9. 如图所示为“走马灯”，点燃底部蜡烛，热空气上升驱动扇叶转动，观众惊奇地看到纸片小马的影子动了起来.热空气上升驱动扇叶转动的这个过程中，能转化为能，这与四冲程汽油机的冲程的能量转化情况相同.若该汽油机飞轮的转速是4 200 r/min，则汽油机每秒钟对外做功次.

9. 内 机械 做功 35

【分析】首先理解走马灯的工作原理：点燃蜡烛后，内部空气受热，内能增加，热空气上升时推动扇叶转动，将内能转化为机械能；再联系四冲程汽油机的能量转化，做功冲程是内能转化为机械能，与该过程一致；最后根据飞轮转速计算做功次数，需先转换转速单位，再结合四冲程汽油机每2转做功1次的规律计算。
【解析】1. 热空气上升驱动扇叶转动时，消耗了热空气的内能，使扇叶获得机械能，因此是内能转化为机械能；2. 四冲程汽油机的做功冲程中，燃气膨胀做功，将内能转化为机械能，与上述过程的能量转化情况相同；3. 飞轮转速为4200 r/min，换算为每秒转速：$4200÷60 = 70\ \mathrm{r/s}$；四冲程汽油机每完成一个工作循环，飞轮转2圈，对外做功1次，因此每秒对外做功次数为：$70÷2 = 35$次。
【答案】内；机械；做功；35
【知识点】能量转化、热机冲程、热机转速计算
【点评】本题结合生活中的“走马灯”考查物理知识，将能量转化与汽油机工作原理结合，难度适中，需掌握热机的工作过程及转速与做功次数的关系。
【难度系数】0.6

10.（邗江区校级一模）如图甲所示的某品牌插秧机使用北斗导航，农民只需在作业前进行相关设定，即可实现24小时无人值守自动作业.该插秧机工作时使用四冲程汽油机，图乙中汽油机处于冲程.如果该汽油机飞轮的转速是60 r/s，则汽油机1 min对外做功次.

10. 压缩 1 800

【分析】要确定汽油机的冲程，需观察气门的开闭状态和活塞的运动方向；计算汽油机1分钟对外做功次数时，需利用四冲程汽油机的工作规律：飞轮每转2圈，完成一个工作循环，对外做功1次。首先看乙图，两个气门关闭，活塞向上运动，据此判断冲程；再结合飞轮转速计算总转数，进而算出做功次数。
【解析】1. 冲程判断：图乙中，汽油机的进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，符合压缩冲程的特征，因此该冲程为压缩冲程。2. 做功次数计算：已知飞轮转速是60 r/s，1分钟（60秒）内飞轮转动的圈数为 $60 \, \mathrm{r/s} × 60 \, \mathrm{s} = 3600 \, \mathrm{r}$。四冲程汽油机每2圈飞轮转动对应1次做功，所以1分钟内对外做功次数为 $3600 ÷ 2 = 1800$ 次。
【答案】压缩；1800
【知识点】汽油机冲程判断、汽油机工作原理
【点评】本题考查汽油机的冲程识别和做功次数计算，是热机部分的基础知识点，需牢记四冲程汽油机各冲程的特点及飞轮转速与做功的关系。
【难度系数】0.5

11.某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30 cm²，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50 mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×10⁵ Pa.

(1)该汽油机的四个冲程的顺序是 .
(2)压缩冲程的能量转化是 .
(3)做功冲程中燃气对活塞的平均压力是.
(4)一个做功冲程中燃气对活塞做的功是.
(5)若飞轮转速为3 600 r/min，则该汽油机的平均功率为 W.

11.(1)乙、甲、丁、丙
(2)机械能转化为内能
(3)2 700 N
(4)135 J
(5)4 050

【分析】
要解决本题，需掌握单缸四冲程汽油机的冲程判断方法（根据气门开闭状态和活塞运动方向）、压缩冲程的能量转化，以及压力、功、功率的相关计算公式。首先通过气门和活塞运动判断四个冲程的顺序；再利用压强公式计算压力，结合冲程移动距离计算功，最后根据飞轮转速和做功次数计算平均功率。
【解析】
(1) 四冲程汽油机的冲程判断：
乙图：排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，为排气冲程；
甲图：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，为吸气冲程；
丁图：两气门均关闭，活塞向下运动，为做功冲程；
丙图：两气门均关闭，活塞向上运动，为压缩冲程；
因此四个冲程的顺序为乙、甲、丁、丙。
(2) 压缩冲程中，活塞对气缸内的气体做功，消耗机械能，使气体内能增加，故能量转化是机械能转化为内能。
(3) 根据压强公式 $ p = \frac{F}{S} $，可得燃气对活塞的平均压力 $ F = pS $。
单位换算：$ S = 30\ \mathrm{cm}^2 = 30 × 10^{-4}\ \mathrm{m}^2 = 3 × 10^{-3}\ \mathrm{m}^2 $，
代入数据：$ F = 9.0 × 10^5\ \mathrm{Pa} × 3 × 10^{-3}\ \mathrm{m}^2 = 2700\ \mathrm{N} $。
(4) 一个做功冲程中燃气对活塞做的功 $ W = Fs $，
单位换算：$ s = 50\ \mathrm{mm} = 0.05\ \mathrm{m} $，
代入数据：$ W = 2700\ \mathrm{N} × 0.05\ \mathrm{m} = 135\ \mathrm{J} $。
(5) 飞轮转速 $ 3600\ \mathrm{r/min} = 60\ \mathrm{r/s} $，四冲程汽油机每2转完成一个工作循环，每个工作循环做功1次，因此每秒做功次数为 $ \frac{60}{2} = 30 $ 次。
平均功率 $ P = \frac{W_{\mathrm{总}}}{t} = \frac{30 × 135\ \mathrm{J}}{1\ \mathrm{s}} = 4050\ \mathrm{W} $。
【答案】
(1) 乙、甲、丁、丙；(2) 机械能转化为内能；(3) 2700 N；(4) 135 J；(5) 4050
【知识点】
四冲程汽油机工作原理、压强与压力计算、功与功率计算
【点评】
本题综合考查了汽油机的冲程判断、能量转化及相关力学计算，需熟练掌握冲程判断方法和公式的应用，是初中物理热学与力学结合的典型题目，难度适中。
【难度系数】
0.6

12. 某杂志曾评出一个奇思妙想的发明——“六冲程引擎”.在这种引擎完成四冲程工作后，会把水注入气缸，让水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力.第六冲程让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入气缸的水.“六冲程引擎”中的第五冲程相当于四冲程汽油机的冲程，该冲程中将能转化为能；水蒸气的内能.
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12. 做功 内 机械 减少

【分析】
要解决这道题，需先明确四冲程汽油机各冲程的作用及能量转化：四冲程汽油机的做功冲程是高温高压燃气推动活塞对外做功，将内能转化为机械能。题目中“六冲程引擎”的第五冲程是水蒸气带动活塞运动产生动力，本质是对外做功，与做功冲程的功能一致；该过程中水蒸气对外做功，自身内能会减少。
【解析】
1. 判断冲程：四冲程汽油机的做功冲程是对外做功提供动力的冲程，“六冲程引擎”第五冲程中水蒸气推动活塞运动产生动力，与做功冲程作用相同，故相当于做功冲程。
2. 能量转化：做功冲程中，内能转化为机械能，因此该冲程是水蒸气的内能转化为活塞的机械能。
3. 内能变化：水蒸气对外做功，自身的内能会减少。
【答案】
做功 内 机械 减少
【知识点】
内燃机的冲程、能量转化
【点评】
本题结合创新发明“六冲程引擎”考查内燃机相关知识，核心是理解做功冲程的特点及能量转化规律，属于基础识记类题目，难度较低。
【难度系数】
0.6

13. 近代的光学发动机在气缸或活塞上改造出光学通道，使光学信号通过探测装置进行采集和处理，在不破坏缸内工作过程的条件下获得真实信息. ，当光从窗口射入时，化学反应室中的四氧化二氮气体($\ce{N_{2}O_{4}}$)经光照分解，使室内气压增大，从而推动活塞向右移动；若无光射入，活塞则向左移动；控制光照即可实现活塞往复运动. 当无光射入时，活塞的移动过程相当于汽油机工作的冲程.

13. 压缩

【分析】要解决此题，需先明确汽油机各冲程的活塞运动特点，再结合题目中活塞的移动情况分析对应过程。汽油机的压缩冲程是活塞压缩气缸内气体，做功冲程是燃气推动活塞运动；本题中，无光时反应室气压减小，活塞向左移动，该过程是活塞移动压缩反应室气体，与汽油机压缩冲程的活塞运动特点匹配。
【解析】汽油机的四个冲程里，压缩冲程的特征是活塞向上（或向内）运动，压缩气缸内的气体，属于机械能转化为内能的过程；做功冲程是燃气膨胀推动活塞向外运动，内能转化为机械能。本题中，无光射入时，化学反应室气压降低，活塞向左移动，此过程是活塞移动压缩反应室内的气体，和汽油机压缩冲程中活塞压缩气体的过程一致，因此该移动过程相当于汽油机的压缩冲程。
【答案】压缩
【知识点】汽油机冲程、气体压强与体积的关系
【点评】本题结合光学发动机的工作原理，考查汽油机冲程的判断，需要学生理解各冲程的核心特征，将装置的活塞运动与汽油机冲程对应起来，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5