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专题 14.1 热机
知识点一：热机
（1）定义：将燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的机械统称为热机。
（2）热机的种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气式发动机等。
知识点二：内燃机
内燃机及其工作原理：将燃料的化学能通过燃烧转化为内能，又通过做功，把内能转化为机械能。按燃烧
燃料的不同，内燃机可分为汽油机、柴油机等。
（1）汽油机一个工作循环为四个冲程即吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
（2）一个工作循环中只对外做一次功，曲轴转2周，飞轮转2圈，活塞往返2次。
（3）压缩冲程是对气体压缩做功，气体内能增加，这时机械能转化为内能。
（4）做功冲程是气体对外做功，内能减少，这时内能转化为机械能。
（5）汽油机和柴油机工作的四个冲程中，只有做功冲程是燃气对活塞做功，其它三个冲程要靠飞轮的惯
性完成。
（6）柴油机的工作原理：利用气缸内燃烧柴油所产生的气体来推动活塞做功。
（7）柴油机的结构与汽油机的相似，柴油机只是在做功冲程时没有火花塞点火。
一、了解内燃机工作情况
内燃机活塞在汽缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
（1）四冲程内燃机包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。
（2）在单缸四冲程内燃机中，吸气、压缩、做功、排气四个冲程为一个工作循环，每个工作循环曲轴转2
周，活塞上下往复2 次，做功1次。
（3）在这四个冲程中只有做功冲程是燃气对活塞做功，而其它三个冲程（吸气冲程、压缩冲程和排气冲
程）是依靠飞轮的惯性来完成的。压缩冲程将机械能转化为内能。做功冲程是由内能转化为机械能。二、了解汽油机和柴油机区别
1.汽油机工作过程原理图：
2柴油机工作过程原理图：
3.汽油机和柴油机的比较：
①汽油机的气缸顶部是火花塞；柴油机的气缸顶部是喷油嘴。
②汽油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气组成的燃料混合物；柴油机吸气冲程吸入气缸的是空气。
③汽油机做功冲程的点火方式是点燃式；柴油机做功冲程的点火方式是压燃式。
④柴油机比汽油及效率高，比较经济，但笨重。
⑤汽油机和柴油机在运转之前都要靠外力辅助启动。知识点一：热机
【例题1】如图是某四冲程汽油机的______冲程，在此冲程中内能转化为______能。
【答案】做功 机械
【解析】内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，判断冲程名称可用口诀：“先
看气门开关情，再看活塞上下行；开下吸气开上排，关上压缩关下功”进行分析；在汽油机的四个冲程中，
机械能转化为内能的是压缩冲程，内能转化为机械能的是做功冲程。
由图可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，因此是做功冲程；汽油机的做功冲程把燃料燃
烧产生的内能转化为机械能。
知识点二：内燃机
【例题 2】如图所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述正确的是（ ）
A．吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸B．压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小
C．做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能
D．排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的极少部分
【答案】A
【解析】四冲程汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，其中只有做功冲程对
外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能；根据气门的状态、
活塞运动的方向确定冲程的种类。
A.汽油机在吸气冲程中，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汽缸，故 A
正确；
B.在压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，气体的内能变大，此过程
是机械能转化为内能的过程，故B错误；
C.在做功冲程中，燃料燃烧释放的内能大部分需要克服摩擦、发生热传递而散失，只有一少部分转化为机
械能，故C错误；
D.在排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的大部分，故D错误。 故选：A。
1．利用内能可以______，也可以做功。热机是利用内能来做功，把内能转化为______的机器。热机的种
类有蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等
【答案】加热。机械能。
【解析】利用内能可以加热，也可以做功。热机是利用内能来做功，把内能转化为机械能的机器。热机的
种类：蒸汽机、内燃机（汽油机和柴油机）、汽轮机、喷气发动机等。
2．2019年春节期间热映的《流浪地球》被誉为开启了中国科幻电影元年。这部电影讲述了多年以后太阳
急速衰老膨胀，无法再给地球提供能量，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，逃离太阳系的故
事。其中“点燃木星”将地球推开相当于内燃机的（ ）
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】影片“流浪地球”中，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，将地球推开，内能转化为
机械能，相当于内燃机的做功冲程。
3．如图是四冲程汽油工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在 冲程，当燃料混合在气缸内燃
烧时将 能转化为内能。
【答案】压缩；化学。
【解析】（1）汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，其中只有做功冲程对
外做功，在做功冲程中，燃料的化学能转化为内能，而内能又转化为机械能；汽油机的做功冲程特点是火
花塞点火，在做功冲程对外输出功。从图中可以看出，两气门都关闭和活塞向上运动的特点，可以判断这
个冲程是压缩冲程。
（3）燃料燃烧的过程，是将燃料的化学能转化为内能的过程。汽油机工作时，汽油在气缸内燃烧时将化
学能转化为内能。
一、选择题
1．如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，不是靠飞轮惯性完成的冲程是（ ）
A． B． C． D．
【答案】B
【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图：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，不符合题意；
B图：两气门都关闭，活塞向下运行，火花塞点火，气缸容积增大，是做功冲程，符合题意；
C图：两气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，不符合题意；
D图：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，不符合题意。2．如图是汽车四冲程发动机的一个冲程示意图，下列说法正确的是（ ）
A．该冲程是做功冲程 B．该冲程机械能转化为内能
C．这种汽车对环境没有污染 D．此发动机的效率可达90%
【答案】A
【解析】AB.图中两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，所以该冲程是做功冲程，其能量转化是
内能转化为机械能；故A正确，B错误；
C.该汽车的燃料是汽油，排放的尾气会污染空气，故C错误；
D.汽油机的效率在20%﹣30%左右，不可能达到90%，故D错误。
3.在内燃机的四个冲程中，如图所示的是（ ）
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】内燃机的四个冲程中有两个冲程发生能量转化，一是压缩冲程中机械能转化为内能；二是做功冲
程中内能转化为机械能。判断出是哪个冲程，再判断能量是怎样转化的。由图可以看出：内燃机的两个气
阀关闭，活塞向下运动，所以是做功冲程。
4．四冲程柴油机在工作过程中，将内能转化为机械能的冲程是（ ）
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】在内燃机的做功冲程中能量转化是内能转化为机械能，压缩冲程中能量转化是机械能转化为内能。
四冲程柴油机在做功冲程中，高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故C正确。
二、填空题5．柴油机压缩冲程中，随着活塞的运动，气缸内空气密度不断 （选填：“增大”“减小“或“不
变”），这时活塞的机械能转化为被压缩空气的 能，使其温度更高、压强更大。
【答案】增大；内。
【解析】柴油机压缩冲程中，随着活塞的运动，外界对气缸内气体做功，气缸内空气体积减小，密度不断
增大，这时活塞的机械能转化为被压缩空气的内能，使其温度更高、压强更大。
6．2019年6月5日，我国首次用固体燃料运载火箭把“文昌物联一号”卫星成功送上太空。火箭发射时
要选用热值 的固体燃料（选填“大”或“小”），燃料的质量减少，热值 （选填“变小”或“不
变”）。
【答案】故答案为：大；不变。
【解析】火箭发射时要选用热值大的固体燃料，原因是热值大，完全燃烧相同质量时，可放出更多的热量；
热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与其质量、是否燃烧和燃烧是否充分无关，所以在燃料的质量
减少时热值不变。
7．某单缸四冲程汽油机正常工作时飞轮的转速为2400r/min，若每次做功冲程对外所做的有用功为300J，
则该汽油机的输出功率为 W，所使用的燃料是 能源（选填“可再生”或“不可再生”）。
【答案】6000；不可再生。
【解析】由题可知，单缸四冲程汽油机的飞轮转速是2400r/min，即每秒钟飞轮转40圈，
因曲轴转2圈完成一个工作循环，对外做功一次，
所以该汽油机每秒完成20个工作循环，对外做功20次，则每秒做的有用功W＝20×300J＝6000J，
该汽油机的输出功率为P＝ ＝ ＝6000W；
汽油机所用的燃料是汽油，属于化石能源，是不可再生能源。
8．在热机的四个冲程中，把机械能转化为内能的是 冲程。汽油机工作时要产生大量的热，通常采用
水循环将热带走，这是利用水 的特性。
【答案】压缩；比热容大。
【解析】（1）在热机的四个冲程中，把机械能转化为内能的是压缩冲程；
（2）汽车的散热器可用水做冷却剂，是因为水的比热容比较大，在升高相同的温度时可以吸收更多的热
量，降低发动机的温度。
三、综合应用题
9.阅读理解，回答问题。
汽油机
内燃机就是指燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。最常见的内燃机，以汽油或柴油为燃料，分别叫做汽油机和柴油机。汽油机指汽油在汽缸内燃烧、生成高温高压燃气，燃气推动活塞而做功，燃气内
能转化为活塞运动的机械能。
（1）构造：进气门，排气门，火花塞，气缸，活塞，连杆，曲轴。冲程：活塞从气缸一端运动到另一端
的单向运动叫做一个冲程。
（2）工作原理。内燃机的工作过程以一个循环为一个单元，一个循环又分为四个冲程。
吸气冲程：开始工作前，活塞位于气缸上端，进、排气门军关闭。工作时，活塞由上向下运动，进气门打
开，排气门仍关闭。由于缸内体积增大，压强减小，空气和汽油的混合气体被吸入气缸。这是第一个冲程。
压缩冲程：活塞运动到最下端，就开始转为向上运动。这时进气门、排气门都关闭，混合气体被强行压缩，
使气体的温度升高，压强增大。这是第二个冲程。
做功冲程：压缩结束时虽然温度较高，但未能达到燃料的燃点。在压缩冲程结束的瞬间，火花塞产生电火
花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压燃气推动活塞向上向下运动，通过连杆带动曲轴转动。
实现了内能向机械能的转化。这是第三个冲程。
排气冲程：做功冲程结束，活塞继续向下向上运动，进气门关闭，排气门打开，燃烧后的废气被活塞推出
缸外。这是最后一个冲程。
此后，活塞又由上向下运动，从此进入下一轮循环。在一个工作循环中有四个冲程，活塞往复两次，曲轴
转两周，对外做一次功。
（3）能的转化：在做功冲程燃气对活塞做功，内能转化为机械能。其余三个冲程靠消耗飞轮的机械能来
完成。
问题：
A.内能转化为机械能的过程是 冲程完成的。
B. 汽油机的构造由进气门，排气门， ，气缸，活塞，连杆， 组成。
C.活塞从气缸一端运动到另一端的 运动叫做一个冲程。
D.活塞在一个工作循环中有四个冲程，活塞往复 次，曲轴转 周，对外做一次功。
【答案】A.做功。B. 火花塞，曲轴。C.单向。D.两，两。
【解析】阅读短文，认真理解分析。答案就在短文里面找到。
