第二章 改变世界的热机（复习讲义）物理新教材教科版九年级上册

该初中物理讲义以“改变世界的热机”为单元，通过表格梳理复习要点与重难点，用结构化框架呈现热机定义、分类、能量转化及内燃机四冲程工作特点，构建“基础概念-工作原理-效率计算-环境影响”的知识脉络，突出物理观念中的能量观念，明确四冲程识别与效率计算为核心重难点。 讲义亮点在于分层练习设计，从“要点速测”基础题到“能力进阶”综合题，如结合热值与热机效率的计算题（例：消耗1kg柴油求有用功及效率），培养科学思维中的科学推理能力。同时融入热机污染与新能源开发内容，渗透科学态度与责任，支持学生自主复习，助力教师实施分层精准教学。

第二章 改变世界的热机 复习要点 1. 理解热机工作原理，区分蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机，识别能量转化形式。 2. 掌握汽油机、柴油机构造与工作过程，熟知四个冲程工作特点、能量转化、冲程判断方法、以及相关计算。 3. 理解热机效率定义，掌握计算公式，能够分析热机工作中的各类能量损耗。 4. 会结合热值、热机效率进行综合计算题，规范书写计算步骤。 5. 认识热机使用带来大气污染、温室效应、热岛效应、噪声污染等环境问题。 6. 知晓提高热机效率、控制污染、开发新能源等保护地球家园的可行措施。 复习重难点 重点：内燃机四冲程识别与能量转化；热机效率含义与相关计算。 难点：区分四个冲程；热机能量流向分析；热值与热机效率综合计算题；建立能源利用与环境保护的联系。 要点 热机 1. 定义：通过燃料燃烧获取内能并转化为机械能的装置。 2. 能量转化：化学能→内能→机械能 3. 分类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机、火箭发动机。 4. 内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力，分为汽油机、柴油机。 要点速测 1．(25-26九上·河北承德·期中)下列常见机器中属于热机的是（　　） A．抽水机 B．电动机 C．发电机 D．柴油机 【答案】D 【详解】热机是将内能转化为机械能的装置； A．抽水机将其他形式能转化为水的机械能，故A不符合题意； B．电动机将电能转化为机械能，故B不符合题意； C．发电机将机械能转化为电能，故C不符合题意； D．柴油机将内能转化为机械能，故D符合题意。 故选D。 要点 汽油机与柴油机 1. 汽油机的工作过程 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 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从进气门吸入气缸。 进气门和排气门都关闭， 活塞向上运动，燃料混合 物被压缩，压强增大，温度升高。 在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压气体推动活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动，对外做功。 进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。 一个工作循环：4 个冲程，曲轴转 2 圈，对外做功 1 次 特别提醒 汽油机：火花塞点火；吸入汽油和空气混合物；轻巧，用于轿车。 柴油机：喷油嘴压燃；只吸入空气；功率大，货车、拖拉机。 要点速测 1．如图所示，是四冲程内燃机工作过程中的（　　） 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】图中内燃机的进气门、排气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，符合做功冲程的特点。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C 。 2．如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，以下说法正确的是（    ） A．汽油机一个工作循环四个冲程的正确顺序是：丙、甲、丁、乙 B．汽油机吸气冲程汽缸吸进的物质是汽油 C．若汽油机每秒做功10次，则飞轮的转速为 D．图丁是做功冲程，机械能转化为内能 【答案】C 【详解】题中四个图所代表的冲程： 图甲：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程。 图乙：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程。 图丙：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程。 图丁：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。 A．汽油机一个工作循环的正确顺序是吸气、压缩、做功、排气。对应图中的顺序为乙、甲、丁、丙。故A错误； B．汽油机在吸气冲程中，吸入的是汽油和空气的混合物，而不是纯汽油。故B错误； C．在四冲程内燃机中，飞轮转2圈，完成一个工作循环，对外做功1次。若汽油机每秒做功10次，则飞轮每秒转动次数为 则飞轮的转速为 故C正确； D．图丁是做功冲程，此过程中，燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，而不是将机械能转化为内能，故D错误。 故选C。 要点 热机效率 1. 定义：把热机所做有用功与所用燃料完全燃烧释放的热量之比叫作热机的效率，用来描述热机的性能。 2. 公式： 3. 燃料完全燃烧放出的热量四部分去向： （1）废气带走绝大部分热量（最大损耗） （2）被冷却水吸收散热 （3）克服机件摩擦消耗能量 （4）转化为对外的有用机械能 4. 提高热机效率的方法： （1）让燃料充分燃烧； （2）减少废气带走的热量（利用废气余热）； （3）减小机件间的摩擦，定期保养润滑； （4）改进热机结构，优化设计。 5. 热机带来的环境问题 大气污染：CO、氮氧化物、粉尘； 温室效应：大量排放二氧化碳； 热污染：余热排放加剧城市热岛效应； 噪声污染：机械运转噪声。 防治措施： 提高热机效率；安装尾气净化装置；严格排放标准；开发清洁能源；倡导低碳出行。 要点速测 1．关于热机的效率，下列说法不正确的是（　　） A．燃料更充分燃烧可以提高热机的效率 B．减少机械间的摩擦可以提高热机的效率 C．通过科技进步，热机的效率可以达到100% D．将燃烧排出的废气再利用可以提高热机的效率 【答案】C 【详解】A．使燃料燃烧更充分，损失的能量越少，可以提高热机效率，故A正确，不符合题意； B．减少机械间的摩擦，用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值增大，可以提高热机效率，故B正确，不符合题意； C．无论科技如何发展，热机的效率可以提高，但总存在摩擦、有热量的损失，热机效率一定不会达到100%，故C错误，符合题意； D．将燃烧排出的废气再利用，可以减少能量损失，提高燃料能量的利用率，所以可以提高热机的效率，故D正确，不符合题意。 故选C。 2．校车在某段平直路面上匀速行驶，在某过程中消耗1kg柴油，则柴油完全燃烧放出的热量为___________J，已知该过程中发动机输出有用功为，则校车发动机的效率为___________%。（柴油热值为） 【答案】 40 【详解】[1]柴油完全燃烧放出的热量为 [2]校车发动机的效率为 难点 热机效率的计算 必须熟练掌握的公式： 1. 燃料燃烧的放热公式： 2. 有用功： 3. 热机效率的公式： 按照题目的要求，根据题干给出的物理量进行相关的运算。 考点 汽油机的工作过程 ▌例1 (25-26九上·湖北恩施土家族苗族·期中)在物理实验课上，同学们观察汽油机模型工作时，其内部状态如图所示。下列关于该冲程的说法正确的是（    ） A．该冲程是吸气冲程 B．在该冲程中机械能转化为了内能 C．该冲程使汽车获得了动力 D．该冲程能排出汽车的废气 【答案】C 【详解】A．由图可知，汽油机的两个气门都关闭，火花塞正在点火，活塞正要向下运动，这是汽油机的做功冲程，故A错误； B．该冲程是做功冲程，是高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故B错误； C．做功冲程中，燃气燃烧产生的高温高压气体推动活塞向下运动，对外做功，为汽车提供动力，故C正确； D．排气冲程中，排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，排出废气，该图是做功冲程，故D错误。 故选C。 ▌迁移练1-1 (25-26九上·江苏镇江京口区两校联考·期中)下列是汽油机的四冲程，属于排气冲程的是（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．进气门开，排气门关闭，活塞向下，属于吸气冲程，故A不符合题意； B．进气门、排气门关闭，活塞向上，是压缩冲程，故B不符合题意； C．进气门、排气门关闭，活塞向下，高温高压燃气推动活塞做功，属于做功冲程，故C不符合题意； D．进气门关，排气门开，活塞向上，是排气冲程，故D符合题意。 故选D。 ▌迁移练1-2 (25-26九上·云南昆明昆十中教育集团·期中)如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中正确的是（　　） A．汽油机吸气冲程吸入的物质只有空气 B．一个工作循环中四个冲程的正确顺序是：丙、甲、丁、乙 C．汽油充分燃烧，可以提高汽油机的热值 D．甲冲程是把内能转化为活塞的机械能 【答案】D 【详解】A．汽油机吸气冲程吸入的物质是汽油和空气的混合物，故A错误； B．甲是做功冲程，乙是压缩冲程，丙是排气冲程，丁是吸气冲程，一个工作循环中四个冲程的正确顺序是丁、乙、甲、丙，故B错误； C．燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃烧情况无关，故C错误； D．甲是做功冲程把高温高压燃气的内能转化为活塞的机械能，故D正确。 故选D。 考点 汽油机与柴油机的工作区别 ▌例1 (25-26九上·陕西汉中·期中)如图是一种常用的“柴油平板夯机”，广泛应用于路面施工、场地填土等多个方面。使用时柴油发动机提供动力，激荡器带动夯板上下运动。下列关于柴油机和汽油机的主要区别不正确的是（　　） A．吸气冲程中，柴油机吸入汽缸的是空气，汽油机吸入汽缸的是空气和汽油的混合气体 B．在压缩冲程末，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高 C．构造上，汽油机汽缸顶部有喷油嘴，柴油机汽缸顶部有火花塞 D．汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式 【答案】C 【详解】AC．构造上，柴油机的顶端有喷油嘴，吸气冲程只需吸入空气；汽油机顶端没有喷油嘴，只有火花塞，吸气冲程需要吸入空气和汽油的混合物，故A正确，不符合题意，C错误，符合题意； B．在压缩冲程中，柴油机的压缩比例更大，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高，故B正确，不符合题意； D．在做功冲程，汽油机的点火方式叫点燃式，柴油机的点火方式叫压燃式，故D正确，不符合题意。 故选C。 ▌迁移练2-1 (25-26九上·山东济南实验初级中学·期中)下列有关内燃机的说法正确的是（　　） A．内燃机只有做功冲程不是依靠惯性来完成的 B．压缩冲程是由大部分内能转化为机械能 C．柴油机吸气冲程吸入汽缸的是柴油和空气组成的燃料混合物 D．汽油机做功冲程的点火方式是压燃式 【答案】A 【详解】A．在内燃机的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程：吸气冲程、压缩冲程和排气冲程都是依靠惯性来完成的，故A正确； B．压缩冲程中，活塞向上运动，对汽缸内的气体做功，将机械能转化为内能，而不是内能转化为机械能，故B错误； C．柴油机吸气冲程吸入汽缸的是纯净的空气，而汽油机吸气冲程吸入的是汽油和空气组成的燃料混合物，故C错误； D．汽油机做功冲程的点火方式是点燃式，是通过火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧；而柴油机采用的是压燃式，故D错误。 故选A。 ▌迁移练2-2 (25-26九上·山东淄博·期中)学习了汽油机和柴油机后，小聪通过比较，分析出汽油机和柴油机在构造和工作过程中的部分异同点，其中正确的是（     ） A．汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴 B．汽油机比较笨重，主要应用于坦克、拖拉机等 C．在压缩冲程末的点火方式是相同的 D．汽油机的压缩程度比柴油机更高，输出功率更大 【答案】A 【详解】A．汽油机的顶部安装火花塞，柴油机的顶部是喷油嘴，这是二者最核心的构造差异，故A正确； B．柴油机更笨重，多用于坦克、拖拉机这类重型设备，汽油机相对轻巧，多用于汽车等设备，故B错误； C． 二者压缩冲程末的点火方式完全不同：汽油机是用火花塞点燃汽油空气混合气的点燃式，柴油机是直接向被压缩的高温空气中喷入柴油、柴油自行燃烧的压燃式，故C错误； D．柴油机对气缸内气体的压缩程度比汽油机更高，输出的功率也更大，故D错误。 故选A。 考点 一个工作循环的相关计算 ▌例1 (25-26九上·江西南昌中学教育集团·期中)某单缸四冲程内燃机的其中一个冲程剖面图如图所示，据此可知，该内燃机是___________（选填“汽油机”或“柴油机”）。该内燃机飞轮的转速为3600r/min，则每秒做功___________次。 【答案】 汽油机 30 【详解】[1]汽油机汽缸的顶部有一个火花塞，而柴油机汽缸的顶部是一个喷油嘴。图中内燃机的汽缸顶部是火花塞，所以是汽油机。 [2]由题可知，该内燃机飞轮的转速为，即飞轮每秒转动60圈，四冲程内燃机一个工作循环四个冲程，飞轮转动2圈，所以该内燃机每秒内运行30个工作循环，每个工作循环做功一次，所以该内燃机每秒内对外做功30次。 ▌迁移练3-1 (25-26九上·河南洛阳·期末)如图所示的是汽油机的___________冲程，一台单缸四冲程柴油机飞轮转速为1200r/min，则柴油机1s内做功___________次。 【答案】 压缩 10 【详解】[1]该冲程的吸气阀与排气阀均关闭，活塞向上运动，是压缩冲程。 [2]一台单缸四冲程柴油机飞轮转速为 即1s飞轮转动20r，飞轮转动2r对外做功1次，则柴油机1s内对外做功 ▌迁移练3-2 (25-26九上·辽宁沈阳·期中)小明爸爸去4S店保养车。爸爸问师傅：“该换什么了？”师傅告诉爸爸：“该换火花塞了。”通过此对话你可以判断他家的车用的热机是内燃机中的________（选填“汽油机”或“柴油机”）。如图所示的热机工作原理图，这是四冲程内燃机工作循环中的________冲程。若该单缸四冲程内燃机在工作时转速为3600r/min，则600s火花塞点火________次。 【答案】 汽油机 做功 18000 【详解】[1]汽油机顶部是火花塞，柴油机顶部是喷油嘴，因此他家的车用的发动机是内燃机中的汽油机。 [2]图中进气门、排气门关闭，活塞向下运动，顶部火花塞点火，因此是做功冲程。 [3]单缸四冲程内燃机，在汽油机做功冲程中，火花塞点火。飞轮转2圈，对外做功1次，飞轮转速为3600r/min，即60r/s，所以每秒对外做功30次，则600s对外做功18000次，火花塞点火18000次。 考点 热机效率的计算 ▌例1 (25-26九上·河北石家庄第九中学·期中)如图是内燃机的能量流向图，根据图中给出的信息，该内燃机的效率为______。已知汽油的热值是，完全燃烧的汽油，按该内燃机的工作效率计算，该汽车获得的机械能是______J。 【答案】 40% 【详解】[1]该内燃机的效率为 [2]完全燃烧的汽油放出的热量为 根据可得，该汽车获得的机械能是 ▌例2 (25-26九上·四川内江第一中学·期中)农业生产中常用的单缸四冲程内燃机，每分钟转动1500转，它每分钟做功____次，其效率为40%，当该柴油机输出8.6×108J的有用功时，消耗柴油的质量为____kg。（柴油的热值为4.3×107J/kg） 【答案】 750 50 【详解】[1]单缸四冲程内燃机一个工作循环有4个冲程，飞轮转2圈，对外做功1次，转速为1500r/min，则该单缸四冲程内燃机每分钟做功750次。 [2]柴油机工作消耗的总能量（柴油完全燃烧放出的热量） 消耗柴油的质量 ▌迁移练4-1 (25-26九上·重庆南开中学教共体学校·期中)下图是单缸四冲程汽油机，在此冲程中汽油机的能量转化情况是______。这台四冲程汽油机完全燃烧100g汽油放出的热量中，损失了的热量，则该汽油机的效率为______。（汽油的热值为） 【答案】 内能转化为机械能 35% 【详解】[1]此冲程中，两个气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，能量转化情况是内能转化为机械能。 [2]汽油的质量m=100g=0.1kg 汽油完全燃烧放出的热量 损失了的热量，则有用功 汽油机的效率 ▌迁移练4-2 (25-26九上·湖南娄底·期中)如图所示，这是汽油机的______冲程；若某汽车发动机的效率是20%，消耗这3kg汽油使该汽车在水平路面上匀速行驶了10km，则该汽车发动机的牵引力为______N。（已知汽油的热值是） 【答案】 做功 2760 【详解】[1]观察图可知，汽油机的进气门和排气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动，因此这是做功冲程。 [2]3kg汽油完全燃烧放出的总热量 有用功 匀速行驶的距离 则该汽车发动机的牵引力 基础达标 1．(25-26九上·福建福州长乐区·期中)以下交通工具中，常用汽油机作为动力装置的是（     ） A．拖拉机 B．小轿车 C．载重卡车 D．远洋轮船 【答案】B 【详解】汽油机比较轻巧，主要用于小轿车、飞机、摩托车等；柴油机结构比较笨重、输出动力大、燃油经济性好，主要用于拖拉机、载重卡车、远洋轮船等。 故选B。 2．(25-26·山东烟台牟平区·期末)下列关于热机的说法中，错误的是（　　） A．热机是将内能转化为机械能的机器 B．汽油机的压缩冲程是机械能转化为内能 C．热机的效率一定小于100% D．柴油机的点火方式为点燃式 【答案】D 【详解】A．热机工作时利用内能做功，将内能转化为机械能，故A正确，不符合题意； B．汽油机压缩冲程中，活塞压缩气缸内气体做功，将机械能转化为内能，故B正确，不符合题意； C．热机工作时不可避免会存在热量散失、克服摩擦做额外功，因此效率一定小于100%，故C正确，不符合题意； D．柴油机的点火方式是压燃式，汽油机才点燃式，故D错误，符合题意。 故选D。 3．(25-26九上·四川成都·期中)如图所示，是汽油机的某个冲程，对此冲程下列叙述正确的是（    ） A．该冲程要依靠飞轮的惯性来完成 B．该冲程把机械能转化为内能 C．该冲程把内能转化为机械能 D．通过改良技术可以把汽油机效率提高到100% 【答案】C 【详解】图中火花塞点燃，两气门关闭，活塞下行，是做功冲程，是依靠缸内气体推动活塞完成的，内能转化为机械能；汽油机工作时，由于热量损失、克服摩擦等燃料燃烧释放的能量无法全部用来做有用功，汽油机效率无法提高到100%。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C 。 4．(25-26九上·贵州铜仁·期末)提高热机效率对减少能源消耗，环境保护有重要意义。下列方法中能提高热机效率的是（   ） A．尽量增加废气带走的热量 B．延长热机的工作时间 C．增大各零部件之间的摩擦 D．尽量使燃料充分燃烧 【答案】D 【详解】A．尽量增加废气带走的热量，会使用来做有用功的能量减少，热机效率降低，故A不符合题意； B．延长热机的工作时间，并不能减少热量的损失，不能提高热机的效率，故B不符合题意； C．增大各零部件之间的摩擦，会消耗更多的能量，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的比值变小，热机的效率降低，故C不符合题意； D．尽量使燃料充分燃烧，可使用来做有用功的能量增加，能提高热机的效率，故D符合题意； 故选D。 5．(25-26九上·河南濮阳·期中)下列关于汽油机和柴油机的描述不正确的是（   ） 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，柴油和空气的混合物进入汽缸 C．汽油机在做功冲程中，进气门和排气门均关闭 D．内燃机的大量使用会造成环境污染 【答案】B 【详解】A．汽油机通过火花塞点燃汽油与空气的混合气体，柴油机通过喷油嘴将柴油喷入高温压缩空气中自燃，因此汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故A正确，不符合题意； 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，并非柴油和空气的混合物进入汽缸，故B不正确，符合题意； C．在做功冲程中，汽油机的进气门和排气门均关闭，以保证燃烧产生的气体压力推动活塞做功，故C正确，不符合题意； D．内燃机燃烧汽油或柴油等化石燃料，会排放一氧化碳、氮氧化物等有害气体，造成空气污染，故D正确，不符合题意。 故选B。 6．(25-26九上·广东佛山南海区西樵镇·期中)下列关于热值和热机效率的说法，正确的是（　　） A．减少各部件间的摩擦可提高热机效率 B．柴油机的效率通常低于汽油机 C．使燃料燃烧更充分，可以增大燃料的热值 D．燃料燃烧放出的热量越多，热值一定越大 【答案】A 【详解】A．热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，提高燃料的利用率和减少能量损失均可以提高热机效率，减少各部件间的摩擦可以减少能量损失，因此可以提高热机效率，故A正确； B．由效率的知识可知，柴油机的效率通常比汽油机高，故B错误； C．热值是燃料本身的特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、是否充分燃烧以及放出热量的多少无关，所以使燃料燃烧更充分，燃料的热值不变，故C错误； D．根据可知，由于不知道质量的大小，燃料燃烧放出的热量越多，热值不一定越大，故D错误。 故选A。 7．(25-26九上·四川巴中·期末)家用燃油汽车的发动机主要是汽油机，下列说法正确的是（   ） A．汽油机的效率能达到100％ B．汽油机在吸气冲程中只吸入汽油 C．汽油机的一个工作循环中，对外做功4次 D．在压缩冲程中，存在的能量转化是机械能转化为内能 【答案】D 【详解】A．由于摩擦等因素的存在，汽油机的效率不可能达到100％，故A错误； B．汽油机在吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物，故B错误； C．汽油机的一个工作循环中包含四个冲程，只有做功冲程对外做功1次，故C错误； D．在压缩冲程中，活塞上移，气体体积不断减小，机械能转化为内能，故D正确。 故选D。 8．(25-26九上·河南鹤壁·期中)如图所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住管口，加热使水沸腾，会看到塞子________，水蒸气的内能转化成塞子的________能，这过程与内燃机的________冲程相似。 【答案】 被弹出 机械能 做功 【详解】如图，当用酒精灯加热水到一定程度时，试管内的水蒸气会对塞子做功，塞子被弹出；通过做功的方式将水蒸气的内能转化为塞子的机械能；此过程与内燃机的做功冲程类似，在内燃机做功冲程中燃气的内能转化为活塞的机械能。 9．(25-26九上·云南德宏州·期末)下图中属于内燃机压缩冲程的是________（选填“A”或“B”）。2024年10月30日凌晨4时17分至4时57分神舟十九号成功发射升空，火箭上升过程中发生的能量转化主要是内能转化为________。             【答案】 A 机械能 【详解】[1]A图，进气门、排气门关闭，活塞向上，将机械能转化为内能，是压缩冲程，B图，进气门、排气门关闭，活塞向下，是将内能转化为机械能，是做功冲程，故内燃机压缩冲程的是A图。 [2]火箭燃料燃烧，产生大量的内能，火箭向下喷射气体，利用反作用力升空，火箭的机械能变大，故火箭上升过程中发生的能量转化主要是内能转化为机械能。 10．(25-26九上·四川内江·期末)汽油机一个工作循环要经历四个冲程，在四个冲程中，有_____ 个冲程要靠飞轮转动的能量来完成的；汽油机的效率________ （选填“可以”或“不可以”）达到100%。 【答案】 三 不可以 【详解】在汽油机一个工作循环中，只有做功冲程对外做功，把内能转化为机械能，其它冲程是靠飞轮转动的能量来完成的。 汽油机工作时，会因为散热、废气带走热量、机械摩擦等原因损失能量，任何热机的效率都不可能达到 100%。 11．(25-26九上·湖北宜昌·期中)内燃机一个工作循环有四个冲程，其中将机械能转化为内能的是___________ 冲程。若某单缸四冲程汽油机每秒对外做功次，则该汽油机飞轮的转速为___________ r/min。 【答案】 压缩 2400/ 【详解】内燃机的四个冲程里，压缩冲程中活塞对缸内气体做功，实现机械能到内能的转化。 单缸四冲程汽油机每完成1个工作循环，对外做功1次，飞轮转动2圈。已知每秒对外做功20次，那么每秒飞轮转动40圈，换算为每分钟转速为 12．(25-26九上·安徽蚌埠·期中)某洲际导弹采用偏二甲肼为燃料。若发射时燃烧偏二甲肼（热值），燃烧释放的化学能中约有转化为导弹获得的动能，则该发动机的效率______。 【答案】40% 【详解】根据可得，偏二甲肼完全燃烧放出的热量 所以发动机效率 能力进阶 13．(25-26九上·山东沾化区·期末)跨学科实践：制作简易热机模型。如图所示，易拉罐里盛有适量的水，用酒精灯加热使罐内水沸腾，中性笔管口冒出的蒸汽推动小风扇转动。下列说法正确的是（　　） A．罐中水的内能增大是通过做功方式实现的 B．此热机从工作方式和分类上看属于内燃机 C．水在沸腾时不断吸热，温度升高，内能增大 D．蒸汽使风扇转动过程与汽油机做功冲程类似 【答案】D 【详解】A．酒精灯加热罐内的水，是通过热传递的方式增大水的内能，不是做功，故A错误。 B．内燃机的定义是燃料在机器内部燃烧做功，该模型中酒精在易拉罐外燃烧，依靠喷出的蒸汽对外做功，不属于内燃机，故B错误。 C．水沸腾的特点是持续吸热，温度保持沸点不变，内能增大但温度不升高，故C错误。 D．蒸汽推动风扇转动，是将内能转化为机械能；汽油机的做功冲程也是将内能转化为机械能，二者原理类似，故D正确。 故选D。 14．(25-26九上·山西运城·期中)如图是一种四缸四冲程汽油机，通过连杆把四个气缸的活塞连在一根曲轴上。在飞轮转动的每半周里，都有一个气缸在做功，各个气缸的做功过程错开，可以使发动机运转时更平稳。下列说法正确的是（　　） A．做功冲程中，机械能转化为内能 B．汽油机在运转的过程中，能量的总量逐渐减小 C．若汽油在气缸内完全燃烧，则发动机效率可达100% D．若该飞轮的转速为1200r/min，则单个气缸在1s内完成10次循环 【答案】D 【详解】A．在汽油机的做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞做功，是将燃气的内能转化为活塞和飞轮的机械能，故A错误； B．根据能量守恒定律，能量的总量在转化和转移的过程中是保持不变的。汽油机工作时，是将化学能转化为内能，再转化为机械能，同时伴有热量损失，但能量的总量是守恒的，而不是逐渐减小，故B错误； C．热机工作时，燃料完全燃烧释放的内能并不能全部转化为有用的机械能，总会有相当一部分能量通过废气带走，或通过机体散热损失掉，还要克服部件间的摩擦。因此，任何热机的效率都无法达到100%，故C错误； D．飞轮的转速为n = 1200r/min =20r/s 四冲程汽油机中，曲轴（飞轮）转2圈，活塞上下往复4次，完成一个工作循环。因此单个气缸在1s内完成10次循环，故D正确。 故选D。 15．(25-26九上·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 16．(25-26九上·广东河源·期末)汽车应用了许多物理知识。 (1)现在家用燃油轿车大多采用的是________（选填“汽油机”或“柴油机”）。 (2)当燃油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率将________（选填“升高”“不变”或“降低”）。 (3)某台内燃机飞轮的转速为2400r/min，在1s内对外做功________次。 【答案】(1)汽油机 (2)降低 (3)20 【详解】（1）汽油机转速较高，加速性能好，能使轿车在短时间内达到较高速度，所以现在家用燃油轿车大多采用的是汽油机。 （2）汽油在发动机内燃烧不充分时，部分能量未被有效利用，导致发动机的效率降低。 （3）内燃机飞轮的转速为 已知内燃机工作时飞轮转2圈，对外做功1次，所以该内燃机1s内对外做功20次。 17．(25-26九上·云南昭通·期末)某汽车在水平路面匀速行驶，牵引力大小恒为，该汽车发动机的热效率为40%，则该过程中牵引力做的功为_____J，该车通过该路段消耗的汽油为_____kg。（汽油的热值为） 【答案】 【详解】[1]该过程中牵引力做的功为 [2]由可知， 该车通过该路段消耗的汽油 18．(25-26九上·江西吉安·期末)一辆小轿车以某一速度在平直路面上匀速行驶100km，消耗汽油10L。若这些汽油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功，所用汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.7×103kg/m3，求： (1)消耗汽油的质量是多少？ (2)这些汽油完全燃烧放出的热量； (3)这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力。 【答案】(1)7kg (2)3.22×108J (3)966N 【详解】（1）汽油的质量为 （2）汽油完全燃烧放出的热量为 （3）有用功为 汽车行驶路程为 牵引力为 因汽车匀速行驶，牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，故轿车受到的阻力 19．(25-26九上·安徽阜阳·期中)汽油机是常见的内燃机之一。某单缸四冲程汽油机的部分参数如下：气缸的横截面积为S，一个冲程中燃气推动活塞移动的距离为H，气缸容积，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为，飞轮1min转动3000圈。不计摩擦，汽油的热值为。 (1)当汽油机满负荷工作时，一个做功冲程中燃气对活塞做的功是多少？ (2)当汽油机满负荷工作时，若1min内消耗汽油50g，则该汽油机的效率是多少？ 【答案】(1)460J (2)30% 【详解】（1）根据做功，压力，体积，一个做功冲程燃气对活塞做功 （2）单缸四冲程汽油机飞轮每转动2圈做功1次，飞轮转速为 3000 r/min，故每分钟做功次数为，则1 min内燃气对活塞做的总功 1 min内消耗汽油完全燃烧释放热量 因此汽油机效率 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章 改变世界的热机 复习要点 1. 理解热机工作原理，区分蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机，识别能量转化形式。 2. 掌握汽油机、柴油机构造与工作过程，熟知四个冲程工作特点、能量转化、冲程判断方法、以及相关计算。 3. 理解热机效率定义，掌握计算公式，能够分析热机工作中的各类能量损耗。 4. 会结合热值、热机效率进行综合计算题，规范书写计算步骤。 5. 认识热机使用带来大气污染、温室效应、热岛效应、噪声污染等环境问题。 6. 知晓提高热机效率、控制污染、开发新能源等保护地球家园的可行措施。 复习重难点 重点：内燃机四冲程识别与能量转化；热机效率含义与相关计算。 难点：区分四个冲程；热机能量流向分析；热值与热机效率综合计算题；建立能源利用与环境保护的联系。 要点 热机 1. 定义：通过燃料燃烧获取______并转化为______的装置。 2. 能量转化：化学能→内能→机械能 3. 分类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机、火箭发动机。 4. 内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力，分为______、______。 要点速测 1．(25-26九上·河北承德·期中)下列常见机器中属于热机的是（　　） A．抽水机 B．电动机 C．发电机 D．柴油机 要点 汽油机与柴油机 1. 汽油机的工作过程 ________ ________ ________ ________ ______打开，______关闭，活塞______运动，__________________从进气门吸入气缸。 ______和______都关闭， 活塞______运动，燃料混合 物被压缩，压强增大，温度升高。 在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压气体推动活塞______运动，并通过连杆带动曲轴转动，对外做功。 ______关闭，______打开，活塞______运动，把废气排出气缸。 一个工作循环：______个冲程，曲轴转 ______ 圈，对外做功 ______ 次 特别提醒 汽油机：火花塞点火；吸入汽油和空气混合物；轻巧，用于轿车。 柴油机：喷油嘴压燃；只吸入空气；功率大，货车、拖拉机。 要点速测 1．如图所示，是四冲程内燃机工作过程中的（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 2．如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，以下说法正确的是（    ） A．汽油机一个工作循环四个冲程的正确顺序是：丙、甲、丁、乙 B．汽油机吸气冲程汽缸吸进的物质是汽油 C．若汽油机每秒做功10次，则飞轮的转速为 D．图丁是做功冲程，机械能转化为内能 要点 热机效率 1. 定义：把热机所做______与所用燃料完全燃烧释放的______之比叫作热机的效率，用来描述热机的性能。 2. 公式： 3. 燃料完全燃烧放出的热量四部分去向： （1）废气带走绝大部分热量（最大损耗） （2）被冷却水吸收散热 （3）克服机件摩擦消耗能量 （4）转化为对外的有用机械能 4. 提高热机效率的方法： （1）让燃料充分燃烧； （2）减少废气带走的热量（利用废气余热）； （3）减小机件间的摩擦，定期保养润滑； （4）改进热机结构，优化设计。 5. 热机带来的环境问题 大气污染：CO、氮氧化物、粉尘； 温室效应：大量排放二氧化碳； 热污染：余热排放加剧城市热岛效应； 噪声污染：机械运转噪声。 防治措施： 提高热机效率；安装尾气净化装置；严格排放标准；开发清洁能源；倡导低碳出行。 要点速测 1．关于热机的效率，下列说法不正确的是（　　） A．燃料更充分燃烧可以提高热机的效率 B．减少机械间的摩擦可以提高热机的效率 C．通过科技进步，热机的效率可以达到100% D．将燃烧排出的废气再利用可以提高热机的效率 2．校车在某段平直路面上匀速行驶，在某过程中消耗1kg柴油，则柴油完全燃烧放出的热量为___________J，已知该过程中发动机输出有用功为，则校车发动机的效率为___________%。（柴油热值为） 难点 热机效率的计算 必须熟练掌握的公式： 1. 燃料燃烧的放热公式： 2. 有用功： 3. 热机效率的公式： 按照题目的要求，根据题干给出的物理量进行相关的运算。 考点 汽油机的工作过程 ▌例1 (25-26九上·湖北恩施土家族苗族·期中)在物理实验课上，同学们观察汽油机模型工作时，其内部状态如图所示。下列关于该冲程的说法正确的是（    ） A．该冲程是吸气冲程 B．在该冲程中机械能转化为了内能 C．该冲程使汽车获得了动力 D．该冲程能排出汽车的废气 ▌迁移练1-1 (25-26九上·江苏镇江京口区两校联考·期中)下列是汽油机的四冲程，属于排气冲程的是（    ） A． B． C． D． ▌迁移练1-2 (25-26九上·云南昆明昆十中教育集团·期中)如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中正确的是（　　） A．汽油机吸气冲程吸入的物质只有空气 B．一个工作循环中四个冲程的正确顺序是：丙、甲、丁、乙 C．汽油充分燃烧，可以提高汽油机的热值 D．甲冲程是把内能转化为活塞的机械能 考点 汽油机与柴油机的工作区别 ▌例1 (25-26九上·陕西汉中·期中)如图是一种常用的“柴油平板夯机”，广泛应用于路面施工、场地填土等多个方面。使用时柴油发动机提供动力，激荡器带动夯板上下运动。下列关于柴油机和汽油机的主要区别不正确的是（　　） A．吸气冲程中，柴油机吸入汽缸的是空气，汽油机吸入汽缸的是空气和汽油的混合气体 B．在压缩冲程末，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高 C．构造上，汽油机汽缸顶部有喷油嘴，柴油机汽缸顶部有火花塞 D．汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式 ▌迁移练2-1 (25-26九上·山东济南实验初级中学·期中)下列有关内燃机的说法正确的是（　　） A．内燃机只有做功冲程不是依靠惯性来完成的 B．压缩冲程是由大部分内能转化为机械能 C．柴油机吸气冲程吸入汽缸的是柴油和空气组成的燃料混合物 D．汽油机做功冲程的点火方式是压燃式 ▌迁移练2-2 (25-26九上·山东淄博·期中)学习了汽油机和柴油机后，小聪通过比较，分析出汽油机和柴油机在构造和工作过程中的部分异同点，其中正确的是（     ） A．汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴 B．汽油机比较笨重，主要应用于坦克、拖拉机等 C．在压缩冲程末的点火方式是相同的 D．汽油机的压缩程度比柴油机更高，输出功率更大 考点 一个工作循环的相关计算 ▌例1 (25-26九上·江西南昌中学教育集团·期中)某单缸四冲程内燃机的其中一个冲程剖面图如图所示，据此可知，该内燃机是___________（选填“汽油机”或“柴油机”）。该内燃机飞轮的转速为3600r/min，则每秒做功___________次。 ▌迁移练3-1 (25-26九上·河南洛阳·期末)如图所示的是汽油机的___________冲程，一台单缸四冲程柴油机飞轮转速为1200r/min，则柴油机1s内做功___________次。 ▌迁移练3-2 (25-26九上·辽宁沈阳·期中)小明爸爸去4S店保养车。爸爸问师傅：“该换什么了？”师傅告诉爸爸：“该换火花塞了。”通过此对话你可以判断他家的车用的热机是内燃机中的________（选填“汽油机”或“柴油机”）。如图所示的热机工作原理图，这是四冲程内燃机工作循环中的________冲程。若该单缸四冲程内燃机在工作时转速为3600r/min，则600s火花塞点火________次。 考点 热机效率的计算 ▌例1 (25-26九上·河北石家庄第九中学·期中)如图是内燃机的能量流向图，根据图中给出的信息，该内燃机的效率为______。已知汽油的热值是，完全燃烧的汽油，按该内燃机的工作效率计算，该汽车获得的机械能是______J。 ▌例2 (25-26九上·四川内江第一中学·期中)农业生产中常用的单缸四冲程内燃机，每分钟转动1500转，它每分钟做功____次，其效率为40%，当该柴油机输出8.6×108J的有用功时，消耗柴油的质量为____kg。（柴油的热值为4.3×107J/kg） ▌迁移练4-1 (25-26九上·重庆南开中学教共体学校·期中)下图是单缸四冲程汽油机，在此冲程中汽油机的能量转化情况是______。这台四冲程汽油机完全燃烧100g汽油放出的热量中，损失了的热量，则该汽油机的效率为______。（汽油的热值为） ▌迁移练4-2 (25-26九上·湖南娄底·期中)如图所示，这是汽油机的______冲程；若某汽车发动机的效率是20%，消耗这3kg汽油使该汽车在水平路面上匀速行驶了10km，则该汽车发动机的牵引力为______N。（已知汽油的热值是） 基础达标 1．(25-26九上·福建福州长乐区·期中)以下交通工具中，常用汽油机作为动力装置的是（     ） A．拖拉机 B．小轿车 C．载重卡车 D．远洋轮船 2．(25-26·山东烟台牟平区·期末)下列关于热机的说法中，错误的是（　　） A．热机是将内能转化为机械能的机器 B．汽油机的压缩冲程是机械能转化为内能 C．热机的效率一定小于100% D．柴油机的点火方式为点燃式 3．(25-26九上·四川成都·期中)如图所示，是汽油机的某个冲程，对此冲程下列叙述正确的是（    ） A．该冲程要依靠飞轮的惯性来完成 B．该冲程把机械能转化为内能 C．该冲程把内能转化为机械能 D．通过改良技术可以把汽油机效率提高到100% 4．(25-26九上·贵州铜仁·期末)提高热机效率对减少能源消耗，环境保护有重要意义。下列方法中能提高热机效率的是（   ） A．尽量增加废气带走的热量 B．延长热机的工作时间 C．增大各零部件之间的摩擦 D．尽量使燃料充分燃烧 5．(25-26九上·河南濮阳·期中)下列关于汽油机和柴油机的描述不正确的是（   ） 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，柴油和空气的混合物进入汽缸 C．汽油机在做功冲程中，进气门和排气门均关闭 D．内燃机的大量使用会造成环境污染 6．(25-26九上·广东佛山南海区西樵镇·期中)下列关于热值和热机效率的说法，正确的是（　　） A．减少各部件间的摩擦可提高热机效率 B．柴油机的效率通常低于汽油机 C．使燃料燃烧更充分，可以增大燃料的热值 D．燃料燃烧放出的热量越多，热值一定越大 7．(25-26九上·四川巴中·期末)家用燃油汽车的发动机主要是汽油机，下列说法正确的是（   ） A．汽油机的效率能达到100％ B．汽油机在吸气冲程中只吸入汽油 C．汽油机的一个工作循环中，对外做功4次 D．在压缩冲程中，存在的能量转化是机械能转化为内能 8．(25-26九上·河南鹤壁·期中)如图所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住管口，加热使水沸腾，会看到塞子________，水蒸气的内能转化成塞子的________能，这过程与内燃机的________冲程相似。 9．(25-26九上·云南德宏州·期末)下图中属于内燃机压缩冲程的是________（选填“A”或“B”）。2024年10月30日凌晨4时17分至4时57分神舟十九号成功发射升空，火箭上升过程中发生的能量转化主要是内能转化为________。             10．(25-26九上·四川内江·期末)汽油机一个工作循环要经历四个冲程，在四个冲程中，有_____ 个冲程要靠飞轮转动的能量来完成的；汽油机的效率________ （选填“可以”或“不可以”）达到100%。 11．(25-26九上·湖北宜昌·期中)内燃机一个工作循环有四个冲程，其中将机械能转化为内能的是___________ 冲程。若某单缸四冲程汽油机每秒对外做功次，则该汽油机飞轮的转速为___________ r/min。 12．(25-26九上·安徽蚌埠·期中)某洲际导弹采用偏二甲肼为燃料。若发射时燃烧偏二甲肼（热值），燃烧释放的化学能中约有转化为导弹获得的动能，则该发动机的效率______。 能力进阶 13．(25-26九上·山东沾化区·期末)跨学科实践：制作简易热机模型。如图所示，易拉罐里盛有适量的水，用酒精灯加热使罐内水沸腾，中性笔管口冒出的蒸汽推动小风扇转动。下列说法正确的是（　　） A．罐中水的内能增大是通过做功方式实现的 B．此热机从工作方式和分类上看属于内燃机 C．水在沸腾时不断吸热，温度升高，内能增大 D．蒸汽使风扇转动过程与汽油机做功冲程类似 14．(25-26九上·山西运城·期中)如图是一种四缸四冲程汽油机，通过连杆把四个气缸的活塞连在一根曲轴上。在飞轮转动的每半周里，都有一个气缸在做功，各个气缸的做功过程错开，可以使发动机运转时更平稳。下列说法正确的是（　　） A．做功冲程中，机械能转化为内能 B．汽油机在运转的过程中，能量的总量逐渐减小 C．若汽油在气缸内完全燃烧，则发动机效率可达100% D．若该飞轮的转速为1200r/min，则单个气缸在1s内完成10次循环 15．(25-26九上·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。 16．(25-26九上·广东河源·期末)汽车应用了许多物理知识。 (1)现在家用燃油轿车大多采用的是________（选填“汽油机”或“柴油机”）。 (2)当燃油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率将________（选填“升高”“不变”或“降低”）。 (3)某台内燃机飞轮的转速为2400r/min，在1s内对外做功________次。 17．(25-26九上·云南昭通·期末)某汽车在水平路面匀速行驶，牵引力大小恒为，该汽车发动机的热效率为40%，则该过程中牵引力做的功为_____J，该车通过该路段消耗的汽油为_____kg。（汽油的热值为） 18．(25-26九上·江西吉安·期末)一辆小轿车以某一速度在平直路面上匀速行驶100km，消耗汽油10L。若这些汽油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功，所用汽油的热值为4.6×107J/kg，密度为0.7×103kg/m3，求： (1)消耗汽油的质量是多少？ (2)这些汽油完全燃烧放出的热量； (3)这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力。 19．(25-26九上·安徽阜阳·期中)汽油机是常见的内燃机之一。某单缸四冲程汽油机的部分参数如下：气缸的横截面积为S，一个冲程中燃气推动活塞移动的距离为H，气缸容积，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为，飞轮1min转动3000圈。不计摩擦，汽油的热值为。 (1)当汽油机满负荷工作时，一个做功冲程中燃气对活塞做的功是多少？ (2)当汽油机满负荷工作时，若1min内消耗汽油50g，则该汽油机的效率是多少？ 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $