人教版九年级全一册物理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．科幻大片《流浪地球》中的主人公为了拯救人类，点燃木星上的可燃气体，借助燃烧产生的高温气体把即将与木星相撞的地球成功推开。“高温气体把地球推开”的过程相当于汽油机的（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
2．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。如图是汽油机工作中的一个冲程，关于该冲程说法错误的是（　　）
A．活塞向下运动，将汽油吸入汽缸 B．活塞的机械能转化为气体的内能
C．气缸内气体的内能增加、温度升高 D．依靠飞轮惯性来完成，属于辅助冲程
3．有一个转速为3600r/min的四冲程汽油机，如图所示为该汽油机某冲程的示意图，则下列说法不正确的是（　　）
A．汽油机的效率越高，做功越快 B．这是汽油机的压缩冲程，机械能转化为内能
C．汽油机的该冲程是靠飞轮惯性完成的 D．汽油机正常工作时1s对外做功30次
4．如图所示是一个演示实验，老师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看到盒盖飞出。以下四个过程中，与该过程中能量转化形式相同的是（　　）
A．冬天，搓手使手变得暖和 B．火箭与空气摩擦表面温度升高
C．汽油机的压缩冲程 D．热水瓶塞从瓶口跳起
5．下列图像中，相应的物理原理解释正确的是（ ）
A．a图小车在正常行驶过程中，内燃机的压缩冲程对外做功
B．b图小球在地面上方越跳越低的过程中重力势能完全转化为动能
C．c图前2s内，小华跑得较快
D．d图中甲音叉比乙音叉发声的音调低
6．如图所示为生活中常用的热水瓶，注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞常会跳起来。下图汽油机的四个冲程与这一现象的能量转化相同的是（　　）
A． B． C． D．
7．如图所示是内燃机的四个冲程，其中属于做功冲程的是（　　）
A． B． C． D．
8．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
9．下列说法正确的是（　　）
A．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
B．雪花纷飞，说明分子不停地做无规则运动
C．同一物体，温度降低得越多，放出的热量越多
D．汽油机的压缩冲程，汽缸内的混合物内能增加，温度升高
10．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
11．“长征五号”系列运载火箭，为“天问一号”、“嫦娥五号”等多项重要航天器发射任务立下了汗马功劳。下面关于“长征五号”涉及的物理知识，说法正确的是（　　）
A．应选择比热容大的燃料
B．火箭发射产生的白雾是扩散现象
C．火箭升空时，燃气的内能转化为火箭的机械能
D．火箭穿过大气层时是通过热传递的方式改变了防护罩的内能
12．下列的实验中，利用热传递改变内能的是（　　）
A．探究萘的熔化规律
B．内燃机工作循环中的某个冲程
C．压缩气体点燃棉花
D．电子点火器点燃盒内酒精气体
二、填空题
13．如图所示，给试管内水加热至一定程度，发现试管口木塞会被推出。
(1)给水加热是通过________方式使水的内能增加；木塞被推出后水蒸气的内能________（选填“增大”“减小”或“不变”）。
(2)四冲程内燃机的________冲程与这个原理相同；内燃机工作时，产生的噪声和________会对环境造成污染。
14．如图所示试管内水蒸气将塞子推出的过程，水蒸气的 _____能转化为塞子的机械能，水蒸气内能 _____（填“增加”或“减少”）。四冲程汽油机工作过程中的 _____冲程与上述能量转化过程相同。
15．“低碳环保”是当今世界的发展主题。天然气作为一种低污染燃料被广泛利用，完全燃烧0.042m3的天然气所释放的热量为______J；若这些热量完全被水吸收，能使质量为10kg、初温为20 oC的水温度升高到______oC。[c水＝4.2×103J/（kg oC），天然气的热值为4×107J/m3]
16．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。
三、综合题
17．吉林省素有“黑土地之乡”的称号，随着农业机械化水平的提高，收割机已成为我省玉米收割的重要工具。
（1）收割过程中，空气中弥漫着成熟的玉米香，这是由于分子在不停地做________。收割机的四冲程柴油发动机工作时，内能转化为机械能的是________冲程。
（2）为防止对耕地过分压实影响来年播种，收割机对耕地压强一般不超过Pa。如图所示，已知空载收割机的质量为1000kg，轮胎与耕地的总接触面积始终为0.2，则收割机储粮仓中的玉米不能超过多少千克______？
（3）为了交通安全，禁止在公路上晒粮。请用摩擦力的知识解释在公路上晒粮的危害______。
18．河南素有“中原粮仓”之称。随着农业机械化水平的提高，收割机已成为我省收割小麦的主要工具。
(1)收割过程中，空气中弥漫着成熟的麦香味，这是由于分子在不停地做______。收割机的四冲程柴油发动机工作时，内能转化为机械能的是______；
(2)为了防止对耕地过分压实影响秋作物的播种，收割机对耕地的压强一般不超过80kPa。已知空载收割机的质量为1000kg，轮胎与耕地的总接触面积始终为0.2m2，则收割机粗粮仓中的小麦不能超过多少千克______？（g取10N/kg）
(3)若收割机的收割宽度为2m，如图所示。正常收割时前进的速度为1m/s，则每小时收割小麦多少亩______？（1m2=0.0015亩，不考虑收割机调头及卸粮时间）
(4)为了交通安全，禁止在公路上晒粮，请用摩擦力的知识解释在公路上晒粮的危害______。
19．阅读短文，回答下列问题
喷气发动机
随着航空和航天事业的发展，普通的内燃机已经不能提供足够的动力，人们迫切需要大功率的发动机以提高飞行器的飞行速度，因此喷气发动机就应运而生。
喷气发动机是指靠喷管高速喷出的气流直接产生反作用推力的发动机。广泛用作飞行器的动力装置。按燃料燃烧时所需要的来源，可分为二大类：一类是火箭发动机，另一类是空气喷气发动机。火箭发动机根据采用的推进剂又分为固体火箭发动机和液体火箭发动机。空气喷气发动机分为无压气机式和有压气机式二种；无压气机式空气喷气发动机分为冲压式和脉动式，有压式空气喷气发动机分为涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机。
如图甲为涡轮喷气发动机使压缩后的混合气体在燃烧室燃烧，燃烧后剧烈膨胀的气体从尾部高速喷出，其巨大的反冲推力直接成为飞机的推进力。减小发动机的体积和质量，使用高能燃料，可以获得更大的推进力；如图乙为火箭发动机的工作原理图，火箭发动机和涡轮喷气发动机十分相似，主要的差别是：火箭自带燃料和氧化剂，而涡轮喷气发动机只带燃料，利用空气做氧化剂，因此它只能在大气层内工作。同涡轮喷气发动机相比较，火箭发动机的最大特点是：它自身既带燃料，又带氧化剂，靠氧化剂来助燃，不需要从周围大气层中汲取氧气，所以它不但能在大气层内也可以在大气层之外的宇宙真空中工作。火箭发动机可用于航天器推进，也可用于导弹等在大气层内飞行。迄今为止发射的人造卫星、月球飞船以及各种宇宙飞行器所用的推进装置，都是火箭发动机。
2019年3月24日，由中国航天科技集团有限公司六院研制的500吨级液氧煤油发动机燃气发生器——涡轮泵联动试验取得圆满成功（如图丙），标志着我国500吨级重型运载火箭发动机关键技术攻关及方案深化论证达到预期目标，为后续重型运载火箭工程研制打下坚实基础。
2019年10月5日02时51分，我国在太原卫星发射中心用长征四号丙运载火箭，成功将高分十号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，任务获得圆满成功。
（1）喷气发动机工作过程中燃料的______能先转化为内能，内能再转化为______能，从而提供动力；
（2）长征四号丙运载火箭使用的燃料主要是液态氢，随着液态氢的不断消耗，其热值将______（减小/增大/不变/都有可能）；
（3）喷气压缩发动机使混合气体在燃烧室燃烧直到膨胀的气体再从尾部高速喷出过程中，燃气的温度是不断变化的，图丁中能大致反应燃气温度随时间而变化的( )
（4）假设我国500吨级重型运载火箭某次发射平均推力约为8×106N，将起飞质量5000多吨的火箭在20秒的时间内推到约1.2×104米的高度，同时最大速度达到3千米/秒。则火箭发动机推力的平均功率约为多少______？
20．（1）如图甲是一台单缸四冲程汽油机________冲程的示意图，其能量转化情况与_____（选填“乙”或“丙”）图相同，此过程中通过____方式改变汽缸内燃料混合物的内能。
（2）科学家设计了一款单缸六冲程汽油机，它的构造和工作循环的前四个冲程与四冲程汽油机相似，在第四冲程结束后，再完成两个冲程。
①第五冲程中，向汽缸内喷水，水在汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，则第五冲程为________（选填“吸气”、“压缩”、“做功”或“排气”）冲程。
②第六冲程中活塞向_________运动。（选填“上”或“下”）
21．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。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
燃烧产生的高温气体具有很大的内能，把即将与木星相撞的地球成功推开的过程，是将高温气体的内能转化为地球机械能，相当于内燃机的做功冲程，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
2．A
【解析】
【详解】
ABC．由图得，该冲程两气阀关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，活塞的机械能转化为气体的内能，气缸内气体的内能增加、温度升高，故A错误，符合题意，BC正确，不符合题意；
D．热机工作过程中，只有做功冲程对外做功，其他冲程都是依靠飞轮惯性来完成，属于辅助冲程，故D正确，不符合题意。
故选A。
3．A
【解析】
【详解】
A．热机的效率越高说明用来做有用功的能量占燃料完全燃烧产生的能量之比越大，做功越快是指功率大，功率和效率没有关系，故A错误，符合题意；
B．由图可知，两个气门都是关闭的，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能，故B正确，不符合题意；
C．依靠飞轮惯性完成的冲程有：吸气、压缩和排气三个冲程，故C正确，不符合题意；
D．转速为3600r/min的四冲程内燃机，则每秒转60圈，两圈做一次功，共做30次功，故D正确，不符合题意。
故选A。
4．D
【解析】
【详解】
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。
A．两个手相互摩擦做功，机械能转化为手的内能，故A不符合题意；
B．火箭与空气摩擦表面温度升高，火箭和空气之间有摩擦，克服摩擦做功，机械能转化为内能，故B不符合题意；
C．汽油机的压缩冲程是将机械能转化为内能，故C不符合题意；
D．热水瓶塞从瓶口跳起，是水蒸气对瓶塞做功的结果，这时水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能，故D符合题意。
故选D。
5．C
【解析】
【详解】
A．汽车内燃机的压缩冲程将机械能转化为内能，而做功冲程才是利用内能对外做功，故A错误；
B．因小球在弹跳上升的过程中要克服摩擦做功，一部分机械能机械能转化内能，重力势能不能完全转化为动能，故B错误；
C．由图像可知，在前2s内，小华运动的距离比小明长，所以小华跑得较快，故C正确；
D．由波形图可知，相同的时间内甲音叉振动的次数多，甲的频率大于乙的频率，甲音叉比乙音叉发声的音调高，故D错误。
故选C。
6．A
【解析】
【详解】
瓶塞跳起来，机械能增大，这是由于暖瓶内气体膨胀做功造成的，水蒸气的内能转化成瓶塞的机械能。
A．进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，属于做功冲程，将内能转化为机械能，故A符合题意；
B．进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，属于压缩冲程，将机械能转化为内能，故B不符合题意；
C．进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，属于吸气冲程，没有能量的转化，故C不符合题意；
D．进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，属于排气冲程，没有能量的转化，故D不符合题意。
故选A。
7．C
【解析】
【详解】
A．图中两个气门都关闭，活塞向上运动，因此这是压缩冲程，故A不符合题意；
B．图中的进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，因此这是排气冲程，故B不符合题意；
C．图中两个气门都关闭，活塞向下运动，因此这是做功冲程，故C符合题意；
D．图中的进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，因此这是吸气冲程，故D不符合题意。
故选C。
8．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。
9．D
【解析】
【详解】
A．热传递是有方向的，热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递，故A错误；
B．雪花是宏观物体，雪花纷飞是宏观物体做的机械运动，不能说明分子的热运动，故B错误；
C．同一物体，物体质量一定，温度降低得多，不一定是放出热量，还有可能是物体对外做功，使物体温度降低，但是物体内能减小是一定的，故C错误；
D．汽油机的压缩冲程，曲轴由于惯性，使活塞向上运动，压缩气缸内燃气，汽缸内的混合物内能增加，温度升高，故D正确。
故选D。
10．A
【解析】
【分析】
【详解】
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。
11．C
【解析】
【详解】
A．燃料的热值是燃料的本身的特性，只与燃料的种类有关，热值大的燃料，在相同条件下，完全燃烧放出的热量更多，所以火箭应选择热值大的燃料，故A错误；
B．火箭发射产生的白雾是水蒸气遇冷液化成的小水珠，故B错误；
C．火箭升空时，燃料燃烧获取的内能转化为火箭的机械能，故C正确；
D．火箭穿过大气层时与空气摩擦，通过做功的方式改变了防护罩的内能，故D错误。
故选C。
12．A
【解析】
【详解】
A．探究萘的熔化规律，通过酒精灯给物体加热，是利用热传递改变内能的，故A符合题意；
B．内燃机四个工作循环中，只有压缩冲程和做功冲程涉及到能量转化。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，这两个冲程都是通过做功来改变内能的，故B不合题意；
C．压缩气体点燃棉花，是通过做功的方式改变物体的内能，故C不合题意；
D．电子点火器点燃盒内酒精气体的瞬间，燃气膨胀对盒盖做功，可将盒盖推出，是通过做功的方式改变物体的内能，故D不合题意。
故选A。
13． 热传递 减小 做功 废气
【解析】
【详解】
(1)[1]改变内能的方式有两种：做功和热传递。给水加热是通过热传递的方式，将酒精燃烧产生的内能转移到水中，使水的内能增加。
[2]木塞被推出是因为水蒸气通过做功的方式，将自身内能转化为木塞的机械能，此过程水蒸气内能减少，温度降低。
(2)[3]四冲程中，做功冲程是内燃机中高温高压的气体将内能转化为活塞的机械能，推动活塞向下运动，从而实现对外做功，与(1)中木塞被推出的原理相同。
[4]内燃机工作时，产生的噪声和废气会对环境造成污染。
14． 内 减少 做功
【解析】
【详解】
[1][2]当试管内水被酒精灯加热后，水蒸气的内能逐渐增大，最后会把塞子推出，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，故水蒸气内能减少。
[3]四冲程汽油机的四个冲程分吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。其中做功冲程将内能转化为机械能，故四冲程汽油机工作过程中的做功冲程与上述能量转化过程相同。
15． 1.68×106 60
【解析】
【详解】
[1]完全燃烧0.042m3的天然气所释放的热量
Q放=Vq=0.042m3×4×107J/m3=1.68×106J
[2]若这些热量完全被水吸收，则水吸收的热量
Q吸=Q放=1.68×106J
由Q吸=cmΔt可知，水升高的温度
由Δt=t﹣t0可知，水的末温
t=Δ t+t0=40℃+20℃=60℃
16． 做功 比热容
【解析】
【分析】
【详解】
[1]四冲程汽油机的四个冲程分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。分析图，此时汽油机进气门、排气门都关闭，活塞向下运动，火花塞正在点火，由此判断是四冲程汽油机的做功冲程。
[2]通常选用比热容大的物质做冷却液，相同质量的该种物质，吸收相同的热量，温度升高得少。
17． 无规则运动 做功 600kg 见解析
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1][2]空气中弥漫着成熟的玉米香，是玉米的分子运动到鼻子，才闻到香味，故说明分子是无规则运动；内能转化为机械能的是做功冲程。
（2）[3]由得
储粮仓中玉米的质量不能超过
答：储粮仓中玉米的质量不能超过600kg
（3）[4]在公路上晒粮食时，汽车在普通路面行驶与在玉米粒上行驶相比，刹车时，变滑动摩擦为滚动摩擦，摩擦力减小，汽车不易停下，制动距离增大，容易发生车祸。
18． 无规则运动 做功冲程 600kg 10.8 接触面粗糙程度变小，会减小与地面间的摩擦力，汽车不容易停下来，容易追尾
【解析】
【详解】
(1)[1]扩散现象表明：一切物质的分子都在不停地做无规则运动；所以空气中弥漫着成熟的麦香味，这是由于分子在不停地做无规则运动。
[2]柴油发动机工作时，内能转化为机械能的是做功冲程。
(2)[3]收割机对耕地的最大压力
空载收割机的重力
收割机粗粮仓中的小麦最大重力
这些小麦的质量
收割机粗粮仓中的小麦不能超过600kg。
(3)[4]收割机1小时移动的距离
每小时收割小麦的面积
即
每小时收割10.8亩。
(4)[5]接触面粗糙程度变小，会减小与地面间的摩擦力，汽车不容易停下来，容易追尾。
19． 化学 机械 不变 C 4.8×109W
【解析】
【详解】
（1）[1][2]根据题意知道，喷气发动机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为机械能。
（2）[3]热值是燃料本身的一种性质，与质量无关，故随着液态氢的不断消耗，其热值将不变。
（3）[4]从能量转化的角度看，内燃机在压缩冲程中，将机械能转化为内能，所以燃气的温度升高；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，燃气温度降低，所以能大致反应燃气温度随时间而变化的是C图。故选C。
（4）[5]推力做功为
W=Fs=8×106N×1.2×104m=9.6×1010J
推力的平均功率约为
20． 压缩 丙 做功 做功 上
【解析】
【详解】
(1)[1] 如图甲所示，两个气门都关闭，活塞自下向上运动，是汽油机的压缩冲程；
[2]汽油机的压缩冲程是活塞压缩空气做功，是将机械能转化为内能，乙图将内能转化为机械能，丙图将机械能转化为内能，所以如图甲的能量转化情况与丙图相同；
[3] 在汽油机的压缩冲程中，压缩燃料混合物，对其做功，使燃料混合物的内能增加、温度升高，是通过做功的方式改变内能。
(2)①[4]在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度降低；这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的效率；则第五冲程为做功冲程。
②[5]既然第五冲程为做功冲程，为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是排气冲程，活塞自下往上运动。
21． 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。
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