2021-2022年九年级物理(上)同步课时作业训练(人教版)
14.1 热机
一、单选题(本大题共14小题,每小题只有一个选项符合题意)
1.一台内燃机的飞轮转速是1440转/分,那么在每秒钟内( )
A.飞轮转动24转,燃气对活塞做功720次,活塞完成2880个冲程
B.飞轮转动24转,燃气对活塞做功24次,活塞完成24个冲程
C.飞轮转动24转,燃气对活塞做功12次,活塞完成48个冲程
D.飞轮转动24转,燃气对活塞做功1440次,活塞完成1440个冲程
2.汽油机在做功冲程中,高温气体迅速膨胀而做功,此过程中气体的温度、内能、压强的变化情况是( )
A.温度升高,内能增大,压强增大 B.温度升高,内能增大,压强减小
C.温度降低,内能减小,压强减小 D.温度降低,内能减小,压强增大
3.关于汽油机和柴油机的区别,下列说法中你认为不正确的是( )
A.柴油机比汽油机费用低廉,但比较笨重 B.柴油机比汽油机用途更广
C.一个工作循环中汽油机和柴油机都做功一次 D.柴油机汽缸顶部有喷油嘴而没有火花塞
4.如图所示,2020年5月5日,“长征五号B”运载火箭搭载新一代载人飞船试验船首飞成功,在火箭加速升空的过程中,关于火箭搭载的飞船的能量及能量转化,下列说法正确的是( )
A.动能增加,重力势能不变 B.动能不变,重力势能增加
C.重力势能转化为动能 D.机械能总量增加
5.热机工作时能量的转化过程是( )
A.热能→化学能→机械能 B.化学能→热能→机械能
C.化学能→机械能→热能 D.热能→机械能→化学能
6.下列图像中,属于内能转化为机械能的是( )
A.滑下滑梯 B.做功冲程
C.压缩点火 D.弯折铁丝
7.内燃机在做功冲程中,高温气体迅速膨胀而做功,此时气体的温度和内能变化的情况是( )
A.温度降低,内能减小 B.温度不变,内能不变
C.温度升高,内能增大 D.温度降低,内能增大
8.四冲程柴油机工作过程中,以下说法错误的是( )
A.压缩冲程和做功冲程发生了能量的转化 B.做功冲程使汽车获得动力
C.排气冲程排出了汽车的尾气 D.吸气冲程吸入气缸的是柴油
9.如图所示的三种情况中都涉及能量的转化,下列分析正确的是( )
A.图甲,塞子被弹起时,热水瓶内水蒸气对塞子做功,瓶内气体内能增大
B.图乙,表示汽油机处于压缩冲程,从能量转化角度看,与图甲相似
C.图丙,表示汽油机处于压缩冲程,从能量转化角度看,与图甲相似
D.图丙,燃料的化学能转化成燃气的内能,再转化成机械能
10.关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法( )
①在压缩冲程中,是机械能转化为内能②在做功冲程中,是内能转化为机械能③只有做功冲程是燃气对外做功④汽油机和柴油机的点火方式相同;上述说法中正确的是( )
A.只有①②③ B.只有①③ C.只有②④ D.只有②③④
11.汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分,汽车多数采用汽油机作为发动机,如图是四冲程汽油机的工作循环示意图,下列说法中错误的是( )
A.汽油机一个工作循环正确的顺序是:丁甲丙乙 B.甲冲程中的能量转化是:机械能转化为内能
C.丙冲程中存在的能量转化是:化学能转化为内能 D.依靠飞轮惯性完成的冲程是:乙、丙、丁冲程
12.如图所示,在试管里注入少量的水,用软木塞塞紧管口,用酒精灯加热。一会儿试管里的水沸腾了,水蒸气把软木塞向上冲起。下面解释正确的是( )
A.这个过程与内燃机的做功冲程类似
B.试管内水的内能增加是通过做功方式改变
C.酒精燃烧时是内能转化为化学能
D.管内水蒸气的内能减少,温度降低,在试管口变成白色的热空气
13.汽油机工作循环的四个冲程中,汽车获得动力的冲程是( )
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程??? D.排气冲程
14.如图是四冲程内燃机工作循环中的一个冲程,它是( )
A.压缩冲程,将内能转化为机械能
B.压缩冲程,将机械能转化为内能
C.做功冲程,将内能转化为机械能
D.做功冲程,将机械能转化为内能
二、填空题(本大题共5小题)
15.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。
16.新冠疫情过后,同学们回到刚刚消毒过的教室,就能闻到很浓的酒精味,这是______现象。酒精也可以和汽油混合作为汽车的燃料。如图是汽油机工作循环中的______冲程,该冲程将内能转化为______能。
17.四冲程汽油机在工作过程中,将内能转化为机械能的是_____冲程,如果汽油机的转速表显示3000revs/min,那么该汽油机每秒内做_____次功.给汽车加油时能闻到汽油的味道说明_____.
18.2020年7月23日,“天问一号”卫星在文昌航天发射场发射升空,将负责执行中国第一次自主火星探测任务。加速上升过程中,火箭燃料的___________能转化为燃气的内能,卫星的机械能___________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
19.如图所示,在试管中装些水,用软木塞塞住,加热使水沸腾,水蒸气会把软木塞冲出。
(1)在这个过程中,燃料的___________能转化为___________能,传给水和水蒸气,水蒸气把塞子冲出去时,水蒸气的___________能转化为塞子的___________能。
(2)在液体沸腾过程中,水的内能___________(选填“增加”“减少”或“不少”),水的温度___________(选填“升高”“降低”或“不变”)
(3)这个实验基本反映出了热机的工作原理即可以利用_____对外做功,它与汽油机的___________冲程的原理相同。
三、解答题(本大题共2小题,解答过程必修有必要的文字说明,公式和解题过程)
20.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。
21.热机发明后,一直在持续的改进和发展中。
材料一:1769年,法国人居纽制造出蒸汽机推动的三轮汽车(图甲),传统蒸汽机的燃料在气缸外部燃烧(图乙)。
材料二:1862年,法国人德罗夏提出内燃机(内燃指燃料在气缸内燃烧)的四冲程循环理论:①气缸的向外运动造成的真空将混合气体燃料吸入气缸;②通过气缸的向内运动对进入气缸里的燃料进行压缩;③高压燃烧气体产生巨大爆发力;④将已经燃烧的废气从气缸中排出。
材料三:1876年,德国人奥托制造出以四冲程为依据的燃气内燃机,利用飞轮的惯性使四冲程自动实现循环往复。
阅读上面材料,回答下列问题:
(1)传统蒸汽机的燃料在气缸______部燃烧;内燃指燃料在气缸______部燃烧;
(2)图丙所示是将______能转化为______能;
(3)根据材料知道热机一个工作循环有四个冲程,请你判断图丁中表示的是______冲程;热机工作时用水而不用其他液体来做冷却剂,这是因为水的______;
(4)小锦同学阅读了某牌号汽车发动机的说明书后,将内燃机的能量流向制成如图戊所示的图表,请根据给出的信息,计算该内燃机输出的有用功为燃料释放热量的______%。
参考答案
1.C
【解析】已知飞轮转速为1440r/min=24r/s,在1个工作循环中,飞轮转2圈,完成4个冲程并对外做功1次;所以,在每秒钟内,该内燃机的飞轮转动24转,燃气对活塞做功12次,活塞完成48个冲程,故ABD错误,C正确。
故选C。
2.C
【解析】当内燃机内部的高温气体迅速膨胀对外做功时,内能转化为机械能,故气体的内能会减小,气体的温度会降低,气体压强减小,故ABD错误,C正确。
故选C。
3.B
【解析】A.柴油机比汽油机的费用低,但比较笨重,故A正确,不符合题意;
B.柴油机和汽油机各有各自的用途,不能片面的说其中一个的用途更广,故B错误,符合题意;
C.在一个工作循环中,柴油机和汽油机都是做功一次,故C正确,不符合题意;
D.在构造上,汽油机顶部有火花塞,属于点燃式;而柴油机在气缸顶部有喷油嘴而没有火花塞,属于压燃式,故D正确,不符合题意。
故选B。
4.D
【解析】在火箭加速升空的过程中,燃料的内能转化为火箭的机械能,高度增大、速度增大,则重力势能增大、动能增大,机械能总量增加;故ABC错误、D正确。
故选D。
5.B
【解析】热机工作时需要燃料,即通过燃料燃烧将化学能转化为内能,而后通过内能做功,即将内能转化为机械能。
故选B。
6.B
【解析】A.滑下滑梯感觉热,是一种摩擦生热,是机械能转化为内能,故A不符合题意;
B.内燃机的做功冲程,高温高压的燃气推动活塞做功,内能转化为机械能,故B符合题意;
C.压缩点火,是对空气做功使空气的内能增加,温度升高达到了棉花的燃点,是机械能转化为内能,故C不符合题意;
D.弯折铁丝,铁丝发热,是对物体做功,物体的内能增大,是机械能转化为内能,故D不符合题意。
故选B。
7.A
【解析】内燃机做功冲程中消耗的是内能,转化成机械能,符合能量守恒定律,对外做功,内能会减少,而温度是内能的外在表现,温度会降低,故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
8.D
【解析】
A.压缩冲程:活塞的机械能转化为燃料混合物的内能;做功冲程:燃料燃烧,化学能转化为内能,产生高温高压气体,推动活塞做功,内能在转化为机械能。故A正确,不符合题意;
B.做功冲程中,燃气推动活塞,内燃机对外做功,使汽车获得动力。故B正确,不符合题意;
C.排气冲程中,做功完毕的燃气被排出内燃机,汽车排出尾气。故C正确,不符合题意;
D.柴油机吸气冲程吸入气缸的只有空气,在压缩冲程末喷油嘴向气缸内喷入柴油。故D错误,符合题意。
故选D。
9.D
【解析】A.图甲,塞子被弹起时,热水瓶内水蒸气对塞子做功,塞子机械能增大,瓶内气体内能应该减小,A错误;
B.图乙,表示汽油机处于压缩冲程,从能量转化角度看,这是机械能转化为内能,与图甲的是刚好相反,B错误;
CD.图丙,表示汽油机处于做功冲程,从能量转化角度看,这是内能转化为机械能,与图甲相似,C错误;图丙是汽油机处于做功冲程,燃料的化学能先转化成燃气的内能,再转化成机械能,D正确。
10.A
【解析】汽油机四个冲程中,只有做功冲程燃气对外做功,将内能转化为机械能,在压缩冲程中将机械能转化为内能,故①②③正确;
汽油机中有火花塞,采用的是点燃式点火;而柴油机是喷油嘴喷出雾状柴油,进行压燃式点火,故④错误。
故选A。
11.D
【解析】A.由图可知,甲是压缩冲程,乙是排气冲程,丙是做功冲程,丁是吸气冲程,故汽油机一个工作循环正确的顺序是丁甲丙乙,故A正确,不符合题意;
B.甲是压缩冲程,将机械能转化为内能,故B正确,不符合题意;
C.丙是做功冲程,该冲程中将燃料的化学能转化为内能,内能转化为机械能,故C正确,不符合题意;
D.吸气冲程、压缩冲程和排气冲程活塞运动靠飞轮的惯性,所以依靠飞轮惯性完成的冲程是甲、乙、丁冲程,故D错误,符合题意。
故选D。
12.A
【解析】B.用酒精灯加热,是通过热传递的方式使得水的内能增加,产生大量水蒸气,故B错误;
C.酒精灯燃烧时,把化学能转化为内能,故C错误;
D.水蒸气对木塞做功,水蒸气的内能转化为木塞的机械能木塞冲出;此时水蒸气的内能减少,温度降低,液化为小水滴,即我们看到的白雾,故D错误;
A .在汽油机的做功冲程中,燃气膨胀做功,将内能转化为机械能,所以汽油机的做功冲程是此原理的应用,故A正确。
故选A。
13.C
【解析】汽车汽油机的四个冲程中,做功冲程将内能转化为机械能从而使汽车获得动力。
故选C。
14.B
【解析】由图中可知,此时吸气门、排气门均关闭,气缸内气体被压缩,机械能转化为内能,其内能增加,故是压缩冲程,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
15.加热 机械能
【解析】[1]利用内能可以加热,也可以做功。
[2]热机是利用内能来做功,把内能转化为机械能的机器。
16.扩散 做功 机械
【解析】[1]新冠疫情过后,同学们回到刚刚消毒过的教室,就能闻到很浓的酒精味,这是扩散现象,说明分子在不停地做无规则运动。
[2][3]如图汽油机工作循环中,两个气门都关闭,活塞向下运动,因此是做功冲程,该冲程将内能转化为机械能。
17.做功 25 分子不停地做无规则运动
【解析】[1]做功冲程中,高温高压的燃气对活塞做功,燃气的内能减小,活塞机械能增加,即将内能转化为机械能;
[2]汽油机完成1个工作循环,完成四个冲程,飞轮转2转,对外做功1次,3000r/min=50r/s,即每秒飞轮转50圈,完成25个工作循环,对外做功25次.
[3]汽车加油时能闻到汽油的气味,这是扩散现象,是因为汽油分子不停地做无规则运动.
18.化学 增大
【解析】[1]火箭在加速上升过程中,燃料燃烧将化学能转化为燃气的内能,再转化为火箭的机械能。
[2]卫星的速度和高度都增大,质量不变,动能和重力势能都增大,机械能增大。
19.化学 内 内 机械 增加 不变 内能 做功
【解析】(1)[1][2][3][4]在实验过程中,酒精燃烧消耗的化学能;酒精燃烧产将化学能转化为试管内水和水蒸气的内能;当内能增大到一定程度时,水蒸气对外工作,将水蒸气的内能减小,故将水蒸气的内能转化为其他形式的能量;塞子冲出去,说明塞子的机械能变大,故将水蒸气产生的内能转化为机械能。
(2)[5][6]在液体沸腾过程中,水会吸收热量,内能变大;水沸腾的特点是持续吸热,水的温度不变。
(3)[7][8]实验反映出了热机的工作原理,利用内能对外做功;汽油机的做功冲程也是内能对外做功的,二者原理相同。
20.做功 火花塞 曲轴 单向 两 两
【解析】(3)[1]在做功冲程中,气体推动活塞对外做功,将气体的内能转化为活塞的机械能。
[2][3]汽油机由进气门,排气门,火花塞,气缸,活塞,连杆,曲轴组成。
[4]由文章可知,活塞从气缸一端运动到另一端的单向运动叫做一个冲程。
[5][6]内燃机工作中,活塞从气缸的一端运动到另一端叫做一个冲程,在四冲程内燃机曲轴转一圈,完成2个冲程,在内燃机的一个工作循环中,曲轴转动2周,活塞往复运动2次,对外做功1次。
21.外 内 机械 内 做功 比热容大 30
【解析】(1)[1]由材料一可知,如图乙所示,传统蒸汽机的燃料在气缸外部燃烧。
[2]由材料二可知,内燃指燃料在气缸内燃烧。
(2)[3][4]图丙所示是通过做功增加物体内能,是将机械能转化为内能。
(3)[5]图丁中,进气门、排气门关闭,火花塞点火,活塞向下运动,是做功冲程。
[6]热机工作时用水而不用其他液体来做冷却剂,这是因为水的比热容较大,相同质量的水和其它物质,在升高相同温度时能吸收更多的热量。
(4)[7]燃料释放热量中废气带走33%、水吸收了30%、摩擦与辐射消耗7%,输出的有用功仅占30%。