冲程，故A正确； B．热机的做功冲程是进、出气门关闭，把内能转化为机械能的过程，故B错误； C．柴油机上的飞轮质量大，旋转产生的惯性带动曲轴旋转，从而产生更大的动力和节省能源，有利于完成排气、吸气、压缩三个辅助冲程，不是为了提高效率，故C错误； D．柴油机的效率比汽油机的高，主要是因为柴油机为压燃式，吸气冲程吸入的是纯空气，所以在压缩冲程，可以把空气压缩的体积更小，压强更大，压缩的程度更高，缸内温度更高，能量转化的程度更高，和热值无关，故D错误。 故选 A。 2.如图是自制简易热机模型，酒精灯加热水，水受热迅速变成气体从喷嘴喷出，这一过程发生的物态变化是_____________；喷出的气体推动风扇转动，将气体的________能转化为电风扇的机械能，这与汽油机的 __________冲程原理相同。 【答案】 汽化 内 做功 【详解】[1]水受热从液态变成气态，这个物态变化是汽化。 [2]气体从喷嘴喷出推动风扇转动时，气体的内能转化为了风扇的机械能。 [3]汽油机的做功冲程中，燃料燃烧释放内能，推动活塞向下运动，将内能转化为机械能，这个简易热机模型里，气体推动风扇转动的过程，同样是将内能转化为机械能，和汽油机的做功冲程原理一致。 3.内燃机一个工作循环有四个冲程，题图表示的是其中的_______冲程。为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，用水来冷却汽缸是因为水的_______较大。某小型单缸四冲程汽油机飞轮的转速为2400r/min，该汽油机一秒钟总共可以完成_______个冲程。 【答案】 做功 比热容 80 【详解】[1]图中两气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，此冲程将内能转化为机械能。 [2]用水来冷却汽缸，是利用了水的比热容大的特点，相同条件下水吸收的热量多，冷却效果好。 [3]飞轮转速是2400r/min=40r/s表示每秒飞轮转动40圈，而飞轮每转动2圈，燃气对外做功1次，对应4个冲程。所以1s内对外做功20次，完成80个冲程。 4.传统的爆米花制作方法是将玉米粒经过一段时间的加热，然后在开罐的瞬间“砰”地蹦出炸裂开的爆米花。试回答： (1)开罐瞬间爆米花被蹦出，这个过程相当于热机的哪个冲程？ (2)开罐瞬间蹦出爆米花时的能量如何转化？ 【答案】(1)做功冲程 (2)开罐瞬间蹦出爆米花时，罐内的气体膨胀做功，罐内气体与玉米的内能减小，将内能转化为爆米花的机械能。 【详解】（1）热机的做功冲程是内能转化为机械能，开罐瞬间，罐内气体的内能推动玉米粒爆开、弹出，罐内气体与玉米的内能转化为爆米花的机械能，和做功冲程的能量转化与工作原理一致。 （2）见答案 5.如图所示，描述的四个物理过程，下列有关分析正确的是（　　） A．图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的内能增大，温度升高 B．图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的内能增大 C．图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能减小 D．图丁：该冲程为做功冲程，内能转化为机械能，汽缸内气体内能减少 【答案】ACD 【详解】A．图甲中厚玻璃筒内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增加，故A正确； B．图乙中瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，内能转化为机械能，空气的内能减小，故B错误； C．试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，内能转化为机械能，故水蒸气的内能减小，故C正确； D．图丁中两气门关闭，火花塞点火，汽缸内的气体推动活塞向下运动时（即做功冲程），内能转化为机械能，气体的内能减少，故D正确。 故选ACD。 六、热机图像分析（共4小题） 1.图1甲为注射器，在室温恒为T1的环境中，老师快速向下推动活塞压缩针筒内的气体后松手，活塞即刻被向上弹起，此过程中针筒内均处于密封，针筒内物质均处于气态，针筒内气体温度随时间变化图像如图1乙，（由于气体分子间距比较大，此实验过程不考虑分子势能的变化），则说法正确的个数是（    ） ①活塞下压时，是通过做功改变针筒内气体的内能 ②t1~t2过程的能量转化与图2中丙相同 ③密封气体在t2时刻的内能小于t3时刻的内能 ④活塞静止后，密封气体的温度最终保持在T2 ⑤图2丙存在化学能转化成内能的过程 ⑥若图2内燃机飞轮转动速度为3600r/min，则每秒完成涉及内能和机械能相互转化的冲程有30次 A．2个 B．3个 C．4个 D．5个 【答案】A 【详解】①活塞下压时，压缩气体做功，机械能转化为内能，是通过做功改变针筒内气体的内能，故①正确； ②由图1乙可知，t1~t2过程密封空气的温度升高，内能增加，应为活塞下压过程，机械能转化为内能，图2中丙是内燃机的做功冲程，该冲程中发生的能量转化是内能转为机械能，故②错误； ③由图知道，密闭气体的质量不变，此实验过程不考虑分子势能的变化，t2时刻温度比t3时刻的高，分子动能更大，因此t2时刻气体内能更大，故③错误； ④装置会与周围的空气发生热传递，最终会与室温平衡，温度相等，所以最终温度为T1，故④错误； ⑤图2丙中，火花塞打火使燃料燃烧，燃料燃烧将化学能转化为内能，所以图2丙存在化学能转化成内能的过程，故⑤正确； ⑥若图2内燃机飞轮转动速度为3600r/min=60r/s，表示每秒飞轮转动60周，完成30个工作循环，对外做功30次，由于做功冲程将内能转化为机械能、压缩冲程将机械能转化为内能，即一个工作循环有两次内能和机械能相互转化的冲程，则每秒完成内能和机械能相互转化的冲程有60次，故⑥错误。 所以正确的有①和⑤； 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2.蒸汽弹射器是一种飞机弹射器。有人提出将航母蒸汽轮机的蒸汽连动到弹射器上，进而发明了航母用的蒸汽弹射器，如图为其简化示意图，该蒸汽弹射器能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度。下列说法正确的是（　　） A．气缸内的蒸汽推动活塞时，蒸汽的内能增大 B．蒸汽弹射器工作时与热机的压缩冲程能量转化相似 C．舰载机水平加速过程中蒸汽的内能将全部转化为舰载机的机械能 D．气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力 【答案】D 【详解】A．汽缸内的蒸汽推动活塞做功，则蒸汽的内能减少，故A错误； B．蒸汽弹射装置工作时，将蒸汽的内能转化为活塞的机械能，热机的做功冲程实现了内能转化为机械能，故B错误； C．舰载机水平加速过程中，蒸汽做功，将其内能转化为舰载机的机械能，但存在热量的散失及克服摩擦做功，有能量损失，故C错误； D．汽缸内的蒸汽体积膨胀，推动活塞拉动牵引索，对舰载机施加拉力，使舰载机获得牵引力，故D正确。 故选D。 3.中华武术博大精深，如图所示是某同学跟爷爷学习气功的四个基本动作，关联热机的工作冲程，下列说法正确的是（   ） A．“鼻孔吸气”对应的是汽油机的吸气冲程 B．“气沉丹田”对应的是汽油机将内能转化为机械能的过程 C．“排山倒海”对应的是汽油机的排气冲程 D．“打完收工”对应汽油机的冲程是靠飞轮惯性完成的 【答案】AD 【详解】A．“鼻孔吸气”这一动作，在气功中代表吸入气息，为接下来的动作做准备，相当于汽油机的吸气冲程，故A正确； B．“气沉丹田”相当于压缩冲程，压缩冲程是将机械能转化为内能，故B错误； C．“排山倒海”时对外做功，相当于做功冲程，此冲程内能转化为机械能，不是汽油机的排气冲程，故C错误； D．“打完收工”所对应的汽油机冲程是排气冲程，排出了废气，是靠飞轮的惯性来完成的，故D正确。 故选AD。 4.高超音速导弹素有“航母杀手”之称，从起飞到击中目标的轨迹示意图。如果把大气层边缘看作水面，导弹飞行时就像在水面上“打水漂”，因此它突防能力强，难以拦截。 (1)导弹尾部燃料燃烧，向后喷射高温气体，导弹向前飞，这个过程的能量转化与热机的_________冲程相同； (2)导弹从起飞点到攻击点飞行过程中，机械能_________（选填“守恒”或“不守恒”）。 【答案】(1)做功 (2)不守恒 【详解】（1）热机的做功冲程是将内能转化为机械能。导弹尾部燃料燃烧，向后喷射高温气体，导弹向前飞，这一过程中燃料燃烧释放的内能转化为导弹的机械能，和热机的做功冲程能量转化相同。 （2）导弹从起飞点到攻击点飞行过程中，会受到空气阻力的作用，空气阻力对导弹做功，一部分机械能会转化为内能，所以机械能不守恒。 七、热机相关计算（共5小题） 1.礼炮在空中绽放礼花的过程与___________冲程的能量转化相似，若热机工作时每秒完成60个冲程，则该热机的飞轮转速是___________r/min。 【答案】 做功 1800 【详解】[1]礼炮在空中绽放礼花的过程是内能转化为机械能的过程，与热机工作时的做功冲程能量转化相似。 [2]飞轮转1转，热机完成两个冲程，若热机工作时每秒完成60个冲程，则每秒飞轮转30转，每分转1800转，故该热机的飞轮转速是 2.如图是利用扇形统计图表示两台不同型号内燃机工作过程中各部分能量的占比情况，若内燃机燃烧相同燃料，请从图中的数据判断哪台内燃机的热机效率高，并写出两条能提高内燃机热机效率的措施。 【答案】见解析 【详解】由图可知，甲内燃机对外做功的能量占比为30%，乙内燃机对外做功的能量占比为43%，即甲内燃机的热机效率为30%，乙内燃机的热机效率为43%，所以乙内燃机的热机效率高；由图可知，克服摩擦、燃料不完全燃烧、散热、尾气都是造成能量损失的重要原因，所以要提高内燃机热机效率，可以采取的措施有：尽量使燃料完全燃烧、重复利用尾气携带的热量、减小机械摩擦。 3.下表所示的是东风牌单缸四冲程汽油机的部分参数，如图是气缸的示意图。不计摩擦，该汽油机满负荷工作时，求： 东风牌汽油机 DF050 活塞面积 冲程长度 5cm 燃气平均压强 转速 (1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力； (2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功； (3)该汽油机的功率。 【答案】(1)2700N (2)135J (3)2025W 【详解】【小问1详解】 由题意可知，活塞面积 由可知，做功冲程中燃气对活塞的平均压力 【小问2详解】 一个做功冲程中燃气对活塞做的功 【小问3详解】 因为飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮1min转动1800圈，做功900次，则燃气对活塞做的总功 该汽油机的功率 4.阅读材料，回答问题。 空气动力是指空气与物体相对运动时作用在物体上的力，简称气动力。经过长时间探索，人们已经成功制造出使用空气作为动力的活塞式发动机。 图甲是某新型空气动力汽车，储气罐总容量为80L，可储存标准大气压下的空气，其设计最高速度可达144km/h，平均每加满一次气能行驶200km。该车发动机的工作原理如图乙和图丙所示。由于空气发动机不直接使用燃料，因而其具有体积小、结构简单和“零”排放等优点。虽然因为技术不成熟还存在某些缺点，但是这项技术仍然具有广阔的发展前景。 (1)空气发动机工作时，将______转化为机械能。 (2)空气发动机在工作过程中，曲轴转动一圈完成一个工作循环。当转速表显示3000r/min时，该空气发动机活塞每秒经历______个冲程，对外做功______次。 (3)若该车在水平地面上以最高速度向前匀速行驶5min，受到的阻力为1000N，则牵引力对汽车做功______J。 【答案】(1)内能 (2) 100 50 (3) 【详解】（1）空气发动机工作时压缩的气体对外做功，将内能转化为机械能。 （2）空气发动机在工作过程中，曲轴转动一圈完成1个工作循环，1个工作循环有2个冲程，对外做功1次。所以，空气发动机的飞轮转速是，即每秒钟转50圈，做功50次，完成100个冲程。 （3）因为该车匀速行驶，牵引力，最高速度为，匀速行驶5min，通过的路程，牵引力对汽车做功。 5.随着时代的发展，汽车已经进入百姓家庭。如图是汽车柴油机的气缸与活塞的简化示意图，柴油机的点火方式为压燃式，在压缩冲程中将空气温度压到柴油的着火点。提示：描述密闭气体状态的参数有压强P，体积V，温度T（T为热力学温度，单位是开尔文，符号“K”）；其三者的关系为（C为常数），且Tt273 （1）若某汽车的质量是2.1t，那么它的重力是多少？（g取10N/kg） （2）压缩冲程中将机械能转化为_____能？ （3）若气缸内密闭空气的初始温度为t127℃，则相当于热力学温度T1是多少？ （4）柴油的着火点约为480K。若密闭空气的体积被压缩到原来的，压强将增大为原来的16倍。结合第（3）小问，试通过计算，判断此时能否将柴油点燃？ 【答案】（1）21000N ；（2）内；（3）300K；（4）此时能将柴油点燃 【详解】解：（1）若某汽车的质量是 m=2.1t=2100kg 那么它的重力是 G=mg=2100kg×10N/kg=21000N （2）柴油机的压缩冲程中，是将机械能转化为内能。 （3）若气缸内密闭空气的初始温度为t1=27℃，则相当于热力学温度 T1=t+273=27+273=300K （4）由题知，气缸气体压强p，体积V及温度T满足pV=C这—方程，所以压缩前 p0V=C×300K……① 压缩后 ……② 由题意知， 解得：T=480K，由题知，柴油的着火点约为480K，柴油能燃烧。 答：（1）若某汽车的质量是2.1t,那么它的重力是21000N ； （2）压缩冲程中将机械能转化为内能； （3）若气缸内密闭空气的初始温度为t1=27℃，则相当于热力学温度T1是300K； （4）此时能将柴油点燃。 八、热机综合应用（共6小题） 1.如图所示是化学教师在课堂上演示氢气点火“爆鸣”的装置．按动电火花发生器的按钮，点燃纸盒内的氢气，纸盒被炸出去．氢气燃烧时释放的内能转化为纸盒的_____，这与四冲程内燃机的_____冲程能量转化相似． 【答案】 机械能 做功 【详解】按动电火花发声器的按钮，点燃纸盒内的氢气，纸盒被炸出去，即该过程中消耗氢气燃烧的内能，变成了纸盒的机械能，所以是将内能转化为机械能的过程；四冲程热机中的做功冲程就是利用内能来做功的，将内能转化为机械能． 2.一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速是2400r/min，柴油机每秒内做功________次，其中只有________冲程不是依靠惯性完成的。在设计制造时，汽缸外有一个“水套”是利用水吸热来降低汽缸温度的，这是利用了水的______大的性质。 【答案】 20 做功 比热容 【详解】[1][2]汽油机的一个工作循环包含四个冲程，只有做功冲程对外做功，飞轮转两周。一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速是2400r/min=40r/s，柴油机每秒内完成80个冲程，做功20次，其中只有做功冲程对外做功，不是依靠惯性完成的。 [3]汽缸外有一个“水套”是利用水吸热来降低汽缸温度的，这是利用了水的比热容大的性质，相同质量的水和其它物体相比，升高相同温度时，可以吸收更多热量。 3.如图，小明在科技节中展示了自己的作品。塑料瓶内装入少量的液态乙醚，待乙醚充满整个塑料瓶后，启动电子打火器，活塞瞬间向前飞出一段距离，活塞飞出的过程相当于热机的______冲程；活塞离开瓶口还可以继续向前飞出一段距离，因为它具有______。 【答案】 做功 惯性 【详解】[1]热机的四个冲程包括：吸气、压缩、做功、排气；其中做功冲程中燃料燃烧产生的高温高压燃气推动活塞做功，与本实验中乙醚燃烧产生的高温高压燃气把活塞推出瓶口的原理是一样的。 [2]任何物体都具有惯性，惯性是指物体本身所具有的保持运动状态不变的性质，活塞离开瓶口还可以继续向前飞出一段距离，因为它具有惯性。 4.如图是老师在科学课上做的热机工作原理的模拟实验，在玻璃管中先加入少量酒精，将橡皮塞放入玻璃管并向下压缩气体，然后用电子点火器点火，橡皮塞会向上弹出。 （1）橡皮塞向下压时，其能量转化与汽油机工作四冲程中的_________冲程相同： （2）如果想让橡皮塞弹得更远，你的方法_________（答出一条即可）。 【答案】 压缩 橡皮塞下压更长距离 【详解】（1）[1]橡皮塞放入玻璃管并向下压缩气体时，气体的内能增大，温度升高，然后用电子点火器点火，产生高温高压的燃气,就会对橡皮塞做功而使它向上弹出，向下压橡皮塞时，是机械能转化为内能，与压缩冲程能量转化相同。 （2）[2]点火后橡皮塞向上弹出，此时气体的内能转化塞子的机械能，所以，橡皮塞下压更长距离，气体内能的变大，塞子的机械能变大，塞子向上弹出更长距离。 5.在学习了热机后一物理兴趣小组成员根据古希腊数学家希罗发明的“汽转球”装置组装实验，将一个空心球通过两个空心管与一个装有水的密闭锅连接在一起，如图所示。在锅底加热使水沸腾，产生的水蒸气由管子进入球中，从球两旁喷出并使球体快速转动，这个过程与汽油机的_____冲程发生的能量转化相同。 【答案】做功 【详解】球两旁的出气管喷出水蒸气使球体快速转动，是水蒸气的内能转化为球体机械能的过程，与汽油机的做功冲程的能量转化相同。 6.一般情况下，雨季来临前的5、6月份的昆明，气候炎热、干燥，一些人使用如图甲所示的加湿器，以增加环境的湿度。加湿器在增加湿度的同时使人感觉凉爽，这是因为喷出水雾后，水与空气的接触面积________了，加快了水的蒸发，吸收了更多的热量。图乙是热机工作中的一个冲程，该冲程的能量转化情况是_________。 【答案】 增大 机械能转化为内能 【详解】蒸发快慢与液体的表面积有关，喷出水雾后水被分散为细小液滴，水与空气的接触面积增大，加快了水的蒸发，蒸发吸热，因此会感觉凉爽。 图乙中热机的两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，活塞对气缸内气体做功，该冲程的能量转化是机械能转化为内能。 四冲程核心易错辨析（识图必考） 1.只有做功冲程对外做功、获得动力，其余冲程无动力输出。 2.发生能量转化的只有两个冲程：压缩冲程（机械能→内能）、做功冲程（内能→机械能）。吸气、排气冲程无能量转化。 3.识图秒杀技巧：看气门定类型，看活塞定运动；两门关闭必为压缩或做功，气门一开一闭必为吸气或排气。 能量转化易错总结 1 压缩升温：机械能转化内能（对应做功改变内能）。 2 燃气推活塞：内能转化机械能（热机核心工作原理）。 3 全程能量转化：燃料化学能→内能→机械能，缺一不可。 一、单项选择题 1. 2025年9月3日，纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年大会将隆重举行。本次阅兵式上我国展出了多种先进武器，其中DF-41陆基洲际导弹备受世界关注。下列说法正确的是（　　） A．导弹采用的火箭发动机属于热机 B．采用固体燃料作为推进剂，是因为该燃料的比热容较大 C．发射时火箭发动机向下喷火，导弹向上运动，其能量转化跟热机的排气冲程相同 D．在空中飞行时弹头部位的温度会升高，这主要是由于热传递使弹头的内能增大 【答案】A 【详解】A．导弹采用的火箭发动机属于热机，将内能转化为机械能，故A正确； B．采用固体燃料作为推进剂，是因为该燃料的热值较大，与其他相同质量的燃料相比，该燃料完全燃烧后释放的热量较多，故B错误； C．发射时火箭发动机向下喷火，导弹向上运动，其能量转化跟热机的做功冲程相同，都将内能转化为机械能，故C错误； D．在空中飞行时弹头部位的温度会升高，弹头克服摩擦力做功，内能增大，这主要是由于做功使弹头的内能增大，故D错误。 故选A。 2.热机的出现从根本上改变了我们的世界，下列有关热机的说法正确的是（　　） A．在四冲程汽油机工作时，每个冲程都能为汽油机提供动力 B．随着科技水平的提高，热机效率可以达到100％ C．汽油机的曲轴每转两周做功一次 D．科技人员不断改进汽油机的结构，汽油机可以实现零污染 【答案】C 【详解】A．四冲程汽油机工作的过程中，做功冲程是靠汽油机内高温高压气体对飞轮做功完成的，吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是靠飞轮的惯性来完成的，只有做功冲程能为汽油机提供动力，故A错误； B．热机在工作过程中，不可避免地会有能量损失，比如废气会带走一部分能量、机器散热会损失能量、部件之间的摩擦也会消耗能量等。根据能量守恒定律，热机用来做有用功的能量总是小于燃料完全燃烧放出的能量，所以热机效率不可能达到 100％。故B错误； C．汽油机的一个工作循环有四个冲程，飞轮转动两圈，曲轴转动两周，对外做功一次，故C正确； D．科技人员不断改进汽油机的结构，汽油机仍然会有污染产生，不能实现零污染，故D错误。 故选C。 3.如图是课外兴趣小组制作的“蒸汽船”模型，在铜制容器中盛有一定量的水之后安装在“船体”上，用蜡烛对铜质容器底部加热，一段时间后铜质容器内水温升高产生蒸汽，铜管会向右喷出蒸汽，“蒸汽船”就会向左行驶，下列说法正确的是（　　） A．水变热是通过做功来改变内能的 B．“蒸汽船”运动时能量转化与热机做功冲程相同 C．水在沸腾时会有热量的散失，所以能量不守恒 D．“蒸汽船”在向左运动时主要将机械能转化为内能。 【答案】B 【详解】A．蜡烛燃烧放出的热量被水吸收，使水的内能增大，这是通过热传递的方式改变水的内能，故A错误； BD．当铜管向右喷蒸汽时，“船体”向左运动，这个过程的能量转化是内能转化为机械能。这与热机做功冲程的能量转化相同，故B正确，D错误； C．水在沸腾时，一部分水吸收热量变为水蒸气，剩余的水内能减小，但水和水蒸气总的能量不变，符合能量守恒定律，故C错误。 故选B。 4.物理兴趣小组利用饮料瓶演示热机的工作原理，实验步骤如下：①如图甲，取一个空的饮料瓶，并在瓶子下端开一个小口；②如图乙，向瓶内喷入适量酒精；③如图丙，在瓶口处盖上纸杯，再在小孔处点火。实验现象：纸杯被向上顶出。下列关于该实验的分析正确的是（　　） A．步骤②中喷入酒精是在模拟压缩冲程 B．步骤③中点火时，是通过做功的方式改变了瓶内气体的内能 C．酒精在此过程中燃烧越充分，其热值越大 D．纸杯被顶出去时，是将瓶内气体的内能转化为纸杯的机械能 【答案】D 【详解】A．步骤②中喷入酒精是在模拟吸气冲程，故A错误； B．步骤③中点火时，燃料燃烧，获得内能，传递给空气，是通过热传递的方式改变了瓶内气体的内能，故B错误； C．热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料是否充分燃烧无关，所以燃烧越充分，相同条件下放出热量越多，但热值不变，故C错误； D．燃气推动纸杯飞出去，将内能转化为机械能，此过程相当于内燃机的做功冲程，故D正确。 故选D。 5.在跨学科实践活动中，某同学设计并制作了一个如图所示的简易热机模型，其通过酒精灯加热使水汽化，利用蒸汽推动活塞，活塞经曲柄连杆机构将直线运动转为旋转运动。下列说法正确的是（     ） A．酒精用掉一部分后，剩余酒精的热值变小 B．用酒精灯给水加热是通过做功的方式增加水的内能 C．蒸汽推动活塞向下运动时，水蒸气的内能全部转化为活塞的机械能 D．蒸汽推动活塞向下运动的过程，能量转化与汽油机的做功冲程相同 【答案】D 【详解】A．热值是燃料的特性，与质量无关。酒精用掉一部分后，剩余酒精的热值不变，故A错误； B．用酒精灯给水加热，是通过热传递的方式增加水的内能，故B错误； C．蒸汽推动活塞时，水蒸气的内能大部分转化为活塞的机械能，但会有热量损失、克服摩擦等损耗，不可能全部转化，故C错误； D．蒸汽推动活塞向下运动时，内能转化为机械能，这与汽油机的做功冲程（内能转化为机械能）的能量转化形式相同，故D正确。 故选D。 6.小华同学利用简易材料自制了一个小型“等离子炮”。如图所示，将燃料丁烷充入后方塑料瓶，与瓶内空气混合，用电子点火器点燃，高温高压的气体急速喷出，瞬间将前方纸杯轰倒。下列说法正确的是（　　） A．点火后混合气体燃烧，是通过做功的方式使瓶壁内能增加 B．高温高压气体喷出时，内能增大，将纸杯轰倒 C．该装置将内能转化为机械能，与热机做功冲程原理相同 D．丁烷燃烧时，化学能全部转化为气体的内能 【答案】C 【详解】A．点火后混合气体燃烧，高温气体将热量传递给瓶壁，使瓶壁内能增加，这是通过热传递的方式使瓶壁内能增加，故A错误； B．高温高压气体喷出时，气体对外做功，气体自身的内能减小，而不是增大，故B错误； C．高温高压气体喷出推动塑料瓶前进，塑料瓶碰倒前方的纸杯，是内能转化为机械能的过程，热机的做功冲程也是将内能转化为机械能，因此与热机做功冲程原理相同，故C正确； D．丁烷燃烧时，化学能会有一部分转化为内能，但还有一部分会以热量的形式散失，不可能全部转化为气体的内能，故D错误。 故选C。 7.如图所示是小卓同学自制的简易热机模型，他在空易拉罐底部钻一个小孔，向易拉罐内喷入少量酒精并盖上纸杯，用打火器从底部小孔点火后，酒精燃烧，纸杯飞出。关于简易热机模型，下列说法正确的是（　　） A．酒精燃烧过程，将内能转化为化学能 B．酒精燃烧时，酒精的热值会减小 C．气体推动纸杯飞出过程的能量转化与汽油机的做功冲程相同 D．通过改进简易热机模型的结构，其效率可达100% 【答案】C 【详解】A．酒精燃烧过程中，消耗了化学能，产生了内能，因此是将化学能转化为内能，故A错误； B．热值是燃料的一种属性，与燃料的种类有关，与其是否燃烧无关，因此酒精燃烧时，酒精的热值不变，故B错误； C．气体推动纸杯飞出的过程，是将内能转化为机械能，在汽油机的做功冲程也是将内能转化为机械能，因此能量转化相同，故C正确； D．改进后的简易热机模型在使用时不可避免地要有热损失，因此其效率不可能达到100%，故D错误。 故选C。 二、多项选择题 8.关于在四冲程的柴油发动机内部工作描述正确的是（　　） A．吸气冲程时，吸入的是柴油和空气的混合物 B．压缩冲程时，将机械能转换为内能，点燃方式采用压燃式 C．做功冲程时，若1次对外做功1000J，则转速2400r/min的发动机的额定功率为20kW D．排气冲程时，将废气的内能转化为排气门的机械能 【答案】BC 【详解】A．吸气冲程时，柴油机吸入的只是空气，A错误； B．压缩冲程时，将机械能转换为内能，点燃方式采用压燃式，B正确； C．该发动机1min转2400r，而柴油机2r对外做功一次，而题中一次对外做功的能量1000J，即柴油机2r对外做功的能量1000J，1min转2400r，1min的能量是 发动机的额定功率 发动机的额定功率是20kW，C正确； D．排气冲程时，废气的内能没有转化为排气门的机械能，D错误。 故选BC。 9.如图是学校备用的柴油发电机，使用柴油机时，下列说法正确的是（　　） A．可通过火花塞点火启动 B．将内能转化为机械能 C．吸气冲程中只吸入空气 D．柴油机属于热机的一种 【答案】BCD 【详解】A．柴油机是压燃式点燃柴油，即通过压缩空气直接点燃柴油，故A错误； B．柴油机使用时将内能转化为机械能，从而提供动力，故B正确； C．汽油机在吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物，柴油机在吸气冲程中只吸入空气，故C正确； D．热机是指各种利用内能做功的机械，是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能，因此柴油机和汽油机都属于热机，故D正确。 故选BCD。 三、填空题 10.小亮自制的轮船模型如图所示，用蜡烛给小玻璃瓶中的水加热，一会儿就向外喷出气体推动小船前进。小船通过向后喷气向前运动，是利用了物体间力的作用是______来实现的；气体喷出时内能______（选填“增大”或“减小”），能量转化情况和柴油机的______冲程相同。 【答案】 相互的 减小 做功 【详解】[1]小船向后喷出气体时，气体对后方空气产生向后的作用力，同时空气对气体和小船产生向前的作用力，推动小船前进，这利用了物体间力的作用是相互的原理。 [2]气体从瓶内喷出时，体积膨胀对外做功，自身的内能转化为机械能，因此气体的内能减小。 [3]此过程中，内能转化为机械能，与柴油机的做功冲程能量转化情况相同，做功冲程也是将内能转化为机械能。 11.如图为“走马灯”，点燃底部蜡烛，热空气上升驱动扇叶转动，观众惊奇地看到纸片小人的影子动了起来。热空气上升驱动扇叶转动的能量转化方式为_____________________，这与四冲程汽油机的_________冲程相同。 【答案】 内能转化为机械能 做功 【详解】[1]热空气上升驱动扇叶转动，热空气对外做功，故内能减少，扇叶转动，机械能增加，故能量转化是内能转化为机械能。 [2]四冲程的汽油机中做功冲程是热空气对外做功，内能转化为机械能。 12.汽油机是热机的一种，如图甲图所示是一台单缸四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它是处于______冲程；图乙和图丙两图中，与甲图能量转换方式相同的是图______。（填乙或丙） 【答案】 做功 乙 【详解】[1]由甲图可知，两个气门都关闭，活塞向下运动，火花塞点火，此时处于做功冲程。 [2]由上述分析可知，图甲处于做功冲程，其能量转化是内能转化为机械能。 乙图中，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，水蒸气的内能转化为塞子的机械能。 丙图中，用力将活塞下压，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。 因此与甲图能量转换方式相同的是图乙。 13.图为内燃机能量流向图。其中（1）处应填“______”；增大该热机的工作时间，热机效率______（选填“会”或“不会”）增大。 【答案】 燃料燃烧的内能 不会 【详解】[1][2]如图所示，根据内燃机能量流向可知图中（1）处应填燃料燃烧的内能；热机效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，增大热机的工作时间不会增大热机效率。 14.汽油机是热机之一，如图所示是汽油机的 ___________冲程，已知某型汽油机转速为1200r/min，那么该汽油机每秒共经历了 ___________个冲程。热机通常用水来作为冷却剂，是利用了水的 ___________的物理属性。 【答案】 做功 40 比热容大 【详解】[1]如图所示的冲程中，两气门关闭，活塞向下运动，为做功冲程。 [2]某型汽油机飞轮的转速为1200r/min=20r/s，即每秒飞轮转动20周，因为汽油机在一个工作循环中，经历四个冲程，飞轮转动两周，所以该汽油机每秒共经历40个冲程。 [3]水的比热容大，由Q吸=c水mt可知，在质量和升高温度一定时，水吸收的热量多，冷却效果好，故用水作冷却剂，是利用了水的比热容大的特性。 15.现代生活越来越离不开热机，因此全面了解和认清热机的结构和工作过程对我们的生活至关重要，请你完成下面围绕“热机”展开的一些问题： （1）如图所示是热机完成一个工作循环及相应主要能量转化情况的流程图1，请你补充完整_______；_______； （2）如图2所示，在试管中装些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾后，水蒸气把橡皮塞冲出的过程中是_______能转化为_______能，图中情景可用来演示四冲程汽油机工作过程中的_______冲程； （3）单缸四冲程汽油机工作时，有些冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成，只有一个冲程不用靠飞轮的惯性来完成，这个冲程是_______冲程； （4）我们发现热机工作时，一般要在汽缸的外面安装一个水箱用来降低汽缸的温度，是利用水_______的特性，这是采用_______的方式来减小汽缸的内能。 【答案】 做功 机械能 内 机械 做功 做功 比热容大 热传递 【详解】（1）[1][2]内燃机的四个冲程是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；做功冲程高温高压的燃气推动活塞对活塞做功，将内能转化为机械能。 （2）[3][4][5]当加热试管到一定程度时，水蒸气的内能足够大会将塞子冲出，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能；此过程的能量转化关系是内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程类似。 （3）[6]在内燃机的做功冲程中，燃气的内能转化为活塞的机械能，而吸气冲程、压缩冲程、排气冲程都是靠飞轮的惯性完成的。 （4）[7][8]汽缸外面被水包围，这样汽缸和水之间就有温度差，通过热传递的方式使热量从高温的汽缸传向低温的水，汽缸内能就会减小；因为水的比热容相对较大，所以在质量相同的情况下可以吸收更多的热量。 1.如图甲所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，棉花会立即燃烧。下压过程中玻璃筒内的能量转化情况是___________；乙、丙是四冲程汽油机的两个冲程示意图，与图甲能量转化情况相同的冲程是___________（选填“乙”或“丙”）。 【答案】 机械能转化为内能 乙 【详解】[1]用力将活塞迅速下压时，活塞对玻璃筒内的空气做功，活塞的机械能减少，空气的内能增加，温度升高，当温度达到棉花的着火点时棉花燃烧，这个过程中能量的转化情况是机械能转化为内能。 [2]四冲程汽油机的工作过程中，存在能量转化的冲程是压缩冲程和做功冲程。其中压缩冲程是活塞对气缸内的气体做功，将机械能转化为内能，与图甲的能量转化情况相同；做功冲程是燃气对活塞做功，将内能转化为机械能。观察乙图，进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，此为压缩冲程；观察丙图，进气门和排气门均关闭，活塞向下运动，此为做功冲程，所以与图甲能量转化情况相同的冲程是乙。 2.如图所示，某同学探究物体对外做功时能量的转化情况。他利用酒精灯给试管和水加热，如图甲所示。当水沸腾后，水蒸气会把瓶塞“冲”出去，如图乙所示。在研究过程中发现，若将瓶塞塞得紧一些，酒精灯对试管和水的加热时间会长一些，瓶塞被“冲”出去的距离会远一些，如图丙所示。 (1)观察图甲和图乙（或图甲和图丙），在水蒸气把瓶塞“冲”出去的过程中，水蒸气对瓶塞______，在此过程中，能量的转化情况是______。 (2)分析比较图乙和图丙的实验现象，可以得出初步结论：______。 【答案】(1) 做功 内能转化为机械能 (2)见解析 【详解】（1）[1][2]观察图甲和图乙（或图甲和图丙），塞子被试管内的水蒸气推出，是水蒸气对塞子做功，此过程中，水蒸气的内能转化为塞子的机械能。 （2）实验中可以通过塞子被冲出去距离的远近反映水蒸气对塞子做功的多少；将瓶塞塞的紧一些，酒精灯对试管和水的加热时间会长一些，水蒸气的内能更大，瓶塞被“冲”出去的距离会远一些，可得出：物体对外做功时，内能越大，转化为的机械能就越大。 3.如图所示，动力回收是新能源车的一项核心技术。以下是关于动力回收的详细解释：动力回收系统旨在通过刹车或减速过程中回收车辆的______能，将其转化为______能并存储到电池中，新能源汽车减少了传统汽车汽油机在______冲程排放的废气。 【答案】 动 电 排气 【详解】[1][2]动力回收系统旨在通过刹车或减速过程中回收车辆的动能，将其转化为电能并存储到电池中，提高了车辆的机械效率。 [3]传统汽车汽油机在排气冲程中会把燃油燃烧产生的废气排放出去，新能源汽车减少了传统汽车汽油机在排气冲程中排放的废气。 17 / 28 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 完成时间： 月 日 今日打卡：☐ 已完成 用时： min 自评勋章： 暑假预习作业05 热机 目 录 01 知识积累 02 题型速练 一、热机基础概念（共5小题） 二、四冲程辨析（共4小题） 三、热机应用（共4小题）（易错★★） 四、汽油机与柴油机辨析（共6小题） 五、热机做功与能量转化（共5小题）（难★） 六、热机图像分析（共4小题）（难★★★） 七、热机相关计算（共5小题）（易错★★） 八、热机综合应用（共6小题） 03 巩固提升练 04 能力培优练 知识梳理 先预习，再听课，快乐过暑假 一、热机基础定义 1.热机是利用内能做功的机械，工作原理是将燃料燃烧释放的内能转化为机械能。 2.常见热机包括蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。核心区别：热机是内能对外做功，不是做功改变内能。 二、内燃机分类与原理 1.内燃机是最常用的热机，分为汽油机和柴油机。 2.燃料在气缸内直接燃烧，产生高温高压气体推动活塞做功。整体能量转化：化学能→内能→机械能。 三、内燃机四冲程工作过程 冲程名称 气门状态 活塞运动方向 能量转化 核心特点 注意事项 吸气冲程 进气门打开，排气门关闭 向下运动 无能量转化 吸入燃料与空气的混合物（汽油机）/ 纯空气（柴油机），为燃烧做准备 依靠飞轮惯性完成，无动力输出 压缩冲程 进气门、排气门全部关闭 向上运动 机械能转化为内能 压缩气缸内气体，使气体温度、压强急剧升高，达到燃料燃点 依靠飞轮惯性完成，压缩程度直接影响燃烧效率 做功冲程 进气门、排气门全部关闭 向下运动 内能转化为机械能 燃料燃烧产生高温高压燃气，推动活塞向下运动，对外输出动力 四个冲程中唯一对外做功的冲程，是内燃机的动力来源 排气冲程 排气门打开，进气门关闭 向上运动 无能量转化 将燃烧后的废气排出气缸，为下一个工作循环做准备 依靠飞轮惯性完成，排气是否彻底影响下一次循环效率 四、汽油机与柴油机区别 1.汽油机：气缸顶部为火花塞，采用点燃式点火，吸气冲程吸入汽油与空气的混合气体。 2.柴油机：气缸顶部为喷油嘴，采用压燃式点火，吸气冲程只吸入空气。 3.对比：柴油机压缩程度更大，内能更多，动力更强，热机效率高于汽油机。 五、热机工作循环比例规律（计算必考） 一个完整工作循环：经历4个冲程，活塞往复2次，曲轴（飞轮）转动2圈，对外做功1次。 六、热机效率核心考点 1.定义：热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。 2.公式：η=×100% 3.特点：热机效率始终小于100%，不可能达到百分之百。 4.效率低下原因：燃料不完全燃烧、废气带走大部分内能、机械摩擦损耗、机身散热损耗（废气带走能量是主要损耗）。 5.提高效率方法：使燃料充分燃烧、减小机械摩擦、减少散热损耗、回收利用废气能量。提高效率只能提升能量利用率，不能增加总能量。 题型速练 一题一思，查漏补缺，轻松迎开学 一、热机基础概念（共5小题） 1. 热机 （1）定义：利用__________做功的机械叫作热机。 （2）能量转化：。( )( ) （3）分类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 （4）内燃机 ①定义：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的__________，叫作内燃机。 ②分类：内燃机分为__________和__________两大类，它们分别用汽油和柴油作为燃料。 2.汽油机和柴油机的不同之处 项目 构造 吸入气缸内的物质 点燃方式 效率 汽油机 气缸顶部有一个火花塞 _______ 点燃式 较低 柴油机 气缸顶部有一个喷油嘴 空气 ______ 较高 3.如图所示是小明设计的简易热机模型，燃料燃烧后加热水产生水蒸气，通常实验室用酒精灯作热源，用它来加热密封的易拉罐中的水，易拉罐的一侧开小孔后让蒸汽喷出，推动风车转动。此时工作物质是水蒸气。该模型可以看成是___________。（选填“内燃机”或“外燃机”） 4.涡轮发动机是飞机的心脏，结构如图所示，工作时空气被风扇吸入，经过压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合，混合物燃烧后产生高温高压气体从尾喷管喷出，从而获得动力。涡轮发动机的作用是将煤油燃烧获得的______能转化为______能。 5.下列交通工具中，没有利用热机的是（　　） A．蒸汽火车 B．火箭 C．轮船 D．自行车 二、四冲程辨析（共4小题） 1.如图是轿车的单缸四冲程汽油机的___________冲程，在设计制造时，气缸外有一个水套，用水来冷却汽缸，这是因为水的比热容大，汽油机工作时飞轮每秒钟转50转，则每秒完成___________个冲程。 2.如图所示是火箭搭载嫦娥六号探测器发射升空的壮丽情境。此过程中，嫦娥六号的重力势能_______；火箭升空时，向下喷气获得推力与内燃机的_______冲程相似，以地面为参照物，嫦娥六号是_______的。 3.如图是街边师傅在嘣爆米花的情景。当爆米花嘣出时，与下列冲程能量转化相同的是（　　） A B   C D   4.如图所示是一台四冲程汽油机工作时某一时刻的示意图，请回答下列问题： （1）该汽油机此时处于哪个冲程？请写出判断依据。 （2）在此冲程中发生了怎样的能量转化？ 三、热机应用（共4小题） 1.为使舰载机在短时间内达到起飞速度，某航母上安装了蒸汽弹射装置。如图所示为其工作原理示意图，高压蒸汽推动活塞牵引舰载机加速向右运动，2s左右舰载机即可达到起飞速度。此过程中，蒸汽的内能会______（选填“增大”或“减小”），其能量转化与内燃机的______冲程相同。 2.如图所示，国产主战坦克VT－4A1亮相2024年珠海航展，其动力机械是热机。从能量转化的角度来看，热机是把内能转化为_____能的机器，完成这一能量转化的是_____冲程。 3.我国古人曾发明一种点火器，以牛角为套筒，把艾绒粘在木质推杆前端，其结构如图所示。取火时一只手握住套筒，另一只手向内猛推推杆，推杆前端的艾绒就会被点燃，拔出推杆后，吹吹艾绒就有火苗产生。艾绒被点燃的过程与四冲程汽油机的______冲程相似，该冲程的能量变化：机械能转化为______。 4.如图甲所示的是一种枪式空气锤，它利用压缩空气推动锤头高速向前运动撞击物体。压缩空气推动锤头运动时，压缩空气的内能_________（选填“增大”“减小”或“不变”）。某四冲程汽车飞轮转速为，则每秒钟对外做功________次。 四、汽油机与柴油机辨析（共6小题） 1.关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法，其中正确的是（　　） ①汽油机和柴油机的点火方式相同 ②用酒精灯给试管加热，试管口软木塞冲出的过程中的能量转化情况和内燃机压缩冲程的能量转换情况相同 ③只有做功冲程是燃气对外做功 ④若汽油机的转速是，内燃机对外做了300次功 A．只有①②③ B．只有①③ C．只有③④ D．只有②③④ 2.单缸四冲程的汽油机和柴油机工作时，下面说法中正确的是(　　) A．完成一个工作循环，曲轴旋转四周 B．吸气冲程中吸入汽缸的物质，在汽油机中是汽油，在柴油机中是柴油 C．做功冲程中点火方式：汽油机是点燃式，柴油机是压燃式 D．压缩冲程中，汽油机的压缩程度要比柴油机的压缩程度大 3.如图所示是汽油机与柴油机的示意图，则属于柴油机的是______图。在汽油机的压缩冲程中，活塞向上运动，压缩混合气做功，混合气体的温度______（选填“升高”或“降低”），内能______（选填“增加”或“减少”）。 4.一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为，该柴油机在1s对外做功_____次，该柴油机在吸气冲程吸入的是_____。 5.如图所示，甲是汽油机某个冲程的工作示意图，乙是柴油机某个冲程的工作示意图。下列说法正确的是（　　） A．甲是汽油机的压缩冲程，此时进气门和排气门均关闭 B．甲是汽油机的做功冲程，汽缸顶部的火花塞产生电火花 C．乙是柴油机的吸气冲程，吸进汽缸的是空气和柴油的混合物 D．乙是柴油机的排气冲程，此时汽缸顶部的喷油嘴正在喷油 6.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．在压缩冲程末，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高 C．汽油机的点火方式是点燃式，柴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空气，汽油机吸入汽缸的是空气和汽油的混合气体 五、热机做功与能量转化（共5小题） 1.关于热机，下列说法正确的是（    ） A．四冲程汽油机在工作过程中，进气门和排气门同时关闭的冲程是压缩冲程和做功冲程 B．热机做功冲程中把机械能转化为内能 C．柴油机上安装一个笨重的飞轮，是为了提高它的效率 D．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大 2.如图是自制简易热机模型，酒精灯加热水，水受热迅速变成气体从喷嘴喷出，这一过程发生的物态变化是_____________；喷出的气体推动风扇转动，将气体的________能转化为电风扇的机械能，这与汽油机的 __________冲程原理相同。 3.内燃机一个工作循环有四个冲程，题图表示的是其中的_______冲程。为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，用水来冷却汽缸是因为水的_______较大。某小型单缸四冲程汽油机飞轮的转速为2400r/min，该汽油机一秒钟总共可以完成_______个冲程。 4.传统的爆米花制作方法是将玉米粒经过一段时间的加热，然后在开罐的瞬间“砰”地蹦出炸裂开的爆米花。试回答： (1)开罐瞬间爆米花被蹦出，这个过程相当于热机的哪个冲程？ (2)开罐瞬间蹦出爆米花时的能量如何转化？ 5.如图所示，描述的四个物理过程，下列有关分析正确的是（　　） A．图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的内能增大，温度升高 B．图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的内能增大 C．图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能减小 D．图丁：该冲程为做功冲程，内能转化为机械能，汽缸内气体内能减少 六、热机图像分析（共4小题） 1.图1甲为注射器，在室温恒为T1的环境中，老师快速向下推动活塞压缩针筒内的气体后松手，活塞即刻被向上弹起，此过程中针筒内均处于密封，针筒内物质均处于气态，针筒内气体温度随时间变化图像如图1乙，（由于气体分子间距比较大，此实验过程不考虑分子势能的变化），则说法正确的个数是（    ） ①活塞下压时，是通过做功改变针筒内气体的内能 ②t1~t2过程的能量转化与图2中丙相同 ③密封气体在t2时刻的内能小于t3时刻的内能 ④活塞静止后，密封气体的温度最终保持在T2 ⑤图2丙存在化学能转化成内能的过程 ⑥若图2内燃机飞轮转动速度为3600r/min，则每秒完成涉及内能和机械能相互转化的冲程有30次 A．2个 B．3个 C．4个 D．5个 2.蒸汽弹射器是一种飞机弹射器。有人提出将航母蒸汽轮机的蒸汽连动到弹射器上，进而发明了航母用的蒸汽弹射器，如图为其简化示意图，该蒸汽弹射器能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度。下列说法正确的是（　　） A．气缸内的蒸汽推动活塞时，蒸汽的内能增大 B．蒸汽弹射器工作时与热机的压缩冲程能量转化相似 C．舰载机水平加速过程中蒸汽的内能将全部转化为舰载机的机械能 D．气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力 3.中华武术博大精深，如图所示是某同学跟爷爷学习气功的四个基本动作，关联热机的工作冲程，下列说法正确的是（   ） A．“鼻孔吸气”对应的是汽油机的吸气冲程 B．“气沉丹田”对应的是汽油机将内能转化为机械能的过程 C．“排山倒海”对应的是汽油机的排气冲程 D．“打完收工”对应汽油机的冲程是靠飞轮惯性完成的 4.高超音速导弹素有“航母杀手”之称，从起飞到击中目标的轨迹示意图。如果把大气层边缘看作水面，导弹飞行时就像在水面上“打水漂”，因此它突防能力强，难以拦截。 (1)导弹尾部燃料燃烧，向后喷射高温气体，导弹向前飞，这个过程的能量转化与热机的_________冲程相同； (2)导弹从起飞点到攻击点飞行过程中，机械能_________（选填“守恒”或“不守恒”）。 七、热机相关计算（共5小题） 1.礼炮在空中绽放礼花的过程与___________冲程的能量转化相似，若热机工作时每秒完成60个冲程，则该热机的飞轮转速是___________r/min。 2.如图是利用扇形统计图表示两台不同型号内燃机工作过程中各部分能量的占比情况，若内燃机燃烧相同燃料，请从图中的数据判断哪台内燃机的热机效率高，并写出两条能提高内燃机热机效率的措施。 3.下表所示的是东风牌单缸四冲程汽油机的部分参数，如图是气缸的示意图。不计摩擦，该汽油机满负荷工作时，求： 东风牌汽油机 DF050 活塞面积 冲程长度 5cm 燃气平均压强 转速 (1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力； (2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功； (3)该汽油机的功率。 4.阅读材料，回答问题。 空气动力是指空气与物体相对运动时作用在物体上的力，简称气动力。经过长时间探索，人们已经成功制造出使用空气作为动力的活塞式发动机。 图甲是某新型空气动力汽车，储气罐总容量为80L，可储存标准大气压下的空气，其设计最高速度可达144km/h，平均每加满一次气能行驶200km。该车发动机的工作原理如图乙和图丙所示。由于空气发动机不直接使用燃料，因而其具有体积小、结构简单和“零”排放等优点。虽然因为技术不成熟还存在某些缺点，但是这项技术仍然具有广阔的发展前景。 (1)空气发动机工作时，将______转化为机械能。 (2)空气发动机在工作过程中，曲轴转动一圈完成一个工作循环。当转速表显示3000r/min时，该空气发动机活塞每秒经历______个冲程，对外做功______次。 (3)若该车在水平地面上以最高速度向前匀速行驶5min，受到的阻力为1000N，则牵引力对汽车做功______J。 5.随着时代的发展，汽车已经进入百姓家庭。如图是汽车柴油机的气缸与活塞的简化示意图，柴油机的点火方式为压燃式，在压缩冲程中将空气温度压到柴油的着火点。提示：描述密闭气体状态的参数有压强P，体积V，温度T（T为热力学温度，单位是开尔文，符号“K”）；其三者的关系为（C为常数），且Tt273 （1）若某汽车的质量是2.1t，那么它的重力是多少？（g取10N/kg） （2）压缩冲程中将机械能转化为_____能？ （3）若气缸内密闭空气的初始温度为t127℃，则相当于热力学温度T1是多少？ （4）柴油的着火点约为480K。若密闭空气的体积被压缩到原来的，压强将增大为原来的16倍。结合第（3）小问，试通过计算，判断此时能否将柴油点燃？ 八、热机综合应用（共6小题） 1.如图所示是化学教师在课堂上演示氢气点火“爆鸣”的装置．按动电火花发生器的按钮，点燃纸盒内的氢气，纸盒被炸出去．氢气燃烧时释放的内能转化为纸盒的_____，这与四冲程内燃机的_____冲程能量转化相似． 2.一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速是2400r/min，柴油机每秒内做功________次，其中只有________冲程不是依靠惯性完成的。在设计制造时，汽缸外有一个“水套”是利用水吸热来降低汽缸温度的，这是利用了水的______大的性质。 3.如图，小明在科技节中展示了自己的作品。塑料瓶内装入少量的液态乙醚，待乙醚充满整个塑料瓶后，启动电子打火器，活塞瞬间向前飞出一段距离，活塞飞出的过程相当于热机的______冲程；活塞离开瓶口还可以继续向前飞出一段距离，因为它具有______。 4.如图是老师在科学课上做的热机工作原理的模拟实验，在玻璃管中先加入少量酒精，将橡皮塞放入玻璃管并向下压缩气体，然后用电子点火器点火，橡皮塞会向上弹出。 （1）橡皮塞向下压时，其能量转化与汽油机工作四冲程中的_________冲程相同： （2）如果想让橡皮塞弹得更远，你的方法_________（答出一条即可）。 5.在学习了热机后一物理兴趣小组成员根据古希腊数学家希罗发明的“汽转球”装置组装实验，将一个空心球通过两个空心管与一个装有水的密闭锅连接在一起，如图所示。在锅底加热使水沸腾，产生的水蒸气由管子进入球中，从球两旁喷出并使球体快速转动，这个过程与汽油机的_____冲程发生的能量转化相同。 6.一般情况下，雨季来临前的5、6月份的昆明，气候炎热、干燥，一些人使用如图甲所示的加湿器，以增加环境的湿度。加湿器在增加湿度的同时使人感觉凉爽，这是因为喷出水雾后，水与空气的接触面积________了，加快了水的蒸发，吸收了更多的热量。图乙是热机工作中的一个冲程，该冲程的能量转化情况是_________。 四冲程核心易错辨析（识图必考） 1.只有做功冲程对外做功、获得动力，其余冲程无动力输出。 2.发生能量转化的只有两个冲程：压缩冲程（机械能→内能）、做功冲程（内能→机械能）。吸气、排气冲程无能量转化。 3.识图秒杀技巧：看气门定类型，看活塞定运动；两门关闭必为压缩或做功，气门一开一闭必为吸气或排气。 能量转化易错总结 1 压缩升温：机械能转化内能（对应做功改变内能）。 2 燃气推活塞：内能转化机械能（热机核心工作原理）。 3 全程能量转化：燃料化学能→内能→机械能，缺一不可。 一、单项选择题 1. 2025年9月3日，纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年大会将隆重举行。本次阅兵式上我国展出了多种先进武器，其中DF-41陆基洲际导弹备受世界关注。下列说法正确的是（　　） A．导弹采用的火箭发动机属于热机 B．采用固体燃料作为推进剂，是因为该燃料的比热容较大 C．发射时火箭发动机向下喷火，导弹向上运动，其能量转化跟热机的排气冲程相同 D．在空中飞行时弹头部位的温度会升高，这主要是由于热传递使弹头的内能增大 2.热机的出现从根本上改变了我们的世界，下列有关热机的说法正确的是（　　） A．在四冲程汽油机工作时，每个冲程都能为汽油机提供动力 B．随着科技水平的提高，热机效率可以达到100％ C．汽油机的曲轴每转两周做功一次 D．科技人员不断改进汽油机的结构，汽油机可以实现零污染 3.如图是课外兴趣小组制作的“蒸汽船”模型，在铜制容器中盛有一定量的水之后安装在“船体”上，用蜡烛对铜质容器底部加热，一段时间后铜质容器内水温升高产生蒸汽，铜管会向右喷出蒸汽，“蒸汽船”就会向左行驶，下列说法正确的是（　　） A．水变热是通过做功来改变内能的 B．“蒸汽船”运动时能量转化与热机做功冲程相同 C．水在沸腾时会有热量的散失，所以能量不守恒 D．“蒸汽船”在向左运动时主要将机械能转化为内能。 4.物理兴趣小组利用饮料瓶演示热机的工作原理，实验步骤如下：①如图甲，取一个空的饮料瓶，并在瓶子下端开一个小口；②如图乙，向瓶内喷入适量酒精；③如图丙，在瓶口处盖上纸杯，再在小孔处点火。实验现象：纸杯被向上顶出。下列关于该实验的分析正确的是（　　） A．步骤②中喷入酒精是在模拟压缩冲程 B．步骤③中点火时，是通过做功的方式改变了瓶内气体的内能 C．酒精在此过程中燃烧越充分，其热值越大 D．纸杯被顶出去时，是将瓶内气体的内能转化为纸杯的机械能 5.在跨学科实践活动中，某同学设计并制作了一个如图所示的简易热机模型，其通过酒精灯加热使水汽化，利用蒸汽推动活塞，活塞经曲柄连杆机构将直线运动转为旋转运动。下列说法正确的是（     ） A．酒精用掉一部分后，剩余酒精的热值变小 B．用酒精灯给水加热是通过做功的方式增加水的内能 C．蒸汽推动活塞向下运动时，水蒸气的内能全部转化为活塞的机械能 D．蒸汽推动活塞向下运动的过程，能量转化与汽油机的做功冲程相同 6.小华同学利用简易材料自制了一个小型“等离子炮”。如图所示，将燃料丁烷充入后方塑料瓶，与瓶内空气混合，用电子点火器点燃，高温高压的气体急速喷出，瞬间将前方纸杯轰倒。下列说法正确的是（　　） A．点火后混合气体燃烧，是通过做功的方式使瓶壁内能增加 B．高温高压气体喷出时，内能增大，将纸杯轰倒 C．该装置将内能转化为机械能，与热机做功冲程原理相同 D．丁烷燃烧时，化学能全部转化为气体的内能 7.如图所示是小卓同学自制的简易热机模型，他在空易拉罐底部钻一个小孔，向易拉罐内喷入少量酒精并盖上纸杯，用打火器从底部小孔点火后，酒精燃烧，纸杯飞出。关于简易热机模型，下列说法正确的是（　　） A．酒精燃烧过程，将内能转化为化学能 B．酒精燃烧时，酒精的热值会减小 C．气体推动纸杯飞出过程的能量转化与汽油机的做功冲程相同 D．通过改进简易热机模型的结构，其效率可达100% 二、多项选择题 8.关于在四冲程的柴油发动机内部工作描述正确的是（　　） A．吸气冲程时，吸入的是柴油和空气的混合物 B．压缩冲程时，将机械能转换为内能，点燃方式采用压燃式 C．做功冲程时，若1次对外做功1000J，则转速2400r/min的发动机的额定功率为20kW D．排气冲程时，将废气的内能转化为排气门的机械能 9.如图是学校备用的柴油发电机，使用柴油机时，下列说法正确的是（　　） A．可通过火花塞点火启动 B．将内能转化为机械能 C．吸气冲程中只吸入空气 D．柴油机属于热机的一种 三、填空题 10.小亮自制的轮船模型如图所示，用蜡烛给小玻璃瓶中的水加热，一会儿就向外喷出气体推动小船前进。小船通过向后喷气向前运动，是利用了物体间力的作用是______来实现的；气体喷出时内能______（选填“增大”或“减小”），能量转化情况和柴油机的______冲程相同。 11.如图为“走马灯”，点燃底部蜡烛，热空气上升驱动扇叶转动，观众惊奇地看到纸片小人的影子动了起来。热空气上升驱动扇叶转动的能量转化方式为_____________________，这与四冲程汽油机的_________冲程相同。 12.汽油机是热机的一种，如图甲图所示是一台单缸四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它是处于______冲程；图乙和图丙两图中，与甲图能量转换方式相同的是图______。（填乙或丙） 13.图为内燃机能量流向图。其中（1）处应填“______”；增大该热机的工作时间，热机效率______（选填“会”或“不会”）增大。 14.汽油机是热机之一，如图所示是汽油机的 ___________冲程，已知某型汽油机转速为1200r/min，那么该汽油机每秒共经历了 ___________个冲程。热机通常用水来作为冷却剂，是利用了水的 ___________的物理属性。 15.现代生活越来越离不开热机，因此全面了解和认清热机的结构和工作过程对我们的生活至关重要，请你完成下面围绕“热机”展开的一些问题： （1）如图所示是热机完成一个工作循环及相应主要能量转化情况的流程图1，请你补充完整_______；_______； （2）如图2所示，在试管中装些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾后，水蒸气把橡皮塞冲出的过程中是_______能转化为_______能，图中情景可用来演示四冲程汽油机工作过程中的_______冲程； （3）单缸四冲程汽油机工作时，有些冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成，只有一个冲程不用靠飞轮的惯性来完成，这个冲程是_______冲程； （4）我们发现热机工作时，一般要在汽缸的外面安装一个水箱用来降低汽缸的温度，是利用水_______的特性，这是采用_______的方式来减小汽缸的内能。 1.如图甲所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，棉花会立即燃烧。下压过程中玻璃筒内的能量转化情况是___________；乙、丙是四冲程汽油机的两个冲程示意图，与图甲能量转化情况相同的冲程是___________（选填“乙”或“丙”）。 2.如图所示，某同学探究物体对外做功时能量的转化情况。他利用酒精灯给试管和水加热，如图甲所示。当水沸腾后，水蒸气会把瓶塞“冲”出去，如图乙所示。在研究过程中发现，若将瓶塞塞得紧一些，酒精灯对试管和水的加热时间会长一些，瓶塞被“冲”出去的距离会远一些，如图丙所示。 (1)观察图甲和图乙（或图甲和图丙），在水蒸气把瓶塞“冲”出去的过程中，水蒸气对瓶塞______，在此过程中，能量的转化情况是______。 (2)分析比较图乙和图丙的实验现象，可以得出初步结论：______。 3.如图所示，动力回收是新能源车的一项核心技术。以下是关于动力回收的详细解释：动力回收系统旨在通过刹车或减速过程中回收车辆的______能，将其转化为______能并存储到电池中，新能源汽车减少了传统汽车汽油机在______冲程排放的废气。 16 / 18 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $