第2章　改变世界的热机 总结提升 分层练习（含解析） 2025-2026学年物理教科版九年级上册

第2章　改变世界的热机 总结提升
一、热机
热机是通过燃料燃烧获取　　　　能并转化为　　　　能的装置。
二、内燃机
1.常见的活塞式内燃机有汽油机和　　　　。大多数内燃机一个工作循环包括　　　　、　　　　　、　　　　、　　　　四个冲程,只有　　　　冲程燃气推动活塞做功,把　　　　能转化为机械能,其他三个冲程是靠　　　　转动的能量来完成的。
2.一个四冲程的内燃机,它的一个工作循环中,对外做功　　　　次,活塞往复运动　　　　次,曲轴和飞轮转动　　　　周。
三、热机效率
1.定义:热机所做　　　　　　与所用燃料完全燃烧释放的热量之比。计算公式是　　　　　。热机的效率总小于　　　　。
2.提高热机效率的方法
(1)使燃料充分燃烧。
(2)尽量减少各种热损失。
(3)机件间保持良好的润滑、减小摩擦。
四、保护地球家园
热机的使用对环境造成的污染,主要是　　　　污染和　　　　污染。
图2-1-2 命题点:热机能量转化过程 1.如图,在这个实验中,燃料的　　　能转化为内能,传递给水,水沸腾变成水蒸气,水蒸气驱动叶轮转动。这样,内能就转化成了叶轮的　　　　 能。这就是热机中能量转化的基本过程。
图2-1-5 命题点:内燃机工作原理 2.如图所示装置,当按下电子式火花发生器的按钮后,我们看到盒盖飞了出去,同时听到“砰”的响声。盒盖飞出去的过程中能量的转化情况是　　　　　　　　。
图2-1-7 命题点:识别内燃机的四个冲程 3.识别内燃机的冲程,主要从气门的状态和活塞运动方向进行。若两气门一开一闭,则不是　　　　冲程就是排气冲程,其中活塞向上运动的是　　　 　冲程,活塞向下运动的是　 　冲程;若两气门关闭,则不是　 　冲程就是做功冲程,其中活塞向上运动的是　 　　冲程,活塞向下运动的是　　　　冲程。
热机及其能量转化
1.(2024枣庄中考)古代的人们曾发明一种活塞式点火器,如图所示。以牛角作套筒,木质推杆前端粘附艾绒。取火时,一手握住套筒,另一手猛推推杆,艾绒即燃。下列事例与猛推推杆入筒的过程中,能量转化情况不同的是 (　　)
A.内燃机的做功冲程
B.内燃机的压缩冲程
C.钻木取火
D.流星雨的形成
2.(2024新疆中考)下列运载工具中,不需要利用热机的是 (　　)
A.喷气式飞机 B.柴油拖拉机
C.纯电动汽车 D.长征系列火箭
3.(2024淄博中考)如图,玻璃瓶内有少量水,用橡胶塞塞住瓶口,向瓶内打气,瓶塞跳起。下列说法正确的是 (　　)
A.向瓶内打气,通过热传递的方式改变瓶内空气的内能
B.瓶塞跳起时,瓶内空气温度降低,内能减少
C.瓶塞跳起时,瓶内出现“白雾”是汽化现象
D.瓶塞跳起过程与热机压缩冲程的能量转化相同
4.(2024龙东地区中考)汽油机将内能转化为机械能的是　　　　　冲程,某单缸四冲程汽油机飞轮转速是2 400 r/min,则此汽油机每秒对外做功　　　　次。
热机效率与环境保护
5.(2024广安中考)内燃机的发明是第二次工业革命中应用技术领域的一项重大成就。如图所示为单缸四冲程汽油机的一个冲程示意图,若该汽油机的效率为30%,飞轮每分钟转动1 800圈(q汽油=4.6×107 J/ kg),则下列说法正确的是 (　　)
A.图中所示冲程是做功冲程
B.若该汽油机完全燃烧5 kg汽油,则汽油机做的有用功为6.9×107 J
C.该汽油机在1 s内做功30次
D.汽油机消耗的燃料越少,效率一定越高
6.(2024淮安中考)2024年4月,两辆氢能源汽车实现了从北京到上海1 500千米长距离运输测试,这是中国氢能源车辆首次大范围、长距离、跨区域的实际运输测试。如图所示是某款氢能源汽车,该款氢能源汽车在公路上行驶30 km,用时0.4 h,受到的牵引力为1.4×103 N,消耗氢气0.8 kg,则此过程中汽车行驶的平均速度为　　　　km/h,氢气完全燃烧放出的热量为　　　　J,利用氢能的效率为　　　　。(q氢气=1.4×108 J/kg)
【详解答案】
教材要点梳理
一、内　机械
二、1.柴油机　吸气　压缩　做功　排气　做功　内　飞轮
2.一　两　两
三、1.有用功　η=×100%　1
四、大气　噪声
教材图片专练
1.化学　机械
2.酒精的内能转化为盒盖的机械能
3.吸气　排气　吸气　压缩　压缩　做功
高频考点过关
1.A　解析:在猛推推杆入筒的过程中,推杆对艾绒做了功,使得艾绒的温度升高,内能增加,从而燃烧,这个过程是将机械能转化为内能。内燃机的做功冲程中,高温高压的燃气推动活塞向下运动,带动曲轴转动,对外做功,这个过程是将内能转化为机械能,与题目中的能量转化情况不同,故A符合题意。内燃机的压缩冲程中,是将机械能转化为内能,故B不符合题意。钻木取火是通过摩擦做功,使得木头的内能增加,温度升高,从而燃烧,这个过程同样是将机械能转化为内能,与题目中的能量转化情况相同,故C不符合题意。流星雨的形成是流星体进入地球大气层时,与大气层发生摩擦,使得流星体的内能增加,温度升高,甚至燃烧起来,这个过程也是将机械能转化为内能,与题目中的能量转化情况相同,故D不符合题意。故选A。
2.C
3.B　解析:向瓶内打气,是通过压缩空气做功改变瓶内空气的内能,故A错误;瓶塞跳起时,空气对瓶塞做功,将内能转化为瓶塞的机械能,瓶内空气内能减少,温度降低,故B正确;瓶塞跳起时,玻璃瓶内出现的白雾是水蒸气液化形成的小水滴,故C错误;热机压缩冲程中把机械能转化成内能,瓶塞跳起过程内能转化为机械能,能量的转化不同,故D错误。故选B。
4.做功　20　解析:汽油机的做功冲程是通过气体对外做功将内能转化为机械能的。汽油机的转速为2 400 r/min, 1 s内汽油机曲轴的转动次数为40 r,一个工作循环中,曲轴转动两周,对外做功一次,1 s内曲轴转动40次,故对外做功20次。
5.B　解析:图中所示冲程两气门关闭,活塞向上运动,是压缩冲程,故A错误;若该汽油机完全燃烧5 kg汽油,则汽油机做的有用功为W有用=ηQ放=30%×5 kg×4.6×107 J/kg=6.9×107 J,故B正确;飞轮每分钟转动1 800圈,则每秒转动30圈,该汽油机飞轮转动2圈对外做功一次,则在1 s内做功15次,故C错误;由η=×100%得,汽油机消耗的燃料越少,完全燃烧释放的热量越少,但做的有用功不知,无法比较效率高低,故D错误。故选B。
6.75　1.12×108　37.5%
解析:汽车行驶的平均速度为v===75 km/h,氢气燃烧放出的热量为Q放=mq氢气=0.8 kg×1.4×108 J/kg= 1.12×108 J,牵引力做功为W=Fs=1.4×103 N×30 000 m=4.2×107 J,则利用氢能的效率为η==×100%=37.5%。