12.4 热机（重难点专练）物理鲁科版（五四学制）九年级上册

12.4 热机（题型突破） 题型01 热机的种类 题型02 汽油机和柴油机的构造与工作过程 题型03 热值的公式及相关计算 题型04 热机的效率及其计算 ▌题型01 热机的种类 1．2025年4月24日在酒泉卫星发射中心，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭发射升空。关于火箭发动机，下列说法正确的是（     ） A．火箭发动机使用比热容大的燃料 B．火箭燃料燃烧越充分，热值越大 C．火箭发动机主要通过做功获得机械能 D．火箭发动机属于内燃机 2．人们出行选择的交通工具越来越多样化，如图所示的交通工具中利用汽油机工作的是（     ） A．雪橇 B．共享单车 C．电动平衡车 D．小汽车 3．因为柴油机汽缸内气体的温度更高，压强更大，所以可输出更大的功率，对柴油机相关零件的强度要求也更___，因此柴油机相对比较笨重。故汽油机作为动力装置大多用在____、飞机等交通工具上；柴油机则多用于载重汽车、_____、轮船、拖拉机等。 4．一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为，该柴油机活塞对外做功____________次。火箭发动机____________（选填“属于”或“不属于”）热机 5．2025年10月31日，搭载神舟二十一号载人飞船的长征二号F遥二十一运载火箭在酒泉卫星发射中心成功点火发射。该运载火箭的发动机________（选填“属于”或“不属于”）热机；火箭燃料充分燃烧时，其热值________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 ▌题型02 汽油机和柴油机的构造与工作过程 6．小育家最近购置了一辆油电混合动力汽车，同时装备了热动力源（传统的汽油机）和电动力源（电池和电动机）。热动力源为四缸四冲程汽油机，下图为汽油机的四冲程示意图。若飞轮转速为时，下列说法正确的是（     ） A．汽油机和电动机均属于热机中的内燃机 B．汽油机正常工作时，每秒对外做功次 C．将内能转化为机械能的冲程为图甲所示的冲程 D．四个冲程中，图丙所示冲程汽缸内气体温度最低 7．下列有关柴油机和汽油机的说法不正确的是（     ） A．汽油机有火花塞，柴油机有喷油嘴 B．除做功冲程外，其余冲程都靠飞轮的惯性完成 C．汽油机的效率一般比柴油机的高 D．汽油机的点火方式是点燃式，柴油机是压燃式 8．某单缸四冲程汽油机飞轮的转速为3600r/min，则1秒钟经过_________个冲程，对外做功______________次；汽油机和柴油机在构造上的区别是：汽油机有______________，而柴油机有______________。 9．发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质，现代汽车主要分汽油与柴油两类发动机。 (1)柴油机吸气冲程吸入的物质是____________（选填“空气”“柴油”或“空气和柴油的混合物”） (2)图a所示为汽油机____________冲程，将内能转化为____________能。 (3)图e是汽油机的能量流向图，其效率为____________（用图中的物理量符号表示）；汽油的热值为，现有汽油10g，取其中一半完全燃烧，剩余汽油的热值是____________。 (4)如图为甲、乙两汽油机的数据。两者相比，甲汽油机____________（填字母） A．热机效率较大 B．热机效率较小 C．产生的有用机械能较少 D．产生的有用机械能一样多 10．如图所示是柴油机的四个冲程的示意图，图中表示压缩冲程的是图______（填图号）；该柴油机吸气冲程吸入的是______，一个工作循环中活塞往复运动______次。 ▌题型03 热值的公式及相关计算 11．甲、乙两种燃料的热值之比为2:1，质量之比为4:1，这两种燃料完全燃烧放出的热量之比为（     ） A．1:8 B．2:1 C．8:1 D．1:2 12．如图，某工厂研发的氢燃料公交车正在厂内测试，它以的牵引力带动车辆在水平路面匀速直线运行2km，消耗氢燃料0.5kg，若氢的热值是，则（     ） A．消耗了部分氢燃料后，储氢罐内剩余的氢的热值变小 B．本测试中，公交车克服阻力做功 C．氢燃料完全燃烧放出的热量为 D．氢燃料发动机的工作效率约40% 13．汽车发动机工作时，若汽油在发动机内燃烧不充分，排气管会冒“黑烟”，这时汽油的热值将__________，发动机的效率将__________，这意味着在做功同样多的情况下，与正常工作时相比，此时消耗的汽油质量将__________。（均选填“变大”“变小”或“不变”） 14．如图是某汽油机的某个冲程示意图。 (1)该冲程将机械能转化为__________能。 (2)汽油燃烧时，热值__________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 (3)若该汽油机的效率为，完全燃烧的汽油放出的热量可以对外做功__________，若汽油机的效率提升，则对外做相同的功可节省汽油__________。（汽油的热值为） 15．如图所示，“围炉煮茶”是一种流行的休闲方式，通常采用木炭作为燃料。茶壶中装入0.5kg初温为32℃的山泉水，用围炉加热至100℃，消耗了20g木炭。已知，木炭热值。求： (1)水吸收的热量； (2)20g木炭完全燃烧放出的热量； (3)围炉的加热效率。 ▌题型04 热机的效率及其计算 16．关于内能和内能的利用，下列说法正确的是（     ） A．的冰与的水内能相同 B．热量可以从内能小的向内能大的传递 C．天然气燃烧不充分时，其热值变小 D．热机消耗的燃料越多，其效率越低 17．如图，燃料未完全燃烧损失5%的能量，废气带走30%的能量，克服摩擦消耗15%的能量，机械传热损失10%的能量，则该热机的热机效率为（     ） A．65% B．45% C．40% D．30% 18．如图所示，是一台四冲程汽油机的剖面图，该冲程是_________冲程；轮船上应用最广泛的内燃机是柴油机，是因为柴油机的效率比汽油机的效率_________。 19．一辆汽车以恒定的功率在平直公路上行驶，其v-t图像如图所示。设汽车在行驶过程中所受的阻力恒为3000N。（）求： (1)该汽车行驶时的功率； (2)0~10s内，该汽车发动机牵引力做的功； (3)若该汽车在0~10s内消耗了0.05kg的汽油，则此过程中发动机的效率。 20．山西拥有丰富的历史文化遗产。暑假期间小明一家从平遥古城自驾前往五台山，进行古建筑研学旅行。平遥古城到五台山全程约360km，驾车前往大约需要4h。（汽油的热值q取5×107J/kg，汽油的密度ρ取0.8×103kg/m3） (1)求汽车的平均速度。 (2)汽车全程消耗汽油25L，求汽油完全燃烧放出的热量Q。 (3)若汽车发动机全程的平均功率为25kW，求汽车发动机的效率。 2 / 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（题型突破） 题型01 热机的种类 题型02 汽油机和柴油机的构造与工作过程 题型03 热值的公式及相关计算 题型04 热机的效率及其计算 ▌题型01 热机的种类 1．2025年4月24日在酒泉卫星发射中心，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭发射升空。关于火箭发动机，下列说法正确的是（     ） A．火箭发动机使用比热容大的燃料 B．火箭燃料燃烧越充分，热值越大 C．火箭发动机主要通过做功获得机械能 D．火箭发动机属于内燃机 【答案】C 【详解】A．火箭发动机需选用热值大的燃料，相同质量下可释放更多内能，与比热容无关，故A错误； B． 热值是燃料的固有特性，仅与燃料种类有关，与燃烧充分程度无关，故B错误； C．火箭发动机工作时，燃料燃烧产生的内能通过做功转化为火箭的机械能，故C正确； D．内燃机是燃料在汽缸内部燃烧的热机，火箭自带氧化剂，工作模式不需要活塞结构，也不需要从外界吸入助燃气体，不属于内燃机，故D错误。 故选 C。 2．人们出行选择的交通工具越来越多样化，如图所示的交通工具中利用汽油机工作的是（     ） A．雪橇 B．共享单车 C．电动平衡车 D．小汽车 【答案】D 【详解】雪橇、共享单车、电动平衡车在工作时，都没有使用汽油机；小汽车工作时使用汽油作燃料，是使用汽油机工作的。故选D。 3．因为柴油机汽缸内气体的温度更高，压强更大，所以可输出更大的功率，对柴油机相关零件的强度要求也更___，因此柴油机相对比较笨重。故汽油机作为动力装置大多用在____、飞机等交通工具上；柴油机则多用于载重汽车、_____、轮船、拖拉机等。 【答案】 高 小汽车 火车 【详解】柴油机工作时压强大、温度高，对零件强度要求更高，且较为笨重、输出功率大，适用于载重汽车、火车、轮船、拖拉机等需要大功率的场景；汽油机相对轻巧，适用于小汽车、飞机等对重量要求较高的交通工具。 4．一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为，该柴油机活塞对外做功____________次。火箭发动机____________（选填“属于”或“不属于”）热机 【答案】 30 属于 【详解】飞轮1s转动的转数为 飞轮每转动2周对外做功1次，故1s对外做功次数为 次 因火箭发动机工作时将内能转化为机械能，故属于热机。 5．2025年10月31日，搭载神舟二十一号载人飞船的长征二号F遥二十一运载火箭在酒泉卫星发射中心成功点火发射。该运载火箭的发动机________（选填“属于”或“不属于”）热机；火箭燃料充分燃烧时，其热值________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 属于 不变 【详解】火箭发动机通过燃料燃烧释放内能，推动火箭运动（将内能转化为机械能），因此火箭发动机属于热机。 热值是燃料的一种特性，仅与燃料种类有关，与燃烧是否充分无关，故燃料充分燃烧时热值不变。 ▌题型02 汽油机和柴油机的构造与工作过程 6．小育家最近购置了一辆油电混合动力汽车，同时装备了热动力源（传统的汽油机）和电动力源（电池和电动机）。热动力源为四缸四冲程汽油机，下图为汽油机的四冲程示意图。若飞轮转速为时，下列说法正确的是（     ） A．汽油机和电动机均属于热机中的内燃机 B．汽油机正常工作时，每秒对外做功次 C．将内能转化为机械能的冲程为图甲所示的冲程 D．四个冲程中，图丙所示冲程汽缸内气体温度最低 【答案】C 【详解】A．电动机将电能转化为机械能，不属于热机，故A错误； B．飞轮转速 ，四冲程汽油机飞轮每转2圈对外做功1次，四缸汽油机每秒对外做功次数 ，故B错误； C．图甲中两气门关闭，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，故C正确； D．图丙中两气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，机械能转化为内能，汽缸内气体温度升高，图乙吸气冲程温度最低，故D错误。 故选C。 7．下列有关柴油机和汽油机的说法不正确的是（     ） A．汽油机有火花塞，柴油机有喷油嘴 B．除做功冲程外，其余冲程都靠飞轮的惯性完成 C．汽油机的效率一般比柴油机的高 D．汽油机的点火方式是点燃式，柴油机是压燃式 【答案】C 【详解】A．汽油机和柴油机构造上的主要区别是：汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故A正确，不符合题意； B．四冲程内燃机仅做功冲程对外输出动力，其余冲程依靠飞轮惯性完成，故B正确，不符合题意； C．柴油机压缩冲程压缩程度更高，能量利用效率更高，柴油机效率通常高于汽油机，故C错误，符合题意； D．汽油机为火花塞引燃的点燃式，柴油机为压缩空气升温引燃柴油的压燃式，故D正确，不符合题意。 故选C。 8．某单缸四冲程汽油机飞轮的转速为3600r/min，则1秒钟经过_________个冲程，对外做功______________次；汽油机和柴油机在构造上的区别是：汽油机有______________，而柴油机有______________。 【答案】 120 30 火花塞 喷油嘴 【详解】每秒飞轮转动的转数 因四冲程汽油机飞轮每转2周完成4个冲程、对外做功1次，故1s经过冲程数为120个，对外做功次数为30次。 汽油机顶部设置火花塞，柴油机顶部设置喷油嘴，为二者构造核心区别。 9．发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质，现代汽车主要分汽油与柴油两类发动机。 (1)柴油机吸气冲程吸入的物质是____________（选填“空气”“柴油”或“空气和柴油的混合物”） (2)图a所示为汽油机____________冲程，将内能转化为____________能。 (3)图e是汽油机的能量流向图，其效率为____________（用图中的物理量符号表示）；汽油的热值为，现有汽油10g，取其中一半完全燃烧，剩余汽油的热值是____________。 (4)如图为甲、乙两汽油机的数据。两者相比，甲汽油机____________（填字母） A．热机效率较大 B．热机效率较小 C．产生的有用机械能较少 D．产生的有用机械能一样多 【答案】(1) 空气 (2) 做功 机械 (3) (4)BD 【详解】（1）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气缸。 （2）图a中汽油机两气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为做功冲程，该冲程将内能转化为机械能。 （3）热机效率为有用机械能与总燃气内能的比值，故用表示； 热值是燃料的特性，仅与燃料的种类有关，与质量无关，剩余汽油热值不变，为。 （4）AB．甲汽油机有用机械能占比为25%，即热机效率为25%；乙汽油机有用机械能占比为30%，即热机效率为30%，故甲热机效率较小，故A不符合题意，B符合题意； CD．甲的总能量为 甲的有用机械能为 乙的总能量为 乙的有用机械能为 故两者产生的有用机械能一样多，故C不符合题意，D符合题意。 故选BD。 10．如图所示是柴油机的四个冲程的示意图，图中表示压缩冲程的是图______（填图号）；该柴油机吸气冲程吸入的是______，一个工作循环中活塞往复运动______次。 【答案】 b 空气 2 【详解】因压缩冲程的特征为两气门均关闭、活塞向上运动，故图b为压缩冲程。柴油机吸气冲程吸入空气。四冲程柴油机一个工作循环中活塞往复运动2次。 ▌题型03 热值的公式及相关计算 11．甲、乙两种燃料的热值之比为2:1，质量之比为4:1，这两种燃料完全燃烧放出的热量之比为（     ） A．1:8 B．2:1 C．8:1 D．1:2 【答案】C 【详解】由可知，两种燃料完全燃烧放出的热量之比为，故选C。 12．如图，某工厂研发的氢燃料公交车正在厂内测试，它以的牵引力带动车辆在水平路面匀速直线运行2km，消耗氢燃料0.5kg，若氢的热值是，则（     ） A．消耗了部分氢燃料后，储氢罐内剩余的氢的热值变小 B．本测试中，公交车克服阻力做功 C．氢燃料完全燃烧放出的热量为 D．氢燃料发动机的工作效率约40% 【答案】D 【详解】A．热值是燃料的特性，与质量无关，所以消耗了部分氢燃料后，剩余氢的热值不变，故A不符合题意； B．公交车匀速直线运行，阻力 路程 克服阻力做功，故B不符合题意； C．氢燃料完全燃烧放出的热量，故C不符合题意； D．牵引力做功 发动机工作效率 故D符合题意。 故选D。 13．汽车发动机工作时，若汽油在发动机内燃烧不充分，排气管会冒“黑烟”，这时汽油的热值将__________，发动机的效率将__________，这意味着在做功同样多的情况下，与正常工作时相比，此时消耗的汽油质量将__________。（均选填“变大”“变小”或“不变”） 【答案】 不变 变小 变大 【详解】热值是燃料的固有属性，仅与燃料种类有关，故汽油热值不变。因汽油燃烧不充分，相同质量汽油完全燃烧释放的总能量中，转化为有用功的比例降低，故发动机效率变小。由可知，有用功相同时，变小则需燃料燃烧释放的总热量变大，由可知，汽油热值不变，故消耗的汽油质量变大。 14．如图是某汽油机的某个冲程示意图。 (1)该冲程将机械能转化为__________能。 (2)汽油燃烧时，热值__________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 (3)若该汽油机的效率为，完全燃烧的汽油放出的热量可以对外做功__________，若汽油机的效率提升，则对外做相同的功可节省汽油__________。（汽油的热值为） 【答案】(1)内 (2)不变 (3) 5 【详解】（1）由图中气门关闭、活塞向上运动可知该冲程为压缩冲程，将机械能转化为内能。 （2）热值是燃料的固有特性，仅与燃料种类有关，与燃烧程度无关，故汽油燃烧时热值不变。 （3）完全燃烧15kg汽油放出的热量为 可得对外做的有用功为 效率提升后新的效率 因对外做功相同，所需汽油质量为 节省的汽油质量为 15．如图所示，“围炉煮茶”是一种流行的休闲方式，通常采用木炭作为燃料。茶壶中装入0.5kg初温为32℃的山泉水，用围炉加热至100℃，消耗了20g木炭。已知，木炭热值。求： (1)水吸收的热量； (2)20g木炭完全燃烧放出的热量； (3)围炉的加热效率。 【答案】(1) (2) (3)21% 【详解】（1）水吸收的热量 （2）20g木炭完全燃烧放出的热量 （3）围炉的加热效率 ▌题型04 热机的效率及其计算 16．关于内能和内能的利用，下列说法正确的是（     ） A．的冰与的水内能相同 B．热量可以从内能小的向内能大的传递 C．天然气燃烧不充分时，其热值变小 D．热机消耗的燃料越多，其效率越低 【答案】B 【详解】A．内能大小与物体质量、温度、状态均有关，二者状态不同，质量未知，内能无法比较，故A错误； B．热传递的条件是两物体存在温度差，与内能大小无关，若内能小的物体温度高于内能大的物体，热量即可从内能小的向内能大的传递，故B正确； C．热值是燃料的固有属性，仅与燃料种类有关，与燃烧是否充分无关，故C错误； D．热机效率由有用功与燃料完全燃烧放出的总热量的比值决定，与消耗燃料的质量无直接关系，故D错误。 故选B。 17．如图，燃料未完全燃烧损失5%的能量，废气带走30%的能量，克服摩擦消耗15%的能量，机械传热损失10%的能量，则该热机的热机效率为（     ） A．65% B．45% C．40% D．30% 【答案】C 【详解】由题意可知，总损失占比 热机效率是转化为对外做有用功的能量占燃料总能量的比例，即 故选C。 18．如图所示，是一台四冲程汽油机的剖面图，该冲程是_________冲程；轮船上应用最广泛的内燃机是柴油机，是因为柴油机的效率比汽油机的效率_________。 【答案】 压缩 高 【详解】由图中两气门均关闭、活塞上行，可知该冲程为压缩冲程；柴油机效率高于汽油机，动力也强，所以轮船上应用最广泛的内燃机是柴油机。 19．一辆汽车以恒定的功率在平直公路上行驶，其v-t图像如图所示。设汽车在行驶过程中所受的阻力恒为3000N。（）求： (1)该汽车行驶时的功率； (2)0~10s内，该汽车发动机牵引力做的功； (3)若该汽车在0~10s内消耗了0.05kg的汽油，则此过程中发动机的效率。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）由图可知，10s后汽车以20m/s的速度做匀速直线运动，此时汽车的牵引力，该汽车行驶时的功率 （2）由汽车的功率恒定，0~10s内，该汽车发动机牵引力做的功 （3）0.05kg汽油完全燃烧放出的热量 发动机效率为牵引力做的有用功与燃料完全燃烧放出总热量的比值，因此发动机的效率 20．山西拥有丰富的历史文化遗产。暑假期间小明一家从平遥古城自驾前往五台山，进行古建筑研学旅行。平遥古城到五台山全程约360km，驾车前往大约需要4h。（汽油的热值q取5×107J/kg，汽油的密度ρ取0.8×103kg/m3） (1)求汽车的平均速度。 (2)汽车全程消耗汽油25L，求汽油完全燃烧放出的热量Q。 (3)若汽车发动机全程的平均功率为25kW，求汽车发动机的效率。 【答案】(1)90km/h (2) (3)36% 【详解】（1）汽车的平均速度 （2）汽油的质量 汽油完全燃烧放出的热量 （3）汽车发动机输出的机械功为 汽车发动机的效率为 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $