北师大版九年级年级全一册10.4热机同步练习（有解析）

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．冬天，人们常搓手取暖，这个过程中的能量转化与四冲程内燃机的哪个冲程相同（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
2．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
3．下面是小明同学热学“物理学习笔记”中的摘录，其中正确的是（　　）
A．温度越高的物体具有的热量越多
B．热量是在传递过程中物体内能改变的多少
C．做功和热传递在改变物体热量上是等效的
D．某种燃料在燃烧时所放出的热量叫做这种燃料的热值
4．某汽油机的四个冲程如图所示，在该汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是（ ）
A．① B．② C．③ D．④
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．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．
7．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
8．如图表示四冲程内燃机的某个冲程示意图，这个冲程是（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
9．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
10．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
11．下列有关热和能的说法中，正确的是（　　）
A．发生热传递时，温度总是从高温物体传递给低温物体
B．一块0℃的冰熔化成0℃的水后，温度不变，内能不变
C．夏天在室内洒水降温，利用了水的比热容较大的性质
D．内燃机的压缩冲程，主要通过做功的方式增大汽缸内物质的内能
12．2021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．
二、填空题
13．火箭发射时用液态氢做燃料，因为液态氢的_______大，燃烧过程中将燃料的化学能转化为_______能。
14．汽车动力来自单缸四冲程汽油机，它正常工作时转速为1800r/min，1min对外做功 _____一次，如图所示是汽油机的一个工作循环，其四个冲程的正确顺序是 _____；用力将图戊的活塞迅速下压，筒内硝化棉燃烧，该过程能量转化的特点与汽油机 _____（填冲程名称）冲程的能量转化相同。
15．如图所示是演示点火爆炸的实验装置。按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖飞出去。右边两图为汽油机的其中两个冲程，有一个冲程跟上述现象一致，它是_______（左/右）图。这个冲程中，燃气的内能_______（增加/减少）。如果汽油机的转速为2400r/min，那么1s内，可以完成_______个冲程。
16．如图甲所示，用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾一段时间以后，塞子被试管内水蒸气推出，水蒸气的 _____ 能转化为塞子的机械能；图 _____ 中汽油机的工作过程与这一实验过程中能量的转化是一致的。汽油机工作时要产生大量的热通常采用水循环将热量带走，这是因为 _____ 。
三、综合题
17．云南省有丰富的地热资源，可开发用于居民生活、发电、供暖等．腾冲热海的“大滚锅”呈圆筒形，直径约6m，深1.5m，周围用半圆形石板围成，终年热波喷涌，气浪腾腾，水温高达96.6℃．锅内水的密度取1.0×103㎏/m3，比热容为4.2×103J／(㎏ ℃)．(计算结果保留一位小数)
（1）说出应用地热能的两个优点；
（2）求“大滚锅”内水的质量；
（3）若“大滚锅”的水温降到26.6℃可以放出多少热量
18．随着物质生活水平的提高，小轿车已经走进我们普通的家庭。请根据下列提供的信息回答相关问题。
(1)如图是轿车车顶“外掀式天窗”，行驶时，如果天窗后部稍微向上掀开，车内的污浊空气就能被自动“抽出”，这里应用的物理原理是______；
(2)当该轿车汽油机的转速为2400r/min时，在1s内汽油机每个气缸里活塞对外做功次数是______，汽车行驶时，消耗了燃料的______能，最终获得了机械能。
19．汽车是我们熟悉的交通工具，它给我们的生活提供了便利．汽车应用了许多物理知识，请你运用所学的物理知识解答下列问题：
（1）.当给汽车加油时，会闻到汽油味，从物理学角度来看，属于______现象．这个现象表明_______.
（2）汽油机是汽车的“心脏”，汽油机的做功冲程是将______能转化为______能.
（3）汽车发动机的气缸体和汽缸盖的内外壳间有个“水套”，冷却液在其间循环，以防止汽车发动机过热．
①冷却液的主要成分是水，这时因为水的________较大；
②在汽车开始行驶的一段时间内，冷却液温度逐渐升高，它的内能会________（选填“增大”、“减小”或“不变”），这是通过________的方式改变冷却液的内能．
（4）完全燃烧0.5kg的汽油能够获得的多少焦耳的热量______？（汽油的热值为4.6×107J/kg）
20．如图1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．
（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，其主要技术指标如下表所示，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．
排量 2.0L
输出功率 120kW
转速 6000r/min
①该发动机在1s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．
（4）如图2为发动机在做功冲程中的示意图，下面给出了公式W=pV的证明，请将推导过程补充完整（要求各表达式均用S、l或p表示）：
设活塞的面积为S，冲程长为l，燃气对活塞的压强为p，则燃气对活塞的压力F=______，燃气对活塞所做的功W=______，又根据数学知识可知发动机的单缸排量V=______，故W=pV．
21．地效飞行器是一种可以低空高速飞行的飞机，它能停要水面或地面上，某型号飞行器的总质量为1.0×10 3 t，最大飞行速度为720km/h，以最大速度飞行时的运输效率为25，运输效率是指飞行器飞行时的总重与发动机推力的比值．（g取10N/kg）．
（1）飞行器停在水平地面上时，对地面压力大小为 __________________N．
（2）飞行器飞行时，机翼上方气流比下方气流的流速 __________________________．
（3）油箱中汽油的质量为30t，完全燃烧放出的热量为 ________________J．（汽油的热值为4.6×10 7 J/kg）
（4）飞行器以最大速度飞行1440km，需要 ______________h，发动机推力的功率为 ________W（可以认为飞行器的总重不变）．
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
人们在冬天常常搓手取暖，是通过搓手将机械能转化为内能，内能增加，温度升高，手暖和，这是通过做功的方式改变手的内能，这与汽油机工作中的压缩冲程的能量转化相同，都是将机械能转化为内能，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
2．C
【详解】
A．吸气冲程：吸入空气和汽油的混合物，故A错误；
B．压缩冲程：活塞压缩混合气做功，缸内气体内能增大，温度升高，故B错误；
C．做功冲程：燃烧后的高温高压气体推动活塞做功，内能转化为机械能，故C正确；
D．排气冲程：排气门打开，进气门开闭，由飞轮的惯性带曲轴转动，带活塞上移，排出废气，不涉及内能与机械能间的转化，故D错误。
故选C。
3．B
【详解】
AB．热量是在传递过程中物体内能改变的多少，是过程量，不能说物体具有热量，故A错误，B正确；
C．做功和热传递在改变物体内能上是等效的，热量是过程量，不能说改变物体的热量，故D错误；
D．某种燃料在完全燃烧时所放出的热量与质量的比值，叫做这种燃料的热值，故D错误。
故选B。
4．C
【详解】
A．汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图①可知，活塞向上运动，排气门打开，所以图①是排气冲程，故A不符合题意；
B．汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图②可知，活塞向下运动，进气门打开，所以图②是吸气冲程，故B不符合题意；
C．汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图③可知，活塞向下运动，两门关闭，所以图③是做功冲程，故C符合题意；
D．汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图④可知，活塞向上运动，两门关闭，所以图④是压缩冲程，故D不符合题意。
故选C。
5．B
【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
【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。
7．B
【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。
8．C
【详解】
由图可知，两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，同时火花塞发出电火花，所以是做功冲程，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
9．C
【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。
10．B
【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。
11．D
【详解】
A．发生热传递时，传递的是热量而不是温度，热量总是从高温物体传递给低温物体，故A错误；
B．晶体熔化时，吸收热量，内能增大，温度保持不变，所以一块0℃的冰熔化成0℃的水后，温度不变，内能增加，故B错误；
C．夏天在室内洒水降温，是利用了水蒸发吸热有致冷作用，不是利用了水的比热容较大的性质，故C错误；
D．内燃机的压缩冲程，活塞压缩气缸内气体做功，机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能，故D正确。
故选D。
12．B
【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。
13． 热值 内
【详解】
[1]用液态氢做燃料，比相同质量的其它燃料完全燃烧释放的热量多，即热值大。
[2]燃烧过程属于化学变化，燃烧时将燃料的化学能转化为内能。
14． 900 乙甲丁丙 压缩
【详解】
[1]由题意可知，单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1800r/min，即每分钟转1800圈，每转二圈做功一次，即做功900次。
[2]甲图两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；乙图吸气门打开，排气阀关闭，活塞下行，是吸气冲程；丙图排气门打开，进气门关闭，活塞上行，是排气冲程；丁图两气门关闭，火花塞点火，是做功冲程。汽油机冲程的顺序是：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，所以一个工作循环的排序是乙甲丁丙。
[3]在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的硝化棉，用力将活塞迅速向下压，硝化棉燃烧起来，这是因为压缩筒内空气做功，使空气的内能增加、温度升高；该实验中，压缩筒内空气做功，活塞的机械能转化为筒内空气的内能，与汽油机压缩冲程的能量转化相同。
15． 右 减少 80
【详解】
[1][2]电火花打火时，酒精气体燃烧膨胀做功，使盒盖飞出去，因此将内能转化为盒盖的机械能；图中的左图中的气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，此时机械能转化为内能，与电子式火花发生器的能量转化相反；右图中气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，且上端的火花塞发出电火花，是做功冲程，在这一过程中，内能是转化为机械能的，与电子式火花发生器的能量转化相同，在这个冲程中，燃气的内能减少。
[3]飞轮的转速2400r/ min= 40r/s，即飞轮每秒转40r，因为汽油机飞轮转2r，完成四个冲程，所以飞轮转动40r，完成80个冲程。
16． 内 丙 水的比热容比较大，在质量相同、升高的温度相同时，水可以吸收更多的热量，降低发动机的温度
【详解】
[1]用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾一段时间后，塞子被试管内水蒸气推出，水蒸气对塞子做功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能。
[2]图乙中进气门、排气门关闭，活塞由下向上运动，是压缩冲程，图丙中进气门、排气门关闭，活塞由上向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能，汽油机的做功冲程与甲实验过程中能量的转化是一致的。
[3]汽车的散热器可用水做冷却剂，是因为水的比热容比较大，在质量相同、升高的温度相同时，水可以吸收更多的热量，降低发动机的温度。
17．⑴ 取之不竭的清洁能源，不污染环境， ⑵ 4.2×104 kg ⑶ 1.2×1010 J
【详解】
（1）地热能的优点：无污染；取之不尽．
（2）“大滚锅”的底面积：，“大滚锅”内水的体积：，“大滚锅”内水的质量：．
（3）“大滚锅”的水放出的热量：
．
答：（1）地热能的优点：取之不竭的清洁能源，不污染环境．
（2）“大滚锅”内水的质量是4.24×104kg．
（3）“大滚锅”的水温降到26.6℃可以放出1.2×1010J的热量．
【点睛】本题考查了学生对地热能优点的了解和利用密度公式、热量计算公式进行计算的能力．
18． 空气流速越大，压强越小 20 化学
【详解】
(1)[1]天窗后部稍微向上掀开，车上方空气流速大，压强小，车内空气流速相对较慢，压强大，在内外气压差的作用下，车内的污浊空气就能被自动“抽出”，所以这里应用的物理原理是空气流速越大，压强越小。
(2)[2]汽油机一个工作循环，4个冲程，活塞往返2次，飞轮转2转，对外做功1次，汽油机的转速为2400r/min时，故1s飞轮40转，对外做功20次，则在1s内汽油机每个气缸里活塞对外做功次数是20。
[3]汽车行驶时，燃料燃烧是将燃料储存的化学能转化为内能，再对外做功，转化为机械能给车提供动能。
19． 扩散 分子在不停地做无规则运动 内 机械 比热容 增大 热传递 2.3×107
【详解】
(1)[1][2] 给汽车加油时，会闻到汽油味，这是因为汽油分子在不停地做无规则运动，这是扩散现象；
(2)[3][4]做功冲程是靠高温高压的工作物质膨胀对外做功，将内能转化为机械能；
(3) ①[5]因为水这种物质的比热容较大，在吸收相同的热量时，相同质量升高的温度相对较小，常用来作为冷却剂使用；
②[6][7]汽缸外有一个水套，让汽缸被冷却液包围着，冷却液从汽缸吸收热量，内能增加，这是通过热传递的方式改变冷却液的内能；
(4)[8]0.5kg汽油完全燃烧要放出的热量：
Q=qm=4.6×107J/kg×0.5kg=2.3×107J．
20． 内 机械 1.2×105 0.5 600 1.2×106 pS pSl Sl
【详解】
(1)[1][2]发动机在做功冲程里，高温、高压的燃气对活塞做功，将内能转化为机械能．
(2)①[3]已知输出功率是120kW，所以每秒做功：
W=Pt=1.2×105W×1s=1.2×105J；
[4]因为四缸总排量为2.0L，则单缸排量为：
V=×2.0L=0.5L．
②[5]由表格信息可知，转速为6000r/min=100r/s，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．根据前面计算可知,发动机在1s内做功1.2×105J，因为发动机有四个缸同时工作，所以每个缸1s内做功：
W=×1.2×105J=3×104J，
因为1s内做功50次，所以每个做功冲程做功：
W′=×3×104J=600J．
(3)[6]因为W′=pV，V=0.5L=0.5×10 3m3，所以燃气对活塞的压强：
p===1.2×106Pa．
(4)[7]由p=可知，燃气对活塞的压力为F=pS；
[8][9]因为在做功冲程，活塞移动的距离为l，则发动机的单缸排量V=Sl，所以燃气对活塞所做的功：
W=Fl=pSl=pV．
【点睛】
本题为力热综合题，解决此题要知道发动机飞轮每转动两周做功一次；推导公式时需要结合压强公式、功的公式及几何知识进行分析解答，难度较大．
21． 1.0×10 7 N 快 1.38×10 12 J 2 2×10 9 W
【详解】
试题分析： 解：（1）飞机对地面的压力F=G=1.0×106kg×10N/kg=1.0×107N；
（2）飞行器飞行时，机翼上方气流比下方气流的流速快，流速快气压小，机翼下方的压强大于上方的压强，所以获得向上的升力；
（3）m汽油=30t=3×104kg，汽油完全燃烧所放出的热量：Q放=m汽油q=3×104kg×4.6×107J/kg=1.38×1012J；
（4）由可得
发动机对飞机做功：W=Fs=1.0×107N×1.44×106m=1.44×1013J；
发动机推力的功率：
考点：压力、流体压强与流速的关系；功率的计算；热量的计算
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