12.4 热机与社会发展（讲义）物理新教材沪粤版九年级上册

本讲义聚焦热机与社会发展核心知识点，从热机工作原理（能量转化、种类）切入，衔接内燃机四冲程（构造、气门状态、活塞运动及能量转化），延伸至热机效率（定义、能量损失与提高途径）及环境影响与可持续发展，构建递进式学习支架。 资料通过随学随练、冲程判断技巧（“看气门、看活塞”）及新能源汽车等案例，强化物理观念（能量转化）、科学思维（模型建构、效率计算）与科学态度（环保意识）。课中辅助教师教学，课后通过基础与素养题助力学生查漏补缺，提升应用能力。

第十二章 内能与热机 第4节 热机与社会发展 课标要点 了解热机的工作原理，知道内能可以转化为机械能。 知道四冲程内燃机的构造和工作过程（吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程）。 理解热机效率的概念，知道提高热机效率的途径。 认识热机使用对环境的影响，树立节能环保和社会可持续发展的意识。 学习重难点 重点： 四冲程内燃机的工作过程及能量转化；热机效率的理解及提高途径。 难点： 准确判断内燃机的四个冲程；理解热机效率的物理意义及能量损失的主要去向；辩证看待热机发展与环境保护的关系。 知识点 热机的工作原理 1.定义：利用燃料燃烧产生的 来做功的机器，叫做热机。 2.能量转化： 燃料燃烧：化学能 。 热机做功： 机械能。 3.种类：蒸汽机、内燃机（汽油机、柴油机）、汽轮机、喷气发动机等。其中， 是现代社会应用最广泛的热机。 特别提醒 热机不是将燃料燃烧释放的所有内能都转化为机械能，大部分能量以各种形式散失了。 随学随练 1．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 2．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。 知识点 内燃机（重点） 1. 汽油机的构造 主要部件包括：气缸、活塞、进气门、排气门、火花塞、曲轴、飞轮等。 顶端特征：汽油机顶部有 ；柴油机顶部有 。 2. 四个冲程（工作循环） 一个工作循环包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 冲程名称 进气门状态 排气门状态 活塞运动方向 能量转化 特点/作用 吸气冲程 开 关 向 无 吸入汽油和空气的混合物 压缩冲程 关 关 向 内能 温度升高，压强增大 做功冲程 关 关 向 内能 高温高压燃气推动活塞做功 排气冲程 关 开 向 无 排出废气 易错提醒 在四个冲程中，只有 冲程对外做功，其他三个冲程靠飞轮的 来完成。 一个工作循环中，活塞往复运动 次，曲轴转动 周，对外做功 次。 随学随练 3．如图所示是某一四冲程内燃机的一个冲程。这个内燃机是___________（选填“汽油机”或“柴油机”），正处于________________冲程，气缸内气体的内能___________________（选填“增大”或“减小”）。 4．汽油机是由四个冲程不断循环而工作的，如图所示，将机械能转化为内能的冲程是（     ） A． B． C． D． 知识点 热机效率与环境及社会发展 1.定义：用来做 的那部分能量，与燃料 放出的能量之比，叫做热机效率。 2.公式： 3.能量损失去向： 带走的能量最多（约30%-40%）。 气缸壁、散热器等散失的热量。 克服摩擦消耗的能量。 燃料燃烧不充分损失的能量。 4.提高热机效率的途径： 使燃料充分燃烧（如将煤磨成粉，改善通风条件）。 减少各种 （如加强润滑）。 设法利用 的能量（如利用废气供暖）。 5.环境影响： 大气污染：排放二氧化碳（温室效应）、二氧化硫（酸雨）、氮氧化物、粉尘等。 噪声污染：发动机运转产生的噪声。 热污染：废热排放导致环境温度升高。 6.应对措施与可持续发展： 改进燃烧技术：安装尾气净化装置。 开发新能源：使用太阳能、电能、氢能、生物燃料等清洁能源。 公共交通优先：减少私家车使用，降低人均能耗和排放。 随学随练 5．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。 6．热机广泛应用于现代生活，为了节约能源，各国科学家不断攻坚克难，提高热机效率，下列措施中，可以提高热机效率的是（     ） A．使用热值高的燃油 B．尽量增加热机的工作时间 C．尽量减少热机部件间的摩擦 D．尽量增加废气带走的热量 题型 冲程判断与计算 解题技巧： 看气门：一开一闭为吸气或排气；两闭为压缩或做功。 看活塞： 吸气冲程：进气门开，活塞下行。 排气冲程：排气门开，活塞上行。 压缩冲程：两门关，活塞上行（机械能 内能）。 做功冲程：两门关，活塞下行（内能 机械能，火花塞点火）。 公式： 活学活用 1．如图所示是某老师的自制教具，他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，实验时从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸筒即刻飞出。燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的（     ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 2．新能源汽车 近年来，我们国家的新能源汽车发展极为迅速。工业和信息化部副部长辛国斌在“高质量完成‘十四五’规划”系列主题新闻发布会上介绍，新能源汽车的销售占比从2020年的5.4%提升到2024年的40.9%，增长速度非常快。如图为小明家原有汽车汽油机的能量流向图，则该汽车汽油机的效率是________。若某次全家出行中，汽车行驶过程中消耗汽油0.2kg，且这些汽油完全燃烧，汽油机输出的有用机械功为________。（） 题型 综合分析与环保 1.环境影响： 大气污染：排放二氧化碳（温室效应）、二氧化硫（酸雨）、氮氧化物、粉尘等。 噪声污染：发动机运转产生的噪声。 热污染：废热排放导致环境温度升高。 2.应对措施与可持续发展： 改进燃烧技术：安装尾气净化装置。 开发新能源：使用太阳能、电能、氢能、生物燃料等清洁能源。 公共交通优先：减少私家车使用，降低人均能耗和排放。 活学活用 1．关于提高热机效率的方式，下列说法错误的是（     ） A．尽量减小输出功率 B．尽量减小热量损失 C．尽量减小摩擦 D．尽量使燃料充分燃烧 2．下列关于提高家用汽车汽油机热机效率的积极意义，说法错误的是（     ） A．可以降低日常出行的燃油消耗成本 B．能完全消除汽车行驶过程中产生的噪声 C．减少燃油燃烧的能量浪费，节约能源 D．降低尾气中未完全燃烧的污染物排放，利于环保 基础通关 1．空气喷气发动机飞机只携带燃料，从外界空气中获得足够的氧来助燃。工作过程中，空气从进气口进入，被压缩机压缩后进入燃烧室和从喷雾器喷出的燃料混合，由火花塞点火燃烧，产生大量气体向后喷出，冲击燃气轮机叶轮转动，最后气体以极大的速度从尾部喷管喷出，使机身得到巨大的反冲推力向前飞行。下列有关说法中错误的是（     ） A．该发动机工作过程中，先将燃料的化学能转化为内能，然后再将其转化为机身的机械能 B．该发动机不能在大气层外工作 C．该发动机工作过程中，气体温度先升高再降低 D．该发动机点火方式与汽油机不相同 2．对于图中所示的四幅图，下列说法中不正确的是（     ） A．软木塞飞出时，相当于内燃机的做功冲程 B．两个压紧的铅块能吊起钩码，主要是因为分子彼此进入对方 C．活塞迅速向下运动时，相当于内燃机的压缩冲程 D．小朋友下滑时，机械能减小，机械能转化为内能 3．以下交通工具中，常用汽油机作为动力装置的是（     ） A．坦克 B．小轿车 C．载重卡车 D．远洋轮船 4．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．排气冲程中，废气带走了燃料释放的大部分能量 C．做功冲程中，燃料释放的能量100%转化为机械能 D．柴油机在吸气冲程中，柴油和空气的混合物进入汽缸 5．柴油机的效率一般比汽油机高，其主要原理是（     ） A．柴油的热值大于汽油的热值 B．柴油机有喷油嘴，可以向气缸内喷燃料，而汽油机不能喷燃料，使得燃料不足 C．柴油机压缩时，压缩程度（压缩比）大，燃烧时燃气压强更大，推动活塞做功较多 D．柴油机一般比汽油机做得更精细、轻便、无用功小 6．如图所示是一种枪式空气锤，它的工作原理是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”），此过程的能量转化与汽油机的_________冲程相同。若某汽油机的转速为2400r/min，那么此汽油机1s完成_________个工作循环。 7．如图所示为内燃机的能量流向图，指的是_________的能量。从热机效率的角度分析，这台内燃机最有可能的是_________机。 8．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。 9．某汽车通过一条隧道，消耗质量为m的汽油（热值为q），汽车通过隧道时，牵引力做的有用功为W。则此过程中消耗的汽油完全燃烧放出的热量为____________，汽车发动机的效率为____________。（均用题中所给字母表示） 10．“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。 素养提升 11．喜欢思考的小明用塑料瓶进行了如下游戏探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）；扭转瓶子（如图乙）；轻轻拧松一点瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾（如图丙）。图乙和图丙所示的过程，分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似，这两个冲程是（　　） A．吸气冲程和压缩冲程 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 12．如图所示，易拉罐中装有适量的水，用酒精灯加热，当有蒸汽喷出时，风车的扇叶就转动起来。下列说法正确的是（     ） A．易拉罐中水的内能增加是通过做功的方式实现的 B．酒精灯内的酒精减少会导致酒精的热值变小 C．推动扇叶转动的水蒸气的内能减小 D．推动扇叶转动的水蒸气的内能全部转化为扇叶的机械能 13．有一台汽油机甲和一台柴油机乙，在相同时间内乙做的有用功是甲的2倍，甲机的效率是20%，乙机的效率是25%（汽油的热值为，柴油的热值为），则甲、乙两机在相同时间内消耗燃料的质量之比为（     ） A． B． C． D． 14．汽油机是热机的一种，如图甲所示是一台单缸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，其能量转化情况与__________（选填“乙”或“丙”）图相同，如果此汽油机做功次，则汽油机完成__________个冲程。 15．世界上很多发明都是由生活现象启发而萌生的创意，如：蒸汽机和汽油机，它们工作时，由______能转化为______能，图1中______图是汽油机的工作原理图。一台四冲程内燃机飞轮转速为3600r/min，在1秒钟内内燃机的活塞做______次功，若做功冲程每次做功为500J，则汽油机的功率为______W；在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这是通过______的方式减少汽缸内能。图2为汽油机的一个工作循环示意图，四个冲程正确的工作顺序是______。 迁移创新 16．现代工程建设中大都采用如图所示的二氧化碳（）爆破技术，起爆前高压泵将气态压缩成液体后注入爆破筒内。爆破时电加热管通电发热，使筒内的液态迅速变为气体，高压气体从泄气孔中喷出，实施爆破。下列说法正确的是（     ） A．高压泵压缩气态，气体内能增大，温度降低 B．高压泵压缩的过程与汽油机的做功冲程类似 C．高压气体喷出时，内能减小，温度降低 D．爆破时能量转化与汽油机的压缩冲程相同 17．甲、乙、丙三部汽油机使用完全相同的燃料进行工作。如图所示依次为三部汽油机燃料完全燃烧释放的内能和汽油机输出机械能的二维柱状图。根据图中的信息，下列选项正确的是（　　） A．丙输出的机械能比甲少，所以丙的效率比甲低 B．三部汽油机中，乙的效率最高 C．在消耗燃料质量相同时，乙输出机械能比甲少 D．在输出的机械能相同时，乙比丙消耗更多燃料 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十二章 内能与热机 第4节 热机与社会发展 课标要点 了解热机的工作原理，知道内能可以转化为机械能。 知道四冲程内燃机的构造和工作过程（吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程）。 理解热机效率的概念，知道提高热机效率的途径。 认识热机使用对环境的影响，树立节能环保和社会可持续发展的意识。 学习重难点 重点： 四冲程内燃机的工作过程及能量转化；热机效率的理解及提高途径。 难点： 准确判断内燃机的四个冲程；理解热机效率的物理意义及能量损失的主要去向；辩证看待热机发展与环境保护的关系。 知识点 热机的工作原理 1.定义：利用燃料燃烧产生的 ___热量___ 来做功的机器，叫做热机。 2.能量转化： 燃料燃烧：化学能 ___内能___。 热机做功：___内能___ 机械能。 3.种类：蒸汽机、内燃机（汽油机、柴油机）、汽轮机、喷气发动机等。其中，___内燃机___ 是现代社会应用最广泛的热机。 特别提醒 热机不是将燃料燃烧释放的所有内能都转化为机械能，大部分能量以各种形式散失了。 随学随练 1．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。 2．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。 知识点 内燃机（重点） 1. 汽油机的构造 主要部件包括：气缸、活塞、进气门、排气门、火花塞、曲轴、飞轮等。 顶端特征：汽油机顶部有 ___火花塞___；柴油机顶部有 ___喷油嘴___。 2. 四个冲程（工作循环） 一个工作循环包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。 冲程名称 进气门状态 排气门状态 活塞运动方向 能量转化 特点/作用 吸气冲程 开 关 向 ___下___ 无 吸入汽油和空气的混合物 压缩冲程 关 关 向 ___上___ ___化学能___ 内能 温度升高，压强增大 做功冲程 关 关 向 ___下___ 内能 ___机械能___ 高温高压燃气推动活塞做功 排气冲程 关 开 向 ___上___ 无 排出废气 易错提醒 在四个冲程中，只有 ___做功___ 冲程对外做功，其他三个冲程靠飞轮的 ___惯性___ 来完成。 一个工作循环中，活塞往复运动 ___2___ 次，曲轴转动 ___2___ 周，对外做功 ___1___ 次。 随学随练 3．如图所示是某一四冲程内燃机的一个冲程。这个内燃机是___________（选填“汽油机”或“柴油机”），正处于________________冲程，气缸内气体的内能___________________（选填“增大”或“减小”）。 【答案】 汽油机 压缩 增大 【详解】因该内燃机顶部有火花塞，故为汽油机。由进气门、排气门均关闭，活塞向上运动可知正处于压缩冲程。因压缩冲程中活塞对气缸内气体做功，故气缸内气体的内能增大。 4．汽油机是由四个冲程不断循环而工作的，如图所示，将机械能转化为内能的冲程是（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．两气门关闭，活塞向下运动，火花塞点火，为做功冲程，将内能转化为机械能，故A不符合题意； B．两气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，将机械能转化为内能，故B符合题意； C．进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程，无能量转化，故C不符合题意； D．进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，为吸气冲程，无能量转化，故D不符合题意。 故选B。 知识点 热机效率与环境及社会发展 1.定义：用来做 __有用功____ 的那部分能量，与燃料 ___完全燃烧___ 放出的能量之比，叫做热机效率。 2.公式： 3.能量损失去向： ___废气___ 带走的能量最多（约30%-40%）。 气缸壁、散热器等散失的热量。 克服摩擦消耗的能量。 燃料燃烧不充分损失的能量。 4.提高热机效率的途径： 使燃料充分燃烧（如将煤磨成粉，改善通风条件）。 减少各种 ___摩擦___ （如加强润滑）。 设法利用 ___废气___ 的能量（如利用废气供暖）。 5.环境影响： 大气污染：排放二氧化碳（温室效应）、二氧化硫（酸雨）、氮氧化物、粉尘等。 噪声污染：发动机运转产生的噪声。 热污染：废热排放导致环境温度升高。 6.应对措施与可持续发展： 改进燃烧技术：安装尾气净化装置。 开发新能源：使用太阳能、电能、氢能、生物燃料等清洁能源。 公共交通优先：减少私家车使用，降低人均能耗和排放。 随学随练 5．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 6．热机广泛应用于现代生活，为了节约能源，各国科学家不断攻坚克难，提高热机效率，下列措施中，可以提高热机效率的是（     ） A．使用热值高的燃油 B．尽量增加热机的工作时间 C．尽量减少热机部件间的摩擦 D．尽量增加废气带走的热量 【答案】C 【详解】热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，所以减少热量的损失可以提高热机的效率，使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率。增加热机的工作时间和使用热值高的燃油并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 写作说明： ①归纳若干个（一般2~3个）本课时的素养拓展点。深度归纳总结、规律探究等。 ②每个拓展点后面设置“活学活用”题目，1~2道，难度适中。 题型 冲程判断与计算 解题技巧： 看气门：一开一闭为吸气或排气；两闭为压缩或做功。 看活塞： 吸气冲程：进气门开，活塞下行。 排气冲程：排气门开，活塞上行。 压缩冲程：两门关，活塞上行（机械能 内能）。 做功冲程：两门关，活塞下行（内能 机械能，火花塞点火）。 公式： 活学活用 1．如图所示是某老师的自制教具，他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，实验时从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸筒即刻飞出。燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的（     ） 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】燃气推动纸筒飞出的过程是燃气推动纸筒做功的过程，消耗燃气的内能，纸筒得到机械能，所以是将内能转化为机械能，由于内燃机的做功冲程将内能转化为机械能，因此纸筒飞出的过程相当于内燃机的做功冲程。 故选C。 2．新能源汽车 近年来，我们国家的新能源汽车发展极为迅速。工业和信息化部副部长辛国斌在“高质量完成‘十四五’规划”系列主题新闻发布会上介绍，新能源汽车的销售占比从2020年的5.4%提升到2024年的40.9%，增长速度非常快。如图为小明家原有汽车汽油机的能量流向图，则该汽车汽油机的效率是________。若某次全家出行中，汽车行驶过程中消耗汽油0.2kg，且这些汽油完全燃烧，汽油机输出的有用机械功为________。（） 【答案】 35% 【详解】由能量流向的各部分能量占比可知，该汽车汽油机的效率 汽油完全燃烧释放的热量为 汽油机输出的有用机械功为 题型 综合分析与环保 1.环境影响： 大气污染：排放二氧化碳（温室效应）、二氧化硫（酸雨）、氮氧化物、粉尘等。 噪声污染：发动机运转产生的噪声。 热污染：废热排放导致环境温度升高。 2.应对措施与可持续发展： 改进燃烧技术：安装尾气净化装置。 开发新能源：使用太阳能、电能、氢能、生物燃料等清洁能源。 公共交通优先：减少私家车使用，降低人均能耗和排放。 活学活用 1．关于提高热机效率的方式，下列说法错误的是（     ） A．尽量减小输出功率 B．尽量减小热量损失 C．尽量减小摩擦 D．尽量使燃料充分燃烧 【答案】A 【详解】BCD．减小热量损失可减少无用能量损耗、减小摩擦可减少克服摩擦消耗的额外能量、使燃料充分燃烧可提升燃料释放总能量的利用程度，三者均能增大有用功占燃料完全燃烧释放总热量的比例，提高热机效率，故BCD正确，不符合题意； A．输出功率是热机做功的快慢，与热机效率（能量利用的比值）无直接关联，减小输出功率无法提高热机效率，故A错误，符合题意。 本题选择错误的，故选A。 2．下列关于提高家用汽车汽油机热机效率的积极意义，说法错误的是（     ） A．可以降低日常出行的燃油消耗成本 B．能完全消除汽车行驶过程中产生的噪声 C．减少燃油燃烧的能量浪费，节约能源 D．降低尾气中未完全燃烧的污染物排放，利于环保 【答案】B 【详解】A．热机效率提升后，相同有用功下消耗的燃油更少，能直接降低出行成本，故A正确； B．提高热机效率只能减少能量损耗，无法完全消除汽车运行的机械噪声，故B错误； C．提高热机效率能让更多燃油内能转化为机械能，减少能量浪费，节约能源，故C正确； D．效率提升会让燃料燃烧更充分，减少尾气中有害污染物的排放，助力节能减排、保护环境，故D正确。 本题选错误的选项，因此选B。 写作说明： ①本板块为课时测评，分三个题组：基础通关、素养提升、迁移创新。基础通关的题目选用基础类试题，可部分选用经典题，注意知识点的分布能涵盖本课时所有知识点。素养提升的题目选用突出应用能力的题目。迁移创新的题目选用具有迁移能力、创新思维的题目。 ②题量适中，基础通关10~15道，素养提升5~10道，迁移创新2~3道。 ③较新的期中期末题、名校题，可以加上试题来源。 基础通关 1．空气喷气发动机飞机只携带燃料，从外界空气中获得足够的氧来助燃。工作过程中，空气从进气口进入，被压缩机压缩后进入燃烧室和从喷雾器喷出的燃料混合，由火花塞点火燃烧，产生大量气体向后喷出，冲击燃气轮机叶轮转动，最后气体以极大的速度从尾部喷管喷出，使机身得到巨大的反冲推力向前飞行。下列有关说法中错误的是（     ） A．该发动机工作过程中，先将燃料的化学能转化为内能，然后再将其转化为机身的机械能 B．该发动机不能在大气层外工作 C．该发动机工作过程中，气体温度先升高再降低 D．该发动机点火方式与汽油机不相同 【答案】D 【详解】A．空气喷气发动机工作时，先将燃料的化学能转化为内能，然后再将其转化为机身的机械能，故A正确； B．空气喷气发动机工作时需要吸入空气，所以该发动机不能在大气层外工作，故B正确； C．空气喷气发动机工作时，吸入的空气先被加热，再对外做功，气体温度先升高再降低，故C正确； D．该发动机的点火方式是点燃式，与汽油机相同，故D错误。 本题选择说法错误的，故选D。 2．对于图中所示的四幅图，下列说法中不正确的是（     ） A．软木塞飞出时，相当于内燃机的做功冲程 B．两个压紧的铅块能吊起钩码，主要是因为分子彼此进入对方 C．活塞迅速向下运动时，相当于内燃机的压缩冲程 D．小朋友下滑时，机械能减小，机械能转化为内能 【答案】B 【详解】A．图中软木塞飞出时，管内水蒸气对木塞做功，将内能转化为机械能，相当于内燃机的做功冲程，故A正确； B．图中两个压紧的铅块能吊起钩码，主要是因为分子间存在引力，故B错误； C．图中，活塞向下运动，压缩空气做功，机械能转化为内能，温度升高，达到硝化棉的着火点，硝化棉被点燃，发生的能量转化与汽油机的压缩冲程相同，故C正确； D．图中小朋友下滑时，克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能减小，故D正确。 本题选择错误的，故选B。 3．以下交通工具中，常用汽油机作为动力装置的是（     ） A．坦克 B．小轿车 C．载重卡车 D．远洋轮船 【答案】B 【详解】ACD．坦克、载重卡车、远洋轮船均为重型、大型装备，动力装置使用功率大的柴油机，故ACD错误； B．小轿车为小型乘用车，常用轻便的汽油机作为动力装置，故B正确。 故选B。 4．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．排气冲程中，废气带走了燃料释放的大部分能量 C．做功冲程中，燃料释放的能量100%转化为机械能 D．柴油机在吸气冲程中，柴油和空气的混合物进入汽缸 【答案】B 【详解】A．汽油机顶部为火花塞，柴油机顶部为喷油嘴，故A错误； B．热机工作时，废气会带走燃料释放的大部分能量，故B正确； C．做功冲程中，燃料释放的能量存在废气带走、散热、摩擦等损耗，无法100%转化为机械能，故C错误； D．柴油机吸气冲程仅吸入空气，柴油在压缩冲程末由喷油嘴喷入汽缸，故D错误。 故选B。 5．柴油机的效率一般比汽油机高，其主要原理是（     ） A．柴油的热值大于汽油的热值 B．柴油机有喷油嘴，可以向气缸内喷燃料，而汽油机不能喷燃料，使得燃料不足 C．柴油机压缩时，压缩程度（压缩比）大，燃烧时燃气压强更大，推动活塞做功较多 D．柴油机一般比汽油机做得更精细、轻便、无用功小 【答案】C 【详解】A．热机效率与燃料热值没有直接关系，效率描述的是能量的利用比例，而非燃料本身的放热总量，因此热值不是柴油机效率高的原因，且柴油的热值实际上低于汽油的热值，故A不符合题意； B．汽油机并非不能喷燃料，传统汽油机通过进气道喷射燃油、与空气混合后进入气缸，喷油方式不是柴油机效率更高的核心原因，且燃料不足的表示不符合事实，故B不符合题意； C．柴油机采用压燃式点火，压缩比高于汽油机，压缩冲程气缸内的温度、压强更高，柴油燃烧更充分，燃气膨胀时的压强更大，推动活塞做的有用功更多，因此能量利用效率更高，这是柴油机效率高于汽油机的核心原因，故C符合题意； D．柴油机为了承受高压，结构通常更厚重、坚固，整体比同功率汽油机更笨重，且无用功小不是效率差异的主要原因，故D不符合题意； 故选C。 6．如图所示是一种枪式空气锤，它的工作原理是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”），此过程的能量转化与汽油机的_________冲程相同。若某汽油机的转速为2400r/min，那么此汽油机1s完成_________个工作循环。 【答案】 减小 做功 20 【详解】压缩空气推动锤头运动时，压缩空气对锤头做功，自身的内能转化为锤头的机械能，因此压缩空气的内能减小。 该过程内能转化为机械能，与汽油机做功冲程能量转化相同。 汽油机每秒飞轮转数为 汽油机的一个工作循环曲轴转2圈，所以1s完成的工作循环数为个 7．如图所示为内燃机的能量流向图，指的是_________的能量。从热机效率的角度分析，这台内燃机最有可能的是_________机。 【答案】 高温废气带走 汽油 【详解】内燃机燃料完全燃烧释放的总能量为，能量流向分为几部分：一部分转化为对外输出的有用机械能，一部分是通过摩擦、气缸散热损失的能量（对应图中占比28%的），占比最高的是高温废气带走的大部分能量，这是内燃机占比最大的能量损耗； 该内燃机的热机效率 汽油机的效率通常为20%~30%，柴油机的效率通常为30%~45%，该效率正好在汽油机的效率区间，因此这台内燃机最有可能是汽油机。 8．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 9．某汽车通过一条隧道，消耗质量为m的汽油（热值为q），汽车通过隧道时，牵引力做的有用功为W。则此过程中消耗的汽油完全燃烧放出的热量为____________，汽车发动机的效率为____________。（均用题中所给字母表示） 【答案】 【详解】由热值计算公式可知，汽油完全燃烧放出的热量；由热机效率定义可知，汽车发动机的效率 10．“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。 素养提升 11．喜欢思考的小明用塑料瓶进行了如下游戏探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）；扭转瓶子（如图乙）；轻轻拧松一点瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾（如图丙）。图乙和图丙所示的过程，分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似，这两个冲程是（　　） A．吸气冲程和压缩冲程 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】B 【详解】图乙扭转瓶子压缩瓶内气体，外界对气体做功，气体内能增加，对应压缩冲程；图丙瓶内气体膨胀将瓶盖冲出，气体对外做功，内能减小，对应做功冲程。故选B。 12．如图所示，易拉罐中装有适量的水，用酒精灯加热，当有蒸汽喷出时，风车的扇叶就转动起来。下列说法正确的是（     ） A．易拉罐中水的内能增加是通过做功的方式实现的 B．酒精灯内的酒精减少会导致酒精的热值变小 C．推动扇叶转动的水蒸气的内能减小 D．推动扇叶转动的水蒸气的内能全部转化为扇叶的机械能 【答案】C 【详解】A．用酒精灯加热水，水吸收热量，是通过热传递的方式增加内能，故A错误； B．热值是燃料的特性，只与燃料种类有关，与质量无关，酒精减少热值不变，故B错误； C．水蒸气推动扇叶转动，水蒸气对扇叶做功，内能转化为机械能，水蒸气内能减小，故C正确； D．水蒸气推动扇叶转动时，部分内能散失到空气中，且存在摩擦，内能不可能全部转化为机械能，故D错误。 故选C。 13．有一台汽油机甲和一台柴油机乙，在相同时间内乙做的有用功是甲的2倍，甲机的效率是20%，乙机的效率是25%（汽油的热值为，柴油的热值为），则甲、乙两机在相同时间内消耗燃料的质量之比为（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】由热机效率公式，变形得。设相同时间内甲做的有用功为，则乙做的有用功为。甲消耗汽油质量，乙消耗柴油质量。则质量比 代入数值得，故选C。 14．汽油机是热机的一种，如图甲所示是一台单缸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，其能量转化情况与__________（选填“乙”或“丙”）图相同，如果此汽油机做功次，则汽油机完成__________个冲程。 【答案】 做功 乙 80 【详解】观察甲图，汽油机的两个气门都处于关闭状态，火花塞点火，活塞向下运动，处于做功冲程，该冲程的能量转化是内能转化为机械能。 乙图是酒精灯加热试管内的水，水沸腾后水蒸气将瓶塞顶出，是水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能，和做功冲程的能量转化一致；丙图是向下压缩空气引火仪的活塞，将机械能转化为空气的内能，属于压缩冲程的能量转化。 单缸四冲程汽油机的1个工作循环，对外做功1次，完成4个冲程。已知1s做功20次，则1s完成的冲程个数为 。 15．世界上很多发明都是由生活现象启发而萌生的创意，如：蒸汽机和汽油机，它们工作时，由______能转化为______能，图1中______图是汽油机的工作原理图。一台四冲程内燃机飞轮转速为3600r/min，在1秒钟内内燃机的活塞做______次功，若做功冲程每次做功为500J，则汽油机的功率为______W；在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这是通过______的方式减少汽缸内能。图2为汽油机的一个工作循环示意图，四个冲程正确的工作顺序是______。 【答案】 内 机械 乙 30 热传递 丙、甲、乙、丁 【详解】热机工作时将内能转化为机械能。因蒸汽机为外燃机、以水蒸气做功，汽油机为内燃机、以燃气直接做功，故图1中乙图是汽油机的工作原理图。 飞轮每秒转数为 。 四冲程内燃机飞轮每转2周对外做功1次，故1s内做功次数为次。 1s内汽油机做的总功为 汽油机的功率为 汽缸外的水套通过热传递的方式减少汽缸内能。 由气门开闭状态和活塞运动方向可知：丙为吸气冲程，甲为压缩冲程，乙为做功冲程，丁为排气冲程，故四个冲程的正确工作顺序为丙、甲、乙、丁。 迁移创新 16．现代工程建设中大都采用如图所示的二氧化碳（）爆破技术，起爆前高压泵将气态压缩成液体后注入爆破筒内。爆破时电加热管通电发热，使筒内的液态迅速变为气体，高压气体从泄气孔中喷出，实施爆破。下列说法正确的是（     ） A．高压泵压缩气态，气体内能增大，温度降低 B．高压泵压缩的过程与汽油机的做功冲程类似 C．高压气体喷出时，内能减小，温度降低 D．爆破时能量转化与汽油机的压缩冲程相同 【答案】C 【详解】A．高压泵压缩气态时，是外界对气体做功，气体内能增大，温度会升高，故A错误； B．压缩的过程是机械能转化为内能，和汽油机的压缩冲程能量转化一致；而汽油机做功冲程是内能转化为机械能，故B错误； C．高压气体喷出时，气体对外做功，自身内能减小，温度降低，故C正确； D．爆破时，高压气体膨胀对外做功，是内能转化为机械能，和汽油机的做功冲程能量转化相同；汽油机压缩冲程是机械能转化为内能，故D错误。 故选 C。 17．甲、乙、丙三部汽油机使用完全相同的燃料进行工作。如图所示依次为三部汽油机燃料完全燃烧释放的内能和汽油机输出机械能的二维柱状图。根据图中的信息，下列选项正确的是（　　） A．丙输出的机械能比甲少，所以丙的效率比甲低 B．三部汽油机中，乙的效率最高 C．在消耗燃料质量相同时，乙输出机械能比甲少 D．在输出的机械能相同时，乙比丙消耗更多燃料 【答案】B 【详解】AB．如图所示，假设纵坐标轴的单位长度为1，由公式可得，甲的效率 乙的效率 丙的效率 可见，三部汽油机中，乙的效率最高，甲、丙的效率相同，故A错误，B正确； C．由于乙的效率最高，所以在消耗燃料质量相同时，乙输出机械能比甲多，故C错误； D．由于乙的效率比丙的效率高，所以在输出的机械能相同时，乙消耗的燃料比丙消耗的燃料少，故D错误。 故选B。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $