2025新教科版九年级物理上册第二章改变世界的热机复习讲义（含答案）
文档属性
| 名称 | 2025新教科版九年级物理上册第二章改变世界的热机复习讲义（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 3.1MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-09-09 06:50:28 | ||
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文档简介
第二章 改变世界的热机（复习讲义）
单元目标
考点要求 新课标要求 命题预测
热机 理解热机的原理，正解热机的工作循环，包括四个冲程及内能和机械能的相互转化。 热机是内能利用最典型的例子，主要命题点有：热机工作原理、内燃机四冲程工作过程和能量转化关系等。
热机效率 理解热机效率的概念，掌握热机效率的计算方法；分析影响热机效率的因素，并提出提高热机效率的途径。 在内能利用过程中存在能量损失。该考点中，热机的效率是各地中考的常考热点。该考点考查形式多样，难易程度也有所不同。主要命题点有：热机效率概念理解、提高热机效率的方法、热机效率相关计算等。
跨学科实践：保护地球家园 了解热机使用带来的环境污染，知道保护环境的措施，有保护环境的意识。 热机使用造成的环境污染：大气、热和噪声。从国家和个人层面看该做些什么措施。主要命题点：大气污染（温室效应）、热污染（城市热岛效应）、“碳达峰”“碳中和”等。
思维导图
知识点
一、热机
1.热机
①热机：利用________做功的机械叫热机。
②热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造________，但它们有一个共同特点，那就是________________。
③内燃机：燃料直接在发动机________内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为________和________两类。内燃机的能量转化：________能转化为________能，________能再转化为________能。
2.汽油机
①构造：由气缸、________、进气门、排气门、活塞、曲轴、连杆组成。
②工作过程
冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个________。
多数汽油机是由________、________、________、________四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
_______冲程 _______冲程 _______冲程 _______冲程
吸气冲程：进气门________，排气门________，活塞向________运动，______________的混合物进入汽缸。
压缩冲程：进气门和排气门都________，活塞向________运动，燃料混合物被压缩。能量转化：________能转化为________能。
做功冲程：火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向 下 运动，带动曲轴转动，对外________。能量转化：________能转化为________能。
排气冲程：进气门保持________，排气门________，活塞向________运动，把废气排出汽缸。
在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的________带动活塞完成，周而复始，使汽油机连续转动下去。
3.柴油机
①构造：与汽油机的大致相同，不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞而是________。
②工作过程：柴油机与汽油机大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，活塞往复运动________次，曲轴转动________周，对外做功________次。
③柴油机和汽油机构造及工作过程的不同点：
a.汽油机汽缸顶部有火花塞，在压缩冲程末，火花塞产生电火花，使燃料燃烧，产生高温高压的气体（俗称“________”）；柴油机汽缸顶部没有火花塞，只有喷油嘴，在压缩冲程结束时，压缩空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气就立刻燃烧起来（俗称“________”）。
b.汽油机吸气冲程吸入_______________的混合物；柴油机吸入气缸内的物质_______________。
汽油机 柴油机
不同点 结构图
吸气冲程 吸入的是空气和汽油的混合物 吸入的只有空气
压缩冲程 压缩程度较柴油机低 压缩程度高
做功冲程 火花塞点火（点燃式） 喷油嘴喷出柴油（压燃式）
相同点 排气冲程 把废气排出气缸
判断内燃机处于哪个工作冲程应抓住两点：一是气门的开与关；二是活塞的运动方向。有火花塞的就是做功冲程；两个气门都关闭，也无火花塞，就是压缩冲程；若是吸气冲程，进气门打开；排气冲程，排气门打开。
①汽油机在开始工作时，要靠外力先使曲轴、连杆转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动以后，汽油机才能连续工作；
②在汽油机的1个工作循环中，有4个冲程，活塞往复运动2次（2圈），曲轴转动2周，对外做功1次，巧记为“1-4-2-2-1”；
③在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是靠飞轮的惯性来完成的，故飞轮的质量要足够大。
考点二：机械效率
1.热机里的能量变化
2.热机效率
①热机所做________与所用燃料________燃烧释放的________之比叫作热机的效率，用来描述热机的________。
②计算公式：，其中：Q放=m燃料q固液 或Q放=V燃料q气体，单位：Q放（J）、m燃料（kg）、q固液（J/kg）、V燃料（m3）、q气体（J/m3）。
注意：热机效率计算公式中的Q完全指的是燃料完全燃烧释放的能量，用Q=mq或 Q=Vq计算。不要与比热容中的放热计算公式Q=cm t混淆！
③物理意义：热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。
因为热机中用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的总能量的一部分，由于各种能量的损失和燃烧条件的限制，这部分能量一定________完全燃烧放出总能量，所以有用功的能量与燃烧放出的总能量的比值必然________1，即热机的效率一定________1。
④提高热机效率的方法：a.使燃料充分燃烧；b.尽量减少各种热量损失；c.利用废气的能量（废气带走的能量最多）；d.注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。
考点三：跨学科实践：保护地球家园
1.我们面临的困扰
①大气污染：火力发电厂中，燃煤释放的内能转化为电能输送到千家万户，但排放的氮氧化物、硫化物等有毒气体，会危害人体健康、影响植物生长。排出的二氧化碳所引起的额外的__________，对地球表面的热平衡有较大影响。
②热污染：热机排出的二氧化碳气体会加剧温室效应，内燃机的废气和冷却水带走的热量会对环境产生较大的热污染，成为______________的元凶之一。
③噪声污染：大量以热机作为动力来源的机械工作时会产生噪声，影响人们的正常生活，甚至危害人体健康。
2.国家发展战略
近年来，我国不断更新燃煤电厂氮氧化物排放标准，积极稳妥地推动“碳达峰”“碳中和”，彰显了大国的使命担当。
3.保护地球从我做起
①优化能源结构，推广清洁能源的使用，如天然气、风能、太阳能等，降低化石燃料比重，减少有毒气体排放。
②建立区域联防联控机制，在京津冀及周边地区、长三角地区、汾渭平原等重点区域建立联防联控机制，协同治理大气污染。
③加强工业污染治理，改进燃烧设备，减少工业排放。
④强化扬尘管控和秸秆焚烧治理。
⑤控制交通污染，加快交通结构调整，推进城市轨道交通建设，推广新能源汽车，形成绿色低碳交通出行体系。
4.实践活动评价
我的活动涉及的学科 我的活动围绕的物理概念和规律 我的活动成果 我的观点 我的问题
典型例题
(
题型一 热机的种类
)
【例1】（23-24九年级上·福建宁德·期末）近年来我国先进装备层出不穷，民族自豪感倍增。以下装备的动力装置不属于是热机的是（ ）
A.玉兔号月球车 B.山东舰 C.歼20 D.长征五号火箭
【变式1-1】（24-25九年级上·广西防城港·期中）以下机械属于内燃机的是（ ）
A.电风扇 B.汽油机 C.滑轮组 D.洗衣机
【变式1-2】（24-25九年级上·吉林·期中）下列装备的动力装置不是热机的是（ ）
A.电动汽车 B.海缆施工船 C.国产飞机C919 D.长征五号运载火箭
【变式1-3】（24-25九年级上·陕西榆林·阶段练习）2024年5月3日，搭载嫦娥六号探测器的长征五号遥八运载火箭，在中国文昌航天发射场点火发射。火箭________（选填“属于”或“不属于”）热机，_______ （选填“能”或“不能”）在大气层外工作。在探测器加速上升过程中，它的机械能_________（选填“守恒”或“不守恒”）。
(
题型二 热机工作过程中的能量变化
)
【例2】（24-25九年级上·青海果洛·期末）2024年10月30日4时27分，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射（如图1）。火箭在加速上升过程中，下列说法正确的是（ ）
A.火箭上升过程中机械能增加 B.火箭上升过程中动能不变
C.火箭上升过程中动能转化为化学能 D.若不计空气阻力，火箭上升时机械能守恒
【变式2-1】（2025·河南·二模）物理科技文化节中，同学们展示了自制水火箭，结构如图所示。在塑料瓶中装入适量水，用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住，发射时用打气筒向瓶内打气，当瓶内压强足够大时，瓶内的水向下喷出，水火箭升空。用打气筒将空气压入水火箭的能量转化与汽油机的________（选填“压缩”或“做功”）冲程相同；水火箭上升过程中，瓶内气体的内能________（选填“增加”“减少”或“不变”）。
【变式2-2】科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立刻向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度________（选填“升高”、“降低”或“不变”），其内能________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
(
题型三
汽油机的构成及工作过程
)
【例3】（24-25九年级上·湖北武汉·期末）如图所示为单缸四冲程汽油机工作示意图，下列说法正确的是（ ）
A.图甲：吸入汽缸的是空气
B.图乙：气体对活塞做功，是压缩冲程
C.图丙：汽油的内能转化为机械能，为汽油机提供动力
D.图丁：废气带走的能量占比大，是汽油机效率低的一个原因
【变式3-1】（24-25九年级上·河南郑州·期末）2024年11月30日，我国新型运载火箭长征十二号成功实现首飞。火箭燃料燃烧产生的高温燃气对火箭产生反推力，推动火箭升空，此能量转化过程相当于热机的哪个冲程（ ）
A. B. C. D.
【变式3-2】（24-25九年级上·广东广州·期末）如图所示，图甲为小昕自制的热机模型，她在矿泉水瓶的侧壁上开了一个孔，把电火花发生器紧紧插入孔中，实验时从上方瓶口喷入液态酒精并轻轻盖上一次性塑料杯，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，塑料杯立即飞出，此过程酒精燃烧产生的_______能转化为塑料杯的________能，相当于图乙中_______（选填“A”、“B”、“C”或“D”）的能量转化过程。
(
题型四 柴油机的构造及工作过程
)
【例4】（24-25九年级上·广西南宁·期末）如图所示，迅速压下活塞的过程相当于柴油机的（ ）
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
【变式4-1】（24-25九年级上·河南洛阳·期中）如图是内燃机工作时某冲程示意图，该冲程为________冲程，它是________（“汽油”或“柴油”）机。若飞轮的转速为2400r/min，在1s内，该内燃机完成_______个工作循环。
【变式4-2】（24-25九年级上·湖北孝感·期中）关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法：
①汽缸内燃料燃烧得越充分，热值越大；②在做功冲程中，是内能转化为机械能；③只有做功冲程是燃气对外做功；④汽油机和柴油机的点火方式相同。以上说法中正确的是（ ）
A.①② B.①③ C.②③ D.②③④
(
题型五 内燃机工作循环中的计算问题
)
【例5】（23-24九年级上·贵州六盘水·阶段练习）一个汽油机上标有“3000r/min”的字样，则每秒钟汽油机完成对外做功________次，其中发生能量转化共________次。
【变式5-1】（24-25九年级上·江苏无锡·期末）如图所示，用电子点火枪点易拉罐内的酒精气体，可将一次性杯子喷出很远。纸杯被冲飞的过程与汽油机的________冲程能量转化情况相同，若汽油机飞轮的转速是1800r/min，则该汽油机1min内燃气对外做功_______次。
【变式5-2】（24-25九年级上·甘肃平凉·期末）如图是汽油机的________冲程示意图；某单缸四冲程汽油机飞轮的转速为，在内，汽油机对外做功_______次。
(
题型六 燃烧放热及效率计算
)
【例6】（23-24九年级上·海南·期末）燃气灶将20kg的水由42℃加热到62℃，这是通过________（选填“热传递”或“做功”）方式改变水的内能，若天然气完全燃烧放出的热量有42%被水吸收，需要消耗_______m3的天然气。[水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃），天然气热值q=4×107J/m3]
【变式3-1】（23-24九年级上·陕西安康·期末）某家庭用的燃气热水器将100kg的水从20℃加热到了50℃，消耗了0.8m3的天然气（假设天然气完全燃烧）。求：［已知c水=4.2×103J/（kg·℃），q天然气=3.15×107J/m3]
（1）烧水时，水吸收热量温度升高，内能________；
（2）水吸收的热量；
（3）该热水器烧水的效率。
【变式3-2】（23-24九年级上·湖南湘西·期末）天然气具有热值高、价格实惠、污染少、安全等优点。张明把5L水从20℃加热到50℃时，用了天然气0.01m3，已知天然气热值为8.4×107J/m3。水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）。求：
（1）完全燃烧0.01m3天然气放出的热量；
（2）5L水从20℃加热到50℃吸收的热量；
（3）张明家天然气灶的效率。
(
题型七 机车效率与节能减排
)
【例7】（23-24九年级上·全国·期末）一辆氢气动力试验汽车10min内在平直路面上匀速直线行驶了1.2km，消耗了0.15kg的氢气，假设氢气完全燃烧，汽车发动机的效率为50%，求：（氢气的热值取1.4×108J/kg）
（1）氢气完全燃烧产生的热量是多少？
（2）发动机所做的有用功是多少？
（3）汽车匀速行驶时受到的阻力是多少？
【变式7-1】（23-24九年级上·吉林长春·阶段练习）一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20kW。若小汽车行驶的距离为100km，汽油的热值q=4.6×107J/kg，小汽车发动机的效率为25%。求小汽车在这段路程中：
（1）运动的时间；
（2）发动机所做的功；
（3）消耗汽油的质量。
【变式7-2】2020年9月22日，国家主席习近平在第75届联合国大会上提出，把“碳达峰”、“碳中和”工作列为重点任务之一，提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现“碳中和”。如图形象解读了“碳达峰”和“碳中和”。下列措施不符合上述发展理念的是（ ）
A.优先选乘公共交通 B.随手关闭电源
C.尽量用一次性餐具 D.使用节能灯泡
(
题型八 提高热机效率的方法
)
【例8】（23-24九年级上·四川成都·期末）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.甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，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.增加废气带走的热量可以提高热机的效率
【变式8-1】（23-24九年级上·四川德阳·期末）成都大运会火炬“蓉火”取自成都的简称“蓉”，同时寓有“融合”“包容”之意，在燃料方面，“蓉火”采用了生物质丙烷燃料，这种燃料是采用常温压缩体积的方法使气体丙烷液化的：火炬结合它的外形特点，优化燃料喷注与空气掺混方案，这种方案能提高燃料的________（选填“功率”或“效率”）：已知丙烷的热值是4.61×107J/kg；若完全燃烧20g的丙烷，则其放出的热量为________J。
【变式8-2】（22-23九年级上·福建龙岩·期末）下列关于“热机”的说法中，不正确的是（ ）
A.在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率
B.热机性能好坏的重要指标之一是热机效率，通过技术改进，热机效率也不能达到100%
C.火箭发动机属于热机
D.热机常用水做冷却剂，是因为水的沸点高
分层练习
基础巩固
一、单选题
1.（23-24九年级上 河北保定 期末）四冲程内燃机工作时，将内能转化成机械能的冲程是（ ）
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
2.（24-25九年级上·四川绵阳·期末）如图所示的是某学校自制的教具，在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，实验时从上方瓶口喷入液态酒精并盖上一次性纸杯，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸杯即刻飞出，瓶口出现白雾。气体推动纸杯飞出的过程中（ ）
A.外界对气体做功，气体内能增加 B.气体膨胀对外做功，内能增加
C.能量转化与内燃机的压缩冲程能量转化相同 D.能量转化与内燃机的做功冲程能量转化相同
3.（24-25九年级上·山东济宁·期末）如图是一种杂技的道具，点燃一端封闭的金属盒内的火药，火焰从盒的开口端喷出，木棒连同金属盒由静止开始顺时针旋转起来。道具中的能量转化与下图中汽油机的四个冲程中能量转化相同的是（ ）
A. B. C. D.
4.（24-25九年级上·江苏常州·期末）电火花发生器点燃塑料盒内的酒精，酒精燃烧产生的燃气能将盒盖喷出很远。实验时在盒内滴入2×10-4kg的酒精（q酒精=3×107J/kg）。对于此实验过程，以下说法不正确的是（ ）
A.燃气在喷出的过程中温度会降低 B.燃气的内能转化为盒盖的机械能
C.能量转化方式与汽油机的做功冲程相同 D.酒精燃烧放出的热量一定是6000J
5.（24-25九年级上·福建泉州·期末）如图的礼花筒是利用钢瓶内的高压空气膨胀做功，将筒内彩带喷向空中产生喜庆效果，选项图中，汽油机的能量转化与礼花筒的能量转化情况相同的是（ ）
A. B. C. D.
6.（23-24九年级上·重庆南川·期末）下列有关能量及其利用的说法，正确的是（ ）
A.燃料燃烧越充分，燃料的热值越高 B.汽油机功率越大，汽油机的效率越高
C.减小机械摩擦和热损失，能提高热机的效率 D.内燃机工作过程中，每个冲程均能对外做功
7.（22-23九年级上·湖北武汉·期中）某汽车以20m/s的速度在平直的公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为2.1×105W，每行驶43s消耗柴油700g，柴油的热值为4.3×107J/kg。下列计算中有几项是正确的（ ）
①完全燃烧700g柴油放出的热量为3.01×107J ②该柴油发动机效率为70%
③汽车的牵引力为1.05×103N ④汽车行驶8.6km消耗柴油7kg
A.一项 B.二项 C.三项 D.四项
二、多选题
8.（24-25九年级上·辽宁大连·期末）如图甲所示，我们常用打气筒来给自行车胎充气，图乙是打气筒的结构简化图。当推动活塞向下运动时，活塞挤压筒内气体，使其充入轮胎。关于这个过程的说法正确的是（ ）
A.打气筒底部筒壁温度降低 B.筒内气体分子运动得越来越剧烈
C.筒内气体温度升高主要是因为热传递 D.这一过程中的能量转化与汽油机的压缩冲程相同
9.（24-25九年级上·河南南阳·期中）如图所示，将装有少量水的矿泉水瓶瓶盖拧紧，接着用两手握住瓶下三分之一处，用力拧几圈使其严重变形，然后轻轻旋开瓶盖，“砰”的一声，瓶盖飞出数米远，瓶口出现大量白气。下列说法正确的是（ ）
A.拧瓶子时机械能转化为内能，相当于内燃机的吸气冲程
B.瓶盖飞出是由于瓶内气体对瓶盖做功，机械能转化为内能
C.瓶盖飞出时的能量转化与内燃机的做功冲程相同
D.瓶口出现的白气是水蒸气液化放热形成的
三、填空题
10.（24-25九年级上·江苏南京·期末）如图甲所示，此过程的能量转化与热机＿＿＿＿冲程的能量转化相同；若不放棉花，快速压缩活塞，筒内空气温度＿＿＿＿（选填“升高”、“不变”或“降低”）。如图乙所示，盒盖飞出时，盒内燃气的内能＿＿＿＿（选填“变大”、“不变”或“变小”），这是通过＿＿＿＿的方式改变盒内燃气内能。
11.神舟飞船在穿越大气层返回地面时，与大气层摩擦，通过做功的方式将机械能转化为内能，这与图＿＿＿＿ （选填“甲”或“乙”）中汽油机的冲程一致，如果该汽油机飞轮的转速为3000r/min，则1s内汽油机对外做功＿＿＿＿次，共完成＿＿＿＿个冲程。
12.（23-24九年级上·广东阳江·期末）（1）汽油机是汽车的“心脏”，汽油燃烧时将________能转化为内能，完全燃烧0.5kg的汽油能够获得________J的能量（汽油的热值为4.6×107J/kg）；热机一个工作循环有四个冲程，如图甲中表示的是________冲程；
（2）汽车发动机的气缸体和汽缸盖的内外壳间有个“水套”，冷却液在其间循环，以防止汽车发动机过热，在汽车开始行驶的一段时间内，冷却液温度逐渐升高，它的内能会________（选填“增大”、“减小”或“不变”），这是通过________的方式改变冷却液的内能；
（3）小明同学阅读了某牌号汽车发动的说明书后，将内燃机的能量流向图制成如图乙所示的图表，根据给出的信息，该内燃机的效率为__________。
13.（23-24九年级上·江苏南通·期末）如图甲所示，混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，混合动力汽车启动时，蓄电池通过电机向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，向车轮输送能量，并通过电机给蓄电池充电。请回答下列问题。
（1）该混合动力汽车的内燃机是一台单缸四冲程汽油机，如图乙是汽油机的_______冲程，此冲程是利用________方式改变内能；
（2）若飞轮转速是2400r/min，则每秒对外做功_______次；
（3）驾驶员踩刹车踏板时，可以通过车轮带动电机发电，再将产生的电能转化为________能储存在蓄电池中；
（4）假设一辆发动机效率为30%的汽车一年消耗燃油400kg，将发动机的效率从30%提高到40%每年可以节省汽油________kg。
四、实验题
14.（24-25九年级上·河南信阳·阶段练习）如图，在试管里装一些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把木塞冲开。
（1）试管内的水温度升高，这是用＿＿＿＿＿的方法增加水的内能；
（2）水蒸气冲开瓶塞，水蒸气对瓶塞＿＿＿＿；水蒸气的温度＿＿＿＿（选填“升高”“不变”或“降低”），内能＿＿＿＿（选填“减小”“增加”或“不变”），在此过程中是水蒸气的内能转化为塞子的＿＿＿＿能；
（3）与内燃机相比，本实验装置中＿＿＿＿相当于燃料，＿＿＿＿相当于汽缸，＿＿＿＿＿相当于活塞，水蒸气把木塞冲开的过程类似于内燃机的＿＿＿＿冲程。
五、简答题
15.（2023·辽宁葫芦岛·二模）如图为我国古代劳动人民的智慧成果“取火器”的模型图，把木质推杆迅速推入内壁光滑的牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来。问：
（1）从能量转化的角度解释艾绒燃烧的原因；
（2）点燃艾绒的过程与四冲程柴油机哪个冲程的工作原理相同。
六、计算题
16.（23-24九年级上·贵州毕节·期末）2023年11月24日10时18分，贵阳经金沙至古蔺（黔川界）高速公路（贵金高速）正式通车运营。大大缩短了金沙至贵阳的行驶时间。乐于观察的小艾同学发现路上有许多新型混动汽车。上网查询到，新型混合动力汽车具有节能、低排放等优点，当混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量，当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电，车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，由内燃机提供能量，汽车以50km/h的速度匀速行驶了0.5h，同时蓄电池的电能增加了5.12×107J。求：
（1）此次测试中，该汽车通过的路程是多少？
（2）此次测试中，该汽车牵引力做了多少功？
（3）若所用燃料的热值为4.5×107J/kg，此次测试过程中消耗8kg燃料（假设燃料完全燃烧），该汽车内燃机的效率是多大？
七、科普阅读题
17．（22-23九年级上·江苏徐州·期末）阅读短文，回答文后问题：
燃气热水器
燃气热水器是一种使用方便快捷，不受天气影响的家用热水设备，如图为燃气热水器的结构和工作原理示意图。热水器工作时，用电子点火器点火，燃气在燃烧器内燃烧，产生的1700℃的高温烟气。同时风机转动，使高温烟气上升到达热交换器，热交换器是回环形的金属管，冷水从A处流入管内，被管外的高温燃气加热，变成热水从为B处源源不断流出，温度降低后的烟气从排烟管排出。下表是一台燃气热水器的技术参数，其中“热水产出率”的含义是每分钟使水温升高25℃时的出水体积；“额定耗气量”的含义是热水器正常工作1小时消耗的燃气体积。
适用燃气 天然气
热值 3×107J/kg
额定耗气量 3.6m3/h
热水产出率 12L/min
（1）燃气燃烧把化学能转化为烟气的________能；
（2）在热交换器中冷水变热，使其内能改变的方式称为_________；
（3）根据表格中数据，该燃气热水器工作时，如果使水温升高25℃，则每分钟产生的热水吸收的热量为________J；[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
（4）天然气完全燃烧放出热量，没有完全被水吸收，热水吸收的热量和天然气完全燃烧放出的热量的比值称为效率，则该燃气热水器的效率为_________。
能力提升
一、单选题
1.（20-21九年级上 贵州遵义 期中）如图所示描述的物理过程，下列分析正确的是（ ）
A.图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的温度升高，内能不变
B.图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的内能增大
C.图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能增加
D.图丁：汽缸内的气体推动活塞向下运动，内能转化为机械能，气体内能减少
2.（24-25九年级上·陕西西安·期末）“奔跑吧 少年”2024年陕西省青少年体育俱乐部轮滑联赛总决赛11月2至3日在阎良区石川河极限运动中心举行。如图所示，选手激烈追逐时，轮滑鞋与地面摩擦温度升高，能量转化与其相同的是（ ）
A.做功冲程 B.压缩冲程 C.吸气冲程 D.排气冲程
3.（23-24九年级上 山东枣庄 期末）如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中错误的是（ ）
A.汽油机在吸气冲程中吸进汽缸的是汽油和空气的混合物
B.吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程的四个图的排序是：丁甲丙乙
C.丙图是做功冲程，发生的能量是把内能转化为机械能
D.若飞轮每分钟转3000转，则每秒对外做功50次
4.（23-24九年级上 河南郑州 期末）如图所示是我国古代劳动人民的智慧成果“取火器”的模型图，把木质推杆迅速推入内壁光滑的牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来。汽油机的下列冲程中与“取火器”能量转化相同的是（ ）
A. B. C. D.
5.（23-24九年级上 江苏南通 期末）下列四个现象中，属于内能转化机械能的是（ ）
A.压缩点燃棉花 B.蒸汽顶起壶盖 C.冬天哈气取暖 D.压缩冲程
6.（23-24九年级上 福建莆田 期末）如图所示是四冲程汽油机工作时各冲程的示意图，其中与汽车刹车过程中能量转化相同的是（ ）
A. B. C. D.
7.（23-24九年级上 安徽淮北 期末）茶文化在中国已经有几千年的历史，在寒冷的冬季，泡上一壶茶，手握着茶杯，闻着浓浓的茶香，品一杯热茶，浑身上下暖暖的感觉。在品茶过程中涉及到的物理知识，下列说法错误的是（ ）
A.闻到茶香，这是一种扩散现象
B.开水能很快泡出茶香，是因为温度越高，分子热运动越剧烈
C.烧水时水蒸气将壶盖顶起的能量转化与汽油机做功冲程相同
D.热茶上方冒出的白雾是一种汽化现象
二、填空题
8.（23-24九年级上·湖南郴州·期末）如果瓶装液化气每瓶中装入2kg液化气，已知液化气的热值4.2×107J/kg，则每瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是_________J，若放出的热量有40%被利用，在标准大气压下可把________kg的水从20℃加热至沸腾。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
9.（23-24九年级上·青海西宁·期末）人类发展史也是利用燃料的历史，干木柴、煤、天然气的放热本领不同，是因为它们的________（选填“热值”“热量”或“温度”）不同。西宁市已广泛使用天然气，完全燃烧0.1m3天然气可以放出_________J的热量，这些热量若只有42%被水吸收，则可以使1标准大气压下温度为21℃、质量5kg的水温度升高到________℃。[水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg ℃）、天然气的热值为4.2×107J/kg]。
10.（23-24九年级上 云南曲靖 期中）如图所示为生活中常用的热水瓶，注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞会跳起来。这一过程与汽油机的________冲程也发生同样的能量转化。如果该汽油机每秒钟对外做功20次该汽油机飞轮的转速是________r/min。
11.（23-24九年级上 四川眉山 期中）如图所示为一单缸四冲程汽油机某冲程剖面图，此冲程把_______（选填番号①内能转化为机械能②机械能转化为内能），该单缸四冲程汽油机的主要技术指标如表所示，则发动机做功的功率为________kW。
排量 2.0L
做功冲程推动活塞一次做功 2400J
转速 6000r/min
三、科普阅读题
12.（23-24九年级上 江苏苏州 期末）阅读材料，回答问题
空气动力是指空气与物体相对运动时作用在物体上的力，简称气动力。经过长时间探索，人们已经成功制造出使用空气作为动力的活塞式发动机。
如图甲是某新型空气动力汽车，储气罐总容量为80L，可储存标准大气压下90m3的空气，其设计最高速度可达144km/h，平均每加满一次气能行驶200km。该车发动机的工作原理如图乙和图丙所示。由于空气发动机不直接使用燃料，因而具有体积小、结构简单和“零”排放等优点。 虽然因为技术不成熟还存在某些缺点，但是这项技术仍然具有广阔的发展前景。
（1）空气动力汽车发动机工作时，将_______能转化为机械能；
（2）空气发动机在工作过程中，曲轴转动一圈完成一个工作循环，当转速表显示3000r/min时，该空气发动机活塞每秒经历_______个冲程，对外做功_______次；
（3）若该车在水平地面上以最高速度向前匀速行驶5min，受到的阻力为1000N，则牵引力对汽车做功为________J。
四、计算题
13.“低碳环保”是当今世界环境主题，天然气是一种低污染燃料，在我市已普遍使用。天然气热值为4×107J/m3。完全燃烧0.42m3的天然气所释放的热量为 J，若释放的这些能量能使100kg的水温度升高20℃，那么该过程中的热效率是 。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
参考答案
知识点
一、热机
1.热机
①热机：利用 内能 做功的机械叫热机。
②热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造 不同 ，但它们有一个共同特点，那就是 利用内能做功 。
③内燃机：燃料直接在发动机 气缸 内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为 汽油机 和 柴油机 两类。内燃机的能量转化： 化学 能转化为 内 能， 内 能再转化为 机械 能。
2.汽油机
①构造：由气缸、 火花塞 、进气门、排气门、活塞、曲轴、连杆组成。
②工作过程
冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
多数汽油机是由 吸气 、 压缩 、 做功 、 排气 四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
_______冲程 _______冲程 _______冲程 _______冲程
吸气冲程：进气门 打开 ，排气门 关闭 ，活塞向 下 运动， 空气和汽油 的混合物进入汽缸。
压缩冲程：进气门和排气门都 关闭 ，活塞向 上 运动，燃料混合物被压缩。能量转化： 机械 能转化为 内 能。
做功冲程：火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向 下 运动，带动曲轴转动，对外 做功 。能量转化： 内 能转化为 机械 能。
排气冲程：进气门保持 关闭 ，排气门 打开 ，活塞向 上 运动，把废气排出汽缸。
在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的 惯性 带动活塞完成，周而复始，使汽油机连续转动下去。
3.柴油机
①构造：与汽油机的大致相同，不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞而是 喷油嘴 。
②工作过程：柴油机与汽油机大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，活塞往复运动 两 次，曲轴转动 两 周，对外做功 一 次。
③柴油机和汽油机构造及工作过程的不同点：
a.汽油机汽缸顶部有火花塞，在压缩冲程末，火花塞产生电火花，使燃料燃烧，产生高温高压的气体（俗称“ 点燃式 ”）；柴油机汽缸顶部没有火花塞，只有喷油嘴，在压缩冲程结束时，压缩空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气就立刻燃烧起来（俗称“ 压燃式 ”）。
b.汽油机吸气冲程吸入 空气和汽油 的混合物；柴油机吸入气缸内的物质 只有空气 。
汽油机 柴油机
不同点 结构图
吸气冲程 吸入的是空气和汽油的混合物 吸入的只有空气
压缩冲程 压缩程度较柴油机低 压缩程度高
做功冲程 火花塞点火（点燃式） 喷油嘴喷出柴油（压燃式）
相同点 排气冲程 把废气排出气缸
判断内燃机处于哪个工作冲程应抓住两点：一是气门的开与关；二是活塞的运动方向。有火花塞的就是做功冲程；两个气门都关闭，也无火花塞，就是压缩冲程；若是吸气冲程，进气门打开；排气冲程，排气门打开。
①汽油机在开始工作时，要靠外力先使曲轴、连杆转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动以后，汽油机才能连续工作；
②在汽油机的1个工作循环中，有4个冲程，活塞往复运动2次（2圈），曲轴转动2周，对外做功1次，巧记为“1-4-2-2-1”；
③在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是靠飞轮的惯性来完成的，故飞轮的质量要足够大。
考点二：机械效率
1.热机里的能量变化
2.热机效率
①热机所做 有用功 与所用燃料 完全 燃烧释放的 热量 之比叫作热机的效率，用来描述热机的 性能 。
②计算公式：，其中：Q放=m燃料q固液 或Q放=V燃料q气体，单位：Q放（J）、m燃料（kg）、q固液（J/kg）、V燃料（m3）、q气体（J/m3）。
注意：热机效率计算公式中的Q完全指的是燃料完全燃烧释放的能量，用Q=mq或 Q=Vq计算。不要与比热容中的放热计算公式Q=cm t混淆！
③物理意义：热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。
因为热机中用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的总能量的一部分，由于各种能量的损失和燃烧条件的限制，这部分能量一定 小于 完全燃烧放出总能量，所以有用功的能量与燃烧放出的总能量的比值必然 小于 1，即热机的效率一定 小于 1。
④提高热机效率的方法：a.使燃料充分燃烧；b.尽量减少各种热量损失；c.利用废气的能量（废气带走的能量最多）；d.注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。
考点三：跨学科实践：保护地球家园
1.我们面临的困扰
①大气污染：火力发电厂中，燃煤释放的内能转化为电能输送到千家万户，但排放的氮氧化物、硫化物等有毒气体，会危害人体健康、影响植物生长。排出的二氧化碳所引起的额外的温室效应，对地球表面的热平衡有较大影响。
②热污染：热机排出的二氧化碳气体会加剧温室效应，内燃机的废气和冷却水带走的热量会对环境产生较大的热污染，成为城市热岛效应的元凶之一。
③噪声污染：大量以热机作为动力来源的机械工作时会产生噪声，影响人们的正常生活，甚至危害人体健康。
2.国家发展战略
近年来，我国不断更新燃煤电厂氮氧化物排放标准，积极稳妥地推动“碳达峰”“碳中和”，彰显了大国的使命担当。
3.保护地球从我做起
①优化能源结构，推广清洁能源的使用，如天然气、风能、太阳能等，降低化石燃料比重，减少有毒气体排放。
②建立区域联防联控机制，在京津冀及周边地区、长三角地区、汾渭平原等重点区域建立联防联控机制，协同治理大气污染。
③加强工业污染治理，改进燃烧设备，减少工业排放。
④强化扬尘管控和秸秆焚烧治理。
⑤控制交通污染，加快交通结构调整，推进城市轨道交通建设，推广新能源汽车，形成绿色低碳交通出行体系。
4.实践活动评价
我的活动涉及的学科 我的活动围绕的物理概念和规律 我的活动成果 我的观点 我的问题
典型例题
(
题型一 热机的种类
)
【例1】（23-24九年级上·福建宁德·期末）近年来我国先进装备层出不穷，民族自豪感倍增。以下装备的动力装置不属于是热机的是（ ）
A.玉兔号月球车 B.山东舰 C.歼20 D.长征五号火箭
【答案】A
【解析】山东舰、歼20、长征五号火箭都是利用热机提供动力的。因为月球上没有空气，且对动力要求是非常高，所以玉兔号月球车是利用电动机来提供动力的。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
【变式1-1】（24-25九年级上·广西防城港·期中）以下机械属于内燃机的是（ ）
A.电风扇 B.汽油机 C.滑轮组 D.洗衣机
【答案】B
【解析】AD.电风扇和洗衣机的主要部件电动机，不是内燃机，故AD不符合题意；
B.内燃机是一种热机，汽油机和柴油机都是内燃机，故 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。
故选B。
【变式1-2】（24-25九年级上·吉林·期中）下列装备的动力装置不是热机的是（ ）
A.电动汽车 B.海缆施工船 C.国产飞机C919 D.长征五号运载火箭
【答案】A
【解析】A.电动汽车的动力装置主要是电动机，它利用的是电能转化为机械能，而不是通过燃料燃烧产生的内能转化为机械能，所以电动汽车的动力装置不是热机。故A符合题意；
B.海缆施工船通常使用柴油机等内燃机作为动力装置，内燃机是热机的一种，故B不符合题意；
C.国产飞机C919通常使用涡扇发动机等燃气轮机作为动力装置，燃气轮机也是热机的一种，故C不符合题意；
D.长征五号运载火箭使用的是液体火箭发动机，它通过燃烧燃料产生高温高压的燃气，推动火箭前进，火箭发动机也是热机的一种。 故D不符合题意。
故选A。
【变式1-3】（24-25九年级上·陕西榆林·阶段练习）2024年5月3日，搭载嫦娥六号探测器的长征五号遥八运载火箭，在中国文昌航天发射场点火发射。火箭________（选填“属于”或“不属于”）热机，_______ （选填“能”或“不能”）在大气层外工作。在探测器加速上升过程中，它的机械能_________（选填“守恒”或“不守恒”）。
【答案】属于；能；不守恒
【解析】火箭发动机属于热机，是利用内能转化为机械能来工作的；火箭要把探测器送到大气层外，所以火箭的发动机能在大气层外工作。
探测器加速升空时，质量不变，速度增大，动能增大，高度增大，重力势能增大，所以机械能增大，即机械能不守恒。
(
题型二 热机工作过程中的能量变化
)
【例2】（24-25九年级上·青海果洛·期末）2024年10月30日4时27分，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射（如图1）。火箭在加速上升过程中，下列说法正确的是（ ）
A.火箭上升过程中机械能增加 B.火箭上升过程中动能不变
C.火箭上升过程中动能转化为化学能 D.若不计空气阻力，火箭上升时机械能守恒
【答案】A
【解析】A.火箭加速上升时，将燃料燃烧产生的内能转化为机械能，所以，火箭的机械能在加速上升过程中是增加的。故A正确；
B.动能是物体由于运动而具有的能量，与物体的质量和速度有关。火箭在加速上升过程中，速度明显增大，因此动能是变化的。故B错误；
C.火箭上升过程中，是燃料的化学能转化为火箭的机械能，故C错误；
D.若不计空气阻力，火箭上升时火箭的发动机在工作，将燃料燃烧释放的内能转化为火箭的机械能。所以，火箭的机械能在上升过程中是增加的，不守恒。故D错误。
故选A。
【变式2-1】（2025·河南·二模）物理科技文化节中，同学们展示了自制水火箭，结构如图所示。在塑料瓶中装入适量水，用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住，发射时用打气筒向瓶内打气，当瓶内压强足够大时，瓶内的水向下喷出，水火箭升空。用打气筒将空气压入水火箭的能量转化与汽油机的________（选填“压缩”或“做功”）冲程相同；水火箭上升过程中，瓶内气体的内能________（选填“增加”“减少”或“不变”）。
【答案】压缩；减少
【解析】汽油机的压缩冲程是由机械能转化为内能，用打气筒将空气压入水火箭，当外界对物体做功时，物体的内能增大，伴随着能量转化是由机械能转化为内能，所以用打气筒将空气压入水火箭的能量转化与汽油机的压缩冲程相同；水火箭上升过程中，瓶内气体对外做功，内能转化为机械能，所以内能减少。
【变式2-2】科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立刻向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度________（选填“升高”、“降低”或“不变”），其内能________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
【答案】降低；减小
【解析】在做功冲程中，高温气体迅速膨胀对活塞做功，气体的内能减小，温度降低，转化为机械能。 在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度降低，内能减小。
(
题型三 汽油机的构成及工作过程
)
【例3】（24-25九年级上·湖北武汉·期末）如图所示为单缸四冲程汽油机工作示意图，下列说法正确的是（ ）
A.图甲：吸入汽缸的是空气
B.图乙：气体对活塞做功，是压缩冲程
C.图丙：汽油的内能转化为机械能，为汽油机提供动力
D.图丁：废气带走的能量占比大，是汽油机效率低的一个原因
【答案】D
【解析】A.汽油机在吸气冲程中吸入了汽油和空气的混合物，故A错误；
B.由图乙可知为压缩冲程，机械能转化为内能，故B错误；
C.图丙为做功冲程，汽油的化学能转化为内能，内能再转化为机械能，为汽油机提供动力，故C错误；
D.图丁是排气冲程，废气带走的能量占比大，是汽油机效率低的一个原因，故D正确。
故选D。
【变式3-1】（24-25九年级上·河南郑州·期末）2024年11月30日，我国新型运载火箭长征十二号成功实现首飞。火箭燃料燃烧产生的高温燃气对火箭产生反推力，推动火箭升空，此能量转化过程相当于热机的哪个冲程（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】A.火箭燃料燃烧产生的高温燃气对火箭产生反推力，推动火箭升空，将内能转化为机械能，相当于热机的做功冲程。图中两气门都关闭，活塞向上运动，将机械能转化为内能，是压缩冲程，故A不符合题意；
B.图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，此冲程没有明显的能量转化，是排气冲程，故B不符合题意；
C.图中两气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，将内能转化为机械能，是做功冲程，故C符合题意；
D.图中排气门关闭，进气门打开，活塞向下运动，此冲程没有明显的能量转化，是吸气冲程，故D不符合题意。
故选C。
【变式3-2】（24-25九年级上·广东广州·期末）如图所示，图甲为小昕自制的热机模型，她在矿泉水瓶的侧壁上开了一个孔，把电火花发生器紧紧插入孔中，实验时从上方瓶口喷入液态酒精并轻轻盖上一次性塑料杯，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，塑料杯立即飞出，此过程酒精燃烧产生的_______能转化为塑料杯的________能，相当于图乙中_______（选填“A”、“B”、“C”或“D”）的能量转化过程。
【答案】内；机械；C
【解析】燃料在汽缸中燃烧时，将存储的化学能转化为高温高压的燃气的内能，又通过燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能。
图乙C中活塞向下运动，火花塞点火，是做功冲程，将内能转变为机械能；酒精燃烧产生的内能转化为塑料杯的机械能的过程，相当于图乙中C的能量转化过程。
(
题型四 柴油机的构造及工作过程
)
【例4】（24-25九年级上·广西南宁·期末）如图所示，迅速压下活塞的过程相当于柴油机的（ ）
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
【答案】B
【解析】迅速压下活塞，会发现筒的棉花燃烧起来。下压活塞时，活塞对筒内的空气做功，机械能转化为空气的内能，柴油机的压缩冲程将机械能转化为内能，所以与该实验的能量转化相同的是压缩冲程。
故选B。
【变式4-1】（24-25九年级上·河南洛阳·期中）如图是内燃机工作时某冲程示意图，该冲程为________冲程，它是________（“汽油”或“柴油”）机。若飞轮的转速为2400r/min，在1s内，该内燃机完成_______个工作循环。
【答案】压缩；柴油；20
【解析】如图，两气门关闭，活塞上行，为压缩冲程。
如图，该内燃机有喷油嘴，是柴油机。
飞轮的转速为：
2400r/min=40r/s
一个工作循环飞轮转两周，在1s内，该内燃机完成20个工作循环。
【变式4-2】（24-25九年级上·湖北孝感·期中）关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法：
①汽缸内燃料燃烧得越充分，热值越大；②在做功冲程中，是内能转化为机械能；③只有做功冲程是燃气对外做功；④汽油机和柴油机的点火方式相同。以上说法中正确的是（ ）
A.①② B.①③ C.②③ D.②③④
【答案】C
【解析】①热值与物质的种类有关，与燃烧情况无关。汽缸内燃料燃烧得越充分，热值不变；
②在做功冲程中，高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功，是内能转化为机械能；
③四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，其它三个冲程都依靠飞轮的惯性完成；
④汽油机顶部有火花塞，采用的是点燃式点火；柴油机汽缸顶部没有火花塞，有一个喷油嘴，采用的压燃式点火，汽油机和柴油机的点火方式不相同。
综上，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
(
题型五 内燃机工作循环中的计算问题
)
【例5】（23-24九年级上·贵州六盘水·阶段练习）一个汽油机上标有“3000r/min”的字样，则每秒钟汽油机完成对外做功________次，其中发生能量转化共________次。
【答案】25；50
【解析】汽油机飞轮转速：
3000r/min=50r/s
四冲程汽油机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，在一个工作循环中，飞轮转2圈，对外做功1次。则汽油机每秒完成的工作循环数为：
（个）
由于一个工作循环对外做功1次，所以每秒对外做功的次数为25次。
在四冲程汽油机的一个工作循环中，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，即一个工作循环中发生2次能量转化。每秒完成25个工作循环，那么每秒发生能量转化的次数为：
25×2=50（次）
【变式5-1】（24-25九年级上·江苏无锡·期末）如图所示，用电子点火枪点易拉罐内的酒精气体，可将一次性杯子喷出很远。纸杯被冲飞的过程与汽油机的________冲程能量转化情况相同，若汽油机飞轮的转速是1800r/min，则该汽油机1min内燃气对外做功_______次。
【答案】做功；900
【解析】纸杯被冲飞的过程是将内能转化为机械能，纸杯被冲飞的过程与汽油机的做功冲程能量转化情况相同，若汽油机飞轮的转速是：
1800r/min＝1800r/60s＝30r/s
则该汽油机1min内燃气对外做功：
15次/s×60s＝900次
【变式5-2】（24-25九年级上·甘肃平凉·期末）如图是汽油机的________冲程示意图；某单缸四冲程汽油机飞轮的转速为，在内，汽油机对外做功_______次。
【答案】做功；25
【解析】如图所示，进气门关闭，排气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，所以是做功冲程。
飞轮转速为3000r/min，则1s内该汽油机的飞轮转的圈数为50r，每一个工作循环，飞轮转2圈，对外做功一次，故1s内该汽油机对外做功25次。
(
题型六 燃烧放热及效率计算
)
【例6】（23-24九年级上·海南·期末）燃气灶将20kg的水由42℃加热到62℃，这是通过________（选填“热传递”或“做功”）方式改变水的内能，若天然气完全燃烧放出的热量有42%被水吸收，需要消耗_______m3的天然气。[水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃），天然气热值q=4×107J/m3]
【答案】热传递；0.1
【解析】水吸收热量，内能增加，这是通过热传递的方式改变水的内能。
水吸收的热量：Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg·℃）×20kg×（62℃-42℃）=1.68×106J
由得，天然气完全燃烧放出的热量：
由Q放=Vq得，需要天然气的体积：
【变式3-1】（23-24九年级上·陕西安康·期末）某家庭用的燃气热水器将100kg的水从20℃加热到了50℃，消耗了0.8m3的天然气（假设天然气完全燃烧）。求：［已知c水=4.2×103J/（kg·℃），q天然气=3.15×107J/m3]
（1）烧水时，水吸收热量温度升高，内能________；
（2）水吸收的热量；
（3）该热水器烧水的效率。
【答案】增大；1.26×107J；50%
【解析】（1）烧水时，水吸收热量温度升高，分子热运动加剧，水的内能增大。
（2）水吸收的热量：
Q吸=c水m（t-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×100kg×（50℃-20℃）=1.26×107J
（3）天然气完全燃烧放出的热量：Q放=Vq=0.8m3×3.15×107J/m3=2.52×107J
该热水器烧水的效率：
【变式3-2】（23-24九年级上·湖南湘西·期末）天然气具有热值高、价格实惠、污染少、安全等优点。张明把5L水从20℃加热到50℃时，用了天然气0.01m3，已知天然气热值为8.4×107J/m3。水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）。求：
（1）完全燃烧0.01m3天然气放出的热量；
（2）5L水从20℃加热到50℃吸收的热量；
（3）张明家天然气灶的效率。
【答案】（1）8.4×105J；（2）6.3×105J；（3）75%
【解析】（1）完全燃烧0.01m3天然气放出的热量为：
Q放=Vq=0.01m3×8.4×107J/m3=8.4×105J
（2）5L水的质量为：
m=ρV=1.0×103kg/m3×5×10-3m3=5kg
5L水从20℃加热到50℃吸收的热量：
Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg·℃）×5kg×（50℃-20℃）=6.3×105J
（3）天然气灶的效率为：
答：（1）完全燃烧0.01m3天然气放出的热量8.4×105J；
（2）5L水从20℃加热到50℃吸收的热量6.3×105J；
（3）张明家天然气灶的效率75%。
(
题型七 机车效率与节能减排
)
【例7】（23-24九年级上·全国·期末）一辆氢气动力试验汽车10min内在平直路面上匀速直线行驶了1.2km，消耗了0.15kg的氢气，假设氢气完全燃烧，汽车发动机的效率为50%，求：（氢气的热值取1.4×108J/kg）
（1）氢气完全燃烧产生的热量是多少？
（2）发动机所做的有用功是多少？
（3）汽车匀速行驶时受到的阻力是多少？
【答案】（1）2.1×107J；（2）1.05×107J；（3）8750N
【解析】（1）氢气完全燃烧放出的热量为：
Q放=mq=0.15kg×1.4×108J/kg=2.1×107J
（2）根据可知，发动机所做的有用功为：
W=ηQ放=50%×2.1×107J=1.05×107J
（3）根据W=Fs可知，汽车受到的牵引力为：
因汽车匀速行驶，由二力平衡的条件可知汽车的阻力为：f=F=8750N
答：（1）氢气完全燃烧产生的热量是2.1×107J；
（2）发动机所做的有用功是1.05×107J；
（3）汽车匀速行驶时受到的阻力是8750N。
【变式7-1】（23-24九年级上·吉林长春·阶段练习）一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20kW。若小汽车行驶的距离为100km，汽油的热值q=4.6×107J/kg，小汽车发动机的效率为25%。求小汽车在这段路程中：
（1）运动的时间；
（2）发动机所做的功；
（3）消耗汽油的质量。
【答案】（1）5000s；（2）1×108J；（3）8.7kg
【解析】（1）小汽车运动的时间为：
（2）发动机的实际功率为：P=20kW=20000W
发动机做的功为：W=Pt=20000W×5000s=1×108J
（3）由知道，放出的热量：
由Q放=mq知道，消耗汽油的质量：
答：（1）小汽车运动的时间为5000s；
（2）发动机做的功为1×108J；
（3）消耗汽油的质量为8.7kg。
【变式7-2】2020年9月22日，国家主席习近平在第75届联合国大会上提出，把“碳达峰”、“碳中和”工作列为重点任务之一，提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现“碳中和”。如图形象解读了“碳达峰”和“碳中和”。下列措施不符合上述发展理念的是（ ）
A.优先选乘公共交通 B.随手关闭电源
C.尽量用一次性餐具 D.使用节能灯泡
【答案】C
【解析】A.优先选乘公共交通可以减少化石燃料的使用，减少二氧化碳的排放，降低大气中二氧化碳的含量，不符合题意；
B.随手关闭电源可以节约用电，减少生产电能时二氧化碳的排放量，降低大气中二氧化碳的含量，不符合题意；
C.尽量用一次性餐具会浪费资源，增加二氧化碳的排放，增加大气中二氧化碳的含量，符合题意；
D.使用节能灯泡，能减少生产电能时二氧化碳的排放量，降低大气中二氧化碳的含量，不符合题意。
故选C。
(
题型八 提高热机效率的方法
)
【例8】（23-24九年级上·四川成都·期末）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.甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，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.增加废气带走的热量可以提高热机的效率
【答案】A
【解析】A.甲图两气门关闭，活塞向上运动，压缩气体，活塞对气缸内的气体做功，气体的内能增加，温度升高，是压缩冲程，故A正确；
B.由乙图可知该汽油机的效率是η=100%-6%-30%-36%=28%，故B错误；
C.燃料的热值与燃料的种类有关，与燃烧是否充分无关，故C错误；
D.热机效率是有用功与总功的比，增加废气带走的热量会降低热机的效率，要提高热机的效率应减小废气带走的热量，故D错误。
故选A。
【变式8-1】（23-24九年级上·四川德阳·期末）成都大运会火炬“蓉火”取自成都的简称“蓉”，同时寓有“融合”“包容”之意，在燃料方面，“蓉火”采用了生物质丙烷燃料，这种燃料是采用常温压缩体积的方法使气体丙烷液化的：火炬结合它的外形特点，优化燃料喷注与空气掺混方案，这种方案能提高燃料的________（选填“功率”或“效率”）：已知丙烷的热值是4.61×107J/kg；若完全燃烧20g的丙烷，则其放出的热量为________J。
【答案】效率；9.22×105J
【解析】燃料喷注与空气掺混有助于燃料的充分燃烧，可以提高燃料的效率。
完全燃烧20g的丙烷，放出的热量为：
Q放=mq=20×10-3kg×4.61×107J/kg=9.22×105J
【变式8-2】（22-23九年级上·福建龙岩·期末）下列关于“热机”的说法中，不正确的是（ ）
A.在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率
B.热机性能好坏的重要指标之一是热机效率，通过技术改进，热机效率也不能达到100%
C.火箭发动机属于热机
D.热机常用水做冷却剂，是因为水的沸点高
【答案】D
【解析】A.在四冲程内燃机中，废气带走的热量较多，减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率，故A正确，不符合题意；
B.热机效率是指用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，这是热机性能好坏的重要指标之一，无论科技如何发展，热机的效率可以提高，但总存在摩擦和热量损失，要做额外功，效率一定不会达到100%，故B正确，不符合题意；
C.热机是利用内能做功的机械，火箭发动机就是利用燃料燃烧释放内能做功的机械，所以火箭发动机属于热机，故C正确，不符合题意；
D.热机常用水做冷却剂，是因为水的比热容大，在吸收相同热量后，水温度升高的较慢，不是因为水的沸点高，故D错误，符合题意。
故选D。
分层练习
基础练习
一、单选题
1.（23-24九年级上 河北保定 期末）四冲程内燃机工作时，将内能转化成机械能的冲程是（ ）
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
【答案】C
【解析】四冲程内燃机包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程。其中有两个冲程存在能量转化：压缩冲程中活塞压缩气体对其做功，将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
2.（24-25九年级上·四川绵阳·期末）如图所示的是某学校自制的教具，在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，实验时从上方瓶口喷入液态酒精并盖上一次性纸杯，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸杯即刻飞出，瓶口出现白雾。气体推动纸杯飞出的过程中（ ）
A.外界对气体做功，气体内能增加 B.气体膨胀对外做功，内能增加
C.能量转化与内燃机的压缩冲程能量转化相同 D.能量转化与内燃机的做功冲程能量转化相同
【答案】D
【解析】气体推动纸杯飞出的过程中，气体膨胀对外做功，内能减小，能量转化由内能转化为机械能，内燃机的做功冲程中，内能转化为机械能，能量转化与内燃机的做功冲程能量转化相同，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
3.（24-25九年级上·山东济宁·期末）如图是一种杂技的道具，点燃一端封闭的金属盒内的火药，火焰从盒的开口端喷出，木棒连同金属盒由静止开始顺时针旋转起来。道具中的能量转化与下图中汽油机的四个冲程中能量转化相同的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】点燃金属盒内的火药，火焰从盒内喷出，此时将化学能转化为内能，木棒连同金属盒由静止顺时针旋转起来，此过程将内能转化为机械能；
A.图中，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，没有能量转化，故A不符合题意；
B.图中，进气门、排气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能，故B不符合题意；
C.图中，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，没有能量转化，故C不符合题意；
D.图中，进气门、排气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，内能转化为机械能，故D符合题意。
故选D。
4.（24-25九年级上·江苏常州·期末）电火花发生器点燃塑料盒内的酒精，酒精燃烧产生的燃气能将盒盖喷出很远。实验时在盒内滴入2×10-4kg的酒精（q酒精=3×107J/kg）。对于此实验过程，以下说法不正确的是（ ）
A.燃气在喷出的过程中温度会降低 B.燃气的内能转化为盒盖的机械能
C.能量转化方式与汽油机的做功冲程相同 D.酒精燃烧放出的热量一定是6000J
【答案】D
【解析】ABC.燃气在喷出的过程中，燃气的内能转化为盒盖的机械能，燃气的温度会降低，能量转化方式与汽油机的做功冲程相同，故ABC正确，不符合题意；
D.酒精完全燃烧放出的热量为：
Ｑ放=mq=2×10-4kg×3×107J/kg=6000J
在燃烧过程中，酒精若不能完全燃烧，酒精燃烧放出的热量将小于6000J，故D错误，符合题意。
故选D。
5.（24-25九年级上·福建泉州·期末）如图的礼花筒是利用钢瓶内的高压空气膨胀做功，将筒内彩带喷向空中产生喜庆效果，选项图中，汽油机的能量转化与礼花筒的能量转化情况相同的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】礼花筒是利用钢瓶内的高压空气膨胀做功，将筒内彩带喷向空中产生喜庆效果，即是内能转化为机械能，汽油机的能量转化与礼花筒的能量转化情况相同的是做功冲程；选项中图A的进气门和排气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
6.（23-24九年级上·重庆南川·期末）下列有关能量及其利用的说法，正确的是（ ）
A.燃料燃烧越充分，燃料的热值越高 B.汽油机功率越大，汽油机的效率越高
C.减小机械摩擦和热损失，能提高热机的效率 D.内燃机工作过程中，每个冲程均能对外做功
【答案】C
【解析】A.燃料的热值大小与其种类有关，与是否燃烧充分无关。故A错误；
B.功率表示做功的快慢，效率是指工作时做有用功能量占消耗的所有能量的比例。二者没有必然关系。故B错误；
C.减小机械摩擦与热损失，即减小了做额外功的能量，则做有用功的能量在消耗的所有能量中的比例会升高，即效率会增大。故C正确；
D.四冲程内燃机在工作时，只有做功冲程能够对外做功。故D错误。
故选C。
7.（22-23九年级上·湖北武汉·期中）某汽车以20m/s的速度在平直的公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为2.1×105W，每行驶43s消耗柴油700g，柴油的热值为4.3×107J/kg。下列计算中有几项是正确的（ ）
①完全燃烧700g柴油放出的热量为3.01×107J ②该柴油发动机效率为70%
③汽车的牵引力为1.05×103N ④汽车行驶8.6km消耗柴油7kg
A.一项 B.二项 C.三项 D.四项
【答案】C
【解析】①完全燃烧700g柴油放出的热量：
Q放=m柴油q=0.7kg×4.3×107J/kg=3.01×107J
故①正确。
②柴油发动机做功：
W=Pt=2.1×105W×43s=9.03×106J
柴油发动机的效率：
故②错误；
③由得汽车的牵引力：
故③正确；
④汽车行驶8.6km做的功：
W′=Fs′=1.05×104N×8.6×103m=9.03×107J
完全燃烧柴油放出的热量为：
消耗柴油：
故④正确。
综上所述，正确有①③④。
故选C。
二、多选题
8.（24-25九年级上·辽宁大连·期末）如图甲所示，我们常用打气筒来给自行车胎充气，图乙是打气筒的结构简化图。当推动活塞向下运动时，活塞挤压筒内气体，使其充入轮胎。关于这个过程的说法正确的是（ ）
A.打气筒底部筒壁温度降低 B.筒内气体分子运动得越来越剧烈
C.筒内气体温度升高主要是因为热传递 D.这一过程中的能量转化与汽油机的压缩冲程相同
【答案】BD
【解析】A.当推动活塞向下运动时，对打气筒底部筒壁做功，内能增加，温度升高，故A错误；
B.当推动活塞向下运动时，对筒内气体做功，筒内气体内能增加，筒内气体分子的温度升高，运动得越来越剧烈，故B正确；
C.当推动活塞向下运动时，对筒内气体做功，筒内气体内能增加，温度升高，通过做功的方式改变气体的内能，故C错误；
D.当推动活塞向下运动时，对筒内气体做功，将机械能转化为内能，汽油机的压缩冲程将机械能转化为内能，这一过程中的能量转化与汽油机的压缩冲程相同，故D正确。
故选BD。
9.（24-25九年级上·河南南阳·期中）如图所示，将装有少量水的矿泉水瓶瓶盖拧紧，接着用两手握住瓶下三分之一处，用力拧几圈使其严重变形，然后轻轻旋开瓶盖，“砰”的一声，瓶盖飞出数米远，瓶口出现大量白气。下列说法正确的是（ ）
A.拧瓶子时机械能转化为内能，相当于内燃机的吸气冲程
B.瓶盖飞出是由于瓶内气体对瓶盖做功，机械能转化为内能
C.瓶盖飞出时的能量转化与内燃机的做功冲程相同
D.瓶口出现的白气是水蒸气液化放热形成的
【答案】CD
【解析】A.拧瓶子时，是用做功的方式改变了瓶内气体的内能，相当于内燃机压缩冲程的能量转化，将机械能转化为内能，故A错误；
BC.瓶盖飞出，瓶内气体对瓶盖做功，将自身的内能转化为瓶盖的机械能，瓶盖飞出时的能量转化与内燃机的做功冲程相同，将内能转化为机械能，故B错误，C正确；
D.当瓶盖飞出时瓶口有白雾，这是因为瓶内气体对外做功，内能减小，温度降低，水蒸气遇冷液化形成小水滴，出现白雾，故D正确。
故选CD。
三、填空题
10.（24-25九年级上·江苏南京·期末）如图甲所示，此过程的能量转化与热机＿＿＿＿冲程的能量转化相同；若不放棉花，快速压缩活塞，筒内空气温度＿＿＿＿（选填“升高”、“不变”或“降低”）。如图乙所示，盒盖飞出时，盒内燃气的内能＿＿＿＿（选填“变大”、“不变”或“变小”），这是通过＿＿＿＿的方式改变盒内燃气内能。
【答案】压缩：升高：变小：做功
【解析】甲图中快速压缩活塞对筒内气体做功，将机械能转化为内能，筒内气体的内能增加，温度升高，与热机冲程中压缩冲程能量转化相同。
盒盖飞出时，盒内燃气对盒盖做功，将内能转化机械能，导致盒内燃气的内能会变小，是通过做功的方式改变盒内燃气内能。
11.神舟飞船在穿越大气层返回地面时，与大气层摩擦，通过做功的方式将机械能转化为内能，这与图＿＿＿＿ （选填“甲”或“乙”）中汽油机的冲程一致，如果该汽油机飞轮的转速为3000r/min，则1s内汽油机对外做功＿＿＿＿次，共完成＿＿＿＿个冲程。
【答案】乙；25；100
【解析】神舟飞船穿越大气层返回地面时，与大气层摩擦，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，飞船的温度升高。在图甲中的进气门和排气门都关闭，且活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能；图乙中的进气门和排气门都关闭，且活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故图乙符合题意。
在内燃机的一个工作循环中，曲轴转动2周，活塞往复运动2次，对外做功1次，完成4个冲程；飞轮转速为3000r/min=50r/s，1s内汽油机对外做功25次，共完成100个冲程。
12.（23-24九年级上·广东阳江·期末）（1）汽油机是汽车的“心脏”，汽油燃烧时将________能转化为内能，完全燃烧0.5kg的汽油能够获得________J的能量（汽油的热值为4.6×107J/kg）；热机一个工作循环有四个冲程，如图甲中表示的是________冲程；
（2）汽车发动机的气缸体和汽缸盖的内外壳间有个“水套”，冷却液在其间循环，以防止汽车发动机过热，在汽车开始行驶的一段时间内，冷却液温度逐渐升高，它的内能会________（选填“增大”、“减小”或“不变”），这是通过________的方式改变冷却液的内能；
（3）小明同学阅读了某牌号汽车发动的说明书后，将内燃机的能量流向图制成如图乙所示的图表，根据给出的信息，该内燃机的效率为__________。
【答案】（1）化学；2.3×107；压缩；（2）增大；热传递；（3）30%
【解析】（1）根据能量转化可知，汽油燃烧时消耗化学能，得到内能，因此是将化学能转化为内能。
完全燃烧0.5kg的汽油能够获得的能量为：Q放=m油q油=0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J
由图甲冲程可知，两气门关闭，活塞上行，因此是压缩冲程。
（2）冷却液从发动机吸收热量，内能增大，温度升高，这是通过热传递的方式改变冷却液的内能。
（3）由给出的信息可知，该内燃机的效率为：η=100%-33%-30%=7%=30%
13.（23-24九年级上·江苏南通·期末）如图甲所示，混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，混合动力汽车启动时，蓄电池通过电机向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，向车轮输送能量，并通过电机给蓄电池充电。请回答下列问题。
（1）该混合动力汽车的内燃机是一台单缸四冲程汽油机，如图乙是汽油机的_______冲程，此冲程是利用________方式改变内能；
（2）若飞轮转速是2400r/min，则每秒对外做功_______次；
（3）驾驶员踩刹车踏板时，可以通过车轮带动电机发电，再将产生的电能转化为________能储存在蓄电池中；
（4）假设一辆发动机效率为30%的汽车一年消耗燃油400kg，将发动机的效率从30%提高到40%每年可以节省汽油________kg。
【答案】做功；做功；20；化学；100
【解析】（1）两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为做功冲程。
在做功冲程中，高温、高压的燃气对外做功，将内能转化为机械能。
（2）四冲程内燃机的飞轮转速是2400r/min=40r/s，即汽油机飞轮每秒转40圈，对外做功20次。
（3）驾驶员踩刹车踏板时，可以通过车轮带动发电机发电，机械能转化为电能，再将产生的电能转化为化学能储存在蓄电池中。
（4）设每年可以节省汽油x%，有用功相同，根据W有= Q放η和Q放=mq，则有：
mq×30%=m×（1－x%）q×40%
解得x%=25%，即可以节省25%的汽油，所以节省的汽油的质量为：
Δm=25%×400kg=100kg
四、实验题
14.（24-25九年级上·河南信阳·阶段练习）如图，在试管里装一些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把木塞冲开。
（1）试管内的水温度升高，这是用＿＿＿＿＿的方法增加水的内能；
（2）水蒸气冲开瓶塞，水蒸气对瓶塞＿＿＿＿；水蒸气的温度＿＿＿＿（选填“升高”“不变”或“降低”），内能＿＿＿＿（选填“减小”“增加”或“不变”），在此过程中是水蒸气的内能转化为塞子的＿＿＿＿能；
（3）与内燃机相比，本实验装置中＿＿＿＿相当于燃料，＿＿＿＿相当于汽缸，＿＿＿＿＿相当于活塞，水蒸气把木塞冲开的过程类似于内燃机的＿＿＿＿冲程。
【答案】（1）热传递；（2）做功；降低；减小；机械；（3）酒精；试管；软木塞；做功
【解析】（1）给试管中的水加热，试管中的水吸收热量温度升高，内能增大，这是通过热传递的方式增加水的内能。
（2）水蒸气冲开瓶塞，水蒸气对瓶塞做功，水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能；水蒸气对外做功，则水蒸气的温度降低，内能减小。
（3）与内燃机相比，本实验装置中的酒精相当于燃料，燃料燃烧获得内能对水加热，试管相当于汽缸，水蒸气推动软木塞冲出，所以软木塞相当于活塞。
水蒸气把木塞冲开是将内能转化为机械能，内燃机的做功冲程也是将内能转化机械能，故水蒸气把木塞冲开的过程类似于内燃机的做功冲程。
五、简答题
15.（2023·辽宁葫芦岛·二模）如图为我国古代劳动人民的智慧成果“取火器”的模型图，把木质推杆迅速推入内壁光滑的牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来。问：
（1）从能量转化的角度解释艾绒燃烧的原因；
（2）点燃艾绒的过程与四冲程柴油机哪个冲程的工作原理相同。
【答案】（1）见解析；（2）见解析
【解析】（1）封闭的气体被推杆压缩过程中，推杆对气体做功，所以气体内能增加，则温度升高，达到艾绒的着火点，使艾绒着火达到取火的目的；
（2）此过程中是机械能转化为内能，与汽油机的压缩冲程的能量转化相同。
六、计算题
16.（23-24九年级上·贵州毕节·期末）2023年11月24日10时18分，贵阳经金沙至古蔺（黔川界）高速公路（贵金高速）正式通车运营。大大缩短了金沙至贵阳的行驶时间。乐于观察的小艾同学发现路上有许多新型混动汽车。上网查询到，新型混合动力汽车具有节能、低排放等优点，当混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量，当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电，车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，由内燃机提供能量，汽车以50km/h的速度匀速行驶了0.5h，同时蓄电池的电能增加了5.12×107J。求：
（1）此次测试中，该汽车通过的路程是多少？
（2）此次测试中，该汽车牵引力做了多少功？
（3）若所用燃料的热值为4.5×107J/kg，此次测试过程中消耗8kg燃料（假设燃料完全燃烧），该汽车内燃机的效率是多大？
【答案】（1）25km；（2）1×108J；（3）42%
【解析】（1）汽车行驶的路程：
s=vt=50km/h×0.5h=25km=2.5×104m
（2）由图象可知，汽车速度为50km/h时，所受阻力为4000N，由于汽车匀速行驶，汽车的牵引力和阻力是平衡力，牵引力F=f=4000N
牵引力做功：
W=Fs=4000N×2.5×104m=1×108J
（3）燃料完全燃烧放出的热量：
Q放=mq=8kg×4.5×107J/kg=3.6×108J
内燃机的效率：
答：（1）此次测试中，该汽车通过的路程是25km；
（2）此次测试中，该汽车牵引力做了1×108J的功；
（3）该汽车内燃机的效率是42%。
七、科普阅读题
17．（22-23九年级上·江苏徐州·期末）阅读短文，回答文后问题：
燃气热水器
燃气热水器是一种使用方便快捷，不受天气影响的家用热水设备，如图为燃气热水器的结构和工作原理示意图。热水器工作时，用电子点火器点火，燃气在燃烧器内燃烧，产生的1700℃的高温烟气。同时风机转动，使高温烟气上升到达热交换器，热交换器是回环形的金属管，冷水从A处流入管内，被管外的高温燃气加热，变成热水从为B处源源不断流出，温度降低后的烟气从排烟管排出。下表是一台燃气热水器的技术参数，其中“热水产出率”的含义是每分钟使水温升高25℃时的出水体积；“额定耗气量”的含义是热水器正常工作1小时消耗的燃气体积。
适用燃气 天然气
热值 3×107J/kg
额定耗气量 3.6m3/h
热水产出率 12L/min
（1）燃气燃烧把化学能转化为烟气的________能；
（2）在热交换器中冷水变热，使其内能改变的方式称为_________；
（3）根据表格中数据，该燃气热水器工作时，如果使水温升高25℃，则每分钟产生的热水吸收的热量为________J；[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
（4）天然气完全燃烧放出热量，没有完全被水吸收，热水吸收的热量和天然气完全燃烧放出的热量的比值称为效率，则该燃气热水器的效率为_________。
【答案】内；热传递；1.26×106；70%
【解析】（1）燃料燃烧时，消耗化学能，产生内能，所以是将化学能转化为内能的过程。
（2）在热交换器中，开水的内能转移到冷水中，是通过热传递的方式改变内能的。
（3）当热水器热水产出率为12L/min时，水的质量为：
m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×12×10-3m3=12kg
每分钟水吸收的热量：
Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/（kg·℃）×12kg×25℃=1.26×106J
（4）由额定耗气量3.6m3/h可知，每分钟的耗气量为：
天然气完全燃烧，每分钟放出的热量：
Q吸=Vq=0.06m3×3×107J/m3=1.826×106J
该燃气热水器的效率为：
能力提升
一、单选题
1.（20-21九年级上 贵州遵义 期中）如图所示描述的物理过程，下列分析正确的是（ ）
A.图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的温度升高，内能不变
B.图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的内能增大
C.图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能增加
D.图丁：汽缸内的气体推动活塞向下运动，内能转化为机械能，气体内能减少
【答案】D
【解析】A.图甲中厚玻璃内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增加，故A错误；
B.图乙中瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，内能转化为机械能，空气的内能减小，故B错误；
C.试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气对活塞做功，内能转化为机械能，水蒸气的内能减小，故C错误；
D.图丁中汽缸内的气体推动活塞向下运动时，即做功冲程，内能转化为机械能，气体的内能减少，故D正确。
故选D。
2.（24-25九年级上·陕西西安·期末）“奔跑吧 少年”2024年陕西省青少年体育俱乐部轮滑联赛总决赛11月2至3日在阎良区石川河极限运动中心举行。如图所示，选手激烈追逐时，轮滑鞋与地面摩擦温度升高，能量转化与其相同的是（ ）
A.做功冲程 B.压缩冲程 C.吸气冲程 D.排气冲程
【答案】B
【解析】选手激烈追逐时，轮滑鞋与地面摩擦温度升高，克服摩擦做功，将机械能转化为内能。热机中的压缩冲程将机械能转化为内能，所以此过程的能量转化与热机冲程中压缩冲程能量转化相同，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
3.（23-24九年级上 山东枣庄 期末）如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中错误的是（ ）
A.汽油机在吸气冲程中吸进汽缸的是汽油和空气的混合物
B.吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程的四个图的排序是：丁甲丙乙
C.丙图是做功冲程，发生的能量是把内能转化为机械能
D.若飞轮每分钟转3000转，则每秒对外做功50次
【答案】D
【解析】A.汽油机在吸气冲程中吸进汽缸的是汽油和空气的混合物，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入气缸，故A正确，不符合题意；
B.由图可知，甲进气门、排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，乙排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程，丙进气门、排气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程，丁进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程的四个图的排序是：丁甲丙乙，故B正确，不符合题意；
C.丙图是做功冲程，发生的能量是把内能转化为机械能，使汽油机获得动力，故C正确，不符合题意；
D.若飞轮每分钟转3000转，则每秒转50转，2转经历4个冲程，对外做功1次，所以50转对外做功25次，故D错误，符合题意。
故选D。
4.（23-24九年级上 河南郑州 期末）如图所示是我国古代劳动人民的智慧成果“取火器”的模型图，把木质推杆迅速推入内壁光滑的牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来。汽油机的下列冲程中与“取火器”能量转化相同的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】封闭的气体被推杆压缩过程中，活塞对气体做功，所以气体内能增加，则温度升高，达到艾绒的着火点，使艾绒着火达到去火的目的；此过程中是机械能转化为内能，与汽油机的压缩冲程的能量转化相同。
A.图中两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，故A错误；
B.图中排气门打开，是排气冲程，故B错误；
C.图中两气门都关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，故C正确；
D.图中进气门打开，是吸气冲程，故D错误。
故选C。
5.（23-24九年级上 江苏南通 期末）下列四个现象中，属于内能转化机械能的是（ ）
A.压缩点燃棉花 B.蒸汽顶起壶盖 C.冬天哈气取暖 D.压缩冲程
【答案】B
【解析】A.压缩点燃棉花，机械能转化为内能，内能增大，温度升高，棉花燃烧，故A不符合题意；
B.蒸汽顶起壶盖，蒸气的内能转化为壶盖的机械能，故B符合题意；
C.冬天哈气取暖，是热传递的过程，发生了内能的转移，不是能量的转化，故C不符合题意；
D.压缩冲程，汽缸内气体被压缩，气体内能增加，机械能转化为内能，故D不符合题意。
故选B。
6.（23-24九年级上 福建莆田 期末）如图所示是四冲程汽油机工作时各冲程的示意图，其中与汽车刹车过程中能量转化相同的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】汽车刹车过程中克服摩擦做功，机械能转化为内能。
A.进气门开启，是吸气冲程，无能量转化，故A不符合题意；
B.两气门都关闭，汽缸容积变小，是压缩冲程，把机械能转化为内能，故B符合题意；
C.两气门都关闭，汽缸容积变大，是做功冲程，把内能转化为机械能，故C不符合题意；
D.排气门开启，是排气冲程，无能量转化，故D不符合题意。
故选B。
7.（23-24九年级上 安徽淮北 期末）茶文化在中国已经有几千年的历史，在寒冷的冬季，泡上一壶茶，手握着茶杯，闻着浓浓的茶香，品一杯热茶，浑身上下暖暖的感觉。在品茶过程中涉及到的物理知识，下列说法错误的是（ ）
A.闻到茶香，这是一种扩散现象
B.开水能很快泡出茶香，是因为温度越高，分子热运动越剧烈
C.烧水时水蒸气将壶盖顶起的能量转化与汽油机做功冲程相同
D.热茶上方冒出的白雾是一种汽化现象
【答案】D
【解析】A.闻到茶的香味，是分子热运动（无规则运动）的结果，这是扩散现象，故A正确，不符合题意；
B.开水能很快泡出茶香，是因为温度越高，分子热运动越剧烈，扩散越快，故B正确，不符合题意；
C.水蒸气将壶盖顶起，对壶盖做功，能量转化是内能转化为机械能，与汽油机的做功冲程相同，故C正确，不符合题意；
D.热茶上方冒出的白雾，是因为水蒸气遇冷液化而形成白雾，故D错误，符合题意。
故选D。
二、填空题
8.（23-24九年级上·湖南郴州·期末）如果瓶装液化气每瓶中装入2kg液化气，已知液化气的热值4.2×107J/kg，则每瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是_________J，若放出的热量有40%被利用，在标准大气压下可把________kg的水从20℃加热至沸腾。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
【答案】8.4×107；100
【解析】整瓶液化气完全燃烧释放热量：
Q放＝m气q＝2kg×4.2×107J/kg＝8.4×107J
水吸收的热量：
Q吸＝40%×Q放＝40%×8.4×107J＝3.36×107J
在标准大气压下水的沸点为100℃，即水的末温为100℃，
由Q吸＝cm水Δt得水的质量：
9.（23-24九年级上·青海西宁·期末）人类发展史也是利用燃料的历史，干木柴、煤、天然气的放热本领不同，是因为它们的________（选填“热值”“热量”或“温度”）不同。西宁市已广泛使用天然气，完全燃烧0.1m3天然气可以放出_________J的热量，这些热量若只有42%被水吸收，则可以使1标准大气压下温度为21℃、质量5kg的水温度升高到________℃。[水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg ℃）、天然气的热值为4.2×107J/kg]。
【答案】热值；4×106；100
【解析】热值是完全燃烧放出的热量与质量的比，体现了燃料放热的本领，干木柴、煤、天然气的放热本领不同，是因为它们的热值不同。
完全燃烧0.1m3天然气可以放出：Q放=Vq=0.1m3×4×107J/m3=4×106J
水吸收的热量为：Q吸=ηQ放=42%×4×107J=1.68×106J
水升高的温度为：
则水的末温为：t=t0+Δt水=21℃+80℃=101℃>100℃，故在1标准大气压下水的温度上升到100℃。
10.（23-24九年级上 云南曲靖 期中）如图所示为生活中常用的热水瓶，注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞会跳起来。这一过程与汽油机的________冲程也发生同样的能量转化。如果该汽油机每秒钟对外做功20次该汽油机飞轮的转速是________r/min。
【答案】做功；2400
【解析】软木塞会跳起来，这一过程中瓶内气体对木塞做功，内能减小，气体的内能转化为木塞的机械能。汽油机的做功冲程中，汽缸内的气体对活塞做功，气体的内能转化为活塞的机械能，故做功冲程也发生同样的能量转化。
汽油机的一个工作循环中，飞轮转动两周，对外做功一次，如果该汽油机每秒钟对外做功20次，则此汽油机飞轮每秒转动的转速为：
υ=20×2r/s=40r/s=40×60r/min=2400r/min
11.（23-24九年级上 四川眉山 期中）如图所示为一单缸四冲程汽油机某冲程剖面图，此冲程把_______（选填番号①内能转化为机械能②机械能转化为内能），该单缸四冲程汽油机的主要技术指标如表所示，则发动机做功的功率为________kW。
排量 2.0L
做功冲程推动活塞一次做功 2400J
转速 6000r/min
【答案】①；120
【解析】由图可知，两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能。
因为汽油机的飞轮，每转两转对外做功一次，所以汽油机1min对外做功的次数为：
1min做的总功：W=3000×2400J=7.2×106J
发动机做功的功率为：
三、科普阅读题
12.（23-24九年级上 江苏苏州 期末）阅读材料，回答问题
空气动力是指空气与物体相对运动时作用在物体上的力，简称气动力。经过长时间探索，人们已经成功制造出使用空气作为动力的活塞式发动机。
如图甲是某新型空气动力汽车，储气罐总容量为80L，可储存标准大气压下90m3的空气，其设计最高速度可达144km/h，平均每加满一次气能行驶200km。该车发动机的工作原理如图乙和图丙所示。由于空气发动机不直接使用燃料，因而具有体积小、结构简单和“零”排放等优点。 虽然因为技术不成熟还存在某些缺点，但是这项技术仍然具有广阔的发展前景。
（1）空气动力汽车发动机工作时，将_______能转化为机械能；
（2）空气发动机在工作过程中，曲轴转动一圈完成一个工作循环，当转速表显示3000r/min时，该空气发动机活塞每秒经历_______个冲程，对外做功_______次；
（3）若该车在水平地面上以最高速度向前匀速行驶5min，受到的阻力为1000N，则牵引力对汽车做功为________J。
【答案】内能；100；50；1.2×107
【解析】（1）空气动力汽车工作时压缩的气体对外做功，将内能转化为机械能。
（2）空气发动机在工作过程中，曲
单元目标
考点要求 新课标要求 命题预测
热机 理解热机的原理，正解热机的工作循环，包括四个冲程及内能和机械能的相互转化。 热机是内能利用最典型的例子，主要命题点有：热机工作原理、内燃机四冲程工作过程和能量转化关系等。
热机效率 理解热机效率的概念，掌握热机效率的计算方法；分析影响热机效率的因素，并提出提高热机效率的途径。 在内能利用过程中存在能量损失。该考点中，热机的效率是各地中考的常考热点。该考点考查形式多样，难易程度也有所不同。主要命题点有：热机效率概念理解、提高热机效率的方法、热机效率相关计算等。
跨学科实践：保护地球家园 了解热机使用带来的环境污染，知道保护环境的措施，有保护环境的意识。 热机使用造成的环境污染：大气、热和噪声。从国家和个人层面看该做些什么措施。主要命题点：大气污染（温室效应）、热污染（城市热岛效应）、“碳达峰”“碳中和”等。
思维导图
知识点
一、热机
1.热机
①热机：利用________做功的机械叫热机。
②热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造________，但它们有一个共同特点，那就是________________。
③内燃机：燃料直接在发动机________内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为________和________两类。内燃机的能量转化：________能转化为________能，________能再转化为________能。
2.汽油机
①构造：由气缸、________、进气门、排气门、活塞、曲轴、连杆组成。
②工作过程
冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个________。
多数汽油机是由________、________、________、________四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
_______冲程 _______冲程 _______冲程 _______冲程
吸气冲程：进气门________，排气门________，活塞向________运动，______________的混合物进入汽缸。
压缩冲程：进气门和排气门都________，活塞向________运动，燃料混合物被压缩。能量转化：________能转化为________能。
做功冲程：火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向 下 运动，带动曲轴转动，对外________。能量转化：________能转化为________能。
排气冲程：进气门保持________，排气门________，活塞向________运动，把废气排出汽缸。
在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的________带动活塞完成，周而复始，使汽油机连续转动下去。
3.柴油机
①构造：与汽油机的大致相同，不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞而是________。
②工作过程：柴油机与汽油机大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，活塞往复运动________次，曲轴转动________周，对外做功________次。
③柴油机和汽油机构造及工作过程的不同点：
a.汽油机汽缸顶部有火花塞，在压缩冲程末，火花塞产生电火花，使燃料燃烧，产生高温高压的气体（俗称“________”）；柴油机汽缸顶部没有火花塞，只有喷油嘴，在压缩冲程结束时，压缩空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气就立刻燃烧起来（俗称“________”）。
b.汽油机吸气冲程吸入_______________的混合物；柴油机吸入气缸内的物质_______________。
汽油机 柴油机
不同点 结构图
吸气冲程 吸入的是空气和汽油的混合物 吸入的只有空气
压缩冲程 压缩程度较柴油机低 压缩程度高
做功冲程 火花塞点火（点燃式） 喷油嘴喷出柴油（压燃式）
相同点 排气冲程 把废气排出气缸
判断内燃机处于哪个工作冲程应抓住两点：一是气门的开与关；二是活塞的运动方向。有火花塞的就是做功冲程；两个气门都关闭，也无火花塞，就是压缩冲程；若是吸气冲程，进气门打开；排气冲程，排气门打开。
①汽油机在开始工作时，要靠外力先使曲轴、连杆转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动以后，汽油机才能连续工作；
②在汽油机的1个工作循环中，有4个冲程，活塞往复运动2次（2圈），曲轴转动2周，对外做功1次，巧记为“1-4-2-2-1”；
③在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是靠飞轮的惯性来完成的，故飞轮的质量要足够大。
考点二：机械效率
1.热机里的能量变化
2.热机效率
①热机所做________与所用燃料________燃烧释放的________之比叫作热机的效率，用来描述热机的________。
②计算公式：，其中：Q放=m燃料q固液 或Q放=V燃料q气体，单位：Q放（J）、m燃料（kg）、q固液（J/kg）、V燃料（m3）、q气体（J/m3）。
注意：热机效率计算公式中的Q完全指的是燃料完全燃烧释放的能量，用Q=mq或 Q=Vq计算。不要与比热容中的放热计算公式Q=cm t混淆！
③物理意义：热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。
因为热机中用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的总能量的一部分，由于各种能量的损失和燃烧条件的限制，这部分能量一定________完全燃烧放出总能量，所以有用功的能量与燃烧放出的总能量的比值必然________1，即热机的效率一定________1。
④提高热机效率的方法：a.使燃料充分燃烧；b.尽量减少各种热量损失；c.利用废气的能量（废气带走的能量最多）；d.注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。
考点三：跨学科实践：保护地球家园
1.我们面临的困扰
①大气污染：火力发电厂中，燃煤释放的内能转化为电能输送到千家万户，但排放的氮氧化物、硫化物等有毒气体，会危害人体健康、影响植物生长。排出的二氧化碳所引起的额外的__________，对地球表面的热平衡有较大影响。
②热污染：热机排出的二氧化碳气体会加剧温室效应，内燃机的废气和冷却水带走的热量会对环境产生较大的热污染，成为______________的元凶之一。
③噪声污染：大量以热机作为动力来源的机械工作时会产生噪声，影响人们的正常生活，甚至危害人体健康。
2.国家发展战略
近年来，我国不断更新燃煤电厂氮氧化物排放标准，积极稳妥地推动“碳达峰”“碳中和”，彰显了大国的使命担当。
3.保护地球从我做起
①优化能源结构，推广清洁能源的使用，如天然气、风能、太阳能等，降低化石燃料比重，减少有毒气体排放。
②建立区域联防联控机制，在京津冀及周边地区、长三角地区、汾渭平原等重点区域建立联防联控机制，协同治理大气污染。
③加强工业污染治理，改进燃烧设备，减少工业排放。
④强化扬尘管控和秸秆焚烧治理。
⑤控制交通污染，加快交通结构调整，推进城市轨道交通建设，推广新能源汽车，形成绿色低碳交通出行体系。
4.实践活动评价
我的活动涉及的学科 我的活动围绕的物理概念和规律 我的活动成果 我的观点 我的问题
典型例题
(
题型一 热机的种类
)
【例1】（23-24九年级上·福建宁德·期末）近年来我国先进装备层出不穷，民族自豪感倍增。以下装备的动力装置不属于是热机的是（ ）
A.玉兔号月球车 B.山东舰 C.歼20 D.长征五号火箭
【变式1-1】（24-25九年级上·广西防城港·期中）以下机械属于内燃机的是（ ）
A.电风扇 B.汽油机 C.滑轮组 D.洗衣机
【变式1-2】（24-25九年级上·吉林·期中）下列装备的动力装置不是热机的是（ ）
A.电动汽车 B.海缆施工船 C.国产飞机C919 D.长征五号运载火箭
【变式1-3】（24-25九年级上·陕西榆林·阶段练习）2024年5月3日，搭载嫦娥六号探测器的长征五号遥八运载火箭，在中国文昌航天发射场点火发射。火箭________（选填“属于”或“不属于”）热机，_______ （选填“能”或“不能”）在大气层外工作。在探测器加速上升过程中，它的机械能_________（选填“守恒”或“不守恒”）。
(
题型二 热机工作过程中的能量变化
)
【例2】（24-25九年级上·青海果洛·期末）2024年10月30日4时27分，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射（如图1）。火箭在加速上升过程中，下列说法正确的是（ ）
A.火箭上升过程中机械能增加 B.火箭上升过程中动能不变
C.火箭上升过程中动能转化为化学能 D.若不计空气阻力，火箭上升时机械能守恒
【变式2-1】（2025·河南·二模）物理科技文化节中，同学们展示了自制水火箭，结构如图所示。在塑料瓶中装入适量水，用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住，发射时用打气筒向瓶内打气，当瓶内压强足够大时，瓶内的水向下喷出，水火箭升空。用打气筒将空气压入水火箭的能量转化与汽油机的________（选填“压缩”或“做功”）冲程相同；水火箭上升过程中，瓶内气体的内能________（选填“增加”“减少”或“不变”）。
【变式2-2】科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立刻向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度________（选填“升高”、“降低”或“不变”），其内能________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
(
题型三
汽油机的构成及工作过程
)
【例3】（24-25九年级上·湖北武汉·期末）如图所示为单缸四冲程汽油机工作示意图，下列说法正确的是（ ）
A.图甲：吸入汽缸的是空气
B.图乙：气体对活塞做功，是压缩冲程
C.图丙：汽油的内能转化为机械能，为汽油机提供动力
D.图丁：废气带走的能量占比大，是汽油机效率低的一个原因
【变式3-1】（24-25九年级上·河南郑州·期末）2024年11月30日，我国新型运载火箭长征十二号成功实现首飞。火箭燃料燃烧产生的高温燃气对火箭产生反推力，推动火箭升空，此能量转化过程相当于热机的哪个冲程（ ）
A. B. C. D.
【变式3-2】（24-25九年级上·广东广州·期末）如图所示，图甲为小昕自制的热机模型，她在矿泉水瓶的侧壁上开了一个孔，把电火花发生器紧紧插入孔中，实验时从上方瓶口喷入液态酒精并轻轻盖上一次性塑料杯，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，塑料杯立即飞出，此过程酒精燃烧产生的_______能转化为塑料杯的________能，相当于图乙中_______（选填“A”、“B”、“C”或“D”）的能量转化过程。
(
题型四 柴油机的构造及工作过程
)
【例4】（24-25九年级上·广西南宁·期末）如图所示，迅速压下活塞的过程相当于柴油机的（ ）
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
【变式4-1】（24-25九年级上·河南洛阳·期中）如图是内燃机工作时某冲程示意图，该冲程为________冲程，它是________（“汽油”或“柴油”）机。若飞轮的转速为2400r/min，在1s内，该内燃机完成_______个工作循环。
【变式4-2】（24-25九年级上·湖北孝感·期中）关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法：
①汽缸内燃料燃烧得越充分，热值越大；②在做功冲程中，是内能转化为机械能；③只有做功冲程是燃气对外做功；④汽油机和柴油机的点火方式相同。以上说法中正确的是（ ）
A.①② B.①③ C.②③ D.②③④
(
题型五 内燃机工作循环中的计算问题
)
【例5】（23-24九年级上·贵州六盘水·阶段练习）一个汽油机上标有“3000r/min”的字样，则每秒钟汽油机完成对外做功________次，其中发生能量转化共________次。
【变式5-1】（24-25九年级上·江苏无锡·期末）如图所示，用电子点火枪点易拉罐内的酒精气体，可将一次性杯子喷出很远。纸杯被冲飞的过程与汽油机的________冲程能量转化情况相同，若汽油机飞轮的转速是1800r/min，则该汽油机1min内燃气对外做功_______次。
【变式5-2】（24-25九年级上·甘肃平凉·期末）如图是汽油机的________冲程示意图；某单缸四冲程汽油机飞轮的转速为，在内，汽油机对外做功_______次。
(
题型六 燃烧放热及效率计算
)
【例6】（23-24九年级上·海南·期末）燃气灶将20kg的水由42℃加热到62℃，这是通过________（选填“热传递”或“做功”）方式改变水的内能，若天然气完全燃烧放出的热量有42%被水吸收，需要消耗_______m3的天然气。[水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃），天然气热值q=4×107J/m3]
【变式3-1】（23-24九年级上·陕西安康·期末）某家庭用的燃气热水器将100kg的水从20℃加热到了50℃，消耗了0.8m3的天然气（假设天然气完全燃烧）。求：［已知c水=4.2×103J/（kg·℃），q天然气=3.15×107J/m3]
（1）烧水时，水吸收热量温度升高，内能________；
（2）水吸收的热量；
（3）该热水器烧水的效率。
【变式3-2】（23-24九年级上·湖南湘西·期末）天然气具有热值高、价格实惠、污染少、安全等优点。张明把5L水从20℃加热到50℃时，用了天然气0.01m3，已知天然气热值为8.4×107J/m3。水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）。求：
（1）完全燃烧0.01m3天然气放出的热量；
（2）5L水从20℃加热到50℃吸收的热量；
（3）张明家天然气灶的效率。
(
题型七 机车效率与节能减排
)
【例7】（23-24九年级上·全国·期末）一辆氢气动力试验汽车10min内在平直路面上匀速直线行驶了1.2km，消耗了0.15kg的氢气，假设氢气完全燃烧，汽车发动机的效率为50%，求：（氢气的热值取1.4×108J/kg）
（1）氢气完全燃烧产生的热量是多少？
（2）发动机所做的有用功是多少？
（3）汽车匀速行驶时受到的阻力是多少？
【变式7-1】（23-24九年级上·吉林长春·阶段练习）一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20kW。若小汽车行驶的距离为100km，汽油的热值q=4.6×107J/kg，小汽车发动机的效率为25%。求小汽车在这段路程中：
（1）运动的时间；
（2）发动机所做的功；
（3）消耗汽油的质量。
【变式7-2】2020年9月22日，国家主席习近平在第75届联合国大会上提出，把“碳达峰”、“碳中和”工作列为重点任务之一，提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现“碳中和”。如图形象解读了“碳达峰”和“碳中和”。下列措施不符合上述发展理念的是（ ）
A.优先选乘公共交通 B.随手关闭电源
C.尽量用一次性餐具 D.使用节能灯泡
(
题型八 提高热机效率的方法
)
【例8】（23-24九年级上·四川成都·期末）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.甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，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.增加废气带走的热量可以提高热机的效率
【变式8-1】（23-24九年级上·四川德阳·期末）成都大运会火炬“蓉火”取自成都的简称“蓉”，同时寓有“融合”“包容”之意，在燃料方面，“蓉火”采用了生物质丙烷燃料，这种燃料是采用常温压缩体积的方法使气体丙烷液化的：火炬结合它的外形特点，优化燃料喷注与空气掺混方案，这种方案能提高燃料的________（选填“功率”或“效率”）：已知丙烷的热值是4.61×107J/kg；若完全燃烧20g的丙烷，则其放出的热量为________J。
【变式8-2】（22-23九年级上·福建龙岩·期末）下列关于“热机”的说法中，不正确的是（ ）
A.在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率
B.热机性能好坏的重要指标之一是热机效率，通过技术改进，热机效率也不能达到100%
C.火箭发动机属于热机
D.热机常用水做冷却剂，是因为水的沸点高
分层练习
基础巩固
一、单选题
1.（23-24九年级上 河北保定 期末）四冲程内燃机工作时，将内能转化成机械能的冲程是（ ）
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
2.（24-25九年级上·四川绵阳·期末）如图所示的是某学校自制的教具，在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，实验时从上方瓶口喷入液态酒精并盖上一次性纸杯，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸杯即刻飞出，瓶口出现白雾。气体推动纸杯飞出的过程中（ ）
A.外界对气体做功，气体内能增加 B.气体膨胀对外做功，内能增加
C.能量转化与内燃机的压缩冲程能量转化相同 D.能量转化与内燃机的做功冲程能量转化相同
3.（24-25九年级上·山东济宁·期末）如图是一种杂技的道具，点燃一端封闭的金属盒内的火药，火焰从盒的开口端喷出，木棒连同金属盒由静止开始顺时针旋转起来。道具中的能量转化与下图中汽油机的四个冲程中能量转化相同的是（ ）
A. B. C. D.
4.（24-25九年级上·江苏常州·期末）电火花发生器点燃塑料盒内的酒精，酒精燃烧产生的燃气能将盒盖喷出很远。实验时在盒内滴入2×10-4kg的酒精（q酒精=3×107J/kg）。对于此实验过程，以下说法不正确的是（ ）
A.燃气在喷出的过程中温度会降低 B.燃气的内能转化为盒盖的机械能
C.能量转化方式与汽油机的做功冲程相同 D.酒精燃烧放出的热量一定是6000J
5.（24-25九年级上·福建泉州·期末）如图的礼花筒是利用钢瓶内的高压空气膨胀做功，将筒内彩带喷向空中产生喜庆效果，选项图中，汽油机的能量转化与礼花筒的能量转化情况相同的是（ ）
A. B. C. D.
6.（23-24九年级上·重庆南川·期末）下列有关能量及其利用的说法，正确的是（ ）
A.燃料燃烧越充分，燃料的热值越高 B.汽油机功率越大，汽油机的效率越高
C.减小机械摩擦和热损失，能提高热机的效率 D.内燃机工作过程中，每个冲程均能对外做功
7.（22-23九年级上·湖北武汉·期中）某汽车以20m/s的速度在平直的公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为2.1×105W，每行驶43s消耗柴油700g，柴油的热值为4.3×107J/kg。下列计算中有几项是正确的（ ）
①完全燃烧700g柴油放出的热量为3.01×107J ②该柴油发动机效率为70%
③汽车的牵引力为1.05×103N ④汽车行驶8.6km消耗柴油7kg
A.一项 B.二项 C.三项 D.四项
二、多选题
8.（24-25九年级上·辽宁大连·期末）如图甲所示，我们常用打气筒来给自行车胎充气，图乙是打气筒的结构简化图。当推动活塞向下运动时，活塞挤压筒内气体，使其充入轮胎。关于这个过程的说法正确的是（ ）
A.打气筒底部筒壁温度降低 B.筒内气体分子运动得越来越剧烈
C.筒内气体温度升高主要是因为热传递 D.这一过程中的能量转化与汽油机的压缩冲程相同
9.（24-25九年级上·河南南阳·期中）如图所示，将装有少量水的矿泉水瓶瓶盖拧紧，接着用两手握住瓶下三分之一处，用力拧几圈使其严重变形，然后轻轻旋开瓶盖，“砰”的一声，瓶盖飞出数米远，瓶口出现大量白气。下列说法正确的是（ ）
A.拧瓶子时机械能转化为内能，相当于内燃机的吸气冲程
B.瓶盖飞出是由于瓶内气体对瓶盖做功，机械能转化为内能
C.瓶盖飞出时的能量转化与内燃机的做功冲程相同
D.瓶口出现的白气是水蒸气液化放热形成的
三、填空题
10.（24-25九年级上·江苏南京·期末）如图甲所示，此过程的能量转化与热机＿＿＿＿冲程的能量转化相同；若不放棉花，快速压缩活塞，筒内空气温度＿＿＿＿（选填“升高”、“不变”或“降低”）。如图乙所示，盒盖飞出时，盒内燃气的内能＿＿＿＿（选填“变大”、“不变”或“变小”），这是通过＿＿＿＿的方式改变盒内燃气内能。
11.神舟飞船在穿越大气层返回地面时，与大气层摩擦，通过做功的方式将机械能转化为内能，这与图＿＿＿＿ （选填“甲”或“乙”）中汽油机的冲程一致，如果该汽油机飞轮的转速为3000r/min，则1s内汽油机对外做功＿＿＿＿次，共完成＿＿＿＿个冲程。
12.（23-24九年级上·广东阳江·期末）（1）汽油机是汽车的“心脏”，汽油燃烧时将________能转化为内能，完全燃烧0.5kg的汽油能够获得________J的能量（汽油的热值为4.6×107J/kg）；热机一个工作循环有四个冲程，如图甲中表示的是________冲程；
（2）汽车发动机的气缸体和汽缸盖的内外壳间有个“水套”，冷却液在其间循环，以防止汽车发动机过热，在汽车开始行驶的一段时间内，冷却液温度逐渐升高，它的内能会________（选填“增大”、“减小”或“不变”），这是通过________的方式改变冷却液的内能；
（3）小明同学阅读了某牌号汽车发动的说明书后，将内燃机的能量流向图制成如图乙所示的图表，根据给出的信息，该内燃机的效率为__________。
13.（23-24九年级上·江苏南通·期末）如图甲所示，混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，混合动力汽车启动时，蓄电池通过电机向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，向车轮输送能量，并通过电机给蓄电池充电。请回答下列问题。
（1）该混合动力汽车的内燃机是一台单缸四冲程汽油机，如图乙是汽油机的_______冲程，此冲程是利用________方式改变内能；
（2）若飞轮转速是2400r/min，则每秒对外做功_______次；
（3）驾驶员踩刹车踏板时，可以通过车轮带动电机发电，再将产生的电能转化为________能储存在蓄电池中；
（4）假设一辆发动机效率为30%的汽车一年消耗燃油400kg，将发动机的效率从30%提高到40%每年可以节省汽油________kg。
四、实验题
14.（24-25九年级上·河南信阳·阶段练习）如图，在试管里装一些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把木塞冲开。
（1）试管内的水温度升高，这是用＿＿＿＿＿的方法增加水的内能；
（2）水蒸气冲开瓶塞，水蒸气对瓶塞＿＿＿＿；水蒸气的温度＿＿＿＿（选填“升高”“不变”或“降低”），内能＿＿＿＿（选填“减小”“增加”或“不变”），在此过程中是水蒸气的内能转化为塞子的＿＿＿＿能；
（3）与内燃机相比，本实验装置中＿＿＿＿相当于燃料，＿＿＿＿相当于汽缸，＿＿＿＿＿相当于活塞，水蒸气把木塞冲开的过程类似于内燃机的＿＿＿＿冲程。
五、简答题
15.（2023·辽宁葫芦岛·二模）如图为我国古代劳动人民的智慧成果“取火器”的模型图，把木质推杆迅速推入内壁光滑的牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来。问：
（1）从能量转化的角度解释艾绒燃烧的原因；
（2）点燃艾绒的过程与四冲程柴油机哪个冲程的工作原理相同。
六、计算题
16.（23-24九年级上·贵州毕节·期末）2023年11月24日10时18分，贵阳经金沙至古蔺（黔川界）高速公路（贵金高速）正式通车运营。大大缩短了金沙至贵阳的行驶时间。乐于观察的小艾同学发现路上有许多新型混动汽车。上网查询到，新型混合动力汽车具有节能、低排放等优点，当混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量，当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电，车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，由内燃机提供能量，汽车以50km/h的速度匀速行驶了0.5h，同时蓄电池的电能增加了5.12×107J。求：
（1）此次测试中，该汽车通过的路程是多少？
（2）此次测试中，该汽车牵引力做了多少功？
（3）若所用燃料的热值为4.5×107J/kg，此次测试过程中消耗8kg燃料（假设燃料完全燃烧），该汽车内燃机的效率是多大？
七、科普阅读题
17．（22-23九年级上·江苏徐州·期末）阅读短文，回答文后问题：
燃气热水器
燃气热水器是一种使用方便快捷，不受天气影响的家用热水设备，如图为燃气热水器的结构和工作原理示意图。热水器工作时，用电子点火器点火，燃气在燃烧器内燃烧，产生的1700℃的高温烟气。同时风机转动，使高温烟气上升到达热交换器，热交换器是回环形的金属管，冷水从A处流入管内，被管外的高温燃气加热，变成热水从为B处源源不断流出，温度降低后的烟气从排烟管排出。下表是一台燃气热水器的技术参数，其中“热水产出率”的含义是每分钟使水温升高25℃时的出水体积；“额定耗气量”的含义是热水器正常工作1小时消耗的燃气体积。
适用燃气 天然气
热值 3×107J/kg
额定耗气量 3.6m3/h
热水产出率 12L/min
（1）燃气燃烧把化学能转化为烟气的________能；
（2）在热交换器中冷水变热，使其内能改变的方式称为_________；
（3）根据表格中数据，该燃气热水器工作时，如果使水温升高25℃，则每分钟产生的热水吸收的热量为________J；[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
（4）天然气完全燃烧放出热量，没有完全被水吸收，热水吸收的热量和天然气完全燃烧放出的热量的比值称为效率，则该燃气热水器的效率为_________。
能力提升
一、单选题
1.（20-21九年级上 贵州遵义 期中）如图所示描述的物理过程，下列分析正确的是（ ）
A.图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的温度升高，内能不变
B.图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的内能增大
C.图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能增加
D.图丁：汽缸内的气体推动活塞向下运动，内能转化为机械能，气体内能减少
2.（24-25九年级上·陕西西安·期末）“奔跑吧 少年”2024年陕西省青少年体育俱乐部轮滑联赛总决赛11月2至3日在阎良区石川河极限运动中心举行。如图所示，选手激烈追逐时，轮滑鞋与地面摩擦温度升高，能量转化与其相同的是（ ）
A.做功冲程 B.压缩冲程 C.吸气冲程 D.排气冲程
3.（23-24九年级上 山东枣庄 期末）如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中错误的是（ ）
A.汽油机在吸气冲程中吸进汽缸的是汽油和空气的混合物
B.吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程的四个图的排序是：丁甲丙乙
C.丙图是做功冲程，发生的能量是把内能转化为机械能
D.若飞轮每分钟转3000转，则每秒对外做功50次
4.（23-24九年级上 河南郑州 期末）如图所示是我国古代劳动人民的智慧成果“取火器”的模型图，把木质推杆迅速推入内壁光滑的牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来。汽油机的下列冲程中与“取火器”能量转化相同的是（ ）
A. B. C. D.
5.（23-24九年级上 江苏南通 期末）下列四个现象中，属于内能转化机械能的是（ ）
A.压缩点燃棉花 B.蒸汽顶起壶盖 C.冬天哈气取暖 D.压缩冲程
6.（23-24九年级上 福建莆田 期末）如图所示是四冲程汽油机工作时各冲程的示意图，其中与汽车刹车过程中能量转化相同的是（ ）
A. B. C. D.
7.（23-24九年级上 安徽淮北 期末）茶文化在中国已经有几千年的历史，在寒冷的冬季，泡上一壶茶，手握着茶杯，闻着浓浓的茶香，品一杯热茶，浑身上下暖暖的感觉。在品茶过程中涉及到的物理知识，下列说法错误的是（ ）
A.闻到茶香，这是一种扩散现象
B.开水能很快泡出茶香，是因为温度越高，分子热运动越剧烈
C.烧水时水蒸气将壶盖顶起的能量转化与汽油机做功冲程相同
D.热茶上方冒出的白雾是一种汽化现象
二、填空题
8.（23-24九年级上·湖南郴州·期末）如果瓶装液化气每瓶中装入2kg液化气，已知液化气的热值4.2×107J/kg，则每瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是_________J，若放出的热量有40%被利用，在标准大气压下可把________kg的水从20℃加热至沸腾。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
9.（23-24九年级上·青海西宁·期末）人类发展史也是利用燃料的历史，干木柴、煤、天然气的放热本领不同，是因为它们的________（选填“热值”“热量”或“温度”）不同。西宁市已广泛使用天然气，完全燃烧0.1m3天然气可以放出_________J的热量，这些热量若只有42%被水吸收，则可以使1标准大气压下温度为21℃、质量5kg的水温度升高到________℃。[水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg ℃）、天然气的热值为4.2×107J/kg]。
10.（23-24九年级上 云南曲靖 期中）如图所示为生活中常用的热水瓶，注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞会跳起来。这一过程与汽油机的________冲程也发生同样的能量转化。如果该汽油机每秒钟对外做功20次该汽油机飞轮的转速是________r/min。
11.（23-24九年级上 四川眉山 期中）如图所示为一单缸四冲程汽油机某冲程剖面图，此冲程把_______（选填番号①内能转化为机械能②机械能转化为内能），该单缸四冲程汽油机的主要技术指标如表所示，则发动机做功的功率为________kW。
排量 2.0L
做功冲程推动活塞一次做功 2400J
转速 6000r/min
三、科普阅读题
12.（23-24九年级上 江苏苏州 期末）阅读材料，回答问题
空气动力是指空气与物体相对运动时作用在物体上的力，简称气动力。经过长时间探索，人们已经成功制造出使用空气作为动力的活塞式发动机。
如图甲是某新型空气动力汽车，储气罐总容量为80L，可储存标准大气压下90m3的空气，其设计最高速度可达144km/h，平均每加满一次气能行驶200km。该车发动机的工作原理如图乙和图丙所示。由于空气发动机不直接使用燃料，因而具有体积小、结构简单和“零”排放等优点。 虽然因为技术不成熟还存在某些缺点，但是这项技术仍然具有广阔的发展前景。
（1）空气动力汽车发动机工作时，将_______能转化为机械能；
（2）空气发动机在工作过程中，曲轴转动一圈完成一个工作循环，当转速表显示3000r/min时，该空气发动机活塞每秒经历_______个冲程，对外做功_______次；
（3）若该车在水平地面上以最高速度向前匀速行驶5min，受到的阻力为1000N，则牵引力对汽车做功为________J。
四、计算题
13.“低碳环保”是当今世界环境主题，天然气是一种低污染燃料，在我市已普遍使用。天然气热值为4×107J/m3。完全燃烧0.42m3的天然气所释放的热量为 J，若释放的这些能量能使100kg的水温度升高20℃，那么该过程中的热效率是 。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
参考答案
知识点
一、热机
1.热机
①热机：利用 内能 做功的机械叫热机。
②热机的种类：分为蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。它们构造 不同 ，但它们有一个共同特点，那就是 利用内能做功 。
③内燃机：燃料直接在发动机 气缸 内燃烧产生动力的热机。内燃机根据其所使用的燃料分为 汽油机 和 柴油机 两类。内燃机的能量转化： 化学 能转化为 内 能， 内 能再转化为 机械 能。
2.汽油机
①构造：由气缸、 火花塞 、进气门、排气门、活塞、曲轴、连杆组成。
②工作过程
冲程：活塞在气缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
多数汽油机是由 吸气 、 压缩 、 做功 、 排气 四个冲程的不断循环来保证连续工作的。
_______冲程 _______冲程 _______冲程 _______冲程
吸气冲程：进气门 打开 ，排气门 关闭 ，活塞向 下 运动， 空气和汽油 的混合物进入汽缸。
压缩冲程：进气门和排气门都 关闭 ，活塞向 上 运动，燃料混合物被压缩。能量转化： 机械 能转化为 内 能。
做功冲程：火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向 下 运动，带动曲轴转动，对外 做功 。能量转化： 内 能转化为 机械 能。
排气冲程：进气门保持 关闭 ，排气门 打开 ，活塞向 上 运动，把废气排出汽缸。
在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的 惯性 带动活塞完成，周而复始，使汽油机连续转动下去。
3.柴油机
①构造：与汽油机的大致相同，不同的是柴油机气缸顶部没有火花塞而是 喷油嘴 。
②工作过程：柴油机与汽油机大致相同，也是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程构成一个工作循环，在一个工作循环中，活塞往复运动 两 次，曲轴转动 两 周，对外做功 一 次。
③柴油机和汽油机构造及工作过程的不同点：
a.汽油机汽缸顶部有火花塞，在压缩冲程末，火花塞产生电火花，使燃料燃烧，产生高温高压的气体（俗称“ 点燃式 ”）；柴油机汽缸顶部没有火花塞，只有喷油嘴，在压缩冲程结束时，压缩空气的温度已经超过柴油的燃点，此时从喷油嘴喷出的雾状柴油遇到热空气就立刻燃烧起来（俗称“ 压燃式 ”）。
b.汽油机吸气冲程吸入 空气和汽油 的混合物；柴油机吸入气缸内的物质 只有空气 。
汽油机 柴油机
不同点 结构图
吸气冲程 吸入的是空气和汽油的混合物 吸入的只有空气
压缩冲程 压缩程度较柴油机低 压缩程度高
做功冲程 火花塞点火（点燃式） 喷油嘴喷出柴油（压燃式）
相同点 排气冲程 把废气排出气缸
判断内燃机处于哪个工作冲程应抓住两点：一是气门的开与关；二是活塞的运动方向。有火花塞的就是做功冲程；两个气门都关闭，也无火花塞，就是压缩冲程；若是吸气冲程，进气门打开；排气冲程，排气门打开。
①汽油机在开始工作时，要靠外力先使曲轴、连杆转动起来，由曲轴通过连杆带动活塞运动以后，汽油机才能连续工作；
②在汽油机的1个工作循环中，有4个冲程，活塞往复运动2次（2圈），曲轴转动2周，对外做功1次，巧记为“1-4-2-2-1”；
③在四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，将内能转化为机械能，其他三个冲程是靠飞轮的惯性来完成的，故飞轮的质量要足够大。
考点二：机械效率
1.热机里的能量变化
2.热机效率
①热机所做 有用功 与所用燃料 完全 燃烧释放的 热量 之比叫作热机的效率，用来描述热机的 性能 。
②计算公式：，其中：Q放=m燃料q固液 或Q放=V燃料q气体，单位：Q放（J）、m燃料（kg）、q固液（J/kg）、V燃料（m3）、q气体（J/m3）。
注意：热机效率计算公式中的Q完全指的是燃料完全燃烧释放的能量，用Q=mq或 Q=Vq计算。不要与比热容中的放热计算公式Q=cm t混淆！
③物理意义：热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率表示使用热机时对燃料的利用率的高低，热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，节约能源。
因为热机中用于做有用功的能量只是燃料完全燃烧所放出的总能量的一部分，由于各种能量的损失和燃烧条件的限制，这部分能量一定 小于 完全燃烧放出总能量，所以有用功的能量与燃烧放出的总能量的比值必然 小于 1，即热机的效率一定 小于 1。
④提高热机效率的方法：a.使燃料充分燃烧；b.尽量减少各种热量损失；c.利用废气的能量（废气带走的能量最多）；d.注意保养，保证良好的润滑，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的能量。
考点三：跨学科实践：保护地球家园
1.我们面临的困扰
①大气污染：火力发电厂中，燃煤释放的内能转化为电能输送到千家万户，但排放的氮氧化物、硫化物等有毒气体，会危害人体健康、影响植物生长。排出的二氧化碳所引起的额外的温室效应，对地球表面的热平衡有较大影响。
②热污染：热机排出的二氧化碳气体会加剧温室效应，内燃机的废气和冷却水带走的热量会对环境产生较大的热污染，成为城市热岛效应的元凶之一。
③噪声污染：大量以热机作为动力来源的机械工作时会产生噪声，影响人们的正常生活，甚至危害人体健康。
2.国家发展战略
近年来，我国不断更新燃煤电厂氮氧化物排放标准，积极稳妥地推动“碳达峰”“碳中和”，彰显了大国的使命担当。
3.保护地球从我做起
①优化能源结构，推广清洁能源的使用，如天然气、风能、太阳能等，降低化石燃料比重，减少有毒气体排放。
②建立区域联防联控机制，在京津冀及周边地区、长三角地区、汾渭平原等重点区域建立联防联控机制，协同治理大气污染。
③加强工业污染治理，改进燃烧设备，减少工业排放。
④强化扬尘管控和秸秆焚烧治理。
⑤控制交通污染，加快交通结构调整，推进城市轨道交通建设，推广新能源汽车，形成绿色低碳交通出行体系。
4.实践活动评价
我的活动涉及的学科 我的活动围绕的物理概念和规律 我的活动成果 我的观点 我的问题
典型例题
(
题型一 热机的种类
)
【例1】（23-24九年级上·福建宁德·期末）近年来我国先进装备层出不穷，民族自豪感倍增。以下装备的动力装置不属于是热机的是（ ）
A.玉兔号月球车 B.山东舰 C.歼20 D.长征五号火箭
【答案】A
【解析】山东舰、歼20、长征五号火箭都是利用热机提供动力的。因为月球上没有空气，且对动力要求是非常高，所以玉兔号月球车是利用电动机来提供动力的。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
【变式1-1】（24-25九年级上·广西防城港·期中）以下机械属于内燃机的是（ ）
A.电风扇 B.汽油机 C.滑轮组 D.洗衣机
【答案】B
【解析】AD.电风扇和洗衣机的主要部件电动机，不是内燃机，故AD不符合题意；
B.内燃机是一种热机，汽油机和柴油机都是内燃机，故 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。
故选B。
【变式1-2】（24-25九年级上·吉林·期中）下列装备的动力装置不是热机的是（ ）
A.电动汽车 B.海缆施工船 C.国产飞机C919 D.长征五号运载火箭
【答案】A
【解析】A.电动汽车的动力装置主要是电动机，它利用的是电能转化为机械能，而不是通过燃料燃烧产生的内能转化为机械能，所以电动汽车的动力装置不是热机。故A符合题意；
B.海缆施工船通常使用柴油机等内燃机作为动力装置，内燃机是热机的一种，故B不符合题意；
C.国产飞机C919通常使用涡扇发动机等燃气轮机作为动力装置，燃气轮机也是热机的一种，故C不符合题意；
D.长征五号运载火箭使用的是液体火箭发动机，它通过燃烧燃料产生高温高压的燃气，推动火箭前进，火箭发动机也是热机的一种。 故D不符合题意。
故选A。
【变式1-3】（24-25九年级上·陕西榆林·阶段练习）2024年5月3日，搭载嫦娥六号探测器的长征五号遥八运载火箭，在中国文昌航天发射场点火发射。火箭________（选填“属于”或“不属于”）热机，_______ （选填“能”或“不能”）在大气层外工作。在探测器加速上升过程中，它的机械能_________（选填“守恒”或“不守恒”）。
【答案】属于；能；不守恒
【解析】火箭发动机属于热机，是利用内能转化为机械能来工作的；火箭要把探测器送到大气层外，所以火箭的发动机能在大气层外工作。
探测器加速升空时，质量不变，速度增大，动能增大，高度增大，重力势能增大，所以机械能增大，即机械能不守恒。
(
题型二 热机工作过程中的能量变化
)
【例2】（24-25九年级上·青海果洛·期末）2024年10月30日4时27分，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号F遥十九运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射（如图1）。火箭在加速上升过程中，下列说法正确的是（ ）
A.火箭上升过程中机械能增加 B.火箭上升过程中动能不变
C.火箭上升过程中动能转化为化学能 D.若不计空气阻力，火箭上升时机械能守恒
【答案】A
【解析】A.火箭加速上升时，将燃料燃烧产生的内能转化为机械能，所以，火箭的机械能在加速上升过程中是增加的。故A正确；
B.动能是物体由于运动而具有的能量，与物体的质量和速度有关。火箭在加速上升过程中，速度明显增大，因此动能是变化的。故B错误；
C.火箭上升过程中，是燃料的化学能转化为火箭的机械能，故C错误；
D.若不计空气阻力，火箭上升时火箭的发动机在工作，将燃料燃烧释放的内能转化为火箭的机械能。所以，火箭的机械能在上升过程中是增加的，不守恒。故D错误。
故选A。
【变式2-1】（2025·河南·二模）物理科技文化节中，同学们展示了自制水火箭，结构如图所示。在塑料瓶中装入适量水，用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住，发射时用打气筒向瓶内打气，当瓶内压强足够大时，瓶内的水向下喷出，水火箭升空。用打气筒将空气压入水火箭的能量转化与汽油机的________（选填“压缩”或“做功”）冲程相同；水火箭上升过程中，瓶内气体的内能________（选填“增加”“减少”或“不变”）。
【答案】压缩；减少
【解析】汽油机的压缩冲程是由机械能转化为内能，用打气筒将空气压入水火箭，当外界对物体做功时，物体的内能增大，伴随着能量转化是由机械能转化为内能，所以用打气筒将空气压入水火箭的能量转化与汽油机的压缩冲程相同；水火箭上升过程中，瓶内气体对外做功，内能转化为机械能，所以内能减少。
【变式2-2】科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立刻向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度________（选填“升高”、“降低”或“不变”），其内能________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
【答案】降低；减小
【解析】在做功冲程中，高温气体迅速膨胀对活塞做功，气体的内能减小，温度降低，转化为机械能。 在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度降低，内能减小。
(
题型三 汽油机的构成及工作过程
)
【例3】（24-25九年级上·湖北武汉·期末）如图所示为单缸四冲程汽油机工作示意图，下列说法正确的是（ ）
A.图甲：吸入汽缸的是空气
B.图乙：气体对活塞做功，是压缩冲程
C.图丙：汽油的内能转化为机械能，为汽油机提供动力
D.图丁：废气带走的能量占比大，是汽油机效率低的一个原因
【答案】D
【解析】A.汽油机在吸气冲程中吸入了汽油和空气的混合物，故A错误；
B.由图乙可知为压缩冲程，机械能转化为内能，故B错误；
C.图丙为做功冲程，汽油的化学能转化为内能，内能再转化为机械能，为汽油机提供动力，故C错误；
D.图丁是排气冲程，废气带走的能量占比大，是汽油机效率低的一个原因，故D正确。
故选D。
【变式3-1】（24-25九年级上·河南郑州·期末）2024年11月30日，我国新型运载火箭长征十二号成功实现首飞。火箭燃料燃烧产生的高温燃气对火箭产生反推力，推动火箭升空，此能量转化过程相当于热机的哪个冲程（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】A.火箭燃料燃烧产生的高温燃气对火箭产生反推力，推动火箭升空，将内能转化为机械能，相当于热机的做功冲程。图中两气门都关闭，活塞向上运动，将机械能转化为内能，是压缩冲程，故A不符合题意；
B.图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，此冲程没有明显的能量转化，是排气冲程，故B不符合题意；
C.图中两气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，将内能转化为机械能，是做功冲程，故C符合题意；
D.图中排气门关闭，进气门打开，活塞向下运动，此冲程没有明显的能量转化，是吸气冲程，故D不符合题意。
故选C。
【变式3-2】（24-25九年级上·广东广州·期末）如图所示，图甲为小昕自制的热机模型，她在矿泉水瓶的侧壁上开了一个孔，把电火花发生器紧紧插入孔中，实验时从上方瓶口喷入液态酒精并轻轻盖上一次性塑料杯，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，塑料杯立即飞出，此过程酒精燃烧产生的_______能转化为塑料杯的________能，相当于图乙中_______（选填“A”、“B”、“C”或“D”）的能量转化过程。
【答案】内；机械；C
【解析】燃料在汽缸中燃烧时，将存储的化学能转化为高温高压的燃气的内能，又通过燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能。
图乙C中活塞向下运动，火花塞点火，是做功冲程，将内能转变为机械能；酒精燃烧产生的内能转化为塑料杯的机械能的过程，相当于图乙中C的能量转化过程。
(
题型四 柴油机的构造及工作过程
)
【例4】（24-25九年级上·广西南宁·期末）如图所示，迅速压下活塞的过程相当于柴油机的（ ）
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
【答案】B
【解析】迅速压下活塞，会发现筒的棉花燃烧起来。下压活塞时，活塞对筒内的空气做功，机械能转化为空气的内能，柴油机的压缩冲程将机械能转化为内能，所以与该实验的能量转化相同的是压缩冲程。
故选B。
【变式4-1】（24-25九年级上·河南洛阳·期中）如图是内燃机工作时某冲程示意图，该冲程为________冲程，它是________（“汽油”或“柴油”）机。若飞轮的转速为2400r/min，在1s内，该内燃机完成_______个工作循环。
【答案】压缩；柴油；20
【解析】如图，两气门关闭，活塞上行，为压缩冲程。
如图，该内燃机有喷油嘴，是柴油机。
飞轮的转速为：
2400r/min=40r/s
一个工作循环飞轮转两周，在1s内，该内燃机完成20个工作循环。
【变式4-2】（24-25九年级上·湖北孝感·期中）关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法：
①汽缸内燃料燃烧得越充分，热值越大；②在做功冲程中，是内能转化为机械能；③只有做功冲程是燃气对外做功；④汽油机和柴油机的点火方式相同。以上说法中正确的是（ ）
A.①② B.①③ C.②③ D.②③④
【答案】C
【解析】①热值与物质的种类有关，与燃烧情况无关。汽缸内燃料燃烧得越充分，热值不变；
②在做功冲程中，高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功，是内能转化为机械能；
③四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，其它三个冲程都依靠飞轮的惯性完成；
④汽油机顶部有火花塞，采用的是点燃式点火；柴油机汽缸顶部没有火花塞，有一个喷油嘴，采用的压燃式点火，汽油机和柴油机的点火方式不相同。
综上，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
(
题型五 内燃机工作循环中的计算问题
)
【例5】（23-24九年级上·贵州六盘水·阶段练习）一个汽油机上标有“3000r/min”的字样，则每秒钟汽油机完成对外做功________次，其中发生能量转化共________次。
【答案】25；50
【解析】汽油机飞轮转速：
3000r/min=50r/s
四冲程汽油机的一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，在一个工作循环中，飞轮转2圈，对外做功1次。则汽油机每秒完成的工作循环数为：
（个）
由于一个工作循环对外做功1次，所以每秒对外做功的次数为25次。
在四冲程汽油机的一个工作循环中，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，即一个工作循环中发生2次能量转化。每秒完成25个工作循环，那么每秒发生能量转化的次数为：
25×2=50（次）
【变式5-1】（24-25九年级上·江苏无锡·期末）如图所示，用电子点火枪点易拉罐内的酒精气体，可将一次性杯子喷出很远。纸杯被冲飞的过程与汽油机的________冲程能量转化情况相同，若汽油机飞轮的转速是1800r/min，则该汽油机1min内燃气对外做功_______次。
【答案】做功；900
【解析】纸杯被冲飞的过程是将内能转化为机械能，纸杯被冲飞的过程与汽油机的做功冲程能量转化情况相同，若汽油机飞轮的转速是：
1800r/min＝1800r/60s＝30r/s
则该汽油机1min内燃气对外做功：
15次/s×60s＝900次
【变式5-2】（24-25九年级上·甘肃平凉·期末）如图是汽油机的________冲程示意图；某单缸四冲程汽油机飞轮的转速为，在内，汽油机对外做功_______次。
【答案】做功；25
【解析】如图所示，进气门关闭，排气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，所以是做功冲程。
飞轮转速为3000r/min，则1s内该汽油机的飞轮转的圈数为50r，每一个工作循环，飞轮转2圈，对外做功一次，故1s内该汽油机对外做功25次。
(
题型六 燃烧放热及效率计算
)
【例6】（23-24九年级上·海南·期末）燃气灶将20kg的水由42℃加热到62℃，这是通过________（选填“热传递”或“做功”）方式改变水的内能，若天然气完全燃烧放出的热量有42%被水吸收，需要消耗_______m3的天然气。[水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃），天然气热值q=4×107J/m3]
【答案】热传递；0.1
【解析】水吸收热量，内能增加，这是通过热传递的方式改变水的内能。
水吸收的热量：Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg·℃）×20kg×（62℃-42℃）=1.68×106J
由得，天然气完全燃烧放出的热量：
由Q放=Vq得，需要天然气的体积：
【变式3-1】（23-24九年级上·陕西安康·期末）某家庭用的燃气热水器将100kg的水从20℃加热到了50℃，消耗了0.8m3的天然气（假设天然气完全燃烧）。求：［已知c水=4.2×103J/（kg·℃），q天然气=3.15×107J/m3]
（1）烧水时，水吸收热量温度升高，内能________；
（2）水吸收的热量；
（3）该热水器烧水的效率。
【答案】增大；1.26×107J；50%
【解析】（1）烧水时，水吸收热量温度升高，分子热运动加剧，水的内能增大。
（2）水吸收的热量：
Q吸=c水m（t-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×100kg×（50℃-20℃）=1.26×107J
（3）天然气完全燃烧放出的热量：Q放=Vq=0.8m3×3.15×107J/m3=2.52×107J
该热水器烧水的效率：
【变式3-2】（23-24九年级上·湖南湘西·期末）天然气具有热值高、价格实惠、污染少、安全等优点。张明把5L水从20℃加热到50℃时，用了天然气0.01m3，已知天然气热值为8.4×107J/m3。水的密度为1.0×103kg/m3，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）。求：
（1）完全燃烧0.01m3天然气放出的热量；
（2）5L水从20℃加热到50℃吸收的热量；
（3）张明家天然气灶的效率。
【答案】（1）8.4×105J；（2）6.3×105J；（3）75%
【解析】（1）完全燃烧0.01m3天然气放出的热量为：
Q放=Vq=0.01m3×8.4×107J/m3=8.4×105J
（2）5L水的质量为：
m=ρV=1.0×103kg/m3×5×10-3m3=5kg
5L水从20℃加热到50℃吸收的热量：
Q吸=cmΔt=4.2×103J/（kg·℃）×5kg×（50℃-20℃）=6.3×105J
（3）天然气灶的效率为：
答：（1）完全燃烧0.01m3天然气放出的热量8.4×105J；
（2）5L水从20℃加热到50℃吸收的热量6.3×105J；
（3）张明家天然气灶的效率75%。
(
题型七 机车效率与节能减排
)
【例7】（23-24九年级上·全国·期末）一辆氢气动力试验汽车10min内在平直路面上匀速直线行驶了1.2km，消耗了0.15kg的氢气，假设氢气完全燃烧，汽车发动机的效率为50%，求：（氢气的热值取1.4×108J/kg）
（1）氢气完全燃烧产生的热量是多少？
（2）发动机所做的有用功是多少？
（3）汽车匀速行驶时受到的阻力是多少？
【答案】（1）2.1×107J；（2）1.05×107J；（3）8750N
【解析】（1）氢气完全燃烧放出的热量为：
Q放=mq=0.15kg×1.4×108J/kg=2.1×107J
（2）根据可知，发动机所做的有用功为：
W=ηQ放=50%×2.1×107J=1.05×107J
（3）根据W=Fs可知，汽车受到的牵引力为：
因汽车匀速行驶，由二力平衡的条件可知汽车的阻力为：f=F=8750N
答：（1）氢气完全燃烧产生的热量是2.1×107J；
（2）发动机所做的有用功是1.05×107J；
（3）汽车匀速行驶时受到的阻力是8750N。
【变式7-1】（23-24九年级上·吉林长春·阶段练习）一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为20kW。若小汽车行驶的距离为100km，汽油的热值q=4.6×107J/kg，小汽车发动机的效率为25%。求小汽车在这段路程中：
（1）运动的时间；
（2）发动机所做的功；
（3）消耗汽油的质量。
【答案】（1）5000s；（2）1×108J；（3）8.7kg
【解析】（1）小汽车运动的时间为：
（2）发动机的实际功率为：P=20kW=20000W
发动机做的功为：W=Pt=20000W×5000s=1×108J
（3）由知道，放出的热量：
由Q放=mq知道，消耗汽油的质量：
答：（1）小汽车运动的时间为5000s；
（2）发动机做的功为1×108J；
（3）消耗汽油的质量为8.7kg。
【变式7-2】2020年9月22日，国家主席习近平在第75届联合国大会上提出，把“碳达峰”、“碳中和”工作列为重点任务之一，提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现“碳中和”。如图形象解读了“碳达峰”和“碳中和”。下列措施不符合上述发展理念的是（ ）
A.优先选乘公共交通 B.随手关闭电源
C.尽量用一次性餐具 D.使用节能灯泡
【答案】C
【解析】A.优先选乘公共交通可以减少化石燃料的使用，减少二氧化碳的排放，降低大气中二氧化碳的含量，不符合题意；
B.随手关闭电源可以节约用电，减少生产电能时二氧化碳的排放量，降低大气中二氧化碳的含量，不符合题意；
C.尽量用一次性餐具会浪费资源，增加二氧化碳的排放，增加大气中二氧化碳的含量，符合题意；
D.使用节能灯泡，能减少生产电能时二氧化碳的排放量，降低大气中二氧化碳的含量，不符合题意。
故选C。
(
题型八 提高热机效率的方法
)
【例8】（23-24九年级上·四川成都·期末）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.甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，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.增加废气带走的热量可以提高热机的效率
【答案】A
【解析】A.甲图两气门关闭，活塞向上运动，压缩气体，活塞对气缸内的气体做功，气体的内能增加，温度升高，是压缩冲程，故A正确；
B.由乙图可知该汽油机的效率是η=100%-6%-30%-36%=28%，故B错误；
C.燃料的热值与燃料的种类有关，与燃烧是否充分无关，故C错误；
D.热机效率是有用功与总功的比，增加废气带走的热量会降低热机的效率，要提高热机的效率应减小废气带走的热量，故D错误。
故选A。
【变式8-1】（23-24九年级上·四川德阳·期末）成都大运会火炬“蓉火”取自成都的简称“蓉”，同时寓有“融合”“包容”之意，在燃料方面，“蓉火”采用了生物质丙烷燃料，这种燃料是采用常温压缩体积的方法使气体丙烷液化的：火炬结合它的外形特点，优化燃料喷注与空气掺混方案，这种方案能提高燃料的________（选填“功率”或“效率”）：已知丙烷的热值是4.61×107J/kg；若完全燃烧20g的丙烷，则其放出的热量为________J。
【答案】效率；9.22×105J
【解析】燃料喷注与空气掺混有助于燃料的充分燃烧，可以提高燃料的效率。
完全燃烧20g的丙烷，放出的热量为：
Q放=mq=20×10-3kg×4.61×107J/kg=9.22×105J
【变式8-2】（22-23九年级上·福建龙岩·期末）下列关于“热机”的说法中，不正确的是（ ）
A.在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率
B.热机性能好坏的重要指标之一是热机效率，通过技术改进，热机效率也不能达到100%
C.火箭发动机属于热机
D.热机常用水做冷却剂，是因为水的沸点高
【答案】D
【解析】A.在四冲程内燃机中，废气带走的热量较多，减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率，故A正确，不符合题意；
B.热机效率是指用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，这是热机性能好坏的重要指标之一，无论科技如何发展，热机的效率可以提高，但总存在摩擦和热量损失，要做额外功，效率一定不会达到100%，故B正确，不符合题意；
C.热机是利用内能做功的机械，火箭发动机就是利用燃料燃烧释放内能做功的机械，所以火箭发动机属于热机，故C正确，不符合题意；
D.热机常用水做冷却剂，是因为水的比热容大，在吸收相同热量后，水温度升高的较慢，不是因为水的沸点高，故D错误，符合题意。
故选D。
分层练习
基础练习
一、单选题
1.（23-24九年级上 河北保定 期末）四冲程内燃机工作时，将内能转化成机械能的冲程是（ ）
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
【答案】C
【解析】四冲程内燃机包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程。其中有两个冲程存在能量转化：压缩冲程中活塞压缩气体对其做功，将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
2.（24-25九年级上·四川绵阳·期末）如图所示的是某学校自制的教具，在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，实验时从上方瓶口喷入液态酒精并盖上一次性纸杯，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸杯即刻飞出，瓶口出现白雾。气体推动纸杯飞出的过程中（ ）
A.外界对气体做功，气体内能增加 B.气体膨胀对外做功，内能增加
C.能量转化与内燃机的压缩冲程能量转化相同 D.能量转化与内燃机的做功冲程能量转化相同
【答案】D
【解析】气体推动纸杯飞出的过程中，气体膨胀对外做功，内能减小，能量转化由内能转化为机械能，内燃机的做功冲程中，内能转化为机械能，能量转化与内燃机的做功冲程能量转化相同，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
3.（24-25九年级上·山东济宁·期末）如图是一种杂技的道具，点燃一端封闭的金属盒内的火药，火焰从盒的开口端喷出，木棒连同金属盒由静止开始顺时针旋转起来。道具中的能量转化与下图中汽油机的四个冲程中能量转化相同的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】点燃金属盒内的火药，火焰从盒内喷出，此时将化学能转化为内能，木棒连同金属盒由静止顺时针旋转起来，此过程将内能转化为机械能；
A.图中，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，没有能量转化，故A不符合题意；
B.图中，进气门、排气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能，故B不符合题意；
C.图中，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，没有能量转化，故C不符合题意；
D.图中，进气门、排气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，内能转化为机械能，故D符合题意。
故选D。
4.（24-25九年级上·江苏常州·期末）电火花发生器点燃塑料盒内的酒精，酒精燃烧产生的燃气能将盒盖喷出很远。实验时在盒内滴入2×10-4kg的酒精（q酒精=3×107J/kg）。对于此实验过程，以下说法不正确的是（ ）
A.燃气在喷出的过程中温度会降低 B.燃气的内能转化为盒盖的机械能
C.能量转化方式与汽油机的做功冲程相同 D.酒精燃烧放出的热量一定是6000J
【答案】D
【解析】ABC.燃气在喷出的过程中，燃气的内能转化为盒盖的机械能，燃气的温度会降低，能量转化方式与汽油机的做功冲程相同，故ABC正确，不符合题意；
D.酒精完全燃烧放出的热量为：
Ｑ放=mq=2×10-4kg×3×107J/kg=6000J
在燃烧过程中，酒精若不能完全燃烧，酒精燃烧放出的热量将小于6000J，故D错误，符合题意。
故选D。
5.（24-25九年级上·福建泉州·期末）如图的礼花筒是利用钢瓶内的高压空气膨胀做功，将筒内彩带喷向空中产生喜庆效果，选项图中，汽油机的能量转化与礼花筒的能量转化情况相同的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】礼花筒是利用钢瓶内的高压空气膨胀做功，将筒内彩带喷向空中产生喜庆效果，即是内能转化为机械能，汽油机的能量转化与礼花筒的能量转化情况相同的是做功冲程；选项中图A的进气门和排气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
6.（23-24九年级上·重庆南川·期末）下列有关能量及其利用的说法，正确的是（ ）
A.燃料燃烧越充分，燃料的热值越高 B.汽油机功率越大，汽油机的效率越高
C.减小机械摩擦和热损失，能提高热机的效率 D.内燃机工作过程中，每个冲程均能对外做功
【答案】C
【解析】A.燃料的热值大小与其种类有关，与是否燃烧充分无关。故A错误；
B.功率表示做功的快慢，效率是指工作时做有用功能量占消耗的所有能量的比例。二者没有必然关系。故B错误；
C.减小机械摩擦与热损失，即减小了做额外功的能量，则做有用功的能量在消耗的所有能量中的比例会升高，即效率会增大。故C正确；
D.四冲程内燃机在工作时，只有做功冲程能够对外做功。故D错误。
故选C。
7.（22-23九年级上·湖北武汉·期中）某汽车以20m/s的速度在平直的公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为2.1×105W，每行驶43s消耗柴油700g，柴油的热值为4.3×107J/kg。下列计算中有几项是正确的（ ）
①完全燃烧700g柴油放出的热量为3.01×107J ②该柴油发动机效率为70%
③汽车的牵引力为1.05×103N ④汽车行驶8.6km消耗柴油7kg
A.一项 B.二项 C.三项 D.四项
【答案】C
【解析】①完全燃烧700g柴油放出的热量：
Q放=m柴油q=0.7kg×4.3×107J/kg=3.01×107J
故①正确。
②柴油发动机做功：
W=Pt=2.1×105W×43s=9.03×106J
柴油发动机的效率：
故②错误；
③由得汽车的牵引力：
故③正确；
④汽车行驶8.6km做的功：
W′=Fs′=1.05×104N×8.6×103m=9.03×107J
完全燃烧柴油放出的热量为：
消耗柴油：
故④正确。
综上所述，正确有①③④。
故选C。
二、多选题
8.（24-25九年级上·辽宁大连·期末）如图甲所示，我们常用打气筒来给自行车胎充气，图乙是打气筒的结构简化图。当推动活塞向下运动时，活塞挤压筒内气体，使其充入轮胎。关于这个过程的说法正确的是（ ）
A.打气筒底部筒壁温度降低 B.筒内气体分子运动得越来越剧烈
C.筒内气体温度升高主要是因为热传递 D.这一过程中的能量转化与汽油机的压缩冲程相同
【答案】BD
【解析】A.当推动活塞向下运动时，对打气筒底部筒壁做功，内能增加，温度升高，故A错误；
B.当推动活塞向下运动时，对筒内气体做功，筒内气体内能增加，筒内气体分子的温度升高，运动得越来越剧烈，故B正确；
C.当推动活塞向下运动时，对筒内气体做功，筒内气体内能增加，温度升高，通过做功的方式改变气体的内能，故C错误；
D.当推动活塞向下运动时，对筒内气体做功，将机械能转化为内能，汽油机的压缩冲程将机械能转化为内能，这一过程中的能量转化与汽油机的压缩冲程相同，故D正确。
故选BD。
9.（24-25九年级上·河南南阳·期中）如图所示，将装有少量水的矿泉水瓶瓶盖拧紧，接着用两手握住瓶下三分之一处，用力拧几圈使其严重变形，然后轻轻旋开瓶盖，“砰”的一声，瓶盖飞出数米远，瓶口出现大量白气。下列说法正确的是（ ）
A.拧瓶子时机械能转化为内能，相当于内燃机的吸气冲程
B.瓶盖飞出是由于瓶内气体对瓶盖做功，机械能转化为内能
C.瓶盖飞出时的能量转化与内燃机的做功冲程相同
D.瓶口出现的白气是水蒸气液化放热形成的
【答案】CD
【解析】A.拧瓶子时，是用做功的方式改变了瓶内气体的内能，相当于内燃机压缩冲程的能量转化，将机械能转化为内能，故A错误；
BC.瓶盖飞出，瓶内气体对瓶盖做功，将自身的内能转化为瓶盖的机械能，瓶盖飞出时的能量转化与内燃机的做功冲程相同，将内能转化为机械能，故B错误，C正确；
D.当瓶盖飞出时瓶口有白雾，这是因为瓶内气体对外做功，内能减小，温度降低，水蒸气遇冷液化形成小水滴，出现白雾，故D正确。
故选CD。
三、填空题
10.（24-25九年级上·江苏南京·期末）如图甲所示，此过程的能量转化与热机＿＿＿＿冲程的能量转化相同；若不放棉花，快速压缩活塞，筒内空气温度＿＿＿＿（选填“升高”、“不变”或“降低”）。如图乙所示，盒盖飞出时，盒内燃气的内能＿＿＿＿（选填“变大”、“不变”或“变小”），这是通过＿＿＿＿的方式改变盒内燃气内能。
【答案】压缩：升高：变小：做功
【解析】甲图中快速压缩活塞对筒内气体做功，将机械能转化为内能，筒内气体的内能增加，温度升高，与热机冲程中压缩冲程能量转化相同。
盒盖飞出时，盒内燃气对盒盖做功，将内能转化机械能，导致盒内燃气的内能会变小，是通过做功的方式改变盒内燃气内能。
11.神舟飞船在穿越大气层返回地面时，与大气层摩擦，通过做功的方式将机械能转化为内能，这与图＿＿＿＿ （选填“甲”或“乙”）中汽油机的冲程一致，如果该汽油机飞轮的转速为3000r/min，则1s内汽油机对外做功＿＿＿＿次，共完成＿＿＿＿个冲程。
【答案】乙；25；100
【解析】神舟飞船穿越大气层返回地面时，与大气层摩擦，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，飞船的温度升高。在图甲中的进气门和排气门都关闭，且活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能；图乙中的进气门和排气门都关闭，且活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故图乙符合题意。
在内燃机的一个工作循环中，曲轴转动2周，活塞往复运动2次，对外做功1次，完成4个冲程；飞轮转速为3000r/min=50r/s，1s内汽油机对外做功25次，共完成100个冲程。
12.（23-24九年级上·广东阳江·期末）（1）汽油机是汽车的“心脏”，汽油燃烧时将________能转化为内能，完全燃烧0.5kg的汽油能够获得________J的能量（汽油的热值为4.6×107J/kg）；热机一个工作循环有四个冲程，如图甲中表示的是________冲程；
（2）汽车发动机的气缸体和汽缸盖的内外壳间有个“水套”，冷却液在其间循环，以防止汽车发动机过热，在汽车开始行驶的一段时间内，冷却液温度逐渐升高，它的内能会________（选填“增大”、“减小”或“不变”），这是通过________的方式改变冷却液的内能；
（3）小明同学阅读了某牌号汽车发动的说明书后，将内燃机的能量流向图制成如图乙所示的图表，根据给出的信息，该内燃机的效率为__________。
【答案】（1）化学；2.3×107；压缩；（2）增大；热传递；（3）30%
【解析】（1）根据能量转化可知，汽油燃烧时消耗化学能，得到内能，因此是将化学能转化为内能。
完全燃烧0.5kg的汽油能够获得的能量为：Q放=m油q油=0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J
由图甲冲程可知，两气门关闭，活塞上行，因此是压缩冲程。
（2）冷却液从发动机吸收热量，内能增大，温度升高，这是通过热传递的方式改变冷却液的内能。
（3）由给出的信息可知，该内燃机的效率为：η=100%-33%-30%=7%=30%
13.（23-24九年级上·江苏南通·期末）如图甲所示，混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，混合动力汽车启动时，蓄电池通过电机向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，向车轮输送能量，并通过电机给蓄电池充电。请回答下列问题。
（1）该混合动力汽车的内燃机是一台单缸四冲程汽油机，如图乙是汽油机的_______冲程，此冲程是利用________方式改变内能；
（2）若飞轮转速是2400r/min，则每秒对外做功_______次；
（3）驾驶员踩刹车踏板时，可以通过车轮带动电机发电，再将产生的电能转化为________能储存在蓄电池中；
（4）假设一辆发动机效率为30%的汽车一年消耗燃油400kg，将发动机的效率从30%提高到40%每年可以节省汽油________kg。
【答案】做功；做功；20；化学；100
【解析】（1）两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为做功冲程。
在做功冲程中，高温、高压的燃气对外做功，将内能转化为机械能。
（2）四冲程内燃机的飞轮转速是2400r/min=40r/s，即汽油机飞轮每秒转40圈，对外做功20次。
（3）驾驶员踩刹车踏板时，可以通过车轮带动发电机发电，机械能转化为电能，再将产生的电能转化为化学能储存在蓄电池中。
（4）设每年可以节省汽油x%，有用功相同，根据W有= Q放η和Q放=mq，则有：
mq×30%=m×（1－x%）q×40%
解得x%=25%，即可以节省25%的汽油，所以节省的汽油的质量为：
Δm=25%×400kg=100kg
四、实验题
14.（24-25九年级上·河南信阳·阶段练习）如图，在试管里装一些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把木塞冲开。
（1）试管内的水温度升高，这是用＿＿＿＿＿的方法增加水的内能；
（2）水蒸气冲开瓶塞，水蒸气对瓶塞＿＿＿＿；水蒸气的温度＿＿＿＿（选填“升高”“不变”或“降低”），内能＿＿＿＿（选填“减小”“增加”或“不变”），在此过程中是水蒸气的内能转化为塞子的＿＿＿＿能；
（3）与内燃机相比，本实验装置中＿＿＿＿相当于燃料，＿＿＿＿相当于汽缸，＿＿＿＿＿相当于活塞，水蒸气把木塞冲开的过程类似于内燃机的＿＿＿＿冲程。
【答案】（1）热传递；（2）做功；降低；减小；机械；（3）酒精；试管；软木塞；做功
【解析】（1）给试管中的水加热，试管中的水吸收热量温度升高，内能增大，这是通过热传递的方式增加水的内能。
（2）水蒸气冲开瓶塞，水蒸气对瓶塞做功，水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能；水蒸气对外做功，则水蒸气的温度降低，内能减小。
（3）与内燃机相比，本实验装置中的酒精相当于燃料，燃料燃烧获得内能对水加热，试管相当于汽缸，水蒸气推动软木塞冲出，所以软木塞相当于活塞。
水蒸气把木塞冲开是将内能转化为机械能，内燃机的做功冲程也是将内能转化机械能，故水蒸气把木塞冲开的过程类似于内燃机的做功冲程。
五、简答题
15.（2023·辽宁葫芦岛·二模）如图为我国古代劳动人民的智慧成果“取火器”的模型图，把木质推杆迅速推入内壁光滑的牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来。问：
（1）从能量转化的角度解释艾绒燃烧的原因；
（2）点燃艾绒的过程与四冲程柴油机哪个冲程的工作原理相同。
【答案】（1）见解析；（2）见解析
【解析】（1）封闭的气体被推杆压缩过程中，推杆对气体做功，所以气体内能增加，则温度升高，达到艾绒的着火点，使艾绒着火达到取火的目的；
（2）此过程中是机械能转化为内能，与汽油机的压缩冲程的能量转化相同。
六、计算题
16.（23-24九年级上·贵州毕节·期末）2023年11月24日10时18分，贵阳经金沙至古蔺（黔川界）高速公路（贵金高速）正式通车运营。大大缩短了金沙至贵阳的行驶时间。乐于观察的小艾同学发现路上有许多新型混动汽车。上网查询到，新型混合动力汽车具有节能、低排放等优点，当混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量，当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电，车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，由内燃机提供能量，汽车以50km/h的速度匀速行驶了0.5h，同时蓄电池的电能增加了5.12×107J。求：
（1）此次测试中，该汽车通过的路程是多少？
（2）此次测试中，该汽车牵引力做了多少功？
（3）若所用燃料的热值为4.5×107J/kg，此次测试过程中消耗8kg燃料（假设燃料完全燃烧），该汽车内燃机的效率是多大？
【答案】（1）25km；（2）1×108J；（3）42%
【解析】（1）汽车行驶的路程：
s=vt=50km/h×0.5h=25km=2.5×104m
（2）由图象可知，汽车速度为50km/h时，所受阻力为4000N，由于汽车匀速行驶，汽车的牵引力和阻力是平衡力，牵引力F=f=4000N
牵引力做功：
W=Fs=4000N×2.5×104m=1×108J
（3）燃料完全燃烧放出的热量：
Q放=mq=8kg×4.5×107J/kg=3.6×108J
内燃机的效率：
答：（1）此次测试中，该汽车通过的路程是25km；
（2）此次测试中，该汽车牵引力做了1×108J的功；
（3）该汽车内燃机的效率是42%。
七、科普阅读题
17．（22-23九年级上·江苏徐州·期末）阅读短文，回答文后问题：
燃气热水器
燃气热水器是一种使用方便快捷，不受天气影响的家用热水设备，如图为燃气热水器的结构和工作原理示意图。热水器工作时，用电子点火器点火，燃气在燃烧器内燃烧，产生的1700℃的高温烟气。同时风机转动，使高温烟气上升到达热交换器，热交换器是回环形的金属管，冷水从A处流入管内，被管外的高温燃气加热，变成热水从为B处源源不断流出，温度降低后的烟气从排烟管排出。下表是一台燃气热水器的技术参数，其中“热水产出率”的含义是每分钟使水温升高25℃时的出水体积；“额定耗气量”的含义是热水器正常工作1小时消耗的燃气体积。
适用燃气 天然气
热值 3×107J/kg
额定耗气量 3.6m3/h
热水产出率 12L/min
（1）燃气燃烧把化学能转化为烟气的________能；
（2）在热交换器中冷水变热，使其内能改变的方式称为_________；
（3）根据表格中数据，该燃气热水器工作时，如果使水温升高25℃，则每分钟产生的热水吸收的热量为________J；[c水=4.2×103J/（kg·℃）]
（4）天然气完全燃烧放出热量，没有完全被水吸收，热水吸收的热量和天然气完全燃烧放出的热量的比值称为效率，则该燃气热水器的效率为_________。
【答案】内；热传递；1.26×106；70%
【解析】（1）燃料燃烧时，消耗化学能，产生内能，所以是将化学能转化为内能的过程。
（2）在热交换器中，开水的内能转移到冷水中，是通过热传递的方式改变内能的。
（3）当热水器热水产出率为12L/min时，水的质量为：
m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×12×10-3m3=12kg
每分钟水吸收的热量：
Q吸=c水m水Δt=4.2×103J/（kg·℃）×12kg×25℃=1.26×106J
（4）由额定耗气量3.6m3/h可知，每分钟的耗气量为：
天然气完全燃烧，每分钟放出的热量：
Q吸=Vq=0.06m3×3×107J/m3=1.826×106J
该燃气热水器的效率为：
能力提升
一、单选题
1.（20-21九年级上 贵州遵义 期中）如图所示描述的物理过程，下列分析正确的是（ ）
A.图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的温度升高，内能不变
B.图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的内能增大
C.图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能增加
D.图丁：汽缸内的气体推动活塞向下运动，内能转化为机械能，气体内能减少
【答案】D
【解析】A.图甲中厚玻璃内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增加，故A错误；
B.图乙中瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，内能转化为机械能，空气的内能减小，故B错误；
C.试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气对活塞做功，内能转化为机械能，水蒸气的内能减小，故C错误；
D.图丁中汽缸内的气体推动活塞向下运动时，即做功冲程，内能转化为机械能，气体的内能减少，故D正确。
故选D。
2.（24-25九年级上·陕西西安·期末）“奔跑吧 少年”2024年陕西省青少年体育俱乐部轮滑联赛总决赛11月2至3日在阎良区石川河极限运动中心举行。如图所示，选手激烈追逐时，轮滑鞋与地面摩擦温度升高，能量转化与其相同的是（ ）
A.做功冲程 B.压缩冲程 C.吸气冲程 D.排气冲程
【答案】B
【解析】选手激烈追逐时，轮滑鞋与地面摩擦温度升高，克服摩擦做功，将机械能转化为内能。热机中的压缩冲程将机械能转化为内能，所以此过程的能量转化与热机冲程中压缩冲程能量转化相同，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
3.（23-24九年级上 山东枣庄 期末）如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中错误的是（ ）
A.汽油机在吸气冲程中吸进汽缸的是汽油和空气的混合物
B.吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程的四个图的排序是：丁甲丙乙
C.丙图是做功冲程，发生的能量是把内能转化为机械能
D.若飞轮每分钟转3000转，则每秒对外做功50次
【答案】D
【解析】A.汽油机在吸气冲程中吸进汽缸的是汽油和空气的混合物，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入气缸，故A正确，不符合题意；
B.由图可知，甲进气门、排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，乙排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程，丙进气门、排气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程，丁进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程的四个图的排序是：丁甲丙乙，故B正确，不符合题意；
C.丙图是做功冲程，发生的能量是把内能转化为机械能，使汽油机获得动力，故C正确，不符合题意；
D.若飞轮每分钟转3000转，则每秒转50转，2转经历4个冲程，对外做功1次，所以50转对外做功25次，故D错误，符合题意。
故选D。
4.（23-24九年级上 河南郑州 期末）如图所示是我国古代劳动人民的智慧成果“取火器”的模型图，把木质推杆迅速推入内壁光滑的牛角套筒时，杆前端的艾绒立刻燃烧起来。汽油机的下列冲程中与“取火器”能量转化相同的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】封闭的气体被推杆压缩过程中，活塞对气体做功，所以气体内能增加，则温度升高，达到艾绒的着火点，使艾绒着火达到去火的目的；此过程中是机械能转化为内能，与汽油机的压缩冲程的能量转化相同。
A.图中两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，故A错误；
B.图中排气门打开，是排气冲程，故B错误；
C.图中两气门都关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，故C正确；
D.图中进气门打开，是吸气冲程，故D错误。
故选C。
5.（23-24九年级上 江苏南通 期末）下列四个现象中，属于内能转化机械能的是（ ）
A.压缩点燃棉花 B.蒸汽顶起壶盖 C.冬天哈气取暖 D.压缩冲程
【答案】B
【解析】A.压缩点燃棉花，机械能转化为内能，内能增大，温度升高，棉花燃烧，故A不符合题意；
B.蒸汽顶起壶盖，蒸气的内能转化为壶盖的机械能，故B符合题意；
C.冬天哈气取暖，是热传递的过程，发生了内能的转移，不是能量的转化，故C不符合题意；
D.压缩冲程，汽缸内气体被压缩，气体内能增加，机械能转化为内能，故D不符合题意。
故选B。
6.（23-24九年级上 福建莆田 期末）如图所示是四冲程汽油机工作时各冲程的示意图，其中与汽车刹车过程中能量转化相同的是（ ）
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】汽车刹车过程中克服摩擦做功，机械能转化为内能。
A.进气门开启，是吸气冲程，无能量转化，故A不符合题意；
B.两气门都关闭，汽缸容积变小，是压缩冲程，把机械能转化为内能，故B符合题意；
C.两气门都关闭，汽缸容积变大，是做功冲程，把内能转化为机械能，故C不符合题意；
D.排气门开启，是排气冲程，无能量转化，故D不符合题意。
故选B。
7.（23-24九年级上 安徽淮北 期末）茶文化在中国已经有几千年的历史，在寒冷的冬季，泡上一壶茶，手握着茶杯，闻着浓浓的茶香，品一杯热茶，浑身上下暖暖的感觉。在品茶过程中涉及到的物理知识，下列说法错误的是（ ）
A.闻到茶香，这是一种扩散现象
B.开水能很快泡出茶香，是因为温度越高，分子热运动越剧烈
C.烧水时水蒸气将壶盖顶起的能量转化与汽油机做功冲程相同
D.热茶上方冒出的白雾是一种汽化现象
【答案】D
【解析】A.闻到茶的香味，是分子热运动（无规则运动）的结果，这是扩散现象，故A正确，不符合题意；
B.开水能很快泡出茶香，是因为温度越高，分子热运动越剧烈，扩散越快，故B正确，不符合题意；
C.水蒸气将壶盖顶起，对壶盖做功，能量转化是内能转化为机械能，与汽油机的做功冲程相同，故C正确，不符合题意；
D.热茶上方冒出的白雾，是因为水蒸气遇冷液化而形成白雾，故D错误，符合题意。
故选D。
二、填空题
8.（23-24九年级上·湖南郴州·期末）如果瓶装液化气每瓶中装入2kg液化气，已知液化气的热值4.2×107J/kg，则每瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是_________J，若放出的热量有40%被利用，在标准大气压下可把________kg的水从20℃加热至沸腾。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
【答案】8.4×107；100
【解析】整瓶液化气完全燃烧释放热量：
Q放＝m气q＝2kg×4.2×107J/kg＝8.4×107J
水吸收的热量：
Q吸＝40%×Q放＝40%×8.4×107J＝3.36×107J
在标准大气压下水的沸点为100℃，即水的末温为100℃，
由Q吸＝cm水Δt得水的质量：
9.（23-24九年级上·青海西宁·期末）人类发展史也是利用燃料的历史，干木柴、煤、天然气的放热本领不同，是因为它们的________（选填“热值”“热量”或“温度”）不同。西宁市已广泛使用天然气，完全燃烧0.1m3天然气可以放出_________J的热量，这些热量若只有42%被水吸收，则可以使1标准大气压下温度为21℃、质量5kg的水温度升高到________℃。[水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg ℃）、天然气的热值为4.2×107J/kg]。
【答案】热值；4×106；100
【解析】热值是完全燃烧放出的热量与质量的比，体现了燃料放热的本领，干木柴、煤、天然气的放热本领不同，是因为它们的热值不同。
完全燃烧0.1m3天然气可以放出：Q放=Vq=0.1m3×4×107J/m3=4×106J
水吸收的热量为：Q吸=ηQ放=42%×4×107J=1.68×106J
水升高的温度为：
则水的末温为：t=t0+Δt水=21℃+80℃=101℃>100℃，故在1标准大气压下水的温度上升到100℃。
10.（23-24九年级上 云南曲靖 期中）如图所示为生活中常用的热水瓶，注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞会跳起来。这一过程与汽油机的________冲程也发生同样的能量转化。如果该汽油机每秒钟对外做功20次该汽油机飞轮的转速是________r/min。
【答案】做功；2400
【解析】软木塞会跳起来，这一过程中瓶内气体对木塞做功，内能减小，气体的内能转化为木塞的机械能。汽油机的做功冲程中，汽缸内的气体对活塞做功，气体的内能转化为活塞的机械能，故做功冲程也发生同样的能量转化。
汽油机的一个工作循环中，飞轮转动两周，对外做功一次，如果该汽油机每秒钟对外做功20次，则此汽油机飞轮每秒转动的转速为：
υ=20×2r/s=40r/s=40×60r/min=2400r/min
11.（23-24九年级上 四川眉山 期中）如图所示为一单缸四冲程汽油机某冲程剖面图，此冲程把_______（选填番号①内能转化为机械能②机械能转化为内能），该单缸四冲程汽油机的主要技术指标如表所示，则发动机做功的功率为________kW。
排量 2.0L
做功冲程推动活塞一次做功 2400J
转速 6000r/min
【答案】①；120
【解析】由图可知，两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能。
因为汽油机的飞轮，每转两转对外做功一次，所以汽油机1min对外做功的次数为：
1min做的总功：W=3000×2400J=7.2×106J
发动机做功的功率为：
三、科普阅读题
12.（23-24九年级上 江苏苏州 期末）阅读材料，回答问题
空气动力是指空气与物体相对运动时作用在物体上的力，简称气动力。经过长时间探索，人们已经成功制造出使用空气作为动力的活塞式发动机。
如图甲是某新型空气动力汽车，储气罐总容量为80L，可储存标准大气压下90m3的空气，其设计最高速度可达144km/h，平均每加满一次气能行驶200km。该车发动机的工作原理如图乙和图丙所示。由于空气发动机不直接使用燃料，因而具有体积小、结构简单和“零”排放等优点。 虽然因为技术不成熟还存在某些缺点，但是这项技术仍然具有广阔的发展前景。
（1）空气动力汽车发动机工作时，将_______能转化为机械能；
（2）空气发动机在工作过程中，曲轴转动一圈完成一个工作循环，当转速表显示3000r/min时，该空气发动机活塞每秒经历_______个冲程，对外做功_______次；
（3）若该车在水平地面上以最高速度向前匀速行驶5min，受到的阻力为1000N，则牵引力对汽车做功为________J。
【答案】内能；100；50；1.2×107
【解析】（1）空气动力汽车工作时压缩的气体对外做功，将内能转化为机械能。
（2）空气发动机在工作过程中，曲
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