12.4 热机（重难点专练）物理新教材北师大版（北京）九年级全一册

**基本信息** 以“构造-原理-计算-应用”为逻辑主线，系统整合热机核心知识，通过题型化训练提炼四冲程分析、能量计算等方法，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |汽油机构造与工作|5题|四冲程工作循环分析（曲轴转数与冲程次数关系）|从冲程定义到能量转化，建立热机基本模型| |柴油机构造与工作|5题|汽油机与柴油机构造、点火方式对比|通过异同点深化热机分类认知| |热值理解与计算|5题|Q=qm/qV公式应用及变形|从热值概念到热量计算，衔接能量观念| |热机效率理解与计算|5题|效率公式（有用功/总功）应用|结合热值计算，构建能量转化效率分析框架| |提高热机效率方法|5题|燃料充分燃烧、减少摩擦等途径|基于效率影响因素提出优化方案| |热机与社会生活|5题|热机在能源、环境中应用分析|联系实际，体现科学态度与社会责任|

12.4 热机 题型01 汽油机的构造与工作 题型02 柴油机的构造与工作 题型03 热值的理解与计算 题型04 热机效率的理解与计算 题型05 提高热机效率的方法 题型06 热机与社会生活 ▌题型01 汽油机的构造与工作 内燃机活塞在汽缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 四冲程内燃机包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复2次，做功1次。 在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功，而其它三个冲程（吸气冲程、压缩冲程和排气冲程）是依靠飞轮的惯性来完成的。 压缩冲程将机械能转化为内能。 做功冲程是由内能转化为机械能。 1．在汽油机工作过程中，依靠曲轴的惯性来完成运转的冲程是（     ） A．吸气冲程和做功冲程 B．压缩冲程和做功冲程 C．做功冲程和排气冲程 D．压缩冲程和排气冲程 2．一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速为2400转每分钟，则汽油机每秒内完成冲程，对外做功次，活塞往复运动次。下列选项正确的是（     ） A．80，20，40 B．4800，1200，2400 C．80，40，80 D．4800，1200，4800 3．现有一台四冲程汽油机，飞轮的转速为1800r/min，这台汽油机每分钟完成________个冲程，对外做了________次功。 4．一台柴油机飞轮的转速为1800转/分，则此柴油机每秒内（   ） A．完成60个冲程，做功15次 B．活塞往复120次，做功30次 C．完成30个冲程，做功15次 D．曲轴转60周，做功30次 5．小张在吹气球时，被吹大了的气球没能用手握住，呼啸着飞了出去，若他及时捡拾起气球，将会感觉到它喷气的嘴部温度和原来相比___________（选填“变高”、“变低”或“没有变化”），如图甲所示为四冲程汽油机工作过程中的___________冲程，该过程的能量转化情况与图___________相同。若汽油机1 s内对外做功15次，则其曲轴的转速为___________r/min。 ▌题型02 柴油机的构造与工作 6．关于汽油机和柴油机，说法正确的是（     ） A．吸气冲程中，汽油机吸进汽缸的只有空气，柴油机吸进汽缸的是柴油和空气的混合物 B．汽油机通过压缩空气直接点燃柴油，而柴油机需要火花塞点火 C．柴油机对空气的压缩程度比汽油机高 D．柴油机和汽油机的压缩冲程都是将内能转化为机械能 7．柴油机与汽油机在结构上和点火方式上的区别是（   ） A．柴油机上有喷油嘴，汽油机上有火花塞 B．柴油机上有火花塞，汽油机上有喷油嘴 C．柴油机是点燃式点火，汽油机是压燃式点火 D．柴油机和汽油机都是点燃式点火 8．在吸气冲程，汽油机吸入的是_________，柴油机吸入的是____________。压缩冲程中__________能转化为____________能。 9．大型载重汽车下坡时间较长时，为防止刹车片过热造成刹车失灵，要向刹车片和轮胎喷水降温。刹车片过热是通过___________的方式增加内能的，喷水降温是利用了水的___________的特性；载重汽车的一台单缸四冲程柴油机工作时，内能转化为机械能的是___________冲程。；一杯水倒出一半后，剩下的半杯水的比热容___________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 10．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。 ▌题型03 热值的理解与计算 ①Q＝qm m= q= Q—放出的热量—焦耳（J）；q—热值—焦耳每千克（J/kg）；m—燃料质量—千克（kg）。 ②Q＝qV V= q= Q—放出的热量—焦耳（J）；q—热值—焦耳每立方米（J/m3）；V—燃料体积—立方米（m3）。 11．下列关于热值和比热容的说法正确的是（     ） A．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多 B．使燃料燃烧更充分，可以增大热值 C．物体吸收热量越多，其比热容越大 D．比热容是物质的一种属性，其大小与物体的质量、变化的温度和所吸收的热量无关 12．下列关于燃料热值的说法中，正确的是（   ） A．燃料燃烧时，燃料的质量越大，热值越大 B．燃料燃烧后放出的热量多，热值就一定大 C．不同燃料的热值一般不同 D．当燃料未燃烧时，其热值为零 13．在标准大气压下，使用煤气灶将2kg的水从20℃加热到100℃，过程需要完全燃烧0.02kg的煤气，[水的比热容，煤气的热值]求： (1)水吸收的热量是多少焦？ (2)该煤气灶烧水的效率是多少？ 14．据统计，2025年1月至7月全国风电和太阳能发电量约为千瓦时。如果焦炭完全燃烧获得的能量和这些电能相等，需要焦炭的质量为（     ）（焦炭热值为） A． B． C． D． 15．随着“西气东输”工程的实施，东部地区已经逐步用天然气取代了煤气和液化石油气。查找资料可知，通常天然气的热值为。现将一壶1.5kg的水从20℃加热到100℃，消耗天然气，已知不考虑水壶吸收的热量，求该过程中： (1)水吸收的热量。 (2)天然气完全燃烧放出的热量。 (3)烧水时的热效率。 (4)用天然气取代了煤气和液化石油气的好处（写出一点即可）。 ▌题型04 热机效率的理解与计算 16．热机的效率越高，说明（     ） A．能做的有用功越多 B．燃料的热值越大 C．这台机器的功率越大 D．机器对燃料的利用率越高 17．甲热机的效率高于乙热机的效率，则（     ） A．甲热机的功率大于乙热机的功率 B．甲热机的燃料利用率比乙热机的高 C．甲热机做的有用功比乙热机的多 D．甲热机消耗的燃料质量比乙热机的少 18．做同样多的有用功，甲、乙两柴油机所用时间和消耗的柴油对比如下表，下列说法中正确的是（     ） 柴油机 完成工作量 时间 消耗柴油 甲 相同 3h 5kg 乙 相同 2h 6kg A．甲的功率小，热机效率低 B．甲做的有用功多，做功快 C．乙做的总功多，热机效率低 D．消耗相同质量的柴油，乙做的有用功多 19．2024年4月，某氢能源汽车实现了从北京到上海1500公里长距离运输测试，这是中国氢能源车辆首次大范围、长距离、跨区域的实际运输测试。该款氢能源汽车在公路上行驶30km，用时0.4h，受到的牵引力为，消耗氢气0.8kg，则：（氢气的热值） (1)汽车行驶的平均速度； (2)牵引力做的功； (3)氢气完全燃烧放出的热量； (4)汽车发动机的效率。 20．某辆小轿车油箱里有30 kg汽油，司机小王驾车沿高速公路到某地旅游，路程为270 km。假设轿车是匀速行驶，且受到的阻力为1000 N，该轿车的效率为30%，汽油的热值为，求： (1)汽车到达目的地牵引力所做的功。 (2)通过计算说明汽车行驶途中是否需要加油？ (3)若该轿车发动机为多缸四冲程汽油机，当轿车在高速公路定速巡航时，其曲轴转速保持在2400 r/min，每个汽缸中活塞的横截面积为，活塞的冲程为10 cm，做功冲程中燃气作用在活塞上的平均压强为，则这辆汽车在定速巡航时发动机的一个气缸的功率是多少？ ▌题型05 提高热机效率的方法 提高热机效率的途径： （1）使燃料充分燃烧，尽量减小各种热量损失； （2）机件间保持良好的润滑，减小摩擦。 （3）在热机的各种能量损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。 21．下面是小明同学的物理学习笔记中的摘录，其中不正确的是（     ） A．燃料的热值与燃料的质量没有关系 B．火箭用固态氢做燃料是因为氢含有的热量多 C．单缸四冲程汽油机只有做功冲程将内能转化为机械能获得动力，其他三个都靠飞轮的惯性完成 D．尽量减少工作过程中各种能量的损失是提高热机效率的主要途径 22．（多选）关于热机的效率，下列说法正确的是（     ） A．在做功同样多的情况下，热机的效率越高，消耗的燃料越少 B．燃料的燃烧情况会影响热机的效率 C．热机的效率越高说明做功越快 D．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的 23．下列说法正确的是（     ） A．比热容与物体吸收或放出的热量有关 B．热值与燃料的燃烧情况有关 C．两个削平的铅块被紧压在一起不易分开，是因为分子间只有引力，没有斥力 D．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 24．科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立即向气缸内喷水，水在高温气缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度_________（选填“升高”、“降低”或“不变”），其内能_________（选填“增大”“减少”或“不变”），这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的_________，为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是_________冲程。 25．为了提高热机效率，可采取的措施（     ） A．少使用热机 B．增大热机功率 C．使用热值高的燃料 D．保证良好的润滑，减少摩擦 ▌题型06 热机与社会生活 26．随着科技发展，人们已经开始将氢能作为一种新能源加以利用。已知氢燃料的热值为，如果一辆汽车平均每月消耗氢燃料，这些氢燃料完全燃烧释放的热量为__________，氢气燃烧时__________（选填“会”或“不会”）污染周围环境。 27．在某次空战模拟演练中，歼-20战机挂载霹雳-15空空导弹执行任务，以下关于霹雳-15空空导弹涉及的物理知识，说法正确的是（     ） A．导弹发射后加速阶段，燃气对导弹的推力做功，导弹的机械能不变 B．导弹飞行时与空气摩擦，内能转化为机械能 C．导弹采用的双脉冲固体火箭发动机属于热机 D．导弹击中目标时，它对目标的作用力大于目标对它的作用力 28．如今汽车已进入了寻常百姓家，家用汽车的发动机一般都是______内燃机（选填“汽油”或“柴油”）。如图表示该发动机工作时的某个冲程，该冲程中，涉及的能量转化为______。由于发动机在______冲程会释放有害废气污染环境，我们平时应倡导尽量少开车的理念。 29．如图所示，北京时间2025年4月24日17时17分，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，神舟二十号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道。4月24日23时49分，成功对接于空间站天和核心舱径向端口，整个对接过程历时约6.5小时。神二十乘组再探天宇，在建设航天强国、科技强国的道路接力前行。精神之光，照耀寰宇。这些成就都离不开物理知识的支持，请根据上述情景提出一个与物理知识有关的问题，并运用物理知识进行解答，不得与示例重复。 (1)问题：______________ (2)解答：______________ 30．可回收火箭可将发射成本降至传统火箭的，其燃料与传统火箭燃料相比，还有燃烧时积碳少、相对容易保存等要求。我国的朱雀三号可回收火箭，采用低成本不锈钢制造，将于2025年下半年首飞，以下燃料，最适合于朱雀三号火箭的是（　　） 燃料 热值/ 沸点/℃ 密度/ 价格/元· 燃烧特性 液氢 -253 70.8 60000 无残渣 液态甲烷 -161.5 422 12000 基本无积碳 酒精 78 800 15000 积碳较多 煤油 325 800 18000 积碳较严重 A．液氢 B．液态甲烷 C．酒精 D．煤油 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 12.4 热机 题型01 汽油机的构造与工作 题型02 柴油机的构造与工作 题型03 热值的理解与计算 题型04 热机效率的理解与计算 题型05 提高热机效率的方法 题型06 热机与社会生活 ▌题型01 汽油机的构造与工作 内燃机活塞在汽缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。 四冲程内燃机包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转2周，活塞上下往复2次，做功1次。 在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功，而其它三个冲程（吸气冲程、压缩冲程和排气冲程）是依靠飞轮的惯性来完成的。 压缩冲程将机械能转化为内能。 做功冲程是由内能转化为机械能。 1．在汽油机工作过程中，依靠曲轴的惯性来完成运转的冲程是（     ） A．吸气冲程和做功冲程 B．压缩冲程和做功冲程 C．做功冲程和排气冲程 D．压缩冲程和排气冲程 【答案】D 【详解】汽油机的四个工作冲程里，只有做功冲程是燃气燃烧膨胀推动活塞下行、带动曲轴主动输出动力。剩下的吸气冲程、压缩冲程、排气冲程都没有主动动力输出，需要依靠曲轴和飞轮的惯性来完成运转。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 2．一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速为2400转每分钟，则汽油机每秒内完成冲程，对外做功次，活塞往复运动次。下列选项正确的是（     ） A．80，20，40 B．4800，1200，2400 C．80，40，80 D．4800，1200，4800 【答案】A 【详解】单缸四冲程汽油机的基础工作规律为：完成1个工作循环，飞轮转2圈，活塞往复运动2次，完成4个冲程，对外做功1次。 首先把飞轮转速换算为每秒的转数：2400转每分钟 = 2400转/60秒 = 40转/秒。 飞轮每秒转40圈，活塞每转1圈就往复运动1次，因此活塞每秒往复运动40次； 每2圈对应4个冲程，40转对应的冲程数为40×2=80个； 每2圈对外做功1次，40转对应的对外做功次数为。 对应数值为80、20、40，和选项A一致。 故选A。 3．现有一台四冲程汽油机，飞轮的转速为1800r/min，这台汽油机每分钟完成________个冲程，对外做了________次功。 【答案】 3600 900 【详解】飞轮转2转完成1个工作循环，有4个冲程；飞轮的转速为1800r/min，即1分钟转1800转，完成900个工作循环，冲程数为个； 1个工作循环对外做功1次，900个工作循环做功900次。 4．一台柴油机飞轮的转速为1800转/分，则此柴油机每秒内（   ） A．完成60个冲程，做功15次 B．活塞往复120次，做功30次 C．完成30个冲程，做功15次 D．曲轴转60周，做功30次 【答案】A 【详解】四冲程柴油机，1个完整工作循环的规律是：飞轮转2圈、曲轴同步转2圈，活塞往复2次，完成4个冲程，对外做功1次。飞轮转速，即每秒飞轮转30圈。对应完成的工作循环数为 个，因此每秒总冲程数为个，对外做功15次；同时活塞往复30次，曲轴转30周。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选 A。 5．小张在吹气球时，被吹大了的气球没能用手握住，呼啸着飞了出去，若他及时捡拾起气球，将会感觉到它喷气的嘴部温度和原来相比___________（选填“变高”、“变低”或“没有变化”），如图甲所示为四冲程汽油机工作过程中的___________冲程，该过程的能量转化情况与图___________相同。若汽油机1 s内对外做功15次，则其曲轴的转速为___________r/min。 【答案】 变低 压缩 乙 1800 【详解】气球内的气体向外喷出并对外做功，内能减小，温度降低，所以喷气嘴部温度变低； 图甲中两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能； 图乙中迅速下压活塞，活塞对气体做功，机械能转化为内能，使气体温度升高，能量转化与压缩冲程相同；图丙中酒精燃烧后将塞子冲出，是内能转化为机械能，所以该过程的能量转化情况与图乙相同； 四冲程汽油机完成一个工作循环，曲轴转两周，对外做功一次，1s内对外做功15次，1s内曲轴转的圈数为圈，1min有60s，则其曲轴的转速为 ▌题型02 柴油机的构造与工作 6．关于汽油机和柴油机，说法正确的是（     ） A．吸气冲程中，汽油机吸进汽缸的只有空气，柴油机吸进汽缸的是柴油和空气的混合物 B．汽油机通过压缩空气直接点燃柴油，而柴油机需要火花塞点火 C．柴油机对空气的压缩程度比汽油机高 D．柴油机和汽油机的压缩冲程都是将内能转化为机械能 【答案】C 【详解】A．吸气冲程中，汽油机吸进汽缸的是汽油和空气的混合物，柴油机吸进汽缸的只有空气，故A错误； BC．柴油机的压缩比更高，压缩冲程末空气温度更高，通过压缩空气直接点燃柴油，而汽油机需要火花塞点火，故B错误，C正确； D．柴油机和汽油机的压缩冲程都是将机械能转化为内能，故D错误。 故选C。 7．柴油机与汽油机在结构上和点火方式上的区别是（   ） A．柴油机上有喷油嘴，汽油机上有火花塞 B．柴油机上有火花塞，汽油机上有喷油嘴 C．柴油机是点燃式点火，汽油机是压燃式点火 D．柴油机和汽油机都是点燃式点火 【答案】A 【详解】AB．柴油机顶部结构为喷油嘴，汽油机顶部结构为火花塞，符合二者结构区别，故A符合题意，B不符合题意； CD．柴油机为压燃式点火，汽油机为点燃式点火，描述与事实相反，故CD不符合题意。 故选A。 8．在吸气冲程，汽油机吸入的是_________，柴油机吸入的是____________。压缩冲程中__________能转化为____________能。 【答案】 汽油和空气的混合物 空气 机械 内 【详解】汽油机顶部是火花塞，吸气冲程中会通过进气道同步吸入汽油和空气的混合气体； 柴油机顶部是喷油嘴，吸气冲程仅吸入空气，柴油是在后续压缩冲程末才喷入气缸的； 压缩冲程中活塞向上运动，依靠飞轮的机械能挤压气缸内的气体，对气体做功，使气体内能增大、温度升高，因此是机械能转化为内能。 9．大型载重汽车下坡时间较长时，为防止刹车片过热造成刹车失灵，要向刹车片和轮胎喷水降温。刹车片过热是通过___________的方式增加内能的，喷水降温是利用了水的___________的特性；载重汽车的一台单缸四冲程柴油机工作时，内能转化为机械能的是___________冲程。；一杯水倒出一半后，剩下的半杯水的比热容___________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】 做功 比热容较大 做功 不变 【详解】改变物体内能的方式有做功和热传递，刹车片刹车时克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，使内能增加、温度升高，因此是通过做功的方式增加内能。 水的比热容较大，相同质量的水与其他物质相比，升高相同温度时能吸收更多热量，降温效果好，所以喷水降温利用了水的比热容大的特性。 单缸四冲程柴油机的做功冲程中，高温高压燃气推动活塞运动，将内能转化为机械能。 比热容是物质的固有特性，仅与物质的种类和状态有关，与质量无关，因此一杯水倒出一半后，剩余半杯水的比热容不变。 10．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。 ▌题型03 热值的理解与计算 ①Q＝qm m= q= Q—放出的热量—焦耳（J）；q—热值—焦耳每千克（J/kg）；m—燃料质量—千克（kg）。 ②Q＝qV V= q= Q—放出的热量—焦耳（J）；q—热值—焦耳每立方米（J/m3）；V—燃料体积—立方米（m3）。 11．下列关于热值和比热容的说法正确的是（     ） A．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多 B．使燃料燃烧更充分，可以增大热值 C．物体吸收热量越多，其比热容越大 D．比热容是物质的一种属性，其大小与物体的质量、变化的温度和所吸收的热量无关 【答案】D 【详解】A．根据公式，燃料燃烧放热多少不仅和热值有关，还和燃料的质量有关，仅热值大无法确定放出热量更多，故A错误； B．热值是燃料本身的固有特性，只和燃料的种类有关，和燃烧是否充分没有关系，燃烧更充分只能提升燃料的能量利用率，不能改变热值大小，故B错误； C．比热容是物质的固有属性，和物体吸收热量的多少无关，不能通过吸热多少判断比热容大小，故C错误； D．比热容属于物质的一种属性，仅和物质的种类、状态有关，和物体的质量、温度变化量、吸收或放出的热量都没有关系，故D正确。 故选D。 12．下列关于燃料热值的说法中，正确的是（   ） A．燃料燃烧时，燃料的质量越大，热值越大 B．燃料燃烧后放出的热量多，热值就一定大 C．不同燃料的热值一般不同 D．当燃料未燃烧时，其热值为零 【答案】C 【详解】热值是燃料的固有特性，它只和燃料的种类有关，和燃料的质量、实际燃烧放出的热量多少、是否燃烧都没有关系，故C正确，ABD错误。 故选 C。 13．在标准大气压下，使用煤气灶将2kg的水从20℃加热到100℃，过程需要完全燃烧0.02kg的煤气，[水的比热容，煤气的热值]求： (1)水吸收的热量是多少焦？ (2)该煤气灶烧水的效率是多少？ 【答案】(1) (2)80% 【详解】【小题1】水吸收的热量 【小题2】煤气放出的热量 煤气灶烧水的效率 14．据统计，2025年1月至7月全国风电和太阳能发电量约为千瓦时。如果焦炭完全燃烧获得的能量和这些电能相等，需要焦炭的质量为（     ）（焦炭热值为） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】 电能 由题意知，焦炭完全燃烧获得的能量和电能相等，即 根据燃料放热公式，焦炭质量 故选 B。 15．随着“西气东输”工程的实施，东部地区已经逐步用天然气取代了煤气和液化石油气。查找资料可知，通常天然气的热值为。现将一壶1.5kg的水从20℃加热到100℃，消耗天然气，已知不考虑水壶吸收的热量，求该过程中： (1)水吸收的热量。 (2)天然气完全燃烧放出的热量。 (3)烧水时的热效率。 (4)用天然气取代了煤气和液化石油气的好处（写出一点即可）。 【答案】(1) (2) (3)42％ (4)清洁环保、燃烧效率高、使用安全、价格实惠、热值较大等 【详解】（1）水升温吸热，温度变化量 根据得水吸收的热量 （2）根据得天然气完全燃烧放热 （3）烧水时的热效率 （4）略 ▌题型04 热机效率的理解与计算 16．热机的效率越高，说明（     ） A．能做的有用功越多 B．燃料的热值越大 C．这台机器的功率越大 D．机器对燃料的利用率越高 【答案】D 【详解】A．只有在燃料完全燃烧放出的总能量固定时，效率越高有用功才越多，未限定总能量的前提下该表述不成立，故A不符合题意； B．热值是燃料本身的固有特性，只和燃料的种类有关，和热机效率没有关联，故B不符合题意； C．功率描述的是物体做功的快慢，和热机效率是两个完全不同的物理概念，没有直接联系，故C不符合题意； D．热机效率的本质就是对燃料燃烧释放能量的利用率的体现，效率越高代表利用率越高，故D符合题意。 故选D。 17．甲热机的效率高于乙热机的效率，则（     ） A．甲热机的功率大于乙热机的功率 B．甲热机的燃料利用率比乙热机的高 C．甲热机做的有用功比乙热机的多 D．甲热机消耗的燃料质量比乙热机的少 【答案】B 【详解】A．功率是描述热机做功快慢的物理量，和效率是两个完全独立的物理量，效率高不代表做功速度快，故A不符合题意； B．甲热机效率更高，说明甲热机中用来做有用功的能量占燃料总释放能量的比例更大，也就是燃料利用率比乙更高，故B符合题意； C．有用功的多少由效率和消耗燃料的总能量共同决定，如果甲消耗的燃料总能量很少，即便效率更高，做的有用功也可能比乙少，故C不符合题意； D．消耗燃料的质量由需要的有用功大小和效率共同决定，如果甲需要做的有用功远大于乙，即便效率更高，消耗的燃料也可能比乙多，故D不符合题意。 故选B。 18．做同样多的有用功，甲、乙两柴油机所用时间和消耗的柴油对比如下表，下列说法中正确的是（     ） 柴油机 完成工作量 时间 消耗柴油 甲 相同 3h 5kg 乙 相同 2h 6kg A．甲的功率小，热机效率低 B．甲做的有用功多，做功快 C．乙做的总功多，热机效率低 D．消耗相同质量的柴油，乙做的有用功多 【答案】C 【详解】AC．柴油完全燃烧释放的热量是热机的总功来源，乙消耗的柴油质量更大，说明乙的总功更多； 由知，在有用功相同的情况下，乙总功更大，效率更低，则甲的效率更高，故A错误，C正确； B．由知，有用功相同时，甲用时3h、乙用时2h，则甲的功率更小，做功更慢，故B错误； D．甲的热机效率比乙高，所以消耗相同质量的柴油时，甲能做的有用功更多，故D错误。 故选C。 19．2024年4月，某氢能源汽车实现了从北京到上海1500公里长距离运输测试，这是中国氢能源车辆首次大范围、长距离、跨区域的实际运输测试。该款氢能源汽车在公路上行驶30km，用时0.4h，受到的牵引力为，消耗氢气0.8kg，则：（氢气的热值） (1)汽车行驶的平均速度； (2)牵引力做的功； (3)氢气完全燃烧放出的热量； (4)汽车发动机的效率。 【答案】(1) (2) (3) (4) 【详解】（1）汽车行驶的平均速度 （2）氢能源汽车在公路上行驶的路程 牵引力做的功 （3）氢气完全燃烧放出的热量 （4）汽车发动机的效率 20．某辆小轿车油箱里有30 kg汽油，司机小王驾车沿高速公路到某地旅游，路程为270 km。假设轿车是匀速行驶，且受到的阻力为1000 N，该轿车的效率为30%，汽油的热值为，求： (1)汽车到达目的地牵引力所做的功。 (2)通过计算说明汽车行驶途中是否需要加油？ (3)若该轿车发动机为多缸四冲程汽油机，当轿车在高速公路定速巡航时，其曲轴转速保持在2400 r/min，每个汽缸中活塞的横截面积为，活塞的冲程为10 cm，做功冲程中燃气作用在活塞上的平均压强为，则这辆汽车在定速巡航时发动机的一个气缸的功率是多少？ 【答案】(1) (2) 不需要加油 (3) 【详解】（1）轿车匀速行驶，牵引力与阻力平衡 牵引力做功 （2）30kg汽油完全燃烧释放的总热量 汽油能提供的有用功 因，故不需要加油 （3）做功冲程燃气对活塞的压力 单次做功冲程的功 曲轴转速，四冲程每2转做功1次，故每秒做功次数 单缸功率 ▌题型05 提高热机效率的方法 提高热机效率的途径： （1）使燃料充分燃烧，尽量减小各种热量损失； （2）机件间保持良好的润滑，减小摩擦。 （3）在热机的各种能量损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施。 21．下面是小明同学的物理学习笔记中的摘录，其中不正确的是（     ） A．燃料的热值与燃料的质量没有关系 B．火箭用固态氢做燃料是因为氢含有的热量多 C．单缸四冲程汽油机只有做功冲程将内能转化为机械能获得动力，其他三个都靠飞轮的惯性完成 D．尽量减少工作过程中各种能量的损失是提高热机效率的主要途径 【答案】B 【详解】A．热值是燃料固有属性，仅与燃料种类有关，与质量无关，故A正确； B．热量是过程量，不能表述为“含有热量”，火箭用固态氢做燃料是因为氢的热值大，故B错误； C．单缸四冲程汽油机仅做功冲程将内能转化为机械能提供动力，其余三个冲程靠飞轮惯性完成，故C正确； D．热机效率，减少工作过程中的能量损失可提高有用功占燃料完全燃烧放出总热量的比例，是提高热机效率的主要途径，故D正确。 本题选择描述错误的，故选B。 22．（多选）关于热机的效率，下列说法正确的是（     ） A．在做功同样多的情况下，热机的效率越高，消耗的燃料越少 B．燃料的燃烧情况会影响热机的效率 C．热机的效率越高说明做功越快 D．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的 【答案】AB 【详解】A．热机效率，在有用功相同时，效率越高，燃料完全燃烧放出的热量越少；由可知，使用同种燃料时，消耗的燃料质量越小，故A正确； B．燃料燃烧不充分时，实际释放的热量减少，热机的效率会受到影响，故B正确； C．热机效率表示有用功占燃料完全燃烧放出热量的比例，做功快慢由功率表示，二者没有必然关系，故C错误； D．热机损失的能量中，废气带走的能量通常较多，并非主要由机械摩擦损失，故D错误。 故选AB。 23．下列说法正确的是（     ） A．比热容与物体吸收或放出的热量有关 B．热值与燃料的燃烧情况有关 C．两个削平的铅块被紧压在一起不易分开，是因为分子间只有引力，没有斥力 D．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 【答案】D 【详解】A．比热容是物质的固有特性，仅与物质种类、状态有关，与吸放热无关，故A错误； B．热值是燃料的固有特性，仅与燃料种类有关，与燃烧情况无关，故B错误； C．分子间同时存在引力和斥力，铅块紧压不易分开是分子引力的表现，故C错误； D．热机效率，相同质量的同种燃料为定值，燃料燃烧更充分可使相同质量燃料释放的能量转化更多的有用功，相同条件下增多，热机效率提高，故D正确。 故选D。 24．科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立即向气缸内喷水，水在高温气缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度_________（选填“升高”、“降低”或“不变”），其内能_________（选填“增大”“减少”或“不变”），这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的_________，为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是_________冲程。 【答案】 降低 减少 效率 排气 【详解】[1][2]水蒸气推动活塞做功，将内能转化为机械能，其内能减小，温度降低。 [3]热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的总能量的比值，燃烧同样多的燃料获得更多的机械能，有用功的占比提升，所以提高了热机的效率。 [4]为进入下一个工作循环，需要将气缸内的废气排出，因此这款内燃机的第六冲程是排气冲程。 25．为了提高热机效率，可采取的措施（     ） A．少使用热机 B．增大热机功率 C．使用热值高的燃料 D．保证良好的润滑，减少摩擦 【答案】D 【详解】A．少使用热机，消耗的燃料少了，热机做的有用功也少，所以不能提高热机效率，故A不符合题意； B．增大热机的功率，只能增大热机在单位时间内做的功，其效率不一定提高，故B不符合题意。 C．采取热值高的燃料，其利用率不一定高，所以不一定能提高热机的效率，故C不符合题意； D．保证良好的润滑，减小摩擦，可以减少因摩擦损失的能量，所以可以提高热机的效率，故D符合题意。 故选D。 ▌题型06 热机与社会生活 26．随着科技发展，人们已经开始将氢能作为一种新能源加以利用。已知氢燃料的热值为，如果一辆汽车平均每月消耗氢燃料，这些氢燃料完全燃烧释放的热量为__________，氢气燃烧时__________（选填“会”或“不会”）污染周围环境。 【答案】 4.2×109 不会 【详解】[1]氢燃料完全燃烧释放的热量 [2]氢气燃烧的产物是水，不会对周围环境产生污染。 27．在某次空战模拟演练中，歼-20战机挂载霹雳-15空空导弹执行任务，以下关于霹雳-15空空导弹涉及的物理知识，说法正确的是（     ） A．导弹发射后加速阶段，燃气对导弹的推力做功，导弹的机械能不变 B．导弹飞行时与空气摩擦，内能转化为机械能 C．导弹采用的双脉冲固体火箭发动机属于热机 D．导弹击中目标时，它对目标的作用力大于目标对它的作用力 【答案】C 【详解】A．导弹发射后加速阶段，燃气对导弹的推力做功，其质量不变，速度和高度都变大，则动能和重力势能都增大，机械能增大，故A错误； B．导弹飞行时与空气摩擦，克服摩擦做功，机械能转化为内能，故B错误； C．导弹采用的双脉冲固体火箭发动机，利用内能做功，发动机属于热机，故C正确； D．导弹击中目标时，它对目标的作用力和目标对它的作用力是相互作用力，大小相等，故D错误。 故选C。 28．如今汽车已进入了寻常百姓家，家用汽车的发动机一般都是______内燃机（选填“汽油”或“柴油”）。如图表示该发动机工作时的某个冲程，该冲程中，涉及的能量转化为______。由于发动机在______冲程会释放有害废气污染环境，我们平时应倡导尽量少开车的理念。 【答案】 汽油 机械能转化为内能 排气 【详解】[1]内燃机分为汽油机和柴油机，家用汽车发动机通常使用汽油内燃机，因其结构相对轻巧，适合家用汽车的动力需求。 [2]图中进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，该冲程中，活塞对汽缸内的气体做功，将活塞的机械能转化为气体的内能，使气体温度升高、压强增大。 [3]排放废气的是排气冲程，将燃烧后的废气排出汽缸，这些废气中含有有害成分，会污染环境。 29．如图所示，北京时间2025年4月24日17时17分，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，约10分钟后，神舟二十号载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道。4月24日23时49分，成功对接于空间站天和核心舱径向端口，整个对接过程历时约6.5小时。神二十乘组再探天宇，在建设航天强国、科技强国的道路接力前行。精神之光，照耀寰宇。这些成就都离不开物理知识的支持，请根据上述情景提出一个与物理知识有关的问题，并运用物理知识进行解答，不得与示例重复。 (1)问题：______________ (2)解答：______________ 【答案】(1)运载火箭的燃料燃烧过程中能量是怎么转化的？ (2)燃料燃烧过程中消耗化学能，把化学能转化成内能。 【详解】（1）问题1：运载火箭的燃料燃烧过程中能量是怎么转化的？ 问题2：对接后，神舟二十号载人飞船相对空间站天和核心舱是运动的还是静止的？ （2）解答1：燃料燃烧过程中消耗化学能，把化学能转化成内能。 解答2：对接后，神舟二十号载人飞船相对于空间站天和核心舱的位置没有发生变化，是静止的。 30．可回收火箭可将发射成本降至传统火箭的，其燃料与传统火箭燃料相比，还有燃烧时积碳少、相对容易保存等要求。我国的朱雀三号可回收火箭，采用低成本不锈钢制造，将于2025年下半年首飞，以下燃料，最适合于朱雀三号火箭的是（　　） 燃料 热值/ 沸点/℃ 密度/ 价格/元· 燃烧特性 液氢 -253 70.8 60000 无残渣 液态甲烷 -161.5 422 12000 基本无积碳 酒精 78 800 15000 积碳较多 煤油 325 800 18000 积碳较严重 A．液氢 B．液态甲烷 C．酒精 D．煤油 【答案】B 【详解】A．液态氢的成本高为60000元/t，并且沸点为-253℃不易储存，不符合条件，故A不符合题意； B．液态甲烷的成本最低为12000元/t，液态甲烷燃烧基本无积碳，液态甲烷的沸点为-161.5℃，存储条件相对适中，且液态甲烷的热值相对较大，燃烧相同质量的燃料，液态甲烷放出的热量也较多，符合所有条件，故B符合题意； CD．酒精和煤油在燃烧时，积碳多，不符合条件，故CD不符合题意。 故选B。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $