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13.3 内燃机
一、单选题
1．喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行了如下游戏探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）；扭转瓶子（如图乙）；轻轻扰动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾（如图丙）。图乙和图丙所示的过程，分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似，这两个冲程是（ ）
A．吸气冲程和压缩冲程 B．压缩冲程和做功冲程
C．做功冲程和排气冲程 D．压缩冲程和排气冲程
【答案】B
【解析】扭转瓶子（如图乙），对气体做功，机械能转化为内能，相当于为压缩冲程；如图丙，膨胀的气体对外做功，内能转化为机械能，相当于热机的做功冲程，故B符合题意；ACD不符合题意。
故选B。
2．如图所示，在试管里盛适量的水，用带玻璃管的胶塞塞住试管口，加热试管使水沸腾，玻璃管口冒出的“白气”推动管口处的小叶轮转动。下列说法正确的是（ ）
A．水在沸腾过程中，不断吸收热量，温度升高
B．实验过程中通过热传递使试管内水的内能增大
C．玻璃管口冒出的“白气”是水汽化形成的水蒸气
D．“白气”使小叶轮转动的过程相当于汽油机的压缩冲程
【答案】B
【解析】A．水在沸腾过程中，不断吸收热量，温度保持不变，故A错误；
B．实验过程中加热试管使水沸腾，试管内的水吸收热量，这是通过热传递使试管内水的内能增大，故B正确；
C．玻璃管口冒出的“白气”是水蒸气液化形成的小水珠，故C错误；
D．“白气”使小叶轮转动的过程是内能转化为机械能，相当于汽油机的做功冲程，故D错误。
故选B。
3．水烧开时产生的水蒸气将壶盖顶起，汽油机的四个冲程中，能量转化与之相同的是（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】水烧开时产生的水蒸气将壶盖顶起，水蒸气的内能会转化为壶盖的机械能；
A．汽油机进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，此冲程机械能转化为内能，故A不符合题意；
B．汽油机进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，此冲程没有能量转化，故B不符合题意；
C．汽油机进气门和排气门均关闭，活塞向下运动，是做功冲程，此冲程内能转化为机械能，故C符合题意；
D．汽油机进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，此冲程没有能量转化，故D不符合题意。
故选C。
4．下列设备中，没有利用热机的是（ ）
A． 火车
B． 飞机
C． 帆船
D． 摩托车
【答案】C
【解析】热机原理：燃料具有化学能，在压缩冲程的末端，燃料燃烧，燃烧时化学能转化为内能，产生高温高压的燃气，推动活塞做功，内能转化为机械能。
火车、飞机、摩托车工作时都要使用化石能源作燃料，都是使用热机工作的；帆船工作时是通过风力进行工作的，没有使用热机。
故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
5．关于四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是（ ）
A．吸气冲程：只吸入空气 B．压缩冲程：缸内温度降低
C．做功冲程：气体推动活塞做功 D．排气冲程：内能转化为机械能
【答案】C
【解析】A．吸气冲程：吸入空气和汽油的混合物，故A错误；
B．压缩冲程：活塞压缩混合气做功，缸内气体内能增大，温度升高，故B错误；
C．做功冲程：燃烧后的高温高压气体推动活塞做功，内能转化为机械能，故C正确；
D．排气冲程：排气门打开，进气门开闭，由飞轮的惯性带曲轴转动，带活塞上移，排出废气，不涉及内能与机械能间的转化，故D错误。
故选C。
6．汽车作为我们生活中不可缺少的交通工具，它的动力机械就是内燃机，下列有关内燃机的说法正确的是（ ）
A．柴油机的吸气冲程吸入的只有空气
B．汽油机的效率一般比柴油机的效率高
C．汽油机的点火方式是压燃式
D．柴油机的做功冲程是把机械能转化为内能
【答案】A
【解析】A．汽油机在吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物，而柴油机在吸气冲程吸入的只有空气，故A正确；
B．在压缩冲程中，柴油机压缩程度更大，压缩冲程末温度更高，它的效率更高，故B错误；
C．在做功冲程中，汽油机的点火方式叫点燃式，柴油机的点火方式叫压燃式，故C错误；
D．柴油机在做功冲程是把内能转化为机械能，故D错误。
故选A。
7．一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速为1200r/min，则1秒内该柴油机完成了（ ）
A．完成80个冲程，做功20次 B．完成20个冲程，做功5次
C．完成40个冲程，做功10次 D．完成10个冲程，做功40次
【答案】C
【解析】柴油机的飞轮转速是1200r/min，表示飞轮每分钟转1200转，则每秒转数
因为一个工作循环，飞轮转2转，因此该柴油机每秒完成工作循环
该柴油机每秒完成工作循环为10个；
因为一个工作循环包括四个冲程，对外做功一次，因此每秒完成40个冲程，做功10次；故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
8．下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况．关于对图中①②③④的补充正确的是（ ）
A．①做功冲程②内能转化为机械能③压缩冲程④机械能转化为内能
B．①压缩冲程②内能转化为机械能③做功冲程④机械能转化为内能
C．①压缩冲程②机械能转化为内能③做功冲程④内能转化为机械能
D．①做功冲程②机械能转化为内能③压缩冲程④内能转化为机械能
【答案】C
【解析】汽油机的四个冲程分别是吸气冲程，压缩冲程，做功冲程和排气冲程，所以①压缩冲程，把机械能转化为内能，也就是压缩对气体做功使其内能增大温度升高 ③是做功冲程，把内能转化为机械能．对照答案C对．
二、填空题
9．2022年11月12日搭载天舟五号货运飞船的长征七号遥六运载火箭，在文昌航天发射场准时点火发射，取得圆满成功。火箭发动机 （选填“属于”或“不属于”）热机。火箭在加速升空过程中，火箭外壳会急剧升温，这是通过 方式改变火箭外壳的内能。
【答案】 属于 做功
【解析】[1]火箭发动机利用燃料燃烧获取内能再通过做功的方式转化为机械能，火箭发动机属于热机。
[2]火箭加速上升过程中，火箭外壳与大气摩擦，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，其内能增加，这是通过做功的方式改变改变火箭外壳的的内能。
10．如图所示是内燃机某一冲程的示意图，其中喷油嘴正在喷油，由图可知：
（1）这种内燃机是 （选填“汽油机”或“柴油机”）；它在吸气冲程吸入的物质是 （选填“空气”“汽油”“柴油”或“空气和汽油的混合物”）；
（2）内燃机的一个工作循环中活塞往复运动 次。
【答案】 柴油机 空气 2
【解析】（1）[1][2]由题知，内燃机的顶端有喷油嘴，所以该内燃机是柴油机；在柴油机的吸气冲程中吸入的是空气。
（2）[3]四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次，所以内燃机的一个工作循环中活塞往复运动2次。
11．图表示四冲程汽油机处于 冲程。汽车尾气带走的能量 （选填“能”或“不能”）自动汇集回来转化成燃料的化学能，这反映了能量的转化具有 。
【答案】 排气 不能 方向性
【解析】[1]由图示知，汽缸的进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程。
[2][3]燃料燃烧放出的能量中有部分热散失，被尾气带走，而尾气带走的能量不会再自动变成燃料的化学能，这是因为能量的转化具有方向性。
12．单位质量的气体物质，在体积不变的条件下温度升高1℃所吸收的热量称为该气体的定容比热，已知氦气的定容比热为3100J/(kg ℃)。如图所示，质量为0.02kg的氦气被密封在圆柱形汽缸内，汽缸内氦气气压与外界大气压相同。用力把活塞AB固定，当氦气的温度从20℃升高到30℃时，氦气吸收的热量是 J。撤去力，氦气推动活塞做功，这一过程的能量转化形式与四冲程汽油机的 冲程相同。
【答案】 620 做功
【解析】[1]氦气吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=3100J/(kg ℃)×0.02kg×(30-20)℃=620J
[2]撤去力，氦气推动活塞做功，将氦气的内能转化为活塞的机械能，这个过程与汽油机的做功冲程相同。
13．一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速是2400r/min，柴油机每秒内完成 个冲程，做功 次，活塞往复运动 次。除做功冲程以外的其它冲程是 来完成。在设计制造时，汽缸外有一个“水套”是利用水吸热来降低汽缸温度的，这是利用了水的 大的性质。
【答案】 80 20 40 依靠飞轮的惯性 比热容
【解析】[1][2][3]单缸四冲程柴油机的飞轮转速是2400r/min＝40r/s，即飞轮1s转40r；飞轮转2r，完成4个冲程，做功1次，活塞往复运动2次，所以飞轮转40r，完成80个冲程，做功20次，活塞往复运动40次；
[4]除做功冲程以外的其他冲程是依靠飞轮的惯性来完成；
[5]选择用水作为冷却剂，是利用了水的比热容大，即相同质量的水和其他的液体相比较时，升高相同的温度，水能吸收的热量多，故用水冷却效果最好。
14．如图中所示是四冲程汽油机工作过程的一个冲程，该冲程汽缸内气体温度将 ，气体分子热运动变 （选填“快”或“慢”），若该内燃机正常工作时的转速为 1800r/min，该内燃机每秒能够对外做功 次。
【答案】 降低 慢 15
【解析】[1][2]由图丙可知，进气门、排气门关闭，活塞下行，所以是做功冲程，将内能转化为机械能，内能变小，故该冲程汽缸内气体温度将降低；温度越低，气体分子运动越慢，故气体分子热运动变慢。
[3]在四冲程汽油机的工作过程中，曲轴转2圈，完成4个冲程，完成一个工作循环，1个工作循环外做功1次；若该内燃机正常工作时的转速为 1800r/min，即每秒钟转30圈，做功15次。
三、实验题
15．下列两个装置都可以通过燃料燃烧，将化学能转化为内能，并利用内能做功。观察甲、乙两图情景。
(1)在图甲中，按动火花发生器的按钮。可以观察到的现象是 ；
(2)从能量转化方面看，图甲的实验过程与四冲程汽油机的 冲程相似；
(3)甲、乙两个装置对应两种不同热机原理，其中与图乙对应的热机是 燃机。在工业实际应用中，与图 （选填甲、乙序号）原理对应的热机效率一般更高。
【答案】 盖子飞出 做功 外 甲
【解析】(1)[1]酒精与空气的混合气体在瓶内遇到火花发生爆炸，产生的高温高压燃气推动瓶盖做功，盖子飞出。
(2)[2]从能量转化方面看，该实验过程与四冲程汽油机的做功冲程相似，把内能转化为机械能。
(3)[3][4]图甲燃料在“汽缸”内燃烧，产生的燃气直接推动瓶盖做功，这个“塑料瓶热机”属于内燃机，乙装置靠外部加热，属于外燃机，甲装置的燃料在瓶的内部燃烧，产生的燃气直接推动瓶盖做功，内能利用率高，所以甲装置的效率高。
四、简答题
16．如图所示是一台四冲程汽油机工作时某一时刻的示意图，请回答下列问题：
（1）该汽油机此时处于哪个冲程？
（2）在此冲程中发生了怎样的能量转化？
（3）请写出汽油机在工作过程中靠飞轮惯性来完成的任意一个冲程的名称？
【答案】（1）压缩冲程；（2）机械能转化为内能；（3）吸气冲程（或压缩冲程、或排气冲程）
【解析】（1）由图可知，进气门和排气门关闭，活塞上行，因此是压缩冲程。
（2）压缩冲程中，活塞压缩缸内气体，对气体做功，使气体内能增大，能量转化为机械能转化为内能。
（3）除了做功冲程，其它冲程都是依靠飞轮惯性来工作的，即吸气冲程、压缩冲程、排气冲程靠飞轮惯性来完成。
17．如图，小汽车是常用的交通工具。请你运用所学的物理知识回答下面有关小汽车的问题：
（1）燃料在汽车发动机内发生了哪些能量转化？
（2）汽车发动机常用水来做冷却剂，为什么？
【答案】答：（1）燃料在发动机内发生了两次能量转化，先由化学能转化为内能（1分），再由内能转化为机械能；（2）水的比热容较大（1分），质量相同的水和其它液体相比较，升高相同的温度时，吸收的热量多
【解析】(1)小汽车是内燃机的一种，燃料在发动机内发生和能量转化有两次，先由燃料的化学能转化为内能，再由能内能转化为机械能。
(2)发动机的常用水来作冷却剂是因为水的比热容较大，相同质量的水和其它液体比较，升高相同温度时，吸收的热量多。
试卷第1页，共3页
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13.3 内燃机
一、单选题
1．喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行了如下游戏探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）；扭转瓶子（如图乙）；轻轻扰动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾（如图丙）。图乙和图丙所示的过程，分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似，这两个冲程是（ ）
A．吸气冲程和压缩冲程 B．压缩冲程和做功冲程
C．做功冲程和排气冲程 D．压缩冲程和排气冲程
2．如图所示，在试管里盛适量的水，用带玻璃管的胶塞塞住试管口，加热试管使水沸腾，玻璃管口冒出的“白气”推动管口处的小叶轮转动。下列说法正确的是（ ）
A．水在沸腾过程中，不断吸收热量，温度升高
B．实验过程中通过热传递使试管内水的内能增大
C．玻璃管口冒出的“白气”是水汽化形成的水蒸气
D．“白气”使小叶轮转动的过程相当于汽油机的压缩冲程
3．水烧开时产生的水蒸气将壶盖顶起，汽油机的四个冲程中，能量转化与之相同的是（ ）
A． B．
C． D．
4．下列设备中，没有利用热机的是（ ）
A． 火车
B． 飞机
C． 帆船
D． 摩托车
5．关于四冲程汽油机的工作过程，下列说法正确的是（ ）
A．吸气冲程：只吸入空气 B．压缩冲程：缸内温度降低
C．做功冲程：气体推动活塞做功 D．排气冲程：内能转化为机械能
6．汽车作为我们生活中不可缺少的交通工具，它的动力机械就是内燃机，下列有关内燃机的说法正确的是（ ）
A．柴油机的吸气冲程吸入的只有空气
B．汽油机的效率一般比柴油机的效率高
C．汽油机的点火方式是压燃式
D．柴油机的做功冲程是把机械能转化为内能
7．一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速为1200r/min，则1秒内该柴油机完成了（ ）
A．完成80个冲程，做功20次 B．完成20个冲程，做功5次
C．完成40个冲程，做功10次 D．完成10个冲程，做功40次
8．下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况．关于对图中①②③④的补充正确的是（ ）
A．①做功冲程②内能转化为机械能③压缩冲程④机械能转化为内能
B．①压缩冲程②内能转化为机械能③做功冲程④机械能转化为内能
C．①压缩冲程②机械能转化为内能③做功冲程④内能转化为机械能
D．①做功冲程②机械能转化为内能③压缩冲程④内能转化为机械能
二、填空题
9．2022年11月12日搭载天舟五号货运飞船的长征七号遥六运载火箭，在文昌航天发射场准时点火发射，取得圆满成功。火箭发动机 （选填“属于”或“不属于”）热机。火箭在加速升空过程中，火箭外壳会急剧升温，这是通过 方式改变火箭外壳的内能。
10．如图所示是内燃机某一冲程的示意图，其中喷油嘴正在喷油，由图可知：
（1）这种内燃机是 （选填“汽油机”或“柴油机”）；它在吸气冲程吸入的物质是 （选填“空气”“汽油”“柴油”或“空气和汽油的混合物”）；
（2）内燃机的一个工作循环中活塞往复运动 次。
11．图表示四冲程汽油机处于 冲程。汽车尾气带走的能量 （选填“能”或“不能”）自动汇集回来转化成燃料的化学能，这反映了能量的转化具有 。
12．单位质量的气体物质，在体积不变的条件下温度升高1℃所吸收的热量称为该气体的定容比热，已知氦气的定容比热为3100J/(kg ℃)。如图所示，质量为0.02kg的氦气被密封在圆柱形汽缸内，汽缸内氦气气压与外界大气压相同。用力把活塞AB固定，当氦气的温度从20℃升高到30℃时，氦气吸收的热量是 J。撤去力，氦气推动活塞做功，这一过程的能量转化形式与四冲程汽油机的 冲程相同。
13．一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速是2400r/min，柴油机每秒内完成 个冲程，做功 次，活塞往复运动 次。除做功冲程以外的其它冲程是 来完成。在设计制造时，汽缸外有一个“水套”是利用水吸热来降低汽缸温度的，这是利用了水的 大的性质。
14．如图中所示是四冲程汽油机工作过程的一个冲程，该冲程汽缸内气体温度将 ，气体分子热运动变 （选填“快”或“慢”），若该内燃机正常工作时的转速为 1800r/min，该内燃机每秒能够对外做功 次。
三、实验题
15．下列两个装置都可以通过燃料燃烧，将化学能转化为内能，并利用内能做功。观察甲、乙两图情景。
(1)在图甲中，按动火花发生器的按钮。可以观察到的现象是 ；
(2)从能量转化方面看，图甲的实验过程与四冲程汽油机的 冲程相似；
(3)甲、乙两个装置对应两种不同热机原理，其中与图乙对应的热机是 燃机。在工业实际应用中，与图 （选填甲、乙序号）原理对应的热机效率一般更高。
四、简答题
16．如图所示是一台四冲程汽油机工作时某一时刻的示意图，请回答下列问题：
（1）该汽油机此时处于哪个冲程？
（2）在此冲程中发生了怎样的能量转化？
（3）请写出汽油机在工作过程中靠飞轮惯性来完成的任意一个冲程的名称？
17．如图，小汽车是常用的交通工具。请你运用所学的物理知识回答下面有关小汽车的问题：
（1）燃料在汽车发动机内发生了哪些能量转化？
（2）汽车发动机常用水来做冷却剂，为什么？
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