14.2 热机（暑假预科讲义） 2026-2027学年人教版物理九年级全一册

暑季研思・九年级全一册物理暑期培优专项讲义 14.2热机 知识归纳与题型总结 考点01 热机 1、热机的概念：利用内能做功的机械叫热机。 2、热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 3、内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。 考向01 热机工作过程中的能量转化 【例1】某同学在课上分享了小组合作完成的“自制简易热机模型”，向易拉罐内注入大约半罐水，点燃易拉罐下方的酒精灯，罐内的水蒸气通过笔外尖端处喷出，推动风扇转动。 (1)原理分析：水蒸气推动扇叶转动时发生的能量转化与汽油机的______冲程相同。若一台单四冲程汽油机的飞轮转速是2400r/min，1秒内将完成______个做功冲程； (2)实验改进：同学们在测试过程中，发现加热很长时间后，扇叶才开始转动。针对此情况，下列可行的改进方法是（     ）（填字母） A．将酒精灯垫高 B．增加易拉罐中水的质量 C．提高水的初温 考向02 热机与环境保护 【例2】如图是“柴油平板夯机”，它由柴油机（提供动力）、装有水的水箱（为柴油机降温）、夯板等组成。下列说法正确的是（       ） A．水可以给柴油机降温是因为水的比热容较小 B．水给柴油机降温时，水的比热容变大 C．柴油机工作时，将内能转化为化学能 D．柴油机工作时会造成环境污染 考向03 热机的种类 【例3】近几年来我国先进装备层出不穷，我们倍感自豪。如图所示，装备的动力装置不是使用热机的是（     ） A．玉兔号月球车 B．福建号航母 C．100坦克 D．长征五号火箭 【对点1】城市“热岛效应”指的是中心城区的气温明显高于郊区。 (1)城市中的道路在日照下升温，这是通过______的方式改变道路的内能。汽车的汽油机在工作时，______冲程将机械能转化为内能。 (2)市内的人工湖能有效调节周围的环境温度，主要是因为水的______较大。 (3)城市快速路旁建立隔音板，是在____________减弱噪声。 【对点2】如今汽车已进入了寻常百姓家，家用汽车的发动机一般都是______内燃机（选填“汽油”或“柴油”）。如图表示该发动机工作时的某个冲程，该冲程中，涉及的能量转化为______。由于发动机在______冲程会释放有害废气污染环境，我们平时应倡导尽量少开车的理念。 【对点3】2026年3月，中国摩托车品牌“张雪机车”在世界超级摩托车锦标赛（WSBK）葡萄牙站连续夺得两回合冠军，比赛现场如图所示。张雪机车820RR三缸发动机的燃料在气缸内燃烧，一个工作循环须经历吸气、压缩、做功和排气四个冲程，属于________（选填“内燃机”、“蒸汽机”或“电动机”）。该发动机制造非常精密，部分零件的精度达到了3________（选填“厘米”、“毫米”或“微米”），大约是一根头发丝直径的二十分之一。 考点02 内燃机的工作原理 1、内燃机的每一个工作循环分为四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 2、四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程对做功冲程起辅助作用，靠飞轮的惯性完成。 3、做功冲程把内能转化为机械能；压缩冲程把机械能转化为内能。 4、一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周，飞轮转2圈。 考点03 汽油机和柴油机区别 1、构造区别：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。 2、燃料区别：汽油机燃料是汽油，而柴油机燃料是柴油。 3、工作区别 （1）吸气冲程：汽油机吸进的是汽油和空气的混合物，柴油机吸进的仅仅是空气。 （2）压缩冲程：汽油机压缩的是汽油和空气的混合物，汽油机压缩的仅仅是空气。 （3）做功冲程：汽油机用火花塞点火（点燃），柴油机用喷油嘴喷油（压燃）。 【探究归纳】热机是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能的装置，通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程循环工作，常见有蒸汽机、内燃机等，广泛用于交通工具和动力设备。 考向01 汽油机的构造与工作过程 【例1】我国航天技术已达到世界领先水平。在跨学科实践课上，某小组开展了“制作火箭模型”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程，请帮助完成下列内容： (1)了解火箭的相关知识：如图甲所示，火箭刚发射时，高温火焰向下喷射到发射台的地面，发射台遇到这样的高温容易发生熔化。为了保护发射台，在发射台底建了一个大水池，让火焰喷射到水中，利用水的______来吸收大量的热量； (2)制作并发射：火箭模型小组的同学制作了水火箭并进行发射，如图乙，图丙是其结构示意图，对水火箭打气，打开阀门，水向下喷出，水火箭一飞冲天。使用打气筒打气时能量转化过程与汽油机的______冲程相同，使水火箭上升的施力物体是______（选填“地球”或“喷出的水”）； (3)项目评估：各个小组制作好了“水火箭”后开展飞行比赛，发现“水火箭”在竖直方向飞行上升的高度不容易测量。同学们讨论后认为可以通过测量______来评选出“最佳飞行奖”。（写出一种方法即可） 考向02 柴油机的构造与工作过程 【例2】如图甲所示是制作爆米花的机器，玉米粒在密封的锅体内被炉火加热，这是通过___________的方法改变了玉米粒的内能；图乙是内燃机工作时某冲程示意图，该冲程为___________冲程，它是___________（选填“汽油”或“柴油”）机。若飞轮的转速为2400r/min，在1s内，完成___________个工作循环。 考向03 火箭的构造与工作原理 【例3】2025年2月20日，中国实践25号卫星于3.6万千米高空为即将退役的北斗G7卫星加注了142kg肼类燃料，预计可让北斗G7卫星的使用寿命延长8年，开创了太空探索新纪元。实践25号卫星的模块化分级存储舱内存有1.3t用于加注的肼类燃料。请根据以上信息回答下列问题： (1)实践25号卫星升空过程中，它携带的1.3t肼类燃料的质量_________（选填“变大”“变小”或“不变”）。加注燃料时，以G7卫星为参照物，实践25号卫星是_________的。 (2)实践25号卫星的发动机点火工作时，向后喷出高温、高压的燃气，此过程相当于四冲程内燃机的_________冲程，是利用_________能对外做功的。 (3)某肼类燃料的热值为，若完全燃烧质量为10kg的该燃料，能放出多少热量？ 【对点1】如图，某物理老师在讲解内燃机工作原理时，演示“丁烷脉冲炮”实验：向管内充入适量丁烷气体，点火后火焰沿着管道流向水桶并在水桶内发生爆炸，大量气体从桶口喷出，最终将易拉罐击倒。关于该实验下列说法正确的是（     ） A．丁烷气体燃烧时，内能转化为化学能 B．丁烷气体燃烧的过程对应内燃机的做功冲程 C．水桶内气体爆炸时，内能转化为机械能 D．气体从桶口喷出后，桶内气体内能不变 【对点2】我国在柴油机的研制上已将本体热效率突破53%。以下有关说法正确的是（　　） A．柴油燃烧时它的热值减小 B．柴油机在吸气冲程中进入气缸的是柴油和空气的混合气体 C．柴油机的做功冲程，内能转化为机械能 D．柴油机尾气的柴油味越浓说明柴油燃烧越充分 【对点3】2025年我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙火箭成功发射“天问二号”小行星探测器，“天问二号”承担的探测任务有：对小行星2016HO3进行伴飞、取样并返回地球，以及对主带彗星311P开展伴飞探测，关于长征三号乙火箭，下列分析错误的是（忽略火箭质量的变化）（     ） A．加速升空过程中，内能转化为机械能 B．加速升空过程中，动能增大，重力势能也增大 C．工作时不属于热机，因为它没有热机的结构 D．向地面喷出高温燃气，是利用“力的作用是相互的”原理来提供动力 一、选择题 1．如图甲所示，是小明用易拉罐制作的一辆小车，往易拉罐内喷入一些酒精并点燃后，小车就会向前行驶。如图乙所示是汽油机的四个冲程，其中与甲图中小车行驶时能量转化相同的是（     ） A． B． C． D． 2．如图所示，用酒精灯给锥形瓶中的水加热，用带小孔的胶塞塞住瓶口，水沸腾后观察到小孔上方的“叶轮”转动。下列说法正确的是（     ） A．给水加热的过程，水通过做功改变内能 B．酒精燃烧，酒精的内能转化为化学能 C．水蒸气推动叶轮转动，水蒸气内能增加 D．“叶轮”转动，与热机做功冲程原理相同 3．关于热和能，下列说法中正确的是（　　） A．冬天在户外用温度计测量铁块和木块的温度，铁块的温度比木块低 B．钢水凝固过程中，温度不变，内能减少，含有的热量也减少 C．在四冲程汽油机的工作过程中，汽缸内气体内能最小的是吸气冲程 D．汽车过后，灰尘漫天飞舞，说明分子在永不停息地做无规则运动 4．关于下面四幅图的说法中，正确的是（     ） A．甲图：属于汽油机的压缩冲程，是将内能转化为机械能 B．乙图：试管内气体推开瓶塞，气体内能不变 C．丙图：红糖在冷水中溶解得慢，说明分子在低温环境中不运动 D．丁图：悬挂钩码不能把两块铅柱分开，说明分子间存在引力 5．《天工开物》是一部百科全书式的科学巨著。如图所示是《天工开物》中记录的铸造铜钟的过程，大致分为“制模、熔炼、浇铸、脱模、打磨”五个步骤。下列说法正确的是（     ） A．熔炼时铜的温度升高，是通过热传递改变了它的内能 B．打磨过程中，铜的内能转化为机械能 C．熔炼时，推动风箱可以提高燃料的热值 D．打磨过程的能量转化与汽油机的做功冲程相同 6．《哪吒之魔童闹海》全球热映，电影中龙族拔下身上最硬的龙鳞，给敖丙做出的万鳞甲，就像我们每个中国人，一次次托举让这部电影在短短16天票房冲破百亿，让全球电影榜清一色的美国旗里出现一抹中国红！电影中哪吒和敖丙能够联手冲破天元鼎，水火之力生成蒸汽冲破巨鼎封印过程中，如图所示，能量转化与热机的冲程类似的是（     ） A．压缩冲程，机械能转化为内能 B．做功冲程，内能转化为机械能 C．吸气冲程，无能量转化 D．排气冲程，无能量转化 7．用酒精灯给试管加热至管内水沸腾，一段时间后橡皮塞被水蒸气冲出，如图所示。下列说法正确的是（     ） A．酒精燃烧过程，化学能全部转化为水的内能 B．水的内能增加，是通过做功的方式来实现的 C．橡皮塞被冲出过程，水蒸气的温度升高 D．橡皮塞被冲出过程，内能转化为机械能 8．汽油在汽车发动机内燃烧不充分时，排气管冒出大量黑烟，下列相关说法正确的是（　　） A．冒出的黑烟四处飘散是分子在永不停息地做无规则运动 B．汽油燃烧过程中将内能转化为化学能 C．发动机做功冲程中，高温燃气推动活塞做功，燃气内能减小 D．汽油热值随燃烧不充分而变小 9．某纯电汽车电动机的工作效率为80%，其输出能量参数如图所示。则图中输出能量的形式以及大小最符合要求的是（　　） A． B． C． D． 10．小红买了一只香薰烛台，点燃蜡烛后，烛台上的小马就会旋转起来。关于该现象以下说法正确的是（　　） A．该过程中将机械能转化为内能 B．该过程与四冲程汽油机的做功冲程相似 C．转动的小马变热是因为烛焰对小马做功 D．若将香薰烛台周围封闭起来，可实现内能100%转化为机械能 二、填空题 11．2026年3月28日至29日，国产机车（如图所示）在世界超级摩托车锦标赛（WSBK）的赛场上，力压诸多国际大牌，连续斩获两回合冠军，尤其在末段直线冲刺中，更是一骑绝尘、势不可挡，以近4s的巨大优势领先对手到达终点。若对手的冲刺速度是252km/h，则该机车领先对手的距离是__________m。该机车搭载的是三缸四冲程汽油机，其_________冲程是将内能转化为机械能。 12．如图是四冲程汽油机工作的部分冲程示意图，图___________ （选填“甲”或“乙”）是依靠飞轮的惯性来完成的。在另一图的冲程工作过程中，汽缸内燃气的内能___________（选填“增大” “减小”或“不变”）。 13．汽油机是热机的一种，如图甲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，此冲程为 _______ 冲程。它的能量转化情况与 _____ （选填“乙”或“丙”）图相同，都是_______能向________能的转化，如果此汽油机飞轮的转速为 2400 r/min，则每秒钟对外做功__________次。 14．如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，其中图 ________ 是将机械能转化为内能的冲程，图 _____ 为不是靠飞轮惯性完成的冲程。现有一台四冲程汽油机，飞轮的转速为，这台汽油机每分钟完成 _________ 个冲程 15．如图甲所示是一款斯特林发动机模型，点燃酒精灯后会发现发动机的连杆带动飞轮转动起来，当酒精灯通过________的方式增加气缸内空气的内能，高温的空气推动活塞做功，热气缸中的空气内能_________，酒精灯继续加热气缸内的空气从而实现往复工作。如图乙所示是某单缸四冲程汽油机的结构示意图，图中所示为汽油机的_________冲程，若该汽油机每秒活塞往复运动50次，则飞轮转速为__________r/min。 三、实验题 16．(1)小红用如图1所示器材探究材料的隔音性能和材料厚度的关系。小红在隔音模型房间内放置闹铃，控制声源的响度、材料和声源与示波器之间的距离不变，逐渐增加材料的厚度，利用示波器观察和记录示波器的波形，并多次进行实验。如图2所示是本次探究中某次实验过程中的对比波形图，分析图像可初步得出的结论是：___________。其中甲、乙、丙三图中声音的相同特性是___________。请写出一个生活中减弱噪声的实例___________。 (2)如图，小明制作了一个简易汽轮机模型。实验时向易拉罐内注入一定量的水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的笔尾插入易拉罐内，用密封胶将易拉罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔管的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯。发现，加热一段时间后，笔尖喷出的蒸汽推动扇叶转动。 ①该“汽轮机”的能量转化过程是：化学能→___________能→机械能。 ②另一小组在实验过程中发现无论怎样调整扇叶的角度，水蒸气都不能推动扇叶转动，请提出一种改进措施。___________ 17．某物理兴趣小组开展了“制作简易热机模型”的跨学科实践活动。取一个透明玻璃瓶，在瓶塞上打一个孔，插入一段细玻璃管，玻璃管口对准一个纸片制作的叶轮。向瓶内加入少量水，塞紧瓶塞，用酒精灯给瓶身加热。 (1)加热一段时间后，瓶内水沸腾，产生大量气泡，推动叶轮转动，此过程与内燃机_______冲程的工作原理相同。 (2)实验过程中瓶中水的内能增大是通过__________方式实现的。 (3)实际操作中，同学们发现瓶内水量不宜过多，原因是__________________（写出一条即可）。 18．实践小组制作了如图简易汽轮机模型，向易拉罐内注入大约半罐水。 (1)点燃酒精灯一段时间后，水蒸气从笔管口高速喷出，此过程的能量转化是化学能转变成水蒸气的内能，再转化成水蒸气的______能； (2)在相同气流的作用下，为了使小风扇转动效果更好，高速气流应该对准风扇______（选填“转轴O”或“远离转轴的A”）处； (3)本实验应该特别重视安全问题，结合你的实践，提出一条实验中关于安全方面的注意事项∶______。 19．请依据跨学科实践：制作简易热机模型，完善下列内容。 【项目提出】了解不同热机的工作原理，制作一个简易热机模型。 【项目分析】 （1）了解不同热机的工作原理。 （2）方案选择：制作热机需考虑用什么作热源、工作物质是什么，以及如何将内能转化成机械能（即内燃机或外燃机）。 【项目实施】制作一个简易的汽轮机模型。 （1）准备以下材料：空易拉罐、去掉笔芯和尾塞的中性笔、小风扇、酒精灯。 （2）向易拉罐内部注入大约半罐水。将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。 （3）将易拉罐按图所示方式放置在支架上，笔尖对准小风扇的扇叶。 （4）①点燃酒精灯，易拉罐内的水温度升高，这是通过__________的方式来增大水的内能。②当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来，此过程中的能量转化与内燃机的________冲程相同。 【展示交流】 （1）若要缩短加热时间，应该_______（选填“提高”或“降低”）易拉罐内水的初温。 （2）为了加快扇叶的转动速度，小组成员提出了下列改进措施，其中不合理的是( ) A．延长加热的时间    B．使用更轻的材质制作扇叶 C．换用火力更大的酒精灯加热 （3）请你提出一种提高该汽轮机模型的效率的措施：_______。 20．跨学科实践：制作简易汽轮机模型 【项目提出】 (1)热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制作简易________模型。 【项目实施】 (2)设计并制作：设计方案如图所示。向易拉罐内部注入大约半罐________，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，用封口泥将罐与笔的空隙处________。将易拉罐用大铁夹夹住，笔的尖端对准小风扇的扇叶。 (3)测试实验：点燃易拉罐下面的蜡烛，等待热气喷出推动扇叶转动。 ①汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能→________→________。 ②此汽轮机模型属于________（填“内”或“外”）热机。 (4)实验改进： ①同学们在测试过程中，发现加热很长时间后，笔尖处出来的水蒸气为“飘动状”，而不是“喷射状”，叶轮没有转动过。思考上述现象中存在的问题，提出一条改进措施：________。 ②改进上述问题后，笔尖处的水蒸气变为“喷射状”，叶轮转动几圈后又停止转动。同学用手拨动叶轮，叶轮转动几圈后仍停止了转动。针对叶轮进行改进的措施可以是：________。 【项目拓展】 (5)同学交流过程中，有同学设想：用凹面镜会聚太阳光替代酒精灯加热易拉罐，制成一个“太阳能蒸汽机”、你认为这个“太阳能蒸汽机”的优势是：________（写出一条即可） 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $暑季研思・九年级全一册物理暑期培优专项讲义 14.2热机 知识归纳与题型总结 考点01 热机 1、热机的概念：利用内能做功的机械叫热机。 2、热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 3、内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为汽油机和柴油机两类。 考向01 热机工作过程中的能量转化 【例1】某同学在课上分享了小组合作完成的“自制简易热机模型”，向易拉罐内注入大约半罐水，点燃易拉罐下方的酒精灯，罐内的水蒸气通过笔外尖端处喷出，推动风扇转动。 (1)原理分析：水蒸气推动扇叶转动时发生的能量转化与汽油机的______冲程相同。若一台单四冲程汽油机的飞轮转速是2400r/min，1秒内将完成______个做功冲程； (2)实验改进：同学们在测试过程中，发现加热很长时间后，扇叶才开始转动。针对此情况，下列可行的改进方法是（     ）（填字母） A．将酒精灯垫高 B．增加易拉罐中水的质量 C．提高水的初温 【答案】(1) 做功 20 (2)C 【详解】（1）水蒸气推动扇叶转动时，将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能，这和汽油机做功冲程的能量转化一致。 汽油机飞轮转速 四冲程汽油机每飞轮转2圈，完成1个做功冲程，因此1秒内做功冲程数量为个。 （2）A．垫高酒精灯不会改变水吸热的速率，如果不能外焰加热，会增加加热时间，故A不符合题意； B．增加水的质量，水升温到沸腾需要吸收更多热量，会延长加热时间，故B不符合题意； C．提高水的初温，水升高到沸腾需要升高的温度更小，所需吸收的热量更少，可以缩短加热时间，故C符合题意。 故选C。 考向02 热机与环境保护 【例2】如图是“柴油平板夯机”，它由柴油机（提供动力）、装有水的水箱（为柴油机降温）、夯板等组成。下列说法正确的是（       ） A．水可以给柴油机降温是因为水的比热容较小 B．水给柴油机降温时，水的比热容变大 C．柴油机工作时，将内能转化为化学能 D．柴油机工作时会造成环境污染 【答案】D 【详解】A．水可以给柴油机冷却降温是因为水的比热容较大，改变相同的温度，相同质量的水比其他液体吸收的热量更多。故A错误； B．比热容是物质的属性，同一物质在一定的范围内比热容不随温度而变化，给柴油机降温时，水的比热容不变。故B错误； C．柴油机工作时，燃烧柴油燃料产生高温高压燃气，将燃料的化学能转化为燃气的内能。故C错误； D．柴油机工作时会排放出尾气，尾气中含有一氧化碳、氮氧化物等污染物，会造成环境污染。故D正确。 故选D。 考向03 热机的种类 【例3】近几年来我国先进装备层出不穷，我们倍感自豪。如图所示，装备的动力装置不是使用热机的是（     ） A．玉兔号月球车 B．福建号航母 C．100坦克 D．长征五号火箭 【答案】A 【详解】A．玉兔号月球车是将电能转化为机械能，不是用热机来驱动的，故A符合题意； BCD．福建号航母、100坦克、长征五号火箭都是将燃料燃烧释放的内能转化为机械能，属于热机，故BCD不符合题意。 故选 A。 【对点1】城市“热岛效应”指的是中心城区的气温明显高于郊区。 (1)城市中的道路在日照下升温，这是通过______的方式改变道路的内能。汽车的汽油机在工作时，______冲程将机械能转化为内能。 (2)市内的人工湖能有效调节周围的环境温度，主要是因为水的______较大。 (3)城市快速路旁建立隔音板，是在____________减弱噪声。 【答案】(1) 热传递 压缩 (2)比热容 (3)传播过程中 【详解】（1）改变物体内能的方式有热传递和做功，道路吸收太阳热量升温，属于通过热传递的方式改变内能；汽油机的压缩冲程中，活塞压缩气缸内气体，对气体做功，将机械能转化为气体的内能。 （2）根据热量计算公式，相同质量的水与其他物质相比，吸收或放出相同热量时，水的比热容较大，温度变化量更小，因此能有效调节周围环境的温度。 （3）隔音板通过阻挡声音的传播来降低噪声，属于在传播过程中减弱噪声。 【对点2】如今汽车已进入了寻常百姓家，家用汽车的发动机一般都是______内燃机（选填“汽油”或“柴油”）。如图表示该发动机工作时的某个冲程，该冲程中，涉及的能量转化为______。由于发动机在______冲程会释放有害废气污染环境，我们平时应倡导尽量少开车的理念。 【答案】 汽油 机械能转化为内能 排气 【详解】[1]内燃机分为汽油机和柴油机，家用汽车发动机通常使用汽油内燃机，因其结构相对轻巧，适合家用汽车的动力需求。 [2]图中进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，该冲程中，活塞对汽缸内的气体做功，将活塞的机械能转化为气体的内能，使气体温度升高、压强增大。 [3]排放废气的是排气冲程，将燃烧后的废气排出汽缸，这些废气中含有有害成分，会污染环境。 【对点3】2026年3月，中国摩托车品牌“张雪机车”在世界超级摩托车锦标赛（WSBK）葡萄牙站连续夺得两回合冠军，比赛现场如图所示。张雪机车820RR三缸发动机的燃料在气缸内燃烧，一个工作循环须经历吸气、压缩、做功和排气四个冲程，属于________（选填“内燃机”、“蒸汽机”或“电动机”）。该发动机制造非常精密，部分零件的精度达到了3________（选填“厘米”、“毫米”或“微米”），大约是一根头发丝直径的二十分之一。 【答案】 内燃机 微米 【详解】热机分为内燃机和蒸汽机等，内燃机的特点就是燃料直接在气缸内燃烧，蒸汽机燃料不直接在气缸内燃烧，电动机依靠电能工作，因此张雪机车属于内燃机；一根头发丝的直径大约为微米，题目说明该精度是头发丝直径的二十分之一，计算可得对应数值约为3微米。 考点02 内燃机的工作原理 1、内燃机的每一个工作循环分为四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 2、四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程对做功冲程起辅助作用，靠飞轮的惯性完成。 3、做功冲程把内能转化为机械能；压缩冲程把机械能转化为内能。 4、一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周，飞轮转2圈。 考点03 汽油机和柴油机区别 1、构造区别：汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机汽缸顶部有喷油嘴。 2、燃料区别：汽油机燃料是汽油，而柴油机燃料是柴油。 3、工作区别 （1）吸气冲程：汽油机吸进的是汽油和空气的混合物，柴油机吸进的仅仅是空气。 （2）压缩冲程：汽油机压缩的是汽油和空气的混合物，汽油机压缩的仅仅是空气。 （3）做功冲程：汽油机用火花塞点火（点燃），柴油机用喷油嘴喷油（压燃）。 【探究归纳】热机是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能的装置，通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程循环工作，常见有蒸汽机、内燃机等，广泛用于交通工具和动力设备。 考向01 汽油机的构造与工作过程 【例1】我国航天技术已达到世界领先水平。在跨学科实践课上，某小组开展了“制作火箭模型”的项目化学习活动。下面是该小组同学交流的实践过程，请帮助完成下列内容： (1)了解火箭的相关知识：如图甲所示，火箭刚发射时，高温火焰向下喷射到发射台的地面，发射台遇到这样的高温容易发生熔化。为了保护发射台，在发射台底建了一个大水池，让火焰喷射到水中，利用水的______来吸收大量的热量； (2)制作并发射：火箭模型小组的同学制作了水火箭并进行发射，如图乙，图丙是其结构示意图，对水火箭打气，打开阀门，水向下喷出，水火箭一飞冲天。使用打气筒打气时能量转化过程与汽油机的______冲程相同，使水火箭上升的施力物体是______（选填“地球”或“喷出的水”）； (3)项目评估：各个小组制作好了“水火箭”后开展飞行比赛，发现“水火箭”在竖直方向飞行上升的高度不容易测量。同学们讨论后认为可以通过测量______来评选出“最佳飞行奖”。（写出一种方法即可） 【答案】(1)汽化 (2) 压缩 喷出的水 (3)水火箭在空中飞行的时间 【详解】（1）发射台下是水池，火焰喷射到水中时，水从液态变为气态的水蒸气即发生汽化，从而能从周围吸收热量，起到保护发射台的作用。 （2）使用打气筒打气时，活塞压缩气体做功，将机械能转化为气体的内能，与汽油机的压缩冲程相同；水火箭向下喷水，由于力的作用是相互的，喷出的水给火箭一个向上的力，使火箭上升，所以使水火箭上升的施力物体是喷出的水。 （3）“水火箭”在竖直方向飞行上升的高度不容易测量，则可以测量水火箭在空中飞行的时间，时间越长，飞行的高度越高。 考向02 柴油机的构造与工作过程 【例2】如图甲所示是制作爆米花的机器，玉米粒在密封的锅体内被炉火加热，这是通过___________的方法改变了玉米粒的内能；图乙是内燃机工作时某冲程示意图，该冲程为___________冲程，它是___________（选填“汽油”或“柴油”）机。若飞轮的转速为2400r/min，在1s内，完成___________个工作循环。 【答案】 热传递 压缩 柴油 20 【详解】玉米粒被炉火加热，是通过热传递的方式改变内能；观察图乙发现，两个气门都关闭，活塞向上运动，因此该冲程是压缩冲程；该内燃机结构有喷油嘴，汽油机顶部为火花塞，柴油机为压燃式，顶部是喷油嘴，因此这是柴油机； 飞轮转速 即1s内飞轮转40圈，内燃机一个工作循环飞轮转2圈，因此1s内完成的工作循环数为。 考向03 火箭的构造与工作原理 【例3】2025年2月20日，中国实践25号卫星于3.6万千米高空为即将退役的北斗G7卫星加注了142kg肼类燃料，预计可让北斗G7卫星的使用寿命延长8年，开创了太空探索新纪元。实践25号卫星的模块化分级存储舱内存有1.3t用于加注的肼类燃料。请根据以上信息回答下列问题： (1)实践25号卫星升空过程中，它携带的1.3t肼类燃料的质量_________（选填“变大”“变小”或“不变”）。加注燃料时，以G7卫星为参照物，实践25号卫星是_________的。 (2)实践25号卫星的发动机点火工作时，向后喷出高温、高压的燃气，此过程相当于四冲程内燃机的_________冲程，是利用_________能对外做功的。 (3)某肼类燃料的热值为，若完全燃烧质量为10kg的该燃料，能放出多少热量？ 【答案】(1) 不变 静止 (2) 做功 内 (3) 【详解】（1）质量是物体的一种属性，与物体的位置无关，因此实践25号卫星升空过程中，携带燃料的质量不变；加注燃料时，实践25号卫星与北斗G7卫星之间没有位置变化，因此以G7卫星为参照物，实践25号卫星是静止的。 （2）四冲程内燃机的做功冲程是将内能转化为机械能，卫星发动机向后喷出高温高压燃气，推动卫星运动，此过程与做功冲程的能量转化和工作原理一致，相当于做功冲程；燃料燃烧时将燃料的化学能转化为内能，再利用内能对外做功。 （3）燃料完全燃烧放出的热量为 【对点1】如图，某物理老师在讲解内燃机工作原理时，演示“丁烷脉冲炮”实验：向管内充入适量丁烷气体，点火后火焰沿着管道流向水桶并在水桶内发生爆炸，大量气体从桶口喷出，最终将易拉罐击倒。关于该实验下列说法正确的是（     ） A．丁烷气体燃烧时，内能转化为化学能 B．丁烷气体燃烧的过程对应内燃机的做功冲程 C．水桶内气体爆炸时，内能转化为机械能 D．气体从桶口喷出后，桶内气体内能不变 【答案】C 【详解】A．丁烷气体燃烧时，将燃料储存的化学能转化为内能，故A错误； B．内燃机做功冲程的本质是高温高压燃气膨胀对外做功，将内能转化为机械能；丁烷燃烧过程仅发生化学能向内能的转化，没有对外做功转化为机械能，因此不对应内燃机的做功冲程，故B错误； C．水桶内气体爆炸时，气体膨胀对外做功，将内能转化为机械能，最终将易拉罐击倒，故C正确； D．气体从桶口喷出时，气体对外做功，桶内气体的内能会减小，故D错误。 故选 C。 【对点2】我国在柴油机的研制上已将本体热效率突破53%。以下有关说法正确的是（　　） A．柴油燃烧时它的热值减小 B．柴油机在吸气冲程中进入气缸的是柴油和空气的混合气体 C．柴油机的做功冲程，内能转化为机械能 D．柴油机尾气的柴油味越浓说明柴油燃烧越充分 【答案】C 【详解】A．热值是燃料本身的固有特性，只与燃料的种类有关，与燃烧程度无关，柴油燃烧过程中热值不变，故A错误； B．柴油机在吸气冲程中，吸入气缸的只有空气，柴油是压缩冲程末才由喷油嘴喷入气缸的；汽油机吸气冲程才吸入汽油和空气的混合气，故B错误； C．四冲程内燃机的做功冲程中，高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故C正确； D．尾气柴油味越浓，说明更多柴油未燃烧就被排出，柴油燃烧越不充分，故D错误。 故选C。 【对点3】2025年我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙火箭成功发射“天问二号”小行星探测器，“天问二号”承担的探测任务有：对小行星2016HO3进行伴飞、取样并返回地球，以及对主带彗星311P开展伴飞探测，关于长征三号乙火箭，下列分析错误的是（忽略火箭质量的变化）（     ） A．加速升空过程中，内能转化为机械能 B．加速升空过程中，动能增大，重力势能也增大 C．工作时不属于热机，因为它没有热机的结构 D．向地面喷出高温燃气，是利用“力的作用是相互的”原理来提供动力 【答案】C 【详解】A．火箭加速升空过程中，燃料燃烧释放的内能转化为火箭的机械能，故A正确。 B．题目说明忽略火箭质量变化，加速升空时火箭速度增大、动能增大，高度升高、重力势能增大，故B正确。 C．热机的定义是利用内能做功、将内能转化为机械能的机器，火箭工作时将燃料的内能转化为机械能，属于热机，故C错误。 D．火箭向地面喷出高温燃气，对燃气施加向下的力，根据"力的作用是相互的"，燃气对火箭施加向上的反作用力来提供动力，故D正确。 故选 C。 一、选择题 1．如图甲所示，是小明用易拉罐制作的一辆小车，往易拉罐内喷入一些酒精并点燃后，小车就会向前行驶。如图乙所示是汽油机的四个冲程，其中与甲图中小车行驶时能量转化相同的是（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】小车被燃气推动的过程，是燃气的内能转化为小车的机械能，相当于内燃机的做功冲程，做功冲程进气门关闭、排气门关闭，活塞下行，火花塞点火，故选C。 2．如图所示，用酒精灯给锥形瓶中的水加热，用带小孔的胶塞塞住瓶口，水沸腾后观察到小孔上方的“叶轮”转动。下列说法正确的是（     ） A．给水加热的过程，水通过做功改变内能 B．酒精燃烧，酒精的内能转化为化学能 C．水蒸气推动叶轮转动，水蒸气内能增加 D．“叶轮”转动，与热机做功冲程原理相同 【答案】D 【详解】A．改变物体内能的方式有做功和热传递两种，给水加热时，水吸收热量、内能增加，是通过热传递改变内能，故A错误； B．酒精燃烧过程将酒精储存的化学能转化为内能，故B错误； C．水蒸气推动叶轮转动时，水蒸气对叶轮做功，将自身的内能转化为叶轮的机械能，水蒸气自身内能减小，故C错误； D．热机做功冲程将内能转化为机械能，本实验中叶轮转动的能量转化同样是内能转化为机械能，二者原理相同，故D正确。 故选D。 3．关于热和能，下列说法中正确的是（　　） A．冬天在户外用温度计测量铁块和木块的温度，铁块的温度比木块低 B．钢水凝固过程中，温度不变，内能减少，含有的热量也减少 C．在四冲程汽油机的工作过程中，汽缸内气体内能最小的是吸气冲程 D．汽车过后，灰尘漫天飞舞，说明分子在永不停息地做无规则运动 【答案】C 【详解】A．冬天户外的铁块和木块，经过长时间热传递后，均与环境温度达到热平衡，因此用温度计测量时两者温度相同，故A错误； B．钢水属于晶体，凝固过程中温度不变，放出热量，内能减少，但热量是过程量，只能描述为物体吸收或放出热量，不能说物体“含有热量”，故B错误； C．四冲程汽油机的吸气冲程中，汽缸内吸入温度较低的混合气，此时气体温度最低，根据内能与温度的关系，物体温度越低，内能越小，因此吸气冲程汽缸内气体内能最小，故C正确； D．灰尘是宏观物体，漫天飞舞是宏观的机械运动，并非分子的无规则运动，故D错误。 故选C。 4．关于下面四幅图的说法中，正确的是（     ） A．甲图：属于汽油机的压缩冲程，是将内能转化为机械能 B．乙图：试管内气体推开瓶塞，气体内能不变 C．丙图：红糖在冷水中溶解得慢，说明分子在低温环境中不运动 D．丁图：悬挂钩码不能把两块铅柱分开，说明分子间存在引力 【答案】D 【详解】A．甲图汽油机进气门、排气门均关闭，火花塞点火，是做功冲程，将内能转化为机械能，故A错误； B．乙图中试管内气体推开瓶塞时，气体对瓶塞做功，气体自身内能会减小，故B错误； C．红糖在冷水中溶解得慢，是因为温度越低，分子运动越缓慢，故C错误； D．丁图两块磨平的铅柱压紧后，下方悬挂钩码也无法分开，说明分子之间存在引力，故D正确。 故选D。 5．《天工开物》是一部百科全书式的科学巨著。如图所示是《天工开物》中记录的铸造铜钟的过程，大致分为“制模、熔炼、浇铸、脱模、打磨”五个步骤。下列说法正确的是（     ） A．熔炼时铜的温度升高，是通过热传递改变了它的内能 B．打磨过程中，铜的内能转化为机械能 C．熔炼时，推动风箱可以提高燃料的热值 D．打磨过程的能量转化与汽油机的做功冲程相同 【答案】A 【详解】A．熔炼铜时，燃料燃烧放热，铜吸收热量，温度升高，是通过热传递改变内能，故A正确； B．打磨过程中，克服摩擦做功，机械能转化为铜的内能，故B错误； C．热值是燃料本身的固有特性，只和燃料种类有关，推动风箱仅能让燃料燃烧更充分，无法改变燃料的热值，故C错误； D．打磨过程是机械能转化为内能，汽油机做功冲程是内能转化为机械能，二者能量转化不同，故D错误。 故选A。 6．《哪吒之魔童闹海》全球热映，电影中龙族拔下身上最硬的龙鳞，给敖丙做出的万鳞甲，就像我们每个中国人，一次次托举让这部电影在短短16天票房冲破百亿，让全球电影榜清一色的美国旗里出现一抹中国红！电影中哪吒和敖丙能够联手冲破天元鼎，水火之力生成蒸汽冲破巨鼎封印过程中，如图所示，能量转化与热机的冲程类似的是（     ） A．压缩冲程，机械能转化为内能 B．做功冲程，内能转化为机械能 C．吸气冲程，无能量转化 D．排气冲程，无能量转化 【答案】B 【详解】题干中，蒸汽冲破巨鼎封印的过程，是蒸汽的内能对外做功，将内能转化为机械能。 热机的做功冲程：燃料燃烧产生的内能对外做功，将内能转化为机械能，故B符合题意。 故选B 。 7．用酒精灯给试管加热至管内水沸腾，一段时间后橡皮塞被水蒸气冲出，如图所示。下列说法正确的是（     ） A．酒精燃烧过程，化学能全部转化为水的内能 B．水的内能增加，是通过做功的方式来实现的 C．橡皮塞被冲出过程，水蒸气的温度升高 D．橡皮塞被冲出过程，内能转化为机械能 【答案】D 【详解】A．酒精燃烧时，化学能转化为内能，但部分内能会散失到空气中，被试管吸收，并没有全部转化为水的内能，故A错误； B．试管的热量传递给水，水温度升高，内能增加，是通过酒精灯热传递的方式实现的，故B错误； C．橡皮塞被冲出时，水蒸气对橡皮塞做功，水蒸气自身内能减少，温度降低，故C错误； D．水蒸气推动橡皮塞冲出的过程中，水蒸气的内能转化为橡皮塞的机械能，故D正确。 故选D。 8．汽油在汽车发动机内燃烧不充分时，排气管冒出大量黑烟，下列相关说法正确的是（　　） A．冒出的黑烟四处飘散是分子在永不停息地做无规则运动 B．汽油燃烧过程中将内能转化为化学能 C．发动机做功冲程中，高温燃气推动活塞做功，燃气内能减小 D．汽油热值随燃烧不充分而变小 【答案】C 【详解】A．黑烟是由固体小颗粒（碳粒）组成的，不是分子。黑烟四处飘散是固体颗粒的机械运动，不是分子的无规则运动（分子运动肉眼不可见），故A错误； B．汽油燃烧时，是将自身的化学能转化为内能，而不是内能转化为化学能，故B错误； C．做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动，对活塞做功。燃气对外做功，自身的内能会减小，温度降低，故C正确； D．热值是燃料的一种固有特性，只与燃料的种类有关，与燃烧是否充分、质量多少等因素无关，故D错误。 故选C。 9．某纯电汽车电动机的工作效率为80%，其输出能量参数如图所示。则图中输出能量的形式以及大小最符合要求的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】电动机工作时将电能转化为机械能和内能，其中机械能属于有用的能量，且占总能量的80%，结合可知C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 10．小红买了一只香薰烛台，点燃蜡烛后，烛台上的小马就会旋转起来。关于该现象以下说法正确的是（　　） A．该过程中将机械能转化为内能 B．该过程与四冲程汽油机的做功冲程相似 C．转动的小马变热是因为烛焰对小马做功 D．若将香薰烛台周围封闭起来，可实现内能100%转化为机械能 【答案】B 【详解】A．该过程是蜡烛燃烧将化学能转化为内能，再由内能转化为机械能，故A错误； B．四冲程汽油机的做功冲程是将内能转化为机械能，与烛台内热空气推动小马旋转的能量转化形式一致，故B正确； C．转动的小马变热是因为烛焰通过热传递将热量传递给小马，并非烛焰对小马做功，故C错误； D．内能在转化为机械能的过程中必然存在能量损耗（如散热、摩擦等），无法实现100%转化，故D错误。 故选B。 二、填空题 11．2026年3月28日至29日，国产机车（如图所示）在世界超级摩托车锦标赛（WSBK）的赛场上，力压诸多国际大牌，连续斩获两回合冠军，尤其在末段直线冲刺中，更是一骑绝尘、势不可挡，以近4s的巨大优势领先对手到达终点。若对手的冲刺速度是252km/h，则该机车领先对手的距离是__________m。该机车搭载的是三缸四冲程汽油机，其_________冲程是将内能转化为机械能。 【答案】 280 做功 【详解】对手速度 领先距离 四冲程汽油机的做功冲程中，燃料燃烧产生的内能推动活塞做功，将内能转化为机械能。 12．如图是四冲程汽油机工作的部分冲程示意图，图___________ （选填“甲”或“乙”）是依靠飞轮的惯性来完成的。在另一图的冲程工作过程中，汽缸内燃气的内能___________（选填“增大” “减小”或“不变”）。 【答案】 乙 减小 【详解】甲图中两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程；乙图中排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，依靠飞轮惯性完成，因此依靠飞轮的惯性来完成的是乙。 做功冲程中，汽缸内燃气膨胀对外做功，将内能转化为活塞的机械能，因此汽缸内燃气的内能减小。 13．汽油机是热机的一种，如图甲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，此冲程为 _______ 冲程。它的能量转化情况与 _____ （选填“乙”或“丙”）图相同，都是_______能向________能的转化，如果此汽油机飞轮的转速为 2400 r/min，则每秒钟对外做功__________次。 【答案】 做功 乙 内 机械 20 【详解】图甲中汽油机的两个气门关闭，活塞向下运动，火花塞点火，因此该冲程是做功冲程。做功冲程的能量转化是内能转化为机械能。 乙图中，酒精灯加热使水内能增大，水蒸气推动试管塞子飞出，能量转化是内能转化为机械能；丙图中压缩空气做功，能量转化是机械能转化为内能，因此和甲冲程能量转化相同的是乙图。 汽油机飞轮转速，四冲程汽油机飞轮转2圈，对外做功1次，因此每秒对外做功次。 14．如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，其中图 ________ 是将机械能转化为内能的冲程，图 _____ 为不是靠飞轮惯性完成的冲程。现有一台四冲程汽油机，飞轮的转速为，这台汽油机每分钟完成 _________ 个冲程 【答案】 乙 丙 3600 【详解】[1]图乙两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，靠飞轮惯性完成。 [2]图丙两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，燃气推动活塞做功，不需要依靠飞轮惯性完成，将内能转化为机械能。 [3]四冲程汽油机中，飞轮每转动1圈，完成2个冲程。 已知飞轮转速为，即每分钟飞轮转1800圈，因此每分钟完成的冲程数为个。 15．如图甲所示是一款斯特林发动机模型，点燃酒精灯后会发现发动机的连杆带动飞轮转动起来，当酒精灯通过________的方式增加气缸内空气的内能，高温的空气推动活塞做功，热气缸中的空气内能_________，酒精灯继续加热气缸内的空气从而实现往复工作。如图乙所示是某单缸四冲程汽油机的结构示意图，图中所示为汽油机的_________冲程，若该汽油机每秒活塞往复运动50次，则飞轮转速为__________r/min。 【答案】 热传递 变小 压缩 3000# 【详解】[1]气缸内的空气从火焰吸收热量，内能增大，温度升高，所以酒精灯火焰通过热传递的方式增加气缸内空气的内能。 [2]高温的空气推动活塞做功，空气的内能转化为活塞的机械能，空气的内能变小，温度降低。 [3]由图乙可知，进气门和排气门关闭，活塞向上运动，所以此时为汽油机的压缩冲程。 [4]四冲程汽油机一个工作循环中活塞往复运动2次，飞轮和曲轴转2转。若该汽油机每秒活塞往复运动50次，则汽油机飞轮转速为 三、实验题 16．(1)小红用如图1所示器材探究材料的隔音性能和材料厚度的关系。小红在隔音模型房间内放置闹铃，控制声源的响度、材料和声源与示波器之间的距离不变，逐渐增加材料的厚度，利用示波器观察和记录示波器的波形，并多次进行实验。如图2所示是本次探究中某次实验过程中的对比波形图，分析图像可初步得出的结论是：___________。其中甲、乙、丙三图中声音的相同特性是___________。请写出一个生活中减弱噪声的实例___________。 (2)如图，小明制作了一个简易汽轮机模型。实验时向易拉罐内注入一定量的水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的笔尾插入易拉罐内，用密封胶将易拉罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔管的尖端对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯。发现，加热一段时间后，笔尖喷出的蒸汽推动扇叶转动。 ①该“汽轮机”的能量转化过程是：化学能→___________能→机械能。 ②另一小组在实验过程中发现无论怎样调整扇叶的角度，水蒸气都不能推动扇叶转动，请提出一种改进措施。___________ 【答案】(1) 在声源的响度、隔音材料和声源与示波器之间的距离不变的条件下，隔音材料越厚，示波器上的波形幅度越小，隔音效果越好。 音调和音色 学校附近，禁止鸣笛 (2) 内 转轴处加润滑油，减小摩擦阻力 【详解】（1）[1]逐渐增加隔音材料的厚度，从示波器观察的波形可以看出，在声源的响度、隔音材料和声源与示波器之间的距离不变的条件下，隔音材料越厚，示波器上的波形幅度越小，隔音效果越好。 [2] 甲、乙、丙三图中，声波振动的频率相同，声波的形状相同，声音的相同特性是：音调和音色。 [3]减弱噪声的例子：学校附近，禁止鸣笛。 （2）[1] 该“汽轮机”的能量转化过程是：酒精燃烧，将化学能转化为内能，水蒸气喷出，推动叶轮转动，将内能转化为机械能。 [2] 实验过程中发现无论怎样调整扇叶的角度，水蒸气都不能推动扇叶转动，可能是扇叶受到的摩擦力较大，改进方法：转轴处加润滑油，减小摩擦阻力。 17．某物理兴趣小组开展了“制作简易热机模型”的跨学科实践活动。取一个透明玻璃瓶，在瓶塞上打一个孔，插入一段细玻璃管，玻璃管口对准一个纸片制作的叶轮。向瓶内加入少量水，塞紧瓶塞，用酒精灯给瓶身加热。 (1)加热一段时间后，瓶内水沸腾，产生大量气泡，推动叶轮转动，此过程与内燃机_______冲程的工作原理相同。 (2)实验过程中瓶中水的内能增大是通过__________方式实现的。 (3)实际操作中，同学们发现瓶内水量不宜过多，原因是__________________（写出一条即可）。 【答案】(1)做功 (2)热传递 (3)加热时间过长 【详解】（1）瓶内水沸腾产生的水蒸气推动叶轮转动，此过程中水蒸气的内能转化为叶轮的机械能。内燃机的做功冲程中，高温高压的燃气膨胀推动活塞做功，也是内能转化为机械能，因此与内燃机的做功冲程工作原理相同。 （2）实验中用酒精灯给瓶身加热，热量从酒精灯传递到瓶内的水，使水的内能增大。这种通过热量传递改变物体内能的方式称为热传递。 （3）若瓶内水量过多，加热时水受热膨胀，可能导致水溢出容器，造成实验环境脏乱；同时，水量过多会使加热至沸腾的时间过长，影响实验效率。 18．实践小组制作了如图简易汽轮机模型，向易拉罐内注入大约半罐水。 (1)点燃酒精灯一段时间后，水蒸气从笔管口高速喷出，此过程的能量转化是化学能转变成水蒸气的内能，再转化成水蒸气的______能； (2)在相同气流的作用下，为了使小风扇转动效果更好，高速气流应该对准风扇______（选填“转轴O”或“远离转轴的A”）处； (3)本实验应该特别重视安全问题，结合你的实践，提出一条实验中关于安全方面的注意事项∶______。 【答案】(1)机械/动 (2)远离转轴的A (3)不要将喷口对准他人，防止水蒸气烫伤 【详解】（1）酒精燃烧将化学能转化为内能，加热使水变成高温水蒸气，水蒸气高速喷出时，内能转化为水蒸气的机械能（动能），符合热机的能量转化规律。 （2）相同气流的冲击力相同时，作用在远离转轴的位置，力臂更大，对转轴的力矩更大，转动效果更明显，因此选择对准A处。 （3）实验涉及高温酒精灯、高温水蒸气，提出合理的安全注意事项即可。 19．请依据跨学科实践：制作简易热机模型，完善下列内容。 【项目提出】了解不同热机的工作原理，制作一个简易热机模型。 【项目分析】 （1）了解不同热机的工作原理。 （2）方案选择：制作热机需考虑用什么作热源、工作物质是什么，以及如何将内能转化成机械能（即内燃机或外燃机）。 【项目实施】制作一个简易的汽轮机模型。 （1）准备以下材料：空易拉罐、去掉笔芯和尾塞的中性笔、小风扇、酒精灯。 （2）向易拉罐内部注入大约半罐水。将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。 （3）将易拉罐按图所示方式放置在支架上，笔尖对准小风扇的扇叶。 （4）①点燃酒精灯，易拉罐内的水温度升高，这是通过__________的方式来增大水的内能。②当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来，此过程中的能量转化与内燃机的________冲程相同。 【展示交流】 （1）若要缩短加热时间，应该_______（选填“提高”或“降低”）易拉罐内水的初温。 （2）为了加快扇叶的转动速度，小组成员提出了下列改进措施，其中不合理的是( ) A．延长加热的时间    B．使用更轻的材质制作扇叶 C．换用火力更大的酒精灯加热 （3）请你提出一种提高该汽轮机模型的效率的措施：_______。 【答案】 热传递 做功 提高 A 给易拉罐包裹隔热材料减少热量散失 【详解】[1]点燃酒精灯，酒精灯的火焰通过热传递的方式将热量传递给易拉罐内的水，使水的内能增大、温度升高。 [2]当蒸汽喷出时，蒸汽的内能转化为扇叶的机械能。内燃机的做功冲程中，燃气膨胀推动活塞做功，也是内能转化为机械能，因此此过程的能量转化与内燃机的做功冲程相同。 [3]根据，水的质量和比热容不变，提高初温后，水升高到沸点需要吸收的热量更少，因此可以缩短加热时间。 [4]A．延长加热时间只会增加总的蒸汽量，但不会显著提高单位时间内蒸汽对扇叶的作用力，不会显著提高扇叶的转动速度，故A符合题意； B．使用更轻的扇叶，扇叶惯性小、更容易被蒸汽带动，转速加快，故B不符合题意； C．换用火力更大的酒精灯，加热更快、蒸汽产生更多，转速加快，故C不符合题意。 故选A。 [5]提高热机效率需要减少能量损失，可以给易拉罐隔热减少散热、减小转轴摩擦、对准喷口减少蒸汽能量浪费等，合理即可。 20．跨学科实践：制作简易汽轮机模型 【项目提出】 (1)热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制作简易________模型。 【项目实施】 (2)设计并制作：设计方案如图所示。向易拉罐内部注入大约半罐________，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，用封口泥将罐与笔的空隙处________。将易拉罐用大铁夹夹住，笔的尖端对准小风扇的扇叶。 (3)测试实验：点燃易拉罐下面的蜡烛，等待热气喷出推动扇叶转动。 ①汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能→________→________。 ②此汽轮机模型属于________（填“内”或“外”）热机。 (4)实验改进： ①同学们在测试过程中，发现加热很长时间后，笔尖处出来的水蒸气为“飘动状”，而不是“喷射状”，叶轮没有转动过。思考上述现象中存在的问题，提出一条改进措施：________。 ②改进上述问题后，笔尖处的水蒸气变为“喷射状”，叶轮转动几圈后又停止转动。同学用手拨动叶轮，叶轮转动几圈后仍停止了转动。针对叶轮进行改进的措施可以是：________。 【项目拓展】 (5)同学交流过程中，有同学设想：用凹面镜会聚太阳光替代酒精灯加热易拉罐，制成一个“太阳能蒸汽机”、你认为这个“太阳能蒸汽机”的优势是：________（写出一条即可） 【答案】(1)汽轮机 (2) 水 密封 (3) 内能 机械能 外 (4) 见解析 见解析 (5)见解析 【详解】（1）题目要求制作简易汽轮机模型。 （2）[1]向易拉罐内注入水，蜡烛加热后水会汽化成水蒸气。 [2]用封口泥将空隙密封，是为了防止水蒸气泄漏，保证蒸汽能从笔端喷出推动扇叶。 （3）[1][2]蜡烛燃烧是化学能转化为内能，内能使水变成水蒸气，水蒸气喷出推动扇叶转动，内能又转化为扇叶的机械能。 [3]外热机的特点是燃料在外部燃烧，通过加热某种物质（此处为水）产生蒸汽做功，该模型中蜡烛在易拉罐外燃烧加热水，属于外热机。 （4）[1]水蒸气呈“飘动状”而非“喷射状”，是因为蒸汽喷出的压力或速度不足，通过减小喷出口径、提高加热功率、减少待加热水量等方式来改进，写出其中一条即可。 [2] 叶轮转动几圈后停止，是因为摩擦阻力大、叶轮惯性大或蒸汽对扇叶的作用力不足，针对这些问题提出改进措施即可。比如：减小叶轮的质量；给叶轮的转轴添加润滑油；增加扇叶的数量或增大扇叶面积，写出其中一条即可。 （5）太阳能蒸汽机利用太阳能加热，相比酒精灯加热，在能源利用、环保、安全等方面有明显优势，写出其中一条即可。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $