文档文本内容
第2 节 热机
课标要点
1. 了解热机的工作原理，知道热机是将内能转化为机械能的机器；
2. 认识内燃机，区分汽油机和柴油机的基本构造与特点；
3. 熟练掌握汽油机四冲程的工作过程、特点及能量转化；
4. 掌握内燃机转速、冲程、做功次数的相关计算；
5. 能区分汽油机与柴油机的异同点，解释生活中热机的应用。
学习重难
点
重点：热机的能量转化；汽油机四冲程的工作过程、特点；冲程与做功次数计算。
难点：区分四个冲程；辨析各冲程能量转化；内燃机转速相关计算题；汽油机与柴油机差异。
知识点
热机
1. 热机定义
利用内能做功的机械，统称为热机。
第十四章
内能的利用
2. 工作原理
通过燃料燃烧将化学能转化为内能，再通过做功将内能转化为机械能。
3. 常见热机分类
蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等。其中内燃机是生活中最常用的热机，分为汽油机和柴油机。
随学随练
1．（25-26 九年级上·贵州铜仁·阶段检测）近年来我国重大装备层出不穷，国人倍感自豪。下列装备的动力
装置不是热机的是（ ）
A．电动汽车
B．航母福建舰
C．国产大飞机C919
D．长征五号运载火箭
【答案】A
【详解】A．电动汽车的动力装置是电动机，主要把电能转化为机械能，不是热机，符合题意；
B．航母的动力装置工作时通过燃料释放内能并对外做功，属于热机，不符合题意；
C．国产大飞机C919 的航空发动机工作时通过燃料燃烧释放内能并对外做功，属于热机，不符合题意；
D．长征五号运载火箭的发动机工作时通过燃料释放内能产生高温高压气体喷出获得推力，属于热机，不符
合题意。
故选A。
2．（25-26 九年级上·山东菏泽·期末）如图所示是小明设计的简易热机模型，燃料燃烧后用它来加热密封的
易拉罐中的水，易拉罐的一侧开小孔后让蒸汽喷出，推动风车转动。此时工作物质是___________，该模型
可以看成是___________（选填“内燃机”或“外燃机”）。
【答案】
水蒸气
外燃机
【详解】[1]燃料加热密封易拉罐内的水，使水吸热汽化成水蒸气，水蒸气从开孔喷出推动风车转动，所以
工作物质是水蒸气。
[2]内燃机的燃料是在汽缸内部燃烧，而这个模型中燃料在外部加热易拉罐，故属于外燃机。
3．（25-26 九年级上·湖北武汉·阶段检测）如图所示是小明设计的简易热机模型，燃料燃烧后加热水产生水
蒸气，通常实验室用___________作热源，用它来加热密封的易拉罐中的水，易拉罐的一侧开小孔后让蒸汽
特别提醒：
1. 热机的核心能量转化：化学能→内能→机械能；
2. 热机是将内能转化为机械能的装置，区别于电热器（电能转内能）。
喷出，推动风车转动。此时工作物质是___________。该模型可以看成是___________。（选填“内燃机”或“外
燃机”）
【答案】
酒精灯
水蒸气
外燃机
【详解】[1]物理实验室通常采用酒精灯给物体加热，即酒精灯作为热源。
[2][3]用酒精灯给水加热，水会汽化变为水蒸气，大量的水蒸气会从小孔喷出，推动风车转动，对风车做功，
将内能转化为机械能，因此工作的物质是水蒸气，该热机模型是在易拉罐外燃烧燃料，属于外燃机。
知识点
汽油机（重点）
1. 汽油机主要构造
气缸、活塞、火花塞、进气门、排气门、曲轴、连杆。
关键部件：火花塞（点火）、气门（进气、排气）、活塞（往复运动做功）。
2. 汽油机四冲程完整工作循环
汽油机一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，循环往复持续工作。
冲程
吸气冲程
压缩冲程
做功冲程
排气冲程
工作
示意图
（1）吸气冲程
进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，吸入汽油和空气的混合物；无能量转化。
（2）压缩冲程
进气门、排气门全部关闭，活塞向上运动，压缩气缸内混合气体；机械能转化为内能，气体内能增加、
温度升高。
（3）做功冲程（唯一做功冲程）
气门全部关闭，火花塞点火，燃料剧烈燃烧产生高温高压燃气，推动活塞向下运动，带动曲轴转动；
内能转化为机械能，为热机提供动力。
（4）排气冲程
排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，排出气缸内废气；无能量转化。
3. 汽油机工作循环核心规律（必考）
一个工作循环 = 4 个冲程 → 活塞往复2 次 → 曲轴转动2 圈 → 对外做功1 次。
随学随练
1．小花在制作简易热机模型的实践活动中，往瓶内喷入雾状酒精，点火使酒精燃烧，纸杯立刻飞起，纸杯
飞起过程中与四冲程汽油机中能量转化过程一致的是（ ）
A．做功冲程
B．压缩冲程
C．吸气冲程
D．排气冲程
【答案】A
【详解】纸杯飞起过程是内能转化为机械能，与四冲程汽油机中能量转化过程一致的是做功冲程。故选A。
2．（25-26 九年级上·江西宜春·期末）关于如图所示的某单缸四冲程汽油机说法正确的是（ ）
A．依靠飞轮惯性完成的是乙、丙、丁
B．四冲程汽油机在一个工作循环中工作过程依次是乙、丙、丁、甲
C．甲图中汽缸内气体温度会上升
D．丁图中机械能转化为内能
【答案】D
【详解】甲图：排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程；
乙图：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程；
丙图：两气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，内能转化为机械能；
丁图：两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能，汽缸内气体内能增大，温度升高；
A．四冲程汽油机只有做功冲程不需要飞轮惯性完成，吸气、压缩、排气冲程都依靠飞轮惯性，因此依靠惯
性的是甲、乙、丁，故A 错误；
特别提醒
1. 四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其余三个冲程依靠飞轮惯性完成；
2. 压缩冲程：机械能→内能；做功冲程：内能→机械能；其余冲程无能量转化。
B．一个工作循环的顺序是：吸气→压缩→做功→排气，即乙、丁、丙、甲，故B 错误；
C．甲是排气冲程，排出高温废气后，汽缸内气体温度会下降，故C 错误；
D．丁是压缩冲程，机械能转化为内能，故D 正确。
故选D。
3．如图a 为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b 为四冲程汽油机
的工作示意图。下列判断错误的是（ ）
A．图a 中气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力
B．图a 中气缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小
C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图b 中B 图所示的工作原理相似
D．图b 中汽油机一个工作循环的正确顺序是A→B→C→D
【答案】D
【详解】A．a 图中，气缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，其内能减小，同时推动活塞，使舰载机获得巨大的
牵引力，故A 正确，不符合题意；
B．图a 中气缸内的蒸汽推动活塞时，内能转化为机械能，蒸汽的内能减小，故B 正确，不符合题意；
C．根据气门的开闭情况和活塞的运动方向可以判断出：A 是吸气冲程、B 是做功冲程、C 是压缩冲程、D
是排气冲程，蒸汽弹射装置工作时内能转化为机械能，与汽油机的做功冲程相似，与图b 中B 图所示的工
作原理相似，故C 正确，不符合题意；
D．四冲程汽油机一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，所以汽油机一个工作循环的正确
顺序是A→C→B→D，故D 错误，符合题意。
故选D。
知识点
柴油机与汽油机的异同
1. 构造差异
汽油机顶部是火花塞；柴油机顶部是喷油嘴（无火花塞）。
2. 工作过程差异
（1）吸气冲程：汽油机吸入汽油和空气混合物；柴油机只吸入空气。
（2）点火方式：汽油机点燃式（火花塞点火）；柴油机压燃式（压缩空气升温，柴油自燃）。
3. 性能特点
柴油机压缩比更大、功率更大、更省油，多用于货车、拖拉机、轮船；汽油机转速快、噪音小，多用
于轿车、摩托车。
随学随练
1．下列关于热机的说法正确的是（ ）
A．热机都有吸气、压缩、做功、排气四个冲程
B．做功冲程将机械能转化为内能
C．火箭发动机属于热机
D．热机的大量使用对环境污染较小
【答案】C
【详解】A．内燃机一般具有吸气、压缩、做功、排气四个冲程，其他热机并不全具有这四个冲程，故A
错误；
B．做功冲程将内能转化为机械能，故B 错误；
C．火箭发动机是利用燃料燃烧获取的内能做功的设备，属于热机，故C 正确；
D．热机的大量使用对环境会造成严重的污染，如大气污染、噪声污染、热污染等，故D 错误。
故选C。
2．柴油机的构造与汽油机类似，图中__________是柴油机的做功冲程，乙冲程的能量转化是__________能
转化为__________能。
【答案】
甲
机械
内
【详解】[1]甲图中，进气门和排气门都关闭，喷油嘴喷油，气缸中柴油燃烧，推动活塞向下运动，是柴油
机的做功冲程。
[2]乙图进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩气缸内的空气做功，使气缸内空气温度升高，是压缩
冲程，将机械能转化为内能。
3．（25-26 九年级上·山东济宁·阶段检测）如图是一种常用“柴油平板夯机”，广泛应用于路面施工、场地填
土等多个方面。使用时柴油发动机提供动力，激荡器带动夯板上下运动。下列关于汽油机和柴油机的主要
区别，说法错误的是（ ）
特别提醒：汽油机和柴油机工作循环规律完全相同，均为：1 工作过程、4 冲程、2 圈、1 次做功。（1421）
A．构造上，汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机汽缸顶部有喷油嘴
B．吸气冲程中，柴油机吸入汽缸的是空气和柴油，汽油机吸入汽缸的是汽油
C．在压缩冲程末，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高
D．汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式
【答案】B
【详解】A．在构造上，汽油机汽缸顶部有火花塞，用于在做功冲程开始时点燃燃料；柴油机汽缸顶部有喷
油嘴，用于做功冲程开始时向汽缸内喷射柴油。故A 正确，不符合题意；
B．在吸气冲程中，汽油机吸入的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入的是纯净的空气。故B 错误，符合
题意；
C．柴油机的压缩比较大，在压缩冲程中，活塞对汽缸内的气体做功更多，使得气体内能增加更多，因此在
压缩冲程末，柴油机汽缸内气体的温度和压强比汽油机的高。故C 正确，不符合题意；
D．汽油机是利用火花塞产生电火花点燃燃料，属于点燃式；柴油机是依靠压缩空气使其温度升高到柴油的
燃点，使柴油自行燃烧，属于压燃式。故D 正确，不符合题意。
故选B。
题型
热机的识别
判断技巧：
看动力装置是否通过燃料燃烧获得内能，再将内能转化为机械能对外提供动力：若符合这一能量转化
过程，就属于热机；若依靠电能等其他能源转化为机械能提供动力，则不属于热机。
活学活用
1．（25-26 九年级上·陕西汉中·阶段检测）下列不属于
．．．热机应用的是（ ）
A．长征五号火箭液氢液氧发动机
B．纯电动汽车
C．歼-20 战机涡扇15 煤油发动机
D．喷气式飞机
【答案】B
【详解】喷气式飞机内部的发动机、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B 符合题意，ACD 不符合
题意。
故选B。
2．（24-25 九年级上·广东深圳·期中）近年来我国先进装备层出不穷，我们倍感自豪，如图所示装备的动力
装置与其他不同的是（ ）
A．玉兔号月球车
B．福建号航母
C．歼20 战机
D．C919 大型客机
【答案】A
【详解】月球车在月球运动，月球无空气，靠太阳能电池板，将太阳能转化为电能来工作，动力装置是电
动机；航母、战机、客机燃烧燃料，动力装置是热机，故A 符合题意，BCD 不符合题意。
故选A。
3．（25-26 九年级上·河南商丘·期末）（跨学科实践）柴油机是_________燃机，蒸汽机是_________燃机
（选填“内”或“外”），蒸汽机的工作物质是_________，这两种机器_________更安全，它们工作时能量是如
何转化的_________。
【答案】
内
外
水蒸气
蒸汽机
内能转化为机械能
【详解】[1]内燃机的定义是燃料在气缸内部燃烧的热机。柴油机工作时，柴油会直接喷入气缸内部，与空
气混合后点火燃烧，产生的高温高压气体直接推动活塞做功，因此属于内燃机。
[2]外燃机的定义是燃料在气缸外部燃烧的热机。蒸汽机的燃料在气缸外的锅炉中燃烧，通过加热锅炉里的
水产生能量，并不直接在气缸内燃烧，因此属于外燃机。
[3]蒸汽机的工作过程是：燃料在锅炉外燃烧，加热锅炉内的水，水变成高温高压的水蒸气，被送入气缸推
动活塞做功，所以它是蒸汽机的工作物质。
[4]蒸汽机的燃料在外部燃烧，气缸内的水蒸气压力相对稳定且可控，燃烧过程与气缸分离，即使出现故障，
风险也相对较低；柴油机的燃料在气缸内燃烧，内部压力极高，若气缸出现破裂等故障，高压气体会瞬间
释放，危险性更高。因此蒸汽机更安全。
[5]两种机器的能量转化路径一致，燃料燃烧时把化学能转化为内能，热机就是利用内能来做功的机器，工
作时把内能转化为机械能。
题型
内燃机工作过程中的能量转化
4．（25-26 九年级上·湖北孝感·期中）如图是我国古人利用牛角、艾绒和木质推杆等制作的一种点火器。取
火时一只手握住套筒，另一只手向内猛推推杆，推杆前端的艾绒就会被点燃。从能量转化的角度看，下列
说法正确的是（ ）
A．推杆的过程，内能转化为机械能
B．推杆时，套筒内气体的内能不变
C．艾绒的内能增加是通过做功的方式改变的
D．推杆的过程和四冲程汽油机的压缩冲程相似
【答案】D
【详解】A．推杆过程是机械能转化为内能，不是内能转化为机械能，故A 错误；
B．对气体做功后，套筒内气体的内能增加，故B 错误；
C．艾绒是通过吸收气体的热量增加内能，属于热传递改变内能，不是做功，故C 错误；
D．四冲程汽油机的压缩冲程中，活塞压缩气缸内气体做功，也是机械能转化为内能，和该推杆过程原理相
似，故D 正确。
故选D。
5. （25-26 九年级上·山东枣庄·期末）如图是我国古代流行于民间的走马灯。当点燃走马灯内的蜡烛时，燃
烧产生的高温气体便上升并推动纸风车和固定在转轴上的纸马转动。其能量转化和内燃机（ ）冲程类
似。
A．
B．
C．
D．
【答案】A
【详解】首先分析题干过程：点燃蜡烛后，燃烧使气体内能增加，高温气体推动纸风车和纸马转动，该过
程的能量转化是内能转化为机械能，接下来逐个分析选项：
A．图中两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是内燃机的做功冲程，该冲程能量转化为内能转化
为机械能，和走马灯的能量转化一致，故A 符合题意；
BD．图中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，该冲程没有能量转化，故BD 不符合题
意；
C．图中排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程，该冲程没有能量转化，故C 不符合题意。
故选A。
6．（25-26 九年级上·上海·期中）如图所示的实验装置进行了实验，随着试管内水和水蒸气的内能不断增加，
水沸腾后，盖在试管口上的塞子会受到水蒸气的压力而冲出，水蒸气的________能转化为塞子的机械能，
此过程的能量转化情况与四冲程汽油机的________冲程相似，是图中的________（选填“甲”或“乙”）
【答案】
内
做功
甲
【详解】[1][2]塞子冲出过程中，水蒸气对塞子做功，内能减小，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能。此
过程的能量转化情况与四冲程汽油机的做功冲程相似。
[3]甲图中，进气门、排气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程；乙图中，进气门、排气门都关闭，活塞
向上移动，是压缩冲程，因此与甲图相同。
题型
有关内燃机的计算
7．（25-26 九年级上·广东肇庆·期中）如图所示，是四冲程汽油机工作的部分冲程示意图，汽油机吸气冲程
吸入的是空气和___________的混合物，其中___________图是做功冲程，若汽油机飞轮转速1200r/min，则
1s 内汽油机对外做___________次功。
【答案】
汽油
甲
10
【详解】[1][2]汽油机吸气冲程吸进的是空气和汽油的混合物。甲图进气门和排气门关闭，火花塞点火，是
做功冲程。乙图进气门打开，活塞向下运动，是吸气冲程。
[3]飞轮转速为1200r/min，即20r/s，因为汽油机飞轮每转2r 做一次功，故1s 内汽油机对外做10 次功。
8．（25-26 九年级上·山东青岛·阶段检测）如图甲为一种经常在喜庆场合使用的手持礼炮，其结构简化图如
图乙所示。使用时，气罐内的高压气体推动纸筒内的彩条沿纸筒方向快速喷出，这说明力可以改变物体的
______，此过程中的能量转化与内燃机的_______冲程相同。若某单缸四冲程汽油机每秒做功30 次，则飞
轮的转速为_______r/min。
【答案】
运动状态
做功
3600
【详解】[1]气罐内的高压气体对纸筒内的彩条施加力，使原本静止的彩条沿纸筒方向快速喷出运动状态发
生改变。这说明力可以改变物体的运动状态。
[2]此过程中，气罐内高压气体的内能转化为彩条的机械能，内燃机的做功冲程中，将内能转化为活塞的机
械能，该过程的能量转化与内燃机的做功冲程相同。
[3]汽油机每秒内对外做功30 次，每分钟对外做功30
60
1800
´
=
次
次
飞轮转2 转，对外做功1 次，因此飞轮转3600 转，飞轮的转速为3600r/min。
9．（25-26 九年级上·河南周口·期末）如图所示是单缸四冲程汽油机某一冲程的工作示意图，该冲程是
________冲程。若该汽油机的转速是3600r/min，每次对外做功100J，则该汽油机的功率为________W。
【答案】
做功
3000/
3
3 10
´
【详解】[1]由图可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，根据单缸四冲程汽油机冲程的特点，
此冲程为做功冲程。
[2]已知汽油机转速为3600r/min，换算为每秒转速是3600 r / s=60r / s
60
因为四冲程汽油机一个工作循环飞轮转2 圈，对外做功1 次，所以每秒完成的工作循环数为60
30
2 =
个，即
每秒对外做功30 次。每次对外做功100J，则每秒做的功
30 100J
3000J
W =
´
=
根据功率公式
W
P
t
=
（
1s
t =
），可得功率
3 0 0 0 J
3 0 0 0 W
1s
W
P
t
=
=
=
基础通关
1．下列关于热机和环境保护的说法，正确的是（ ）
A．所有的热机都用汽油作燃料
B．汽车排出的尾气都是有毒气体
C．热机的大量使用会造成环境污染
D．热机所产生的噪声，可以被热机上的消声器完全消除
【答案】C
【详解】A．汽油机的燃料是汽油，柴油机的燃料是柴油，还有其它种类的热机，需要的燃料不同，所以热
机的燃料有许多种，故A 错误；
B．汽车排出的尾气中含有一氧化碳、氮氧化物等有毒气体，但主要成分是无毒的氮气、二氧化碳和水蒸气，
故B 错误；
C．热机的大量使用会排出大量废气，废气中含有有毒气体，所以会造成环境污染，故C 正确；
D．热机所产生的噪声，不可能被热机上的消声器完全消除，只能减小噪声，故D 错误。
故选C。
2．（25-26 九年级上·河北沧州·期末）年来我国先进装备层出不穷，我们倍感自豪。如图所示，装备的动力
装置不是使用热机的是（ ）
A．玉兔号月球车
B．福建号航母
C．100 坦克
D．长征五号火箭
【答案】A
【详解】A．玉兔号月球车是将电能转化为机械能，不是用热机来驱动的，故A 符合题意；
BCD．福建号航母、100 坦克、长征五号火箭都是将燃料燃烧释放的内能转化为机械能，属于热机，故BCD
不符合题意。
故选 A。
3．（25-26 九年级上·天津西青·阶段检测）在四冲程汽油机的工作过程中，做功冲程是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【详解】A．进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程，故A 不符合题意；
B．两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，故B 不符合题意；
C．两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，故C 符合题意；
D．排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程，故D 不符合题意。
故选 C。
4．（25-26 九年级上·湖北武汉·阶段检测）柴油机和汽油机都属于内燃机，下列有关说法中正确的是（ ）
A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气吸入汽缸
C．四冲程汽油机在工作过程中，进气门关闭的冲程是吸气冲程
D．在柴油机的压缩冲程中，活塞的机械能转化为密闭空气的内能
【答案】D
【详解】A．汽油机顶部是火花塞，柴油机顶部是喷油嘴，A 的说法刚好相反，故A 错误；
B．柴油机在吸气冲程中，只吸入空气，柴油是在压缩冲程末由喷油嘴喷入汽缸的，故B 错误；
C．四冲程汽油机的吸气冲程中，进气门是打开的，排气门关闭，故C 错误；
D．柴油机的压缩冲程中，活塞对密闭空气做功，将机械能转化为空气的内能，使空气温度升高，故D 正
确。
故选D。
5．（25-26 九年级上·广东佛山·期末）如下表所示是对汽油机和柴油机不同点进行对比的表格，其中正确的
是（ ）
序号
汽油机
柴油机
①
有火花塞
有喷油嘴
②
热机效率高
热机效率低
③
点燃式
压燃式
④
吸入燃油和空气的混合物
吸入柴油和空气的混合物
A．①
B．②④
C．②③
D．①③
【答案】D
【详解】①柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞，故①正确；
②柴油机比汽油机的效率高，故②错误；
③汽油机采用点燃式，柴油机采用压燃式，故③正确；
④在吸气冲程中，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合气体，柴油机吸入气缸的是空气，故④错误。
综上其中正确的是①③。
故选D。
6．（25-26 九年级上·广东·期末）如图是我国古代发明的取火器模型图，取火时要把推杆迅速推入牛角套筒。
与该过程的能量转化相同的是四冲程汽油机的（ ）
A．吸气冲程
B．压缩冲程
C．做功冲程
D．排气冲程
【答案】B
【详解】把推杆迅速推入牛角套筒时，套筒内空气被压缩，此过程中推杆对压缩套筒内空气做功，活塞的
机械能转化为筒内空气的内能，套筒内温度达到艾绒的着火点，与该过程的能量转化相同的是四冲程汽油
机的压缩冲程，故B 符合题意，ACD 不符合题意。
故选B。
【点睛】
7．（25-26 九年级上·山西晋城·期末）如图在塑料瓶内装入少量的液态乙醚，待乙醚蒸气充满整个塑料瓶后，
启动电子打火器，活塞瞬间飞出。“启动电子打火器，活塞瞬间飞出”的过程相当于热机的（ ）
A．吸气冲程
B．压缩冲程
C．做功冲程
D．排气冲程
【答案】C
【详解】启动电子打火器后，瓶内的乙醚蒸气被点燃，燃烧产生高温高压的燃气，燃气推动活塞瞬间飞出，
这是将燃气的内能转化为活塞的机械能。
A．进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，吸入燃料和空气的混合物，此冲程没有能量转化，故A 不
符合题意；
B．进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩燃料和空气的混合物，机械能转化为内能，故B 不符合题
意；
C．进气门和排气门都关闭，火花塞点火，燃料燃烧产生高温高压燃气，推动活塞向下运动，内能转化为机
械能，故C 符合题意；
D．排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，排出废气，此冲程没有能量转化，故D 不符合
题意。
故选C。
8．（24-25 九年级上·福建南平·阶段检测）某汽油机转速为1800r/min，则汽油机每秒对外做功___________
次。用水循环带走汽油机产生的热量，这是利用了水的___________较大的特性。
【答案】
15
比热容/比热
【详解】汽油机转速为
1800r
1800r/min
30r/s
60s
=
=
汽油机一个工作循环里，飞轮转2 圈对外做功1 次，因此每秒对外做功次数为
30r
15
2r/
n =
=
次
次
用水循环带走汽油机产生的热量，是利用了水的比热容较大的特性：相同质量的水和其他物质相比，温度
变化相同时能吸收更多热量，冷却效果更优。
9．汽油机一个工作循环要经历四个冲程，在四个冲程中，有_____ 个冲程要靠飞轮转动的能量来完成的；
汽油机的效率________ （选填“可以”或“不可以”）达到100%。
【答案】
三
不可以
【详解】在汽油机一个工作循环中，只有做功冲程对外做功，把内能转化为机械能，其它冲程是靠飞轮转
动的能量来完成的。
汽油机工作时，会因为散热、废气带走热量、机械摩擦等原因损失能量，任何热机的效率都不可能达到 100%。
10．（25-26 九年级上·江西南昌·期末）如图所示是四冲程汽油机工作过程中的__________冲程。为了降低
汽油机汽缸的温度，汽缸外有一个水箱体，使汽缸被水包围着，这是通过__________的方式减少汽缸内能
的。
【答案】
做功
热传递
【详解】[1]根据图示，进气门和排气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动，属于做功冲程。
[2]汽缸温度高，水的温度低，热量从汽缸传递到水中，这是通过热传递的方式改变内能的。
11．（25-26 九年级上·陕西安康·期末）如图是小明制作的汽轮机模型，在试管中装入适量的水，用酒精灯
加热，水沸腾后产生的蒸气就能冲击叶轮转动。蒸汽对叶轮做功使叶轮转动的过程中，将__________能转
化为了机械能，其能量转化过程与四冲程汽油机的____________冲程相似。汽油机常用水做冷却剂，是因
为水的____________较大。
【答案】
内
做功
比热容
【详解】[1][2]用酒精灯加热，水沸腾后产生的高温蒸气具有很大的内能，蒸汽对叶轮做功使叶轮转动的过
程中，将蒸汽的内能转化为叶轮的机械能。在四冲程汽油机的做功冲程中，将燃料燃烧释放的内能转化为
机械能，故该装置的能量转化过程与四冲程汽油机的做功冲程相似。
[3]水的比热容较大，和其他物质相比，在质量和升高相同的温度时，水吸收的热量更多，冷却效果较好，
故汽油机常用水做冷却剂。
12．（25-26 九年级上·江西赣州·阶段检测）2022 年6 月5 日上午，神舟十四号载人飞船搭载长征二号运载
火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。“神舟十四号”火箭使用液态氢作为燃料是因为液态氢的_______较大；
若汽油机飞轮转速为1800r/min 则该汽油机每秒钟完成_______个工作循环。
【答案】
热值
15
【详解】[1]火箭发动机常利用液氢作为燃料，是因为这种燃料具有热值大的特点，燃烧相同质量的液氢和
其他燃料，液态氢气放出的热量更多。
[2]汽油机一个工作循环中，飞轮转动2 周，汽油机飞轮转速为1800r/min=30r/s，每秒转动30 圈，因此该汽
油机每秒完成15 个工作循环。
13．（25-26 九年级上·河北沧州·期中）如图，是汽油机的______冲程，若该汽油机飞轮转速为1800r/min，
则每秒钟对外做功______次。
【答案】
压缩
15
【详解】[1]由图可知，两气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程。
[2]在四冲程内燃机的一个工作循环中，完成4 个冲程，并对外做功1 次，曲轴和飞轮转2 圈，一台单缸四
冲程汽油机的飞轮转速为1800r / min
30r / s
=
每秒钟完成15 个工作循环，对外做功15 次。
14．（25-26 九年级上·广东中山·阶段检测）如图所示，在试管内装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，
水蒸气会把木塞冲开，有的同学由这个装置联想到内燃机。
(1)水蒸气冲开木塞，水蒸气对木塞_______，水蒸气的温度_______（填“升高”、“降低”或“不变”），内能
________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
(2)水蒸气冲开木塞的过程，________能转化成________能。
【答案】(1)
做功
降低
减小
(2)内
机械
【详解】（1）[1]水蒸气不断膨胀，对木塞施加了力，而且木塞在力的作用下移动了一段距离，所以水蒸气
冲开木塞，是水蒸气对木塞做功。
[2][3]水蒸气对木塞做功，自身的内能会转化为木塞的机械能，所以水蒸气的温度降低，内能减小。
（2）[1][2]水蒸气冲开木塞的过程，试管口处的“白雾”，是水蒸气液化成小水滴形成的，说明水蒸气的温度
降低了，内能减小了。而木塞的机械能增加，所以整个过程是水蒸气的内能转化成木塞的机械能。
15．（25-26 九年级上·安徽亳州·阶段检测）物理老师在课堂上做了如图所示的3 个实验。
(1)如图甲所示，为气体扩散的演示实验，两个瓶中分别装有空气和二氧化氮气体，其中空气密度小于二氧
化氮气体的密度。那么为了增加实验的科学性，下面一只瓶里装的气体应是______。
(2)乙图中，水沸腾后，盖在试管口上的橡皮塞会被冲出。这一过程中的能量转化情况与四冲程汽油机的
______冲程相似（选填“压缩”或“做功”）。
(3)图丙里烧瓶内盛少量水，用塞子塞紧后，用打气筒往瓶里打气。当塞子从瓶口跳起来时，可以看到瓶内
出现白雾。这是由于瓶内的空气膨胀对外做功时，内能______（选填“增加”、“减少”或“不变”），温度降低，
使瓶内空气中的水蒸气______成小水滴。
【答案】(1)二氧化氮气体 (2)做功
(3)减少
液化
【详解】（1）空气密度小于二氧化氮气体的密度，为了避免气体自重对实验的影响，增加实验的可信度，
下面一只瓶里装的气体应是密度大的二氧化氮气体，此实验说明气体的分子在不停地做无规则运动。
（2）由图可知，试管内的水蒸气当用酒精灯加热一定程度时，水蒸气膨胀会对塞子做功，将水蒸气的内能
会转化为塞子的机械能；此过程与汽油机的做功冲程类似，在做功冲程中也是燃气的内能转化为活塞的机
械能。
（3）[1][2]用气筒向装有少量水的烧瓶里打气，瓶内气压增大，当气压把瓶塞从瓶口推出时，瓶内气体对瓶
塞做功，使气体自身的内能减少，温度降低，受温度降低的影响，瓶内空气中的水蒸气液化成小水滴，这
些小水滴就是看到的白气。
素养提升
16．（25-26 九年级上·山东滨州·阶段检测）火药是中国四大发明之一，《天工开物》中有记载：“红夷炮铸
铁为之，身长丈许，用以守城。中藏铁弹并火药数斗，飞激二里，膺其锋者为齑粉”。下列说法正确的是
（ ）
A．火药燃烧时可将火药的内能转化为化学能
B．燃气推动铁弹在炮膛中运动时将内能转化为机械能
C．燃气推动铁弹出膛的过程类似于内燃机的压缩冲程
D．铁弹发射后空气中弥漫着火药味不属于扩散现象
【答案】B
【详解】A．火药燃烧是化学变化，消耗化学能产生内能，是将化学能转化为内能的过程，故A 错误；
B．燃气推动铁弹在炮膛中运动时，燃气对外做功，将燃气的内能转化为铁弹的机械能，故B 正确；
C．燃气推动铁弹出膛的过程是内能转化为机械能，类似于内燃机的做功冲程，而压缩冲程是机械能转化为
内能，故C 错误；
D．空气中弥漫着火药味，是火药分子在不停地做无规则运动进入空气中，属于扩散现象，故D 错误。
故选B。
17．（25-26 九年级上·河北沧州·期末）《哪吒之魔童闹海》全球热映，电影中龙族拔下身上最硬的龙鳞，
给敖丙做出的万鳞甲，就像我们每个中国人，一次次托举让这部电影在短短16 天票房冲破百亿，让全球电
影榜清一色的美国旗里出现一抹中国红！电影中哪吒和敖丙能够联手冲破天元鼎，水火之力生成蒸汽冲破
巨鼎封印过程中，如图所示，能量转化与热机的冲程类似的是（ ）
A．压缩冲程，机械能转化为内能
B．做功冲程，内能转化为机械能
C．吸气冲程，无能量转化
D．排气冲程，无能量转化
【答案】B
【详解】题干中，蒸汽冲破巨鼎封印的过程，是蒸汽的内能对外做功，将内能转化为机械能。 热机的做功
冲程：燃料燃烧产生的内能对外做功，将内能转化为机械能，故B 符合题意。
故选B 。
18．一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是每分钟1200 转，则汽油机每秒内（ ）
A．完成20 个冲程，做功10 次
B．完成40 个冲程，做功40 次
C．完成40 个冲程，做功10 次
D．完成20 个冲程，做功20 次
【答案】C
【详解】单缸四冲程汽油机，一个工作循环，飞轮转2 圈，完成4 个工作冲程，做功1 次。已知飞轮转速
为1200r / min ，则该飞轮每秒钟转20 圈，完成40 个冲程，做功10 次。
故选C 。
19．（2026·广东珠海·一模）2025 年4 月24 日是第十个“中国航天日”，同学们制作了“水火箭”，“水火箭”
的发射，及其简易原理如图所示。当内部气压强大到一定程度时，水会冲开瓶塞从“水火箭”中向下喷出。下
列有关“水火箭”说法中正确的是（ ）
A．打气时，“水火箭”内气体的内能会增加
B．打气时，通过热传递改变空气的内能
C．“水火箭”加速起飞时将机械转化为内能
D．“水火箭”加速起飞时，相当于热机的压缩冲程
【答案】A
【详解】AB．打气时，外界对水火箭内的气体做功，通过做功的方式改变气体内能，将机械能转化为气体
的内能，因此气体内能会增加，故A 正确，B 错误；
CD．水火箭加速起飞时，内部气体的内能转化为水火箭的机械能，能量转化是内能转化为机械能，和热机
的做功冲程能量转化一致（压缩冲程是机械能转化为内能），故CD 错误。
故选A。
20．（24-25 九年级上·四川成都·期中）如图A，迅速来回拉动绳子看到塞子被顶出，塞子被顶出过程的能
量转化相当于B 图中的________（选填“甲”“乙”“丙”或“丁”）冲程能量转化过程。若四缸四冲程柴油机的转
速为3000r/min；1s 内该缸对外做功________次。
【答案】
乙
25
【详解】图A 中塞子被顶出时，是气体的内能转化为塞子的机械能，对应四冲程汽油机的做功冲程。
对B 图冲程判断：
甲中排气门打开，活塞向上，是排气冲程；
乙中气门都关闭，活塞向下，火花塞点火，是做功冲程，内能转化为机械能，和塞子被顶出的能量转化一
致；
丙中进气门打开，活塞向下，是吸气冲程；
丁中气门都关闭，活塞向上，是压缩冲程，机械能转化为内能。
柴油机转速
3000
3000 / min
50 /
60
r
r
r s
s
=
=
即每秒飞轮转50 转。四冲程柴油机每飞轮转2 圈，单个气缸对外做功1 次，因此1s 内该缸对外做功50
25
2 =
次。
21．（24-25 九年级上·辽宁盘锦·开学考试）汽油机是热机的一种，如图甲所示是一台单缸四冲程汽油机工
作状态示意图，由图可以看出，此冲程的能量转化情况与________（选填“乙”或“丙”）图相同。若汽油机
1s 内对外做功15 次，则其曲轴的转速为________r/min。为了降低汽油机汽缸的温度，汽缸外有一个水箱体，
使汽缸被水包围着，这是通过________的方式减少汽缸的内能。
【答案】
乙
1800
热传递
【详解】图甲中两气门关闭，火花塞点火且活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，图乙中水
蒸气膨胀做功将塞子冲出，也是内能转化为机械能，故能量转化情况与乙图相同。
四冲程汽油机每完成一个工作循环对外做功1 次，曲轴转动2 圈。已知1s 内对外做功15 次，则1min 内做
功15 60
900
´
=
次，故曲轴转速为1800r/min 。
汽缸被水包围，热量从高温的汽缸传递给低温的水，这是通过热传递的方式减少汽缸的内能。
22．（25-26 九年级上·陕西汉中·期末）如图所示是四冲程汽油机的某一冲程示意图，该冲程中的能量转化
情况是________。汽油机常用水做冷却剂，是因为水的________较大。某单缸四冲程汽油机飞轮的转速为
3000r/min，则活塞每秒对外做功________次。
【答案】
内能转化为机械能
比热容
25
【详解】由图可知，进气门和排气门均关闭，活塞向下运动，此为做功冲程。在此冲程中，气缸内的气体
膨胀推动活塞做功，将内能转化为机械能。
汽油机工作时会产生大量热量，需要冷却。因为水的比热容较大，在质量相同、升高温度相同时，水能吸
收更多的热量，所以常用水做冷却剂。
四冲程汽油机飞轮每转2 圈，完成一个工作循环，对外做功1 次。飞轮每秒的转数
3000r
50r/s
60s
n =
=
每秒对外做功的次数
50
25
2
2
n
N =
=
=
次
23．（2026·江苏镇江·模拟预测）若一台四冲程汽油机的汽缸面积为50cm2，活塞行程为0.1m。做功冲程燃
气的平均压强为
5
6 10 Pa
´
，飞轮转速为1800r/min，那么该汽油机1 分钟内对外做功_________次，工作时
汽缸内气体对活塞的平均压力为_________N。这台汽油机的功率是_________W。
【答案】
900
3000
4500
【详解】[1]四冲程汽油机每个工作循环飞轮转2 圈，对外做功1 次。飞轮转速为1800r/min，故1 分钟内做
功次数为
1800
900
2
n =
=
[2]工作时汽缸内气体对活塞的平均压力为
5
4
2
6 10 Pa
50 10 m
3000N
F
pS
-
=
=
´
´
´
=
[3]每次做功冲程做的功
3000N 0.1m
300J
W
Fs
=
=
´
=
1 分钟内做的总功
5
900 300J
2.7 10 J
W
nW
=
=
´
=
´
总
汽油机的功率
5
2.7 10 J
4500W
60s
W
P
t
´
=
=
=
总
24．（25-26 九年级上·湖南湘西·期末）如图是某单缸四冲程汽油机工作循环的________冲程，若其功率为
10kW，飞轮转速为2400r/min，则该冲程工作一次能对外做功________J。
【答案】
做功
500
【详解】[1]由图可知，两个气门关闭、活塞向下运动，为做功冲程。
[2]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；则汽油机每秒钟内完成20 个工作循环，要经过80 个冲程，活塞往复运动40 次，对外做功
20 次。即做功一次所用的时间为1 s
20 ，所以该冲程工作一次能对外做功
3
1
10 10 W
s=500J
20
W
Pt
=
=
´
´
25．某单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1200r/min，则1s 内该汽油机对外做功__________次，若1 次对外做
功100J，则该发动机的输出功率为__________W。
【答案】10
1000
【详解】[1]某单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1200r/min，则1s 内飞轮转动20r，飞轮转动2r 对外做功1 次，
则1s 内该汽油机对外做功10 次。
[2]1s 内对外做的功为
10 100J
1000J
W =
´
=
输出功率为
1000J
1000W
1s
W
P
t
=
=
=
迁移创新
26．（25-26 九年级上·四川达州·阶段检测）如图为四缸发动机的工作原理图：内燃机通过连杆把四个汽缸
的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功冲程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其
他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程。
排量
2.0L
输出功率
120kW
转速
6000r/min
(1)发动机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将 ___________能转化为
___________能。
(2)有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示。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。
①单缸排量V= ___________L，该发动机工作时在5s 内做功___________J。
②正常工作过程中，发动机中单缸每次做功W= ___________J。
(3)在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV，式中p 表示燃气对活塞的压强，则
p=___________Pa、（1L=10﹣3m3）
【答案】(1)内
机械 (2) 0.5
6×105
600
(3)1.2×106
【详解】（1）[1][2]做功冲程中燃气内能转化为活塞机械能，再通过曲轴飞轮输出，使汽车运动。
（2）[1]由题可知，排量2.0L 是四个汽缸工作容积总和，所以
2.0L
0.5L
4
=
=
单缸排量
[2][3]由题可知，转速
6000r/min=100r/s
n =
；
单缸四冲程汽油机，一个工作循环，有四个冲程，飞轮转两圈，对外做功一次，该汽车是四缸，则每秒做
功次数为50
/ s
4
200
/
´
=
次
次秒，输出功率
5
120kW
1.2 10 W
P =
=
´
所以1s 内做功
5
1.2 10 J
W
P t
=
´ =
´
总
所以5s 做功为
5
5
5
5 1.2 10 J=6 10 J
W
= ´
´
´
总
每次做功（单缸一次做功冲程）能量：
5
1.2 10 J
600J
200
W
´
=
=
单次
（3）由（2）可知单缸一次做功
600J
W =
，单缸排量
3
3
0.5L
0.5 10 m
V
-
=
=
´
，所以
6
3
3
600J
1.2 10 Pa
0.5 10 m
W
p
V
-
=
=
=
´
´
27．随着时代的发展，汽车已经进入百姓家庭。如图是汽车柴油机的气缸与活塞的简化示意图，柴油机的
点火方式为压燃式，在压缩冲程中将空气温度压到柴油的着火点。提示：描述密闭气体状态的参数有压强
P，体积V，温度T（T 为热力学温度，单位是开尔文，符号“K”）；其三者的关系为PV
C
T
=
（C 为常数），
且T=t273
（1）若某汽车的质量是2.1t，那么它的重力是多少？（g 取10N/kg）
（2）压缩冲程中将机械能转化为_____能？
（3）若气缸内密闭空气的初始温度为t1=27℃，则相当于热力学温度T1 是多少？
（4）柴油的着火点约为480K。若密闭空气的体积被压缩到原来的1
10 ，压强将增大为原来的16 倍。结合第
（3）小问，试通过计算，判断此时能否将柴油点燃？
【答案】（1）21000N ；（2）内；（3）300K；（4）此时能将柴油点燃
【详解】解：（1）若某汽车的质量是
m=2.1t=2100kg
那么它的重力是
G=mg=2100kg×10N/kg=21000N
（2）柴油机的压缩冲程中，是将机械能转化为内能。
（3）若气缸内密闭空气的初始温度为t1=27℃，则相当于热力学温度
T1=t+273=27+273=300K
（4）由题知，气缸气体压强p，体积V 及温度T 满足pV=C 这—方程，所以压缩前
p0V=C×300K……①
压缩后
1
10
p
V
C T
´
=
´
内
……②
由题意知，
0
16
p
p
=
内
¸
①
②解得：T=480K，由题知，柴油的着火点约为480K，柴油能燃烧。
答：（1）若某汽车的质量是2.lt,那么它的重力是21000N ；
（2）压缩冲程中将机械能转化为内能；
（3）若气缸内密闭空气的初始温度为t1=27℃，则相当于热力学温度T1 是300K；
（4）此时能将柴油点燃。
28．（25-26 九年级上·广东·阶段检测）阅读短文，回答问题。
汽车发动机
发动机是汽车的动力源。汽油机以汽油为燃料，使活塞在气缸中往复运动，一个工作循环经历进气、压缩、
做功和排气四个冲程，汽油机的性能和汽缸排量有关。汽缸排量指活塞一个冲程中活塞在气缸内通过的容
积，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（冲程长度）。如果发动机有若干个气缸，所有气缸“工作容
积”之和称为发动机排量，实际汽车往往采用多缸发动机。
如图所示发动机有4 个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4 个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个汽
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吸气、压缩和排
气冲程。
(1)汽油机工作时燃料燃烧，将化学能转化为______能再转化为______能。
(2)若汽车发动机以恒定功率输出，在爬坡的时候减慢车速，______就会增大。
(3)四缸发动机中1 号汽缸在做功冲程中，4 号汽缸所处的冲程是______。
A．吸气 B．压缩 C．做功 D．排气
(4)若一个汽缸排量为V，燃气对活塞的平均压强为p，则一个做功冲程中燃气对活塞所做的功为______（用
字母表示）。
(5)当发动机转速为3000r/min 时，则发动机每个工作循环所需要的时间为______s；设做功冲程燃气对活塞
的平均压强是
0p ，发动机排量为V排，则发动机转速为r/s
n
时，该轿车的输出功率P 与发动机排量为V排的
关系式为______。
A．
0
2
np V排 B．
0
np V排 C．
0
2np V排 D．
0
4np V排
【答案】(1)
内
机械 (2)牵引力
(3)A
(4) pV (5)
0.04
A
【详解】（1）[1][2]内燃机工作时，燃料燃烧，将燃料的化学能转化为内能，再通过活塞推动缸内气体做功，
将内能转化为机械能。
（2）因为发动机的功率
W
Fs
P
Fv
t
t
=
=
=
，即功率一定时，降低速度是为了增大牵引力。
（3）ABCD．四汽缸发动机，各个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吸气、压缩和排气冲程，据图可知四缸发动机中1 号汽缸在做功冲程中；2 号和3 号活
塞是向上运动的，应该是排气或压缩冲程；4 号活塞向下运动，汽缸所处的是吸气冲程，故BCD 不符合题
意，A 符合题意。
故选A。
（4）在做功冲程，活塞移动的距离为L，发动机的单缸排量V
SL
=
，燃气对活塞所做的功
W
FL
pSL
pV
=
=
=
（5）[1]在发动机工作中，飞轮转2 周完成一个工作循环，所以发动机转速为3000r/min 时，1min 完成1500
个工作循环，每个工作循环所需要的时间为
60 s
0.04s
1500
t =
=
[2]设做功冲程燃气对活塞的平均压强为
0p ，发动机排量为V排，则一个活塞的排气量1
4V排，做功冲程燃气
对一个活塞的平均压力
0
F
p S
=
，每个做功冲程燃气对一个活塞做的功
0
0
0
1
4
W
FL
p SL
p V
=
=
=
排
发动机转速为r/s
n
时，燃气对活塞做功的功率
0
0
0
1
4
1
2
2
p V
np V
W
P
t
n
=
=
=
排
排 ，故BCD 不符合题意，A 符合题
意。
故选A。
