人教版九年级全一册14.1热机同步练习（有解析）

人教版九年级全一册 14.1 热机 同步练习
一、单选题
1．如图所示描述的物理过程，下列分析正确的是（　　）
A．图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的温度升高，内能不变
B．图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的内能增大
C．图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能增加
D．图丁：汽缸内的气体推动活塞向下运动，内能转化为机械能，气体内能减少
2．如今大部分小汽车的发动机都是四冲程内燃机，内燃机在工作过程中把内能转化成机械能的冲程是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
3．如图所示四冲程内燃机工作时各冲程的示意图，正确的排列顺序为（　　）
A．DBCA B．DACB C．CBDA D．CADB
4．如图所示为转速600r/min的四冲程内燃机的某一冲程，下列说法正确的是（　　）
A．燃料燃烧时，将内能转化为化学能
B．该冲程是做功冲程
C．燃料的热值越大，内燃机的效率就越高
D．1秒钟该内燃机对外做功20次
5．热学知识在日常生活中有广泛的应用，下列说法正确的是（　　）
A．四月的荷泽牡丹飘香，说明分子间有空隙
B．摩擦生热是通过热传递改变了物体的内能
C．热机通过压缩冲程将机械能转化为内能
D．暖气片内用水作为导热介质是因为水的沸点较高
6．2021年6月，陆军第79集团军某合成旅在野外陌生地域开展多火力协同、多要素融合的实弹射击演练。如图所示，火炮击发炮弹过程与汽油机的哪个工作冲程相同（　　）
A． B． C． D．
7．汽车已走进很多现代家庭，如图为汽车的四冲程汽油机气缸的工作示意图，按吸气、压缩、做功、排气的顺序排列，下列排序正确的是（　　）
A．乙丙甲丁 B．甲丁乙丙 C．丙乙甲丁 D．丙丁甲乙
8．下列说法正确的是（　　）
A．热量总是从内能大的物体传给内能小的物体
B．物体的温度越高，分子热运动越剧烈
C．物体内能增加，一定从外界吸收了热量
D．燃烧时放出热量多的燃料其热值大
9．下列与热有关的现象，解释正确的是（　　）
A．冰箱内食物的温度为0℃时，其内能为0J
B．马路上尘土飞扬，说明分子在不停地做无规则运动
C．内燃机的做功冲程是将机械能转化为内能
D．内燃机用水做冷却液利用了水比热容大的特性
10．下列与热现象有关的说法，正确的是（　　）
A．固体很难被压缩说明分子间没有间隙 B．0℃的物体也有内能，但一定很小
C．物体吸收热量后，温度不一定升高 D．汽油机的做功冲程将机械能转化为内能
11．关于汽油机和柴油机的区别，下列说法错误的是（　　）
A．汽油机有火花塞，柴油机有喷油嘴
B．汽油机用压燃式点火，柴油机用点燃式点火
C．吸气冲程中，汽油机吸入汽油和空气混合物，柴油机只吸入空气
D．小汽车、摩托车通常用汽油机做发动机；卡车、挖掘机用柴油机做发动机
12．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
二、填空题
13．水壶里装有初温为25℃的水2kg，用天然气炉具对水进行加热，当水温升高到100℃时，需要吸收热量________J.［水的比热容4.2×103J/（kg℃）］若天然气炉具烧水的效率是30％，此过程需要燃烧天然气________m3（天然气的热值8.4×107J/m3），损失的能量是________J
14．某单缸四冲程的内燃机飞轮转速为1800r/min，该内燃机每秒钟对外做功的次数为 _____次，完成 _____个工作冲程，只有做功冲程对外做功，其他三个辅助冲程要靠飞轮的 _____来完成。
15．如图a快速将活塞下压，使活塞对______做功，最终使玻璃桶底部棉花燃烧，下压过程类似于图b中汽油机的______（选填“甲”或“乙”）能量转化情景，该冲程称为______冲程。
16．内燃机的一个工作循环是由四个冲程组成的，如图所示的是工作循环中的______冲程，该冲程的能量转化是将______能转化为机械能。
三、综合题
17．今年6月23日上午，我国西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭，成功发射北斗系统最后一颗组网卫星，北斗系统为推动全球经济发展，和平利用外太空做出了巨大贡献。下图是发射升空图片，请从卫星发射过程中找出你发现的物理现象，以及所涉及的物理知识。
例如：物理现象：火箭与卫星分离后会落回地面
物理知识：受到重力作用
物理现象：______
物理知识：______
18．如图，我国研制的大客机C919于5月5日首飞成功．
C919机舱内覆有一层高孔率“超细航空级玻璃棉”，能很好地保温与吸收噪音，其单丝纤维直径只有3～5μm，1m3的质量为5kg．
机舱内先进的“呼吸系统”，使飞机在气压只有2.5×104Pa左右的万米高空时，能将机外﹣50℃以下的冷空气不断压缩，导致送入舱内的空气温度达到50℃以上，同时系统依靠传感器的自动控制，使舱内气压和温度达到舒适值．
该机有较大的翼载，翼载指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值；机上搭载的新一代涡扇发动机的热效率和推进效率比一般客机高，所谓热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，而推进效率则是指发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与其获得的机械能之比．下表是飞机的部分技术参数．
最大起飞质量 72.5t 客舱内气压 8.0×104Pa
巡航速度 920km/h 发动机巡航推力 3.6×104N
（1）阳光下，飞机尾翼呈现绿色，是因为尾翼_____绿光；若飞机的翼载是500kg/m2，则机翼面积为_____m2．
（2）下列关于“超细航空级玻璃棉”性质的描述中，不正确的是：_____
A．单丝纤维比头发细 B．密度与玻璃差不多
C．隔音性能相对较好 D．导热能力相对较弱
（3）在万米高空，机体1m2面积上承受内外气体的压力差约为_____N；为确保机舱内的温度维持体感舒适值，机上空调需要不断_____（选填“加热”或“制冷”）．
（4）飞机水平匀速巡航时，受到的阻力为_____N，若飞机以巡航速度飞行0.5h的过程中，耗油1800kg，发动机的热效率为40%，则此过程中发动机的推进效率为多少？_____（燃油热值q取4.6×107J/kg）
19．某太阳能热水器，向其中注入50 kg的水，阳光照射一段时间后，水温从10 ℃升高到50 ℃．水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)．
试求：
(1)这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少．
(2)如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×107 J，则这段时间该热水器的效率是多少．
(3)如果水吸收的热量完全用天然气来提供，需要完全燃烧多少立方米的天然气．(天然气的热值为8.4×107 J/m3，天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收)
(4)你认为可能是什么因素影响了太阳能热水器的效率．
20．如图甲是老师在科学课上做的热机工作原理的模拟实验，在玻璃管中先加入少量酒精，将橡皮塞放入玻璃管并向下压缩气体。然后用电子点火器点火，橡皮塞会向上弹出。
（1）橡皮塞向下压时，其能量转化与图乙汽油机工作四冲程中的 ___________相同；
（2）点火后橡皮塞向上弹出，玻璃管内气体内能减小，这是通过 ___________方式来改变内能。
21．世界上很多发明都是受到生活现象的启发而蒙生的。比如蒸汽机和汽油机都是热机，它们工作时，能的转化过程是_____，喜欢探究的小明同学做了如图甲、乙所示的实验，其中_____（选填“甲”或“乙”）图可以反映汽油机的工作原理。如图丙所示，来回摩擦绳甲乙使金属筒的温度升高，这是通过_____的方式改变了金属筒的内能；当筒内的酒精蒸气将软木塞弹开后，周围的人能闻到酒精的气味，这个扩散现象说明了_____。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【详解】
A．图甲中厚玻璃内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增加，故A错误；
B．图乙中瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，空气的内能减小，故B错误；
C．图丙中试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，水蒸气的内能减少，故C错误；
D．图丁中汽缸内的气体推动活塞向下运动时（即做功冲程），内能转化为机械能，气体的内能减少，故D正确。
故选D。
2．C
【解析】
【详解】
AD．在四冲程内燃机工作过程中，吸气冲程和排气冲程没有能量转化，故AD不符合题意；
B．压缩冲程中活塞对气缸内气体做功，活塞的机械能转化为气体的内能，故B不符合题意；
C．做功冲程中高温高压的燃气推动活塞做功，将燃料的内能转化为活塞的机械能，故C符合题意。
故选C。
3．B
【解析】
【详解】
A图中的气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程；
B图中的排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程；
C图中的气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程；
D图中的进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程；
所以正确排列顺序是DACB，故B正确。
故选B。
4．B
【解析】
【详解】
A.燃料燃烧时，化学能转化为内能，故A错误；
B.由图丙可知，进气门、排气门关闭，活塞下行，所以是做功冲程，故B正确；
C.用热值大的燃料，燃烧相同质量的燃料，可以放出更多的热量，但用来做有用功的能量不一定多，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值不一定大，即热机效率不一定高，故C错误；
D.由题知，四冲程汽油机的飞轮转速是600r/min＝10r/s，即每秒钟飞轮转10圈；因飞轮每转2圈，完成1个工作循环并对外做功1次，所以该汽油机每秒完成5个工作循环，对外做功5次，故D错误。
故选B。
5．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．四月的荷泽牡丹飘香，说明分子在不停地坐无规则运动，故A错误；
B．摩擦生热，克服摩擦力做功产生热量，是通过做功改变了物体的内能，故B错误；
C．热机通过压缩冲程对热机内气体做功，将机械能转化为内能，故C正确；
D．暖气片内用水作为导热介质是因为水的比热容较大，当质量与降低相同温度时，水比其他液体放出的热量多，故D错误。
故选C。
6．B
【解析】
【详解】
A．火炮击发炮弹的过程中，火炮中燃料的燃烧产生的内能转化为炮弹的机械能，图中汽油机冲程中，两个气门关闭，活塞向上运动，这是压缩冲程，活塞的机械能转化为燃料的内能，故A不符合题意；
B．两个气门关闭，活塞向下运动，这是做功冲程，燃料燃烧获得的内能转化为活塞的机械能，带动飞轮转动，故B符合题意；
C．一个气门打开，活塞向上运动，将燃料燃烧产生的废气排出，这是排气冲程，没有能量转化，故C不符合题意；
D．一个气门打开，活塞向下运动，将汽油和空气的混合物吸入气缸，这是吸气冲程，没有能量转化，故D不符合题意。
故选B。
7．C
【解析】
【详解】
甲图中的两气门都关闭，电火花打火，活塞向下运动，汽缸容积变大，是做功冲程；乙图中的两气门都关闭，活塞向上运动，汽缸容积变小，是压缩冲程；丙图中的进气门开启，排气门关闭，是吸气冲程；丁图中的排气门开启，进气门关闭，是排气冲程；故排列顺序是：丙乙甲丁。
故选C。
8．B
【解析】
【详解】
A．热传递具有方向性，热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递。物体的内能与质量、温度和状态有关，物体的内能大的温度不一定高，温度低的物体可能内能大，故热量可以从内能少温度高的物体传向内能多温度低的物体，故A错误；
B．大量分子的无规则运动，叫热运动，分子热运动的速度和温度有关，温度越高，分子运动的越剧烈，故B正确；
C．改变物体内能的两种方式：做功和热传递；物体内能增加，不一定从外界吸收了热量，也有可能是外界物体对这个物体做了功，故C错误；
D．热值是燃料的一种特性，单位质量的这种燃料完全燃烧所放出的热量为这种燃料的热值，和燃料是否燃烧、是否完全燃烧、燃料燃烧放出的热量多少无关，故D错误。
故选B。
9．D
【解析】
【详解】
A．任何温度的物体都有内能，内能不可能为零，故A错误；
B．尘土看得见，属细小颗粒物，尘土飞扬是机械运动，故B错误；
C．内燃机的做功冲程是将内能转化为机械能，故C错误；
D．内燃机用水做冷却液利用了水比热容大的特性，与其他液体相比，相同情况下，吸收的热量更多，故D正确。
故选D。
10．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．固体很难被压缩，这是因为分子间存在斥力，故A错误；
B．0℃的物体也有内能，但内能的大小还与物体的质量、材料、状态等因素有关，故只有温度，无法确定物体内能的大小，故B错误；
C．物体吸收热量后，温度不一定升高，如晶体熔化过程中，晶体虽然吸收热量，但是温度不变，故C正确；
D．汽油机的做功冲程是将内能转化为机械能，故D错误。
故选C。
11．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机汽缸顶部有喷油嘴，故A正确；
B．柴油机与汽油机采用的点火方式不同，柴油机采用压燃式，汽油机采用点燃式，故B错误；
C．在热机的吸气冲程中，汽油机吸入的是汽油和空气的混合气体，柴油机吸入的只有空气，故C正确；
D．柴油机一般用于大型机械，例如卡车、挖掘机；汽油机用于小型机械，例如小汽车、摩托车，故D正确。
故选B。
12．C
【解析】
【详解】
将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机使放电针放电，电火花将汽油点燃，汽油燃烧产生高温高压燃气对软木塞做功，将燃气的内能转化为软木塞的机械能，所以软木塞被冲出。四冲程汽油机的做功冲程也是将燃气的内能转化为活塞的机械能，故这一过程是模拟四冲程汽油机的做功冲程。
故选C。
13． 6.3×105 0.025 1.47×106
【解析】
【详解】
水吸收的热量：Q吸=c水m水△t=4.2×103J/（kg ℃）×2kg×（100℃-25℃）=6.3×105J；
完全燃烧天然气放出的热量：，
需要天然气的体积：，
损失的能量：W=Q放-Q吸=2.1×106J-6.3×105J= 1.47×106J．
14． 15 60 惯性
【解析】
【详解】
[1][2]由题意知，内燃机飞轮每秒的转速
飞轮每转动两次，内燃机完成四个冲程，对外做功一次，所以每秒对外做功的次数为15次，完成60个工作冲程。
[3]内燃机的四个冲程中，只能做功冲程对外做功，其他三个辅助冲程能够完成，是因为飞轮具有惯性，要保持原来的运动状态，从而带动活塞运动来完成。
15． 空气 甲 压缩
【解析】
【详解】
[1]由图a可知，将活塞下压时，活塞压缩筒内空气，对空气做功，气体内能增大，将机械能转化为内能。
[2][3]图甲中进气门与排气门均关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能；图乙中进气门与排气门均关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能；故可知下压过程类似于图b中汽油机的甲能量转化情景，该冲程称为压缩冲程。
16． 做功 内
【解析】
【详解】
[1][2]由图示知，两个气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程。此冲程是内能转化为机械能，为内燃机提供动力。
17． 火箭燃料燃烧时会使周围空气温度升高 燃料燃烧将化学能转化为内能
【解析】
【详解】
[1]火箭燃料燃烧时会使周围空气温度升高。
[2]火箭升空时有燃料燃烧，使化学能转化为内能，通过热传递的方式将能量传给空气，所以空气会吸收热量温度会升高。
18． 反射 145 B 5.5×104 制冷 3.6×104 发动机的推进效率为50%
【解析】
【详解】
（1）在阳光下飞机尾翼呈现绿色是因为飞机的尾翼反射绿光，
根据公式翼载＝可得机翼面积：
S＝=＝145m2；
（2）“超细航空级玻璃棉”性质有：直径只有3～5μm，其密度ρ＝=＝5kg/m3，密度比玻璃的密度小很多，还具有很好的隔音和保温效果（导热能力相对较弱）；故B不正确；
（3）能将机外﹣50℃以下的冷空气不断压缩，导致送入舱内的空气温度达到50℃以上，同时系统依靠传感器的自动控制，所以机体上的空调要不断制冷，使舱内气压和温度达到舒适值．
（4）飞机水平匀速巡航时，处于平衡状态，受到平衡力的作用，发动机巡航推力与受到的阻力平衡力，大小相等，故f＝F＝3.6×104N；
燃料完全燃烧放出的热量：Q＝mq＝1800kg×4.6×107J/kg＝8.28×1010J；
根据据η＝得发动机获得的机械能：W机械＝ηQ放＝40%×8.28×1010J＝3.312×1010J；
发动机巡航的距离为：s＝vt＝920km/h×0.5h＝460km＝460000m，
飞机的推进功（推力所做的功）：W推力＝Fs＝3.6×104N×460000m＝1.656×1010J，
发动机的推进效率：η′＝＝×100%＝50%.
19．(1) 8.4×106 J．(2) 30%．(3) 0.1 m3．(4)影响太阳能热水器效率的因素有：水箱的保温效果差，吸热管的接收面积的大小，吸热管材料性能的优差等．
【解析】
【详解】
(1)水吸收的热量：Q吸＝cm(t t0)＝4.2×103J/(kg ℃)×50kg×(50℃ 10℃)＝8.4×106J，(2)这段时间该热水器的效率：η＝×100%＝＝30%;(3)由题意可知，天然气完全燃烧释放的热量：Q放＝Q吸＝8.4×106J，由Q放＝Vq 可得，需要天然气的体积：V＝ ＝0.1m3;(4)影响太阳能热水器效率的因素有：水箱的保温效果差，吸热管的接收面的大小，吸热管材料性能的优差等．
【点睛】
（1）已知水的质量、水的初温和末温以及比热容，根据Q吸＝cm（tt0）求出水吸收的热量；（2）知道该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量，根据η＝×100%求出这段时间该热水器的效率；（3）根据题意可知天然气完全燃烧释放的热量，根据Q放＝mq求出需要天然气的体积；（4）从水箱的保温效果、吸热管的接收面积和材料性能等方向进行解答．
20． B 做功
【解析】
【详解】
（1）[1] 橡皮塞放入玻璃管并向下压缩气体时，气体的内能增大，温度升高，然后用电子点火器点火，产生高温高压的燃气，就会对橡皮塞做功而使它向上弹出。向下压橡皮塞时，是机械能转化为内能；
A．图A中，活塞向下运动，一个气门打开，这是吸气冲程，没有能量转化，故A不符合题意；
B．图B中，两个气门关闭，活塞向上运动压缩汽油和空气的混合物，是将机械能转化为内能，故B符合题意；
C．图C中，两个气门关闭，活塞向下运动，高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故C不符合题意；
D．图D中，一个气门打开，活塞向上运动，这是排气冲程，没有能量转化，故D不符合题意。
故选B。
（2）[2]点火后橡皮塞向上弹出，此时气体的内能转化塞子的机械能，是通过做功的方式改变气体的内能。
21． 内能转化为机械能 乙 做功 分子在不停地做无规则运动
【解析】
【详解】
[1]蒸汽机和汽油机在工作时，燃烧燃料，产生高温高压气体，推动活塞做功，所以工作时能的转化过程是内能转化为机械能。
[2]汽油机利用汽油喷射系统将汽油喷入气缸，经过压缩达到一定的温度和压力后，用火花塞点燃，气体膨胀做功，故乙图是汽油机的原理图，而图甲是蒸气机的原理图。
[3]图丙中通过来回摩擦使金属筒的温度升高，是通过做功的方式改变金属筒内能的。
[4]扩散现象说明分子在不停地做无规则运动。
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