九年级物理第十四章第1节热机 同步练习（含答案解析）

中小学教育资源及组卷应用平台
中小学教育资源及组卷应用平台
九年级物理 第十四章 第1节 热机 同步练习
一、单选题
1．我国幅员辽阔，人文自然资源丰富，下列分析正确的是（　　）
A．新疆吐鲁番的火焰山昼夜温差大，是因为火焰山沙石比热容大
B．云南大理的蝴蝶泉边花香四溢，是因为分子不停地做无规则运动
C．黑龙江哈尔滨寒冷的冰雕不易融化，是因为冰雕没有内能
D．山东潍坊的潍柴内燃机工作时，将机械能转化成内能
2．关于分子热运动和内能，下列说法正确的是（　　）
A．铁的质量越大，则铁的比热容越大
B．内燃机在压缩冲程中，内能转化为机械能
C．木工锯木块时，锯条会发烫是通过热传递改变物体的内能
D．端午节煮粽子，闻到粽香说明分子在不停地做无规则的运动
3．如图是喷气式飞机，它利用燃料燃烧后产生的高温、高压气体提供动力。下列有关该飞机说法正确的是（　　）

A．发动机属于热机
B．在升空的过程中，飞机周围的大气压逐渐变大
C．加速升空时，飞机所受的力为平衡力
D．飞机水平飞行时，机翼上方的气体流速大，压强大
4．下列关于吃火锅时发生的物理现象，说法正确的是（　　）
A．火锅汤汁中的水沸腾后，持续加热，汤汁中水的温度会继续升高
B．远处就能闻到浓浓的火锅香味，这是分子运动表现出来的扩散现象
C．火锅汤汁上方不断冒出的“白气”是水蒸气汽化形成的
D．增大火锅汤汁内能的方式与内燃机压缩冲程中增大燃气内能的方式相同
5．下列四幅图中，关于热现象的描述正确的是（ ）

A．图甲中，气体的扩散现象说明分子在不停地做无规则运动
B．图乙中，向上提弹簧测力计，示数变大，主要原因是大气压的作用
C．图丙中，沿海地区比沙漠地区昼夜温差小，主要原因是海水蒸发吸热
D．图丁中，内燃机的做功冲程将机械能转化为内能
6．光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图，密闭气室中在光照下会分解，使气室气压增大，推动活塞右移，无光条件下发生逆反应；控制光照即可实现活塞往复运动。活塞右移过程相当于汽油机的（　　）

A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
7．用两套如图甲所示的相同装置，完成课本实验①“探究不同物质吸热升温现象”和实验②“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”。实验①②中燃料点燃直至燃尽，烧杯内液体的温度随时间变化的图像均如图乙所示（不计热损失）。以下判断正确的是（　　）

A．实验①②都要控制燃料质量和液体质量相等
B．实验①②都通过温度计上升的示数反映吸收热量的多少
C．若图像一、二为实验①的数据所绘，则两种物质比热容之比为1∶4
D．若图像一、二为实验②的数据所绘，则两种燃料的热值之比为5∶4
8．关于汽油机和柴油机描述正确的是（　　）
A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中，柴油和空气的混合物进入汽缸
C．做功冲程中，燃料释放的能量100%转化为机械能
D．排气冲程中，废气带走了燃料释放的大部分能量
二、填空题
9．工地上太阳暴晒的钢筋热得烫手，钢筋内能是通过 的方式增加的，用切割机切割钢筋，切割片温度急剧上升，该过程内能变化情况与热机的 冲程相同。
10．质量为的水温度升高10°C吸收的热量为 J。如图所示的是汽油机的 冲程。

11．小明利用图示装置进行实验，加热试管使水沸腾是通过 （选填“热传递”或“做功”）的方式改变水的内能，在水蒸气驱动下叶轮转动起来，这个实验体现了 （选填“热机”或“电动机”）的原理。

12．塑料瓶是一种常见的生活物品，空塑料瓶可以做许多物理小实验。在安全情况下，小明用高压打气筒往封闭空塑料瓶内打入空气，如图所示。随着瓶内气压增加，气体内能增大，这是通过 方式改变瓶内气体内能。当气压达到一定程度时，瓶盖飞出，这一过程与内燃机 冲程的能量转化情况相同；瓶盖飞出的同时，瓶口冒“白雾”，其物态变化是 。

13．我国航天技术世界领先，空间站创纪录完成多个任务。
（1）航天器的外壳轻巧、耐高温，其所用材料具备 小、熔点高的特点。
（2）火箭加速升空时，燃料燃烧产生的 能转化为火箭的机械能，此过程中能量转化与汽油机的 冲程相同。某四冲程汽油机的飞轮转速为1200 r/min，则它每秒对外做功 次。
（3）液态氢由于热值高而被选作火箭燃料。若完全燃烧500g氢燃料共放出热量，则该氢燃料的热值为 J/kg。
三、简答题
14．如图所示，2022年12月4日20时09分，神舟十四号载人飞船返回舱在黑夜、低温的条件下成功着陆在东风着陆场。当飞船返回舱降至距离地面1米高度时，指挥”飞船返回舱上的4台反推发动机点火，给返回舱一个向上抬的力，使返回舱的落地速度进一步减小，航天员便可安全着陆。为方便夜间寻找返回舱，飞船返回舱的“肩部”位置装有多个闪光灯。请回答：
（1）返回舱穿越大气层的过程中机械能和内能是如何转化的？
（2）发动机点火，给返回舱一个向上抬的力相当于内燃机的那个冲程？
（3）飞船返回舱“肩部”的多个闪光灯是串联还是并联？
15．建筑工地上，常常使用“打桩机”将桩贯入地层。如图所示，是一种常见的柴油锤打桩机。它主要由桩锤、桩架、汽缸和柱塞等部分组成，工作时利用喷入汽缸内的高温高压的雾化柴油燃爆所产生的强大压力驱动锤头工作。请用学过的功和能的知识解释打桩机的工作过程。
四、作图题
16．如图甲是某汽油机的吸气冲程时的气门开闭情况和活塞的运动方向，仿照甲图在乙图中画出压缩冲程时的气门开闭和活塞和连杆的大致位置。
17．如图1为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中画出了吸气冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。请在图2中，画出做功冲程中曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况，并在括号内画出活塞的运动方向。
五、实验题
18．如图所示，下列五个实验都是同学们做过的实验，请回答：
（1）如图A是探究气体扩散现象的实验，抽掉玻璃板后，过一会儿将观察到两瓶颜色都变成红棕色，要使实验具有说服力，正确的做法是： ；
（2）如图B中，当向上拉弹簧测力计时，观察到弹簧测力计示数会 ，这说明了 ；
（3）如图C所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放入一小团蘸了乙醚的棉花，把活塞迅速压下，可使棉花 ，这是因为活塞对筒内的空气 ，使空气的内能 ，温度 ，达到棉花的燃烧点，使棉花燃烧。若将活塞缓慢压下去， （选填“能”或“不能”）看到此现象。这个实验说明 ；
（4）如图D，向装有少量水的集气瓶中打气，当瓶塞跳起来时会看到瓶口出现白雾，这说明 ；
（5）如图E所示，在试管中装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲出在这个过程中，燃料的 能转化为 能，传给水和水蒸气，水蒸气把塞子冲出去时，水蒸气的 能转化为塞子的 能。
19．小王学习燃料的热值之后，自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值大小。他组装了图所示的装置进行实验，记录结果见下表：
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后水温/℃
煤油 25 44
菜籽油 25 34
（1）为了保证实验结论的可靠，小王同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的 相同及两杯水的 相同；
（2）小王同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，利用此实验方法计算出的热值将比真实值 （选填“偏大”、“偏小”）。
六、计算题
20．如图所示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。四缸发动机的主要技术指标如表所示，其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积是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与活塞上下运动的距离，当发动机以最大功率工作时，曲轴转速为6000r/min，汽油的热值为4.6×107J/kg，求：
（1）这辆车发动机的单缸排量为多少；
（2）做功冲程燃气对活塞的平均压强；
（3）若该发动机转速为nr/min，汽缸内的平均压强为p0的汽车排量为V，那么汽车工作时的功率P为多少？（用n、p0、V表示）
排量 1.6L
最大功率 66kW
中小学教育资源及组卷应用平台
中小学教育资源及组卷应用平台
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
参考答案：
1．B
【详解】A．新疆吐鲁番的火焰山昼夜温差大，是因为火焰山沙石比热容小，白天吸收太阳能温度上升高，夜晚放出热量，温度降也大，故A错误；
B．云南大理的蝴蝶泉边花香四溢，是因为花香分子不停地做无规则运动，扩散到空气中引起嗅觉，故B正确；
C．黑龙江哈尔滨寒冷的冰雕不易融化，是因为哈尔滨冬天的温度低，任何物体都有内能，冰雕也有内能，故C错误；
D．山东潍坊的潍柴内燃机工作时，主要是将内能转化成机械能，故D错误。
故选B。
2．D
【详解】A．比热容是物质的一种特性，与质量无关，铁的质量越大，则铁的比热容不变，故A错误；
B．内燃机在压缩冲程中，将机械能转化为内能，故B错误；
C．木工锯木块时，锯条会发烫是通过做功改变物体的内能，故C错误；
D．端午节煮粽子，闻到粽香，属于扩散现象，说明分子在不停地做无规则的运动，故D正确。
故选D。
3．A
【详解】A．发动机利用燃料燃烧后产生的高温、高压气体提供动力，是利用内能做功的机械，属于热机，故A正确；
B．大气压随高度的增加而减小。在升空的过程中，飞机周围的大气压逐渐变小，故B错误；
C．加速升空时，飞机的运动速度在增大，即运动状态在发生变化，所受的力为非平衡力，故C错误；
D．飞机水平飞行时，机翼上方的气体流速大，压强小，故D错误。
故选A。
4．B
【详解】A．火锅汤汁中的水沸腾后，持续加热，汤汁中水的温度会保持不变，故A错误；
B．远处就能闻到浓浓的火锅香味，属于扩散现象，表明分子不停地进行无规则运动，故B正确；
C．火锅汤汁上方不断冒出的“白气”是水蒸气液化形成的，故C错误；
D．改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，增大火锅汤汁内能的方式是热传递；在内燃机的压缩冲程中，通过做功的方式将机械能转化为内能，使气缸内气体的内能增大，故D错误。
故选B。
5．A
【详解】A．甲图是做分子的扩散现象实验装置，由于二氧化氮的密度大于空气的密度，且密度小的空气瓶子放到上放，二氧化氮放在下方，这样通过观察两只瓶内的气体颜色变化，气体的扩散现象说明分子在不停地做无规则运动，故A正确；
B．乙图中玻璃片脱离水面的一瞬间，除了受重力、拉力作用，还受到水分子对它的引力，所以拉力会大于玻璃片的重力，故B错误；
C．沿海地区与沙漠地区相比，水多沙石少，由于沙石的比热容比海水的比热容小，所以，白天相同质量的沙石和水比较，吸收相同的热量，沙石的温度升高的多，而夜晚，放出相同的热量，沙石的温度降低的多，即导致沙漠地区昼夜温差比沿海地区大，故C错误；
D．丁图中气缸的进气门和排气门关闭，活塞向下运动，应是内燃机的做功冲程，且此冲程将内能转化为机械能，故D错误。
故选A。
6．C
【详解】当活塞右移时，活塞对外做功，则该过程相当于汽油机四个冲程中的做功冲程。故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
7．C
【详解】A．比较不同物质吸热升温，则需要燃烧相同的燃料，加热相同的时间，比较质量和初温相同的液体升高的温度；为了比较不同燃料燃烧放出的热量热值大小，要用不同的燃料，加热质量相同的同种液体，所以两个实验中都要控制杯中液体质量相等，而燃料质量不一定相等，故A错误；
B．实验①使用相同的燃料（或加热器）通过加热时间的长短来比较吸热多少，而实验②用不同的燃料，加热质量相同的同种液体，通过温度计上升的示数反映吸收热量的多少。故B错误；
C．“不同物质吸热升温的现象”中，由探究①由绘制出的两种液体温度随时间变化的关系图像，升高10℃，图像一对应物质的加热时间为10分钟（注意是均匀升温）；而图像二对应物质的加热时间为40分钟；由转换法可知，两种物质吸收热量之比为
根据，在质量和升高温度相同的情况下，吸热多少与比热容成正比，故图像一和图像二表示两种物质的比热容之比为
故C正确；
D．不同燃料充分燃烧放热的现象中，燃料完全燃料（燃料质量相同)，图像一对应的物质升高
图像二对应的物质升高
而同种液体的质量相同，根据，吸热多少与升高的温度成正比，两种物质吸热之比为
根据，在燃料质量相同的条件下，吸热与热值成正比，故图像一和图像二表示两种燃料的热值之比为
故D错误。
故选C。
8．D
【详解】A．汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故A错误；
B．柴油机在吸气冲程中，将空气吸入汽缸（没有吸入柴油），故B错误；
C．在做功冲程中，燃料燃烧释放的内能大部分需要克服摩擦、发生热传递而散失，只有一少部分转化为机械能，故C错误；
D．在排气冲程中，排出的废气温度仍很高，废气带走了燃料释放的大部分能量，故D正确。
故选D。
9． 热传递 压缩
【详解】[1]被太阳暴晒的钢筋热得烫手，则内能是通过热传递的方式增加的。
[2]切割机切割钢筋时，切割片克服摩擦做功，机械能转化为内能，使切割片的内能增加、温度升高，是通过做功途径改变物体内能的，内能变化情况与热机的压缩冲程相同。
10． 做功
【详解】[1]由得，水吸收的热量为
[2]由图可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，因此是做功冲程，此过程中内能转化为机械能。
11． 热传递 热机
【详解】[1]给试管中的水加热，水吸收热量，内能增大，这是通过热传递来改变水的内能。
[2]水沸腾汽化为水蒸气，高温的水蒸气可以驱动叶轮转动，将内能转化为机械能，与热机的原理相同。
12． 做功 做功 液化
【详解】[1]小明用高压打气筒往封闭空塑料瓶内打入空气，把机械能转化为内能，使瓶内气压增加，气体内能增大，这是做功的发生改变瓶内气体的内能。
[2]当气压达到一定程度时，瓶盖飞出，这是瓶内气体对瓶盖做功，把气体的内能转化为瓶盖的机械能，内燃机的做功冲程中将内能转化为机械能，所以这一过程与内燃机的中国冲程的能量转化情况相同。
[3]瓶盖飞出的同时，瓶内气体对外做功，内能减小，温度降低，瓶口的水蒸气遇冷液化成小水珠。
13． 密度 内 做功 10
【详解】（1）[1] 航天器的外壳需要轻巧，所以材料需要具备密度小的特点。
（2）[2] 火箭加速升空时，燃料燃烧释放能量，将产生的内能转化为火箭的机械能。
[3] 汽油机的做功冲程是燃烧汽油产生高温高压的燃气将活塞向下推动，这是内能转化为机械能的过程，和火箭燃烧燃料产生的内能转化为机械能相同。
[4] 汽油机完成一个工作循环，四个冲程做功一次，飞轮转动2转。飞轮转速为1200r/min，则它每秒转动的转数为20转，汽油机可以完成10个工作循环，即汽油机每秒对外做功10次。
（3）[5] 氢燃料的热值为
14．见解析
【详解】（1）返回舱穿越大气层时与大气摩擦，克服摩擦做功，将机械能转化为内能。
（2）发动机点火时，内能转化为机械能，提供动力，给返回舱一个向上抬的力，与内燃机的做功冲程中的能量转化相同。
（3）为了保证某一盏灯损坏后，其它灯仍然能够正常工作，并不会受到影响，闪光灯应该是并联。
15．见解析
【详解】柴油在汽缸内燃爆将内能转化为桩锤的机械能，使获得机械能的桩锤上升到较高的高度，此时桩锤具有较大重力势能；接着桩锤在重力作用下加速下落，将重力势能转化为动能；桩锤在撞击地桩前具有较大的动能，接触地桩时对地桩向下做功，将地桩按照设计方位准确地贯人地层。
16．
【详解】在内燃机的压缩冲程中，两个气门都关闭，活塞向上运动；如下图所示：
17．
【详解】做功冲程，两个气门都关闭，活塞向下运动，如图所示：
18． 将两瓶位置互换 变大 分子间存在引力 燃烧 做功 增加 升高 不能 见解析
内能转化为机械能 化学 内 内 机械
【详解】（1）[1]如图A所示，抽掉玻璃板后，过一会儿将观察到的现象是红棕色的二氧化氮气体充满整个容器。二氧化氮的密度大于空气的密度，将盛有二氧化氮气体容器瓶放在上方，容易让人产生误解，认为二氧化氮气体是在重力的作用下向下运动的，要使实验具有说服力，正确的做法是将两瓶位置互换。
（2）[2][3]分子之间存在相互作用的引力和斥力，图B中，当向上拉弹簧测力计时，观察到弹簧测力计示数会变大，这说明了分子间存在引力。
（3）[4][5][6][7]活塞迅速向下压时，活塞压缩气体做功，空气内能增加，温度升高，达到棉花的燃烧点，棉花就会燃烧。
[8][9]活塞缓慢压下去，瞬间机械能转化的内能少，不能使棉花燃烧，这个实验说明：做功可以改变物体的内能。
（4）[10]用气筒向装有少量水的瓶里打气，瓶内气压增大，当气压把瓶塞从瓶口推出时，瓶内水蒸气对瓶塞做功，内能转化为机械能，使水蒸气自身的内能减少，温度降低，受温度降低的影响，瓶内水蒸气液化成小水滴。
（5）[11][12][13][14]在试管中装些水，用酒精灯加热的过程中，酒精的化学能转化内能，这些内能传递给试管中的水；使得水的内能增加，产生大量的水蒸气，试管内的气体压强增大，大于外界的大气压，水蒸气就会将塞子冲出，即对塞子做功，将水的内能转化为塞子的机械能。
19． 质量 质量 偏小
【详解】（1）[1][2]根据控制变量法原则，实验中除了燃料种类不同外，其他条件都应该保持相同，即煤油和菜籽油的质量及两杯水的质量都应该相同。
（2）[3]由于煤油和菜籽油不能完全燃烧，且两种燃料所产生的热量还有一部分泄露到空气中，没有完全被水吸收，所以计算出的热值将比真实值偏小。
20．（1）4×10-4m3；（2）8.25×105Pa；（3）
【详解】解：（1）因为四缸总排量为1.6L，单缸排量
（2）曲轴转速为
该内燃机在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，则曲轴每转一周，做功两次，即每秒对外做功200次，则做一次功所需时间为0.005s，在一个做功冲程里，燃气对活塞做的功
由
可得燃气对活塞的压强
（3）在发动机中，飞轮转2周完成一个工作循环，所以发动机转速为nr/min时，完成个工作循环，每个工作循环所需要的时间为
设做功冲程燃气对活塞的平均压强为p0，发动机排量为V，则一个活塞的排气量，做功冲程中燃气对一个活塞的平均压力，每个做功冲程燃气对一个活塞做的功
发动机转速为nr/s时，燃气对活塞做功的功率
由于发动机有4个汽缸，所以燃气对活塞做功的总功率
答：（1）这辆车发动机的单缸排量为4×10﹣4m3；
（2）做功冲程燃气对活塞的平均压强8.25×105Pa；
（3）若该发动机转速为nr/min，汽缸内的平均压强为p0，的汽车排量为V，那么汽车工作时的功率P为。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
21世纪教育网(www.21cnjy.com)