沪粤版九年级物理考点过关练习：12.4热机与社会发展（有解析）

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沪粤版九年级物理考点过关练习：12.4热机与社会发展
考点一．四冲程内燃机的工作过程
如图所示的某单缸四冲程汽油机说法正确的是（　　）
A．飞轮惯性完成冲程的是乙、丙、丁
B．四冲程内燃机在一个工作循环中工作过程依次是丁丙乙甲
C．甲图中能量的转化是内能转化为机械能
D．乙图中汽缸内气体温度会下降
2．汽油机的工作示意图如图，其中为吸气冲程是（　　）
A． B．
C． D．
3．下列汽油机的四个冲程示意图中，将机械能转化为内能的是（　　）
A． B．
C． D．
4．如图是四冲程内燃机个工作循环各冲程的示意图，按工作的先后顺序排列正确的是（　　）
A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丁、丙
C．甲、丁、乙、丙 D．丁、甲、乙、丙
5．近年我国混动汽车逐年增加，混动汽车既可以用汽油也可以用电来驱动，当用汽油驱动时，获得动力的是汽油机的（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
考点二．有关热机的计算
6．一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是2400r/min，则汽油机每秒钟对外做功 　 　次。为了降低汽油机汽缸的温度，汽缸外有一个水箱，使汽缸被水包围着，这是通过 　 　的方式减少汽缸的内能。
7．某四冲程汽油机的转速是1200r/min，那么1秒内，该汽油机的飞轮转动　 　转，燃气对外做功　 　次。
8．如图所示是汽油机的 　 　冲程，若汽油机的转速为3000r/min，则1s内汽油机对外做功 　 　次。
9．一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是1800r/min，该汽油机每秒钟完成　 　个工作循环；发动机采用循环流动的水进行了冷却，这是利用水的　 　较大的特性。
10．如图所示是某单缸四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在 　 　冲程。如果这台汽油机的飞轮转速是1200r/min，做功冲程对外做功一次100J，则它每秒钟做功 　 　J。
考点三．热机的效率
11．已知某型号的载重汽车在一段平直的高速公路上匀速行驶9.6×103m，所用时间是8min，消耗燃油2.4kg（假设燃油完全燃烧），汽车发动机在这段时间内的功率为6×104W.若燃油的热值为3×107J/kg。
求：（1）汽车行驶速度是多少m/s？
（2）汽车行驶过程的牵引力是多大？
（3）汽车发动机的效率是多少？
12．一辆厢式小货车运货，满载后总质量是5.0×103kg，在平直的公路上匀速行驶100km，耗油10kg，货车受到的阻力是2000N，发动机的牵引功率是50kW（油的热值取5.0×107J/kg，g取10N/kg），求：
（1）货车受到的牵引力；
（2）货车匀速行驶的速度；
（3）10kg汽油完全燃烧放出的热量；
（4）货车发动机的效率。
13．“运20”是我国自主研发的大型运输机，它的发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，从喷口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力，若“运20”在高空中飞行时，在恒定的水平推力1.5×105N作用下，沿水平方向匀速航行了360km，用时0.5h，需要燃烧航空煤油2250kg，已知航空煤油的热值为q＝4.0×107J/kg。在这一次航行中，求：
（1）运输机航行的速度；
（2）航空煤油完全燃烧放出的热量；
（3）运输机发动机的热机效率。
14．一辆厢式小货车正在运送物资，空车质量为1.5t，满载时载货量为2.5t，满载时百公里油耗为20L，如果该车满载货物后在平直的公路上匀速行驶100km，货车受到的阻力是车重的，那么在此过程中：（燃油密度为0.8×103kg/m3，燃油热值为5×107J/kg，g取10N/kg）
（1）该货车匀速行驶时受到的阻力大小？
（2）该货车发动机牵引力做的有用功是多少？
（3）燃油完全燃烧放出的热量是多少？
（4）该货车发动机的效率是多少？
15．汽车出厂前需要测试，某次检测过程中，汽车保持恒定功率在水平路面做直线运动，测得其速度随时间变化的图像如图所示，汽车运动中所受阻力不变，发动机效率为40%，加速至2s时牵引力为4000N，10s后油箱还剩10L汽油（汽油热值q＝3.3×107J/L）。
求：（1）10s内牵引力做的功。
（2）运动中汽车受到的阻力。
（3）10s后该车最多还能继续行驶的路程。
沪粤版九年级物理考点过关练习：12.4热机与社会发展
参考答案与试题解析
如图所示的某单缸四冲程汽油机说法正确的是（　　）
A．飞轮惯性完成冲程的是乙、丙、丁
B．四冲程内燃机在一个工作循环中工作过程依次是丁丙乙甲
C．甲图中能量的转化是内能转化为机械能
D．乙图中汽缸内气体温度会下降
【解答】解：
甲图：气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，将机械能转化为了内能，故C错误；
乙图：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，气缸内气体温度会下降，故D正确；
丙图：气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，将化学能转化为内能，内能再转化为机械能；
丁图：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程；
热机的四个冲程依次是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，即丁甲丙乙，故B错误；
在热机的四个冲程中，只有做功冲程做功，其他三个冲程是靠飞轮的惯性完成的，依靠飞轮惯性完成的冲程是：甲、乙、丁冲程，故A错误。
故选：D。
2．汽油机的工作示意图如图，其中为吸气冲程是（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：A、图中排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程，不合题意；
B、两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，不合题意；
C、两个气门都关闭，活塞向下运动，火花塞发出电火花，是做功冲程，不合题意；
D、进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，符合题意。
故选：D。
3．下列汽油机的四个冲程示意图中，将机械能转化为内能的是（　　）
A． B．
C． D．
【解答】解：A图：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。
B图：气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，是将内能转化为机械能的过程。不符合题意。
C图：气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，是将机械能转化为内能的过程。符合题意。
D图：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。
故选：C。
4．如图是四冲程内燃机个工作循环各冲程的示意图，按工作的先后顺序排列正确的是（　　）
A．甲、乙、丙、丁 B．乙、甲、丁、丙
C．甲、丁、乙、丙 D．丁、甲、乙、丙
【解答】解：甲图中进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程；
乙图中两气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程；
丙图中排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程；
丁图中两气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；
所以正确的排序是甲、丁、乙、丙。
故选：C。
5．近年我国混动汽车逐年增加，混动汽车既可以用汽油也可以用电来驱动，当用汽油驱动时，获得动力的是汽油机的（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【解答】解：四冲程汽油机工作时，只有在做功冲程中将燃料燃烧释放的内能转化为机械能，为汽油机工作提供动力，其它三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的。
故选：C。
6．一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是2400r/min，则汽油机每秒钟对外做功 　20　次。为了降低汽油机汽缸的温度，汽缸外有一个水箱，使汽缸被水包围着，这是通过 　热传递　的方式减少汽缸的内能。
【解答】解：（1）四冲程汽油机一个工作循环，飞轮转动2周，所以飞轮1min转2400转，就相当于有1200个工作循环；
一个工作循环有4个冲程，但只有做功冲程对外做了功，所以1min对外做功1200次，那么1s对外做功的次数：，
（2）气缸温度高于水箱中水的温度，在有温差条件下，热量从高温处向低温处传递，所以减小气缸内能的方式为热传递。
故答案为：20；热传递。
7．某四冲程汽油机的转速是1200r/min，那么1秒内，该汽油机的飞轮转动　20　转，燃气对外做功　10　次。
【解答】解：飞轮转速是1200r/min＝20r/s，表示每秒飞轮转动20圈，
汽油机一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，
每秒钟飞轮转动20r，经过40个冲程，对外做功10次。
故答案为：20；10。
8．如图所示是汽油机的 　做功　冲程，若汽油机的转速为3000r/min，则1s内汽油机对外做功 　25　次。
【解答】解：（1）观察图可知，此时两个气门都关闭，活塞由上向下运动，气缸内气体膨胀，故该冲程是做功冲程；
（2）汽油机转速为3000r/min＝50r/s，说明每秒钟飞轮转过50转，完成＝25个工作循环，对外做功25次。
故答案为：做功；25。
9．一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是1800r/min，该汽油机每秒钟完成　15　个工作循环；发动机采用循环流动的水进行了冷却，这是利用水的　比热容　较大的特性。
【解答】解：
（1）汽油机在工作过程中，飞轮的转速是1800r/min，则每秒转30r，
飞轮每转两圈就完成一个工作循环，则汽油机每秒钟完成30÷2＝15个工作循环；
（2）发动机用水进行冷却，是利用的水的比热容比较大，质量相同的水和其他物质，当温度降低1℃时，水吸收的热量更多。
故答案为：15；比热容。
10．如图所示是某单缸四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在 　做功　冲程。如果这台汽油机的飞轮转速是1200r/min，做功冲程对外做功一次100J，则它每秒钟做功 　1000　J。
【解答】解：由图可知，火花塞点火和活塞向下运动的特点，可以判断这个冲程是做功冲程；
飞轮的转速是1200r/min＝20r/s，即飞轮每秒转动20r，
因为飞轮转2r，对外做功1次，
所以，飞轮转20r，对外做功10次，
做功冲程对外做功一次100J，对外做功10次，共做功：
W＝10W1＝10×100J＝1000J。
故答案为：做功；1000。
11．已知某型号的载重汽车在一段平直的高速公路上匀速行驶9.6×103m，所用时间是8min，消耗燃油2.4kg（假设燃油完全燃烧），汽车发动机在这段时间内的功率为6×104W.若燃油的热值为3×107J/kg。
求：（1）汽车行驶速度是多少m/s？
（2）汽车行驶过程的牵引力是多大？
（3）汽车发动机的效率是多少？
【解答】解：（1）汽车的速度为：v＝＝＝20m/s。
（2）根据P＝＝＝Fv可知，汽车牵引力F＝＝＝3×103N。
（3）汽车行驶过程所做的功：W＝Pt＝6×104W×480s＝2.88×107J，
燃油完全燃烧放出热量：Q＝qm＝3×107J/kg×2.4kg＝7.2×107J，
汽车发动机的效率是：η＝×100%＝×100%＝40%。
答：（1）汽车行驶速度是20m/s；
（2）汽车行驶过程的牵引力是3×103N。
（3）汽车发动机的效率是40%。
12．一辆厢式小货车运货，满载后总质量是5.0×103kg，在平直的公路上匀速行驶100km，耗油10kg，货车受到的阻力是2000N，发动机的牵引功率是50kW（油的热值取5.0×107J/kg，g取10N/kg），求：
（1）货车受到的牵引力；
（2）货车匀速行驶的速度；
（3）10kg汽油完全燃烧放出的热量；
（4）货车发动机的效率。
【解答】解：（1）因为货车做匀速运动，
所以货车受的牵引力：
F＝f＝2000N；
（2）由P＝Fv得，货车匀速行驶的速度：
v＝＝＝25m/s；
（3）燃油燃烧放出的热量：
Q＝mq＝10kg×5.0×107J/kg＝5.0×108J，
（4）牵引力做的功：
W＝Fs＝2000N×1×105m＝2×108J，
货车发动机的效率：
η＝×100%＝×100%＝40%。
答：（1）货车受到的牵引力为2000N；
（2）货车匀速行驶的速度25m/s；
（3）10kg汽油完全燃烧放出的热量5.0×108J；
（4）货车发动机的效率40%。
13．“运20”是我国自主研发的大型运输机，它的发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，从喷口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力，若“运20”在高空中飞行时，在恒定的水平推力1.5×105N作用下，沿水平方向匀速航行了360km，用时0.5h，需要燃烧航空煤油2250kg，已知航空煤油的热值为q＝4.0×107J/kg。在这一次航行中，求：
（1）运输机航行的速度；
（2）航空煤油完全燃烧放出的热量；
（3）运输机发动机的热机效率。
【解答】解：（1）已知运输机航行的路程为s＝360km，航行时间t＝0.5h，
则运输机航行的速度为：v＝；
（2）已知消耗航空煤油的质量为m＝2250kg，
则航空煤油完全燃烧放出的热量为：Q放＝qm＝4.0×107J/kg×2250kg＝9×1010J；
（3）已知运输机的水平推力为F＝1.5×105N，
则运输机推力所做的功为：W＝Fs＝1.5×105N×360×103m＝5.4×1010J，
则运输机发动机的热机效率为：η＝＝＝60%。
答：（1）运输机航行的速度为720km/h；
（2）航空煤油完全燃烧放出的热量为9×1010J；
（3）运输机发动机的热机效率为60%。
14．一辆厢式小货车正在运送物资，空车质量为1.5t，满载时载货量为2.5t，满载时百公里油耗为20L，如果该车满载货物后在平直的公路上匀速行驶100km，货车受到的阻力是车重的，那么在此过程中：（燃油密度为0.8×103kg/m3，燃油热值为5×107J/kg，g取10N/kg）
（1）该货车匀速行驶时受到的阻力大小？
（2）该货车发动机牵引力做的有用功是多少？
（3）燃油完全燃烧放出的热量是多少？
（4）该货车发动机的效率是多少？
【解答】解：（1）小货车装满货物时，总质量为：m＝m车+m货＝（1.5+2.5）×103 kg＝4×103 kg，
总重力为：G＝mg＝4×103 kg×10 N/kg＝4×104 N，
由题意知，货车受到的阻力：f＝G＝×4×104 N＝4×103 N；
（2）因为该车满载货物后在平直的公路上匀速直线行驶，根据二力平衡条件可知，
该货车发动机的牵引力为：F＝f＝4×103N，
牵引力做的有用功为：W＝Fs＝4×103N×100×103m＝4×108J；
（3）货车满载百公里油耗为20L，即货车行驶100km消耗燃油的体积：V燃油＝20L＝20dm3＝0.02m3，
由ρ＝得，消耗燃油的质量为：m燃油＝ρ燃油V燃油＝0.8×103kg/m3×0.02m3＝16kg，
燃油完全燃烧放出的热量为：Q放＝m燃油q燃油＝16kg×5×107J/kg＝8×108J；
（4）该货车发动机的效率：η＝×100%＝×100%＝50%。
答：（1）该货车匀速行驶时受到的阻力是4×103N；
（2）该货车发动机牵引力做的有用功是4×108J；
（3）燃油完全燃烧放出的热量是8×108J；
（4）该货车发动机的效率是50%。
15．汽车出厂前需要测试，某次检测过程中，汽车保持恒定功率在水平路面做直线运动，测得其速度随时间变化的图像如图所示，汽车运动中所受阻力不变，发动机效率为40%，加速至2s时牵引力为4000N，10s后油箱还剩10L汽油（汽油热值q＝3.3×107J/L）。
求：（1）10s内牵引力做的功。
（2）运动中汽车受到的阻力。
（3）10s后该车最多还能继续行驶的路程。
【解答】解：
（1）加速至2s时牵引力F1＝4000N，由图知此时速度v1＝15m/s，
汽车功率：
P＝F1v1＝4000N×15m/s＝6×104W，
由题知，汽车保持恒定功率在水平路面做直线运动，
10s内牵引力做的功：
W＝Pt＝6×104W×10s＝6×105J；
（2）由图知，汽车在10s后做匀速直线运动，速度v2＝30m/s，
由P＝Fv得此时牵引力：
F2＝＝＝2×103N，
此时汽车受到的牵引力和阻力为一对平衡力，则：
阻力f＝F2＝2×103N；
（3）10s时剩余汽油的体积：V＝10L，
完全燃烧放出的热量：
Q放＝Vq＝3.3×107J/L×10L＝3.3×108J，
由η＝得做的有用功：
W＝η×Q放＝40%×3.3×108J＝1.32×108J，
由W＝F2s行驶路程：
s＝＝＝6.6×104m＝66km。
答：（1）10s内牵引力做的功为6×105J；
（2）运动中汽车受到的阻力为2000N；
（3）10s后该车最多还能继续行驶的路程为66km。
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