暑假预习作业08 机械能与内能的相互转化（预习培优）原卷版

一、热机

1.热机是热力发动机的简称，它是将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的内能转化为机械能的装置。

2.内燃机是最常见的一种热机，按照所使用燃料的不同，内然机可分为汽油机、柴油机和天然气发动机

等。

3.汽油机

（1）构造

（2）冲程：活塞在气缸内往复运动时，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。

（3）工作过程

吸气冲程：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被吸入汽缸。

压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，温度升高，机械能转化为内

能。

做功冲程：当活塞到达汽缸顶端时，火花塞打火，使燃料混合物猛烈燃烧，产生高温、高压的气体,

推动活塞向下运动，内能转化为机械能。

排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，将废气排出汽缸。

（4）在四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其他三个冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的

惯性带动活塞完成，周而复始，使汽油机连续转动下去。

二、燃料的热值

1.燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比，叫作这种燃料的热值。燃料的热值用q表示，单位是焦

/千克，符号为J/kg.

2.燃料燃烧放出的热量计算公式：Q放=mq或。放=vq

3.热机的效率（】］）：用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。

4.计算公式：7=^21><100%

Q完全

基础检测

1.小丽认为现在人们用擦火柴点火和古代人们用“钻木取火”的方法取得火种在原理上是相同的。你

（选填“同意”或“不同意”）她的观点，因为此过程都是利用机械能转化为能。

2.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%。

3.2026年4月140,我国力箭一号遥十二运载火箭成功发射。火箭工作时，完全燃烧9kg固态燃料，若

燃料热值（^=4,0xl05J/kg）,则这些燃料完全燃烧放出的热量为Jo

4.如图所示为汽油机冲程的示意图，该过程中进气门和排气门均关闭，活塞在曲轴带动下向上运

动，将活塞的能转化为气缸内气体的内能。

5.把一瓶汽油倒去一半，则剩下的汽油（）

A.比热容变为原来的一半，热值不变

B.热值变为原来的一半，比热容不变

C.热值和比热容都变为原来的一半

D.比热容和热值均不变

6.关于燃料的热值，以下说法中正确的是（）

A.燃料燃烧时，质量越大，热值越大

B.某种燃料在燃烧时放出的热量与其质量之比叫做这种燃料的热值

C.燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关

D.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小

7.热机在人类生活中发挥着重要的作用，下列有关说法正确的是（）

A.热机工作过程中，将机械能转化为内能

B.热机的使用不会造成环境污染

C.热机中燃料燃烧放出的能景全部用来做功

D.改进热机性能，可以有效利用资源，减少排放污染

8.题图为四冲程内燃机的做功冲程示意图，此冲程中气缸内的气体（）

A.体积变大，内能转化为机械能

B.体积变大，机械能转化为内能

C.体积变小，内能转化为机械能

D.体积变小，机械能转化为内能

9.2026年4月7口长征八号运载火箭以“一箭十八星”方式，将千帆星座第七批组网卫星送入预定轨道。该

火箭发动机以液氢为主要燃料。下列说法正确的是（）

A.燃料燃烧越充分，发动机效率越高B.火箭燃料燃烧一部分后，热值变小

C.液氢燃料温度低至-253C,内能为零D.火箭发动机不属于热机

10.如图所示、古人利用牛角筒和燃烧的艾草制作简易装置，艾草燃烧产生的高温高压气体推动简内部件

向外运动。“筒内部件被燃气推动”的能量转化方式，与汽油机的哪个冲程相同（）

A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程

11.我国在柴油机的研制上已将本体热效率突破53%。以下有关说法正确的是（）

A.柴油燃烧时它的热值减小

B.柴油机在吸气冲程中进入气缸的是柴油和空气的混合气年

C.柴油机的做功冲程，内能转化为机械能

D.柴油机尾气的柴油味越浓说明柴油燃烧越充分

I小试牛刀,

一.汽油机和柴油机的比较（共3小题）

1.关于汽油机和柴油机的下列说法不正确的是（）

A.汽油机吸入气缸里的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入气缸里的是空气

B.汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式

C.汽油机的做功冲程使汽车获得动力，其他三个冲程靠惯性完成

D.汽油机转速为3600r/min表示汽油机每秒对外做功15次

2.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,汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴

B.柴油机在吸气冲程中将柴油和空气的混合气吸入气缸

C.四冲程汽油机在工作过程口，进气门排气门都关闭的一定是压缩冲程

D,在柴油机的做功冲程中，活塞的机械能转化为密闭气体的内能

3.关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程说法正确的是（）

A.在压缩冲程中，内能转化为机械能B.吸气冲程时，汽油机吸入的是空气

C.只有做功冲程是燃气对外做功D.汽油机和柴油机的点火方式相同

二.汽油机的工作过程判断及相关计算（共5小题）（易错★）

4.如图甲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；图乙是汽油机的某个冲程，其曲轴转速为1200r/min,下列说法中正确的是（）

A.酒精燃烧过程中热值减小

B.蒸气冲击叶轮转动过程的能量转化与图乙所示冲程的能量转化相同

C.图乙中汽油机每秒对外做功10次

D.随着技术的越来越成熟，热机的效率可以达到100%

5.如图所示是某汽油机一个工作循环的四个冲程的示意图，若该单缸四冲程汽油机的转速为600r/niin,则

下列说法不正确的是（）

B.图甲冲程中的能量转化是机械能转化为内能

C.图乙冲程中吸入气缸内的物质只有空气

D.该汽油机每分钟对外做功300次，共经历了1200个冲程

6.如图A是四冲程汽油机的工作示意图，如图B是我国古代传统走马灯，点燃底部的蜡烛，上升的热空气

驱动扇叶转动，带动纸片小人转动。下列说法正确的是（）

A.图A中汽油机一个工作循环四个冲程的正确顺序是：乙、丁、甲、丙

B.图A中做功冲程中，燃料燃烧越充分，燃料的热值越大

C.图A中吸气冲程中，活塞向下运动，只有空气进入气缸

D.图B中热空气驱动扇叶转动时的能量转化过程与图A中乙冲程相同

7.如图所示是一台四冲程汽油机的冲程；若飞轮转速为1800r/min,则该汽油机每分钟完成

个工作循环；在一段时间内消耗了500g汽油，若这些汽油完全燃烧，则放出的热廉是

7

Jo（4汽油=4.6x1oJ；kg）

8.如图所示，图A、B、C、D是四冲程汽油机的工作示意图，图E、F是演示实验的示意图，B图是

冲程，与它原理相同的是________图（选填"E”或"F”）所示的演示实验。该汽油机飞轮转速为2400〃min,

则每秒对外做功次。

也总血叁I

ADCDEF

三.比较不同燃料的热值（共3小题）

9.如图所示，A、B、C三个实验装置完全相同，燃料质量都为10g,烧杯内液体的质量都相同。若比较不

同燃料的热值应选择两个装置，当温度计的示数变化相同时，燃料剩下的越多，则燃料的热

值（选填“越大'或“越小”）。若比较不同物质的吸热能力，当燃料燃烧相同时间，温度计示数

变化越大的那杯液体吸热能力更（选填"强''或"弱D。

|（）.小华学习了热学知识后，为了对比热容、热值的理解，设计如下实验，可完成吸热能力实验和热值实

验。甲、乙、丙三个装置，燃料和液体除种类不同之外，质量完全相同，其他装置完全相同。

——温度计温度计

'---液体a液体a

・nr*-

己4:燃料i燃料2

甲乙丙

图1图2

⑴为了研究不同物质的吸热能力，利用其中（甲/乙/丙）两幅图进行实验，根据数据做出了两种

液体的温度的时间变化的关系图，如图2所示;

①实验中不同物质的吸热多少是通过________来反映比较的（温度计示数变化/加热时间）；

②已知b液体的比热容是L8xl（）3j/（kg.℃）,则a液体的比热容是J/（kg℃）；

⑵为了研究不同燃料的热值，正确选择其中（甲/乙/丙）两幅图进行实验。在实验前用天平测出了

两烧杯中液体的质量相同、燃料的质量相同，这样可以通过________（温度计示数变化/加热时间）直观感

知哪种燃料的热值大。若。、。液体的比热容已知，记录相关数据，可以计算出吸收热量和燃料放出的热量,

从而计算燃料热值。但此方法计算的热值与实际燃料热值相比（偏大/偏小/不变）。

11.小宇和同学们设i|•了如图所示的实验，探究不同物质的吸热能力和不同燃料的热值大小，甲、乙、丙

三图中的装置完全相同，两种燃料的质量都是10g,烧杯中A、B两种液体的质量相同，密度不同。

温度计温度计温度计

100

BA

80

60

40

20

101520时间/min

T

（1）同学们首先探究了不同物质的吸热能力：

①他们选择甲、丙两组装置进行实验：

②实验中，通过比较（选填序号：A、温度计示数的变化；B、加热时间）来反映液体吸收热量

的多少；

③利用实验数据，同学们绘制了如图丁所示的两种液体的温度随加热时间的关系图像，由图像可知，液体

的吸热能力更强（选填"A”或"R”）；

（2）接下来，同学们比较了不同燃料的热值：

①他们选择甲、乙两组装置进行实验，在（选填序号：A、燃料完全燃烧；B、加热相同时间）

后，比较液体升高的温度，得出结论；

②在图甲装置中，若烧杯内的液体A为水，燃料1为酒精，通过记录的数据求出了酒精的热值，发现该热

值与实际相比（选填,'偏大""偏小''或"不变。

四.加热效率的计算（共5小题）（难

12.为了保护环境，全国各地都在大力推广使用天然气。某日，小明家使用（）.2n?的天然气，且这些天然气

完全燃烧放出的热量有50%被水吸收，则在标准大气压下可把kg的水从2CTC加热至沸腾

［纵然气=4.2x107J/m3,c水=4.2xltfJ/（kg-℃）］。

13.熨斗古代亦称“火斗”，最早出现于西汉，以青铜质地为主，在熨斗里加入温度高的水来熨平衣物，衣物

升温快是因为青铜的（填物质的物理属性）好；将质量为ikg温度为2（rc水加热至i（xrc倒入熨斗

里来熨平衣物，水需要吸收J的热量；若上述这些热量由燃烧焦炭提供，旦焦炭完全燃烧放出的热量

有40%被水吸收，则需完全燃烧kg的焦炭。［水的比热容为4.2xl（）3j/（kg.oc）,焦炭热值为3xlO?J/kg］

14.某物理兴趣小组的同学，用烘炉给10kg的水加热，同时绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化

的图线，假设煤炭在相同时间内燃烧的质量相同，且完全燃烧。已知在6min内完全燃烧了0.3kg的煤，则

煤完全燃烧放出的热量为J。在“()〜2min”、“2〜4min”和“4〜6min”三个时间段,时间段煤炉

热效率最高？这个最高时间段煤炉的热效率是。水的比热容为4.2xlO)/(kg,：C),煤的热值为

15.娟准备测量家中燃气灶正常工作时的效率，于是关闭了其它燃气设备。在标准大气压下，将质量是2kg,

初温是50c的水加热到沸腾，她观察到燃气表的读数，使用前是210.650?，使用后是210.75nf。［水的

比热容4.2xlOU/(kg.℃),天然气的热值为4.0xl07j/m3］。求:

(I)水吸收的热量：

(2)燃气灶正常工作时的效率。

16.如图所示为某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。水壶装入2L初温为25c的水，用卡式炉加热至

UXTC,消耗了0.025kg丁烷气体［水的比热容为4.2容为必电℃),丁烷的热值为4.8x10?J/kg］“