人教版物理九年级（全册）同步练习14.1热机（培优卷）
一、选择题
1．（2024九上·清新期中）如图所示是四冲程汽油机的剖面图，下列关于其四个冲程的描述错误的是
A．吸气冲程中，吸入的是汽油与空气的混合物
B．每一个冲程，活塞刚好往返一次
C．压缩冲程中，机械能转化为内能
D．做功冲程中，燃料燃烧释放的内能中一部分转化为机械能
【答案】B
【知识点】热机；热机的四个冲程
【解析】【解答】 A.四冲程汽油机吸气冲程吸入的是空气和汽油的混合物，故A正确不合题意；
B.每两个冲程，活塞刚好往返一次，故B错误符合题意；
C.在压缩冲程中，是机械能转化为内能，故C正确不合题意；
D.做功冲程中，燃气对外做功，燃料释放的内能中一部分转化为机械能，故D正确不合题意。
故选B。
【分析】 内燃机的四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，将内能转化为机械能；压缩冲程把机械能转化为内能。汽油机在吸气冲程中，吸入的是汽油与空气的混合物；内燃机一个工作循环，活塞往复2次，包含4个冲程。
2．（2023九上·蓬江期末）用酒精灯给试管中的水加热，如图所示，在软木塞被冲出试管口的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能增大
B．水蒸气的内能转化为软木塞的机械能
C．软木塞的机械能转化为水蒸气的内能
D．能量的转化形式与热机压缩冲程能量转化相同
【答案】B
【知识点】做功改变物体内能；热机
【解析】【解答】ABCD．软木塞被冲出试管口的过程中，水蒸气内能转换为塞子的机械能，水蒸气的内能减小，能量转化为内能转化为机械能，和做功冲程相同，故B正确，ACD错误；
故选B。
【分析】1、加热水使得瓶塞喷射，通过热传递使得水的温度升高，吸收热量，水不断汽化为水蒸气，水蒸气内能增加，转化为瓶盖的机械能，水的内能减小，温度降低，水蒸气遇冷液化为小水珠。
2、压缩冲程：进气后关闭，排气口关闭，活塞上移，能量转化为机械能转化为内能，气缸内空气内能增加；做功冲程：进气后关闭，排气口关闭，火花塞点燃，高温高压的气体推动活塞下移，气体内能减小，能量转化为内能转化为机械能。
3．热机的广泛使用已成为一个国家工业化程度的标志，人类的现代生活已越来越离不开各种热机，热机从根本上改变着我们的世界．下列相关说法正确的是（ ）
A．热机是把内能转化为机械能的装置
B．内燃机完成一个工作循环对外做功两次
C．使用热值大的燃料可提高热机效率
D．采取有效措施可以使热机效率达到100%
【答案】A
【知识点】热机
【解析】【解答】解：A．热机是利用内能来工作的机器，其中能量的转化是将内能转化为机械能的机械，故A正确；
B．四冲程内燃机的一个工作循环包括四个冲程，一个工作循环对外做一次功，故B不正确；
C．燃料的热值是燃料的特性，燃料的热值大，只能说明完全燃烧1kg的燃料放出的热量多，而热机的效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，采用使用热值大的燃料，并不能提高热机的效率，故C不正确；
D．热机工作时，总要克服摩擦做功、总有部分能量散失到空中，用来做有用功的能量一定小于燃料完全燃烧产生的能量，所以热机效率一定小于1，故D不正确．
故选A．
【分析】（1）热机是将内能转化为机械能的机器；
（2）四冲程内燃机的一个工作循环包括四个冲程，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程；
（3）燃料的热值：1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值；热机的效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比；
（4）热机的效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，减少热的损失，可以提高效率．
4．（2024九上·石家庄月考）如图a为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断不正确的是（ ）
A．图a中气缸内的蒸气体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力
B．气缸内的蒸气推动活塞时，内能减小
C．从能量转化角度讲，蒸气弹射装置工作时与图乙所示的原理相似
D．丙冲程的能量转化与烧水时水蒸气把壶盖顶起来的能量转化相同
【答案】C
【知识点】做功改变物体内能；热机；热机的四个冲程
【解析】【解答】A．图 a 中汽缸内的蒸气体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力，故A正确；
B．气缸内的蒸气推动活塞时，将内能转化为机械能，内能减小，故 B正确；
C．蒸气弹射装置工作时将内能转化为机械能，与丙图做功冲程原理相似，故C错误；
D．烧水时水蒸气把壶盖顶起来，将内能转化为机械能，与丙图做功冲程能量转化相同，故D正确。
故选：C。
【分析】蒸气弹射装置工作时将内能转化为机械能；
甲图进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，为吸气冲程；
乙图两个气门关闭，活塞向上运动，将机械能转化为内能，为压缩冲程；
丙图两个气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，将内能转化为机械能，为做功冲程；
丁图进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程。
5．（2024九上·湖南期中）如图所示，用酒精灯对试管加热，等水沸腾后，可以看到蒸汽把软木塞顶跑。下列说法正确的是（ ）
A．用酒精灯加热试管，水内能的增加是通过做功的方式实现的
B．蒸气把软木塞顶跑的过程，实现了内能向机械能的转化
C．蒸气把软木塞顶跑的过程，相当于汽油机的压缩冲程
D．试管口出现的白雾是水汽化后形成的水蒸气
【答案】B
【知识点】液化及液化放热；做功改变物体内能；热传递改变物体内能；热机
【解析】【解答】A．加热水的过程中，酒精灯火焰的温度较高，水温较低，符合热传递的条件，所以通过热传递的方式，使水的内能增加，故A错误；
BC．蒸气把软木塞顶跑的过程，水蒸气内能对软木塞做功，转化为软木塞的机械能，相当于热机的做功冲程，故B正确，C错误；
D． 试管口出现的白雾是水液化后形成的水蒸气 ，故D错误。
故选B。
【分析】加热水使得瓶塞喷射，通过热传递使得水的温度升高，吸收热量，水不断汽化为水蒸气，水蒸气内能增加，转化为瓶盖的机械能，水的内能减小，温度降低，水蒸气遇冷液化为小水珠。
6．（2024九上·武汉月考）图1甲为注射器，在室温恒为T1的环境中，老师快速向下推动活塞压缩针筒内的气体后松手，活塞即刻被向上弹起，此过程中针筒内均处于密封，针筒内物质均处于气态，针筒内气体温度随时间变化图像如图1乙，（由于气体分子间距比较大，此实验过程不考虑分子势能的变化），则说法正确的个数是（ ）
①活塞下压时，是通过做功改变针筒内气体的内能
②t1-t2过程的能量转化与图2中丙相同
③密封气体在t2时刻的内能小于t3时刻的内能
④活塞静止后，密封气体的温度最终保持在 T2
⑤图2丙存在化学能能转化成内能的过程
⑥若图 2 内燃机飞轮转动速度为3600r/ min，则每秒完成涉及内能和机械能相互转化的冲程有30次
A．2个 B．3 个 C．4个 D．5个
【答案】A
【知识点】热机；热机的四个冲程
【解析】【解答】①活塞下压时，压缩气体做功，是通过做功改变针筒内气体的内能，故①正确；
②乙图是内燃机的压缩冲程，该过程是机械能转为内能，应该对应的是密封气体内能增加的那一段过程，即t1～t2过程，故②错误；
③由图知道，密闭气体的质量不变，t2时刻温度比t3时刻的高，因此t2时刻气体内能更大，故③错误；
④装置会与周围的空气发生热传递，最终会与室温平衡，温度相等，所以最终温度为T1，故④错误；
⑤图2丙中，两气门都关闭，活塞下行，是做功冲程，将内能转化为机械能，故⑤正确；
⑥若图2内燃机飞轮转动速度为3600r/min=60r/s；
表示每秒飞轮转动60周，完成30个工作循环，对外做功30次，由于做功冲程将内能转化为机械能、压缩冲程将机械能转化为内能，则每秒完成内能和机械能相互转化的冲程有60次，故⑦错误。
故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
【分析】①根据改变物体内能的方式解答；
②根据内燃机的能量转化过程判断；
③内能大小与温度高低有关；
④气体的最终温度与外界温度相平；
⑤根据活塞的运行方向和气门的开合确定冲程名称，弄清能量转化；
⑥四冲程内燃机的一个工作循环中，飞轮转动2圈，对外做功1次。
7．（2024九上·江门期中）单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图如图所示，下列四小冲程的顺序排列正确的是
A．丙丁乙甲 B．乙丁甲丙 C．乙甲丁内 D．甲乙丙丁
【答案】B
【知识点】热机的四个冲程
【解析】【解答】根据图像，甲中气门闭合，活塞向上，是做功冲程；乙图，进气门打开，活塞向下，是吸气冲程；丙图，排气门打开，活塞向上，是排气冲程；丁图，气门闭合，活塞向上，是压缩冲程，根据汽油机工作的过程时，顺序为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，排序为乙、丁、甲、丙，B符合题意。
故选B。
【分析】根据汽油机的气门状态和活塞运行方向，判断冲程，根据汽油机工作时的冲程排序。
8．（2024九上·龙岗期中）下图是古代的取火器，把推杆推入牛角套筒时，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
【答案】B
【知识点】热机的四个冲程
【解析】【解答】把推杆迅速推入牛角套筒时，筒内空气被压缩，将机械能转化为内能，空气内能增大，温度升高，达到艾绒燃点而燃烧，与汽油机的压缩冲程相同，故B符合题意。
故选：B。
【分析】外界对物体做功，内能增大，温度升高；
汽油机压缩冲程，将机械能转化为内能。
9．（2024九上·广州月考）下列热机冲程示意图中（火花塞产生电火花未画出），利用机械能转化为内能的冲程是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】热机的四个冲程
【解析】【解答】 机械能转化为内能的冲程是压缩冲程，特点为进气口、排气口关闭，活塞上移动，C正确，ABD错误；
综上选C。
【分析】吸气冲程特点：进气后打开，排气口关闭，活塞下移；压缩冲程：进气后关闭，排气口关闭，活塞上移，能量转化为机械能转化为内能，气缸内空气内能增加；做功冲程：进气后关闭，排气口关闭，火花塞点燃，高温高压的气体推动活塞下移，气体内能减小，能量转化为内能转化为机械能；排气冲程：进气后关闭，排气口打开，活塞上移，排除废气。
10．（2024九上·佛冈期中）如图是四冲程汽油机的剖面图，关于四冲程的描述错误的是（ ）
A．吸气冲程中，吸入的是汽油与空气的混合物
B．压缩冲程中，机械能转化为内能
C．每一个冲程，活塞刚好往返一次
D．做功冲程中，燃料释放的内能中一部分转化为机械能
【答案】C
【知识点】热机的四个冲程
【解析】【解答】A．吸气冲程吸入的是空气和汽油的混合物，故A正确，不符合题意；
B．压缩冲程把机械能转化为内能，故B正确，不符合题意；
C．内燃机一个工作循环，包含4个冲程，活塞往复2次，故C错误，符合题意；
D．做功冲程中，内能中一部分转化为机械能，使汽油机获得动力，故D正确，不符合题意。
故选C。
【分析】1、汽油机四个冲程包括：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，根据特点进行识别。
吸气冲程特点：进气后打开，排气口关闭，活塞下移；压缩冲程：进气后关闭，排气口关闭，活塞上移，能量转化为机械能转化为内能，气缸内空气内能增加；做功冲程：进气后关闭，排气口关闭，火花塞点燃，高温高压的气体推动活塞下移，气体内能减小，能量转化为内能转化为机械能；排气冲程：进气后关闭，排气口打开，活塞上移，排除废气。
2、热机转速和做功的关系，热机转2次，对应一次做功，对应四个冲程。
二、填空题
11．（2023九下·林甸期中） 一单缸四冲程内燃机，功率为，飞轮转速是，活塞移动的距离即冲程长为，活塞的横截面积为则在一个工作循环中，单缸内燃机一个工作循环活塞每次燃气做功为 J.气缸内燃气的平均压强 。
【答案】2000；
【知识点】热机；压强的大小及其计算；功的计算及应用
【解析】【解答】（1）飞轮转速3600r/min==60r/s，
每秒飞轮转动60转，内燃机经过30个工作循环，燃气对活塞做功30次；
内燃机每秒做功：W=Pt=6×104W×1s=6×104J，
单缸内燃机一个工作循环（活塞每次）燃气做功：；
（2）燃气对活塞的平均压力：，
燃气对活塞的平均压强：。
【分析】（1）一个工作循环中，飞轮转动2圈，活塞往复2次，做功1次。根据飞轮转速计算每秒内做功次数，再根据W=Pt计算1s内做的功，最后用功除以次数即可。
（2）根据计算燃气对活塞的压力，再根据燃气对活塞的平均压强。
12．（2024九上·花都期中）图 是汽油机工作的四个冲程，图 （选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）所示 冲程为汽车提供动力。吸气冲程中，吸入汽缸的是 （选填“空气”、“汽油”或“汽油和空气的混合物”）。甲图汽缸内气体内能 （选填“增大”或“减小”），改变方式是 （选填“做功”或“热传递”）。 （选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）图汽缸内气体分子热运动减慢。
【答案】丙；做功；汽油和空气的混合物；增大；做功；丙
【知识点】热机的四个冲程
【解析】【解答】 （1）根据图片可知，丙图中两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，为汽车提供动力；
（2）吸气冲程中，吸入汽缸的是汽油和空气的混合物。
（3）甲图中两个气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，由机械能转化为内能，汽缸内气体内能增大，改变方式是做功。
（4）如图丙是做功冲程。做功冲程由内能→机械能，温度降低，丙图汽缸内气体分子热运动减慢。
【分析】（1）根据活塞的运行方向和气门的开合确定冲程名称，热机的做功冲程，将内能转化为机械能，为汽车提供动能；
（2）根据热机的工作过程解答；
（3）根据活塞的运行方向和气门的开合确定冲程名称，热机的压缩冲程，将机械能转化为内能；
（4）温度降低，则分子无规则运动的速度减慢。
13．（2024九上·广州期中）汽油机工作时的某个冲程如图所示：
（1）在这个冲程中， 能转化为 能；
（2）缸内气体分子间距 ，分子运动剧烈程度 ；（以上两空均选填“增大”、“减小”或“不变”）
【答案】（1）机械；内
（2）减小；增大
【知识点】热机的四个冲程；分子热运动
【解析】【解答】（1）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，在压缩冲程中，活塞向上运动，压缩汽缸内燃气，将机械能转化为燃气的内能。
（2）在压缩冲程中，气体被压缩，汽缸内气体分子间距减小，同时，气体内能增大，分子运动剧烈程度增大。
【分析】1、辨别气缸四个冲程的方法：吸气冲程的标志是进气门打开，排气门关闭；排气冲程的标志是进气门关闭，排气门打开；压缩冲程和做功冲程都是进气门排气门都关闭，活塞向上运动是压缩冲程，活塞向下运动是做功冲程。
2、气体被压缩，气体体积变小，则气体分子间距减小，
3、气体内能增大时温度一定升高，分子运动剧烈程度增大。
（1）[1][2]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，在压缩冲程中，活塞向上运动，压缩汽缸内燃气，将机械能转化为燃气的内能。
（2）[1][2]在压缩冲程中，气体被压缩，汽缸内气体分子间距减小，同时，气体内能增大，分子运动剧烈程度增大。
14．（2024九上·潮南期中）柴油机构造与汽油机不同之处是柴油机汽缸顶部有一个 ，而汽油机顶部是 ；某柴油机飞轮转速是，则柴油机每秒做功 次。
【答案】喷油嘴；火花塞；20
【知识点】热机的四个冲程
【解析】【解答】根据汽油机和柴油机的区别，汽油机顶部是火花塞，柴油机顶部没有火花塞，有喷油嘴。
四个冲程中，飞轮转两圈，做一次功，柴油机飞轮转速是2400r/min=40r/s，柴油机每秒做功20次。
【分析】根据汽油机、柴油机的结构的不同解答；柴油机飞轮转2转做功一次。
15．（2024九下·西安模拟）如图甲所示，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”），此过程发生的能量转化与图乙中的 （选填“A”或“B”）图中的能量转化是一致的。若一台四冲程柴油机，飞轮转速为3000r/min，若气缸在做功冲程中，每次做功400J，每秒钟对外做功 J。
【答案】变低；A；10000
【知识点】做功改变物体内能；热机的四个冲程
【解析】【解答】气球内的气体向外喷出时，气体内能转化为机械能，温度降低。和做功冲程类似，特点为
进气门和排气门都关闭，火花塞点燃，活塞向下运行，与图乙的A图中的能量转化相同。四冲程柴油机飞轮的转速是3000r/min=50r/s，则1s做功25次，已知每次做功400J，则每秒钟对外做的功W=25×400J=10000J。
综上 第1空、变低； 第2空、A； 第3空、10000.
【分析】1、做功冲程：进气后关闭，排气口关闭，火花塞点燃，高温高压的气体推动活塞下移，气体内能减小，能量转化为内能转化为机械能；
2、热机转速和做功的关系，热机转2次，对应一次做功，对应四个冲程。
3、改变物体内能的方式有做功和热传递，如钻木取火、搓手取暖属于做功改变物体内能，用酒精灯热水属于热传递改变物体内能。
16．（2024九上·九龙坡期末）如图所示，工作中的四冲程汽油机把 能转化为 能。沙漠地区昼夜温差大，主要原因是砂石的比热容较小；初温为20℃、质量为50kg的砂石温度升高到100℃，吸收的热量为 J。[砂石的比热容为]
【答案】内；机械；3.6×106
【知识点】比热容；热机
【解析】【解答】由图可知，进气口和排气量关闭，火花塞点火处于做功冲程，内能转化为机械能。
初温为20℃、质量为50kg的砂石温度升高到100℃，根据热量公式可计算吸收的热量为
。
综上 第1空、内； 第2空、机械； 第3空、3.6×106。
【分析】1、做功冲程：进气后关闭，排气口关闭，火花塞点燃，高温高压的气体推动活塞下移，气体内能减小，能量转化为内能转化为机械能；
2、热量的计算：公式为Q=cmΔt，所以吸收或者释放相同的热量，水比热容大，温度变化低，应用：冷水降温、温水保温。
17．（2024九上·广州月考）热机是动力机械的一类，能量转化过程如图所示，其中有效利用的那部分能量是 ，则热机的效率η= （均用给出的物理量符号表示）。
【答案】E4；
【知识点】热机
【解析】【解答】(1) 热机工作时，燃料完全燃烧放出的能量为总能量，用来做有用功将能量转换为机械能的这部分能量是有效利用的能量，由图可知，使机械获得的机械能E4是用来做有用功的能量，是有效利用的能量；
（2）热机效率为： ，故由能流图可知，热机的效率是
。
故答案为：E4；
【分析】由图知道，使机械获得的机械能E4是用来做有用功的能量，是有效利用的能量，热机的效率是用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比。
18．（2023九上·黄冈月考）如图所示的汽油机处于 （选填“压缩”或“做功”）冲程，这个冲程将 能转化为 能。某单缸四冲程汽油机的飞轮转动速度是2400r/min，则此汽油机每秒对外做功 次。
【答案】压缩；机械；内；20
【知识点】热机；热机的四个冲程
【解析】【解答】由图可知，这个冲程是压缩冲程，此冲程是通过压缩气体做功，将机械能转化内能。汽油机的转速为2400r/min，说明1s内汽油机曲轴的转动次数等于40r，对外做功20次。
综上第1空、压缩；第2空、机械；第3空、内；第4空、20
【分析】1、汽油机四个冲程包括：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，根据特点进行识别。
吸气冲程特点：进气后打开，排气口关闭，活塞下移；压缩冲程：进气后关闭，排气口关闭，活塞上移，能量转化为机械能转化为内能，气缸内空气内能增加；做功冲程：进气后关闭，排气口关闭，火花塞点燃，高温高压的气体推动活塞下移，气体内能减小，能量转化为内能转化为机械能；排气冲程：进气后关闭，排气口打开，活塞上移，排除废气。
2、热机转速和做功的关系，热机转2次，对应一次做功，对应四个冲程。
三、科普阅读题
19．（2024九上·深圳月考）阅读短文，回答文后的问题：
汽车发动机
发动机是汽车的动力源，汽油机以汽油为燃料，使活塞在汽缸中往复运动，一个工作循环经历吸气、压缩、做功和排气四个冲程，汽油机的性能和汽缸排量有关。汽缸排量指活塞一个冲程中活塞在汽缸内通过的容积，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（冲程长度），如果发动机有若干个汽缸，那么所有汽缸“工作容积”之和称为发动机排量，实际汽车往往采用多缸发动机。如图所示发动机有4个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个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吸气、压缩和排气冲程。
（1）汽油机工作时将燃料燃烧的内能转化为 能；
（2）若一个汽缸排量为V，燃气对活塞的平均压强为p，则一个做功冲程中燃气对活塞所做的功为 （用字母表示）；
（3）若汽车发动机以恒定功率输出，在爬坡的时候减慢车速，目的是 ；
（4）若做功冲程燃气对活塞的平均压强是p0，发动机排量为V排，则发动机转速为3000r/min时，该轿车的输出功率P与发动机排量V排的关系式为 。
【答案】机械；pV；增大牵引力；P＝25p0V排
【知识点】功率计算公式的应用；热机
【解析】【解答】（1）汽油机工作时，燃料燃烧，将化学能转化为内能，做功时，将内能转化为机械能的机器，
（2）做功冲程中，活塞移动的距离为L，单缸排量V=SL，根据压强，计算燃气的压力F=pS，燃气对活塞做的功为：W=FL=pSL=pV；
（3）根据发动机的功率为：，当功率一定时，降低速度，可以增大牵引力。
（4）发动机工作时，飞轮转2周完成一次做功，根据发动机转速为3000r/min时，做功1500次，每次做功用时为：；
已知做功冲程燃气对活塞的平均压强为p0，发动机排量为V排，一个汽缸的排气量，做功冲程中燃气对活塞的平均压力为F=p0S，每个做功冲程燃气对活塞做的功为，
燃气对活塞做功的功率为：，发动机有4个汽缸，对活塞做功的总功率为：。
【分析】（1）内燃机工作时，内能转化为机械能；
（2）根据F=pS，计算压力大小，根据W=Fs，计算做功多少；
（3）功率一定时，降低速度，可以提高牵引力；
（4）内燃机工作时，飞轮转2周，做功一次，根据做功多少，利用，计算功率大小；结合四个气缸，计算总功率。
20．（2019九上·珠海月考）阅读短文，并回答问题．
汽油机
单缸四冲程汽油机工作原理：汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在吸气冲程中被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生内能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机一个工作循环在包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程.
科学家在四冲程发动机的基础上发明了“六冲程引擎”发动机.这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力．第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸的水.“六冲程引擎”发动机的优点是环保、效率高.
工程师还制造了四缸四冲程汽油机。制造时通过连杆把四个四冲程汽油机的活塞连在一根曲轴上如图所示.四缸四冲程汽油机分为两种：一种是同步汽油机，一种是异步汽油机.同步汽油机，四个汽缸在同一时间都是做的相同工作： 吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程.异步汽油机，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，其他三个汽缸分别做吸气、压缩和排气工作.
Q195型汽油机的部分技术规格如下表所示
汽缸数 单缸排量 额定功率 转速 燃气气压
1 0.5×10-3m3 2400 R/min 5×106Pa
其中，“额定功率”是指汽油机正常工作时对外所做机械功的功率；“单缸排量”是活塞从上止点到下止点所扫过的容积. “燃气气压”是指汽油机在做功冲程中燃气对活塞的平均压强.
（1）“六冲程引擎”，中第五冲程相当于四冲程热机的 冲程.
（2）有关四缸四冲程同步汽油机和异步汽油机说法正确的是（ ）
A．四缸四冲程同步汽油机，飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功
B．四缸四冲程异步汽油机，四个汽缸在同一时间都是做的相同工作
C．若每个汽缸做功功率相同，同步汽油机的平均功率大于异步汽油机平均功率
D．异步机各汽缸的做功冲程错开，机械能输出更平稳
（3）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV，式中p表示燃气对活塞的平均压强，则单缸Q195型汽油机的额定功率 W（不考虑机械能的损失）.
【答案】（1）做功
（2）D
（3）5×104W
【知识点】功率的计算；热机的四个冲程
【解析】【解答】（1）根据短文，第五冲程中水蒸气对活塞做功，是做功冲程；（2）同步汽油机的工作冲程都相同，异步汽油机工作时，每个气缸的工作是不同的冲程，机械能输出更平稳，D符合题意；（3）根据压强和单缸排量，结合公式计算所做功为，飞轮转速为2400R/min则1s做功次数为，一次做功的时间为，则功率为。
故答案为：（1）做功；（2）D；（3）5×104W。
【分析】（1）内能推动活塞运动，是做功冲程；
（2）根据阅读，比较同步汽油机和异步汽油机的区别；
（3）根据压强和体积可以计算做功的多少，结合飞轮转数计算做功数，利用功和时间的比值计算功率的大小。
21．（2019九上·北京期中）请阅读《四缸汽油机》回答题。
四缸汽油机
通常汽车发动机依靠燃料在汽油机汽缸内燃烧产生的高温高压气体推动活塞做功，从而对外输出有用功。汽缸是汽油机的核心部件，活塞在汽缸内往复运动，吸气、压缩、做功和排气四个冲程不断循环进行，活塞往复运动过程中，其在汽缸内所封闭空间的体积会不断发生变化。汽缸工作容积指活塞上表面从上止点到下止点所扫过的容积，该容积又称单缸排量，如图所示，它的大小取决于活塞的横截面积S和活塞从上止点运动到下止点距离l（即冲程长）。排量通常用升（L）或毫升（mL）来度量。
一般来讲，汽车的排量可以反映发动机（汽油机）输出功率的大小，所以增加汽缸数量或者增加每个汽缸的单缸排量可以提高发动机的输出功率。因而实际的汽车发动机都有多个汽缸，比如常见的四缸、六缸和八缸发动机。多缸发动机中每个汽缸的排量都相同，每个汽缸的排量之和就是汽车发动机的排量，常见的家用小客车发动机的排量一般为0.8L~2.8L。
如图所示为四缸发动机结构原理图：发动机通过连杆把四个汽缸的活塞连在同一根曲轴上，并使各汽缸的做功冲程的时间相互错开，在曲轴转动的每半周内，都有一个汽缸处在做功冲程，其他三个汽缸分别处在吸气、压缩和排气冲程。这样既能保证发动机有足够的输出功率，还能让发动机的动力连续平稳输出，减小发动机工作时带来的振动，从而提高乘坐汽车的舒适性。
此外，对于排量已经固定的发动机，也可以通过增加发动机的转动速度，即增加活塞的往复运动速度，以便在相同时间内增加汽缸的做功次数，从而提高发动机的输出功率。以一辆采用四缸汽油发动机的家用小客车为例，其发动机的排量为2.0L（即该发动机中四个汽缸工作容积的总和），发动机的转速表示每分钟曲轴所转的周数，用n表示，其单位为r/min（转每分钟）。通过测量得到了这种轿车的输出功率与转速的关系如图所示，可见在允许范围内，发动机转速增加时，输出功率也增加了。
根据上述材料，回答下列问题：
（1）该家用小客车发动机的单缸排量（工作容积）V= L。
（2）由如图可知，该家用小客车发动机转速在1000～4000r/min范围内，其输出功率与转速大致成 比。（选填“正”或“反”）
（3）该家用小客车发动机的曲轴每转动一周，其四缸发动机的汽缸会有 个做功冲程，在做功冲程中将 能转化成了机械能。
【答案】（1）0.5
（2）正
（3）2；内
【知识点】热机的四个冲程
【解析】【解答】（1）小客车发动机的排量为2.0L，即该发动机中四个汽缸工作容积的总和为2.0L，则单缸排量为 ；（2）（2）由这种轿车的输出功率与转速的关系图象可以看出：在发动机转速为1000～4000r/min范围内，它的输出功率与转速大致成正比；（3）发动机在曲轴转动的每半周内，都有一个汽缸处在做功冲程，其他三个汽缸分别处在吸气、压缩和排气冲程，则发动机的曲轴每转动一周有两个做功冲程；在做功冲程中，燃料燃烧产生的内能转化为机械能。
【分析】（1）从材料中得到小客车发动机的排量，求出发动机的单缸排量；
（2）由这台发动机输出特性曲线可以得出发动机转速为1000--4000r/min范围内输出功率与转速的大致关系；
（3）在曲轴转动的每半周内，都有一个汽缸处在做功冲程，分析做功冲程的能量转化情况。
四、实验探究题
22．（2024九上·桂林月考）小明发现篮球的气压不足，于是用打气筒给篮球打气。在收起打气筒时小明发现外壁有些发热，他想，导致打气筒的外壁发热的主要原因是什么呢？于是他想探究是什么原因导致打气筒的外壁发热的，小明和小红进行了交流，联系所学物理知识，他们提出了以下两个猜想：
A．活塞在筒内往复运动时，与筒壁摩擦导致发热；
B．活塞在筒内往复运动时，不断压缩气体做功导致发热。
他们设计了实验进行探究，选用的实验器材有：打气筒、测温枪、计时器、气压不足的篮球等，分别在打气筒的上部和下部标注两个测温点，如图所示。请回答下列问题：
（1）打气过程中，筒内气体压强 ，打气筒的温度升高，其原因是机械能转化为 。活塞在打气筒内向下运动时的能量转化过程，与四冲程内燃机的 冲程相同。打气过程中，活塞每次往复运动对气体做功大小 （选填“相同”或“不同”）。
（2）小明的实验方案是：用打气筒往气压不足的篮球内打气，10s内使活塞在筒内往复运动20次，立即用测温枪测出此时两个测温点的温度。待打气筒外壁温度降至室温25℃后，放出篮球中的部分气体，使其内部气压与打气前相同，重复上述操作，实验数据记录如表：
实验次序 时间/s 活塞往复次数 上部温度/℃ 下部温度/℃
1 10 20 30.7 36.6
2 10 20 30.2 36.2
3 10 20 30.5 36.3
小明分析表中实验数据可以验证猜想 （填字母）一定正确。
（3）小红回顾整个实验过程，分析实验数据，认为小明得出的结论不够严谨，理由是在实验过程中，活塞向下运动时既克服摩擦做功，又压缩空气做功，无法准确地确定外壁发热的原因。于是他们对实验进行改进，对猜想A再次进行探究，打气筒 （选填“与”或“不与”）篮球连接，让活塞在相同的时间内往复运动相同的次数，用测温枪测出打气筒外壁的温度，若上部和下部温度 （选填“相同”或“不同”），则说明猜想A是正确的。
【答案】（1）增大；内能；压缩；不同
（2）B
（3）不与；相同
【知识点】做功改变物体内能；热机的四个冲程；大气压的综合应用；物理学方法
【解析】【解答】（1）打气过程中，气体被压缩，压强增大，机械能转化为空气内能，温度升高，和压缩冲程类似，随着篮球内气体增多，压强变大，打气时所用的力发生变化，故活塞每次往复运动对气体做功大小不同。
综上 第1空、 增大； 第2空、内能； 第3空、压缩；第4空、不同。
（2）由表中数据可知，打气筒下部温度高于上部温度，说明活塞在打气筒内向下运动时，活塞的机械能转化为空气内能，温度升高，造成下部温度高于上部温度，故可以验证猜想B一定正确，故B符合题意，A不符合题意。
故选B。
（3）要探究猜想 活塞在筒内往复运动时，与筒壁摩擦导致发热 ，应让活塞只克服摩擦做功，而不压缩空气做功，所以打气筒直接让活塞在相同的时间内往复运动相同的次数，测量上下筒壁的温度，若测得上部和下部的温度相同，则说明猜想A是正确的。
综上 第1空、不与； 第2空、 相同.
【分析】1、压缩冲程：进气后关闭，排气口关闭，活塞上移，能量转化为机械能转化为内能，气缸内空气内能增加；
2、摩擦力做功时：机械能转化为物体内能，本题中会导致物体的温度相同，即打气筒下部温度等于上部温度，如果出现上下温度不相同的情况，则打气筒对空气做功，导致空气内能增加。
（1）[1]打气过程中，筒内气体被压缩，压强增大。
[2][3]活塞在打气筒内向下运动时，活塞对筒内的空气做功，机械能转化为空气的内能，能量转化情况与四冲程内燃机的压缩冲程相同。
[4]随着篮球内气体增多，压强变大，打气时所用的力发生变化，故活塞每次往复运动对气体做功大小不同。
（2）由表中数据可知，打气筒下部温度高于上部温度，说明活塞在打气筒内向下运动时，活塞对筒内的空气做功，空气内能增加，温度升高，造成下部温度高于上部温度，故导致打气筒外壁发热的原因是活塞在筒内往复运动时，不断压缩气体做功导致发热，故可以验证猜想B一定正确，故B符合题意，A不符合题意。
故选B。
（3）[1][2]根据控制变量法，要探究猜想A，应让活塞只克服摩擦做功，而不压缩空气做功，故他们的改进方法是：打气筒不与篮球连接，直接让活塞在相同的时间内往复运动相同的次数，此时，活塞在打气筒上半部分克服摩擦做的功和在下半部分克服摩擦做的功相等，所以上下筒壁的温度应相同，由此可知，若测得上部和下部的温度相同，则说明猜想A是正确的。
五、计算题
23．（2023九上·乌当月考）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？
【答案】解：（1）已知某汽车的质量是
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。
【知识点】热机的四个冲程；重力及其大小的计算
【解析】【分析】1、利用质量的单位换算和重力和质量的关系分析解答
2、压缩冲程是压缩气缸内的空气，使体积减小，温度升高，内能增加，
3、根据热力学温度和摄氏温度的关系 T=t+273.15℃ 进行计算
4、利用已知的关系计算压缩冲程后气缸内的温度值。
24．（人教版物理九年级第十四章第1节热机同步练习）单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1800圈．当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），求该汽油机的功率．
【答案】解：（1）p=9.0×105Pa，活塞面积S=30cm2=30×10-4m2，燃气对活塞的平均压力为：F=PS=9.0×105Pa×30×10-4m2=2700N．
（2）活塞做功一次的路程s=50mm=0.05m，一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W=Fs=2700N×0.05m=135J．
（3）飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮转动1800周，要对外做功900次，燃气对活塞做的总功为：W总=W×900=135J×900=121500J，而t=1min=60s，汽油机的功率为：p=
【知识点】热机
【解析】【分析】（1）知道燃气的平均压强和活塞的面积，可利用公式F=PS计算出平均压力的大小．（2）知道活塞在气缸中移动的距离，可利用公式W=FS计算出一个做功冲程燃气对活塞做的功．（3）飞轮（曲轴）每转两圈对外做功一次，计算出飞轮转动1800周对外做功的次数，已经计算出一个做功冲程燃气对活塞做的功，从而可以计算出燃气对活塞做的总功，又知道做功的时间，可利用公式 计算出汽油机的功率．
六、综合题
25．（2022九上·苏州期中）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，都有一汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、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。
排量 2.0L
输出功率 120kW
转速 6000r/min
（1）该发动机在1s内做功 J，单缸排量V＝ L；
（2）每个做功冲程里，发动机做功W＝ J；
（3）在做功冲程里，燃气对活塞的压强p＝ Pa。
【答案】（1）1.2×105；0.5
（2）600
（3）1.2×106
【知识点】功率计算公式的应用；热机；压强的大小及其计算；功的计算及应用
【解析】【解答】（1）根据可知，发动机在1s内做功为：W=Pt=1.2 x 105W x1s=1.2 x 105J；
单缸排量为：；
（2）发动机在1s内做功为1.2 x 105J，发动机有4个汽缸同时工作，则1s内每个汽缸做功为：，汽油机的转速为 6000r/min = 100r/s，根据汽油机飞轮每转动2圈对外做功1次可知，汽油机1s内做功50次，则每个冲程做功为：；
（3）在做功冲程里，根据W/=FL可得，燃气对活塞的压力为：，
燃气对活塞的压力为：
【分析】（1）根据可求出发动机1s内所做的功；
根据4个汽缸的总排量为2.0L，则单缸排量为总排量的四分之一；
（2）由发动机1s所做的功，可得每个汽缸1s做的功，根据汽油机的转速，可得汽油机1s内对外做功50次，可求出1s内每个做功冲程里发动机所做的功；
（3）根据每个冲程做功多少和活塞一个冲程通过的距离，可表示出燃气对活塞的压力为，根据可求出燃气对活塞的压强。
26．（2018九上·武城开学考）如图1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）发动机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将 能转化为 能。
（2）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（既冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。
①该发动机在1s内做功 J，单缸排量V= L。
②在每个做功冲程里，发动机做功W= J。
（3）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p= Pa．（1L=10﹣3m3）
（4）如图2为发动机在做功冲程中的示意图。下面给出了公式W=pV的证明，请将推导过程补充完整（要求各表达式均用S、l或p表示）：设活塞的面积为S，冲程长为l，燃气对活塞的压强为p，则燃气对活塞的压力F= ，燃气对活塞所做的功W= ，又根据数学知识可知发动机的单缸排量V= 。
【答案】（1）内；机械
（2）1.2×105；0.5；600
（3）1.2×106
（4）pS；psl；Sl
【知识点】功率的计算；热机的四个冲程；功的计算及应用
【解析】【解答】（1）在做功冲程中，燃气内能对外做功，将内能转化为机械能；（2）已知输出功率是120kW，所以每秒做功W=1.2×105W×1s=1.2×105J；
由表格信息可知，
①因为转速为6000r/min，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，
因为四缸总排量为2.0L，
单缸排量：v= ×2.0L=0.5L，
所以发动机在1s内做功1.2×105J，
②因为发动机有四个缸同时工作，
所以每个缸1s内做功：
W= ×1.2×105J=3×104J，
因为1s内做功50次，
所以每个做功冲程做功：
W′= ×3×104J=600J．（3）因为W′=pV，V=0.5L=0.5×10﹣3m3，
所以燃气对活塞的压强：p= = =1.2×106Pa（4）由压强公式p= 可知，F=PS，
活塞做功W=Fl=pSl，而V=Sl，
所以W=pV；
故答案为：（1）内；机械；（2）①1.2×105；0.5；②600；（3）1.2×106；（4）pS；psl；Sl．
【分析】（1）内燃机工作，把内能转化为机械能；
（2）功率和时间的乘积计算功的大小，四气缸内燃机的总排量除以4就是单缸排量；根据每个气缸1秒做功的多少，结合1秒做功的次数，计算每次做功冲程做功的多少；
（3）根据燃气做功和压强、排开体积的关系，计算压强的大小；
（4）根据压强的计算，利用压强和受力面积的乘积计算压力大小，结合体积计算和压强，计算做功的表达式，体积是底面积和高的乘积。
1 / 1人教版物理九年级（全册）同步练习14.1热机（培优卷）
一、选择题
1．（2024九上·清新期中）如图所示是四冲程汽油机的剖面图，下列关于其四个冲程的描述错误的是
A．吸气冲程中，吸入的是汽油与空气的混合物
B．每一个冲程，活塞刚好往返一次
C．压缩冲程中，机械能转化为内能
D．做功冲程中，燃料燃烧释放的内能中一部分转化为机械能
2．（2023九上·蓬江期末）用酒精灯给试管中的水加热，如图所示，在软木塞被冲出试管口的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能增大
B．水蒸气的内能转化为软木塞的机械能
C．软木塞的机械能转化为水蒸气的内能
D．能量的转化形式与热机压缩冲程能量转化相同
3．热机的广泛使用已成为一个国家工业化程度的标志，人类的现代生活已越来越离不开各种热机，热机从根本上改变着我们的世界．下列相关说法正确的是（ ）
A．热机是把内能转化为机械能的装置
B．内燃机完成一个工作循环对外做功两次
C．使用热值大的燃料可提高热机效率
D．采取有效措施可以使热机效率达到100%
4．（2024九上·石家庄月考）如图a为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断不正确的是（ ）
A．图a中气缸内的蒸气体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力
B．气缸内的蒸气推动活塞时，内能减小
C．从能量转化角度讲，蒸气弹射装置工作时与图乙所示的原理相似
D．丙冲程的能量转化与烧水时水蒸气把壶盖顶起来的能量转化相同
5．（2024九上·湖南期中）如图所示，用酒精灯对试管加热，等水沸腾后，可以看到蒸汽把软木塞顶跑。下列说法正确的是（ ）
A．用酒精灯加热试管，水内能的增加是通过做功的方式实现的
B．蒸气把软木塞顶跑的过程，实现了内能向机械能的转化
C．蒸气把软木塞顶跑的过程，相当于汽油机的压缩冲程
D．试管口出现的白雾是水汽化后形成的水蒸气
6．（2024九上·武汉月考）图1甲为注射器，在室温恒为T1的环境中，老师快速向下推动活塞压缩针筒内的气体后松手，活塞即刻被向上弹起，此过程中针筒内均处于密封，针筒内物质均处于气态，针筒内气体温度随时间变化图像如图1乙，（由于气体分子间距比较大，此实验过程不考虑分子势能的变化），则说法正确的个数是（ ）
①活塞下压时，是通过做功改变针筒内气体的内能
②t1-t2过程的能量转化与图2中丙相同
③密封气体在t2时刻的内能小于t3时刻的内能
④活塞静止后，密封气体的温度最终保持在 T2
⑤图2丙存在化学能能转化成内能的过程
⑥若图 2 内燃机飞轮转动速度为3600r/ min，则每秒完成涉及内能和机械能相互转化的冲程有30次
A．2个 B．3 个 C．4个 D．5个
7．（2024九上·江门期中）单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图如图所示，下列四小冲程的顺序排列正确的是
A．丙丁乙甲 B．乙丁甲丙 C．乙甲丁内 D．甲乙丙丁
8．（2024九上·龙岗期中）下图是古代的取火器，把推杆推入牛角套筒时，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
9．（2024九上·广州月考）下列热机冲程示意图中（火花塞产生电火花未画出），利用机械能转化为内能的冲程是（ ）
A． B．
C． D．
10．（2024九上·佛冈期中）如图是四冲程汽油机的剖面图，关于四冲程的描述错误的是（ ）
A．吸气冲程中，吸入的是汽油与空气的混合物
B．压缩冲程中，机械能转化为内能
C．每一个冲程，活塞刚好往返一次
D．做功冲程中，燃料释放的内能中一部分转化为机械能
二、填空题
11．（2023九下·林甸期中） 一单缸四冲程内燃机，功率为，飞轮转速是，活塞移动的距离即冲程长为，活塞的横截面积为则在一个工作循环中，单缸内燃机一个工作循环活塞每次燃气做功为 J.气缸内燃气的平均压强 。
12．（2024九上·花都期中）图 是汽油机工作的四个冲程，图 （选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）所示 冲程为汽车提供动力。吸气冲程中，吸入汽缸的是 （选填“空气”、“汽油”或“汽油和空气的混合物”）。甲图汽缸内气体内能 （选填“增大”或“减小”），改变方式是 （选填“做功”或“热传递”）。 （选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）图汽缸内气体分子热运动减慢。
13．（2024九上·广州期中）汽油机工作时的某个冲程如图所示：
（1）在这个冲程中， 能转化为 能；
（2）缸内气体分子间距 ，分子运动剧烈程度 ；（以上两空均选填“增大”、“减小”或“不变”）
14．（2024九上·潮南期中）柴油机构造与汽油机不同之处是柴油机汽缸顶部有一个 ，而汽油机顶部是 ；某柴油机飞轮转速是，则柴油机每秒做功 次。
15．（2024九下·西安模拟）如图甲所示，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”），此过程发生的能量转化与图乙中的 （选填“A”或“B”）图中的能量转化是一致的。若一台四冲程柴油机，飞轮转速为3000r/min，若气缸在做功冲程中，每次做功400J，每秒钟对外做功 J。
16．（2024九上·九龙坡期末）如图所示，工作中的四冲程汽油机把 能转化为 能。沙漠地区昼夜温差大，主要原因是砂石的比热容较小；初温为20℃、质量为50kg的砂石温度升高到100℃，吸收的热量为 J。[砂石的比热容为]
17．（2024九上·广州月考）热机是动力机械的一类，能量转化过程如图所示，其中有效利用的那部分能量是 ，则热机的效率η= （均用给出的物理量符号表示）。
18．（2023九上·黄冈月考）如图所示的汽油机处于 （选填“压缩”或“做功”）冲程，这个冲程将 能转化为 能。某单缸四冲程汽油机的飞轮转动速度是2400r/min，则此汽油机每秒对外做功 次。
三、科普阅读题
19．（2024九上·深圳月考）阅读短文，回答文后的问题：
汽车发动机
发动机是汽车的动力源，汽油机以汽油为燃料，使活塞在汽缸中往复运动，一个工作循环经历吸气、压缩、做功和排气四个冲程，汽油机的性能和汽缸排量有关。汽缸排量指活塞一个冲程中活塞在汽缸内通过的容积，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（冲程长度），如果发动机有若干个汽缸，那么所有汽缸“工作容积”之和称为发动机排量，实际汽车往往采用多缸发动机。如图所示发动机有4个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个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吸气、压缩和排气冲程。
（1）汽油机工作时将燃料燃烧的内能转化为 能；
（2）若一个汽缸排量为V，燃气对活塞的平均压强为p，则一个做功冲程中燃气对活塞所做的功为 （用字母表示）；
（3）若汽车发动机以恒定功率输出，在爬坡的时候减慢车速，目的是 ；
（4）若做功冲程燃气对活塞的平均压强是p0，发动机排量为V排，则发动机转速为3000r/min时，该轿车的输出功率P与发动机排量V排的关系式为 。
20．（2019九上·珠海月考）阅读短文，并回答问题．
汽油机
单缸四冲程汽油机工作原理：汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在吸气冲程中被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生内能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机一个工作循环在包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程.
科学家在四冲程发动机的基础上发明了“六冲程引擎”发动机.这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力．第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸的水.“六冲程引擎”发动机的优点是环保、效率高.
工程师还制造了四缸四冲程汽油机。制造时通过连杆把四个四冲程汽油机的活塞连在一根曲轴上如图所示.四缸四冲程汽油机分为两种：一种是同步汽油机，一种是异步汽油机.同步汽油机，四个汽缸在同一时间都是做的相同工作： 吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程.异步汽油机，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，其他三个汽缸分别做吸气、压缩和排气工作.
Q195型汽油机的部分技术规格如下表所示
汽缸数 单缸排量 额定功率 转速 燃气气压
1 0.5×10-3m3 2400 R/min 5×106Pa
其中，“额定功率”是指汽油机正常工作时对外所做机械功的功率；“单缸排量”是活塞从上止点到下止点所扫过的容积. “燃气气压”是指汽油机在做功冲程中燃气对活塞的平均压强.
（1）“六冲程引擎”，中第五冲程相当于四冲程热机的 冲程.
（2）有关四缸四冲程同步汽油机和异步汽油机说法正确的是（ ）
A．四缸四冲程同步汽油机，飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功
B．四缸四冲程异步汽油机，四个汽缸在同一时间都是做的相同工作
C．若每个汽缸做功功率相同，同步汽油机的平均功率大于异步汽油机平均功率
D．异步机各汽缸的做功冲程错开，机械能输出更平稳
（3）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV，式中p表示燃气对活塞的平均压强，则单缸Q195型汽油机的额定功率 W（不考虑机械能的损失）.
21．（2019九上·北京期中）请阅读《四缸汽油机》回答题。
四缸汽油机
通常汽车发动机依靠燃料在汽油机汽缸内燃烧产生的高温高压气体推动活塞做功，从而对外输出有用功。汽缸是汽油机的核心部件，活塞在汽缸内往复运动，吸气、压缩、做功和排气四个冲程不断循环进行，活塞往复运动过程中，其在汽缸内所封闭空间的体积会不断发生变化。汽缸工作容积指活塞上表面从上止点到下止点所扫过的容积，该容积又称单缸排量，如图所示，它的大小取决于活塞的横截面积S和活塞从上止点运动到下止点距离l（即冲程长）。排量通常用升（L）或毫升（mL）来度量。
一般来讲，汽车的排量可以反映发动机（汽油机）输出功率的大小，所以增加汽缸数量或者增加每个汽缸的单缸排量可以提高发动机的输出功率。因而实际的汽车发动机都有多个汽缸，比如常见的四缸、六缸和八缸发动机。多缸发动机中每个汽缸的排量都相同，每个汽缸的排量之和就是汽车发动机的排量，常见的家用小客车发动机的排量一般为0.8L~2.8L。
如图所示为四缸发动机结构原理图：发动机通过连杆把四个汽缸的活塞连在同一根曲轴上，并使各汽缸的做功冲程的时间相互错开，在曲轴转动的每半周内，都有一个汽缸处在做功冲程，其他三个汽缸分别处在吸气、压缩和排气冲程。这样既能保证发动机有足够的输出功率，还能让发动机的动力连续平稳输出，减小发动机工作时带来的振动，从而提高乘坐汽车的舒适性。
此外，对于排量已经固定的发动机，也可以通过增加发动机的转动速度，即增加活塞的往复运动速度，以便在相同时间内增加汽缸的做功次数，从而提高发动机的输出功率。以一辆采用四缸汽油发动机的家用小客车为例，其发动机的排量为2.0L（即该发动机中四个汽缸工作容积的总和），发动机的转速表示每分钟曲轴所转的周数，用n表示，其单位为r/min（转每分钟）。通过测量得到了这种轿车的输出功率与转速的关系如图所示，可见在允许范围内，发动机转速增加时，输出功率也增加了。
根据上述材料，回答下列问题：
（1）该家用小客车发动机的单缸排量（工作容积）V= L。
（2）由如图可知，该家用小客车发动机转速在1000～4000r/min范围内，其输出功率与转速大致成 比。（选填“正”或“反”）
（3）该家用小客车发动机的曲轴每转动一周，其四缸发动机的汽缸会有 个做功冲程，在做功冲程中将 能转化成了机械能。
四、实验探究题
22．（2024九上·桂林月考）小明发现篮球的气压不足，于是用打气筒给篮球打气。在收起打气筒时小明发现外壁有些发热，他想，导致打气筒的外壁发热的主要原因是什么呢？于是他想探究是什么原因导致打气筒的外壁发热的，小明和小红进行了交流，联系所学物理知识，他们提出了以下两个猜想：
A．活塞在筒内往复运动时，与筒壁摩擦导致发热；
B．活塞在筒内往复运动时，不断压缩气体做功导致发热。
他们设计了实验进行探究，选用的实验器材有：打气筒、测温枪、计时器、气压不足的篮球等，分别在打气筒的上部和下部标注两个测温点，如图所示。请回答下列问题：
（1）打气过程中，筒内气体压强 ，打气筒的温度升高，其原因是机械能转化为 。活塞在打气筒内向下运动时的能量转化过程，与四冲程内燃机的 冲程相同。打气过程中，活塞每次往复运动对气体做功大小 （选填“相同”或“不同”）。
（2）小明的实验方案是：用打气筒往气压不足的篮球内打气，10s内使活塞在筒内往复运动20次，立即用测温枪测出此时两个测温点的温度。待打气筒外壁温度降至室温25℃后，放出篮球中的部分气体，使其内部气压与打气前相同，重复上述操作，实验数据记录如表：
实验次序 时间/s 活塞往复次数 上部温度/℃ 下部温度/℃
1 10 20 30.7 36.6
2 10 20 30.2 36.2
3 10 20 30.5 36.3
小明分析表中实验数据可以验证猜想 （填字母）一定正确。
（3）小红回顾整个实验过程，分析实验数据，认为小明得出的结论不够严谨，理由是在实验过程中，活塞向下运动时既克服摩擦做功，又压缩空气做功，无法准确地确定外壁发热的原因。于是他们对实验进行改进，对猜想A再次进行探究，打气筒 （选填“与”或“不与”）篮球连接，让活塞在相同的时间内往复运动相同的次数，用测温枪测出打气筒外壁的温度，若上部和下部温度 （选填“相同”或“不同”），则说明猜想A是正确的。
五、计算题
23．（2023九上·乌当月考）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？
24．（人教版物理九年级第十四章第1节热机同步练习）单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1800圈．当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），求该汽油机的功率．
六、综合题
25．（2022九上·苏州期中）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，都有一汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、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。
排量 2.0L
输出功率 120kW
转速 6000r/min
（1）该发动机在1s内做功 J，单缸排量V＝ L；
（2）每个做功冲程里，发动机做功W＝ J；
（3）在做功冲程里，燃气对活塞的压强p＝ Pa。
26．（2018九上·武城开学考）如图1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）发动机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将 能转化为 能。
（2）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（既冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。
①该发动机在1s内做功 J，单缸排量V= L。
②在每个做功冲程里，发动机做功W= J。
（3）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p= Pa．（1L=10﹣3m3）
（4）如图2为发动机在做功冲程中的示意图。下面给出了公式W=pV的证明，请将推导过程补充完整（要求各表达式均用S、l或p表示）：设活塞的面积为S，冲程长为l，燃气对活塞的压强为p，则燃气对活塞的压力F= ，燃气对活塞所做的功W= ，又根据数学知识可知发动机的单缸排量V= 。
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】热机；热机的四个冲程
【解析】【解答】 A.四冲程汽油机吸气冲程吸入的是空气和汽油的混合物，故A正确不合题意；
B.每两个冲程，活塞刚好往返一次，故B错误符合题意；
C.在压缩冲程中，是机械能转化为内能，故C正确不合题意；
D.做功冲程中，燃气对外做功，燃料释放的内能中一部分转化为机械能，故D正确不合题意。
故选B。
【分析】 内燃机的四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，将内能转化为机械能；压缩冲程把机械能转化为内能。汽油机在吸气冲程中，吸入的是汽油与空气的混合物；内燃机一个工作循环，活塞往复2次，包含4个冲程。
2．【答案】B
【知识点】做功改变物体内能；热机
【解析】【解答】ABCD．软木塞被冲出试管口的过程中，水蒸气内能转换为塞子的机械能，水蒸气的内能减小，能量转化为内能转化为机械能，和做功冲程相同，故B正确，ACD错误；
故选B。
【分析】1、加热水使得瓶塞喷射，通过热传递使得水的温度升高，吸收热量，水不断汽化为水蒸气，水蒸气内能增加，转化为瓶盖的机械能，水的内能减小，温度降低，水蒸气遇冷液化为小水珠。
2、压缩冲程：进气后关闭，排气口关闭，活塞上移，能量转化为机械能转化为内能，气缸内空气内能增加；做功冲程：进气后关闭，排气口关闭，火花塞点燃，高温高压的气体推动活塞下移，气体内能减小，能量转化为内能转化为机械能。
3．【答案】A
【知识点】热机
【解析】【解答】解：A．热机是利用内能来工作的机器，其中能量的转化是将内能转化为机械能的机械，故A正确；
B．四冲程内燃机的一个工作循环包括四个冲程，一个工作循环对外做一次功，故B不正确；
C．燃料的热值是燃料的特性，燃料的热值大，只能说明完全燃烧1kg的燃料放出的热量多，而热机的效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，采用使用热值大的燃料，并不能提高热机的效率，故C不正确；
D．热机工作时，总要克服摩擦做功、总有部分能量散失到空中，用来做有用功的能量一定小于燃料完全燃烧产生的能量，所以热机效率一定小于1，故D不正确．
故选A．
【分析】（1）热机是将内能转化为机械能的机器；
（2）四冲程内燃机的一个工作循环包括四个冲程，分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程；
（3）燃料的热值：1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值；热机的效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比；
（4）热机的效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，减少热的损失，可以提高效率．
4．【答案】C
【知识点】做功改变物体内能；热机；热机的四个冲程
【解析】【解答】A．图 a 中汽缸内的蒸气体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力，故A正确；
B．气缸内的蒸气推动活塞时，将内能转化为机械能，内能减小，故 B正确；
C．蒸气弹射装置工作时将内能转化为机械能，与丙图做功冲程原理相似，故C错误；
D．烧水时水蒸气把壶盖顶起来，将内能转化为机械能，与丙图做功冲程能量转化相同，故D正确。
故选：C。
【分析】蒸气弹射装置工作时将内能转化为机械能；
甲图进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，为吸气冲程；
乙图两个气门关闭，活塞向上运动，将机械能转化为内能，为压缩冲程；
丙图两个气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，将内能转化为机械能，为做功冲程；
丁图进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程。
5．【答案】B
【知识点】液化及液化放热；做功改变物体内能；热传递改变物体内能；热机
【解析】【解答】A．加热水的过程中，酒精灯火焰的温度较高，水温较低，符合热传递的条件，所以通过热传递的方式，使水的内能增加，故A错误；
BC．蒸气把软木塞顶跑的过程，水蒸气内能对软木塞做功，转化为软木塞的机械能，相当于热机的做功冲程，故B正确，C错误；
D． 试管口出现的白雾是水液化后形成的水蒸气 ，故D错误。
故选B。
【分析】加热水使得瓶塞喷射，通过热传递使得水的温度升高，吸收热量，水不断汽化为水蒸气，水蒸气内能增加，转化为瓶盖的机械能，水的内能减小，温度降低，水蒸气遇冷液化为小水珠。
6．【答案】A
【知识点】热机；热机的四个冲程
【解析】【解答】①活塞下压时，压缩气体做功，是通过做功改变针筒内气体的内能，故①正确；
②乙图是内燃机的压缩冲程，该过程是机械能转为内能，应该对应的是密封气体内能增加的那一段过程，即t1～t2过程，故②错误；
③由图知道，密闭气体的质量不变，t2时刻温度比t3时刻的高，因此t2时刻气体内能更大，故③错误；
④装置会与周围的空气发生热传递，最终会与室温平衡，温度相等，所以最终温度为T1，故④错误；
⑤图2丙中，两气门都关闭，活塞下行，是做功冲程，将内能转化为机械能，故⑤正确；
⑥若图2内燃机飞轮转动速度为3600r/min=60r/s；
表示每秒飞轮转动60周，完成30个工作循环，对外做功30次，由于做功冲程将内能转化为机械能、压缩冲程将机械能转化为内能，则每秒完成内能和机械能相互转化的冲程有60次，故⑦错误。
故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
【分析】①根据改变物体内能的方式解答；
②根据内燃机的能量转化过程判断；
③内能大小与温度高低有关；
④气体的最终温度与外界温度相平；
⑤根据活塞的运行方向和气门的开合确定冲程名称，弄清能量转化；
⑥四冲程内燃机的一个工作循环中，飞轮转动2圈，对外做功1次。
7．【答案】B
【知识点】热机的四个冲程
【解析】【解答】根据图像，甲中气门闭合，活塞向上，是做功冲程；乙图，进气门打开，活塞向下，是吸气冲程；丙图，排气门打开，活塞向上，是排气冲程；丁图，气门闭合，活塞向上，是压缩冲程，根据汽油机工作的过程时，顺序为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，排序为乙、丁、甲、丙，B符合题意。
故选B。
【分析】根据汽油机的气门状态和活塞运行方向，判断冲程，根据汽油机工作时的冲程排序。
8．【答案】B
【知识点】热机的四个冲程
【解析】【解答】把推杆迅速推入牛角套筒时，筒内空气被压缩，将机械能转化为内能，空气内能增大，温度升高，达到艾绒燃点而燃烧，与汽油机的压缩冲程相同，故B符合题意。
故选：B。
【分析】外界对物体做功，内能增大，温度升高；
汽油机压缩冲程，将机械能转化为内能。
9．【答案】C
【知识点】热机的四个冲程
【解析】【解答】 机械能转化为内能的冲程是压缩冲程，特点为进气口、排气口关闭，活塞上移动，C正确，ABD错误；
综上选C。
【分析】吸气冲程特点：进气后打开，排气口关闭，活塞下移；压缩冲程：进气后关闭，排气口关闭，活塞上移，能量转化为机械能转化为内能，气缸内空气内能增加；做功冲程：进气后关闭，排气口关闭，火花塞点燃，高温高压的气体推动活塞下移，气体内能减小，能量转化为内能转化为机械能；排气冲程：进气后关闭，排气口打开，活塞上移，排除废气。
10．【答案】C
【知识点】热机的四个冲程
【解析】【解答】A．吸气冲程吸入的是空气和汽油的混合物，故A正确，不符合题意；
B．压缩冲程把机械能转化为内能，故B正确，不符合题意；
C．内燃机一个工作循环，包含4个冲程，活塞往复2次，故C错误，符合题意；
D．做功冲程中，内能中一部分转化为机械能，使汽油机获得动力，故D正确，不符合题意。
故选C。
【分析】1、汽油机四个冲程包括：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，根据特点进行识别。
吸气冲程特点：进气后打开，排气口关闭，活塞下移；压缩冲程：进气后关闭，排气口关闭，活塞上移，能量转化为机械能转化为内能，气缸内空气内能增加；做功冲程：进气后关闭，排气口关闭，火花塞点燃，高温高压的气体推动活塞下移，气体内能减小，能量转化为内能转化为机械能；排气冲程：进气后关闭，排气口打开，活塞上移，排除废气。
2、热机转速和做功的关系，热机转2次，对应一次做功，对应四个冲程。
11．【答案】2000；
【知识点】热机；压强的大小及其计算；功的计算及应用
【解析】【解答】（1）飞轮转速3600r/min==60r/s，
每秒飞轮转动60转，内燃机经过30个工作循环，燃气对活塞做功30次；
内燃机每秒做功：W=Pt=6×104W×1s=6×104J，
单缸内燃机一个工作循环（活塞每次）燃气做功：；
（2）燃气对活塞的平均压力：，
燃气对活塞的平均压强：。
【分析】（1）一个工作循环中，飞轮转动2圈，活塞往复2次，做功1次。根据飞轮转速计算每秒内做功次数，再根据W=Pt计算1s内做的功，最后用功除以次数即可。
（2）根据计算燃气对活塞的压力，再根据燃气对活塞的平均压强。
12．【答案】丙；做功；汽油和空气的混合物；增大；做功；丙
【知识点】热机的四个冲程
【解析】【解答】 （1）根据图片可知，丙图中两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，为汽车提供动力；
（2）吸气冲程中，吸入汽缸的是汽油和空气的混合物。
（3）甲图中两个气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，由机械能转化为内能，汽缸内气体内能增大，改变方式是做功。
（4）如图丙是做功冲程。做功冲程由内能→机械能，温度降低，丙图汽缸内气体分子热运动减慢。
【分析】（1）根据活塞的运行方向和气门的开合确定冲程名称，热机的做功冲程，将内能转化为机械能，为汽车提供动能；
（2）根据热机的工作过程解答；
（3）根据活塞的运行方向和气门的开合确定冲程名称，热机的压缩冲程，将机械能转化为内能；
（4）温度降低，则分子无规则运动的速度减慢。
13．【答案】（1）机械；内
（2）减小；增大
【知识点】热机的四个冲程；分子热运动
【解析】【解答】（1）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，在压缩冲程中，活塞向上运动，压缩汽缸内燃气，将机械能转化为燃气的内能。
（2）在压缩冲程中，气体被压缩，汽缸内气体分子间距减小，同时，气体内能增大，分子运动剧烈程度增大。
【分析】1、辨别气缸四个冲程的方法：吸气冲程的标志是进气门打开，排气门关闭；排气冲程的标志是进气门关闭，排气门打开；压缩冲程和做功冲程都是进气门排气门都关闭，活塞向上运动是压缩冲程，活塞向下运动是做功冲程。
2、气体被压缩，气体体积变小，则气体分子间距减小，
3、气体内能增大时温度一定升高，分子运动剧烈程度增大。
（1）[1][2]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，在压缩冲程中，活塞向上运动，压缩汽缸内燃气，将机械能转化为燃气的内能。
（2）[1][2]在压缩冲程中，气体被压缩，汽缸内气体分子间距减小，同时，气体内能增大，分子运动剧烈程度增大。
14．【答案】喷油嘴；火花塞；20
【知识点】热机的四个冲程
【解析】【解答】根据汽油机和柴油机的区别，汽油机顶部是火花塞，柴油机顶部没有火花塞，有喷油嘴。
四个冲程中，飞轮转两圈，做一次功，柴油机飞轮转速是2400r/min=40r/s，柴油机每秒做功20次。
【分析】根据汽油机、柴油机的结构的不同解答；柴油机飞轮转2转做功一次。
15．【答案】变低；A；10000
【知识点】做功改变物体内能；热机的四个冲程
【解析】【解答】气球内的气体向外喷出时，气体内能转化为机械能，温度降低。和做功冲程类似，特点为
进气门和排气门都关闭，火花塞点燃，活塞向下运行，与图乙的A图中的能量转化相同。四冲程柴油机飞轮的转速是3000r/min=50r/s，则1s做功25次，已知每次做功400J，则每秒钟对外做的功W=25×400J=10000J。
综上 第1空、变低； 第2空、A； 第3空、10000.
【分析】1、做功冲程：进气后关闭，排气口关闭，火花塞点燃，高温高压的气体推动活塞下移，气体内能减小，能量转化为内能转化为机械能；
2、热机转速和做功的关系，热机转2次，对应一次做功，对应四个冲程。
3、改变物体内能的方式有做功和热传递，如钻木取火、搓手取暖属于做功改变物体内能，用酒精灯热水属于热传递改变物体内能。
16．【答案】内；机械；3.6×106
【知识点】比热容；热机
【解析】【解答】由图可知，进气口和排气量关闭，火花塞点火处于做功冲程，内能转化为机械能。
初温为20℃、质量为50kg的砂石温度升高到100℃，根据热量公式可计算吸收的热量为
。
综上 第1空、内； 第2空、机械； 第3空、3.6×106。
【分析】1、做功冲程：进气后关闭，排气口关闭，火花塞点燃，高温高压的气体推动活塞下移，气体内能减小，能量转化为内能转化为机械能；
2、热量的计算：公式为Q=cmΔt，所以吸收或者释放相同的热量，水比热容大，温度变化低，应用：冷水降温、温水保温。
17．【答案】E4；
【知识点】热机
【解析】【解答】(1) 热机工作时，燃料完全燃烧放出的能量为总能量，用来做有用功将能量转换为机械能的这部分能量是有效利用的能量，由图可知，使机械获得的机械能E4是用来做有用功的能量，是有效利用的能量；
（2）热机效率为： ，故由能流图可知，热机的效率是
。
故答案为：E4；
【分析】由图知道，使机械获得的机械能E4是用来做有用功的能量，是有效利用的能量，热机的效率是用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比。
18．【答案】压缩；机械；内；20
【知识点】热机；热机的四个冲程
【解析】【解答】由图可知，这个冲程是压缩冲程，此冲程是通过压缩气体做功，将机械能转化内能。汽油机的转速为2400r/min，说明1s内汽油机曲轴的转动次数等于40r，对外做功20次。
综上第1空、压缩；第2空、机械；第3空、内；第4空、20
【分析】1、汽油机四个冲程包括：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，根据特点进行识别。
吸气冲程特点：进气后打开，排气口关闭，活塞下移；压缩冲程：进气后关闭，排气口关闭，活塞上移，能量转化为机械能转化为内能，气缸内空气内能增加；做功冲程：进气后关闭，排气口关闭，火花塞点燃，高温高压的气体推动活塞下移，气体内能减小，能量转化为内能转化为机械能；排气冲程：进气后关闭，排气口打开，活塞上移，排除废气。
2、热机转速和做功的关系，热机转2次，对应一次做功，对应四个冲程。
19．【答案】机械；pV；增大牵引力；P＝25p0V排
【知识点】功率计算公式的应用；热机
【解析】【解答】（1）汽油机工作时，燃料燃烧，将化学能转化为内能，做功时，将内能转化为机械能的机器，
（2）做功冲程中，活塞移动的距离为L，单缸排量V=SL，根据压强，计算燃气的压力F=pS，燃气对活塞做的功为：W=FL=pSL=pV；
（3）根据发动机的功率为：，当功率一定时，降低速度，可以增大牵引力。
（4）发动机工作时，飞轮转2周完成一次做功，根据发动机转速为3000r/min时，做功1500次，每次做功用时为：；
已知做功冲程燃气对活塞的平均压强为p0，发动机排量为V排，一个汽缸的排气量，做功冲程中燃气对活塞的平均压力为F=p0S，每个做功冲程燃气对活塞做的功为，
燃气对活塞做功的功率为：，发动机有4个汽缸，对活塞做功的总功率为：。
【分析】（1）内燃机工作时，内能转化为机械能；
（2）根据F=pS，计算压力大小，根据W=Fs，计算做功多少；
（3）功率一定时，降低速度，可以提高牵引力；
（4）内燃机工作时，飞轮转2周，做功一次，根据做功多少，利用，计算功率大小；结合四个气缸，计算总功率。
20．【答案】（1）做功
（2）D
（3）5×104W
【知识点】功率的计算；热机的四个冲程
【解析】【解答】（1）根据短文，第五冲程中水蒸气对活塞做功，是做功冲程；（2）同步汽油机的工作冲程都相同，异步汽油机工作时，每个气缸的工作是不同的冲程，机械能输出更平稳，D符合题意；（3）根据压强和单缸排量，结合公式计算所做功为，飞轮转速为2400R/min则1s做功次数为，一次做功的时间为，则功率为。
故答案为：（1）做功；（2）D；（3）5×104W。
【分析】（1）内能推动活塞运动，是做功冲程；
（2）根据阅读，比较同步汽油机和异步汽油机的区别；
（3）根据压强和体积可以计算做功的多少，结合飞轮转数计算做功数，利用功和时间的比值计算功率的大小。
21．【答案】（1）0.5
（2）正
（3）2；内
【知识点】热机的四个冲程
【解析】【解答】（1）小客车发动机的排量为2.0L，即该发动机中四个汽缸工作容积的总和为2.0L，则单缸排量为 ；（2）（2）由这种轿车的输出功率与转速的关系图象可以看出：在发动机转速为1000～4000r/min范围内，它的输出功率与转速大致成正比；（3）发动机在曲轴转动的每半周内，都有一个汽缸处在做功冲程，其他三个汽缸分别处在吸气、压缩和排气冲程，则发动机的曲轴每转动一周有两个做功冲程；在做功冲程中，燃料燃烧产生的内能转化为机械能。
【分析】（1）从材料中得到小客车发动机的排量，求出发动机的单缸排量；
（2）由这台发动机输出特性曲线可以得出发动机转速为1000--4000r/min范围内输出功率与转速的大致关系；
（3）在曲轴转动的每半周内，都有一个汽缸处在做功冲程，分析做功冲程的能量转化情况。
22．【答案】（1）增大；内能；压缩；不同
（2）B
（3）不与；相同
【知识点】做功改变物体内能；热机的四个冲程；大气压的综合应用；物理学方法
【解析】【解答】（1）打气过程中，气体被压缩，压强增大，机械能转化为空气内能，温度升高，和压缩冲程类似，随着篮球内气体增多，压强变大，打气时所用的力发生变化，故活塞每次往复运动对气体做功大小不同。
综上 第1空、 增大； 第2空、内能； 第3空、压缩；第4空、不同。
（2）由表中数据可知，打气筒下部温度高于上部温度，说明活塞在打气筒内向下运动时，活塞的机械能转化为空气内能，温度升高，造成下部温度高于上部温度，故可以验证猜想B一定正确，故B符合题意，A不符合题意。
故选B。
（3）要探究猜想 活塞在筒内往复运动时，与筒壁摩擦导致发热 ，应让活塞只克服摩擦做功，而不压缩空气做功，所以打气筒直接让活塞在相同的时间内往复运动相同的次数，测量上下筒壁的温度，若测得上部和下部的温度相同，则说明猜想A是正确的。
综上 第1空、不与； 第2空、 相同.
【分析】1、压缩冲程：进气后关闭，排气口关闭，活塞上移，能量转化为机械能转化为内能，气缸内空气内能增加；
2、摩擦力做功时：机械能转化为物体内能，本题中会导致物体的温度相同，即打气筒下部温度等于上部温度，如果出现上下温度不相同的情况，则打气筒对空气做功，导致空气内能增加。
（1）[1]打气过程中，筒内气体被压缩，压强增大。
[2][3]活塞在打气筒内向下运动时，活塞对筒内的空气做功，机械能转化为空气的内能，能量转化情况与四冲程内燃机的压缩冲程相同。
[4]随着篮球内气体增多，压强变大，打气时所用的力发生变化，故活塞每次往复运动对气体做功大小不同。
（2）由表中数据可知，打气筒下部温度高于上部温度，说明活塞在打气筒内向下运动时，活塞对筒内的空气做功，空气内能增加，温度升高，造成下部温度高于上部温度，故导致打气筒外壁发热的原因是活塞在筒内往复运动时，不断压缩气体做功导致发热，故可以验证猜想B一定正确，故B符合题意，A不符合题意。
故选B。
（3）[1][2]根据控制变量法，要探究猜想A，应让活塞只克服摩擦做功，而不压缩空气做功，故他们的改进方法是：打气筒不与篮球连接，直接让活塞在相同的时间内往复运动相同的次数，此时，活塞在打气筒上半部分克服摩擦做的功和在下半部分克服摩擦做的功相等，所以上下筒壁的温度应相同，由此可知，若测得上部和下部的温度相同，则说明猜想A是正确的。
23．【答案】解：（1）已知某汽车的质量是
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。
【知识点】热机的四个冲程；重力及其大小的计算
【解析】【分析】1、利用质量的单位换算和重力和质量的关系分析解答
2、压缩冲程是压缩气缸内的空气，使体积减小，温度升高，内能增加，
3、根据热力学温度和摄氏温度的关系 T=t+273.15℃ 进行计算
4、利用已知的关系计算压缩冲程后气缸内的温度值。
24．【答案】解：（1）p=9.0×105Pa，活塞面积S=30cm2=30×10-4m2，燃气对活塞的平均压力为：F=PS=9.0×105Pa×30×10-4m2=2700N．
（2）活塞做功一次的路程s=50mm=0.05m，一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W=Fs=2700N×0.05m=135J．
（3）飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮转动1800周，要对外做功900次，燃气对活塞做的总功为：W总=W×900=135J×900=121500J，而t=1min=60s，汽油机的功率为：p=
【知识点】热机
【解析】【分析】（1）知道燃气的平均压强和活塞的面积，可利用公式F=PS计算出平均压力的大小．（2）知道活塞在气缸中移动的距离，可利用公式W=FS计算出一个做功冲程燃气对活塞做的功．（3）飞轮（曲轴）每转两圈对外做功一次，计算出飞轮转动1800周对外做功的次数，已经计算出一个做功冲程燃气对活塞做的功，从而可以计算出燃气对活塞做的总功，又知道做功的时间，可利用公式 计算出汽油机的功率．
25．【答案】（1）1.2×105；0.5
（2）600
（3）1.2×106
【知识点】功率计算公式的应用；热机；压强的大小及其计算；功的计算及应用
【解析】【解答】（1）根据可知，发动机在1s内做功为：W=Pt=1.2 x 105W x1s=1.2 x 105J；
单缸排量为：；
（2）发动机在1s内做功为1.2 x 105J，发动机有4个汽缸同时工作，则1s内每个汽缸做功为：，汽油机的转速为 6000r/min = 100r/s，根据汽油机飞轮每转动2圈对外做功1次可知，汽油机1s内做功50次，则每个冲程做功为：；
（3）在做功冲程里，根据W/=FL可得，燃气对活塞的压力为：，
燃气对活塞的压力为：
【分析】（1）根据可求出发动机1s内所做的功；
根据4个汽缸的总排量为2.0L，则单缸排量为总排量的四分之一；
（2）由发动机1s所做的功，可得每个汽缸1s做的功，根据汽油机的转速，可得汽油机1s内对外做功50次，可求出1s内每个做功冲程里发动机所做的功；
（3）根据每个冲程做功多少和活塞一个冲程通过的距离，可表示出燃气对活塞的压力为，根据可求出燃气对活塞的压强。
26．【答案】（1）内；机械
（2）1.2×105；0.5；600
（3）1.2×106
（4）pS；psl；Sl
【知识点】功率的计算；热机的四个冲程；功的计算及应用
【解析】【解答】（1）在做功冲程中，燃气内能对外做功，将内能转化为机械能；（2）已知输出功率是120kW，所以每秒做功W=1.2×105W×1s=1.2×105J；
由表格信息可知，
①因为转速为6000r/min，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，
因为四缸总排量为2.0L，
单缸排量：v= ×2.0L=0.5L，
所以发动机在1s内做功1.2×105J，
②因为发动机有四个缸同时工作，
所以每个缸1s内做功：
W= ×1.2×105J=3×104J，
因为1s内做功50次，
所以每个做功冲程做功：
W′= ×3×104J=600J．（3）因为W′=pV，V=0.5L=0.5×10﹣3m3，
所以燃气对活塞的压强：p= = =1.2×106Pa（4）由压强公式p= 可知，F=PS，
活塞做功W=Fl=pSl，而V=Sl，
所以W=pV；
故答案为：（1）内；机械；（2）①1.2×105；0.5；②600；（3）1.2×106；（4）pS；psl；Sl．
【分析】（1）内燃机工作，把内能转化为机械能；
（2）功率和时间的乘积计算功的大小，四气缸内燃机的总排量除以4就是单缸排量；根据每个气缸1秒做功的多少，结合1秒做功的次数，计算每次做功冲程做功的多少；
（3）根据燃气做功和压强、排开体积的关系，计算压强的大小；
（4）根据压强的计算，利用压强和受力面积的乘积计算压力大小，结合体积计算和压强，计算做功的表达式，体积是底面积和高的乘积。
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