14.2 热机（举一反三·讲义）物理新教材人教版九年级全一册

本讲义聚焦“热机”核心知识点，系统梳理热机定义及能量转化（燃料化学能→内能→机械能），通过汽油机、柴油机的结构（火花塞/喷油嘴）、冲程规律（四冲程、飞轮转2圈做功1次）及能量转化（压缩冲程机械能→内能，做功冲程内能→机械能），结合对比表格构建从原理到具体应用的递进学习支架。 该资料以情景导入（如“燃料燃烧如何推动机械运动”）激发科学探究兴趣，通过实验模拟（试管烧水弹出塞子）具象化能量转化过程，培养科学思维中的模型建构能力。例题与变式题结合生活实例（C919客机、长征火箭）强化物理观念中的能量观念，课后分层作业助力课中教学效果提升，课后学生可通过练习查漏补缺，深化对热机原理的理解与应用。

14.2热机 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（4个知识归纳+4个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 燃料燃烧产生的热量为什么能推动机械运动？内能是如何变成动力的？ 想要弄明白吗？ 知识归纳 【知识点1 热机】 1.定义：利用内能对外做功，把内能 为 的机器。 2.燃料燃烧： → 。 3.对外做功： → 。 4.常见热机：蒸汽机、内燃机（ 、 ）、火箭发动机。 【例1】（25-26•九年级上·河南商丘•期末）如图所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住管口，加热使水沸腾一段时间，会看到塞子被弹出，此过程中燃料燃烧时产生的热量传递给水和水蒸气，水蒸气的____能再转化成塞子的____能。这个实验说明我们可以利用内能来____，热机就是利用这个原理工作的。 【变式1-1】（25-26•九年级上·黑龙江齐齐哈尔•期末）下列机械的动力装置不是使用热机的是（　　） A．玉兔号月球车 B．山东号航母 C．C919客机 D．长征五号火箭 【变式1-2】（25-26•九年级上·江西抚州•期末）如图所示实验中，试管内的水沸腾后能使小叶轮旋转起来，在这个实验中燃料的化学能转化为______能并传给水，水沸腾形成的水蒸气驱动叶轮转动，最终转化成了叶轮的机械能，这就是______（选填“蒸汽机”或“内燃机”）的工作原理。 【知识点2 汽油机】 1.结构：顶部有 。 2.吸气冲程：吸入 的混合气。 3.点火方式： （火花塞点火）。 4.四冲程规律 （1）吸气、压缩、做功、排气。 （2） 冲程 、飞轮转 圈 、 做功 次 。 5.能量转化 压缩： → 。 做功： → （唯一做功、给车动力）。 6.其余三个冲程：靠 惯性完成。 7.特点：轻便、转速快、效率 。 8.应用：轿车、摩托车。 【例2】（25-26•九年级上·西藏林芝•期末）如图所示是四冲程汽油机一个工作循环中的三个冲程，缺少的一个冲程的名称及顺序，下列判断正确的是（ ） A．吸气冲程，应在甲图之前 B．压缩冲程，应在甲、乙图之间 C．做功冲程，应在乙、丙图之间 D．排气冲程，应在丙图之后 【变式2-1】（25-26•九年级上·安徽芜湖•期末）下列关于四冲程汽油机的工作过程，说法正确的是（　　） A．吸气冲程：只吸入空气 B．压缩冲程：气缸内温度降低 C．做功冲程：气体推动活塞做功 D．排气冲程：内能转化为机械能 【变式2-2】（25-26•九年级上·吐鲁番•期末）在汽油机的压缩冲程中，是将______能转化为______能，这是通过______方式增加了燃气的内能。某单缸四冲程汽油机，飞轮转速是，该汽油机每秒对外做功______次。 【知识点3 柴油机】 1.结构：气缸顶部是 ，无火花塞 2.吸气冲程：只吸入空气 3.点火方式： ，压缩空气升温，柴油喷出自燃 4.四冲程规律：4 冲程、曲轴转 2 圈、对外做功 1 次 5.能量转化 （1）压缩冲程：机械能→内能 （2）做功冲程：内能→机械能（唯一动力冲程） 6.辅助运转：吸气、压缩、排气冲程依靠飞轮惯性完成 7.特点：压缩比大、热机效率更 ，机身笨重、动力强 8.应用：货车、拖拉机、轮船、工程机械 【例3】（25-26•九年级上·陕西宝鸡•期末）如图所示是一个四冲程柴油机的剖面图，下列关于柴油机和汽油机工作的相关说法正确的是（　　） A．柴油机和汽油机吸气冲程吸进的都是空气 B．除了做功冲程外，其余冲程都需要依靠曲轴的惯性完成 C．柴油机顶部的喷油嘴可以替换成火花塞 D．柴油机和汽油机气缸内的燃料都是点燃的 【变式3-1】（25-26•九年级上·四川广元•期末）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，柴油机气缸内气体（　　） A．质量变大 B．内能减小 C．体积变大 D．温度升高 【变式3-2】（25-26•九年级上·辽宁沈阳•期末）4月20日，我国自主研制的全球首款本体热效率达53.09%的柴油机正式亮相世界内燃机大会，刷新了柴油机热效率的世界纪录。如图所示，这是四冲程柴油机的（　　） A．进气冲程 B．排气冲程 C．做功冲程 D．压缩冲程 【知识点4 汽油机与柴油机对比】 对比项目 汽油机 柴油机 气缸顶部构造 火花塞 喷油嘴 吸气冲程吸入物质 汽油和空气的混合气体 只吸入空气 点火方式 点燃式（火花塞电火花引燃） 压燃式（压缩空气高温，柴油遇热自燃） 压缩程度 压缩程度小，缸内温度较低 压缩程度大，缸内温度很高 热机效率 较低 较高 动力特点 机身轻巧、转速高、动力柔和 机身笨重、转速低、动力强劲 使用燃料 汽油 柴油 主要应用 轿车、摩托车、小型农机 货车、拖拉机、轮船、坦克、大型工程机械 【例4】（25-26•九年级上·湖北荆门•期末）柴油机的构造不同于汽油机，主要是柴油机顶部有___________，因此柴油机在吸气冲程中吸进气缸的是___________。 【变式4-1】（25-26•九年级上·广东珠海•期末）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 【变式4-2】（25-26•九年级上·海南海口•期末）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”）。 模块三 课后作业 一、单项选择题(共7题) 1.（25-26•九年级上·吉林长春•期末）如图所示的“汽油机模型”实验中，将适量的酒精喷入筒内，用橡胶塞塞住筒口，电火花点火，观察到橡胶塞跳出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 2.（25-26•九年级上·河南开封•期末）礼宾花结构如图所示，旋转纸筒时，气阀打开，气罐中的压缩空气喷射而出，将纸筒内的彩纸屑和彩条高高喷出，形成缤纷绚丽的景象。从能量转化角度看，礼花彩条被喷出的过程与图中内燃机的哪个冲程相同（   ） A B C D 3.（25-26•九年级上·山西大同•期末）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.（25-26•九年级上·山东聊城•期末）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 5.（25-26•九年级上·甘肃陇南•期末）我国传统的走马灯，能利用空气受热后上升，来推动轴及连带的剪纸人马转动。汽油机的四个冲程与走马灯的能量转化相同的是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 6.（25-26•九年级上·河南开封•期末）下列关于火箭的说法正确的是（　　） A．火箭使用的是喷气发动机，其与内燃机的工作原理完全相同 B．火箭在工作时需要像活塞、曲轴等那样的传动结构 C．火箭是热机的一种，工作时燃料的化学能最终转化为火箭的机械能 D．火箭升空时不需要反作用力推动机身向前运动 7.（25-26•九年级上·新疆乌鲁木齐•期末）汽油机和柴油机是内燃机中最常见的两种类型，广泛应用于生产、生活的设备中。关于汽油机和柴油机描述正确的是（　　） A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B．汽油机在吸气冲程吸入汽油和空气的混合物 C．早期的柴油机比较轻巧，主要应用在摩托车、小客车上 D．汽油机对空气的压缩程度比柴油机高，因而汽油机输出功率更大 二、多项选择题(共2题) 8.（25-26•九年级上·辽宁大连•期末）如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，以下说法正确的是（　　） A．汽油机一个工作循环四个冲程的正确顺序是：乙、甲、丁、丙 B．汽油机吸气冲程汽缸吸进的物质是汽油 C．若汽油机每秒做功10次，则飞轮的转速为 D．图丁是做功冲程，内能转化为机械能 9.（25-26•九年级上·辽宁大连•期末）专业人员进行了下图所示的模拟实验来解释粉尘爆炸：在无盖的小筒里放入干燥的面粉，点燃蜡烛，用筒盖盖住大筒，向小筒内鼓入空气，使面粉弥漫在大筒内，面粉会迅速被点燃，引发爆炸，把筒盖冲起。下列分析正确的是（　　） A．向小筒内鼓入空气时，大筒内的气压会增大 B．面粉弥漫在大筒内是分子运动引起的 C．筒盖飞出后，筒内气体温度降低，内能减小 D．筒盖被冲起的过程与四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相似 三、填空题(共5题) 10.（25-26•九年级上·河南周口•期末）如图是某同学用高压锅煮饭的情景，限压阀被气流顶起的过程与内燃机的__________冲程原理相同，我们在开饭前就能闻到饭菜的香味，这是生活中的__________现象。 11.（25-26•九年级上·安徽六安•期末）如图所示是四冲程汽油机的某一冲程示意图，该冲程中的能量转化情况是________。汽油机常用水做冷却剂，是因为水的________较大。某单缸四冲程汽油机飞轮的转速为3000r/min，则活塞每秒对外做功________次。 12.（25-26•九年级上·山东淄博•期末）你听说过“加水就能跑”的水氢汽车吗？该汽车实际是利用水解制氢技术获得氢气，通过氢燃料电池给车提供动力（该技术成本很高，目前仍处在试验阶段）。现在的氢能源汽车分为氢内燃机汽车和氢燃料电池车两种，其中氢内燃机汽车是氢气在汽缸中燃烧，释放的内能转化为_______，气体膨胀推动活塞运动，这与四冲程汽油机的_______冲程中的能量转化过程相同。 13.（25-26•九年级上·广西梧州•期末）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。 14.（25-26•九年级上·内蒙古赤峰•期末）利用纸杯、易拉罐制作热机模型：如甲图所示，在空易拉罐下部侧壁上开一小孔，自上部开口处向罐内喷入少许酒精，将纸杯倒扣在罐上，在下部小孔处点火后，纸杯腾空而起。（实验有风险，须谨慎操作） (1)此热机模型的工作物质是___________。纸杯相当于乙中四冲程汽油机中的___________。 (2)纸杯腾空而起时，能量转化情况是：___________能转化为___________能。 四、综合题 15.（25-26•九年级上·山东聊城•期末）嫦娥六号2024年5月3日成功发射，6月25日返回器携带月球样品着陆地球。如图，为嫦娥六号发射的场景。下列说法正确的有( ) A．嫦娥六号用的火箭喷气发动机不是热机的一种 B．嫦娥六号升空的过程是内能转化为机械能的过程 C．随着科技的发展，会实现火箭喷气发动机的内能全部转化为火箭的机械能 D．嫦娥六号卫星舱内携带的月球车，在升空过程中，内能和机械能都增加 选择理由： ________________ 16.（25-26•九年级上·江西赣州•期末）如表所示是东风牌单缸四冲程汽油机的铭牌，如图是汽缸示意图。不计摩擦，该汽油机满负荷工作时，1min消耗汽油8g。（汽油的热值q＝4.6×107J/kg）求： 东风牌汽油机 DF050 活塞面积 30cm2 冲程长度 5cm 燃气平均压强 9.0×105Pa 转速 1800r/min （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）该汽油机的效率。（百分数中保留一位小数） 17.（25-26•九年级上·辽宁铁岭•期末）阅读短文，回答问题。 热岛效应，指由于人为原因，改变了城市地表的局部温度、湿度、空气对流等因素，进而引起的城市小气候变化现象。该现象属于城市气候最明显的特征之一。由于城市化的速度加快，城市建筑群密集，柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的吸热率和更小的比热容，使得相同的日照情况下，城市地区升温较快，并向四周和大气中大量辐射，造成了同一时间城区气温普遍高于周围的郊区气温，高温的城区处于低温的郊区包围之中，如同汪洋大海中的岛屿，人们把这种现象称之为城市热岛效应。在热岛效应的作用下，城市中每个地方的温度并不一样，而是呈现出一个个闭合的高温中心。在这些高温区内，空气密度小，气压低，容易产生气旋式上升气流，使得周围各种废气和有害气体不断对高温区进行补充。在这些有害气体作用下，高温区的居民极易患上呼吸系统或神经系统疾病。 (1)减弱热岛效应的措施之一：增大城区的绿地、水体面积，多植树。城区的水体、绿地对减弱夏季城市热岛效应起着十分可观的作用，这主要是利用了水的______的特性。 (2)减弱热岛效应的措施之二：人工蒸发补偿。解决城市大气热污染的首要办法是增大蒸发量，受城市安装条件的限制，采用喷雾系统是一种高效且经济的办法，这是利用了水_______（填物态变化名称）有_______（选填“吸热”或“放热”）的作用。 (3)研究表明，现在城市机动车保有量越来越大，机动车也是造成热岛效应的因素之一。以四冲程发动机小车为例，回答下列问题： 实现机械能转化为内能的是_______冲程；实现内能转化为机械能的是_______冲程。 在紧急刹车时，刹车片会发烫，这是通过_______的方式增加物体的内能。 2 / 11 学科网（北京）股份有限公司 $ 14.2热机 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（4个知识归纳+4个题型）+课后作业】 模块二 知识精讲 情景导入 燃料燃烧产生的热量为什么能推动机械运动？内能是如何变成动力的？ 想要弄明白吗？ 知识归纳 【知识点1 热机】 1.定义：利用内能对外做功，把内能 转化 为 机械能 的机器。 2.燃料燃烧： 化学能 → 内能 。 3.对外做功： 内能 → 机械能 。 4.常见热机：蒸汽机、内燃机（ 汽油机 、 柴油机 ）、火箭发动机。 【例1】（25-26•九年级上·河南商丘•期末）如图所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住管口，加热使水沸腾一段时间，会看到塞子被弹出，此过程中燃料燃烧时产生的热量传递给水和水蒸气，水蒸气的____能再转化成塞子的____能。这个实验说明我们可以利用内能来____，热机就是利用这个原理工作的。 【答案】 内 机械 做功 【详解】[1][2]塞子被弹出的过程中，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减小，塞子的机械能增大，所以将水蒸气的内能转化为塞子的机械能。 [3]由于内能可以转化为机械能，所以我们可以利用内能来做功，热机正是基于“内能转化为机械能”这一原理而工作的。 【变式1-1】（25-26•九年级上·黑龙江齐齐哈尔•期末）下列机械的动力装置不是使用热机的是（　　） A．玉兔号月球车 B．山东号航母 C．C919客机 D．长征五号火箭 【答案】A 【详解】热机工作时需要将燃料在汽缸内燃烧，把燃料的内能转化为机械能。 A．因为月球上没有空气，也就没有氧气，在月球上热机无法正常工作，所以月球车不用热机来驱动，故A符合题意； BCD．山东号航母、C919客机、长征五号火箭都是利用燃料燃烧产生的内能来做功，把内能转化成机械能的装置，符合热机的特点，故BCD不符合题意。 故选 A。 【变式1-2】（25-26•九年级上·江西抚州•期末）如图所示实验中，试管内的水沸腾后能使小叶轮旋转起来，在这个实验中燃料的化学能转化为______能并传给水，水沸腾形成的水蒸气驱动叶轮转动，最终转化成了叶轮的机械能，这就是______（选填“蒸汽机”或“内燃机”）的工作原理。 【答案】 内 蒸汽机 【详解】[1]燃料的燃烧过程是化学变化，燃料的化学能转化为内能，这种内能又通过热传递的方式转移给水。 [2]水沸腾汽化为水蒸气，高温的水蒸气可以驱动叶轮转动，它自身的温度会降低，内能会减少，而转动又使叶轮具有了机械能，即内能转化为机械能，这就是蒸汽机的工作原理。 【知识点2 汽油机】 1.结构：顶部有 火花塞 。 2.吸气冲程：吸入 汽油 + 空气 的混合气。 3.点火方式： 点燃式 （火花塞点火）。 4.四冲程规律 （1）吸气、压缩、做功、排气。 （2） 4 冲程 、飞轮转 2 圈 、 做功 1 次 。 5.能量转化 压缩： 机械能 → 内能 。 做功： 内能 → 机械能 （唯一做功、给车动力）。 6.其余三个冲程：靠 飞轮 惯性完成。 7.特点：轻便、转速快、效率 低 。 8.应用：轿车、摩托车。 【例2】（25-26•九年级上·西藏林芝•期末）如图所示是四冲程汽油机一个工作循环中的三个冲程，缺少的一个冲程的名称及顺序，下列判断正确的是（ ） A．吸气冲程，应在甲图之前 B．压缩冲程，应在甲、乙图之间 C．做功冲程，应在乙、丙图之间 D．排气冲程，应在丙图之后 【答案】C 【详解】汽油机的一个工作循环由四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；甲图进气门打开、排气门关闭，活塞由上向下运动，所以为吸气冲程；乙图中进气门、排气门都关闭，活塞由下向上运动，所以为压缩冲程；丙图进气门关闭、排气门打开，活塞由下向上运动，所以为排气冲程；综上所述可以判断，缺少的是做功冲程，并且做功冲程在乙和丙图之间；故C项正确、ABD项错误； 【变式2-1】（25-26•九年级上·安徽芜湖•期末）下列关于四冲程汽油机的工作过程，说法正确的是（　　） A．吸气冲程：只吸入空气 B．压缩冲程：气缸内温度降低 C．做功冲程：气体推动活塞做功 D．排气冲程：内能转化为机械能 【答案】C 【详解】汽油机在吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物，故A错误。在压缩冲程，活塞对气体做功，将机械能转化为内能，气体的内能变大，温度升高，故B错误。做功冲程中，气体对活塞做功，气体的内能转化为活塞的机械能，故C正确。排气冲程中没有能量的转化，故D错误。 【变式2-2】（25-26•九年级上·吐鲁番•期末）在汽油机的压缩冲程中，是将______能转化为______能，这是通过______方式增加了燃气的内能。某单缸四冲程汽油机，飞轮转速是，该汽油机每秒对外做功______次。 【答案】 机械 内 做功 40 【详解】[1][2][3]在汽油机的压缩冲程中，活塞向上运动压缩汽油空气混合物，对混合物做功，将机械能转化为混合物的内能，这是通过做功的方式增加了混合物的内能。 [4]对于某单缸四冲程汽油机，已知飞轮转速是 因为四冲程内燃机的一个工作循环包括四个冲程，飞轮转两转，对外做功一次。所以该汽油机每秒完成的工作循环数为个，即每秒对外做功次。 【知识点3 柴油机】 1.结构：气缸顶部是 喷油嘴 ，无火花塞 2.吸气冲程：只吸入空气 3.点火方式： 压燃式 ，压缩空气升温，柴油喷出自燃 4.四冲程规律：4 冲程、曲轴转 2 圈、对外做功 1 次 5.能量转化 （1）压缩冲程：机械能→内能 （2）做功冲程：内能→机械能（唯一动力冲程） 6.辅助运转：吸气、压缩、排气冲程依靠飞轮惯性完成 7.特点：压缩比大、热机效率更 高 ，机身笨重、动力强 8.应用：货车、拖拉机、轮船、工程机械 【例3】（25-26•九年级上·陕西宝鸡•期末）如图所示是一个四冲程柴油机的剖面图，下列关于柴油机和汽油机工作的相关说法正确的是（　　） A．柴油机和汽油机吸气冲程吸进的都是空气 B．除了做功冲程外，其余冲程都需要依靠曲轴的惯性完成 C．柴油机顶部的喷油嘴可以替换成火花塞 D．柴油机和汽油机气缸内的燃料都是点燃的 【答案】B 【详解】A．柴油机在吸气冲程吸进的是空气，汽油机在吸气冲程吸进的是汽油和空气的混合物，故A错误； B．四冲程内燃机包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程。做功冲程是将内能转化为机械能，使机器获得动力；而吸气、压缩、排气冲程靠曲轴的惯性来完成，故除了做功冲程外，其余冲程都需要依靠惯性完成，故B正确； C．柴油机顶部是喷油嘴，在压缩冲程结束时，喷油嘴向气缸内喷入雾状柴油，遇到高温高压的空气而燃烧；汽油机顶部是火花塞，在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使汽油和空气的混合物剧烈燃烧。二者结构和点火方式不同，柴油机顶部的喷油嘴不能替换成火花塞，故C错误； D．汽油机气缸内的燃料是通过火花塞产生电火花点燃的，属于点燃式；而柴油机气缸内的燃料是在压缩冲程末，由喷油嘴喷入雾状柴油，遇到高温高压空气自行燃烧的，属于压燃式，故D错误。 故选B。 【变式3-1】（25-26•九年级上·四川广元•期末）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，柴油机气缸内气体（　　） A．质量变大 B．内能减小 C．体积变大 D．温度升高 【答案】D 【详解】A．质量：在压缩冲程中，气缸是封闭的，气体的质量不会发生变化，故A不符合题意。 B．内能：压缩冲程中，活塞对气体做功，机械能转化为气体的内能，气体的内能增大，故B不符合题意。 C．体积：压缩冲程，活塞向上运动，气缸内气体的体积变小，故C不符合题意。 D．温度：由于活塞对气体做功，气体内能增大，温度升高，D符合题意。 故选D。 【变式3-2】（25-26•九年级上·辽宁沈阳•期末）4月20日，我国自主研制的全球首款本体热效率达53.09%的柴油机正式亮相世界内燃机大会，刷新了柴油机热效率的世界纪录。如图所示，这是四冲程柴油机的（　　） A．进气冲程 B．排气冲程 C．做功冲程 D．压缩冲程 【答案】D 【详解】由图可知，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 【知识点4 汽油机与柴油机对比】 对比项目 汽油机 柴油机 气缸顶部构造 火花塞 喷油嘴 吸气冲程吸入物质 汽油和空气的混合气体 只吸入空气 点火方式 点燃式（火花塞电火花引燃） 压燃式（压缩空气高温，柴油遇热自燃） 压缩程度 压缩程度小，缸内温度较低 压缩程度大，缸内温度很高 热机效率 较低 较高 动力特点 机身轻巧、转速高、动力柔和 机身笨重、转速低、动力强劲 使用燃料 汽油 柴油 主要应用 轿车、摩托车、小型农机 货车、拖拉机、轮船、坦克、大型工程机械 【例4】（25-26•九年级上·湖北荆门•期末）柴油机的构造不同于汽油机，主要是柴油机顶部有___________，因此柴油机在吸气冲程中吸进气缸的是___________。 【答案】 喷油嘴 空气 【详解】[1]汽油机顶部是火花塞，靠火花塞点火；而柴油机是压燃式，顶部有喷油嘴。 [2]柴油机在吸气冲程中只吸进空气，在做功冲程时，喷油嘴喷出柴油，空气被压缩后温度很高，从而使柴油燃烧。 【变式4-1】（25-26•九年级上·广东珠海•期末）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 【详解】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。 【变式4-2】（25-26•九年级上·海南海口•期末）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。 模块三 课后作业 一、单项选择题(共7题) 1.（25-26•九年级上·吉林长春•期末）如图所示的“汽油机模型”实验中，将适量的酒精喷入筒内，用橡胶塞塞住筒口，电火花点火，观察到橡胶塞跳出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】C 【详解】当电火花点火时，酒精燃烧，圆筒内气体的内能增加，气体对软橡胶塞做功，橡胶塞被高温高压的气体冲出，而汽油机的做功冲程也是高温高压的气体对外做功，因此该实验可模拟四冲程汽油机工作时的做功冲程，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 2.（25-26•九年级上·河南开封•期末）礼宾花结构如图所示，旋转纸筒时，气阀打开，气罐中的压缩空气喷射而出，将纸筒内的彩纸屑和彩条高高喷出，形成缤纷绚丽的景象。从能量转化角度看，礼花彩条被喷出的过程与图中内燃机的哪个冲程相同（   ） A B C D 【答案】B 【详解】礼宾花喷出彩条的过程是压缩空气的内能转化为彩条的机械能，这与内燃机的做功冲程能量转化一致，图中B选项中火花塞点火，属于做功冲程。故B符合题意；ACD不符合题意。 故选B。 3.（25-26•九年级上·山西大同•期末）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.（25-26•九年级上·山东聊城•期末）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 【详解】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。 5.（25-26•九年级上·甘肃陇南•期末）我国传统的走马灯，能利用空气受热后上升，来推动轴及连带的剪纸人马转动。汽油机的四个冲程与走马灯的能量转化相同的是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】C 【详解】点燃蜡烛时，气体温度升高，热空气就会向上运动，运动的热空气对外做功，推动轴及连带的剪纸人马转动，能量的转化是内能转化为机械能，四冲程汽油机的四个冲程中只有做功冲程的能量转化是内能转化为机械能，所以与做功冲程的能量转化相同。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 6.（25-26•九年级上·河南开封•期末）下列关于火箭的说法正确的是（　　） A．火箭使用的是喷气发动机，其与内燃机的工作原理完全相同 B．火箭在工作时需要像活塞、曲轴等那样的传动结构 C．火箭是热机的一种，工作时燃料的化学能最终转化为火箭的机械能 D．火箭升空时不需要反作用力推动机身向前运动 【答案】C 【详解】AB．喷气式发动机与内燃式发动机的工作原理不同，它的燃料在燃烧室内燃烧后产生高温、高压的气体，这种气体从尾部以极高的速度喷出，同时产生很大的反作用力推动火箭向前运动，由于它不需要活塞、螺旋桨等那样的传动装置，从而就少了能量的损失，大大提高了火箭的飞行速度，故AB错误； C．火箭是热机的一种，工作时先将燃料的化学能转化为内能，再通过做功的方式将内能转化为火箭的机械能，故C正确； D．火箭升空时向地面喷出了高温高压的燃气，由于物体间力的作用是相互的，高温高压的燃气对火箭施加了一个向上的反作用力，使火箭升空，故D错误。 故选C。 7.（25-26•九年级上·新疆乌鲁木齐•期末）汽油机和柴油机是内燃机中最常见的两种类型，广泛应用于生产、生活的设备中。关于汽油机和柴油机描述正确的是（　　） A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B．汽油机在吸气冲程吸入汽油和空气的混合物 C．早期的柴油机比较轻巧，主要应用在摩托车、小客车上 D．汽油机对空气的压缩程度比柴油机高，因而汽油机输出功率更大 【答案】B 【详解】A．汽油机与柴油机结构不同，汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故A错误； B．汽油机在吸气冲程吸入汽油和空气的混合物，通过火花塞点火，故B正确； C．早期柴油机较笨重，多用于大型设备，汽油机较轻巧，多用于摩托车、小客车，故C错误； D．柴油机对空气的压缩程度比汽油机高，输出功率更大，故D错误。 故选B。 二、多项选择题(共2题) 8.（25-26•九年级上·辽宁大连•期末）如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，以下说法正确的是（　　） A．汽油机一个工作循环四个冲程的正确顺序是：乙、甲、丁、丙 B．汽油机吸气冲程汽缸吸进的物质是汽油 C．若汽油机每秒做功10次，则飞轮的转速为 D．图丁是做功冲程，内能转化为机械能 【答案】ACD 【详解】汽油机的工作流程：内燃机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作。 图甲中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，压缩汽缸内的燃料混合物，温度升高；图乙中，进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下端运动，是吸气冲程，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸；图丙中，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，把废气排出气缸；图丁中，进气门和排气门都关闭，火花塞产生电火花，活塞向下运动，是做功冲程，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。 A．汽油机一个工作循环四个冲程的正确顺序是：乙、甲、丁、丙，故A正确； B．汽油机吸气冲程吸进汽缸的物质是汽油和空气组成的燃料混合物，故B错误； C．由于汽油机飞轮转2r，对外做一次功，若汽油机每秒做功10次，则飞轮每秒转20r，则飞轮的转速一分钟转，即，故C正确； D．图丁是做功冲程，内能转化为机械能，故D正确。 故选ACD。 9.（25-26•九年级上·辽宁大连•期末）专业人员进行了下图所示的模拟实验来解释粉尘爆炸：在无盖的小筒里放入干燥的面粉，点燃蜡烛，用筒盖盖住大筒，向小筒内鼓入空气，使面粉弥漫在大筒内，面粉会迅速被点燃，引发爆炸，把筒盖冲起。下列分析正确的是（　　） A．向小筒内鼓入空气时，大筒内的气压会增大 B．面粉弥漫在大筒内是分子运动引起的 C．筒盖飞出后，筒内气体温度降低，内能减小 D．筒盖被冲起的过程与四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相似 【答案】ACD 【详解】A．向小筒内鼓入空气时，大筒内空气增多，使大筒内的气压增大，故A正确，符合题意； B．面粉弥漫在大筒内，属于固体的机械运动，不属于分子的运动，故B错误，不符合题意； C．筒盖被冲起的过程中，面粉燃烧产生的内能转化为筒盖的机械能，筒内气体的内能减小，温度降低，故C正确，符合题意； D．因为汽油机的做功冲程是将燃料的内能转化为机械能，所以筒盖被冲起的过程与汽油机的做功冲程的能量转化情况相同，故D正确，符合题意。 故选 ACD。 三、填空题(共5题) 10.（25-26•九年级上·河南周口•期末）如图是某同学用高压锅煮饭的情景，限压阀被气流顶起的过程与内燃机的__________冲程原理相同，我们在开饭前就能闻到饭菜的香味，这是生活中的__________现象。 【答案】 做功 扩散 【详解】[1]限压阀被气流顶起，锅内气体的内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程原理相同。 [2]闻到饭菜的香味，是由于香味物质的分子在不停地做无规则运动而进入空气中，这是扩散现象。 11.（25-26•九年级上·安徽六安•期末）如图所示是四冲程汽油机的某一冲程示意图，该冲程中的能量转化情况是________。汽油机常用水做冷却剂，是因为水的________较大。某单缸四冲程汽油机飞轮的转速为3000r/min，则活塞每秒对外做功________次。 【答案】 内能转化为机械能 比热容 25 【详解】由图可知，进气门和排气门均关闭，活塞向下运动，此为做功冲程。在此冲程中，气缸内的气体膨胀推动活塞做功，将内能转化为机械能。 汽油机工作时会产生大量热量，需要冷却。因为水的比热容较大，在质量相同、升高温度相同时，水能吸收更多的热量，所以常用水做冷却剂。 四冲程汽油机飞轮每转2圈，完成一个工作循环，对外做功1次。飞轮每秒的转数 每秒对外做功的次数 次 12.（25-26•九年级上·山东淄博•期末）你听说过“加水就能跑”的水氢汽车吗？该汽车实际是利用水解制氢技术获得氢气，通过氢燃料电池给车提供动力（该技术成本很高，目前仍处在试验阶段）。现在的氢能源汽车分为氢内燃机汽车和氢燃料电池车两种，其中氢内燃机汽车是氢气在汽缸中燃烧，释放的内能转化为_______，气体膨胀推动活塞运动，这与四冲程汽油机的_______冲程中的能量转化过程相同。 【答案】 机械能 做功 【详解】[1][2]氢气在汽缸中燃烧，释放的化学能先转化为内能，使气体膨胀推动活塞运动，内能转化为机械能，汽油机的做功冲程将内能转化为机械能，这与四冲程汽油机的做功冲程中的能量转化过程相同。 13.（25-26•九年级上·广西梧州•期末）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。 14.（25-26•九年级上·内蒙古赤峰•期末）利用纸杯、易拉罐制作热机模型：如甲图所示，在空易拉罐下部侧壁上开一小孔，自上部开口处向罐内喷入少许酒精，将纸杯倒扣在罐上，在下部小孔处点火后，纸杯腾空而起。（实验有风险，须谨慎操作） (1)此热机模型的工作物质是___________。纸杯相当于乙中四冲程汽油机中的___________。 (2)纸杯腾空而起时，能量转化情况是：___________能转化为___________能。 【答案】(1) 酒精与空气混合物 活塞 (2) 内 机械 【详解】（1）[1]由题意可知，向罐内喷入少许酒精，并在下部小孔处点火，所以此热机模型的工作物质是酒精与空气混合物。 [2]纸杯腾空而起，纸杯运动，所以相当于四冲程汽油机中的活塞。 （2）[1][2]纸杯腾空而起时，气体推动纸杯飞出的过程，是将内能转化为机械能。 四、综合题 15.（25-26•九年级上·山东聊城•期末）嫦娥六号2024年5月3日成功发射，6月25日返回器携带月球样品着陆地球。如图，为嫦娥六号发射的场景。下列说法正确的有( ) A．嫦娥六号用的火箭喷气发动机不是热机的一种 B．嫦娥六号升空的过程是内能转化为机械能的过程 C．随着科技的发展，会实现火箭喷气发动机的内能全部转化为火箭的机械能 D．嫦娥六号卫星舱内携带的月球车，在升空过程中，内能和机械能都增加 选择理由： ________________ 【答案】 B A．火箭使用的喷气式发动机工作时将内能转化为机械能，是热机的一种，故A错误；B．嫦娥六号升空的过程，消耗燃料，将燃料燃烧释放出的内能转化为机械能，故B正确；C．由于热机工作过程中不可避免地存在热损失，不可能将内能全部转化为机械能，故C错误；D．卫星舱内月球车在升空过程中，质量不变，高度和速度都会增加，则动能和重力势能都增大，因此机械能增加。由于不知道月球车的温度变化情况，因此不能判断月球车的内能变化情况，故D错误。故选B。 【详解】略。 16.（25-26•九年级上·江西赣州•期末）如表所示是东风牌单缸四冲程汽油机的铭牌，如图是汽缸示意图。不计摩擦，该汽油机满负荷工作时，1min消耗汽油8g。（汽油的热值q＝4.6×107J/kg）求： 东风牌汽油机 DF050 活塞面积 30cm2 冲程长度 5cm 燃气平均压强 9.0×105Pa 转速 1800r/min （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）该汽油机的效率。（百分数中保留一位小数） 【答案】（1）2700N；（2）135J；（3）2025W；（4）33.0% 【详解】解：（1）由图表格数据可知，活塞面积 S＝30cm2＝3×10﹣3m2 由可知，做功冲程中燃气对活塞的平均压力 F＝pS＝9.0×105Pa×3×10﹣3m2＝2700N （2）一个做功冲程燃气对活塞做的功 W＝FL＝2700N×5×10﹣2m＝135J （3）因飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮1min转动1800周，做功900次，则燃气对活塞做的总功为 W总＝W×900＝135J×900＝1.215×105J 该汽油机的功率 （4）1min消耗汽油的质量 m＝8g＝8×10﹣3kg 汽油完全燃烧释放的热量为 Q放＝mq＝8×10﹣3kg×4.6×107J/kg＝3.68×105J 则汽油机的效率为 答：（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2700N； （2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功为135J； （3）该汽油机的功率为2025W； （4）该汽油机的效率为33.0%。 17.（25-26•九年级上·辽宁铁岭•期末）阅读短文，回答问题。 热岛效应，指由于人为原因，改变了城市地表的局部温度、湿度、空气对流等因素，进而引起的城市小气候变化现象。该现象属于城市气候最明显的特征之一。由于城市化的速度加快，城市建筑群密集，柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的吸热率和更小的比热容，使得相同的日照情况下，城市地区升温较快，并向四周和大气中大量辐射，造成了同一时间城区气温普遍高于周围的郊区气温，高温的城区处于低温的郊区包围之中，如同汪洋大海中的岛屿，人们把这种现象称之为城市热岛效应。在热岛效应的作用下，城市中每个地方的温度并不一样，而是呈现出一个个闭合的高温中心。在这些高温区内，空气密度小，气压低，容易产生气旋式上升气流，使得周围各种废气和有害气体不断对高温区进行补充。在这些有害气体作用下，高温区的居民极易患上呼吸系统或神经系统疾病。 (1)减弱热岛效应的措施之一：增大城区的绿地、水体面积，多植树。城区的水体、绿地对减弱夏季城市热岛效应起着十分可观的作用，这主要是利用了水的______的特性。 (2)减弱热岛效应的措施之二：人工蒸发补偿。解决城市大气热污染的首要办法是增大蒸发量，受城市安装条件的限制，采用喷雾系统是一种高效且经济的办法，这是利用了水_______（填物态变化名称）有_______（选填“吸热”或“放热”）的作用。 (3)研究表明，现在城市机动车保有量越来越大，机动车也是造成热岛效应的因素之一。以四冲程发动机小车为例，回答下列问题： 实现机械能转化为内能的是_______冲程；实现内能转化为机械能的是_______冲程。 在紧急刹车时，刹车片会发烫，这是通过_______的方式增加物体的内能。 【答案】(1)比热容大 (2) 汽化 吸热 (3) 压缩 做功 做功 【详解】（1）水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，吸收相同热量时温度变化较小，因此利用水的比热容大特性可有效调节城区温度。 （2）[1][2]喷雾系统中的水雾通过汽化（蒸发）过程吸收周围环境的热量，从而降低温度，汽化属于吸热过程。 （3）[1][2]压缩冲程中活塞压缩气体做功，机械能转化为内能；做功冲程中高温高压气体推动活塞做功，内能转化为机械能。 [3]刹车片与车轮摩擦时，通过做功的方式将机械能转化为内能，使刹车片温度升高。 16 / 18 学科网（北京）股份有限公司 $