第2章 改变世界的热机 课时作业（含解析） 2024-2025学年物理教科版九年级上册

（2）改变世界的热机
一、单选题（共10小题，每小题4分，共40分）
1.家用汽车常用汽油机提供动力，以下有关说法正确的是( )
A.汽油燃烧时它的热值减小
B.汽油机的冷却液温度越高，含有的热量越多
C.汽油机的做功冲程，内能转化为机械能
D.汽车尾气的汽油味越浓说明汽油燃烧越充分
2.一台单缸四冲程柴油机转速为2400转/min，则柴油机1s内( )
A.完成40个冲程，做功40次 B.完成80个冲程，做功80次
C.完成80个冲程，做功20次 D.完成40个冲程，做功20次
3.为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法错误的是( )
A.尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全
B.该冲程为做功冲程，内能转化为机械能
C.汽油在汽缸内完全燃烧，发动机效率可达100%
D.该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护
4.关于内燃机，下列说法中正确的是( )
A.汽油机和柴油机均属于内燃机
B.在压缩冲程中，内能转化为机械能
C.在做功冲程中，飞轮靠惯性来完成
D.只要汽缸内的燃油完全燃烧，内燃机效率就可以达到100%
5.关于四冲程汽油机的工作过程有以下几种说法
①在做功冲程中，是机械能转化为内能
②在压缩冲程中，是机械能转化为内能
③在一个工作循环中，曲轴转动两周，对外做功一次
④汽油机的点火方式与柴油机不同，汽油机的点火方式是压燃式
以上说法中正确的是( )
A.①③ B.②③ C.②③④ D.③④
6.关于燃料及其热值，下列说法中正确的是( )
A.没有燃烧的燃料，热值等于零
B.燃料完全燃烧时，它的热值最大
C.燃料的热值与质量和燃烧状态无关
D.燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多
7.下列选项可能符合汽车等热机能量流向的是( )
A.
B.
C.
D.
8.汽车油箱中的汽油用去一半后，剩余汽油的比热容和热值的变化情况是( )
A.比热容和热值都不变 B.比热容和热值都变为原来的一半
C.比热容变为原来的一半，热值不变 D.热值变为原来的一半、比热容不变
9.某校老师自制一个物理教具。他在矿泉水瓶的侧壁钻个小孔，把电火花发生器紧紧塞进小孔中，实验时从瓶口注入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸筒立刻飞出。关于此实验，下列说法不正确的是( )
A.酒精未完全燃烧时热值变小
B.酒精燃烧时化学能转化为内能
C.燃气推动纸筒飞出与内燃机做功冲程的能量转化相同
D.纸筒飞出后，瓶内气体的内能减少，温度降低
10.煤油的热值为、比热容为，以下说法中正确的是( )
A.煤油的热值、比热容与质量大小无关
B.燃烧1 kg煤油一定放出的热量
C.1 kg煤油用去一半，煤油的热值减小，比热容不变
D.1 kg煤油温度升高1 ℃需要放出的热量
二、填空题（共34分）
11.为全面推进“乡村振兴”工程，加快农村绿色发展，大部分农村地区已经使用上了煤气烧水煮饭。小王同学用他家的煤气将质量为2 kg，初温为20 ℃的水加热到40 ℃，水吸收的热量是_______J；若煤气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要消耗煤气_______。[水的比热容为，煤气热值为]
12.阅读短文，回答问题.
热机
生产的发展需要强大的动力.17世纪，人类发明了热机.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的效率提高了很多，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，应用最广的内燃机，其效率只能达到.
长征二号F是一种大型两级捆绑助推器运载火箭，是我国主要用于发射神舟载人飞船和大型目标飞行器到近地轨道的运载火箭，使用偏二甲肼的液体燃料，既增大了火箭发动机的动力，也能提高发动机的效率.
（1）长征二号F运载火箭选用偏二甲肼的液体燃料是由于其具有较大的_______________.
（2）火箭发射载人飞船时，与大气层摩擦过程中通过_______________的方式，使火箭的温度升高，内能_______________（选填“增加”、“减少”或“不变”）.
（3）请你写出一条提高热机效率的途径：_______________（合理即可）.
13.某台四冲程汽油机的转速为1200r/min，在1s内汽油机对外做了__________次功。若其效率为40%，消耗5kg的柴油转化成的机械能是__________J。（）
14.反复弯折铁丝，铁丝弯折处会很烫，此过程铁丝内能__________（选填“增加”、“不变”或“减小”），其能量的转化与四冲程汽油机的_________冲程相同。某汽车百公里耗油5kg，这些汽油完全燃烧可放出的热量是___________J。（）
15.如图所示是单缸四冲程汽油机的______冲程，汽油机工作时，需要用水为其降温，这是利用水的______大的特点。若水，温度升高，水吸收的热量为______J。[]
16.如图所示是演示点火爆炸的实验装置。按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖飞出去。乙、丙两图为汽油机的其中两个冲程，有一个冲程跟上述现象一致，它是_______（乙/丙）图。这个冲程中，燃气的内能_______（增加/减少），燃气内能的改变是通过_______的方式。如果汽油机的转速为1800r/min，那么1s内，可以完成_______个冲程。
17.某款汽车的汽油发动机效率可达到30%（已知，）
（1）汽车启动时能闻到汽油味，这是________现象；汽油燃烧过程中热值________；
（2）2kg汽油完全燃烧放出的热量为________J，这些热量可供该款汽车做有用功________J；有人认为通过改进技术可以使汽车一边行驶一边发电，就可以永远运动下去，这种观念违背了________；
（3）为了减少碳排量，提倡骑自行车绿色出行。给自行车轮胎打气时，打气筒内气体的温度升高，这是通过________的方法改变内能的。
三、计算题（共26分）
18.（6分）某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞横截面积为，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），求：
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功。
19.（10分）如图所示是氢燃料新能源汽车，假设其满载时的重力为，某次满载后匀速直线运行24km从A地到B地，用时。此过程中，该新能源汽车所受阻力是2100N。（氢的热值是，g取）请计算：
（1）从A地到B地该新能源汽车牵引力所做的功？
（2）从A地到B地该新能源汽车牵引力的功率是多少？
（3）若此过程中，该新能源汽车消耗氢燃料0.75kg，求该新能源汽车发动机的效率。
20.（10分）小鸣想估算一下他家每天烧水、做饭需要的热量，于是他仔细记录好家里每天烧水、做饭、炒菜需要的时间，并把它折算成烧水的时间，相当于每天将50kg、20℃的水烧到80℃。[水的比热容为，煤气的热值是]
（1）小鸣家每天烧水、做饭、炒菜需要多少热量？
（2）小鸣家每天共使用煤气，这些煤气完全燃烧可以放出多少热量？
（3）小鸣家煤气炉的效率是多大？
答案以及解析
1.答案：C
解析：A.燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料是否完全燃烧无关，故A错误；
B.热量是过程量，不能说物体含有热量的多少，故B错误；
C.汽油机在做功冲程中，将内能转化为机械能，故C正确；
D.汽车尾气中汽油味越重，说明较多的汽油没有经过燃烧直接排出，因此燃烧越不充分，故D错误。
故选C。
2.答案：C
解析：单缸四冲程柴油机的飞轮转速是
2400r/min=40r/s
所以此柴油机每秒钟飞轮转40圈，可完成20个工作循环，80个冲程，对外做20次功。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
3.答案：C
解析：发动机在工作时不可避免地要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率一定小于100%，故C错误，符合题意。
4.答案：A
解析：内燃机包括汽油机和柴油机两大类，它们分别用汽油和柴油作为燃料；在压缩冲程中，机械能转化为内能；内燃机工作时的四个冲程中，做功冲程是主动完成的，其他冲程是靠飞轮的惯性完成的；使用任何机械，都有能量损失，内燃机效率都不是100%。选A。
5.答案：B
解析：①②汽油机四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，将内能转化为机械能；在压缩冲程中将机械能转化为内能。故①错误，②正确；
③在汽油机的一个工作循环中，可以完成4个冲程，活塞往复2次，曲轴转动2周；故③正确；
④汽油机中有火花塞，采用的是点燃式点火；而柴油机是喷油嘴喷出雾状柴油，进行压燃式点火；故④错误。
所以B选项是正确的。
6.答案：C
解析：热值是燃料本身的特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、是否完全燃烧、产生的热量无关，故A、B错误，C正确；由可知，燃料燃烧放出的热量，与燃料的质量、热值和是否完全燃烧有关，与燃烧的温度无关，故D错误。
7.答案：D
解析：热机燃烧燃料放出的能量，有部分转化为提供热机动力的机械能，还有相当部分能量散失了。而汽油机的效率一般为20%～30%，则机械能约为
散失的内能
故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
8.答案：A
解析：汽油的比热容、热值两个物理量，是从不同的角度来描述汽油的特性，与质量无关；所以，汽油用去了一半、热值不变。
故选：A。
9.答案：A
解析：热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料是否完全燃烧无关，故A说法错误；燃料燃烧时将化学能转化为内能，故B说法正确；燃气推动纸筒飞出的过程中，内能转化为机械能，与内燃机做功冲程的能量转化相同，故C说法正确；纸筒飞出时，瓶内气体的内能转化为纸筒的机械能，则瓶内气体的内能减小，温度降低，故D说法正确。
10.答案：A
解析：比热容和热值都是物质的特性，其大小与质量无关，故A正确；煤油的热值为，表示完全燃烧1 kg煤油可放出的热量，故B错误；1 kg煤油用去一半，煤油的热值不变，比热容不变，故C错误；煤油的比热容为，它表示1 kg煤油的温度升高1 ℃需要吸收的热量，故D错误。
11.答案：；0.0042
解析：水吸收的热量：；若煤气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则煤气完全燃烧放出的热量，需要消耗煤气的体积。
12.答案：（1）热值；（2）做功；增加；（3）减少热量的损失（或减小热机各部件的摩擦；或尽量使燃料充分燃烧等）
解析：（1）运载火箭采用偏二甲肼作为火箭的燃料，原因是偏二甲肼具有较大的热值，与其他燃料相比，完全燃烧相同的质量时，由可知，偏二甲肼可以放出更多的热量。
（2）火箭加速穿越大气层时，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，即通过做功的方式使火箭的内能增加，温度升高。
（3）用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比就是热机的效率，要提高热机的效率，可以提高燃料的利用率，即减少热机工作过程中的热量损失。
13.答案：10；
解析：此柴油机的飞轮转速为1200r/min，所以飞轮每秒转20r，所以在1s内对外做功10次。
柴油燃烧放出的热量
由效率公式可得
14.答案：增加；压缩；
解析：反复弯折铁丝是通过做功的方式使铁丝的内能增加，此过程是机械能转化为内能。四冲程汽油机的压缩冲程中活塞对燃料混合物做功，使燃料混合物的内能增加，机械能转化成内能。
某汽车百公里耗油5kg，这些汽油完全燃烧可放出的热量
15.答案：压缩；比热容；
解析：由图可知，汽油机的两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程。
汽油机工作时，温度非常高，需利用水的比热容较大的特点给汽油机降温，效果较好。
水吸收的热量为
16.答案：丙；减少；做功；60
解析：点燃盒内酒精，盒盖飞出去，是将内能转化为机械能，汽油机的做功冲程与此现象一致，由图可知，图丙中进气门和排气门关闭，活塞向下运动，说明图丙是做功冲程，因此它是丙图，在这个冲程中，燃气的内能会减少；燃气的内能转化为活塞的机械能，是通过做功的方式改变了内能。
已知汽油机转速为1800r/min，则每秒钟飞轮转30r，因为飞轮每转2圈，完成一个工作循环，完成4个冲程，由此可知，该汽油机1s内完成15个工作循环，可以完成60个冲程。
17.答案：（1）扩散；不变；（2）；；能量守恒定律；（3）做功
解析：（1）给汽车加油时，会闻到汽油味，这是扩散现象，说明分子在永不停息地做无规则运动。
热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关。汽油在燃烧过程中，热值不变。
（2）2kg汽油完全燃烧放出的热量为
由于汽车的汽油发动机效率可达到30%，由知道，这些热量可供该款汽车做有用功
无论技术如何改进，汽车也不可能一边行驶，一边发电，永远运动下去，因为能量在转化过程中必然会有一部分转化为内能或做额外功消耗掉，因此，这种观念违背了能量守恒定律。
（3）用打气筒给自行车轮胎打气时，活塞压缩空气做功，空气内能增加，活塞的机械能转化为气体的内能，这是通过做功的方法改变了筒内气体的内能。
18.答案：（1）4000N；（2）200J
解析：（1）由得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
19.答案：（1）；（2）；（3）
解析：（1）由于汽车匀速直线运行，由二力平衡可知牵引力，
该新能源汽车牵引力所做的功：
（2）汽车牵引力的功率：
（3）氢完全燃烧放出的热量：
新能源汽车发动机的效率：
20.答案：（1）；（2）；（3）31.5%。
解析：（1）水吸收的热量：
；
（2）煤气完全燃烧放出的热量：
；
（3）小鸣家煤气炉的效率为：
。