人教版物理九年级14.1热机 同步练习
一、单选题
1．（2022九下·兴化月考）如图，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，硝化棉会燃烧起来 如图所示汽油机的四个冲程中与活塞压缩气体的能量转化相同的是（ ）
A． B． C． D．
2．（2022九下·江都月考）科幻大片《流浪地球》讲述了太阳即将毁灭，人类开启“流浪地球”计划带着地球一起逃离太阳系。流浪过程中地球受到木星引力的作用坠向木星，为脱离木星，主人公点燃了木星上的可燃气体，从而将地球推离木星。其中“点燃木星”将地球推开相当于内燃机的（ ）
A．吸气冲程 B．做功冲程 C．压缩冲程 D．排气冲程
3．（2022九下·姜堰月考）下列相关“热现象”，对其解释正确的是 （ ）
A．在汽油机做功冲程中，汽油燃烧释放的热量全部转化变成机械能
B．电冰箱散热器摸起来烫手，这主要是电流的热效应造成的
C．物质吸收热量，内能一定增加，温度不一定升高
D．夏天，打开电冰箱看到的“白气”是冰箱内的水蒸气液化而形成的
4．（2022九下·南雄开学考）如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析正确的是（ ）
A．如图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，空气的内能减少
B．如图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能减小
C．如图丙，水蒸气推动了塞子冲出时，试管口有“白雾”产生，温度升高
D．如图丁，汽油机此冲程中，机械能转化为内能
5．（2021九上·灌阳期末）近年我国混动汽车逐年增加，混动汽车既可以用汽油也可以用电来驱动，当用汽油驱动时，获得动力的是汽油机的（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
6．（2021九上·杜尔伯特期末）下列现象的解释，说法正确的是（ ）
A．甲实验说明二氧化氮分子是运动的，空气分子是静止的
B．乙实验说明分子间有引力
C．丙实验说明空气被压缩时内能减少
D．丁图为四冲程汽油机的吸气冲程
7．（2021九上·番禺期末）如图所示是一种海浪发电航标灯的气室部分结构图。其工作原理是利用海浪上下起伏的力量，当海水下降时将空气吸入气室：当海水上升时，将气室内的空气推入工作室，然后在工作室内推动涡轮机，涡轮机带动发电机发电。发出的电储存在蓄电池中，夜间释放出来提供给航标灯。那么以下说法正确的是（ ）
A．当海水下降时，阀门K1开启，阀门K2关闭
B．当海水上升时，阀门K1关闭，阀门K2开启
C．当海水下降时，该装置的工作状态类似于汽油机的排气冲程
D．夜间，蓄电池的化学能转化为电能
8．（2021九上·崆峒期末）关于柴油机与汽油机的区别，下面叙述错误的是（ ）
A．柴油机的汽缸顶部有一个喷油嘴而没有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中吸入的是空气
C．柴油机可应用于轮船
D．汽油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高
9．（2021九上·江油期末）关于四冲程汽油机，下列说法中正确的是（ ）
A．在吸气冲程，吸入气缸内的是空气
B．在压缩冲程，燃料燃烧，内能转化为化学能
C．汽油机的效率一般比柴油机的低
D．在排气冲程，进气门和排气门都打开
10．（2021九上·昌黎期中）如图所示，将铁丝快速弯折十余次，弯折处温度升高，该过程与四冲程汽油机哪一个冲程能量转化相同？（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
二、填空题
11．（2022九下·南雄开学考）有一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速是1200r/min.那么该柴油饥每秒完成 个冲程，做功 次.除做功冲程外，其它三个冲程的完成都是依靠飞轮的 。
12．（2021九上·崇左期末）2021年5月29日，搭载天舟二号货运飞船的长征七号遥三运载火箭在文昌航天发射场成功升空。在发射升空过程中，火箭动能 ，机械能 （均选填“变大”“变小”或“不变”）。月球车在月球上行驶时， （选填“能”或“不能”）用内燃机驱动。
13．（2021九上·高要期末）如图是四冲程汽油机工作循环中的 冲程，为了能够及时将汽油机工作时产生的大量热量带走，通常采用水循环的方式，这是利用了水的 较大的性质，已知该内燃机的飞轮转速为1800r/min，则1s内做功 次。
14．（2021九上·杜尔伯特期末）一台汽油机飞轮的转速为3600 r/min，在1s内汽油机对外做了 次功。汽油机用水作冷却液，是利用水的 大的特点。
15．（2021九上·富川期末）汽油机工作时将机械能转化为内能的是 冲程；发动机的散热器用水做冷却剂，是由于水的 较大的缘故。
16．（2021九上·潮州期末）汽油机是热机的一种，如图甲所示是一台单缸四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在 冲程，其能量转化情况与 （选填“乙”或“丙”）图相同，如果此汽油机1s做功20次，则汽油机1s完成 个冲程。
17．（2021九上·增城期末）如图，水加热一段时间，橡皮塞被“喷”出。橡皮塞受水蒸气压力飞出的过程，水蒸气的 能主要转化为 的机械能。这个过程的能量转化形式与热机 冲程相同。
18．（2021九上·三水期末）如图是单缸四冲程汽油机的 冲程，此冲程中气缸内气体内能逐渐 （选填“增大”或“减小”）。此汽油机的飞轮速度是1800r/min，则汽油机每秒对外做功 次。
19．（2021九上·电白期末）家用轿车常用汽油机驱动，四冲程汽油机在 冲程将一部分内能转化为机械能，其余的内能会使轿车发动机周围温度急剧升高，影响发动机正常工作。汽车中常利用水来散热，因为水的 较大，这是利用 的方式降低发动机的温度。
20．（2021九上·瑶海期末）冬天手冷的时候，可以通过两手互搓的方法使手变暖，这一过程中发生的能量转化与四冲程汽油机的 冲程能量转化相同。
21．（2021九上·江油期末）如图所示，把一个薄壁金属管固定在支架上，管中装一些酒精，然后用软木塞塞紧。用绳子缠绕在金属管上，迅速来回拉动绳子，过一会儿会看到软木塞被顶开。根据实验现象回答下列问题：
（1）酒精蒸汽将木塞顶开的过程，酒精蒸汽的内能 ，软木塞的机械能 （选填“增加”“不变”或“减少”）；
（2）上述（1）的过程中能量的转化与四冲程汽油机工作时的 冲程相同。
三、实验探究题
22．（2019九上·汕头月考）如图为四缸发动机图，其工作原理为：四个气缸的活塞连在一根曲轴上，并使各气缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个气缸在做功，其他三个气缸分别在做吸气、压缩和排气工作。有一台四缸发动机，其主要技术指标如下表所示。其中排量等于四个气缸工作容积的总和，气缸工作容积指活塞从气缸顶部到底部所扫过的容积，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。则：
排量 2L
输出功率 120 kW
转速 6 000 r/min
（1）该汽车发动机的单缸排量为 L，它的 冲程是把内能转化为机械能，从而获得动力。
（2）该汽车发动机每分钟对外做功 次，每分钟对外做功 J。
（3）在每个做功冲程里，发动机做功W= J。在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为 ，式中p表示燃气对活塞的压强，则p= Pa（1L=10-3m3）。
23．（2019九上·江门月考）
（1）一台单缸四冲程汽油机在一个工作循环中消耗了10g汽油（汽油的热值为 ），这些汽油完全燃烧产生的热量是 J。剩余的汽油比热容 （选填“改变”“不变”），热值 （选填“改变”“不变”）。
（2）如果这台汽油机的效率为30%，则一个工作循环中输出的有用机械能为 J。若该汽油机的转速为3000r/min，则该汽油机每秒钟有 冲程，对外做功 次。
24．（2019九上·天河期末）
（1）图1是冰的熔化实验，这是通过 的途径改变物体的内能
（2）如图2把燃料放在带活塞的厚玻璃筒里，把活塞迅速上压，此过程瓶内气体的内能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）燃料燃烧，产生高温高压的气体把活塞往下推，这样就做成了一台简易的内燃机，此过程的能量转化情况是 ，这个过程与图3汽油机哪个冲程的能量转化情况相同？ （填字母），
（4）如图4是某台汽油机的能量流向图，这台汽油机的效率多大？ 写出一条提高汽油机效率的措施：
（5）在汽油机中，燃料在汽缸内燃烧，而且燃料与空气混合充分，燃烧得比较完全，因此汽油机的效率比蒸汽机更 （选填“高”或“低”）
25．（2017九上·海安期中）随着人们生活水平的不断提高，各种小汽车已经走进我们的家庭．小汽车的一些设计和使用过程中的许多现象与物理知识有关，请你用学过的物理知识解答下面的问题：
（1）普通的小汽车用的是汽油机，图甲所示的是 冲程，这个冲程中燃料通过燃烧将 能转化为燃气的 能．为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这是通过 的方式减少汽缸内能，用水来冷却汽缸是因为水的 较大．
（2）太阳能汽车利用太阳能来驱动，真正实现了零排放，有效地减少了对环境的污染．某太阳能汽车如图乙，质量为450kg，顶部安装了太阳能电池板．若汽车上的太阳能电池板的有效面积为6m2，它正对太阳时太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.2×103J/(m2·s)，电池的输出功率为2.1kW，则将太阳能转化为电能的效率为 ，如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为80%，当汽车在水平面上匀速行驶时，受到的牵引力为80N，则汽车的行驶速度为 m/s．
（3）太阳能汽车采用四轮鼓式制动，有效地减少了制动距离．太阳能汽车在制动过程中动能在不断的 （增大/减少/不变）．通过测量获得汽车以不同速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离），数据如下表所示：
请在图中描点作出s- v2图象 ，写出s和v的定量关系式s= ，当轿车速度为8m/s时对应的制动距离是 m．
四、计算题
26．（2020九上·庆阳期中）一单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为600r/min，做功冲程中燃气对活塞的平均压强为5× Pa(设压强在此冲程中保持不变)，活塞行程为0.2m，活塞的横截面积为100 ，求汽油机的做功功率。
五、简答题
27．热机的发展和应用推动了社会的快速发展．但热机使用时不可避免地要损失一部分能量，并对环境造成一定的污染．请指出热机工作时存在的各种能量损失和可能造成的环境污染．
28．在我们的生活中很多时候都要用到内燃机，请你说出内燃机一个工作循环有哪几个冲程？同时从能量转化的角度看，说出其中两个冲程的能量转化？
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】做功改变物体内能；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】A．图中，在一个配有活塞的厚壁玻璃筒中放一小团硝化棉，迅速向下压活塞，由于压缩玻璃筒内的空气对其做功，使得空气的内能增加，温度升高，故是将机械能转化为内能的过程，故与内燃机的压缩冲程相类似；图中进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程，A不符合题意；
B．图中，两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，此冲程将机械能转化为内能，B符合题意；
C．图中，两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，此冲程将内能转化为机械能，C不符合题意；
D．图中，排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】压缩气体的体积，将机械能转化为内能，和汽油机的压缩冲程相同。
2．【答案】B
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】“点燃木星”将地球推开，燃料的内能转化为地球机械能，相当于内燃机的做功冲程。
故答案为：B。
【分析】消耗内能转化为机械能，是热机的做功冲程。
3．【答案】C
【知识点】汽化及汽化吸热的特点；温度、热量与内能的关系；热机
【解析】【解答】A：在汽油机做功冲程中，汽油燃烧释放的热量，部分热量转化为机械能，部分内能通过热传递向空气散热，A错误；
B：电冰箱散热器摸起来烫手，这主要是气态制冷剂液化放热的结果，B错误；
C：晶体吸收热量，内能一定增加，温度不变，C正确；
D：夏天，打开电冰箱看到的“白气”是冰箱外的水蒸气遇到冰箱内冷空气放热液化而形成的，D错误；
故选C。
【分析】热机中有很多热量是传递给空气，只有部分内能转化为机械能；冰箱工作原理是制冷剂在冷藏室吸热汽化，在冷凝器处液化放热，通过汽化和液化的循环将冰箱内的热量搬到冰箱外；晶体吸收热量，内能增加，但是温度不变，温度不是判断内能变化的依据；白气是水蒸气遇到温度更低的物体液化形成的。
4．【答案】B
【知识点】做功改变物体内能；热机
【解析】【解答】A：甲图，厚玻璃内的空气被压缩时，空气的内能增大，A错误；
B：乙图，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能减小，B正确；
C：丙图，水蒸气推动了塞子冲出时，试管口有“白雾”产生，水蒸气对外做功，内能减小，温度降低。C错误；
D：丁图，火花塞点火，是做功冲程，此冲程中，内能转化为机械能，D错误。
故选B。
【分析】物体对外做功，内能增加，外界对物体做功，内能减小。
5．【答案】C
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】四冲程汽油机工作时，只有在做功冲程中将燃料燃烧释放的内能转化为机械能，为汽油机工作提供动力，其它三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的。
故答案为：C。
【分析】只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能。
6．【答案】B
【知识点】做功改变物体内能；内燃机的四个冲程；分子热运动；分子间相互作用力
【解析】【解答】A.甲实验时气体的扩散现象，不同的物质在相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩散，二氧化氮分子是运动的，空气分子也在运动，A不符合题意；
B.图乙中的两个铅块黏在一起，下面能挂很重的物体，说明分子间存在着相互作用力，B符合题意；
C.厚玻璃筒内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增加，C不符合题意。
D.由图可知，汽油机进气门关闭，排气门打开，活塞由下端向上端运动，是排气冲程，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】分子动理论的基本内容包括：物质是由大量分子组成的；分子在永不停息地做无规则运动；分子间存在着相互的引力和斥力。
做功可以改变物体的内能：对物体做功，物体的内能增加，例如克服摩擦做功、压缩气体做功等；物体对外做功内能会减少，例如气体膨胀做功，物体的内能减小，转化为机械能。
内燃机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功和排气四个冲程；根据气门的关闭情况和活塞的运行方向判断是哪一个冲程。
7．【答案】D
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】AC．海水下降时，气室的容积增大，其内部气体压强减小，阀门K1关闭，阀门K2开启，将空气吸入气室，类似于汽油机的吸气冲程，AC不符合题意；
B．海水上升时，气室的容积减小，其内部气体压强增大，阀门K1开启，阀门K2关闭，压缩后将空气推入工作室，B不符合题意；
D．夜间蓄电池给航标灯供电，蓄电池的化学能转化为电能，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】当海水下降时，气室的容积增大，压强减小，阀门K1关闭，阀门K2开启；当海水上升时，气室的容积减小，压强增大，阀门K2关闭，阀门K1开启。
8．【答案】D
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】AB.柴油机与汽油机的区别主要是在吸气冲程过程中，汽油机吸入的是汽油和空气，而柴油机吸入的是柴油；在做功冲程，汽油机由火花塞点燃燃气，而柴油机是在喷油嘴喷入柴油后压燃；AB正确，不符合题意；
C．柴油机由于比汽油机压缩更充分，功率更大可以在一些如轮船、装载机等重型机械上使用，C正确，不符合题意；
D．在压缩冲程中，柴油机只压缩气体比汽油机对空气和汽油的压缩程度更高，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】
不同点 吸入的物质 结构 点燃方式 气压 效率
汽油机 空气和汽油的混合物 气缸顶部有个火花塞 点燃式 气压较小 低
柴油机 空气 气缸顶部有一个喷油嘴 压燃式 气压较大 高
9．【答案】C
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】A．四冲程汽油机，在吸气冲程，吸入气缸内的是汽油和空气的混合物，A不符合题意；
B．从能量转化的角度看，四冲程内燃机在压缩冲程末燃料燃烧将化学能转化为内能，B不符合题意；
C．柴油机在压缩冲程中压缩程度更大，压缩冲程末空气温度更高，喷油嘴喷出的柴油与空气接触更充分，提高柴油的烧燃率，所以柴油机属于压燃式，柴油机的机械效率更高，汽油机的效率低，C符合题意；
D．排气冲程，进气门关闭，排气门打开，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，各冲程的特点不同，因此根据气门的状态和活塞的运行方向确定冲程；并且只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能。
10．【答案】B
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】将铁丝快速弯折十余次，弯折处温度升高，该过程属于机械能转化为内能，吸气冲程和排气冲程不涉及能量转化，压缩冲程为机械能转化为内能，做功冲程为内能转化为机械能，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】弯折物体是做功改变内能，机械能转化为内能，和汽油机的压缩冲程相同。
11．【答案】40；10；惯性
【知识点】热机
【解析】【解答】飞轮转速是1200r/min=20r/s，飞轮转动一周完成两个冲程，所以该柴油饥每秒完成40个冲程。四个冲程为一个工作循环，一个工作循环对外做功一次，所以该柴油机完成10个工作循环，对外做功10次。
除做功冲程外，其它三个冲程的完成都是依靠飞轮的惯性运动。
【分析】热机工作过程：飞轮转动一周完成两个冲程，四个冲程为一个工作循环，一个工作循环对外做功一次。
12．【答案】变大；变大；不能
【知识点】动能和势能的大小变化；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】火箭发射升空过程中，火箭速度增大，动能与质量和速度有关，速度变大，则动能变大；火箭高度增大，重力势能与高度和质量有关，重力势能增大，机械能为动能与势能总和，则机械能变大。
内燃机是把内能转化成机械能的机器，汽油机吸气冲程吸入空气和汽油混合气，柴油机吸气冲程吸入空气，而月球上是真空，故月球车在月球上行驶时不能用内燃机驱动。
【分析】动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。注意分析能量转化时，就看什么能量减少了，什么能量增加，总是减少的能量转化为增加的能量。
柴油机吸气冲程吸入空气，而月球上是真空，故月球车在月球上行驶时不能用内燃机驱动。
13．【答案】做功；比热容；15
【知识点】比热容；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】由图可知，两个气门关闭，火花塞产生电火花，活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功，是做功冲程。
汽车的散热器可用水做冷却剂，是因为水的比热容比较大，在相同条件下与其他物质相比升高相同的温度时可以吸收更多的热量，降低发动机的温度。
内燃机的飞轮转速为1800r/min=30r/s
表示每秒飞轮转动30转，要经过60个冲程，对外做功15次。
【分析】汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，各冲程的特点不同，因此根据气门的状态和活塞的运行方向确定冲程；并且只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能。一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周。
14．【答案】30；比热容
【知识点】比热容；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】已知，一台汽油机飞轮的转速为3600 r/min，在1s内飞轮转动60圈，飞轮转动2圈对外做功1次，则在1s内汽油机对外做了30次功。
比热容是表征物质吸放热性能的重要指标，汽油机用水作冷却液，是利用水的比热容大的特点。
【分析】汽油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。
水的比热容较大，质量相同的水和其它物质相比，升高相同的温度，水吸收的热量多。
15．【答案】压缩；比热容
【知识点】比热容；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】汽油机的四个冲程中，实现将机械能转化成内能的是压缩冲程。
汽车发动机工作过程中，不可避免地产生很多热量，这些热量如不及时带走会影响机器的正常工作，在质量和升高的温度相同时，与其它液体比较，因为水的比热容最大，所以吸收的热量最多，冷却效果最好。
【分析】汽油机工作时，压缩冲程将机械能转化为内能；水的比热容较大，便于对物体降温。
16．【答案】做功；乙；80
【知识点】做功改变物体内能；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】由图甲可知，进气门和排气门关闭，活塞向下运动，因此是做功冲程。
汽油在气缸内燃烧时将化学能转化为了内能；乙图对试管中的水加热，试管中水蒸气的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，该过程将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，该过程将机械能转化为内能；因此与做功冲程原理相同的是乙实验。
四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次，汽油机每秒内对外做功20次，完成了80个工作冲程。
【分析】汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，各冲程的特点不同，因此根据气门的状态和活塞的运行方向确定冲程；并且只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能。一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周。
改变物体的内能两种方法：做功和热传递，这两种方法对改变物体的内能是等效的。物体对外做功，物体的内能减小；外界对物体做功，物体的内能增大。物体吸收热量，当温度升高时，物体内能增大；物体放出热量，当温度降低时，物体内能减小。
17．【答案】内；橡皮塞；做功
【知识点】做功改变物体内能；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】试管内的水蒸气当用酒精灯加热一定程度时，水蒸气会对塞子做功，将水蒸气的内能会转化为塞子的机械能；此过程与汽油机的做功冲程类似，在做功冲程中也是燃气的内能转化为活塞的机械能。
【分析】内能对外做功时，转化为机械能，汽油机的做功冲程的能量变化与此相同。
18．【答案】压缩；增大；15
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】图中的两气门闭合、活塞上行，所以是压缩冲程。
活塞向上运行，气缸内的容积变小，活塞压缩气体做功，气缸内气体内能逐渐增大。
此汽油机的飞轮速度是1800r/min，则该飞轮每秒钟转30圈，因为一个工作循环飞轮转2圈，做功1次，则汽油机每秒对外做功15次。
【分析】汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，各冲程的特点不同，因此根据气门的状态和活塞的运行方向确定冲程；并且只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能。一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周。
19．【答案】做功；比热容；热传递
【知识点】热传递改变物体内能；比热容；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】汽油机工作时，在做功冲程中，燃气膨胀做功，将内能转化为机械能。
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，所以汽车发动机用水来冷却，这是通过的热传递的方式来改变发动机的内能。
【分析】汽油机的做功冲程将内能转化为机械能；温度不同的物体间，通过热传递改变内能。
20．【答案】压缩
【知识点】做功改变物体内能；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】两手互搓时，手克服摩擦做功，将机械能转化为内能，使得手变暖，而四冲程汽油机的工作过程中，在压缩冲程也是将机械能转化为内能，与这一过程中发生的能量转化相同。
【分析】做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能。
21．【答案】（1）减少；增加
（2）做功
【知识点】做功改变物体内能；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】（1）木塞被酒精蒸气顶出，是筒内酒精蒸气膨胀对塞子做功，酒精蒸气的内能减少，酒精蒸气内能转化为木塞的机械能，木塞的机械能增加。
（2）汽油机的做功冲程是将内能转化为机械能，故酒精蒸汽将木塞顶开过程中的能量转化与汽油机的做功冲程相同。
【分析】（1）做功可以改变物体的内能，外界对物体做功时，机械能转化为内能，物体内能增大，当物体对外做功时，物体的内能转化为机械能，物体的内能减小。
（2）热机的一个工作循环有吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，其中压缩冲程机械能转化成内能，做功冲程内能转化成机械能。
22．【答案】（1）0.5；做功
（2）12000；
（3）600；
【知识点】功率计算公式的应用；内燃机的四个冲程；压强的大小及其计算
【解析】【解答】(1)因为四缸总排量为2L，单缸排量： 在做功冲程中，燃气对外做功，将内能转化为机械能；(2)由表格信息可知，4缸发动机转速为6000r/min，即每分钟转6000周，在飞轮转动的每半周里都有一个汽缸在做功，所以发动机每分钟对外做功12000次；已知输出功率：
所以由 得每分钟做功： (3)发动机每分钟做功 ，因为每分钟做功12000次，所以每个做功冲程做功： 汽车发动机的单缸排量：
所以由 得燃气对活塞的压强：
【分析】（1）根据总排气量，计算单缸排气量；内燃机做功冲程将内能转化为机械能；（2）根据汽油机飞轮转数可以计算做功数，根据功率和时间的乘积计算做功多少；（3）根据功和做功次数的比值计算每次做功多少；根据功和气体体积的比值计算压强大小。
23．【答案】（1）4.6×105；不变；不变
（2）1.38×105；100；25
【知识点】热量的计算；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】(1)汽油完全燃烧产生的热量Q放=mq=0.01kg×4.6×107J/kg=4.6×105J汽油燃烧掉一些后，质量变小，但物质种类不变，而比热容和热值都是燃料的一种特性，所以剩下汽油的比热容和热值均不变。(2)由 可知，一个工作循环中输出的有用机械能W有＝W总×η＝4.6×105J×30%=1.38×105J由题知，飞轮转速是3000r/min，因为一个工作循环（包括4个冲程）中飞轮转动2圈才对外做功1次，所以汽油机每分钟可以做功1500次，则每秒钟做功25次，每秒完成100个冲程。
【分析】（1）燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃烧是否充分燃烧没有关系，结合汽油逇热值和质量求解热量即可；
（2）汽油机工作一个循环，包含四个冲程，活塞往返运动两次，曲轴连杆转动两周，对外做功一次，结合题目条件计算即可。
24．【答案】（1）热传递
（2）增大
（3）内能转化为机械能；C
（4）30%；让汽油燃烧更充分
（5）高
【知识点】热传递改变物体内能；内燃机的四个冲程；机械效率
【解析】【解答】解：（1）冰熔化时，吸收热量，其内能增大，故冰熔化是通过热传递改变物体的内能；（2）压缩筒内的空气，机械能转化为筒内空气的内能，则筒内空气的内能增大，温度升高；（3）燃料燃烧时，产生高温高压的气体对活塞做功，内能转化为机械能；
此过程与汽油机的做功冲程的能量转化情况相同，在做功冲程中也是将燃气的内能转化为活塞的机械能，
如图3，A图中，两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程；
B图中，排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程；
C图中，两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程；
D图中，进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程。
故答案为：C；（4）由发动机的能量流向图可知，该汽油机的效率为（即输出有用功在燃料完全放出热量中的百分比）：η＝100%﹣33%﹣30%﹣7%＝30%；
根据图示的能量流向图可知，要提高汽油机效率，可让汽油燃烧更充分、减少尾气带走的热量、减少热量散失、减小摩擦做功。（5）汽油机中，燃料在汽缸内燃烧，而且燃料与空气混合充分，燃烧得比较完全，因此汽油机的效率比蒸汽机更高。
故答案为：（1）热传递；（2）增大；（3）内能转化为机械能；C；（4）30%；让汽油燃烧更充分；（5）高。
【分析】（1）改变物体的内能两种方法：做功和热传递，这两种方法对改变物体的内能是等效的.物体对外做功，物体的内能减小；外界对物体做功，物体的内能增大.物体吸收热量，当温度升高时，物体内能增大；物体放出热量，当温度降低时，物体内能减小.
（3）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；汽油机四个冲程中压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能.
（4）根据热机效率的概念，计算出输出有用功在燃料完全放出热量中的百分比便可知汽油机的效率；根据热能的损失来判断提高机械效率的措施.
（5）不同的热机效率不同，蒸汽机最低.
25．【答案】（1）做功；化学；内；热传递；比热容
（2）29.2%；21
（3）减少；；；8
【知识点】热机；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】 (1)内燃机的一个工作循环有四个冲程，即吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，在做功冲程中，活塞由上向下气缸内的高压高温物质，即对活塞做功，使得内能转化为机械能；同时为了避免汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，即通过水吸收热量而使得气缸温度降低，这是通过热传递的方式改变内能的；在这里我们之所以选择用水作为冷却剂，源于水的比热容最大，即相同质量的水和其他的液体相比较时，若都是升高1℃时，水能吸收的热量最多，故用水冷却效果最好；
(2)电池的输出功率：P电池=2100W；太阳光照射的辐射功率为；P太阳=1.2×103W/m2×6m2=7.2×103W；太阳能转化为电能的效率：
因为电能最终转化为机械能的效率为80%，所以P机械=P电池×η′=2100W×80%=1680W；
由公式P=Fv得：
(3)太阳能汽车在制动过程中质量不变，速度变小，动能变小；
根据表中的数据，在坐标图中先画点，再描线，注意横坐标准速度的平方，纵坐标为距离．如图所示：
根据表中数据和图象反映的规律可知， ；当轿车速度为8m/s时对应的制动距离约是8m．
故答案为：(1) 做功；化学；内；热传递；比热容 (2) 29.2%；21 (3)减少 ；图略； ； 8
【分析】 (1)理解内燃机的四个冲程中，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；
(2)本题考查了学生对汽车效率的理解，再根据公式P=Fv计算出速度；
(3)根据表格中的数据画出图像，找出当牵引力为80N，对应的汽车行驶速度.
26．【答案】解：根据公式 可得，燃气对于活塞的压力为
燃气每次做功为
汽油机一分钟内做功的次数为
则燃气一分钟内做的功为
汽油机的功率为
答：汽油机的做功功率为5000W。
【知识点】功率的计算；内燃机的四个冲程；压强的大小及其计算；功的计算及应用
【解析】【分析】根据压强和受力面积的乘积计算压力；利用力和距离的乘积计算功的大小；根据总功和时间的比值计算功率的大小。
27．【答案】解：热机工作时存在的各种能量损失：
热机排出的废气仍有很高的温度，因此要损失一部分内能，另外还有燃烧不充分和克服摩擦要做功等；会造成的污染有：①尾气排放造成的污染；②燃料燃烧排放的烟尘使大气变得十分混浊（粉尘）；③废渣污染（未烧尽的残渣）；④噪声污染．
【知识点】热机
【解析】【解答】(1)热机工作时存在的各种能量损失：热机排出的废气仍有很高的温度，因此要损失一部分内能，另外还有燃烧不充分和克服摩擦要做功等；(2)会造成的污染有：①尾气排放造成的污染；②燃料燃烧排放的烟尘使大气变得十分混浊(粉尘)；③废渣污染(未烧尽的残渣)；④噪声污染。
【分析】热机排出的废气仍有很高的温度，因此要损失一部分内能，另外还有燃烧不充分和克服摩擦要做功等，会造成的污染有：①尾气排放造成的污染；②燃料燃烧排放的烟尘使大气变得十分混浊(粉尘)；③废渣污染(未烧尽的残渣)；④噪声污染.
28．【答案】解：内燃机的一个工作循环有四个冲程，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程以及排气冲程．
在内燃机的四个冲程中，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．
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】内燃机的一个工作循环有四个冲程，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程以及排气冲程。在内燃机的四个冲程中，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。
【分析】内燃机可分为汽油机和柴油机，它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程.一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周.
1 / 1人教版物理九年级14.1热机 同步练习
一、单选题
1．（2022九下·兴化月考）如图，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，硝化棉会燃烧起来 如图所示汽油机的四个冲程中与活塞压缩气体的能量转化相同的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【知识点】做功改变物体内能；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】A．图中，在一个配有活塞的厚壁玻璃筒中放一小团硝化棉，迅速向下压活塞，由于压缩玻璃筒内的空气对其做功，使得空气的内能增加，温度升高，故是将机械能转化为内能的过程，故与内燃机的压缩冲程相类似；图中进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程，A不符合题意；
B．图中，两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，此冲程将机械能转化为内能，B符合题意；
C．图中，两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，此冲程将内能转化为机械能，C不符合题意；
D．图中，排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】压缩气体的体积，将机械能转化为内能，和汽油机的压缩冲程相同。
2．（2022九下·江都月考）科幻大片《流浪地球》讲述了太阳即将毁灭，人类开启“流浪地球”计划带着地球一起逃离太阳系。流浪过程中地球受到木星引力的作用坠向木星，为脱离木星，主人公点燃了木星上的可燃气体，从而将地球推离木星。其中“点燃木星”将地球推开相当于内燃机的（ ）
A．吸气冲程 B．做功冲程 C．压缩冲程 D．排气冲程
【答案】B
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】“点燃木星”将地球推开，燃料的内能转化为地球机械能，相当于内燃机的做功冲程。
故答案为：B。
【分析】消耗内能转化为机械能，是热机的做功冲程。
3．（2022九下·姜堰月考）下列相关“热现象”，对其解释正确的是 （ ）
A．在汽油机做功冲程中，汽油燃烧释放的热量全部转化变成机械能
B．电冰箱散热器摸起来烫手，这主要是电流的热效应造成的
C．物质吸收热量，内能一定增加，温度不一定升高
D．夏天，打开电冰箱看到的“白气”是冰箱内的水蒸气液化而形成的
【答案】C
【知识点】汽化及汽化吸热的特点；温度、热量与内能的关系；热机
【解析】【解答】A：在汽油机做功冲程中，汽油燃烧释放的热量，部分热量转化为机械能，部分内能通过热传递向空气散热，A错误；
B：电冰箱散热器摸起来烫手，这主要是气态制冷剂液化放热的结果，B错误；
C：晶体吸收热量，内能一定增加，温度不变，C正确；
D：夏天，打开电冰箱看到的“白气”是冰箱外的水蒸气遇到冰箱内冷空气放热液化而形成的，D错误；
故选C。
【分析】热机中有很多热量是传递给空气，只有部分内能转化为机械能；冰箱工作原理是制冷剂在冷藏室吸热汽化，在冷凝器处液化放热，通过汽化和液化的循环将冰箱内的热量搬到冰箱外；晶体吸收热量，内能增加，但是温度不变，温度不是判断内能变化的依据；白气是水蒸气遇到温度更低的物体液化形成的。
4．（2022九下·南雄开学考）如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析正确的是（ ）
A．如图甲，厚玻璃内的空气被压缩时，空气的内能减少
B．如图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能减小
C．如图丙，水蒸气推动了塞子冲出时，试管口有“白雾”产生，温度升高
D．如图丁，汽油机此冲程中，机械能转化为内能
【答案】B
【知识点】做功改变物体内能；热机
【解析】【解答】A：甲图，厚玻璃内的空气被压缩时，空气的内能增大，A错误；
B：乙图，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能减小，B正确；
C：丙图，水蒸气推动了塞子冲出时，试管口有“白雾”产生，水蒸气对外做功，内能减小，温度降低。C错误；
D：丁图，火花塞点火，是做功冲程，此冲程中，内能转化为机械能，D错误。
故选B。
【分析】物体对外做功，内能增加，外界对物体做功，内能减小。
5．（2021九上·灌阳期末）近年我国混动汽车逐年增加，混动汽车既可以用汽油也可以用电来驱动，当用汽油驱动时，获得动力的是汽油机的（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【答案】C
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】四冲程汽油机工作时，只有在做功冲程中将燃料燃烧释放的内能转化为机械能，为汽油机工作提供动力，其它三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的。
故答案为：C。
【分析】只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能。
6．（2021九上·杜尔伯特期末）下列现象的解释，说法正确的是（ ）
A．甲实验说明二氧化氮分子是运动的，空气分子是静止的
B．乙实验说明分子间有引力
C．丙实验说明空气被压缩时内能减少
D．丁图为四冲程汽油机的吸气冲程
【答案】B
【知识点】做功改变物体内能；内燃机的四个冲程；分子热运动；分子间相互作用力
【解析】【解答】A.甲实验时气体的扩散现象，不同的物质在相互接触时彼此进入对方的现象叫做扩散，二氧化氮分子是运动的，空气分子也在运动，A不符合题意；
B.图乙中的两个铅块黏在一起，下面能挂很重的物体，说明分子间存在着相互作用力，B符合题意；
C.厚玻璃筒内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增加，C不符合题意。
D.由图可知，汽油机进气门关闭，排气门打开，活塞由下端向上端运动，是排气冲程，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】分子动理论的基本内容包括：物质是由大量分子组成的；分子在永不停息地做无规则运动；分子间存在着相互的引力和斥力。
做功可以改变物体的内能：对物体做功，物体的内能增加，例如克服摩擦做功、压缩气体做功等；物体对外做功内能会减少，例如气体膨胀做功，物体的内能减小，转化为机械能。
内燃机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功和排气四个冲程；根据气门的关闭情况和活塞的运行方向判断是哪一个冲程。
7．（2021九上·番禺期末）如图所示是一种海浪发电航标灯的气室部分结构图。其工作原理是利用海浪上下起伏的力量，当海水下降时将空气吸入气室：当海水上升时，将气室内的空气推入工作室，然后在工作室内推动涡轮机，涡轮机带动发电机发电。发出的电储存在蓄电池中，夜间释放出来提供给航标灯。那么以下说法正确的是（ ）
A．当海水下降时，阀门K1开启，阀门K2关闭
B．当海水上升时，阀门K1关闭，阀门K2开启
C．当海水下降时，该装置的工作状态类似于汽油机的排气冲程
D．夜间，蓄电池的化学能转化为电能
【答案】D
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】AC．海水下降时，气室的容积增大，其内部气体压强减小，阀门K1关闭，阀门K2开启，将空气吸入气室，类似于汽油机的吸气冲程，AC不符合题意；
B．海水上升时，气室的容积减小，其内部气体压强增大，阀门K1开启，阀门K2关闭，压缩后将空气推入工作室，B不符合题意；
D．夜间蓄电池给航标灯供电，蓄电池的化学能转化为电能，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】当海水下降时，气室的容积增大，压强减小，阀门K1关闭，阀门K2开启；当海水上升时，气室的容积减小，压强增大，阀门K2关闭，阀门K1开启。
8．（2021九上·崆峒期末）关于柴油机与汽油机的区别，下面叙述错误的是（ ）
A．柴油机的汽缸顶部有一个喷油嘴而没有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中吸入的是空气
C．柴油机可应用于轮船
D．汽油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高
【答案】D
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】AB.柴油机与汽油机的区别主要是在吸气冲程过程中，汽油机吸入的是汽油和空气，而柴油机吸入的是柴油；在做功冲程，汽油机由火花塞点燃燃气，而柴油机是在喷油嘴喷入柴油后压燃；AB正确，不符合题意；
C．柴油机由于比汽油机压缩更充分，功率更大可以在一些如轮船、装载机等重型机械上使用，C正确，不符合题意；
D．在压缩冲程中，柴油机只压缩气体比汽油机对空气和汽油的压缩程度更高，D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】
不同点 吸入的物质 结构 点燃方式 气压 效率
汽油机 空气和汽油的混合物 气缸顶部有个火花塞 点燃式 气压较小 低
柴油机 空气 气缸顶部有一个喷油嘴 压燃式 气压较大 高
9．（2021九上·江油期末）关于四冲程汽油机，下列说法中正确的是（ ）
A．在吸气冲程，吸入气缸内的是空气
B．在压缩冲程，燃料燃烧，内能转化为化学能
C．汽油机的效率一般比柴油机的低
D．在排气冲程，进气门和排气门都打开
【答案】C
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】A．四冲程汽油机，在吸气冲程，吸入气缸内的是汽油和空气的混合物，A不符合题意；
B．从能量转化的角度看，四冲程内燃机在压缩冲程末燃料燃烧将化学能转化为内能，B不符合题意；
C．柴油机在压缩冲程中压缩程度更大，压缩冲程末空气温度更高，喷油嘴喷出的柴油与空气接触更充分，提高柴油的烧燃率，所以柴油机属于压燃式，柴油机的机械效率更高，汽油机的效率低，C符合题意；
D．排气冲程，进气门关闭，排气门打开，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，各冲程的特点不同，因此根据气门的状态和活塞的运行方向确定冲程；并且只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能。
10．（2021九上·昌黎期中）如图所示，将铁丝快速弯折十余次，弯折处温度升高，该过程与四冲程汽油机哪一个冲程能量转化相同？（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【答案】B
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】将铁丝快速弯折十余次，弯折处温度升高，该过程属于机械能转化为内能，吸气冲程和排气冲程不涉及能量转化，压缩冲程为机械能转化为内能，做功冲程为内能转化为机械能，B符合题意，ACD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】弯折物体是做功改变内能，机械能转化为内能，和汽油机的压缩冲程相同。
二、填空题
11．（2022九下·南雄开学考）有一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速是1200r/min.那么该柴油饥每秒完成 个冲程，做功 次.除做功冲程外，其它三个冲程的完成都是依靠飞轮的 。
【答案】40；10；惯性
【知识点】热机
【解析】【解答】飞轮转速是1200r/min=20r/s，飞轮转动一周完成两个冲程，所以该柴油饥每秒完成40个冲程。四个冲程为一个工作循环，一个工作循环对外做功一次，所以该柴油机完成10个工作循环，对外做功10次。
除做功冲程外，其它三个冲程的完成都是依靠飞轮的惯性运动。
【分析】热机工作过程：飞轮转动一周完成两个冲程，四个冲程为一个工作循环，一个工作循环对外做功一次。
12．（2021九上·崇左期末）2021年5月29日，搭载天舟二号货运飞船的长征七号遥三运载火箭在文昌航天发射场成功升空。在发射升空过程中，火箭动能 ，机械能 （均选填“变大”“变小”或“不变”）。月球车在月球上行驶时， （选填“能”或“不能”）用内燃机驱动。
【答案】变大；变大；不能
【知识点】动能和势能的大小变化；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】火箭发射升空过程中，火箭速度增大，动能与质量和速度有关，速度变大，则动能变大；火箭高度增大，重力势能与高度和质量有关，重力势能增大，机械能为动能与势能总和，则机械能变大。
内燃机是把内能转化成机械能的机器，汽油机吸气冲程吸入空气和汽油混合气，柴油机吸气冲程吸入空气，而月球上是真空，故月球车在月球上行驶时不能用内燃机驱动。
【分析】动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。注意分析能量转化时，就看什么能量减少了，什么能量增加，总是减少的能量转化为增加的能量。
柴油机吸气冲程吸入空气，而月球上是真空，故月球车在月球上行驶时不能用内燃机驱动。
13．（2021九上·高要期末）如图是四冲程汽油机工作循环中的 冲程，为了能够及时将汽油机工作时产生的大量热量带走，通常采用水循环的方式，这是利用了水的 较大的性质，已知该内燃机的飞轮转速为1800r/min，则1s内做功 次。
【答案】做功；比热容；15
【知识点】比热容；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】由图可知，两个气门关闭，火花塞产生电火花，活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功，是做功冲程。
汽车的散热器可用水做冷却剂，是因为水的比热容比较大，在相同条件下与其他物质相比升高相同的温度时可以吸收更多的热量，降低发动机的温度。
内燃机的飞轮转速为1800r/min=30r/s
表示每秒飞轮转动30转，要经过60个冲程，对外做功15次。
【分析】汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，各冲程的特点不同，因此根据气门的状态和活塞的运行方向确定冲程；并且只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能。一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周。
14．（2021九上·杜尔伯特期末）一台汽油机飞轮的转速为3600 r/min，在1s内汽油机对外做了 次功。汽油机用水作冷却液，是利用水的 大的特点。
【答案】30；比热容
【知识点】比热容；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】已知，一台汽油机飞轮的转速为3600 r/min，在1s内飞轮转动60圈，飞轮转动2圈对外做功1次，则在1s内汽油机对外做了30次功。
比热容是表征物质吸放热性能的重要指标，汽油机用水作冷却液，是利用水的比热容大的特点。
【分析】汽油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。
水的比热容较大，质量相同的水和其它物质相比，升高相同的温度，水吸收的热量多。
15．（2021九上·富川期末）汽油机工作时将机械能转化为内能的是 冲程；发动机的散热器用水做冷却剂，是由于水的 较大的缘故。
【答案】压缩；比热容
【知识点】比热容；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】汽油机的四个冲程中，实现将机械能转化成内能的是压缩冲程。
汽车发动机工作过程中，不可避免地产生很多热量，这些热量如不及时带走会影响机器的正常工作，在质量和升高的温度相同时，与其它液体比较，因为水的比热容最大，所以吸收的热量最多，冷却效果最好。
【分析】汽油机工作时，压缩冲程将机械能转化为内能；水的比热容较大，便于对物体降温。
16．（2021九上·潮州期末）汽油机是热机的一种，如图甲所示是一台单缸四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在 冲程，其能量转化情况与 （选填“乙”或“丙”）图相同，如果此汽油机1s做功20次，则汽油机1s完成 个冲程。
【答案】做功；乙；80
【知识点】做功改变物体内能；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】由图甲可知，进气门和排气门关闭，活塞向下运动，因此是做功冲程。
汽油在气缸内燃烧时将化学能转化为了内能；乙图对试管中的水加热，试管中水蒸气的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，该过程将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，该过程将机械能转化为内能；因此与做功冲程原理相同的是乙实验。
四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次，汽油机每秒内对外做功20次，完成了80个工作冲程。
【分析】汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，各冲程的特点不同，因此根据气门的状态和活塞的运行方向确定冲程；并且只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能。一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周。
改变物体的内能两种方法：做功和热传递，这两种方法对改变物体的内能是等效的。物体对外做功，物体的内能减小；外界对物体做功，物体的内能增大。物体吸收热量，当温度升高时，物体内能增大；物体放出热量，当温度降低时，物体内能减小。
17．（2021九上·增城期末）如图，水加热一段时间，橡皮塞被“喷”出。橡皮塞受水蒸气压力飞出的过程，水蒸气的 能主要转化为 的机械能。这个过程的能量转化形式与热机 冲程相同。
【答案】内；橡皮塞；做功
【知识点】做功改变物体内能；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】试管内的水蒸气当用酒精灯加热一定程度时，水蒸气会对塞子做功，将水蒸气的内能会转化为塞子的机械能；此过程与汽油机的做功冲程类似，在做功冲程中也是燃气的内能转化为活塞的机械能。
【分析】内能对外做功时，转化为机械能，汽油机的做功冲程的能量变化与此相同。
18．（2021九上·三水期末）如图是单缸四冲程汽油机的 冲程，此冲程中气缸内气体内能逐渐 （选填“增大”或“减小”）。此汽油机的飞轮速度是1800r/min，则汽油机每秒对外做功 次。
【答案】压缩；增大；15
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】图中的两气门闭合、活塞上行，所以是压缩冲程。
活塞向上运行，气缸内的容积变小，活塞压缩气体做功，气缸内气体内能逐渐增大。
此汽油机的飞轮速度是1800r/min，则该飞轮每秒钟转30圈，因为一个工作循环飞轮转2圈，做功1次，则汽油机每秒对外做功15次。
【分析】汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，各冲程的特点不同，因此根据气门的状态和活塞的运行方向确定冲程；并且只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能。一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周。
19．（2021九上·电白期末）家用轿车常用汽油机驱动，四冲程汽油机在 冲程将一部分内能转化为机械能，其余的内能会使轿车发动机周围温度急剧升高，影响发动机正常工作。汽车中常利用水来散热，因为水的 较大，这是利用 的方式降低发动机的温度。
【答案】做功；比热容；热传递
【知识点】热传递改变物体内能；比热容；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】汽油机工作时，在做功冲程中，燃气膨胀做功，将内能转化为机械能。
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，所以汽车发动机用水来冷却，这是通过的热传递的方式来改变发动机的内能。
【分析】汽油机的做功冲程将内能转化为机械能；温度不同的物体间，通过热传递改变内能。
20．（2021九上·瑶海期末）冬天手冷的时候，可以通过两手互搓的方法使手变暖，这一过程中发生的能量转化与四冲程汽油机的 冲程能量转化相同。
【答案】压缩
【知识点】做功改变物体内能；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】两手互搓时，手克服摩擦做功，将机械能转化为内能，使得手变暖，而四冲程汽油机的工作过程中，在压缩冲程也是将机械能转化为内能，与这一过程中发生的能量转化相同。
【分析】做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能。
21．（2021九上·江油期末）如图所示，把一个薄壁金属管固定在支架上，管中装一些酒精，然后用软木塞塞紧。用绳子缠绕在金属管上，迅速来回拉动绳子，过一会儿会看到软木塞被顶开。根据实验现象回答下列问题：
（1）酒精蒸汽将木塞顶开的过程，酒精蒸汽的内能 ，软木塞的机械能 （选填“增加”“不变”或“减少”）；
（2）上述（1）的过程中能量的转化与四冲程汽油机工作时的 冲程相同。
【答案】（1）减少；增加
（2）做功
【知识点】做功改变物体内能；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】（1）木塞被酒精蒸气顶出，是筒内酒精蒸气膨胀对塞子做功，酒精蒸气的内能减少，酒精蒸气内能转化为木塞的机械能，木塞的机械能增加。
（2）汽油机的做功冲程是将内能转化为机械能，故酒精蒸汽将木塞顶开过程中的能量转化与汽油机的做功冲程相同。
【分析】（1）做功可以改变物体的内能，外界对物体做功时，机械能转化为内能，物体内能增大，当物体对外做功时，物体的内能转化为机械能，物体的内能减小。
（2）热机的一个工作循环有吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，其中压缩冲程机械能转化成内能，做功冲程内能转化成机械能。
三、实验探究题
22．（2019九上·汕头月考）如图为四缸发动机图，其工作原理为：四个气缸的活塞连在一根曲轴上，并使各气缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个气缸在做功，其他三个气缸分别在做吸气、压缩和排气工作。有一台四缸发动机，其主要技术指标如下表所示。其中排量等于四个气缸工作容积的总和，气缸工作容积指活塞从气缸顶部到底部所扫过的容积，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。则：
排量 2L
输出功率 120 kW
转速 6 000 r/min
（1）该汽车发动机的单缸排量为 L，它的 冲程是把内能转化为机械能，从而获得动力。
（2）该汽车发动机每分钟对外做功 次，每分钟对外做功 J。
（3）在每个做功冲程里，发动机做功W= J。在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为 ，式中p表示燃气对活塞的压强，则p= Pa（1L=10-3m3）。
【答案】（1）0.5；做功
（2）12000；
（3）600；
【知识点】功率计算公式的应用；内燃机的四个冲程；压强的大小及其计算
【解析】【解答】(1)因为四缸总排量为2L，单缸排量： 在做功冲程中，燃气对外做功，将内能转化为机械能；(2)由表格信息可知，4缸发动机转速为6000r/min，即每分钟转6000周，在飞轮转动的每半周里都有一个汽缸在做功，所以发动机每分钟对外做功12000次；已知输出功率：
所以由 得每分钟做功： (3)发动机每分钟做功 ，因为每分钟做功12000次，所以每个做功冲程做功： 汽车发动机的单缸排量：
所以由 得燃气对活塞的压强：
【分析】（1）根据总排气量，计算单缸排气量；内燃机做功冲程将内能转化为机械能；（2）根据汽油机飞轮转数可以计算做功数，根据功率和时间的乘积计算做功多少；（3）根据功和做功次数的比值计算每次做功多少；根据功和气体体积的比值计算压强大小。
23．（2019九上·江门月考）
（1）一台单缸四冲程汽油机在一个工作循环中消耗了10g汽油（汽油的热值为 ），这些汽油完全燃烧产生的热量是 J。剩余的汽油比热容 （选填“改变”“不变”），热值 （选填“改变”“不变”）。
（2）如果这台汽油机的效率为30%，则一个工作循环中输出的有用机械能为 J。若该汽油机的转速为3000r/min，则该汽油机每秒钟有 冲程，对外做功 次。
【答案】（1）4.6×105；不变；不变
（2）1.38×105；100；25
【知识点】热量的计算；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】(1)汽油完全燃烧产生的热量Q放=mq=0.01kg×4.6×107J/kg=4.6×105J汽油燃烧掉一些后，质量变小，但物质种类不变，而比热容和热值都是燃料的一种特性，所以剩下汽油的比热容和热值均不变。(2)由 可知，一个工作循环中输出的有用机械能W有＝W总×η＝4.6×105J×30%=1.38×105J由题知，飞轮转速是3000r/min，因为一个工作循环（包括4个冲程）中飞轮转动2圈才对外做功1次，所以汽油机每分钟可以做功1500次，则每秒钟做功25次，每秒完成100个冲程。
【分析】（1）燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃烧是否充分燃烧没有关系，结合汽油逇热值和质量求解热量即可；
（2）汽油机工作一个循环，包含四个冲程，活塞往返运动两次，曲轴连杆转动两周，对外做功一次，结合题目条件计算即可。
24．（2019九上·天河期末）
（1）图1是冰的熔化实验，这是通过 的途径改变物体的内能
（2）如图2把燃料放在带活塞的厚玻璃筒里，把活塞迅速上压，此过程瓶内气体的内能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（3）燃料燃烧，产生高温高压的气体把活塞往下推，这样就做成了一台简易的内燃机，此过程的能量转化情况是 ，这个过程与图3汽油机哪个冲程的能量转化情况相同？ （填字母），
（4）如图4是某台汽油机的能量流向图，这台汽油机的效率多大？ 写出一条提高汽油机效率的措施：
（5）在汽油机中，燃料在汽缸内燃烧，而且燃料与空气混合充分，燃烧得比较完全，因此汽油机的效率比蒸汽机更 （选填“高”或“低”）
【答案】（1）热传递
（2）增大
（3）内能转化为机械能；C
（4）30%；让汽油燃烧更充分
（5）高
【知识点】热传递改变物体内能；内燃机的四个冲程；机械效率
【解析】【解答】解：（1）冰熔化时，吸收热量，其内能增大，故冰熔化是通过热传递改变物体的内能；（2）压缩筒内的空气，机械能转化为筒内空气的内能，则筒内空气的内能增大，温度升高；（3）燃料燃烧时，产生高温高压的气体对活塞做功，内能转化为机械能；
此过程与汽油机的做功冲程的能量转化情况相同，在做功冲程中也是将燃气的内能转化为活塞的机械能，
如图3，A图中，两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程；
B图中，排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程；
C图中，两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程；
D图中，进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程。
故答案为：C；（4）由发动机的能量流向图可知，该汽油机的效率为（即输出有用功在燃料完全放出热量中的百分比）：η＝100%﹣33%﹣30%﹣7%＝30%；
根据图示的能量流向图可知，要提高汽油机效率，可让汽油燃烧更充分、减少尾气带走的热量、减少热量散失、减小摩擦做功。（5）汽油机中，燃料在汽缸内燃烧，而且燃料与空气混合充分，燃烧得比较完全，因此汽油机的效率比蒸汽机更高。
故答案为：（1）热传递；（2）增大；（3）内能转化为机械能；C；（4）30%；让汽油燃烧更充分；（5）高。
【分析】（1）改变物体的内能两种方法：做功和热传递，这两种方法对改变物体的内能是等效的.物体对外做功，物体的内能减小；外界对物体做功，物体的内能增大.物体吸收热量，当温度升高时，物体内能增大；物体放出热量，当温度降低时，物体内能减小.
（3）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；汽油机四个冲程中压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能.
（4）根据热机效率的概念，计算出输出有用功在燃料完全放出热量中的百分比便可知汽油机的效率；根据热能的损失来判断提高机械效率的措施.
（5）不同的热机效率不同，蒸汽机最低.
25．（2017九上·海安期中）随着人们生活水平的不断提高，各种小汽车已经走进我们的家庭．小汽车的一些设计和使用过程中的许多现象与物理知识有关，请你用学过的物理知识解答下面的问题：
（1）普通的小汽车用的是汽油机，图甲所示的是 冲程，这个冲程中燃料通过燃烧将 能转化为燃气的 能．为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这是通过 的方式减少汽缸内能，用水来冷却汽缸是因为水的 较大．
（2）太阳能汽车利用太阳能来驱动，真正实现了零排放，有效地减少了对环境的污染．某太阳能汽车如图乙，质量为450kg，顶部安装了太阳能电池板．若汽车上的太阳能电池板的有效面积为6m2，它正对太阳时太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为1.2×103J/(m2·s)，电池的输出功率为2.1kW，则将太阳能转化为电能的效率为 ，如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为80%，当汽车在水平面上匀速行驶时，受到的牵引力为80N，则汽车的行驶速度为 m/s．
（3）太阳能汽车采用四轮鼓式制动，有效地减少了制动距离．太阳能汽车在制动过程中动能在不断的 （增大/减少/不变）．通过测量获得汽车以不同速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离），数据如下表所示：
请在图中描点作出s- v2图象 ，写出s和v的定量关系式s= ，当轿车速度为8m/s时对应的制动距离是 m．
【答案】（1）做功；化学；内；热传递；比热容
（2）29.2%；21
（3）减少；；；8
【知识点】热机；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】 (1)内燃机的一个工作循环有四个冲程，即吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，在做功冲程中，活塞由上向下气缸内的高压高温物质，即对活塞做功，使得内能转化为机械能；同时为了避免汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，即通过水吸收热量而使得气缸温度降低，这是通过热传递的方式改变内能的；在这里我们之所以选择用水作为冷却剂，源于水的比热容最大，即相同质量的水和其他的液体相比较时，若都是升高1℃时，水能吸收的热量最多，故用水冷却效果最好；
(2)电池的输出功率：P电池=2100W；太阳光照射的辐射功率为；P太阳=1.2×103W/m2×6m2=7.2×103W；太阳能转化为电能的效率：
因为电能最终转化为机械能的效率为80%，所以P机械=P电池×η′=2100W×80%=1680W；
由公式P=Fv得：
(3)太阳能汽车在制动过程中质量不变，速度变小，动能变小；
根据表中的数据，在坐标图中先画点，再描线，注意横坐标准速度的平方，纵坐标为距离．如图所示：
根据表中数据和图象反映的规律可知， ；当轿车速度为8m/s时对应的制动距离约是8m．
故答案为：(1) 做功；化学；内；热传递；比热容 (2) 29.2%；21 (3)减少 ；图略； ； 8
【分析】 (1)理解内燃机的四个冲程中，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；
(2)本题考查了学生对汽车效率的理解，再根据公式P=Fv计算出速度；
(3)根据表格中的数据画出图像，找出当牵引力为80N，对应的汽车行驶速度.
四、计算题
26．（2020九上·庆阳期中）一单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为600r/min，做功冲程中燃气对活塞的平均压强为5× Pa(设压强在此冲程中保持不变)，活塞行程为0.2m，活塞的横截面积为100 ，求汽油机的做功功率。
【答案】解：根据公式 可得，燃气对于活塞的压力为
燃气每次做功为
汽油机一分钟内做功的次数为
则燃气一分钟内做的功为
汽油机的功率为
答：汽油机的做功功率为5000W。
【知识点】功率的计算；内燃机的四个冲程；压强的大小及其计算；功的计算及应用
【解析】【分析】根据压强和受力面积的乘积计算压力；利用力和距离的乘积计算功的大小；根据总功和时间的比值计算功率的大小。
五、简答题
27．热机的发展和应用推动了社会的快速发展．但热机使用时不可避免地要损失一部分能量，并对环境造成一定的污染．请指出热机工作时存在的各种能量损失和可能造成的环境污染．
【答案】解：热机工作时存在的各种能量损失：
热机排出的废气仍有很高的温度，因此要损失一部分内能，另外还有燃烧不充分和克服摩擦要做功等；会造成的污染有：①尾气排放造成的污染；②燃料燃烧排放的烟尘使大气变得十分混浊（粉尘）；③废渣污染（未烧尽的残渣）；④噪声污染．
【知识点】热机
【解析】【解答】(1)热机工作时存在的各种能量损失：热机排出的废气仍有很高的温度，因此要损失一部分内能，另外还有燃烧不充分和克服摩擦要做功等；(2)会造成的污染有：①尾气排放造成的污染；②燃料燃烧排放的烟尘使大气变得十分混浊(粉尘)；③废渣污染(未烧尽的残渣)；④噪声污染。
【分析】热机排出的废气仍有很高的温度，因此要损失一部分内能，另外还有燃烧不充分和克服摩擦要做功等，会造成的污染有：①尾气排放造成的污染；②燃料燃烧排放的烟尘使大气变得十分混浊(粉尘)；③废渣污染(未烧尽的残渣)；④噪声污染.
28．在我们的生活中很多时候都要用到内燃机，请你说出内燃机一个工作循环有哪几个冲程？同时从能量转化的角度看，说出其中两个冲程的能量转化？
【答案】解：内燃机的一个工作循环有四个冲程，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程以及排气冲程．
在内燃机的四个冲程中，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．
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】内燃机的一个工作循环有四个冲程，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程以及排气冲程。在内燃机的四个冲程中，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。
【分析】内燃机可分为汽油机和柴油机，它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程.一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周.
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