10.4 热机 同步练 2026-2027学年北师大版物理九年级全一册

**基本信息** 聚焦热机四冲程、能量转化及效率计算，通过基础辨析-情境应用-实验探究三级分层，构建从物理观念到科学思维的巩固路径。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础|四冲程判断、能量转化类型|单选题1-3直接考查冲程定义，填空题11识别冲程及比热容应用，强化物理观念| |中档|综合辨析与情境迁移|单选题4-8结合图示辨析多冲程能量转化，填空题12-14关联实验装置（走马灯、喷雾器），培养科学推理| |提升|实验探究与定量计算|实验题17-18设计内能变化转化实验，计算题19-20结合热值效率计算，体现科学探究与社会责任|

10.4 热机 同步预习 一、单选题 1．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 2．如图表示四冲程内燃机工作时的示意图，一个工作循环的正确顺序为（     ） A．甲、乙、丙、丁 B．丁、丙、乙、甲 C．甲、丁、乙、丙 D．甲、丙、乙、丁 3．如图所示，点燃走马灯底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。汽油机四个冲程中与其能量转化相同的是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 4．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 5．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 6．下列关于燃料的热值与热机的效率的说法，正确的是（     ） A．无烟煤的热值比1kg无烟煤的热值大 B．燃料的热值越大，完全燃烧放出的热量越多 C．一般情况下，汽油机比柴油机的效率高 D．工作相同时间，柴油机的效率越高，消耗的燃料越少 7．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 8．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 9．如图，加热试管中的水至沸腾。分析橡胶塞被冲出的过程，其能量转化与汽油机的哪个冲程类似（     ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 10．关于下图所示的四种情景，下列说法中正确的是（     ） A．图甲所示说明分子之间存在斥力 B．图乙所示木塞冲出时试管口出现“白雾”，说明水蒸气的内能增加 C．图丙所示是柴油机的做功冲程，其主要能量转化与图乙相同 D．图丁所示实验中，压缩气体时烧瓶温度升高是通过热传递实现的 二、填空题 11．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．如图A，迅速来回拉动绳子看到塞子被顶出，塞子被顶出过程的能量转化相当于B图中的________（选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）冲程能量转化过程。若四缸四冲程柴油机的转速为3000r/min；1s内该缸对外做功________次。 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，此冲程的能量转化情况与________（选填“乙”或“丙”）图相同。若汽油机1s内对外做功15次，则其曲轴的转速为________r/min。为了降低汽油机汽缸的温度，汽缸外有一个水箱体，使汽缸被水包围着，这是通过________的方式减少汽缸的内能。 14．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。 15．小明在探究冰熔化特点时，用酒精灯加热50g的冰，每2分钟完全燃烧的酒精质量均为0.1g，保持加热效率不变时，冰的温度随时间变化的图像如图所示。由此可知：冰全部熔化成水后4分钟吸收热量为________J，实验中4分钟酒精完全燃烧放出的热量为_______J，BC过程中被加热物质的内能将增加_______J。[c水=4.2×103J/（kg·℃），q酒精=3×107J/kg] 三、作图题 16．小宇利用易拉罐、纸杯等材料自制了一个简易火箭引擎，如图1所示。他在易拉罐内喷入少量酒精作为燃料，将纸杯倒扣在罐口上，用电子点火器在罐壁下方开孔处点火，随即看到纸杯迅速升空。请在坐标图2中画出从开始点火到纸杯离开罐口这一过程中，罐内的气体内能E随时间变化的大致图像。 四、实验题 17．为了探究物体内能变化与做功的关系，某小组同学利用气压式喷雾器、数字式温度计、小风扇等进行实验，如图所示。 (1)该实验通过_________的变化来反映气体内能的变化，这里所运用的物理研究方法是_________； (2)图丙中，打开喷嘴处的阀门，迅速放出喷雾器内一部分气体时，喷雾器前的小风扇转动，此时气体的___________能转化为风扇的___________能，与四冲程内燃机的___________冲程相同。 18．如图1为自制的“内能改变演示器”。其装置只有左端管道开口，处为气嘴，处为管内温度显示屏，处为管道阀门，处为橡胶软塞。 (1)关闭处阀门，用打气筒通过气嘴向装置内打气，能观察到处温度显示屏示数________（选填“升高”“降低”或“不变”），管内气体内能________（选填“增加”“减少”或“不变”），此过程相当于图2中热机的________（选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）图的工作冲程。 (2)打气筒向装置内压入一定气体后，打开处阀门，观察到处软塞飞出，同时管内出现白雾，白雾是________（填物态变化名称）产生的。 (3)该“内能改变演示器”主要演示的是通过________方式改变内能。 五、计算题 19．煤具有易燃污染小、成本低等特点。用秸秆煤将一壶质量为的20℃的水加热到100℃，此过程消耗秸秆煤，秸秆煤的热值约为，水的比热容为。试求： (1)这些水吸收的热量是多少？ (2)秸秆煤完全燃烧放出的热量是多少？ (3)该过程的热效率是多少？ 20．如图是某太阳能热水器，向其中注入50kg的水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到50℃。水的比热容是。试求： (1)这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少？ (2)如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是，则这段时间该热水器的效率是多少？ (3)若用煤燃烧来提供的热量，需完全燃烧多少千克煤？（煤的热值约为） 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 《10.4 热机 同步预习-2026-2027学年北师大版物理九年级全一册》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C C C D C D B B C D 1．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。 2．C 【详解】甲图：左侧进气门打开，右侧排气门关闭，活塞向下运动，外界混合气被吸入气缸，为吸气冲程； 丁图：两个气门全部关闭，活塞向上运动，气缸内气体被压缩，为压缩冲程； 乙图：两个气门全部关闭，活塞向下运动，燃气燃烧膨胀推动活塞下行做功，为做功冲程； 丙图：右侧排气门打开，左侧进气门关闭，活塞向上运动，气缸内废气被排出，为排气冲程； 四冲程标准顺序为吸气、压缩、做功、排气，对应甲、丁、乙、丙，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 3．C 【详解】走马灯中，热空气上升驱动扇叶转动，是将内能转化为机械能的过程。四冲程汽油机的做功冲程中，燃料燃烧释放的内能推动活塞做功，也是将内能转化为机械能，与走马灯的能量转化一致，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 4．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。 5．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。 6．D 【详解】A．热值是燃料的一种特性，热值大小仅与燃料的种类有关，而与燃料的质量、燃料的燃烧程度无关，所以1kg无烟煤的热值与10kg无烟煤的热值一样大，故A错误； B．根据知，在质量相同时，燃料的热值越大，完全燃烧放出的热量越多，故B错误； C．一般柴油机的压缩比比汽油机大得多，且柴油燃烧要比汽油燃烧更充分，所以柴油机的效率更高一些，故C错误； D．柴油机的效率高，有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值大，在输出功率相同时，工作相同时间，效率越高消耗燃料越少，故D正确。 故选D。 7．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。 8．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。 9．C 【详解】加热试管使水沸腾后，高温高压的水蒸气推动橡胶塞冲出，是水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，而在汽油机四个冲程中，做功冲程是高温高压燃气膨胀对外做功，将内能转化为机械能，和本实验的能量转化一致。 故选C。 10．D 【详解】A．图甲中，两个铅块结合后能悬挂重物不分开，说明分子间存在引力，故A错误； B．图乙中，当水蒸气推动木塞冲出时，水蒸气对木塞做功，其自身的内能会转化为木塞的机械能，因此水蒸气的内能减少，温度降低，水蒸气遇冷液化，形成我们看到的“白雾”，故B错误； C．图丙中，根据图中冲程中火花塞点火和活塞向下移动的特点，可以判断这个冲程是汽油机的做功冲程，此冲程是将内能转化为机械能，其主要能量转化与图乙相同，故C错误； D．图丁中，压缩气体时气体温度升高是通过做功实现的，烧瓶温度升高是瓶内气体传热给烧瓶，通过热传递实现的，故D正确。 故选D。 11． 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． 乙 25 【详解】图A中塞子被顶出时，是气体的内能转化为塞子的机械能，对应四冲程汽油机的做功冲程。 对B图冲程判断： 甲中排气门打开，活塞向上，是排气冲程； 乙中气门都关闭，活塞向下，火花塞点火，是做功冲程，内能转化为机械能，和塞子被顶出的能量转化一致； 丙中进气门打开，活塞向下，是吸气冲程； 丁中气门都关闭，活塞向上，是压缩冲程，机械能转化为内能。 柴油机转速 即每秒飞轮转50转。四冲程柴油机每飞轮转2圈，单个气缸对外做功1次，因此1s内该缸对外做功次。 13． 乙 1800 热传递 【详解】图甲中两气门关闭，火花塞点火且活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，图乙中水蒸气膨胀做功将塞子冲出，也是内能转化为机械能，故能量转化情况与乙图相同。 四冲程汽油机每完成一个工作循环对外做功1次，曲轴转动2圈。已知1s内对外做功15次，则1min内做功 次，故曲轴转速为 。 汽缸被水包围，热量从高温的汽缸传递给低温的水，这是通过热传递的方式减少汽缸的内能。 14． 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。 15． 1.05×103 6×103 1050 【详解】冰熔化过程中温度不变，完全熔化成水后温度才会上升，也就是图中的8min～12min，此时段，水温从0℃上升到5℃，水温升高了5℃，冰化成水后质量不变， 所以4min中水吸收的热量为 每2min完全燃烧酒精0.1g，4min燃烧酒精0.2g，所以放出的热量为 BC段物质吸收的热量转化成了物质的内能，BC段也加热4min，所以和CD段吸收热量相同为1050J，所以内能增加了1050J。 16． 【详解】开始时，罐内气体内能较小，随着温度升高，气体内能增大，增大到一定程度，推动纸杯运动，对外做功，内能减小，据此作图。 17．(1) 温度计示数 转换法 (2) 内 机械 做功 【详解】（1）内能无法直接观察，本实验中气体内能变化会引起温度变化，因此通过温度计示数（温度）的变化反映气体内能的变化，将不易直接观察的物理量转换为容易测量的物理量，这种研究方法是转换法。 （2）打开阀门后，瓶内高压气体对外做功，推动风扇转动，此过程气体的内能转化为风扇的机械能。 四冲程内燃机的做功冲程，也是内能转化为机械能，因此该过程和做功冲程能量转化相同。 18．(1) 升高 增加 乙 (2)液化 (3)做功 【详解】（1）关闭C处阀门，用打气筒通过气嘴向装置内打气，对管内气体做功，机械能转化为内能，所以管内气体内能增加，温度升高；这个过程对应的是热机的压缩冲程。由图2可知，甲图进气门关闭、排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程；乙图进气门、排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；丙图进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程；丁图进气门、排气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程；故此过程对应乙冲程。 （2）打开处阀门，处软塞飞出，是管内气体对软塞做功，内能转化为机械能，管内气体温度降低，空气中的水蒸气遇冷液化成小水珠，也就是白雾。 （3）打气时对气体做功、打开阀门时气体对软塞做功，都是通过做功的方式改变内能。 19．(1) (2) (3)10% 【详解】（1）水的质量为，初温，末温，水的比热容。 水吸收的热量是 （2）设秸秆煤的质量为，热值。 秸秆煤完全燃烧放出的热量是 （3）该过程的热效率是 20．(1) (2)30% (3)0.8kg 【详解】（1）50kg的水，水温从10℃升高到50℃，吸收的热量 （2）热水器的效率 （3）由题意得，煤完全燃烧放出的热量 由得需完全燃烧煤的质量 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $