物理教科版九年级上第二章《改变世界的热机》单元测试 WORD版 有答案

物理教科版九年级上《改变世界的热机》单元测试
[测试范围：第二章　时间：90分钟　分值：100分]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
一、填空题(共20分，每空1分)
1．内燃机根据燃料的不同可以分为________机和________机。
2．汽油机作为汽车的“心脏”，在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈地燃烧，燃料燃烧将________能转化成________能。
3．人们常用水给汽车发动机降温，这是因为水的________较大，“长征二号FT2”运载火箭选用液态氢作为燃料，这是因为液态氢的________较大。
4．在汽油机的做功冲程中，高温、高压的燃气推动活塞运动做功，燃气的内能________，温度________。
5．世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意，比如：蒸汽机和汽油机，图1中________是蒸汽机的工作原理图，图________是汽油机的工作原理图。
图1
图2
6．随着经济的发展，汽车已进入了普通百姓的家庭。在挑选汽车时，发动机(汽油机)效率的高低是区分汽车优劣的重要指标之一，有经验的司机可以通过闻尾气的气味作出初步判断。输出功率相同时，汽油味越淡，汽车发动机效率越________。如图2所示，该汽油机正处于________冲程。
7．如图3所示，在吹气球时，吹胀了的气球没握住，它呼啸着飞跑了！若及时捡起气球会发现它的嘴部温度会降低，汽油机工作过程中的________冲程与这一现象中的能量转化相同。若某单缸四冲程汽油机的曲轴转速为1200
r/min，则该汽油机每秒钟完成________个冲程。
图3
8．如图4所示，火柴头在火柴盒上轻轻划过就能擦燃，这是通过________的方式改变了物体的内能，该现象与汽油机工作过程中的________冲程原理相同。
图4
9．一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600
r/min，该柴油机活塞1
s对外做功________次。若其效率为40%，消耗5
kg的柴油转化成的机械能是________J。(q柴油＝4.3×107
J/kg)
10．热机是将内能转化为________能的机器。一台热机运行时各种能量损失大致为：汽缸散热损失占20%，废气带走的能量占35%，摩擦等机械损耗占10%，则这台热机的效率为________。
二、选择题(共26分，把你认为正确的选项代号填入括号内。第11～16小题，每小题只有一个正确选项，每小题3分；第17、18题为不定项选择，每小题有一个或几个正确选项，每小题4分，全部选择正确得4分，不定项选择正确但不全得1分，不选、多选或错选得0分)
11．如图5所示的工具，工作过程中使用热机的是(　　)
图5
12．如图6所示，能量转化与其他选项不同的是(　　)
图6
13．如图7所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述正确的是(　　)
图7
A．吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸
B．压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小
C．做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能
D．排气冲程中，废气带走了燃料所释放能量的极少部分
14．如图8所示是四冲程汽油机做功冲程的示意图，汽油燃烧产生高温高压的气体推动活塞向下运动。在活塞向下运动的过程中，关于汽缸内的气体，说法错误的是(　　)
图8
A．内能减小
B．温度降低
C．密度减小
D．分子热运动加快
15．如图9所示，下列说法中正确的是(　　)
图9
A．图甲，酒精不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
B．图乙，蒸汽机因为燃料在机械外部燃烧，燃料燃烧时氧气充足，所以效率高
C．图丙，汽油机在压缩冲程中，内能转化为机械能
D．图丁，热机效率为η＝×100%
16．汽油机和柴油机有很多的异同点，下列有关四冲程汽油机和柴油机的异同点，说法不正确的是(　　)
A．汽油机和柴油机都是内燃机
B．吸气冲程中，汽油机吸入的只有空气，柴油机吸入的是柴油和空气的混合物
C．汽油机和柴油机的一个工作循环对外只做一次功，活塞往复两次
D．柴油机压缩冲程末汽缸内的温度比汽油机高，燃料燃烧更完全，效率比汽油机高
17．如图10所示的现象或过程中都涉及能量的转化，下列分析不正确的有(　　)
图10
A．图甲：塞子被弹出时，热水瓶内水蒸气对塞子做功，瓶内气体内能增大
B．图乙：表示汽油机处于压缩冲程，从能量转化角度看，与图甲相似
C．图丙：表示汽油机处于压缩冲程，从能量转化角度看，与图甲相似
D．图丙：燃料的化学能转化成燃气的内能，再转化成机械能
18．关于热机的效率，下列说法不正确的有(　　)
A．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
B．热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的能量越多
C．热机的效率越高说明做功越快
D．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的
三、简答与计算题(共26分，第19小题5分，第20小题6分，第21小题7分，第22小题8分)
19．如图11甲、乙所示是两种小型饮水锅炉的结构示意图，从能量效率角度分析，你认为哪种结构更合理？请简要说明理由(三点)。
图11
20．胡晓家使用的是瓶装液化气，瓶中装满液化气时液化气的质量为21
kg，液化气的热值取5×107
J/kg。求：
(1)1
kg的液化气完全燃烧，释放的热量是多少。
(2)若整瓶液化气完全燃烧释放热量的60%被利用，那么散失的热量是多少。
(3)胡晓想节约能源、降低能耗，若将上述散失的热量全部利用起来，可以把多少千克温度为20
℃的水加热到100
℃。
21．林海雪原，解放战争时期著名的“智取威虎山”就发生在这里，从牡丹江通往威虎山的公路，从山底到最高点的高度差约800
m，一辆满载货物的卡车总质量为23
t，汽油机效率为25%，卡车爬坡的机械效率为80%，问卡车到达山顶需消耗多少千克汽油？(汽油的热值为4.6×107
J/kg，g取10
N/kg)
22．某型号汽车测试时，在一段平直公路上匀速行驶了36
km，用时半小时，这一过程消耗燃油1.5×10－2
m3，车的总质量为3×103
kg，受到的阻力为车重的0.1，g取10
N/kg，求：
(1)该车牵引力所做的功。
(2)汽车发动机在这一过程中消耗的总能量。(假设燃油完全燃烧，燃油的密度为0.8×103
kg/m3，燃油的热值为4.5×107
J/kg)
(3)该车发动机的效率。
四、实验与探究题(共28分，每小题7分)
23．如图12所示，在试管中装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲出。
图12
(1)在这个过程中，燃料的________能转化为内能，传给水和水蒸气，水蒸气把塞子冲出去时，水蒸气的________能转化为塞子的________能。
(2)在液体沸腾过程中，水的内能________(选填“增加”“减少”或“不变”)，水的温度________(选填“升高”“降低”或“不变”)。
(3)这个实验基本反映出了热机的工作原理，它与汽油机的________冲程的原理相同。
(4)观察实验装置发现试管外面套有金属网，这个金属网的作用是___________________
_____________________________________________________。
24．现代生活越来越离不开热机，因此全面了解和认清热机的结构和工作过程对我们的生活至关重要，请你完成下面围绕“热机”展开的一些问题：
(1)如图13所示的流程图是用来说明汽油机的一个工作循环及涉及的主要能量转化情况的，请将其补充完整。(其中①③填冲程名称，②④填能量转化)
①____________；②________________________；
③____________；④________________________。
图13
(2)单缸四冲程汽油机工作时，有些冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的________来完成。
(3)我们发现热机工作时，一般要在汽缸的外面安装一个水箱用来降低汽缸的温度，这是利用水的________较大的特性，是采用________的方式来减小汽缸的内能的。
25．小王学习了燃料的热值之后，自己设计了如图14所示的实验装置来探究酒精和碎纸片的热值大小。
图14
(1)为保证实验结论的可靠且方便比较，小王同学在实验中除控制水的初温相等外，还应控制__________________、______________相等。
(2)实验数据记录如下表。根据表中数据，计算出碎纸片的热值是______________J/kg。(2分)
燃料
加热前水温/℃
燃料燃尽时水温/℃
燃料的热值/(J·kg－1)
酒精
15
35
2.4×106
碎纸片
15
25
？
(3)通过实验得到的燃料热值与标准值相比偏________(选填“大”或“小”)，这是因为__________________、________________________。
26．滴滴打车已成为现代生活中的重要交通方式，出租车公司为了节约成本，将汽车改装成天然气汽车，这种汽车消耗的燃料是________，发动机的工作过程及冲程与汽油机的完全相同。针对以上材料回答下列问题：
(1)燃气发动机工作过程中，________冲程将内能转化为________能。
(2)结合热效率的知识，采用天然气能________(选填“提高”或“降低”)热机的效率。
(3)市场上还有一种“涡轮增压”(T型)轿车，通过给发动机更足量的空气使汽油更充分地燃烧，比普通轿车(L型)更节能，排气更清洁。同样的汽油加在T型轿车内比加在L型轿车内热值________(选填“更大”“一样大”或“更小”)，但效率________(选填“更高”或“更低”)。
(4)为了提高热机效率，科学家们发明了一种单缸六冲程汽油机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程汽油机相同，在第四个冲程结束后，立刻向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功；此冲程结束后，六冲程汽油机将进入下一个冲程，即________冲程。
参考答案
1．汽油　柴油　2.化学　内
3．比热容　热值　4.减小　降低
5．甲　乙　6.高　做功
7．做功　40　8.做功　压缩　
9．30　8.6×107
10．机械　35%
11．B　12.C　13.A　14.D
15．D　16.B　17.ABC　18.BCD
19．图乙所示的锅炉结构更合理。
理由：①图乙中水的受热面积大，同时减少了燃烧室下面的热损失，增加了燃气内能的利用率；
②图乙中锅炉外有绝热材料，大大降低了散热损失，节约燃料；
③图乙中有吹风设备，燃料燃烧充分，提高了燃料的利用率。
20．(1)1
kg液化气完全燃烧放出的热量：
Q放＝m1q＝1
kg×5×107
J/kg＝5×107
J。
(2)21
kg液化气完全燃烧放出的热量：
Q放′＝m2q＝21
kg×5×107
J/kg＝1.05×109
J。
被利用的热量：
Q有用＝ηQ放′＝60%×1.05×109
J＝6.3×108
J。
散失的热量：
Q＝Q放′－Q有用＝1.05×109
J－6.3×108
J＝4.2×108
J。
(3)由题知Q吸＝Q＝4.2×108
J，
由Q吸＝cmΔt可知，
m水＝
＝
＝1250
kg。
21．汽车爬坡时，克服重力做的有用功：
W有用＝Gh＝mgh＝2.3×104
kg×10
N/kg×800
m＝1.84×108
J；
燃烧汽油用来做的总功：
W总＝＝＝2.3×108
J；
汽油完全燃烧放出的热量：
Q总＝＝＝9.2×108
J；
消耗汽油的质量：
m′＝＝＝20
kg。
22．(1)车重G＝mg＝3×103
kg×10
N/kg＝3×104
N，
车受到的阻力：f＝0.1G＝0.1×3×104
N＝3×103
N，
因为车在平直公路上匀速行驶，所以牵引力F＝f＝3×103
N，
牵引力做功：W有用＝Fs＝3×103
N×36000
m＝1.08×108
J。
(2)由ρ＝得消耗燃油的质量：m′＝ρV＝0.8×103
kg/m3×1.5×10－2
m3＝12
kg，
消耗的总能量：
W总＝Q放＝m′q＝12
kg×4.5×107
J/kg＝5.4×108
J。
(3)发动机的效率：η＝×100%＝×100%＝20%。
23．(1)化学　内　机械
(2)增加　不变
(3)做功
(4)防止试管破裂伤人，保障人身安全
24．(1)①压缩冲程　②机械能转化为内能　③做功冲程　④内能转化为机械能
(2)惯性
(3)比热容　热传递
25．(1)酒精和碎纸片的质量　两杯水的质量
(2)1.2×106
(3)小　存在热损失　燃料没有完全燃烧
26．天然气
(1)做功　机械　(2)提高
(3)一样大　更高　(4)排气