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第十四章 内能的利用
第1节 热机
一．选择题
1．热机工作时将蒸汽或燃气的内能转化为（ ）
A．化学能 B．电能 C．机械能 D．核能
【答案】C
【解析】热机是在做功冲程中将蒸汽或燃气的内能转化成机械能的装置。
选C。
2．近年来我国重大装备层出不穷，国人倍感自豪，下列机械的动力装置不是使用热机的是
（ ）
A．玉兔号月球车 B．山东号航母
C．C919客机 D．长征五号火箭
【答案】A
【解析】热机工作时需要将燃料在汽缸内燃烧，把燃料的内能转化为机械能；
A、因为月球上没有空气，也就没有氧气，在月球上热机无法正常工作，所以月球车不用热机来
驱动，故A符合题意；
BCD、山东号航母、C919客机、长征五号火箭都是利用燃料燃烧产生的内能来做功，把内能转
化成机械能的装置，符合热机的特点，故BCD不符合题意。
选A。
3．目前我国已将发动机研发列为国家重大科技专项。我国下列“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．052D型导弹驱逐舰燃气轮机
B．中国高铁交流异步牵引电动机
C．长征五号火箭液氢液氧发动机
D．歼20战机涡扇15煤油发动机
【答案】B
【解析】燃气轮机、火箭液氢液氧发动机和煤油发动机都是热机，工作时把内能转化成机械能，
而电动机是把电能转化成机械能，不符合热机的特点，故B符合题意。选B。
4．在如图所示的交通工具中，利用热机做动力的是（ ）
A．高速列车 B．快速列车
C．长途客车 D．电动车
【答案】C
【解析】AB、为提高车速和节省能源，高速列车和快速列车是由电动机提供动力的；故 AB错
误；
C、长途客车工作时都要使用化石能源作燃料，燃料燃烧时将内能转化为机械能驱使它们运动，
所以它们都是使用热机工作的；故C正确；
D、电动自行车工作时是通过电动机工作的，将电能转化为机械能，没有使用热机；故D错误。
选C。
5．下列设备不属于热机的是（ ）
A．电风扇 B．汽油机 C．柴油机 D．蒸汽机
【答案】A
【解析】电风扇利用电能工作，将电能转化为机械能，不符合热机的特点；柴油机、汽油机和
蒸汽机都是把内能转化成机械能的装置，符合热机的特点。
选A。
6．如图所示，用电火花发生器点燃塑料盒内的酒精气体，能将盒盖喷出很远。此过程中的能量转
化方式与汽油机的哪一个冲程相似（ ）A．压缩冲程 B．吸气冲程 C．排气冲程 D．做功冲程
【答案】D
【解析】
用电火花发生器点燃塑料盒内的酒精气体，能将盒盖喷出很远，这是因为酒精燃烧产生的燃气
对盒盖做功，消耗了燃气的内能，转化为盒盖的机械能，故是将内能转化为机械能的过程；汽
油机的做功冲程就是利用内能来做功的冲程，将内能转化为机械能，故D符合题意。
选D。
7．某汽油机的四个冲程如图所示。在该汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下一个冲程
是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】汽油机四个冲程是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，在该汽油机的一个工
作循环中，压缩冲程结束后，下一个冲程是做功冲程，由图可知，C图中两个气门都关闭，火花
塞点火，此时活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，故C正确；
选C。
8．关于下列四幅图，下列说法中不正确的是（ ）A．装置在持续加热一段时间后，塞子飞出的过程中，瓶内气体内能减少
B．装置从打气到瓶塞跳出之前，瓶内气体和打气筒内能改变方式相同
C．如图显示的是汽油机的做功冲程，在这个工作过程中内能不断增大
D．图中火箭加速上升阶段，搭载的卫星的机械能增大
【答案】C
【解析】
A、在试管内装些水，用橡胶塞塞住，加热使水沸腾，会看到塞子受到水蒸气的压力而冲出去，
此过程蒸气对外做功，内能减小，温度降低，故A正确；
B、用打气筒向瓶内打气的过程中压缩瓶内空气做功，机械能转化为内能；活塞克服与筒壁间的
摩擦做功，机械能转化为内能，属于做功改变物体的内能，瓶内气体和打气筒内能改变方式相
同，故B正确；
C、汽油机的做功冲程中，燃气对活塞做功，燃气的内能转化为机械能，所以燃气的内能减少，
故C错误；
D、火箭加速上升的过程中，搭载的卫星的质量不变，其速度增大、高度增大，所以动能和重力
势能都增大，即机械能增大，故D正确。选C。
9．如图是四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，下列关于冲程及其能量转化判断正确的是
（ ）
A．做功冲程，将机械能转化为内能
B．做功冲程，将内能转化为机械能
C．压缩冲程，将机械能转化为内能
D．压缩冲程，将内能转化为机械能
【答案】B
【解析】
由图可知，内燃机的两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，所以是做功冲程，该冲程
是燃料燃烧产生高温高压的燃气，推动活塞做功，是内能转化成机械能，故B正确，ACD错误。
选B。
10．下列四幅图是汽油机一个工作循环的四个冲程，其中不是靠飞轮惯性完成的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】C
【解析】在汽油机的四个冲程中只有做功冲程对外做功，其他三个冲程都是靠飞轮的惯性完成
的。
A、进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，故A不符合题意；
B、排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，故B不符合题意；
C、两气门都关闭，活塞向下运行，火花塞点火，是做功冲程，故C符合题意；
D、两气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，故D不符合题意。
选C。
二．填空题11．2019年1月3日，我国“嫦娥四号”探测器在月球背面成功着陆，标志着我国探月工程取得了
历史性突破。“嫦娥四号”到达月球上方后，使用高热值燃料发动机开始点火工作，该发动机
________（填“属于”或“不属于”）热机。“嫦娥四号”减速落月过程中，其动能不断
________（填“增大”或“减小”），“嫦娥四号”相对于其内部的巡视器是________（填
“运动”或“静止”）的。
【答案】属于 减小 静止
【解析】嫦娥四号的发动机用燃料燃烧产生的热量进行工作，属于热机。
嫦娥四号减速过程中，质量不变，速度变小，所以其动能减小。
嫦娥四号相对于其内部的巡视器位置没有变化，则“嫦娥四号”是静止的。
12．热机（如汽车、拖拉机的发动机等）是将燃料的内能转化为机械能的装置，热机的发展和应用
推动了人类社会的进步与发展，但热机在能的转化过程中不可避免地会对环境造成一定程度的
污染。请你列举热机对环境造成的污染：①________污染；②________污染。
【答案】①噪声 ②废气
【解析】热机会造成的污染有：
①噪声污染；
②排放废气造成的污染；
③废渣污染（未烧尽的残渣）；
④燃料燃烧排放的烟尘使大气变得十分混浊（粉尘）。
13．内燃机的一个工作循环是由四个冲程组成的，如图所示的是工作循环中的________冲程，若飞
轮转动40周，则对外做功________次。
【答案】压缩 20
【解析】如图所示，活塞向上运动，进气阀和排气阀均关闭，所以如图所示的是工作循环中的
压缩冲程。
内燃机一个循环，四个冲程，飞轮转2周，做功1次，所以若飞轮转动40周，则对外做功20次。
三．实验探究题
14．世界上很多发明都是受到生活现象的启发而蒙生的。比如蒸汽机和汽油机都是热机，它们工作
时，能的转化过程是________，喜欢探究的小明同学做了如图甲、乙所示的实验，其中________（选填“甲”或“乙”）图可以反映汽油机的工作原理。如图丙所示，来回摩擦绳甲
乙使金属筒的温度升高，这是通过________的方式改变了金属筒的内能；当筒内的酒精蒸气将
软木塞弹开后，周围的人能闻到酒精的气味，这个扩散现象说明了 ________。
【答案】内能转化为机械能 乙 做功 分子在不停地做无规则运动
【解析】
（1）蒸汽机和汽油机都属于热机，工作时将内能转化为机械能；
（2）由图甲可知，燃料燃烧，将燃料的化学能转化为水和水蒸气的内能，从玻璃管口喷出的水
蒸气驱动叶轮转动，水蒸气会对叶轮做功，将水蒸气的内能转化为叶轮的机械能；此过程与蒸
汽机的工作过程相似，反映了蒸汽机的工作原理。
在图乙中，火焰使上方空气温度升高、上升，热空气带动叶轮转动，内能转化为机械能，与汽
油机的工作原理相同。图中的工作过程是内能转化为机械能，是汽油机的做功冲程。
（3）来回拉绕在金属筒上的绳子，绳子对筒做功时，机械能转化为筒的内能，筒的温度升高，
筒内酒精蒸气的温度也会升高，内能增加；当酒精蒸气的内能足够大时会将塞子喷出，酒精蒸
气的内能转化为塞子的机械能，周围的人也能闻到酒精味，说明了分子在不停地做无规则运动，
属于扩散现象。
15．如图所示，在试管内装适量的水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾，根据图中提供的信息回答下
列问题。
（1）塞子冲出试管后，因为________继续向前运动；
（2）塞子被推出的过程中，________能转化成________能，这个过程中能量转化与热机中的
________冲程相同。【答案】（1）惯性 （2）内 机械 做功
【解析】
（1）塞子冲出试管后继续向前运动，是因为塞子具有惯性，仍然要保持原来的运动状态；
（2）对水持续加热，试管中产生大量水蒸气，水蒸气膨胀做功，将软木塞顶起，塞子被推出的
过程中，水蒸气的内能转化为塞子的机械能；
内燃机的做功冲程将内能转化为机械能，因此这一现象相当于内燃机的做功冲程。
16．（1）图甲是一台单缸四冲程汽油机________冲程的示意图，其能量转化情况与________
（选填“乙”或“丙”）图相同，此过程中通过________方式改变汽缸内燃料混合物的内能。
（2）科学家设计了一款单缸六冲程汽油机，它的构造和工作循环的前四个冲程与四冲程汽油机
相似，在第四冲程结束后，再完成两个冲程。
①第五冲程中，向汽缸内喷水，水在汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，
则第五冲程为________（选填“吸气”、“压缩”、“做功”或“排气”）冲程。
②第六冲程中活塞向________运动。（选填“上”或“下”）
【答案】（1）压缩 丙 做功 （2）①做功 ②上
【解析】
（1）图中汽油机两个气门都关闭，活塞向上运动，因此是压缩冲程，此冲程机械能转化为的内
能；
乙图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞
子飞出去，内能转化为塞子的机械能，因此与做功冲程原理相同的是乙实验；
丙图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，
棉花就会燃烧，是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程，因此
与做压缩程原理相同的是丙实验；
（2）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，所以第五冲程为做功冲程；
为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是排气冲程，活塞向上运动。
