14.2 热机同步分层作业-2026-2027学年人教版物理九年级全一册

**基本信息** 该同步练习以“热机”为核心，通过A、B、C三层设计实现从基础概念到综合素养的递进，适配新授课知识巩固与差异化教学需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |A卷|热机定义、四冲程基本概念、能量转化类型|以选择填空为主，直接考查核心概念，强化物理观念中的能量观念| |B卷|冲程动态分析、转速计算、汽油机柴油机对比|实验探究题结合中考真题，培养科学思维的科学推理与科学探究能力| |C卷|热机综合计算、能源利用与环保|开放创新题关联蒸汽机对比及新能源应用，体现科学态度与责任及质疑创新|

人教版（2024）物理·九年级全一册 同步分层作业·含解析 14.2 热机（同步分层作业） 2026-2027学年人教版（2024）物理九年级全一册·第十四章 内能的利用 满分：100分（C卷18分为选做）　建议用时：60分钟 注意事项： 1．答题前，请将班级、姓名写在指定位置；选择题答案填入题后括号内，填空题答案写在横线上。 2．本练习分A、B、C三层：A卷面向全体同学，B卷面向大部分同学，C卷为素养挑战选做题。 3．计算题应写出必要的公式与单位，只有结果没有过程不能得分。 考点导航 1．热机：利用内能做功的机械。内燃机是最常见的热机，燃料在气缸内部燃烧，分为汽油机和柴油机。 2．内燃机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成：活塞往复运动 2 次，曲轴转动 2 周，对外做功 1 次。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完成。 3．两个关键冲程的能量转化：压缩冲程——机械能转化为内能（缸内气体温度升高）；做功冲程——内能转化为机械能（燃气推动活塞做功）。 4．汽油机与柴油机的区别：汽油机气缸顶部有火花塞，点燃式点火，吸入汽油和空气的混合物；柴油机顶部有喷油嘴，压燃式点火，吸入空气，喷油时缸内温度超过柴油着火点而自行燃烧。柴油机效率较高、功率较大，常用于载重汽车、拖拉机、舰船等。 5．热机广泛应用于汽车、飞机、轮船、拖拉机、摩托车等，是现代社会的主要动力来源。 A卷·基础过关（共50分） 一、选择题（每题3分，共30分，10题） 1．（3分）热机是利用______做功的机械。内燃机的特点是在______燃烧。两空应依次填（　　） A．电能；气缸外 B．内能；气缸内部 C．机械能；气缸内部 D．内能；气缸外 2．（3分）如图所示是内燃机的四个冲程示意图。关于四个冲程的顺序，排列正确的是（　　）（中考真题改编） A．吸气、压缩、做功、排气 B．吸气、做功、压缩、排气 C．压缩、吸气、做功、排气 D．吸气、压缩、排气、做功 3．（3分）内燃机的一个工作循环中，活塞往复运动的次数和曲轴转动的圈数分别是（　　）（中考真题改编） A．2 次、2 圈 B．4 次、2 圈 C．2 次、4 圈 D．4 次、4 圈 4．（3分）内燃机的四个冲程中，把机械能转化为内能的是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 5．（3分）汽油机的做功冲程中，发生的能量转化是（　　）（中考真题改编） A．机械能转化为内能 B．内能转化为机械能 C．化学能直接转化为机械能 D．电能转化为机械能 6．（3分）关于汽油机和柴油机，下列说法正确的是（　　） A．汽油机气缸顶部有喷油嘴 B．柴油机采用点燃式点火 C．汽油机采用点燃式，柴油机采用压燃式 D．两者都吸入汽油和空气的混合物 7．（3分）内燃机的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程的完成靠（　　） A．外界对内燃机做功 B．飞轮的惯性 C．燃料燃烧 D．大气压强 8．（3分）一台单缸四冲程汽油机，曲轴转速为 1800 r/min（转/分），则它每秒钟对外做功的次数是（　　）（中考真题改编） A．30 次 B．15 次 C．60 次 D．1800 次 9．（3分）载重汽车、拖拉机通常使用柴油机而不用汽油机，主要是因为柴油机（　　） A．比较轻便 B．效率较高、功率较大 C．没有噪声 D．不排出废气 10．（3分）关于热机，下列说法错误的是（　　） A．热机是把内能转化为机械能的机器 B．内燃机的燃料在气缸内燃烧 C．热机工作时，燃料燃烧释放的内能全部转化为机械能 D．热机的发明使人类对能源的利用进入了新阶段 二、填空题（每题4分，共20分，5题） 11．（4分）内燃机的一个工作循环由______、______、______、______四个冲程组成。 12．（4分）汽油机的压缩冲程中，能量转化是______能转化为______能；做功冲程中，能量转化是______能转化为______能。（中考真题改编） 13．（4分）汽油机气缸顶部安装的是______，采用______式点火；柴油机气缸顶部安装的是______，采用______式点火。 14．（4分）一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为 1200 r/min，它每秒钟完成______个冲程，对外做功______次。（中考真题改编） 15．（4分）内燃机工作时，______冲程把内能转化为机械能；四个冲程中，靠飞轮惯性完成的是______冲程以外的其他三个冲程。 B卷·能力提升（共32分） 三、选择题（每题4分，共8分，2题） 16．（4分）如图所示，某时刻内燃机的两个气门都关闭，活塞向上运动，缸内气体被压缩。关于该冲程，下列说法正确的是（　　）（中考真题改编） A．是吸气冲程，内能转化为机械能 B．是压缩冲程，机械能转化为内能 C．是做功冲程，内能转化为机械能 D．是排气冲程，机械能转化为内能 17．（4分）单缸四冲程汽油机工作时，有些冲程要消耗机械能。四个冲程中，消耗机械能的是（　　） A．吸气冲程和压缩冲程 B．压缩冲程和排气冲程 C．做功冲程和吸气冲程 D．做功冲程和排气冲程 四、实验探究题（每题8分，共16分，2题） 18．（8分）如图所示是内燃机工作循环的示意图，四个冲程中气门的开闭和活塞的运动情况各不相同。（中考真题改编） （1）请写出判断冲程类型的方法（依据气门和活塞的状态）； （2）做功冲程中，燃气推动活塞运动，能量如何转化？ （3）为什么汽油机要在压缩冲程末由火花塞点火，而不是在吸气冲程点火？ （4）飞轮在热机工作中的作用是什么？ 19．（8分）一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为 900 r/min。（中考真题改编） （1）它每秒钟完成多少个工作循环？ （2）每秒钟对外做功多少次？每秒钟有多少个冲程？ （3）若每次做功冲程中燃气对活塞做功 100 J，这台汽油机的输出功率是多少？ （4）写出计算热机转速类问题的一般思路。 五、综合应用题（共8分） 20．（8分）柴油机的应用非常广泛：载重卡车、拖拉机、工程机械、大型船舶几乎都用柴油机。（中考真题改编） （1）从点火方式和工作过程看，柴油机与汽油机有哪些不同？（至少两条） （2）柴油机为什么适合做"大力士"（载重牵引）？ （3）柴油机的噪声和废气污染比汽油机明显，请提出两条减少其污染的措施； （4）大型船舶的柴油机功率可达上万瓦级，它工作时把______能转化为______能。 C卷·素养挑战（选做）（共18分） 六、综合应用题（共10分） 21．（10分）如图所示是某单缸四冲程汽油机的示意图，此时两气门都关闭、火花塞点火、活塞向下运动。（中考真题改编） （1）这是哪个冲程？判断依据是什么？ （2）该冲程中能量如何转化？ （3）若该汽油机飞轮转速 1500 r/min，每秒钟对外做功多少次？每个工作循环用时多少秒？ （4）每次做功冲程燃气对活塞做功 120 J，这台汽油机的输出功率是多少？ （5）汽油机工作时会排放废气，从能量守恒的角度看，废气带走的热量"消失"了吗？ 七、开放创新题（共8分） 22．（8分）（1）除内燃机外，蒸汽机也是一种热机。请比较蒸汽机与内燃机的主要区别（燃料燃烧的位置）； （2）热机的发明对人类文明影响巨大，但也带来了能源消耗和环境污染。请从"能源利用"的角度提出两条改善建议； （3）展望未来：电动汽车、氢能源汽车正在逐步替代燃油车。请说说电动汽车在"能量转化"上与燃油汽车的本质不同。 第 页　共 页 学科网（北京）股份有限公司 $人教版（2024）物理·九年级全一册 同步分层作业·含解析 14.2 热机（同步分层作业·解析版） 2026-2027学年人教版（2024）物理九年级全一册·第十四章 内能的利用 满分：100分（C卷18分为选做）　建议用时：60分钟 考点导览 1．热机：利用内能做功的机械。内燃机是最常见的热机，燃料在气缸内部燃烧，分为汽油机和柴油机。 2．内燃机的一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成：活塞往复运动 2 次，曲轴转动 2 周，对外做功 1 次。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完成。 3．两个关键冲程的能量转化：压缩冲程——机械能转化为内能（缸内气体温度升高）；做功冲程——内能转化为机械能（燃气推动活塞做功）。 4．汽油机与柴油机的区别：汽油机气缸顶部有火花塞，点燃式点火，吸入汽油和空气的混合物；柴油机顶部有喷油嘴，压燃式点火，吸入空气，喷油时缸内温度超过柴油着火点而自行燃烧。柴油机效率较高、功率较大，常用于载重汽车、拖拉机、舰船等。 5．热机广泛应用于汽车、飞机、轮船、拖拉机、摩托车等，是现代社会的主要动力来源。 A卷·基础过关（共50分） 一、选择题（每题3分，共30分，10题） 1．（3分）热机是利用______做功的机械。内燃机的特点是在______燃烧。两空应依次填（　　） A．电能；气缸外 B．内能；气缸内部 C．机械能；气缸内部 D．内能；气缸外 【答案】B 【解析】热机利用内能做功；内燃机的"内"指燃料在气缸内部燃烧（蒸汽机的燃料在气缸外燃烧）。故选B。 2．（3分）如图所示是内燃机的四个冲程示意图。关于四个冲程的顺序，排列正确的是（　　）（中考真题改编） A．吸气、压缩、做功、排气 B．吸气、做功、压缩、排气 C．压缩、吸气、做功、排气 D．吸气、压缩、排气、做功 【答案】A 【解析】一个工作循环的顺序：吸气冲程（进气门开）→压缩冲程（两门关闭、活塞上行）→做功冲程（点火、活塞下行）→排气冲程（排气门开）。故选A。 3．（3分）内燃机的一个工作循环中，活塞往复运动的次数和曲轴转动的圈数分别是（　　）（中考真题改编） A．2 次、2 圈 B．4 次、2 圈 C．2 次、4 圈 D．4 次、4 圈 【答案】A 【解析】一个工作循环＝4 个冲程＝活塞往复 2 次＝曲轴转 2 圈＝对外做功 1 次。这是热机计算类问题的基础数据。故选A。 4．（3分）内燃机的四个冲程中，把机械能转化为内能的是（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 【答案】B 【解析】压缩冲程中活塞压缩气体做功，机械能转化为内能；做功冲程相反（内能→机械能）。故选B。 5．（3分）汽油机的做功冲程中，发生的能量转化是（　　）（中考真题改编） A．机械能转化为内能 B．内能转化为机械能 C．化学能直接转化为机械能 D．电能转化为机械能 【答案】B 【解析】做功冲程：火花塞点燃混合气体，高温高压燃气推动活塞做功，内能转化为机械能。故选B。 6．（3分）关于汽油机和柴油机，下列说法正确的是（　　） A．汽油机气缸顶部有喷油嘴 B．柴油机采用点燃式点火 C．汽油机采用点燃式，柴油机采用压燃式 D．两者都吸入汽油和空气的混合物 【答案】C 【解析】汽油机顶部有火花塞（点燃式），吸入汽油和空气混合物；柴油机顶部有喷油嘴（压燃式），只吸入空气。故选C。 7．（3分）内燃机的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程的完成靠（　　） A．外界对内燃机做功 B．飞轮的惯性 C．燃料燃烧 D．大气压强 【答案】B 【解析】吸气、压缩、排气三个辅助冲程依靠飞轮储存的惯性（动能）来完成。故选B。 8．（3分）一台单缸四冲程汽油机，曲轴转速为 1800 r/min（转/分），则它每秒钟对外做功的次数是（　　）（中考真题改编） A．30 次 B．15 次 C．60 次 D．1800 次 【答案】B 【解析】1800 r/min＝30 r/s（每秒转 30 圈）；曲轴每转 2 圈对外做功 1 次，所以每秒做功 30÷2＝15 次。热机转速计算是中考高频题。故选B。 9．（3分）载重汽车、拖拉机通常使用柴油机而不用汽油机，主要是因为柴油机（　　） A．比较轻便 B．效率较高、功率较大 C．没有噪声 D．不排出废气 【答案】B 【解析】柴油机压缩程度更高、效率较高、功率较大，适合载重和牵引；但它笨重、噪声大，也会排出废气。故选B。 10．（3分）关于热机，下列说法错误的是（　　） A．热机是把内能转化为机械能的机器 B．内燃机的燃料在气缸内燃烧 C．热机工作时，燃料燃烧释放的内能全部转化为机械能 D．热机的发明使人类对能源的利用进入了新阶段 【答案】C 【解析】热机工作时总有能量损耗（废气带走大量内能、机械摩擦等），内能不能全部转化为机械能；"全部转化"违背事实。故选C。 二、填空题（每题4分，共20分，5题） 11．（4分）内燃机的一个工作循环由______、______、______、______四个冲程组成。 【答案】吸气；压缩；做功；排气 【解析】四个冲程中只有做功冲程对外做功。 12．（4分）汽油机的压缩冲程中，能量转化是______能转化为______能；做功冲程中，能量转化是______能转化为______能。（中考真题改编） 【答案】机械；内；内；机械 【解析】压缩升温（对气体做功）、做功驱动（气体对活塞做功），两冲程的转化方向恰好相反。 13．（4分）汽油机气缸顶部安装的是______，采用______式点火；柴油机气缸顶部安装的是______，采用______式点火。 【答案】火花塞；点燃；喷油嘴；压燃 【解析】这是汽油机与柴油机最核心的区别。 14．（4分）一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为 1200 r/min，它每秒钟完成______个冲程，对外做功______次。（中考真题改编） 【答案】40；10 【解析】1200 r/min＝20 r/s；曲轴转 1 圈＝2 个冲程，每秒冲程数＝20×2＝40 个；每转 2 圈做功 1 次，每秒做功 20÷2＝10 次。 15．（4分）内燃机工作时，______冲程把内能转化为机械能；四个冲程中，靠飞轮惯性完成的是______冲程以外的其他三个冲程。 【答案】做功；做功 【解析】做功冲程是唯一对外做功（供能）的冲程，其余冲程都是"消费者"。 B卷·能力提升（共32分） 三、选择题（每题4分，共8分，2题） 16．（4分）如图所示，某时刻内燃机的两个气门都关闭，活塞向上运动，缸内气体被压缩。关于该冲程，下列说法正确的是（　　）（中考真题改编） A．是吸气冲程，内能转化为机械能 B．是压缩冲程，机械能转化为内能 C．是做功冲程，内能转化为机械能 D．是排气冲程，机械能转化为内能 【答案】B 【解析】冲程判断：两气门都关闭＋活塞向上运动＝压缩冲程，机械能转化为内能（缸内温度升高）。口诀：上压下做（两门关闭时，活塞上行是压缩、下行是做功）。故选B。 17．（4分）单缸四冲程汽油机工作时，有些冲程要消耗机械能。四个冲程中，消耗机械能的是（　　） A．吸气冲程和压缩冲程 B．压缩冲程和排气冲程 C．做功冲程和吸气冲程 D．做功冲程和排气冲程 【答案】B 【解析】压缩冲程压缩气体做功（消耗机械能、增大内能）；排气冲程推出废气也要克服阻力做功。吸气冲程主要靠内外压差，做功冲程对外做功。最典型的答案为B（压缩与排气消耗机械能）。故选B。 四、实验探究题（每题8分，共16分，2题） 18．（8分）如图所示是内燃机工作循环的示意图，四个冲程中气门的开闭和活塞的运动情况各不相同。（中考真题改编） （1）请写出判断冲程类型的方法（依据气门和活塞的状态）； （2）做功冲程中，燃气推动活塞运动，能量如何转化？ （3）为什么汽油机要在压缩冲程末由火花塞点火，而不是在吸气冲程点火？ （4）飞轮在热机工作中的作用是什么？ 【答案】（1）见解析　（2）内能转化为机械能　（3）见解析　（4）见解析 【解析】（1）方法：一看气门（进气门开＝吸气；排气门开＝排气；两门都关再二看活塞）；二看活塞（上行＝压缩，下行＝做功，且有点火标志）。 （2）燃气膨胀推动活塞做功，内能转化为机械能。 （3）压缩冲程中活塞压缩气体做功，使缸内混合气体温度升高、密度增大；在压缩冲程末点火，混合气体燃烧更充分、燃气温度和压强更高，做功更多、效率更高。吸气冲程点火则混合气体尚未被压缩，燃烧放出的内能无法有效利用。（合理即可） （4）飞轮储存做功冲程的能量，靠惯性带动吸气、压缩、排气三个辅助冲程，保证运转平稳。 19．（8分）一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为 900 r/min。（中考真题改编） （1）它每秒钟完成多少个工作循环？ （2）每秒钟对外做功多少次？每秒钟有多少个冲程？ （3）若每次做功冲程中燃气对活塞做功 100 J，这台汽油机的输出功率是多少？ （4）写出计算热机转速类问题的一般思路。 【答案】（1）7.5 个　（2）7.5 次；30 个　（3）750 W　（4）见解析 【解析】（1）900 r/min＝15 r/s，每 2 转一个循环：15÷2＝7.5 个循环。 （2）每循环做功 1 次：7.5 次；每循环 4 个冲程：7.5×4＝30 个冲程。 （3）每秒做功 7.5×100 J＝750 J，功率 P＝750 J/1 s＝750 W。 （4）思路：转速（r/min）→换算成每秒转数→每 2 转一个循环、做功 1 次→按题意计算冲程数、做功次数→结合每次做功多少求功率。 五、综合应用题（共8分） 20．（8分）柴油机的应用非常广泛：载重卡车、拖拉机、工程机械、大型船舶几乎都用柴油机。（中考真题改编） （1）从点火方式和工作过程看，柴油机与汽油机有哪些不同？（至少两条） （2）柴油机为什么适合做"大力士"（载重牵引）？ （3）柴油机的噪声和废气污染比汽油机明显，请提出两条减少其污染的措施； （4）大型船舶的柴油机功率可达上万瓦级，它工作时把______能转化为______能。 【答案】（1）见解析　（2）见解析　（3）见解析　（4）内；机械 【解析】（1）①吸入物不同：汽油机吸入汽油与空气的混合物，柴油机只吸入空气；②点火方式不同：点燃式vs压燃式；③结构不同：火花塞vs喷油嘴。（两条即可） （2）柴油机压缩程度更高，燃气压强更大，效率较高、功率较大，适合长时间大负荷工作。 （3）示例：使用高品质低硫柴油；加装尾气净化装置；定期保养使燃烧充分；发展电动混动替代。（两条合理即可） （4）内能；机械能。 C卷·素养挑战（选做）（共18分） 六、综合应用题（共10分） 21．（10分）如图所示是某单缸四冲程汽油机的示意图，此时两气门都关闭、火花塞点火、活塞向下运动。（中考真题改编） （1）这是哪个冲程？判断依据是什么？ （2）该冲程中能量如何转化？ （3）若该汽油机飞轮转速 1500 r/min，每秒钟对外做功多少次？每个工作循环用时多少秒？ （4）每次做功冲程燃气对活塞做功 120 J，这台汽油机的输出功率是多少？ （5）汽油机工作时会排放废气，从能量守恒的角度看，废气带走的热量"消失"了吗？ 【答案】（1）做功冲程；见解析　（2）内能转化为机械能　（3）12.5 次；0.08 s　（4）1500 W　（5）见解析 【解析】（1）两气门关闭＋火花塞点火（活塞下行）＝做功冲程。 （2）燃气推动活塞做功，内能转化为机械能。 （3）1500 r/min＝25 r/s，每秒做功 25÷2＝12.5 次；每个循环 2 转、用时 2/25 s＝0.08 s。 （4）每秒做功 12.5×120 J＝1500 J，P＝1500 W。 （5）没有消失。废气带走的热量（内能）转移到了大气中，使环境温度略微升高——能量守恒定律告诉我们能量总量不变，但散失的内能难以再利用，所以要设法提高热机效率。 七、开放创新题（共8分） 22．（8分）（1）除内燃机外，蒸汽机也是一种热机。请比较蒸汽机与内燃机的主要区别（燃料燃烧的位置）； （2）热机的发明对人类文明影响巨大，但也带来了能源消耗和环境污染。请从"能源利用"的角度提出两条改善建议； （3）展望未来：电动汽车、氢能源汽车正在逐步替代燃油车。请说说电动汽车在"能量转化"上与燃油汽车的本质不同。 【答案】开放性试题，合理即可（参考答案见解析） 【解析】（1）蒸汽机的燃料在气缸外燃烧（锅炉），把水加热成水蒸气再推动活塞，属于外燃机；内燃机的燃料在气缸内直接燃烧，效率更高、更轻便。 （2）示例：①提高热机效率、减少废气带走的热量；②发展新能源动力（电动、氢能、太阳能）；③推广共享出行减少总量；④严格尾气排放标准。（两条合理即可） （3）燃油汽车：化学能→内能→机械能（热机路线，有废气排放）；电动汽车：化学能（电池）→电能→机械能（电动机路线，无尾气，能量转化效率更高）。（合理即可） 易错点拨 1．冲程判断口诀：看气门开闭和活塞运动方向——进气门开是吸气；两门关闭、活塞上行是压缩；两门关闭、活塞下行且火花塞点火（或喷油）是做功；排气门开是排气。 2．一个工作循环中：4 个冲程、活塞往复 2 次、曲轴转 2 圈、对外做功 1 次（做功冲程只有 1 个）。 3．压缩冲程是机械能→内能，做功冲程是内能→机械能——两者方向相反，别记反。 4．汽油机"点燃式"、柴油机"压燃式"：柴油机没有火花塞，靠压缩使缸内空气温度超过柴油着火点。 第 页　共 页 学科网（北京）股份有限公司 $