第3节 热机及其工作原理（讲义）物理新教材沪科版（五四学制）九年级上册

本讲义聚焦热机及其工作原理核心知识点，从热机定义、内能转化机械能的原理，到外燃机与内燃机分类，再到汽油机和柴油机的结构、四冲程工作循环及能量转化，构建完整学习支架。 通过“加热试管顶出橡胶塞”自主活动模拟热机过程，培养科学探究能力，对比汽油机与柴油机异同点渗透科学思维，随学随练与分层练习巩固物理观念，课中辅助教学演示，课后助力查漏补缺。

第10章 内能 第3节 热机及其工作原理 课标要点 1. 熟悉自主活动中模拟热机产生动力的过程； 2. 了解热机及其分类；最常见的两类内燃机； 3. 知道汽油机的结构，分析汽油机的工作循环过程； 4. 掌握汽油机的工作循环中每个冲程的特点； 5. 柴油机的结构及其工作循环过程； 6. 清楚汽油机与柴油机的相同点与不同点。 学习重难点 重点：汽油机的工作特点。 难点：内能与机械能相互转化的应用；汽油机与柴油机的相同点与不同点。 知识点 热机 1、自主活动 如图10-3-2所示，将适量水注入试管并用橡胶塞塞住试管口。用酒精灯加热试管，直至橡胶塞被“顶出”试管口。讨论并交流橡胶塞被“顶出”试管口的原因。 在上述实验中，酒精燃烧放出的热量，使水蒸气受热膨胀对橡胶塞做功，使橡胶塞被“顶出”试管口。 上述实验可以用来简单模拟热机产生动力的过程。 2、热机：我们把利用燃料燃烧释放的能量做功的机械叫做热机 。 3、热机工作原理：图10-3-3为热机工作原理的示意图，热机自高温物体处吸收热量，其中一部分用来对外做功，另一部分流向低温物体。 因此热机是将内能转化为机械能的机械。 4、热机的分类：热机的种类较多，按照燃料燃烧场所的差异，热机可分为外燃机和内燃机两种。 ①热机的分类——外燃机：燃料在发动机外的锅炉内燃烧并产生动力的热机叫做外燃机，蒸汽机就是最早的外燃机，它利用燃料加热锅炉中的水产生高压水蒸气，高压水蒸气推动活塞对外做功。由于老式蒸汽机过于笨重、能耗大、效率低，已逐渐被淘汰 。 举例：蒸汽轮机与蒸汽机工作模式相似，由大型锅炉产生的高温高压水蒸气直接喷射到汽轮机的叶片上，推动巨型汽轮机转动，带动大型发电机发电。目前，蒸汽轮机被广泛运用于电力工业领域。 ②热机的分类——内燃机：燃料直接在发动机内的气缸中燃烧并产生动力的热机叫做内燃机，现代社会中大部分交通工具的发动机都是内燃机。 随学随练 1．下列设备不属于热机的是（   ） A．洗衣机 B．汽油机 C．柴油机 D．蒸汽机 【答案】A 【详解】汽油机、柴油机、蒸汽机都是燃料燃烧产生的内能最终转化为机械能，都属于热机，而洗衣机是将电能转化为机械能，不属于热机。 故选A。 2．人们制造了各种利用内能做功的机械统称________机，其中最早出现的是_____。 【答案】 热 蒸汽机 【详解】[1][2]人们发现内能可以做功，并制造了各种利用内能做功的机械，统称热机，其中最早出现的是蒸汽机。 3．热机的种类：分为_____、_______、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。 【答案】 蒸汽机 内燃机 【详解】[1][2]人们发现内能可以做功，并制造了各种利用内能做功的机械——热机。热机的种类很多，例如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。 4．按照燃料燃烧场所的差异，热机可分为外燃机和内燃机两种。 5．热机是将________能转化为________能的装置。如图所示，2025年5月29日，我国用长征三号乙Y110运载火箭，成功将行星探测工程天问二号探测器发射升空，火箭发动机________（选填“属于”或“不属于”）热机。 【答案】 内 机械 属于 【详解】[1][2][3]热机消耗燃料，是将内能转化为机械能的装置。火箭发动机利用燃料燃烧获取内能再通过做功的方式转化为机械能，是热机的一种。 6．如图所示，试管内装适量水用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”，“白气”对应的物态变化为__________。橡胶塞被推出的过程中，水蒸气的__________能转化为橡胶塞的机械能。 【答案】 液化 内 【详解】试管内高温水蒸气冲出管口后遇冷，由气态变化为液态小水珠，形成肉眼可见的“白气”，该过程为液化。 水蒸气推动橡胶塞对外做功，自身内能减小，内能转化为橡胶塞的动能（机械能）。 7．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，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”。下列说法正确的是（　　） A．水被加热的过程中，水的内能是通过做功的方式改变的 B．管口出现的“白气”是水蒸气 C．橡胶塞被推出的过程中，水蒸气含有的热量减少 D．橡胶塞被推出的过程中，橡胶塞的动能是由水蒸气的内能转化来的 【答案】D 【详解】A．水被加热的过程中，是通过热传递的方式改变水的内能，不是做功。故A错误。 B．管口出现的“白气”不是水蒸气，而是水蒸气遇冷液化形成的小水滴。故B错误。 C．热量是一个过程量，只能说“吸收或放出热量”，不能说“含有热量”，故C错误。 D．橡胶塞被推出的过程中，水蒸气膨胀对外做功，将自身的内能转化为橡胶塞的机械能（动能）。故D正确。 故选D。 8．针对如图所示的三个实验情境，将下列内容补充完整。 (1)图甲：将活塞迅速下压，硝化棉燃烧，是由于活塞对______（选填“硝化棉”或“筒内空气”）做功，使其内能增大，温度_______； (2)图乙：将试管中的水加热一段时间后，塞子被水蒸气推出：水蒸气的_______转化为塞子的机械能与汽油机的_______冲程能量转化相同。 (3)图丙：加热试管使水沸腾是通过_______（选填“热传递”或“做功”）的方式改变水的内能，在水蒸气驱动下叶轮转动起来，这个实验体现了________选填（“热机’或“干电池”）的原理。 [提示：第（2）题，汽油机工作原理详见知识点二；第（3）题，干电池的原理是将*化学能转化为电能] 【答案】(1) 筒内空气 升高 (2) 内能 做功 (3) 热传递 热机 【详解】（1）[1][2]当把活塞迅速压下去时，活塞对筒内空气做功。根据做功可以改变物体内能的原理，对物体做功，物体的内能增大，温度升高。所以筒内空气的内能增大，温度升高，达到硝化棉的燃点，硝化棉就会燃烧。 （2）[1][2]水沸腾后，水蒸气膨胀对塞子做功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能。在汽油机的做功冲程中，是将燃气的内能转化为活塞的机械能，所以该过程与汽油机的做功冲程能量转化相同。 （3）[1][2]加热试管使水沸腾，是通过热传递的方式，将热量从热源传递给试管中的水，从而改变水的内能。在水蒸气驱动下叶轮转动，此过程是内能转化为机械能，热机就是将内能转化为机械能的机器，所以这个实验体现了热机的原理。 知识点 内燃机及其工作原理 1、内燃机的分类：最常见的内燃机是汽油机和柴油机，它们分别用汽油和柴油作为燃料 。 2、汽油机的结构示意图：如图所示，汽油机主要由气缸、活塞、火花塞、进气门、排气门、曲轴和连杆组成。 3、四冲程汽油机工作过程示意图 ①汽油机工作时，活塞在气缸内做往复运动，下图是汽油机工作过程示意图。 汽油机的一个工作循环的四个冲程：活塞做一次单向运动的过程称为一个冲程， 汽油机的一个工作循环过程包括四个冲程，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。 做功冲程的重要性：做功冲程中，燃气对外做功，带动与曲轴相连的飞轮实现持续运转。其余三个冲程是辅助冲程，活塞靠旋转飞轮的惯性带动曲轴连杆运动。 ②图10-3-5 四冲程汽油机工作过程示意图（教材图；汽油机立体简化图） 4、柴油机的结构及其工作循环过程 ①柴油机的结构：柴油机的结构与汽油机相似，图10-3-6为柴油机的结构示意图，由于柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，气缸顶部的火花塞换成了喷油嘴 。 ②柴油机的工作循环过程：柴油机的工作循环过程也分为吸气、压缩 、做功、排气四个冲程。吸气冲程中只有空气进入气缸。压缩冲程使气缸内的空气温度升高。压缩结束时，气缸内温度超过柴油燃点，此时，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即燃烧起来。做功冲程中气缸内气体的压强、温度急剧增大，从而有力地推动活塞对外做功。 5、汽油机与柴油机的异同 ①与汽油机相比，柴油机的零件结构强度更高，也更笨重，但柴油机油耗低、功率大，因此多用于载重汽车、坦克、轮船及小型发电机。近年来，随着柴油机技术的进步，传统柴油机的缺点逐步得到改善，目前许多汽车也采用柴油机作为动力装置。 ②柴油机和汽油机的相同点与不同点 6、STSE(部分) 火箭发动机(图10-3-7)是一种新型的热机。由于要在缺氧的高空中工作、火箭发动机与大多数普通热机不同，必须自带氧化剂(如液氧)。燃料和氧化剂在燃烧室内燃烧，产生高温高压燃气，燃气通过喷口向后喷出推动火箭前进。 随学随练 1．如图所示是汽油机的四个冲程，其中内能转化成机械能的是（    ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．图中两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，故A符合题意； B．图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，故B不符合题意； C．图中两个气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故C不符合题意； D．图中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，故D不符合题意。 故选A。 2．检修汽车发动机时，师傅拍摄了某一冲程工作的示意图，如图所示，关于该冲程的名称及其能量转化，下列说法中正确的是______。 A．做功冲程，机械能转化为内能 B．做功冲程，内能转化为机械能 C．压缩冲程，内能转化为机械能 D．压缩冲程，机械能转化为内能 【答案】D 【详解】进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，气体被压缩，为压缩冲程，此冲程机械能转化为内能。 故选D。 3．汽油机工作时，一个工作循环的冲程个数是（　　） A．2 B．3 C．4 D．5 【答案】C 【详解】汽油机的一个工作循环包括：吸气、压缩、做功、排气四个冲程。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 4．如图所示，是汽油机汽缸工作时的示意图，将四个冲程按吸气、压缩、做功到排气的先后顺序排列正确的是（　　） A．abcd B．acdb C．adbc D．adcb 【答案】D 【详解】a图中，进气门开启，排气门关闭，活塞下行，是吸气冲程；b图中，进气门关闭，排气门开启，活塞上行，是排气冲程；c图中，两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程；d图中，两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程。将四个冲程按吸气、压缩、做功到排气的先后顺序排列为adcb。故D正确，ABC错误。 故选 D。 5．关于图所示的某单缸四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是（　　） A．依靠飞轮惯性完成冲程的是①②③ B．在一个工作循环中，工作过程依次是③④①② C．①中能量的转化是内能转化为机械能 D．④中气缸内气体温度会下降 【答案】C 【详解】AB．由图可知②中进气门开，活塞向下是吸气冲程，④两气门关闭，活塞向上是压缩冲程，①两气门关闭，活塞向下是做功冲程，③排气门开，活塞向上是排气冲程，在一个工作循环中，工作过程依次是②④①③，其中②③④三个冲程依靠飞轮的惯性来完成。故AB错误； C．①两气门关闭，活塞向下是做功冲程，其将内能转化为机械能，带动机械运动，故C正确； D．④两气门关闭，活塞向上是压缩冲程，活塞的机械能转化为混合气体的内能，混合气体温度会升高，故D错误。 故选C。 6．如图所示，汽油机在该冲程过程中，将__________能转化为__________能．一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r／min，则汽油机每秒钟完成_________个冲程，汽油机每秒钟对外做功___次。 【答案】 内 机械 40 10 【详解】[1][2]由图可以看出，进气门关闭，排气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，故为做功冲程，此过程将内能转化为机械能。 [3][4]由题意可知，汽油机的飞轮转速是，即每秒钟转20圈，完成40个冲程，做功10次。 7．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．汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴 B．柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气吸入气缸 C．四冲程汽油机在工作过程中，进气门排气门都关闭的一定是压缩冲程 D．在柴油机的做功冲程中，活塞的机械能转化为密闭气体的内能 【答案】A 【详解】A．汽油机气缸顶部有一个火花塞，柴油机气缸顶部是一个喷油嘴，故A正确； B．吸气冲程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气，故B错误； C．四冲程汽油机在工作过程中，进气门排气门都关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程，故C错误； D．在柴油机的做功冲程中，是内能转化为机械能，故D错误。 故选A。 8．关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法： ①在压缩冲程中，是机械能转化为内能    ②在做功冲程中，是内能转化为机械能 ③只有做功冲程是燃气对外做功    ④汽油机和柴油机的点火方式相同 以上说法中正确的是（　　） A．只有②③ B．只有①③ C．只有②④ D．只有①②③ 【答案】D 【详解】①②③汽油机四冲程分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。在压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，机械能转化为内能；在做功冲程中，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，是内能转化为机械能；四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，其它三个冲程都依靠飞轮的惯性完成，故①②③正确； ④汽油机顶部有火花塞，采用的是点燃式点火；而柴油机汽缸顶部没有火花塞，而有一个喷油嘴，采用的压燃式点火，汽油机和柴油机的点火方式不相同，故④不正确。 故选D。 题型 概念及其应用、汽油机的四个冲程 1．下列给出的几种机械中，属于热机的是（　　） A．手机 B．洗衣机 C．电视机 D．火箭发动机 【答案】D 【详解】热机是将内能转化为机械能的装置。 A．手机主要依靠电池将化学能转化为电能，再转化为其他形式的能，故A不符合题意； B．洗衣机主要将电能转化为机械能的装置，故B不符合题意； C．电视机主要将电能转化为光能和声能，不属于内能转化为机械能，故C不符合题意； D．火箭发动机是通过燃料燃烧将化学能转化为内能，内能再转化为机械能，属于热机，故D符合题意。 故选D。 2．汽油机的一个工作循环包括吸气、压缩、___________和排气四个冲程，其中___________冲程是唯一对外做功的冲程。 【答案】 做功 做功 【详解】[1][2]汽油机的一个工作循环，包括吸气、压缩、做功和排气四个冲程，其中做功冲程唯一对外做功，将高温高压燃气的内能转化为机械能，其他三个冲程是靠飞轮的惯性来完成的。 活学活用 1．在四冲程汽油机的工作过程中，做功冲程是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程，故A不符合题意； B．两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，故B不符合题意； C．两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，故C符合题意； D．排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程，故D不符合题意。 故选 C。 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 【答案】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。 题型 加热封闭试管简单模拟热机产生动力的过程 1．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 【答案】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。 2．在图中，用酒精灯对试管中的水进行加热的过程中，水蒸气将木塞冲出，水蒸气的内能________（填“增大”或“减小”），这一过程是通过________的方式改变内能的。 【答案】 减小 做功 【详解】[1]用酒精灯对试管中的水进行加热的过程中，水蒸气将木塞冲出，水蒸气对木塞做功，将内能转化为木塞的机械能，水蒸气的内能减小。 [2]该过程中管内的水蒸气对塞子做功，其自身的内能减小，这是通过做功的方式改变内能的。 活学活用 1．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 【答案】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。 2．如图所示的实验装置进行了实验，随着试管内水和水蒸气的内能不断增加，水沸腾后，盖在试管口上的塞子会受到水蒸气的压力而冲出，水蒸气的________能转化为塞子的机械能，此过程的能量转化情况与四冲程汽油机的________冲程相似，是图中的________（选填“甲”或“乙”） 【答案】 内 做功 甲 【详解】[1][2]塞子冲出过程中，水蒸气对塞子做功，内能减小，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能。此过程的能量转化情况与四冲程汽油机的做功冲程相似。 [3]甲图中，进气门、排气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程；乙图中，进气门、排气门都关闭，活塞向上移动，是压缩冲程，因此与甲图相同。 题型 综合应用 1．汽车是现代生活中常用的交通工具。 (1)以下机械中，属于热机的有___________。 A．洗衣机 B．蒸汽机 C．电视机 D．柴油机 E．电动机 (2)如图是汽油机工作的___________冲程，气缸内的汽油和空气的混合气体处于___________（选填“a”或“b”）位置内，此冲程是通过___________的方式改变混合气体的内能。使汽车获得动力的是___________冲程。 【答案】(1)BD (2) 压缩 a 压缩气体做功 做功 【详解】（1）热机是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能的装置。洗衣机：靠电动机驱动，将电能转化为机械能，不是热机；蒸汽机：燃烧燃料将内能转化为机械能，属于热机；电视机：将电能转化为光能、声能等，不是热机；柴油机：燃烧柴油将内能转化为机械能，属于热机；电动机：将电能转化为机械能，不是热机。故BD正确，ACE错误。 故选BD。 （2）[1][2][3]由图可知，气门都关闭，活塞向上运动，故可以判断这个冲程是压缩冲程；a是气缸，b是飞轮，汽油机工作时，吸入气缸内的汽油和空气的混合气体处于a位置内；压缩冲程是通过压缩气体做功将机械能转化为内能，此冲程中混合气体的内能增加。 [4]热机的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，则使汽车获得动力的是做功冲程。 2．汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，其中获得动力的冲程是________________，一台某型号单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r/min，1s对外做功________________次。 【答案】 做功冲程 10 【详解】在汽油机的四个冲程中，获得动力的冲程是做功冲程，该冲程中燃气膨胀做功，将内能转化为机械能，为汽油机提供动力； 飞轮转速；四冲程汽油机的飞轮每转2圈完成一个工作循环，每个工作循环对外做功1次，因此1s内对外做功的次数为10次。 3．汽油机的顶部有___________（火花塞/喷油嘴），除了做功冲程外，其它冲程是靠飞轮的____________来完成的；如图是单缸四冲程汽油机工作循环中的___________冲程。 【答案】 火花塞 惯性 压缩 【详解】[1]汽油机的顶部有火花塞，柴油机的顶部有喷油嘴。 [2]汽油机的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；做功冲程把内能转化为机械能，对外提供动力，其他三个冲程要靠飞轮的惯性来完成。 [3]由图知，冲程的进气门和排气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程。 活学活用 1．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 【答案】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。 2．下图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，气缸外有一个水套，用水来冷却气缸是因为水的__________较大。若该汽油机每1秒钟对外做功15次，那么该汽油机飞轮的转速为__________。 【答案】 压缩 比热容 1800 【详解】[1]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。 [2]用水来冷却气缸，是利用了水的比热容大的特点，相同条件下水吸收的热量多，冷却效果好。 [3]因为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15次，完成15个工作循环，飞轮转30r，则1min飞轮转1800r，即飞轮转速为1800r/min。 基础通关 一、单选题 1．热机工作时，内能被转化为（　　） A．核能 B．电能 C．机械能 D．化学能 【答案】C 【详解】热机是通过燃料燃烧获取内能并转化为机械能的装置。故ABD错误，C正确，符合题意。 故选C。 2．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 【答案】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。 3．四冲程汽油机的工作简图如图所示，其中表示做功冲程的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．进气门开启，活塞下行，气体进入汽缸，是吸气冲程，故A不符合题意； B．两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，故B不符合题意； C．两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，故C符合题意； D．排气门开启，活塞上行，气体排出汽缸，是排气冲程，故D不符合题意。 故选C。 4．如图，是四冲程汽油机工作时的一个冲程，下列说法中正确的是（　　） A．这是做功冲程，此过程中机械能转化成内能 B．这是做功冲程，此过程中内能转化成机械能 C．这是压缩冲程，此过程中内能转化成机械能 D．这是压缩冲程，此过程中机械能转化成内能 【答案】D 【详解】图中的进气门与排气门都关闭，活塞上行（汽缸容积变小），是压缩冲程，把机械能转化为内能，故ABC错误， D正确。 故选D。 5．在物理课上，同学们观察热机模型工作时，其内部状态如图所示。下列关于该冲程说法正确是（　　） A．该模型是柴油机模型· B．该冲程是压缩冲程 C．该冲程实现机械能转化为内能 D．该冲程使汽车获得了动力 【答案】D 【详解】A．该模型顶部有火花塞，是汽油机模型，不是柴油机（柴油机用喷油嘴），故A错误； B．图中两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，不是压缩冲程，故B错误； C．做功冲程的能量转化是内能转化为机械能，压缩冲程的能量转化是机械能转化为内能，故C错误； D．做功冲程中，燃气推动活塞做功，为汽车提供动力，故D正确。 故选D。 6．关于汽油机和柴油机的下列说法不正确的是（　　） A．汽油机吸入气缸里的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入气缸里的是空气 B．汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式 C．汽油机的做功冲程使汽车获得动力，其他三个冲程靠惯性完成 D．汽油机转速为3600r/min表示汽油机每秒对外做功15次 【答案】D 【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，柴油机在吸气冲程中吸入气缸的只有空气，故A正确，不符合题意； B．汽油机通过火花塞点燃混合气体，点火方式是点燃式，柴油机通过压缩空气高温引燃柴油，点火方式是压燃式，故B正确，不符合题意； C．汽油机的做功冲程是内能转化为机械能，使汽车获得动力；吸气、压缩、排气冲程都是靠飞轮的惯性完成的，故C正确，不符合题意； D．汽油机转速，四冲程汽油机飞轮每转2圈完成１个工作循环，对外做功1次，所以每秒对外做功30次，故D错误，符合题意。 故选D。 7．如下表所示是对汽油机和柴油机不同点进行对比的表格，其中正确的是（　　） 序号 汽油机 柴油机 ① 有火花塞 有喷油嘴 ② 热机效率高 热机效率低 ③ 点燃式 压燃式 ④ 吸入燃油和空气的混合物 吸入柴油和空气的混合物 A．① B．②④ C．②③ D．①③ 【答案】D 【详解】①柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞，故①正确； ②柴油机比汽油机的效率高，故②错误； ③汽油机采用点燃式，柴油机采用压燃式，故③正确； ④在吸气冲程中，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合气体，柴油机吸入气缸的是空气，故④错误。 综上其中正确的是①③。 故选D。 8．如图所示的某单缸四冲程汽油机，下列说法正确的是（　　） A．靠飞轮惯性完成冲程的是乙、丙、丁 B．四冲程内燃机在一个工作循环中工作过程依次是丁丙甲乙 C．甲图中能量的转化是内能转化为机械能 D．乙图中汽缸内气体温度会下降 【答案】D 【详解】甲图：两气门都关闭，活塞向上运行，汽缸容积减小，是压缩冲程，将机械能转化为内能； 乙图：排气门打开，活塞向上运动，汽缸容积减小，是排气冲程； 丙图：两气门都关闭，活塞向下运行，汽缸容积增大，是做功冲程，将燃料燃烧释放的内能转化为机械能，为汽车提供动力； 丁图：进气门打开，活塞向下运行，汽缸容积增大，是吸气冲程； A．由以上分析可知，在热机的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是靠飞轮的惯性完成的，即依靠飞轮惯性完成的冲程是：甲、乙、丁冲程，故A错误； B．热机的四个冲程依次是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，即丁、甲、丙、乙，故B错误； C．甲图中能量的转化是机械能转化为内能，故C错误； D．在排气冲程中，高温、高压的废气被排出，则汽缸内气体温度会下降，故D正确。 故选D。 二、填空题 9．(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。 10．如图所示为简易汽轮机模型：在易拉罐内装入半罐水，点燃罐体下方的酒精灯，通过__________改变罐内气体的内能，罐内产生的高压蒸汽从细管口高速喷出，冲击扇叶使其转动。蒸汽冲击扇叶使其转动的能量转化过程与四冲程汽油机工作中___________冲程的能量转化过程相同。 【答案】 热传递 做功 【详解】改变物体内能的方式分为做功和热传递，酒精灯加热罐内气体，是通过热传递的方式增加罐内气体的内能。 蒸汽冲击扇叶转动时，能量转化过程为内能转化为机械能，四冲程汽油机的做功冲程中，燃气膨胀对外做功，同样是将内能转化为机械能，因此二者能量转化过程相同。 素养提升 一、单选题 1．在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”，如图所示。下列说法正确的是（     ） A．水变热的过程，其内能是通过做功的方式改变的 B．橡胶塞被推出的过程中，水的内能增大 C．管口出现的“白气”是试管内的水直接汽化形成的 D．水蒸气推出橡胶塞的过程中，能量转化的过程与热机的做功冲程相同 【答案】D 【详解】A．水变热的过程是通过热传递的方式改变内能，故A错误； B．橡胶塞被推出的过程中，水蒸气对橡胶塞做功，水蒸气的内能减小，故B错误； C．管口出现的“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小水滴，故C错误； D．水蒸气推出橡胶塞的过程中，内能转化为机械能，与热机的做功冲程相同，故D正确。 故选D。 2．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。 3．如图所示展示的是我国传统的走马灯。点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。下列哪个冲程及其能量转化与这一过程相似的是（     ） A．吸气冲程，内能转化为机械能 B．压缩冲程，机械能转化为内能 C．做功冲程，内能转化为机械能 D．排气冲程，机械能转化为内能 【答案】C 【详解】由题可知，蜡烛燃烧产生的热量加热周围的空气，使得空气温度升高，内能增加。热空气密度变小而上升，形成气流。这股上升的热气流冲击扇叶，推动扇叶转动，进而带动纸片小人转动。从能量转化的角度来看，是热空气的内能转化为扇叶和纸片小人转动的机械能。根据内燃机的四个冲程的特点可知，只有做功冲程是将内能转化为机械能，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选 C。 4．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。 5．景颇族的祖先曾发明一种活塞式点火器，如图所示。以牛角作套筒，木质推杆前端粘附艾绒，取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒即燃，随即将杆拔出，口吹立见火苗，下列说法正确的是（    ） A．手猛推推杆入筒的过程中，气体对活塞做功，气体内能增加 B．手猛推推杆入筒的过程中，活塞对气体做功，气体内能减少 C．艾绒被点燃的过程与内燃机的做功冲程能量转化情况相同 D．手猛推推杆入筒的过程与内燃机的压缩冲程能量转化情况相同 【答案】D 【详解】AB．手猛推推杆入筒的过程中，活塞压缩内部的气体，对气体做功，气体内能增加，温度升高，使得艾绒被点燃，故AB错误； CD．手猛推推杆入筒的过程中，机械能转化为内能，与内燃机的压缩冲程能量转化情况相同，故C错误，D正确。 故选D。 6．如图是小青同学学习《跨学科实践：制作简易热机模型》一节中查询到的一种热机模型：斯特林发动机，其原理图如图所示，你认为下列推测合理的是（　　） A．由于其燃料在机器里，所以这款发动机是内燃机 B．酒精灯被点燃后加热气缸内气体，高温气体推动活塞对外做功，气体内能增大 C．要想提高斯特林发动机热机效率，可以让该发动机工作时间更长 D．由于飞轮具有惯性带动活塞A运动，活塞A可将气缸中的气体推入冷气缸并液化 【答案】D 【详解】A．由图可以看出斯特林发动机燃料不是在气缸内燃烧的，不属于内燃机，故A错误； B．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，所以气缸内空气的内能减小，温度降低，故B错误； C．热机效率表示有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，与热机的工作时间无关，故C错误； D．“斯特林发动机”工作时，酒精灯加热将化学能转化为内能，热气缸中的工作介质吸热汽化膨胀，推动活塞A向右运动做功，将内能转化为机械能；由于飞轮具有惯性，带动活塞A向左运动，活塞A将汽缸中的工作介质推入冷气缸并液化，活塞B又将介质推回热气缸，如此反复，故D正确。 故选D。 二、填空题 7．如图甲为一种经常在喜庆场合使用的手持礼炮，其结构简化图如图乙所示。使用时，气罐内的高压气体推动纸筒内的彩条沿纸筒方向快速喷出，此过程中，气体的内能________（选填“增加”或“减少”），与内燃机工作的________冲程能量转化相同。若某单缸四冲程汽油机飞轮转速为2400r/min，则该汽油机每秒对外做功________次。 【答案】 减少 做功 20 【详解】高压气体推动彩条喷出时，气体对外做功，内能转化为机械能，因此气体内能减少； 内燃机的做功冲程能量转化是将内能转化为机械能，和该过程能量转化相同； 飞轮转速，即每秒飞轮转40圈，四冲程汽油机飞轮每转2圈对外做功1次，因此每秒对外做功次。 8．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。 迁移创新 1．如图甲所示为四缸发动机，其工作原理：内燃机通过连杆把四个相同汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，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做吸气、压缩和排气工作。 某台四缸发动机，其输出功率随转速变化如图丁所示，转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。当汽油机的转速达到时，在该发动机的每个做功冲程里，发动机做功___________J。 【答案】300 【详解】当发动机的转速达到3000r/min，输出功率为 该发动机在1s内做功3×104J；发动机的转速达到3000r/min=50r/s，一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次，完成4个冲程，故该汽油机每秒钟完成100个冲程，在该发动机的每个做功冲程里，发动机做功300J。 2．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 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第10章 内能 第3节 热机及其工作原理 课标要点 1. 熟悉自主活动中模拟热机产生动力的过程； 2. 了解热机及其分类；最常见的两类内燃机； 3. 知道汽油机的结构，分析汽油机的工作循环过程； 4. 掌握汽油机的工作循环中每个冲程的特点； 5. 柴油机的结构及其工作循环过程； 6. 清楚汽油机与柴油机的相同点与不同点。 学习重难点 重点：汽油机的工作特点。 难点：内能与机械能相互转化的应用；汽油机与柴油机的相同点与不同点。 知识点 热机 1、自主活动 如图10-3-2所示，将适量水注入试管并用橡胶塞塞住试管口。用酒精灯加热试管，直至橡胶塞被“顶出”试管口。讨论并交流橡胶塞被“顶出”试管口的原因。 在上述实验中，酒精燃烧放出的热量，使水蒸气受热膨胀对橡胶塞做功，使橡胶塞被“顶出”试管口。 上述实验可以用来简单模拟热机产生动力的过程。 2、热机：我们把利用燃料燃烧释放的能量做功的机械叫做热机 。 3、热机工作原理：图10-3-3为热机工作原理的示意图，热机自高温物体处吸收热量，其中一部分用来对外做功，另一部分流向低温物体。 因此热机是将内能转化为机械能的机械。 4、热机的分类：热机的种类较多，按照燃料燃烧场所的差异，热机可分为外燃机和内燃机两种。 ①热机的分类——外燃机：燃料在发动机外的锅炉内燃烧并产生动力的热机叫做外燃机，蒸汽机就是最早的外燃机，它利用燃料加热锅炉中的水产生高压水蒸气，高压水蒸气推动活塞对外做功。由于老式蒸汽机过于笨重、能耗大、效率低，已逐渐被淘汰 。 举例：蒸汽轮机与蒸汽机工作模式相似，由大型锅炉产生的高温高压水蒸气直接喷射到汽轮机的叶片上，推动巨型汽轮机转动，带动大型发电机发电。目前，蒸汽轮机被广泛运用于电力工业领域。 ②热机的分类——内燃机：燃料直接在发动机内的气缸中燃烧并产生动力的热机叫做内燃机，现代社会中大部分交通工具的发动机都是内燃机。 随学随练 1．下列设备不属于热机的是（    ） A．洗衣机 B．汽油机 C．柴油机 D．蒸汽机 2．人们制造了各种利用内能做功的机械统称________机，其中最早出现的是_____。 3．热机的种类：分为_____、_______、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。 4．按照燃料燃烧场所的差异，热机可分为_______机和_______机两种。 5．热机是将________能转化为________能的装置。如图所示，2025年5月29日，我国用长征三号乙Y110运载火箭，成功将行星探测工程天问二号探测器发射升空，火箭发动机________（选填“属于”或“不属于”）热机。 6．如图所示，试管内装适量水用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”，“白气”对应的物态变化为__________。橡胶塞被推出的过程中，水蒸气的__________能转化为橡胶塞的机械能。 7．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，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”。下列说法正确的是（　　） A．水被加热的过程中，水的内能是通过做功的方式改变的 B．管口出现的“白气”是水蒸气 C．橡胶塞被推出的过程中，水蒸气含有的热量减少 D．橡胶塞被推出的过程中，橡胶塞的动能是由水蒸气的内能转化来的 8．针对如图所示的三个实验情境，将下列内容补充完整。 (1)图甲：将活塞迅速下压，硝化棉燃烧，是由于活塞对______（选填“硝化棉”或“筒内空气”）做功，使其内能增大，温度_______； (2)图乙：将试管中的水加热一段时间后，塞子被水蒸气推出：水蒸气的_______转化为塞子的机械能与汽油机的_______冲程能量转化相同。 (3)图丙：加热试管使水沸腾是通过_______（选填“热传递”或“做功”）的方式改变水的内能，在水蒸气驱动下叶轮转动起来，这个实验体现了________选填（“热机’或“干电池”）的原理。 [提示：第（2）题，汽油机工作原理详见知识点二；第（3）题，干电池的原理是将*化学能转化为电能] 知识点 内燃机及其工作原理 1、内燃机的分类：最常见的内燃机是汽油机和柴油机，它们分别用汽油和柴油作为燃料 。 2、汽油机的结构示意图：如图所示，汽油机主要由气缸、活塞、火花塞、进气门、排气门、曲轴和连杆组成。 3、四冲程汽油机工作过程示意图 ①汽油机工作时，活塞在气缸内做往复运动，下图是汽油机工作过程示意图。 汽油机的一个工作循环的四个冲程：活塞做一次单向运动的过程称为一个冲程， 汽油机的一个工作循环过程包括四个冲程，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。 做功冲程的重要性：做功冲程中，燃气对外做功，带动与曲轴相连的飞轮实现持续运转。其余三个冲程是辅助冲程，活塞靠旋转飞轮的惯性带动曲轴连杆运动。 ②图10-3-5 四冲程汽油机工作过程示意图（教材图；汽油机立体简化图） 4、柴油机的结构及其工作循环过程 ①柴油机的结构：柴油机的结构与汽油机相似，图10-3-6为柴油机的结构示意图，由于柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，气缸顶部的火花塞换成了喷油嘴 。 ②柴油机的工作循环过程：柴油机的工作循环过程也分为吸气、压缩 、做功、排气四个冲程。吸气冲程中只有空气进入气缸。压缩冲程使气缸内的空气温度升高。压缩结束时，气缸内温度超过柴油燃点，此时，从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气立即燃烧起来。做功冲程中气缸内气体的压强、温度急剧增大，从而有力地推动活塞对外做功。 5、汽油机与柴油机的异同 ①与汽油机相比，柴油机的零件结构强度更高，也更笨重，但柴油机油耗低、功率大，因此多用于载重汽车、坦克、轮船及小型发电机。近年来，随着柴油机技术的进步，传统柴油机的缺点逐步得到改善，目前许多汽车也采用柴油机作为动力装置。 ②柴油机和汽油机的相同点与不同点 6、STSE(部分) 火箭发动机(图10-3-7)是一种新型的热机。由于要在缺氧的高空中工作、火箭发动机与大多数普通热机不同，必须自带氧化剂(如液氧)。燃料和氧化剂在燃烧室内燃烧，产生高温高压燃气，燃气通过喷口向后喷出推动火箭前进。 随学随练 1．如图所示是汽油机的四个冲程，其中内能转化成机械能的是（    ） A． B． C． D． 2．检修汽车发动机时，师傅拍摄了某一冲程工作的示意图，如图所示，关于该冲程的名称及其能量转化，下列说法中正确的是______。 A．做功冲程，机械能转化为内能 B．做功冲程，内能转化为机械能 C．压缩冲程，内能转化为机械能 D．压缩冲程，机械能转化为内能 3．汽油机工作时，一个工作循环的冲程个数是（　　） A．2 B．3 C．4 D．5 4．如图所示，是汽油机汽缸工作时的示意图，将四个冲程按吸气、压缩、做功到排气的先后顺序排列正确的是（　　） A．abcd B．acdb C．adbc D．adcb 5．关于图所示的某单缸四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是（　　） A．依靠飞轮惯性完成冲程的是①②③ B．在一个工作循环中，工作过程依次是③④①② C．①中能量的转化是内能转化为机械能 D．④中气缸内气体温度会下降 6．如图所示，汽油机在该冲程过程中，将__________能转化为__________能．一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r／min，则汽油机每秒钟完成_________个冲程，汽油机每秒钟对外做功___次。 7．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．汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴 B．柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气吸入气缸 C．四冲程汽油机在工作过程中，进气门排气门都关闭的一定是压缩冲程 D．在柴油机的做功冲程中，活塞的机械能转化为密闭气体的内能 8．关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法： ①在压缩冲程中，是机械能转化为内能    ②在做功冲程中，是内能转化为机械能 ③只有做功冲程是燃气对外做功    ④汽油机和柴油机的点火方式相同 以上说法中正确的是（　　） A．只有②③ B．只有①③ C．只有②④ D．只有①②③ 题型 概念及其应用、汽油机的四个冲程 1．下列给出的几种机械中，属于热机的是（　　） A．手机 B．洗衣机 C．电视机 D．火箭发动机 2．汽油机的一个工作循环包括吸气、压缩、___________和排气四个冲程，其中___________冲程是唯一对外做功的冲程。 活学活用 1．在四冲程汽油机的工作过程中，做功冲程是（　　） A． B． C． D． 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 题型 加热封闭试管简单模拟热机产生动力的过程 1．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 2．在图中，用酒精灯对试管中的水进行加热的过程中，水蒸气将木塞冲出，水蒸气的内能________（填“增大”或“减小”），这一过程是通过________的方式改变内能的。 活学活用 1．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 2．如图所示的实验装置进行了实验，随着试管内水和水蒸气的内能不断增加，水沸腾后，盖在试管口上的塞子会受到水蒸气的压力而冲出，水蒸气的________能转化为塞子的机械能，此过程的能量转化情况与四冲程汽油机的________冲程相似，是图中的________（选填“甲”或“乙”） 题型 综合应用 1．汽车是现代生活中常用的交通工具。 (1)以下机械中，属于热机的有___________。 A．洗衣机 B．蒸汽机 C．电视机 D．柴油机 E．电动机 (2)如图是汽油机工作的___________冲程，气缸内的汽油和空气的混合气体处于___________（选填“a”或“b”）位置内，此冲程是通过___________的方式改变混合气体的内能。使汽车获得动力的是___________冲程。 2．汽油机的一个工作循环是由四个冲程组成的，其中获得动力的冲程是________________，一台某型号单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r/min，1s对外做功________________次。 3．汽油机的顶部有___________（火花塞/喷油嘴），除了做功冲程外，其它冲程是靠飞轮的____________来完成的；如图是单缸四冲程汽油机工作循环中的___________冲程。 活学活用 1．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 2．下图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，气缸外有一个水套，用水来冷却气缸是因为水的__________较大。若该汽油机每1秒钟对外做功15次，那么该汽油机飞轮的转速为__________。 基础通关 一、单选题 1．热机工作时，内能被转化为（　　） A．核能 B．电能 C．机械能 D．化学能 2．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 3．四冲程汽油机的工作简图如图所示，其中表示做功冲程的是（　　） A． B． C． D． 4．如图，是四冲程汽油机工作时的一个冲程，下列说法中正确的是（　　） A．这是做功冲程，此过程中机械能转化成内能 B．这是做功冲程，此过程中内能转化成机械能 C．这是压缩冲程，此过程中内能转化成机械能 D．这是压缩冲程，此过程中机械能转化成内能 5．在物理课上，同学们观察热机模型工作时，其内部状态如图所示。下列关于该冲程说法正确是（　　） A．该模型是柴油机模型· B．该冲程是压缩冲程 C．该冲程实现机械能转化为内能 D．该冲程使汽车获得了动力 6．关于汽油机和柴油机的下列说法不正确的是（　　） A．汽油机吸入气缸里的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入气缸里的是空气 B．汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式 C．汽油机的做功冲程使汽车获得动力，其他三个冲程靠惯性完成 D．汽油机转速为3600r/min表示汽油机每秒对外做功15次 7．如下表所示是对汽油机和柴油机不同点进行对比的表格，其中正确的是（　　） 序号 汽油机 柴油机 ① 有火花塞 有喷油嘴 ② 热机效率高 热机效率低 ③ 点燃式 压燃式 ④ 吸入燃油和空气的混合物 吸入柴油和空气的混合物 A．① B．②④ C．②③ D．①③ 8．如图所示的某单缸四冲程汽油机，下列说法正确的是（　　） A．靠飞轮惯性完成冲程的是乙、丙、丁 B．四冲程内燃机在一个工作循环中工作过程依次是丁丙甲乙 C．甲图中能量的转化是内能转化为机械能 D．乙图中汽缸内气体温度会下降 二、填空题 9．(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。 10．如图所示为简易汽轮机模型：在易拉罐内装入半罐水，点燃罐体下方的酒精灯，通过__________改变罐内气体的内能，罐内产生的高压蒸汽从细管口高速喷出，冲击扇叶使其转动。蒸汽冲击扇叶使其转动的能量转化过程与四冲程汽油机工作中___________冲程的能量转化过程相同。 素养提升 一、单选题 1．在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”，如图所示。下列说法正确的是（     ） A．水变热的过程，其内能是通过做功的方式改变的 B．橡胶塞被推出的过程中，水的内能增大 C．管口出现的“白气”是试管内的水直接汽化形成的 D．水蒸气推出橡胶塞的过程中，能量转化的过程与热机的做功冲程相同 2．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 3．如图所示展示的是我国传统的走马灯。点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。下列哪个冲程及其能量转化与这一过程相似的是（     ） A．吸气冲程，内能转化为机械能 B．压缩冲程，机械能转化为内能 C．做功冲程，内能转化为机械能 D．排气冲程，机械能转化为内能 4．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 5．景颇族的祖先曾发明一种活塞式点火器，如图所示。以牛角作套筒，木质推杆前端粘附艾绒，取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒即燃，随即将杆拔出，口吹立见火苗，下列说法正确的是（    ） A．手猛推推杆入筒的过程中，气体对活塞做功，气体内能增加 B．手猛推推杆入筒的过程中，活塞对气体做功，气体内能减少 C．艾绒被点燃的过程与内燃机的做功冲程能量转化情况相同 D．手猛推推杆入筒的过程与内燃机的压缩冲程能量转化情况相同 6．如图是小青同学学习《跨学科实践：制作简易热机模型》一节中查询到的一种热机模型：斯特林发动机，其原理图如图所示，你认为下列推测合理的是（　　） A．由于其燃料在机器里，所以这款发动机是内燃机 B．酒精灯被点燃后加热气缸内气体，高温气体推动活塞对外做功，气体内能增大 C．要想提高斯特林发动机热机效率，可以让该发动机工作时间更长 D．由于飞轮具有惯性带动活塞A运动，活塞A可将气缸中的气体推入冷气缸并液化 二、填空题 7．如图甲为一种经常在喜庆场合使用的手持礼炮，其结构简化图如图乙所示。使用时，气罐内的高压气体推动纸筒内的彩条沿纸筒方向快速喷出，此过程中，气体的内能________（选填“增加”或“减少”），与内燃机工作的________冲程能量转化相同。若某单缸四冲程汽油机飞轮转速为2400r/min，则该汽油机每秒对外做功________次。 8．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。 迁移创新 1．如图甲所示为四缸发动机，其工作原理：内燃机通过连杆把四个相同汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，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做吸气、压缩和排气工作。 某台四缸发动机，其输出功率随转速变化如图丁所示，转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。当汽油机的转速达到时，在该发动机的每个做功冲程里，发动机做功___________J。 2．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。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $