沪粤版物理九年级上册课时同步训练
第十二章 内能与热机
12.4 热机与社会发展
自主预习 要点感知
要点1 热机
热机的共同特点是将燃料燃烧时的化学能转化为 ，然后通过 ，把内能转化为 。
要点2 汽油机和柴油机
内燃机包括汽油机、柴油机。工作时活塞从气缸的 叫做一个冲程。连续工作先后要经历 冲程、 冲程、 冲程和 冲程，在这四个冲程中，只有 冲程是将内能转化为机械能，其他三个是辅助冲程，要靠飞轮的 来完成。
要点3 热机效率和环境保护
1. 热机工作时，用来做 与燃料 之比叫热机效率。柴油机的效率比汽油机的效率高。
2. 热机对环境的污染主要是指 污染和 污染。
3. 保护环境的主要措施：
(1)减少热机废气中的有害物质，如使用无铅汽油；
(2)控制废气的排放总量；
(3)充分开发利用污染少和无污染的能源，如使用太阳能汽车、电动自行车；
(4)在内燃机排气管上安装消声器，以减少噪声污染。
课后集训 巩固提升
1. 如图所示的四种交通工具，不用热机作为动力的机械是( )
A. 自行车 B. 轮船 C. 卡车 D. 飞机
2. 内燃机在压缩冲程末，气缸内的( )
A. 内能减小，温度降低 B. 内能不变，温度升高
C. 内能减小，温度升高 D. 内能增大，温度升高
3. 许多城市公交车和“的士”都把汽油机的燃料改为天然气，下列说法错误的是( )
A. 使用天然气的经济成本低 B. 天然气是可循环使用的燃料
C. 燃烧天然气产生的污染小 D. 汽油的大量使用会造成环境污染
4. 下列说法中正确的是( )
A. 热机单位时间内消耗的燃料少，热机效率就一定高
B. 热机做的有用功越多，效率就一定越高
C. 无论采取什么方法，热机效率一定小于1
D. 热机的功率大，效率就一定高
5. 有关四冲程内燃机的叙述中，不正确的是( )
A. 工作中只有做功冲程把内能转化为机械能
B. 工作中压缩冲程是把内能转化为机械能
C. 工作开始时要靠外力启动
D. 每一个工作循环，燃气只做功一次
6. 如图所示是单缸四冲程汽油机的两个冲程示意图。对图中甲、乙的说明正确的是( )
甲 乙
A. 甲是做功冲程，内能转化为机械能；乙是压缩冲程，机械能转化为内能
B. 甲是压缩冲程，内能转化为机械能；乙是做功冲程，机械能转化为内能
C. 甲是做功冲程，机械能转化为内能；乙是压缩冲程，内能转化为机械能
D. 甲是压缩冲程，机械能转化为内能；乙是做功冲程，内能转化为机械能
7. 柴油机和汽油机在构造上的主要区别是柴油机的气缸顶部没有 ，而有 ，在吸气冲程里，汽油机吸入气缸的是 ，而柴油机吸入气缸的是 。
8. 在热机里，通常汽油机的效率比柴油机的效率要 (选填“高”或“低”)；飞机通常用汽油机是因为 ，一些重型运输工具，如轮船、火车、大型载重汽车的内燃机使用的是 。
9. 内燃机是将内能转化为 能的机器。四冲程汽油机工作时，将机械能转化为内能的冲程是 冲程。
10. 如图所示，为生活中常用的热水瓶，其外壁采用镀银的双层玻璃，并将中间抽成真空，这是为了减少 。注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞会跳起来。这一过程中瓶内气体的 能转化为软木塞的机械能。汽油机的 冲程也发生同样的能量转化。
11. 汽车四冲程内燃机的一个工作循环一般分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程，在这四个冲程中，把机械能转化为内能的是 冲程。某单缸四冲程内燃机飞轮转速为1200r/min，该内燃机每秒钟对外做功的次数为 次。
12. 一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600转/分，该柴油机活塞1s往复运动 次。若其效率为40%，消耗5kg的柴油转化成的机械能是 J。(q柴油＝4.3×107J/kg)
13. 随着我国人民生活水平的提高，家庭小汽车作为一种普通的交通工具已走进千家万户。
(1)汽车发动机一般是汽油机，在 冲程把燃料燃烧产生的内能转化为机械能；完全燃烧1kg的汽油能够释放 J的能量。(汽油的热值为4.6×107J/kg)
(2)阅读了某牌号汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图所示的图表，根据给出的信息，该内燃机的效率为 %。
(3)为确保发动机正常工作，需对其冷却。一般用水来充当冷却剂，你认为有什么优点？(只写一种) 。
14. 四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个气缸的活塞连在一根曲轴上，并使各气缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个气缸在做功，其他三个气缸分别在做吸气、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 能转化为 能。
(2)一台四缸发动机的主要技术指标如下表所示。
排量
2.0L
输出功率
120kW
转速
6000r/min
其中排量等于四个气缸工作容积的总和，气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1s内做功 J，单缸排量V＝ L。
②在每个做功冲程里，发动机做功W＝ 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＝ Pa。(1L＝10－3m3)
15. 小明家过去做饭烧蜂窝煤，现在用煤气灶。小明在学习了热学的有关知识后，知道水的比热容是4.2×103J/(kg·℃)，煤气的热值为4.2×107J/kg。他想估算一下自己家中煤气灶烧水的效率。小明测得把1kg、初温为20℃的水升高到50℃，消耗了10g煤气。求：
(1)水吸收的热量为多少？
(2)煤气完全燃烧放出的热量为多少？
(3)煤气灶烧水的效率为多少？
16. 太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一，某品牌太阳能热水器每小时平均接收4.2×106J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高到40℃。求：
(1)热水器中的水吸收的热量Q；
(2)热水器5小时内接收到的太阳能E；
(3)热水器的效率η；
(4)若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？(煤气的热值q＝4.2×107J/kg，假设煤气燃烧放出的热量全部被水吸收)
参考答案
自主预习 要点感知
要点1 内能 做功 机械能
要点2 一端运动到另一端 吸气 压缩 做功 排气 做功 惯性
要点3 1. 有用功的能量 完全燃烧放出的能量 2. 废气 噪音
课后集训 巩固提升
1. A 2. D 3. B 4. C 5. B 6. A
7. 火花塞 喷油嘴 空气和汽油的混合气 空气
8. 低 汽油机比柴油机轻便 柴油机
9. 机械 压缩
10. 热量散失(或热传递) 内 做功
11. 压缩 10
12. 60 8.6×107
13. (1)做功 4.6×107 (2)30 (3)水的比热容较大，冷却效果好
14. (1)内 机械 (2)①1.2×105 0.5 ②600 ③1.2×106
15. 解：(1)水吸收的热量Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×1kg×(50℃－20℃)＝1.26×105J。
(2)煤气的质量m气＝10g＝0.01kg，这些煤气完全燃烧放出的热量Q放＝m气q＝0.01kg×4.2×107J/kg＝4.2×105J。
(3)煤气灶烧水的效率η＝×100%＝×100%＝30%。
16. 解：(1)热水器中的水吸收的热量Q吸＝cm(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(40℃－20℃)＝8.4×106J。
(2)热水器5小时内接收到的太阳能E＝4.2×106J/h×5h＝2.1×107J。
(4)燃烧煤气放出的热量Q放＝qm，由题意得Q吸＝Q放，即qm＝Q吸，所以m＝＝＝0.2kg。
