12.4 热机与社会发展 题型专练 2026-2027学年初中物理沪粤版九年级上册

沪粤版（2024）九年级上册12.4 热机与社会发展 题型专练 【题型1】热机及其能量转化 【典例】景颇族的祖先曾发明一种活塞式点火器，如图所示。以牛角做套筒，木质推杆前端粘附艾绒(一种很容易被点燃的物质)。取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒即燃，随即将杆拔出，口吹立见火苗，与手推杆入筒过程能量转化过程相同的冲程是(   ) A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程 【举一反三1】如图所示的是某学校自制的教具，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，实验时从上方瓶口喷入液态酒精并盖上一次性纸杯，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸杯即刻飞出，瓶口出现白雾。气体推动纸杯飞出的过程中(　　) A.外界对气体做功，气体内能增加 B.气体膨胀对外做功，内能增加 C.能量转化与内燃机的压缩冲程能量转化相同 D.能量转化与内燃机的做功冲程能量转化相同 【举一反三2】2024年10 月30日凌晨4时27分，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射升空，火箭起飞时，采用液态氢作为燃料，原因是液态氢的    (选填“比热容”或“热值”)大。燃料燃烧时，把燃料的      能转化为内能，最终转化为火箭升空的机械能。 【举一反三3】搭载神舟十九号飞船的长征运载火箭发射升空，燃料燃烧产生的内能转化为火箭的      能，该过程与汽油机的      冲程能量转化相同；飞船与空间站成功对接后，以空间站为参照物，飞船是      的。 【题型2】汽油机的工作原理 【典例】小明学习热学知识之后，对下图中相关现象进行了解释，其中说法正确的是(　　) A.图甲中的塞子冲出后，乙醚的内能增加 B.图甲中金属筒内乙醚的内能增加是通过做功的方式 C.图乙中的汽油机是做功冲程，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能减小 D.图乙的汽油机在工作时热机的效率控制合理可以达到100％ 【举一反三1】如图所示是一款单缸四冲程汽油机的某冲程示意图。下列有关说法正确的是(    ) A.图示是做功冲程，主要的能量转化是内能转化为机械能 B.汽油机和柴油机的结构相似，其顶部都有火花塞 C.汽车尾气中的“汽油味”越浓，汽油的热值越小 D.使用水做汽车发动机的冷却液，主要是因为水的比热容小 【举一反三2】为制造压缩空气动力汽车，工程师将装有压缩空气的钢瓶与空气动力发动机链接。该单缸发动机的一个工作循环只有进气冲程和排气冲程两个冲程，如图所示。发动机对外做功的是    　　　    冲程，此过程中钢瓶内压缩空气的内能        (选填“增大”“不变”或“减小”)。若该发动机的转速为1200r/min，则1s内发动机对外做功        次。 【举一反三3】如图所示是单缸四冲程汽油机的      冲程，汽油机工作时，需要用水为其降温，这是利用水的      较大的特点。《本草纲目》记载：“琥珀如血色，以布拭热，吸得芥子者真也”。“拭”指摩擦，“以布拭热”是通过      的方式改变琥珀的内能。 【题型3】汽油机与柴油机的区别 【典例】汽油机和柴油机相比较，下列叙述中正确的是(   ) A.吸气冲程中吸入汽缸的都是空气 B.在压缩冲程末的点火方式是相同的 C.柴油机里推动活塞做功的燃气的压强比汽油机里的高 D.一般情况下，汽油机的效率都比柴油机的高 【举一反三1】2024年4月20日，我国自主研制的全球首款本体热效率达53.09%的柴油机正式亮相世界内燃机大会，刷新了柴油机热效率的世界纪录。如图所示，这是四冲程柴油机的(　　) A.进气冲程 B.排气冲程 C.做功冲程 D.压缩冲程 【举一反三2】如图所示是某种内燃机某一冲程的示意图，由图可知：这种内燃机是      (选填“汽油机”或“柴油机”)，该冲程是      冲程。 【举一反三3】汽油机和柴油机都属于内燃机，做功冲程都是将           能转化为机械能，但它们也存在很多不同点，如柴油机的点火方式为压燃式，而汽油机的点火方式为           。 【题型4】热机的效率 【典例】如图为某汽油机工作时的能量流向图，其完全燃烧10kg汽油可输出的有用功为      J。(汽油的热值取) 【举一反三1】2023年5月30日，在酒泉基地发射的“神舟十六号”载人飞船升空过程中，燃料舱内的液态氢的热值      (选填“变大”“不变”或“变小”)；一台四冲程汽油机，完全燃烧2kg的汽油可以转化为2.3×107J的机械能，2kg汽油完全燃烧放出的热量为      J，该汽油机的热机效率是      。(已知汽油的热值为4.6×107J/kg) 【举一反三2】油电混合动力汽车是新型节能汽车，这种汽车在内燃机启动时，可以给车提供动力，同时也给动力蓄电池组充电，如图所示为我国自行研发生产的新能源混合动力汽车比亚迪“唐DMi”，行驶之前其所用的蓄电池组储存了的电能是，若该车匀速直线行驶了40km，此时所受平均阻力为900N，蓄电池的电能也增加了12%，内燃机共消耗燃油 3kg。()则： (1)该汽车此次行驶中，若燃油完全燃烧可放出多少热量？ (2)该汽车行驶中牵引力做了多少功？ (3)该汽车内燃机的效率是多大？(结果保留百分号前一位小数) 【举一反三3】小华家使用的是天然气热水器，小华尝试估测该热水器的效率，以核对铭牌上的数值是否准确。当家中只有该热水器使用天然气时，把25kg的水从20℃加热到30℃，天然气表的示数由1365.05m3变为1365.17m3。已知水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值q=3.5×107J/m3。求： (1)25kg水吸收的热量； (2)消耗的天然气完全燃烧放出的热量； (3)该热水器的效率。 沪粤版（2024）九年级上册 第十二章 内能与热机12.4 热机与社会发展 题型专练（参考答案） 【题型1】热机及其能量转化 【典例】景颇族的祖先曾发明一种活塞式点火器，如图所示。以牛角做套筒，木质推杆前端粘附艾绒(一种很容易被点燃的物质)。取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒即燃，随即将杆拔出，口吹立见火苗，与手推杆入筒过程能量转化过程相同的冲程是(   ) 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】封闭的气体被推杆压缩过程中，活塞对气体做功，气体内能增加，是机械能转化为内能；汽油机的压缩冲程是机械能转化为内能的冲程，与上述能量转化相同。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【举一反三1】如图所示的是某学校自制的教具，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，实验时从上方瓶口喷入液态酒精并盖上一次性纸杯，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸杯即刻飞出，瓶口出现白雾。气体推动纸杯飞出的过程中(　　) A.外界对气体做功，气体内能增加 B.气体膨胀对外做功，内能增加 C.能量转化与内燃机的压缩冲程能量转化相同 D.能量转化与内燃机的做功冲程能量转化相同 【答案】D 【解析】气体推动纸杯飞出的过程中，气体膨胀对外做功，内能减小，能量转化由内能转化为机械能，内燃机的做功冲程中，内能转化为机械能，能量转化与内燃机的做功冲程能量转化相同，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 【举一反三2】2024年10 月30日凌晨4时27分，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射升空，火箭起飞时，采用液态氢作为燃料，原因是液态氢的    (选填“比热容”或“热值”)大。燃料燃烧时，把燃料的      能转化为内能，最终转化为火箭升空的机械能。 【答案】热值　　化学 【解析】火箭一般使用液态氢作为燃料，原因是液态氢具有较大的热值，与其它燃料相比，完全燃烧相同质量的液态氢和其他燃料时，液态氢可以释放出更多的热量。 燃料燃烧时，放出热量，把燃料的化学能转化为内能，产生大量高温高压的燃气，燃气对火箭做功，将内能转化为火箭的机械能，使得火箭的机械能增大。 【举一反三3】搭载神舟十九号飞船的长征运载火箭发射升空，燃料燃烧产生的内能转化为火箭的      能，该过程与汽油机的      冲程能量转化相同；飞船与空间站成功对接后，以空间站为参照物，飞船是      的。 【答案】机械　　 做功　　静止 【解析】火箭升空时，燃料燃烧产生高温气体，气体推动火箭加速升空，释放的内能转化为火箭的机械能。这与四冲程汽油机的做功冲程的能量转化过程相同，都是将内能转化为机械能。 飞船与空间站成功对接后，以空间站为参照物，飞船的相对位置不变，是静止的。 【题型2】汽油机的工作原理 【典例】小明学习热学知识之后，对下图中相关现象进行了解释，其中说法正确的是(　　) A.图甲中的塞子冲出后，乙醚的内能增加 B.图甲中金属筒内乙醚的内能增加是通过做功的方式 C.图乙中的汽油机是做功冲程，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能减小 D.图乙的汽油机在工作时热机的效率控制合理可以达到100％ 【答案】C 【解析】乙醚对塞子做功，塞子冲出后，乙醚的内能转化为塞子的机械能，乙醚的内能减少，故A错误； 皮条摩擦金属筒，摩擦生热，这是做功的方式增加金属筒的内能，而金属筒里的乙醚的内能增加是通过热传递的方式，故B错误； 图中两气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是汽油机的做功冲程，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，内能转化为机械能，气体的内能减小，故C正确； 汽油机工作过程中的能量损失是不可避免的，机械效率不可能达到100%，故D错误。 故选C。 【举一反三1】如图所示是一款单缸四冲程汽油机的某冲程示意图。下列有关说法正确的是(    ) A.图示是做功冲程，主要的能量转化是内能转化为机械能 B.汽油机和柴油机的结构相似，其顶部都有火花塞 C.汽车尾气中的“汽油味”越浓，汽油的热值越小 D.使用水做汽车发动机的冷却液，主要是因为水的比热容小 【答案】A 【解析】图示进气门和排气门关闭，活塞向下运动，火花塞点火，是做功冲程，主要的能量转化是内能转化为机械能，故A正确； 汽油机和柴油机的结构相似，但汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故B错误； 汽车尾气中的“汽油味”越浓，说明燃烧越不充分，效率越低，但汽油的热值不变，故C错误； 使用水做汽车发动机的冷却液，主要是因为水的比热容大，相同质量的水和其他物质相比，升高相同的温度时，水吸收的热量多，故D错误。 故选A。 【举一反三2】为制造压缩空气动力汽车，工程师将装有压缩空气的钢瓶与空气动力发动机链接。该单缸发动机的一个工作循环只有进气冲程和排气冲程两个冲程，如图所示。发动机对外做功的是    　　　    冲程，此过程中钢瓶内压缩空气的内能        (选填“增大”“不变”或“减小”)。若该发动机的转速为1200r/min，则1s内发动机对外做功        次。 【答案】进气　　减小 　　20 【解析】如图所示，进气冲程中压缩空气进入气缸，压缩空气对活塞做功，将内能转化为机械能，是发动机对外做功，该过程中钢瓶内压缩空气的内能减少，温度降低。 由题意和图示可知，该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，飞轮转一周，对外做功一次。若该发动机飞轮的转速为，则ls内发动机有20个工作循环，对外做功20次。 【举一反三3】如图所示是单缸四冲程汽油机的      冲程，汽油机工作时，需要用水为其降温，这是利用水的      较大的特点。《本草纲目》记载：“琥珀如血色，以布拭热，吸得芥子者真也”。“拭”指摩擦，“以布拭热”是通过      的方式改变琥珀的内能。 【答案】压缩　　比热容　　做功 【解析】从图中可以看出，进气门和排气门关闭，活塞向上运动，即此时处于压缩冲程。 汽油机工作时，会产生大量的热，水的比热容较大，升高相同的温度，水可以吸收较多的热量，因此用水为其降温。 由题意可知，用布擦拭琥珀，布与琥珀摩擦，对琥珀做功，使琥珀的内能增大，温度升高，这是通过做功的方式改变琥珀的内能。 【题型3】汽油机与柴油机的区别 【典例】汽油机和柴油机相比较，下列叙述中正确的是(   ) A.吸气冲程中吸入汽缸的都是空气 B.在压缩冲程末的点火方式是相同的 C.柴油机里推动活塞做功的燃气的压强比汽油机里的高 D.一般情况下，汽油机的效率都比柴油机的高 【答案】C 【解析】汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入的是空气，故A错误； 汽油机的点火方式是点燃式，柴油机是压燃式，故B错误； 柴油机里推动活塞做功的燃气的压强比汽油机里的高，动力更强，故C正确； 一般情况下，汽油机的效率都比柴油机的低，故D错误。 故选C。 【举一反三1】2024年4月20日，我国自主研制的全球首款本体热效率达53.09%的柴油机正式亮相世界内燃机大会，刷新了柴油机热效率的世界纪录。如图所示，这是四冲程柴油机的(　　) A.进气冲程 B.排气冲程 C.做功冲程 D.压缩冲程 【答案】D 【解析】由图可知，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 【举一反三2】如图所示是某种内燃机某一冲程的示意图，由图可知：这种内燃机是      (选填“汽油机”或“柴油机”)，该冲程是      冲程。 【答案】柴油机　　压缩 【解析】由图知，内燃机的顶端是喷油嘴，所以是柴油机；图中两气门均关闭，活塞上行，所以是压缩冲程。 【举一反三3】汽油机和柴油机都属于内燃机，做功冲程都是将           能转化为机械能，但它们也存在很多不同点，如柴油机的点火方式为压燃式，而汽油机的点火方式为           。 【答案】内　　点燃式 【解析】热机是利用内能来做功的机器，即汽油机和柴油机的做功冲程都是将内能转化为机械能。 由课本的知识可知，汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式。 【题型4】热机的效率 【典例】如图为某汽油机工作时的能量流向图，其完全燃烧10kg汽油可输出的有用功为      J。(汽油的热值取) 【答案】 【解析】根据，10kg汽油完全燃烧放出的热量 根据汽油机工作时的能量流向图，可得汽油机的效率为 利用，该汽油机消耗10kg汽油可输出有用功为 【举一反三1】2023年5月30日，在酒泉基地发射的“神舟十六号”载人飞船升空过程中，燃料舱内的液态氢的热值      (选填“变大”“不变”或“变小”)；一台四冲程汽油机，完全燃烧2kg的汽油可以转化为2.3×107J的机械能，2kg汽油完全燃烧放出的热量为      J，该汽油机的热机效率是      。(已知汽油的热值为4.6×107J/kg) 【答案】不变　　　9.2×107　　　25% 【解析】热值是燃料的一种特性，与燃料质量及燃烧情况无关，所以载人飞船升空过程中，燃料舱内的液态氢的热值不变。 2kg汽油完全燃烧放出的热量为 该汽油机的热机效率是 【举一反三2】油电混合动力汽车是新型节能汽车，这种汽车在内燃机启动时，可以给车提供动力，同时也给动力蓄电池组充电，如图所示为我国自行研发生产的新能源混合动力汽车比亚迪“唐DMi”，行驶之前其所用的蓄电池组储存了的电能是，若该车匀速直线行驶了40km，此时所受平均阻力为900N，蓄电池的电能也增加了12%，内燃机共消耗燃油 3kg。()则： (1)该汽车此次行驶中，若燃油完全燃烧可放出多少热量？ (2)该汽车行驶中牵引力做了多少功？ (3)该汽车内燃机的效率是多大？(结果保留百分号前一位小数) 【答案】(1)　　　(2)　　　(3)34.8% 【解析】(1)若燃油完全燃烧可放出的热量为 (2)牵引力做功 (3)蓄电池增加的电能为 汽车内燃机的效率 【举一反三3】小华家使用的是天然气热水器，小华尝试估测该热水器的效率，以核对铭牌上的数值是否准确。当家中只有该热水器使用天然气时，把25kg的水从20℃加热到30℃，天然气表的示数由1365.05m3变为1365.17m3。已知水的比热容c=4.2×103J/(kg·℃)，天然气的热值q=3.5×107J/m3。求： (1)25kg水吸收的热量； (2)消耗的天然气完全燃烧放出的热量； (3)该热水器的效率。 【答案】(1)1.05×106J　　　(2)4.2×106J　　　(3)25% 【解析】(1)水吸收的热量Q吸=cm水Δt=4.2×103J/(kg·℃)×25kg×(30℃-20℃)=1.05×106J (2)消耗的天然气V=1365.17m3-1365.05m3=0.12m3 天然气完全燃烧放出的热量Q放=qV=3.5×107J/m3×0.12m3=4.2×106J (3)该热水器的热效率 学科网（北京）股份有限公司 $