14.1 热机
基础达标
一、单选题
1．以下机械属于内燃机的是（ ）
A．火箭喷气发动机 B．汽油机 C．滑轮组 D．洗衣机
2．如图，用酒精灯加热试管中的水，水沸腾后所产生的水蒸气将软木塞冲起。水蒸气冲起软木塞的过程相
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
3．2022 年 11 月 29 日，搭载神舟十五号载人飞船的长征二号 F 遥十五运载火箭在酒泉
卫星发射中心成功发射。与火箭点火升空过程中能量转化相同的是内燃机的（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
4．如图为汽油机工作过程中某冲程的示意图，此冲程是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
5．下图是四冲程汽油机的工作示意图。从能量转化的角度看，机械能转化为内能的冲程 是
（ ）
A． B． C． D．
6．如图所示是汽油机工作的某一冲程，关于该冲程及其能量转化的说法正确的是（ ）
A．吸气冲程，内能转化为机械能 B．压缩冲程，内能转化为机械能
C．做功冲程，内能转化为机械能 D．排气冲程，机械能转化为内能
7．关于汽油机和柴油机描述正确的是（ ）
A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中，柴油和空气的混合物进入汽缸
C．做功冲程中，燃料释放的能量 100%转化为机械能
D．排气冲程中，废气带走了燃料释放的大部分能量
8．如图为四冲程汽油机工作示意图，下列说法正确的是（ ）
A．依靠飞轮惯性完成的冲程是甲、乙、丁
B．甲图冲程中能量转化是机械能转化为内能
C．飞轮转速 3000r/min，则该汽油机 1s 能做功 25 次
D．在一个工作循环中，工作过程依次是乙、甲、丁、丙
9．景颇族的祖先曾发明一种活塞式点火器，如图所示。以牛角做套筒，木质推杆前端粘附艾绒（一种很容
易被点燃的物质）。取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒即燃，随即将杆拔出，口吹立见火苗，
与手推杆入筒过程能量转化过程相同的冲程是（ ）
A． B． C． D．
10．如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，棉花会立即
燃烧，下压过程中活塞对筒内空气 ，空气的 能增大，该能量转化过程与汽油机的 冲程相同。
11．如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于 冲程，在该冲程将 能转化为 能。若该
汽油机每秒完成 60 个冲程，则每秒它对外做功 次。
能力提升
1．光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图，密闭气室中 N 2O4 在光照下会分解，使气室气压增大，推动
活塞右移，无光条件下发生逆反应；控制光照即可实现活塞往复运动。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
2．如图是流行于民间的玩具式走马灯，点燃底部蜡烛，热空气上升驱动扇叶转
动，它的能量转化和四冲程内燃机 冲程相同，某单缸四冲程内燃机的飞轮转速 1200r/min，则 1s 内该
内燃机对外做功 次；走马灯转动时，观众惊奇地看到纸片小人的影子动了起来，影子形成的原理
是 。
3．阅读下列短文，回答问题。
航速优化
船舶航行大多使用柴油发动机，航行时受到的阻力通常和航行速度的平方成正比。降低航速可以大大减小
航行阻力，发动机对推进设备做功的功率即推进功率就会大大减小，从而减少燃油消耗。但航速不是越小
越好，因为船舶航行过程中除了推进设备，还有其他辅助设备工作，需要发动机做功。航速减小后，一段
航程所需的航行时间就会延长，虽然推进功减少，但辅助功增加了。发动机要做的功包括推进功和辅助功
两部分，航速优化就是要找到合适的航速，使发动机做的总功减少，达到节能的目的。
（1）下面是柴油机工作时的四个冲程，其工作循环过程的正确顺序是： ；
A．压缩冲程 B．排气冲程 C．吸气冲程 D．做功冲程
在 冲程中，活塞对汽缸里的空气做功，使空气的 能急剧增加。冲程结束时，汽缸内空气
的温度已经超过燃油的燃点；
（2）若船舶以速度 v 匀速直线航行，航行时受到的阻力为 f=kv2（k 为常量），则理想情况下，推进功率和
速度的关系为 P 推= ；
（3）某船舶航行时，每公里航程的推进功、辅助功和航速的关系如图所示，则最省油的航速约为 m/s；14.1 热机
基础达标
一、单选题
1．以下机械属于内燃机的是（ ）
A．火箭喷气发动机 B．汽油机 C．滑轮组 D．洗衣机
【答案】B
【详解】AB．内燃机是一种热机，汽油机和柴油机都是内燃机，火箭喷气发动机是一种热机，不是内燃机，
燃料不是在汽缸内燃烧的，故 A 不符合题意，B 符合题意。
C．滑轮组是一种简单机械，不是内燃机，故 C 不符合题意；
D．洗衣机是一种电动机，不是内燃机，故 D 不符合题意。
故选 B。
2．如图，用酒精灯加热试管中的水，水沸腾后所产生的水蒸气将软木塞冲起。水蒸气冲起软木塞的过程相
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
【答案】C
【详解】水蒸气将软木塞冲起时，水蒸气的内能转化为木塞的机械能。
AD．吸气冲程和排气冲程中没有能量转化，故 AD 不符合题意；
B．汽油机的压缩冲程中，活塞的机械能转化为混合物的内能，与此不同，故 B 不符合题意；
C．汽油机的做功冲程中，燃气内能转化为活塞的机械能，与此过程相同，故 C 符合题意。
故选 C。
3．2022 年 11 月 29 日，搭载神舟十五号载人飞船的长征二号 F 遥十五运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发
射。与火箭点火升空过程中能量转化相同的是内燃机的（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【答案】C
【详解】火箭点火升空过程中把燃气的内能转化为火箭的机械能，而内燃机中将内能转化为的机械能的冲
程是做功冲程。故 ABD 不符合题意，C 符合题意。
故选 C。
4．如图为汽油机工作过程中某冲程的示意图，此冲程是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【答案】B
【详解】由图可知，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，因此是压缩冲程，压缩冲程中机械能转化为
内能。
故选 B。
5．下图是四冲程汽油机的工作示意图。从能量转化的角度看，机械能转化为内能的冲程是（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【详解】A．图中的冲程两气阀关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故 A 符合题意；
B．图中的冲程进气阀开启，排气阀关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，没有能量转化，故 B 不符合题意；
C．图中的冲程进气阀关闭，排气阀开启，活塞向上运动，是排气冲程，没有能量转化，故 C 不符合题意；
D．图中的冲程两气阀关闭，活塞向下运动，火花塞点火，是做功冲程，将内能转化为机械能，故 D 不符
合题意。
故选 A。
6．如图所示是汽油机工作的某一冲程，关于该冲程及其能量转化的说法正确的是（ ）
A．吸气冲程，内能转化为机械能 B．压缩冲程，内能转化为机械能
C．做功冲程，内能转化为机械能 D．排气冲程，机械能转化为内能
【答案】C
【详解】根据图中冲程中两个气门关闭、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，做功冲程是将高温高压燃气的内能转化为活塞运动的机械能，故 C 正确，ABD 错误。
故选 C。
7．关于汽油机和柴油机描述正确的是（ ）
A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中，柴油和空气的混合物进入汽缸
C．做功冲程中，燃料释放的能量 100%转化为机械能
D．排气冲程中，废气带走了燃料释放的大部分能量
【答案】D
【详解】A．汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故 A 错误；
B．柴油机在吸气冲程中，将空气吸入汽缸（没有吸入柴油），故 B 错误；
C．在做功冲程中，燃料燃烧释放的内能大部分需要克服摩擦、发生热传递而散失，只有一少部分转化为机
械能，故 C 错误；
D．在排气冲程中，排出的废气温度仍很高，废气带走了燃料释放的大部分能量，故 D 正确。
故选 D。
8．如图为四冲程汽油机工作示意图，下列说法正确的是（ ）
A．依靠飞轮惯性完成的冲程是甲、乙、丁
B．甲图冲程中能量转化是机械能转化为内能
C．飞轮转速 3000r/min，则该汽油机 1s 能做功 25 次
D．在一个工作循环中，工作过程依次是乙、甲、丁、丙
【答案】C
【详解】D．甲图中两气门都关闭，火花塞点火，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程；乙图中进气门开
启，排气门关闭，气体流入汽缸，是吸气冲程；丙图中排气门开启，进气门关闭，气体流出汽缸，是排气
冲程；丁图中两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程；所以正确的排序是乙、丁、甲、丙，
故 D 错误；
A．内燃机的一个工作循环有四个冲程，只有在做功冲程中使机器获得动力，内能转化为机械能，其它三个
冲程均为辅助冲程，依靠飞轮惯性完成，即依靠飞轮惯性完成冲程的是乙、丙、丁，故 A 错误；
B．甲图是做功冲程，做功冲程中内能转化为机械能，故 B 错误；
C．四冲程汽油机的飞轮转速为 3000r/min，则该飞轮 1s 转 50 圈，因为一个工作循环飞轮转 2 圈，完成四
个工作冲程，做功 1 次，所以 1s 飞轮转 50 圈，共 25 个工作循环，共 100 个冲程，共做功 25 次，故 C 正
确。
故选 C。
9．景颇族的祖先曾发明一种活塞式点火器，如图所示。以牛角做套筒，木质推杆前端粘附艾绒（一种很容
易被点燃的物质）。取火时，一手握住套筒，另一手猛推推杆，艾绒即燃，随即将杆拔出，口吹立见火苗，
与手推杆入筒过程能量转化过程相同的冲程是（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【详解】封闭的气体被推杆压缩过程中，活塞对气体做功，气体内能增加，是机械能转化为内能；汽油机
的压缩冲程是机械能转化为内能的冲程，与上述能量转化相同；
A．两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，机械能转化为内能，故 A 符合题意；
B．排气门开启，活塞上行，废气被排出汽缸，是排气冲程，没有发生能量转化，故 B 不符合题意；
C．两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，火花塞喷出电火花，是做功冲程，内能转化为机械能，故 C
不符合题意；
D．进气门开启，活塞下行，燃料和空气的混合物进入汽缸，是吸气冲程，没有发生能量转化，故 D 不符
合题意。
故选 A。
10．如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，
棉花会立即燃烧，下压过程中活塞对筒内空气 ，空气的 能增大，该能量转化过程与
汽油机的 冲程相同。
【答案】 做功 内 压缩
【详解】[1][2]将活塞迅速下压，活塞对压缩引火仪内的空气做功，活塞的机械能转化为空气的内能，空气
内能增大，温度升高，达到棉花的着火点而燃烧。
[3]汽油机的压缩冲程中，活塞压缩汽油和空气的混合物做功，活塞的机械能转化为混合气体的内能，所以
与该过程的能量转化与汽油机的压缩冲程相同。
11．如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于 冲程，在该冲程将 能转化为
能。若该汽油机每秒完成 60 个冲程，则每秒它对外做功 次。
【答案】 压缩冲程 机械能 内能 15
【详解】[1][2]由图知道，进气门和排气门都是关闭的，活塞向上运动，可以判断是压缩冲程。
[3]压缩冲程中机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能，排气和吸气冲程没有能的转化。
[4]热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，若该汽
油机每秒完成 60 个冲程，则每秒它对外做功 15 次，飞轮转动 30 周。
能力提升
1．光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图，密闭气室中 N 2O4 在光照下会分解，使气室气压增大，推动
活塞右移，无光条件下发生逆反应；控制光照即可实现活塞往复运动。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
【详解】当活塞右移时，活塞对外做功，则该过程相当于汽油机四个冲程中的做功冲程。故 C 符合题意，
ABD 不符合题意。
故选 C。
2．如图是流行于民间的玩具式走马灯，点燃底部蜡烛，热空气上升驱动扇叶转动，它的能量转化和四冲程
内燃机 冲程相同，某单缸四冲程内燃机的飞轮转速 1200r/min，则 1s 内该内燃机对外做功 次；
走马灯转动时，观众惊奇地看到纸片小人的影子动了起来，影子形成的原理是 。
【答案】 做功 10 光的直线传播
【详解】[1]点燃蜡烛时，气体温度升高，气体的密度变小，热空气就会向上运动，运动的热空气推动扇叶
转动，运动的热空气对外做功，将内能转化为机械能，该过程和四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相同。
[2]飞轮转速是 1200r/min＝20r/s，表示每秒飞轮转动 20 圈，内燃机完成 10 个工作循环，对外做功 10 次。
[3]光现象中，影子形成的原理是光的直线传播。
3．阅读下列短文，回答问题。
航速优化
船舶航行大多使用柴油发动机，航行时受到的阻力通常和航行速度的平方成正比。降低航速可以大大减小
航行阻力，发动机对推进设备做功的功率即推进功率就会大大减小，从而减少燃油消耗。但航速不是越小
越好，因为船舶航行过程中除了推进设备，还有其他辅助设备工作，需要发动机做功。航速减小后，一段
航程所需的航行时间就会延长，虽然推进功减少，但辅助功增加了。发动机要做的功包括推进功和辅助功
两部分，航速优化就是要找到合适的航速，使发动机做的总功减少，达到节能的目的。
（1）下面是柴油机工作时的四个冲程，其工作循环过程的正确顺序是： ；
A．压缩冲程 B．排气冲程 C．吸气冲程 D．做功冲程
在 冲程中，活塞对汽缸里的空气做功，使空气的 能急剧增加。冲程结束时，汽缸内空气
的温度已经超过燃油的燃点；
（2）若船舶以速度 v 匀速直线航行，航行时受到的阻力为 f=kv2（k 为常量），则理想情况下，推进功率和
速度的关系为 P 推= ；
（3）某船舶航行时，每公里航程的推进功、辅助功和航速的关系如图所示，则最省油的航速约为 m/s；
【答案】 CADB 压缩 内 kv3 6 【详解】（1）[1]四冲程柴油机工作时，依次有吸
气、压缩、做功、排气四个冲程，即四个冲程工作循环过程的正确顺序是 CADB。
[2][3]在柴油发动机的工作循环中，在压缩冲程中，活塞对汽缸里的空气做功，将机械能转化为内能，使空
气的内能急剧增加。
（2）[4]若船舶以速度 v 匀速直线航行，航行时受到的阻力与牵引力是一对平衡力，大小相等；根据P = Fv
可知，推进的功率为
P 推=Fv=fv=kv2×v=kv3
（3）[5]根据图像可知，当推进功为 2×108J，辅助功为 5×108J 时，推进功和辅助功的和是 7×108J，是最小
的，此时对应的速度为 6m/s。
