粤沪版物理九年级上册课课练：12.4　热机与社会发展（含答案）

[12.4　热机与社会发展]
一、选择题
1.如图所示的工具工作过程中使用热机的是(　　)
2.是汽油机一个工作循环的四个冲程,顺序排列正确的是(　　)
A.甲乙丙丁 B.乙丙甲丁 C.丁丙乙甲 D.丁甲丙乙
3.[2020·邵阳] 汽油机的一个工作循环包括四个冲程,其中将机械能转化为内能的是 (　　)
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
4.汽油机在做功冲程中,高温、高压气体迅速膨胀对外做功,此时气体的温度和内能的变化情况是 (　　)
A.温度降低,内能增大 B.温度不变,内能不变
C.温度升高,内能增大 D.温度降低,内能减小
5.[2019·株洲] 一种用于轻型低速飞机的活塞式航空发动机,它有多个气缸,气缸工作时经历进气、压缩、膨胀、排气四个过程,在这四个过程中,能为飞机提供动力的是 (　　)
A.进气 B.压缩 C.膨胀 D.排气
6. 已知一台单缸四冲程汽油机正常工作时,气缸内的活塞1 min内往复运动1800次,则此汽油机每秒钟内 (　　)
A.完成15个工作循环,对外做功15次
B.完成15个工作循环,对外做功30次
C.完成30个工作循环,对外做功15次
D.完成30个工作循环,对外做功30次
7.[2020·巴中] 如图所示是汽油机一个工作循环的四个冲程,不是靠飞轮惯性完成的冲程是 (　　)
8.[2019·百色] 关于内燃机,下列说法中正确的是 (　　)
A.四个冲程中只有一个冲程发生内能与机械能的相互转化
B.压缩冲程主要是通过做功的方式增大缸内气体的内能
C.汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的
D.只要技术进步,内燃机的效率可以达到100%
9.[2020·枣庄] 关于热机的效率,下列说法正确的是 (　　)
A.在做功同样多的情况下,热机的效率越高,消耗的燃料越多
B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
C.热机的效率越高说明做功越快
D.热机损失的能量中,废气带走的能量较少,主要是由于机械摩擦损失的
10.随着人们生活水平的提高,汽车走进千家万户。下列关于小汽车涉及的知识的说法中正确的是 (　　)
A.用甘油作为发动机的冷却剂
B.发动机做功冲程将内能转化为机械能
C.精心保养可使发动机的效率达到100%
D.排出的尾气对环境没有任何污染
二、填空题
11.如图所示是四冲程汽油机工作过程的一个冲程,该冲程是将　　 　　能转化为　　 　能。
12.[2020·常州] 2020年1月18日,“第十届江苏·台湾灯会”在常州恐龙城开幕。如图所示为展会中的“走马灯”,点燃底部蜡烛,热空气上升驱动扇叶转动,观众惊奇地看到纸片小人的影子动了起来。热空气上升驱动扇叶转动的能量转化方式为　　　　　　　　　　　　,这与四冲程汽油机的　　　　冲程相同。
13.柴油机和汽油机在构造上的主要区别是柴油机的气缸顶部没有　　　　　而有　　　　　,在吸气冲程里,汽油机吸入气缸的是　　　　　　　　　　　,而柴油机吸入气缸的是　 。
14.如图所示是汽油机一个工作循环的四个冲程,其中图　 　　　是将内能转化为机械能的冲程。现有一台四冲程汽油机,飞轮的转速为2400 r/min,这个汽油机每秒钟内完成
　　　　个冲程,对外做了　　　　次功。
15.[2020·无锡] 某辆行驶的小轿车,其正常工作时的能量转化情况如图所示,若输入的化学能为2000 J,输出的动能为300 J,则输出的内能和声能共计　　　　J;输出的有用能量是动能,则小轿车正常工作时的效率为　　　　。
16.[2020·六盘水] 内燃机的问世极大改善了人类的交通运输方式,但同时也带来了许多环境污染问题,如图四冲程内燃机工作时就因　　　　冲程排放的废气对大气造成污染。
三、计算题
17.有一功率为40 kW,热机效率为20%的汽车正在一平直的公路上行驶,此时油箱中仅剩下5 kg的汽油,如图果不考虑热机其他的能量损失,汽车以20 m/s的速度向前匀速沿直线行驶,还可前进多远 (汽油的热值为4.6×107 J/kg)
18.[2020·温州] 英国物理学家斯特林于1816年发明了“斯特林发动机”。斯特林发动机气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”原理设计了如图甲所示的模型机,工作过程中飞轮持续旋转如图图乙所示。请结合所学知识解释飞轮能持续转动的工作原理。
答案
1.B　 热机是把内能转化为机械能的装置;自行车、水上脚踏车、皮划艇都是消耗人体的化学能转化为机械的机械能。柴油车是热机的一种,将内能转化为机械能。
2.C　 图甲排气门开启,活塞上行,排出废气,是排气冲程;图乙两气门都关闭,活塞下行,气缸容积变大,是做功冲程,将内能转化为机械能;图丙两气门都关闭,活塞上行,气缸容积变小,是压缩冲程,将机械能转化为内能;图丁进气门打开,活塞下行,空气和汽油的混合气进入气缸,是吸气冲程。故正确排列顺序应该为丁丙乙甲。
3.B　 汽油机共有四个冲程,汽油机在压缩冲程中将机械能转化为内能。
4.D　
5.C　 内燃机工作时,提供动力的冲程是做功冲程,即气缸内高温高压的燃气膨胀做功的过程,能为飞机提供动力,故选C。
6.A
7.C　 在汽油机的四个冲程中只有做功冲程对外做功,其他三个冲程都是靠飞轮的惯性完成的。图B中排气门打开,活塞向上运动,气缸容积减小,是排气冲程,不符合题意;图C中两气门都关闭,活塞向下运行,火花塞点火,气缸容积增大,是做功冲程,符合题意;图D中两气门都关闭,活塞向上运行,气缸容积减小,是压缩冲程,不符合题意;图A中进气门打开,活塞向下运行,气缸容积增大,是吸气冲程,不符合题意。
8.B　 内燃机的四个冲程是吸气、压缩、做功、排气冲程,压缩冲程活塞向上运动,压缩气体对气体做功,将机械能转化为内能;做功冲程高温高压燃气推动活塞向下运动,将内能转化为机械能,吸气和排气冲程不发生能量转化,故A错误、B正确;在做功冲程初,柴油机是靠喷油嘴喷出雾状柴油而燃烧,故C错误;不管技术怎么进步,内燃机的效率都不能达到100%,故D错误。
9.B　 热机的效率越高,做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大,即在做功相同的情况下,消耗的燃料较少,或消耗相同的燃料,做功较多,故A错误;一般情况下柴油机的效率比汽油机的高,多用在重型机器上,故B正确;热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值,热机的效率越高说明有用功与总功的比值越大;功率表示做功的快慢,功率越高说明做功越快,效率和功率是两个不同的物理量,二者之间没有必然联系,故C错误;根据内燃机的能量流向,热机损失的能量中,废气带走的能量较多,故D错误。
10.B　 汽车发动机是利用水作为冷却剂的,这是利用了水的比热容较大的性质,故A选项错误;发动机工作时,做功冲程将内能转化为机械能,压缩冲程将机械能转化为内能,故B选项正确;无论科技如图何发展,热机工作时,总存在一些摩擦,故效率一定不会达到100%,故C选项错误;汽车排放的废气中含有一氧化碳、二氧化氮等有害物质,会污染环境,故D选项错误。
11.机械　内　 由图可知,进气门和排气门均关闭,活塞向上运动,可以判断是压缩冲程,压缩冲程将机械能转化为内能。
12.内能转化为机械能　做功　
点燃蜡烛时,气体温度升高,气体的密度变小,热空气就会向上运动,运动的热空气推动扇叶转动,运动的热空气对外做功,将内能转化为机械能,该冲程和四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相同。
13.火花塞　喷油嘴　汽油和空气的混合气
空气
14.丙　80　20
(1)在内燃机的四个冲程(吸气、压缩、做功、排气)中,内能转化为机械能的是做功冲程。图甲,两气门都关闭,活塞向上运行,气缸容积减小,是压缩冲程,此冲程机械能转化为内能;图乙,排气门打开,活塞向上运行,气缸容积减小,是排气冲程;图丙,气门都关闭,火花塞喷出电火花,活塞向下运行,气缸容积增大,是做功冲程,此冲程内能转化为机械能;图丁,进气门打开,活塞向下运行,气缸容积增大,是吸气冲程。(2)飞轮的转速为2400 r/min=40 r/s,在一个工作循环中,飞轮转动2转,对外做功一次,所以此汽油机每秒钟内完成80个冲程,对外做功20次。
15.1700　15%　 (1)由图知,输入的化学能E=2000 J,输出的动能E1=300 J,
输出的内能和声能:E2=E-E1=2000 J-300 J=1700 J。
(2)小轿车正常工作时的效率:
η=×100%=×100%=15%。
16.排气　 内燃机分为柴油机和汽油机两大类,无论是哪种内燃机,都是在排气冲程中把废气排出,而排放的废气会对大气造成污染。
17.5 kg汽油完全燃烧放出的热量:
Q=mq=5 kg×4.6×107 J/kg=2.3×108 J,
汽车利用的能量:
W=ηQ=20%×2.3×108 J=4.6×107 J,
行驶时间:t===1150 s,
还可前进的距离:
s=vt=20 m/s×1150 s=2.3×104 m。
18.根据图示可知,酒精灯加热将化学能转化为内能,热气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将热气缸中的工作介质推入冷气缸并液化,活塞B又将工作介质推回热气缸。如图此反复。