12.4 热机与社会发展（分层作业）物理新教材沪粤版九年级上册

**基本信息** 本同步练通过A、B、C三层递进设计，实现从单一知识点到综合应用的巩固路径，适配新授课教学，培养物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A组巩固过关|热机、内燃机、热机效率与环境保护单一知识点|填空题（能量转化）、选择题（设备识别），夯实能量观念| |B组能力进阶|跨知识点综合应用|生活情境题（功夫动作联想冲程）、科技案例（火箭升空能量转化），发展科学推理| |C组思维拔高|复杂问题解决与实际应用|计算题（效率计算）、科技原理探究（涡轮喷气发动机），提升科学探究与责任|

函学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 12.4 热机与社会发展 A组 巩固过关 ☒ 题型1 热机 1.【答案】内 机械 2.【答案】A 题型2 内燃机 3.【答案】压缩 汽油和空气的混合物 25 4.【答案】丙 知识点3 热机效率与环境保护 5.【答案】40% 9.2×10 6.【答案】(1) 做功 减少 (2)给汽轮机部件添加润滑油，减小机械摩擦损耗 B组 能力进阶 7.【答案】B 8.【答案】D 9.【答案】C 10.【答案】C 11.【答案】B 12.【答案】减少 内燃机 13.【答案】汽油机 25 14.【答案】柴油机 1/2 西学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 压缩冲程 5.4×103 15.【答案】2.3×10 16.【答案】排气 减小 提高 C组 思维拔高 17.【答案】C 18.【答案】(1)6×103m (2)5.52×10J (3)0.3kg 2/2 12.4 热机与社会发展 目 录 A组 巩固过关 知识点1：热机 知识点2：内燃机 知识点3：热机效率与环境保护 B组 能力进阶 C组 思维拔高 热机知识点1 1．汽车的内燃机属于热机，是把燃料燃烧时释放的_______能转化为______能的装置。 2．随着科技的发展，热机已经被应用到了不同的领域。下列设备工作过程中使用了热机的是（     ） A．歼-20战斗机 B．奥运会比赛帆船 C．山地自行车 D．无轨电车 内燃机知识点2 3．如图所示是某单缸四冲程汽油机的_____________冲程。汽油机的吸气冲程吸入的是_________________________。若该汽油机飞轮的转速为，则汽油机对外做功____________次。 4．如甲图所示是演示点火爆炸的实验装置。按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖飞出去。乙、丙两图为汽油机的其中两个冲程，有一个冲程跟上述现象一致，它是____（选填“乙”或“丙”）图。 热机效率与环境保护知识点3 5．某品牌汽车的汽油机工作时的能量流向如图所示。由图中信息可知，该汽油机的效率为______；完全燃烧的汽油，该汽车获得的机械能是______J。（已知） 6．(1)汽轮机工作时，水蒸气对叶轮________，水蒸气的内能________（选填“增加”“减少”或“不变”）。 (2)请你说出一种提高此汽轮机效率的方法：________________________。（合理即可） 7．如图所示，是小符同学跟爷爷学习功夫的四个基本动作，由此他联想到热机的冲程，以下正确的是（     ） A．“鼻孔吸气”对应的汽油机冲程吸入的是汽油 B．“气沉丹田”对应的汽油机冲程是将机械能转化为内能 C．“排山倒海”所对应的汽油机冲程是靠飞轮的惯性来完成的 D．汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的 8．2026年3月16日12时12分，快舟十一号遥七运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空，成功将8颗卫星送入预定轨道，飞行试验任务取得圆满成功。火箭升空过程中与空气摩擦，火箭整流罩外壳温度升高，内能增大，此过程中的能量转化与四冲程汽油机哪一个冲程能量转化相同（     ） A．吸气冲程 B．排气冲程 C．做功冲程 D．压缩冲程 9．如图所示，用酒精灯加热装有一定量水的试管，一段时间后，试管口的塞子被管内的水蒸气弹射出去。四冲程内燃机在工作的过程中，与上述现象的原理相同的是（     ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 10．如图所示，图甲为四冲程汽油机的一个冲程，图乙为该汽油机燃料燃烧后的能量转化比例图。下列说法正确的是（     ） A．该汽油机的效率为70% B．汽油机吸气冲程吸入汽缸的物质仅有空气 C．甲图的冲程使汽车获得动力，将内能转化为机械能 D．相同时间内燃烧汽油质量越大，热机效率越高，但热机效率与功率无关 11．下列有关热机的说法正确的是（　　） A．为了防止热机过热，常用水来降温，是利用水的热值大的特性 B．加润滑油减少机器部件间的摩擦可提高热机效率 C．热机的大量使用不会造成环境污染 D．使用热值大的燃料可提高热机效率 12．教材演示实验改编如图所示，在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电火花发生器的放电管紧紧塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒中滴入几滴酒精，再将盒盖盖紧，然后按动电火花发生器的按钮，塑料盒盖飞出，盒内气体的内能___________（填“增加”或“减少”），这一过程与___________（填“内燃机”或“蒸汽机”）工作原理相同。 13．某热机的其中一个冲程如图所示，由图可知，该热机是______（填“汽油机”或“柴油机”）。该热机飞轮的转速为，则每秒钟对外做功______次。 14．如图所示是某种内燃机某一冲程的示意图，这种内燃机是______（填“汽油机”或“柴油机”），该内燃机一个工作循环的四个冲程按顺序依次是：吸气冲程、____________、做功冲程、排气冲程，若该内燃机1s对外做功45次，那么它曲轴的转速为______r/min。 15．如图甲所示的某国产摩托车的发动机是一台单缸四冲程汽油机，汽油机工作时的能量流向图如图乙所示，则完全燃烧20g汽油（热值为）获得的机械能是_______J。 16．“涡轮增压”是利用热机在___________冲程中排出的废气带动涡轮旋转，将新鲜空气压缩后再送入热机的进气口，这样做可以___________（选填“增大”或“减小”）排出废气所带走的能量，___________（选填“提高”或“降低”）热机的效率。 17．涡轮喷气发动机工作时，空气通过进气口进入压气机被压缩，再进入燃烧室与燃料混合后燃烧，产生的高温高压燃气推动涡轮转动并从尾喷管高速喷出，从而获得动力，其基本结构如图所示。下列说法正确的是（     ） A．该发动机属于热机，能在大气层外工作 B．燃料和压缩空气混合后，其燃料热值变小 C．燃料燃烧越充分，发动机的效率就越高 D．燃气推动涡轮转动时相当于内燃机的压缩冲程 18．一辆汽车在平直的公路上以的速度匀速行驶，发动机的牵引力为。求： (1)汽车行驶的路程； (2)发动机在内做的功； (3)汽车发动机的效率为，则内需要完全燃烧多少千克的汽油。（汽油的热值为） 1 / 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 热机与社会发展 目 录 A组 巩固过关 知识点1：热机 知识点2：内燃机 知识点3：热机效率与环境保护 B组 能力进阶 C组 思维拔高 热机知识点1 1．汽车的内燃机属于热机，是把燃料燃烧时释放的_______能转化为______能的装置。 【答案】 内 机械 【详解】汽车的内燃机是通过燃料燃烧释放内能，再利用内能对外界做功，将内能转化为机械能的装置。 2．随着科技的发展，热机已经被应用到了不同的领域。下列设备工作过程中使用了热机的是（     ） A．歼-20战斗机 B．奥运会比赛帆船 C．山地自行车 D．无轨电车 【答案】A 【详解】A．歼-20战斗机采用航空内燃机，通过燃料燃烧获得内能并转化为机械能做功，使用了热机，故A符合题意； B．比赛帆船依靠风能驱动，把风能转化为机械能，未使用热机，故B不符合题意； C．山地自行车依靠人力驱动，未使用热机，故C不符合题意； D．无轨电车依靠电动机驱动，未使用热机，故D不符合题意。 故选A。 内燃机知识点2 3．如图所示是某单缸四冲程汽油机的_____________冲程。汽油机的吸气冲程吸入的是_________________________。若该汽油机飞轮的转速为，则汽油机对外做功____________次。 【答案】 压缩 汽油和空气的混合物 25 【详解】由两气门均关闭、活塞向上运动，可知该冲程为压缩冲程。 在吸气冲程中，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物；1s内飞轮转动的圈数为 因四冲程汽油机飞轮每转2圈对外做功1次，故1s内对外做功的次数为 4．如甲图所示是演示点火爆炸的实验装置。按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖飞出去。乙、丙两图为汽油机的其中两个冲程，有一个冲程跟上述现象一致，它是____（选填“乙”或“丙”）图。 【答案】丙 【详解】甲图实验中点燃盒内酒精，盒盖飞出去，是将内能转化为机械能，对应汽油机的做功冲程；由气门状态和活塞运动方向可知，乙图气门均关闭、活塞上行，为压缩冲程；丙图气门均关闭、活塞下行，为做功冲程，故与甲图现象一致的是丙图。 热机效率与环境保护知识点3 5．某品牌汽车的汽油机工作时的能量流向如图所示。由图中信息可知，该汽油机的效率为______；完全燃烧的汽油，该汽车获得的机械能是______J。（已知） 【答案】 40% 【详解】由能量占比关系得，汽油机效率 完全燃烧汽油放出的总热量为 由热机效率公式得，汽车获得的机械能 6．(1)汽轮机工作时，水蒸气对叶轮________，水蒸气的内能________（选填“增加”“减少”或“不变”）。 (2)请你说出一种提高此汽轮机效率的方法：________________________。（合理即可） 【答案】(1) 做功 减少 (2)给汽轮机部件添加润滑油，减小机械摩擦损耗 【详解】（1）汽轮机工作时，高温高压的水蒸气推动叶轮转动，是水蒸气对叶轮做了功；这个过程中水蒸气的内能转化为叶轮的机械能，自身内能会减少。 （2）热机效率是指用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出总能量的比值，提高汽轮机效率需减少能量的额外损耗，比如加润滑油以减小机械摩擦损耗、减少余热的不必要散失等方法都可以提升效率。 7．如图所示，是小符同学跟爷爷学习功夫的四个基本动作，由此他联想到热机的冲程，以下正确的是（     ） A．“鼻孔吸气”对应的汽油机冲程吸入的是汽油 B．“气沉丹田”对应的汽油机冲程是将机械能转化为内能 C．“排山倒海”所对应的汽油机冲程是靠飞轮的惯性来完成的 D．汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的 【答案】B 【详解】A．“鼻孔吸气”相当于吸气冲程，汽油机吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物，故A错误； B．“气沉丹田”相当于压缩冲程，在压缩冲程中将机械能转化为内能，故B正确； C．“排山倒海”时对外做功，相当于汽油机的做功冲程，此冲程中将内能转化为机械能，不是靠飞轮的惯性来完成的，故C错误； D．汽油机是通过火花塞点火，而柴油机不是，故D错误。 故选B。 8．2026年3月16日12时12分，快舟十一号遥七运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空，成功将8颗卫星送入预定轨道，飞行试验任务取得圆满成功。火箭升空过程中与空气摩擦，火箭整流罩外壳温度升高，内能增大，此过程中的能量转化与四冲程汽油机哪一个冲程能量转化相同（     ） A．吸气冲程 B．排气冲程 C．做功冲程 D．压缩冲程 【答案】D 【详解】火箭升空过程中与空气摩擦，克服摩擦做功将机械能转化为内能，内能增加，温度升高，这与汽油机工作中的压缩冲程的能量转化相同，都是将机械能转化为内能。 故选D。 9．如图所示，用酒精灯加热装有一定量水的试管，一段时间后，试管口的塞子被管内的水蒸气弹射出去。四冲程内燃机在工作的过程中，与上述现象的原理相同的是（     ） 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】加热过程中，试管内的水蒸气越来越多，导致水蒸气体积膨胀推动塞子对塞子做功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能。 内燃机的做功冲程中，缸内气体对活塞做功，将气体的内能转化为活塞的机械能，与图中塞子冲出时的工作原理相同，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 10．如图所示，图甲为四冲程汽油机的一个冲程，图乙为该汽油机燃料燃烧后的能量转化比例图。下列说法正确的是（     ） A．该汽油机的效率为70% B．汽油机吸气冲程吸入汽缸的物质仅有空气 C．甲图的冲程使汽车获得动力，将内能转化为机械能 D．相同时间内燃烧汽油质量越大，热机效率越高，但热机效率与功率无关 【答案】C 【详解】A． 由图乙可知，热机效率 ，故A错误； B．汽油机吸气冲程吸入汽缸的是汽油和空气的混合物，故B错误； C．甲图进气门和排气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为做功冲程，将内能转化为机械能，使汽车获得动力，故C正确； D．汽油机的效率取决于能量转化的比例，由图乙可知，汽油机的效率跟废气带走的能量、直接散失的能量、机械摩擦损失的能量都有关系，与汽油机的工作时间、燃烧汽油的质量无关，故D错误。 故选C。 11．下列有关热机的说法正确的是（　　） A．为了防止热机过热，常用水来降温，是利用水的热值大的特性 B．加润滑油减少机器部件间的摩擦可提高热机效率 C．热机的大量使用不会造成环境污染 D．使用热值大的燃料可提高热机效率 【答案】B 【详解】A．水的比热容较大，和其他物质相比，相同质量的水升高相同温度时吸收的热量较多，因此常用水给热机降温，故A错误； B．加润滑油可减小机器部件间的摩擦，减少克服摩擦所做的额外功，使有效利用的能量所占燃料燃烧放出总能量的比例增大，从而提高热机效率，故B正确； C．热机大多以化石燃料为燃料，工作时排放的废气、烟尘会污染环境，故C错误； D．热机效率与有效利用的能量和燃料完全燃烧放出能量的比值有关，使用热值大的燃料并不能提高热机效率，故D错误。 故选B。 12．教材演示实验改编如图所示，在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电火花发生器的放电管紧紧塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒中滴入几滴酒精，再将盒盖盖紧，然后按动电火花发生器的按钮，塑料盒盖飞出，盒内气体的内能___________（填“增加”或“减少”），这一过程与___________（填“内燃机”或“蒸汽机”）工作原理相同。 【答案】 减少 内燃机 【详解】因盒内气体推动盒盖对外做功，故盒内气体内能减少；该过程将内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程工作原理相同。 13．某热机的其中一个冲程如图所示，由图可知，该热机是______（填“汽油机”或“柴油机”）。该热机飞轮的转速为，则每秒钟对外做功______次。 【答案】 汽油机 25 【详解】由热机顶部有火花塞，可知该热机为汽油机。飞轮每秒转动的圈数为 因四冲程热机飞轮每转2周对外做功1次，故每秒对外做功次数为 14．如图所示是某种内燃机某一冲程的示意图，这种内燃机是______（填“汽油机”或“柴油机”），该内燃机一个工作循环的四个冲程按顺序依次是：吸气冲程、____________、做功冲程、排气冲程，若该内燃机1s对外做功45次，那么它曲轴的转速为______r/min。 【答案】 柴油机 压缩冲程 【详解】因内燃机顶部有喷油嘴，故为柴油机； 四冲程柴油机的一个工作循环的四个冲程按顺序依次是：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程； 因四冲程内燃机每对外做功1次，曲轴转动2周，故每分钟对外做功次数 曲轴转速 15．如图甲所示的某国产摩托车的发动机是一台单缸四冲程汽油机，汽油机工作时的能量流向图如图乙所示，则完全燃烧20g汽油（热值为）获得的机械能是_______J。 【答案】 【详解】汽油完全燃烧释放的热量为 由能量流向图可知，汽油机的效率为 获得的机械能为 16．“涡轮增压”是利用热机在___________冲程中排出的废气带动涡轮旋转，将新鲜空气压缩后再送入热机的进气口，这样做可以___________（选填“增大”或“减小”）排出废气所带走的能量，___________（选填“提高”或“降低”）热机的效率。 【答案】 排气 减小 提高 【详解】在热机的能量损失中，废气带走了大部分的热量，“涡轮增压”利用热机在排气冲程中排出的废气带动涡轮旋转，因废气带动涡轮旋转时消耗了自身的部分能量，故排出废气所带走的能量减小。因热机有用功占燃料完全燃烧释放总能量的比值增大，故提高了热机的效率。 17．涡轮喷气发动机工作时，空气通过进气口进入压气机被压缩，再进入燃烧室与燃料混合后燃烧，产生的高温高压燃气推动涡轮转动并从尾喷管高速喷出，从而获得动力，其基本结构如图所示。下列说法正确的是（     ） A．该发动机属于热机，能在大气层外工作 B．燃料和压缩空气混合后，其燃料热值变小 C．燃料燃烧越充分，发动机的效率就越高 D．燃气推动涡轮转动时相当于内燃机的压缩冲程 【答案】C 【详解】A．热机工作依赖燃料燃烧，燃烧需要氧气，大气层外无空气提供氧气，故不能在大气层外工作，故A错误； B．热值是燃料的特性，仅与燃料种类有关，混合后热值不变，故B错误； C．燃料燃烧越充分，能量损失越少，有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值越大，即效率越高，故C正确； D．燃气推动涡轮转动，内能转化为机械能，相当于内燃机的做功冲程，故D错误。 故选C。 18．一辆汽车在平直的公路上以的速度匀速行驶，发动机的牵引力为。求： (1)汽车行驶的路程； (2)发动机在内做的功； (3)汽车发动机的效率为，则内需要完全燃烧多少千克的汽油。（汽油的热值为） 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）已知汽车匀速行驶的速度为 行驶时间为，则行驶的路程为 （2）发动机做的功，即牵引力做的功为 （3）由得，汽油完全燃烧放出的总热量为 由得，需要燃烧的汽油质量为 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $