資源簡介

(共23張PPT)
第二章 改變世界的熱機
第二節 內燃機
1.知道內燃機的基本原理。
2.了解汽油機的工作過程。
3.了解汽油機和柴油機的異同。
內燃機
例1 如圖所示，在透明塑料盒的底部鉆一個孔，將電子式火花發生器的
放電針管緊緊地塞進孔中，打開塑料盒蓋，向盒中滴入數滴酒精，再將
盒蓋蓋緊，然后撳動電火花發生器的按鈕，隨著“砰”的一聲響，盒蓋飛
出去了。下列說法錯誤的是( )
A.盒蓋被酒精燃燒后產生的燃氣做功后，機械能增加
B.盒蓋飛出是由于酒精燃燒后產生的燃氣做功所致
C.酒精燃燒后產生的燃氣對盒蓋做功后，內能減小，
溫度升高
D.根據此原理制造了汽油機等機器
C
變式1 如圖所示是某同學制作的“酒精炮”，他在礦泉水瓶的側壁安裝了
電火花發生器，實驗時從瓶口噴入少量酒精并蓋上錐形紙筒，按動發生
器按鈕，紙筒即刻飛出。下列分析正確的是( )
D
A.酒精燃燒越充分，其熱值越大
B.酒精燃燒獲得的內能全部轉化為紙筒的機械能
C.紙筒被沖開的能量轉化與內燃機的壓縮沖程相同
D.紙筒飛出后瓶內氣體的內能減小，溫度降低
汽油機
例2 如圖所示為汽油機四沖程工作示意圖，下列說法正確的是( )
D
A.一個工作循環的正確順序是乙、甲、丙、
丁
B.乙圖沖程能獲得動力
C.丙圖沖程，將化學能轉化為內能
D.丁圖沖程，將機械能轉化為內能
變式2 氣步槍是靠槍機儲氣裝置內的高壓氣體擊發彈丸，四沖程汽油機
工作循環中，與氣步槍擊發彈丸時的能量轉化相同的是( )
C
A. B. C. D.
柴油機
例3 汽油機、柴油機是最常見的熱機，關于這兩種熱機，下列說法中錯
誤的是( )
D
A.燃料燃燒時均是將化學能轉化為燃氣的內能
B.做功沖程均是將燃氣的內能轉化為飛輪的機械能
C.壓縮沖程均是將飛輪的機械能轉化為汽缸里氣體的內能
D.汽油的熱值比柴油高，所以汽油機的效率可以達到
變式3 關于汽油機和柴油機，下列說法正確的是( )
D
A.汽油機汽缸頂部有噴油嘴，柴油機汽缸頂部有火花塞
B.柴油機吸入的是柴油和空氣的混合物，汽油機吸入的是空氣
C.汽油機在做功沖程中，進氣門關閉，排氣門打開
D.汽油機在做功沖程中，是把內能轉化為機械能
1.如圖所示，將一個空易拉罐的底部鉆一個小孔，往易拉罐里噴少量酒
精，然后將一個空的紙杯迅速套上，用手拿著這個“沖天炮”對著前方點
燃的打火機靠近易拉罐底部的小孔，紙杯就會“沖天”飛出去，下列說法
正確的是( )
D
第1題圖
A.酒精燃燒時，將化學能轉化為機械能
B.紙杯飛出去的過程，相當于內燃機的排氣沖程
C.紙杯飛出去時，易拉罐對紙杯做了功
D.紙杯飛出去時，易拉罐內氣體的內能減小
第2題圖
2.如圖，透明圓筒內裝有兩根與起電機相連的放電針。將
適量的汽油噴入筒內，用軟木塞塞住筒口，搖動起電機。
看到放電針放電引起汽油燃燒，軟木塞被沖出，該過程相
當于四沖程汽油機工作時的( )
B
A.吸氣沖程 B.做功沖程 C.壓縮沖程 D.排氣沖程
3.某汽車廠技術進行了創新，在同樣油耗和使用條件下，汽車發動機工
作時較以前排放的尾氣中“汽油味”明顯降低，動力更強勁。如圖所示，
是汽油機工作時的某個沖程示意圖，下列說法正確的是( )
A
第3題圖
A.該發動機減少了碳排放，有利于節約能源和環境保護
B.尾氣中“汽油味”降低，可增大汽油的熱值
C.該沖程溫度降低，內能減小
D.該沖程為做功沖程，內能全部轉化為機械能，所以動力更強勁
第4題圖
4.“嫦娥”奔月成功，如圖是運載嫦娥四號探測器的長征三號
乙運載火箭成功發射時的場景，下列與火箭發射能量轉化一
致的沖程是( )
C
A. B. C. D.
5.如圖所示，下列關于四沖程汽油機的說法中不正確的是( )
A
第5題圖
A.圖示為汽油機的排氣沖程
B.汽油機在吸氣沖程中吸入汽缸的是空氣和汽油的混合物
C.一個工作循環對外做功一次
D.壓縮沖程中將機械能轉化為內能
6.如圖是汽油機工作的一個沖程，關于這個沖程，下列說法正確的是
( )
第6題圖
A.做功沖程，機械能轉化為內能
B.壓縮沖程，機械能轉化為內能
C.做功沖程，內能轉化為機械能
D.壓縮沖程，內能轉化為機械能
B
7.下列關于汽油機與柴油機的說法中，不正確的是( )
A
A.柴油機汽缸頂部有個火花塞，汽油機汽缸頂部有個噴油嘴
B.柴油機通過壓縮空氣直接點燃柴油
C.汽油機與柴油機使用的燃料不同
D.汽油機與柴油機的工作過程都分為吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程
第8題圖
8.如圖所示是內燃機的______沖程；若該內燃機在吸氣沖程吸
入汽缸的只有空氣，則它是________（選填“汽油機”或“柴油
機”）；如果一臺單缸四沖程汽油機飛輪轉速為 ，
那么1秒鐘該內燃機對外做功____次。
壓縮
柴油機
30
9.熱水瓶注入一定量的熱水后，立即蓋上軟木塞，軟木塞會跳起來，在
這一現象中瓶內氣體的內能轉化為軟木塞的______能，該能量轉化過程
與汽油機的______沖程相同。一臺四沖程柴油機的曲軸轉速是
，則1秒鐘它對外做功____次，它在吸氣沖程中，吸入汽缸
里的物質是______。
機械
做功
25
空氣
第10題圖
10.四沖程內燃機的工作過程由吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖
程、排氣沖程組成，如圖所示是內燃機的______沖程。
汽油在汽缸內完全燃燒后放出熱量__________
，有的航天器發動機用氫作燃料，
這是因為氫的______（選填“密度”“熱值”或“比熱容”）很大。
做功
熱值
11.如圖所示是四沖程汽油機的剖面圖，關于其四個沖程的描述正確的是
( )
C
第11題圖
A.吸氣沖程中，只有汽油被吸入汽缸
B.壓縮沖程中，通過做功的方式使汽缸內氣體的內
能減小
C.做功沖程中，燃料釋放的能量只有少部分轉化為
機械能
D.排氣沖程中，廢氣帶走了燃料釋放的能量的極少
部分
12.如圖所示，甲、乙是兩個演示實驗的示意圖，丙、丁是四沖程汽油機
工作過程中的兩個沖程示意圖，下列說法正確的是( )
D
第12題圖
A.甲圖中玻璃筒內的空氣被壓縮是通過熱
傳遞的方式使筒內空氣的內能增加
B.乙圖中酒精燈中酒精用掉一半后，剩余
酒精的熱值、比熱容不變，密度變小
C.與丙圖沖程中能量轉化相同的演示實驗
是甲圖
D.丁圖沖程是依靠飛輪慣性完成的
13.某款單缸六沖程內燃機，它每一個工作循環的前四個沖程與單缸四沖
程內燃機相同，在第四沖程結束后，立即向汽缸內噴水，水在高溫汽缸
內迅速汽化成高溫、高壓的水蒸氣，推動活塞再次做功。如果這種單缸
六沖程內燃機飛輪轉速是，則該內燃機 對外做功____次。
為進入下一個工作循環，這款內燃機的第六沖程是______沖程。
40
排氣
14.如圖所示，某單缸四沖程汽油機的汽缸活塞面積為 ，一個沖
程活塞在汽缸中移動距離是 ，滿負荷工作時，做功沖程中燃氣的
平均壓強為 ，當汽油機滿負荷工作時（不計摩擦），一個做
功沖程中燃氣對活塞做的功為_____ 。
500
第14題圖
15.如圖甲所示為四缸發動機工作原理圖：內燃機通過連桿把四個汽缸的
活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功沖程錯開，在飛輪轉動的每半
周里，都有一個汽缸在做功，其他三個汽缸分別在吸氣、壓縮和排氣。
第15題圖
（1）有一臺四缸發動機，其主要技術指標如表所示：
排量
輸出功率
轉速
其中排量等于四個汽缸工作容積的總和，汽缸工作容積指活塞從上止點
到下止點所掃過的容積，又稱單缸排量，它取決于活塞的面積和活塞上
下運動的距離（即沖程長）。轉速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉的周數。
①該發動機在內做功__________，單缸排量____ ；
②在每個做功沖程中，發動機做功_____ 。
0.5
600
第15題圖
（2）在做功沖程里，燃氣對活塞所做的功可表示
為，式中表示燃氣對活塞的壓強，則
__________。
（3）如圖乙所示為發動機在做功沖程中的示意圖。
下面給出了公式 的證明，請將推導過程補充完整：
設活塞的面積為，沖程長為 ，燃氣對活塞的壓強為，則燃氣對活塞的
壓力 ，所以燃氣對活塞所做的功_____（用、、 表示），
又根據數學知識可知發動機的單缸排量，故 ____。(共33張PPT)
第二章 改變世界的熱機
第三節 熱機效率
1.了解熱機效率的概念。
2.會進行熱機效率的計算。
3.了解熱機的使用對社會的貢獻和給環境帶來的影響。
熱機效率的概念
例1 關于熱機的效率，下列說法正確的是( )
C
A.熱機的效率越高說明做功越快
B.柴油機的效率一定比汽油機的效率高
C.熱機的效率越高，在做同樣多的有用功時消耗的能量越少
D.熱機損失的能量中，主要是由于克服機械間的摩擦造成的
變式1 如圖所示是某臺汽油機的能量流向圖，下列有關說法正確的是
( )
B
A.延長汽油機工作時間可以提高汽油機的效率
B.該汽油機的效率為
C.汽油機的做功沖程將機械能轉化為內能
D.汽油機常用水作冷卻劑是因為水的溫度較低
熱機效率的計算
例2 2022年第14屆中國航展首日，我國自主研制的大
型水陸兩棲滅火機“鯤龍”號進行低空投水表演，如圖。
若航行，飛機消耗航空燃油 ，發動機的
（1）求消耗的航空燃油完全燃燒放出的熱量;
解：消耗的航空燃油完全燃燒放出的熱量：
；
平均功率為，航空燃油的熱值為 。
（2）求發動機的效率。
解： 根據 得，飛機發動機做的功：
，
發動機的效率：
。
變式2 一款汽車發動機的效率是，則其每消耗 汽油，發動機輸
出的機械能是____________ ；若損失的能量完全被水吸收，可使_____
的水的溫度升高 。
920
改變世界的熱機
例3 中央電視臺對“水氫發動機”做了專題報道，認為目前的技術尚不成
熟，要真正投入使用還有很長的路要走。對此，下列分析錯誤的是
( )
D
A.氫氣燃燒無污染是“水氫發動機”備受關注的原因之一
B.氫氣是發動機的一種理想燃料，是因為氫氣的熱值大
C.“水氫發動機”是利用內能做功的機械
D.目前利用水制取氫氣耗能高，因此“水氫發動機”的效率很高
變式3 熱機推動了社會發展，深刻影響著地球環境，下列說法正確的是
( )
B
A.內燃機只有做功沖程對外做功，其余沖程是多余的
B.熱機是通過燃料燃燒獲取內能并轉化為機械能的裝置
C.通過不斷優化，可以將熱機效率提升到
D.傳統內燃機既消耗能源又污染環境，應該立即取締
1.關于熱機效率，下列說法正確的是( )
C
A.熱機效率越高，則熱機做的有用功越多
B.燃料的熱值越大，熱機效率越高
C.要提高熱機效率，就要盡量減少各種能量損失，并且要保證良好的潤滑
D.提高熱機效率，與節能減排無關
2.某內燃機的能量流向圖如圖所示。該內燃機的效率為( )
D
第2題圖
A. B. C. D.
3.某汽油機工作時的能量損失情況：汽缸散熱損失，廢氣帶走 ，
機械摩擦及其他損耗總和為。已知汽油熱值為 。下列
說法中正確的是( )
B
A.該汽油機工作的效率是，工作時汽油燃燒釋放能量的 轉化為
機械能
B.若該汽油機消耗汽油，獲得的機械能為
C.若該汽油機消耗汽油，損失的能量為
D.經過不斷改進和創新，汽油機的效率可以提高到
4.我國某集團于2020年正式發布全球首款效率突破 的商用柴油機，
世界內燃機發展出現歷史性新突破。關于內燃機，下列說法正確的是
( )
B
A.內燃機的效率越低，則表示內燃機做功越慢
B.可通過減少各部件間的摩擦提高內燃機的效率
C.在內燃機的能量損失中，廢氣帶走的能量很少
D.隨著技術的進步，內燃機的效率能到達
5.為了提高熱機的效率，下列方法無效的是( )
D
A.設法有效利用尾氣中帶走的那部分熱量
B.經常對熱機進行保養和潤滑以減小各種摩擦
C.使燃料盡量充分燃燒提高燃料的利用率
D.更換熱值更高的燃料
6.為實現國家關于“碳達峰”“碳中和”目標，東風汽車集團研發了一款新
型汽車，與舊款汽車同樣油耗和使用條件下相比，其發動機工作時，尾
氣中“汽油味”明顯降低，動力更強勁。如圖為其發動機某一沖程示意圖，
下列有關說法正確的是( )
D
第6題圖
A.尾氣中“汽油味”降低，是因為汽油在汽缸中燃燒不完全
B.該沖程為做功沖程，機械能轉化為內能
C.汽油在汽缸內完全燃燒，發動機效率可達
D.該發動機減少了碳排放，有利于節約能源和環境保護
7.某汽油機工作示意圖如圖所示，此時正在進行的是______沖程。若汽
油機的效率是，已知汽油的熱值為 ，則完全燃燒____
汽油可以得到 的有用功。
做功
80
第7題圖
8.熱機是把內能轉化為______能的機器；有經驗的柴油機維修師，不用
任何儀器，只是靠近柴油機排氣管口聞一下，并將手伸到排氣管口附近
感覺一下尾氣的溫度，就能初步判斷這臺柴油機的節能效果。在同樣負
荷的情況下，尾氣的柴油味越____（選填“濃”或“淡”），柴油機的效率
越高；尾氣溫度越____（選填“高”或“低”），柴油機越節能。當柴油在
發動機內燃燒不充分時會冒“黑煙”，這時發動機的效率______
（選填“升高”“不變”或“降低”）。
機械
淡
低
降低
9.在標準大氣壓下，用爐子將水從加熱至沸騰 ，此過程
燃燒了焦炭，若水的比熱容為 ，焦炭的熱值
為 ，則水吸收的熱量是____________；該爐子燒水的效率
是________。
10.氫燃料具有清潔無污染、效率高等優點，被認為是21世紀最理想的能
源，氫燃料新能源公交車逐漸在很多城市投放使用。已知氫的熱值為
，水的比熱容為 ，求：
（1）質量為 的氫燃料完全燃燒放出的熱量是多少？
解：質量為 的氫燃料完全燃燒放出的熱量：
；
（2）若放出的熱量全部被初溫為 的水吸收后，水的溫度升高到
，則水的質量是多少？
解： 放出的熱量全部被初溫為 的水吸收，則有
,
由 可知，水的質量：
；
（3）燃燒的氫燃料可以使恒定功率為 的公交車勻速
行駛5分鐘，則氫燃料公交車的效率為多少？
解： 燃燒 的氫燃料放出的熱量：
，
由 可知，氫燃料公交車所做的有用功：
，
氫燃料公交車的效率：
。
11.如圖1所示的某品牌插秧機使用北斗導航，農民只需在作業前進行相
關設定，即可實現24小時無人值守自動作業。圖2是插秧機單缸四沖程發
動機工作過程中的某個沖程。下列有關說法錯誤的是( )
A
第11題圖
A.若插秧機發動機的轉速是 ，則該發動
機每秒鐘對外做功80次
B.發動機用水作冷卻劑是因為水的比熱容較大
C.經過精心保養的發動機的效率也無法達到
D.圖2中發動機處于壓縮沖程
12.汽油的熱值為 ，某輛以汽油為燃料的汽車在水平公路
上勻速行駛了，該行駛過程中汽車的效率為 ，汽車所受阻
力恒定，共消耗了質量為 的汽油，則汽車所受阻力為( )
D
A. B. C. D.
13.隨著人們生活水平的日益提高，小汽車越來越多地走進了百姓人家。
一輛使用汽油為燃料的小汽車，以 的速度在水平路面上勻速行
駛時，發動機的實際功率為。若小汽車行駛的路程為 ，汽
油的熱值，小汽車發動機的效率為 ，則關于小汽
車在這段路程中，下列說法不正確的是( )
D
A.行駛的時間為 B.發動機所做的功為
C.汽車所受的阻力為 D.消耗汽油的質量為
14.“綠色出行，低碳生活”，新能源汽車靠電池提供能量，具有環保節能、
高效等優勢，已成為人們日常使用的重要交通工具。如圖所示是一款新
型電動汽車，該電動汽車內部的電池能量為 ，電動機工作時把
的電能轉化為動能后需重新充電。已知 ，
， ，求：
第14題圖
第14題圖
（1）該汽車以額定功率 勻速行駛，當速度
為 時，所受平均阻力；
解：汽車行駛的速度 ，
因為汽車以額定功率勻速行駛時處于平衡狀態，
所以汽車受到的阻力和牽引力是一對平衡力，
由 可得，汽車所受平均阻力：
；
第14題圖
（2）該汽車電池充滿電后使用，以 的速度
在 的額定功率下最多可以勻速行駛的路程；
解： 因為 ，所以汽車的電池最大容量：
，
牽引力做的功：
，
汽車在電池充滿電的情況下以 的速度最多可行駛的路程：
；
第14題圖
（3）燃油汽車把汽油燃燒放出的能量轉化為動能
的效率為 。與燃油汽車相比，電動汽車內部
的電池充滿一次電來提供動能，燃油汽車需要燃
燒多少千克的汽油？（結果保留一位小數）
解： 電動汽車的有用能量 ，
由 可得，燃燒汽油所需能量：
，
由 可得，所需汽油的質量：
。
15.如表是某品牌轎車的一些技術參數，其中排氣量是指發動機汽缸的工
作容積，一般情況下，發動機的排氣量越大，功率越大，空燃比是指汽
缸內空氣和燃油的質量比，汽油的熱值表示每千克汽油完全燃燒放出的
熱量為 。當發動機以最大功率工作時，汽缸內汽油和空氣的
混合密度為，此時飛輪轉速 。請你計算發動機以
最大功率工作時：
（1） 內做的有用功；
解：當發動機以最大功率 工作時，時間
，則 內做的有用功：
；
（2）做功一次消耗汽油的質量；
解： 根據 可知，汽缸內汽油和空氣的混合物的質量：
，
因為空燃比是 ，所以汽油的質量是汽缸內汽油和空氣的混合物質量
的 ，所以做功一次消耗汽油的質量：
；
（3）發動機的效率。
車型 某品牌轎車
排氣量
最大功率
空燃比
汽油的熱值
解： 已知飛輪轉速，即 內高溫高壓的燃氣推動飛輪轉
動，由于飛輪轉動對外做功一次，所以 內每個汽缸對外做
功1250次，則 內消耗汽油的質量：
，
內汽油燃燒釋放的熱量：
，
發動機的效率：
。(共12張PPT)
第二章 改變世界的熱機
第一節 熱 機
1.認識熱機的原理。
2.了解歷史上和現實社會中的幾種熱機。
利用內能來做功
例1 如圖所示，在試管內裝適量的水，用軟木塞塞住管口，加熱一段時
間后，軟木塞就會被沖出去。以下對于各個過程的解釋中錯誤的是
( )
A.酒精燃燒：化學能轉化為內能
B.試管內水溫升高：燃燒產生的內能全部被水吸收
C.軟木塞被沖出去：水蒸氣對軟木塞做功，軟木塞的機械能
增加
D.管口出現水霧：水蒸氣對外做功，內能減少，溫度降低，
水蒸氣液化成小水滴
B
變式1（1） 圖甲，在一個廣口厚玻璃內裝有少量的水，用塞子塞住，通
過塞上的孔向瓶內打氣，當塞子跳起時，可以看到瓶中上出現______，
這是因為瓶內空氣對塞子______，將____能轉化為塞子的______能，所
以瓶內空氣溫度降低，使水蒸氣______而成的。
白霧
做功
內
機械
液化
甲
乙
丙
（2）圖乙和圖丙有共同之處都是通過燃燒酒精獲得內能，不同之處在于
圖乙中燒杯的水獲得的內能用來對試管______，而圖丙中試管中的水獲
得了內能變為水蒸氣用來對瓶塞______。
加熱
做功
甲
乙
丙
熱機
例2 如圖是小蒸汽輪機的模擬實驗，以下說法不正確的是( )
B
A.通過熱傳遞的方式增加了燒瓶內水的內能
B.酒精燃燒時將內能轉化為化學能
C.蒸汽的內能轉化為風車的機械能
D.可以利用內能來做功
變式2 下列我國的“大國重器”中屬于熱機的是( )
A
A.殲戰機渦扇 煤油發動機 B.新一代高鐵永磁同步牽引電機
C.天宮空間站裝備的霍爾推進器 D.白鶴灘水電站的水輪發電機組
1.2022年11月29日晚，搭載神舟十五號載人飛船的長征二號 遙十五運載
火箭點火升空（如圖），成功將航天員費俊龍、鄧清明、張陸送入太空，
打響了中國空間站建造階段的收官之戰。火箭噴氣發動機是火箭的動力。
下列說法中正確的是( )
第1題圖
A.火箭噴氣發動機不屬于熱機
B.火箭通常選用熱值較大的物質作為燃料
C.火箭發射升空，燃料的化學能全部轉化為火箭的機械能
D.若燃料燃燒不充分，其熱值就會減小
B
2.如圖顯示了熱機的共同特點，其中虛線框處應該填( )
第2題圖
A
A.內能 B.電能 C.動能 D.勢能
3.如圖是某機器的能量流向圖，據此推測該機器可能是( )
A
第3題圖
A.熱機 B.電飯煲 C.電風扇 D.電熱水器
4.近年來，我國科技高速發展，航天事業成果輝煌!未來，國人暢游月球
將成為現實。未來的你將駕駛自己設計的月球車在月球上暢游，但月球
上沒有大氣，你設計的月球車做動力裝置的設備應為( )
D
A.柴油機 B.汽油機
C.空氣噴氣發動機 D.電動機
5.2022年11月12日,搭載天舟五號貨運飛船的長征七號遙六運載火箭，在
文昌航天發射場準時點火發射，取得圓滿成功。火箭發動機______
（選填“屬于”或“不屬于”）熱機。火箭在加速升空過程中，火箭外殼會
急劇升溫，這是通過______的方式改變火箭外殼的內能。
屬于
做功
6.殲 戰斗機是我國自主研發的隱形戰斗機，進入世界先進戰斗機行
列，它的油箱能裝10噸燃油，殲 的發動機是______（選填“電動機”
或“熱機”），工作時將____能轉化成機械能。
熱機
內
7.如圖所示，用酒精燈給試管里的水加熱一段時間，試管口的軟木塞被
沖出，關于該實驗下列說法不正確的是( )
A
第7題圖
A.酒精在燃燒過程中熱值變得越來越小
B.加熱過程中，試管內水的內能是通過熱傳遞方式增加的
C.軟木塞被沖出時，試管內水蒸氣的內能減小
D.這個實驗基本展示了蒸汽機的工作原理
第8題圖
8.改變內能有不同的方式，圖甲是在一個配有
活塞的厚壁玻璃筒里放一小團蘸了乙醚的棉
花，當迅速壓下活塞時，可看見筒內棉花燃
燒起來。這是通過______的方式使玻璃筒內
的空氣______增加，溫度升高，達到棉花的
做功
內能
熱傳遞
化學
內
內
機械
燃點，使棉花燃燒。圖乙是通過________的方式把試管里的水加熱至沸
騰。在酒精燃燒的過程中，能量轉化關系是______能轉化為____能；軟
木塞被沖開，能量轉化關系是____能轉化為______能。(共44張PPT)
第二章 改變世界的熱機
第二章 章末整合
內燃機
例1 如圖，用酒精燈加熱試管中的水，當水沸騰一段
時間以后，塞子被試管內水蒸氣推出。這是通過_____
（選填“做功”或“熱傳遞”）的方式將水蒸氣的內能轉
做功
乙
化為塞子的機械能。圖____（選填“甲”或“乙”）中汽油機的工作過程與
這一實驗過程中原理是一致的。
變式1 如圖是四沖程汽油機一個工作循環的四個沖程，下列是按吸氣、
壓縮、做功和排氣沖程的順序排列的是( )
A
A.乙、丁、甲、丙 B.丙、丁、甲、乙
C.丁、丙、乙、甲 D.甲、乙、丙、丁
熱機效率的概念
例2 汽油機甲的效率比汽油機乙的效率高，這說明( )
C
A.甲做的有用功多
B.甲比乙用的汽油少
C.完全燃燒相等的汽油，其內能轉化為有用功的能量甲比乙多
D.甲比乙做功更快
變式2 如圖所示是汽油機的能量流向圖，對照此圖，下列說法不正確的
是( )
B
A.該汽油機的能量利用率為
B.該汽油機工作時汽油沒有完全燃燒，則汽油的
熱值會減小
C.冷卻水能量的二次利用可以提高能量的利用率
D.廢氣的排放所占的比例最大，減少該部分能量
損失是提高熱機效率的有效手段
汽油機的轉速
例3 一臺單缸四沖程汽油機，當飛輪轉速是 時，它每秒鐘對
外做功____次；做功沖程是將______轉化為機械能。
20
內能
變式3 關于某單缸四沖程汽油機，下列說法正確的是( )
D
A.通過技術改進，汽油機的效率可以達到
B.在汽油機的做功沖程中，機械能轉化內能
C.汽油機的壓縮沖程為汽油機提供動力
D.汽油機在 內完成了15個工作循環，則該汽油機工作時飛輪的轉速為
熱機效率的計算
例4 如圖所示是我國自行設計研制的 全狀
態新構型滅火飛機。若該飛機以 的速度
勻速直線航行 ，消耗航空燃油的質量為
，飛機發動機的功率為 ,已知航
空燃油的熱值為 ，求：
（1）消耗的航空燃油完全燃燒放出的熱量是多少？
解：消耗的航空燃油完全燃燒放出的熱量：
；
（2）飛機在航行過程中的阻力是多少？
解： 飛機勻速航行的速度：
，
由 可知，飛機在航行過程中的牽
引力：
，
由二力平衡的條件可知，飛機在航行過程中的阻力 ；
（3）飛機發動機的效率是多少？
解： 由 可知，飛機發動機做的功：
，
則飛機發動機的效率：
。
變式4 若某型號汽車行駛一段路程消耗了汽油 ，這些汽油完全燃
燒放出的熱量為__________ ；在這段路程中，已知汽車牽引力做的功為
，汽油機的效率為______。（汽油的熱值為 ）
第1題圖
1.如圖所示，在試管內裝適量水，用橡膠塞塞住管口，將
水加熱至沸騰一段時間后，橡膠塞被推出，熱機中能量轉
化和該實驗一致的沖程是( )
C
A.吸氣沖程 B.壓縮沖程 C.做功沖程 D.排氣沖程
2.關于內能和內能的利用，下列說法中正確的是( )
D
A.5月的街頭，楊花飛絮隨風舞，好似雪花滿天飛，說明分子在不停地做
熱運動
B.新能源汽車實現了“零排放”，其效率達到了
C.我國“長征五號B”大型運載火箭使用氫作燃料，是因為氫的密度小
D.內燃機的壓縮沖程，主要通過做功的方式增大汽缸內物質的內能
3.下列關于熱機的說法正確的是( )
D
A.熱機的效率為
B.熱機只有汽油機和柴油機兩種
C.好的熱機工作時不排放廢氣
D.熱機工作時都要利用燃料的化學能
4.如圖是幾個實驗插圖，下列有關這幾個實驗的說法正確的是( )
A
第4題圖
A.甲圖中活塞壓縮氣體做功，瓶內氣體內
能增加
B.乙圖中活塞跳起之前，瓶內氣體內能不
斷減少
C.丙圖中試管內水蒸氣的內能轉化為活塞
的機械能，與熱機的壓縮沖程相同
D.丁圖是四沖程內燃機的做功沖程
5.熱學世界真了不起，揭開了隱藏在物質世界深處的秘密，瓦特發明的
蒸汽機推動了第一次工業革命……。下列有關熱現象描述正確的是
( )
D
A.物體吸收熱量后內能一定增大，溫度一定升高
B.不同物質組成的質量相同的物體，放出同樣多的熱量時，降溫較多的
物體其物質比熱容較大
C.柴油機在吸氣沖程中吸入汽缸的是柴油和空氣的混合物
D.登山運動員在高山上用高壓鍋煮飯，是因為高山上氣壓小，液體沸點
低，米飯不易煮熟
6.如圖所示為內燃機四沖程工作示意圖，下列說法正確的是( )
D
A.在一個工作循環中工作過程依次是丁、丙、
甲、乙
B.飛輪慣性完成沖程的是甲、乙、丁
C.飛輪轉速，則該汽油機 能
對外做功50次
D.丁圖沖程能量轉化：機械能轉化為內能
7.關于熱機，下列說法正確的是( )
B
A.熱機消耗的燃料越多，熱機效率越高
B.四沖程汽油機工作過程中，壓縮沖程是把活塞的機械能轉化為內能
C.熱機的對外輸出功率越大，熱機效率越高
D.熱機所做有用功越多，熱機效率越高
8.如圖所示是汽油機的能量流向圖，對照此圖，下列說法正確的是
( )
A
第8題圖
A.廢氣的排放所占的比例最大，減少該部分能量
損失可以提高熱機效率
B.熱機的效率可以達
C.增加該汽油機的工作時間會提高其機械效率
D.排放的廢氣不會造成環境污染
第9題圖
9.如圖，在試管里裝入一些水，用軟木塞塞住試管口，將試
管放在酒精燈上加熱使水沸騰，水蒸氣會把軟木塞沖開，在
這一過程中，水蒸氣膨脹對軟木塞______，水蒸氣的一部分
____能轉化為軟木塞的______能，利用這一原理，可以制成
熱機。
做功
內
機械
10.某柴油機工作一段時間后，油箱里的柴油沒有發生變化的是________
（填序號：①質量；②密度；③比熱容；④熱值）。完全燃燒 柴油
放出的熱量__________。
②③④
第11題圖
11.如圖所示，這是演示點火爆炸的實驗裝置。按動電火花
發生器的按鈕，點燃盒內酒精，盒蓋被炸飛出去，這與四
沖程汽油機______沖程中的能量轉化相同。若某四沖程汽
油機飛輪的轉速為，則 內汽油機可以完成
____個沖程，對外做功____次。
做功
80
20
12.小明用家中的燃氣表和溫度計測量燃氣灶燒水的效率。將 水從
加熱到，消耗了 天然氣，假設天然氣完全燃燒，水的
比熱容為，天然氣的熱值為 ，則燃氣
灶燒水的效率為______。
13.小娟準備測量家中燃氣灶正常工作時的效率，于是關閉了其他燃氣設
備。在標準大氣壓下，將質量是，初溫是 的水加熱到沸騰，她
觀察到燃氣表的示數，使用前是，使用后是 。已知
水的比熱容為，天然氣的熱值為 ，求：
（1）水吸收的熱量；
解：在標準大氣壓下，水的沸點為 ，所以水吸收的熱量：
；
（2）燃氣灶正常工作時的效率。
解： 由題意可知，消耗的天然氣的體積：
，
天然氣完全燃燒放出的熱量：
，
則燃氣灶正常工作時的效率：
。
第14題圖
14.為提高城市空氣質量，很多城市用霧炮車灑水除塵，
如圖所示。一臺霧炮車以 的恒定功率勻速行駛
作業，消耗柴油 。求：
（1）柴油機做的功；
解：由 可得，柴油機做的功:
；
第14題圖
（2）霧炮車柴油機的熱機效率。
解： 完全燃燒 柴油放出熱量：
，
霧炮車柴油機的熱機效率：
。
15.為了保護環境，泰州城區內禁放煙花爆竹，“禮花筒”便成為一些喜慶
場合烘托氣氛的必備用品，如圖所示，“禮花筒”使用時，利用筒內高壓
的空氣膨脹，將彩帶噴向空中。下列對使用過程分析正確的是( )
A
第15題圖
A.筒內氣體的內能減少
B.筒內氣體通過熱傳遞方式改變了其內能
C.筒內氣體分子熱運動加劇
D.該過程能量轉化方式與汽油機壓縮沖程相同
第16題圖
16.（多選）2022年11月29日23時08分，神舟十五號載人
飛船發射成功（如圖），下列說法正確的是( )
BD
A.火箭點火加速升空時，將機械能轉化為內能
B.火箭選用液態氫作燃料是因為氫的熱值大
C.燃料的質量越大，熱機效率越高
D.減少機械間的摩擦可以提高熱機效率
17.如圖a為航母上簡化的蒸汽彈射裝置，能帶動艦載機在兩秒鐘內達到
起飛速度，如圖b為四沖程汽油機的工作示意圖。下列判斷不正確的是
( )
第17題圖
A.圖a中汽缸內的蒸汽體積膨脹，從而推動活塞使艦載機獲得牽引力
B.汽缸內的蒸汽推動活塞時，內能減小
C.從能量轉化角度講，蒸汽彈射裝置工作時與圖甲所示的原理相似
D.汽油機一個工作循環的正確順序是甲、乙、丙、丁
第17題圖
√
18.如圖所示是汽油機的壓縮沖程，下列各事例中的能量轉化過程，其中
與汽油機壓縮沖程中的能量轉化相同的是__________（選填“火箭發射”
“鉆木取火”“碳烤牛肉”“拉弓射箭”）。若汽油機曲軸的轉速為
，則 內對外做功____次。
鉆木取火
15
第18題圖
第19題圖
19.學習了燃料的熱值后，小王自己設計如
圖實驗來探究酒精和碎紙片的熱值大小。
（1）實驗裝置圖中器件的安裝順序是
___________（選填“由下而上”或“由上而
下”）。
由下而上
（2）為保證實驗結論的可靠，以及方便比較，小王同學在實驗中應保持
____________________、______________以及兩個燒杯都應相同。
酒精和碎紙片的質量
兩杯水的質量
（3）實驗數據記錄如表，根據表中數據，計算出碎紙片的熱值是
__________ 。
燃料 加熱前水溫/ 燃料燃盡時水溫/ 燃料的熱值/
酒精 15 35
碎紙片 15 25 ？
第19題圖
（4）通過實驗得到的燃料熱值與實際相比______（選填“偏大”或“偏
小”），出現這種情況的主要原因是________________________________
_____（寫出一點即可）。
偏小
存在熱損失（或燃料沒有完全燃燒等）
第19題圖
20.汽車的發動機工作時，吸入汽缸的汽油和空氣的比例決定了汽車的動
力性能和經濟性能。某汽車四沖程汽油發動機的汽缸總排量為
（發動機每個工作循環吸入或排出的流體體積稱為汽缸排量），發動機
工作時，吸入汽缸的是由汽油和空氣所形成的混合物，混合物的密度
，汽油和空氣的質量比為 ，汽油的熱值
。如果發動機曲軸在轉動 轉，發動機的
效率為 ，那么在這種情況下求：
（1）汽車在 做的有用功是多少
解：根據 可得，一次吸入混合物的質量：
，
因為曲軸每轉動兩周，完成一個工作循環，吸氣一次，也做一次功，所
以發動機曲軸在轉動 轉，吸氣和做功都為1500次，
已知混合物中汽油和空氣的質量比為 ，可見汽油占混合物總質量的
,
則發動機在 內吸入汽油的總質量：
,
這些汽油完全燃燒放出的熱量：
，
根據可得,汽車在 做的有用功：
；
（2）汽車在平直的公路上勻速行駛時受到的阻力 ，汽車行
駛的速度是多少
解： 汽車在 做的有用功的功率：
,
因為汽車勻速行駛，所以汽車受到的阻力與牽引力是一對平衡力，即
，
根據 可得，汽車行駛的速度：
。
21.如圖為四缸發動機工作原理：內燃機通過連桿把四個汽缸的活塞連在
一根曲軸上，并使各汽缸的做功沖程錯開，在飛輪轉動的每半周里，都
有一個汽缸在做功，其他三個汽缸分別在吸氣、壓縮和排氣。有一臺四
缸汽油發動機，其排量為 （排量等于四個汽缸工作容積的總和，汽
缸工作容積等于活塞的面積與活塞上下運動的距離乘積）。
第21題圖
（1）在做功沖程中，若活塞所受燃氣的平均壓強是，
內高溫高壓的燃氣推動活塞做功1000次，求這臺發動機做功的平均功率
是多少？
第21題圖
第21題圖
解：發動機做功一次所做的功：
，
內做的總功：
，
這臺發動機做功的平均功率：
；
（2）如果這臺汽油發動機的效率是，汽油的熱值是 ，
那么它工作一小時需要完全燃燒多少千克的汽油？（結果保留兩位小數）
第21題圖
第21題圖
解： 這臺汽油發動機工作一小時做的總功：
，
由 得，汽油完全燃燒放出的總能量：
，
由 得，完全燃燒汽油的質量：
。

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