2.1 热机 同步练 2026-2027学年物理教科版九年级上册

第2章　改变世界的热机 1　热机　第2课时　内燃机的四冲程工作过程 1.工作时,产生的燃气直接推动活塞做功,这样的内燃机叫作活塞式内燃机,下列热机属于活塞式内燃机的是(　　) A.汽油机　　B.喷气发动机　　C.蒸汽轮机　　D.火箭发动机 2.【情境素材·教材变式】如图所示,在透明塑料盒的底部钻一个孔,将电子式火花发生器的放电针紧紧地塞进孔中,打开塑料盒盖,向盒中滴入数滴酒精,再将盒盖盖紧,然后按下电火花发生器的按钮。这时我们可以看到,盒盖_________,同时听到"砰"的一声响。在此过程中,酒精燃烧后产生的燃气对_______做功,燃气的______能减少,转化为_______的_______能。 3.【核心素养·物理观念】(2025江苏镇江中考)下列汽油机工作的冲程中,压缩冲程是(　　) 4.(2025黑龙江中考)一台单缸四冲程汽油机的飞轮的转速是2 400 r/min,则此汽油机每秒完成的冲程个数和对外做功次数分别是(　　) A.完成80个冲程,对外做功20次 B.完成80个冲程,对外做功40次 C.完成40个冲程,对外做功10次 D.完成40个冲程,对外做功40次 5.【核心素养·科学探究】(2026河南郑州期中)如图是小明制作的内燃机模型。用喷雾器往瓶内喷入酒精,启动电子打火器点燃酒精,可观察到活塞瞬间被弹出,这一过程将______能转化为活塞的机械能,这与汽油机的_______冲程能量转化情况相同,电子打火器相当于汽油机的________。 6.(2026山东青岛超银中学月考,★★☆)关于如图所示的某单缸四冲程汽油机的工作过程,下列说法正确的是(　　) A.依靠飞轮惯性完成冲程的是①②③ B.在一个工作循环中,工作过程依次是③④①② C.①中能量的转化是内能转化为机械能 D.④中汽缸内气体温度会下降 7.【核心素养·物理概念】(2025四川资阳期末,★★☆)下面关于汽油机与柴油机的说法中,不正确的是(　　) A.柴油机的效率一般比汽油机要高 B.柴油机采用压燃式点火,汽油机采用点燃式点火 C.柴油机与汽油机除使用的燃料不同外,在构造上完全相同 D.柴油机汽缸顶部有个喷油嘴,汽油机汽缸顶部有个火花塞 8.(★★☆)如图所示的是小普同学跟爷爷学习气功的四个基本动作,由此他联想到热机的冲程,以下说法正确的是(　　) "鼻孔吸气"所对应的柴油机冲程吸入的是汽油和空气的混合物 "气沉丹田"所对应的汽油机冲程将机械能转化为内能 汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的 "排山倒海"所对应的汽油机冲程是靠飞轮的惯性来完成的 9.【情境素材·国防教育】(2026山东济宁十三中月考,★★☆)为使舰载机在短时间内达到起飞速度,航母上安装了蒸汽弹射装置,如图所示为其简化原理图。汽缸内蒸汽体积膨胀对外做功,同时推动活塞,从而使舰载机获得巨大的牵引力,弹射出去。从能量转化的角度,蒸汽弹射装置原理与汽油机工作的______(选填"甲"或"乙")冲程相似。若汽油机飞轮的转速为3 000 r/min,则1 s内汽油机对外做功_______次。 10.(2026广东佛山南海期中,★★☆)如图甲所示为四缸发动机,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做吸气、压缩和排气工作。某台四缸发动机,其输出功率随转速变化如图乙所示,转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。当转速达到3 000 r/min 时,在该发动机的每个做功冲程里,发动机做功_________J。 11.【实验考法·项目式学习】(2026山东枣庄月考)跨学科实践:制作简易汽轮机模型 【项目提出】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,制作简易汽轮机模型。 【项目实施】(1)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水,将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内,用橡皮泥将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上,中性笔的尖端对准小风扇的扇叶。 (2)测试实验:点燃易拉罐下面的酒精灯,当有蒸汽喷出时,扇叶就转动起来。 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______(选填"内"或"外")燃机。 (3)实验改进:①同学们在测试过程中,发现加热很长时间后,扇叶才开始转动,这是因为_____________________________________。 ②进行了调整后,再次测试,发现小风扇转动得很慢。同学们交流后认为,这是蒸汽喷射力不足造成的。以下几种解决方案中你认为可行的是_________。 A.增加酒精灯的高度,用其内焰加热 B.更换一个更细的中性笔管 C.降低小风扇的高度,使中性笔管对准风扇的中心 参考答案与解析 1. A 解析　汽油机和柴油机都是常见的活塞式内燃机。喷气发动机是一种通过喷气产生推力的反作用式发动机;广义上的喷气发动机包括火箭发动机和空气喷气发动机。蒸汽轮机将蒸汽的内能转化为机械能,不属于活塞式内燃机。故选A。 2. 会飞出去;盒盖;内;盒盖;机械 解析　酒精燃烧后产生的高温高压的燃气,体积膨胀,对外做功,使盒盖飞出去,燃气的内能转化为盒盖的机械能。 命题视角　做功改变物体内能。做功可以改变物体的内能,有两种情况,对物体做功,物体的内能增加;物体对外做功,物体的内能减小。 3. B 解析　A图中进气门打开,活塞向下运动,是进气冲程;B图中进气门和排气门都关闭,活塞由下向上运动,是压缩冲程;C图中进气门和排气门都关闭,活塞向下运动,是做功冲程;D图中排气门打开,活塞向上运动,将废气排出汽缸,是排气冲程。故选B。 4. A 解析　当飞轮的转速是2 400 r/min,即40 r/s时,汽油机每秒完成80个冲程,对外做功20次,故选A。 能力迁移　四冲程内燃机一个工作循环包括4个冲程,活塞往复2次,飞轮转动2周,对外做功1次。 5. 内;做功;火花塞 解析　启动电子打火器点燃酒精,酒精燃烧产生高温高压的燃气,燃气对活塞做功,将内能转化为活塞的机械能;汽油机的做功冲程中,火花塞点燃燃料混合物,燃烧产生的高温高压燃气推动活塞运动,将内能转化为机械能;电子打火器通过产生电火花点燃酒精,与汽油机中火花塞的作用相似。 6. C 解析　①两气门关闭,活塞向下,是做功冲程,②中进气门开,活塞向下,是吸气冲程,③排气门开,活塞向上,是排气冲程,④两气门关闭,活塞向上,是压缩冲程,在一个工作循环中,工作过程依次是②④①③,其中②③④三个冲程依靠飞轮的惯性来完成,故A、B错误;①是做功冲程,将内能转化为机械能,故C正确;④是压缩冲程,活塞对混合气体做功,机械能转化为混合气体的内能,混合气体温度会升高,故D错误。 误区辨析　飞轮的惯性主要在吸气冲程、压缩冲程和排气冲程中起作用,帮助活塞完成这些冲程。 7. C 解析　柴油机在压缩冲程中,压缩的程度比汽油机大,燃烧更充分,转化成的有用功更多,故柴油机的效率一般比汽油机的效率高,故A正确;柴油机采用压燃式点火,汽油机采用点燃式点火,故B正确;汽油机和柴油机除使用的燃料不同,其构造、点火方式等还有多处不同,故C错误;柴油机汽缸顶部有个喷油嘴,汽油机汽缸顶部有个火花塞,故D正确。故选C。 8. B 解析　"鼻孔吸气"相当于吸气冲程,柴油机在吸气冲程中吸入汽缸的物质只有空气,故A错误;"气沉丹田"相当于压缩冲程,在压缩冲程中将机械能转化为内能,故B正确;汽油机通过火花塞点火使汽油燃烧,柴油机靠活塞压缩空气,使空气的温度超过柴油的燃点,喷油嘴喷出的雾状柴油与这些热空气相遇后开始燃烧,故C错误;"排山倒海"相当于汽油机的做功冲程,此冲程中将内能转化为机械能,不是靠飞轮的惯性来完成的,故D错误。 9. 甲;25 解析　图甲中,两气门关闭,火花塞点火,活塞下行,为做功冲程,图乙中,两气门关闭,活塞上行,为压缩冲程,蒸汽弹射装置原理是将内能转化为机械能,与汽油机的做功冲程相似,即与甲冲程相似;汽油机飞轮的转速为3 000 r/min,即飞轮每秒转50圈,则该汽油机1 s内对外做功25次。 10. 300 解析　由图可知,转速达到3 000 r/min时的输出功率P=30 kW,在1 s内做功W=Pt=30×10³ W×1 s=30×10³ J=3×10⁴ J,发动机的转速为3 000 r/min=50 r/s。由题意知,飞轮每转动一周,发动机做功两次,该四缸发动机1 s内做功次数n=50×2=100次,做功一次的功是W₁===300 J。 11. (2)①内能;机械能　②外　(3)①加热时间不足,无法产生足够的水蒸气　②B 解析　(2)实验时将易拉罐下面的酒精灯点燃,当有蒸汽喷出时,扇叶就转动起来;酒精燃烧将化学能转化为内能,蒸汽推动扇叶转动,将内能转化为机械能。因此汽轮机模型工作过程的能量转化为化学能→内能→机械能;此汽轮机模型酒精在空气中燃烧,蒸汽推动外面的扇叶转动,这两个过程都不在易拉罐内,属于外燃机。 (3)加热很长时间后,扇叶才开始转动,这与水蒸气的量有关,加热时间不足,无法产生足够的水蒸气,不能使扇叶开始转动;更换一个更细的中性笔管可以增大蒸汽喷出速度,能增大蒸汽喷射力,故B符合题意。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2章　改变世界的热机 1　热机　第1课时　热机与内能的转化 1.【核心素养·物理观念】(2026河北石家庄期中)下列常见机器中属于热机的是(　　) A.喷气式发动机　　B.电动机　　C.洗衣机　　D.抽水机 2.【情境素材·教材变式】如图所示,在试管内装些水,用带玻璃管的胶塞塞住,在玻璃管口处放一个用纸做成的小叶轮。加热试管使水沸腾,产生的水蒸气驱动小叶轮转动。下列说法不正确的是(　　) A.试管内的水通过热传递的方式增加了内能 B.酒精燃烧将内能转化为化学能 C.水蒸气的内能转化为小叶轮的机械能 D.内能的一个重要应用是做功 3.【情境素材·教材变式】如图所示是蒸汽机工作的原理示意图,关于蒸汽机的工作过程中涉及的物理知识,下列说法正确的是(　　) A.汽缸内的蒸汽推动活塞做功,其能量的转化过程是内能转化为机械能 B.燃料在燃烧的时候会产生热量,这是能量的转移 C.蒸汽推动活塞做功,蒸汽的内能增大 D.蒸汽机加装冷凝器,能减少废气带走的温度 4.(2025福建厦门三模,★★☆)从古至今中华民族一直对天空充满憧憬,从嫦娥奔月的想象,到今天国产大飞机C919的成功商飞,我们从未停止对天空的探索。下列关于飞机的相关说法,错误的是(　　) A.飞机的发动机是热机,把内能转化为机械能 B.飞机能在空中飞行是因为受到空气的浮力 C.喷气发动机向后喷气时飞机前进,可知力的作用是相互的 D.以空中飞行的飞机为参照物,地面上的房屋是运动的 5.【跨学科实践·社会发展】(★★☆)2025年1月23日13时15分,我国在太原卫星发射中心使用长征六号改运载火箭,成功将千帆极轨06组卫星发射升空。火箭升空后,18颗卫星顺利进入预定轨道,此次发射任务获得圆满成功。关于火箭,下列说法错误的是(　　) A.燃气对火箭的推力改变了火箭的运动状态 B.火箭燃料燃烧时,化学能转化为内能 C.燃气对火箭的推力大于火箭对燃气的推力 D.火箭发动机是利用内能做功的机械 6.(2026吉林永吉期中,★★☆)如图,小林在研究热机工作原理时,他在试管里装一些水,用橡胶塞塞住管口,加热使水沸腾,水蒸气会把橡胶塞冲开。水蒸气冲开塞子,水蒸气对塞子______,水蒸气的内能会_______,温度会_______,此过程是水蒸气的内能转化为塞子的_______能。 参考答案与解析 1. A 解析　喷气式发动机通过燃烧燃料将内能转化为机械能,符合热机的定义,故A符合题意;电动机、洗衣机将电能转化为机械能,不属于热机,故B、C不符合题意;抽水机不直接涉及内能转化为机械能,故D不符合题意。故选A。 2. B 解析　试管内部的水在加热的过程中,吸收热量,通过热传递的方式增加了内能,故A正确,不符合题意;酒精燃烧是化学变化,将化学能转化为内能,故B错误,符合题意;水蒸气的内能转化为小叶轮的机械能,使小叶轮转动,故C正确,不符合题意;利用内能可以加热物体,也可以做功,故D正确,不符合题意。 命题视角　本题考查了改变内能的方式、内能的利用以及能的转化等知识,需要知道改变物体内能的方式有做功和热传递。 3. A 解析　蒸汽推动活塞做功将内能转化为机械能,蒸汽的内能减小,A正确,C错误;燃料燃烧时产生热量,是将化学能转化为内能,为能量的转化,B错误;废气带走的不是温度,是热量,D错误。故选A。 4. B 解析　飞机发动机利用内能做功(将内能转化为机械能),属于热机;飞机能在空中飞行是因为受到了升力的作用,而不是浮力;喷气发动机向后喷气时,气体对飞机施加反作用力推动飞机前进,说明力的作用是相互的;以飞行的飞机为参照物,地面上的房屋位置发生变化,是运动的。故选B。 5. C 解析　燃气对火箭的推力使火箭由静止开始向上运动,改变了火箭的运动状态,故A正确;火箭燃料燃烧时,放出热量,将燃料储存的化学能转化为内能,然后利用内能对外做功,所以火箭发动机是利用内能做功的机械,故B、D正确;火箭对燃气向下的力和燃气对火箭向上的力是一对相互作用力,它们的大小相等,故C错误。故选C。 6. 做功;减小;降低;机械 解析　水蒸气冲开橡胶塞,水蒸气对橡胶塞做功,水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能,水蒸气的内能减小,温度降低。 学科网（北京）股份有限公司 $