2.2 动力机械（高效培优·讲义）科学新教材浙教版九年级下册

2.2 动力机械 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 　考点01 动力机械的发展历程与热机原理 　考点02 四冲程汽油机的工作过程 　考点03 汽油机与柴油机的比较 　考点04 内燃机的改良与喷气发动机　 03 避坑指南·解题通法 角度01 四冲程的判断与辨析 　角度02 热机中的能量转化　 角度03热机效率与能量损耗 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1. 了解动力机械的发展历程，知道热机的概念，能区分外燃机与内燃机，能列举蒸汽机、内燃机、喷气发动机等典型热机。 2. 理解热机中“燃料化学能→燃气内能→机械能”的能量转化路径，知道热机效率总小于 100%，能说出能量损失的主要途径。 3. 认识汽油机的结构，理解四冲程汽油机的工作过程，能根据气门开闭和活塞运动方向判断冲程，知道一个工作循环中“4211”的数量关系。 4. 会比较汽油机与柴油机的异同，知道柴油机“压缩点燃（压燃）”的特点及其应用。 5. 了解内燃机的改良（多缸发动机、涡轮增压），知道空气喷气发动机与火箭喷气发动机的区别，理解火箭利用反冲原理升空。 1. 判断冲程“先看气门，再看活塞”：进气门开→吸气冲程，排气门开→排气冲程；两门都关时，活塞向上为压缩冲程、向下为做功冲程。 2. 能量转化记“两变”：压缩冲程机械能→内能，做功冲程内能→机械能；做功冲程是唯一对外做功、获得动力的冲程。 3. 区分内、外燃机看燃料燃烧位置：汽缸外锅炉中燃烧为外燃机，汽缸内直接燃烧为内燃机。 4. 热机效率算“有用”：η=W有用/Q放，总小于 100%；废气带走热量是主要损失途径。 考点01 动力机械的发展历程与热机 1. 动力机械：能够将自然界中的能量（如燃料的化学能、水流和水蒸气携带的内能等）转化为机械能，为各种机器提供动力的机械装置。人类使用的动力机械经历了从水车、蒸汽机到内燃机、喷气发动机的发展历程。 2. 热机：利用燃料燃烧释放的能量做功的机械。燃料在热机中燃烧时，燃料的化学能转化为燃气的内能，高温高压的燃气膨胀做功，再把内能转化为机械能，带动机械运转。热机的种类有蒸汽机、蒸汽轮机（汽轮机）、内燃机、喷气发动机等，它们都属于热机。 3. 动力机械的发展历程：人类使用的动力机械经历了从水车、蒸汽机、蒸汽轮机到内燃机、喷气发动机的发展历程，发展主线如下。 表1　动力机械的发展历程 时期 动力机械 做功原理 主要特点 典型应用 古代 水车 水流冲击叶片，带动水轮转动 直接利用自然界水流能量，无需燃料 碾米、提水、磨粉等（不属于热机） 17—18世纪 蒸汽机 锅炉烧水产生高温水蒸气，推动活塞做功 最早的热机，机身笨重，需携带大量水和煤，效率低（6%～15%） 火车、轮船，是第一次工业革命的核心动力 1884年 蒸汽轮机 高温高压水蒸气直接冲击涡轮叶片，带动转子转动 功率巨大 火力发电厂带动大型发电机 1876年 汽油机 汽油在气缸内燃烧，燃气推动活塞做功 轻便、效率较高（20%～30%），转速大 汽车、摩托车等 1892年 柴油机 压缩空气使其温度升高，柴油遇高温空气自行燃烧（压燃），燃气推动活塞做功 功率大、油耗较低，效率更高（30%～45%） 载重汽车、坦克、轮船等 20世纪40年代起 喷气发动机 燃气从喷口高速向后喷出，获得反冲力 推力大、速度快 飞机、运载火箭（航天） 4. 外燃机——蒸汽机与蒸汽轮机：燃料在汽缸外部的锅炉中燃烧，锅炉把水加热成高温高压的水蒸气，水蒸气进入汽缸推动活塞（或冲击涡轮叶片）做功，把内能转化为机械能。 5. 内燃机：燃料直接在汽缸内燃烧，燃气在汽缸内推动活塞做功的机械。典型代表是汽油机、柴油机。内燃机质量小、效率较高、启动方便，广泛用于汽车、摩托车、拖拉机、工程机械等。 6. 模拟实验——加热封闭的试管：用酒精灯加热封闭试管中的液体，液体汽化后气体膨胀，把试管内的塞子（软木塞）冲出。这一过程中，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，模拟了热机利用燃气膨胀做功的原理。 7. 热机的工作原理与能量转化：燃料在热机中燃烧，化学能转化为燃气的内能；高温高压的燃气推动活塞（或涡轮）做功，内能转化为机械能；做功后的废气携带剩余的热量排出机外，最终散失到环境中。能量转化为“燃料化学能→燃气的内能→机械能”。 8. 热机效率：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。热机效率总小于 100%。能量损失的主要途径：燃料未完全燃烧、废气带走大量热量、汽缸和机件向外散热、机件之间的摩擦损耗，其中废气带走的热量是主要损失途径。 表2　热机的能量转化与损失 能量转化环节 能量转化方向 说明 燃料燃烧 化学能→内能 燃料与氧气反应释放能量，转化为燃气内能 燃气膨胀做功 内能→机械能 高温高压燃气推动活塞（或涡轮）对外做功 废气排出与散热 内能→环境内能 废气带走、机件散热，内能不能全部转化为机械能 【温馨提示】 热机判断的关键是“是否利用燃料燃烧释放的能量做功”：水车、风车利用水流、风力，不消耗燃料，不属于热机；蒸汽机（外燃机）和汽油机、柴油机（内燃机）以及喷气发动机都属于热机。热机中能量转化是“两步转化”：化学能先转化为内能，内能再转化为机械能，由于废气、散热、摩擦等损失，热机效率必定小于 100%。 1．（25-26九年级下·全国·课后作业）如图是甲、乙两台汽油机燃烧不同质量的同种燃油的能量流向及比例的饼状图，下列说法正确的是（     ）      A．若对外做相同的功，甲汽油机更省油 B．若燃烧质量相同的同种燃油，乙汽油机摩擦损失的能量更多 C．若增加燃烧同种燃油的质量，甲汽油机的机械效率可以更高 D．乙汽油机做有用功的比例比甲汽油机大，乙汽油机的热机效率更高 2．（24-25九年级上·四川绵阳·期末）如图所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，用酒精灯持续对试管底部加热，最终可以看到塞子因为受到水蒸气的压力而冲出去。水蒸气把塞子顶飞的过程中（　　） A．气体对外做功，内能增加 B．外界对气体做功，气体内能减少 C．能量转化方式与汽油机的压缩冲程相同 D．实现了内能向机械能的转化 3．（2026·浙江嘉兴·一模）如图，在一个厚玻璃筒的底部，放一小团浸有乙醚的棉花，快速压下活塞，观察到棉花燃烧。该实验说明（　　） A．压缩气体做功能增加物体内能 B．热传递能改变物体内能 C．气体膨胀做功能减小物体内能 D．做功和热传递是等效的 4．（25-26九年级上·浙江金华·阶段检测）热机一直在持续的改进和发展，推动了时代的进步。 (1)蒸汽机是一种外燃机，燃料燃烧将锅炉内的水加热成蒸气，再通过管道输送到气缸内推动活塞。这一过程将燃料的________能转化为机械能； (2)与活塞式内燃机相比，旋转式内燃机通过一个近似三角形的转子在气缸内旋转以产生动力，过程如图所示。其中做功冲程是________；（填字母） A． B． C． D． (3)传统蒸汽机的机械效率通常在4%~8%，但一般内燃机的机械效率能达到20%~30%，其机械效率提升的主要原因可能是________。 5．（24-25九年级上·四川绵阳·期末）图中电动机、白炽灯、电热水壶、热机的能量流向图不符合实际的是（　　） A．A B．B C．C D．D 考点02 四冲程汽油机的工作过程 1. 汽油机的结构：汽油机主要由气缸、活塞、进气门、排气门、火花塞、连杆、曲轴等组成。活塞在气缸内做往复直线运动，通过连杆带动曲轴转动，把活塞的往复运动转化为曲轴的圆周运动，向外输出动力。 2. 四冲程工作过程：汽油机工作时，活塞在气缸内依次经历吸气、压缩、做功、排气四个冲程，不断循环，这一循环过程称为一个工作循环。 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 ① 吸气冲程：进气门开启、排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合气体被吸入气缸。 ② 压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，混合气体被压缩，温度升高，机械能转化为内能。 ③ 做功冲程：压缩冲程结束时，火花塞通电点火，混合气体爆发性燃烧，产生高温高压气体，向下推动活塞做功，内能转化为机械能。做功冲程是汽油机唯一对外做功、获得动力的冲程。 ④ 排气冲程：进气门关闭、排气门开启，活塞向上运动，废气被排出气缸。 3. 工作循环中的数量关系：一个工作循环包含 4 个冲程，活塞往复运动 2 次，曲轴转动 2 周，对外做功 1 次。除做功冲程外，其余三个冲程都靠飞轮转动的惯性来完成。 表5　四冲程汽油机工作过程一览 冲程 进气门 排气门 活塞运动 能量转化 是否对外做功 吸气冲程 开 关 向下 —— 否 压缩冲程 关 关 向上 机械能→内能 否 做功冲程 关 关 向下 内能→机械能 是（唯一对外做功） 排气冲程 关 开 向上 —— 否 【温馨提示】 判断冲程“先看气门，再看活塞”：进气门开启→吸气冲程，排气门开启→排气冲程；两门都关闭时，活塞向下运动（伴随火花塞点火燃烧）为做功冲程，活塞向上运动为压缩冲程。工作循环记作“4211”：4 个冲程、活塞往复 2 次、曲轴转 2 周、对外做功 1 次。 1．（25-26九年级上·浙江温州·阶段检测）图甲是汽车四缸汽油机工作示意图，汽油机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开。曲轴与飞轮相连，飞轮每转动半周，有一个汽缸处于做功冲程，其他三个汽缸分别处于吸气、压缩和排气冲程。汽油机四个冲程的示意图如图乙所示。 (1)为汽车提供动力的冲程为图乙中的________（选填“A”、“B”、“C”或“D”）。 (2)为了不让汽油机在工作时温度升得过高，用水来冷却汽缸。这是因为水的________较大。 (3)现有的汽油机，存在着各种能量的损耗，效率较低。写出一种可能的能量损失：________。 2．（25-26九年级上·浙江湖州·期末）如图所示是某老师制作的等离子炮模型，其工作原理为：点燃丁烷与空气的混合气体，产生具有冲击力的高温高速燃气，将前方的纸杯击倒。这一过程的能量转化方式与内燃机中的哪个冲程相似？（     ） A． B． C． D． 3．（25-26九年级上·浙江宁波·期末）如图是浙江大学JetRob团队的校园开放日展品。背包中涡轮发动机工作时，燃烧室中的燃料与空气混合燃烧，产生的高温高压燃气向后高速喷出，推动涡轮机旋转，从而使人向上运动。此过程中燃烧室中发生的是（     ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 4．（25-26九年级上·浙江台州·期末）如图所示是气体做功实验改进装置：在大可乐瓶的瓶口安装一个阀门，在瓶侧面安装气门芯和电子温度计。 (1)用打气筒向瓶内连续打气，观察到电子温度计示数____________。 (2)当可乐瓶充足气后，扭动扳手打开阀门，瓶内出现大量白雾。这是因为瓶内气体____________，温度降低，水蒸气液化成小水滴所致。 (3)下图内燃机冲程与打开阀门过程原理相同的是____________。 A． B． C． D． 考点03 汽油机与柴油机的比较 1. 柴油机的结构：柴油机与汽油机结构相似，但气缸顶部没有火花塞，而是装有喷油嘴；柴油机吸气冲程只吸入空气，压缩冲程把空气压缩到很高的温度和压强（温度超过柴油的燃点），此时喷油嘴向气缸内喷射柴油，柴油遇高温空气自行燃烧。这种点火方式称为压缩点燃（压燃式）。 2. 汽油机与柴油机的比较： 表3　汽油机与柴油机的比较 比较项目 汽油机 柴油机 所用燃料 汽油 柴油 气缸顶端构造 火花塞 喷油嘴 吸气冲程吸入 汽油和空气的混合气体 空气 点火方式 火花塞通电点火（点燃式） 压缩空气自行点燃（压燃式） 工作特点 质量小、转速大、启动方便、运转平稳 结构强度高、机身较重，油耗较低、输出功率较大 主要应用 汽车、摩托车等 载重汽车、坦克、轮船、小型发电机等 3. 柴油机压缩冲程中，空气被急剧压缩、温度升高，是机械能转化为内能的过程；柴油喷入后被压燃，燃烧产生的燃气推动活塞做功，又是内能转化为机械能的过程。 【温馨提示】 汽油机与柴油机的本质区别在于点火方式：汽油机是电火花点燃（点燃式），柴油机是压缩点燃（压燃式）。根本原因在于吸气冲程吸入的物质不同：汽油机吸入混合气体，柴油机只吸入空气，因此柴油机可以更大程度地压缩空气（压缩比更大）。 1．（2025··模拟预测）小红到乡村参加劳动实践，发现农用拖拉机使用的是柴油机，其结构原理如图，关于其四冲程柴油机的描述正确的是（　　） A．吸气冲程中吸入汽缸的只有空气 B．压缩冲程中机械能转化为柴油和空气混合物的内能 C．做功冲程是依靠飞轮的惯性完成的 D．排气冲程中，废气带走的能量最少 2．（22-23九年级上·浙江宁波·期末）对于四冲程的柴油机和汽油机，下列说法正确的是（　　） A．吸气冲程进入气缸里的都是燃料的混合物 B．压缩冲程末都需要点火，燃料才能燃烧 C．做功冲程都是燃气推动活塞做功 D．四个冲程两者没什么区别 3．（23-24九年级上·浙江金华·期中）热机的出现加快了人类社会的进步，同时也带来了相应的环境问题。如下图所示为某热机工作原理图，下列说法错误的是（　　） A．图a是吸气冲程 B．图c是柴油机的点火方式 C．图d中内能转化为机械能 D．靠惯性完成的冲程是a、b、e 考点04 内燃机的改良与喷气发动机 1. 内燃机的改良： ① 多缸发动机：把多个气缸组合在一起，各缸的做功冲程交替进行，使发动机的运转更加平稳，动力输出更加均匀。汽车上常见四缸、六缸发动机。 ② 涡轮增压：利用废气残余的能量驱动涡轮旋转，涡轮带动压气机压缩进入气缸的空气，使单位体积内氧气更多、燃料燃烧更充分，从而提高发动机的输出功率。 2. 喷气发动机：依靠高速向后喷出燃气获得反作用力（反冲力）来前进的发动机，分为空气喷气发动机和火箭喷气发动机两类。 ① 空气喷气发动机：工作时需要从空气中吸入氧气助燃，只能在大气层内工作，主要用于航空（飞机），如航空涡轮喷气发动机。 ② 火箭喷气发动机（火箭发动机）：自带氧化剂（如液氧），燃料与氧化剂在燃烧室中燃烧，产生高温高压燃气，燃气从喷口高速向后喷出，推动火箭前进。火箭发动机不需要外界空气，可以在太空中工作。 3. 我国航天事业：长征系列运载火箭利用火箭喷气发动机将卫星、飞船等送入太空。火箭升空时，燃料与氧化剂在燃烧室剧烈燃烧，高温高压燃气向后喷出，火箭获得向上的反冲力腾空而起。 表4　两类喷气发动机的比较 喷气发动机类型 是否需要外界空气 氧化剂来源 工作范围 典型应用 空气喷气发动机 需要 空气中的氧气 大气层内 航空（飞机） 火箭喷气发动机 不需要 自带（如液氧） 大气层内外均可 航天（运载火箭） 【温馨提示】 区分两类喷气发动机的关键是“是否自带氧化剂”：火箭发动机自带氧化剂，因此能在没有空气的太空中工作；空气喷气发动机依靠空气中的氧气助燃，只能在大气层内工作。火箭向后喷出燃气获得向前的推力，应用的是反冲原理。 1．（24-25九年级上·浙江台州·期末）提高机械效率可以带来更高的生产能力，从而增加企业竞争力，工程师提升发动机的机械效率历程如下： (1)图甲是内燃机的简易模型装置，往针筒内喷入适量酒精，塞入活塞，当火花塞点火后活塞会被喷出。活塞喷出过程相当于图乙中的______（填字母）冲程。 (2)我国空军歼-20A战斗机使用的是涡轮发动机，如图丙所示是涡轮发动机工作的模拟图。空气从环节一进入环节二时，气体通道变窄，高速气流会被压缩而升温。这是通过______的方式增加气体内能。 2．（25-26九年级上·四川绵阳·期中）如图是2024年9月25日8时44分，中国人民解放军火箭军向太平洋相关公海海域，成功发射1发携载训练模拟弹头的洲际弹道导弹，准确落入预定海域。下列说法正确的是（　　） A．导弹的燃料燃烧的越充分，其热值越大 B．导弹上升的过程中，是导弹动能转化成了重力势能 C．高温高压的燃气推动导弹升空把内能转化为机械能 D．采用热值大的燃料，可提高发动机的效率 3．（2025·浙江宁波·模拟预测）涡轮发动机也是一种内燃机，其工作过程如图所示。空气通过压缩机被压缩后进入燃烧室，与燃料混合燃烧，产生的高温高压燃气向后高速喷出，会推动涡轮机旋转，剩余能量经排气管排出。其与汽油机中的做功冲程作用相同的环节发生在（    ） A． 进气室 B．压缩室 C．燃烧室 D．排气室 角度01 四冲程的判断与辨析 易错点：① 只看活塞运动方向判断冲程（两门都关闭时活塞向下也可能误判为吸气冲程，但吸气冲程进气门是开启的）；② 把做功冲程误认为“排气门开启”；③ 记错工作循环的数量关系。 解题通法：先看气门开闭再判断冲程——进气门开、活塞向下为吸气冲程；排气门开、活塞向上为排气冲程；两门都关闭时，活塞向下（有火花塞点火）为做功冲程，活塞向上为压缩冲程。循环数量记“4211”。判断口诀：“先看气阀开关情，再看活塞上下行；开下吸气开上排，关上压缩关下功”。 1．（25-26九年级下·全国·课后作业）如图a所示为我国002号航母“山东舰”上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在2s内达到起飞速度，如图b所示为四冲程汽油机的工作示意图．下列判断错误的是（     ）      A．图a中汽缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力 B．图a中汽缸内的蒸汽推动活塞时，蒸汽的内能减小 C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图b中乙图所示的原理相似 D．若该汽油机1秒可对外做功30次，则其飞轮转速为3600r/min 2．（24-25九年级上·浙江杭州·期末）如图甲为汽油机的四个冲程示意图，请回答下列问题。 (1)汽油机工作时是循环往复重复“B→______________→C”（选填“A→D”或“D→A”）的过程的。 (2)一台单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为，该汽油机每分钟完成______________个做功冲程。 (3)图乙所示为某汽油机的能流图，根据此图，则该汽油机的效率为______________（用图中的字母代号表示）。 角度02 热机中的能量转化 易错点：① 把压缩冲程的能量转化写成“内能→机械能”；② 混淆热机效率与功率；③ 忽略做功冲程是“唯一对外做功”的冲程。 解题通法：压缩冲程活塞压缩气体，机械能转化为内能；做功冲程燃气膨胀推动活塞，内能转化为机械能。热机效率反映能量的利用程度（η=W有用/Q放），功率反映做功的快慢，两者意义不同。 1．（26-27九年级下·浙江·课后作业）汽车已成为现代生活中不可缺少的一部分，燃油汽车多采用四冲程汽油机，如图所示是燃油汽车汽油机的其中一个冲程。下列说法正确的是（     ） A．如图所示是汽油机压缩冲程 B．汽油机的效率越高说明做功越快 C．汽缸内燃料燃烧不充分，会降低燃料的热值 D．该冲程燃气推动活塞做功，把内能转化为机械能 2．（25-26九年级上·浙江杭州·期末）截至2025年底，我国新能源汽车销量连续多年居全球首位。 【驱动原理】如图甲是某品牌油电混合动力汽车的驱动原理图，该车行驶动力可由电动机或发动机（发动机是内燃机）单独提供，也可由二者同时提供。 【驱动方式】 方式一：纯电驱动 (1)通过充电桩给该车的电池充电，充电过程中，能量的转化形式为：________。 (2)该汽车的质量（满载，含乘客）为3t，采用纯电动机驱动，以15m/s的车速正常匀速行驶时，汽车受到的平均阻力为车重的0.02倍。则此时汽车的输出功率为________W。 方式二：燃油驱动 (3)当电池电量不足时，可由发动机单独提供动力。发动机通过燃油燃烧产生高压气体推动活塞做功，其工作过程如图乙所示，则该过程中机械能转化为内能的冲程的是________（填字母）。此时，该车型最低百公里油耗为4kg，这些汽油完全燃烧放出的热量为________J。（汽油热值取）。 【节能装置】为节约能源，该汽车装有再生制动器，开启时把汽车刹车时消耗的部分动能转化为电能储存在蓄电池中，实现动能的回收利用。 3．（25-26九年级下·浙江杭州·开学考试）小科同学自己动手在家做实验，水壶嘴上有一个能够绕轴活动的金属片，水没有开的时候，金属片将壶嘴盖住，水烧开的时候，“热气”总是将壶嘴盖（金属片）冲开。 (1)小科同学联想到课本介绍的汽油机，一个工作循环包含四个冲程，图中“热气”冲开金属片现象相当于上图中的图_________（选填“甲”“乙”“丙”“丁”），该冲程叫_________冲程； (2)如图所示为某型号汽车发动机的能量流向图，若该发动机完全燃烧0.2kg的汽油时输出的有用功为_________J。（汽油的热值为4.6×107J/kg） 角度03 热机效率与能量损耗 易错点：① 误认为热机效率可以达到 100%；② 漏写“废气带走热量”这一主要损失途径；③ 把燃料完全燃烧放出的能量全部当成有用功。 解题通法：热机效率 η=W有用/Q放，总小于 100%。能量损失途径包括燃料未完全燃烧、废气带走热量、机件散热、摩擦损耗，其中废气带走的热量是主要损失；提高效率的方法是使燃料充分燃烧、减少散热与摩擦。 1．（25-26九年级上·浙江宁波·期末）汽车是现代生活中常见的一种交通工具，如图是四冲程汽油机的一个工作冲程。下列说法正确的是（     ） A．图中冲程使汽车获得了动力 B．图中冲程的能量转化是机械能转化为内能 C．尾气中浓烈的“汽油味”会降低燃料的热值 D．汽油在汽缸内完全燃烧，汽油机效率可达到100% 2．（23-24九年级上·浙江杭州·阶段检测）如图甲为汽油机的四个冲程示意图，请回答下列问题。 （1）汽油机一个工作循环包括四个冲程，一个气缸正常工作四个冲程的顺序是 ___________（对图甲A、B、C、D重新排序）； （2）一台单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为1800r/min，该汽油机每分钟完成 ___________个做功冲程，A图所示的冲程中，燃气内能会 ___________（填“增大”或“减小”）； （3）图乙所示为某汽油机的能流图，则该汽油机的效率为η=___________（用图中的字母代号表示）。根据此图，提出一条提高发动机效率的有效措施：___________； （4）据报道，截至今年九月底我国新能源汽车的保有量已达1800多万辆。某品牌的一款电动汽车的部分参数如表： 空车质量 1380kg 轮胎与地面总接触面积 0.032m2 电池容量 42kW•h 最大功率 100kW 最高速度 120km/h 最大续行里程 260km 假如汽车上只有质量为60kg的司机一人，汽车以60km/h的速度匀速行驶36km，耗电9kW•h。设汽车所受的阻力为汽车总重的0.05倍___________，显然相比汽油车高大约30%的效率，电动汽车更环保，更节能。 1．（26-27九年级上·浙江·课后作业）下列有关能量转化的表述中，正确的是（　　） A．汽油机的做功冲程中，机械能转化为内能 B．某种化学反应是放热反应，则该反应将化学能转化为内能 C．植物通过光合作用产生有机物，说明能量可以创生 D．摩擦生热的过程中，将内能转化为化学能 2．（2025·浙江金华·三模）如图所示是某汽车发动机的压缩冲程的示意图。在活塞向上运动的过程中，汽缸内气体的（     ） A．密度减小 B．温度降低 C．内能增大 D．分子热运动减慢 3．（25-26九年级下·全国·课后作业）汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图，下列有关说法正确的是（     ） A．甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高 B．由乙图可知该汽油机的效率是28％ C．汽车尾气中的“汽油味”越浓，燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值 D．甲图中热机飞轮转数是1800r/min，则该热机1s内对外做功30次 4．（25-26九年级上·浙江台州·期末）卫星上有一种装置为光发动机，工作原理如下：密闭气室中在光照下分解，使气室压强增大，推动活塞右移；活塞右移过程相当于汽油机的（     ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 5．（25-26九年级下·全国·课后作业）如图所示是一台四冲程内燃机的________（填“压缩”或“做功”）冲程，这个冲程是通过________（填“做功”或“热传递”）的方式改变汽缸内气体的内能。 6．（25-26九年级上·浙江宁波·期末）如图所示为世界上早期的蒸汽汽车模型。燃料燃烧使水温升高，这是通过____________（填“做功”或“热传递”）增大水的内能，再转化为汽车的____________能，使汽车前进。 ⚡基础速刷 1．（2026·浙江宁波·二模）如图所示，塑料瓶内盛少量水，向瓶内打气后瓶塞跳起，瓶内出现白雾。下列说法正确的是（    ）    A．打气过程中，瓶内气体对外做功 B．打气过程中的能量转化，与汽油机的做功冲程相同 C．瓶塞跳起时，瓶内气体的内能转化为瓶塞的机械能 D．瓶塞跳起时，瓶内气体温度升高 2．（2026·浙江杭州·一模）家用电热水壶烧水过程含有丰富的科学知识，下列说法正确的是（　　） A．水沸腾时温度不断升高 B．壶嘴上方的“白气”是水蒸气 C．电热水壶工作原理是电流的热效应 D．水烧开后壶盖顶起，与内燃机压缩冲程原理相似 3．（25-26九年级上·浙江杭州·期中）喜欢思考的小哲用塑料矿泉水瓶子进行了如下游戏： (1)瓶中留少量水，盖上瓶盖（如图甲）；扭转瓶子（如图乙），这是通过______方式（选填“热传递”或“做功”）改变瓶内气体内能。 (2)轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾（如图丙），这时发生的能量转化是______。 (3)图乙和图丙所示的过程，原理分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似。这两个冲程分别是______、_______。 4．（25-26九年级上·浙江杭州·阶段检测）单位质量的气体物质，在体积不变的条件下温度升高1℃所吸收的热量称为该气体的定容比热容，已知氦气的定容比热容为。如图所示，质量为0.02 kg的氦气被密封在圆柱形汽缸内，汽缸内氦气气压与外界大气压相同。用力把活塞AB固定，当氦气吸收的热量是______________J时，温度会从20℃升高到30℃。若撤去外力，氦气推动活塞运动，这一过程的能量转化形式与四冲程汽油机的______________冲程相同。汽油机在工作时温度升高，为保护机器，往往用水来冷却，主要是利用了水______________的特性。 5．（2026·浙江宁波·二模）如图所示，给试管内的水加热至一定程度，发现试管口木塞会被推出。 (1)给水加热是通过_________方式使水的内能增加。 (2)木塞被推出后看到大量白雾，是水蒸气内能减少，温度降低，发生_________（填物态变化名称）的缘故。 (3)四冲程内燃机的_________（填字母）冲程与瓶塞被推出原理相同。 A． B． C． D． 🚀能力跃升 1．（25-26九年级上·四川绵阳·期中）如图所示，图中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（　　）     A．图甲，厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的内能减少 B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能增大 C．图丙，试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能减少 D．图丁，是做功冲程，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能增大 2．（25-26九年级上·四川绵阳·期中）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 _____ （选填“A”或“B”）所示的内燃机冲程；若该热机1s内对外做功15次，则飞轮转速是 _________ r/min。       3．（25-26九年级上·浙江宁波·期末）汽车发动机（汽油机）的效率提升是节能减排的关键之一，其核心过程涉及内能与机械能的相互转化。科学小组围绕“外界对气体做功会导致气体内能发生变化”开展了一系列探究。 【实验回顾】 (1)如图甲所示，取一个配有活塞的厚玻璃筒，筒内放一小团浸有少量乙醚的棉花。快速压下活塞，观察到棉花被点燃。此实验主要为了说明__________（填“压缩气体”或“克服摩擦力”）做功能使物体内能增加。 【定量探究】 (2)为更精确地研究此过程，小组改进了实验：如图乙，用针筒密封一定质量的空气，并连接数字温度传感器，缓慢推压活塞，同时由计算机采集并绘制了针筒内空气的温度随时间变化曲线，如图丙所示。则图丙中表示“外界对气体做功”的时间段是__________。 【原理迁移】 (3)下面汽油机的四个冲程中，与图甲实验原理相同的是 。 A． B． C． D． 【反思与拓展】 (4)小组同学发现，图丙中在t3时刻后，活塞停止运动，针筒内空气温度却仍有下降。请解释针筒内空气温度下降的可能原因：__________。 4．（25-26九年级上·浙江温州·期末）小明利用易拉罐等器材制作了如图所示的蒸汽轮机模型。实验时，点燃酒精灯，当易拉罐中的水大量汽化时，水蒸气便会从管口冲出，推动扇叶和转轴一起在支架上转动。 (1)点燃酒精灯后，易拉罐中水的内能会增大。这种改变内能的方式是________。 (2)水蒸气推动扇叶转动过程中的能量转化，与内燃机工作过程中的________冲程相似。 (3)结合该蒸汽轮机模型的结构和工作原理，提出一种能将水蒸气内能更多地转化为扇叶机械能的方法。 🌟思维挑战 1．（【新东方】【初中科学2444】初三上）某汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽油，汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，如图所示，汽油热值近似取q=5×107J/kg，设汽油在气缸内完全燃烧。 (1)图示时刻，四冲程汽油机处于____冲程；若该汽油机每分钟完成7200个冲程，则它每秒钟完成____个工作循环； (2)若上述过程中汽油燃烧释放能量的30%用来驱动汽车行驶，求汽车所受的阻力f；____ (3)研究表明新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到15%，据此计算，上述过程中随废气排放的能量通过转换装置后可获得多少电能？____这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作多长时间？____ 2．（24-25九年级上·四川绵阳·期末）某汽车飞轮的转速为3600r/min，则每秒钟汽油机对外做功________次，如果这辆汽车每年耗油1.8t，汽车内燃机的效率平均取值29%，如果能把内燃机效率提高1%，我国汽车现在的保有量按3亿辆计算，我国每年可以节约________t燃油。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.2 动力机械 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 　考点01 动力机械的发展历程与热机原理 　考点02 四冲程汽油机的工作过程 　考点03 汽油机与柴油机的比较 　考点04 内燃机的改良与喷气发动机　 03 避坑指南·解题通法 角度01 四冲程的判断与辨析 　角度02 热机中的能量转化　 角度03热机效率与能量损耗 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1. 了解动力机械的发展历程，知道热机的概念，能区分外燃机与内燃机，能列举蒸汽机、内燃机、喷气发动机等典型热机。 2. 理解热机中“燃料化学能→燃气内能→机械能”的能量转化路径，知道热机效率总小于 100%，能说出能量损失的主要途径。 3. 认识汽油机的结构，理解四冲程汽油机的工作过程，能根据气门开闭和活塞运动方向判断冲程，知道一个工作循环中“4211”的数量关系。 4. 会比较汽油机与柴油机的异同，知道柴油机“压缩点燃（压燃）”的特点及其应用。 5. 了解内燃机的改良（多缸发动机、涡轮增压），知道空气喷气发动机与火箭喷气发动机的区别，理解火箭利用反冲原理升空。 1. 判断冲程“先看气门，再看活塞”：进气门开→吸气冲程，排气门开→排气冲程；两门都关时，活塞向上为压缩冲程、向下为做功冲程。 2. 能量转化记“两变”：压缩冲程机械能→内能，做功冲程内能→机械能；做功冲程是唯一对外做功、获得动力的冲程。 3. 区分内、外燃机看燃料燃烧位置：汽缸外锅炉中燃烧为外燃机，汽缸内直接燃烧为内燃机。 4. 热机效率算“有用”：η=W有用/Q放，总小于 100%；废气带走热量是主要损失途径。 考点01 动力机械的发展历程与热机 1. 动力机械：能够将自然界中的能量（如燃料的化学能、水流和水蒸气携带的内能等）转化为机械能，为各种机器提供动力的机械装置。人类使用的动力机械经历了从水车、蒸汽机到内燃机、喷气发动机的发展历程。 2. 热机：利用燃料燃烧释放的能量做功的机械。燃料在热机中燃烧时，燃料的化学能转化为燃气的内能，高温高压的燃气膨胀做功，再把内能转化为机械能，带动机械运转。热机的种类有蒸汽机、蒸汽轮机（汽轮机）、内燃机、喷气发动机等，它们都属于热机。 3. 动力机械的发展历程：人类使用的动力机械经历了从水车、蒸汽机、蒸汽轮机到内燃机、喷气发动机的发展历程，发展主线如下。 表1　动力机械的发展历程 时期 动力机械 做功原理 主要特点 典型应用 古代 水车 水流冲击叶片，带动水轮转动 直接利用自然界水流能量，无需燃料 碾米、提水、磨粉等（不属于热机） 17—18世纪 蒸汽机 锅炉烧水产生高温水蒸气，推动活塞做功 最早的热机，机身笨重，需携带大量水和煤，效率低（6%～15%） 火车、轮船，是第一次工业革命的核心动力 1884年 蒸汽轮机 高温高压水蒸气直接冲击涡轮叶片，带动转子转动 功率巨大 火力发电厂带动大型发电机 1876年 汽油机 汽油在气缸内燃烧，燃气推动活塞做功 轻便、效率较高（20%～30%），转速大 汽车、摩托车等 1892年 柴油机 压缩空气使其温度升高，柴油遇高温空气自行燃烧（压燃），燃气推动活塞做功 功率大、油耗较低，效率更高（30%～45%） 载重汽车、坦克、轮船等 20世纪40年代起 喷气发动机 燃气从喷口高速向后喷出，获得反冲力 推力大、速度快 飞机、运载火箭（航天） 4. 外燃机——蒸汽机与蒸汽轮机：燃料在汽缸外部的锅炉中燃烧，锅炉把水加热成高温高压的水蒸气，水蒸气进入汽缸推动活塞（或冲击涡轮叶片）做功，把内能转化为机械能。 5. 内燃机：燃料直接在汽缸内燃烧，燃气在汽缸内推动活塞做功的机械。典型代表是汽油机、柴油机。内燃机质量小、效率较高、启动方便，广泛用于汽车、摩托车、拖拉机、工程机械等。 6. 模拟实验——加热封闭的试管：用酒精灯加热封闭试管中的液体，液体汽化后气体膨胀，把试管内的塞子（软木塞）冲出。这一过程中，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，模拟了热机利用燃气膨胀做功的原理。 7. 热机的工作原理与能量转化：燃料在热机中燃烧，化学能转化为燃气的内能；高温高压的燃气推动活塞（或涡轮）做功，内能转化为机械能；做功后的废气携带剩余的热量排出机外，最终散失到环境中。能量转化为“燃料化学能→燃气的内能→机械能”。 8. 热机效率：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。热机效率总小于 100%。能量损失的主要途径：燃料未完全燃烧、废气带走大量热量、汽缸和机件向外散热、机件之间的摩擦损耗，其中废气带走的热量是主要损失途径。 表2　热机的能量转化与损失 能量转化环节 能量转化方向 说明 燃料燃烧 化学能→内能 燃料与氧气反应释放能量，转化为燃气内能 燃气膨胀做功 内能→机械能 高温高压燃气推动活塞（或涡轮）对外做功 废气排出与散热 内能→环境内能 废气带走、机件散热，内能不能全部转化为机械能 【温馨提示】 热机判断的关键是“是否利用燃料燃烧释放的能量做功”：水车、风车利用水流、风力，不消耗燃料，不属于热机；蒸汽机（外燃机）和汽油机、柴油机（内燃机）以及喷气发动机都属于热机。热机中能量转化是“两步转化”：化学能先转化为内能，内能再转化为机械能，由于废气、散热、摩擦等损失，热机效率必定小于 100%。 1．（25-26九年级下·全国·课后作业）如图是甲、乙两台汽油机燃烧不同质量的同种燃油的能量流向及比例的饼状图，下列说法正确的是（     ）      A．若对外做相同的功，甲汽油机更省油 B．若燃烧质量相同的同种燃油，乙汽油机摩擦损失的能量更多 C．若增加燃烧同种燃油的质量，甲汽油机的机械效率可以更高 D．乙汽油机做有用功的比例比甲汽油机大，乙汽油机的热机效率更高 【答案】D 【详解】AD．由图可知，汽油机对外做功的能量是汽油机做的有用功，乙汽油机做有用功的比例比甲汽油机大，乙的热机效率更大，若对外做功的能量相同，乙的总功更小，乙更省油，故A错误，D正确； B．因为乙汽油机摩擦损失比例更小，故若燃烧质量相同的同种燃油，乙汽油机摩擦损失的能量更少，故B错误； C．热机效率是有用功在燃料完全燃烧放出总热量中的占比，若增加燃烧同种燃油的质量，甲的热机效率不变，故C错误。 故选D。 2．（24-25九年级上·四川绵阳·期末）如图所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，用酒精灯持续对试管底部加热，最终可以看到塞子因为受到水蒸气的压力而冲出去。水蒸气把塞子顶飞的过程中（　　） A．气体对外做功，内能增加 B．外界对气体做功，气体内能减少 C．能量转化方式与汽油机的压缩冲程相同 D．实现了内能向机械能的转化 【答案】D 【详解】ABD．水蒸气把塞子顶飞的过程中，水蒸气对塞子做功，是气体对外做功，气体的内能转化为塞子的机械能，这个过程中水蒸气的内能会减少，温度会降低，故AB不符合题意，D符合题意； C．汽油机的压缩冲程是活塞向上运动压缩气体，对气体做功，将机械能转化为气体的内能，二者的能量转化方式不同，故C不符合题意。 故选D。 3．（2026·浙江嘉兴·一模）如图，在一个厚玻璃筒的底部，放一小团浸有乙醚的棉花，快速压下活塞，观察到棉花燃烧。该实验说明（　　） A．压缩气体做功能增加物体内能 B．热传递能改变物体内能 C．气体膨胀做功能减小物体内能 D．做功和热传递是等效的 【答案】A 【详解】A．快速压下活塞，活塞对气体做功，气体的内能增加，温度升高，这表明压缩气体做功能增加物体内能，故A符合题意； B．在该实验中，是通过活塞对气体做功的方式改变内能，并非热传递，热传递是由于温度差引起的热能传递现象，此实验中不存在这种情况，故B不符合题意； C．实验中是压缩气体做功，而不是气体膨胀做功，气体膨胀做功是气体对外做功，内能减小，与该实验情况不符，故C不符合题意； D．该实验只体现了做功这一种改变内能的方式，并没有涉及热传递来对比说明做功和热传递是等效的，故D不符合题意。 故选A。 4．（25-26九年级上·浙江金华·阶段检测）热机一直在持续的改进和发展，推动了时代的进步。 (1)蒸汽机是一种外燃机，燃料燃烧将锅炉内的水加热成蒸气，再通过管道输送到气缸内推动活塞。这一过程将燃料的________能转化为机械能； (2)与活塞式内燃机相比，旋转式内燃机通过一个近似三角形的转子在气缸内旋转以产生动力，过程如图所示。其中做功冲程是________；（填字母） A． B． C． D． (3)传统蒸汽机的机械效率通常在4%~8%，但一般内燃机的机械效率能达到20%~30%，其机械效率提升的主要原因可能是________。 【答案】(1)化学 (2)C (3)内能得到了有效利用 【详解】（1）燃料燃烧的过程是将燃料的化学能转化为内能，再通过水蒸气推动活塞，将内能转化为机械能。所以，这一过程将燃料的化学能最终转化为机械能。 （2）与活塞式内燃机相比，旋转式内燃机通过一个近似三角形的转子在气缸内旋转以产生动力，过程如图所示。其中做功冲程是C，混合气移动到火花塞处，即这一冲程火花塞点火，提供内能。故选C。 （3）传统蒸汽机是外燃机，燃料在气缸外燃烧，热量损失较多；内燃机是内燃，燃料在气缸内燃烧，热量利用率更高，因此机械效率更高。所以一般内燃机的机械效率提升的主要原因可能是内能得到了有效利用。 5．（24-25九年级上·四川绵阳·期末）图中电动机、白炽灯、电热水壶、热机的能量流向图不符合实际的是（　　） A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．电动机在工作时，消耗电能，产生机械能和内能，且所产生的机械能应大于所产生的内能，故A正确，不符合题意； B．白炽灯工作原理是电能先转化为内能然后内能转化为光能，在转化过程中内能较多，故B正确，不符合题意； C．电热水壶工作过程中的能量转化是将电能转化为内能，但同时还有一部分热能损失，故C错误，符合题意； D．热机燃料燃烧释放能量的流向：①废气带走的能量；②克服摩擦做功消耗的能量；③向外散热；④转变为对外做有用功的能量，故D正确，不符合题意。 故选C。 考点02 四冲程汽油机的工作过程 1. 汽油机的结构：汽油机主要由气缸、活塞、进气门、排气门、火花塞、连杆、曲轴等组成。活塞在气缸内做往复直线运动，通过连杆带动曲轴转动，把活塞的往复运动转化为曲轴的圆周运动，向外输出动力。 2. 四冲程工作过程：汽油机工作时，活塞在气缸内依次经历吸气、压缩、做功、排气四个冲程，不断循环，这一循环过程称为一个工作循环。 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 ① 吸气冲程：进气门开启、排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合气体被吸入气缸。 ② 压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，混合气体被压缩，温度升高，机械能转化为内能。 ③ 做功冲程：压缩冲程结束时，火花塞通电点火，混合气体爆发性燃烧，产生高温高压气体，向下推动活塞做功，内能转化为机械能。做功冲程是汽油机唯一对外做功、获得动力的冲程。 ④ 排气冲程：进气门关闭、排气门开启，活塞向上运动，废气被排出气缸。 3. 工作循环中的数量关系：一个工作循环包含 4 个冲程，活塞往复运动 2 次，曲轴转动 2 周，对外做功 1 次。除做功冲程外，其余三个冲程都靠飞轮转动的惯性来完成。 表5　四冲程汽油机工作过程一览 冲程 进气门 排气门 活塞运动 能量转化 是否对外做功 吸气冲程 开 关 向下 —— 否 压缩冲程 关 关 向上 机械能→内能 否 做功冲程 关 关 向下 内能→机械能 是（唯一对外做功） 排气冲程 关 开 向上 —— 否 【温馨提示】 判断冲程“先看气门，再看活塞”：进气门开启→吸气冲程，排气门开启→排气冲程；两门都关闭时，活塞向下运动（伴随火花塞点火燃烧）为做功冲程，活塞向上运动为压缩冲程。工作循环记作“4211”：4 个冲程、活塞往复 2 次、曲轴转 2 周、对外做功 1 次。 1．（25-26九年级上·浙江温州·阶段检测）图甲是汽车四缸汽油机工作示意图，汽油机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开。曲轴与飞轮相连，飞轮每转动半周，有一个汽缸处于做功冲程，其他三个汽缸分别处于吸气、压缩和排气冲程。汽油机四个冲程的示意图如图乙所示。 (1)为汽车提供动力的冲程为图乙中的________（选填“A”、“B”、“C”或“D”）。 (2)为了不让汽油机在工作时温度升得过高，用水来冷却汽缸。这是因为水的________较大。 (3)现有的汽油机，存在着各种能量的损耗，效率较低。写出一种可能的能量损失：________。 【答案】(1)C (2)比热容 (3)废气带走的热量/克服机械摩擦消耗的能量 【详解】（1）在汽油机的四个冲程中，做功冲程将内能转化为机械能，为汽车提供动力。做功冲程的特点是进气门和排气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动。如图乙所示，C图符合这一特征，故选C。 （2）水的比热容较大，与同质量的其他物质相比，在升高相同温度时，水能够吸收更多的热量，冷却效果更好，所以用水来冷却汽缸是因为水的比热容较大。 （3）汽油机工作时存在多种能量损耗，在废气排出时，废气具有较高的温度，带走了相当一部分能量；在发动机内部各部件之间存在摩擦，克服机械摩擦消耗能量等。 2．（25-26九年级上·浙江湖州·期末）如图所示是某老师制作的等离子炮模型，其工作原理为：点燃丁烷与空气的混合气体，产生具有冲击力的高温高速燃气，将前方的纸杯击倒。这一过程的能量转化方式与内燃机中的哪个冲程相似？（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】点燃丁烷与空气的混合气体，产生具有冲击力的高温高速燃气，将前方的纸杯击倒，此过程中将内能转化为机械能；在热机的做功冲程中，内能转化为机械能，所以与热机的做功冲程的原理相似。 A．图中两个气门关闭，活塞上行，为压缩冲程，故A不符合题意； B．图中排气门打开，活塞上行，为排气冲程，故B不符合题意； C．图中两个气门关闭，火花塞点火，活塞下行，为做功冲程，故C符合题意； D．图中进气门打开，活塞下行，为吸气冲程，故D不符合题意。 故选C。 3．（25-26九年级上·浙江宁波·期末）如图是浙江大学JetRob团队的校园开放日展品。背包中涡轮发动机工作时，燃烧室中的燃料与空气混合燃烧，产生的高温高压燃气向后高速喷出，推动涡轮机旋转，从而使人向上运动。此过程中燃烧室中发生的是（     ） 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】四冲程内燃机的四个冲程中，做功冲程的特征就是燃料在燃烧室燃烧，释放内能，生成高温高压的燃气向外喷出，将内能转化为机械能，推动设备对外做功，和题干里燃烧室中燃料燃烧、产生高温高压燃气驱动涡轮旋转输出动力的过程完全吻合。 故选C。 4．（25-26九年级上·浙江台州·期末）如图所示是气体做功实验改进装置：在大可乐瓶的瓶口安装一个阀门，在瓶侧面安装气门芯和电子温度计。 (1)用打气筒向瓶内连续打气，观察到电子温度计示数____________。 (2)当可乐瓶充足气后，扭动扳手打开阀门，瓶内出现大量白雾。这是因为瓶内气体____________，温度降低，水蒸气液化成小水滴所致。 (3)下图内燃机冲程与打开阀门过程原理相同的是____________。 A． B． C． D． 【答案】(1)升高 (2)对外做功 (3)C 【详解】（1）用打气筒向瓶内打气，在打开阀门之前，外界对瓶内气体做功，气体内能增加，温度升高，温度传感器示数增大。 （2）当可乐瓶充足气后，扭动扳手打开阀门，瓶内气体冲出阀门，因为瓶内气体对外界做功，使气体自身的内能减少，温度降低，瓶内的水蒸气液化成小水滴，瓶内出现大量白雾。 （3）打开阀门时，瓶内气体对外界做功，内能转化成机械能，四冲程汽油机在做功冲程中，气缸内高温高压的气体对活塞做功，将内能转化成机械能；与打开阀门过程原理相同是热机的做功冲程； A．如图，进气门打开，排气门关闭，为吸气冲程； B．如图，两气门关闭，活塞上行，为压缩冲程； C．如图，两气门关闭，活塞下行，为做功冲程； D．如图，进气门关闭，排气门打开，为排气冲程； 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 考点03 汽油机与柴油机的比较 1. 柴油机的结构：柴油机与汽油机结构相似，但气缸顶部没有火花塞，而是装有喷油嘴；柴油机吸气冲程只吸入空气，压缩冲程把空气压缩到很高的温度和压强（温度超过柴油的燃点），此时喷油嘴向气缸内喷射柴油，柴油遇高温空气自行燃烧。这种点火方式称为压缩点燃（压燃式）。 2. 汽油机与柴油机的比较： 表3　汽油机与柴油机的比较 比较项目 汽油机 柴油机 所用燃料 汽油 柴油 气缸顶端构造 火花塞 喷油嘴 吸气冲程吸入 汽油和空气的混合气体 空气 点火方式 火花塞通电点火（点燃式） 压缩空气自行点燃（压燃式） 工作特点 质量小、转速大、启动方便、运转平稳 结构强度高、机身较重，油耗较低、输出功率较大 主要应用 汽车、摩托车等 载重汽车、坦克、轮船、小型发电机等 3. 柴油机压缩冲程中，空气被急剧压缩、温度升高，是机械能转化为内能的过程；柴油喷入后被压燃，燃烧产生的燃气推动活塞做功，又是内能转化为机械能的过程。 【温馨提示】 汽油机与柴油机的本质区别在于点火方式：汽油机是电火花点燃（点燃式），柴油机是压缩点燃（压燃式）。根本原因在于吸气冲程吸入的物质不同：汽油机吸入混合气体，柴油机只吸入空气，因此柴油机可以更大程度地压缩空气（压缩比更大）。 1．（2025··模拟预测）小红到乡村参加劳动实践，发现农用拖拉机使用的是柴油机，其结构原理如图，关于其四冲程柴油机的描述正确的是（　　） A．吸气冲程中吸入汽缸的只有空气 B．压缩冲程中机械能转化为柴油和空气混合物的内能 C．做功冲程是依靠飞轮的惯性完成的 D．排气冲程中，废气带走的能量最少 【答案】A 【详解】A．柴油机在吸气冲程吸入的是空气，故A正确； B．在压缩冲程中，将机械能转化为空气的内能，故B错误； C．在做功冲程中，是通过燃料燃烧，对外做功使飞轮转动，不是靠飞轮的惯性，故C错误； D．热机能量的损失，主要是废气带走的能量，因此排气冲程中，废气带走大量的能量，故D错误。 故选A。 2．（22-23九年级上·浙江宁波·期末）对于四冲程的柴油机和汽油机，下列说法正确的是（　　） A．吸气冲程进入气缸里的都是燃料的混合物 B．压缩冲程末都需要点火，燃料才能燃烧 C．做功冲程都是燃气推动活塞做功 D．四个冲程两者没什么区别 【答案】C 【详解】AD．吸气冲程吸入的物质不同，汽油机吸入空气和汽油的混合物，柴油机吸入的只有空气，空气不是燃料的混合物，故AD错误； B．压缩冲程末，点火方式不同，汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式，故B错误； C．做功冲程中，燃气推动活塞做功，是内能转化为机械能，故C正确。 故选C。 3．（23-24九年级上·浙江金华·期中）热机的出现加快了人类社会的进步，同时也带来了相应的环境问题。如下图所示为某热机工作原理图，下列说法错误的是（　　） A．图a是吸气冲程 B．图c是柴油机的点火方式 C．图d中内能转化为机械能 D．靠惯性完成的冲程是a、b、e 【答案】B 【详解】a图：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程；b图：气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，将机械能转化为了内能；c图：两个气门都关闭，活塞在最顶端，为压缩冲程末尾，此时的气缸内的气体的内能最大，火花塞点火，是汽油机的点火方式；d图：气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，将化学能转化为内能，内能再转化为机械能；e图：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程；在热机的四个冲程中，只有做功冲程做功，其他三个冲程是靠飞轮的惯性完成的，依靠飞轮惯性完成的冲程是a、b、e冲程，故B错误，符合题意，ACD正确，不符合题意。 故选B。 考点04 内燃机的改良与喷气发动机 1. 内燃机的改良： ① 多缸发动机：把多个气缸组合在一起，各缸的做功冲程交替进行，使发动机的运转更加平稳，动力输出更加均匀。汽车上常见四缸、六缸发动机。 ② 涡轮增压：利用废气残余的能量驱动涡轮旋转，涡轮带动压气机压缩进入气缸的空气，使单位体积内氧气更多、燃料燃烧更充分，从而提高发动机的输出功率。 2. 喷气发动机：依靠高速向后喷出燃气获得反作用力（反冲力）来前进的发动机，分为空气喷气发动机和火箭喷气发动机两类。 ① 空气喷气发动机：工作时需要从空气中吸入氧气助燃，只能在大气层内工作，主要用于航空（飞机），如航空涡轮喷气发动机。 ② 火箭喷气发动机（火箭发动机）：自带氧化剂（如液氧），燃料与氧化剂在燃烧室中燃烧，产生高温高压燃气，燃气从喷口高速向后喷出，推动火箭前进。火箭发动机不需要外界空气，可以在太空中工作。 3. 我国航天事业：长征系列运载火箭利用火箭喷气发动机将卫星、飞船等送入太空。火箭升空时，燃料与氧化剂在燃烧室剧烈燃烧，高温高压燃气向后喷出，火箭获得向上的反冲力腾空而起。 表4　两类喷气发动机的比较 喷气发动机类型 是否需要外界空气 氧化剂来源 工作范围 典型应用 空气喷气发动机 需要 空气中的氧气 大气层内 航空（飞机） 火箭喷气发动机 不需要 自带（如液氧） 大气层内外均可 航天（运载火箭） 【温馨提示】 区分两类喷气发动机的关键是“是否自带氧化剂”：火箭发动机自带氧化剂，因此能在没有空气的太空中工作；空气喷气发动机依靠空气中的氧气助燃，只能在大气层内工作。火箭向后喷出燃气获得向前的推力，应用的是反冲原理。 1．（24-25九年级上·浙江台州·期末）提高机械效率可以带来更高的生产能力，从而增加企业竞争力，工程师提升发动机的机械效率历程如下： (1)图甲是内燃机的简易模型装置，往针筒内喷入适量酒精，塞入活塞，当火花塞点火后活塞会被喷出。活塞喷出过程相当于图乙中的______（填字母）冲程。 (2)我国空军歼-20A战斗机使用的是涡轮发动机，如图丙所示是涡轮发动机工作的模拟图。空气从环节一进入环节二时，气体通道变窄，高速气流会被压缩而升温。这是通过______的方式增加气体内能。 【答案】(1)B (2)做功 【详解】（1）乙图中A排气门打开，活塞向上运动是排气冲程、B火花塞点火，活塞向下运动是做功冲程、C进气门打开，活塞向下运动是吸气冲程、D进排气门全关，活塞向上运动是压缩冲程；甲图中当火花塞点火后活塞会被喷出，即对外做功与汽油机做功冲程相同，即与B相同。 （2）高速气流会被压缩，即外界对高速气流做功使高速气流升温，内能增加，是通过做功的方式增加气体的内能的。 2．（25-26九年级上·四川绵阳·期中）如图是2024年9月25日8时44分，中国人民解放军火箭军向太平洋相关公海海域，成功发射1发携载训练模拟弹头的洲际弹道导弹，准确落入预定海域。下列说法正确的是（　　） A．导弹的燃料燃烧的越充分，其热值越大 B．导弹上升的过程中，是导弹动能转化成了重力势能 C．高温高压的燃气推动导弹升空把内能转化为机械能 D．采用热值大的燃料，可提高发动机的效率 【答案】C 【详解】A．热值是燃料本身的固有特性，只和燃料的种类有关，和燃烧是否充分无关，故A错误； B．导弹上升过程中，燃料燃烧的推力持续对导弹做功，导弹的速度、高度都增大，动能和重力势能都增加，不是动能转化为重力势能，故B错误； C．高温高压燃气推动导弹升空时，燃气的内能转化为导弹的机械能，故C正确； D．发动机效率是有用功与燃料完全燃烧释放总能量的比值，和燃料热值大小无关，采用热值大的燃料无法提高发动机效率，故D错误。 故选C。 3．（2025·浙江宁波·模拟预测）涡轮发动机也是一种内燃机，其工作过程如图所示。空气通过压缩机被压缩后进入燃烧室，与燃料混合燃烧，产生的高温高压燃气向后高速喷出，会推动涡轮机旋转，剩余能量经排气管排出。其与汽油机中的做功冲程作用相同的环节发生在（    ） A．进气室 B．压缩室 C．燃烧室 D．排气室 【答案】C 【详解】汽油机中的做功冲程中，燃气燃烧产生的高温高压燃气对活塞做功，将内能转化成机械能；涡轮发动机燃烧室内压缩空气与燃料混合燃烧，产生的高温高压燃气向后高速喷出，会推动涡轮机旋，其与汽油机中的做功冲程作用相同的环节发生在燃烧室，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 角度01 四冲程的判断与辨析 易错点：① 只看活塞运动方向判断冲程（两门都关闭时活塞向下也可能误判为吸气冲程，但吸气冲程进气门是开启的）；② 把做功冲程误认为“排气门开启”；③ 记错工作循环的数量关系。 解题通法：先看气门开闭再判断冲程——进气门开、活塞向下为吸气冲程；排气门开、活塞向上为排气冲程；两门都关闭时，活塞向下（有火花塞点火）为做功冲程，活塞向上为压缩冲程。循环数量记“4211”。判断口诀：“先看气阀开关情，再看活塞上下行；开下吸气开上排，关上压缩关下功”。 1．（25-26九年级下·全国·课后作业）如图a所示为我国002号航母“山东舰”上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在2s内达到起飞速度，如图b所示为四冲程汽油机的工作示意图．下列判断错误的是（     ）      A．图a中汽缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力 B．图a中汽缸内的蒸汽推动活塞时，蒸汽的内能减小 C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图b中乙图所示的原理相似 D．若该汽油机1秒可对外做功30次，则其飞轮转速为3600r/min 【答案】C 【详解】AB．图a中汽缸内的蒸汽体积膨胀对外做功，将内能转化为机械能，蒸汽的内能减小，推动活塞使舰载机获得牵引力，故AB正确； C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时将内能转化为机械能，能量转化与热机的做功冲程的能量转化相同，图b中的乙图，进、排气门全关，活塞向上运动，处于压缩冲程，将机械能转化为内能，故C错误； D．已知飞轮转2圈对外做功1次，若该汽油机1秒可对外做功30次，则该汽油机1秒钟飞轮转动的圈数是60r，则每分钟转的圈数为 则其飞轮转速为3600r/min，故D正确。 本题选择描述错误的，故选C。 2．（24-25九年级上·浙江杭州·期末）如图甲为汽油机的四个冲程示意图，请回答下列问题。 (1)汽油机工作时是循环往复重复“B→______________→C”（选填“A→D”或“D→A”）的过程的。 (2)一台单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为，该汽油机每分钟完成______________个做功冲程。 (3)图乙所示为某汽油机的能流图，根据此图，则该汽油机的效率为______________（用图中的字母代号表示）。 【答案】(1)A→D (2)1500 (3) 【详解】（1）B：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程； A：两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程； D：两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程； C：排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程。 四冲程汽油机的工作循环顺序为：吸气冲程→压缩冲程→做功冲程→排气冲程，因此B之后的顺序是A→D，即完整循环为 （2）四冲程汽油机每完成1个工作循环，飞轮转2圈，对外做功1次。已知飞轮转速为，即每分钟飞轮转3000圈，则每分钟完成的做功冲程数为1500个。 （3）热机效率的定义是：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的总能量的比值。由图乙可知，燃气总内能为，有用机械能为，因此汽油机的效率为。 角度02 热机中的能量转化 易错点：① 把压缩冲程的能量转化写成“内能→机械能”；② 混淆热机效率与功率；③ 忽略做功冲程是“唯一对外做功”的冲程。 解题通法：压缩冲程活塞压缩气体，机械能转化为内能；做功冲程燃气膨胀推动活塞，内能转化为机械能。热机效率反映能量的利用程度（η=W有用/Q放），功率反映做功的快慢，两者意义不同。 1．（26-27九年级下·浙江·课后作业）汽车已成为现代生活中不可缺少的一部分，燃油汽车多采用四冲程汽油机，如图所示是燃油汽车汽油机的其中一个冲程。下列说法正确的是（     ） A．如图所示是汽油机压缩冲程 B．汽油机的效率越高说明做功越快 C．汽缸内燃料燃烧不充分，会降低燃料的热值 D．该冲程燃气推动活塞做功，把内能转化为机械能 【答案】D 【详解】A．如图所示，进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，火花塞点燃，是汽油机做功冲程，故A错误； B．热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，与做功快慢无关，故B错误； C．汽缸内燃料燃烧不充分，不会降低燃料的热值，因为热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关，故C错误； D．做功冲程中汽缸内燃气对外做功，内能减小，内能转化为机械能，向外输出动力，故D正确。 故选D。 2．（25-26九年级上·浙江杭州·期末）截至2025年底，我国新能源汽车销量连续多年居全球首位。 【驱动原理】如图甲是某品牌油电混合动力汽车的驱动原理图，该车行驶动力可由电动机或发动机（发动机是内燃机）单独提供，也可由二者同时提供。 【驱动方式】 方式一：纯电驱动 (1)通过充电桩给该车的电池充电，充电过程中，能量的转化形式为：________。 (2)该汽车的质量（满载，含乘客）为3t，采用纯电动机驱动，以15m/s的车速正常匀速行驶时，汽车受到的平均阻力为车重的0.02倍。则此时汽车的输出功率为________W。 方式二：燃油驱动 (3)当电池电量不足时，可由发动机单独提供动力。发动机通过燃油燃烧产生高压气体推动活塞做功，其工作过程如图乙所示，则该过程中机械能转化为内能的冲程的是________（填字母）。此时，该车型最低百公里油耗为4kg，这些汽油完全燃烧放出的热量为________J。（汽油热值取）。 【节能装置】为节约能源，该汽车装有再生制动器，开启时把汽车刹车时消耗的部分动能转化为电能储存在蓄电池中，实现动能的回收利用。 【答案】(1)电能转化为化学能 (2) (3) B 【详解】（1）充电桩给该车的电池充电，消耗电能，将电能转化为化学能存储在电池内部。 （2）汽车受到的平均阻力为 汽车匀速行驶，受到的牵引力与阻力是一对平衡力，则牵引力为 则此时汽车的输出功率为 （3）[1]乙图中A进气门打开门，排气门关闭，活塞向下运动是吸气冲程，无能量转化；B进排气门关闭，活塞向上运动是压缩冲程，机械能转化为内能；C进排气门全关，活塞向下运动，且火花塞点火花是做功冲程，将内能转化为机械能；D图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动是排气冲程，无能量转化，即机械能转化为内能的冲程的是B。 [2]这些汽油完全燃烧放出的热量为 3．（25-26九年级下·浙江杭州·开学考试）小科同学自己动手在家做实验，水壶嘴上有一个能够绕轴活动的金属片，水没有开的时候，金属片将壶嘴盖住，水烧开的时候，“热气”总是将壶嘴盖（金属片）冲开。 (1)小科同学联想到课本介绍的汽油机，一个工作循环包含四个冲程，图中“热气”冲开金属片现象相当于上图中的图_________（选填“甲”“乙”“丙”“丁”），该冲程叫_________冲程； (2)如图所示为某型号汽车发动机的能量流向图，若该发动机完全燃烧0.2kg的汽油时输出的有用功为_________J。（汽油的热值为4.6×107J/kg） 【答案】(1) 丙 做功 (2) 【详解】（1）[1][2]水烧开冲开壶嘴金属片的过程，是水蒸气的内能转化为金属片的机械能。甲：进气门打开、排气门关闭，活塞下行，是吸气冲程；乙：两气门都关闭，活塞上行，是压缩冲程，将机械能转化为内能；丙：两气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，是做功冲程，将内能转化为机械能，和冲开金属片的能量转化一致；丁：排气门打开、进气门关闭，活塞上行，是排气冲程。因此对应丙图，是做功冲程。 （2）根据能量流向图可知，发动机的效率 0.2kg汽油完全燃烧放出的总热量 输出有用功 角度03 热机效率与能量损耗 易错点：① 误认为热机效率可以达到 100%；② 漏写“废气带走热量”这一主要损失途径；③ 把燃料完全燃烧放出的能量全部当成有用功。 解题通法：热机效率 η=W有用/Q放，总小于 100%。能量损失途径包括燃料未完全燃烧、废气带走热量、机件散热、摩擦损耗，其中废气带走的热量是主要损失；提高效率的方法是使燃料充分燃烧、减少散热与摩擦。 1．（25-26九年级上·浙江宁波·期末）汽车是现代生活中常见的一种交通工具，如图是四冲程汽油机的一个工作冲程。下列说法正确的是（     ） A．图中冲程使汽车获得了动力 B．图中冲程的能量转化是机械能转化为内能 C．尾气中浓烈的“汽油味”会降低燃料的热值 D．汽油在汽缸内完全燃烧，汽油机效率可达到100% 【答案】A 【详解】A．图中两气门关闭，燃气推动活塞向下运动，是做功冲程，该冲程使汽车获得动力，故A正确； B．做功冲程中燃气的内能转化为活塞的机械能，不是机械能转化为内能，故B错误； C．燃料的热值是燃料本身的一种特性，尾气中有“汽油味”说明可能有汽油未充分燃烧，但不会改变汽油的热值，故C错误； D．汽油机工作时存在废气带走热量、散热和机械摩擦等能量损失，即使汽油完全燃烧，效率也不可能达到100%，故D错误。 故选A。 2．（23-24九年级上·浙江杭州·阶段检测）如图甲为汽油机的四个冲程示意图，请回答下列问题。 （1）汽油机一个工作循环包括四个冲程，一个气缸正常工作四个冲程的顺序是 ___________（对图甲A、B、C、D重新排序）； （2）一台单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为1800r/min，该汽油机每分钟完成 ___________个做功冲程，A图所示的冲程中，燃气内能会 ___________（填“增大”或“减小”）； （3）图乙所示为某汽油机的能流图，则该汽油机的效率为η=___________（用图中的字母代号表示）。根据此图，提出一条提高发动机效率的有效措施：___________； （4）据报道，截至今年九月底我国新能源汽车的保有量已达1800多万辆。某品牌的一款电动汽车的部分参数如表： 空车质量 1380kg 轮胎与地面总接触面积 0.032m2 电池容量 42kW•h 最大功率 100kW 最高速度 120km/h 最大续行里程 260km 假如汽车上只有质量为60kg的司机一人，汽车以60km/h的速度匀速行驶36km，耗电9kW•h。设汽车所受的阻力为汽车总重的0.05倍___________，显然相比汽油车高大约30%的效率，电动汽车更环保，更节能。 【答案】 BADC 900 增大 ×100% 减少散热损失 80% 【详解】（1）[1]甲中的两个气阀都关闭，活塞向上运动，是第二个冲程；乙中的进气阀打开，活塞向下运动，是第一个冲程； 丙中的排气阀打开，活塞向上运动，是第四个冲程；丁中的两个气阀都关闭，火花塞点火，所以为做功冲程；故先后顺序为BADC。 （2）[2]若飞轮转速是1800r/min，表示每分钟飞轮转动1800圈，对外做功1次，飞轮转1800圈。 [3]A图为压缩冲程，压缩冲程中机械能转化为内能。 （3）[4]由能流图可知：燃料完全燃烧放出的热量为，有用机械能即有用功为E2，所以内燃机的效率 [5]根据图示的能量流向图可知，要提高汽油机效率、减少尾气带走的热量、减小摩擦做功； （4）[6]电动汽车匀速行驶，所以牵引力与阻力平衡，则电动汽车受到的牵引力为 则电动车行驶36km，牵引力做的功为 这个过程耗电 电动汽车电能转化为机械能的效率 1．（26-27九年级上·浙江·课后作业）下列有关能量转化的表述中，正确的是（　　） A．汽油机的做功冲程中，机械能转化为内能 B．某种化学反应是放热反应，则该反应将化学能转化为内能 C．植物通过光合作用产生有机物，说明能量可以创生 D．摩擦生热的过程中，将内能转化为化学能 【答案】B 【详解】A．汽油机的做功冲程中，燃气的内能转化为机械能，故A错误； B．放热反应会释放热量，反应过程中化学能转化为内能，故B正确； C．植物通过光合作用将光能转化为化学能并储存在有机物中，能量不能创生，故C错误； D．摩擦生热是通过做功将机械能转化为内能，故D错误。 故选B。 2．（2025·浙江金华·三模）如图所示是某汽车发动机的压缩冲程的示意图。在活塞向上运动的过程中，汽缸内气体的（     ） A．密度减小 B．温度降低 C．内能增大 D．分子热运动减慢 【答案】C 【详解】A．气体质量不变，体积变小。由公式，体积变小，密度增大。故A错误； B．活塞对气体做功，内能增加，温度升高。故B错误； C．压缩气体，机械能转化为内能，气体内能增大。故C正确； D．温度升高，分子热运动变剧烈。故D错误。 故选C。 3．（25-26九年级下·全国·课后作业）汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图，下列有关说法正确的是（     ） A．甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高 B．由乙图可知该汽油机的效率是28％ C．汽车尾气中的“汽油味”越浓，燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值 D．甲图中热机飞轮转数是1800r/min，则该热机1s内对外做功30次 【答案】B 【详解】A．如图进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程，故A错误； B．汽油机的效率为输出有用机械能所占比例，故B正确； C．燃料的热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关，故C错误； D．该汽油机飞轮的转速为，即汽油机飞轮每秒转30圈，由于汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功一次，则在1s内汽油机对外做了15次功，故D错误。 故选B。 4．（25-26九年级上·浙江台州·期末）卫星上有一种装置为光发动机，工作原理如下：密闭气室中在光照下分解，使气室压强增大，推动活塞右移；活塞右移过程相当于汽油机的（     ） 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】密闭气室中在光照下分解，使气室气压增大，推动活塞右移，此过程是内能转化为机械能。 汽油机的做功冲程是内能转化为机械能，所以活塞右移过程相当于汽油机的做功冲程。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 5．（25-26九年级下·全国·课后作业）如图所示是一台四冲程内燃机的________（填“压缩”或“做功”）冲程，这个冲程是通过________（填“做功”或“热传递”）的方式改变汽缸内气体的内能。 【答案】 压缩 做功 【详解】由图可知，内燃机的进气门、排气门均关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内的气体，对气体做功，将机械能转化为内能，气体的内能增大。因此图中是一台四冲程内燃机的压缩冲程，这个冲程是通过做功的方式改变汽缸内气体的内能。 6．（25-26九年级上·浙江宁波·期末）如图所示为世界上早期的蒸汽汽车模型。燃料燃烧使水温升高，这是通过____________（填“做功”或“热传递”）增大水的内能，再转化为汽车的____________能，使汽车前进。 【答案】 热传递 机械 【详解】燃料燃烧放出热量，是化学能转化为内能，水吸收热量，通过热传递的方式使水的内能增加； 水蒸气通过对外做功，将水蒸气的内能转化为汽车的机械能，使汽车前进。 ⚡基础速刷 1．（2026·浙江宁波·二模）如图所示，塑料瓶内盛少量水，向瓶内打气后瓶塞跳起，瓶内出现白雾。下列说法正确的是（    ）    A．打气过程中，瓶内气体对外做功 B．打气过程中的能量转化，与汽油机的做功冲程相同 C．瓶塞跳起时，瓶内气体的内能转化为瓶塞的机械能 D．瓶塞跳起时，瓶内气体温度升高 【答案】C 【详解】A．打气过程中，是外界（打气筒）对瓶内气体做功，不是瓶内气体对外做功，故A错误； B．打气过程的能量转化是机械能转化为内能；汽油机做功冲程是内能转化为机械能，二者能量转化不同，故B错误； C．瓶塞跳起时，瓶内气体膨胀推动瓶塞做功，将瓶内气体的内能转化为瓶塞的机械能，故C正确； D．瓶塞跳起时，瓶内气体对外做功，内能减小，温度降低，瓶内水蒸气遇冷液化形成白雾，故D错误。 故选C。 2．（2026·浙江杭州·一模）家用电热水壶烧水过程含有丰富的科学知识，下列说法正确的是（　　） A．水沸腾时温度不断升高 B．壶嘴上方的“白气”是水蒸气 C．电热水壶工作原理是电流的热效应 D．水烧开后壶盖顶起，与内燃机压缩冲程原理相似 【答案】C 【详解】A．水沸腾的特点是持续吸热、温度保持不变，故A错误； B．壶嘴上方的“白气”是水蒸气遇冷液化形成的小液滴，故B错误； C．电热水壶工作时，电流通过电阻丝，电能转化为内能，利用了电流的热效应，故C正确； D．水烧开后壶盖顶起，是水蒸气的内能转化为壶盖的机械能；而内燃机压缩冲程是活塞对气体做功，将机械能转化为内能，二者原理不同，故D错误。 故选C。 3．（25-26九年级上·浙江杭州·期中）喜欢思考的小哲用塑料矿泉水瓶子进行了如下游戏： (1)瓶中留少量水，盖上瓶盖（如图甲）；扭转瓶子（如图乙），这是通过______方式（选填“热传递”或“做功”）改变瓶内气体内能。 (2)轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾（如图丙），这时发生的能量转化是______。 (3)图乙和图丙所示的过程，原理分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似。这两个冲程分别是______、_______。 【答案】(1)做功 (2)内能转化为机械能 (3) 压缩冲程 做功冲程 【详解】（1）扭转瓶子时，对瓶内气体做功，所以是通过做功方式改变瓶内气体内能。 （2）瓶盖被瓶内的气体冲出，此时瓶内气体对外做功，将自身的内能转化为瓶盖的机械能。 （3）图乙中对瓶内气体做功，机械能转化为内能，与四冲程内燃机的压缩冲程相似。 图丙中瓶内气体对外做功，内能转化为机械能，与四冲程内燃机的做功冲程相似。 4．（25-26九年级上·浙江杭州·阶段检测）单位质量的气体物质，在体积不变的条件下温度升高1℃所吸收的热量称为该气体的定容比热容，已知氦气的定容比热容为。如图所示，质量为0.02 kg的氦气被密封在圆柱形汽缸内，汽缸内氦气气压与外界大气压相同。用力把活塞AB固定，当氦气吸收的热量是______________J时，温度会从20℃升高到30℃。若撤去外力，氦气推动活塞运动，这一过程的能量转化形式与四冲程汽油机的______________冲程相同。汽油机在工作时温度升高，为保护机器，往往用水来冷却，主要是利用了水______________的特性。 【答案】 600 做功 比热容大 【详解】氦气吸收的热量 撤去力，氦气推动活塞做功，内能转化为机械能，此过程与四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相同。 用水冷却机器是因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多。 5．（2026·浙江宁波·二模）如图所示，给试管内的水加热至一定程度，发现试管口木塞会被推出。 (1)给水加热是通过_________方式使水的内能增加。 (2)木塞被推出后看到大量白雾，是水蒸气内能减少，温度降低，发生_________（填物态变化名称）的缘故。 (3)四冲程内燃机的_________（填字母）冲程与瓶塞被推出原理相同。 A． B． C． D． 【答案】(1)热传递 (2)液化 (3)C 【详解】（1）用酒精灯加热水的过程中，水从酒精灯火焰吸收热量，是通过热传递的方式使水的内能增加的。 （2）木塞推出后，水蒸气内能减小、温度降低，由气态变为液态小水滴形成白雾，这个物态变化是液化。 （3）该实验的能量转化是内能转化为机械能，对应四冲程内燃机的做功冲程。 A．进气门打开、排气门关闭，活塞下行，是吸气冲程，故A不符合题意； B．两气门关闭，活塞上行，是压缩冲程，能量转化为机械能转内能，故B不符合题意； C．两气门关闭，火花塞点火，活塞下行，是做功冲程，能量转化为内能转机械能，和实验原理一致，故C符合题意； D．排气门打开，进气门关闭，活塞上行，是排气冲程，故D不符合题意。 故选C。 🚀能力跃升 1．（25-26九年级上·四川绵阳·期中）如图所示，图中所描述的物理过程，下列分析中正确的是（　　）     A．图甲，厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的内能减少 B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能增大 C．图丙，试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能减少 D．图丁，是做功冲程，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能增大 【答案】C 【详解】A．图中甲：活塞压缩空气，对空气做功，机械能转化为内能，空气内能增加，温度升高，故A错误； B．图中乙，瓶内气体膨胀推动塞子做功，气体对外做功，内能减少，故B错误； C．图中丙，对试管加热，试管中水吸热变为水蒸气，水蒸气推动塞子做功，内能转化为机械能，水蒸气的内能减少，故C正确； D．图中丁，两气门关闭，火花塞点火，活塞下行，是做功冲程：燃气膨胀推动活塞，对外做功，内能减少，故D错误； 故选 C。 2．（25-26九年级上·四川绵阳·期中）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 _____ （选填“A”或“B”）所示的内燃机冲程；若该热机1s内对外做功15次，则飞轮转速是 _________ r/min。       【答案】 A 1800 【详解】[1]往“水火箭”里打气时，压缩瓶内空气做功，空气的内能增大，温度升高，相当于图乙中A所示的内燃机压缩冲程，而B是做功冲程。 [2]若该热机1s内对外做功15次，则1min对外做功900次，由于热机在一个工作循环中，完成4个冲程，飞轮和曲轴转2周，对外做功1次，所以该热机的飞轮每分钟转1800周，即飞轮的转速为1800r/min。 3．（25-26九年级上·浙江宁波·期末）汽车发动机（汽油机）的效率提升是节能减排的关键之一，其核心过程涉及内能与机械能的相互转化。科学小组围绕“外界对气体做功会导致气体内能发生变化”开展了一系列探究。 【实验回顾】 (1)如图甲所示，取一个配有活塞的厚玻璃筒，筒内放一小团浸有少量乙醚的棉花。快速压下活塞，观察到棉花被点燃。此实验主要为了说明__________（填“压缩气体”或“克服摩擦力”）做功能使物体内能增加。 【定量探究】 (2)为更精确地研究此过程，小组改进了实验：如图乙，用针筒密封一定质量的空气，并连接数字温度传感器，缓慢推压活塞，同时由计算机采集并绘制了针筒内空气的温度随时间变化曲线，如图丙所示。则图丙中表示“外界对气体做功”的时间段是__________。 【原理迁移】 (3)下面汽油机的四个冲程中，与图甲实验原理相同的是 。 A． B． C． D． 【反思与拓展】 (4)小组同学发现，图丙中在t3时刻后，活塞停止运动，针筒内空气温度却仍有下降。请解释针筒内空气温度下降的可能原因：__________。 【答案】(1)压缩气体 (2) (3)B (4)由于注射器内气体温度仍然高于外界空气温度，注射器内气体向外发生热传递 【详解】（1）快速压下活塞时，外界对筒内气体做功，使气体内能增大、温度升高，达到乙醚的着火条件而使棉花被点燃。因此实验说明压缩气体做功能使物体内能增加。 （2）缓慢推压活塞时，外界对密闭气体做功，气体内能增大、温度升高。由图丙可知，温度从时刻开始明显升高，到时刻达到最大值，因此“外界对气体做功”的时间段为。 （3）甲图中压缩空气，该过程中将机械能转化为内能； A．图A表示吸气冲程，活塞运动主要是吸入燃气，不是压缩气体使内能增加的过程，故A不符合题意； B．图B表示压缩冲程，两气门关闭，活塞向上运动并压缩缸内气体，外界对气体做功使其内能增大，与图甲实验原理相同，故B符合题意； C．图C表示排气冲程，主要是将燃烧后的废气排出气缸，故C不符合题意； D．图D表示做功冲程，燃气膨胀推动活塞做功，是内能转化为机械能，故D不符合题意。 故选B。 （4）活塞停止运动后，针筒内气体温度仍高于外界空气温度，气体会向温度较低的外界发生热传递，内能减小，因此温度继续下降。 4．（25-26九年级上·浙江温州·期末）小明利用易拉罐等器材制作了如图所示的蒸汽轮机模型。实验时，点燃酒精灯，当易拉罐中的水大量汽化时，水蒸气便会从管口冲出，推动扇叶和转轴一起在支架上转动。 (1)点燃酒精灯后，易拉罐中水的内能会增大。这种改变内能的方式是________。 (2)水蒸气推动扇叶转动过程中的能量转化，与内燃机工作过程中的________冲程相似。 (3)结合该蒸汽轮机模型的结构和工作原理，提出一种能将水蒸气内能更多地转化为扇叶机械能的方法。 【答案】(1)热传递 (2)做功 (3)减小转轴与支架之间的摩擦 【详解】（1）点燃酒精灯后，易拉罐中的水通过热传递的方式从酒精灯获得热量，导致水的内能增大。 （2）水蒸气推动扇叶转动时，水蒸气的内能转化为扇叶的机械能，这一过程与内燃机工作过程中的做功冲程相似，都是将内能转化为机械能。 （3）为了将水蒸气的内能更多地转化为扇叶的机械能，可以采取减少能量损失的方法，如减小转轴与支架之间的摩擦，或者给易拉罐瓶身加保温材料以减少热量散失。 🌟思维挑战 1．（【新东方】【初中科学2444】初三上）某汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽油，汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，如图所示，汽油热值近似取q=5×107J/kg，设汽油在气缸内完全燃烧。 (1)图示时刻，四冲程汽油机处于____冲程；若该汽油机每分钟完成7200个冲程，则它每秒钟完成____个工作循环； (2)若上述过程中汽油燃烧释放能量的30%用来驱动汽车行驶，求汽车所受的阻力f；____ (3)研究表明新材料的出现可将热电转换装置的效率大幅提高到15%，据此计算，上述过程中随废气排放的能量通过转换装置后可获得多少电能？____这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作多长时间？____ 【答案】 压缩 30 1000N 1.5×107J 1.5×104s 【分析】(1)由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程；热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，根据这个比例关系可以求出答案； (2)根据求得总功，已知燃烧效率为30%，可求得有用功；根据求得的汽车在这段时间内所做的有用功，利用可求得汽车匀速行驶过程中的牵引力，再利用二力平衡条件可知其所受的阻力； (3)汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，可求转化的能量，由提高到15%可求转换的电能，由可求时间。 【详解】(1)[1]由图可知，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，可以判断是压缩冲程； [2]该汽油机每分钟完成7200个冲程，故每秒完成120个冲程，热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，若该汽油机每秒完成120个冲程，则每秒它对外做功30次，完成30个工作循环，飞轮转动60周； (2)[3]汽油完全燃烧释放的热量： ， 根据可得有用功： ， 由可得，汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，通过的路程： ， 由可得，汽车匀速直线行驶，则汽车所受的阻力： ； (3)[4]汽油燃烧释放能量的40%为： ， 转换的电能： ； [5]由可得，这些电能可供车内总功率为1000W的用电器持续工作的时间： 。 2．（24-25九年级上·四川绵阳·期末）某汽车飞轮的转速为3600r/min，则每秒钟汽油机对外做功________次，如果这辆汽车每年耗油1.8t，汽车内燃机的效率平均取值29%，如果能把内燃机效率提高1%，我国汽车现在的保有量按3亿辆计算，我国每年可以节约________t燃油。 【答案】 30 【详解】[1]已知汽车飞轮的转速是3600r/min=60r/s，所以此汽油机每秒钟转60圈，可完成30个工作循环，对外做30次功； [2]内燃机效率提高1%，则η2=η1+1%=29%+1%=30% 由可得有用功为 因为内燃机效率提高后有用功是相同的，则有每辆汽车 可得 则每辆汽车每年节约燃油 所以我国每年可以节约的燃油 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $