2023-2024学年教科版物理九上同步教学 2.2 内热机 同步练习（含解析）
文档属性
| 名称 | 2023-2024学年教科版物理九上同步教学 2.2 内热机 同步练习（含解析） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-09-10 21:08:10 | ||
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文档简介
2.2 内热机
一、单选题
1．热学知识在日常生活中有广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A．四月的柳絮漫天飞舞，说明分子不停地做无规则运动
B．摩擦生热是通过热传递改变了物体的内能
C．热机通过压缩冲程将机械能转化为内能
D．暖气片用水作导热介质是因为水的沸点较高
2．图 是热机工作时的四个冲程，其中属于内能转化为机械能的冲程是（ ）
A． B． C． D．
3．如图所示是四冲程内燃机工作时的某个冲程，对它描述正确的是（ ）
A．压缩冲程 机械能转化为内能 B．压缩冲程 内能转化为机械能
C．做功冲程 机械能转化为内能 D．做功冲程 内能转化为机械能
4．汽油机的四个冲程中，哪个冲程存在着化学能转化为内能的过程（ ）
A． B． C． D．
5．关于图示的四个实验，下列解释中正确的是（ ）
A．图甲中，墨水在热水中扩散得较快，说明分子无规则运动的剧烈程度与空气温度有关
B．图乙中，削平压紧后的两铅柱结合可以悬吊重物，说明铅分子之间只存在引力
C．图丙中，向烧瓶底部浇冷水，烧瓶中刚停止沸腾的水重新沸腾，说明水的沸点前后改变了
D．图丁中，是汽油机的做功冲程，该冲程将机械能转化为内能
二、计算题
6．（2021·全国·九年级课时练习）某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1200周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），求
(1)汽油机一个循环所做的功是_____J
(2)汽油机的功率是_____W。
7．用天然气热水器将质量为40 kg、温度为15 ℃的水加热到40 ℃，完全燃烧了0.15 m3的天然气（假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收）。
求：（1）这些水需要吸收的热量；
（2）天然气放出的总热量。（水的比热容是，天然气的热值是3.5×107 J/m3）
8．某单缸四冲程汽油机的曲轴转速N r/min，汽缸活塞面积为，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是Lcm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为pkPa，求：
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力。
（2）这台汽油机的功率。
9．如图为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，在飞轮转动时，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。有一台四缸发动机，其主要技术指标如表格所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积V，又称单缸排量，它取决于活塞的面积S和活塞上下运动的距离L（即冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。汽缸可以看成圆柱体。
(1)该发动机在1秒内做功多少焦耳？
(2)在一个做功冲程里，发动机做功多少焦耳？
(3)在一个做功冲程中燃气的压强产生的压力F对活塞做的功W，由此可计算出燃气对活塞的压强为多少帕？（1L＝10－3m3）
10．如图甲所示的某品牌插秧机使用北斗导航，农民只需在作业前进行相关设定，即可实现无人值守自动作业。[，]
(1)如果该汽油机飞轮的转速是60r/s，则汽油机每秒钟对外做功多少次？
(2)某段时间插秧机消耗汽油0.21kg，汽油完全燃烧放出的热量是多少J？
(3)若这些热量完全被40kg初温15°C的水吸收，则水温升高多少°C？
三、实验题
11．回顾有关“机械能”的几个小实验，请完成下列四个小题。
（1）如图甲所示，木块从高处自由下落时将小桌的脚打入沙子中。要将小桌的脚打入沙子中更深些，应选用质量较______（选填“大”或“小”）的木块，并将其从更______（选填“高”或“低”）处下落；
（2）如图乙所示，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，就制成了一个“魔罐”。当你将“魔罐”在水平地面上滚出后，你将看到“魔罐”来回滚动，它能滚回来是______能转化为______能；
（3）如图丙所示，这是一个会跳的卡片，将卡片反过来，把它放在桌面上用手向下压，使橡皮筋伸长，迅速松开手，观察到卡片向上跳起。这个现象说明：发生弹性形变的橡皮筋能对卡片______，因此它具有弹性势能。要想使卡片向上跳得更高，应______（选填“增大”或“减小”）两个小豁口A和B之间的距离；
（4）如图丁所示，吹气球时，气球没握住飞跑了！捡起气球会发现它的嘴部温度______（选填“变高”或“变低”），因为______能转化为______能。此图中情景演示的能量转化过程与“四冲程”热机工作过程中的______冲程相同。若一单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1800r/min，则汽油机每秒燃气对外做功______次。
12．在探究“比较不同物质吸热的情况”的实验中，实验装置如图1所示，不考虑热损失。
加热时间/min 0 1 2 3 4
甲的温度/℃ 34 42 50 58 66
乙的温度/℃ 10 22 34 46 58
（1）实验中应量取质量______（相等/不相等）的甲、乙两种液体，分别倒入相同的两烧杯中。实验时加热相同的时间，通过比较______来判断吸热能力的强弱；
（2）通过实验，记录数据如表格所示，从开始加热2min甲、乙两种液体吸收热量的______（大于/小于/等于）；
（3）分析实验数据可知 ______（甲/乙）物质的吸热能力强；
（4）若继续探究“比较不同燃料热值”的实验：
①将两酒精灯分别换成相同的两个燃烧皿，并在其中分别放入10g酒精和10g碎纸片，烧杯中更换成初温、质量都相同的水，并通过燃料燃尽后______（选填“加热的时间的长短”或“温度计升高的温度”）来反映实验中酒精和碎纸片放热的多少；
②小明选用了燃料a和燃料b进行实验．当燃料燃尽时，小明记下了各个时刻烧杯中水温，绘制了如图2所示的图像，则可初步判断燃料______（选填“a”或“b”）的热值大。
13．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量也相同。
（1）比较不同燃料的热值，应选择______两图进行实验，实验时要观察______比较两种燃料的热值大小；比较不同物质的比热容，应选择______两图进行实验，实验通过______反映物体吸热的多少；
（2）比较不同物质的比热容，选用上图合适装置加热相同一段时间后，液体a升温多，由此可知：质量相同的液体a与b，升高相同的温度时，液体a吸收的热量______（选填“大于”或“小于”）液体b吸收的热量；
（3）若甲图烧杯中为500g的水，10g酒精完全燃烧温度计示数升高了20oC，水吸收的热量是______J，若酒精燃烧放出的热量全部被水吸收，则酒精的热值是______J/kg，算出的热值比标准值______（选填“偏大”、“偏小”或“一样”）。[水的比热容是4.2×103J/（）]
14．现代生活越来越离不开热机，因此全面了解和认清热机的结构和工作过程对我们的生活至关重要，请你完成下面围绕“热机”展开的一些问题：
（1）如图所示是热机完成一个工作循环及相应主要能量转化情况的流程图1，请你补充完整_______；_______；
（2）如图2所示，在试管中装些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾后，水蒸气把橡皮塞冲出的过程中是_______能转化为_______能，图中情景可用来演示四冲程汽油机工作过程中的_______冲程；
（3）单缸四冲程汽油机工作时，有些冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成，只有一个冲程不用靠飞轮的惯性来完成，这个冲程是_______冲程；
（4）我们发现热机工作时，一般要在气缸的外面安装一个水箱用来降低气缸的温度，是利用水_______的特性，这是采用_______的方式来减小气缸的内能。
15．根据如图所示的四个热学实验，回答相关问题：
（1）甲图，紧压两铅柱使它们合在一起，下面悬挂钩码都不分开，这说明 ___________；
（2）乙图，试管内的水沸腾一段时间后，水蒸气将橡胶塞推出。这个过程的能量转化情况是：________；
（3）丙图，抽掉玻璃板后，两瓶中气体会混合在一起，颜色逐渐变均匀，这属于 ___________现象；
（4）丁图，是四冲程汽油机工作过程中 ___________冲程的示意图。
四、填空题
16．如图所示是一台四冲程内燃机的______（选填“压缩”或“做功”）冲程，这个冲程是通过______（选填“做功”或“热传递”）的方式改变气缸内气体的内能。
17．我市在“创建文明城市”活动中，同学们在老师的带领下一起到居民小区劳动。“小广告”粘在建筑物上不易被清除掉，因为分子间存在______；用钢丝球清除“小广告”，过了一会儿钢丝球发热，这是通过______方式改变内能的，其能量转化方式与热机中的______冲程相同。
18．四冲程热机工作过程中，将内能转化为机械能的是____________冲程，李白在《望庐山瀑布》中写道：“日照香炉生紫烟”，这是通过______________（选填“做功”或“热传递”）的方式来改变香炉的内能，加热 1 千克水，使其温度上升 2℃，则加热过程中水吸收的热量为______________焦。[ c水 4.2 103焦/(千克·℃)]
19．如图所示为四冲程汽油机的_________冲程，在该冲程中，气缸内气体的内能_________；汽油机以水为冷却剂，是因为水具有较大的_________（选填“热值”、“密度”或“比热容”）。
20．内燃机的一个工作循环由_____压缩、做功、排气四个冲程组成，一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r/min，则汽油机每秒钟对外做功_____次。
参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
A．柳絮漫天飞舞是柳絮在风力的作用下所做的机械运动，不是分子的运动，故A错误；
B．摩擦生热是通过做功改变物体的内能，故B错误；
C．在热机的压缩冲程中，活塞压缩气缸内的物质做功，将机械能转化为内能，故C正确；
D．暖气片内用水作为导热介质是因为水的比热容较大，质量相同的水和其它物质相比，降低相同的温度，水放出的热量多，故D错误。
故选C。
2．C
【解析】
【详解】
热机工作时，内能转化为机械能的是做功冲程。
A．图中进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，故A不符合题意。
B．图中气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，故B不符合题意；
C．图中气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，故C符合题意；
D．图中排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，故D不符合题意。
故选C。
3．D
【解析】
【详解】
由图可知，该内燃机的两个气门都关闭，高温高压的燃气推动活塞向下运动，所以该冲程是做功冲程，内能转化为机械能，故ABC错误，D正确。
故选D。
4．C
【解析】
【详解】
A．进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，没有能量转化，故A不符合题意；
B．两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能，故B不符合题意；
C．两气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，此冲程燃料燃烧时，化学能转化为内能，然后对外做功时内能转化为机械能，故C符合题意；
D．进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，没有能量转化，故D不符合题意。
故选C。
5．C
【解析】
【详解】
A．墨水在热水中扩散得较快，说明分子无规则运动的剧烈程度与水的温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，扩散越快，故A错误；
B．图乙中，削平压紧后的两铅柱结合可以悬吊重物，分子间距变大，分子之间表现为引力，但斥力也同时存在，故B错误；
C．向瓶底浇冷水，瓶内压强变小，水的沸点降低，刚停止沸腾的水重新沸腾，说明水的沸点前后改变了，故C正确；
D．图乙中，两个气门关闭，活塞向下运动，是汽油机的做功冲程，做功冲程将内能转化为机械能，故D错误。
故选C。
6． 135J 1350W
【解析】
【详解】
解：（1）由题意可得，燃气对活塞的平均压力
汽油机一个循环只做一次功，做功为
（2）因飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮1min转动1200周，做功600次，则燃气对活塞做的总功
汽油机的功率
答：（1）汽油机一个循环所做的功是135J；
（2）汽油机的功率为1350W。
7．（1）；（2）
【解析】
【详解】
解：（1）根据题意，由热量计算公式可得水吸收的热量为
（2）由热值的计算公式天然气放出的总热量为
答：（1）这些水需要吸收的热量为；
（2）天然气放出的总热量为。
8．（1）；（2）
【解析】
【详解】
解：（1）由公式知，做功冲程中燃气对活塞的平均压力为
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功为
1min内燃气对活塞做功次数为次，汽油机做的总功为
这台汽油机的功率为
答：（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力为；
（2）这台汽油机的功率为。
9．(1)1.2×105J；(2)600J；(3)
【解析】
【分析】
【详解】
解：(1)该发动机在1秒内做功
W1＝Pt＝120×103W×1s＝1.2×105J
(2)转速为6000r/min，即100r/s，表明1s转过100转，做功50次，由于1s做功为1.2×105J，则1次做功为
这是四个缸做功的和，所以单缸的一个做功冲程做功为
(3)单缸的一个做功冲程做功为600J，可得公式
W＝FL=pSL＝pV
四缸总排量是2L，所以压强为
答：(1)该发动机在1秒内做功1.2×105J；
(2)在一个做功冲程里，发动机做功600J；
(3)燃气对活塞的压强为1.2×106Pa。
10．(1)30；(2)9.66×103J；(3)57.5°C
【解析】
【详解】
(1)在汽油机的一个工作循环，飞轮每转动两周，对外做功一次，则汽油机每秒钟对外做次数是为
(2)汽油完全燃烧放出的热量为
(3)由题意知，由可得水温升高
答：(1)则汽油机每秒钟对外做功30次；
(2)汽油完全燃烧放出的热量是9.66×103J；
(3)水温升高57.5°C。
11． 大 高 弹性势 动 做功 增大 变低 内 机械 做功 15
【解析】
【详解】
（1）[1][2]要将小桌的脚打入沙子中更深些，需要增大重力势能，影响重力势能的因素是质量和高度，且物体质量越大、位置越高、物体具有的重力势能就越大，故应选用质量较大的木块，并将其从更高处下落。
（2）[3][4]魔罐在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能，当动能为0时，弹性势能最大，魔罐开始向回滚动，在魔罐滚回来的过程中橡皮筋弹性势能减小，罐子动能增大，弹性势能转化为动能。
（3）[5]“橡皮筋伸长”说明橡皮筋发生了弹性形变，发生弹性形变的物体要恢复原状，就会对使它发生形变的物体施加力的作用，所以橡皮筋会对硬卡片施力，使它弹起，这个现象说明：发生弹性形变的橡皮筋能对卡片做功，因此它具有弹性势能。
[6]跳起高度与橡皮筋的形变量有关，保持其他条件不变，将卡片上的二个卡口之间的间隔增大，压平松手，则橡皮筋的形变量增大，弹性势能增大，转化成的重力势能增大，故卡片跳起的高度变高。
（4）[7][8][9]气球内的气体向外喷出，气体对外做功，内能转化成球的机械能，球内气体的温度降低。
[10]热机的做功冲程中，火花塞放电，点燃混合气体，高温高压的燃气推动活塞做功，也是内能转化成机械能，此图中情景演示的能量转化过程与“四冲程”热机工作过程中的做功冲程相同。
[11]若飞轮转速为1800r/min，也就是每分钟飞轮转动1800圈，燃气对外做功900次，每秒钟飞轮转动30圈，每两圈做功一次，所以对外做功15次。
12． 相等 液体升高的温度（或温度计示数的变化） 等于 甲 温度计升高的温度 b
【解析】
【详解】
（1）[1]根据比较吸热能力的方法一，要控制质量相等的不同物质，吸收相同热量，比较升高的温度；方法二，要控制质量相等的不同物质，升高相同温度，比较加热时间的长短。由题意知该实验中应量取质量相等的甲、乙两种液体，分别倒入相同的两烧杯中。
[2]实验时加热相同的时间，根据转换法，吸收的热量相同，根据比较吸热能力的第1种方法，通过比较液体升高的温度（或温度计示数的变化）来判断吸热能力的强弱。
（2）[3]根据转换法，从开始加热2min，加热时间相同，机甲、乙两种液体吸收热量的 等于。
（3）[4]由表中数据知，加热相同的时间，甲升温小，根据 分析实验数据可知甲物质的吸热能力强。
（4）①[5]该实验中，需要加热质量相同、初温相同的水；当燃料完全燃烧完成后，
通过水升高的温度来比较两种燃料的热值。
②[6]由图乙知，当燃料燃尽时，图线b的温度变化大，水吸收的热量多，说明相同质量的a、b燃料完全燃烧时b放出的热量多，由公式可知，b的热值大。
13． 甲乙 温度计示数的变化 甲丙 加热时间的长短 小于 4.2×104 4.2×106 偏小
【解析】
【详解】
（1）[1][2]为了比较不同燃料的热值，要用不同的燃料，所以应选择甲和乙两图进行实验；加热同一种液体，让液体的质量相同，加热相同的时间，观察温度计的示数，通过液体升高的温度得出吸热多少，进而判断热值大小。
[3][4]为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，应选择甲和丙两图进行实验；让液体的质量和温度的变化量相同，通过比较加热时间（即比较吸收热量的多少），进而判断两种比热容的大小关系，所以实验是通过比较加热时间的长短反映物体吸热的多少。
（2）[5]比较不同物质的比热容，选用甲、丙两实验，加热相同一段时间，两种液体吸收的热量相等，液体a升温多，由
可知，a的比热容小；因为a的比热容小，质量相同的液体a与b，在升高相同的温度时，液体a吸收的热量小于液体b吸收的热量。
（3）[6][7]水吸收的热量
根据题意可知
由可得，测得酒精的热值为
[7]因为酒精不可能完全燃烧，且实际上酒精燃烧放出的热量并没有全部被水吸收，所以算出的热值比标准值偏小。
14． 做功 机械能 内 机械 做功 做功 比热容大 热传递
【解析】
【详解】
（1）[1][2]内燃机的四个冲程是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；做功冲程高温高压的燃气推动活塞对活塞做功，将内能转化为机械能。
（2）[3][4][5]当加热试管到一定程度时，水蒸气的内能足够大会将塞子冲出，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能；此过程的能量转化关系是内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程类似。
（3）[6]在内燃机的做功冲程中，燃气的内能转化为活塞的机械能，而吸气冲程、压缩冲程、排气冲程都是靠飞轮的惯性完成的。
（4）[7][8]气缸外面被水包围，这样汽缸和水之间就有温度差，通过热传递的方式使热量从高温的汽缸传向低温的水，汽缸内能就会减小；因为水的比热容相对较大，所以在质量相同的情况下可以吸收更多的热量。
15． 分子之间存在引力 内能转化为机械能 扩散 压缩
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]两个表面光滑的铅块相互压紧后，接触的部位分子间距较小，分子引力较大，即便在下端悬挂一定质量的重物也不分开，说明分子之间存在引力。
（2）[2]水蒸气顶开软木塞，是利用水蒸气的内能来做功，把内能转化为机械能。
（3）[3]二氧化氮气体比空气的密度大，空气位于二氧化氮气体的上方，二氧化氮的颜色是红棕色的，作用显示分子的运动（便于观察扩散现象），抽掉玻璃板后，颜色逐渐变均匀，说明分子在不停地做无规则运动。
（4）[4]由图可知，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，因此是压缩冲程。
16． 压缩 做功
【解析】
【详解】
[1][2]由图可知，内燃机的进气门、排气门均关闭，活塞向上运动，压缩气缸内的气体，对气体做功，将机械能转化为内能，气体的内能增大。因此图中是一台四冲程内燃机的压缩冲程，这个冲程是通过做功的方式改变气缸内气体的内能。
17． 引力 做功 压缩
【解析】
【详解】
[1]分子之间存在相互作用的引力和斥力，“小广告”粘在建筑物上不易被清除掉，因为分子间存在引力。
[2][3]清除“小广告”时，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，这是通过做功方式改变内能的。四冲程热机工作循环中，压缩冲程是将机械能转化为内能，做功冲程是将内能转化为机械能，故能量转化方式与热机中的压缩冲程相同。
18． 做功 热传递 8.4×103
【解析】
【详解】
[1]热机是将内能转化为机械能的机器，它的一个工作循环包括四个冲程：吸气、压缩、做功、排气冲程，其中压缩冲程是将机械能转化为内能；做功冲程是将内能转化为机械能。
[2]改变物体内能的方式有做功和热传递，太阳释放的热量通过热传递的方式传给香炉。
[3]水吸收的热量
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×2℃=8.4×103J
19． 压缩 增大 比热容
【解析】
【详解】
[1][2]由图可知，气门都关闭，活塞向上运动，故可以判断这个冲程是压缩冲程，此冲程活塞对气缸内的气体做功，将活塞机械能转化为气体的内能，气缸内气体的内能增大。
[3]选择用水作为冷却剂，因为水的比热容相对较大，质量相同的水和其他物质，升高相同的温度，水可以吸收更多的热量。
20． 吸气 10
【解析】
【详解】
[1]内燃机的一个工作循环有4个冲程组成，分别为吸气、压缩、做功、排气冲程。
[2]汽油机的飞轮转速是1200r/min，即每秒20圈，因飞轮每转2圈对外做1次功，则汽油机每秒钟对外做功10次。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
一、单选题
1．热学知识在日常生活中有广泛的应用，下列说法正确的是（ ）
A．四月的柳絮漫天飞舞，说明分子不停地做无规则运动
B．摩擦生热是通过热传递改变了物体的内能
C．热机通过压缩冲程将机械能转化为内能
D．暖气片用水作导热介质是因为水的沸点较高
2．图 是热机工作时的四个冲程，其中属于内能转化为机械能的冲程是（ ）
A． B． C． D．
3．如图所示是四冲程内燃机工作时的某个冲程，对它描述正确的是（ ）
A．压缩冲程 机械能转化为内能 B．压缩冲程 内能转化为机械能
C．做功冲程 机械能转化为内能 D．做功冲程 内能转化为机械能
4．汽油机的四个冲程中，哪个冲程存在着化学能转化为内能的过程（ ）
A． B． C． D．
5．关于图示的四个实验，下列解释中正确的是（ ）
A．图甲中，墨水在热水中扩散得较快，说明分子无规则运动的剧烈程度与空气温度有关
B．图乙中，削平压紧后的两铅柱结合可以悬吊重物，说明铅分子之间只存在引力
C．图丙中，向烧瓶底部浇冷水，烧瓶中刚停止沸腾的水重新沸腾，说明水的沸点前后改变了
D．图丁中，是汽油机的做功冲程，该冲程将机械能转化为内能
二、计算题
6．（2021·全国·九年级课时练习）某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1200周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），求
(1)汽油机一个循环所做的功是_____J
(2)汽油机的功率是_____W。
7．用天然气热水器将质量为40 kg、温度为15 ℃的水加热到40 ℃，完全燃烧了0.15 m3的天然气（假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收）。
求：（1）这些水需要吸收的热量；
（2）天然气放出的总热量。（水的比热容是，天然气的热值是3.5×107 J/m3）
8．某单缸四冲程汽油机的曲轴转速N r/min，汽缸活塞面积为，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是Lcm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为pkPa，求：
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力。
（2）这台汽油机的功率。
9．如图为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，在飞轮转动时，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。有一台四缸发动机，其主要技术指标如表格所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积V，又称单缸排量，它取决于活塞的面积S和活塞上下运动的距离L（即冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。汽缸可以看成圆柱体。
(1)该发动机在1秒内做功多少焦耳？
(2)在一个做功冲程里，发动机做功多少焦耳？
(3)在一个做功冲程中燃气的压强产生的压力F对活塞做的功W，由此可计算出燃气对活塞的压强为多少帕？（1L＝10－3m3）
10．如图甲所示的某品牌插秧机使用北斗导航，农民只需在作业前进行相关设定，即可实现无人值守自动作业。[，]
(1)如果该汽油机飞轮的转速是60r/s，则汽油机每秒钟对外做功多少次？
(2)某段时间插秧机消耗汽油0.21kg，汽油完全燃烧放出的热量是多少J？
(3)若这些热量完全被40kg初温15°C的水吸收，则水温升高多少°C？
三、实验题
11．回顾有关“机械能”的几个小实验，请完成下列四个小题。
（1）如图甲所示，木块从高处自由下落时将小桌的脚打入沙子中。要将小桌的脚打入沙子中更深些，应选用质量较______（选填“大”或“小”）的木块，并将其从更______（选填“高”或“低”）处下落；
（2）如图乙所示，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，就制成了一个“魔罐”。当你将“魔罐”在水平地面上滚出后，你将看到“魔罐”来回滚动，它能滚回来是______能转化为______能；
（3）如图丙所示，这是一个会跳的卡片，将卡片反过来，把它放在桌面上用手向下压，使橡皮筋伸长，迅速松开手，观察到卡片向上跳起。这个现象说明：发生弹性形变的橡皮筋能对卡片______，因此它具有弹性势能。要想使卡片向上跳得更高，应______（选填“增大”或“减小”）两个小豁口A和B之间的距离；
（4）如图丁所示，吹气球时，气球没握住飞跑了！捡起气球会发现它的嘴部温度______（选填“变高”或“变低”），因为______能转化为______能。此图中情景演示的能量转化过程与“四冲程”热机工作过程中的______冲程相同。若一单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1800r/min，则汽油机每秒燃气对外做功______次。
12．在探究“比较不同物质吸热的情况”的实验中，实验装置如图1所示，不考虑热损失。
加热时间/min 0 1 2 3 4
甲的温度/℃ 34 42 50 58 66
乙的温度/℃ 10 22 34 46 58
（1）实验中应量取质量______（相等/不相等）的甲、乙两种液体，分别倒入相同的两烧杯中。实验时加热相同的时间，通过比较______来判断吸热能力的强弱；
（2）通过实验，记录数据如表格所示，从开始加热2min甲、乙两种液体吸收热量的______（大于/小于/等于）；
（3）分析实验数据可知 ______（甲/乙）物质的吸热能力强；
（4）若继续探究“比较不同燃料热值”的实验：
①将两酒精灯分别换成相同的两个燃烧皿，并在其中分别放入10g酒精和10g碎纸片，烧杯中更换成初温、质量都相同的水，并通过燃料燃尽后______（选填“加热的时间的长短”或“温度计升高的温度”）来反映实验中酒精和碎纸片放热的多少；
②小明选用了燃料a和燃料b进行实验．当燃料燃尽时，小明记下了各个时刻烧杯中水温，绘制了如图2所示的图像，则可初步判断燃料______（选填“a”或“b”）的热值大。
13．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量也相同。
（1）比较不同燃料的热值，应选择______两图进行实验，实验时要观察______比较两种燃料的热值大小；比较不同物质的比热容，应选择______两图进行实验，实验通过______反映物体吸热的多少；
（2）比较不同物质的比热容，选用上图合适装置加热相同一段时间后，液体a升温多，由此可知：质量相同的液体a与b，升高相同的温度时，液体a吸收的热量______（选填“大于”或“小于”）液体b吸收的热量；
（3）若甲图烧杯中为500g的水，10g酒精完全燃烧温度计示数升高了20oC，水吸收的热量是______J，若酒精燃烧放出的热量全部被水吸收，则酒精的热值是______J/kg，算出的热值比标准值______（选填“偏大”、“偏小”或“一样”）。[水的比热容是4.2×103J/（）]
14．现代生活越来越离不开热机，因此全面了解和认清热机的结构和工作过程对我们的生活至关重要，请你完成下面围绕“热机”展开的一些问题：
（1）如图所示是热机完成一个工作循环及相应主要能量转化情况的流程图1，请你补充完整_______；_______；
（2）如图2所示，在试管中装些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾后，水蒸气把橡皮塞冲出的过程中是_______能转化为_______能，图中情景可用来演示四冲程汽油机工作过程中的_______冲程；
（3）单缸四冲程汽油机工作时，有些冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成，只有一个冲程不用靠飞轮的惯性来完成，这个冲程是_______冲程；
（4）我们发现热机工作时，一般要在气缸的外面安装一个水箱用来降低气缸的温度，是利用水_______的特性，这是采用_______的方式来减小气缸的内能。
15．根据如图所示的四个热学实验，回答相关问题：
（1）甲图，紧压两铅柱使它们合在一起，下面悬挂钩码都不分开，这说明 ___________；
（2）乙图，试管内的水沸腾一段时间后，水蒸气将橡胶塞推出。这个过程的能量转化情况是：________；
（3）丙图，抽掉玻璃板后，两瓶中气体会混合在一起，颜色逐渐变均匀，这属于 ___________现象；
（4）丁图，是四冲程汽油机工作过程中 ___________冲程的示意图。
四、填空题
16．如图所示是一台四冲程内燃机的______（选填“压缩”或“做功”）冲程，这个冲程是通过______（选填“做功”或“热传递”）的方式改变气缸内气体的内能。
17．我市在“创建文明城市”活动中，同学们在老师的带领下一起到居民小区劳动。“小广告”粘在建筑物上不易被清除掉，因为分子间存在______；用钢丝球清除“小广告”，过了一会儿钢丝球发热，这是通过______方式改变内能的，其能量转化方式与热机中的______冲程相同。
18．四冲程热机工作过程中，将内能转化为机械能的是____________冲程，李白在《望庐山瀑布》中写道：“日照香炉生紫烟”，这是通过______________（选填“做功”或“热传递”）的方式来改变香炉的内能，加热 1 千克水，使其温度上升 2℃，则加热过程中水吸收的热量为______________焦。[ c水 4.2 103焦/(千克·℃)]
19．如图所示为四冲程汽油机的_________冲程，在该冲程中，气缸内气体的内能_________；汽油机以水为冷却剂，是因为水具有较大的_________（选填“热值”、“密度”或“比热容”）。
20．内燃机的一个工作循环由_____压缩、做功、排气四个冲程组成，一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r/min，则汽油机每秒钟对外做功_____次。
参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
A．柳絮漫天飞舞是柳絮在风力的作用下所做的机械运动，不是分子的运动，故A错误；
B．摩擦生热是通过做功改变物体的内能，故B错误；
C．在热机的压缩冲程中，活塞压缩气缸内的物质做功，将机械能转化为内能，故C正确；
D．暖气片内用水作为导热介质是因为水的比热容较大，质量相同的水和其它物质相比，降低相同的温度，水放出的热量多，故D错误。
故选C。
2．C
【解析】
【详解】
热机工作时，内能转化为机械能的是做功冲程。
A．图中进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，故A不符合题意。
B．图中气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，故B不符合题意；
C．图中气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，故C符合题意；
D．图中排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，故D不符合题意。
故选C。
3．D
【解析】
【详解】
由图可知，该内燃机的两个气门都关闭，高温高压的燃气推动活塞向下运动，所以该冲程是做功冲程，内能转化为机械能，故ABC错误，D正确。
故选D。
4．C
【解析】
【详解】
A．进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，没有能量转化，故A不符合题意；
B．两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能，故B不符合题意；
C．两气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，此冲程燃料燃烧时，化学能转化为内能，然后对外做功时内能转化为机械能，故C符合题意；
D．进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，没有能量转化，故D不符合题意。
故选C。
5．C
【解析】
【详解】
A．墨水在热水中扩散得较快，说明分子无规则运动的剧烈程度与水的温度有关，温度越高，分子运动越剧烈，扩散越快，故A错误；
B．图乙中，削平压紧后的两铅柱结合可以悬吊重物，分子间距变大，分子之间表现为引力，但斥力也同时存在，故B错误；
C．向瓶底浇冷水，瓶内压强变小，水的沸点降低，刚停止沸腾的水重新沸腾，说明水的沸点前后改变了，故C正确；
D．图乙中，两个气门关闭，活塞向下运动，是汽油机的做功冲程，做功冲程将内能转化为机械能，故D错误。
故选C。
6． 135J 1350W
【解析】
【详解】
解：（1）由题意可得，燃气对活塞的平均压力
汽油机一个循环只做一次功，做功为
（2）因飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮1min转动1200周，做功600次，则燃气对活塞做的总功
汽油机的功率
答：（1）汽油机一个循环所做的功是135J；
（2）汽油机的功率为1350W。
7．（1）；（2）
【解析】
【详解】
解：（1）根据题意，由热量计算公式可得水吸收的热量为
（2）由热值的计算公式天然气放出的总热量为
答：（1）这些水需要吸收的热量为；
（2）天然气放出的总热量为。
8．（1）；（2）
【解析】
【详解】
解：（1）由公式知，做功冲程中燃气对活塞的平均压力为
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功为
1min内燃气对活塞做功次数为次，汽油机做的总功为
这台汽油机的功率为
答：（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力为；
（2）这台汽油机的功率为。
9．(1)1.2×105J；(2)600J；(3)
【解析】
【分析】
【详解】
解：(1)该发动机在1秒内做功
W1＝Pt＝120×103W×1s＝1.2×105J
(2)转速为6000r/min，即100r/s，表明1s转过100转，做功50次，由于1s做功为1.2×105J，则1次做功为
这是四个缸做功的和，所以单缸的一个做功冲程做功为
(3)单缸的一个做功冲程做功为600J，可得公式
W＝FL=pSL＝pV
四缸总排量是2L，所以压强为
答：(1)该发动机在1秒内做功1.2×105J；
(2)在一个做功冲程里，发动机做功600J；
(3)燃气对活塞的压强为1.2×106Pa。
10．(1)30；(2)9.66×103J；(3)57.5°C
【解析】
【详解】
(1)在汽油机的一个工作循环，飞轮每转动两周，对外做功一次，则汽油机每秒钟对外做次数是为
(2)汽油完全燃烧放出的热量为
(3)由题意知，由可得水温升高
答：(1)则汽油机每秒钟对外做功30次；
(2)汽油完全燃烧放出的热量是9.66×103J；
(3)水温升高57.5°C。
11． 大 高 弹性势 动 做功 增大 变低 内 机械 做功 15
【解析】
【详解】
（1）[1][2]要将小桌的脚打入沙子中更深些，需要增大重力势能，影响重力势能的因素是质量和高度，且物体质量越大、位置越高、物体具有的重力势能就越大，故应选用质量较大的木块，并将其从更高处下落。
（2）[3][4]魔罐在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能，当动能为0时，弹性势能最大，魔罐开始向回滚动，在魔罐滚回来的过程中橡皮筋弹性势能减小，罐子动能增大，弹性势能转化为动能。
（3）[5]“橡皮筋伸长”说明橡皮筋发生了弹性形变，发生弹性形变的物体要恢复原状，就会对使它发生形变的物体施加力的作用，所以橡皮筋会对硬卡片施力，使它弹起，这个现象说明：发生弹性形变的橡皮筋能对卡片做功，因此它具有弹性势能。
[6]跳起高度与橡皮筋的形变量有关，保持其他条件不变，将卡片上的二个卡口之间的间隔增大，压平松手，则橡皮筋的形变量增大，弹性势能增大，转化成的重力势能增大，故卡片跳起的高度变高。
（4）[7][8][9]气球内的气体向外喷出，气体对外做功，内能转化成球的机械能，球内气体的温度降低。
[10]热机的做功冲程中，火花塞放电，点燃混合气体，高温高压的燃气推动活塞做功，也是内能转化成机械能，此图中情景演示的能量转化过程与“四冲程”热机工作过程中的做功冲程相同。
[11]若飞轮转速为1800r/min，也就是每分钟飞轮转动1800圈，燃气对外做功900次，每秒钟飞轮转动30圈，每两圈做功一次，所以对外做功15次。
12． 相等 液体升高的温度（或温度计示数的变化） 等于 甲 温度计升高的温度 b
【解析】
【详解】
（1）[1]根据比较吸热能力的方法一，要控制质量相等的不同物质，吸收相同热量，比较升高的温度；方法二，要控制质量相等的不同物质，升高相同温度，比较加热时间的长短。由题意知该实验中应量取质量相等的甲、乙两种液体，分别倒入相同的两烧杯中。
[2]实验时加热相同的时间，根据转换法，吸收的热量相同，根据比较吸热能力的第1种方法，通过比较液体升高的温度（或温度计示数的变化）来判断吸热能力的强弱。
（2）[3]根据转换法，从开始加热2min，加热时间相同，机甲、乙两种液体吸收热量的 等于。
（3）[4]由表中数据知，加热相同的时间，甲升温小，根据 分析实验数据可知甲物质的吸热能力强。
（4）①[5]该实验中，需要加热质量相同、初温相同的水；当燃料完全燃烧完成后，
通过水升高的温度来比较两种燃料的热值。
②[6]由图乙知，当燃料燃尽时，图线b的温度变化大，水吸收的热量多，说明相同质量的a、b燃料完全燃烧时b放出的热量多，由公式可知，b的热值大。
13． 甲乙 温度计示数的变化 甲丙 加热时间的长短 小于 4.2×104 4.2×106 偏小
【解析】
【详解】
（1）[1][2]为了比较不同燃料的热值，要用不同的燃料，所以应选择甲和乙两图进行实验；加热同一种液体，让液体的质量相同，加热相同的时间，观察温度计的示数，通过液体升高的温度得出吸热多少，进而判断热值大小。
[3][4]为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，应选择甲和丙两图进行实验；让液体的质量和温度的变化量相同，通过比较加热时间（即比较吸收热量的多少），进而判断两种比热容的大小关系，所以实验是通过比较加热时间的长短反映物体吸热的多少。
（2）[5]比较不同物质的比热容，选用甲、丙两实验，加热相同一段时间，两种液体吸收的热量相等，液体a升温多，由
可知，a的比热容小；因为a的比热容小，质量相同的液体a与b，在升高相同的温度时，液体a吸收的热量小于液体b吸收的热量。
（3）[6][7]水吸收的热量
根据题意可知
由可得，测得酒精的热值为
[7]因为酒精不可能完全燃烧，且实际上酒精燃烧放出的热量并没有全部被水吸收，所以算出的热值比标准值偏小。
14． 做功 机械能 内 机械 做功 做功 比热容大 热传递
【解析】
【详解】
（1）[1][2]内燃机的四个冲程是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；做功冲程高温高压的燃气推动活塞对活塞做功，将内能转化为机械能。
（2）[3][4][5]当加热试管到一定程度时，水蒸气的内能足够大会将塞子冲出，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能；此过程的能量转化关系是内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程类似。
（3）[6]在内燃机的做功冲程中，燃气的内能转化为活塞的机械能，而吸气冲程、压缩冲程、排气冲程都是靠飞轮的惯性完成的。
（4）[7][8]气缸外面被水包围，这样汽缸和水之间就有温度差，通过热传递的方式使热量从高温的汽缸传向低温的水，汽缸内能就会减小；因为水的比热容相对较大，所以在质量相同的情况下可以吸收更多的热量。
15． 分子之间存在引力 内能转化为机械能 扩散 压缩
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]两个表面光滑的铅块相互压紧后，接触的部位分子间距较小，分子引力较大，即便在下端悬挂一定质量的重物也不分开，说明分子之间存在引力。
（2）[2]水蒸气顶开软木塞，是利用水蒸气的内能来做功，把内能转化为机械能。
（3）[3]二氧化氮气体比空气的密度大，空气位于二氧化氮气体的上方，二氧化氮的颜色是红棕色的，作用显示分子的运动（便于观察扩散现象），抽掉玻璃板后，颜色逐渐变均匀，说明分子在不停地做无规则运动。
（4）[4]由图可知，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，因此是压缩冲程。
16． 压缩 做功
【解析】
【详解】
[1][2]由图可知，内燃机的进气门、排气门均关闭，活塞向上运动，压缩气缸内的气体，对气体做功，将机械能转化为内能，气体的内能增大。因此图中是一台四冲程内燃机的压缩冲程，这个冲程是通过做功的方式改变气缸内气体的内能。
17． 引力 做功 压缩
【解析】
【详解】
[1]分子之间存在相互作用的引力和斥力，“小广告”粘在建筑物上不易被清除掉，因为分子间存在引力。
[2][3]清除“小广告”时，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，这是通过做功方式改变内能的。四冲程热机工作循环中，压缩冲程是将机械能转化为内能，做功冲程是将内能转化为机械能，故能量转化方式与热机中的压缩冲程相同。
18． 做功 热传递 8.4×103
【解析】
【详解】
[1]热机是将内能转化为机械能的机器，它的一个工作循环包括四个冲程：吸气、压缩、做功、排气冲程，其中压缩冲程是将机械能转化为内能；做功冲程是将内能转化为机械能。
[2]改变物体内能的方式有做功和热传递，太阳释放的热量通过热传递的方式传给香炉。
[3]水吸收的热量
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×1kg×2℃=8.4×103J
19． 压缩 增大 比热容
【解析】
【详解】
[1][2]由图可知，气门都关闭，活塞向上运动，故可以判断这个冲程是压缩冲程，此冲程活塞对气缸内的气体做功，将活塞机械能转化为气体的内能，气缸内气体的内能增大。
[3]选择用水作为冷却剂，因为水的比热容相对较大，质量相同的水和其他物质，升高相同的温度，水可以吸收更多的热量。
20． 吸气 10
【解析】
【详解】
[1]内燃机的一个工作循环有4个冲程组成，分别为吸气、压缩、做功、排气冲程。
[2]汽油机的飞轮转速是1200r/min，即每秒20圈，因飞轮每转2圈对外做1次功，则汽油机每秒钟对外做功10次。
试卷第1页，共3页
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