10.4 热机（讲义）物理新教材北师大版九年级全一册

本讲义聚焦初中物理“热机”核心知识点，系统梳理热机的定义、能量转化原理，从蒸汽机、内燃机到汽轮机、喷气发动机的种类，再到汽油机和柴油机的结构、四冲程工作过程及区别，延伸至火箭工作原理，构建完整知识支架。 资料通过“随学随练”“跨学科实践”（如制作热机模型）和“航天案例”（长征火箭）设计，培养科学探究能力与科学思维，强化能量观念。课中辅助教师突破重难点，课后分层练习助学生查漏补缺，提升物理核心素养。

第十章 机械能、内能及其转化 第4节 热机 课标要点 1. 了解热机的原理和构造。 2. 掌握热机的工作过程和能量转换，了解汽油机和柴油机的主要区别。 3. 了解火箭的工作原理。 学习重难点 重点：热机的工作过程和能量转换。 难点：了解汽油机和柴油机的主要区别。 知识点 热机的种类及原理 1.热机的定义： 将燃料燃烧时产生的高温高压气体的内能转化为机械能的机器，统称为热机。 2.热机的原理： 燃料燃烧把化学能转化为内能，内能又转化为机械能。 3.热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机等。 （1）蒸汽机：是将蒸汽的能量转换为机械功的往复式动力机械，蒸汽机需要一个使水沸腾产生高压蒸汽的锅炉，这个锅炉可以使用木头、煤、石油或天然气甚至可燃垃圾作为热源。蒸汽膨胀推动活塞做功。 （2）内燃机：是一种将燃料的化学能转化为机械能的装置，广泛应用于交通运输、农业机械和发电设备等领域，在人们的生产和生活中发挥着重要作用。 （3）汽轮机：是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功。汽轮机是现代火力发电厂的主要设备，也用于冶金工业、化学工业、舰船动力装置中。 （4）喷气发动机：是一种通过喷气产生推力的反作用式发动机。喷气发动机包括空气喷气发动机和火箭发动机两类。前者本身只携带燃料，它需要利用外界空气来助燃，因而飞行高度受到一定的限制，不宜在空气稀薄的高空飞行；后者简称为火箭，它本身带有燃料和氧化剂，不需要依靠外界空气来助燃，因而飞行高度不受限制。在现代航空运输飞机上使用最多的空气喷气发动机是涡轮风扇发动机。 随学随练 1．（22-23九年级上·广西柳州·期末）如图所示的是热机的能量转化过程，其中虚线椭圆内应该填（　　） A．内能 B．电能 C．动能 D．势能 【答案】A 【详解】热机工作时，燃料燃烧，将燃料的化学能转化为内能，然后内能再通过做功转化为机械能，所以虚线椭圆内应该填内能，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．（2026·新疆乌鲁木齐·二模）下列运输工具的热机工作时不需要空气的是（     ） A．直升机 B．游艇 C．货车 D．火箭 【答案】D 【详解】热机工作需要氧气支持燃烧，不同热机的氧气来源不同。直升机、游艇、货车的热机都是内燃机，需要从空气中获取氧气来燃烧燃料；火箭发射自带氧化剂，不需要依靠空气中的氧气，在真空环境也能工作，故选D。 3．（25-26九年级上·河北沧州·期末）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。 4．（25-26九年级上·辽宁葫芦岛·期末）在跨学科实践课上，某小组围绕“制作内燃机还是外燃机模型”进行了探究，最终完成了简易热机模型的设计与制作。 【项目提出】 简易热机模型的类型探究——内燃机与外燃机的比较与选择。 【项目分析】 （1）热机的原理 如图（a），将试管中的水加热一段时间后，塞子冲了出去，瓶内气体的内能转化为塞子的______能。此实验基本展示了热机的工作原理。 （2）热机的分类 外燃机：燃烧室在气缸外，如蒸汽机、燃烧燃料使水变成______，推动活塞做功。 内燃机：燃料在气缸内部燃烧，利用燃烧产生的高温高压气体推动活塞做功。其原理与图（b）中______的原理相同。 【项目实施】 （3）制作简易内燃机模型 如图（c），在塑料瓶的侧壁上打一个小孔，向瓶内喷入适量酒精，将塑料杯倒扣在瓶口，用点火器通过侧壁小孔点燃瓶内酒精，塑料杯被向上弹开，瓶内气体内能变______，此过程与四冲程内燃机______冲程的能量转化相同。 【评价交流】 若喷入酒精少，实验效果差；喷入酒精多，易引发瓶口及塑料杯燃烧，存在安全隐患。 综合安全性与可操作性的考虑，同学们最终选择了制作外燃机模型。 【答案】 机械 水蒸气 甲 小 做功 【详解】[1]将试管中的水加热一段时间后，塞子冲了出去，瓶内气体对塞子做功，瓶内气体的内能减小，瓶内气体的内能转化为塞子的机械能，此实验基本展示了热机的工作原理。 [2]外燃机：燃烧室在气缸外，如蒸汽机、燃烧燃料使水吸收热量，汽化成气态的水蒸气，水蒸气推动活塞做功，水蒸气的内能转化为活塞的机械能。 [3]图(b)中甲燃料燃烧，产生高温高压气体，气体对风车做功，将内能转化为风车的机械能，推动风车转动，图b中乙燃料燃烧，给水加热，水吸收热量，汽化成高温的水蒸气，水蒸气对风车做功，将内能转化为风车的机械能，推动风车转动，因此内燃机燃料在气缸内部燃烧，利用燃烧产生的高温高压气体推动活塞做功。其原理与图（b）中甲的原理相同。 [4][5]在塑料瓶的侧壁上打一个小孔，向瓶内喷入适量酒精，将塑料杯倒扣在瓶口，用点火器通过侧壁小孔点燃瓶内酒精，酒精燃烧，将化学能转化为内能，内能转化为塑料杯的机械能，塑料杯被向上弹开，瓶内气体内能变小。四冲程内燃机的吸气和排气冲程没有能量转化，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能，因此此过程与四冲程内燃机做功冲程的能量转化相同。 知识点 汽油机 1.定义：燃烧汽油的内燃机。 2.结构：主要由气缸、活塞、进气道、进气阀、排气道、排气阀、曲轴连杆、飞轮和火花塞组成。 3.冲程：活塞在气缸内做一次单向运动叫做一个冲程。 4.工作过程：汽油机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成。 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 进气门 开 关 关 关 排气门 关 关 关 开 活塞 下 上 下 上 能量转化 -- 机械能转化为内能 内能转化为机械能 -- 5.应用：汽油机转速高、结构简单、质量轻、造价低廉、运转平稳、使用维修方便。汽油机在汽车、飞机、快艇、赛车、小型农机、园林机械甚至航模等都大量采用。 知识拓展：汽车的排量 混合气体的压缩和燃烧在汽缸内由活塞所封闭的“燃烧室”里进行，活塞往复运动，“燃烧室”容积发生变化，其最大值和最小值的差值就是汽缸的排量，通常用升(L)或毫升(mL)来量度。小型汽车的排量一般为 1.0~ 4.0L。若每个汽缸的排量为0.5L，则四缸发动机的排量就为 2.0L。 随学随练 1．（24-25九年级上·辽宁盘锦·开学考试）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。 【答案】 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。 2．（25-26九年级上·河南焦作·期中）如图所示是四冲程汽油机的工作示意图，下列描述错误的是（     ） A．甲做功冲程燃气的内能转化为活塞的机械能 B．乙排气冲程活塞向上运动，把废气排出气缸 C．丙吸气冲程活塞向下运动，空气进入气缸 D．丁压缩冲程活塞向上运动，燃料混合物被压缩，活塞的机械能转化为燃料混合物的内能 【答案】C 【详解】A‌．甲图中进气门和排气门都关闭，高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功，是做功冲程。做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动，将燃气的内能转化为活塞的机械能，故A正确，不符合题意； B‌．乙图中进气门保持关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸，是排气冲程。排气冲程时，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸，故B正确，不符合题意； C‌．丙图，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汽缸，是吸气冲程。吸气冲程中，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，而不是只有空气进入气缸，故C错误，符合题意； D‌．丁图，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，是压缩冲程。压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，活塞的机械能转化为燃料混合物的内能，故D正确，不符合题意。 故选C。 3．（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。 4．（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。 知识点 柴油机 1.柴油机和汽油机的不同点： 内燃机 汽油机 柴油机 燃料 汽油 柴油 结构 火花塞 喷油嘴 吸入物质 汽油和空气混合物 空气 压缩程度 较小 较大 点火方式 点燃式 压燃式 效率 较低 较高 应用 轻型机械 重型机械 2. 柴油机和汽油机的相同点： 一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次； 压缩冲程把机械能转化为内能，做功冲程把内能转化为机械能 知识拓展：柴油机的应用 在实际应用中，柴油机比汽油机要笨重些。但一般柴油机的效率较高，功率较大，并且柴油的价格通常又比汽油低，因而柴油机多用在拖拉机、坦克、轮船、内燃机车、载重汽车以及小型发电机上。 随学随练 1．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。 【答案】 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。 2．（2026·山东枣庄·模拟预测）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。 3．（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。 4．（25-26九年级上·河南南阳·期中）如图所示，在纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年的九三阅兵中，国产99B主战坦克方队以整齐编队通过天安门广场，该坦克采用柴油内燃机驱动，则下列分析不正确的是（　　） A．柴油燃烧时将化学能转化为内能 B．柴油燃烧过程中其热值保持不变 C．柴油机选用水做发动机的冷却液利用了水的比热容小 D．柴油机在吸气冲程中吸入的只有空气 【答案】C 【详解】A．柴油燃烧是化学变化，将燃料的化学能转化为内能，故A正确，不符合题意； B．热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与燃烧过程无关，因此柴油燃烧过程中热值保持不变，故B正确，不符合题意； C．柴油机选用水做发动机的冷却剂，是利用了水的比热容大的特点（相同质量的水和其他物质相比，升高相同温度时水能吸收更多热量），故C不正确，符合题意； D．柴油机在吸气冲程中吸入的只有空气，柴油是在压缩冲程末通过喷油嘴喷入气缸的， 故D正确，不符合题意。 故选C。 知识点 火箭 1.组成：我国古代最早的火箭由箭头、箭杆、箭羽和火药筒四部分组成，是现代火箭的雏形。 2.现代火箭使用的是喷气发动机。 3.液体燃料火箭喷气发动机主要由燃料箱、氧化剂箱、输送装置、燃烧室和喷口组成。 4.能量转化：燃料的化学能转化为内能，进而转化为火箭的机械能。 5.现代火箭优点：功率巨大、可在高空飞行、可飞出大气层。多级火箭可以作为星际航行的运载工具。 6.我国航天事业发展：2016年11月3日，长征五号运载火箭首飞成功，标志着我国运载火箭实现升级换代，是我国由航天大国迈向航天强国的关键一步。 随学随练 1．（2026·天津河西·一模）2025年12月27日，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙火箭成功发射气象卫星风云四号03星。如图所示，火箭升空过程中，燃料燃烧产生的内能转化为机械能，这与热机的哪个冲程能量转化方式一致（　　） 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】火箭升空时，将燃料燃烧产生的内能转化为火箭机械能。热机四冲程中，吸气、排气冲程无能量转化；压缩冲程将机械能转化为内能；做功冲程将内能转化为机械能。故选C。 2．（25-26九年级上·广东广州·阶段检测）小明用可乐瓶制作了一个“小火箭”，通过打气筒压缩“小火箭”中空气的方式发射，如图所示，与空气推动“小火箭”升空过程的能量转化情况相同的冲程是（　　） 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】空气推动“小火箭”升空时，瓶内压缩空气对外做功，内能转化为机械能。吸气冲程、排气冲程没有能量转化；压缩冲程将机械能转化为内能；只有做功冲程是燃气膨胀对外做功，将内能转化为机械能，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C 。 3．（2025·广东肇庆·二模）2024年9月25日，中国成功发射一枚洲际弹道导弹，飞行距离约1.2万公里，精确命中预定海域。该洲际弹道导弹点火后的情景如图所示，其发动机是__________（选填“电动机”或“热机”），工作时主要将化学能转化为______能再转化为______能。 【答案】 热机 内 机械 【详解】热机是利用内能来做功的机器，洲际弹道导弹的发动机通过燃烧燃料，将燃料的化学能转化为内能，产生高温高压气体，然后这些气体膨胀对外做功，将内能转化为导弹的机械能，推动导弹飞行。而电动机是将电能转化为机械能的装置，不符合导弹发动机的工作原理。所以该洲际弹道导弹发动机是热机，工作时主要将化学能转化为内能再转化为机械能。 题型 内燃机冲程判断与能量的转化综合 1.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。若两个气门都关闭，则可能是压缩冲程或做功冲程；若只有一个气门打开，则可能是吸气冲程或排气冲程。 二是活塞的运动方向。若活塞向下运动，则可能是吸气冲程或做功冲程；若活塞向上运动，则可能是压缩冲程或排气冲程。 2.能量转化： 在四个冲程中，压缩冲程把机械能转化为内能，做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能。 活学活用 1．如图所示是四冲程汽油机工作过程的原理图，其中做功冲程的图是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】 A．图中气门一开一闭，活塞向上运动，是排气冲程，故A不符合题意； B．图中气门一开一闭，活塞向下运动，是吸气冲程，故B不符合题意； C．图中进气门和排气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，故C符合题意； D．图中进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，故D不符合题意。 故选C。 2．阜阳“枕头馍”制作过程中，将生馍放入蒸笼加热时，馍内气体膨胀对外做功。这一过程涉及的能量转化与四冲程汽油机的哪个冲程相似（　　） 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】将生馍放入蒸笼加热时，馍内气体膨胀对外做功，该过程中内能转化为机械能。做功冲程中高温高压气体对活塞做功，将内能转化为机械能，故选C。 3．2025年12月20日，长征五号火箭在文昌发射场将通信技术试验卫星二十三号卫星送入太空，火箭升空时燃料燃烧推动火箭加速。与这一能量转化相似的是（   ） A．热机的压缩冲程 B．风力发电过程 C．火力发电过程 D．钻木取火过程 【答案】C 【详解】A．题目中描述的是"燃料燃烧推动火箭加速"，这是一个化学能转化为内能，再转化为机械能的过程。具体来说：火箭燃料燃烧时，化学能转化为内能，通过喷出的高温气体产生推力，内能进一步转化为火箭的机械能。热机的压缩冲程是机械能转化为内能的过程，与题目中的能量转化过程不同，故A不符合题意； B．风力发电过程是风的动能转化为电能的过程，没有燃料燃烧，能量来源不同，故B不符合题意； C．火力发电过程是燃料的化学能转化为内能，内能通过推动汽轮机转化为机械能，机械能再通过发电机转化为电能。其包含的化学能→内能→机械能的转化过程与火箭升空时相似，故C符合题意。 D．钻木取火过程是机械能转化为内能的过程，与题目中的能量转化方向相反，故D不符合题意。 故选C 。 题型 热机工作过程的相关计算 1.内燃机在开始工作时，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，内燃机才能连续工作。 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。 活学活用 1．一台单缸四冲程柴油机飞轮的转速是3 600 r/min，则柴油机每秒钟 A．完成60个循环，120个冲程 B．做功30次，活塞往复60次 C．完成60个循环，60个冲程 D．做功1 200次，活塞往复1 200次 【答案】B 【详解】内燃机的一个工作循环有四个冲程，飞轮转2圈；即：飞轮每转2圈，完成一个工作循环，对外做功1次； 单缸四冲程内燃机飞轮的转速为3600r/min，则该柴油机每秒钟转60圈，即活塞往复60次，完成120个冲程，30个工作循环，对外做30次功， 故选B． 2．如图所示是单缸四冲程汽油机某一冲程的工作示意图，该冲程是________冲程。若此汽油机每秒火花塞点火20次，则飞轮的转速为________r/min。 【答案】 做功 2400/ 【详解】[1]由图可知，汽油机的进气门、排气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，因此该冲程是做功冲程。 [2]四冲程汽油机每完成1个工作循环，飞轮转2圈，仅在做功冲程点火1次。已知每秒点火20次，说明每秒飞轮转 飞轮每分钟转,则飞轮的转速为2400r/min。 3．汽车发动机选择水作为冷却液是利用水_________的特性，这是通过_________的方式改变发动机内能的，某小型单缸四冲程汽油机，每个工作循环做功500J，曲轴的转速是300r/min，则该汽油机每分钟完成_________个工作循环，它的功率是_________W。 【答案】 比热容较大 热传递 150 1250 【详解】[1]由于水的比热容较大，和其它物质相比，在质量和升高相同的温度时，水吸热的热量更多，冷却效果更好，故汽车发动机选择水作为冷却液是利用水比热容较大的特性。 [2]发动机通过冷却液循环带走热量，热量发生传递，这是通过热传递的方式改变发动机的内能。 [3]四冲程汽油机的一个工作循环中，活塞往复2次，曲轴转动2周，做1次功，已知曲轴的转速为300r/min，则该汽油机每分钟完成的工作循环次数为 [4]每个工作循环做功500J，则1分钟做功为 所以该汽油机的功率为 基础通关 1．（25-26九年级上·四川成都·期中）下列动力机械不属于热机的是（   ） A．文老师骑的雅迪电动自行车里的电动机 B．四火老师骑的雅马哈摩托车里的汽油发动机 C．歼-20战机里的涡扇15煤油发动机 D．长征五号火箭里的液氢液氧发动机 【答案】A 【详解】汽油发动机、煤油发动机和火箭都是热机，工作时把内能转化为机械能，而电动机是把电能转化为机械能，不符合热机的特点，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．（25-26九年级上·江西赣州·阶段检测）如图所示，将一个空易拉罐的底部钻一个小孔，从易拉罐开口端向罐内喷适量酒精喷雾，然后将一个空纸杯迅速套上。用细线将易拉罐水平悬挂在铁架台上，将点燃的打火枪靠近底部的小孔，纸杯就会“向前”飞去。纸杯飞出过程中，下列说法正确的是（　　） A．罐内气体的内能增加 B．酒精燃烧时，将化学能转化为机械能 C．纸杯飞出去时，易拉罐对纸杯做了功 D．能量转化情况与内燃机的做功冲程相同 【答案】D 【详解】AC．纸杯飞出去时，易拉罐内的酒精气体对纸杯做功，气体的内能减小，故AC错误； B．酒精燃烧时，先将化学能转化为内能，然后由高温高压气体对外做功转化为机械能，故B错误； D．纸杯飞出过程中，内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程相同，故D正确。 故选D。 3．（25-26九年级上·山东淄博·期末）如图所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”。下列说法正确的是（　　） A．管口出现的“白气”是水蒸气 B．水蒸气推出橡胶塞导致水蒸气内能减少 C．水蒸气推出橡胶塞的过程，相当于四冲程汽油机的排气冲程 D．水被加热的过程中，其内能是通过做功的方式改变的 【答案】B 【详解】A．管口出现的“白气”是试管内喷出的高温水蒸气遇到外界较冷的空气液化形成的小水滴，水蒸气是无色透明的气体，是看不见的。故A错误； B．水蒸气对橡胶塞做功，将水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，所以水蒸气的内能会减少，温度降低。故B正确； C．水蒸气推出橡胶塞的过程，是内能转化为机械能的过程，相当于四冲程汽油机的做功冲程，而排气冲程是排出废气。故C错误； D．水被加热的过程中，是通过酒精灯的火焰，从外界吸收热量，使水的内能增加，温度升高。这是通过热传递的方式改变内能的。故D错误。 故选B。 4．如图a为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断错误的是（   ） A．图a中气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力 B．图a中气缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小 C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图b中B图所示的工作原理相似 D．图b中汽油机一个工作循环的正确顺序是A→B→C→D 【答案】D 【详解】A．a图中，气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，其内能减小，同时推动活塞，使舰载机获得巨大的牵引力，故A正确，不符合题意； B．图a中气缸内的蒸汽推动活塞时，内能转化为机械能，蒸汽的内能减小，故B正确，不符合题意； C．根据气门的开闭情况和活塞的运动方向可以判断出：A是吸气冲程、B是做功冲程、C是压缩冲程、D是排气冲程，蒸汽弹射装置工作时内能转化为机械能，与汽油机的做功冲程相似，与图b中B图所示的工作原理相似，故C正确，不符合题意； D．四冲程汽油机一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，所以汽油机一个工作循环的正确顺序是A→C→B→D，故D错误，符合题意。 故选D。 5．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。 6．（25-26九年级上·吉林·阶段检测）中国航天把月球载人探测器命名为“揽月”，下列技术适用于宇航员在太空中应用的是（    ） A．声呐定位 B．红外遥感 C．风力发电 D．热机驱动 【答案】B 【详解】A．太空中是真空，声呐定位利用的是超声波，超声波不能在真空中传播，故A不符合题意； B．红外遥感利用的是红外线，红外线可以在真空中传播，故B符合题意； C．太空中是真空，不能形成风，不能利用风力发电，故C不符合题意； D．太空中是真空，没有氧气，热机驱动燃烧燃料需要氧气，故D不符合题意。 故选B。 7．（24-25九年级上·福建南平·阶段检测）科幻大片《流浪地球》中地球为脱离木星，主人公点燃了木星上的可燃气体，从而将地球推离木星，其中“点燃木星”将地球推开相当于内燃机的___________冲程，该冲程的能量转换方式是___________。 【答案】 做功 内能转化为机械能 【详解】内燃机的做功冲程中，燃料燃烧释放的内能会推动部件做功，实现能量转化。点燃木星可燃气体后，气体对地球做功，将地球推离，这一过程与内燃机做功冲程的工作原理一致。 在“点燃木星”推动地球的过程中，可燃气体燃烧产生的内能通过做功的方式转化为地球的机械能，所以该冲程的能量转换方式为内能转化为机械能。 8．（25-26九年级上·山东菏泽·期末）如图所示是小明设计的简易热机模型，燃料燃烧后用它来加热密封的易拉罐中的水，易拉罐的一侧开小孔后让蒸汽喷出，推动风车转动。此时工作物质是___________，该模型可以看成是___________（选填“内燃机”或“外燃机”）。 【答案】 水蒸气 外燃机 【详解】[1]燃料加热密封易拉罐内的水，使水吸热汽化成水蒸气，水蒸气从开孔喷出推动风车转动，所以工作物质是水蒸气。 [2]内燃机的燃料是在汽缸内部燃烧，而这个模型中燃料在外部加热易拉罐，故属于外燃机。 9．（25-26九年级上·河南商丘·期末）（跨学科实践）柴油机是_________燃机，蒸汽机是_________燃机（选填“内”或“外”），蒸汽机的工作物质是_________，这两种机器_________更安全，它们工作时能量是如何转化的_________。 【答案】 内 外 水蒸气 蒸汽机 内能转化为机械能 【详解】[1]内燃机的定义是燃料在气缸内部燃烧的热机。柴油机工作时，柴油会直接喷入气缸内部，与空气混合后点火燃烧，产生的高温高压气体直接推动活塞做功，因此属于内燃机。 [2]外燃机的定义是燃料在气缸外部燃烧的热机。蒸汽机的燃料在气缸外的锅炉中燃烧，通过加热锅炉里的水产生能量，并不直接在气缸内燃烧，因此属于外燃机。 [3]蒸汽机的工作过程是：燃料在锅炉外燃烧，加热锅炉内的水，水变成高温高压的水蒸气，被送入气缸推动活塞做功，所以它是蒸汽机的工作物质。 [4]蒸汽机的燃料在外部燃烧，气缸内的水蒸气压力相对稳定且可控，燃烧过程与气缸分离，即使出现故障，风险也相对较低；柴油机的燃料在气缸内燃烧，内部压力极高，若气缸出现破裂等故障，高压气体会瞬间释放，危险性更高。因此蒸汽机更安全。 [5]两种机器的能量转化路径一致，燃料燃烧时把化学能转化为内能，热机就是利用内能来做功的机器，工作时把内能转化为机械能。 10．（25-26九年级上·河北石家庄·期末）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。 11．（25-26九年级上·广东深圳·期中）如图甲所示，小明在吹气球时，被吹大了的气球没能用手握住，呼啸着飞了出去，此过程是将内能转化成_________能。图乙中的_________（选填“A”或“B”）是做功冲程。若一台四冲程柴油机，飞轮转速为3000r/min，若气缸在做功冲程中，每次做功400J，每秒钟对外做功_________J。 【答案】 机械 A 【详解】[1]高压气体向后冲出，使气球向前前进，是将内能转化为机械能。 [2]如图A，进气门和排气门都关闭，活塞向下运行，高温高压的燃气推动活塞做功，因此是做功冲程，也是将内能转化为机械能，即图甲中发生的能量转化与图乙的A图中的能量转化相同。 [3]四冲程柴油机飞轮的转速是 表示每秒钟飞轮转动50圈，因为飞轮每转动2圈，对外做功1次，则该柴油机每秒钟对外做功25次，已知每次做功400J，则每秒钟对外做的功 12．（25-26九年级上·湖北武汉·期末）如图是2025年10月31日，搭载神舟二十一号载人飞船的长征二号F遥二十一运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射时的情景。火箭中的燃料燃烧时将化学能转化为________能，产生的高温高压的燃气推动火箭上升，火箭外壳的内能________（填“增大”“不变”或“减小”），这是通过________的途径改变内能的。 【答案】 内 增大 做功 【详解】[1]火箭中的燃料燃烧时，将燃料的化学能转化为内能，产生巨大热量，使燃气温度升高。 [2][3]火箭上升过程中，外壳与空气摩擦，温度升高，内能增大；这是通过做功的途径改变内能的。 素养提升 13．（25-26九年级上·江苏泰州·期中）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 14．（25-26九年级上·河南郑州·期末）如图所示对于图片中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（    ） A．图甲，迅速拍击手柄时圆筒内的硝化棉被点燃，原因是活塞对瓶内气体做功，瓶内气体温度升高 B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，瓶内空气的温度将升高 C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，塞子的机械能减少 D．图丁，表示四冲程汽油机的压缩冲程，机械能转化为内能 【答案】A 【详解】A．图甲，迅速拍击手柄时圆筒内的硝化棉被点燃，原因是活塞对瓶内气体做功，活塞机械能转化为气体内能，气体温度升高，达到硝化棉燃点，所以硝化棉被点燃，故A正确； B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气内能转化为塞子的机械能，空气的内能减少，温度降低，故B错误； C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，塞子的机械能增加，故C错误； D．图丁，表示四冲程汽油机的做功冲程，火花塞点火汽缸内燃料混合物燃烧产生高温高压气体，对活塞做功，内能转化为机械能，故D错误。 故选A。 15．（25-26九年级上·贵州黔南·期中）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。 【答案】 【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。 迁移创新 16．（25-26九年级上·广东广州·阶段检测）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。 17．（25-26九年级上·江苏苏州·期中）阅读短文，回答问题。 汽车发动机 发动机是汽车的动力源。汽油机以汽油为燃料，使活塞在汽缸中往复运动，一个工作循环经历进气、压缩、做功和排气四个冲程，汽油机的性能和汽缸排量有关。汽缸排量指活塞一个冲程中活塞在汽缸内通过的容积，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（冲程长度）。如果发动机有若干个汽缸，那么所有汽缸“工作容积”之和称为发动机排量，实际汽车往往采用多缸发动机。 如图所示发动机有4个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程。 在汽车领域，大家习惯用“推重比”来表示车辆的动力性能。汽车的推重比通常指发动机的最大功率与车辆质量之比，常用单位是千瓦每吨（kW/t）。 (1)汽油机工作时的能量转化是_____。 (2)若一个汽缸排量为V，燃气对活塞的平均压强为p，则一个做功冲程中燃气对活塞所做的功为W=______（用字母表示）。 (3)某四缸发动机的最高转速为，则每缸每秒对外做功_____次；一辆质量为、排量为的汽车装有该四缸发动机，做功冲程燃气对活塞的平均压强是，则该车的推重比为_____。 【答案】(1) 内能转化为机械能 (2) pV (3) 30 75 【详解】（1）[1]汽油机工作时，在做功冲程中，燃料燃烧释放内能，推动活塞做功，将内能转化为机械能。 （2）[2]在做功冲程，活塞移动的距离为L，发动机的单缸排量V＝SL，燃气对活塞所做的功为W＝FL＝pSL＝pV （3）[1]发动机的最高转速为 一个工作循环，飞轮转动两圈，对外做功一次。则每缸每秒对外做功次数为 [2]单缸燃气对活塞做功的功率为P′= 由于发动机有4个汽缸，所以燃气对活塞做功的总功率为 该车的推重比为 学科网（北京）股份有限公司24 / 25 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十章 机械能、内能及其转化 第4节 热机 课标要点 1. 了解热机的原理和构造。 2. 掌握热机的工作过程和能量转换，了解汽油机和柴油机的主要区别。 3. 了解火箭的工作原理。 学习重难点 重点：热机的工作过程和能量转换。 难点：了解汽油机和柴油机的主要区别。 知识点 热机的种类及原理 1.热机的定义： 将燃料燃烧时产生的高温高压气体的 转化为 的机器，统称为热机。 2.热机的原理： 燃料燃烧把 转化为 ， 又转化为 。 3.热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机等。 （1）蒸汽机：是将 的能量转换为机械功的往复式动力机械，蒸汽机需要一个使水沸腾产生高压蒸汽的锅炉，这个锅炉可以使用木头、煤、石油或天然气甚至可燃垃圾作为热源。蒸汽膨胀推动活塞做功。 （2）内燃机：是一种将 转化为机械能的装置，广泛应用于交通运输、农业机械和发电设备等领域，在人们的生产和生活中发挥着重要作用。 （3）汽轮机：是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压 穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功。汽轮机是现代火力发电厂的主要设备，也用于冶金工业、化学工业、舰船动力装置中。 （4）喷气发动机：是一种通过 产生推力的反作用式发动机。喷气发动机包括空气喷气发动机和火箭发动机两类。前者本身只携带燃料，它需要利用外界空气来助燃，因而飞行高度受到一定的限制，不宜在空气稀薄的高空飞行；后者简称为火箭，它本身带有燃料和氧化剂，不需要依靠外界空气来助燃，因而飞行高度不受限制。在现代航空运输飞机上使用最多的空气喷气发动机是涡轮风扇发动机。 随学随练 1．（22-23九年级上·广西柳州·期末）如图所示的是热机的能量转化过程，其中虚线椭圆内应该填（　　） A．内能 B．电能 C．动能 D．势能 2．（2026·新疆乌鲁木齐·二模）下列运输工具的热机工作时不需要空气的是（     ） A．直升机 B．游艇 C．货车 D．火箭 3．（25-26九年级上·河北沧州·期末）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 4．（25-26九年级上·辽宁葫芦岛·期末）在跨学科实践课上，某小组围绕“制作内燃机还是外燃机模型”进行了探究，最终完成了简易热机模型的设计与制作。 【项目提出】 简易热机模型的类型探究——内燃机与外燃机的比较与选择。 【项目分析】 （1）热机的原理 如图（a），将试管中的水加热一段时间后，塞子冲了出去，瓶内气体的内能转化为塞子的______能。此实验基本展示了热机的工作原理。 （2）热机的分类 外燃机：燃烧室在气缸外，如蒸汽机、燃烧燃料使水变成______，推动活塞做功。 内燃机：燃料在气缸内部燃烧，利用燃烧产生的高温高压气体推动活塞做功。其原理与图（b）中______的原理相同。 【项目实施】 （3）制作简易内燃机模型 如图（c），在塑料瓶的侧壁上打一个小孔，向瓶内喷入适量酒精，将塑料杯倒扣在瓶口，用点火器通过侧壁小孔点燃瓶内酒精，塑料杯被向上弹开，瓶内气体内能变______，此过程与四冲程内燃机______冲程的能量转化相同。 【评价交流】 若喷入酒精少，实验效果差；喷入酒精多，易引发瓶口及塑料杯燃烧，存在安全隐患。 综合安全性与可操作性的考虑，同学们最终选择了制作外燃机模型。 知识点 汽油机 1.定义：燃烧 的内燃机。 2.结构：主要由气缸、活塞、进气道、进气阀、排气道、排气阀、曲轴连杆、飞轮和 组成。 3.冲程：活塞在气缸内做一次单向运动叫做一个冲程。 4.工作过程：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 进气门 开 关 关 关 排气门 关 关 关 开 活塞 下 上 下 上 能量转化 -- 机械能转化为内能 内能转化为机械能 -- 5.应用：汽油机转速高、结构简单、质量轻、造价低廉、运转平稳、使用维修方便。汽油机在汽车、飞机、快艇、赛车、小型农机、园林机械甚至航模等都大量采用。 知识拓展：汽车的排量 混合气体的压缩和燃烧在汽缸内由活塞所封闭的“燃烧室”里进行，活塞往复运动，“燃烧室”容积发生变化，其最大值和最小值的差值就是汽缸的排量，通常用升(L)或毫升(mL)来量度。小型汽车的排量一般为 1.0~ 4.0L。若每个汽缸的排量为0.5L，则四缸发动机的排量就为 2.0L。 随学随练 1．（24-25九年级上·辽宁盘锦·开学考试）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。 2．（25-26九年级上·河南焦作·期中）如图所示是四冲程汽油机的工作示意图，下列描述错误的是（     ） A．甲做功冲程燃气的内能转化为活塞的机械能 B．乙排气冲程活塞向上运动，把废气排出气缸 C．丙吸气冲程活塞向下运动，空气进入气缸 D．丁压缩冲程活塞向上运动，燃料混合物被压缩，活塞的机械能转化为燃料混合物的内能 3．（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． 4．（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 知识点 柴油机 1.柴油机和汽油机的不同点： 内燃机 汽油机 柴油机 燃料 汽油 柴油 结构 火花塞 喷油嘴 吸入物质 汽油和空气混合物 空气 压缩程度 较小 较大 点火方式 点燃式 压燃式 效率 较低 较高 应用 轻型机械 重型机械 2. 柴油机和汽油机的相同点： 一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，活塞往复运动两次，曲轴转动两周，对外做功一次； 压缩冲程把机 ，做功冲程把 。 知识拓展：柴油机的应用 在实际应用中，柴油机比汽油机要笨重些。但一般柴油机的效率较高，功率较大，并且柴油的价格通常又比汽油低，因而柴油机多用在拖拉机、坦克、轮船、内燃机车、载重汽车以及小型发电机上。 随学随练 1．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。 2．（2026·山东枣庄·模拟预测）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。 3．（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 4．（25-26九年级上·河南南阳·期中）如图所示，在纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年的九三阅兵中，国产99B主战坦克方队以整齐编队通过天安门广场，该坦克采用柴油内燃机驱动，则下列分析不正确的是（　　） A．柴油燃烧时将化学能转化为内能 B．柴油燃烧过程中其热值保持不变 C．柴油机选用水做发动机的冷却液利用了水的比热容小 D．柴油机在吸气冲程中吸入的只有空气 知识点 火箭 1.组成：我国古代最早的火箭由箭头、箭杆、箭羽和火药筒四部分组成，是现代火箭的雏形。 2.现代火箭使用的是喷气发动机。 3.液体燃料火箭喷气发动机主要由燃料箱、氧化剂箱、输送装置、燃烧室和喷口组成。 4.能量转化：燃料的化学能转化为内能，进而转化为火箭的机械能。 5.现代火箭优点：功率巨大、可在高空飞行、可飞出大气层。多级火箭可以作为星际航行的运载工具。 6.我国航天事业发展：2016年11月3日，长征五号运载火箭首飞成功，标志着我国运载火箭实现升级换代，是我国由航天大国迈向航天强国的关键一步。 随学随练 1．（2026·天津河西·一模）2025年12月27日，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙火箭成功发射气象卫星风云四号03星。如图所示，火箭升空过程中，燃料燃烧产生的内能转化为机械能，这与热机的哪个冲程能量转化方式一致（　　） 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·广东广州·阶段检测）小明用可乐瓶制作了一个“小火箭”，通过打气筒压缩“小火箭”中空气的方式发射，如图所示，与空气推动“小火箭”升空过程的能量转化情况相同的冲程是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 3．（2025·广东肇庆·二模）2024年9月25日，中国成功发射一枚洲际弹道导弹，飞行距离约1.2万公里，精确命中预定海域。该洲际弹道导弹点火后的情景如图所示，其发动机是__________（选填“电动机”或“热机”），工作时主要将化学能转化为______能再转化为______能。 题型 内燃机冲程判断与能量的转化综合 1.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。若两个气门都关闭，则可能是压缩冲程或做功冲程；若只有一个气门打开，则可能是吸气冲程或排气冲程。 二是活塞的运动方向。若活塞向下运动，则可能是吸气冲程或做功冲程；若活塞向上运动，则可能是压缩冲程或排气冲程。 2.能量转化： 在四个冲程中，压缩冲程把机械能转化为内能，做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能。 活学活用 1．如图所示是四冲程汽油机工作过程的原理图，其中做功冲程的图是（　　） A． B． C． D． 2．阜阳“枕头馍”制作过程中，将生馍放入蒸笼加热时，馍内气体膨胀对外做功。这一过程涉及的能量转化与四冲程汽油机的哪个冲程相似（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 3．2025年12月20日，长征五号火箭在文昌发射场将通信技术试验卫星二十三号卫星送入太空，火箭升空时燃料燃烧推动火箭加速。与这一能量转化相似的是（   ） A．热机的压缩冲程 B．风力发电过程 C．火力发电过程 D．钻木取火过程 题型 热机工作过程的相关计算 1.内燃机在开始工作时，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，内燃机才能连续工作。 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。 活学活用 1．一台单缸四冲程柴油机飞轮的转速是3 600 r/min，则柴油机每秒钟 A．完成60个循环，120个冲程 B．做功30次，活塞往复60次 C．完成60个循环，60个冲程 D．做功1 200次，活塞往复1 200次 2．如图所示是单缸四冲程汽油机某一冲程的工作示意图，该冲程是________冲程。若此汽油机每秒火花塞点火20次，则飞轮的转速为________r/min。 3．汽车发动机选择水作为冷却液是利用水_________的特性，这是通过_________的方式改变发动机内能的，某小型单缸四冲程汽油机，每个工作循环做功500J，曲轴的转速是300r/min，则该汽油机每分钟完成_________个工作循环，它的功率是_________W。 基础通关 1．（25-26九年级上·四川成都·期中）下列动力机械不属于热机的是（   ） A．文老师骑的雅迪电动自行车里的电动机 B．四火老师骑的雅马哈摩托车里的汽油发动机 C．歼-20战机里的涡扇15煤油发动机 D．长征五号火箭里的液氢液氧发动机 2．（25-26九年级上·江西赣州·阶段检测）如图所示，将一个空易拉罐的底部钻一个小孔，从易拉罐开口端向罐内喷适量酒精喷雾，然后将一个空纸杯迅速套上。用细线将易拉罐水平悬挂在铁架台上，将点燃的打火枪靠近底部的小孔，纸杯就会“向前”飞去。纸杯飞出过程中，下列说法正确的是（　　） A．罐内气体的内能增加 B．酒精燃烧时，将化学能转化为机械能 C．纸杯飞出去时，易拉罐对纸杯做了功 D．能量转化情况与内燃机的做功冲程相同 3．（25-26九年级上·山东淄博·期末）如图所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”。下列说法正确的是（　　） A．管口出现的“白气”是水蒸气 B．水蒸气推出橡胶塞导致水蒸气内能减少 C．水蒸气推出橡胶塞的过程，相当于四冲程汽油机的排气冲程 D．水被加热的过程中，其内能是通过做功的方式改变的 4．如图a为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断错误的是（   ） A．图a中气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力 B．图a中气缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小 C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图b中B图所示的工作原理相似 D．图b中汽油机一个工作循环的正确顺序是A→B→C→D 5．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 6．（25-26九年级上·吉林·阶段检测）中国航天把月球载人探测器命名为“揽月”，下列技术适用于宇航员在太空中应用的是（    ） A．声呐定位 B．红外遥感 C．风力发电 D．热机驱动 7．（24-25九年级上·福建南平·阶段检测）科幻大片《流浪地球》中地球为脱离木星，主人公点燃了木星上的可燃气体，从而将地球推离木星，其中“点燃木星”将地球推开相当于内燃机的___________冲程，该冲程的能量转换方式是___________。 8．（25-26九年级上·山东菏泽·期末）如图所示是小明设计的简易热机模型，燃料燃烧后用它来加热密封的易拉罐中的水，易拉罐的一侧开小孔后让蒸汽喷出，推动风车转动。此时工作物质是___________，该模型可以看成是___________（选填“内燃机”或“外燃机”）。 9．（25-26九年级上·河南商丘·期末）（跨学科实践）柴油机是_________燃机，蒸汽机是_________燃机（选填“内”或“外”），蒸汽机的工作物质是_________，这两种机器_________更安全，它们工作时能量是如何转化的_________。 10．（25-26九年级上·河北石家庄·期末）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”）。 11．（25-26九年级上·广东深圳·期中）如图甲所示，小明在吹气球时，被吹大了的气球没能用手握住，呼啸着飞了出去，此过程是将内能转化成_________能。图乙中的_________（选填“A”或“B”）是做功冲程。若一台四冲程柴油机，飞轮转速为3000r/min，若气缸在做功冲程中，每次做功400J，每秒钟对外做功_________J。 12．（25-26九年级上·湖北武汉·期末）如图是2025年10月31日，搭载神舟二十一号载人飞船的长征二号F遥二十一运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射时的情景。火箭中的燃料燃烧时将化学能转化为________能，产生的高温高压的燃气推动火箭上升，火箭外壳的内能________（填“增大”“不变”或“减小”），这是通过________的途径改变内能的。 素养提升 13．（25-26九年级上·江苏泰州·期中）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。 14．（25-26九年级上·河南郑州·期末）如图所示对于图片中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（    ） A．图甲，迅速拍击手柄时圆筒内的硝化棉被点燃，原因是活塞对瓶内气体做功，瓶内气体温度升高 B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，瓶内空气的温度将升高 C．图丙，试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，塞子的机械能减少 D．图丁，表示四冲程汽油机的压缩冲程，机械能转化为内能 15．（25-26九年级上·贵州黔南·期中）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。 迁移创新 16．（25-26九年级上·广东广州·阶段检测）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） 17．（25-26九年级上·江苏苏州·期中）阅读短文，回答问题。 汽车发动机 发动机是汽车的动力源。汽油机以汽油为燃料，使活塞在汽缸中往复运动，一个工作循环经历进气、压缩、做功和排气四个冲程，汽油机的性能和汽缸排量有关。汽缸排量指活塞一个冲程中活塞在汽缸内通过的容积，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（冲程长度）。如果发动机有若干个汽缸，那么所有汽缸“工作容积”之和称为发动机排量，实际汽车往往采用多缸发动机。 如图所示发动机有4个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程。 在汽车领域，大家习惯用“推重比”来表示车辆的动力性能。汽车的推重比通常指发动机的最大功率与车辆质量之比，常用单位是千瓦每吨（kW/t）。 (1)汽油机工作时的能量转化是_____。 (2)若一个汽缸排量为V，燃气对活塞的平均压强为p，则一个做功冲程中燃气对活塞所做的功为W=______（用字母表示）。 (3)某四缸发动机的最高转速为，则每缸每秒对外做功_____次；一辆质量为、排量为的汽车装有该四缸发动机，做功冲程燃气对活塞的平均压强是，则该车的推重比为_____。 学科网（北京）股份有限公司16 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $