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14.2 热机 跟踪练习
2025-2026学年上期初中物理人教版（2024）九年级全一册
一、单选题
1．如图所示，烧开水时壶盖可能被顶开，这个过程与内燃机的某个冲程类似。下列说法正确的是（　　）
A．该过程是机械能转化为内能
B．该过程与内燃机的做功冲程类似
C．内燃机处于与该过程类似的冲程时进气门是打开的
D．内燃机与该过程类似的冲程是依靠飞轮惯性完成工作的
2．2024年11月30日，我国新型运载火箭长征十二号成功实现首飞。火箭燃料燃烧产生的高温燃气对火箭产生反推力，推动火箭升空，此能量转化过程相当于热机的哪个冲程（　　）
A． B．
C． D．
3．如图所示，迅速压下活塞的过程相当于柴油机的（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
4．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
5．2024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
6．下列关于热机的说法正确的是（ ）
A．热机都有吸气、压缩、做功、排气四个冲程
B．做功冲程将机械能转化为内能
C．火箭发动机属于热机
D．热机的大量使用对环境污染较小
二、多选题
7．下面关于汽油机与柴油机的说法中，正确的是（　　）
A．汽油机与柴油机都是内燃机
B．汽油机的压缩冲程中，活塞压缩气体，将内能转化为机械能
C．柴油机汽缸顶部有火花塞，汽油机汽缸顶部有喷油嘴
D．汽油机吸入汽缸里的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入汽缸里的是空气
8．如图是学校备用的柴油发电机，使用柴油机时，下列说法正确的是（　　）
A．可通过火花塞点火启动 B．将内能转化为机械能
C．吸气冲程中只吸入空气 D．柴油机属于热机的一种
三、填空题
9．一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为，该柴油机在1s对外做功 次，该柴油机在吸气冲程吸入的是 。
10．2024年5月，比亚迪推出DM-i超级混动技术能够切换电力和汽油，发动机热效率最高可达到40%，成为全球量产车的领先技术，其发动机是汽油发动机，通过汽油燃烧产生高压气体推动活塞做功。如图是汽油机一个冲程示意图，该冲程是 ，该冲程是将 能转化成 能。
11．如图甲所示，用酒精灯加热试管中适量水。当塞子被推开时，可以看到试管口有“白气”产生。这是由于试管内气体对塞子做功，使得试管内气体内能 （选填“增大”或“减小”或“不变”），此过程发生的能量转化与图乙中的内燃机在 （选填“A”或“B”）图所示的能量转化是一致的，某四冲程汽车飞轮转速为3000r/min，则每秒钟对外做功 次。
12．如图为某科技小组发射水火箭的过程，可乐瓶内的水向后喷出，水火箭就向上飞出，这一现象说明了力的作用是 ；从能量转化角度来看，水火箭的机械能是由高压气体的 能转化来的，这一过程的能量转化与汽油机的 冲程能量转化方式相同。
13．你听说过“加水就能跑”的水氢汽车吗？该汽车实际是利用水解制氢技术获得氢气，通过氢燃料电池给车提供动力（该技术成本很高，目前仍处在试验阶段）。现在的氢能源汽车分为氢内燃机汽车和氢燃料电池车两种，其中氢内燃机汽车是氢气在汽缸中燃烧，释放的内能转化为 ，气体膨胀推动活塞运动，这与四冲程汽油机的 冲程中的能量转化过程相同。
14．一个汽油机上标有“3000r/min”的字样，则每秒钟汽油机完成对外做功 次，其中发生能量转化共 次。
四、计算题
15．随着时代的发展，汽车已经进入百姓家庭。如图是汽车柴油机的气缸与活塞的简化示意图，柴油机的点火方式为压燃式，在压缩冲程中将空气温度压到柴油的着火点。提示：描述密闭气体状态的参数有压强P，体积V，温度T（T为热力学温度，单位是开尔文，符号“K”）；其三者的关系为PVC（C为常数），且Tt273
（1）若某汽车的质量是2.1t，那么它的重力是多少？（g取10N/kg）
（2）压缩冲程中将机械能转化为_____能？
（3）若气缸内密闭空气的初始温度为t127℃，则相当于热力学温度T1是多少？
（4）柴油的着火点约为480K。若密闭空气的体积被压缩到原来的，压强将增大为原来的16倍。结合第（3）小问，试通过计算，判断此时能否将柴油点燃？
五、科普阅读题
16．热机发明后，一直在持续地改进和发展中。
材料一：1769年，法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车（图甲），传统蒸汽机的燃料在汽缸外部燃烧（图乙）。
材料二：1862年，法国人德罗夏提出内燃机（内燃指燃料在汽缸内燃烧）的四冲程循环理论：①汽缸的向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入汽缸；②通过汽缸的向内运动对进入汽缸里的燃料进行压缩；③高压燃烧气体产生巨大爆发力；④将已经燃烧的废气从汽缸中排出。
材料三：1876年，德国人奥托制造出以四冲程为依据的燃气内燃机，利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复。
阅读上面材料，回答下列问题：
(1)传统蒸汽机的燃料在汽缸 部燃烧；内燃指燃料在汽缸 部燃烧；
(2)图丙所示是将 能转化为 能；
(3)根据材料知道热机一个工作循环有四个冲程，请你判断图丁中表示的是 冲程；
(4)小锦同学阅读了某型号汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图戊所示的图表，请根据给出的信息，计算该内燃机输出的有用功为燃料释放热量的 %。
参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 B C B A D C AD BCD
1．B
【详解】烧开水时壶盖可能被顶开伴随着能量的转化是将内能转化为机械能，内燃机的做功冲程中，内能转化为机械能，所以该过程能量转化跟内燃机的做功冲程相同，做功冲程进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，在热机的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是靠飞轮的惯性完成的。故ACD错误，B正确。
故选B。
2．C
【详解】A．火箭燃料燃烧产生的高温燃气对火箭产生反推力，推动火箭升空，将内能转化为机械能，相当于热机的做功冲程。图中两气门都关闭，活塞向上运动，将机械能转化为内能，是压缩冲程，故A不符合题意；
B．图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，此冲程没有明显的能量转化，是排气冲程，故B不符合题意；
C．图中两气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，将内能转化为机械能，是做功冲程，故C符合题意；
D．图中排气门关闭，进气门打开，活塞向下运动，此冲程没有明显的能量转化，是吸气冲程，故D不符合题意。
故选C。
3．B
【详解】迅速压下活塞，会发现筒的棉花燃烧起来。下压活塞时，活塞对筒内的空气做功，机械能转化为空气的内能，柴油机的压缩冲程将机械能转化为内能，所以与该实验的能量转化相同的是压缩冲程。
故选B。
4．A
【详解】A．柴油机在吸气冲程中，进气门开启，排气门关闭，活塞向下运动，吸入气缸的是空气，故A正确；
B．在柴油机的压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内的空气，使空气的温度升高、内能增大。此过程中是将活塞的机械能转化为空气的内能，由于此时还没有喷入柴油，所以不存在柴油和空气混合物，故B错误；
C．做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞向下运动，带动曲轴旋转对外做功，将内能转化为机械能的过程，不是依靠飞轮的惯性完成的。而吸气、压缩和排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，故C错误；
D．因为燃料燃烧后产生的废气温度较高，含有大量的内能，这些内能随着废气的排出而损失掉。在柴油机的能量损失中，排气冲程中废气带走的能量是主要部分之一，故D错误。
故选A。
5．D
【详解】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。
6．C
【详解】A．内燃机一般具有吸气、压缩、做功、排气四个冲程，其他热机并不全具有这四个冲程，故A错误；
B．做功冲程将内能转化为机械能，故B错误；
C．火箭发动机是利用燃料燃烧获取的内能做功的设备，属于热机，故C正确；
D．热机的大量使用对环境会造成严重的污染，如大气污染、噪声污染、热污染等，故D错误。
故选C。
7．AD
【详解】A．内燃机是燃料在汽缸内燃烧的热机，汽油机和柴油机都属于内燃机，它们都是通过燃料在汽缸内燃烧，将内能转化为机械能来工作的，故A正确；
B．在汽油机的压缩冲程中，活塞压缩气体，对气体做功，使气体的内能增加，温度升高，是将机械能转化为内能，故B错误；
C．汽油机汽缸顶部有火花塞，在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，点燃汽油和空气的混合物，使燃料剧烈燃烧；柴油机汽缸顶部有喷油嘴，在压缩冲程结束时，喷油嘴向汽缸内喷入雾状柴油，遇到高温空气后燃烧，故C错误；
D．在吸气冲程中，汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入汽缸的只是空气，因为柴油机是靠压缩空气使其温度升高，达到柴油的着火点后再喷入柴油燃烧，故D正确。
故选AD。
8．BCD
【详解】A．柴油机是压燃式点燃柴油，即通过压缩空气直接点燃柴油，故A错误；
B．柴油机使用时将内能转化为机械能，从而提供动力，故B正确；
C．汽油机在吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物，柴油机在吸气冲程中只吸入空气，故C正确；
D．热机是指各种利用内能做功的机械，是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能，因此柴油机和汽油机都属于热机，故D正确。
故选BCD。
9． 30 空气
【详解】[1]飞轮转速是
表示每秒飞轮转动60圈，已知飞轮每转2圈对外做功1次，则该柴油机在1s对外做功30次。
[2]在四冲程柴油机的吸气冲程中，吸入气缸的气体是空气。
10． 做功 内 机械
【详解】[1][2][3]如图，两气门关闭，活塞下行，是做功冲程，在这个冲程中，缸内高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能。
11． 减小 A 25
【详解】[1]试管内气体对塞子做功，将内能转化为机械能，因此试管内气体内能减小。
[2]乙图中A为热机的做功冲程，将内能转化为机械能；B为压缩冲程，将机械能转化为内能，因此上述的能量转化与图乙中的内燃机在A图所示的能量转化是一致的。
[3]四冲程汽车飞轮转速为3000r/min，即，已知飞轮每转2圈对外做功1次，则该四冲程汽车每秒钟对外做功25次。
12． 相互的 内 做功
【详解】[1]可乐瓶内的水向后喷出，火箭对水施加了向下的作用力，同时，水对火箭施加了向上的作用力，水火箭就向上飞出，这一现象说明了力的作用是相互的。
[2]从能量转化角度来看，水火箭内的高压气体体积膨胀将水喷出，对水和水火箭做功，水火箭的机械能是由高压气体的内能转化来的。
[3]汽油机的做功冲程中，缸内气体推动活塞做功，将内能转化为机械能，与高压气体推动水火箭升空时的能量转化方式相同。
13． 机械能 做功
【详解】[1][2]氢气在汽缸中燃烧，释放的化学能先转化为内能，使气体膨胀推动活塞运动，内能转化为机械能，汽油机的做功冲程将内能转化为机械能，这与四冲程汽油机的做功冲程中的能量转化过程相同。
14． 25 50
【详解】[1]汽油机飞轮转速，四冲程汽油机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，在一个工作循环中，飞轮转2圈，对外做功1次。则汽油机每秒完成的工作循环数为，由于一个工作循环对外做功1次，所以每秒对外做功的次数为25次。
[2]在四冲程汽油机的一个工作循环中，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能，即一个工作循环中发生2次能量转化。每秒完成25个工作循环，那么每秒发生能量转化的次数为。
15．（1）21000N ；（2）内；（3）300K；（4）此时能将柴油点燃
【详解】解：（1）若某汽车的质量是
m=2.lt=2100kg
那么它的重力是
G=mg=2100kg×10N/kg=21000N
（2）柴油机的压缩冲程中，是将机械能转化为内能。
（3）若气缸内密闭空气的初始温度为t1=27℃，则相当于热力学温度
T1=t+273=27+273=300K
（4）由题知，气缸气体压强p，体积V及温度T满足pV=C这—方程，所以压缩前
p0V=C×300K……①
压缩后
……②
由题意知，
解得：T=480K，由题知，柴油的着火点约为480K，柴油能燃烧。
答：（1）若某汽车的质量是2.lt,那么它的重力是21000N ；
（2）压缩冲程中将机械能转化为内能；
（3）若气缸内密闭空气的初始温度为t1=27℃，则相当于热力学温度T1是300K；
（4）此时能将柴油点燃。
16．(1) 外 内
(2) 机械 内
(3)做功
(4)30
【详解】（1）[1]由材料一可知，如图乙所示，传统蒸汽机的燃料在汽缸外部燃烧。
[2]由材料二可知，内燃指燃料在汽缸内部燃烧。
（2）[1][2]图丙所示是压缩气体使气体的内能增加，即通过做功的方式增加气体内能，是将机械能转化为内能。
（3）图丁中，进气门、排气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程。
（4）燃料释放热量中废气带走33%、水吸收了30%、摩擦与辐射消耗7%，输出的有用功占
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