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【核心素养】14.3 热机分层作业
1．下列机械的动力装置不是使用热机的是（　　）
A．玉兔号月球车 B．山东号航母
C．C919客机 D．长征五号火箭
2．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，此时进气门和排气门均关闭
B．甲是汽油机的做功冲程，汽缸顶部的火花塞产生电火花
C．乙是柴油机的吸气冲程，吸进汽缸的是空气和柴油的混合物
D．乙是柴油机的排气冲程，此时汽缸顶部的喷油嘴正在喷油
3．如图所示的是我国传统的走马灯。点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动，此过程中的能量转化与四冲程汽油机的下列哪个冲程是相同的（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
4．小明用塑料矿泉水瓶子装上少量水，将瓶盖未全拧紧在瓶口上，如图甲所示，用力扭转瓶子，如图乙所示，观察到瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶中出现白雾，如图丙所示。本实验中图乙和图丙所示的过程，与四冲程汽油机的两个冲程非常相似，这两个冲程是（　　）
A．吸气冲程和压缩冲程 B．压缩冲程和做功冲程
C．做功冲程和排气冲程 D．排气冲程和吸气冲程
5．水烧开时产生的水蒸气将壶盖顶起，汽油机的四个冲程中，能量转化与之相同的是（　　）
A． B． C． D．
6．常见的汽油机必须连续完成 　 　 、　 　 、　 　 和 　 　 四个冲程，且不断循环进行才能正常工作，
7．为使舰载机在短时间内达到起飞速度，某航母上安装了蒸汽弹射装置。如图所示为其工作原理示意图，高压蒸汽推动活塞牵引舰载机加速向右运动，2s左右舰载机即可达到起飞速度。此过程中，蒸汽的内能会 　 　 （选填“增大”或“减小”），其能量转化与内燃机的 　 　 冲程相同。
8．国产油电混合动力汽车。
（1）汽油机是热机的一种，如图所示是四冲程汽油机工作状态示意图，此时它正处在 　 　 冲程。该冲程将内能转化为 　 　 能；
（2）汽油机的飞轮转速为2400r/min，则在1s内，汽油机对外做功的次数是 　 　 次，完成 　 　 个冲程；
（3）发动机散热器常用水做冷却剂，是因为水的 　 　 大；
（4）该汽车在高速公路上以108km/h的速度匀速行驶了1min，发动机的功率始终保持72kW不变，该过程中发动机做的功为 　 　 J，发动机牵引力的大小为 　 　 N。
9．世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意，如：蒸汽机和汽油机，它们工作时，是将燃料燃烧释放的 　 　 转化为 　 　 。如图所示模拟实验中：图甲中是水蒸气驱动叶轮转动，图乙中是上升的热空气驱动叶轮转动，则图 　 　 是汽油机的工作原理图。
10．如图是某内燃机的构造示意图，则该内燃机为 　 　 （填“汽油机”或“柴油机”），此时为 　 　 冲程。
11．如图所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒底部放一小团硝化棉，快速压下活塞。可观察到硝化棉 　 　 的现象。在这个过程中，通过 　 　 的方式使玻璃筒内气体的内能变 　 　 。这个过程与四冲程热机的 　 　 冲程的能量转化过程相同。
12．人们制造了各种利用内能做功的机械统称 　 　 机，其中最早出现的是 　 　 。
13．小明做了一个有趣的小实验，他将带有橡皮塞的小空铁瓶放入玻璃罩内，并用电动机抽取罩内空气，实验装置如图所示。
（1）抽气一段时间后，在　 　 的作用下，橡皮塞会冲出瓶口。内燃机的　 　 冲程与此原理相同。
（2）若不用抽气机也可以使橡皮塞冲出，请你提出一个可行的方案：　 　 （合理即可）。
14．观察你周围的一些含有内燃机的设备，你可以发现它们之中有的是以柴油机作发动机，有的是以汽油机作发动机，请分别列举2种，并归纳各自的特点。
（1）以柴油机作发动机的机器有　 　 、　 　 ，特点是　 　 。
（2）以汽油机作发动机的机器有　 　 、　 　 ，特点是　 　 。
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C （C为常数），且T＝t+273。
（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t1＝27℃，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？
1．下列有关内燃机的说法中不正确的是（　　）
A．单缸四冲程内燃机工作时，依靠飞轮的惯性来完成的冲程有吸气冲程、压缩冲程和排气冲程B．内燃机的大量使用会造成环境污染
C．转速为1800r/min的内燃机每小时对外做功3600次
D．内燃机的做功冲程将内能转化成机械能
2．如图是我国古代发明的取火器模型图，把推杆迅速推入牛角套筒时，套筒内空气被压缩，推杆前端的艾绒被点燃。下列汽油机工作四冲程中原理与取火器原理相同的是（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
3．如图所示，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（　　）
A．“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
B．“气沉丹田”所对应的汽油机冲程是将机械能转化为内能
C．汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的
D．“排山倒海”所对应的汽油机冲程是靠飞轮的惯性来完成的
4．光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图所示，密闭气室中N2O4在光照下分解，使气室气压增大，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．如图所示是汽油机工作时的四个冲程示意图，下列说法正确的是（　　）
A．甲是压缩冲程，将内能转化为机械能
B．活塞在汽缸内上下往复运动一次，该汽油机对外做功一次
C．丁冲程汽缸内的气体推动活塞向下运动，气体的内能减少
D．该内燃机的四个冲程正确的工作顺序是：丙→甲→丁→乙
6．如图所示，是四冲程汽油机的某一冲程，下列说法不正确的是（　　）
A．该冲程为做功冲程
B．该冲程将内能转化为机械能，气缸内气体内能减少
C．四个冲程中，只有该冲程提供机械能
D．若该汽油机飞轮转速为3000r/min，则1s对外做功100次
（多选）7．如图所示，糖炒板栗是我国的一种传统美食，深受人们的喜爱。炒板栗时往锅中放入一些细小的砂石、麦芽糖和精制植物油，然后不断地翻炒。下列说法正确的是（　　）
A．砂石比热容小，升温快
B．炒制过程中，砂石向板栗传递了温度
C．炒制过程中，主要是通过热传递的方式增大板栗的内能
D．板栗炸裂时的能量转化与汽油机压缩冲程相同
8．如图甲所示是一台单缸四冲程汽油机工作状态示意图，由图甲可以看出，此时它所处在 　 　 冲程，其能量转化情况与 　 　 （选填“乙”或“丙”）图相同。
9．如图所示，快速地将铁丝进行多次弯折，弯折的部位会发烫，这是通过 　 　 的方式改变物体的内能，该过程中的能量转化与四冲程汽油机的 　 　 冲程相似。
10．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 　 　 大的特点。若100g水，温度升高20℃，水吸收的热量为 　 　 J[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]。
11．如图表示四冲程汽油机处于 　 　 冲程。汽车尾气带走的能量 　 　 （选填“能”或“不能”）自动汇集回来转化成燃料的化学能，这反映了能量的转化具有 　 　 。
12．小明利用注射器、数字温度传感器等器材进行了如图所示探究。
（1）如图所示，在注射器前端筒壁上钻一个小孔，将温度传感器的探头插入注射器内，用密封胶将小孔密封，读出此时温度传感器的示数；
（2）用橡皮帽将注射器的注射口堵住，用力向左推动活塞，传感器的示数逐渐增大，说明活塞压缩筒内气体做功，使气体内能 　 　 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（3）松开手，发现活塞向右运动，温度传感器示数 　 　 （选填“变大”、“变小”或“不变”），此过程与四冲程汽油机的 　 　 冲程的能量转化相同。
13．根据图中实验回答问题。
（1）如图1所示，在热水和冷水中分别滴入两滴墨水，不要搅动杯中的水，选用热水和冷水做实验的目的是便于探究分子无规则运动速度与 　 　 的关系。
（2）如图2所示，瓶内装有少量的水，水上方有水蒸气，用打气筒向瓶内打气，当塞跳起时，瓶内出现白雾，这说明气体对外做功时，内能 　 　 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
（3）如图3所示是热机的 　 　 冲程，这个冲程是通过 　 　 的方式改变它的内能。
（4）如图4所示，当软木塞被冲出时，发生的能量转化是 　 　 转化为 　 　 。
（5）如图5的实验说明了 　 　 。
14．如图所示，小明在吹气球时，被吹大了的气球没能用手握住，呼啸着飞了出去。若他及时捡拾起气球，将会感觉到它喷气的嘴部温度和原来相比　 　 （选填“变高”、“变低”或“没有变化”），这是因为当球内气体喷出来时，发生的能量转化情况是　 　 能转化为　 　 能。汽油机在工作时，　 　 冲程与这一情景过程中能量的转化是一致的。汽油机工作时对外的输出功率为25kW，飞轮转速为5000转/min，则每个工作循环汽油机对外做功　 　 J。
15．如图为四缸发动机工作原理：内燃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，在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。
（1）如图甲所示该汽缸正处于 　 　 冲程；
排量 3.0L
输出功率 150kW
转速 6000r/min
（2）有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程长），转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数，单缸排量V＝ 　 　 L，该发动机每个做功冲程里，发动机做功 　 　 J。
16．涡轮喷气发动机
2023年5月28日，我国首架自行研制、拥有自主知识产权的喷气式客机C919（如图甲所示），历时2h从上海到北京，标志着这一机型完成首次商业载客飞行。如图乙所示，为C919客机使用的轴流式涡轮喷气发动机，其结构是由进气道、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成，其中压气机与涡轮装在同一条转轴上工作。工作时，空气首先进入发动机的进气道，当飞机飞行时，可以看作气流以飞行速度流向发动机，由于飞机飞行的速度是变化的，而进入压气机气流速度有一定限制，因而进气道的功能就是通过可调管道来调整气流速度，使进入进气道的气体全部通过可调管道。
空气流过压气机时被压气机的旋转叶片压缩后进入燃烧室，这部分气体与燃料混合后在燃烧室中燃烧，产生的高温高压气流推动涡轮，一边带动压气机正常工作，一边从尾喷管喷出高速气流推动飞机飞行。
阅读材料回答以下问题：
（1）涡轮喷气发动机在工作中，空气流过压气机时内能　 　 （选填“增大”“减小”或“不变”）；这部分气体与燃料混合后在燃烧室中燃烧，产生的高温高压气流推动涡轮，此过程的能量转化相当于热机的　 　 冲程，涡轮喷气发动机常用循环流动的水进行冷却，这是因为　 　 。
（2）涡轮喷气发动机使压缩后的混合气体进入燃烧室燃烧直到膨胀的气体再从尾部喷出过程中，燃气的温度是不断变化的，下列能大致反映燃气温度随时间而变化的是图　 　 。
1．（2025 扬州）如图是单缸四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，它是（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
2．以下四种场景与上述材料中的蒸汽机工作原理相符的是（　　）
3．（2025 黑龙江）一台单缸四冲程汽油机的飞轮的转速是2400r/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
4．（2025 兰州）课外活动中，小亮将刚喝完水的空矿泉水瓶的瓶盖拧上但不拧紧，用手握住瓶子的上下两部分，用力迅速拧成图示状态时，瓶盖被弹出并伴有爆响声，同时瓶口内出现白雾。关于上述过程，下列说法错误的是（　　）
A．矿泉水瓶被用力拧成图示形状，说明力可以使物体发生形变
B．瓶盖弹出前，拧瓶子的过程与汽油机的做功冲程类似
C．瓶盖被弹出时，瓶内压缩气体的内能转化为瓶盖的机械能
D．瓶口内出现的白雾，是水蒸气温度降低后液化形成的小水滴
5．（2025 天津）我国在柴油机的研制上已将本体热效率突破53%。在柴油机的四个冲程中，内能转化为机械能的是（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
6．（2025 东营）如图是四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，下列关于该冲程判断正确的是（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
7．（2025 济南）如图甲为一种经常在喜庆场合使用的手持礼炮，其结构简化图如图乙所示。使用时，气罐内的高压气体推动纸筒内的彩条沿纸筒方向快速喷出，这说明力可以改变物体的　 　 。此过程中的能量转化与内燃机的　 　 冲程相同。
8．（2025 自贡）如图所示为内燃机的 　 　 冲程，该过程是将 　 　 转化为机械能。
9．（2025 乐山）如图所示，试管内的水沸腾后，塞子受到水蒸气的压力而冲出去，这个过程中能量转化的情况与汽油机 　 　 冲程能量转化的情况相同；课前准备时，给酒精灯添加酒精，闻到了酒精味，这是 　 　 现象。
10．（2025 内江）柴油机和汽油机的内部构造相似，主要区别是柴油机汽缸的顶部是一个喷油嘴，而汽油机汽缸的顶部是一个　 　 ；柴油机与汽油机的工作过程有所不同，在吸气冲程中，汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入汽缸里的只是　 　 。
11．（2025 常州）2025年2月，江苏地域文明探源工程发布：在兴化草堰港遗址中发掘出7000年前的钻木取火器。如图所示，古人手搓钻杆，使其与取火板摩擦生热一段时间，即可取得火种。摩擦生热的能量转化方式是　 　 ，与四冲程汽油机的　 　 冲程相同。
12．（2025 甘肃）用打气筒打气时，气筒壁会发热，这主要是因为活塞对筒内气体　 　 （选填“做功”或“热传递”），使筒内气体内能增大，温度升高，此过程中的能量转化与四冲程汽油机　 　 冲程的能量转化相同。
13．（2025 泸州）小华一家人在端午节期间外出旅游，领略祖国大好河山。他们驾车从泸州到重庆，再坐游轮游览长江三峡。他们所驾汽车的发动机是汽油机，如图是汽油机的 　 　 冲程示意图；游轮从上游到下游经过的船闸是利用了 　 　 原理；当乘客下游轮后，游轮底受到水的压强 　 　 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
14．（2025 海南）2025年5月28日，总质量约为2×107kg的“棋子湾”轮从海口新海港缓缓驶出，经过13h航行到达广西防城港，总航程约286km，成功开辟了桂琼陆岛客货滚装运输第二通道，助力海南自由贸易港建设。（g取10N/kg）
（1）轮船内燃机工作时，　 　 （选填“压缩”或“做功”）冲程对外做功；
（2）求该航程轮船的平均速度约为多少km/h；
（3）质量为1.6×103kg的汽车静止在水平甲板上，汽车对甲板的压强约为2×105Pa。求轮胎与甲板的总接触面积约为多少m2；
（4）若轮船所受阻力为重力的0.02倍，求该航程轮船克服阻力所做的功；实际航行时，驱动内燃机所消耗的燃油能量总比克服阻力做的功多，请从物理学角度简要分析原因（写出一条即可）。
15．（2025 山西）跨学科实践
制作简易汽轮机模型
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，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料组装了如图所示的汽轮机模型。
实验时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，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔的尖端对准小风扇的扇叶。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）某团队的同学们在测试过程中，发现扇叶不转动，出现这种现象的原因可能是 　 　 。（答出一条即可）
（3）热机发展史也是一部热机效率提高史，在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同学们进行了激烈讨论。请你依照“结构决定功能”的观念，从结构的角度思考，帮助他们提出一个可行性措施：　 　 。
【参考答案】
1．【答案】A
【解答】热机工作时需要将燃料在汽缸内燃烧，把燃料的内能转化为机械能；
A、因为月球上没有空气，也就没有氧气，在月球上热机无法正常工作，所以月球车不用热机来驱动，故A符合题意；
BCD、山东号航母、C919客机、长征五号火箭都是利用燃料燃烧产生的内能来做功，把内能转化成机械能的装置，符合热机的特点，故BCD不符合题意。
故选：A。
2．【答案】B
【解答】AB、根据图示可知，两个气门关闭，活塞下行，为做功冲程，汽缸顶部的火花塞产生电火花，故A错误、B正确；
CD、根据图示可知，进气门打开、排气门关闭，活塞下行，为吸气冲程；气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，故CD错误。
故选：B。
3．【答案】C
【解答】如图所示的是我国传统的走马灯。点燃底部的蜡烛，上升的热空气驱动扇叶转动，带动纸片小人转动即是内能转化为机械能，此过程中的能量转化与四冲程汽油机的做功冲程相同，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选：C。
4．【答案】B
【解答】如图乙，扭转瓶子时，小明施加的外力压缩瓶内的气体，是机械能转化为内能，这一过程与四冲程内燃机的压缩冲程相似；
当瓶盖被瓶内的气体冲出时，是瓶内气体对瓶盖做功，内能转化为机械能，这一过程与四冲程内燃机的做功冲程相似。
故选：B。
5．【答案】C
【解答】水烧开时产生的水蒸气将壶盖顶起，水蒸气的内能会转化为壶盖的机械能；
A、汽油机进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，此冲程机械能转化为内能，故A不符合题意；
B、汽油机进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，此冲程没有能量转化，故B不符合题意；
C、汽油机进气门和排气门均关闭，活塞向下运动，是做功冲程，此冲程内能转化为机械能，故C符合题意；
D、汽油机进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，此冲程没有能量转化，故D不符合题意。
故选：C。
6．【答案】吸气；压缩；做功；排气。
【解答】常见的汽油机要能正常工作，必须连续完成四个冲程；这四个冲程依次是吸气、压缩、做功、排气四个冲程，称为一个工作循环。
故答案为：吸气；压缩；做功；排气。
7．【答案】减小；做功
【解答】高压蒸汽推动活塞牵引舰载机加速向右运动，蒸气产生的内能转化为活塞的机械能，蒸汽的内能会减小。
内燃机的做功冲程中也是将内能转化为机械能，所以上述能量转化与做功冲程相同。
故答案为：减小；做功。
8．【答案】（1）做功；机械；（2）20；80；（3）比热容；（4）4.32×106；2400。
【解答】
（1）从图中可以看出，两气门关闭，火花塞点火和活塞向下移动的特点，可以判断这个冲程是做功冲程，将内能转化为了机械能；
（2）汽油机的飞轮的转速为2400r/min＝40r/s，即飞轮在1内转40圈，由于飞轮转动两圈，完成一个工作循环，四个冲程，对外做功一次，所以1s内该汽油机完成80个冲程，对外做功20次；
（3）用水做冷却剂是因为水的比热容大，与其它相同质量的物质相比，在升高相同的温度时，吸收的热量多，冷却效果好；
（4）发动机所做的功W＝Pt＝72×103W×60s＝4.32×106J，
汽车的速度v＝108km/h＝30m/s，
根据PFv得发动机牵引力的大小为：
F2400N。
故答案为：（1）做功；机械；（2）20；80；（3）比热容；（4）4.32×106；2400。
9．【答案】内能；机械能；乙。
【解答】蒸汽机和汽油机在工作时，都是将燃料燃烧释放的内能转化为机械能；图中甲是蒸汽机的工作原理图，乙是汽油机的工作原理图。
故答案为：内能；机械能；乙。
10．【答案】柴油机；压缩。
【解答】由图可知，该内燃机有喷油嘴，故该内燃机是柴油机；又因为活塞向上运动并且进气阀和排气阀关闭，所以此过程为压缩冲程。
故答案为：柴油机；压缩。
11．【答案】燃烧；做功；大；压缩。
【解答】（1）在一个配有活塞的厚玻璃筒底部放一小团硝化棉，快速压下活塞，压缩筒内空气做功，使空气的内能增加，温度升高，当温度达到硝化棉的着火点时，硝化棉燃烧的现象，这是通过做功的方式使玻璃筒内气体的内能变大；
（2）此快速压下活塞过程中，活塞的机械能转化为空气的内能，与汽油机的压缩冲程相似。
故答案为：燃烧；做功；大；压缩。
12．【答案】热；蒸汽机。
【解答】人们制造了各种利用内能做功的机械叫做热机；人类最早出现的热机是蒸汽机。
故答案为：热；蒸汽机。
13．【答案】（1）气压差；做功；（2）用手握住小铁瓶并用力摩擦（或给小铁瓶加热），使瓶内空气受热膨胀，气压增大，从而推动橡皮塞冲出。
【解答】（1）抽气一段时间后，瓶内气压大于瓶外气压，在气压差的作用下，瓶内气体膨胀，橡皮塞会冲出瓶口，内能转化为机械能，内燃机的做功冲程与此原理相同。
（2）改变物体内能的两种方式：做功和热传递。
若不用抽气机也可以使橡皮塞冲出，可行方案为：用手握住小铁瓶并用力摩擦（或给小铁瓶加热），使瓶内空气受热膨胀，气压增大，从而推动橡皮塞冲出。
故答案为：（1）气压差；做功；（2）用手握住小铁瓶并用力摩擦（或给小铁瓶加热），使瓶内空气受热膨胀，气压增大，从而推动橡皮塞冲出。
14．【答案】见试题解答内容
【解答】（1）以柴油机作发动机的机器有轮船、大型推土机；特点是功率大，体积大；
（2）以汽油机作发动机的机器有摩托车、小汽车，特点是功率小，轻巧方便。
故答案为：（1）轮船、大型推土机；功率大，体积大；
（2）摩托车、小汽车；功率小，轻巧方便。
15．【答案】（1）若某汽车的质量是2.1t，那么它的重力是2100N；
（2）内；
（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
【解答】（1）若某汽车的质量是m＝2.1t＝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＝t1+273＝300K；
（4）由题知，气缸气体压强p，体积V及温度T满足pV＝CT这一方程，
所以压缩前：p0V＝C×300K…①
压缩后：p内 V＝C×T…②
①÷②有：，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2.1t，那么它的重力是2100N；
（2）内；
（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。
1．【答案】C
【解答】A、单缸四冲程内燃机工作时，只有做功冲程对外做功，依靠飞轮的惯性来完成的冲程有吸气冲程、压缩冲程和排气冲程，故A正确；
B、汽内燃机的大量使用会产生较多的尾气，造成环境污染，故B正确；
C、一台四冲程汽油机的飞轮转速为1800r/min，则每小时飞轮的转数是：n＝1800r/min×60min＝1.08×105r
由于四冲程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1次，因此该汽油机每小时对外做功的次数：54000次，故C错误；
D、做功冲程，将内能转化为机械能，故D正确。
故选：C。
2．【答案】B
【解答】把推杆迅速推入牛角套筒时，套筒内空气被压缩，推杆前端的艾绒立刻燃烧起来，此过程中压缩套筒内空气做功，使套筒内气体的内能增加，达到艾绒的着火点。在该实验中，活塞的机械能转化为筒内空气的内能，与汽油机的压缩冲程的能量转化相同；
故选：B。
3．【答案】B
【解答】
A、“鼻孔吸气”相当于吸气冲程，柴油机在吸气冲程中吸入气缸的物质只有空气，故A错误；
B、“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；
C、汽油机是通过火花塞点火使汽油燃烧，柴油机是靠喷油嘴喷出雾状柴油达到着火点自燃，故C错误；
D、排山倒海时对外做功，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。
故选：B。
4．【答案】C
【解答】当活塞右移时，活塞对外做功，内能转化为机械能，则该过程相当于汽油机四个冲程中的做功冲程，故C正确，符合题意，ABD错误，不符合题意。
故选：C。
5．【答案】C
【解答】A.甲中的两个气门都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，将机械能转化为内能，故A错误；
B.在内燃机的一个工作循环中，曲轴转动2周，活塞往复运动2次，对外做功1次，故B错误；
C.丁中的两个气门都关闭，活塞下运动，所以为做功冲程，将内能转化为机械能，故C正确；
D.吸气、压缩、做功、排气冲程，对应的是乙、甲、丁、丙，故D错误。
故选：C。
6．【答案】D
【解答】A、图中的进气门和排气门关闭，活塞下行，气缸容积变大，所以是做功冲程，故A正确；
B、汽油机的做功冲程将内能转化为机械能，气缸内气体内能减少，故B正确；
C、内燃机的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其它三个冲程是依靠飞轮的惯性工作的，故C正确；
D、四冲程汽油机的飞轮转速为3000r/min，则该飞轮每秒钟转50圈，完成了100个冲程，对外做功25次，故D错误。
故选：D。
7．【答案】AC
【解答】A．在炒板栗时，由于锅底的温度较高，很容易把板栗炒煳，所以锅中总要放些砂石，由于砂石的比热容小，吸收相同热量，砂石升温快，故A正确；
BC．在炒板栗时，砂石向板栗传递了热量，是通过热传递的方式使板栗内能增大，传递的是热量，不是温度，故B错误、C正确；
D．板栗炸裂时是内能转化为机械能，汽油机的压缩冲程机械能转化成内能，两者能量转化方式不同，故D错误。
故选：AC。
8．【答案】做功；乙
【解答】（1）两个气门都关闭，活塞向下运动，因此是做功冲程，即内能转化为机械能；
（2）乙图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能。
丙图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，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。是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程。因此与做功冲程原理相同的是乙实验。
故答案为：做功；乙；
9．【答案】做功；压缩。
【解答】快速地将铁丝进行多次弯折，弯折的部位会发烫，这是通过做功的方式改变物体的内能，该过程中的能量转化由内能转化为机械能，与四冲程汽油机的压缩冲程相似。
故答案为：做功；压缩。
10．【答案】压缩；比热容；8.4×103。
【解答】（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）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，汽车发动机常用水来做冷却剂；
（3）水吸收的热量：
Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg ℃）×0.1kg×20℃＝8.4×103J。
故答案为：压缩；比热容；8.4×103。
11．【答案】排气；不能；方向性。
【解答】图中排气门打开，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程；
大量向外散失的能量不会自动再汇集回来，说明能量转化和转移是具有方向性；
故答案为：排气；不能；方向性。
12．【答案】增大；变小；做功
【解答】（2）根据题意可知，活塞压缩筒内气体做功，活塞的机械能转化为气体的内能，所以气体的内能增大，温度升高。
（3）松开手，发现活塞向右运动，则筒内气体对外做功，气体的内能转化为活塞的机械能，所以气体的内能减小，温度降低，温度传感器示数变小。汽油机的做功冲程时，汽缸内气体的内能转化为活塞的机械能，所以此过程与四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相同。
故答案为：增大；变小；做功。
13．【答案】（1）温度；（2）减小；（3）压缩；做功；（4）内能；机械能；（5）分子之间存在引力。
【解答】（1）在分别盛有热水和冷水的玻璃杯中，小心地滴入一滴红墨水，会看到滴入热水中的红墨水扩散得快；选用热水和冷水做实验，这是因为冷水和热水的温度不同，以便于探究分子无规则运动速度与温度的关系；
（2）给瓶内打气，当瓶塞跳起时，可以看到，瓶内出现白雾，说明水蒸气液化成了小水滴，这个过程中，气体膨胀对外做功，内能减少，温度降低；
（3）由图可以看出，热机的进气门关闭，排气门关闭，活塞由下向上运动，为压缩冲程；热机在压缩冲程中，机械能转化为内能，通过做功改变内能的；
（4）酒精灯加热试管使水沸腾，产生大量的水蒸气，水蒸气把塞子冲出，对外做功，将内能转化为软木塞子的机械能；
（5）两块表面平整的铅放在一起，经过一段时间下面能吊起重物，说明分子间存在引力。
故答案为：（1）温度；（2）减小；（3）压缩；做功；（4）内能；机械能；（5）分子之间存在引力。
14．【答案】见试题解答内容
【解答】（1）气球内的气体向外喷出，气体对外做功，内能减小，球内气体的温度降低，内能转化为机械能。
（2）汽油机的做功冲程中，火花塞放电，点燃混合气体，高温高压的燃气推动活塞做功，也是内能转化成机械能。
（3）1min对外做功：W＝Pt＝25×103W×60s＝1.5×106J，
四冲程汽油机的飞轮转速为5000r/min，即该飞轮每分钟转5000r。
因为一个工作循环，飞轮转2圈，做功1次，
所以1min完成2500个工作循环，对外做功2500次，
则每个工作循环汽油机对外做功：
W1W1.5×106J＝600J。
故答案为：变低；内；机械；做功；600。
15．【答案】（1）做功；（2）0.75；750。
【解答】（1）如图，进气门关闭，排气门关闭，活塞下行，属于做功冲程；
（2）根据P知发动机在1s内做功：
W＝Pt＝150×103W×1s＝1.5×105J，
由表格数据知四缸总排量为3.0L，
则单缸排量为：V3.0L＝0.75L，
每个缸1s内做功：
W′1.5×105J＝3.75×104J，
由表格数据知发动机转速为6000r/min＝100r/s，由于四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、做功一次，所以1s内做功50次，
则每个做功冲程做功为：
W″3.75×104J＝750J。
故答案为：（1）做功；（2）0.75；750。
16．【答案】（1）增大；做功；水的比热容大；
（2）C。
【解答】（1）涡轮喷气发动机在工作中，空气流过压气机时被压气机的旋转叶片压缩后进入燃烧室，此过程中压气机将机械能转化为空气的内能，则空气的内能增大。
进入燃烧室中的空气与燃料混合后在燃烧室中燃烧，产生的高温高压气流推动涡轮，此过程的能量转化相当于热机的做功冲程，都将内能转化为机械能。
涡轮喷气发动机常用循环流动的水进行冷却，这是因为水的比热容大，与其他质量相同的冷却剂相比，吸收相同的热量，水升高的温度较小。
（2）燃气被压缩后，压缩机将机械能转化为燃气的内能，燃气的内能增大，温度升高；燃气在燃烧室燃烧，经历化学反应，将化学能转化为燃气的内能，燃气的内能增大，温度升高；燃气膨胀后，推动涡轮转动，燃气将内能转化为涡轮的机械能，燃气的内能减小，温度下降，故燃气温度先升高后降低，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
故答案为：（1）增大；做功；水的比热容大；
（2）C。
1．【答案】B
【解答】由图可知，汽油机的进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，即为压缩冲程，故ACD错误，B正确。
故选：B。
顿钻也称冲击钻，利用钻头自由下落的冲击，破碎岩石，使井不断加深，被誉为“中国文化中最壮观的应用”。后来顿钻传到西方与蒸汽机技术结合，在世界范围的矿产勘探活动中得到广泛的应用。请回答2﹣2题。
2．【答案】B
【解答】蒸汽机是将内能转化为机械能的装置。
A、太阳能电池板是将太阳能转化为电能，与蒸汽机工作原理不同，故A错误。
B、试管中的水蒸气膨胀对软木塞做功，将水蒸气的内能转化为软木塞的机械能，与蒸汽机将内能转化为机械能的工作原理相符，故B正确。
C、风力发电机是将风能转化为电能，与蒸汽机工作原理不同，故C错误。
D、钻木取火是通过做功的方式将机械能转化为内能，与蒸汽机工作原理不同，故D错误。
故选：B。
3．【答案】A
【解答】飞轮的转速是2400r/min，即40r/s，完成80个冲程，对外做功20次，故A正确，BCD错误。
故选：A。
4．【答案】B
【解答】A、矿泉水瓶在力的作用下被拧成图示形状，瓶子的形状发生了改变，说明力可以使物体发生形变，故A正确，不符合题意。
B、瓶盖弹出前，拧瓶子时，瓶子体积变小，压缩瓶内气体，是对气体做功，瓶内气体内能增大，此过程与汽油机的压缩冲程类似，都是将机械能转化为内能；而汽油机的做功冲程是将内能转化为机械能，故B错误，符合题意。
C、瓶盖被弹出时，瓶内压缩气体对瓶盖做功，将自身的内能转化为瓶盖的机械能，使瓶盖获得动能而飞出，故C正确，不符合题意。
D、瓶盖被弹出时，瓶内气体对外做功，内能减小，温度降低，瓶口处的水蒸气遇冷液化形成小水滴，从而出现白雾现象，故D正确，不符合题意。
故选：B。
5．【答案】C
【解答】在压缩冲程末，喷油嘴将雾化的柴油喷入，柴油剧烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，对外做功，在这个过程中，燃气推动活塞做功，内能减少，温度降低，燃气的内能转化为活塞的机械能，即做功冲程中内能转化为机械能，故ABD不符合题意、C符合题意。
故选：C。
6．【答案】B
【解答】由题图可知，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，符合压缩冲程的特点，故B正确。
故选：B。
7．【答案】运动状态；做功。
【解答】气罐内的高压气体对纸筒内的彩条施加力，使原本静止的彩条沿纸筒方向快速喷出运动状态发生改变。这说明力可以改变物体的运动状态。此过程中，气罐内高压气体的内能转化为彩条的机械能，内燃机的做功冲程中，燃气内能推动活塞做功，将内能转化为活塞的机械能。因此，该过程的能量转化与内燃机的做功冲程相同。
故答案为：运动状态；做功。
8．【答案】做功；内能
【解答】由图可知，该冲程中，进气门和排气门均关闭，活塞向下运动，故该冲程为做功冲程，将内能转化为机械能。
故答案为：做功；内能。
9．【答案】做功；扩散。
【解答】在试管内水沸腾后塞子被冲出去的实验中，酒精燃烧将化学能转化为内能，使水和水蒸气的内能增加，当水蒸气的内能增大到一定程度时，水蒸气对塞子做功，将内能转化为塞子的机械能。这与汽油机的做功冲程能量转化情况相同，在汽油机做功冲程中，火花塞点火使混合气剧烈燃烧，产生高温高压气体，推动活塞向下移动，将内能转化为机械能。
给酒精灯添加酒精时闻到酒精味，是因为酒精分子在不停地做无规则运动，酒精分子扩散到了空气中，进入人的鼻腔，使人闻到了酒精味，这种现象叫做扩散现象。它表明分子在永不停息地做无规则运动。
故答案为：做功；扩散。
10．【答案】火花塞；空气。
【解答】在构造上汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机的汽缸顶部有喷油嘴；
汽油机在吸气冲程中吸入了汽油和空气的混合气体，柴油机在吸气冲程中吸入空气。
故答案为：火花塞；空气。
11．【答案】机械能转化为内能；压缩。
【解答】四冲程汽油机的压缩冲程能量转化方式是机械能转化为内能，摩擦生热的能量转化方式是机械能转化为内能，与转四冲程汽油机的压缩冲程相同。
故答案为：机械能转化为内能；压缩。
12．【答案】做功；压缩
【解答】用打气筒打气时，气筒壁会发热，说明活塞压缩筒内空气做功，使空气的内能增加，筒内气体的温度升高；此过程中，活塞的机械能转化为空气的内能，与内燃机的压缩冲程相似。
故答案为：做功；压缩。
13．【答案】压缩；连通器；变小
【解答】由图可知，两个气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，
船闸是连通器在实际中的具体运用，它能让大型轮船在上下游之间顺利往返航行；
当乘客下游轮后，游轮总重力减小，浮力等于重力，浮力减小，游轮上浮一些，由p＝ρgh游轮底受到水的压强变小。
故答案为：压缩；连通器；变小。
14．【答案】（1）做功；（2）22km/h；（3）0.08m2；（4）克服阻力做功1.144×1012J，原因是：能量通过热传递散失。
【解答】（1）内燃机的做功冲程中，燃气膨胀对外做功，将内能转化为机械能。
（2）已知总航程s＝286km，时间t＝13h，根据平均速度公式v22km/h
（3）汽车的重力G＝mg＝1.6×103kg×10N/kg＝1.6×104N
汽车对甲板的压力F＝G＝1.6×104N
根据压强公式p，变形得S0.08m2
（4）轮船的重力G轮＝m轮g＝2×107kg×10\N/kg＝2×108N
轮船所受阻力f＝0.02G轮＝0.02×2×108N＝4×106N
克服阻力做功W＝fs＝4×106N×286×103m＝1.144×1012J
因为内燃机工作时，能量会有部分通过热传递散失，所以实际航行时，驱动内燃机所消耗的燃油能量总比克服阻力做的功多。
故答案为：（1）做功；（2）22km/h；（3）0.08m2；（4）克服阻力做功1.144×1012J；因为内燃机工作时，能量会有部分通过热传递散失，所以实际航行时，驱动内燃机所消耗的燃油能量总比克服阻力做的功多。
15．【答案】（1）内能；机械能 （2）注入的水过少，产生的蒸汽量不足； （3）增加易拉罐的保温性能。
【解答】（1）汽轮机模型工作过程，首先酒精灯燃烧，将酒精的化学能转化为内能，使水的温度升高，产生大量水蒸气。然后，水蒸气从笔的尖端喷出，推动扇叶转动，将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能。
所以汽轮机模型工作过程的能量转化情况为：化学能→内能→机械能。
（2）扇叶不转动，说明没有足够的动力推动扇叶，可能的原因有：
①水的质量太少，产生的水蒸气量不足，无法提供足够的动力，即注入的水过少，产生的蒸汽量不足。
②装置的密封性不好，导致水蒸气泄漏，无法有效推动扇叶，比如易拉罐开口处密封不好，蒸汽泄漏。
③酒精灯提供的热量不足，水无法产生足够多的高温高压水蒸气，例如酒精灯火焰太小，水吸收的热量少，产生蒸汽的能量不够。
（3）提高简易汽轮机效率的措施（从结构角度 ）从“结构决定功能”的观念出发，可采取以下措施：
①增加易拉罐的保温性能：比如用保温杯套等材料包裹易拉罐，减少热量散失，使水能够吸收更多的热量转化为水蒸气的内能，从而提高效率。因为减少热量损失，能让更多的化学能最终转化为机械能。
②优化蒸汽喷出通道（中性笔部分）：使蒸汽喷出时的流速更大、更集中，比如选择更细且光滑的笔管，减少蒸汽在通道内的能量损耗，让蒸汽能更有效地推动扇叶转动，提高能量转化效率。
③改进扇叶结构：设计成更符合空气动力学的形状，比如类似飞机机翼的形状，或者增加扇叶的数量和面积（在合理范围内 ），使扇叶能更好地捕捉蒸汽的能量，将蒸汽的内能更充分地转化为机械能。
故答案为：（1）内能；机械能 （2）注入的水过少，产生的蒸汽量不足； （3）增加易拉罐的保温性能。
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