初中物理沪科版九年级全一册第十三章第三节内燃机 练习题解析版

初中物理沪科版九年级全一册第十三章第三节练习题
一、单选题（本大题共10小题，共20.0分）
小轿车已进入千家万户，以下关于小轿车的说法中正确的是
A.
车轮的表面刻有凹凸不平的花纹是为了增大摩擦
B.
用水做冷却剂是利用了水的比热容小的特性
C.
轿车的倒车雷达是利用红外线来传递相关信息的
D.
四冲程汽油机的压缩冲程是把内能转化为机械能
下列交通或运输工具中，动力设备不是热机的是
A.
远洋货轮
B.
C919客机
C.
载重汽车
D.
木帆船
下列说法正确的是
A.
柴油机的效率比汽油机的效率高，是因为柴油的热值比汽油的热值大
B.
内燃机的压缩冲程，主要是用热传递的方法增加了气缸内的物质的内能
C.
用水作汽车冷却液，是因为水的热值大
D.
晶体在熔化过程中温度不变，但内能增加
关于热现象的说法，正确的是
A.
汽油机的做功冲程是把机械能转化为内能
B.
用砂轮磨刀，有火星迸出，这是属于做功改变物体的内能
C.
在寒冷的冬天，冷玻璃窗上常附着有小水珠，小水珠是由水蒸气汽化形成的
D.
工厂里的冷却塔大多用水作为冷却介质，是利用水的比热容较小的特性
下列有关热和能的说法中，正确的是
A.
发生热传递时，温度总是从高温物体传递给低温物体
B.
用锯子锯木板时，木板温度升高原因是摩擦力对木板做功
C.
内燃机的压缩冲程，主要通过热传递增加了汽缸内物质的内能
D.
夏天在室内洒水降温，利用了水的比热容较大的性质
关于温度、内能和热量，下列说法正确的是
A.
火箭升空时外表面温度升高是由于机械能转化为内能
B.
物体内能减少时，温度一定降低
C.
汽油机的做功冲程把机械能转化为内能
D.
热量会从内能高的物体传给内能低的物体多
关于下面四幅图的说法正确的是
A.
甲图：钻木取火改变内能的方式同对手“哈气”改变内能的方式相同
B.
乙图：悬挂重物不能把两铅块分开，说明分子间只存在引力
C.
丙图：水沸腾后橡皮塞被弹出过程中能量转化与热机做功冲程的能量转化相同
D.
丁图：冰山的温度低于，所以冰山没有内能
如图是四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，下列关于冲程及其能量转化判断正确的是
A.
做功冲程，将机械能转化为内能
B.
做功冲程，将内能转化为机械能
C.
压缩冲程，将机械能转化为内能
D.
压缩冲程，将内能转化为机械能
汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，现代汽车多数采用四缸汽油发动机，每个气缸都进行四冲程循环。如图所示是汽油机工作的四个冲程示意图，其中表示做功冲程的是
A.
B.
C.
D.
2019年春节期间热映的流浪地球被誉为开启了中国科幻电影元年。这部电影讲述了多年以后太阳急速衰老膨胀，无法再给地球提供能量，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，逃离太阳系的故事。其中“点燃木星”将地球推开相当于内燃机的
A.
做功冲程
B.
压缩冲程
C.
吸气冲程
D.
排气冲程
二、填空题
如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃简底部放一小团干燥的棉花，然后快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧的现象，此过程中活塞对筒内空气______，使空气的______能增加，这与四冲程汽油机中______冲程的能量转化相同。
如图，用力将活塞迅速下压，筒内硝化棉燃烧，这是通过______方式改变内能的，该过程能量转化的特点与汽油机______冲程相同。一单缸四冲程汽油机，飞轮转速为，则1s对外做功______次。
一台汽油机飞轮的转速为，则在1s内，汽油机完成______个冲程；在汽油机的压缩冲程中能量转化情况是______。
目前我国研发出一款新型空气动力汽车，在第十四届中国北京国际科技博览会荣获“最佳发明奖”；它利用压缩空气膨胀推动活塞做功可以提供动力，这种汽车在开动时将空气的______能转化为______能，相当于四冲程汽油机的______冲程，这种汽车与汽油机相比较，其优点是______。
用天然气烧水，水烧开后，壶盖不断向上振动，此过程中能量转化与四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相同，即由内能转化为______能；若天然气完全燃烧放出的热量有被水吸收，在1标准大气压下把4kg的水从加热至沸腾，需完全燃烧______天然气。
三、实验探究题
图中的汽车是我们熟悉的交通工具，它给我们的生活提供了便利。汽车应用了许多物理知识：
汽油机是汽车的“心脏”，汽油机的______冲程是将内能转化为机械能。
小轿车前方的挡风玻璃是倾斜的，目的是为了使车内物体所成的______像选填“实”或“虚”位于玻璃的上方，不妨碍司机视线。
有的轿车尾部安装一个“气流偏导器”，它是依据______的原理，当轿车高速行驶时，能产生较大的抓地力。
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：
如图所示是热机完成一个工作循环及相应主要能量转化情况的流程图1，请你补充完整。
如图2所示，在试管中装些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾后，水蒸气把橡皮塞冲出的过程中是______能转化为______能，图中情景可用来演示四冲程汽油机工作过程中的______冲程。
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惯性来完成，只有一个冲程不用靠飞轮的惯性来完成，这个冲程是______冲程。
我们发现热机工作时，一般要在气缸的外面安装一个水箱用来降低气缸的温度，是利用水______的特性，这是采用______的方式来减小气缸的内能。
四、综合题（本大题共2小题，共20.0分）
如图所示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，在飞速转动的每平面里，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，此时发动机的主要技术指标如表所示，其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积是指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单杠排量，它取决于活塞的面积与活塞上下运动的距离，当发动机以最大功率工作时，曲轴转速为，汽油的热值为，求：
排量
2L
最大功率
46kW
若该发动机以最大功率工作时，每分钟消耗汽油，则此发动机的效率为______。
这辆汽车的发动机以最大功率工作时，做功冲程中燃气对活塞的平均压强是______。
英国物理学家斯特林于1816年发明了“斯特林发动机”。斯特林发动机气缸内工作介质易汽化、易液化，该介质经过吸热膨胀，冷却压缩的循环过程输出动力，因此又被称为热气机。某工程师按照“斯特林发动机”原理设计了如图甲所示的模型机，工作过程中飞轮持续旋转如图乙。请结合所学知识解释飞轮能持续转动的工作原理。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】解：A、车轮的表面刻有凹凸不平的花纹，这是在压力不变的情况下，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的，故A正确；
B、汽车的发动机用循环流动的水来冷却，是利用了水的比热容大，相同情况，水能吸收更多的热量，故B错误；
C、汽车上倒车雷达是利用超声波传递信息的，不是利用红外线，故C错误；
D、四冲程汽油机的压缩冲程，是机械能转化为内能的过程，故D错误。
故选：A。
增大摩擦力的方法：增大压力，增大接触面的粗糙程度、变滚动为滑动；
比热容是物质的一种性质，它反映了这种物质吸热能力的强弱，比热容大的物质在质量相同、升温相同的情况下，其吸收的热量会更多。生活中水的比热容是常见物质中最大的，因此，常被用做传热介质或冷却剂等；
倒车雷达利用了超声波传递信息；
四冲程内燃机工作时，压缩冲程中机械能转化为内能；做功冲程中内能转化为机械能。
本题以小轿车为例考查了几个物理学中重要的知识点，认真审题，明确每一选项中描述的现象所对应的知识点，再做出相应的判断。
2.【答案】D
【解析】解：远洋货轮、C919客机、载重汽车工作时都要使用化石能源作燃料，工作时将内能转换为机械能，都是使用热机工作的，故ABC不符合题意；
木帆船是利用风力工作的，工作时没有使用热机，故D符合题意。
故选：D。
热机原理：燃料具有化学能，在压缩冲程的末端，燃料燃烧，燃烧时化学能转化为内能，产生高温高压的燃气，推动活塞做功，内能转化为机械能。
此题考查了热机在生活中的使用，对这些机械的能量转化要了解。
3.【答案】D
【解析】解：
A、柴油机的效率比汽油机的效率高，是因为柴油机在压缩冲程中，压缩的程度比汽油机大，燃料燃烧更充分，转化成的有用功更多，而不是因为柴油的热值比汽油的热值大，故A错误。
B、内燃机的压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物做功，是用做功的方法增加了气缸内物质的内能，故B错误；
C、由于水的比热容大，相同质量的水和其他液体相比较，在升高的温度相同时，水吸收的热量多，所以用水做汽车发动机的冷却液，故C错误。
D、晶体在熔化过程中需要吸收热量，温度不变，但内能变大，故D正确。
故选：D。
热机效率是有用功与燃料完全燃烧释放能量的比值；柴油机的效率比汽油机的效率高，是因为柴油机在压缩冲程中，压缩的程度比汽油机大，燃料燃烧更充分，转化成的有用功更多；
改变物体内能的方法有两种，一是做功，二是热传递；
比热容大的物质，在质量相同、升高的温度也相同时，吸收的热量多；
晶体在熔化过程中需要吸收热量，温度不变；
本题考查的知识点较多，涉及了内能、比热容、热值、热机效率等知识，是一道综合题。
4.【答案】B
【解析】解：
A、汽油机的做功冲程是把内能转化为机械能，故A错误；
B、用砂轮磨刀，摩擦力做功机械能转化为内能，这是属于做功改变物体的内能，故B正确；
C、玻璃窗上的小水珠是空气中的水蒸气液化而成的，故C错误；
D、因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以工厂里的冷却池大多用水作为冷却介质，故D错误。
故选：B。
汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能；压缩冲程中，机械能转化为内能；
做功和热传递都可以改变物体的内能，做功是能量的转化，热传递是能量的转移；
物质由气态变为液态的过程是液化；
水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多；吸收或放出相同的热量，水升高或降低的温度少。
本题综合考查内燃机的四个冲程、物态变化、改变内能的两种方式以及水比热容大的应用，知识点多，内容简单。
5.【答案】B
【解析】解：
A、发生热传递时，传递的是热量而不是温度，故A错误；
B、用锯子锯木板时，木板温度升高，原因是摩擦力对木板做功，内能增大，故B正确；
C、内燃机的压缩冲程，活塞压缩气缸内物质，机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能，故C错误；
D、夏天在室内洒水，水汽化吸收热量，起到降温的作用，不是利用了水的比热容较大的性质，故D错误。
故选：B。
热传递的条件是两个物体之间存在温度差，热量从高温物体传给低温物体；
改变物体内能的方式有做功和热传递，做功属于能量的转化，热传递属于能量的转移；
物体由液态变为气态的过程叫汽化，汽化吸收热量。
本题综合考查了热传递的条件、物体内能的改变方式、汽化吸热等等知识，综合性较强。
6.【答案】A
【解析】解：A、火箭与空气摩擦表面温度升高，内能增加，是机械能转化为内能，故A正确；
B、晶体在凝固时，放出热量，内能减少，温度并不降低，故B错误；
C、汽油机的做功冲程把内能转化为机械能，故C错误；
D、发生热传递的条件是温度不相同，不是内能不相同，故D错误。
故选：A。
摩擦生热，是机械能转化为内能。
物体内能减少时，温度有可能不变，例如晶体的凝固过程。
汽油机的做功冲程把内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能。
热传递的条件是物体之间有温度差，高温物体将能量向低温物体传递，直至各物体温度相同。
本题考查了摩擦生热现象，内燃机的工作原理、温度、热量与内能等知识的理解和应用，正确理解温度、热量与内能的关系是解题的关键。
7.【答案】C
【解析】解：A、甲图：钻木取火是通过做功的方法把机械能转化为手的内能，手的内能增加，温度升高；对手“哈气”是通过热传递的方式使手的内能增加，温度升高；故二者改变内能的方式不同；故A错误；
B、乙图：中两个压紧的铅块能吊起钩码而不分开，是由于分子间存在引力，但也有斥力；故B错误；
C、丙图：用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾一段时间以后，塞子被试管内水蒸气推出，即该过程中消耗水蒸气的内能，产生机械能，故是将内能转化为机械能的过程，与内燃机的做功冲程能量转化相同；故C正确；
D、丁图：任何物体在任何温度下都有内能；故D错误。
故选：C。
理解做功和热传递可以改变物体的内能，分子动理论、热机的工作原理和内能等知识，可顺利解答此题，难度不大。
8.【答案】B
【解析】解：
由图可知，内燃机的两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，所以是做功冲程，该冲程是燃料燃烧产生高温高压的燃气，推动活塞做功，是内能转化成机械能，故B正确，ACD错误。
故选：B。
汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，各冲程的特点不同，因此根据气门的状态和活塞的运行方向确定冲程，同时还可参考火花塞的状态进行判断；在四冲程内燃机工作过程中有两个冲程存在能量转化：一个是压缩冲程，将机械能转化为内能；另一个是做功冲程，将内能转化为机械能。
此题主要考查了汽油机的四个冲程中的做功冲程及能量转化情况。
9.【答案】C
【解析】解：
A、进气门开启，活塞下行，燃料和空气的混合物进入汽缸，是吸气冲程；故A不符合题意；
B、两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，故B不符合题意；
C、两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，火花塞喷出电火花，是做功冲程，故C符合题意；
D、排气门开启，活塞上行，废气被排出汽缸，是排气冲程；故D不符合题意。
故选：C。
判断汽油机的四个冲程，先看进气门和排气门的关闭情况，进气门打开的是吸气冲程，排气门打开的是排气冲程，进气门和排气门都关闭的是压缩冲程或者做功冲程；活塞上行为压缩冲程和排气冲程；活塞下行为吸气冲程和做功冲程。
此题考查了对内燃机四个冲程的判断，要结合气门和活塞运动情况进行判断。
10.【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查了内燃机的冲程，根据能量的转化可以解答。
【解答】
影片“流浪地球”中，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，将地球推开，内能转化为机械能，相当于内燃机的做功冲程，故A正确，BCD错误。
故选A。
11.【答案】做功?
内?
压缩
【解析】解：
在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，棉花燃烧起来；此过程中压缩筒内空气做功，使筒内气体的内能增加；
在该实验中，活塞的机械能转化为筒内空气的内能，与汽油机的压缩冲程的能量转化相同。
故答案为：做功；内；压缩。
改变内能的方法有：做功和热传递；当对物体做功，物体的内能将增大，温度升高；
内燃机有四个冲程，在压缩冲程中，活塞压缩空气做功，将机械能转化为内能。
根据改变物体内能的方法以及内燃机的工作过程和原理能量的转化即可解答此题。
12.【答案】做功?
压缩?
25
【解析】解：
在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的硝化棉，用力将活塞迅速向下压，硝化棉燃烧起来，这是因为压缩筒内空气做功，使空气的内能增加，温度升高，达到硝化棉的着火点；
该实验中，压缩筒内空气做功，活塞的机械能转化为筒内空气的内能，与内燃机的压缩冲程的能量转化相同；
已知飞轮转速为，一个工作循环活塞往复2次，飞轮转动2周，对外做功1次，故该汽油机1s内对外做功25次。
故答案为：做功；压缩；25。
改变内能的方法有：做功和热传递；当对物体做功，物体的内能将增大，温度升高；内燃机有四个冲程，在压缩冲程中，活塞压缩空气做功，将机械能转化为内能；
内燃机的工作原理：一个工作循环活塞往复2次，飞轮转动2周，做功1次。
此题主要考查了改变物体内能的方法以及内燃机的工作过程和原理能量的转化、内燃机的四冲程中做功次数与飞轮转数之间的关系；关键要搞清一个工作循环包括四个冲程，飞轮转两周，对外做功一次。
13.【答案】80?
机械能转化为内能
【解析】解：
飞轮的转速为，因一个工作循环有4个冲程，飞轮转2圈，对外做功一次，所以在1s内汽油机完成80个冲程，对外做功20次。
汽油机的压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物做功，使燃料混合物的温度升高、内能变大，将机械能转为内能。
故答案为：80；机械能转化为内能。
单缸四冲程汽油机的1个工作循环中有4个冲程，飞轮转2圈，并对外做功1次；对物体做功，物体的内能会变大。
解答此题要结合能量的转化、内燃机四个冲程的工作特点进行分析解答，同时会根据转速进行相关计算。
14.【答案】内?
机械?
做功?
无污染
【解析】解：新型空气动力汽车，在第十四届中国北京国际科技博览会荣获“最佳发明奖”；它利用压缩空气膨胀推动活塞做功可以提供动力，这种汽车在开动时将空气的内能转化为车的机械能，相当于四冲程汽油机的做功冲程；这种车与汽油机相比优点是环保，不污染环境。
故答案为：内；机械；做功；无污染。
热机就是利用内能来工作的机器；压缩空气做功，内能转化为机械能；
本题考查能量转化的有关问题，在日常生活中一定要养成节能环保的好习惯。
15.【答案】机械?
【解析】解：
水烧开以后，水蒸气膨胀对壶盖做功，把壶盖顶起来，将水蒸气的内能转化为壶盖的机械能；
这与汽油机的做功冲程的能量转化相同，在汽油机的做功冲程中，是将燃气的内能转化为活塞的机械能；
在标准大气压下水的沸点为，即水的末温为，
水吸收的热量为：
；
由得天然气完全燃烧放出的热量：
，
由得天然气的体积：
。
故答案为：机械；。
在汽油机的四冲程中，做功冲程是内能转化为机械能的冲程，水烧开时壶盖会向上跳动，也是水蒸气的内能转化为壶盖的机械能。
在标准大气压下水的沸点为，即水的末温为，利用求水吸收的热量；知道加热效率，利用求天然气完全燃烧放出的热量，再利用求需要燃烧天然气的体积。
本题考查了四冲程汽油机的能量转化、吸热公式、燃料完全燃烧放热公式以及效率公式的应用。计算时注意热值单位是。
16.【答案】做功?
虚?
流体流速越快的位置压强越小
【解析】解：做功冲程，燃料燃烧生成的高温高压燃气推动活塞对活塞做功，将内能转化为机械能；
挡风玻璃相当于平面镜，因为平面镜成的像是虚像，所以挡风玻璃倾斜安装，是为了避免由于平面镜成像而使车内景物的像成在车的正前方，影响司机视线。
当车高速行驶时，气流偏导器的上方空气流速小，压强大；下方空气流速大，压强小。空气对汽车向下的压强大于向上的压强，由此气体对汽车产生了一个向下的压力，使车更好的“抓”住地面。
故答案为：做功；虚；流体流速越快的位置压强越小。
内燃机在压缩冲程的能量转化，做功冲程是内能转化为机械能的冲程；
挡风玻璃相当于平面镜，根据平面镜成像的特点之一，平面镜成正立等大的虚像这一角度分析；
流偏导器的上方空气流速小；下方空气流速大，根据流体压强与流速的关系可知空气对汽车向下的压强大于向上的压强。由此气体对汽车产生了一个向下的压力，使车更好的“抓”住地面。
此题考查内燃机各个冲程的作用、平面镜成像的特点等，注意做功冲程和压缩冲程中的能量转化问题；掌握平面镜成像特点；明确气流偏导器为什么会对汽车产生一个向下的压力是此题的难点。
17.【答案】内?
机械?
做功?
做功?
比热容大?
热传递
【解析】解：内燃机的四个冲程是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；做功冲程高温高压的燃气推动活塞对活塞做功，将内能转化为机械能。
当加热试管到一定程度时，水蒸气的内能足够大会将塞子冲出，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能；此过程的能量转化关系是内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程类似；
在内燃机的做功冲程中，燃气的内能转化为活塞的机械能，而吸气冲程、压缩冲程、排气冲程都是靠飞轮的惯性完成的；
气缸外面被水包围，这样汽缸和水之间就有温度差，通过热传递的方式使热量从高温的汽缸传向低温的水，汽缸内能就会减小；因为水的比热容相对较大，所以在质量相同的情况下可以吸收更多的热量；
故答案为：做功；机械能；内；机械；做功；做功；比热容大；热传递。
内燃机的四个冲程及能量转化情况；四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；
压缩冲程活塞压缩燃料混合物做功，将机械能转化为内能；做功冲程高温高压的燃气推动活塞对活塞做功，将内能转化为机械能。
木塞冲出过程也是水蒸气的内能转化为塞子机械能的过程，水蒸气的内能会减小，温度降低；在内燃机的做功冲程中，能量转化关系是内能转化为机械能。
内燃机的工作过程：在一个工作循环中有四个冲程，活塞往复运动两次，曲轴和飞轮转动两周，只有在做功冲程中使机车获得动力，其它三个冲程均为辅助冲程，依靠惯性完成。
发生热传递的条件是物体之间有温度差，热量会从高温物体传向低温物体。比热容是表示物体吸热或放热本领的物理量。
此题综合考查了热机的四个冲程及能量转化形式、水的比热容大特点的应用、热机效率的计算等知识，涉及知识点较多，考查比较全面，要熟练掌握。
18.【答案】?
【解析】解：
根据可知，
发动机以最大功率工作时，每分钟所做的功：
，
完全燃烧汽油放出热量
，
发动机的效率为：
；
发动机在1s内做功：
，
因为发动机在1s内做功，
发动机有四个缸同时工作，
所以每个缸1s内做功：
，
又因为转速为，四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、做功一次，
所以1s内做功50次，
每个做功冲程做功：
；
，
因为，所以燃气对活塞的压强：
。
答：；。
根据求出发动机以最大功率工作时，每分钟所做的功，再利用可求出完全燃烧汽油放出热量，最后用求出发动机的效率；
知道发动机的输出功率，利用功率公式计算发动机在1s内做功；因为有四个缸同时工作，所以可以求出每个缸1s内做功多少，又知道转速每分钟曲轴或飞轮所转的周数为，而四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、做功一次，可知1min内做功3000次，得出1s内做功50次，可以求每个做功冲程里发动机做功多少；知道排量V，求出单缸排量，利用求燃气对活塞的压强。
本题综合考查功率的计算、压强的计算、热量的计算、机械效率的计算，计算到每一个冲程，繁杂，需要细心，属于难题。
19.【答案】答：根据图示可知，酒精灯加热将化学能转化为内能，热气缸中的工作物质吸热汽化膨胀，推动活塞A向右运动做功，将内能转化为机械能：由于飞轮具有惯性，带动活塞A向左达动，活塞A将气缸中的工作物质推入冷气缸并液化，活塞B又将物质推回热气缸。如此反复。
【解析】气体对外做功，气体的内能转化为机械能，据此分析。
本题考查了能量的转化、改变内能的方法，明确热气机的工作原理是解题的关键。
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