14.1 热机 同步课时训练作业 初中物理人教版九年级全一册（2022年）（有解析）

14.1 热机
基础巩固
1．利用内能做功的机械种类很多，如蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等，统称 ；其中燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的叫 ，如汽油机和柴油机.
【答案】热机；内燃机
【解析】利用内能做功的机械叫热机，燃料直接在发动机汽缸内燃烧来产生动力的热机叫内燃机.
2．单缸四冲程柴油机，做功冲程将________能转化为________能，其它三个冲程是靠安装在曲轴上的飞轮的________来完成的。
【答案】内；机械；惯性
【解析】在内燃机的做功冲程中，燃气的内能转化为活塞的机械能. 而吸气冲程、压缩冲程、排气冲程都是靠飞轮的惯性完成的
3．小汽车已经进入千家万户.作为汽车发动机的汽油机，一个工作循环是由四个冲程组成的。在压缩冲程中，　　　　能转化为　　　能。
【答案】机械；内
【解析】在汽油机的压缩冲程中，活塞压缩混合气体做功，机械能转化为内能，是通过做功的方式使气缸内气体的内能增大。
4．火箭发射升空时，燃料通过燃烧将 能转化为燃气的内能，燃气对火箭做功，又将内能转化为火箭的 能。
【答案】化学；机械
【解析】火箭发射升空时，燃料通过燃烧将化学能转化为燃气的内能， 燃气对火箭做功。又将内能转化为火箭的机械能。
5．在吹气球时，吹大了的气球没握住，它叫啸着飞跑了！你及时捡起气球会发现它的嘴部温度
（选填“变高”、“变低”或“无变化”）。当球内气体喷出来时，发生的能量转化情况是
。气球的叫声或者吹爆裂的声音，都会影响其他同学的学习或休息，尽量不让气球发出声音属于在 控制噪声。
【答案】变低；内能转化为机械能；声源处
【解析】当球内气体喷出来时，气体会对夕做功，发生的能量转化情况是气体的内能转化为气球的机械能，气体的内能减小温度降低;不让气球发出声音属于在声源处减弱噪声。
6．如图所示是四冲程汽油机内部剖面图，此为 　 　冲程；汽油机需要用冷却液进行降温，是利用了冷却液的 　 　大的特性。
【答案】做功；比热容
【解析】四冲程汽油机工作时，只有在做功冲程中将燃料燃烧产生燃气的内能转化为机械能，为内燃机工作提供动力，其它三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的；
汽油机工作时会产生大量热，一般用水做冷却剂，是因为水的比热容比较大，在升高相同的温度时可以吸收更多的热量，降低发动机的温度。
7．如图所示的四种交通工具,不用热机作为动力机械的是 (　　)
【答案】A
【解析】自行车消耗人的体能转化为自行车的机械能;轮船、卡车、飞机工作时都要使用燃料,燃料燃烧时将产生的内能转化为机械能驱动它们,所以它们都是使用热机工作的.
8．热机工作时,能量的转化过程是 (　　)
A.内能→化学能→机械能 B.化学能→内能→机械能
C.化学能→机械能→内能 D.内能→机械能→化学能
【答案】B
【解析】热机工作时需要燃料,通过燃料燃烧将化学能转化为内能,然后通过内能做功,将内能转化为机械能.
9．关于四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是（　　）
A．吸气冲程：只吸入空气 B．压缩冲程：缸内温度降低
C．做功冲程：气体推动活塞做功 D．排气冲程：内能转化为机械能
【答案】C
【解析】A、汽油机在吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物，故A错误；
B、在压缩冲程，活塞对气体做功，将机械能转化为内能，气体的内能变大，温度升高，故B错误；
C、做功冲程中，燃气对活塞做功，燃气的内能转化为活塞的机械能，故C正确；
D、排气冲程中没有能量的转化，故D错误。
10．随着人民生活水平的不断提高，小汽车已进入了千家万户，小汽车的发动机一般都是四冲程汽油机。以下是四冲程汽油机工作示意图，其中做功冲程是（　　）
A B C D
【答案】C
【解析】A、图中进气门打开，排气门关闭的，活塞向下运动，是吸气冲程，故A不合题意；
B、图中进气门和排气门都是关闭的，活塞向上运动，是压缩冲程，故B不合题意；
C、图中进气门和排气门都是关闭的，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，故C符合题意；
D、图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，故D不合题意。
11．在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【答案】C
【解析】当放电针放电时，汽油燃烧，圆筒内气体的内能增加，气体对软木塞做功，软木塞被高温高压的气体冲出，而汽油机的做功冲程对外做功，因此该实验可模拟四冲程汽油机工作时的做功冲程。
12．如图所示,有关这个小蒸汽轮机的说法不正确的是(　　)
A.烧瓶内的水通过热传递的方式增加了水的内能
B.酒精燃烧将内能转化为化学能
C.水蒸气的内能转化为叶轮的机械能
D.内能的一个重要应用是可以用来做功
【答案】B
【解析】酒精燃烧将化学能转化为内能,通过热传递传给水,A正确,B错误;水蒸气对外做功,内能转化为机械能,C正确;内能的应用可以是加热物体,也可以是做功,D正确.
13．如图所示，在大口厚玻璃瓶内装入少量的水，并滴入几滴酒精。塞紧塞子后，用气筒往瓶内打气。当塞子跳出时，看到瓶口有白雾出现。下列关于该实验的分析错误的是（ ）
A．往瓶内打气时，外界对瓶内气体做功
B．往瓶内打气时，瓶内气体内能变小
C．瓶塞跳出时，瓶内气体温度降低
D．瓶塞跳出时，瓶内气体对外做功
【答案】B
【解析】
AB、往瓶内打气时，外界对瓶内气体做功，使瓶内气体内能增加、温度升高，故A正确，B错误;
CD、当瓶塞跳起时.瓶内气体对瓶塞估做功，瓶内气体的内能减少，温度降低，故CD正确。
14．关于热机中的能量转化关系,下列说法中正确的是 (　　)
A.热机是将机械能转化为内能的机器
B.热机是将内能转化为机械能的机器
C.热机是直接将燃料的化学能转化为机械能的机器
D.热机是利用化学能来做功的机器,它是将化学能转化为内能
【答案】B
【解析】热机是利用内能来工作的机器,将内能转化为机械能,A错误,B正确;热机是将燃料的化学能转化为内能,再将内能转化为机械能的机器,并不是将化学能直接转化为机械能,C错误;热机是利用内能来做功的机器,将内能转化为机械能,D错误.
15. 热机包括内燃机，柴油机和汽油机都属于内燃机，关于热机的下列说法中正确的是（　　）
A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
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中，进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程
D．在柴油机的压缩冲程中，机械能转化为柴油和空气混合物的内能
【答案】C
【解析】汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，A选项错误；柴油机吸入的只是空气，B选项错误；进、排气门都关闭的是压缩冲程和做功冲程，C选项正确；在柴油机的压缩冲程，机械能转化为空气的内能，D选项错误．
16．如图四种车辆中适合使用汽油机做动力的是（　　）
A B C D
【答案】A
【解析】汽油机比柴油机轻巧，制造成本低，噪声较小，低温起动性较好，轿车和轻型货车则大多用顶置气门水冷式汽油机；
柴油机比较笨重，体积较大，柴油机压缩比很高，热效率和经济性都要好于汽油机，同时在相同功率的情况下，柴油机的扭矩大，由于上述特点，柴油发动机一般用于大、中型载重货车上。
17．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
【答案】D
【解析】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，对外做功一次，选项A说法正确，不符合题意．在压缩冲程中，活塞对气缸内的气体做功，将机械能转化为内能；在做功冲程中，将气体的内能转化为活塞的机械能．故在一个工作循环中有两次能量转化，选项B说法正确，不符合题意．在汽油机的一个工作循环中，可以完成四个冲程，活塞往复两次，曲轴转动两周，选项C说法正确，不符合题意．在压缩冲程中，活塞对气缸内的气体做功，将机械能转化为内能，选项D说法错误，符合题意．
18. 从原理的发现到实际的应用，往往要解决许多技术上的难题．如图所示的汽油机只有在做功冲程中燃气才给活塞一个动力，但汽油机却可以连续工作，其中关键部件是（　　）
A．火花塞 B．连杆 C．曲轴和飞轮 D．进气门和排气门
【答案】C
【解析】解决此题要知道内燃机的工作过程：在一个工作循环中有四个冲程，活塞往复运动两次，曲轴和飞轮转动两周，只有在做功冲程中使机车获得动力，其他三个冲程均为辅助冲程，依靠惯性完成．在汽油机的做功冲程中，燃气给活塞一个动力，汽油机的曲轴和飞轮获得动能，虽然在其他冲程没有动力，但由于惯性汽油机可以连续工作．
能力提升
19．如图是四冲程汽油机的某个冲程，由图可看出它正处于 　 　冲程，该冲程将机械能转化为 　 　能，若该汽油机飞轮的转速是60r/s（转/秒），则汽油机每秒钟对外做功 　 　次。
【答案】压缩；内；30内燃机的四个冲程
【解析】从图中可以看出，两个气门关闭，活塞上行，是压缩冲程，此冲程中，机械能转化为内能；
飞轮的转速是60r/s，因为飞轮转动一圈完成两个冲程，所以1s可以完成2×60＝120个冲程，完成四个冲程，对外做功一次，所以1s可以做功30次。
20．随着城市的污染严重,更多的市民增强了环保意识,借此各大车商也纷纷推出各式各样的新能源汽车,包括纯电动、混合动力汽车等.目前我国研发出一款新型空气动力汽车,它利用压缩空气膨胀推动活塞做功提供动力,这种新型发动机对汽车提供动力时将　　　　能转化为　　　　能.这种车与汽油机相比的优点是　　　　 .(说出一点即可)
【答案】内；机械；无污染,有利于环境保护
【解析】新型空气动力汽车,是利用压缩空气推动活塞做功提供动力的,这种车在行驶时将空气的内能转化为车的机械能.该车的排放物为空气,而汽油机排放的废气中含有大量污染环境的物质,所以这种车与汽油机相比,优点是无污染,有利于环境保护.
21．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2006～2007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： ．
【答案】内；做功；提高热机效率（节能、环保）
【解析】热机就是利用热来工作的，将内能转化为机械能；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”可以利用水将这些热量转化为水蒸气，再次利用起来，大大地提高了热机的效率，节约了能源．
22．如图所示，在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电子式火花发生器的放电针管紧紧地塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒中滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后揿动电火花发生器的按钮．你观察到的现象是 ．图中情景演示的是“四冲程”汽油机工作过程中的________冲程，这个情景中________能转化为________能．
【答案】盒盖被弹飞，塑料盒口有白雾出现；做功；内；机械
【解析】透明的塑料盒相当于一个气缸，塑料盒的盖相当于活塞，酒精在塑料盒内燃烧，产生高温高压的燃气，推动塑料盒盖运动，把内能转化为机械能，内能减小，温度降低，水蒸气液化成小水滴，此过程类似于内燃机中的做功冲程．
23．下列关于四冲程内燃机工作的共同特点说法正确的是 (　　)
A.吸气冲程都有燃料进入汽缸
B.将燃料燃烧放出的内能传递给工作物质,使工作物质受热膨胀,对外做功
C.都能把燃料燃烧所释放出的内能全部转化为机械能
D.一个工作循环中每一个冲程都要靠飞轮的惯性来完成
【答案】B
【解析】在吸气冲程中,汽油机吸入的是空气和汽油的混合物,柴油机吸入的只有空气,A错误;都有做功冲程,都是将燃料燃烧放出的内能传递给工作物质对外做功,B正确;有一部分内能散失掉和克服摩擦力做功,所以燃料燃烧释放出的内能没有全部转化为机械能,C错误;一个工作循环中除了做功冲程,其他三个冲程都要靠飞轮的惯性来完成,D错误.
24．学习了内燃机的有关知识后,小聪同学利用星期天的时间到汽车交易市场上进行了一系列的调查研究,最后他写出了如下几条调查结论,其中不正确的一条是 (　　)
A.现在市场上的汽油机逐渐被淘汰
B.大型的载重汽车绝大部分是柴油机
C.柴油机在工作过程中,虽然用不到火花塞产生电火花,但是也配有一个蓄电池
D.汽车的价格与车的载重之间不成正比关系
【答案】A
【解析】汽油机比较轻巧,多用在小型设备上,它和柴油机各有长处,是不会被淘汰的,A错误;柴油机多用在载重汽车、轮船、坦克等大型设备上,B正确;柴油机是压燃式,不需要产生电火花,但电路设备启动时以及电动机都需要电源,所以配有蓄电池,C正确;汽车的价格跟载重不成正比,而是跟车的性能等具体因素有关,D正确.
【拓展探究】
25．有两辆车坏在公路上,一辆是小汽车,一辆是拖拉机.司机检查后发现,原来是车内的电瓶坏了,无法启动.在行人的帮助下,将车子推动了一段距离后,你认为哪辆车能继续前进,为什么
【答案】汽车无法前进,拖拉机能前进.因为是电瓶坏了,汽车无法用火花塞点火,做功冲程无法进行,所以其他冲程也无法进行,因此不能前进；
而拖拉机靠喷油嘴喷油,是用压燃式点火,只要开动起来就能继续工作,所以能继续前进.
【解析】汽车内部动力装置是汽油机,其压缩冲程末需要火花塞点燃汽油和空气的混合物,完成做功冲程,所以需要电瓶提供电能,电瓶损坏就无法前进.拖拉机内部动力装置是柴油机,其汽缸顶部是喷油嘴,点火方式是压燃式,不需要电瓶提供电能也能完成四个冲程,所以可以继续前进.
26. 如图所示为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作．
排量 2.0 L
输出功率 120 kW
转速 6000 r/min
（1）发动机在做功冲程里，高温高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将________能转化为________能．
（2）有一台四缸发动机，其主要技术指标如右表所示．其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（既冲程长）．转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数．
①该发动机在1 s内做功________J，单缸排量V=________L．
②在每个做功冲程里，发动机做功W=________J．
（3）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p=________Pa．（1L=10-3m3）[来
【答案】（1）内；机械 （2）①1.2×105；0.5 ②600（3）1.2×106
【解析】（1）发动机在做功冲程里，高温高压的燃气膨胀推动活塞做功，将燃气的内能转化为机械能．
（2）①发动机在1 s内做功：W=Pt=120×103 W×1 s=1.2×105 J．
因为四缸总排量为2.0 L，单缸排量：V=2.0 L/4=0.5 L．
②因为发动机在1 s内做功1.2×105 J，发动机有四个缸同时工作，
所以每个缸1 s内做功：W=1.2×105 J/4=3×104 J．
又因为转速为6000 r/min，四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周，做功一次，
所以1s内做功50次，每个做功冲程做功：W′=3×104 J/50=600 J．
（3）因为W′=pV，V=0.5 L=0.5×10-3 m3，
所以燃气对活塞的压强：p= W′/ V=600 J/0.5×10-3 m3=1.2×106 Pa．
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