教科版版九年级上册物理第二章改变世界的热机单元练习题.doc

第二章 改变世界的热机
一、选择题
1.下列四种机器中，属于热机的是（   ）
A.抽气机 B.蒸汽机 C.发电机 D.滑翔机
2.关于热机的效率，下列说法正确的是（   ）
A. 蒸汽机的效率通常高于喷气发动机
B. 热机效率一定小于100%
C. 汽车排放的尾气，是城市环境污染的重要来源．目前有些新型燃料汽车，实现了“零排放”，它们的效率达到100%
D. 在完全无摩擦的道路上，汽车发动机可达到100%
3.下列现象与相关物理知识相符的是（   ）
A. 人游完泳上岸，风一吹，感到非常凉爽﹣﹣﹣﹣﹣蒸发散热有致冷的作用           B. 利用滑轮组运货物﹣﹣﹣﹣既省力又省功
C. 台风掀开屋顶的瓦﹣﹣﹣﹣﹣屋外空气流速快，压强大，屋内空气的流速慢，压强小           D. 神舟一号发射用液氢做燃料﹣﹣﹣﹣﹣因为氢的热值大
4.南海海底蕴藏有丰富的一种俗称“可燃冰”的冰状天燃气水合物资源，能源总量达到全国石油总量的 ，燃烧1m3可燃冰释放出的能量与164m3天然气相当，则“可燃冰”（　　）
A.具有较大的比热容
B.有较大的热值
C.具有较大的内能
D.具有较大的化学能
5.下列关于“热机”的说法中，正确的是　　）
A. 火箭发动机属于热机                                           B. 通过技术改进，热机效率可达100%
C. 热机常用水做冷却剂，是因为水的沸点高           D. 做功冲程将机械能转化为内能
6.我们知道：多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来连续工作的．关于压缩冲程的作用，下列说法正确的是（ ）
A. 将废气排出缸外     B. 完成对外做功     C. 吸进汽油和空气的混合物     D. 压缩燃料和空气的混合物
7.关于热机,下列说法中不正确的是（   ）
A. 四冲程汽油机在工作过程中,飞轮每转两周完成一次做功冲程          B. 四冲程内燃机的吸气、压缩、排气冲程是靠飞轮的惯性完成的
C. 柴油机的效率比汽油机的高,这是因为柴油的热值比汽油的大          D. 汽油机的压缩冲程将活塞的机械能转化为混合气体的内能
8.下列提高热机的效率的方法中，不可行的是（　　）
A. 减少各种热量损失                                              B. 加润滑油减少机器部件间的摩擦
C. 使燃料燃烧更充分些                                           D. 使用热值大的燃料
9.生活中常见的汽车和摩托车大多是采用四冲程汽油机来工作的．四冲程汽油机在一个工作循环中，下列说法不正确的是（   ）
A. 对外做功一次         B. 有两次能量转化         C. 曲轴转动两周         D. 压缩冲程把内能转化为机械能
10.下列说法中不正确的是（　　）
A. 燃料燃烧时将化学能转化为内能
B. 人类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧中获得的内能
C. 1kg的某种燃料燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值

D. 提高燃料的利用率，是节约能源的重要措施
11.煤的热值大于干木柴的热值，这里是指(    )
A. 煤比干木柴含有的热量多一些                             B. 烧煤比烧干木柴产生的温度高一些
C. 烧煤比烧干木烧产生的热量多一些                      D. 要使它们放出相同的热量，烧煤用的质量较少
12.如图所示是热机工作的一个冲程，则下列说法正确的是（   ）

A. 上图是热机的做功冲程                                       B. 热机在这个冲程是将化学能转化为内能
C. 这是压缩冲程，将机械能转化为内能                  D. 热机在这个冲程是将内能转化为活塞、飞轮的机械能
二、填空题
13.内燃机的一个工作循环有四个冲程，如图表示的是其中的________冲程．如果该机飞轮转速是1800r/min，则它10秒钟，活塞完成________个冲程，对外做功________次．

14.汽油机的效率通常只有20％～30%。造成有效能量损失的主要原因是：________。（写出一条即可）
15.如图所示，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“吸气”、“压缩”“做功”或“排气”）。

16.在汽油机的四个冲程中，机械能转化为内能的是 ________冲程．如图所示汽油机正在进行的是 ________冲程．已知汽油的热值为4.6×107J/kg，则完全燃烧100g汽油放出的热量为　 ________　J．
​
17.如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于________冲程，该冲程将机械能转化为________能，若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功________次、飞轮转过________圈.

18.热机的工作“特点”是：燃料的________ 能通过燃烧转化为________ 能，又通过做功，把 能转变成________ 能．
19.柴油机的飞轮转速是3600转/分，则每秒钟柴油机完成________次工作循环，燃气对活塞做功________次．
20.热机是将________能转化成机械能的机器，如图所示是汽油机的________冲程．美国《大众科学》杂志评出2019～2019年度奇思妙想十大发明，其中最引人注意的是“六冲程引擎”，这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力．第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸中的水．请你指出该“六冲程引擎”的一个优点：_______．

三、综合题
21.近年来，汽车逐步走进了普通百姓的家庭。

（1）汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程，一个气缸正常工作四个冲程的顺序是________（对图甲A，B，C，D重新排序）；
（2）一台单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为1800r/min，该汽油机每分钟做功________次，D图所示的汽油机冲程是通过________的方式改变燃气内能的。除此之外通过________也可改变物体内能；
（3）图乙所示为内燃机的能流图，内燃机的效率可表示为η=________；
（4）现在很多地方正在使用乙醇汽油。乙醇汽油是一种由乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的替代能源，其中普通汽油体积占90%，乙醇（即酒精）体积占10%．使用乙醇汽油的好处是________？（写出一条即可）
22.小明想比较不同燃料的热值．他利用图示完全相同的两套实验装置装了质量相同的酒精和碎纸片分别同时给质量和初温相同的水加热，比较相同时间内水升高的温度．
​
（1）小明实验方案中存在明显问题，请你帮他指出来．答：________ 
（2）小华针对小明方案中存在的问题，对方案的错误部分进行修改．简要写出修改后正确的实验方案．答：________ 
（3）为了正确完成实验，除了图示装置还需要的一个测量器材是________ 
（4）小华按正确方法进行实验后，发现（a）中温度计最后的示数是（b）中温度计最后示数的2倍，小华就认为酒精的热值是碎纸片的2倍的结论．这个结论是________ ．（选填“正确的”或“错误的”）
23.如图所示是一辆质量为1.2t的小汽车，以72km/h速度在一段平直公路匀速行驶了1h，油耗为6kg，它所受的阻力是车重的0.1倍（假设汽油完全燃烧，热值q=4.6×107J/kg）．

（1）这段时间内汽车牵引力做功？
（2）汽车发动机的效率是多少？
答案解析
一、选择题
1.【答案】B
【解析】 热机是将内能转化为机械能的机器，抽气机消耗机械能，故A不是热机；蒸汽机是将 内能转化为机械能的机器，B属于内燃机；发电机将机械能转化为电能，C不属于热机；滑翔机利用流速大小与压强关系工作的，D不属于热机；B符合题意，ACD不符合题意.
故答案为：B。
【分析】热机是利用内能转化为机械能的装置，蒸汽机是热机.
2.【答案】B
【解析】 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就是热机的效率，在工作过程中，损失的能量越少，热机的效率越高；A、蒸汽机的燃料是在机器的外部燃烧，热量损失最多，能量利用效率最低；故A错误；B、热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率不可能达到100%；故B正确；C、目前有些新型燃料汽车，虽然实现了“零排放”，减少了污染，提高了效率，但效率不会达到100%；故C错误；D、在完全无摩擦的道路上，汽车发动机的效率可以提高，但不可能达到100%；故D错误．故选B．
【分析】（1）热机效率的概念：用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比．在工作过程中，损失的能量越少，热机的效率越高．（2）任何机器的都不可避免的做额外功，效率不可能达到100%．
3.【答案】D
【解析】 A、游完泳上岸后被风一吹感到较冷，是因为风加快了身上水分的蒸发，蒸发要吸热有致冷的作用，A不符合题意；
B、使用任何机械都不省功，故利用利用滑轮组运货物只省力不能省功，B不符合题意；

C、风刮过屋顶，屋顶上方的空气流动速度大，压强小；屋内空气流动速度小，压强大，屋顶受到向上的压强大于向下的压强，受到的向上的压力大于向下的压力，产生一个向上的压力差，将屋顶掀开，C不符合题意；
D、神舟一号发射用液氢做燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】影响液体蒸发快慢的因素：(1)液体温度；(2)液体表面积；(3)液面上方空气流动快慢.
机械功原理：使用任何机械都不省功.
流体压强大小与流速关系：在流体中流速越大地方，压强越小；流速越小的地方，压强越大.
热值（q ）：1千克某种燃料完全燃烧放出的热量，叫热值.
4.【答案】B
【解析】 ：燃烧lm3的可燃冰释放的能量与164m3天然气相当，说明完全燃烧相同体积可燃冰和天然气，可燃冰放出的热量多，即可燃冰的热值大，B符合题意．
故答案为：B
【分析】区别燃料的不同，利用热值比较.
5.【答案】A
【解析】 ：A、热机是把内能转化为机械能的装置，火箭属于热机．此选项正确；
B、无论科技如何发展，热机的效率可以提高，总存在摩擦、要做额外功，效率一定不会达到100%．此选项错误；
C、热机常用水做冷却剂，是因为水的比热容大，此选项错误；
D、做功冲程中的能量转化是内能转化为机械能．此选项错误；
故选A．
【分析】①热机工作过程中，在压缩冲程机械能转化为内能，做功冲程内能转化为机械能；
②任何能量转化过程都伴随能量的损失，所以转化效率不可能达到100%；
③因为水的比热容较多，常用来做冷却剂；
④热机是把内能转化为机械能的装置．
6.【答案】D
【解析】 汽油机的压缩冲程：进气门、排气门都关闭，活塞向上运动．压缩汽油和空气的混合气体，使其内能增加，温度升高.故答案为：D.
【分析】解题的关键是知道汽油机压缩冲程的工作过程和原理.汽油机的一个工作循环由四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；压缩冲程：进气门、排气门都关闭，活塞向上运动.
7.【答案】C
【解析】 内燃机的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，其它三个冲程都是依靠惯性完成的，在一个工作循环中，飞轮每转两周完成一次做功冲程；柴油机的效率比汽油机的高，主要是因为柴油机压缩的程度更高，能量转化的程度更高，和热值无关；汽油机的压缩冲程是将机械能转化为内能的过程.
故答案为：C.【分析】在内燃机的四个冲程中，只有做功冲程对外做功，吸气、压缩、排气三个冲程都是依靠惯性完成的；由于柴油机的压缩比例更大、能量转化的程度更高，效率更高.
8.【答案】D
【解析】 ：热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比．所以减少热量的损失可以提高热机的效率．使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率．所以A、B、C都可行．
而采用使用热值大的燃料，并不能提高热机的效率．所以D不可行．
故选D．
【分析】热机的效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比．要提高热机的效率，在消耗相同能量的情况下，减少热量的损失，来增加有效利用的能量.
9.【答案】D
【解析】 四冲程汽油机在一个工作循环中：①完成四个冲程，吸气、压缩、做功和排气冲程，只有做功冲程对外做功；②压缩冲程中，机械能转化为内能，做功冲程中，内能转化为机械能；③曲轴转动两周.
故答案为：D.
【分析】在四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，1个工作循环中曲轴转动两周、包括4个冲程并对外做功1次.压缩冲程中机械能转化为内能；做功冲程中内能转化为机械能.
10.【答案】C
【解析】 ：A、燃料燃烧时，是将燃料的化学能转化为内能，故A正确；
B、人类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧获得的，供我们烧水、做饭、取暖，故B正确；
C、1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫这种燃料的热值，故C错；
D、燃料完全燃烧放出的热量，只有一少部分转化为有用能量，也就是燃料的利用率较低，提高燃料的利用率，是节约能源的重要措施，故D正确；
故选C．
【分析】从燃料燃烧的能量转化、内能的利用、热值的定义、燃料的利用率几方面分析判断，分析时注意：
燃料燃烧时将燃料的化学能转化为内能，人类使用的能量绝大部分是从燃料的燃烧获得的，供我们烧水、做饭、取暖；
1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫这种燃料的热值；
燃料完全燃烧放出的热量，只有一少部分转化为有用能量，也就是燃料的利用率较低，为了节约能源，提高燃料利用率是措施之一．
11.【答案】D
【解析】
【解答】煤的热值比木柴的热值大，说明完全燃烧相同质量的煤和木柴，煤放出的热量多，或使它们放出相同的热量，烧煤用的质量较少，故D正确；
不能说明烧煤比烧木柴产生的热量多、产生的温度高，更不能说明煤、木柴含有热量，故A、B、C的说法都错．
故选D．
【分析】1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值，煤的热值比木柴的热值大，说明相同质量的煤和木柴完全燃烧，煤放出的热量多．本题主要考查了学生对热值物理意义的了解与掌握，属于基础题目
12.【答案】C
【解析】【解答】由图示可知，此冲程中两气门闭合，活塞向上运动，故属于压缩冲程，此冲程是将机械能转化为内能的，C符合题意.
故答案为：C.
【分析】内燃机可分为汽油机和柴油机，它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程.一个气门打开，一个气门关闭，活塞向上运动为排气，活塞向下移动为吸气；两个气门都关闭，活塞向上运动是压缩，活塞向下运动是做功.压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能.
二、填空题
13.【答案】做功；600；150
【解析】【解答】如图，两气门关闭，火花塞点火，燃气燃烧，高温高压气体推动活塞向下运动，所以是做功冲程；
飞轮转速是 ，10秒钟，飞轮转300转；
一个工作循环有四个冲程，飞轮转两周，做功一次，所以转300转完成600个冲程，做功150次。
故答案为：做功；600；150.
【分析】根据气门的闭合情况和活塞的上行分析热机的冲程，飞轮转数是冲程数的一半，是做功数的2倍.
14.【答案】未完全燃烧、机械克服摩擦做功损耗能量
【解析】【解答】我们把热机所做有用功与所用燃料完全燃烧释放的热量之比叫做热机的效率。汽油机的效率通常只有20％～30%。造成有效能量损失的主要原因是：燃料未完全燃烧、机械克服摩擦做功损耗能量。【分析】热机工作时只有一部分能量转化为机械能，还有大部分能量随排气冲程排放到空气中，还要克服摩擦等消耗一部分能量.
15.【答案】做功
【解析】【解答】橡皮塞冲出过程也是水蒸气的内能转化为塞子机械能的过程，水蒸气的内能会减小，温度降低；在内燃机的做功冲程中，能量转化关系是内能转化为机械能．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。
【分析】内能的利用。
16.【答案】压缩做功；4.6×106
【解析】【解答】解：
（1）在内燃机的压缩冲程中，活塞压缩气体做功，使气体的内能增大，温度升高，机械能转化为内能；
（2）根据图示可知，两个气门都关闭，活塞向下运动，气缸容积增大，因此是做功冲程；
（3）完全燃烧100g汽油放出的热量：Q=mq=0.1kg×4.6×107J/kg=4.6×106J．
故答案为：压缩；做功；4.6×106 ．
【分析】（1）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；
（2）根据图中气门的开关情况和活塞的运动方向判断出是哪一个冲程；
（3）根据Q=mq求出放出的热量．
17.【答案】压缩；内；10；20
【解析】【解答】解：由图可知，进气门、排气门关闭，活塞向上运动，所以汽油机正处于压缩冲程，该冲程将机械能转化为内能.若该汽油机每秒完成40个冲程，即10个工作循环，每个工作循环做一次功、飞轮转2圈，则每秒它对外做功10次，飞轮转过20圈.
故答案为：压缩；内；10；20．
【分析】（1）由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程；
压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能．
（2）热机的一个工作循环，有4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周.
18.【答案】化学；内；内；机械
【解析】【解答】解：热机是将燃料的化学能通过燃烧转化为内能；在做功冲程中，高温高压燃气推动活塞做功，内能减少、转化成活塞的机械能．
故答案为：化学；内；内；机械．
【分析】热机是把内能转化为机械能的机器．
热机有四个冲程：吸气、压缩、做功、排气冲程．同时要了解各个冲程的能量转化情况．
19.【答案】30；30
【解析】【解答】解：内燃机的一个工作循环有四个冲程，飞轮转2圈； 四冲程柴油机飞轮的转速为3600转/分，则该柴油机每秒钟转60圈，完成30个工作循环，完成120个冲程，对外做30次功．
故答案为：30；30．
【分析】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．
20.【答案】内；做功；提高热机效率（节能、环保）
【解析】【解答】热机是利用内能来工作的机器，是将内能转化为机械能；由题图中所示，火花塞冒出电火花，活塞向下运动，进气门和排气门关闭，是做功冲程；我们都知道热机在工作时产生了大量的热，“六冲程引擎”可以利用这些热量将水转化为水蒸气，再次利用起来，大大的提高了热机的效率，节约了能源．
故答案为：内；做功；提高热机效率（节能、环保）
【分析】热机就是利用内能来工作的机器；冲程的判断可从活塞的运动方向、进气门和排气门的开关情况、是否冒出电火花等方面来判断；从热机的效率、节约能源的角度来分析.
三、综合题
21.答案】（1）BADC
（2）900；做功；热传递
（3）×100%
（4）污染小
【解析】【解答】(1)吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞运动向下，B图符合；压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，A图符合；做功冲程：进气门关闭，排气门关闭，活塞向上运动，D图符合；排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，C图符合。(2)由于内燃机完成1个工作循环，完成四个冲程，飞轮转2转，对外做功1次，1800r/min即每分钟完成900个工作循环，对外做功900次；（3）D图是做功冲程，通过做功方式改变燃气内能，(4)除此之外还可以通过热传递方式改变物体内能；（5）根据图中能量的流向可知，做有用功的部分是E2，总功为E，所以根据机械效率公式有η= = ×100%。(6) 乙醇，俗称酒精，乙醇汽油是一种由粮食及各种植物纤维加工成的燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的新型替代能源。【分析】内燃机可分为汽油机和柴油机，它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程.一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周.
改变物体的内能两种方法：做功和热传递，这两种方法对改变物体的内能是等效的.物体对外做功，物体的内能减小；外界对物体做功，物体的内能增大.物体吸收热量，当温度升高时，物体内能增大；物体放出热量，当温度降低时，物体内能减小.
热机的效率：用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的能量之比，叫热机的效率.热机的效率是热机性能的一个重要指标.
22.【答案】（1）不应比较相同时间内水升高的温度
（2）比较燃料完全燃尽后水升高的温度
（3）天平
（4）错误
【解析】【解答】解：（1）实验应燃烧相等质量的酒精与纸，比较水升高的温度，然后比较酒精与纸的热值大小，而不是用酒精与纸对水加热，比较相同时间内水升高的温度比较酒精与纸的热值大小．
（2）由（1）可知，实验时应：比较相同质量的酒精与纸完全燃尽后水升高的温度，根据水升高的温度比较酒精与纸的热值大小．
（3）实验需要用天平测酒精、纸、水的质量．
（4）用酒精与纸对水加热时，两种燃料释放的热量不可能完全被水吸收，不能根据水升高的温度直接得出酒精的热值是纸的热值的两倍的结论．
故答案为：（1）不应比较相同时间内水升高的温度；（2）比较燃料完全燃尽后水升高的温度；（3）天平；（4）错误．
【分析】（1）比较燃料燃烧值的大小，应控制燃烧燃料的质量相等；
（2）让相同质量的燃料完全燃烧，根据水升高的温度比较热了的热值大小；
（3）实验要控制燃料的质量，需要用天平测燃料的质量；
（4）燃料释放的热量不一定全部被水吸收，不能根据水升高的温度关系确定酒精与纸的热值关系．
23.【答案】（1）m=1.2t=1.2×103kg； G=mg=1.2×103kg×10N/kg1.2×104N；
汽车所受阻力：f阻=0.1G=0.1×1.2×104N=1.2×103N；
因为轿车匀速行驶，所以F=f阻=1.2×103N；
根据v=，
汽车的路程s=vt=72km/h×1h=72km=7.2×104m，
牵引力的功：W=Fs=1.2×103N×7.2×104m=8.64×107J；
（2）汽油完全燃烧释放出的热量：
Q=mq=6kg×4.6×107J/kg=2.76×108J，
发动机的效率×100%≈31.3%．
【解析】【分析】（1）根据轿车匀速行驶，受到的阻力为车重的0.1倍和二力的平衡可求得牵引力的大小；则由功的公式可求得拉力的功；
已知汽车的速度，由速度公式的变形公式求出汽车1h的路程，然后由公式W=Fs求出汽车牵引力做的功；
（2）已知汽车每小时消耗的汽油，由Q=mq求出汽油燃烧释放的热量，然后由效率公式求出汽车发电机的效率．
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