(共19张PPT)
第2章 改变世界的热机
1 热 机
洲际弹道导
弹 /P21T10 洲际弹道导弹，被认为是一种主要的核威慑力量，只有少数国
家拥有发射这种远距离武器的技术.通常把射程范围在8 000千米以
上的弹道导弹称为洲际弹道导弹.
洲际导弹常为多级弹道导弹，分陆基和潜射两大类，采用液体或固
体火箭发动机，采用惯性制导或以惯性制导为基础的复合制导，用
于攻击敌方纵深具有战略意义的地面固定目标，属于战略导弹.
2024年9月25日8时44分，中国人民解放军火箭军向太平洋相关公海
海域，成功发射1发携载训练模拟弹头的洲际弹道导弹，准确落入
预定海域.
长征系列运
载 火箭
/P22T5 长征系列运载火箭是中国自行研制的航天运载工具.长征运载
火箭起步于20世纪60年代，1970年4月24日“长征一号”运载火箭
首次发射“东方红一号”卫星成功.
长征火箭具备发射低、中、高不同地球轨道，不同类型卫星及
载人飞船的能力，并具备无人深空探测能力.低地球轨道运载能力
达到25吨，太阳同步轨道运载能力达到15吨，地球同步转移轨道运
载能力达到14吨.
氢燃料电
池—— “零排放”
的清洁 能源
/P25T4 氢燃料电池是一种新型的能源技术，它是将氢气和氧气的化学
能直接转化成电能的发电装置.氢气是一种无污染、无毒、无害的
燃料，而且其能量密度高，储存和运输也相对容易.因此，氢燃料
电池被认为是未来最有前途的能源技术之一.
干电池、蓄电池是一种储能装置，是把电能贮存起来，需要时再释
放出来；而氢燃料电池严格地说是一种发电装置，像发电厂一样，
是把化学能直接转化为电能的电化学发电装置.
氢燃料电池的优点主要是：无污染、高效率、可再生性.
利用内能做功
1. 如图所示，在试管内装一些水，用带玻璃管的胶塞塞住，在玻璃管口处放一个
用纸制作的小叶轮.加热试管使水沸腾，细心观察，你会发现 ，
在此过程中燃料的 能转化为 能.
小叶轮转动
化学
动
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2. 科技成就 目前，我国特别重视发动机的研发，如轮船用的大型燃气轮机已经
取得成功，飞机发动机“CJ－1000A”离量产装机也指日可待.下列装备中的动
力机械不．属．于．热机的是（ D ）
A. 长征系列火箭液氧液氢发动机
B. 052D导弹驱逐舰燃气轮机
C. 歼－20战机用的涡扇－10C航空发动机
D. 中国高铁交流异步牵引电动机
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内燃机
3. 如图所示是演示点火爆炸的实验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒
精，盒盖被打出去.这是因为酒精燃烧产生的燃气对外 ，燃气的
能转化为盒盖的 能.
4. 柴油机和汽油机属于热机中的 ，它们都是靠活塞在 中做
往复运动而工作的.
做功
内
机械
内燃机
汽缸
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汽油机的工作过程
5. 如图所示是汽油机工作时的四个冲程，下列说法错．误．的是（ D ）
A. 一个工作循环中四个冲程的排列顺序是甲、丙、丁、乙
B. 丙冲程，机械能转化为内能
C. 丁冲程，内能转化为机械能
D. 活塞在汽缸内往复运动一次，该汽油机可以对外做功一次
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6. 汽油机吸气冲程吸入汽缸内的物质是 （选填“空气”或“汽
油和空气”），汽油机的 冲程为汽车提供了动力， 、
、 冲程是靠飞轮的惯性来完成的.
汽油和空气
做功
吸气
压
缩
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7. 如图所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住管口，用酒精灯给试管中的水加热
一段时间.关于这个实验，下列说法不．正．确．的是（ C ）
A. 酒精燃烧时发热，化学能转化为内能
B. 塞子受到水蒸气的压力冲出去，是水蒸气的内能转化为塞子的机械能
C. 水蒸气把塞子冲出去时其内能增大，这是利用做功的方法改变内能的
D. 蒸汽机就是利用这个原理来工作的
C
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8. 跨学科·化学 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在光照下会分解，使气室内气压增大，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（ C ）
A. 吸气冲程 B. 压缩冲程
C. 做功冲程 D. 排气冲程
C
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9. 实践创新 如图1是某同学利用塑料瓶制作的“水火箭”，其原理是压缩空气
使水从“火箭”尾部向下喷出，推动“火箭”飞向空中.如图2为四冲程汽油机的
工作示意图.下列判断错．误．的是（ C ）
A. 图2中甲图中吸入的是汽油和空气
B. 图2中乙冲程是依靠飞轮的惯性运转的
C. 从能量转化角度讲，往“水火箭”里打气与图2中丙冲程的原理相似
D. 若该热机1 s内对外做功15次，则飞轮转速是1 800 r/min
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10. 社会发展 （阜阳阶段练）2024年9月25日，中国发射一枚洲际弹道导弹，完
美击中太平洋预定目标.火箭运载导弹上升过程中，其能量转化与内燃机工作
的 冲程原理相同.
做功
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11. 蒸汽机和汽油机，它们工作时，能的转化过程是 ，图
中 （选填“甲”或“乙”）是汽油机的工作原理图.一台四冲程内燃机飞
轮转速为3 600 r/min，在1 s内内燃机的活塞做了 次功，完成 个工作
循环，完成了 个冲程.
内能转化为机械能
乙
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12. （齐齐哈尔中考）如图所示是单缸四冲程汽油机某一冲程工作示意图，该冲
程是 冲程.若该汽油机1 s对外做功15次，则汽油机的飞轮速度为
r/min.
压缩
1800
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13. 工程实践 小柯在科学技术馆看到一种奇思妙想——六冲程引擎.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.则第五冲程相当于四冲程汽油机的 冲程，这个冲程
中的能量转化是 能转化为 能，这种内燃机一个工作循环对外做
功 次.
做功
内
机械
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14. 物理观念 （常州中考）压缩空气动力车.
（1）小明将充满气的气球捆绑在小车上，制成压缩空气动力小车，当气球向右
喷气时，静止的小车向左运动起来，如图甲所示.该现象说明力的作用是
；还说明力可以改变物体的 .
相互
的
运动状态
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（2）为制造压缩空气动力汽车，工程师将装有压缩空气的钢瓶与空气动力发动
机连接，该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程，如图乙所示.发动
机对外做功的是 （选填“进气”或“排气”）冲程，此过程中钢瓶内压
缩空气的温度 .若该发动机的转速为1 200 r/min，则1 s内发动机对外做
功 次.汽车行驶一段路程后，钢瓶内压缩空气的密度 .
进气
降低
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减小
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第2章 改变世界的热机
2 热机效率
热机效率
1. 关于热机的效率，下列说法正确的是（ D ）
A. 热机做的有用功越多，效率就一定越高
B. 热机的功率大，效率一定高
C. 热机在单位时间里消耗的燃料少，热机的效率就一定高
D. 热机的有用功占总功的比例越大，效率就越高
D
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2. 为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施不．能．提高热机效率的是
（ D ）
A. 让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全
B. 在设计与制造热机时要不断改进与创新，以减少能量的损失
C. 尽量减少热机内部各部件间的摩擦
D. 尽量增加热机的工作时间
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3. （邢台阶段练）甲、乙两台热机，甲的效率比乙高，含义是（ D ）
A. 甲热机做的有用功多，效率高
B. 甲热机功率大，效率高
C. 甲热机单位时间里耗费的燃料少，效率高
D. 做相同的有用功，甲损失的能量比乙少
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4. 教材P30T4变式 （菏泽牡丹区期中）一辆满载货物的小货车总重为3×104
N，它在平直的公路上匀速行驶1 000 m，用时50 s，消耗的燃油为0.2 kg，此过
程中它受到的牵引力为3×103 N，燃油的热值约为4.5×107 J/kg.在此过程中，
求：
（1）小货车发动机牵引力做的功.
解：（1）小货车发动机牵引力做的功W＝Fs＝3×103 N×1 000 m＝3×106 J.
（2）小货车发动机的效率.（结果保留一位小数）
解：（2）0.2 kg燃油完全燃烧放出的热量Q放＝mq＝0.2 kg×4.5×107 J/kg＝
9×106 J.
小货车发动机的效率η＝×100％＝×100％≈33.3％.
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飞向太空
5. 科技成就 2024年3月20日，搭载探月工程四期鹊桥二号中继星的长征八号遥
三运载火箭在中国文昌航天发射场成功发射升空，发射取得圆满成功.关于火箭
的论述，下列说法正确的是（ D ）
A. 燃料燃烧时将内能转化为化学能
B. 火箭在向上推进过程中与空气摩擦生热，内能不变
C. 火箭利用液氢作燃料，是因为液氢的比热容大
D. 火箭升空时燃料被点燃，箭体腾空而起，类同于热机的做功冲程
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6. 教材P27图变式 （随州中考）汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如
图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图.下列有关说法正确的是
（ A ）
A. 甲图是压缩冲程，活塞对汽缸内的气体做功，气体的温度升高
B. 由乙图可知该汽油机的效率是30％
C. 汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值
D. 为节能，冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的热值
A
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7. 汽油机工作时的热损失情况是：汽缸散热损失30％，废气带走35％，机械摩擦
损耗10％.则完全燃烧2 g汽油（汽油的热值为4.6×107 J/kg）获得的机械能是
（ C ）
A. 2.76×104 J B. 3.22×104 J
C. 2.3×104 J D. 0.92×104 J
8. 有甲、乙两台汽油机，它们的功率之比是2∶1，它们的热机效率之比是5∶4，那
么在相同的时间内，它们所消耗的汽油的质量之比是（ B ）
A. 5∶8 B. 8∶5 C. 4∶5 D. 5∶4
C
B
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9. 科技成就 “鲲龙”AG600是我国自主研制的水陆两栖飞机，已具备执行灭火
任务能力.“鲲龙”AG600在某次灭火任务中，在空中匀速直线飞行了100 km，
在飞行过程中受到的阻力为5×104 N，消耗燃油的质量为300 kg，已知燃油的热
值为4.5×107 J/kg.下列说法不．正．确．的是（ B ）
A. 燃油燃烧时将化学能转化为内能
B. 燃油燃烧的过程中燃油的热值不断减小
C. 消耗的燃油完全燃烧放出的热量为1.35×1010 J
D. 发动机的效率约为37％
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10. （南充中考）某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转3 000转，则每秒对外做
功 次，每次对外做功115 J，该汽油机的效率为25％，连续工作1小时需消
耗汽油 kg（q汽油＝4.6×107 J/kg）.
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11. 暑假期间小明一家从合肥自驾前往徽州古城，进行古建筑研学旅行.合肥到徽
州古城全程约320 km，驾车前往大约需要4 h.（q汽油＝4.5×107 J/kg，ρ汽油＝
0.8×103 kg/m3）
（1）汽车全程消耗汽油25 L，求汽油完全燃烧放出的热量.
解：（1）汽车全程消耗汽油25 L，消耗汽油的质量为m＝ρV＝0.8×103
kg/m3×25×10－3 m3＝20 kg，汽油完全燃烧放出的热量为Q放＝mq＝20
kg×4.5×107 J/kg＝9×108 J.
（2）若汽车发动机全程的平均功率为25 kW，求汽车发动机的效率.
解：（2）汽车发动机输出的机械功为W＝Pt＝25×103 W×4×3 600 s＝3.6×108
J，汽车发动机的效率为η＝×100％＝＝40％.
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12. （青岛期中）一辆燃油卡车，其燃油机的效率为36％，燃油的热值取
4.6×107 J/kg.据统计，每燃烧1 kg燃油约排放3.3 kg二氧化碳.为实现碳达峰、碳
中和的目标，使用氢燃料电池的交通工具不断丰富.若此卡车以氢燃料电池为动
力，它的功率为200 kW，在水平路面上匀速行驶36 km用时0.5 h，与使用燃油机
相比，这一过程可减排二氧化碳的质量为多少？（结果保留一位小数）
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解：根据P＝可得，卡车输出的能量
W＝Pt＝200×103 W×0.5×3 600 s＝3.6×108 J.
由η＝可知，燃油完全燃烧释放的热量为Q放＝＝＝109 J.
由q＝可知，燃烧燃油的质量m＝＝＝21.74 kg，
减排的二氧化碳质量m二氧化碳＝3.3 m＝3.3×21.74 kg＝71.7 kg.
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