12.4 热机与社会发展-【支点·同步系列】2026-2027学年九年级上册物理（沪粤版·新教材）

12.4热机与社会发展 … 知识清单 知识点①热机 1.定义：利用① 能做功的机器。 2.种类：常见的有蒸汽机、② 机、柴油机、燃气轮 机、喷气发动机、火箭发动机等。 3.能量转化：燃料的化学能燃烧内能做功③ 能。 知识点2汽油机 1.定义：用汽油作为燃料，使汽油在机器④ 部燃烧， 将内能转化为机械能的一种热机。 2.结构：如下图所示。 废气排出管 排气门 进气门 火花塞 曲轴 3.工作过程：汽油机在工作时，活塞在气缸内往复运动，活 塞从气缸的一端运动到另一端，叫做一个冲程。四冲程汽油机 的工作过程由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。 (1)吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽 油和空气的混合物进入气缸。 (2)压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，活塞 对混合物做功使其内能增加，温度升高。在压缩冲程中，机械能 转化为内能。 (3)做功冲程：在压缩冲程末，⑤ 产生火花，燃料 混合物剧烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动对外 做功。在做功冲程中，内能转化为机械能。 (4)排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把 燃料燃烧产生的废气排出气缸。 4.柴油机：以柴油为燃料的内燃机。柴油机的气缸顶部没 有火花塞，而是装有⑥ 记忆口诀 判断冲程的口诀：一看 气门开与关，二看活塞往哪 钻；单开进门为吸气，单开排 门是排气；活塞下移为做功， 活塞上移为压缩。 知识拓展 四冲程柴油机的工作过 程与汽油机的主要不同是： ①吸入物质不同，汽油机吸 入汽油和空气的混合物，柴 油机吸入空气；②点火方式 不同，汽油机是点燃式，柴油 机是压燃式。 温馨提示 汽油机每完成四个冲程 叫做一个工作循环，每一个 工作循环活塞往复运动两 次，曲轴转动两周，燃气对外 做功一次。在汽油机的四个 冲程中，只有做功冲程为汽 油机提供动力，其他三个冲 程靠飞轮的惯性来完成。 课堂笔记 上册第十二章 33k 知识点3热机的效率 课堂笔记 1.热机效率：用来做有用功的能量与燃料完全燃烧时放出 的能量之⑦ 叫做热机效率，即)=⑧ ×100%。 2.蒸汽机的效率很低，只有6%~15%。内燃机的效率较 高，柴油机的效率可达45%。 知识点4热机与环境 1.热机对环境的污染：废气污染和噪声污染。 2.保护环境的措施：减少热机排放的有害物质，控制废气的 排放总量等。 归类探究 功，同时也存在热量散失等，所以热机的效率 较低。热机工作时，排放的废气中有二氧化 考点①汽油机 硫、二氧化碳和氮氧化合物等，会形成酸雨，污 【例1】(2025扬州)下图是单缸四冲程汽 染环境。汽油机的做功冲程对外做功，将内能 油机工作循环中的一个冲程，它是 ( 转化为机械能；压缩冲程将机械能转化为 A.吸气冲程 内能。 B.压缩冲程 C.做功冲程 基础达标 D.排气冲程 一、填空题 【点拨】四冲程汽油机的工程过程由吸气 1.小明利用右图所示的装置 冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程组成。判 进行实验。加热试管使水 断是哪个冲程的口诀是：先看气门开关情，再 沸腾是通过 看活塞上下行。开下吸气开上排，关上压缩关 (选填“热传递”或“做功”) 下功。 的方式改变水的内能。水 考点2热机与环境 蒸气驱动小风车转动起来。该实验体现了 【例2】汽车的发动机大多数是内燃机，内 (选填“热机”或“电动机”)的 燃机是热机的一种。下列关于热机和环境保 工作原理。 护的说法，正确的是 ( 2.（2025一2026新余检测)如下图所示，小明在 A.热机排出的尾气没有内能 科技节中展示了自己的作品。塑料瓶内装 B.热机的效率能达到100% 入少量的液态乙醚，待乙醚充满整个塑料瓶 C.热机的大量使用会造成环境污染 后，启动电子打火器，活塞瞬间向前飞出一 D.汽油机的做功冲程是将机械能转化成 段距离。活塞飞出的过程相当于热机的 内能 冲程，该过程中乙醚燃烧产生的 【点拨】热机是一种将燃料燃烧放出的内 内能转化为活塞的 能。 能转换为机械能的机械。热机工作时废气会 塑料瓶 电子打火器 活塞 带走大部分能量，要克服机械间的摩擦做额外 物理九年级HY版 二、选择题 3.近年来我国重大装备层出不穷，国人备感自 豪。下列机械的动力装置不是热机的是 ( A.“玉兔号”月球车B.山东舰 C.C919客机 D.长征五号火箭 4.在下列四冲程汽油机工作过程中，获得动力 的冲程是 能力提速 一、填空题 1.一台单缸四冲程汽油机的飞轮的转速是 2400r/min,则此汽油机每秒完成的冲程个 数和对外做功次数分别是 () A.8020 B.8040 C.4010 D.4040 变式若某内燃机1s内对外做功15次，则 飞轮转 r,飞轮的转速是 r/min。 二、选择题 2.汽车是现代生活中常见的一种交通工具，图 甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向 图。下列有关说法正确的是 克服摩擦机械散热废气带走 耗能6%耗能30%热量36% 分 燃料完全燃烧 释放的能量100% 有用 机械能 能量流向图 A.图甲是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做 功，气体的温度升高 B.由图乙可知，该汽油机的效率是30% C.汽车尾气中的“汽油味”越浓，燃料燃烧得 越不充分，这会降低燃料的热值 D.为节能，冬天汽车都会利用尾气中的余热 给车内供暖，该举措大大提高了燃料的 热值 3.（多选)下列关于汽油机与柴油机的说法，正 确的是 () A.汽油机与柴油机在吸气冲程中吸入的燃 料相同 B.柴油机和汽油机采用的点火方式相同 C.柴油机的气缸顶部有个喷油嘴，汽油机的 气缸顶部有个火花塞 D.柴油机的效率一般比汽油机的高 …心思维拓展… (2025广安，有改动)五一假期，小莉一家出 去旅游。汽车通过一条长2400m的隧道， 用时120s,消耗0.1kg的汽油。汽车通过 隧道时牵引力做的有用功为1.38×10J。 (汽油的热值q=4.6×10J/kg)求： (1)汽车通过隧道的平均速度。 (2)完全燃烧0.1kg汽油放出的热量。 (3)汽车通过隧道时发动机的效率？。 上册第十二章 35水的比热容表示质量是1kg的水温度升高1℃吸收 的热量是4.2×103J,故C错误。质量相等的水和煤 油，吸收相等热量，因为水的比热容大于煤油的比热 容，所以煤油温度上升较多，故D正确」 能力提速 1.(1)甲、乙、丙(2)乙【解析】(1)由图像可知，三个物 体的温度都升高1℃，则甲吸收的热量为3000J,乙、丙 吸收的热量均为2000J。由题知，甲、乙两个物体的质 量都为1kg,丙物体的质量为2kg。根据比热容的定义 可知，c甲=3000J/(kg·℃)，cz=2000J/(kg·℃)；丙 的质量为2kg,由Q暖=cm△1可得丙的比热容c两= Q丙吸 2000J n丙△t =2kgX1℃=1000J/(kg·℃)。所以cm> c乙>c两。(2)沿海地区水多，水的比热容较大，相同质 量的水和砂石、泥土吸收相同的热量时，水的温度升 高得少，放出相同的热量时，水的温度降低得少，所以 沿海地区昼夜的温差较小。由图可知，甲城市的昼夜 温差小，乙城市的昼夜温差大，乙城市是合肥。 2.C【解析】三块金属的末温（等于冰的熔点）相同，初 温相同，则三块金属降低的温度相同，由图可知，放出 的热量大小关系为Q甲<Q,<Q两。三块金属的质量 相同，△t相同，由Q做=cm△t可知，三块金属的比热 容大小关系为c甲<cz<c两。 3.(1)质量(2)加热的时间(3)A(4)③(5)没有 标注温度的单位 思维拓展 大于增加【解析】由图可知，在0~t1时间内，二者 吸收相同热量，物质α的温度变化量小于物质b的温 度变化量，则物质a的比热容大；物质b在t1~t2时 间内，不断吸收热量，温度不变，内能增加。 第2课时比热容的应用与热量的计算 知识清单 ①比热容 ②cm(t2-t1)③cm(t1-t2)） 归类探究 1.A2.3.36×1050.075 基础达标 1.内比热容2.小快多 3.4.2不变4.85 5.D6.A7.A 8.B【解析】由题可知，水的比热容是煤油的比热容的 两倍，即c水：c煤油=2：1，它们的质量之比m水：m煤油 =2：3,升高的温度之比△1水：△1煤油=3：1，由Q殿= cm△t可得，吸收的热量之比Q水：Q煤渔= C水m水△t水_2X2X3 =4:1。 C煤滴n煤油△1煤油 1×3×1 能力提速 1.2.52×101.4×103【解析】由图像可知，在16min 内，水温由10℃升高至40℃，则水在这段时间内吸收 的热量Q*暖=c水m水(t2一t1)=4.2×103J/(kg·℃) ×0.2kg×(40℃-10℃)=2.52×10J。由于电加 热器的规格相同，因此通电8min时另一种液体吸收 的热量是通电16min时水吸收热量的一半，即另一种 液体在8min内，温度从20℃升高至50℃吸收的热 量Q液吸 Q*题=2.52×10」=1.26×10J,根据Qm 2 2 物理九年级HY版 =cm(t2一t1)可知，另一种液体的比热容c液= Q液吸 1.26×10J m4,-4)0.3kg×(50℃-20C)=1.4X10J/ (kg·℃)。 2.3.36×10533.6%3.D 4.C【解析】根据Q=c△1可知，水升高的温度△= Q 3.36×105J C*m4.2X10'J/kg·℃)X1kg=80℃，t,=△t+t =80℃+30℃=110℃。因为在1个标准大气压下， 水的沸点为100℃，所以水的温度升高到100℃后将不 再上升，故水的末温为100℃。 5.A【解析】水的比热容比泥土、砂石的大，白天，太阳 照射时，海水温度上升得慢，陆地温度上升得快，热空 气上升，冷空气补充，风从海面吹向陆地，形成海风， 所以白天风力发电机的旋翼朝向大海；晚上，气温下 降，海水温度下降得慢，温度高一些，热空气上升，风 从陆地吹向海面，形成陆风，所以夜晚风力发电机的 旋翼朝向陆地。 6.A 7.AD 8.解：(1)水的体积V*=40L=40dm3=0.04m3 由p=受得水的质量 m水=p水V水=1×103kg/m3×0.04m3=40kg (2)水吸收的热量 Q限=c*m水△t=4.2×103J/(kg·℃)X40kg× 45℃=7.56×10°J （3)护千效率7=50%，由78×10%可得天然气 完全燃烧放出的热量 Qa=0-7.56X10」-1.512×102j 50% 由Q做=Vq可得，消耗天然气的体积 v=Qk=1.512×102j 9天然气8.4×10J/m3 =0.18m3 思维拓展 A【解析】设两杯中水的质量都为m,热水的初温为 指，冷水的初温为t特。将3的热水倒入冷水杯后共 同的温度为t,因为不计热量损失，所以由Q=cm△1 可得Q做=Q,即c·3m△t热=cm△10，解得△1= 3△1冷=3×20℃=60℃。据此可设t挎=0℃，则t热= 20℃+60℃=80℃。若再将热水杯内剩余热水的一 半再次倒入冷水杯内，相当于同时向冷水中倒入了十 3=杯热水，则c·3m-)=cm('-t),即 X(80℃-=1)=1=0℃，解得1=32℃。所以 水杯内水的温度将再升高△1=1'-t=32℃一20℃= 12℃，故A符合题意，B、C、D不符合题意。 12.4热机与社会发展 知识清单 ①内②汽油③机械④内⑤火花塞⑥喷油嘴 W ⑦比⑧Qt 归类探究 1.B2.C 基础达标 1.热传递热机2.做功机械 3.A4.C 能力提速 1.A【解析】1个工作循环有4个冲程，飞轮转2圈，做 功1次。飞轮转速为2400r/min=40r/s,1s飞轮转 40圈，做功20次，完成20个工作循环，共80个冲程。 变式301800 2.A 3.CD【解析】在吸气冲程中，汽油机吸入气缸的是汽油 和空气的混合物，柴油机吸入气缸的是空气，故A错 误。汽油机采用的点火方式是点燃式，柴油机采用的 点火方式是压燃式，故B错误。汽油机气缸顶部有个 火花塞，柴油机气缸顶部有个喷油嘴，故C正确。汽 油机的效率一般为20%30%，柴油机的效率可达 45%,故D正确。 思维拓展 解：(1)汽车通过隧道的平均速度 0=三-2400m=20m/5 t 120s (2)完全燃烧0.1kg汽油放出的热量 Q=mq=0.1kg×4.6×10'J/kg=4.6×10J (3)汽车通过隧道时牵引力做的有用功W=1.38× 105J 汽车通过隧道时发动机的效率 7=Q×100%=1,38×10 ×100%=30% 4.6×10°J1 专项提优二热学相关计算 1.解：(1)完全燃烧6kg液化石油气放出的热量 Qt=qm=4.6×10'J/kg×6kg=2.76×108J (2)需要完全燃烧的天然气 V-Qx_- 2.76×108J 9天然气3.5×10J/m ≈7.9m3 (3)6kg液化石油气的价格为6kg×8.5元/kg=51元 完全燃烧放出相同热量的天然气的价格为7.9m3× 4.20元/m3=33.18元 因为51元>33.18元，所以使用天然气比液化石油气 更划算。 2.解：(1)水吸收的热量Q=c水m△=4.2×103J/(kg·℃) ×0.5kg×60℃=1.26×105J (2)消耗天然气的体积V=12.563m3-12.560m3= 0.003m (3)天然气完全燃烧放出的热量Q:=Q=1.26× 105J Qs_1.26×10J=4,2×102J/m 天然气的热值g=V=0.003m 3.解：设冷水温度从to1升高到t,吸收的热量为Q1:热 水温度从to2降低到t,放出的热量为Q2,不计热损 失，Q1=Q2 即cm1(t一to1）=cm2(to2一t） 则4.2×103J/(kg·℃)×4kg×(t-20℃)=4.2× 103J/(kg·℃)×2kg×(80℃-t) 解得t=40℃ 4.解：(1)合金钢刀具放入836℃的炉火中煅烧足够长时 间，达到热平衡，温度相同，所以，合金钢刀具的末温t =836℃ 则此刀具在炉火中吸收的热量 Q合暖=c合金解m合金解(1一to)=0.42X103J/(kg·℃)× 1kg×(836℃-20℃)=3.4272×105J (2)将煅烧后的刀具迅速取出放入20℃的水中冷却， 最后刀具与水达到共同的温度，设此温度为'，则有 Q本吸=Q合放 即c水m水(t'一t。')=c合金解m合金翻(t一t') 代入数据得4.2×103J/(kg·℃)×5kg×(t'-20℃) =0.42×103J/(kg·℃)×1kg×(836℃-t') 解得t'=36℃ 5.解：(1)水吸收的热量 Q最=c水m水△1=4.2X103J/(kg·℃)×4kg× (70℃-20℃)=8.4×105J (2)煤气完全燃烧放出的热量Q做=m煤气q=0.05kg ×4.2×10J/kg=2.1×105J 3煤气炉加热的效率。10%二8,4X10】 2.110j× 100%=40% 6.解：(1)因为卡车在水平路面上匀速行驶，处于平衡状 态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，则卡车行驶 过程中受到的牵引力 F=f=0.05Ga=0.05×3×10N=1500N 牵引力做的功 W=Fs=1500N×3×103m=4.5×105J (2)汽油完全燃烧放出的热量 Q做=mq=0.4kg×4.5×10J/kg=1.8×10J (3)该车发动机的效率 ×100%=4.5X10 一Q ×100%=25% 1.8×107J 进阶突破 考向聚焦 1.较大2.C3.D4.A 5.C【解析】小普同学跟爷爷学习气功的四个基本动 作。鼻孔吸气相当于吸气冲程，气沉丹田相当于压缩 冲程，打完收工相当于排气冲程，排山倒海时对外做 功，相当于做功冲程。 挑战中考 1.低做功 2.4.2×105热传递【解析】熬制锅底时，将质量为 2kg的水加热，使其温度升高了50℃，水吸收的热量 Q=c水m△t=4.2×103J/(kg·℃)×2kg×50℃= 4.2×10°J。增加内能的方式有热传递和做功，锅内 食材是通过热传递的方式增加了内能。 3.做功扩散 4.1.61×105机械0.0035【解析】汽油机工作时， 首先把燃料的化学能转化为内能，然后把部分内能转 化为机械能。由图可知，损失的能量为Q辍失=1.2× 105J,获得的有用的机械能是W=4.1×10J,则燃料 完全燃烧释放的能量Q微=Q獭失十W=1.2×10J十 4.1×10J=1.61×10J。根据Q数=mg可得该工作 上册详解详析