14.1热机
1.下列机械属于热机的是( )
A.电动机 B.洗衣机 C.柴油机 D.滑轮组
2.下列交通或运输工具中，动力设备不是热机的是( )
A. B. C. D.
3.柴油机与汽油机在构造上的主要不同是柴油机顶部有( )
A.火花塞 B.活塞 C.喷油嘴 D.曲轴
4.如图是四冲程汽油机其中一个冲程的工作示意图，它表示的是( )
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
5.关于汽油机和柴油机，下列说法错误的是( )
A.汽油机用压燃式点火，柴油机用点燃式点火
B.吸气冲程中，汽油机吸入汽油和空气的混合物，柴油机只吸入空气
C.汽油机和柴油机的排气冲程完全相同
D.小汽车、摩托车通常用汽油机作发动机，卡车、挖掘机通常用柴油机作发动机
6.2019年春节期间热映的《流浪地球》被誉为开启了中国科幻电影元年。这部电影讲述了多年以后太阳急速衰老膨胀，无法再给地球提供能量，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，逃离太阳系的故事。其中“点燃木星”将地球推开相当于内燃机的( )
A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程
7.在如图所示的“汽油机模型”实验中，厚壁有机玻璃圆筒内底部装有两根与静电起电机相连接的放电针。
（1）将适量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机。如果观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体_______，即可模拟四冲程汽油机工作时的_______冲程。
（2）实验时若发现点火装置不能工作，可用火柴替代放电针。为了点燃圆筒内的火柴，可用_______会聚太阳光使其燃着。
答案以及解析
1.答案：C
解析：电动机、洗衣机是电能转化为机械能的装置，不属于热机，故A、B错误；柴油机是把内能转化成机械能的装置，属于热机，故C正确；滑轮组是简单的机械，不属于热机，故D错误。
2.答案：D
解析：远洋货轮、C919客机、载重汽车，工作时将内能转换为机械能，都是使用热机工作的，故A、B、C不符合题意；木帆船是利用风力工作的，工作时没有使用热机，故D符合题意。故选D。
3.答案：C
解析：汽油机和柴油机在构造上的区别是汽油机气缸顶部有火花塞，柴油机气缸顶部有喷油嘴。故选C。
4.答案：C
解析：分析该图能看出，两个气门都关闭，活塞向下运动，该过程中是做功冲程，故C正确。
5.答案：A
解析：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A说法错误；在内燃机的吸气冲程中，汽油机吸入的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入的只有空气，故B说法正确；汽油机和柴油机的排气冲程都是排出废气，故C说法正确；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说法正确。
6.答案：C
解析：影片《流浪地球》中，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，将地球推开，内能转化为机械能，相当于内燃机的做功冲程。故选C。
7.答案：（1）冲出；做功
（2）凸透镜（或凹面镜）
解析：（1）当放电针放电时，汽油燃烧，产生高温高压气体，气体对软木塞做功，软木塞被高温高压的气体冲出，而汽油机的做功冲程对外做功，因此该实验可模拟四冲程汽油机工作时的做功冲程。
（2）因为凸透镜、凹面镜对光线有会聚作用，所以为了点燃圆筒内的火柴，可用凸透镜或凹面镜会聚太阳光使其燃着。14.2热机的效率
1.关于热值，下列说法正确的是( )
A.燃料燃烧时放出的热量越多，其热值越大 B.燃料燃烧越充分，其热值越大
C.燃料燃烧时温度越高，其热值越大 D.热值的大小由燃料本身决定
2.古语道：“人要实，火要虚”。此话的意思是说做人要脚踏实地，才能事业有成；可燃物要架空一些，才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是( )
A.增大可燃物的热值 B.降低可燃物的着火点
C.能使可燃物完全燃烧 D.提高可燃物的利用率
3.关于热机的效率，下列说法中正确的是( )
A.热机做的有用功越多，热机效率一定高
B.热机的功率大，热机效率一定高
C.热机单位时间内消耗的燃料少，热机效率一定高
D.以上说法都不对
4.我国随着航天事业发展需要，正在研制大功率液氢发动机。这种发动机主要是因为氢是有( )
A.较小的密度 B.较高的热值 C.较大的比热容 D.较低的沸点
5.如图是某内燃机工作时的能量流向图。该内燃机的热机效率是( )
A.25% B.35% C.40% D.75%
6.在“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”实验中，小林选用碎纸片和酒精为燃料进行了实验。
（1）小林将天平放在水平桌面上并将游码归零后，若指针静止时位置如图甲所示，则他应将平衡螺母向_______端调节；图乙是正确测量所用碎纸片质量时的场景，此时游码所处位置如图丙所示，则他还应称量_______g的酒精。
（2）小林组装的实验装置如图丁所示，他在器材安装中的一处错误是_____________。
（3）本实验中，燃料完全燃烧放出热量的多少是通过_______来反映的。
（4）正确组装实验装置后，小林用（1）中所称量的碎纸片和酒精分别进行实验，正确采集的数据如下表所示。根据实验数据，小林却得出了与事实相反的实验结论：质量相同的碎纸片和酒精完全燃烧后，碎纸片放出的热量较多。你认为他在实验中最有可能遗漏的操作是_____________。
加热前的水温/℃ 燃料燃尽时的水温/℃ 水温的变化/℃
酒精 20 65 45
碎纸片 20 80 60
7.已知天然气的热值为，水的比热容为。求：
（1）完全燃烧天然气放出多少热量？
（2）若某天然气灶的效率为60%，则这些天然气可将质量为3.8 kg，初温为25 ℃的水加热到多少摄氏度？（当地的大气压强为1个标准大气压）
答案以及解析
1.答案：D
解析：热值是燃料本身的一种特性，由燃料本身决定，不要误认为热值和燃料燃烧时放出热量的多少、燃烧是否充分、温度高低有关。
2.答案：D
解析：可燃物架空一些，才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是增大可燃物与空气的接触面积，燃烧更旺，提高可燃物的利用率。
3.答案：D
解析：热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比；热机的效率高，说热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量比值高，而不是有用功越多，机械效率越大，A错误；功率是表示物体做功快慢的物理量，热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，两者之间无关，C错误，选D。
4.答案：B
5.答案：B
解析：由内燃机的能量流向图可得，内燃机的效率。
6.答案：（1）左；6.5
（2）温度计的玻璃泡碰到了容器底
（3）温度计的示数变化
（4）没有控制被加热水的质量相等
解析：（1）把天平放在水平桌面上，将游码调到标尺左端的零刻线处；此时指针偏向右侧，说明天平的左侧上翘，平衡螺母应向左端调节。碎纸片的质量；为了比较热值大小，要用相同质量的不同燃料，则他还应称量6.5 g酒精。
（2）丁图中温度计的玻璃泡碰到了容器底。
（3）为了比较热值大小，要用相同质量的不同燃料，加热质量相同的同一种液体，根据温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小。
（4）实验中要用相同质量的不同燃料，加热质量相同的同一种液体，小林得出与事实相反的实验结论，可能是没有控制被加热水的质量相等。
7.答案：解：（1）完全燃烧天然气放出的热量：。
（2）水吸收的热量：，
水升高的温度：，
水的末温：。
2 / 214.3能量的转化和守恒
1.根据能量守恒定律，下列四幅图中仅发生能量转移的一组是( )
A.①②④ B.②③④ C.①③④ D.①②③
2.在各种形式的能量相互转化过程中，下列说法正确的是( )
A.动能一定守恒 B.内能一定守恒
C.各种形式能的总量一定守恒 D.各种形式的能量都守恒
3.下列关于能量转化的说法，正确的是( )
A.甲图中，风力发电将空气的动能转化为电能
B.乙图中，拉开的弹弓将石子弹出的过程，弹性势能增大
C.丙图中，“神舟十一号”载人飞船成功返航，返回舱在减速着陆过程中机械能守恒
D.丁图中，水平路面上疾驰的汽车，将重力势能转化为动能
4.如图所示的摆设，正常运行时，小轮在支架上来回摆动，每次到达的最大高度相同，小眀发现摆设上有一个电源，关掉电源后，小轮逐渐停下来( )
A.小轮滚动过程中没有力对其做功
B.正常运行时，小轮的速度一直不变
C.断电后小轮会停下，说明能量守恒定律不一定成立
D.正常运行时，小轮往返一次，摆设一定需要消耗电能
5.山东临沂市境内的抽水蓄能电站原理示意图如图所示，它通过上、下两个水库将水循环利用，不仅能像常规水电站一样发电，还能像水泵站那样抽水蓄能。抽水蓄能电站实现了______能和______能之间的相互转化。
6.根据能量转化与守恒定律，在与外界没有热传递的条件下，物体内能的增加量与外界对物体做功多少相等。为了验证此规律，某兴趣小组设计了如图所示的实验，在容器里装一定质量的水，中间装上带有叶片的转轴，转轴上绕上绳子，绳子另一端通过滑轮与一重物相连，当重物下降时，绳子拉动转轴转动，带动叶片旋转，使容器里的水温度升高，结合水的比热容计算出水中增加的内能，以此验证水的内能增加量与重物的重力做功多少是否相等。
（1）为了完成此实验，除已提供测质量的电子天平外，还需要的测量工具有________。
（2）兴趣小组在实验过程中发现，水内能的增加量小于重物做功的大小，请写出造成这种现象的一种原因：________________。
7.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乙。请结合所学知识解释飞轮能持续转动的工作原理。
答案以及解析
1.答案：A
解析：搓手手变暖的过程中，机械能转化为内能。
2.答案：C
解析：各种形式能量互相转化时总量一定守恒，单一的某种形式的能或几种能不一定守恒。
3.答案：A
4.答案：D
解析：小轮滚动过程中受到竖直向下的重力，小轮也在竖直方向上移动了距离，故重力对小轮做了功；小轮还受到摩擦力的作用，摩擦力也对小轮做了功。在正常运行时小轮到达两端最高点时速度为零，在最低点时速度最大。能量守恒定律在任何情况下都是成立的。关掉电源后，小轮逐渐停下来，是因为小轮受到摩擦力的作用，小轮的机械能转化为内能，机械能逐渐减小；当通电时小轮能运动到相同高度，说明电能转化为机械能，即在小轮运行时需要消耗电能。
5.答案：机械；电
解析：由图可知，上水库的水流下来推动水轮机发电，将水的机械能转化为电能；同时，电动水泵可以将下水库的水抽到上水库，消耗电能，将电能转化为水的机械能，故抽水蓄能电站实现了机械能和电能之间的相互转化。
6.答案：（1）刻度尺和温度计
（2）转轴处存在摩擦（或液体向外散热）
解析：（1）计算容器中水增加的内能需要知道水的初温和末温，所以还需要测量温度的温度计；计算重物的重力做功需要知道重物沿重力方向移动的距离，所以需要测量长度的刻度尺。
（2）在与外界没有热传递及忽略一切摩擦的条件下，水内能的增加量与重物重力做功多少相等，而本题装置中水有热量散失到周围环境中，并且转轴间有摩擦力存在，使重物重力做功一部分转化为克服摩擦力做的功，所以水的内能的增加量小于重物做功的大小。
7.答案：见解析
解析：根据图示可知，用酒精灯加热，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又将介质推回热气缸。如此反复。
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