北师大版九年级年级全一册10.4热机同步练习（含解析）

北师大版九年级年级全一册 10.4 热机 同步练习
一、单选题
1．四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
2．如图所示是生活中常见的热水瓶，当注入一定的热水后，立即盖上软木塞，有时软木塞会“跳”起来。这一过程能量的转化，相当于内燃机的（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
3．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
4．下列关于热现象的说法中，正确的是（　　）
A．0℃的冰没有内能
B．内燃机的做功冲程将机械能转化成内能
C．物质的比热容越大反映了物质吸收或放出热量的能力越弱
D．腊梅飘香说明分子在永不停息地做无规则运动
5．如图所示是汽油机工作时的四个冲程，其中说法正确的是（　　）
A．按一个工作循环，其正确的排列顺序是丁、乙、丙、甲
B．甲冲程中的能量转换过程为机械能转换为内能
C．使用热值更高的燃料可提高热机的工作效率
D．丁冲程中活塞向下运动汽缸内压强变大，大气压将空气压入汽缸
6．下面关于汽油机与柴油机的说法中，不正确的是（　　）
A．汽油机与柴油机使用的燃料不同
B．柴油机气缸顶部有个喷油嘴，汽油机气缸顶部有个火花塞
C．汽油机的热机效率高于柴油机，所以得到了更广泛的应用
D．柴油机在吸气冲程中只吸入空气，不需要吸入燃料
7．如图所示为单缸四冲程汽油机工作时各冲程的示意图，该汽油机1s对外做功20 次。下列说法正确的是 （　　）
A．丁冲程进入汽缸的只有汽油
B．该汽油机飞轮的转速为 20 r/s
C．甲冲程的能量转化过程和摩擦生热相同
D．该汽油机一个工作循环的四个冲程正确的顺序是丁丙甲乙
8．关于分子和物体内能，下列说法正确的是（　　）
A．杯子里的水可以任意倒出，说明水分子间没有引力
B．固体间能扩散，表明固体物质分子是运动的
C．把0℃ 的冰块加热熔化成0℃ 的水，其内能不变
D．用力搓手，手发热时的能量转化关系与做功冲程一样
9．如图所示，给试管里的水加热，水沸腾后，水蒸气推动橡皮塞冲出试管口，这个过程与选项四冲程汽油机工作示意图中，哪一个冲程的能量转化过程是相同的（　　）
A． B． C． D．
10．如图为汽油机工作循环中的某个冲程，关于此冲程的说法正确的是（　　）
A．进气门打开，排气门关闭 B．喷油嘴喷出雾状汽油
C．靠飞轮的惯性完成 D．内能转化为机械能
11．如图所示是汽油机四个冲程的工作剖面图，下列关于这四个冲程的说法正确的是（ ）
A．如图是吸气冲程，进气门吸入气缸的物质只有空气
B．如图是压缩冲程，其能量转化是机械能转化为内能
C．如图是做功冲程，该冲程是依靠飞轮的惯性完成的
D．如图是排气冲程，活塞向上运动，压强增大，温度升高
12．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
二、填空题
13．如图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_____能。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。
14．我国北方房屋中的“暖气”用水作为介质，是因为水的_____大；火箭用液态氢作燃料，是因为液态氢的_____大。（ 以上两空均选填 “热值”“比热容”）
15．一台单杠四冲程内燃机正常工作时的转速为1800r/min，该内燃机每秒共经历了________冲程。如图所示，某单缸四冲程汽油机正处于________冲程，此冲程将________能转化为________能，接下来它应该处于________冲程，汽油机是汽车的“心脏”，气缸外面有“水套”，汽车行驶时水的温度会升高，水的内能会增大，这是通过________方式改变水的内能。
16．如图为我市某中学生在物理课外活动中制作的小船，他是利用燃烧的蜡烛加热易拉罐中的水来推动其前进的，易拉罐中的水是通过_____来增大内能的，当水汽化产生大量的蒸气从小孔中冲出，小船就能向前运动，此时_____能转化为_____能；此过程与汽油机的_____冲程能的转化相同．
三、综合题
17．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．
18．请阅读《走马灯》回答问题．
走马灯
《燕京岁时记·走马灯》中记载：“走马灯者，剪纸为轮，以烛嘘之，则车驰马骤，团团不休，烛灭则顿止矣．”走马灯（如图所示）古称蟠螭（pán chī）灯（秦汉）、转鹭灯（唐）、马骑灯（宋），中国特色工艺品，亦是传统节日玩具之一，属于灯笼的一种．
走马灯的构造是在一根立轴上部装有叶轮，其轴中央装两根交叉细铁丝，在铁丝每一端粘上人、马之类的剪纸．立轴下端附近装一支蜡烛，蜡烛点燃后，热气上升，形成气流，从而推动叶轮旋转，于是剪纸随轮轴转动．从外面看，在灯笼纸罩上，剪纸的影子就活动起来了．
根据阅读材料，回答下列问题：
（1）立轴下端的蜡烛点燃后，蜡烛上方的空气受热膨胀，密度变_______，随即上升，冷空气由下方进入补充，产生空气对流，从而推动叶轮旋转；
（2）立轴下端的蜡烛作用之一是提供热源，使空气产生对流；作用之二是提供光源，利用光的__________现象，在灯笼纸罩上形成剪纸的影子；
（3）走马灯利用了气体驱动的原理，如图所示的机器中，工作原理与其相同的是____________．
A．蒸汽机　 B．水轮机 　C．电风扇 　D．燃气轮机
19．用燃气灶烧水时，把2.2 kg初温为20 ℃的水加热到100 ℃，共燃烧了45 g天然气（假设天然气完全燃烧）．已知天然气的热值为4.4×107 J/kg，水的比热容为4.2×103 J/（kg·℃）．
（1）在烧水的过程中，大量向外散失的能量不会自动再汇集回来，这说明能量的转化和转移是有______的．
（2）水的内能增加了_______J．
（3）燃气灶烧水的效率为_______．
20．青岛一个80后小伙子徐鹏飞在自家居民楼顶上，自己设计、组装了一套微型发电站，被媒体称为“中国家庭光伏电站第一人”．小徐的这个发电站，是利用光伏效应．在晴朗的天气，发电站一天可以发电十度，不但自家够用了，而且还能把多余的电卖给国家电网，一举两得．
请回答下面的几个问题：
(1)光伏电站系统发电时，将________能转化为________能．
(2)若一天的有效光照时间按8 h计算，一天可以发电10 kW·h，则该光伏发电系统发电的功率是________kW.
(3)该光伏发电系统一天的发电量，如果由热电转化效率为30%的热电厂来完成，需要完全燃烧煤的质量为________kg.(煤的热值q煤＝3×107 J/kg)
(4)请写出一条光伏发电的优点：________________．
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】
【分析】
【详解】
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。
2．C
【解析】
【详解】
有时软木塞会“跳”起来，是气体对外做功，将水蒸气的内能转化为机械能。
A．吸气冲程没有能量的转化，故A不符合题意；
B．压缩冲程是将机械能转化为内能，故B不符合题意；
C．做功冲程是将内能转化为机械能，与题中能量的转化相同，故C符合题意；
D．排气冲程没有能量的转化，故D不符合题意。
故选C。
3．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。
4．D
【解析】
【详解】
A．一切物体都有内能，温度为0℃的冰也有内能，故A错误；
B．内燃机的一个工作循环有四个冲程，做功冲程是将内能转化成机械能，故B错误；
C．比热容是表示物质吸热或放热能力强弱的物理量，物质的比热容越大，反映了物质吸收或放出热量的能力越强，故C错误；
D．腊梅飘香说明香气分子扩散到空气中，是分子在永不停息地做无规则运动的结果，故D正确。
故选D。
5．B
【解析】
【详解】
A．由图可判断：甲是压缩冲程、乙是排气冲程、丙是做功冲程、丁是吸气冲程，所以正确的排列顺序是丁、甲、丙、乙，故A错误；
B．甲是压缩冲程，该冲程中的能量转化是机械能转化为内能，故B正确；
C．热机效率是热机所做的有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值，与燃料的热值高低没关系，故C错误；
D．丁冲程是吸气冲程，活塞向下运动时汽缸内气体压强变小，大气压将空气和汽油的混合物压入汽缸，故D错误。
故选B。
6．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．汽油机与柴油机使用的燃料不同，汽油机使用的燃料是汽油，柴油机使用的燃料是柴油，故A说法正确，不符合题意；
B．柴油机气缸顶部有个喷油嘴，用来喷柴油，汽油机气缸顶部有个火花塞，用来点燃气缸内的汽油，故B说法正确，不符合题意；
C．汽油机的热机效率低于柴油机，但汽油机相对于柴油机更加轻巧，所以得到了更广泛的应用，故C说法不正确，符合题意；
D．工作过程中柴油机吸入的是空气，不需要吸入燃料，由喷油嘴喷柴油，汽油机吸入的空气和汽油的混合物，故D说法正确，不符合题意。
故选C。
7．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图可知，丁冲程是吸气冲程，汽油机吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物，故A错误；
B．汽油机对外做功一次需要转两圈，则该汽油机飞轮的转速为40r/s，故B错误；
C．甲冲程是发动机的做功冲程，这时内能转化为机械能，摩擦生热是机械能转化为内能，故C错误；
D．该汽油机一个工作循环是吸气、压缩、做功、排气，则正确顺序应该是丁丙甲乙，故D正确。
故选D。
8．B
【解析】
【详解】
A．杯子里的水可以任意倒出，说明水具有流动性，不能说明分子间没有引力，故A错误；
B．扩散现象表明分子在不停地做无规则运动，固体间能扩散，表明固体物质分子在不停地做无规则运动，故B正确；
C．把0℃的冰块加热熔化成0℃的水，该过程中冰吸收热量，其内能会增加，故C错误；
D．用力搓手，手发热是将机械能转化为内能，做功冲程是将内能转化为机械能，两者能量转化关系不一样，故D错误。
故选B。
9．C
【解析】
【详解】
水蒸气推动橡皮塞冲出试管口，这个过程是把水的内能转化为橡皮塞的机械能，与汽油机中的做功冲程能量转化过程相同。A为压缩冲程，B为排气冲程，C为做功冲程，D为吸气冲程。
故选C。
10．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．如图所示，是做功冲程，进气门、出气门都关闭，故A错误；
B．该内燃机是汽油机，是火花塞点火，而不是喷油嘴喷柴油，故B错误；
C．做功冲程中飞轮的转动是靠汽油的内能转化为机械能，并不是靠惯性完成的，故C错误；
D．做功冲程，将内能转化为机械能，故D正确。
故选D。
11．B
【解析】
【详解】
A．如图所示进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，将汽油和空气的混合物吸入气缸，故A错误；
B．如图所示进气门关闭，排气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能。汽油和空气混合物内能增大，故B正确；
C．如图所示火花塞点火，燃料燃烧，产生的高温燃气推动活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，气缸内压强增大，温度升高，通过连杆带动曲轴转动，故C错误；
D．如图所示进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程。气缸内压强减小，温度降低，故D错误。
故选B。
12．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。
13． 内 机械 做功
【解析】
【详解】
[1][2][3]由图可知，试管内的水蒸气当用酒精灯加热一定程度时，水蒸气会对塞子做功，将水蒸气的内能会转化为塞子的机械能；此过程与汽油机的做功冲程类似，在做功冲程中也是燃气的内能转化为活塞的机械能。
14． 比热容 热值
【解析】
【详解】
[1]暖气片中用水作为介质，是因为水的比热容大，和质量相同的其他液体相比，降低相同的温度时能放出更多的热量。
[2]火箭用液态氢作燃料，是因为液态氢的热值大，和质量相同的其他燃料相比，液态氢燃烧能放出更多的热量。
15． 60 做功 内 机械 排气 热传递
【解析】
【分析】
【详解】
[1]内燃机正常工作时的转速为1800r/min=30r/s，即每秒完成15个工作循环，完成60个冲程。
[2][3][4]如图，进气门和排气门都是关闭的，火花塞放出电火花，活塞下行，可以判断是做功冲程，做功冲程中内能转化为机械能。
[5]接下来应该将燃烧后的废气排出，所以接下来应该处于排气冲程。
[6]气缸外有一个水套，气缸被水包围着，水从气缸吸收热量，温度升高，水的内能会增大，这是通过热传递的方式改变水的内能。
16． 热传递 内 机械 做功
【解析】
【分析】
考查的知识点有：热传递都可以改变物体的内能，小船是利用了力的作用是相互的原理来前进的；内燃机的功冲程中，燃气推动活塞向下运动，内能转化为机械能，据以上内容即可解答．
【详解】
根据题意知道，燃烧的蜡烛加热易拉罐中的水时，是通过热传递来增大水的内能；当水汽化产生大量的蒸汽，由小孔冲出时，有力作用在空气上，由于力的作用是相互，小船就向前运动了，此过程中，蒸汽的内能转化为小船的机械能，即此过程发生的能量转化形式与热机做功冲程相同．
17．(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．
18． 小 直线传播 AD
【解析】
【分析】
（1）根据可知：一定质量的气体体积膨胀，即体积变大后，密度变小；
（2）光在同种均匀介质中沿直线传播；
（3）走马灯利用了气体驱动的原理，分析选项中分别用了哪种驱动方式．
【详解】
（1）火焰上方空气加热后体积膨胀，根据，可知空气密度变小，会向上运动；
（2）立轴下端的蜡烛作用之一是提供热源，使空气产生对流；光在同种均匀介质中沿直线传播，故作用之二是提供光源，利用光的直线传播现象，在灯笼纸罩上形成剪纸的影子；
（3）走马灯利用了气体驱动的原理，蒸汽机是利用气体驱动，水轮机是利用水的动能，电风扇是利用电能驱动，燃气轮机是利用燃气驱动，故AD符合题意．
19． 方向 7.392×105 37.3%
【解析】
【详解】
(1)在烧水过程中，大量向外散失的能量不会自动再汇集回来，说明在能的转化和转移的过程中，能量转化和转移是有方向性；(2)水吸收的热量：Q吸＝cm(t t0)＝4.2×103J/(kg ℃)×2.2kg×(100℃ 20℃)＝7.392×105J，即水的内能增加了；(3)天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝45×10 3kg×4.4×107J/kg＝1.98×106J，燃气灶的效率：η＝×100%＝×100%＝37.3%
【点睛】
（1）能量转化和转移是有方向性，如：热传递时内能从高温物体转移向低温物体的．（2）知道水的质量、水的比热容，求出水温度的升高值，利用吸热公式Q吸＝cm△t求水吸收的热量，即水的内能增加值；（3）由Q放＝mq可求出天然气完全燃烧放出的热量；水吸收的热量跟天然气完全燃烧放出的热量之比等于燃气灶的效率．
20． 太阳 电 1.25 4 清洁、无污染或可再生等
【解析】
【分析】
光伏电站系统发电时，消耗太阳能，产生电能；
已知一天的发电量和有效光照时间，根据电功率的公式得到发电功率；
已知热电转换效率和发电量，可以得到燃煤产生的热量；已知燃煤产生的热量和煤的热值，根据Q=mq得到煤的质量；
太阳能作为新能源，具有节约化石能源、减少大气污染、可再生等优点．
【详解】
（1）太阳能光伏发电系统能量转化是：太阳能转化为电能；
（2）该光伏发电系统发电的功率；
（3）该光伏发电系统一天的发电量W=10kW h=10×3.6×106J=3.6×107J，
燃煤产生的热量，
燃煤的质量；
（4）光伏发电的好处是清洁无污染；可再生；节约化石能源等．
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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