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第 1 节 热机
一、热机
1. 人们制造了各种利用内能做功的机械统称________机，其中最早出现的是_____。
【答案】热，蒸汽机。
【详解】人们发现内能可以做功，并制造了各种利用内能做功的机械，统称热机，其中最早出现的是
蒸汽机。
2．目前我国已将发动机研发列为国家重大科技专项。下列我国“陆、海、空、天”装备中动力机械
不属于热机（利用内能做功的机械）的是（ ）
A．共享电动汽车 B．052D型导弹驱逐舰燃气轮机
C．歼-20战机涡扇-15煤油发动机 D．长征五号火箭液氢液氧发动机
【答案】A
【详解】燃气轮机、煤油发动机和火箭液氢液氧发动机都是热机，工作时把内能转化成机械能，而电
动汽车是把电能转化成机械能，不符合热机的特点，不属于热机。故选A。
3．如图所示实验，在橡胶塞受到水蒸气的压力而冲出的过程中，以下说法正确的是（ ）
A．试管口出现的“白雾”是气体 B．水蒸气对外做功，内能增加
C．水蒸气对外做功，温度升高 D．这个实验基本展示了蒸汽机的工作原理
【答案】D
【详解】A．试管口出现的“白雾”是小液滴，即水蒸气遇冷液化而成的小液滴，故A错误；
BC．水蒸气对外做功，内能转化为机械能，内能减小，温度降低，故BC错误；
D．在四冲程的热机中，做功冲程是内能转化为机械能的冲程，试管内水蒸气的内能可以转化为塞子的
机械能，与做功冲程相同，故该实验基本展示了蒸汽机的工作原理，故D正确。故选D。
二、汽油机
4. 汽油机完成一个工作循环，活塞经历四个冲程，分别为______、______、______、______，其中机械能转化为内能的是________冲程；一个工作循环中，曲轴旋转______圈，活塞往复运动______次，对外
做功_____次，某单缸四冲程汽油机飞轮转速 1200r/min，则该汽油机每秒钟对外做功______次。
【答案】吸气冲程，压缩冲程，做功冲程，排气冲程，压缩，2，2，1，10。
【详解】汽油机的一个工作循环由四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。其中，
压缩冲程中机械能转化为内能。
在内燃机的一个工作循环中，完成4个冲程，曲轴旋转2周，活塞往复2次，对外做功1次。
某单缸四冲程汽油机飞轮转速1200r/min，即每秒钟转20圈，完成40个冲程，做功10次。
5．如图为四冲程汽油机未按工作循环排列的各冲程示意图，工作时，属于做功冲程的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】D
【详解】A．图中的排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，故A不符合题意；
B．图中的气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，故B不符合题意；
C．进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，故C不符合题意；
D．图中的气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，故D符合题意。
故选D。
6. 如图是四冲程汽油机其中一个冲程的示意图，该冲程的能量转化情况是（ ）
A．化学能转化成内能 B．机械能转化成内能
C．机械能转化成化学能 D．内能转化成机械能
【答案】D
【详解】如图，进气门、排气门关闭，火花塞点火，是汽油机的做功冲程，其能量转化是内能转化为机械能，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
7. 2022年12月4号晚上8点，神舟十四载人飞船返回舱带着陈冬、刘洋、蔡旭哲三位宇航员，安全
返回地球。返回舱穿越大气层时温度升高，这是通过________（选填“做功”或“热传递”）增加其内能
的；这与内燃机的_________冲程的能量转化相同。某单缸四冲程汽油机飞轮转速1200r/min，则该汽油机
每秒钟对外做功_______次。
【答案】做功，压缩，10。
【详解】返回舱在通过大气层时，与空气发生摩擦，此时返回舱克服摩擦做功，机械能转化为内能，
该过程是通过做功的方式改变物体内能，汽油机的压缩冲程也是将机械能转化为内能，使燃料温度升高。
单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r/min，即每秒钟转20圈，完成40个冲程，做功10次。
8. 某汽车动力来自单缸四冲程汽油机，如图所示要完成汽油机的一个工作循环正确的顺序是____（用
字母表示），其中将内能转化为机械能的冲程是图中的____（选填“A”、“B”、“C”或“D”），当
它正常工作时转速为1800r/min，则每秒钟对外做功_____次。
【答案】 DACB，C，15。
【详解】A图：两气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，将机械能转化为内能；
B图：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程；
C图：两气门都关闭，活塞向下运行，是做功冲程，将燃料燃烧释放的内能转化为机械能；
D图：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程。
故汽油机的一个工作循环正确的顺序是DACB。
将内能转化为机械能的冲程是做功冲程，是图C。
汽油机在一个工作循环中经历4个冲程，飞轮转动2转，对外做功1次。当它正常工作时转速为1800r/min =30r/s，则该汽油机每秒钟转动30转，每秒做功15次。
三、柴油机
9．下列关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（ ）
A．柴油机汽缸顶部有个火花塞，汽油机汽缸顶部有个喷油嘴
B．柴油机通过压缩空气直接点燃柴油
C．汽油机与柴油机使用的燃料不同
D．汽油机与柴油机的工作过程都分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程
【答案】A
【详解】A．柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，汽油机汽缸顶部有个火花塞，故A错误，符合题意；
B．柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，采用压燃式，故B正确，不符合题意；
C．汽油机与柴油机使用的燃料不同，汽油机的燃料是汽油，柴油机的燃料是柴油，故C正确，不符
合题意；
D．柴油机和汽油机的工作过程分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程，故D正确，不符合题意。
故选A。
10. 内燃机，是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力
的热力发动机。让你描述你对内燃机的一些认识，你会怎样描述（ ）
A．柴油机吸气冲程吸入的是柴油和空气的混合物
B．汽油机气缸顶部有喷油嘴
C．内燃机功率越大，效率越高
D．做功冲程中内能转化为机械能
【答案】D
【详解】A．柴油机在吸气冲程中，将空气吸入气缸，故A错误；
B．汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故B错误；
C．功率是物体做功快慢的物理量，与热机效率是两个完全不同的概念，故C错误；
D．内燃机的做功冲程中，将内能转化成了机械能，故D正确。
故选D。
11．如图所示，甲为四冲程柴油机吸气冲程的示意图，图中正确地画出了吸气冲程中活塞和曲轴的位
置和进气门、排气门的开闭情况。图乙、丙、丁分别是小明同学自己画的压缩、做功、排气冲程，其中有
误的是（ ）A．乙 B．丙 C．乙和丁 D．丁
【答案】D
【详解】A．由图知道，甲图中正确地画出了吸气冲程中曲轴的位置，即曲轴下端在右侧，此时活塞
向下运动，故A不符合题意；
B．乙图中，两个气门都关闭，根据曲轴的转动方向知道，此时活塞向上运动，符合压缩冲程的特点，
故乙图正确，不符合题意；
C．丙图中，两个气门都关闭，根据曲轴的转动方向可知，此时活塞向下运动，符合做功冲程的特点，
故丙图正确，不符合题意；
D．丁图中，进气门关闭，排气门打开，根据曲轴的转动方向可知，此时活塞向下运动，不符合排气
冲程的特点，故丁图错误，符合题意。
故选D。
12. 如图，甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中画出了吸气冲程中进气门、排气门的开闭情况
和曲轴的位置。请在图乙、丙中画出进气门、排气门的开闭情况和曲轴的位置。
【答案】下图。
【详解】在内燃机的做功冲程中，两个气门关闭，活塞下行；排气冲程中，进气门关闭、排气门打开，
活塞上行，如下图所示：。
13．下列有关内燃机的说法中不正确的是（ ）
A．单缸四冲程内燃机工作时，依靠飞轮的惯性来完成的冲程有吸气冲程、压缩冲程和排气冲程
B．内燃机的大量使用会造成环境污染
C．转速为1800r/min的内燃机每小时对外做功3600次
D．内燃机的做功冲程将内能转化成机械能
【答案】C
【详解】A．单缸四冲程内燃机工作时，只有做功冲程对外做功，依靠飞轮的惯性来完成的冲程有吸
气冲程、压缩冲程和排气冲程，故A正确，不符合题意；
B．内燃机的大量使用，会产生较多的尾气，造成环境污染，故B正确，不符合题意；
C．一台四冲程汽油机的飞轮转速为1800r/min，则每小时飞轮的转数是
n=1800r/min×60min=1.08×105 r
由于四冲程汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，因此该汽油机每
小时对外做功的次数为1.08×105 r/2=54000
故C不正确，符合题意；
D．在内燃机的做功冲程中，是将内能转化为机械能，故D正确，不符合题意。
故选C。
14．某品牌汽车以72km/h的速度匀速行驶时，仪表盘显示发动机转速是1800r/min，若做功冲程每次
做功6000J，则下列有关该汽车发动机的说法错误的是（ ）
A．每秒完成60个冲程 B．每秒对外做功15次
C．发动机提供的牵引力为4500N D．发动机的输出功率是80kW
【答案】D
【详解】AB．发动机转速是1800r/min，则飞轮1s转动的圈数n= =30r/s
飞轮转动两圈对外做功一次，所以该发动机1s对外做功15次，每对外做功一次完成四个冲程，故1s
完成的冲程个数为15×4=60故A、B正确，不符合题意；
C．汽车的速度v=72km/s=20m/s 1s汽车运动的路程s=vt=20m/s×1s=20m
做功冲程每次做功6000J，发动机1s对外做功15次，则发动机1s做功
W=6000J×15=9×104 J
由W=Fs可知，发动机提供的牵引力F= =
=4500N
故C正确，不符合题意；
D．发动机的输出功率P= =Fv=4500N×20m/s=9×104 W=90kW
故D错误，符合题意。
15. 如图甲所示为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各
汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩
和排气工作。
（1）图乙为发动机在做功冲程中的示意图。设活塞的面积为S，冲程长为l，燃气对活塞的压强为p，
推导发动机做的功W=______（用已给字母表示）；
（2）有一台四缸发动机，其主要技术指标如下表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽
缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动
的距离（即冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数；
排量 2.0L
输出功率 120kW
转速 6000r/min
①该发动机在1s内做功______J；
②在每个做功冲程里，发动机做功是多少______？（写出计算过程）
【答案】（1）pSl ；（2）1.2×105 ，600J。
【详解】（1）活塞受到的压力F=pS
因为在做功冲程，活塞移动的距离为l，所以燃气对活塞所做的功W=Fl=pSl
（2）①发动机在1s内做功为W=Pt=120×103W×1s=1.2×105J
1
②转速为6000r/min，所以每秒转100圈，四缸每转2圈对外做功4次，每转1圈做功2次，所以1秒
做功200次，每次做功
16．（2022·四川内江·统考中考真题）如图所示，在试管里盛适量的水，用带玻璃管的胶塞塞住试管
口，加热试管使水沸腾，玻璃管口冒出的“白气”推动管口处的小叶轮转动。下列说法正确的是（ ）
A．水在沸腾过程中，不断吸收热量，温度升高
B．实验过程中通过热传递使试管内水的内能增大
C．玻璃管口冒出的“白气”是水汽化形成的水蒸气
D．“白气”使小叶轮转动的过程相当于汽油机的压缩冲程
【答案】B
【详解】A．水在沸腾过程中，不断吸收热量，温度保持不变，故A错误；
B．实验过程中加热试管使水沸腾，试管内的水吸收热量，这是通过热传递使试管内水的内能增大，
故B正确；
C．玻璃管口冒出的“白气”是水蒸气液化形成的小水珠，故C错误；
D．“白气”使小叶轮转动的过程是内能转化为机械能，相当于汽油机的做功冲程，故D错误。
故选B。
17．（2022·内蒙古赤峰·统考中考真题）汽油机的四个冲程中，哪个冲程存在着化学能转化为内能的
过程（ ）A B C D
【答案】C
【详解】A．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A不符合题
意；
B．两气门关闭，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．两气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，此冲程燃料燃烧时，化学能转化为内能，然后对外做
功时内能转化为机械能，故C符合题意；
D．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D不符合题意。
故选C。
18．（2022·辽宁朝阳·统考中考真题）如图所示，将水加热至沸腾后，塞子被冲出，此过程的能量转
化方式与汽油机的______冲程相同。若单缸四冲程汽油机飞轮转速为1200r/min，则1s内完成____个冲程。
【答案】做功，40。
【详解】木塞冲出时，水蒸气的内能对塞子做功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，水蒸气的内
能会减小，温度降低，内燃机的做功冲程也是将内能转化为机械能的过程。
飞轮转速是1200r/min=20r/s
表示每秒飞轮转动20圈，要经过40个冲程，对外做功10次。
19.（2022·湖南张家界·中考真题）如图是汽油机工作过程中的 __________冲程。一单缸四冲程汽油
机的飞轮转速是3600r/min，则该汽油机每秒内对外做功 ___________次。【答案】做功，30。
【详解】图中进气门和排气门关闭，活塞向下运动，火花塞产生电火花，故此冲程为汽油机的做功冲
程。汽油机的一个工作循环中，经历四个冲程，飞轮转动两周，对外做功一次，因为该汽油机飞轮的转速
是3600r/min=60r/s，所以飞轮每秒转动60周，则汽油机每秒钟对外做功30次。
20.（2022甘肃金昌·统考中考真题）如图所示，用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾一段时间以后，
塞子被试管内水蒸气推出。这是通过 _____的方式将水蒸气的内能转化为塞子的机械能（选填“做功”或
“热传递”）。图 _____（选填“甲”或“乙”）中汽油机的工作过程与这一实验过程中原理是一致的。
【答案】做功；乙。
【详解】塞子被试管内水蒸气推出，气体膨胀对外做功，将气体的内能转化为机械能，涉及能量的转
换，故是做功。如图甲所示，进气门关、排气门关，活塞向上，压缩气体做功，将机械能转化为内能，而
乙图是进气门关、排气门关，活塞向下，高温高压气体对活塞做功，将内能转化为机械能，故图乙中能量
转化与气体对活塞做功实验的原理相同。
