人教版物理九年级上册课课练：14.1　热机（含答案）

[第十四章　第1节　热机]
一、选择题
1.如图图示,下列有关这个小蒸汽轮机的说法中不正确的是 (　　)
A.通过热传递的方式增加了烧瓶内水的内能
B.酒精燃烧将内能转化为化学能
C.蒸汽的内能转化为轮子的机械能
D.内能的一个重要应用是可以用来做功
2.下列机械设备的动力装置不是利用热机的是 (　　)
A.我国长征系列运载火箭的发动机
B.我国歼 20战机的喷气式发动机
C.我国高铁车头采用的电力机车
D.我国055型导弹驱逐舰配备的燃气轮机
3.[2020·镇江] 某汽油机的四个冲程如图图示。在该汽油机的一个工作循环中,压缩冲程结束后,下一个冲程是 (　　)
4.[2020·东营] 如图图示是四冲程汽油机工作循环中的一个冲程,下列关于该冲程及其能量转化判断正确的是 (　　)
A.做功冲程,将机械能转化为内能 B.做功冲程,将内能转化为机械能
C.压缩冲程,将机械能转化为内能 D.压缩冲程,将内能转化为机械能
5.针对汽油机的压缩冲程,下列说法中正确的是 (　　)
A.汽缸中的工作物质压强增大,温度降低
B.汽缸中的工作物质压强减小,温度升高
C.汽缸中的工作物质内能增大,温度升高
D.汽缸中的工作物质内能减小,温度降低
6.关于四冲程内燃机,下列说法中正确的是 (　　)
A.内燃机一个工作循环曲轴转两周,做功两次
B.若飞轮的转速为4800 r/min,则1 s完成80个冲程
C.进气门和排气门既不能同时关闭,也不能同时打开
D.在做功冲程中,燃料燃烧产生的高温燃气推动活塞向下运动,内能转化为机械能
7.下列关于汽油机和柴油机的说法中正确的是(　　)
A.柴油机的工作过程分为吸气、压缩、排气三个冲程
B.汽油机和柴油机都属于内燃机
C.在吸气冲程中,汽油机吸入的是汽油和空气的混合物,而柴油机吸入的是柴油和空气的混合物
D.汽油机汽缸顶部有喷油嘴,而柴油机汽缸顶部有火花塞
8.下列有关热机的说法中错误的是 (　　)
A.热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化为机械能的过程
B.为了防止热机过热,通常用水来降温,是利用水的比热容较大的特性
C.蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机都属于热机
D.四冲程内燃机除压缩冲程外,其他三个冲程都是靠飞轮的惯性来完成的
二、填空题
9.[2020·宜昌] 扣动步枪扳机,射出一颗子弹。弹壳内火药燃烧将　　　　能转化为燃气的内能,燃气推动子弹在枪膛中运动,该过程相当于内燃机的　　　　冲程。
10.如图图示,在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮,用力将活塞迅速向下压,棉絮燃烧起来。由该实验可得结论:对　　　　　　(选填“棉絮”或“筒内气体”)做功,它的内能会增加,其能量转化情况与四冲程汽油机的　　　　冲程相同。实验中,如图图果不放入棉絮,将活塞迅速向下压,筒内气体温度　　　　(选填“会”或“不会”)升高。
　11.[2019·辽阳] 如图图示是四冲程汽油机某两个冲程的示意图,其中图　　　　中的冲程为汽车提供动力。汽油机在吸气冲程吸入汽缸的是　　　　　　　　　　(选填“空气”或“汽油和空气”);汽车发动机用水来冷却,是利用了水的　　　　　较大的特点。
12.如图图示是某种四冲程内燃机某一冲程的示意图,由图可知:
(1)这种内燃机是　　　　机。
(2)它表示的是　　　　冲程。
(3)在这个冲程中,　　　　能转化为　　　　能。
(4)完成这一冲程,曲轴和飞轮转　　　　周。
(5)若此内燃机的飞轮转速为2400 r/min,则在1 s内,内燃机完成　个冲程,对外做功　次。
13.在试管内装些水,用软木塞塞住,加热使水沸腾,如图图示,水蒸气会把软木塞冲开。有的同学由这个装置联想到内燃机,请你用连线反映他的联想创新的思维过程。
酒精燃烧　　　　　　　　　　坚固汽缸
高温、高压水蒸气 活塞运动做功
试管 油料燃烧
软木塞冲出 高温、高压燃气
三、简答题
14.[2020·温州] 英国物理学家斯特林于1816年发明了“斯特林发动机”。斯特林发动机汽缸内工作介质易汽化、易液化,该介质经过吸热膨胀、冷却压缩的循环过程输出动力,因此又被称为热气机。某工程师按照“斯特林发动机”原理设计了如图图所示的模型机,工作过程中飞轮持续旋转,如图图图乙所示。请结合所学知识解释飞轮能持续转动的工作原理。
15.某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30 cm2,一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是
50 mm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105 Pa,飞轮的转速为1800 r/min,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦),求:
(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力。
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功。
(3)汽油机的功率。
答案
1.B　 酒精燃烧将化学能转化为内能,通过热传递传给水,A选项正确,B选项错误。蒸汽对外做功,内能转化为机械能,C选项正确。内能可以用来加热物体,也可以用来做功,D选项正确。
2.C　 我国长征系列运载火箭的发动机是热机,以液态氢为燃料,以液态氧做助燃剂,故A不符合题意;我国歼 20战机的喷气式发动机是通过燃烧燃料将内能转化为机械能,是利用热机的机械,故B不符合题意;我国高铁车头采用的电力机车,工作时将电能转化为机械能,是电动机,不是热机,故C符合题意;我国055型导弹驱逐舰配备的燃气轮机,工作时将燃气的内能转化为机械能,是利用热机的机械,故D不符合题意。
3.C　 汽油机四个冲程依次是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程,在该汽油机的一个工作循环中,压缩冲程结束后,下一个冲程是做功冲程,由图可知,图C中两个气门都关闭,火花塞点火,此时活塞向下运动,是做功冲程,将内能转化为机械能。
4.B　 由图可知,内燃机的两个气门都关闭,火花塞点火,活塞向下运动,所以是做功冲程,该冲程是燃料燃烧产生高温高压的燃气,推动活塞做功,将内能转化成机械能,故B正确。
5.C　 在汽油机的压缩冲程中汽缸里面的气体质量不变,压强增大,温度升高。
6.D　 四冲程内燃机一个工作循环有四个冲程,活塞往复运动两次,曲轴转动两周,对外做功一次,A选项说法错误;若飞轮的转速为4800 r/min,则每秒钟转80圈,完成40个工作循环,完成160个冲程,B选项说法错误;压缩冲程和做功冲程中,进、排气门都关闭,C选项说法错误;做功冲程中,进、排气门关闭,燃气对活塞做功,活塞向下运动,内能转化为机械能,D选项说法正确。
7.B
8.D　 热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化为机械能的过程,A正确;为了防止热机过热,通常用水来降温,是利用水的比热容较大的特性,B正确;蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机都属于热机,C正确;四冲程内燃机除做功冲程外,其他三个冲程都是靠飞轮的惯性来完成的,D错误,符合题意。
9.化学　做功
火药燃烧是化学变化,火药的化学能转化为燃气的内能;燃气推动子弹在枪膛中运动,燃气的内能转化为子弹的机械能,相当于内燃机的做功冲程。
10.筒内气体　压缩　会
(1)在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮,用力将活塞迅速向下压,棉絮燃烧起来,说明压缩筒内空气做功,使空气的内能增加。(2)实验中,活塞的机械能转化为空气的内能,其能量转化情况与汽油机的压缩冲程相同。(3)实验中,如图图果不放入棉絮,将活塞迅速向下压,筒内气体内能仍会增大,温度升高。
11.乙　汽油和空气　比热容
为汽车提供动力的是做功冲程。由图可知,图甲活塞向上运动,进气门和排气门都关闭,为压缩冲程;图乙活塞向下运动,进气门和排气门都关闭,同时火花塞产生电火花,为做功冲程,故图乙中的冲程为汽车提供动力。柴油机在吸气冲程中只吸入空气,汽油机在吸气冲程中吸入汽油和空气的混合物。相同质量的水和其他物质,升高相同的温度,水吸收的热量多,即水的吸热本领强,比热容较大,所以汽车发动机用水来冷却,是利用了水的比热容较大的特点。
12.(1)柴油　(2)压缩　(3)机械　内 (4)半　(5)80　20
根据汽缸顶部是喷油嘴可判断它是柴油机。根据该内燃机两个气门都关闭且活塞上行,可判断该冲程是压缩冲程;此冲程中,活塞压缩汽缸内气体,使汽缸内气体内能增大、温度升高,其能量转化是机械能转化为内能;每完成一个冲程,曲轴与飞轮只转半周。在四冲程内燃机的一个工作循环中,完成4个冲程并对外做功1次,曲轴和飞轮转2圈。已知该柴油机飞轮转速为2400 r/min,即该柴油机每秒曲轴和飞轮转40圈,完成80个冲程,20个工作循环,对外做功20次。
13.
酒精燃烧—— 油料燃烧 高温、高压水蒸气 —— 高温、高压燃气 试管—— 坚固汽缸 软木塞冲出—— 活塞运动做功
14.根据图示可知,酒精灯加热将化学能转化为内能,热汽缸中的工作介质吸热汽化膨胀,推动活塞A向右运动做功,将内能转化为机械能;由于飞轮具有惯性,带动活塞A向左运动,活塞A将汽缸中的工作介质推入冷汽缸并液化,活塞B又将介质推回热汽缸。如图图此反复。
15.(1)燃气对活塞的平均压力:
F=pS=9.0×105 Pa×30×10-4 m2=2700 N。
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功:
W=Fs=2700 N×0.05 m=135 J。
(3)飞轮每转两圈对外做功一次,所以飞轮转动1800转,要对外做功900次,所以1 min内燃气对活塞做的总功:W总=W×900=135 J×900=1.215×105 J,
汽油机的功率:P===2025 W。