第2章　改变世界的热机 测试卷 （含解析） 2025-2026学年物理教科版九年级上册

第2章　改变世界的热机 测试卷
(时间:60分钟　满分:100分)
一、选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分。在每小题给出的四个选项中,只有一项最符合题意)
1.关于内燃机,下列说法正确的是 (　　)
A.四个冲程中只有一个冲程发生内能与机械能相互转化
B.压缩冲程主要是通过做功的方式增大缸内气体的内能
C.汽油机和蒸汽机都是内燃机
D.热值大的燃料燃烧时放出的热量多
2.(2025青岛期中)下列说法正确的是 (　　)
A.物体吸收了热量,其温度一定升高,内能一定增大
B.锤子砸铁片时,铁片的温度升高,这是因为锤子和铁片之间发生了热传递
C.热机的压缩冲程把机械能转化为内能
D.热机工作时,燃料燃烧越充分,燃料的热值就越大,热机的效率就越高
3.如图所示,图甲为四冲程汽油机的一个冲程,图乙为该汽油机燃料燃烧后的能量转化比例图。下列说法正确的是 (　　)
A.该汽油机的效率为70%
B.汽油机吸气冲程吸入汽缸的是空气和汽油的混合物
C.图甲的冲程使汽车获得动力,是靠飞轮惯性完成的
D.相同时间内燃烧的汽油质量越大,汽油机的效率越高
4.20世纪人类制成了世界上第一盏用海浪发电的航标灯。它的气室示意图如图所示,其工作原理是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室,压缩后再推入工作室,然后推动涡轮机带动发电机发电,那么 (　　)
A.当海水下降时,阀门K1开启,阀门K2关闭
B.当海水上升时,阀门K1关闭,阀门K2开启
C.当海水下降时,类似汽油机的做功冲程
D.当海水上升时,类似汽油机的压缩冲程
5.一种用于轻型低速飞机的活塞式航空发动机,它有多个汽缸,汽缸工作时经历进气、压缩、膨胀、排气四个过程,在这四个过程中,能为飞机提供动力的是 (　　)
A.进气 B.压缩
C.膨胀 D.排气
6.(2025石家庄月考)实验小组的同学们用可乐瓶制作水火箭(如图),先在瓶里装适量水,旋紧瓶塞,然后将带有阀门的金属管插入瓶塞,用打气筒往瓶里打足气,打开阀门后,水从金属管向下喷出,水火箭竖直向上飞向空中。下列分析不正确的是 (　　)
A.使用打气筒打气时能量转化过程与汽油机的压缩冲程相同
B.水从水火箭中喷出后,水的比热容变小
C.水火箭上升过程中,水火箭瓶内气体的内能减少
D.水火箭上升过程的能量转化效率小于1
7.2024年4月25日,搭载着神舟十八号载人飞船的长征二号F遥十八运载火箭(如图)在酒泉卫星发射中心成功发射。下列说法正确的是 (　　)
A.火箭的燃料燃烧得越充分,热值越大
B.火箭发动机工作过程中的热机效率不可能达到100%
C.火箭“体内”的液氢燃料温度低至-253 ℃,内能为零
D.火箭使用液态氢作燃料,是因为液态氢比热容较大
8.图甲与图乙是四冲程汽油机一个工作循环中的两个冲程,下列判断正确的是 (　　)
A.图甲为做功冲程,其能量转化情况与图丙中压活塞引燃硝化棉过程相同
B.图乙为压缩冲程,其能量转化情况是机械能转化为内能
C.图甲为压缩冲程,其能量转化情况与图丁中向瓶内打气最终瓶塞弹起的过程相同
D.图乙为做功冲程,其能量转化情况是内能转化为机械能
9.小李家使用的燃气热水器,将30 kg的水从20 ℃加热到45 ℃,消耗了0.15 m3的天然气。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),天然气的热值为4×107 J/m3。下列与该过程有关的计算结果和分析正确的是(　　)
A.水吸收的热量与水的末温成正比
B.水吸收的热量是3.15×105 J
C.热水器的能量转化效率是52.5%
D.热水器的能量转化效率与环境温度无关
10.某台柴油机中的所有燃料完全燃烧能放出8×107 J的热量。若工作时用完全部燃料损失了4.8×107 J的能量,下列说法正确的是 (　　)
A.用来做有用功的能量为8×107 J
B.该柴油机的效率为60%
C.通过科技进步,在未来可以实现能量零损失
D.减少机械间的摩擦可以提高热机效率
二、填空题(本大题共5小题,每空2分,共26分)
11.(2025北京期末)2024年9月25日,中国人民解放军向太平洋相关公海海域,成功发射1发携载训练模拟弹头的洲际弹道导弹(如图所示),飞越约1.2万千米,准确落入预定海域。该洲际弹道导弹的发动机工作时将　　　　能转化为内能再转化为　　　　　　能。
12.(2023枣庄中考改编)如图所示,给试管内的水加热至一定程度,发现试管口木塞会被推出。给水加热是通过　　　 　的方式使水的内能增加;四冲程内燃机的　　　 　冲程与上述实验木塞被推出过程的能量转化相同。完全燃烧500 g酒精放出的热量是　　 　　J。(酒精的热值q=3.0×107 J·kg-1)
13.如图是我国古代的取火器模型图,把推杆迅速推入牛角套筒时,套筒内空气被压缩,随后,推杆前端的艾绒立刻燃烧起来。该过程与四冲程汽油机工作循环中的　　　　冲程类似,把　　　　能转化为　　　　能。
14.如图所示是内燃机的　　 　　冲程。如果该内燃机的曲轴转速为3 600 r/min,那么每秒内做　　　　次功。
15.汽油机的一个工作循环由四个冲程组成,其中在压缩冲程中,气体的温度升高,是通过　　　　
的方式增加内能的。在压缩冲程结束时,火花塞产生电火花,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压的燃气,推动活塞做功。为了降低汽缸体的温度,汽缸外有一个水箱体,使汽缸被水包围着,这是通过
　　　　　的方式减少汽缸内能的,用水来包围汽缸是因为水的　　　　　　。
三、实验探究题(本大题共3小题,每空2分。第16小题10分,第17小题8分,第18小题10分,共28分)
16.小土和小宅在家庭实验中做了如图甲所示的实验,在透明塑料瓶上钻一个小孔,把电子式火花发生器的放电针插进孔中,打开瓶盖,在瓶中滴入几滴酒精,再将瓶盖盖好,然后按动火花发生器的按钮。
　　　　
甲　　　　　　　　乙
(1)实验中,观察到的现象是　　　　　,其原因是　
　。
(2)从能量转化方面看,该实验过程与四冲程汽油机的　　　　冲程相似。
(3)你认为这个“塑料瓶热机”应该属于热机中的哪一类 　　　　。
(4)图中甲、乙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。观察图中情景,思考后对这两种热机的效率大小作出评价,并说出你评价的理由:

　。
17.在“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”实验中,小林选用碎纸片和酒精为燃料进行了实验。
(1)小林组装的实验装置如图所示,他在器材安装中的一处错误是　 。
(2)本实验中,燃料完全燃烧放出热量的多少是通过　　　　　　　　(选填“加热时间”或“温度计示数的变化”)来反映的。
(3)正确组装实验装置后,小林用称量好的碎纸片和酒精分别进行实验,正确采集的数据如表所示,根据实验数据,小林却得出了与事实相反的实验结论:质量相同的碎纸片和酒精完全燃烧后,碎纸片放出的热量较多。你认为他在实验中最有可能遗漏的操作是　　　　　　　　　　　　　。
燃料 加热前的水温/ ℃ 燃料燃尽时的水温/℃ 水温的变化/℃
酒精 20 65 45
碎纸片 20 80 60
(4)调整实验后通过数据计算得到酒精和碎纸片的热值,小林通过查表发现实验的计算值比理论值偏小,你认为其中的原因可能是　　　　　　　　　　　　　　。(合理即可)
18.某物理小组的同学在跨学科实践活动中,通过实际调查和上网查询,绘制了一辆某种型号普通轿车在额定功率下行驶时,单位时间内的能量流向图,请你参与讨论有关问题。
(1)根据图甲中的能量流向,可以看出该轿车行驶时在燃料蒸发、发动机摩擦、　　　　　　、
　　　　　　方面有能量损耗;如图乙是某单缸四冲程汽油机的　　　　　　冲程。
(2)若将机器转化成有用功的能量与输入发动机的能量的比值定义为“能量转化效率”,由图甲中提供的数据可得,该轿车的能量转化效率为　　　　　　(精确到0.1%)。
(3)为减少轿车行驶中的能量损耗,请提出一条建议:　　　　　　　　　　　　　　　　。(不作解释)
四、计算应用题(本大题共2小题,第19小题8分,第20小题8分,共16分。解答时,要求有必要的文字说明、公式和计算步骤等,只写最后结果不得分)
19.如图所示,2024年7月23日,由中国航空工业集团自主研制的大型灭火、水上救援水陆两栖飞机“鲲龙”AG600,获签首个型号检查核准书(TIA),标志着AG600飞机正式进入中国民航局审定试飞阶段。若“鲲龙”AG600以270 km/h的速度匀速直线滑行10 min,消耗航空煤油675 kg,飞机发动机的功率为2.25×107 W,航空煤油的热值为4×107 J/kg。求:
(1)675 kg的航空煤油完全燃烧放出的热量。
(2)发动机的效率。
20.某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为3×10-3 m2,一个冲程活塞在汽缸中的移动距离是0.05 m,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105 Pa,飞轮1 min转动1 800 r,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦),若1 min消耗汽油0.008 kg,汽油的热值为4.6×107 J/kg,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。
(3)该汽油机的效率。
【详解答案】
1.B　解析:四个冲程中压缩冲程和做功冲程均发生内能与机械能相互转化,故A错误;压缩冲程活塞向上运动,压缩气体,对气体做功,将机械能转化为内能,故B正确;汽油机是内燃机,蒸汽机不是内燃机,故C错误;根据Q放=mq,可知如果热值大的燃料质量特别少,燃烧时放出的热量也特别少,故D错误。故选B。
2.C　解析:物体吸收了热量,内能一定增大,但温度不一定升高,比如冰熔化,吸收热量,但温度不变,故A错误;锤子砸铁片时,铁片的温度升高,这是通过做功的方式改变物体的内能,使铁片的温度升高,故B错误;热机的压缩冲程在压缩气体的过程中,把机械能转化为内能,故C正确;热机效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比;燃料热值越大,质量相同时完全燃烧产生的热量越多,但做有用功的能量不一定多,故热机效率不一定高,故D错误。故选C。
3.B　解析:该汽油机的效率为η=100%-40%-15%-15%=30%,故A错误;汽油机吸气冲程吸入汽缸的是空气和汽油的混合物,故B正确;图甲的冲程中高温高压的气体推动活塞向下运动,对外做功,使汽车获得动力,是四冲程中唯一不需要靠飞轮惯性完成的冲程,故C错误;汽油机的效率是所做的有用功与燃料完全燃烧放出热量的比,相同时间内燃烧的汽油质量越大,产生热量越多,汽油机的效率不一定越高,故D错误。故选B。
4.D　解析:由题知,海浪发电的工作原理是利用海浪上下起伏的力量将空气吸入气室,压缩后再推入工作室,然后推动涡轮机带动发电机发电;由图分析可知:海水下降时,气室的容积增大,其内部气体的压强减小,阀门K1关闭,阀门K2开启,将空气吸入气室,类似于汽油机的吸气冲程,故AC错误;海水上升时,气室的容积减小,其内部气体的压强增大,阀门K1开启,阀门K2关闭,压缩后将空气推入工作室,类似于汽油机的压缩冲程,故B错误,D正确。故选D。
5.C　解析:内燃机工作时,提供动力的冲程是做功冲程,即汽缸工作时经历进气、压缩、膨胀、排气四个过程中的膨胀过程,能为飞机提供动力。故选C。
6.B　解析:使用打气筒打气时对空气进行压缩,通过做功的方式将机械能转化为内能,汽油机的压缩冲程中活塞向上运动,压缩气体做功,将机械能转化为内能,故两者的能量转化过程相同,故A正确,不符合题意;比热容是物质的一种属性,只与物质的种类和状态有关,故水从水火箭中喷出后,水的比热容不变,故B错误,符合题意;水火箭上升过程中,水火箭瓶内气体推动火箭向上运动,将内能转化为机械能,故水火箭瓶内气体内能减少,故C正确,不符合题意;水火箭上升过程中因与空气摩擦等因素,内能不可能全部转化为水火箭的机械能,故其能量转化效率小于1,故D正确,不符合题意。故选B。
7.B　解析:热值是燃料的特性,与燃烧情况无关,所以火箭的燃料热值不变,故A错误;火箭发动机在工作过程中,其热机效率并不能达到100%,这是因为火箭发动机在工作时,不可避免地会产生一些能量损失,故B正确;一切物体在任何情况下都具有内能,所以火箭“体内”的液氢燃料温度低至-253 ℃,内能不为零,故C错误;火箭使用液态氢作燃料,是因为液态氢热值较大,与质量相同的其他燃料相比,完全燃烧时放出的热量较多,故D错误。故选B。
8.B　解析:图甲火花塞点燃,活塞下行,是汽油机的做功冲程,将内能转化为机械能;图乙两气门关闭,活塞上行,是压缩冲程,将机械能转化为内能;图丙中将活塞下压,与压缩冲程能量转化相同;图丁压缩气体对外做功,内能转化为机械能,故ACD错误,B正确。
9.C　解析:根据公式Q吸=cm(t-t0)=cmΔt可知,在水的比热容一定的条件下,水吸收的热量与水的质量、水的温度变化量成正比,而不是与水的末温成正比,A错误;水吸收的热量为Q吸=c水mΔt=4.2×103 J/(kg·℃)×30 kg×(45 ℃-20 ℃)=3.15×106 J,B错误;天然气完全燃烧放出的热量为Q放=qV=4×107 J/m3×0.15 m3=6×106 J,则热水器的能量转化效率为η=×100%=×100%=52.5%,C正确;热水器的能量转化效率与环境温度有关,因为环境温度越低,加热的时间越长,其散失的热量越多,则热水器的能量转化效率越低,D错误。故选C。
10.D　解析:燃料完全燃烧放出的热量用来做有用功和额外功,用来做有用功的能量为W有=W总-W损=8×107 J-4.8×107 J=3.2×107 J,故A错误;该柴油机的效率为η=×100%=×100%=40%,故B错误;柴油机在工作过程中不可避免地要克服机械间的摩擦而产生额外功,因此效率不能达到100%,即不能实现能量零损失,故C错误;减少机械间的摩擦可以减少能量的损失,因此可以提高热机效率,故D正确。
11.化学　机械
解析:该洲际弹道导弹的发动机工作时将燃料的化学能转化为内能,再将内能转化为机械能。
12.热传递　做功　1.5×107
解析:用酒精灯加热水的过程中,水从酒精灯火焰吸收热量,是通过热传递的方式使水的内能增加的;试管口木塞被推出时,水蒸气对木塞做功,水蒸气的内能转化为木塞的机械能,则水蒸气内能变小;四冲程内燃机的做功冲程中,高温高压的燃气推动活塞做功,将内能转化为机械能,二者的能量转化相同;500 g酒精完全燃烧释放出的热量:Q放=mq=0.5 kg×3.0×107 J/kg=1.5×10 7 J。
13.压缩　机械　内
解析:把推杆迅速推入牛角套筒时,推杆对套筒内空气做功,将机械能转化为筒内空气内能,使筒内空气内能增大,汽油机的压缩冲程也是将机械能转化为内能,两者相似。
14.做功　30
解析:进气门和排气门都关闭,活塞向下运动,是做功冲程;汽油机的转速为3 600 r/min,则1秒内转60圈,做30次功。
15.做功　热传递　比热容大
16.(1)瓶盖冲出　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
(2)做功　(3)内燃机
(4)乙装置靠外部加热,热量损耗多,内能利用率低,甲装置的燃料在塑料瓶的内部燃烧,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
17.(1)温度计的玻璃泡接触到了容器底　(2)温度计示数的变化　(3)控制被加热水的质量相等　(4)燃料不能完全燃烧放热
解析:(1)由题图可知,实验中温度计的玻璃泡碰到了容器底。(2)为了比较热值大小,要用相同质量的不同燃料加热同一种液体,保持液体的质量相同,通过温度计示数变化的多少判断燃料放出热量的多少,进而判断热值大小。(3)实验中要用相同质量的不同燃料加热同一种液体,让液体的质量相同,而小林却得出了与事实相反的实验结论:质量相同的碎纸片和酒精完全燃烧后,碎纸片放出的热量较多,可能是没有控制被加热水的质量相等。(4)由于燃料不能完全燃烧,或燃烧放出的热会散失到空气中,或被烧杯等实验装置吸了热,使Q放大于Q吸,因此计算出酒精和碎纸片的热值偏小。
18.(1)散热　排放废气　压缩　(2)12.7%
(3)改进油箱的密闭性(合理即可)
解析:(1)由图甲知,该轿车行驶时,在燃料损耗、发动机摩擦、散热和排放废气方面有能量损耗。图乙中,两个气门关闭,活塞向上运动,压缩汽缸内的燃料,是压缩冲程,将机械能转化为内能。(2)由图甲知,转化为有用功的能量为1.0×106 J,输入发动机的能量为7.9×106 J,该轿车的能量转化效率η=×100%=×100%≈12.7%。(3)给机器加润滑油,减少有害摩擦;改进油箱的密闭性,减少蒸发损耗;提高汽油质量;对排放的尾气进行收集、再利用等。
19.解:(1)消耗的航空煤油完全燃烧放出的热量
Q放=mq=675 kg×4×107 J/kg=2.7×1010 J。
(2)发动机做的功
W=Pt=2.25×107 W×10×60 s=1.35×1010 J,
发动机的效率
η=×100%=×100%=50%。
20.解:(1)由p=可知,做功冲程中燃气对活塞的平均压力F=pS=9.0×105 Pa×3×10-3 m2=2 700 N。
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功W=Fl=2 700 N×0.05 m=135 J。
(3)飞轮1 min转动1 800 r,则汽油机1 min做功900次,则1 min汽油机所做的总功W总=900×135 J=1.215×105 J, 0.008 kg汽油完全燃烧放出的热量Q放=mq=0.008 kg×4.6×107 J/kg=3.68×105 J,该汽油机的效率η=×100%=×100%≈33.0%。