第十四章内能的利用 第二节《热机》 同步练习 基础A 2026-2027学年九年级物理人教版 全一册

**基本信息** 《热机》同步练习以基础A为核心，通过三级分层设计实现从概念记忆到综合应用的知识巩固，突出物理观念建构与科学探究能力培养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|热机定义、内燃机分类、冲程概念|知识回顾填空题，强化核心概念记忆，夯实能量观念| |理解层|冲程判断、能量转化、汽油机与柴油机区别|单选题结合图示分析，多选题综合辨析，培养科学推理能力| |综合层|热机原理应用、实验设计、跨学科实践|实验题制作汽轮机模型，科普阅读联系实际，提升科学探究与社会责任|

第14章 内能的利用 第二节《热机》分层作业设计 基础A 1、 知识回顾 热机 1．(1)发动机是把其他能量转化为机械能的机器，其中能将燃料燃烧时释放的_______转化为_______的发动机则称为热机； (2)常见的热机有_______、喷气发动机、_______等。 2．内燃机：燃料直接在发动机___________内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。内燃机分为___________和___________两大类，它们分别用汽油和柴油作为燃料。 3．冲程：活塞在气缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫作___________。多数汽油机是由___________、___________、___________、___________四个冲程的不断循环来保证连续工作的。压缩冲程的能量转化由 转化 。做功冲程的能量转化由 转化 4．汽油机在一个工作循环中，气缸内的活塞往复运动___________次，曲轴旋转___________圈，做功___________次，有___________次能量转化。 5．汽油机与柴油机区别 （1）汽油机燃料 ，构造顶部 ，吸气冲程吸入 ，点火方式 ， 压缩程度，压缩比 ，特点 、 、 、 （2）柴油机燃料 ，构造顶部 ，吸气冲程吸入 ，点火方式 ， 压缩程度，压缩比 ，特点 、 、 、 二、单选题 1．如图是四冲程汽油机的工作示意图，下列说法正确的是（     ） A． 甲是压缩冲程，机械能转化为内能B B．甲是做功冲程，把内能转化为机械能 C．该内燃机一个工作循环有四个冲程，正确的顺序是乙、丁、甲、丙 D．在汽油机的四个冲程中，只有做功冲程有能量转化 2．我们知道：多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来连续工作的。关于压缩冲程的作用，下列说法正确的是（     ） A．将内能转化为机械能 B．完成对外做功 C．吸进空气和汽油的混合物 D．将机械能转化为内能 3．如图是生活中常用的高压锅。当高压锅内的气压达到一定值时，安全阀会被高压蒸汽顶起，这一过程高压锅内气体内能发生了变化。四冲程汽油机中与此能量转化相同的冲程是（     ） A．排气冲程 B．做功冲程 C．压缩冲程 D．吸气冲程 4．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．该发动机点火燃烧前的过程与柴油机某冲程相同，点火方式也与柴油机相同 5．糖炒板栗是人们冬季喜爱的美食。如图所示，在炒板栗时常要在锅中放入一些砂石，关于糖炒板栗，下列说法正确的是（     ） A．板栗香气的浓烈程度与板栗的温度无关 B．用砂石和板栗同炒能提高效率是因为砂石的比热容大 C．炒板栗时，热量总是从低温的板栗向高温的铁锅转移 D．板栗炸裂时的能量转化与汽油机做功冲程的能量转化相同 6．早在宋朝我国劳动人民就发明了如图所示的“走马灯”，它的原理是空气被蜡烛加热，形成上升气流，推动灯顶上的叶片带动画面转动。下列说法正确的是（     ） A．“走马灯”的能量转化与汽油机的压缩冲程能量转化相同 B．热空气推动灯顶上叶片时没对叶片做功 C．“走马灯”中空气温度升高是通过热传递实现的 D．燃烧后剩余蜡烛的比热容改变 7．一台单缸内燃机的转速为，那么每秒钟内（　　） A．活塞完成25个冲程 B．燃气对活塞做功50次 C．曲轴转动25转 D．完成25个工作循环 三、多选题 8．如图所示是物理知识应用的四个实例，其中说法正确的是（　　） A．长期压在一起的铅板和金板互相渗入，说明分子在不停地做无规则运动 B．飞机机翼是利用流体压强与流速关系的原理设计的 C．热机的做功冲程可以将内能转化成机械能 D．船闸是利用大气压工作的 9．小明做了一个如图所示的简易热机，用酒精灯加热使易拉罐内的水沸腾后，蒸汽吹动小风扇转动。加热过程中忽略罐内气压的变化，则下列说法正确的是（　　） A．罐内水的内能是通过做功方式改变的 B．扇叶周围的“白气”是水蒸气液化形成的 C．热机工作过程中将内能转化为机械能 D．加热过程中酒精的热值变大 四、填空题 10． (1)如图甲所示，将活塞迅速下压，硝化棉会立即燃烧。下压过程中，空气的内能___________（选填“增大”或“减小”），这是通过___________（选填“做功”或“热传递”）的方式改变了空气的内能。 (2)如图乙所示，加热使水沸腾，水蒸气会把木塞冲开，水蒸气的内能转化成木塞的 ___________能，该过程与图___________（选填“丙”或“丁”）所示冲程的能量转化情况相同。 (3)若某汽油机飞轮的转速为3600r/min，则它每秒完成___________个冲程，做功___________次。 11．某同学利用塑料瓶制作的“水火箭”如图甲所示，其原理是压缩空气使水从“火箭”尾部向下喷出，推动“火箭”飞向空中。往“水火箭”里打气相当于图乙中内燃机的___________冲程（选填“A”或“B”）；此时是通过___________方式改变内能的。 12．小白对家中的小汽车进行了一些研究：供汽车动力的是发动机的做功冲程，汽油在汽缸内燃烧时将化学能转化为内能；若飞轮的转速为2400r/min，则在1s内汽油机对外做功__________次；在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放入一小团干燥的硝化棉，用力把活塞迅速压下，硝化棉燃烧，该过程中是通过的__________方式来改变筒内空气的内能，其能量转化情况与图__________（选填“A”“B”“C”“D”）所示汽油机冲程中的能量转化情况是一致的。 图12 图13 图14 13．在安全教育活动中，老师用如图13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。 14．如14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。 五、实验题 15．跨学科实践：制作简易汽轮机模型 【项目提出】 (1)热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制作简易________模型。 【项目实施】 (2)设计并制作：设计方案如图所示。向易拉罐内部注入大约半罐________，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，用封口泥将罐与笔的空隙处________。将易拉罐用大铁夹夹住，笔的尖端对准小风扇的扇叶。 (3)测试实验：点燃易拉罐下面的蜡烛，等待热气喷出推动扇叶转动。 ①汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能→________→________。 ②此汽轮机模型属于________（填“内”或“外”）热机。 (4)实验改进： ①同学们在测试过程中，发现加热很长时间后，笔尖处出来的水蒸气为“飘动状”，而不是“喷射状”，叶轮没有转动过。思考上述现象中存在的问题，提出一条改进措施：________。 ②改进上述问题后，笔尖处的水蒸气变为“喷射状”，叶轮转动几圈后又停止转动。同学用手拨动叶轮，叶轮转动几圈后仍停止了转动。针对叶轮进行改进的措施可以是：________。 【项目拓展】 (5)同学交流过程中，有同学设想：用凹面镜会聚太阳光替代酒精灯加热易拉罐，制成一个“太阳能蒸汽机”、你认为这个“太阳能蒸汽机”的优势是：________（写出一条即可） 六、科普阅读题 16．阅读短文，回答问题： 汽油机 发动机是汽车的动力源。汽油机以汽油为燃料，使活塞在箱体气缸中往复运动，一个工作循环经历吸气、压缩、做功和排气四个冲程，汽油机的性能和汽缸排量有关。汽缸排量指活塞一个冲程中活塞在气缸内通过的容积，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（冲程长度）。如果发动机有若干个气缸，所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量，实际汽车往往采用多缸发动机。如图所示发动机有4个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程。 (1)汽油机的吸气冲程吸入的是________________________________（选填“空气”“汽油”或“空气和汽油的混合物”），汽油机工作时将燃料燃烧得到的内能转化为___________能； (2)四缸发动机中1号汽缸在做功冲程中，4号汽缸所处的冲程是___________（填字母）； A．吸气 B．压缩 C．做功 D．排气 (3)科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同。在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度___________（选填“升高”“降低”或“不变”），这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，这款内燃机的第六冲程是___________冲程。 第1页（共4页） ◎ 第2页（共4页） 第1页（共4页） ◎ 第2页（共4页） 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 一、知识回顾 1．(1) 内能 机械能 (2) 蒸汽机 内燃机 【详解】（1）[1][2]热机是利用内能做功的机器，能将燃料燃烧时释放的内能转化为机器的机械能。 （2）[1][2]热机的种类有很多，最常见的有蒸汽机、喷气发动机、内燃机等。 2． 气缸 汽油机 柴油机 【详解】[1]内燃机的特点是燃料在机器内部的封闭空间即气缸内燃烧，生成高温高压燃气推动活塞做功。 [2][3]以汽油为燃料的内燃机称为汽油机，其特点是轻便、转速高，常用于汽车、摩托车等；以柴油为燃料的内燃机称为柴油机，其特点是效率高，常用于卡车、轮船、拖拉机等。故根据燃料种类的不同，内燃机分为汽油机和柴油机两大类。 3． 一个冲程 吸气 压缩 做功 排气 压缩冲程的能量转化由 机械能 转化 内能 。做功冲程的能量转化由 内能 转化 机械能 【详解】[1]活塞在气缸中从气缸的一端运动到另一端的过程称为一个冲程，这是描述活塞运动的基本单位。 [2][3][4][5]多数汽油机包括四个冲程：吸气冲程是第一个冲程，此时进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，吸入汽油和空气的混合物；压缩冲程是第二个冲程，此时进、排气门都关闭，活塞向上运动，压缩油气混合物，使其内能增大；做功冲程是第三个冲程，此时火花塞点燃被压缩的油气混合物，产生高温高压燃气推动活塞向下运动，对外做功；排气冲程是第四个冲程，此时排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，将废气排出气缸，为下一个循环做准备。 4． 2 2 1 2 【详解】[1]一个工作循环包括四个冲程，每个冲程活塞运动一次，因此活塞往复运动2次（一上一下为一次往复运动）。 [2]曲轴与活塞相连，活塞往复运动2次，即完成四个冲程，曲轴旋转2圈。 [3]在一个工作循环的四个冲程中，只有做功冲程对外做功1次，其余三个冲程为辅助冲程。 [4]一个工作循环中有两次能量转化：压缩冲程中机械能转化为内能，做功冲程中内能转化为机械能。 5. （1）汽油 火花塞 汽油和空气的混合物 点燃式 压缩比较小 特点：机身轻巧、转速快、噪音小 （2）柴油 喷油嘴 只吸入空气 压燃式 压缩比更大 特点：机身笨重、转速慢、噪音大 二、选择题 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 答案 A D B D D C C ABC BC 1．A 【详解】甲图中两个气门都关闭，活塞向上运动，汽缸容积减小，为压缩冲程，此冲程中机械能转化为内能。乙图中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽缸容积增大，为吸气冲程。丙图中排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，汽缸容积减小，为排气冲程。丁图中两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，汽缸容积增大，为做功冲程，此冲程中内能转化为机械能。 AB．甲是压缩冲程，能量转化为机械能转化为内能，故A正确，故B错误； C．四冲程内燃机一个工作循环的正确顺序为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，对应顺序是乙、甲、丁、丙，故C错误； D．在汽油机的四个冲程中，压缩冲程机械能转化为内能，做功冲程内能转化为机械能，并非只有做功冲程有能量转化，故D错误。 故选A。 2．D 【详解】AB. 做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，故AB错误； C. 吸气冲程吸入空气和汽油的混合物，故C错误； D. 压缩冲程中活塞对气缸内气体做功，将机械能转化为内能，故D正确。 故选D。 3．B 【详解】高压锅内气体将安全阀顶起，气体对外做功，内能转化为机械能。 AD．吸气冲程和排气冲程无内能与机械能的转化，故AD不符合题意； B．做功冲程中燃气推动活塞做功，内能转化为机械能，与题干能量转化相同，故B符合题意； C．压缩冲程中活塞压缩气体做功，机械能转化为内能，故C不符合题意。 故选B。 4．D 【详解】A． 燃料燃烧时，燃料的化学能会先释放转化为燃气的内能，之后高温高压的燃气对外做功，最终转化为飞机机身运动的机械能，故A正确； B． 该发动机需要从外界空气中获得氧气助燃，大气层外没有空气，该发动机不能在大气层外工作，故B正确； C．发动机工作时，压缩机对空气做功压缩空气，后续燃料燃烧也会释放大量热量，这两个过程都会让气体内能增加、温度升高，之后高温气体膨胀对外做功，推动轮机转动并高速从喷管喷出，气体内能减小，温度降低，因此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，柴油机是压燃式，两者不同，故D错误。 题目要求选错误的，故选D。 5．D 【详解】A．温度越高分子热运动越剧烈，板栗香气扩散越快，故A错误； B．砂石比热容较小，吸收相同热量升温较快，故B错误； C．热传递时热量总是从高温物体传向低温物体，即从铁锅传向板栗，故C错误； D．板栗炸裂时内部气体膨胀对外做功，内能转化为机械能，汽油机做功冲程也是内能转化为机械能，故D正确。 故选D。 6．C 【详解】A．走马灯的能量转化是热空气的内能转化为叶片的机械能；而汽油机压缩冲程的能量转化是机械能转化为内能，二者完全不同，故A错误； B．热空气推动叶片转动时，对叶片施加了力，且叶片在力的方向上移动了距离，热空气对叶片做了功，故B错误； C．蜡烛燃烧释放热量，周围空气吸收热量温度升高，这个过程是通过热传递实现的，故C正确； D．比热容是物质的固有特性，只和物质的种类、状态有关，和质量无关，蜡烛燃烧后剩余部分的比热容不会改变，故D错误。 故选C。 7．C 【详解】已知转速为1500r/min，换算成每秒的转速 即曲轴每秒转25转，内燃机的工作规律为完成1个工作循环，活塞完成4个冲程，曲轴转动2转，燃气对活塞做功1次；因此单缸内燃机每秒曲轴转25转，对应每秒完成12.5个工作循环，活塞完成50个冲程，燃气对活塞做功12.5次，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 8．ABC 【详解】A．长期压在一起的铅板和金板互相渗入，属于扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动，故A正确； B．机翼形状上凸下平，上方空气流速大压强小，下方流速小压强大，产生向上的升力，故B正确； C．做功冲程中高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故C正确； D．船闸的上游与闸室、下游与闸室分别构成连通器，是利用连通器原理工作的，故D错误。 故选ABC。 9．BC 【详解】A．用酒精灯给易拉罐内的水加热是通过热传递的方式增大其内能的，故A错误； B．扇叶周围的“白气”是易拉罐内喷出的水蒸气在空气中遇冷液化形成的小液滴，故B正确； C．该热机工作过程中高温高压的水蒸气推动风扇转动，水蒸气的内能转化为小风扇的机械能，故C正确； D．热值是燃料的特性，与燃料的质量、燃烧放出的热量以及燃烧情况等无关，所以加热过程中酒精的热值不变，故D错误。 故选 BC。 10．(1) 增大 做功 (2) 机械 丁 (3) 120 30 【详解】（1）下压活塞时，活塞对筒内空气施加压力做功，将机械能转化为空气的内能，因此空气的内能增大，这是通过做功的方式改变物体内能。 （2）水蒸气冲开木塞的过程中，水蒸气的内能对外做功，将内能转化为木塞的机械能； 图丁火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，因此该过程和图丁的能量转化相同。 （3）飞轮每秒转动的圈数为 因四冲程汽油机飞轮每转2圈完成4个冲程，对外做功1次，故每秒完成的冲程数为 每秒做功的次数为 11． A 做功 【详解】[1][2]往“水火箭”里打气时，压缩瓶内空气做功，将机械能转化为内能，空气的内能增大，温度升高，相当于内燃机的压缩冲程，所以与图乙中图A冲程相同，在压缩空气过程中，是通过对气体做功，使其内能增加，所以是通过做功的方式改变内能的。 12． 20 做功 B 【详解】[1]依据题目所给数据，时间单位为分钟，现将其化为秒，则 因为一个工作循环中飞轮转2次，对外做功1次，现在1s内飞轮转40次，则做功20次。 [2]用力把活塞压下，硝化棉燃烧，活塞对空气施加力的作用，使空气在力的方向上移动距离，该过程是通过做功的方式来改变内能的。 [3]甲图是机械能转化为内能，与之相同的是压缩冲程，压缩冲程中进气门和排气门都关闭，火花塞不点火，为图B。 13． 机械能/动能 做功 【详解】硬纸板被冲起，面粉燃烧释放的内能转化为硬纸板的机械能。汽油机的做功冲程也是将内能转化为机械能，它们的能量转化情况相同。 14． 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 15．(1)汽轮机 (2) 水 密封 (3) 内能 机械能 外 (4) 见解析 见解析 (5)见解析 【详解】（1）题目要求制作简易汽轮机模型。 （2）[1]向易拉罐内注入水，蜡烛加热后水会汽化成水蒸气。 [2]用封口泥将空隙密封，是为了防止水蒸气泄漏，保证蒸汽能从笔端喷出推动扇叶。 （3）[1][2]蜡烛燃烧是化学能转化为内能，内能使水变成水蒸气，水蒸气喷出推动扇叶转动，内能又转化为扇叶的机械能。 [3]外热机的特点是燃料在外部燃烧，通过加热某种物质（此处为水）产生蒸汽做功，该模型中蜡烛在易拉罐外燃烧加热水，属于外热机。 （4）[1]水蒸气呈“飘动状”而非“喷射状”，是因为蒸汽喷出的压力或速度不足，通过减小喷出口径、提高加热功率、减少待加热水量等方式来改进，写出其中一条即可。 [2] 叶轮转动几圈后停止，是因为摩擦阻力大、叶轮惯性大或蒸汽对扇叶的作用力不足，针对这些问题提出改进措施即可。比如：减小叶轮的质量；给叶轮的转轴添加润滑油；增加扇叶的数量或增大扇叶面积，写出其中一条即可。 （5）太阳能蒸汽机利用太阳能加热，相比酒精灯加热，在能源利用、环保、安全等方面有明显优势，写出其中一条即可。 16．(1) 空气和汽油的混合物 机械 (2)A (3) 降低 排气 【详解】（1）汽油机的吸气冲程吸入的是空气和汽油的混合物；汽油机工作时将燃料燃烧得到的内能转化为机械能。 （2） 四缸发动机各个汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程。当1号汽缸在做功冲程中，4号汽缸活塞向下运动，所处的冲程是吸气冲程。故选A。 （3）水蒸气推动活塞再次做功，对外做功，内能减小，温度降低；在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，然后水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸的水，所以第六冲程是排气冲程。 $