14.1 热机 同步练习 2022－2023学年上学期广东省九年级物理期末试题选编 （有解析）

14.1 热机
一、单选题
1．（2022秋·广东广州·九年级统考期末）在内燃机的做功冲程中，燃料猛烈燃烧产生的高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功．下列冲程示意图中（火花塞产生电火花未画出），做功冲程的是（ ）
A． B．
C． D．
2．（2022秋·广东佛山·九年级统考期末）如图是四冲程内燃机工作循环中的一个冲程，它是（　　）
A．压缩冲程，将内能转化为机械能
B．压缩冲程，将机械能转化为内能
C．做功冲程，将内能转化为机械能
D．做功冲程，将机械能转化为内能
3．（2022秋·广东湛江·九年级校考期末）内燃机工作的四个冲程中，将内能转化为机械能的是（　　）
A．压缩冲程 B．吸气冲程 C．排气冲程 D．做功冲程
4．（2022秋·广东广州·九年级统考期末）礼花喷射器结构如图所示，气罐内有高压气体，气罐通过气阀与纸筒相连。使用时转动纸筒打开气阀，高压气体将纸筒内的礼花快速喷向远处。对该过程的分析正确的是（　　）
A．罐内气体的内能减少
B．罐内气体分子热运动加剧
C．罐内气体通过热传递方式改变了其内能
D．该过程能量转化方式与汽油机压缩冲程相同
5．（2022秋·广东中山·九年级期末）2022春节期间，济南市全域全时段禁售、禁燃、禁放烟花爆竹。燃放鞭炮实质上是鞭炮内的化学物质发生爆燃，产生高压燃气瞬间冲破鞭炮的过程。这个过程和热机哪个工作冲程的原理相似（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
6．（2022秋·广东中山·九年级统考期末）如图为汽油机工作循环中的两个冲程，关于这两个冲程的说法正确的是（　　）
A．这两图所示冲程都是靠飞轮的惯性完成
B．甲图所示冲程为做功冲程，乙图所示冲程为压缩冲程
C．甲图所示冲程发生的能量转化主要是机械能转化为内能
D．乙图所示冲程发生的能量转化主要是机械能转化为内能
7．（2022秋·广东河源·九年级统考期末）如图为汽油机工作循环中的某个冲程，关于此冲程的说法正确的是（　　）
A．进气门打开，排气门关闭 B．喷油嘴喷出雾状汽油
C．靠飞轮的惯性完成 D．内能转化为机械能
8．（2022秋·广东梅州·九年级统考期末）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
9．（2022秋·广东揭阳·九年级统考期末）汽油机如图所示的冲程中汽缸内气体的（　　）
A．内能增大 B．温度降低
C．密度增大 D．分子热运动加快
二、填空题
10．（2022秋·广东珠海·九年级统考期末）如图所示，甲图是四冲程汽油机工作状态示意图，此时它处在 冲程，这个冲程中气缸内气体的内能将 （选填“增大”“减小”或“不变”），其能量转化情况与 （选填“乙”或“丙”）图相同。

11．（2022秋·广东江门·九年级统考期末）如图所示，清扫车在创建文明城市中大显身手。清扫车作业过程中，给清扫车提供动力的是柴油机的 冲程，用水作为柴油机的冷却剂是利用水的 大，水箱中5kg的水温度升高60℃吸收的热量是 J。[c水＝4.2×103J/（kg ℃）]
12．（2022秋·广东广州·九年级统考期末）如图所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒内放一小团硝化棉，迅速下压活塞，硝化棉燃烧。在迅速下压活塞过程中，主要是 能转化成 能，这是通过 的方式使筒内气体内能 （选填“增大”或“减少”），能量转化与下列汽油机四冲程中的 冲程相同，使汽车获得动力的是 冲程。（后两空均填字母）
13．（2022秋·广东惠州·九年级统考期末）如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧．此过程中活塞对筒内气体做功，这与四冲程汽油机的 冲程的能量转化相同．某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，该汽油机每秒钟对外做 次功。图中乙所示是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。
14．（2022秋·广东肇庆·九年级统考期末）如图是四冲程汽油机工作循环中的 冲程，为了能够及时将汽油机工作时产生的大量热量带走，通常采用水循环的方式，这是利用了水的 较大的性质，已知该内燃机的飞轮转速为1800r/min，则1s内做功 次。
15．（2022秋·广东东莞·九年级统考期末）已知汽油的热值是4.6×107J/kg，2kg汽油完全燃烧可放出热量 J；如图所示，是某单缸四冲程汽油机的 冲程，该冲程中将机械能转化为 能。
16．（2022秋·广东佛山·九年级统考期末）如图所示的某单缸四冲程汽油机，甲图是 冲程，乙图中汽缸内气体温度会 （选填“上升”或“下降”），丙图中能量的转化形式是 。
17．（2022秋·广东韶关·九年级统考期末）某单缸四冲程的内燃机飞轮转速为1800r/min，该内燃机每秒钟对外做功的次数为 次，完成 个工作冲程，只有做功冲程对外做功，其他三个辅助冲程要靠飞轮的 来完成。
18．（2022秋·广东梅州·九年级统考期末）如图试管内水蒸气将塞子推出的过程，水蒸气的 能转化为塞子的 能。四冲程汽油机工作过程中的 冲程与上述能量转化过程相同。
19．（2022秋·广东江门·九年级统考期末）某单缸四冲程内燃机的其中一个冲程剖面图如图所示，由图可知，该内燃机是 （选填“汽油机”或“柴油机”），该冲程是 冲程。若该内燃机一个工作循环对外做功30kJ，则燃料完全燃烧所放出的热量一定 （选填“大于”、“等于”或“小于”）30kJ。
三、综合题
20．（2022秋·广东汕头·九年级统考期末）2021年，中国的航天事业令中华儿女为之自豪，请回答下列问题：
（1）图示为“长征五号”运载火箭，它采用了我国新研制的大推力液氧液氢发动机。火箭起飞时，液态氢燃料在燃烧过程中，其热值大小 （选填“变大”、“变小”或“不变”），燃料燃烧时，把燃料的 能转化为内能，产生大量高温高压的燃气，燃气对火箭做功，燃气的内能会 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（2）燃料燃烧后喷出的高温燃气，通过 （选填“热传递”或“做功”）使发射台温度急剧升高，造成破坏。为了避免这种破坏，科学家在发射台下建造了一个巨大的水池，利用水的 较大的特性和水发生物态变化时，会吸收大量的热量来降低发射台的温度；
（3）火箭在加速上升过程中，对于火箭搭载的卫星而言，机械能 （填“守恒”或“不守恒”）；
（4）火箭发动机在没有空气的环境中 （填“能”或“不能”）正常工作。
21．（2022秋·广东韶关·九年级统考期末）阅读材料，回答问题。
从火车到火箭
生产的发展需要强大的动力。17世纪，人类发明了热机。最早的热机是蒸汽机，在锅炉里把水烧成水蒸气，水蒸气在汽缸里推动活塞做功。原始的蒸汽机不便于使用交通运输的发展迫切需要轻便的热机。于是，内燃机应运而生，内燃机分为汽油机、柴油机两大类。汽油机是1876年发明的，柴油机是1892年发明的。内燃机行驶时不需要携带很多的水和煤，不但轻便，效率也提高了……
早期的飞机是由内燃机提供动力的。从上世纪40年代开始，飞机上越来越多的使用喷气发动机，它向后高速喷出气体，从而获得前进的动力。在功率相同时，喷气发动机比内燃机更轻便……
热机的效率是热机问世以来科学家、发明家和工程师们一直研究的重要问题。现在的内燃机和喷气机跟最初的蒸汽机相比，效率虽然提高了很多，但从节约能源的要求来看，热机的效率还不能令人满意。最好的空气喷气发动机，在比较理想的情况下其效率也只有60%，应用最广的内燃机，其效率只能达到40%，大部分能量被浪费掉了。
根据材料内容，回答下列问题：
（1）在功率相同时，蒸汽机、内燃机、喷气发动机的重力依次 （填“增大”或“减小”）；
（2）在结构上汽油机的顶部是火花塞，柴油机的顶部是 ；
（3）汽油机工作过程中燃料的 能先转化为 再转化为 ；
（4）你认为下列提高热机效率的途径中说法错误的是 ；
A．尽量使燃料充分燃烧
B．尽量减少输出功率
C．尽量减少摩擦
D．尽量减少热量损失
（5）火箭一般选用热值 （填“较大”或“较小”）的燃料；
（6）最早的热机是蒸汽机，后来许多人对它不断改进，其中贡献最大的是英国人 ，他在1782年发明了往复式蒸汽机，使蒸汽机成为可以广泛使用的动力机。人们为了纪念这位伟大的科学家，用他的名字来表示功率的单位。
22．（2022秋·广东东莞·九年级统考期末）阅读短文，回答下列问题：
空气的动力
空气动力是指空气与物体做相对运动时作用在物体上的力，简称气动力。当我们快速地松开鼓起来的气球时，气球会“嗖”的一下飞出去了，这时气球获得了气动力。
经过长时间探索，人们已经成功制造出多种使用压缩空气为动力，推动叶片或者活塞运动的发动机，即叶片式、活塞式空气发动机。
如图是某新型的以空气发动机为动力的汽车。它共有4个压缩空汽缸，总容量为90L，可储存标准大气压下90m3的空气，其设计最高速度可达154km/h，平均每加一次气能行驶200km或10h。由于空气发动机不直接使用燃料，因而具有体积小、结构简单、维修成本低、操控方便、“零”排放的优点。即使因为技术不成熟导致某些缺点，在科学界引起不小的争议，但这项技术仍然具有广阔的发展空间。
根据上述材料，回答下列问题：
（1）压缩空气动力汽车最理想的加气工具应是 （选填“内燃机”“电动机”或“蒸汽机”）提供动力的。
（2）空气发动机是利用 能做功的，空气发动机获得动力时与四冲程汽油机的 冲程工作过程相似。
A．吸气 B．压缩 C．做功 D．排气
（3）分析上文，下面说法正确的有 。
A．松开鼓起来的气球时，气球飞出去，这是因为物体受到惯性的作用
B．空气动力汽车工作时将内能转化为机械能
C．以空气发动机为动力的汽车，靠汽缸内空气燃烧产生能量
D．空气动力汽车工作时不会有能量的损失
（4）资料表明，空气发动机排出的尾气温度低于周围空气的温度，对于产生此现象的原因，请你提出一条合理的解释： 。
参考答案：
1．B
【详解】ABCD．在内燃机的做功冲程中，进气门排气门关闭，活塞向下运动，由图知，A为排气冲程，B为做功冲程，C为压缩冲程，D为吸气冲程，B符合题意。
故选B。
2．B
【详解】图中的两个气门关闭，活塞向上运动，因此这是压缩冲程。在压缩冲程中将活塞的机械能转化为汽缸内气体的内能。故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
3．D
【详解】汽油机的四个冲程吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程中，吸气冲程和排气冲程没有能量转化，做功冲程把内能转化为机械能，对外提供动力，其他三个冲程要靠飞轮的惯性来完成，压缩冲程把机械能转化为内能，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
4．A
【详解】A．使用时转动纸筒打开气阀，高压气体对礼花做功，将纸筒内的礼花快速喷向远处，气体的内能转化为礼花的机械能，罐内气体的内能减少，故A正确；
B．罐内气体分子内能减小，热运动变缓，故B错误；
C．罐内气体通过做功方式改变了其内能，故C错误；
D．汽油机的压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能，该过程能量转化方式与汽油机做功冲程相同，故D错误。
故选A。
5．C
【详解】ABCD．高压燃气瞬间冲破鞭炮的过程是将内能转化为机械能，与热机的做功冲程的原理相似，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
6．C
【详解】甲图活塞向上运动，两个气门都关闭，是压缩冲程，是靠飞轮的惯性完成的，此时机械能转化为内能；乙图活塞向下运动，两个气门都关闭，是做功冲程，此时内能转化为机械能；且四个冲程中只有做功冲程对外做功，其它三个冲程靠飞轮的惯性完成，故ABD错误，C正确。
故选C。
7．D
【详解】A．如图所示，是做功冲程，进气门、出气门都关闭，故A错误；
B．该内燃机是汽油机，是火花塞点火，而不是喷油嘴喷柴油，故B错误；
C．做功冲程中飞轮的转动是靠汽油的内能转化为机械能，并不是靠惯性完成的，故C错误；
D．做功冲程，将内能转化为机械能，故D正确。
故选D。
8．C
【详解】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。
9．B
【详解】如图，进气门和排气门都是关闭的，火花塞喷出电火花，点燃汽油和空气的混合物，产生高温高压的燃气，燃气膨胀做功，将燃气的内能转化为活塞的机械能，所以，在该过程中燃气的内能减小、温度降低，分子热运动减慢，但质量不变、体积增大，使得燃气的密度减小，故ACD错、B正确．
故选B．
10． 做功 减小 乙
【详解】[1][2]两个气门都关闭，活塞向下运动，因此是做功冲程；做功冲程，燃气对外做功，内能转化为机械能，气缸内气体的内能减小。
[3]乙图对试管中的水加热，产生的水蒸气膨胀对塞子做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能。
丙图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧。是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程。因此与做功冲程原理相同的是乙图。
11． 做功 比热容 1.26×106
【详解】[1]柴油机工作时，做功冲程中将内能转化为机械能，给清扫车提供动力。
[2]水做柴油机的冷却剂是因为水的比热容较大，升高相同的温度，水吸收的热量多。
[3]水吸收的热量
Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg ℃）×5kg×60℃＝1.26×106J
12． 机械 内 做功 增大 C B
【详解】[1][2][3][4][5]快速压下活塞，此过程中压缩筒内空气做功，使筒内气体的内能增加；在该实验中，活塞的机械能转化为筒内空气的内能，通过做功的方式改变物体的内能；与汽油机的压缩冲程的能量转化相同；
A图：排气门打开，活塞向上运行，汽缸容积减小，是排气冲程；
B图：两气门都关闭，火花塞喷出电火花，活塞向下运行，是做功冲程；
C图：两气门都关闭，活塞向上运行，汽缸容积减小，是压缩冲程；
D图：进气门打开，活塞向下运动，汽缸容积增大，是吸气冲程。
[6]使汽车获得动力的是做功冲程，即B图。
13． 压缩 20 做功
【详解】[1]活塞对筒内气体做功，气体的内能会增加，机械能转化为内能，这与汽油机的压缩冲程中的能量转化是相同的。
[2]汽油机飞轮的转速为2400r/min，则在1s内转40r，飞轮转2r一个工作循环，故1s内汽油机完成20个工作循环，对外做功20次。
[3]图示中的冲程中，两气门闭合，火花塞点燃，活塞向下运动，所以是做功冲程。
14． 压缩 比热容 15
【详解】[1]由图可知，两个气门均关闭，活塞向上运动，压缩气体，是四冲程汽油机工作循环中的压缩冲程。
[2]汽油机工作时产生大量的热量，通常采用水循环的方式，由可知同质量的液体和升高相同的温度，水吸收的热量多，即水的比热容大，是利用了水的比热容较大的性质。
[3]内燃机的飞轮转速为1800r/min，则飞轮每秒转30r，而它两个冲程转一圈，所以1s内完成60个冲程，又因为飞轮转2圈做功一次，所以1s内做功15次。
15． 9.2×107 压缩 内
【详解】[1]2kg汽油完全燃烧可放出热量为
[2][3]如图，进气门和排气门都是关闭的，可以判断是压缩冲程或做功冲程，又因为活塞向上运动，可以判断是压缩冲程；压缩冲程中将机械能转化为燃气的内能。
16． 压缩 下降 内能转化为机械能
【详解】[1]甲图：气门都关闭，活塞向上运行，汽缸容积减小，是压缩冲程，将机械能转化为了内能。
[2]乙图：排气门打开，活塞向上运动，汽缸容积减小，是排气冲程，汽缸内气体温度会下降。
[3]丙图：气门都关闭，活塞向下运行，汽缸容积增大，是做功冲程，将燃气的内能转化为机械能。
17． 15 60 惯性
【详解】[1][2]由题意知，内燃机飞轮每秒的转速
飞轮每转动两次，内燃机完成四个冲程，对外做功一次，所以每秒对外做功的次数为15次，完成60个工作冲程。
[3]内燃机的四个冲程中，只能做功冲程对外做功，其他三个辅助冲程能够完成，是因为飞轮具有惯性，要保持原来的运动状态，从而带动活塞运动来完成。
18． 内 机械 做功
【详解】[1][2][3]由图可知，试管内的水蒸气当用酒精灯加热一定程度时，水蒸气会对塞子做功，将水蒸气的内能会转化为塞子的机械能；此过程与汽油机的做功冲程类似，在做功冲程中也是燃气的内能转化为活塞的机械能。
19． 汽油机 吸气 大于
【详解】[1]由图可知，内燃机的顶端是火花塞，所以该内燃机是汽油机。
[2]图中内燃机的进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程。
[3]热机在工作过程中，排放废气等会带走大量的热量，所以内燃机一个工作循环对外做功30kJ，则燃料完全燃烧所放出的热量一定大于30kJ。
20． 不变 化学 减小 热传递 比热容 不守恒 能
【详解】（1）[1][2]因为燃料的热值是燃料的特性，与燃料的质量和燃烧程度无关，所以液态氢燃烧的过程中，其热值保持不变；
[3]燃料燃烧过程中，将化学能转化为燃气的内能，又将内能转化为火箭的机械能。
（2）[4]火箭发射时，燃料燃烧后喷出的高温燃气，发射台从高温燃气吸收热量，通过热传递的方式使发射台温度急剧升高；
[5]因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，科学家在发射台下建造了一个巨大的水池，起到对发射台降温的作用。
（3）[6]火箭在发射升空过程中，加速上升，速度增大，动能增大，高度升高，重力势能增大，机械能增大，故机械能不守恒。
（4）[7]火箭发动机的燃料中有助燃剂，在没有空气的环境中仍然能正常工作。
21． 减小 喷油嘴 化学 内能 机械能 B 较大 瓦特
【详解】（1）[1]由题意，原始的蒸汽机不便于使用交通运输的发展迫切需要轻便的热机，内燃机行驶时不需要携带很多的水和煤，不但轻便，效率也提高了，即蒸气机比内燃机重，在功率相同时，喷气发动机比内燃机更轻便，因此蒸汽机、内燃机、喷气发动机的重力依次减小。
（2）[2]汽油机顶部有火花塞，吸入汽油和空气混合气，柴油机顶部有喷油嘴，吸入空气。
（3）[3][4][5]汽油机工作过程中燃料燃烧是化学反应，是化学能转化为内能，在做功冲程中，内能再转化为机械能。
（4）[6]A．尽量使燃料完全燃烧，可放出更多热量，可提高热机效率，故A正确，A不符合题意；
B．功率是做功的快慢，效率与功率无关，尽量减小输出功率不能提高效率，故B错误，B符合题意；
C．尽量减少摩擦，可减少因摩擦而产生的额外功，可提高热机效率，故C正确，C不符合题意；
D．尽量减少热量损失，可将更多热量转化为有用功，可提高热机效率，故D正确，D不符合题意。
故选B。
（5）[7]火箭以液氢作为燃料，是由于氢的热值大，燃烧相同质量的氢与其他燃料，燃烧氢放出的热量更多，可转化的机械能更多。
（6）[8]瓦特是改良蒸汽机，因此用瓦特来做为功率的单位。
22． 电动机 内 C B 气体对外做功，内能减小，温度降低
【详解】（1）[1]从节能和环保的角度分析，压缩空气动力汽车最理想的加气工具应是电动机。
（2）[2][3]热机的做功冲程是利用燃料燃烧产生的高温高压的燃气推动活塞做功，空气发动机使用压缩空气为动力，与内燃机的做功冲程能量转化相同，都是将内能转化为机械能，故选C。
（3）[4]A．松开鼓起来的气球时，气球飞出去，这是因为气球向外喷气时，自身也获得一个反作用力，因此说明物体间力的作用是相互的，故A错误；
B．空气动力汽车工作时压缩的气体对外做或，将内能转化为机械能，故B正确；
C．以空气发动机为动力的汽车，靠汽缸内空气膨胀对外做功，而不是燃烧产生能量，故C错误；
D．空气动力汽车工作时能量会有一定的损失，因此能量不可能完全被利用，故D错误。
故选B。
（4）[5]空气发动机排出的尾气温度低于周围空气的温度，这主要是因为气体对外做功，内能减小，温度降低。