单元清2

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
检测内容：第二章　改变世界的热机
得分____　卷后分____　评价____
一、选择题(12×3分＝36分)
1．内燃机的工作物质是(D)
A．水蒸气　　　　　　　　　　　　　　　　B．空气
C．汽油、柴油和天然气 D．燃料燃烧生成的高温高压燃气
2．关于火箭，下列说法中错误的是(B)
A．火箭是热机的一种
B．火箭要利用空气燃烧燃料
C．火箭工作时，燃料燃烧放出的内能转化为火箭的机械能
D．火箭用氢气作燃料是因为氢气的热值大
3．四冲程内燃机工作时，做功冲程的前一个和后一个冲程分别是(C)
A．吸气冲程、排气冲程 B．吸气冲程、压缩冲程
C．压缩冲程、排气冲程 D．排气冲程、压缩冲程
4．小宇将一个薄壁金属管固定在桌子上，里面盛一些酒精，用塞子塞紧。他用一根绳子在管外绕几圈，迅速来回拉动，发现如图所示的现象。则下图所示的热机四冲程与上述实验原理相同的是(A)
5．下列对热学知识进行的归纳总结中正确的是(A)
6．一台内燃机工作时，废气带走的能量占总能量的34%，机械的摩擦和其他损失占总能量的11%，散热损失占总能量的26%，这台内燃机的效率是(B)
A．24%　　　　　　　B．29%　　　　　　　C．34%　　　　　　　D．81%
7．做同样多的功，甲柴油机3 h需要消耗2 kg柴油，乙柴油机3 h需要消耗3 kg柴油。下列说法正确的是(D)
A．甲的功率大，效率高 B．功率一样大，甲效率低
C．乙的功率大，效率高 D．功率一样大，乙效率低
8．关于热机和环境保护的说法，正确的是(A)
A．热机的大量使用会造成环境污染 B．所有热机都是用汽油作燃料
C．汽车排出的尾气全部都是有毒气体 D．蒸汽机是用蒸汽作燃料的热机
9．关于热机，下列说法错误的是(C)
A．热机性能好坏的重要标志之一是热机效率
B．在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率
C．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大
D．在压缩冲程中内燃机将机械能转化为内能
10．有经验的柴油机维修师，不用任何仪器，只是靠近柴油机排气管口观察和闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台柴油机的节能效果。在同样负荷的情况下，关于柴油机的节能效果，下列判断中正确的是(B)
A．尾气的温度越高，柴油机越节能
B．尾气的温度越低，柴油机越节能
C．尾气的柴油味越浓，柴油机越节能
D．尾气的颜色越发黑，柴油机越节能
11．关于“热机”，下列说法错误的是(A)
A．通过技术改进，可以使热机的效率达到100%
B．减少城市热岛效应的措施之一就是倡导“绿色出行”
C．用水而不用其他循环物质降低热机的温度，主要是利用水的比热容大的特性
D．严寒的冬天，有人晚上把热机水箱中的水放出，是防止气温降低时，水凝固而胀坏水箱
12．在公路上有一辆小汽车和一台拖拉机发生故障，经检查都是蓄电池坏了，不能启动，把它们推动以后，则(C)
A．汽车和拖拉机都能继续行驶 B．只有汽车可以继续行驶
C．只有拖拉机可以继续行驶 D．都不能行驶
二、填空题(18×1分＝18分)
13．右图展示的是火箭发射时的壮观情景，火箭发射升空时，燃料通过燃烧将__化学__能转化为燃气的内能，燃气对火箭做功，又将内能转化为火箭的__机械能__。
14．列举出你知道热机的三个种类：__蒸汽机__、__内燃机__、__喷气发动机__。(合理即可)
15．在汽油机的一个工作循环中，内能转化为机械能的是__做功__冲程，其他三个冲程都是靠飞轮的__惯性__来完成的。
16．大型热电站利用废气来供热，这种既供电又供热的热电站，比一般的火电站效率__高__。
17．城市绿化中要修建许多人工湖以降低“热岛效应”造成的高温，这是利用水的__比热容__大的特性，飞机的喷气发动机的热机效率可高达60%，则燃料完全燃烧产生3 000 J的热量，飞机可以获得__1800__J的机械能。
18．干木柴的热值是1.2×107 J/kg，其物理意义是__1_kg的干木柴完全燃烧所放出的热量是1.2×107_J__，完全燃烧2.1 kg干木柴放出热量的20%被30 kg、23 ℃的水吸收，能使水温升高到__63__℃。[已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)]
19．在八百多年前，我国就发明了如图所示这种流行于民间的玩具式走马灯，它的工作原理和近代的燃气轮机相同。如果点燃走马灯内的蜡烛，燃烧产生的高温气体将__向上运动__(填“向上运动”“向下运动”或“绕蜡烛旋转”)，运动的热空气便推动纸风车和固定在转轴上的纸马转动。这种走马灯工作时将内能转化为__机械__能。
20．热机里，通常汽油机的效率比柴油机的效率要__低__(填“高”或“低”)；一些重型运输工具，如轮船、火车、大型载重汽车的内燃机是__柴油机__。
21．“在2008年奥运会前，北京市将用电力机车取代用内燃机做动力的公共汽车……”市政府这一举措，目的是①__减少尾气对空气的污染__；②__降低噪声污染(或有利于环保、减少对化石燃料的依赖、减轻城市的热岛效应)__(合理即可)。内燃机在__压缩__冲程，将机械能转化为内能。
三、实验探究题(6分＋4分＋12分＝22分)
22．如图所示，容器的一端通过胶塞插进一只温度计和一根气针，另一端有一可移动的胶塞(用卡子卡住)，用打气筒慢慢地向容器内打气，增大容器内气体的压强，当瓶内气体压强大到一定程度时，读取温度计的示数t1；打开卡子，让气体冲开胶塞，这时再读取温度计的示数t2，回答问题：
(1)你认为t1与t2的关系是t1__大于__(填“大于”“小于”或“等于”)t2；
(2)胶塞冲出容器口时，__内__能转化为__机械__能；
(3)此实验表明：__物体对外做功，内能减小__。
23．如图所示，在试管内装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把木塞冲开，有的同学由这个装置联系到内燃机，
请你用连线反映他联想创新的思维过程。
酒精燃烧 坚固汽缸
高温高压水蒸气 活塞运动做功
玻璃管 油料燃烧
木塞冲出 高温高压燃气
解：
24．如图甲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，并使各汽缸的做功冲程错开，在飞轮转动的每半周里，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。
(1)发动机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将__内__能转化为__机械__能。
(2)有一台四缸发动机，其主要技术指标如下表所示。
排量
2.0 L
输出功率
120 kW
转速
6000 r/min
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，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离(即冲程长)。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。
①该发动机在1 s内做功__1.2×105__J，单缸排量V＝__0.5__L。
②在每个做功冲程里，发动机做功W＝__600__J。
(3)在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W＝pV，式中p表示燃气对活塞的压强，则 p＝__1.2×106__Pa。(1 L＝10－3 m3)
(4)图乙为发动机在做功冲程中的示意图。下面给出了公式W＝pV的证明，请将推导过程补充完整(要求各表达式均用S、l或p表示):
设活塞的面积为S，冲程长为l，燃气对活塞的压强为p，则燃气对活塞的压力F＝__pS__，燃气对活塞所做的功W＝__pSl__，又根据数学知识可知发动机的点单缸排量V＝__Sl__，故W＝pV。
四、计算题(10分＋14分＝24分)
25．下表是某品牌小轿车的一些技术参数，其中排气量是指发动机汽缸的工作容积，一般情况下，发动机的排气量越大，功率越大；空燃比是指汽缸内空气和燃油的质量比；汽油的热值表示每千克汽油完全燃烧放出的热量。当该发动机以最大功率工作时，汽缸内汽油和空气的混合密度为1.35 kg/m3，1 min内高温高压的燃气推动活塞做功2 600次。请你计算发动机在最大功率工作时：
(1)1 min内做的有用功；
(2)做功一次消耗汽油的质量；
(3)发动机的效率。(结果精确到0.1%)
解：(1)1 min内做的有用功W＝Pt＝75×103 W×60 s＝4.5×106 J　(2)由ρ＝得做功一次消耗汽油的质量m＝ρV＝1.35 kg/m3×1.8×10－3m3×＝1.62×10－4 kg　(3)1 min内汽油完全燃烧释放的热量Q＝1.62×10－4 kg×4.6×107 J/kg×2600＝1.94×107 J，发动机的效率η＝＝≈23.2%　
车型
某品牌轿车
排气量
1.8 L
最大功率
75 kW
空燃比
14∶1
汽油的热值
4.6×107 J/kg
26．“问道武当山，养生太极湖”，中外游客慕名前往武当山旅游观光。武当山景区推出了“山水一体游”项目，购进一批旅游观光艇(如图)，其部分技术参数如下表。(取g＝10 N/kg，q柴油＝4.3×107 J/kg，ρ柴油＝0.8×103 kg/m3)
商品名称
XX观光艇
商品型号
船长7.50 m×型宽2.0 m×型深0.9 m
空船质量
900 kg
发动机最大输出功率
45 kW
最大载人数量
20 人
最大航速
45 km/h
(1)某旅游团队从武当山旅游码头乘坐观光艇以最大航速行驶2小时的路程是多少？
(2)假设每位乘客平均质量为60 kg，观光艇满载乘客时，所受浮力是多少？
(3)观光艇以最大航速匀速行驶时，受到水的平均阻力是多少？
(4)若这次航行其消耗柴油30 L，则柴油发动机的效率为多大？(结果精确到0.1%)
解：(1)s＝vt＝45 km/h×2 h＝90 km　(2)观光艇漂浮所受浮力F浮＝G总＝(m船＋m人)g＝(900 kg＋20×60 kg)×10 N/kg＝2.1×104 N
(3)最大航速匀速行驶时水对艇的阻力和发动机提供的牵引力平衡f＝F牵＝＝＝＝＝3.6×103 N　(4)m油＝ρV＝0.8×103 kg/m3×30×10－3 m3＝24 kg，
η＝＝＝≈31.4%