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第2节 热机 教材知识梳理+练习课时
班级：_______ 姓名：_______
知识点1 热机
1.定义：各种利用① 做功的机械.常见热机有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等.
2.热机的能量转化
3.内燃机
(1)定义：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机.内燃机是现代社会中最常见的一种热机.燃油汽车作为我们生活中的重要交通工具，它的主要动力机械之一就是② .
(2)分类：内燃机分为汽油机和③ 两大类，它们分别用汽油和柴油作为燃料.
知识点2 汽油机
1.构造：气缸上部有进气门和排气门，顶部有火花塞，下部有活塞，活塞通过连杆跟曲轴相连.汽油在气缸里面燃烧时生成高温高压的燃气，推动活塞做功.活塞运动带动曲轴转动.
2.冲程：活塞在气缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫作一个④ .多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的.
3.四冲程汽油机的工作过程
冲程名称 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程
示意图
进气门 开 闭 闭 闭
排气门 闭 闭 闭 开
活塞的运动方向 向下 向⑤ 向⑥ 向上
冲程的作用 吸入⑦ 的 混合物 压缩燃料混合气体，使其内能增大,温度 ⑧ 火花塞打火，使混合气体燃烧，产生高温、高压的燃气，推动活塞向⑨ 运动 排出废气
能量的转化 无能量转化 ⑩ 转化为内能 转化为机械能 无能量转化
知识点3 柴油机
1.构造：柴油机的构造和汽油机相似，但柴油机气缸顶部没有火花塞，而有一个 .
2.吸气冲程：汽油机吸入汽油和空气的混合物，而柴油机在吸气冲程中吸进气缸的只有 .
3.点火方式：汽油机是火花塞打火，使混合气体燃烧，而柴油机是 点火.
4.应用：小汽车、飞机等主要使用汽油机，载重汽车、火车等主要使用柴油机.
参考答案
①内能 ②内燃机 ③柴油机 ④冲程 ⑤上 ⑥下 ⑦汽油和空气 ⑧升高 ⑨下⑩机械能 内能 喷油嘴 空气 压缩
九年级物理人教版14.2热机知识梳理及课时练习
一、单选题
1．2024年陕西省轮滑俱乐部联赛（榆林站）暨业余运动等级达标赛圆满收官。如图所示，选手激烈追逐时，轮滑鞋与地面摩擦温度升高，下列汽油机的四个冲程中，能量转化与其相同的是（　　）
A．做功冲程 B．压缩冲程 C．吸气冲程 D．排气冲程
2．以下说法正确的是（　　）
A．热机做功冲程能量转化是内能转化成机械能 B．燃料燃烧越充分，其热值就越大
C．物体吸收的热量越多，其比热容越大 D．温度为0℃的冰块内能为0焦耳
3．如图所示，甲是汽油机某个冲程的工作示意图，乙是柴油机某个冲程的工作示意图。下列说法正确的是（　　）
A．甲是汽油机的压缩冲程，飞轮转动靠的是惯性
B．甲是汽油机的做功冲程，燃料燃烧释放的能量有20%~40%转化为有用机械能
C．乙是柴油机的吸气冲程，吸进汽缸的是柴油和空气的混合物
D．乙是柴油机的吸气冲程，此时汽缸内的气压大于汽缸外的气压
4．如图所示为汽油机某冲程的示意图，与其能量转化过程完全相同的是（　　）
A．冬天搓手取暖 B．压缩空气使硝化棉燃烧
C．玩滑梯臀部发热 D．水蒸气将塞子弹出
5．如图所示，将一个空易拉罐的底部钻一个小孔，从易拉罐开口端向罐内喷适量酒精喷雾，然后将一个空纸杯迅速套上。用细线将易拉罐水平悬挂在铁架台上，将点燃的打火枪靠近底部的小孔，纸杯就会“向前”飞去。纸杯飞出过程中，下列说法正确的是（　　）
A．罐内气体的内能增加
B．该过程机械能转化为内能
C．能量转化情况与内燃机的压缩冲程相同
D．能量转化情况与内燃机的做功冲程相同
6．（2017·玉林一模）一台单缸四冲程柴油机飞轮的转速是3 600 r/min，则柴油机每秒钟
A．完成60个循环，120个冲程
B．做功30次，活塞往复60次
C．完成60个循环，60个冲程
D．做功1 200次，活塞往复1 200次
二、填空题
7．汽油机的一个工作循环由四个冲程组成，其中压缩冲程是将 能转化为内能。
8．北京时间2025年4月24日，神舟二号载人飞船发射取得圆满成功。火箭升空过程中，燃料燃烧产生的内能转化为机械能，这与热机的 冲程的能量转化方式一致。
9．汽油机的顶部有 （火花塞/喷油嘴），除了做功冲程外，其它冲程是靠飞轮的 来完成的。
10．2024年11月4日，神舟十八号返回舱进入大气层，与大气摩擦产生高温，并形成“火球”进入黑障区，如图所示。形成“火球”时，通过 的方式改变了返回舱的内能，该过程中的能量转化情况与四冲程汽油机的 冲程相同。
11．如图所示，动力回收是新能源车的一项核心技术。以下是关于动力回收的详细解释：动力回收系统旨在通过刹车或减速过程中回收车辆的 能，将其转化为 能并存储到电池中，新能源汽车减少了传统汽车汽油机在 冲程排放的废气。
12．如图所示是我国传统的“走马灯”。点燃底部蜡烛，在热空气上升驱动扇叶转动的过程中，能量的转化方式与四冲程汽油机的 冲程相同。某汽油机的热机效率为30%，用0.5kg的汽油完全燃烧可以转化为 J的机械能。（q=4.6×107J/kg）
13．2024年5月，比亚迪推出的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。如图甲是汽油机一个冲程示意图，该冲程是 冲程，其能量转化情况与图 （选填“乙”或“丙”）相同，若该四冲程汽油机飞轮转速是3000r/min，则此汽油机每秒对外做功 次。用天然气燃烧给质量为2kg、初温为20℃的水加热，水吸收了7.56×105J的热量，则水壶中的水温度上升了 ℃；天然气在使用过程中，它的热值 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
14．有一种“涡轮增压”（T型）轿车，通过给发动机提供更充足的空气使汽油更充分地燃烧，比普通轿车（L型）更节能，排气更清洁。某台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1200r/min，在1s内汽油机对外做功 次。当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率将 （填“变大”“不变”或“变小”）。
15．如图所示是某种内燃机某一冲程的示意图，由图可知：
（1）这种内燃机是 （填“汽油机”或“柴油机”）。
（2）在这个冲程中的能量转化是 。
三、实验题
16．如图所示，是课堂上做过的三个热学实验，请在空格处填入对应的物理知识：
(1)图甲中，抽掉中间的玻璃板后，红棕色的二氧化氮气体和空气会混合在一起，最后颜色变得均匀，这属于 现象。小博建议把装有二氧化氮气体的瓶子放在装有空气的瓶子上面也可以完成此实验，你认为他的建议 （选填“可以”或“不可以”）采纳，理由是 。（）
(2)如图乙所示，探究物体内能的改变时，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，把活塞迅速压下去。我们会看到 的现象，这个过程中的能量转化与汽油机的 冲程相同。
(3)如图丙所示，向装有少量水的瓶子内不断打气，使得瓶内的气压增大，当瓶塞跳起时，可以看到瓶内出现白雾，这是因为水蒸气对瓶塞做功，其内能 （选填“增加”或“减少”），温度改变，水蒸气 成小液滴。
17．学习完比热容与热值的知识后，小莉想利用这些知识研究相关热学问题。她在实验室找到并组装了下图中的实验器材，测量工具选择了天平、秒表、温度计。（实验中不计热量损失且认为燃料完全燃烧）
(1)为比较不同物质的比热容，她应选择 两图进行实验，加热相同一段时间后发现，液体a比液体b升温多，由此可知：液体 （选填“a”或“b”）的比热容大；
(2)为比较两种燃料的热值她选取了甲图和丁图进行实验，实验所得数据如下表，则燃料1的热值 燃料2的热值（选填“大于”“小于”或“等于”），燃料1的热值为 J/kg。由于燃料在燃烧时存在热量损失且该条件下很难完全燃烧，所以这样求出的热值比标准值 （选填“偏大”“偏小”或“相等”）。[]
燃料1 燃料2
水的质量 200g 200g
水的初温
水的末温
燃料燃烧前的质量 50g 50g
燃料燃烧后的质量 48g 48g
(3)若水和煤油的比热容未知，她也可以选取 两图进行实验来比较两种燃料的热值的大小。
(4)另一组的小华也用图甲的两套完全相同的装置进行实验，并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水，取质量相等的另外两种燃料，在燃料烧完后也画出了水的温度随时间变化的图像如图戊所示，根据戊图可得燃料1和燃料2的热值之比为 。
四、综合题
18．按要求完成下列各小题。
(1)如下图（a）所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部，放入一小团浸有乙醚的棉花，用力将活塞迅速下压，玻璃筒内的空气温度升高，空气的内能 ，空气的内能是通过 （选填“做功”或“热传递”）的方式改变的。
(2)如下图（b）所示，在气缸A中密封有压缩空气，B是被销钉K锁住的活塞，C是温度计。若活塞与气缸壁间没有摩擦，当把销钉拔出后，活塞将向 运动，温度计的示数将 ，该实验说明气体膨胀推动活塞对外做功时， 减少，温度降低。
(3)试管内装些水，用塞子塞住管口，将水加热一段时间，发现塞子在水蒸气的压力下被弹出，如下图（c）所示．根据此现象可知，水蒸气的 转化为塞子的机械能．塞子被弹出的现象与内燃机的 （选填“吸气”“压缩”“做功”或“排气”）冲程原理相同。
19．如图，小华发现家中蒸蛋器在使用时会通过上方小孔喷出蒸汽，于是小心地将自制的风车放在小孔附近，成功的让风车转了起来，蒸汽推动风车时能量转化与汽油机 冲程的能量转化相同；某单缸四冲程汽油机工作时，飞轮转速为3000r/min，则其1s内对外做功 次；若缸内燃气对活塞平均推力为2000N，活塞向下运动的距离为0.05m，则功率是 W。
《九年级物理人教版14.2热机知识梳理及课时练习》参考答案
1．B
【详解】选手激烈追逐时轮滑鞋与地面摩擦温度升高，是机械能转化为内能；
A．做功冲程是内能转化为机械能，故A不符合题意；
B．在汽油机的四个冲程中，压缩冲程是活塞向上运动，压缩燃料混合物，将机械能转化为内能，与轮滑鞋与地面摩擦的能量转化相同，故B符合题意；
CD．吸气冲程和排气冲程没有能量转化，故CD不符合题意。
故选B。
2．A
【详解】A．热机的做功冲程中两气门关闭，活塞向下运动，将内能转化为机械能，故A正确；
B．热值是燃料的一种特性，与燃料的燃烧程度无关，燃料燃烧越充分，其热值不变，故B错误；
C．比热容是物质的一种特性，与吸放热多少无关，物体吸收的热量越多，其比热容不变，故C错误；
D．一切物体都具有内能，温度为0℃的冰块内能不为0，故D错误。
故选A。
3．B
【详解】AB．根据图甲可知，两个气门关闭，活塞下行，汽缸顶部的火花塞产生电火花，为做功冲程，吸气、压缩、排气冲程是靠飞轮的惯性完成的，汽油机的一小部分内能转化为机械能，大部分内能散失掉了，故A错误，B正确；
CD．由图乙可知，进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动，为吸气冲程；汽缸的顶部有个喷油嘴，是柴油机的吸气冲程，吸入的只是空气，此时外界气压大，空气才能被吸入汽缸内，故CD错误，不符合题意。
故选B。
4．D
【详解】根据图示可知，两个气门都关闭，活塞下行，因此该冲程为做功冲程，将内能转化为机械能。
A．冬天搓手取暖是克服摩擦力做功，把机械能转化为内能，内能增加，故A不符合题意；
B．压缩空气使硝化棉燃烧，活塞对筒内空气做功，筒内空气的内能增大、温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧，此过程中机械能转化为内能，故B不符合题意；
C．玩滑梯臀部发热，小孩在下滑过程中与滑梯摩擦生热，一部分机械能转化成内能，故C不符合题意；
D．烧水时，水蒸气弹出活塞，是水蒸气对活塞做功的结果，这时水蒸气的内能转化为活塞的机械能，故D符合题意。
故选D。
5．D
【详解】纸杯飞出过程中，罐内气体体积膨胀，对外做功，将气体的内能转化为纸杯的机械能，罐内气体的内能减小；内燃机的做功冲程中，缸内气体推动活塞做功，将内能转化为机械能，故纸杯飞出过程中，能量转化情况与内燃机的做功冲程相同，故D正确，ABC错误。
故选D。
6．B
【详解】内燃机的一个工作循环有四个冲程，飞轮转2圈；即：飞轮每转2圈，完成一个工作循环，对外做功1次；
单缸四冲程内燃机飞轮的转速为3600r/min，则该柴油机每秒钟转60圈，即活塞往复60次，完成120个冲程，30个工作循环，对外做30次功，
故B．
【点睛】四冲程内燃机的一个工作循环，曲轴转过两周，由四个冲程组成，分别为吸气、压缩、做功、排气四个冲程，且要知道其中做功和压缩冲程有能的转化．考题中常出现要牢记．
7．机械
【详解】在压缩冲程中，两气门闭合，活塞向上运动，压缩气缸内的混合气体，使气体内能增加，温度升高，机械能转化为内能。
8．做功
【详解】火箭升空时，燃料燃烧产生高温气体，气体推动火箭升空，释放的内能转化为火箭的机械能。这与热机的做功冲程的能量转化过程相似，都是将内能转化为机械能。
9． 火花塞 惯性
【详解】[1]汽油机的顶部有火花塞，柴油机的顶部有喷油嘴。
[2]汽油机的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；做功冲程把内能转化为机械能，对外提供动力，其他三个冲程要靠飞轮的惯性来完成。
10． 做功 压缩
【详解】[1]返回舱与大气层剧烈摩擦时，机械能转化为内能，使返回舱表面温度急剧升高，形成“火球”。这一过程是通过做功的方式改变物体内能，属于能量的转化过程。
[2]汽油机的压缩冲程中，活塞压缩气缸内的混合气体，将机械能转化为内能，使气体温度升高，与返回舱摩擦生热的能量转化方式相同。
11． 动 电 排气
【详解】[1][2]动力回收系统旨在通过刹车或减速过程中回收车辆的动能，将其转化为电能并存储到电池中，提高了车辆的机械效率。
[3]传统汽车汽油机在排气冲程中会把燃油燃烧产生的废气排放出去，新能源汽车减少了传统汽车汽油机在排气冲程中排放的废气。
12． 做功
【详解】[1]点燃底部蜡烛，在热空气上升驱动扇叶转动的过程中，热空气的内能转化为机械能，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，所以，题中能量的转化方式与四冲程汽油机的做功冲程相同。
[2]汽油完全燃烧放出的热量为
转化为的机械能为
13． 做功 乙 25 80 不变
【详解】[1][2]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。乙图中，试管内水蒸气对塞子做功，将塞子推出，将内能转化为机械能。丙图中，活塞下压，压缩内部空气，对空气做功，机械能转化为内能。所以图中冲程的能量转化情况与图乙相同。
[3]飞轮转速是3000r/min是说飞轮每分钟转3000转，即每秒钟转50转（50r/s），因一个工作循环飞轮转2圈，做功一次，所以每秒可以做功25次。
[4]由可得，水升高的温度为
则有
在一个标准大气压下，水的沸点为100℃，故水升高的温度为
[5]燃料热值的大小只与燃料的种类有关，与质量无关，所以天然气在使用过程中热值不变。
14． 10 变小
【详解】[1]飞轮转速为1200r/min=20r/s
四冲程汽油机每完成一个工作循环（做功1次），飞轮转2圈。因此每秒做功次数为10次。
[2]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能量之比。燃烧不充分时，相同质量的燃料实际释放的热量减少，所做的有用功也随之减少，因此效率变小。
15． 柴油机 内能转化为机械能
【详解】[1]汽油机的气缸顶部是火花塞，柴油机气缸顶部是喷油嘴。由此我们可以判断出这种内燃机是柴油机。
[2] 观察此图我们可以发现，两个气门都是关闭的，且活塞正在向下运动，因此可以判断它正处于做功冲程。此冲程中，能量转化是内能转化为机械能。
16．(1) 扩散 不可以 重力会影响实验
(2) 硝化棉燃烧 压缩
(3) 减少 液化
【详解】（1）[1][2][3]抽掉玻璃板后，二氧化氮（红棕色）与空气混合均匀，这是 扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动。若把装二氧化氮的瓶子放在上方，二氧化氮密度大于空气，由于重力作用会向下运动，这就不单纯是扩散，而是重力与扩散共同作用，影响对分子热运动的验证。
（2）[1][2]活塞迅速压下去，对气体做功，内能增加，温度升高，硝化棉会燃烧，这个过程中是将机械能转化为内能，与汽油机的压缩冲程能量转化相同。
（3）[1][2]瓶塞跳起时，瓶内气体对瓶塞做功，内能减少，温度降低，瓶内水蒸气遇冷液化成小液滴，形成白雾。
17．(1) 甲、丙 b
(2) 大于 偏小
(3)乙、丁
(4)
【详解】（1）[1][2]比较不同物质的比热容，要控制燃料相同（保证相同时间放出热量相同），物质质量相同，所以应选甲、丙两图。加热相同时间，吸收热量相同，根据，质量相同，吸收的热量相同，小的比热容大，液体b升温少，所以液体b比热容大。
（2）[1]根据，水的质量、初温相同，燃料1加热的水末温高，说明燃料1燃烧放出热量多。燃料质量相同，根据，燃料1的热值大于燃料2的热值。
[2]燃料1燃烧放出的热量
燃料1的质量
则燃料1的热值
[3]由于燃料燃烧有热量损失且不能完全燃烧，实际放出热量比计算的大，根据，求出的热值比标准值偏小。
（3）乙、丁两图中，设完全燃烧的燃料质量相同，即燃料1和燃料2质量均为；乙、丁两图中被加热液体均为水，比热容相同；乙图水的质量400g，丁图水的质量200g，设丁图水的质量为，则乙图水的质量为
设乙、丁燃料完全燃烧燃尽，水均未沸腾，乙、丁图中，水升高的温度分别为、。因为忽略热量损失，燃料完全燃烧放出的热量等于液体吸收的热量。由，，则乙图中燃料1放出的热量
则丁图中燃料2放出的热量
由热值公式，则燃料1的热值
则燃料2的热值
相同，若
即，则，则乙图燃料1热值大于丁图燃料2热值，即
若，即，则，则乙图燃料1热值小于丁图燃料2热值，即
若，即，则乙、丁图燃料燃烧放出的热量相等，即，则燃料1和燃料2的热值相等，即
综上，可以选取乙、丁两图进行实验来比较两种燃料的热值的大小。
（4）由图戊，由题意，实验中不计热量损失且认为燃料完全燃烧。对于燃料1来说，在相同时间内放出的热量是相同的，由图像可知，燃料1用5min让水从升高到，则水吸收的热量
燃料1用了10min才燃烧完，且5min后水沸腾，则整个过程中水吸收的热量
不考虑热损失，，则燃料1放出的热量
……①
对于燃料2来说，不考虑热损失，
燃料2用15min让水从升高到，则燃料2放出的热量……②
联立①②，解得两种燃料热值之比为
18．(1) 增大 做功
(2) 右 降低 内能
(3) 内能 做功
【详解】（1）[1][2]用力将活塞迅速下压，对玻璃筒内的空气做功，空气的内能增大，温度升高，所以空气的内能是通过做功的方式改变的。
（2）[1] [2][3]把销钉拔出后，气缸 A 中密封的压缩空气膨胀，推动活塞向右运动，空气对外做功，内能减少，温度降低，所以温度计的示数将降低，该实验说明气体膨胀推动活塞对外做功时，内能减少，温度降低。
（3）[1] [2]试管内的水加热后，水蒸气的内能增大，推动塞子弹出，水蒸气的内能转化为塞子的机械能。内燃机的做功冲程是内能转化为机械能，所以该现象与内燃机的做功冲程原理相同。
19.【答案】 做功 25 2.5×103
【详解】[1]高温的水蒸气推动风车转动，将水蒸气的内能转化成了风车的机械能，与汽油机的做功冲程的能量转化相同。
[2]四冲程汽油机飞轮转速3000r/min即50r/s，即汽油机飞轮每秒转50圈，由于四冲程内燃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1次，所以1s内该汽油机对外做功25次。
[3]汽缸内燃气推动活塞一次所做的功
由于1s内该汽油机对外做功25次，则做功一次所用的时间
汽油机的功率为
试卷第1页，共3页
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