第2节 热机（模型与方法）物理人教版九年级全一册

本讲义聚焦初中物理“热机”核心知识点，通过10个模型系统梳理热机种类、工作原理、四冲程辨析、汽油机与柴油机辨识及综合计算等内容，构建从基础分类到原理应用再到综合拓展的学习支架。 资料以模型破解规范思维路径，结合口诀技巧强化科学思维中的模型建构，通过实验综合题培养科学探究能力，分层练测助力课中教学效率提升和课后精准查漏，体现物理观念中的能量转化与科学态度。

第2节 热机 ( 模型破解 规范思维路径，强化科学逻辑 …………………………………………………… … ………… 01 ~ 14 模型 0 1. 热机的种类 ……………………………………………………………………………………… 01 模型02. 热机的工作原理 ………………………………………………………………………………… 02 模型03. 热机的应用 ……………………………………………………………………………………… 04 模型04. 内燃机四冲程的辨析 …………………………………………………………………………… 05 模型05. 内燃机工作循环中的计算 ……………………………………………………………………… 06 模型0 6 . 汽油机和柴油机的辨别 ………………………………………………………………………… 07 模型0 7 . 汽油机的构造及工作过程 ……………………………………………………………………… 08 模型0 8 . 柴油机的构造及工作过程 ……………………………………………………………………… 10 模型 09 . 热机与力学综合计算 …………………………………………………………………………… 11 模型1 0 . 热机与小实验综合 ……………………………………………………………………………… 13 真题演练 熟悉考试形式，提升实战能力 ………… …… ……………………………………… … ……… 14 ~ 1 7 分层练测 实现精准提效，最终整体达标 ………………………………………………………………… 1 8 ~ 23 基础夯实 …………………………………………………………………………… … …… 18 ~ 20 培优拔高 …………………………………………………………………………………… 21 ~ 23 ) 模型01.热机的种类 ( 技巧： 热机四大基础分类 ‌ ：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机，其中内燃机是考试核心考点，分为汽油机和柴油机两类。 分类判断核心依据 ‌ ：根据燃料燃烧位置、结构特征、动力来源快速区分不同热机类型。 口诀： 热机分四类，蒸内汽喷要记全； 内燃分两型，汽油柴油是核心。 ) ( 提醒： 不要混淆热机整体分类和内燃机子分类，内燃机只是热机的其中一大类，不是热机的全部种类。 压缩冲程的能量转化两类内燃机一致，都是机械能转内能，不要受点火方式不同的干扰。 ) 【例1】以下机械不属于热机的是（ ） A.火车 B.超音速汽车 C.电饭锅 D.摩托车 【变式1-1】下列装备的动力装置不是热机的是（　　） A.电动汽车 B.海缆施工船 C.国产飞机C919 D.长征五号运载火箭 【变式1-2】下列常见机器中属于热机的是（ ） A.喷气式发动机 B.电动机 C.洗衣机 D.抽水机 【变式1-3】“九三大阅兵”展示了我国陆海空三军的各式先进装备，下列装备中动力机械不属于热机的是（ ） A.歼-20S隐身战斗机 B.东风-61导弹搭载车 C.电动洗扫车 D.99B主战坦克 模型02.热机的工作原理 ( 技巧： 热机的核心工作原理是 ‌ 将燃料的化学能最终转化为机械能 ‌ ，基于热力学相关规律实现连续的能量转换。 燃料燃烧释放化学能，转化为工质（如高温燃气、水蒸气）的内能，再通过气体受热膨胀推动活塞、涡轮等机械部件做功，将内能转化为可对外输出的机械能。 口诀： 燃烧化内，做功化机。 提醒： 切勿混淆能量转化的两个阶段。 ‌ 燃烧 ‌ 是化学能转化为内能的过程，关键在于燃料的充分燃烧和热量释放； ‌ 做功 ‌ 是内能转化为机械能的过程，关键在于高温高压气体膨胀推动机械部件。若将燃烧不完全产生的积碳或热损失归咎于做功效率低，会导致故障诊断方向错误。 ) 【例2】如图所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住管口，加热使水沸腾一段时间，会看到塞子被弹出，此过程中燃料燃烧时产生的热量传递给水和水蒸气，水蒸气的________能再转化成塞子的________能。这个实验说明我们可以利用内能来________，热机就是利用这个原理工作的。 【变式2-1】如图所示实验中，试管内的水沸腾后能使小叶轮旋转起来，在这个实验中燃料的化学能转化为_______能并传给水，水沸腾形成的水蒸气驱动叶轮转动，最终转化成了叶轮的机械能，这就是__________（选填“蒸汽机”或“内燃机”）的工作原理。 【变式2-2】涡轮发动机是飞机的心脏，结构如图所示，工作时空气被风扇吸入，经过压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合，混合物燃烧后产生高温高压气体从尾喷管喷出，从而获得动力。涡轮发动机的作用是将煤油燃烧获得的________能转化为________能。 【变式2-3】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。 模型03.热机的应用 ( 技巧： 抓本质定义 ‌ ： 热机的核心是将 ‌ 内能转化为机械能 ‌ ，不符合该能量转化逻辑的装置，直接判定不属于热机，比如自行车、电动机都不是热机。 配场景类型 ‌ ： 不同应用场景对应固定热机类型，汽车 、摩托车常用汽油机，轮船、拖拉机、收割机常用柴油机，飞机使用喷气式发动机，蒸汽机属于早期外燃机。 口诀： 内能变功叫热机，应用场景要分清。 汽油轻快柴油重，喷气飞天蒸汽行。 提醒： 误区 1‌ ：误将 “ 发热机器 ” 当热机（如电炉、电熨斗只产热不做机械功，非热机）。 ‌ 误区 2‌ ：混淆 “ 内燃机 ” 与 “ 热机 ” 概念（内燃机是热机子集；蒸汽机、火箭发动机也是热机，但非内燃机）。 ‌ 误区 3‌ ：认为电动车或混合动力车整体是热机（纯电模式无热机参与；混动版仅在燃油驱动环节涉及热机）。 ‌ 误区 4‌ ：忽略能量源头（核反应堆本身不是热机，但其产生的热驱动蒸汽轮机做功时， ‌ 汽轮机部分 ‌ 属于热机）。 ‌‌ ) 【例3】如图是课外兴趣小组制作的“蒸汽船”模型，在铜制容器中盛有一定量的水之后安装在“船体”上，用蜡烛对铜质容器底部加热，一段时间后铜质容器内水温升高产生蒸汽，铜管会向右喷出蒸汽，“蒸汽船”就会向左行驶，下列说法正确的是（ ） A.水变热是通过做功来改变内能的 B.“蒸汽船”运动时能量转化与热机做功冲程相同 C.水在沸腾时会有热量的散失，所以能量不守恒 D.“蒸汽船”在向左运动时主要将机械能转化为内能。 【变式3-1】你听说过“加水就能跑”的水氢汽车吗？该汽车实际是利用水解制氢技术获得氢气，通过氢燃料电池给车提供动力（该技术成本很高，目前仍处在试验阶段）。现在的氢能源汽车分为氢内燃机汽车和氢燃料电池车两种，其中氢内燃机汽车是氢气在汽缸中燃烧，释放的内能转化为___________，气体膨胀推动活塞运动，这与四冲程汽油机的_________冲程中的能量转化过程相同。 【变式3-2】为使舰载机在短时间内达到起飞速度，某航母上安装了蒸汽弹射装置。如图所示为其工作原理示意图，高压蒸汽推动活塞牵引舰载机加速向右运动，2s左右舰载机即可达到起飞速度。此过程中，蒸汽的内能会________（选填“增大”或“减小”），其能量转化与内燃机的_________冲程相同。 【变式3-3】如图所示，是中国国家博物馆原始社会厅中展示的一种取火器，它以牛角作外套筒，木制推杆，杆前端粘附艾绒，取火时，一手握住套筒，一手猛推杆入筒，随即将杆拔出，艾绒即燃，它的尺寸如图。下列说法中正确的是（ ） A.这种取火器的体积太大，不便于携带 B.取火时是通过做功增加筒内空气的内能 C.取火时是通过热传递增加筒内空气的内能 D.取火的原理与汽油机的做功冲程相同 模型04.热机四冲程的辨析 ( 技巧： 冲程名称 气门状态 活塞运动方向 核心标志性动作 吸气冲程 进气门开，排气门关 向下 吸入混合气/空气 压缩冲程 进排气门全关闭 向上 压缩缸内气体升温 做功冲程 进排气门全关闭 向下 火花塞点火/柴油自燃 排气冲程 排气门开，进气门关 向上 排出燃烧后废气 口诀： 气门只开一个：活塞向下是吸气，活塞向上是排气。 气门全部闭合：活塞向上是压缩，活塞向下是做功。 提醒： 别死记顺序，用口诀快速区分：气门单开时，活塞向下是吸气、向上是排气；气门全关时，活塞向上是压缩、向下是做功，避免混淆冲程类型。 ) 【例4】下列关于四冲程汽油机的工作过程，说法正确的是（ ） A.吸气冲程：只吸入空气 B.压缩冲程：气缸内温度降低 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 【变式4-1】内燃机工作的四个冲程中，内能转化为机械能的冲程是（ ） A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程 【变式4-2】如图所示是四冲程汽油机一个工作循环中的三个冲程，缺少的一个冲程的名称及顺序，下列判断正确的是（ ） A.吸气冲程，应在甲图之前 B.压缩冲程，应在甲、乙图之间 C.做功冲程，应在乙、丙图之间 D.排气冲程，应在丙图之后 【变式4-3】礼宾花结构如图所示，旋转纸筒时，气阀打开，气罐中的压缩空气喷射而出，将纸筒内的彩纸屑和彩条高高喷出，形成缤纷绚丽的景象。从能量转化角度看，礼花彩条被喷出的过程与图中内燃机的哪个冲程相同（ ） 模型05.内燃机工作循环中的计算 ( 技巧： １ 个工作循环 ‌ ： 包含吸气、压缩、做功、排气 ‌ 4 个冲程 ‌ 。 ‌ 转动 与 做功 ‌ ： 曲轴 / 飞轮转动 ‌ 2 圈 ‌ ，对外做功 ‌ 1 次 ‌ ，活塞往复 ‌ 2 次 ‌ 。 ‌ 推导 计算 公式 ‌ ： 若已知转速 n （ r/min ），则每秒做功次数 = n ÷60÷2 ；每秒冲程数 = n ÷60×4 。 ‌‌ 口诀： 一个循环四冲程，曲轴两圈做功一。 转速先除六十数，冲程乘二功除二。 提醒： 1 个循环 =4 冲程 = 曲轴 / 飞轮转 2 圈 = 活塞往复 2 次 = 对外做功 1 次 ‌ ，切忌将 “ 转数 ” 直接等同于 “ 做功次数 ” 。 ‌‌ ) 【例5】如图所示是飞轮转速为1800r/min四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在________冲程，在这个冲程中它会将某种能量转化为________能，此汽油机1 s对外做_______次功。 【变式5-1】一台四冲程内燃机飞轮转速为3600r/min，它1s完成了（ ） A.120个冲程，做了30次功 B.120个冲程，做了60次功 C.30个冲程，做了30次功 D.60个冲程，做了15次功 【变式5-2】在汽油机的压缩冲程中，是将________能转化为________能，这是通过________方式增加了燃气的内能。某单缸四冲程汽油机，飞轮转速是4800r/nin，该汽油机每秒对外做功________次。 【变式5-3】如图所示，用电子点火枪点易拉罐内的酒精气体，可将一次性杯子喷出很远。纸杯被冲飞的过程与汽油机的________冲程能量转化情况相同，若汽油机飞轮的转速是1800r/min，则该汽油机1min内燃气对外做功________次。 模型06.汽油机与柴油机的辨识 ( 技巧： 汽油机与柴油机最核心辨识依据是 ‌ 气缸顶部部件（火花塞 vs 喷油嘴） ‌ 及 ‌ 点火方式（点燃式 vs 压燃式） ‌ 。 ‌‌ 口诀： 汽柴分辨不用愁，四句顺嘴好记熟 ‌ 。 顶上火花是汽油，嘴子喷油柴油头 ‌ 。 点着混合气先走，压燃空压柴油牛 ‌ 。 声轻转高汽油柔，烟大震粗柴油吼。 提醒： 不要因 “ 柴油机省油 ” 盲目家用，其高昂的保养费、噪音及低温启动风险往往抵消油费节省；也不要认为 “ 偶尔混加没事 ” ，汽柴油互加是严重机械事故 。 ‌‌ ) 【例6】下面关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（ ） A.柴油机与汽油机除使用的燃料不同外，在构造上完全相同 B.柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞 C.汽油机与柴油机使用的燃料不同 D.柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火 【变式6-1】3.如图所示是汽油机与柴油机的示意图，则属于柴油机的是________图。在汽油机的压缩冲程中，活塞向上运动，压缩混合气做功，混合气体的温度________（选填“升高”或“降低”），内能_________（选填“增加”或“减少”）。 【变式6-2】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 【变式6-3】如图是一种常用“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。下列关于汽油机和柴油机的主要区别，说法错误的是（ ） A.构造上，汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机汽缸顶部有喷油嘴 B.吸气冲程中，柴油机吸入汽缸的是空气和柴油，汽油机吸入汽缸的是汽油 C.在压缩冲程末，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高 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 模型07.汽油机的构造及工作过程 ( 技巧： 一个完整工作循环包含 4 个冲程，曲轴旋转 2 圈，仅做功冲程对外输出动力： 进气冲程 ‌ ：进气门开、排气门关，活塞下行， 吸入汽油与空气的混合气 。 ) ( 压缩冲程 ‌ ：双气门关闭，活塞上行压缩混合气，机械能转化为内能，混合气温度压力升高。 做功冲程 ‌ ： 火花塞点火 ，高温高压燃气推动活塞下行，内能转化为机械能，是唯一动力冲程。 排气冲程 ‌ ：排气门开、进气门关，活塞上行，将燃烧后的废气排出气缸。 口诀： 汽机构造要记牢，缸塞连杆曲轴连， 进排两门火花塞，核心部件全涵盖。 提醒： 部件混淆 ‌ ：汽油机顶部是 ‌ 火花塞 ‌ ，柴油机是喷油嘴，不要记混 ； 吸气冲程：吸入 ‌ 汽油和空气的混合物 ‌ 。 ) 【例7】如图所示为单缸四冲程汽油机工作示意图，下列说法正确的是（　　） A.图甲：吸入汽缸的是空气 B.图乙：气体对活塞做功，是压缩冲程 C.图丙：汽油的内能转化为机械能，为汽油机提供动力 D.图丁：废气带走的能量占比大，是汽油机效率低的一个原因 【变式7-1】如图为单缸四冲程汽油机工作时各冲程的示意图，该汽油机完成一个工作循环的四个冲程正确的顺序（　　） A.①②③④ B.②③④① C.③④①② D.④①②③ 【变式7-2】如图是一种杂技的道具，点燃一端封闭的金属盒内的火药，火焰从盒的开口端喷出，木棒连同金属盒由静止开始顺时针旋转起来。道具中的能量转化与下图中汽油机的四个冲程中能量转化相同的是（　　） A. B. C. D. 【变式7-3】如图的礼花筒是利用钢瓶内的高压空气膨胀做功，将筒内彩带喷向空中产生喜庆效果，选项图中，汽油机的能量转化与礼花筒的能量转化情况相同的是（　　） A. B. C. D. 模型08.柴油机的构造及工作过程 ( 技巧： 直接用 “ 柴油机 = 汽油机 - 火花塞 + 喷油嘴 ” 的公式快速判断，吸气冲程柴油机只进纯空气，汽油机进油气混合物，点火方式柴油机是压燃式，汽油机是点燃式。 口诀： 柴机构造记分明，顶部喷油无火塞； 四程进压做排走，两圈一功两往复。 提醒： 核心部件混淆 ‌ ：柴油机顶部是 ‌ 喷油嘴 ‌ ，而非火花塞，不要和汽油机构造记混。 吸气成分误区 ‌ ：吸气冲程仅吸入 ‌ 纯空气 ‌ ，不存在汽油 / 柴油和空气的混合物。 ) 【例8】如图是内燃机工作时某冲程示意图，该冲程为________冲程，它是_________（“汽油”或“柴油”）机。若飞轮的转速为2400r/min，在1s内，该内燃机完成________个工作循环。 【变式8-1】下图是某内燃机的某个冲程示意图，则该内燃机为__________（选填“汽油机”或“柴油机”），它的点火方式为__________（选填“点燃式”或“压燃式”）。 【变式8-2】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。 【变式8-3】小红到乡村参加劳动实践，发现农用拖拉机使用的是柴油机，其结构原理如图，关于其四冲程柴油机的描述正确的是（ ） A.吸气冲程中吸入汽缸的只有空气 B.压缩冲程中机械能转化为柴油和空气混合物的内能 C.做功冲程是依靠飞轮的惯性完成的 D.排气冲程中，废气带走的能量最少 模型09.热机与力学综合计算 ( 技巧： 热机综合计算核心： ‌ 利用   F = pS   求压力， W 1 ​ = Fs   求单次功，结合 “ 四冲程两转一次功 ” 确定做功次数，最后由 P = W 总 ​ / t   求功率 ‌ 。 压力计算 ‌ ： F = pS （ p 为燃气平均压强， S 为活塞面积，需换算为 m 2 ）。 ) ( ‌ 单次做功 ‌ ： W 1 ​ = FL （ L 为活塞行程，需换算为 m ）。 ‌ 做功次数判定 ‌ ： 四冲程热机中， ‌ 飞轮转 2 圈 = 1 个工作循环 = 对外做功 1 次 ‌ 。若转速为 n (r/min) ，则每分钟做功次数 N = n /2 。 ‌ 总功与功率 ‌ ： W 总 ​ = N · W 1 ​ ， P = W 总 ​ / t 。 （通常 t =60s 对应分钟转速） ‌‌ 口诀： 循环数： ‌ 两圈一功四冲程 ‌ ； 压力算： ‌ 压乘面积得动力 ‌ ； 单功求： ‌ 力乘冲程得单功 ‌ ； 总功算： ‌ 单功乘上做功数 ‌ ； 功率出： ‌ 总功除时得功率。 提醒： 面积单位：压强计算时， ‌ 平方厘米必须换算为平方米 ‌ ，如 30cm 2 要转为 3×10 - 3 m 2 ，否则压力计算会出现数量级错误。 长度单位：活塞行程的毫米要转为米，如 50mm 需换算为 0.05m ，避免功的计算结果偏差。 压强 p （小写）和功率 P （大写）符号不能混淆，二者物理意义完全不同。 ) 【例9】下表所示的是东风牌单缸四冲程汽油机的部分参数，如图是气缸的示意图。不计摩擦，该汽油机满负荷工作时，求： 东风牌汽油机 DF050 活塞面积 30cm2 冲程长度 5cm 燃气平均压强 9.0×105Pa 转速 1800r/min （1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力； （2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功； （3）该汽油机的功率。 【变式9-1】若一台四冲程汽油机的汽缸面积为50cm2，活塞行程为0.1m。做功冲程燃气的平均压强为6×105Pa，飞轮转速为1800r/min，那么该汽油机1分钟内对外做功________次，工作时汽缸内气体对活塞的平均压力为_________N。这台汽油机的功率是_________W。 【变式9-2】一台单缸四冲程柴油机汽缸内径为90mm，活塞冲程是100mm，做功冲程中汽缸内燃气的平均压强是70 N/cm2，飞轮的转速为2000 r/min，则这台柴油机的功率是________kW。 【变式9-3】阅读材料，回答问题。 空气动力是指空气与物体相对运动时作用在物体上的力，简称气动力。经过长时间探索，人们已经成功制造出使用空气作为动力的活塞式发动机。 图甲是某新型空气动力汽车，储气罐总容量为80L，可储存标准大气压下90m3的空气，其设计最高速度可达144km/h，平均每加满一次气能行驶200km。该车发动机的工作原理如图乙和图丙所示。由于空气发动机不直接使用燃料，因而其具有体积小、结构简单和“零”排放等优点。虽然因为技术不成熟还存在某些缺点，但是这项技术仍然具有广阔的发展前景。 （1）空气发动机工作时，将________转化为机械能。 （2）空气发动机在工作过程中，曲轴转动一圈完成一个工作循环。当转速表显示3000r/min时，该空气发动机活塞每秒经历________个冲程，对外做功________次。 （3）若该车在水平地面上以最高速度向前匀速行驶5min，受到的阻力为1000N，则牵引力对汽车做功________J。 模型10.热机与小实验综合 ( 技巧： 热机与小实验综合题核心在于 ‌ 锁定 “ 能量转化链条 ” （化学能 → 内能 → 机械能） ‌ ，精准识别 ‌ 做功冲程特征 ‌ 及 ‌ “ 白气 ” 液化本质 ‌ 。 ‌‌ 能量转化主线 ‌ ：燃料燃烧（化学能 → 内能） → 加热工作物质（热传递） → 气体膨胀对外做功（内能 → 机械能）。此过程对应四冲程内燃机的 ‌ 做功冲程 ‌ 。 口诀： 塞子飞，气推功，对应做功冲程中； 压棉燃，温骤升，压缩冲程原理通。 提醒： 描述能量转化时，优先写完整的 “ 内能转化为机械能 ” ，不要简化为 “ 动能 ” ，避免遗漏势能相关得分点。 热机应用举例要贴合定义，蒸汽机、内燃机、喷气发动机均属于正确范畴，不要列举非热机装置。 ) 【例10】如图所示，小明在科技节中展示了自己的作品。塑料瓶内装入少量的液态乙醚，待乙醚充满整个塑料瓶后，启动电子打火器，活塞瞬间向前飞出一段距离，活塞飞出的过程相当于热机的________冲程；活塞离开瓶口还可以继续向前飞出一段距离，因为它具有_________。 【变式10-1】如图所示是化学教师在课堂上演示氢气点火“爆鸣”的装置。按动电火花发生器的按钮，点燃纸盒内的氢气，纸盒被炸出去。氢气燃烧时释放的内能转化为纸盒的__________，这与四冲程内燃机的________冲程能量转化相似。 【变式10-2】如图所示，描述的四个物理过程，下列有关分析正确的是（　 　） A.图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的内能增大，温度升高 B.图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的内能增大 C.图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能减小 D.图丁：该冲程为做功冲程，内能转化为机械能，汽缸内气体内能减少 【变式10-3】如图所示是老师在科学课上做的热机工作原理的模拟实验，在玻璃管中先加入少量酒精，将橡皮塞放入玻璃管并向下压缩气体，然后用电子点火器点火，橡皮塞会向上弹出。 （1）橡皮塞向下压时，其能量转化与汽油机工作四冲程中的________冲程相同： （2）如果想让橡皮塞弹得更远，你的方法_________________________（答出一条即可）。 1.（2026·甘孜、阿坝）图示是汽油机工作的________冲程（选填“做功”或“压缩”），在此冲程中，汽缸内汽油的热值________（选填“不变”或“改变”）。 2.（2026·青海）如图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，带动纸片转动。在这一过程中空气的内能转化为扇叶的________能，这一能量转化过程与四冲程汽油机的________冲程相似。 3.（2026•苏州）在安全教育活动中，老师用图示装置演示面粉爆炸现象。面粉被吹入塑料桶后，遇到火焰爆燃，桶口的硬纸板被迅速弹飞。面粉燃烧释放的内能转化为硬纸板的__________，该过程相当于汽油机工作时的________冲程。 4.（2026·凉山州）秋收时节，到处都呈现丰收的景象，农民伯伯常利用如图所示的小货车运送粮食。小货车在运送粮食过程中内燃机的做功冲程是将内能转化为________能；已知小货车轮胎与地面接触的总面积为0.08m2，满载时总重3.2t，则小货车停在水平路面上时对路面的压强为________Pa。 5.（2026江苏扬州）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 6.（2026·山东烟台）如图所示为汽油机工作时某冲程的示意图，下列关于这个冲程的说法正确的是（ ） A.该冲程是做功冲程 B.该冲程是压缩冲程 C.将机械能转化为内能 D.将内能转化为机械能 7.（2026·黑龙江绥化）我国古人曾发明一种点火器，结构如图所示。取火时握住套筒，然后向内猛推推杆，前端的艾绒就会被点燃，拔出推杆后，吹吹艾绒就有火苗产生。下列说法正确的是（ ） A.艾绒燃烧是化学能转化为内能 B.推入推杆过程中是通过做功方式改变气体的内能 C.推入推杆使筒内气体分子运动加快 D.推入推杆过程与汽油机做功冲程的能量转化相似 8.（2026·辽宁）甲、乙两种四冲程汽油机的剖面如图所示，工作时汽油机的曲轴可视为匀速转动，当甲、乙汽油机曲轴的转速均为2000r/min时，乙汽油机做功冲程中燃气对活塞的平均压力为7×103N，每个冲程活塞移动的距离为0.1m（大于甲汽油机），下列说法正确的是（ ） A.乙汽油机在一个做功冲程中燃气对活塞做功700J B.做功同样多时效率高的汽油机消耗的燃料多 C.1min内甲汽油机完成做功冲程的次数比乙多 D.吸气冲程甲、乙汽油机活塞运动的平均速度υ甲<υ乙 9.（2026·新疆维建兵）2026年4月23日，乌鲁木齐舰在青岛奥帆码头首次面向公众开放。 （1）乌鲁木齐舰采用的是柴燃联合动力装置，该舰低速巡航时柴油机组在________冲程向外输出动力；舰上的声呐系统利用超声波探测水下目标，超声波在水中的传播速度________（选填“大于”“小于”或“等于”）在空气中的传播速度；舰载346A型相控阵雷达发射的无线电波在空气中的传播速度约为________m/s。 （2）乌鲁木齐舰在密度不同的海域巡航时（忽略舰艇质量的变化），排开海水的质量________（选填“相等”或“不相等”）。舰艇并列行驶时需保持足够间距，防止两舰中间流体流速较大，压强较_______（选填“大”或“小”），造成相撞事故。乌鲁木齐舰以54km/h的速度匀速直线航行2h，若牵引力做功1.62×1011J，则牵引力的大小为________N。 10.（2026·黑龙江齐齐哈尔）热机是获取动力的主要机械，广泛应用于生产生活中。某科技小组在跨学科实践活动中，制定了以下学习流程。 项目提出及项目分析 （1）研究热机的工作原理。 如图甲所示，试管中的水沸腾后，橡胶塞被冲出，水蒸气的________能转化为橡胶塞的________能，此过程与汽油机的________冲程原理相同。在加热过程中，酒精灯内剩余酒精的热值________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 项目实施 （2）受上述实验启发，如图乙所示，小华在易拉罐内注入大约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的笔管尾端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放在金属圈上并固定。笔管的尖端对准小风车的扇叶。点燃酒精灯，易拉罐中水的内能增加是通过_________的方式实现的，此过程________（选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。 项目延伸 （3）展示交流后，小聪又用塑料矿泉水瓶进行了如下探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖。如图丙所示扭转瓶子，轻轻松动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时出现“白雾”。“白雾”是水蒸气________（填物态变化名称）形成的。 【基础夯实】 1.如图所示是小明设计的简易热机模型，燃料燃烧后加热水产生水蒸气，通常实验室用酒精灯作热源，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。此时工作物质是水蒸气。该模型可以看成是__________。（选填“内燃机”或“外燃机”） 2.如图是某同学用高压锅煮饭的情景，限压阀被气流顶起的过程与内燃机的________冲程原理相同，我们在开饭前就能闻到饭菜的香味，这是生活中的________现象。 3.如图是轿车的单缸四冲程汽油机的_________冲程，在设计制造时，气缸外有一个水套，用水来冷却汽缸，这是因为水的比热容大，汽油机工作时飞轮每秒钟转50转，则每秒完成________个冲程。 4.如图所示，国产主战坦克VT－4A1亮相2024年珠海航展，其动力机械是热机。从能量转化的角度来看，热机是把内能转化为_________能的机器，完成这一能量转化的是_________冲程。 5.汽油机和柴油机是内燃机中最常见的两种类型，广泛应用于生产、生活的设备中。关于汽油机和柴油机描述正确的是（ ） A.汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B.汽油机在吸气冲程吸入汽油和空气的混合物 C.早期的柴油机比较轻巧，主要应用在摩托车、小客车上 D.汽油机对空气的压缩程度比柴油机高，因而汽油机输出功率更大 6.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。下列关于该实验的分析正确的是（　　） A.步骤②中喷入酒精是在模拟压缩冲程 B.步骤③中点火时，是通过做功的方式改变了瓶内气体的内能 C.酒精在此过程中燃烧越充分，其热值越大 D.纸杯被顶出去时，是将瓶内气体的内能转化为纸杯的机械能 7.如图是街边师傅在嘣爆米花的情景。当爆米花嘣出时，与下列冲程能量转化相同的是（　　） 8.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：乙、甲、丁、丙 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，内能转化为机械能 9.利用纸杯、易拉罐制作热机模型：如甲图所示，在空易拉罐下部侧壁上开一小孔，自上部开口处向罐内喷入少许酒精，将纸杯倒扣在罐上，在下部小孔处点火后，纸杯腾空而起。（实验有风险，须谨慎操作） （1）此热机模型的工作物质是______________。纸杯相当于乙中四冲程汽油机中的_________。 （2）纸杯腾空而起时，能量转化情况是：_________能转化为_________能。 10.现代生活越来越离不开热机，因此全面了解和认清热机的结构和工作过程对我们的生活至关重要，请你完成下面围绕“热机”展开的一些问题： （1）如图所示是热机完成一个工作循环及相应主要能量转化情况的流程图1，请你补充完整________；___________； （2）如图2所示，在试管中装些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾后，水蒸气把橡皮塞冲出的过程中是________能转化为________能，图中情景可用来演示四冲程汽油机工作过程中的________冲程； （3）单缸四冲程汽油机工作时，有些冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成，只有一个冲程不用靠飞轮的惯性来完成，这个冲程是________冲程； （4）我们发现热机工作时，一般要在汽缸的外面安装一个水箱用来降低汽缸的温度，是利用水__________的特性，这是采用__________的方式来减小汽缸的内能。 【培优拔高】 1.一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600r/min，该柴油机在1s对外做功________次，该柴油机在吸气冲程吸入的是_________。 2.如图所示是火箭搭载嫦娥六号探测器发射升空的壮丽情境。此过程中，嫦娥六号的重力势能________；火箭升空时，向下喷气获得推力与内燃机的_________冲程相似，以地面为参照物，嫦娥六号是________的。 3.如图甲所示的是一种枪式空气锤，它利用压缩空气推动锤头高速向前运动撞击物体。压缩空气推动锤头运动时，压缩空气的内能________（选填“增大”“减小”或“不变”）。某四冲程汽车飞轮转速为3000r/min，则每秒钟对外做功________次。 4.如图所示，动力回收是新能源车的一项核心技术。以下是关于动力回收的详细解释：动力回收系统旨在通过刹车或减速过程中回收车辆的________能，将其转化为________能并存储到电池中，新能源汽车减少了传统汽车汽油机在________冲程排放的废气。 5.一台内燃机的转速是1440转/分，那么在每秒钟内（ ） A.曲轴转动24转，燃气对活塞做功24次，活塞完成24个冲程 B.曲轴转动24转，燃气对活塞做功12次，活塞完成48个冲程 C.曲轴转动1440转，燃气对活塞做功720次，活塞完成2880个冲程 D.曲轴转动1440转，燃气对活塞做功1440次，活塞完成1440个冲程 6.如图所示，甲是汽油机某个冲程的工作示意图，乙是柴油机某个冲程的工作示意图。下列说法正确的是（ ） A.甲是汽油机的压缩冲程，此时进气门和排气门均关闭 B.甲是汽油机的做功冲程，汽缸顶部的火花塞产生电火花 C.乙是柴油机的吸气冲程，吸进汽缸的是空气和柴油的混合物 D.乙是柴油机的排气冲程，此时汽缸顶部的喷油嘴正在喷油 7.关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法，其中正确的是（　　） ①汽油机和柴油机的点火方式相同 ②用酒精灯给试管加热，试管口软木塞冲出的过程中的能量转化情况和内燃机压缩冲程的能量转换情况相同 ③只有做功冲程是燃气对外做功 ④若汽油机的转速是600r/min，内燃机对外做了300次功 A.只有①②③ B.只有①③ C.只有③④ D.只有②③④ 8.专业人员进行了下图所示的模拟实验来解释粉尘爆炸：在无盖的小筒里放入干燥的面粉，点燃蜡烛，用筒盖盖住大筒，向小筒内鼓入空气，使面粉弥漫在大筒内，面粉会迅速被点燃，引发爆炸，把筒盖冲起。下列分析正确的是（ ） A.向小筒内鼓入空气时，大筒内的气压会增大 B.面粉弥漫在大筒内是分子运动引起的 C.筒盖飞出后，筒内气体温度降低，内能减小 D.筒盖被冲起的过程与四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相似 9.传统的爆米花制作方法是将玉米粒经过一段时间的加热，然后在开罐的瞬间“砰”地蹦出炸裂开的爆米花。试回答： （1）开罐瞬间爆米花被蹦出，这个过程相当于热机的哪个冲程？ （2）开罐瞬间蹦出爆米花时的能量如何转化？ 10.阅读短文，回答问题。 热岛效应，指由于人为原因，改变了城市地表的局部温度、湿度、空气对流等因素，进而引起的城市小气候变化现象。该现象属于城市气候最明显的特征之一。由于城市化的速度加快，城市建筑群密集，柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的吸热率和更小的比热容，使得相同的日照情况下，城市地区升温较快，并向四周和大气中大量辐射，造成了同一时间城区气温普遍高于周围的郊区气温，高温的城区处于低温的郊区包围之中，如同汪洋大海中的岛屿，人们把这种现象称之为城市热岛效应。在热岛效应的作用下，城市中每个地方的温度并不一样，而是呈现出一个个闭合的高温中心。在这些高温区内，空气密度小，气压低，容易产生气旋式上升气流，使得周围各种废气和有害气体不断对高温区进行补充。在这些有害气体作用下，高温区的居民极易患上呼吸系统或神经系统疾病。 （1）减弱热岛效应的措施之一：增大城区的绿地、水体面积，多植树。城区的水体、绿地对减弱夏季城市热岛效应起着十分可观的作用，这主要是利用了水的___________的特性。 （2）减弱热岛效应的措施之二：人工蒸发补偿。解决城市大气热污染的首要办法是增大蒸发量，受城市安装条件的限制，采用喷雾系统是一种高效且经济的办法，这是利用了水________（填物态变化名称）有________（选填“吸热”或“放热”）的作用。 （3）研究表明，现在城市机动车保有量越来越大，机动车也是造成热岛效应的因素之一。以四冲程发动机小车为例，回答下列问题： 实现机械能转化为内能的是________冲程；实现内能转化为机械能的是________冲程。 在紧急刹车时，刹车片会发烫，这是通过________的方式增加物体的内能。 第 1 页 共 23 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 热机 ( 模型破解 规范思维路径，强化科学逻辑 …………………………………………………… … ………… 01 ~ 23 模型 0 1. 热机的种类 ……………………………………………………………………………………… 01 模型02. 热机的工作原理 ………………………………………………………………………………… 03 模型03. 热机的应用 ……………………………………………………………………………………… 05 模型04. 内燃机四冲程的辨析 …………………………………………………………………………… 07 模型05. 内燃机工作循环中的计算 ……………………………………………………………………… 09 模型0 6 . 汽油机和柴油机的辨别 ………………………………………………………………………… 11 模型0 7 . 汽油机的构造及工作过程 ……………………………………………………………………… 13 模型0 8 . 柴油机的构造及工作过程 ……………………………………………………………………… 15 模型 09 . 热机与力学综合计算 …………………………………………………………………………… 18 模型1 0 . 热机与小实验综合 ……………………………………………………………………………… 21 真题演练 熟悉考试形式，提升实战能力 ………… …… ……………………………………… … ……… 23 ~ 28 分层练测 实现精准提效，最终整体达标 ………………………………………………………………… 28 ~ 37 基础夯实 …………………………………………………………………………… … …… 28 ~ 32 培优拔高 …………………………………………………………………………………… 33 ~ 37 ) 模型01.热机的种类 ( 技巧： 热机四大基础分类 ‌ ：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机，其中内燃机是考试核心考点，分为汽油机和柴油机两类。 分类判断核心依据 ‌ ：根据燃料燃烧位置、结构特征、动力来源快速区分不同热机类型。 口诀： 热机分四类，蒸内汽喷要记全； 内燃分两型，汽油柴油是核心。 ) ( 提醒： 不要混淆热机整体分类和内燃机子分类，内燃机只是热机的其中一大类，不是热机的全部种类。 压缩冲程的能量转化两类内燃机一致，都是机械能转内能，不要受点火方式不同的干扰。 ) 【例1】以下机械不属于热机的是（ ） A.火车 B.超音速汽车 C.电饭锅 D.摩托车 【答案】C 【解析】火车、超音速汽车、摩托车都是把内能转化成机械能的装置，属于热机；电饭锅是将电能转化为内能来工作的，不属于热机，故C正确。 故选：C。 【变式1-1】下列装备的动力装置不是热机的是（　　） A.电动汽车 B.海缆施工船 C.国产飞机C919 D.长征五号运载火箭 【答案】A 【解析】A.电动汽车的动力装置主要是电动机，它利用的是电能转化为机械能，而不是通过燃料燃烧产生的内能转化为机械能，所以电动汽车的动力装置不是热机。故A符合题意； B.海缆施工船通常使用柴油机等内燃机作为动力装置，内燃机是热机的一种，故B不符合题意； C.国产飞机C919通常使用涡扇发动机等燃气轮机作为动力装置，燃气轮机也是热机的一种，故C不符合题意； D.长征五号运载火箭使用的是液体火箭发动机，它通过燃烧燃料产生高温高压的燃气，推动火箭前进，火箭发动机也是热机的一种。  故D不符合题意。 故选A。 【变式1-2】下列常见机器中属于热机的是（ ） A.喷气式发动机 B.电动机 C.洗衣机 D.抽水机 【答案】A 【解析】A.喷气式发动机通过燃烧燃料将内能转化为机械能，符合热机的定义，故A正确； B.电动机将电能转化为机械能，不属于热机，故B错误； C.洗衣机由电动机驱动，能量转换与电动机相同，故C错误； D.抽水机通常由电动机或内燃机驱动，但本身不直接涉及内能转化为机械能，故D错误。 故选A。 【变式1-3】“九三大阅兵”展示了我国陆海空三军的各式先进装备，下列装备中动力机械不属于热机的是（ ） A.歼-20S隐身战斗机 B.东风-61导弹搭载车 C.电动洗扫车 D.99B主战坦克 【答案】C 【解析】A.歼-20S 的动力系统是喷气式发动机属于热机的一种，其工作原理是：通过燃烧航空煤油，将燃料的化学能转化为内能，使气体受热膨胀后高速喷出，利用反作用力推动飞机前进，本质是内能转化为机械能，故A不符合题意； B.东风-61导弹搭载车的动力系统是内燃机，通常为柴油发动机，属于热机范畴。其工作过程是：燃烧柴油将化学能转化为内能，内能推动发动机活塞做功，进而将内能转化为机械能，驱动搭载车行驶，故B不符合题意； C.电动洗扫车的动力来源是电动机，其能量转化过程是电能直接转化为机械能，既没有燃料燃烧的过程，也没有利用内能来做功，故C符合题意； D.99B主战坦克的动力系统是柴油发动机，属于内燃机的一种，其工作原理是：通过燃烧柴油，将燃料的化学能转化为内能，再利用内能推动活塞做功，最终将内能转化为机械能，驱动坦克行驶，故D不符合题意。 故选C。 模型02.热机的工作原理 ( 技巧： 热机的核心工作原理是 ‌ 将燃料的化学能最终转化为机械能 ‌ ，基于热力学相关规律实现连续的能量转换。 燃料燃烧释放化学能，转化为工质（如高温燃气、水蒸气）的内能，再通过气体受热膨胀推动活塞、涡轮等机械部件做功，将内能转化为可对外输出的机械能。 口诀： 燃烧化内，做功化机。 提醒： 切勿混淆能量转化的两个阶段。 ‌ 燃烧 ‌ 是化学能转化为内能的过程，关键在于燃料的充分燃烧和热量释放； ‌ 做功 ‌ 是内能转化为机械能的过程，关键在于高温高压气体膨胀推动机械部件。若将燃烧不完全产生的积碳或热损失归咎于做功效率低，会导致故障诊断方向错误。 ) 【例2】如图所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住管口，加热使水沸腾一段时间，会看到塞子被弹出，此过程中燃料燃烧时产生的热量传递给水和水蒸气，水蒸气的________能再转化成塞子的________能。这个实验说明我们可以利用内能来________，热机就是利用这个原理工作的。 【答案】内；机械；做功 【解析】塞子被弹出的过程中，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减小，塞子的机械能增大，所以将水蒸气的内能转化为塞子的机械能。 由于内能可以转化为机械能，所以我们可以利用内能来做功，热机正是基于“内能转化为机械能”这一原理而工作的。 【变式2-1】如图所示实验中，试管内的水沸腾后能使小叶轮旋转起来，在这个实验中燃料的化学能转化为_______能并传给水，水沸腾形成的水蒸气驱动叶轮转动，最终转化成了叶轮的机械能，这就是__________（选填“蒸汽机”或“内燃机”）的工作原理。 【答案】内；蒸汽机 【解析】燃料的燃烧过程是化学变化，燃料的化学能转化为内能，这种内能又通过热传递的方式转移给水。 水沸腾汽化为水蒸气，高温的水蒸气可以驱动叶轮转动，它自身的温度会降低，内能会减少，而转动又使叶轮具有了机械能，即内能转化为机械能，这就是蒸汽机的工作原理。 【变式2-2】涡轮发动机是飞机的心脏，结构如图所示，工作时空气被风扇吸入，经过压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合，混合物燃烧后产生高温高压气体从尾喷管喷出，从而获得动力。涡轮发动机的作用是将煤油燃烧获得的________能转化为________能。 【答案】内；机械 【解析】涡轮发动机属于热机，作用是将煤油燃烧获得的内能转化为机械能，使飞机运动。 【变式2-3】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 【解析】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 模型03.热机的应用 ( 技巧： 抓本质定义 ‌ ： 热机的核心是将 ‌ 内能转化为机械能 ‌ ，不符合该能量转化逻辑的装置，直接判定不属于热机，比如自行车、电动机都不是热机。 配场景类型 ‌ ： 不同应用场景对应固定热机类型，汽车 、摩托车常用汽油机，轮船、拖拉机、收割机常用柴油机，飞机使用喷气式发动机，蒸汽机属于早期外燃机。 口诀： 内能变功叫热机，应用场景要分清。 汽油轻快柴油重，喷气飞天蒸汽行。 提醒： 误区 1‌ ：误将 “ 发热机器 ” 当热机（如电炉、电熨斗只产热不做机械功，非热机）。 ‌ 误区 2‌ ：混淆 “ 内燃机 ” 与 “ 热机 ” 概念（内燃机是热机子集；蒸汽机、火箭发动机也是热机，但非内燃机）。 ‌ 误区 3‌ ：认为电动车或混合动力车整体是热机（纯电模式无热机参与；混动版仅在燃油驱动环节涉及热机）。 ‌ 误区 4‌ ：忽略能量源头（核反应堆本身不是热机，但其产生的热驱动蒸汽轮机做功时， ‌ 汽轮机部分 ‌ 属于热机）。 ‌‌ ) 【例3】如图是课外兴趣小组制作的“蒸汽船”模型，在铜制容器中盛有一定量的水之后安装在“船体”上，用蜡烛对铜质容器底部加热，一段时间后铜质容器内水温升高产生蒸汽，铜管会向右喷出蒸汽，“蒸汽船”就会向左行驶，下列说法正确的是（ ） A.水变热是通过做功来改变内能的 B.“蒸汽船”运动时能量转化与热机做功冲程相同 C.水在沸腾时会有热量的散失，所以能量不守恒 D.“蒸汽船”在向左运动时主要将机械能转化为内能。 【答案】B 【解析】A.蜡烛燃烧放出的热量被水吸收，使水的内能增大，这是通过热传递的方式改变水的内能，故A错误； BD.当铜管向右喷蒸汽时，“船体”向左运动，这个过程的能量转化是内能转化为机械能。这与热机做功冲程的能量转化相同，故B正确，D错误； C.水在沸腾时，一部分水吸收热量变为水蒸气，剩余的水内能减小，但水和水蒸气总的能量不变，符合能量守恒定律，故C错误。 故选B。 【变式3-1】你听说过“加水就能跑”的水氢汽车吗？该汽车实际是利用水解制氢技术获得氢气，通过氢燃料电池给车提供动力（该技术成本很高，目前仍处在试验阶段）。现在的氢能源汽车分为氢内燃机汽车和氢燃料电池车两种，其中氢内燃机汽车是氢气在汽缸中燃烧，释放的内能转化为___________，气体膨胀推动活塞运动，这与四冲程汽油机的_________冲程中的能量转化过程相同。 【答案】机械能；做功 【解析】氢气在汽缸中燃烧，释放的化学能先转化为内能，使气体膨胀推动活塞运动，内能转化为机械能，汽油机的做功冲程将内能转化为机械能，这与四冲程汽油机的做功冲程中的能量转化过程相同。 【变式3-2】为使舰载机在短时间内达到起飞速度，某航母上安装了蒸汽弹射装置。如图所示为其工作原理示意图，高压蒸汽推动活塞牵引舰载机加速向右运动，2s左右舰载机即可达到起飞速度。此过程中，蒸汽的内能会________（选填“增大”或“减小”），其能量转化与内燃机的_________冲程相同。 【答案】减小；做功 【解析】高压蒸汽推动活塞牵引舰载机加速向右运动，蒸气产生的内能转化为活塞的机械能，蒸汽的内能会减小。 内燃机的做功冲程中也是将内能转化为机械能，所以上述能量转化与做功冲程相同。 【变式3-3】如图所示，是中国国家博物馆原始社会厅中展示的一种取火器，它以牛角作外套筒，木制推杆，杆前端粘附艾绒，取火时，一手握住套筒，一手猛推杆入筒，随即将杆拔出，艾绒即燃，它的尺寸如图。下列说法中正确的是（ ） A.这种取火器的体积太大，不便于携带 B.取火时是通过做功增加筒内空气的内能 C.取火时是通过热传递增加筒内空气的内能 D.取火的原理与汽油机的做功冲程相同 【答案】B 【解析】A.由图可知，这种取火器全长接近15cm，横截面直径约为2.5cm，体积较小，便于携带，故A错误； BC.取火时，一手握住套筒，一手猛推杆入筒的过程中，压缩内部的气体，推杆对筒内气体做功，使得筒内气体内能增大，温度升高，是通过做功增大了筒内空气的内能，故B正确，C错误； D.手推杆入筒的过程中，压缩内部的气体，对筒内气体做功，使得筒内气体内能增大，机械能转化为内能，相当于四冲程汽油机的压缩冲程，故D错误。 故选B。 模型04.热机四冲程的辨析 ( 技巧： 冲程名称 气门状态 活塞运动方向 核心标志性动作 吸气冲程 进气门开，排气门关 向下 吸入混合气/空气 压缩冲程 进排气门全关闭 向上 压缩缸内气体升温 做功冲程 进排气门全关闭 向下 火花塞点火/柴油自燃 排气冲程 排气门开，进气门关 向上 排出燃烧后废气 口诀： 气门只开一个：活塞向下是吸气，活塞向上是排气。 气门全部闭合：活塞向上是压缩，活塞向下是做功。 提醒： 别死记顺序，用口诀快速区分：气门单开时，活塞向下是吸气、向上是排气；气门全关时，活塞向上是压缩、向下是做功，避免混淆冲程类型。 ) 【例4】下列关于四冲程汽油机的工作过程，说法正确的是（ ） A.吸气冲程：只吸入空气 B.压缩冲程：气缸内温度降低 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 【解析】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，气体对活塞做功，气体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D。 【变式4-1】内燃机工作的四个冲程中，内能转化为机械能的冲程是（ ） A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程 【答案】C 【解析】热机的做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动，内能转化为机械能，故选C。 【变式4-2】如图所示是四冲程汽油机一个工作循环中的三个冲程，缺少的一个冲程的名称及顺序，下列判断正确的是（ ） A.吸气冲程，应在甲图之前 B.压缩冲程，应在甲、乙图之间 C.做功冲程，应在乙、丙图之间 D.排气冲程，应在丙图之后 【答案】C 【解析】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；甲图进气门打开、排气门关闭，活塞由上向下运动，所以为吸气冲程；乙图中进气门、排气门都关闭，活塞由下向上运动，所以为压缩冲程；丙图进气门关闭、排气门打开，活塞由下向上运动，所以为排气冲程；综上所述可以判断，缺少的是做功冲程，并且做功冲程在乙和丙图之间；故C项正确、ABD项错误。 【变式4-3】礼宾花结构如图所示，旋转纸筒时，气阀打开，气罐中的压缩空气喷射而出，将纸筒内的彩纸屑和彩条高高喷出，形成缤纷绚丽的景象。从能量转化角度看，礼花彩条被喷出的过程与图中内燃机的哪个冲程相同（ ） 【答案】B 【解析】礼宾花喷出彩条的过程是压缩空气的内能转化为彩条的机械能，这与内燃机的做功冲程能量转化一致，图中B选项中火花塞点火，属于做功冲程。故B符合题意；ACD不符合题意。 故选B。 模型05.内燃机工作循环中的计算 ( 技巧： １ 个工作循环 ‌ ： 包含吸气、压缩、做功、排气 ‌ 4 个冲程 ‌ 。 ‌ 转动 与 做功 ‌ ： 曲轴 / 飞轮转动 ‌ 2 圈 ‌ ，对外做功 ‌ 1 次 ‌ ，活塞往复 ‌ 2 次 ‌ 。 ‌ 推导 计算 公式 ‌ ： 若已知转速 n （ r/min ），则每秒做功次数 = n ÷60÷2 ；每秒冲程数 = n ÷60×4 。 ‌‌ 口诀： 一个循环四冲程，曲轴两圈做功一。 转速先除六十数，冲程乘二功除二。 提醒： 1 个循环 =4 冲程 = 曲轴 / 飞轮转 2 圈 = 活塞往复 2 次 = 对外做功 1 次 ‌ ，切忌将 “ 转数 ” 直接等同于 “ 做功次数 ” 。 ‌‌ ) 【例5】如图所示是飞轮转速为1800r/min四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在________冲程，在这个冲程中它会将某种能量转化为________能，此汽油机1 s对外做_______次功。 【答案】做功；机械；15 【解析】从图中可以看出，火花塞点火和活塞向下移动的特点，可以判断这个冲程是做功冲程，将内能转化为了机械能；飞轮的转速是1800r/min=30r/s，因为飞轮转动一圈完成两个冲程，所以1s可以完成2×30=60个冲程；因为完成四个冲程，对外做功一次，所以1s可以做功×60=15次。 【变式5-1】一台四冲程内燃机飞轮转速为3600r/min，它1s完成了（ ） A.120个冲程，做了30次功 B.120个冲程，做了60次功 C.30个冲程，做了30次功 D.60个冲程，做了15次功 【答案】A 【解析】已知飞轮转速为3600r/min=60r/s，因为一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，对外做功1次，所以该内燃机1s完成30个工作循环，完成120个冲程，对外做功30次，故A正确。 故选A。 【变式5-2】在汽油机的压缩冲程中，是将________能转化为________能，这是通过________方式增加了燃气的内能。某单缸四冲程汽油机，飞轮转速是4800r/nin，该汽油机每秒对外做功________次。 【答案】机械；内；做功；40 【解析】在汽油机的压缩冲程中，活塞向上运动压缩汽油空气混合物，对混合物做功，将机械能转化为混合物的内能，这是通过做功的方式增加了混合物的内能。 对于某单缸四冲程汽油机，已知飞轮转速是： 4800r/min=4800r/60s=80r/s 因为四冲程内燃机的一个工作循环包括四个冲程，飞轮转两转，对外做功一次。所以该汽油机每秒完成的工作循环数为个，即每秒对外做功40次。 【变式5-3】如图所示，用电子点火枪点易拉罐内的酒精气体，可将一次性杯子喷出很远。纸杯被冲飞的过程与汽油机的________冲程能量转化情况相同，若汽油机飞轮的转速是1800r/min，则该汽油机1min内燃气对外做功________次。 【答案】做功；900 【解析】纸杯被冲飞的过程是将内能转化为机械能，纸杯被冲飞的过程与汽油机的做功冲程能量转化情况相同，若汽油机飞轮的转速是： 1800r/min=1800r/60s=30r/s 则该汽油机1min内燃气对外做功： 15次/s×60s=900次 模型06.汽油机与柴油机的辨识 ( 技巧： 汽油机与柴油机最核心辨识依据是 ‌ 气缸顶部部件（火花塞 vs 喷油嘴） ‌ 及 ‌ 点火方式（点燃式 vs 压燃式） ‌ 。 ‌‌ 口诀： 汽柴分辨不用愁，四句顺嘴好记熟 ‌ 。 顶上火花是汽油，嘴子喷油柴油头 ‌ 。 点着混合气先走，压燃空压柴油牛 ‌ 。 声轻转高汽油柔，烟大震粗柴油吼。 提醒： 不要因 “ 柴油机省油 ” 盲目家用，其高昂的保养费、噪音及低温启动风险往往抵消油费节省；也不要认为 “ 偶尔混加没事 ” ，汽柴油互加是严重机械事故 。 ‌‌ ) 【例6】下面关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（ ） A.柴油机与汽油机除使用的燃料不同外，在构造上完全相同 B.柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞 C.汽油机与柴油机使用的燃料不同 D.柴油机采用压燃式点火，汽油机采用点燃式点火 【答案】A 【解析】A.汽油机和柴油机除使用的燃料不同，其构造、点火方式等还有多处不同，故A错误； B.汽油机气缸顶部有个火花塞，柴油机气缸顶部有个喷油嘴，故B正确； C.汽油机与柴油机使用的燃料不同，汽油机使用汽油，柴油机使用柴油，故C正确； D.汽油机与柴油机的点火方式不同，汽油机采用点燃式点火，柴油机采用压燃式点火，故D正确。 故选：A。 【变式6-1】3.如图所示是汽油机与柴油机的示意图，则属于柴油机的是________图。在汽油机的压缩冲程中，活塞向上运动，压缩混合气做功，混合气体的温度________（选填“升高”或“降低”），内能_________（选填“增加”或“减少”）。 【答案】乙；升高；增加 【解析】由图可知，甲图中有火花塞，所以甲是汽油机，乙图中有喷油嘴，所以乙是柴油机。 根据内能和温度的关系可知，在汽油机的压缩冲程中，活塞向上运动，机械能转化为内能，压缩混合气体做功，混合气体的温度升高，内能增加。 【变式6-2】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 【解析】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。 【变式6-3】如图是一种常用“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。下列关于汽油机和柴油机的主要区别，说法错误的是（ ） A.构造上，汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机汽缸顶部有喷油嘴 B.吸气冲程中，柴油机吸入汽缸的是空气和柴油，汽油机吸入汽缸的是汽油 C.在压缩冲程末，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高 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】B 【解析】A.在构造上，汽油机汽缸顶部有火花塞，用于在做功冲程开始时点燃燃料；柴油机汽缸顶部有喷油嘴，用于做功冲程开始时向汽缸内喷射柴油。故A正确，不符合题意； B.在吸气冲程中，汽油机吸入的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入的是纯净的空气。故B错误，符合题意； C.柴油机的压缩比较大，在压缩冲程中，活塞对汽缸内的气体做功更多，使得气体内能增加更多，因此在压缩冲程末，柴油机汽缸内气体的温度和压强比汽油机的高。故C正确，不符合题意； D.汽油机是利用火花塞产生电火花点燃燃料，属于点燃式；柴油机是依靠压缩空气使其温度升高到柴油的燃点，使柴油自行燃烧，属于压燃式。故D正确，不符合题意。 故选B。 模型07.汽油机的构造及工作过程 ( 技巧： 一个完整工作循环包含 4 个冲程，曲轴旋转 2 圈，仅做功冲程对外输出动力： 进气冲程 ‌ ：进气门开、排气门关，活塞下行， 吸入汽油与空气的混合气 。 压缩冲程 ‌ ：双气门关闭，活塞上行压缩混合气，机械能转化为内能，混合气温度压力升高。 做功冲程 ‌ ： 火花塞点火 ，高温高压燃气推动活塞下行，内能转化为机械能，是唯一动力冲程。 排气冲程 ‌ ：排气门开、进气门关，活塞上行，将燃烧后的废气排出气缸。 口诀： 汽机构造要记牢，缸塞连杆曲轴连， 进排两门火花塞，核心部件全涵盖。 提醒： 部件混淆 ‌ ：汽油机顶部是 ‌ 火花塞 ‌ ，柴油机是喷油嘴，不要记混 ； 吸气冲程：吸入 ‌ 汽油和空气的混合物 ‌ 。 ) 【例7】如图所示为单缸四冲程汽油机工作示意图，下列说法正确的是（　　） A.图甲：吸入汽缸的是空气 B.图乙：气体对活塞做功，是压缩冲程 C.图丙：汽油的内能转化为机械能，为汽油机提供动力 D.图丁：废气带走的能量占比大，是汽油机效率低的一个原因 【答案】D 【解析】A.汽油机在吸气冲程中吸入了汽油和空气的混合物，故A错误； B.由图乙可知为压缩冲程，机械能转化为内能，故B错误； C.图丙为做功冲程，汽油的化学能转化为内能，内能再转化为机械能，为汽油机提供动力，故C错误； D.图丁是排气冲程，废气带走的能量占比大，是汽油机效率低的一个原因，故D正确。 故选D。 【变式7-1】如图为单缸四冲程汽油机工作时各冲程的示意图，该汽油机完成一个工作循环的四个冲程正确的顺序（　　） A.①②③④ B.②③④① C.③④①② D.④①②③ 【答案】C 【解析】①图中进、排气门关闭，活塞远离汽缸顶部，火花塞处于点火状态，为做功冲程；②图中进气门关闭，排气门打开，活塞向缸顶运动，为排气冲程；③图中进气门打开，排气门关闭，活塞远离汽缸顶部，为吸气冲程；④图中进气门、排气门皆关闭，活塞向汽缸顶部运动，为压缩冲程，因此油机完成一个工作循环的四个冲程正确的顺序为③④①②。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 【变式7-2】如图是一种杂技的道具，点燃一端封闭的金属盒内的火药，火焰从盒的开口端喷出，木棒连同金属盒由静止开始顺时针旋转起来。道具中的能量转化与下图中汽油机的四个冲程中能量转化相同的是（　　） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】点燃金属盒内的火药，火焰从盒内喷出，此时将化学能转化为内能，木棒连同金属盒由静止顺时针旋转起来，此过程将内能转化为机械能； A.图中，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，没有能量转化，故A不符合题意； B.图中，进气门、排气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能，故B不符合题意； C.图中，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，没有能量转化，故C不符合题意； D.图中，进气门、排气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，内能转化为机械能，故D符合题意。 故选D。 【变式7-3】如图的礼花筒是利用钢瓶内的高压空气膨胀做功，将筒内彩带喷向空中产生喜庆效果，选项图中，汽油机的能量转化与礼花筒的能量转化情况相同的是（　　） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】礼花筒是利用钢瓶内的高压空气膨胀做功，将筒内彩带喷向空中产生喜庆效果，即是内能转化为机械能，汽油机的能量转化与礼花筒的能量转化情况相同的是做功冲程；选项中图A的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A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 模型08.柴油机的构造及工作过程 ( 技巧： 直接用 “ 柴油机 = 汽油机 - 火花塞 + 喷油嘴 ” 的公式快速判断，吸气冲程柴油机只进纯空气，汽油机进油气混合物，点火方式柴油机是压燃式，汽油机是点燃式。 口诀： 柴机构造记分明，顶部喷油无火塞； 四程进压做排走，两圈一功两往复。 提醒： 核心部件混淆 ‌ ：柴油机顶部是 ‌ 喷油嘴 ‌ ，而非火花塞，不要和汽油机构造记混。 吸气成分误区 ‌ ：吸气冲程仅吸入 ‌ 纯空气 ‌ ，不存在汽油 / 柴油和空气的混合物。 ) 【例8】如图是内燃机工作时某冲程示意图，该冲程为________冲程，它是_________（“汽油”或“柴油”）机。若飞轮的转速为2400r/min，在1s内，该内燃机完成________个工作循环。 【答案】压缩；柴油；20 【解析】如图，两气门关闭，活塞上行，为压缩冲程。 如图，该内燃机有喷油嘴，是柴油机。 飞轮的转速为 2400r/min=40r/s 一个工作循环飞轮转两周，在1s内，该内燃机完成20个工作循环。 【变式8-1】下图是某内燃机的某个冲程示意图，则该内燃机为__________（选填“汽油机”或“柴油机”），它的点火方式为__________（选填“点燃式”或“压燃式”）。 【答案】柴油机；压燃式 【解析】柴油机气缸顶部有喷油嘴，汽油机气缸顶部有火花塞，这就是汽油机和柴油机在构造上的主要区别。图中内燃机顶部为喷油嘴，是柴油机。 汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式。 【变式8-2】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 【解析】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。 【变式8-3】小红到乡村参加劳动实践，发现农用拖拉机使用的是柴油机，其结构原理如图，关于其四冲程柴油机的描述正确的是（ ） A.吸气冲程中吸入汽缸的只有空气 B.压缩冲程中机械能转化为柴油和空气混合物的内能 C.做功冲程是依靠飞轮的惯性完成的 D.排气冲程中，废气带走的能量最少 【答案】A 【解析】A.柴油机在吸气冲程中，进气门开启，排气门关闭，活塞向下运动，吸入气缸的是空气，故A正确； B.在柴油机的压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内的空气，使空气的温度升高、内能增大。此过程中是将活塞的机械能转化为空气的内能，由于此时还没有喷入柴油，所以不存在柴油和空气混合物，故B错误； C.做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动，带动曲轴旋转对外做功，将内能转化为机械能的过程，不是依靠飞轮的惯性完成的。而吸气、压缩和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，故C错误； D.因为燃料燃烧后产生的废气温度较高，含有大量的内能，这些内能随着废气的排出而损失掉。在柴油机的能量损失中，排气冲程中废气带走的能量是主要部分之一，故D错误。 故选A。 模型09.热机与力学综合计算 ( 技巧： 热机综合计算核心： ‌ 利用   F = pS   求压力， W 1 ​ = Fs   求单次功，结合 “ 四冲程两转一次功 ” 确定做功次数，最后由 P = W 总 ​ / t   求功率 ‌ 。 压力计算 ‌ ： F = pS （ p 为燃气平均压强， S 为活塞面积，需换算为 m 2 ）。 ‌ 单次做功 ‌ ： W 1 ​ = FL （ L 为活塞行程，需换算为 m ）。 ‌ 做功次数判定 ‌ ： 四冲程热机中， ‌ 飞轮转 2 圈 = 1 个工作循环 = 对外做功 1 次 ‌ 。若转速为 n (r/min) ，则每分钟做功次数 N = n /2 。 ‌ 总功与功率 ‌ ： W 总 ​ = N · W 1 ​ ， P = W 总 ​ / t 。 （通常 t =60s 对应分钟转速） ‌‌ 口诀： 循环数： ‌ 两圈一功四冲程 ‌ ； 压力算： ‌ 压乘面积得动力 ‌ ； 单功求： ‌ 力乘冲程得单功 ‌ ； 总功算： ‌ 单功乘上做功数 ‌ ； 功率出： ‌ 总功除时得功率。 提醒： 面积单位：压强计算时， ‌ 平方厘米必须换算为平方米 ‌ ，如 30cm 2 要转为 3×10 - 3 m 2 ，否则压力计算会出现数量级错误。 长度单位：活塞行程的毫米要转为米，如 50mm 需换算为 0.05m ，避免功的计算结果偏差。 压强 p （小写）和功率 P （大写）符号不能混淆，二者物理意义完全不同。 ) 【例9】下表所示的是东风牌单缸四冲程汽油机的部分参数，如图是气缸的示意图。不计摩擦，该汽油机满负荷工作时，求： 东风牌汽油机 DF050 活塞面积 30cm2 冲程长度 5cm 燃气平均压强 9.0×105Pa 转速 1800r/min （1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力； （2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功； （3）该汽油机的功率。 【答案】（1）2700N；（2）135J；（3）2025W 【解析】（1）由题意可知，活塞面积：S=30cm2=3×10-3m2 由可知，做功冲程中燃气对活塞的平均压力： F=pS=9.0×105Pa×3×10-3m2=2700N （2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功： W=FL=2700N×5×10-2m=135J （3）因为飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮1min转动1800圈，做功900次，则燃气对活塞做的总功： W总=W×900=135J×900=1.215×105J 该汽油机的功率： 【变式9-1】若一台四冲程汽油机的汽缸面积为50cm2，活塞行程为0.1m。做功冲程燃气的平均压强为6×105Pa，飞轮转速为1800r/min，那么该汽油机1分钟内对外做功________次，工作时汽缸内气体对活塞的平均压力为_________N。这台汽油机的功率是_________W。 【答案】900；3000；4500 【解析】四冲程汽油机每个工作循环飞轮转2圈，对外做功1次。飞轮转速为1800r/min，故1分钟内做功次数为： 工作时汽缸内气体对活塞的平均压力为：F=pS=6×105Pa×50×10-4m2=3000N 每次做功冲程做的功：W=Fs=3000N×0.1m=300J 1分钟内做的总功：W总=nW=900×300J=2.7×105J 汽油机的功率： 【变式9-2】一台单缸四冲程柴油机汽缸内径为90mm，活塞冲程是100mm，做功冲程中汽缸内燃气的平均压强是70 N/cm2，飞轮的转速为2000 r/min，则这台柴油机的功率是________kW。 【答案】7.42 【解析】四冲程柴油机飞轮每转2圈做功1次。飞轮转速为2000r/min，则每分钟做功次数为： 即： 由题意，汽缸内径：d=90mm=0.09m 半径： 面积：S=πr2=3.14×(0.045)2=0.0063585m2 平均压强：p=70N/cm2=7×105Pa 根据，可得燃气对活塞的平均压力：F=pS=7×105Pa×0.0063585m2=4450.95N 活塞冲程为：s=100mm=0.1m 则单次做功：W=Fs=4450.95N×0.1m=445.095J 则做功1000次：W总=1000W=1000×445.095J=445095J 这台柴油机的功率： 【变式9-3】阅读材料，回答问题。 空气动力是指空气与物体相对运动时作用在物体上的力，简称气动力。经过长时间探索，人们已经成功制造出使用空气作为动力的活塞式发动机。 图甲是某新型空气动力汽车，储气罐总容量为80L，可储存标准大气压下90m3的空气，其设计最高速度可达144km/h，平均每加满一次气能行驶200km。该车发动机的工作原理如图乙和图丙所示。由于空气发动机不直接使用燃料，因而其具有体积小、结构简单和“零”排放等优点。虽然因为技术不成熟还存在某些缺点，但是这项技术仍然具有广阔的发展前景。 （1）空气发动机工作时，将________转化为机械能。 （2）空气发动机在工作过程中，曲轴转动一圈完成一个工作循环。当转速表显示3000r/min时，该空气发动机活塞每秒经历________个冲程，对外做功________次。 （3）若该车在水平地面上以最高速度向前匀速行驶5min，受到的阻力为1000N，则牵引力对汽车做功________J。 【答案】（1）内能；（2）100；50；（3）1.2×107 【解析】（1）空气发动机工作时压缩的气体对外做功，将内能转化为机械能。 （2）空气发动机在工作过程中，曲轴转动一圈完成1个工作循环，1个工作循环有2个冲程，对外做功1次。所以，空气发动机的飞轮转速是3000r/min，即每秒钟转50圈，做功50次，完成100个冲程。 （3）因为该车匀速行驶，牵引力F=f=1000N，最高速度为144km/h=40m/s，匀速行驶5min，通过的路程： s=υt=40m/s×300s=1200m 牵引力对汽车做功： W=Fs=1000N×12000m=1.2×107J 模型10.热机与小实验综合 ( 技巧： 热机与小实验综合题核心在于 ‌ 锁定 “ 能量转化链条 ” （化学能 → 内能 → 机械能） ‌ ，精准识别 ‌ 做功冲程特征 ‌ 及 ‌ “ 白气 ” 液化本质 ‌ 。 ‌‌ 能量转化主线 ‌ ：燃料燃烧（化学能 → 内能） → 加热工作物质（热传递） → 气体膨胀对外做功（内能 → 机械能）。此过程对应四冲程内燃机的 ‌ 做功冲程 ‌ 。 口诀： 塞子飞，气推功，对应做功冲程中； 压棉燃，温骤升，压缩冲程原理通。 提醒： 描述能量转化时，优先写完整的 “ 内能转化为机械能 ” ，不要简化为 “ 动能 ” ，避免遗漏势能相关得分点。 热机应用举例要贴合定义，蒸汽机、内燃机、喷气发动机均属于正确范畴，不要列举非热机装置。 ) 【例10】如图所示，小明在科技节中展示了自己的作品。塑料瓶内装入少量的液态乙醚，待乙醚充满整个塑料瓶后，启动电子打火器，活塞瞬间向前飞出一段距离，活塞飞出的过程相当于热机的________冲程；活塞离开瓶口还可以继续向前飞出一段距离，因为它具有_________。 【答案】做功；惯性 【解析】热机的四个冲程包括：吸气、压缩、做功、排气；其中做功冲程中燃料燃烧产生的高温高压燃气推动活塞做功，与本实验中乙醚燃烧产生的高温高压燃气把活塞推出瓶口的原理是一样的。 任何物体都具有惯性，惯性是指物体本身所具有的保持运动状态不变的性质，活塞离开瓶口还可以继续向前飞出一段距离，因为它具有惯性。 【变式10-1】如图所示是化学教师在课堂上演示氢气点火“爆鸣”的装置。按动电火花发生器的按钮，点燃纸盒内的氢气，纸盒被炸出去。氢气燃烧时释放的内能转化为纸盒的__________，这与四冲程内燃机的________冲程能量转化相似。 【答案】机械能；做功 【解析】按动电火花发声器的按钮，点燃纸盒内的氢气，纸盒被炸出去，即该过程中消耗氢气燃烧的内能，变成了纸盒的机械能，所以是将内能转化为机械能的过程；四冲程热机中的做功冲程就是利用内能来做功的，将内能转化为机械能。 【变式10-2】如图所示，描述的四个物理过程，下列有关分析正确的是（　 　） A.图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的内能增大，温度升高 B.图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的内能增大 C.图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能减小 D.图丁：该冲程为做功冲程，内能转化为机械能，汽缸内气体内能减少 【答案】ACD 【解析】A.图甲中厚玻璃筒内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增加，故A正确； B.图乙中瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，内能转化为机械能，空气的内能减小，故B错误； C.试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，内能转化为机械能，故水蒸气的内能减小，故C正确； D.图丁中两气门关闭，火花塞点火，汽缸内的气体推动活塞向下运动时（即做功冲程），内能转化为机械能，气体的内能减少，故D正确。 故选ACD。 【变式10-3】如图所示是老师在科学课上做的热机工作原理的模拟实验，在玻璃管中先加入少量酒精，将橡皮塞放入玻璃管并向下压缩气体，然后用电子点火器点火，橡皮塞会向上弹出。 （1）橡皮塞向下压时，其能量转化与汽油机工作四冲程中的________冲程相同： （2）如果想让橡皮塞弹得更远，你的方法_________________________（答出一条即可）。 【答案】压缩；橡皮塞下压更长距离 【解析】（1）橡皮塞放入玻璃管并向下压缩气体时，气体的内能增大，温度升高，然后用电子点火器点火，产生高温高压的燃气,就会对橡皮塞做功而使它向上弹出，向下压橡皮塞时，是机械能转化为内能，与压缩冲程能量转化相同。 （2）点火后橡皮塞向上弹出，此时气体的内能转化塞子的机械能，所以，橡皮塞下压更长距离，气体内能的变大，塞子的机械能变大，塞子向上弹出更长距离。 1.（2026·甘孜、阿坝）图示是汽油机工作的________冲程（选填“做功”或“压缩”），在此冲程中，汽缸内汽油的热值________（选填“不变”或“改变”）。 【答案】压缩；不变 【解析】由图可知，汽油机两个气门都关闭，活塞向上运动，因此是压缩冲程。 热值是燃料本身的特性，只与燃料的种类有关，和燃料的质量、体积无关，因此汽缸内汽油的热值不变。 2.（2026·青海）如图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，带动纸片转动。在这一过程中空气的内能转化为扇叶的________能，这一能量转化过程与四冲程汽油机的________冲程相似。 【答案】机械；做功 【解析】上升的热空气驱动扇叶转动，是将内能转化为机械能，与汽油机的做功冲程相似。 3.（2026•苏州）在安全教育活动中，老师用图示装置演示面粉爆炸现象。面粉被吹入塑料桶后，遇到火焰爆燃，桶口的硬纸板被迅速弹飞。面粉燃烧释放的内能转化为硬纸板的__________，该过程相当于汽油机工作时的________冲程。 【答案】机械能；做功 【解析】面粉爆燃的时候将桶口的硬纸片迅速弹飞，面粉燃烧释放的内能转化为硬纸板的机械能； 四冲程汽油机做功冲程中，是将内能转化为机械能，两者的能量转化相同。 故答案为：机械能；做功。 4.（2026·凉山州）秋收时节，到处都呈现丰收的景象，农民伯伯常利用如图所示的小货车运送粮食。小货车在运送粮食过程中内燃机的做功冲程是将内能转化为________能；已知小货车轮胎与地面接触的总面积为0.08m2，满载时总重3.2t，则小货车停在水平路面上时对路面的压强为________Pa。 【答案】机械；4×105或400000 【解析】内燃机的做功冲程消耗内能，将内能转化为机械能； 小货车停在水平路面上时对路面的压力为： F=G=mg=3.2×103kg×10N/kg=3.2×104N× 小货车停在水平路面上时对路面的压强为： 5.（2026江苏扬州）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 【解析】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。 6.（2026·山东烟台）如图所示为汽油机工作时某冲程的示意图，下列关于这个冲程的说法正确的是（ ） A.该冲程是做功冲程 B.该冲程是压缩冲程 C.将机械能转化为内能 D.将内能转化为机械能 【答案】AD 【解析】图中进气门和排气门均关闭，火花塞正在点火，且活塞向下运动，这符合汽油机做功冲程的特征。在做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能。故选AD。 7.（2026·黑龙江绥化）我国古人曾发明一种点火器，结构如图所示。取火时握住套筒，然后向内猛推推杆，前端的艾绒就会被点燃，拔出推杆后，吹吹艾绒就有火苗产生。下列说法正确的是（ ） A.艾绒燃烧是化学能转化为内能 B.推入推杆过程中是通过做功方式改变气体的内能 C.推入推杆使筒内气体分子运动加快 D.推入推杆过程与汽油机做功冲程的能量转化相似 【答案】ABC 【解析】A.艾绒燃烧时，化学能主要转化为内能，故A正确； B.推入推杆过程中，推杆压缩筒内气体，对气体做功，是通过做功的方式改变气体的内能，故B正确； C.推入推杆使筒内气体温度升高，气体分子热运动加快，故C正确； D.推入推杆过程与汽油机的压缩冲程相似，均为机械能转化为内能；汽油机做功冲程是内能转化为机械能，故D错误。 故选ABC。 8.（2026·辽宁）甲、乙两种四冲程汽油机的剖面如图所示，工作时汽油机的曲轴可视为匀速转动，当甲、乙汽油机曲轴的转速均为2000r/min时，乙汽油机做功冲程中燃气对活塞的平均压力为7×103N，每个冲程活塞移动的距离为0.1m（大于甲汽油机），下列说法正确的是（ ） A.乙汽油机在一个做功冲程中燃气对活塞做功700J B.做功同样多时效率高的汽油机消耗的燃料多 C.1min内甲汽油机完成做功冲程的次数比乙多 D.吸气冲程甲、乙汽油机活塞运动的平均速度υ甲<υ乙 【答案】AD 【解析】A.乙汽油机在一个做功冲程中燃气对活塞做功： W=Fs=7×103N×0.1m=700J 故A正确； B.由可知，有用功W相同时，效率越高，燃料完全燃烧放出的热量Q越少，消耗的燃料越少，故B错误； C.四冲程汽油机曲轴每转2圈完成1次做功冲程，甲、乙转速相同，则1min内完成做功冲程的次数相同，故C错误； D.甲、乙曲轴转速相同，完成一个冲程（曲轴转半圈）所用的时间t相同，已知S甲<S乙，由可知υ甲<υ乙，故D正确。 故选AD。 9.（2026·新疆维建兵）2026年4月23日，乌鲁木齐舰在青岛奥帆码头首次面向公众开放。 （1）乌鲁木齐舰采用的是柴燃联合动力装置，该舰低速巡航时柴油机组在________冲程向外输出动力；舰上的声呐系统利用超声波探测水下目标，超声波在水中的传播速度________（选填“大于”“小于”或“等于”）在空气中的传播速度；舰载346A型相控阵雷达发射的无线电波在空气中的传播速度约为________m/s。 （2）乌鲁木齐舰在密度不同的海域巡航时（忽略舰艇质量的变化），排开海水的质量________（选填“相等”或“不相等”）。舰艇并列行驶时需保持足够间距，防止两舰中间流体流速较大，压强较_______（选填“大”或“小”），造成相撞事故。乌鲁木齐舰以54km/h的速度匀速直线航行2h，若牵引力做功1.62×1011J，则牵引力的大小为________N。 【答案】（1）做功；大于；3×108；（2）相等；小；1.5×106 【解析】（1）柴油机的四个冲程里，只有做功冲程将内能转化为机械能，向外输出动力；乌鲁木齐舰低速巡航时柴油机组在做功冲程向外输出动力；声音的传播速度与介质和介质的温度有关，超声波在水中的传播速度大于在空气中的传播速度；无线电波属于电磁波，电磁波在空气中的传播速度近似等于光速，数值为3×108m/s。 （2）舰艇漂浮时浮力等于重力，忽略质量变化则重力不变，浮力也不变；根据阿基米德原理F浮=G排=m排g，可知乌鲁木齐舰在密度不同的海域巡航时，排开海水的质量相等。 根据流体压强与流速的规律：流体流速越大的位置压强越小。两舰并列行驶时中间流体流速较大、压强较小，外侧压强较大，会推动两舰靠近，造成相撞事故，因此舰艇并列行驶时，需保持足够间距。 乌鲁木齐舰行驶的路程：s=υt=54km/h×2h=108km=1.08×105m 牵引力的大小： 10.（2026·黑龙江齐齐哈尔）热机是获取动力的主要机械，广泛应用于生产生活中。某科技小组在跨学科实践活动中，制定了以下学习流程。 项目提出及项目分析 （1）研究热机的工作原理。 如图甲所示，试管中的水沸腾后，橡胶塞被冲出，水蒸气的________能转化为橡胶塞的________能，此过程与汽油机的________冲程原理相同。在加热过程中，酒精灯内剩余酒精的热值________（选填“增大”“减小”或“不变”）。 项目实施 （2）受上述实验启发，如图乙所示，小华在易拉罐内注入大约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的笔管尾端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放在金属圈上并固定。笔管的尖端对准小风车的扇叶。点燃酒精灯，易拉罐中水的内能增加是通过_________的方式实现的，此过程________（选填“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。 项目延伸 （3）展示交流后，小聪又用塑料矿泉水瓶进行了如下探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖。如图丙所示扭转瓶子，轻轻松动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时出现“白雾”。“白雾”是水蒸气________（填物态变化名称）形成的。 【答案】（1）内；机械；做功；不变；（2）热传递；遵循；（3）液化 【解析】（1）试管内水蒸气推动橡胶塞冲出时，水蒸气对塞子做功，自身的内能转化为橡胶塞的机械能； 汽油机的做功冲程也是内能转化为机械能，因此原理相同； 热值是燃料本身的特性，只与燃料的种类有关，与质量无关，因此酒精灯内剩余酒精的热值不变。 （2）酒精灯加热过程中，热量从酒精灯传递给易拉罐和水，是通过热传递的方式改变水的内能； 能量守恒定律是自然界的普遍规律，所有能量转化或转移过程都遵循能量守恒定律。 （3）瓶盖被冲出时，瓶内气体对外做功，内能减小、温度降低，瓶内气态水蒸气遇冷变为液态小水滴，也就是“白雾”，这个物态变化是液化。 【基础夯实】 1.如图所示是小明设计的简易热机模型，燃料燃烧后加热水产生水蒸气，通常实验室用酒精灯作热源，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。此时工作物质是水蒸气。该模型可以看成是__________。（选填“内燃机”或“外燃机”） 【答案】外燃机 【解析】该热机模型是在易拉罐外燃烧燃料的，属于外燃机。 2.如图是某同学用高压锅煮饭的情景，限压阀被气流顶起的过程与内燃机的________冲程原理相同，我们在开饭前就能闻到饭菜的香味，这是生活中的________现象。 【答案】做功；扩散 【解析】限压阀被气流顶起，锅内气体的内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程原理相同。 闻到饭菜的香味，是由于香味物质的分子在不停地做无规则运动而进入空气中，这是扩散现象。 3.如图是轿车的单缸四冲程汽油机的_________冲程，在设计制造时，气缸外有一个水套，用水来冷却汽缸，这是因为水的比热容大，汽油机工作时飞轮每秒钟转50转，则每秒完成________个冲程。 【答案】压缩；100 【解析】由题图可知，图中进气门和排气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程。 已知四冲程汽油机工作过程中飞轮每转2圈，完成四个冲程，若飞轮每秒钟转50转，则每秒完成100个冲程。 4.如图所示，国产主战坦克VT－4A1亮相2024年珠海航展，其动力机械是热机。从能量转化的角度来看，热机是把内能转化为_________能的机器，完成这一能量转化的是_________冲程。 【答案】机械；做功 【解析】热机是利用内能来做功的机器，其工作原理是通过燃料燃烧产生内能，再将内能转化为推动机械运转的机械能。所以从能量转化的角度来看，热机是把内能转化为机械能的机器。 内燃机工作过程包括吸气、压缩、做功和排气等冲程，其中只有做功冲程是燃气膨胀推动活塞做功，将燃气的内能转化为机械能。而吸气冲程和排气冲程无能量转化，压缩冲程是将机械能转化为内能。 5.汽油机和柴油机是内燃机中最常见的两种类型，广泛应用于生产、生活的设备中。关于汽油机和柴油机描述正确的是（ ） A.汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞 B.汽油机在吸气冲程吸入汽油和空气的混合物 C.早期的柴油机比较轻巧，主要应用在摩托车、小客车上 D.汽油机对空气的压缩程度比柴油机高，因而汽油机输出功率更大 【答案】B 【解析】A.汽油机与柴油机结构不同，汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故A错误； B.汽油机在吸气冲程吸入汽油和空气的混合物，通过火花塞点火，故B正确； C.早期柴油机较笨重，多用于大型设备，汽油机较轻巧，多用于摩托车、小客车，故C错误； D.柴油机对空气的压缩程度比汽油机高，输出功率更大，故D错误。 故选B。 6.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。下列关于该实验的分析正确的是（　　） A.步骤②中喷入酒精是在模拟压缩冲程 B.步骤③中点火时，是通过做功的方式改变了瓶内气体的内能 C.酒精在此过程中燃烧越充分，其热值越大 D.纸杯被顶出去时，是将瓶内气体的内能转化为纸杯的机械能 【答案】D 【解析】A.步骤②中喷入酒精是在模拟吸气冲程，故A错误； B.步骤③中点火时，燃料燃烧，获得内能，传递给空气，是通过热传递的方式改变了瓶内气体的内能，故B错误； C.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，所以燃烧越充分，相同条件下放出热量越多，但热值不变，故C错误； D.燃气推动纸杯飞出去，将内能转化为机械能，此过程相当于内燃机的做功冲程，故D正确。 故选D。 7.如图是街边师傅在嘣爆米花的情景。当爆米花嘣出时，与下列冲程能量转化相同的是（　　） 【答案】C 【解析】打开锅盖将爆米花崩出的一瞬间，锅内的气体膨胀做功，将内能转化为机械能，温度降低。 A.图中进气阀打开为吸气冲程，没有能量转化，故A不符合题意； B.图中两气阀关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，该冲程机械能转化为内能，故B不符合题意； C.图中两气阀关闭，火花塞点火，该冲程高温高压燃气推动活塞做功，该冲程内能转化为机械能，故C符合题意； D.图中排气阀打开，为排气冲程，没有能量转化，故D不合题意。 故选C。 8.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：乙、甲、丁、丙 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，内能转化为机械能 【答案】ACD 【解析】汽油机的工作流程：内燃机通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作。 图甲中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，压缩汽缸内的燃料混合物，温度升高；图乙中，进气门打开，排气门关闭，活塞由上端向下端运动，是吸气冲程，汽油和空气组成的燃料混合物从进气门吸入气缸；图丙中，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，把废气排出气缸；图丁中，进气门和排气门都关闭，火花塞产生电火花，活塞向下运动，是做功冲程，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功。 A.汽油机一个工作循环四个冲程的正确顺序是：乙、甲、丁、丙，故A正确； B.汽油机吸气冲程吸进汽缸的物质是汽油和空气组成的燃料混合物，故B错误； C.由于汽油机飞轮转2r，对外做一次功，若汽油机每秒做功10次，则飞轮每秒转20r，则飞轮的转速一分钟转20r×60=1200r，即1200r/min，故C正确； D.图丁是做功冲程，内能转化为机械能，故D正确。 故选ACD。 9.利用纸杯、易拉罐制作热机模型：如甲图所示，在空易拉罐下部侧壁上开一小孔，自上部开口处向罐内喷入少许酒精，将纸杯倒扣在罐上，在下部小孔处点火后，纸杯腾空而起。（实验有风险，须谨慎操作） （1）此热机模型的工作物质是______________。纸杯相当于乙中四冲程汽油机中的_________。 （2）纸杯腾空而起时，能量转化情况是：_________能转化为_________能。 【答案】（1）酒精与空气混合物；活塞；（1）内；机械 【解析】（1）由题意可知，向罐内喷入少许酒精，并在下部小孔处点火，所以此热机模型的工作物质是酒精与空气混合物。 纸杯腾空而起，纸杯运动，所以相当于四冲程汽油机中的活塞。 （2）纸杯腾空而起时，气体推动纸杯飞出的过程，是将内能转化为机械能。 10.现代生活越来越离不开热机，因此全面了解和认清热机的结构和工作过程对我们的生活至关重要，请你完成下面围绕“热机”展开的一些问题： （1）如图所示是热机完成一个工作循环及相应主要能量转化情况的流程图1，请你补充完整________；___________； （2）如图2所示，在试管中装些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾后，水蒸气把橡皮塞冲出的过程中是________能转化为________能，图中情景可用来演示四冲程汽油机工作过程中的________冲程； （3）单缸四冲程汽油机工作时，有些冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成，只有一个冲程不用靠飞轮的惯性来完成，这个冲程是________冲程； （4）我们发现热机工作时，一般要在汽缸的外面安装一个水箱用来降低汽缸的温度，是利用水__________的特性，这是采用__________的方式来减小汽缸的内能。 【答案】（1）做功；机械能；（2）内；机械；做功；（3）做功；（4）比热容大；热传递 【解析】（1）内燃机的四个冲程是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；做功冲程高温高压的燃气推动活塞对活塞做功，将内能转化为机械能。 （2）当加热试管到一定程度时，水蒸气的内能足够大会将塞子冲出，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能；此过程的能量转化关系是内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程类似。 （3）在内燃机的做功冲程中，燃气的内能转化为活塞的机械能，而吸气冲程、压缩冲程、排气冲程都是靠飞轮的惯性完成的。 （4）汽缸外面被水包围，这样汽缸和水之间就有温度差，通过热传递的方式使热量从高温的汽缸传向低温的水，汽缸内能就会减小；因为水的比热容相对较大，所以在质量相同的情况下可以吸收更多的热量。 【培优拔高】 1.一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600r/min，该柴油机在1s对外做功________次，该柴油机在吸气冲程吸入的是_________。 【答案】30；空气 【解析】飞轮转速是：3600r/min=60r/r 表示每秒飞轮转动60圈，已知飞轮每转2圈对外做功1次，则该柴油机在1s对外做功30次。 在四冲程柴油机的吸气冲程中，吸入气缸的气体是空气。 2.如图所示是火箭搭载嫦娥六号探测器发射升空的壮丽情境。此过程中，嫦娥六号的重力势能________；火箭升空时，向下喷气获得推力与内燃机的_________冲程相似，以地面为参照物，嫦娥六号是________的。 【答案】增大；做功；运动 【解析】火箭搭载嫦娥六号探测器发射升空时，嫦娥六号的质量不变，高度升高，重力势能增大。 火箭升空时，向下喷气获得推力，燃气内能转化为火箭的机械能，与内燃机的做功冲程相似。 升空过程中，嫦娥六号相对于地面的位置在不断变化，以地面为参照物，嫦娥六号是运动的。 3.如图甲所示的是一种枪式空气锤，它利用压缩空气推动锤头高速向前运动撞击物体。压缩空气推动锤头运动时，压缩空气的内能________（选填“增大”“减小”或“不变”）。某四冲程汽车飞轮转速为3000r/min，则每秒钟对外做功________次。 【答案】减小；25 【解析】压缩空气推动锤头运动时，压缩空气对锤头做功，将内能转化为机械能，故压缩空气的内能减小。 汽油机一个工作循环包括吸气、压缩、做功和排气四个冲程，飞轮转动2r，对外做功1次。某四冲程汽车飞轮转速为3000r/min=50r/s，则每秒钟对外做功的次数为次。 4.如图所示，动力回收是新能源车的一项核心技术。以下是关于动力回收的详细解释：动力回收系统旨在通过刹车或减速过程中回收车辆的________能，将其转化为________能并存储到电池中，新能源汽车减少了传统汽车汽油机在________冲程排放的废气。 【答案】动；电；排气 【解析】动力回收系统旨在通过刹车或减速过程中回收车辆的动能，将其转化为电能并存储到电池中，提高了车辆的机械效率。 传统汽车汽油机在排气冲程中会把燃油燃烧产生的废气排放出去，新能源汽车减少了传统汽车汽油机在排气冲程中排放的废气。 5.一台内燃机的转速是1440转/分，那么在每秒钟内（ ） A.曲轴转动24转，燃气对活塞做功24次，活塞完成24个冲程 B.曲轴转动24转，燃气对活塞做功12次，活塞完成48个冲程 C.曲轴转动1440转，燃气对活塞做功720次，活塞完成2880个冲程 D.曲轴转动1440转，燃气对活塞做功1440次，活塞完成1440个冲程 【答案】B 【解析】一台内燃机的转速是1440转/分，则每秒种转动24圈。四冲程内燃机，曲轴转动2转为一个工作循环，有四个冲程，做功一次。所以，此内燃机每秒钟转动24圈，做功12次，活塞完成48个冲程。 故选B。 6.如图所示，甲是汽油机某个冲程的工作示意图，乙是柴油机某个冲程的工作示意图。下列说法正确的是（ ） A.甲是汽油机的压缩冲程，此时进气门和排气门均关闭 B.甲是汽油机的做功冲程，汽缸顶部的火花塞产生电火花 C.乙是柴油机的吸气冲程，吸进汽缸的是空气和柴油的混合物 D.乙是柴油机的排气冲程，此时汽缸顶部的喷油嘴正在喷油 【答案】B 【解析】AB.根据图示可知，两个气门关闭，活塞下行，汽缸顶部的火花塞产生电火花，为做功冲程，故A错误、B正确； CD.根据图示可知，进气门打开、排气门关闭，活塞下行，为吸气冲程；气缸的顶部有个喷油嘴，是柴油机的吸气冲程，吸入的只是空气，故CD错误。 故选B。 7.关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法，其中正确的是（　　） ①汽油机和柴油机的点火方式相同 ②用酒精灯给试管加热，试管口软木塞冲出的过程中的能量转化情况和内燃机压缩冲程的能量转换情况相同 ③只有做功冲程是燃气对外做功 ④若汽油机的转速是600r/min，内燃机对外做了300次功 A.只有①②③ B.只有①③ C.只有③④ D.只有②③④ 【答案】C 【解析】①汽油机和柴油机的点火方式不同，汽油机采用的是点燃式点火；而柴油机采用的是压燃式点火，故①错误； ②试管口软木塞冲出的过程是试管内气体的内能转化为软木塞的机械能，对应的是内燃机的做功冲程，压缩冲程是机械能转化为内能，故②错误； ③在内燃机的四个冲程中，其中吸气、压缩、排气都是靠外力或飞轮的惯性来完成的，只有做功冲程对外做功，故③正确； ④四冲程汽油机每转两圈完成一个工作循环，对外做功一次，1min内燃机对外做功次，故④正确。 综上可知，只有③④正确，故C正确，ABD错误。 故选C。 8.专业人员进行了下图所示的模拟实验来解释粉尘爆炸：在无盖的小筒里放入干燥的面粉，点燃蜡烛，用筒盖盖住大筒，向小筒内鼓入空气，使面粉弥漫在大筒内，面粉会迅速被点燃，引发爆炸，把筒盖冲起。下列分析正确的是（ ） A.向小筒内鼓入空气时，大筒内的气压会增大 B.面粉弥漫在大筒内是分子运动引起的 C.筒盖飞出后，筒内气体温度降低，内能减小 D.筒盖被冲起的过程与四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相似 【答案】ACD 【解析】A.向小筒内鼓入空气时，大筒内空气增多，使大筒内的气压增大，故A正确，符合题意； B.面粉弥漫在大筒内，属于固体的机械运动，不属于分子的运动，故B错误，不符合题意； C.筒盖被冲起的过程中，面粉燃烧产生的内能转化为筒盖的机械能，筒内气体的内能减小，温度降低，故C正确，符合题意； D.因为汽油机的做功冲程是将燃料的内能转化为机械能，所以筒盖被冲起的过程与汽油机的做功冲程的能量转化情况相同，故D正确，符合题意。 故选 ACD。 9.传统的爆米花制作方法是将玉米粒经过一段时间的加热，然后在开罐的瞬间“砰”地蹦出炸裂开的爆米花。试回答： （1）开罐瞬间爆米花被蹦出，这个过程相当于热机的哪个冲程？ （2）开罐瞬间蹦出爆米花时的能量如何转化？ 【答案】（1）做功冲程 （2）开罐瞬间蹦出爆米花时，罐内的气体膨胀做功，罐内气体与玉米的内能减小，将内能转化为爆米花的机械能。 【解析】（1）热机的做功冲程是内能转化为机械能，开罐瞬间，罐内气体的内能推动玉米粒爆开、弹出，罐内气体与玉米的内能转化为爆米花的机械能，和做功冲程的能量转化与工作原理一致。 （2）见答案 10.阅读短文，回答问题。 热岛效应，指由于人为原因，改变了城市地表的局部温度、湿度、空气对流等因素，进而引起的城市小气候变化现象。该现象属于城市气候最明显的特征之一。由于城市化的速度加快，城市建筑群密集，柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的吸热率和更小的比热容，使得相同的日照情况下，城市地区升温较快，并向四周和大气中大量辐射，造成了同一时间城区气温普遍高于周围的郊区气温，高温的城区处于低温的郊区包围之中，如同汪洋大海中的岛屿，人们把这种现象称之为城市热岛效应。在热岛效应的作用下，城市中每个地方的温度并不一样，而是呈现出一个个闭合的高温中心。在这些高温区内，空气密度小，气压低，容易产生气旋式上升气流，使得周围各种废气和有害气体不断对高温区进行补充。在这些有害气体作用下，高温区的居民极易患上呼吸系统或神经系统疾病。 （1）减弱热岛效应的措施之一：增大城区的绿地、水体面积，多植树。城区的水体、绿地对减弱夏季城市热岛效应起着十分可观的作用，这主要是利用了水的___________的特性。 （2）减弱热岛效应的措施之二：人工蒸发补偿。解决城市大气热污染的首要办法是增大蒸发量，受城市安装条件的限制，采用喷雾系统是一种高效且经济的办法，这是利用了水________（填物态变化名称）有________（选填“吸热”或“放热”）的作用。 （3）研究表明，现在城市机动车保有量越来越大，机动车也是造成热岛效应的因素之一。以四冲程发动机小车为例，回答下列问题： 实现机械能转化为内能的是________冲程；实现内能转化为机械能的是________冲程。 在紧急刹车时，刹车片会发烫，这是通过________的方式增加物体的内能。 【答案】（1）比热容大；（2）汽化；吸热；（3）压缩；做功；做功 【解析】（1）水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，吸收相同热量时温度变化较小，因此利用水的比热容大特性可有效调节城区温度。 （2）喷雾系统中的水雾通过汽化（蒸发）过程吸收周围环境的热量，从而降低温度，汽化属于吸热过程。 （3）压缩冲程中活塞压缩气体做功，机械能转化为内能；做功冲程中高温高压气体推动活塞做功，内能转化为机械能。 刹车片与车轮摩擦时，通过做功的方式将机械能转化为内能，使刹车片温度升高。 第 1 页 共 37 页 学科网（北京）股份有限公司 $