第04讲 能量的转化与守恒 热机（暑假预习举一反三讲义）新九年级物理新人教版

第04讲 能量的转化与守恒 热机 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（6个知识归纳+6个题型）+暑假作业】 【情景引入】 汽车启动时，踩下油门就能飞速前进，大家有没有思考它的动力从何而来？汽油在发动机内部燃烧释放热量，推动车轮运转。整个过程里，燃料储存的化学能不断发生变化。生活中电风扇转动、电灯发光、摩擦取暖也都伴随能量变化。能量只会凭空出现或是消失吗？汽车发动机这种利用内能做功的装置又是什么？今天我们就学习能量的转化与守恒规律，认识热机的工作原理。 【知识点1】 能量的转化 1. 各种形式的能 2. 能量的转化与转移 （1）能量的转化 在一定条件下，能量可以从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。自然界转化各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图为能量转化示意图。 （2）能量的转移 能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分，这属于能量的转移。 转化与转移的区别 （1）能量的转化是伴随着做功体现出来的，能量的形式发生了变化，一种形式的能量增加，一定有其他形式的能量减少。 （2）能量的转移过程中能量的形式没有发生变化。 （3）能量的转化和转移具有方向性。 能量守恒定律 1. 能量守恒定律 （1）能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。 （2）对能量守恒定律的理解 ①能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。 ②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 机械能守恒和能量守恒的区别与联系 能量守恒是无条件的，机械能守恒有条件。机械能守恒的条件是在只有重力（或弹力）做功的情形下，物体的重力势能（或弹性势能）和动能发生相互转化，没有其他形式的能转化为机械能，也没有机械能转化为其他形式的能。 2. 永动机 （1）永动机：不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。 （2）永动机不可能实现。事实证明，能量在转化过程中只要有运动，摩擦就是不可避免的，从而产生热，这样运动的能量就会减少，如果不补充能量，运动就会停止。永动机违背了能量守恒定律，是不可能研制成功的。 【例1】（2026·山西·三模）全国首个地铁氢赋能零碳能源项目，用“光伏+氢能”打造零碳交通，其供能方式如图所示。通过能量调度控制系统，实现地源热泵、制氢站、车辆段用电的智能化调度与高效利用，最终达成能源自给自足与零碳排放的目标。下列有关该项目的说法正确的是（     ） A．在光伏发电的过程中，电能转化为光能 B．氢燃料电池供电时将化学能转化为电能 C．储能电池充电时，将化学能转化为电能 D．能量调度控制系统可使能量无损耗转移 【答案】B 【详解】A．光伏发电过程中，是将光能（太阳能）转化为电能，故A错误； B．氢燃料电池供电时，消耗燃料储存的化学能，对外提供电能，是将化学能转化为电能，故B正确； C．储能电池充电时，是将电能转化为化学能储存起来，故C错误； D．能量在转移、转化过程中不可避免会存在损耗，不可能实现能量无损耗转移，D错误。 故选B。 【变式1-1】（2026·山东淄博·二模）“多米诺骨牌”是一项集动手、动脑于一体的运动。如图所示，将骨牌按一定距离排列，轻轻推倒第一张骨牌，其它骨牌会依次倒下。下列说法正确的是（     ） A．骨牌倒下的过程中动能转化为重力势能 B．后面骨牌被推倒的速度越来越大 C．前后骨牌相互作用时，前面骨牌的机械能全部传递给后面骨牌 D．利用较少的能量就可以产生较多的能量，整个过程能量不守恒 【答案】B 【详解】A．骨牌倒下的过程中，质量不变，重心高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，是重力势能转化为动能，故A错误； B． 骨牌倒下的过程中，重力势能转化为动能，在推倒下一张骨牌时，除了传递过来的动能，还有自身重力势能转化的动能，因此传递下去的动能越来越大，后面骨牌被推倒的速度越来越大，故B正确； C． 前后骨牌相互作用时，由于存在摩擦和碰撞发声，部分机械能会转化为内能，所以前面骨牌的机械能不可能全部传递给后面骨牌，故C错误； D． 能量的转化和转移过程中，能量的总量是保持不变的，即整个过程能量是守恒的，故D错误。 故选 B。 【变式1-2】（2026·山东临沂·模拟预测）如图所示，是小朋友和父母们一起去游乐园玩过山车时的情景，下列叙述正确的是（     ） A．过山车从最高处滑下时机械能保持不变 B．到达环形轨道最高点时过山车的重力势能最大 C．过山车冲向高处时，重力势能转化为动能 D．过山车滑行过程中，能量不守恒 【答案】B 【详解】A．在实际滑行过程中，过山车需要克服摩擦力和空气阻力做功，消耗一部分机械能，所以机械能是逐渐减小的，故A错误； B．质量不变，位置越高重力势能越大，环形轨道最高点时，高度最高，重力势能最大，故B正确； C．过山车冲向高处，质量不变，高度增加，速度减小，将动能转化为重力势能，故C错误； D．根据能量守恒定律，能量既不会凭空产生，也不会凭空消失。过山车滑行过程中，虽然机械能减小了，但总能量是守恒的，故D错误。 故选B。 【知识点2】热机 1. 热机 （1）定义：如车、船、飞机等的发动机通过燃料燃烧，获得内能，并利用内能做功，像这样的机械叫热机。 （2）工作原理：利用内能来做功 （3）能量转化： （4）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造不同，但它们有一个共同特点，那就是利用内能做功。 2. 内燃机 燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机中最常见的是汽油机和柴油机两类。 【例2】（25-26九年级上·福建厦门·阶段检测）如图a为内燃机四冲程工作示意图，图b为迅速压下活塞，厚玻璃筒内硝化棉会燃烧起来，下列说法正确的（     ） A．一个工作循环的正确顺序是：乙甲丁丙 B．图甲冲程是将所有的内能转化为机械能的过程 C．从能量转化角度讲，图b工作时与图甲的原理相似 D．图丁冲程是机械能转化为内能的过程 【答案】D 【详解】由图1中，甲图两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，这是做功冲程。在此冲程中，燃料燃烧产生的内能转化为活塞的机械能。乙图进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，这是吸气冲程。丙图进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，这是排气冲程。丁图两个气门都关闭，活塞向上运动，这是压缩冲程。在此冲程中，活塞对气缸内的气体做功，将机械能转化为气体的内能，使气体温度升高。 图b中，迅速向下压活塞，活塞对筒内空气做功，使空气的内能增加，温度急剧升高，达到硝化棉的燃点，导致硝化棉燃烧。这个过程是机械能转化为内能。 A．内燃机的一个工作循环顺序是吸气、压缩、做功、排气冲程，即图1中的乙、丁、甲、丙，故A错误； B．图甲是做功冲程，是将内能转化为机械能。但是，由于存在热量散失、克服摩擦做功等能量损失，不可能将“所有”的内能都转化为机械能，故B错误； C．图b是将机械能转化为内能。图甲（做功冲程）是将内能转化为机械能。两者的能量转化方向相反，故C错误； D．由分析可知，图丁是压缩冲程，将机械能转化为气体的内能，故D正确。 故选 D。 【变式2-1】（2026·湖南长沙·三模）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。 【变式2-2】（25-26九年级上·广东深圳·期中）“九三大阅兵”展示了我国陆海空三军的各式先进装备，下列装备中动力机械不属于热机的是（    ） A．歼-20S隐身战斗机 B．东风-61导弹搭载车 C．电动洗扫车 D．99B主战坦克 【答案】C 【详解】A．歼-20S 的动力系统是喷气式发动机属于热机的一种，其工作原理是：通过燃烧航空煤油，将燃料的化学能转化为内能，使气体受热膨胀后高速喷出，利用反作用力推动飞机前进，本质是内能转化为机械能，故A不符合题意； B．东风-61导弹搭载车的动力系统是内燃机，通常为柴油发动机，属于热机范畴。其工作过程是：燃烧柴油将化学能转化为内能，内能推动发动机活塞做功，进而将内能转化为机械能，驱动搭载车行驶，故B不符合题意； C．电动洗扫车的动力来源是电动机，其能量转化过程是电能直接转化为机械能，既没有燃料燃烧的过程，也没有利用内能来做功，故C符合题意； D．99B主战坦克的动力系统是柴油发动机，属于内燃机的一种，其工作原理是：通过燃烧柴油，将燃料的化学能转化为内能，再利用内能推动活塞做功，最终将内能转化为机械能，驱动坦克行驶，故D不符合题意。 故选C。 【知识点3】汽油机 1.工作原理 利用气缸内汽油燃烧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 （1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。 （2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 利用气缸内汽油燃烧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。 （3）试管实验与汽油机构造比较：如图。 3.工作过程 （1）汽油机的一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。 次序 1 2 3 4 冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 工作 示意图 气门开闭 进开、排闭 进闭、排闭 进闭、排闭 进闭、排开 活塞运动方向 向下 向上 向下 向上 曲轴的运动 半周 半周 半周 半周 冲程的 作用 吸入汽油和空气的混合物 压缩空气和汽油的混合物，使其内能增加、温度升高 火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功 排出废气 能的转化 机械能转化成内能 内能转化成机械能 说明 1个工作循环，包含4个冲程，活塞往复运动2次，曲轴和飞轮运转2周，对外做功1次 判断内燃机处于哪个工作冲程应抓住两点：一是气门的开与关；二是活塞的运动方向。有火花塞的就是做功冲程，两个气门都关闭，也无火花塞，就是压缩冲程，若是吸气冲程，进气门打开，排气冲程，排气门打开。 （1）汽油机在开始工作时，要靠外力先使曲轴、连杆转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动以后，汽油机才能连续工作； （2）在汽油机的一个工作循环中，包含4个冲程，活塞往复运动两次（两圈），曲轴转动两周，对外做功一次，巧记为“1-4-2-2-1”； （3）在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是靠飞轮的惯性来完成的，故飞轮的质量要足够大； 【例3】（25-26九年级上·山东济南·阶段检测）大多数汽车的内燃机采用的都是汽油机，关于以下汽油机的四个冲程，说法正确的是（     ） A．为汽车提供动力的冲程是甲 B．丙冲程中汽缸内气体的温度会下降 C．依靠飞轮惯性完成的冲程是乙、丙、丁 D．四冲程汽油机在一个工作循环中的工作过程依次是丁、丙、乙、甲 【答案】B 【详解】A．图甲中两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能；为汽车提供动力的是做功冲程，故A错误； B．图丙中两气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程；此冲程中燃气对外做功，内能减小，温度下降，故B正确； C．四冲程汽油机中，只有做功冲程（丙）对外做功，其余三个冲程依靠飞轮惯性完成，故C错误； D．汽油机一个工作循环的正确顺序是吸气（丁）、压缩（甲）、做功（丙）、排气（乙），故D错误。 故选B。 【变式3-1】（25-26九年级上·四川成都·阶段检测）如图所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述中正确的是（     ） A．吸气冲程中，只有空气进入汽缸 B．压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能增加 C．做功冲程中，机械能转化为内能 D．排气冲程中，废气带走的能量只是燃料燃烧释放能量的极少部分 【答案】B 【详解】A．在汽油机的吸气冲程中，进入汽缸的是汽油和空气的混合物，故A错误； B．压缩冲程中，活塞向上运动，对燃料混合物做功，燃料混合物被压缩，气体的内能变大，此过程是通过做功的方式使汽缸内气体的内能增加，故B正确； C．做功冲程中，燃气推动活塞运动，是燃料燃烧释放的内能转化为活塞的机械能，故C错误； D．在排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的大部分，故D错误。 故选B。 【变式3-2】（2026·山东德州·二模）如图所示是某汽油机一个工作循环的四个冲程的示意图，若该单缸四冲程汽油机的转速为，则下列说法不正确的是（　　） A．正确的工作顺序是乙、甲、丁、丙 B．图甲冲程中的能量转化是机械能转化为内能 C．图乙冲程中吸入气缸内的物质只有空气 D．该汽油机每分钟对外做功300次，共经历了1200个冲程 【答案】C 【详解】ABC．甲图中，进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，压缩气缸内吸入的空气和汽油的混合物，是压缩冲程，此过程中机械能转化成内能；乙图中，进气门打开，排气门关闭，吸入空气和汽油的混合物，是吸气冲程；丙图中，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程；丁图中，进气门和排气门均关闭，活塞向下运动，是做功冲程，内能转化成机械能；则该汽油机一个工作循环的四个冲程正确的顺序是乙、甲、丁、丙，故AB正确，C错误； D．汽油机每个工作循环四个冲程，对外做功一次，飞轮转两转；若该单缸四冲程汽油机的转速为600r/min，该汽油机每分钟对外做功次，共经历了冲程，故D正确。 本题选择描述错误的，故选C。 【知识点4】 柴油机 1.工作原理 利用柴油在气缸内燃烧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 3. 汽油机和柴油机的异同点： 不同点 相同点 项目 汽油机 柴油机 （1）构造基本相同都是燃料在气缸内燃烧，都是内燃机。 （2）都将内能转化为机械能。 （3）每一个工作循环都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。 构造 汽缸顶部有火花塞 汽缸顶部有喷油嘴 点火 方式 压缩冲程末由火花塞放出电火花点燃，称点燃式 压缩冲程末由喷油嘴向汽缸内喷雾状柴油遇到高温高压的空气自动燃烧，称压燃式 燃料 汽油、吸气冲程吸进汽油和空气混合物 柴油、吸气冲程吸进汽缸的只是空气 压缩比 压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1/9至1/6 压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1/22至1/16 做功 做功冲程初燃气压强为30至50个大气压，温度2000℃至2500℃，高温高压的气体推动活塞做功 做功冲程初燃气压强为50至100个大气压，温度1700℃至2000℃，高温高压的气体推动活塞做功 效率 效率较低20％至30％ 效率较高30％至45％ 用途 轻便，多用于汽车、飞机、小型农机具 笨重，多用于拖拉机、载重汽车、轮船等重型机械 【例4】（25-26九年级上·湖北武汉·阶段检测）柴油机和汽油机都属于内燃机，下列有关说法中正确的是（     ） A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B．柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气吸入汽缸 C．四冲程汽油机在工作过程中，进气门关闭的冲程是吸气冲程 D．在柴油机的压缩冲程中，活塞的机械能转化为密闭空气的内能 【答案】D 【详解】A．汽油机顶部是火花塞，柴油机顶部是喷油嘴，A的说法刚好相反，故A错误； B．柴油机在吸气冲程中，只吸入空气，柴油是在压缩冲程末由喷油嘴喷入汽缸的，故B错误； C．四冲程汽油机的吸气冲程中，进气门是打开的，排气门关闭，故C错误； D．柴油机的压缩冲程中，活塞对密闭空气做功，将机械能转化为空气的内能，使空气温度升高，故D正确。 故选D。 【变式4-1】（26-27八年级·全国·暑假作业）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。 【变式4-2】（25-26九年级下·湖南·二轮复习）如图A是四冲程汽油机的工作示意图，如图B是我国古代曾发明的一种点火器，以牛角为套筒，把艾绒黏附在木质推杆前端。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。下列说法错误的是（    ） A．图A丁冲程中存在着化学能转化为内能的过程，甲、乙、丙冲程要消耗外部能量 B．图B把推杆推入牛角套筒内时能量转化过程与热机中的图丁冲程相同 C．做功冲程中，高温、高压燃气减少的内能绝大部分转化为机械能 D．汽油机和柴油机的构造类似，柴油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高 【答案】B 【详解】A．图A甲中两个气门关闭，活塞向上运动，机械能转化为内能，是压缩冲程；图A乙中进气门打开，活塞向下运动，是吸气冲程；图A丙中排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，图A丁中两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，高温气体燃烧，先将化学能转化为内能，再将内能转化为机械能，甲、乙、丙冲程靠飞轮惯性完成，故A正确，不符合题意； B．图B把推杆推入牛角套筒内时，套筒内的温度升高，内能增大，是由机械能转化为内能，能量转化过程与热机中的压缩冲程相同，即与图甲相同，故B错误，符合题意； C．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，不符合题意； D．汽油机和柴油机的构造类似，只是汽油机的气缸顶部是火花塞，柴油机的气缸顶部是喷油嘴，柴油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高，体积更小，内能更大，故D正确，不符合题意。 故选B。 【例5】（25-26九年级上·陕西汉中·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 【变式5-1】（2026·江苏南京·一模）如图所示是某单缸四冲程汽油机的________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，用水来冷却汽缸。若该汽油机每1秒钟对外做功25次，那么该汽油机飞轮的转速为________r/min。 【答案】 压缩 3000 【详解】图中两气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能； 汽油机一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，所以每秒钟对外做功25次，完成25个工作循环，飞轮转50r，则1min飞轮转3000r，即飞轮转速为3000r/min。 【变式5-2】（2026·广东深圳·三模）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。 1．（25-26九年级上·江苏无锡·阶段检测）某机器的能量流向如图所示，下列家用电器工作时，符合此能量流向的是（     ） A．电灯 B．电风扇 C．电视机 D．电热水壶 【答案】B 【详解】由能量流向图可知，该用电器工作时，输入电能，最终输出机械能和内能，即电能大部分转化为机械能，少部分转化为内能。 A．电灯工作时，将电能转化为内能和光能，不输出机械能，故A不符合题意； B．电风扇工作时，输入电能后，大部分电能转化为机械能输出，少部分因为电流热效应转化为内能输出，符合图中能量流向，故B符合题意； C．电视机工作时，将电能主要转化为光能、声能和内能，几乎不输出机械能，故C不符合题意； D．电热水壶工作时，将电能几乎全部转化为内能，没有机械能输出，故D不符合题意。   故选B。 2．（2026九年级·河北·专题练习）2025年我国新能源汽车产业持续突破。某款插电式混动智能汽车采用电池与增程器双动力系统，车辆纯电行驶时，增程器不工作，由动力电池供电驱动电机带动车辆行驶。下列对该混动智能汽车的相关分析正确的是（     ） A．混动智能汽车纯电行驶时，会大幅增加大气中的碳排放 B．汽车智能驾驶系统的芯片主要由超导材料制成 C．该车动力电池输出的电能属于二次能源 D．该车纯电启动行驶时，电池的化学能直接转化为汽车的机械能 【答案】C 【详解】A．混动智能汽车纯电行驶时，由动力电池供电，不消耗化石燃料，不会增加大气中的碳排放，故A错误； B．汽车智能驾驶系统的芯片主要由半导体材料（如硅）制成，并非超导材料，故B错误； C．二次能源是无法从自然界直接获取，需经一次能源转化得到的能源，动力电池输出的电能是通过其他能源转化而来，属于二次能源，故C正确； D．该车纯电启动行驶时，电池的化学能先转化为电能，再由电机将电能转化为汽车的机械能，并非直接转化为机械能，故D错误。 故选C。 3．（25-26九年级上·广东湛江·期末）关于四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是（     ） A．吸气冲程：只吸入空气 B．压缩冲程：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】A．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； B．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； C．做功冲程中，燃气对活塞做功，燃气的内能转化为活塞的机械能，故C正确； D．排气冲程中没有能量的转化，故D错误。 故选C。 4．（2026九年级·江苏·专题练习）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。下列分析正确的是（     ） A．步骤②中喷入酒精是在模拟做功冲程 B．步骤③中点火时，酒精燃烧越充分，其热值越大 C．步骤③中点火时，将酒精的化学能转化为内能 D．纸杯被顶出去时，瓶内气体的内能增大 【答案】C 【详解】A．热机的吸气冲程的作用是向气缸内吸入燃料或空气和燃料混合物，步骤②向瓶内喷入酒精，模拟的是吸气冲程，故A错误； B．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，步骤③中点火时，酒精燃烧越充分，其热值不变，故B错误； C．步骤③中点火，酒精燃烧时，将自身储存的化学能转化为内能，故C正确； D．纸杯被顶出去时，瓶内气体对纸杯做功，内能转化为纸杯的机械能，因此瓶内气体的内能减小，故D错误。 故选C。 5．（25-26九年级上·山东东营·阶段检测）对下列四幅图的分析正确的是（　　） A．甲图：抽出玻璃板，下瓶中出现红棕色气体，表明气体间可以发生扩散现象 B．乙图：悬挂重物不能把两铅块分开，说明分子间存在引力，没有斥力 C．丙图：活塞压缩空气，硝化棉燃烧，此过程将机械能转化为内能 D．丁图：向瓶内打气时瓶塞被推出，此过程与热机的压缩冲程原理相同 【答案】C 【详解】A．NO₂密度比空气大，原本放在上方瓶子，抽出玻璃板后下瓶出现红棕色，是重力和扩散共同作用，不能单纯表明气体扩散；规范实验应把NO₂放下方瓶，故A错误； B．分子间同时存在引力和斥力，铅块分不开是引力大于斥力，不是没有斥力，故B错误； C．下压活塞压缩空气，对空气做功，机械能转化为内能，温度升高点燃硝化棉，故C正确； D．向瓶内打气瓶塞被推出，是内能转化为机械能，对应热机做功冲程；压缩冲程是机械能转内能，原理不同，故D错误。 故选C。 6．（2026·广西南宁·三模）如图为一种蒸汽船玩具，在玻璃瓶内装适量水，将小船放置在水面上，点燃蜡烛加热玻璃瓶一段时间，产生大量水蒸气，并和受热膨胀的空气一起从细窄的吸管冲出，推动小船前进。下列有关该实验的说法合理的是（     ） A．加热过程中，玻璃瓶内的水通过做功的方式增大内能 B．吸管处出现白雾，冲出的水蒸气内能增大，温度升高 C．蒸汽推动小船做匀速直线运动，说明力是维持物体运动状态的原因 D．蒸汽推动小船前进，能量的转化方式和内燃机的做功冲程相同 【答案】D 【详解】A．加热过程中，玻璃瓶内的水吸收热量，是通过热传递的方式增大内能，故A不符合题意； B．冲出的水蒸气对外做功，内能减小，温度降低，水蒸气液化形成白雾，故B不符合题意； C．力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动状态的原因；小船做匀速直线运动是因为推力与阻力平衡，运动状态不变是由于惯性，故C不符合题意； D．蒸汽推动小船前进，是将内能转化为机械能，内燃机的做功冲程的能量转化也为内能转化为机械能，二者能量转化方式相同，故D符合题意。 故选 D。 7．（25-26九年级上·四川内江·期末）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。 8．（2026·湖北恩施·二模）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。 9．（2026·江苏宿迁·二模）如图1为物理老师自制的水火箭结构示意图，如图2为使用打气筒向水火箭内不断打气示意图，当水面上方压强增大到一定程度时，会使水向下喷出，从而使水火箭升空。结合材料，你认为以下说法正确的是（     ）。 A．利用打气筒向水火箭内打气，水火箭中空气的内能增大 B．打气筒将空气压入水火箭内的能量转化过程与汽油机的做功冲程相同 C．水喷完后，水火箭继续上升的过程中机械能不变 D．水火箭加速升空的过程中水的比热容增大 【答案】A 【详解】A．利用打气筒向水火箭内打气时，压缩瓶内空气做功，机械能转化为空气的内能，水火箭中空气的内能增大，故A正确； B．打气筒将空气压入水火箭内的能量转化是机械能转化为内能，汽油机做功冲程的能量转化是内能转化为机械能，二者能量转化过程不同，故B错误； C．水喷完后，水火箭继续上升的过程中，需要克服空气阻力做功，部分机械能转化为其他形式的能，因此水火箭的机械能减小，故C错误； D．比热容是物质的固有特性，只与物质的种类和状态有关，与水火箭的运动状态无关，因此水的比热容不变，故D错误。 故选 A。 二、填空题 10．（25-26九年级上·江西宜春·期末）如图甲所示，用力将活塞迅速下压，玻璃筒内的硝化棉燃烧起来。活塞下压过程的能量转化情况与图__________（选填“乙”或“丙”）所示汽油机工作冲程相同。若该汽油机飞轮转速为，则汽油机每秒完成__________个冲程。 【答案】 乙 40 【详解】[1]甲图下压活塞：机械能→内能（压缩空气升温点燃硝化棉）。 乙图：两气门关闭、活塞上行→压缩冲程，机械能转化为内能，和甲能量转化一致； 丙图：两气门关闭、火花塞点火、活塞下行→做功冲程，内能转化为机械能。 故填乙。 [2]四冲程内燃机一个工作循环中，有四个冲程，燃气推动活塞做功一次，飞轮转动两周。若该热机飞轮转速1200r/min，即，则热机每秒完成40个冲程。 11．（2026·广东肇庆·三模）如图所示是热机工作冲程中的__________冲程；为了不让热机在工作时温度太高，在设计时，气缸外有一个水套，里面充满水，是利用了水的__________比较大的物理属性，通过__________的方式减少气缸的内能。 【答案】 压缩 比热容 热传递 【详解】由图可知，热机两个气门都关闭，活塞向上运动，因此该冲程是压缩冲程；水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，升高相同温度时可以吸收更多热量，冷却效果更好，因此用水降温利用了水比热容较大的特性；气缸温度高于水，热量从气缸传递到水，是通过热传递的方式减少气缸的内能。 12．（26-27九年级·全国·暑假作业）如图所示，打开礼花喷射器的气阀，压缩气体快速释放，同时礼花喷出，在此过程中，气罐内气体对外做功，将内能转化为____________能，该过程的能量转化情况与四冲程汽油机____________冲程中的能量转化情况相似。 【答案】 机械 做功 【详解】打开礼花喷射器的气阀，压缩气体快速释放并伴随礼花喷出的过程中，气罐内气体对外做功，将礼花喷出，气罐内气体自身内能减小，此过程中气体的内能转化为礼花的机械能，能量转化情况与四冲程汽油机的做功冲程相似。 13．（25-26九年级上·甘肃临夏·阶段检测）(1)汽车是我们生活中常用的交通工具，汽油机是汽车的动力设备。单缸汽油机工作的四个冲程中，将内能转化为机械能的是___________冲程；甲图是___________冲程，乙图是___________冲程。 (2)有一台汽油机转速是3000转/分，这台汽油机的活塞每秒钟经过___________个冲程，完成___________个循环，燃气做了___________次功。 【答案】(1) 做功 排气 做功 (2) 100 25 25 【详解】（1）汽油机四个冲程中：吸气：进气开、排气关，活塞下行； 压缩：双气门全闭，活塞上行，机械能→内能； 做功：双气门全闭，火花塞点火，活塞下行，内能→机械能； 排气：排气开、进气关，活塞上行。 将内能转化为机械能的是做功冲程； 甲图：排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动 ，是排气冲程； 乙图：两气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动 ，是做功冲程。 （2）汽油机转速 汽油机1个工作循环包括曲轴转2圈、4个冲程、对外做功1次；每秒转圈：50圈； 循环数：个 冲程数：个 做功次数：25次。 14．（2026·广东汕头·二模）“九天”无人机配备高清光电吊舱（摄像设备）、合成孔径雷达，机腹内置模块化任务舱，可容纳上百架小型无人机，实现蜂群作战，被誉为“空中无人机航母”。在跑道上加速起飞过程中，由于机翼上方流速较大，空气压强___________（选填“较大”或“较小”），导致机翼获得升力从而使九天无人机升空，此时以无人机为参照物，山体是___________（选填“运动”或“静止”）的；其涡扇发动机工作时，高温燃气推动涡轮旋转带动风扇产生推力，该过程与乙图中___________（选填“A”或“B”）冲程相似。 【答案】 较小 运动 B 【详解】等质量的空气在相同的时间内同时通过机翼的上表面和下表面，由于上表面弯曲，所以机翼上方的流速就大于机翼前方的流速，而下表面平直，因此机翼下方的流速大致等于前方的流速，从而可以知道，机翼下方的流速就小于机翼上方的流速，所以机翼下方的压强大于机翼上方的压强，这样就产生了作用在机翼上的向上的升力。 九天无人机升空，此时以无人机为参照物，山体的位置发生改变，山体是运动的。 其涡扇发动机工作时，高温燃气推动涡轮旋转带动风扇产生推力，内能转化为机械能，图A中两个气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能；图B中两个气门关闭，活塞向下运动，火花塞点火，是做功冲程，将内能转化为机械能，燃气推动活塞做功，该过程与乙图中B原理相同。 三、计算题 15．（26-27八年级·全国·暑假作业）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 四、综合题 16．（2026年广东省深圳市实验集团南海中学九年级中考考前预测物理试卷）跨学科实践：制作简易热机模型 【项目提出】 随着科技发展，热机是人们获得动力的重要机械，汽车走入寻常百姓家，燃烧汽油的是汽油机。大型轮船和飞机有的使用柴油作为燃料是柴油机，而早年燃烧煤炭的火车使用的是蒸汽机。热机在生产生活中非常重要，如我们能尝试制作一个热机模型，就可以更好地了解热机工作原理及其工作过程中的能量转化。 【项目分析】 蒸汽机工作时，燃料燃烧使水______（填物态变化）成水蒸气，水蒸气推动活塞运动产生动力，蒸汽机的燃烧室在汽缸外，属于外燃机，它的效率非常低，它在工作时______（选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。利用密封的易拉罐加热水，类比家用高压锅，开小孔后蒸汽喷出，可以推动高压阀运动：实现内能转化为机械能。 【项目实施】 实验器材：易拉罐、剪刀、一支去掉笔芯和尾塞的中性笔、水、密封胶、一小块泡沫、一台小风扇、一个酒精灯。 实验步骤∶ (1)以上填空内容应为________、________； (2)①在易拉罐的底部开一小孔，将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内；（操作过程中要注意安全） ②在易拉罐内加入少量的水； ③用一小块泡沫和密封胶，将易拉罐的口封严。将易拉罐平放在支架上，且保证留着喷气的中性笔位于罐子_____（填“上”或“下”）部分； (3)点燃酒精灯加热易拉罐，观察到水沸腾后有“白气”喷出，推动风扇转动，但是风扇的转速比较慢。请你提出一种能增大风扇转速的方法_____； 【项目拓展】 (4)一架飞机搭载的涡轮喷气发动机，飞机所受空气阻力与运行速度平方的关系如图2所示，当飞机以200m/s的速度水平匀速巡航0.5h的过程中，推力做了多少功_____。 【答案】(1) 汽化 遵循 (2)上 (3)换一个更细的喷嘴 (4) 【详解】（1）液态的水变成气态的水蒸气，这个过程属于汽化现象。能量守恒定律是自然界的普遍规律，所有能量转化过程都遵循能量守恒定律，因此蒸汽机也遵循能量守恒定律。 （2）易拉罐平放时，液态水在下部，汽化产生的水蒸气聚集在罐的上部，因此喷气口需要位于罐子靠上部分，才能让水蒸气顺利喷出。 （3）风扇的转速比较慢可能是蒸汽喷射力不足造成的，故可以更换一个更细的喷嘴，以增大蒸汽喷出速度，增大蒸汽喷射力。 （4）如图2所示，飞机所受空气阻力与运行速度平方成正比，则设，代入数据可得，解得，则 故当飞机以200m/s的速度水平匀速巡航0.5h的过程中，阻力为 飞机通过的路程为 飞机处于平衡状态，所受推力等于阻力，故飞机推力做的功为 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第04讲 能量的转化与守恒 热机 【新教材人教版】 【知识框架+知识精讲（6个知识归纳+6个题型）+暑假作业】 【情景引入】 汽车启动时，踩下油门就能飞速前进，大家有没有思考它的动力从何而来？汽油在发动机内部燃烧释放热量，推动车轮运转。整个过程里，燃料储存的化学能不断发生变化。生活中电风扇转动、电灯发光、摩擦取暖也都伴随能量变化。能量只会凭空出现或是消失吗？汽车发动机这种利用内能做功的装置又是什么？今天我们就学习能量的转化与守恒规律，认识热机的工作原理。 【知识点1】 能量的转化 1. 各种形式的能 2. 能量的转化与转移 （1）能量的转化 在一定条件下，能量可以从一种形式的能量转化为另一种形式的能量，这种现象叫能量的转化。自然界转化各种形式的能，在一定条件下都可以相互转化。如图为能量转化示意图。 （2）能量的转移 能量可以从一个物体转移到另一个物体，也可以从物体的一部分转移到另一部分。例如，在热传递过程中，内能从高温物体转移到低温物体，或从物体的高温部分转移到低温部分，这属于能量的转移。 转化与转移的区别 （1）能量的转化是伴随着做功体现出来的，能量的形式发生了变化，一种形式的能量增加，一定有其他形式的能量减少。 （2）能量的转移过程中能量的形式没有发生变化。 （3）能量的转化和转移具有方向性。 能量守恒定律 1. 能量守恒定律 （1）能量守恒定律内容：能量既不会消灭，也不会产生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移过程中，能量的总量保持不变。 （2）对能量守恒定律的理解 ①能量守恒定律是自然界最重要、最普遍的基本定律。大到天体，小到原子核，无论是物理学问题还是化学、生物学、地理学、天文学的问题，所有能量转化的过程，都遵从能量守恒定律。 ②能量守恒定律包括“能量转化”和“能量转移”两个方面。 机械能守恒和能量守恒的区别与联系 能量守恒是无条件的，机械能守恒有条件。机械能守恒的条件是在只有重力（或弹力）做功的情形下，物体的重力势能（或弹性势能）和动能发生相互转化，没有其他形式的能转化为机械能，也没有机械能转化为其他形式的能。 2. 永动机 （1）永动机：不需要动力就能源源不断地对外做功的机器，人们把这种机器叫做永动机。 （2）永动机不可能实现。事实证明，能量在转化过程中只要有运动，摩擦就是不可避免的，从而产生热，这样运动的能量就会减少，如果不补充能量，运动就会停止。永动机违背了能量守恒定律，是不可能研制成功的。 【例1】（2026·山西·三模）全国首个地铁氢赋能零碳能源项目，用“光伏+氢能”打造零碳交通，其供能方式如图所示。通过能量调度控制系统，实现地源热泵、制氢站、车辆段用电的智能化调度与高效利用，最终达成能源自给自足与零碳排放的目标。下列有关该项目的说法正确的是（     ） A．在光伏发电的过程中，电能转化为光能 B．氢燃料电池供电时将化学能转化为电能 C．储能电池充电时，将化学能转化为电能 D．能量调度控制系统可使能量无损耗转移 【变式1-1】（2026·山东淄博·二模）“多米诺骨牌”是一项集动手、动脑于一体的运动。如图所示，将骨牌按一定距离排列，轻轻推倒第一张骨牌，其它骨牌会依次倒下。下列说法正确的是（     ） A．骨牌倒下的过程中动能转化为重力势能 B．后面骨牌被推倒的速度越来越大 C．前后骨牌相互作用时，前面骨牌的机械能全部传递给后面骨牌 D．利用较少的能量就可以产生较多的能量，整个过程能量不守恒 【变式1-2】（2026·山东临沂·模拟预测）如图所示，是小朋友和父母们一起去游乐园玩过山车时的情景，下列叙述正确的是（     ） A．过山车从最高处滑下时机械能保持不变 B．到达环形轨道最高点时过山车的重力势能最大 C．过山车冲向高处时，重力势能转化为动能 D．过山车滑行过程中，能量不守恒 【知识点2】热机 1. 热机 （1）定义：如车、船、飞机等的发动机通过燃料燃烧，获得内能，并利用内能做功，像这样的机械叫热机。 （2）工作原理：利用内能来做功 （3）能量转化： （4）热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造不同，但它们有一个共同特点，那就是利用内能做功。 2. 内燃机 燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。内燃机中最常见的是汽油机和柴油机两类。 【例2】（25-26九年级上·福建厦门·阶段检测）如图a为内燃机四冲程工作示意图，图b为迅速压下活塞，厚玻璃筒内硝化棉会燃烧起来，下列说法正确的（     ） A．一个工作循环的正确顺序是：乙甲丁丙 B．图甲冲程是将所有的内能转化为机械能的过程 C．从能量转化角度讲，图b工作时与图甲的原理相似 D．图丁冲程是机械能转化为内能的过程 【变式2-1】（2026·湖南长沙·三模）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 【变式2-2】（25-26九年级上·广东深圳·期中）“九三大阅兵”展示了我国陆海空三军的各式先进装备，下列装备中动力机械不属于热机的是（    ） A．歼-20S隐身战斗机 B．东风-61导弹搭载车 C．电动洗扫车 D．99B主战坦克 【知识点3】汽油机 1.工作原理 利用气缸内汽油燃烧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 （1）主要结构：如图所示，汽油机的主体是气缸。气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆与曲轴相连。 （2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 利用气缸内汽油燃烧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。 （3）试管实验与汽油机构造比较：如图。 3.工作过程 （1）汽油机的一个工作循环：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。通过四个冲程的不断循环来连续工作。 次序 1 2 3 4 冲程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 工作 示意图 气门开闭 进开、排闭 进闭、排闭 进闭、排闭 进闭、排开 活塞运动方向 向下 向上 向下 向上 曲轴的运动 半周 半周 半周 半周 冲程的 作用 吸入汽油和空气的混合物 压缩空气和汽油的混合物，使其内能增加、温度升高 火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功 排出废气 能的转化 机械能转化成内能 内能转化成机械能 说明 1个工作循环，包含4个冲程，活塞往复运动2次，曲轴和飞轮运转2周，对外做功1次 判断内燃机处于哪个工作冲程应抓住两点：一是气门的开与关；二是活塞的运动方向。有火花塞的就是做功冲程，两个气门都关闭，也无火花塞，就是压缩冲程，若是吸气冲程，进气门打开，排气冲程，排气门打开。 （1）汽油机在开始工作时，要靠外力先使曲轴、连杆转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动以后，汽油机才能连续工作； （2）在汽油机的一个工作循环中，包含4个冲程，活塞往复运动两次（两圈），曲轴转动两周，对外做功一次，巧记为“1-4-2-2-1”； （3）在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是靠飞轮的惯性来完成的，故飞轮的质量要足够大； 【例3】（25-26九年级上·山东济南·阶段检测）大多数汽车的内燃机采用的都是汽油机，关于以下汽油机的四个冲程，说法正确的是（     ） A．为汽车提供动力的冲程是甲 B．丙冲程中汽缸内气体的温度会下降 C．依靠飞轮惯性完成的冲程是乙、丙、丁 D．四冲程汽油机在一个工作循环中的工作过程依次是丁、丙、乙、甲 【变式3-1】（25-26九年级上·四川成都·阶段检测）如图所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述中正确的是（     ） A．吸气冲程中，只有空气进入汽缸 B．压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能增加 C．做功冲程中，机械能转化为内能 D．排气冲程中，废气带走的能量只是燃料燃烧释放能量的极少部分 【变式3-2】（2026·山东德州·二模）如图所示是某汽油机一个工作循环的四个冲程的示意图，若该单缸四冲程汽油机的转速为，则下列说法不正确的是（　　） A．正确的工作顺序是乙、甲、丁、丙 B．图甲冲程中的能量转化是机械能转化为内能 C．图乙冲程中吸入气缸内的物质只有空气 D．该汽油机每分钟对外做功300次，共经历了1200个冲程 【知识点4】 柴油机 1.工作原理 利用柴油在气缸内燃烧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 3. 汽油机和柴油机的异同点： 不同点 相同点 项目 汽油机 柴油机 （1）构造基本相同都是燃料在气缸内燃烧，都是内燃机。 （2）都将内能转化为机械能。 （3）每一个工作循环都是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。 构造 汽缸顶部有火花塞 汽缸顶部有喷油嘴 点火 方式 压缩冲程末由火花塞放出电火花点燃，称点燃式 压缩冲程末由喷油嘴向汽缸内喷雾状柴油遇到高温高压的空气自动燃烧，称压燃式 燃料 汽油、吸气冲程吸进汽油和空气混合物 柴油、吸气冲程吸进汽缸的只是空气 压缩比 压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1/9至1/6 压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的1/22至1/16 做功 做功冲程初燃气压强为30至50个大气压，温度2000℃至2500℃，高温高压的气体推动活塞做功 做功冲程初燃气压强为50至100个大气压，温度1700℃至2000℃，高温高压的气体推动活塞做功 效率 效率较低20％至30％ 效率较高30％至45％ 用途 轻便，多用于汽车、飞机、小型农机具 笨重，多用于拖拉机、载重汽车、轮船等重型机械 【例4】（25-26九年级上·湖北武汉·阶段检测）柴油机和汽油机都属于内燃机，下列有关说法中正确的是（     ） A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B．柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气吸入汽缸 C．四冲程汽油机在工作过程中，进气门关闭的冲程是吸气冲程 D．在柴油机的压缩冲程中，活塞的机械能转化为密闭空气的内能 【变式4-1】（26-27八年级·全国·暑假作业）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 【变式4-2】（25-26九年级下·湖南·二轮复习）如图A是四冲程汽油机的工作示意图，如图B是我国古代曾发明的一种点火器，以牛角为套筒，把艾绒黏附在木质推杆前端。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。下列说法错误的是（    ） A．图A丁冲程中存在着化学能转化为内能的过程，甲、乙、丙冲程要消耗外部能量 B．图B把推杆推入牛角套筒内时能量转化过程与热机中的图丁冲程相同 C．做功冲程中，高温、高压燃气减少的内能绝大部分转化为机械能 D．汽油机和柴油机的构造类似，柴油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高 【例5】（25-26九年级上·陕西汉中·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。 【变式5-1】（2026·江苏南京·一模）如图所示是某单缸四冲程汽油机的________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，用水来冷却汽缸。若该汽油机每1秒钟对外做功25次，那么该汽油机飞轮的转速为________r/min。 【变式5-2】（2026·广东深圳·三模）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 1．（25-26九年级上·江苏无锡·阶段检测）某机器的能量流向如图所示，下列家用电器工作时，符合此能量流向的是（     ） A．电灯 B．电风扇 C．电视机 D．电热水壶 2．（2026九年级·河北·专题练习）2025年我国新能源汽车产业持续突破。某款插电式混动智能汽车采用电池与增程器双动力系统，车辆纯电行驶时，增程器不工作，由动力电池供电驱动电机带动车辆行驶。下列对该混动智能汽车的相关分析正确的是（     ） A．混动智能汽车纯电行驶时，会大幅增加大气中的碳排放 B．汽车智能驾驶系统的芯片主要由超导材料制成 C．该车动力电池输出的电能属于二次能源 D．该车纯电启动行驶时，电池的化学能直接转化为汽车的机械能 3．（25-26九年级上·广东湛江·期末）关于四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是（     ） A．吸气冲程：只吸入空气 B．压缩冲程：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 4．（2026九年级·江苏·专题练习）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。下列分析正确的是（     ） A．步骤②中喷入酒精是在模拟做功冲程 B．步骤③中点火时，酒精燃烧越充分，其热值越大 C．步骤③中点火时，将酒精的化学能转化为内能 D．纸杯被顶出去时，瓶内气体的内能增大 5．（25-26九年级上·山东东营·阶段检测）对下列四幅图的分析正确的是（　　） A．甲图：抽出玻璃板，下瓶中出现红棕色气体，表明气体间可以发生扩散现象 B．乙图：悬挂重物不能把两铅块分开，说明分子间存在引力，没有斥力 C．丙图：活塞压缩空气，硝化棉燃烧，此过程将机械能转化为内能 D．丁图：向瓶内打气时瓶塞被推出，此过程与热机的压缩冲程原理相同 6．（2026·广西南宁·三模）如图为一种蒸汽船玩具，在玻璃瓶内装适量水，将小船放置在水面上，点燃蜡烛加热玻璃瓶一段时间，产生大量水蒸气，并和受热膨胀的空气一起从细窄的吸管冲出，推动小船前进。下列有关该实验的说法合理的是（     ） A．加热过程中，玻璃瓶内的水通过做功的方式增大内能 B．吸管处出现白雾，冲出的水蒸气内能增大，温度升高 C．蒸汽推动小船做匀速直线运动，说明力是维持物体运动状态的原因 D．蒸汽推动小船前进，能量的转化方式和内燃机的做功冲程相同 7．（25-26九年级上·四川内江·期末）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． 8．（2026·湖北恩施·二模）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 9．（2026·江苏宿迁·二模）如图1为物理老师自制的水火箭结构示意图，如图2为使用打气筒向水火箭内不断打气示意图，当水面上方压强增大到一定程度时，会使水向下喷出，从而使水火箭升空。结合材料，你认为以下说法正确的是（     ）。 A．利用打气筒向水火箭内打气，水火箭中空气的内能增大 B．打气筒将空气压入水火箭内的能量转化过程与汽油机的做功冲程相同 C．水喷完后，水火箭继续上升的过程中机械能不变 D．水火箭加速升空的过程中水的比热容增大 二、填空题 10．（25-26九年级上·江西宜春·期末）如图甲所示，用力将活塞迅速下压，玻璃筒内的硝化棉燃烧起来。活塞下压过程的能量转化情况与图__________（选填“乙”或“丙”）所示汽油机工作冲程相同。若该汽油机飞轮转速为，则汽油机每秒完成__________个冲程。 11．（2026·广东肇庆·三模）如图所示是热机工作冲程中的__________冲程；为了不让热机在工作时温度太高，在设计时，气缸外有一个水套，里面充满水，是利用了水的__________比较大的物理属性，通过__________的方式减少气缸的内能。 12．（26-27九年级·全国·暑假作业）如图所示，打开礼花喷射器的气阀，压缩气体快速释放，同时礼花喷出，在此过程中，气罐内气体对外做功，将内能转化为____________能，该过程的能量转化情况与四冲程汽油机____________冲程中的能量转化情况相似。 13．（25-26九年级上·甘肃临夏·阶段检测）(1)汽车是我们生活中常用的交通工具，汽油机是汽车的动力设备。单缸汽油机工作的四个冲程中，将内能转化为机械能的是___________冲程；甲图是___________冲程，乙图是___________冲程。 (2)有一台汽油机转速是3000转/分，这台汽油机的活塞每秒钟经过___________个冲程，完成___________个循环，燃气做了___________次功。 14．（2026·广东汕头·二模）“九天”无人机配备高清光电吊舱（摄像设备）、合成孔径雷达，机腹内置模块化任务舱，可容纳上百架小型无人机，实现蜂群作战，被誉为“空中无人机航母”。在跑道上加速起飞过程中，由于机翼上方流速较大，空气压强___________（选填“较大”或“较小”），导致机翼获得升力从而使九天无人机升空，此时以无人机为参照物，山体是___________（选填“运动”或“静止”）的；其涡扇发动机工作时，高温燃气推动涡轮旋转带动风扇产生推力，该过程与乙图中___________（选填“A”或“B”）冲程相似。 三、计算题 15．（26-27八年级·全国·暑假作业）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。 四、综合题 16．（2026年广东省深圳市实验集团南海中学九年级中考考前预测物理试卷）跨学科实践：制作简易热机模型 【项目提出】 随着科技发展，热机是人们获得动力的重要机械，汽车走入寻常百姓家，燃烧汽油的是汽油机。大型轮船和飞机有的使用柴油作为燃料是柴油机，而早年燃烧煤炭的火车使用的是蒸汽机。热机在生产生活中非常重要，如我们能尝试制作一个热机模型，就可以更好地了解热机工作原理及其工作过程中的能量转化。 【项目分析】 蒸汽机工作时，燃料燃烧使水______（填物态变化）成水蒸气，水蒸气推动活塞运动产生动力，蒸汽机的燃烧室在汽缸外，属于外燃机，它的效率非常低，它在工作时______（选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。利用密封的易拉罐加热水，类比家用高压锅，开小孔后蒸汽喷出，可以推动高压阀运动：实现内能转化为机械能。 【项目实施】 实验器材：易拉罐、剪刀、一支去掉笔芯和尾塞的中性笔、水、密封胶、一小块泡沫、一台小风扇、一个酒精灯。 实验步骤∶ (1)以上填空内容应为________、________； (2)①在易拉罐的底部开一小孔，将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内；（操作过程中要注意安全） ②在易拉罐内加入少量的水； ③用一小块泡沫和密封胶，将易拉罐的口封严。将易拉罐平放在支架上，且保证留着喷气的中性笔位于罐子_____（填“上”或“下”）部分； (3)点燃酒精灯加热易拉罐，观察到水沸腾后有“白气”喷出，推动风扇转动，但是风扇的转速比较慢。请你提出一种能增大风扇转速的方法_____； 【项目拓展】 (4)一架飞机搭载的涡轮喷气发动机，飞机所受空气阻力与运行速度平方的关系如图2所示，当飞机以200m/s的速度水平匀速巡航0.5h的过程中，推力做了多少功_____。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $