14.1 热机 同步课时训练---2021-2022学年人教版九年级物理全一册（含答案）

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%。