人教版九年级物理全学期《14.1 热机》 同步练习卷(word版 带答案)

14.1
热机
一．选择题
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．汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的
D．只要技术进步，内燃机的效率可以达到100%
2．如图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（　　）
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，废气带走了燃料释放的能量的极少部分
3．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，则下列说法中正确的是（　　）
A．燃气的内能减少，温度升高
B．燃气的内能增加，温度升高
C．燃气的内能减少，温度降低
D．燃气的内能增加，温度降低
4．如图，给试管里的水加热，水沸腾后，水蒸气推动橡皮塞冲出试管口，这个过程与四冲程汽油机的哪一个冲程中的能量转化是相同的（　　）
A．吸气冲程
B．压缩冲程
C．做功冲程
D．排气冲程
5．汽油机在做功冲程中，高温气体迅速膨胀而做功，此时气体的温度和内能的变化情况是（　　）
A．温度降低，内能增大
B．温度不变，内能不变
C．温度升高，内能增大
D．温度降低，内能减小
6．在汽油机压缩冲程中，气缸内气体的（　　）
A．温度降低
B．密度变小
C．热量增多
D．内能增加
7．单缸四冲程内燃机工作时，依靠飞轮惯性来完成的是（　　）
A．只有吸气和压缩两个冲程
B．只有压缩和排气两个冲程
C．只有排气和吸气两个冲程
D．有吸气、压缩和排气三个程
8．如图是深圳街头常见的雾炮车。喷向空中的水雾能使尘埃粒子快速沉降到地面，起到净化空气的作用。下列关于雾炮车的说法正确的是（　　）
A．雾炮车在水平路面匀速行驶并不断向外喷水时，机械能不变
B．喷向空中的水雾很快散失，是升华现象
C．雾炮车的柴油发动机做功冲程实现了内能转化为机械能
D．尘埃粒子快速沉降到地面，说明分子热运动减慢了
9．如图所示为内燃机工作时的某冲程示意图，关于该冲程，下列说法正确的是（　　）
A．该冲程燃气对外做功内能减少
B．气缸内燃气分子热运动加剧
C．该冲程内能转化为机械能
D．气缸内燃气从外界吸收热量
10．从拖拉机、轮船、火车到现在的概念车等生活中常见的交通工具，其动力大都来源于内燃机。下面对内燃机的有关叙述中，不合理的是（　　）
A．内燃机靠产生的高温、高压燃气做功
B．在内燃机的热量损失中，废气带走的能量最多
C．汽油机压缩冲程中燃料混合物的温度升高，内能增加
D．四冲程内燃机的吸气、压缩和做功冲程靠飞轮的惯性完成
二．填空题
11．如图所示，用力将空气压缩引火仪的活塞迅速下压，玻璃筒底部的棉花冒烟燃烧，下压过程将机械能转化为　
　能，此过程与汽油机的　
　冲程能量转化形式相同。
12．汽油机工作时将燃料燃烧时产生的　
　能转化为　
　能，一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是4800r/min，该汽油机每秒对外做功　
　次。
13．在如图所示的两幅图中，甲、乙是课堂上看到的两个演示实验示意图；丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的其中两个过程示意图。利用内能来做功的冲程是　
　图；与压缩冲程原理相同的是　
　图所示的演示实验，压缩冲程中发生的能量转化是：将　
　能转化成　
　能。
14．图甲是四冲程汽油机工作过程中的　
　冲程，该过程的能量转化情况与图乙　
　（选填“相同”或“不同”）。若汽油机1s内对外做功15次，则其曲轴的转速为　
　r/min。为了降低汽油机汽缸的温度，汽缸外有一个水箱体，使汽缸被水包围着，这是通过　
　的方式减少汽缸的内能。
15．随着人们生活水平的提高，汽车已经入了家家户户，当给汽车加油时，会闻到汽油味，这是　
　现象，该现象表明　
　。一台单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为1200r/min，该汽油机每秒对外做功　
　次。如图的汽油机正处于　
　冲程，在此过程中燃气的内能　
　（选填“增加”、“减小”或“不变”）。汽油在燃烧室内燃烧时，将　
　能转化为　
　能，当汽油燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率　
　（填“升高”、“不变”、“降低”）
三．实验探究题
16．老师用如图1所示实验装置，加热试管使水沸腾，发现试管上方的小风车，开始不停地转动；由此引出以下问题，请利用所学的知识回答。
（1）图1实验中能量转化方式与图2中汽油机的哪个冲程相同？　
　
（2）若某四冲程汽油机的功率为36千瓦，做功冲程每次对外做功800焦耳，则在1秒钟内该汽油机能完成　
　个冲程，此汽油机飞轮的转速为　
　转/分。
（3）如图3所示的是等质量两种液体吸收的热量与温度变化情况的图象。根据图中提供的信息判断，这两种液体中，选择　
　液体作为汽车冷却液效果会更好。
17．世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的。比如蒸汽机和汽油机都是热机，它们工作时，能的转化过程是　
　，喜欢探究的小明同学做了如图甲、乙所示的实验，其中　
　（选填“甲”或“乙”）图可以反映汽油机的工作原理。如图丙所示，来回摩擦绳甲乙使金属筒的温度升高，这是通过　
　的方式改变了金属筒的内能；当筒内的酒精蒸气将软木塞弹开后，周围的人能闻到酒精的气味，这个扩散现象说明了　
　。
18．如图所示为表示内燃机的两个冲程。从气门的启闭和活塞的运动可以判断甲是　
　冲程，乙是　
　冲程。四冲程内燃机工作时，内能转化为机械能的是　
　冲程，机械能转化为内能的是　
　冲程。
四．综合能力题
19．小婷家购买了一辆轿车，如图所示，汽车应用了许多物理知识。请你运用所学的物理知识解答下列问题：
（1）汽油机是汽车的“心脏”，汽油机的做功冲程是将　
　能转化为　
　能。
（2）小轿车前方的挡风玻璃是倾斜的，目的是使车内物体所成的　
　像（填“实”或“虚”）位于玻璃的上方，不妨碍司机视线。
（3）汽车发动机是用水作冷却剂的，这是利用了水的　
　较大的性质；冬天，小婷的父亲开车行驶在路上，不一会儿汽车挡风玻璃的内侧出现了一层“白雾”，为了尽快消除“白雾”，你认为应该开启空调的　
　（填“冷”或“热”）风，从而加快“白雾”的消失。
（4）开车上坡前，往往加大油门，以提高汽车的速度，这是为了增大汽车的　
　（填“惯性”和“动能”）。
五．解答题
20．阅读短文，回答文后的问题
汽车发动机
发动机是汽车的动力源。汽油机以汽油为燃料，使活塞在气缸中往复运动，一个工作循环经历进气、压缩、做功和排气四个冲程，汽油机的性能和汽缸排量有关。汽缸排量指活塞一个冲程中活塞在气缸内通过的容积，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（冲程长度）。如果发动机有若干个气缸，所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量，实际汽车往往采用多缸发动机。
如图所示发动机有4个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个汽缸的做功过程错开，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吸气、压缩和排气冲程。
（1）汽油机工作时将燃料燃烧的内能转化为　
　能。
（2）已知汽油的热值为4×107J/kg，如果该发动机消耗2kg的汽油，且这些汽油充分燃烧，应放出的热量为　
　J
（3）四缸发动机中1号汽缸在做功冲程中，4号汽缸所处的冲程是　
　
A．吸气　　
B．压缩　　
C．做功　
D．排气
（4）设该发动机做功冲程燃气对活塞的平均压强是p0，发动机排量为V排，则发动机转速为2400r/min时该轿车的输出功率P与发动机排量V排的关系式为P＝　
　。
参考答案
一．选择题
1．解：
AB、内燃机的四个冲程是吸气、压缩、做功、排气冲程，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；做功冲程高温高压燃气推动活塞向下运动，将内能转化为机械能。吸气和排气冲程不发生能量转化。故A错误、B正确；
C、在做功冲程初，柴油机是靠喷油嘴喷出雾状柴油而燃烧，所以C错误；
D、不管技术怎么进步，内燃机的效率都不能达到100%，故D错误；
故选：B。
2．解：
A、汽油机在吸气冲程中，进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入汽缸，故A正确；
B、在压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，气体的内能变大，此过程是机械能转化为内能的过程，故B错误；
C、在做功冲程中，燃料燃烧释放的内能大部分需要克服摩擦、发生热传递而散失，只有一少部分转化为机械能，故C错误；
D、在排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的大部分，故D错误。
故选：A。
3．解：在汽油机的做功冲程中，高温、高压的燃气推动活塞向下运动做功，燃气自身的温度降低，内能减小。
故选：C。
4．解：水蒸气把橡皮塞冲出；这个过程中，燃料的化学能转化为内能，水蒸气膨胀做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能；内燃机的做功冲程将内能转化为机械能，因此这一现象相当于内燃机的做功冲程。
故选：C。
5．解：
汽油机在做功冲程中，汽油机内部的高温气体迅速膨胀对外做功时，内能转化为机械能，故气体的内能会减小，气体的温度会降低。
故选：D。
6．解：压缩冲程是活塞压缩气缸内气体对气体做功，机械能转化为内能，内能增加，温度升高；气缸内气体质量不变体积变小，密度变大；故A、B都不正确，D正确。
热量是热传递过程中传递能量的多少，不能说热量增多。故C不正确。
故选：D。
7．解：内燃机的四个冲程中只有做功冲程对外输出功，其它三个冲程依靠飞轮惯性迅速完成；
故选：D。
8．解：
A、雾炮车在水平路面匀速行驶并不断向外喷水的过程中，其速度不变，高度不变，但质量变小，所以雾炮车的动能变小，重力势能变小，机械能也变小，故A错误；
B、喷向空中的水雾很快散失，是小水滴由液态变为气态，发生了汽化现象，故B错误；
C、柴油发动机在做功冲程中，将柴油燃烧释放的内能转化为机械能，从而驱动雾炮车前进，故C正确；
D、尘埃粒子不是分子，尘埃粒子沉降到地面是宏观物体的机械运动，该现象不能说明分子热运动减慢了，故D错误。
故选：C。
9．解：
AC、由图可知，此时内燃机的工作特点是进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，所以是压缩冲程；活塞对空气和汽油的燃料混合物做功，将机械能转化为混合物的内能，故AC错误；
B、在压缩冲程中，气缸内空气的温度升高，空气分子热运动加剧，故B正确；
D、压缩冲程中气缸内燃气温度升高，燃气通过气缸向外界放出热量，故D错误。
故选：B。
10．解：
A、内燃机在做功冲程中靠燃料燃烧产生的高温、高压燃气对外做功，故A正确；
B、在各种热量损失中，废气的温度很高，带走的能量最多，故B正确；
C、在压縮冲程中，对燃料混合物做功，使其温度升髙、内能增大，故C正确；
D、四冲程内燃机的吸气、压缩、排气冲程中由飞轮的惯性带动曲轴旋转完成的，故D错误。
故选：D。
二．填空题
11．解：
用力将空气压缩引火仪的活塞迅速下压，玻璃筒底部的棉花冒烟燃烧，说明压缩筒内空气做功，筒内气体的内能增加、温度升高，当达到棉花的燃点，棉花冒烟燃烧，其能量转化方式是机械能转化为内能；
在汽油机的压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物做功，将机械能转化为内能，所以它们的能量转化情况相同。
故答案为：内；压缩。
12．解：
热机就是利用燃料燃烧时产生的内能来做功的机器，工作时把内能转化为机械能；
单缸四冲程汽油机的飞轮转速是4800r/min＝80r/s，因一个工作循环转2圈，完成4个冲程，做功一次；
所以每秒完成40个工作循环，完成160个冲程，做功40次。
故答案为：内；机械；40。
13．解：
甲图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧，是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程；
乙图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能；
丙图两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程；压缩冲程是把机械能转化为内能的过程；
丁图两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程；做功冲程将内能转化为机械能。
因此利用内能来做功的冲程是丁；压缩冲程原理相同的是甲实验。
故答案为：丁；甲；机械；内。
14．解：
（1）由图甲可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，因此是做功冲程，此过程中内能转化为机械能；
乙图中电火花打火时，酒精气体燃烧膨胀做功，最后内能转化为盒盖的机械能，可以看到盒盖飞出；内能转化为盒盖的机械能；
因此乙实验与做功冲程的能量转化情况相同；
（2）四冲程内燃机的曲轴转2圈，完成4个冲程，并对外做功1次；
汽油机每秒内对外做功15次，曲轴转30圈，则每分钟对外做功900次，曲轴转1800圈，因此曲轴的转速为1800r/min；
（3）为了降低汽油机汽缸的温度，汽缸外有一个水箱体，使汽缸被水包围着，这是通过热传递的方式减少汽缸内能的。
故答案为：做功；相同；1800；热传递。
15．解：
（1）给汽车加油时，会闻到汽油味，从物理学角度来看，属于扩散现象，这个现象表明这汽油分子在做无则规运动；
（2）飞轮转速是1200r/min是说飞轮每分钟转1200转，即每秒钟转20转（20r/s），因一个工作循环飞轮转2圈，做功一次，所以每秒可以做功10次；
（3）由图可知，汽油机的进气门、排气门均关闭，且活塞向下运动，所以该冲程属于做功冲程，内能转化为机械能，内能减小；
（4）汽油机工作时，汽油在气缸内燃烧时将化学能转化为内能；
冒“黑烟”说明燃烧不充分，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的比值就小，所以效率降低。
故答案为：扩散；分子在永不停息的做无规则运动；10；做功；减小；化学；内；降低。
三．实验探究题
16．解：
（1）由图1知，加热试管使水沸腾，水蒸气推动小风车做功，使之不停地转动；这一过程中内能转化为机械能。
图2中：
甲、两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能；
乙、一个气门关闭，一个气门打开，活塞向上运动，属排气冲程，没有能量转化；
丙、一个气门关闭，一个气门打开，活塞向下运动，是吸气冲程，没有能量转化；
丁、两个气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能；
可见，图1实验中能量转化方式与图2中汽油机的丁冲程相同；
（2）某四冲程汽油机的功率P＝36kW＝36000W，每秒做功36000J，
每秒做功次数n＝＝45次，则每秒完成45个循环，飞轮转动90转，有45×4＝180个冲程；
1min转90×60＝5400R，故该汽油机工作时飞轮的转速为5400R/min。
（3）根据比热容的概念可知，比热容大的物体每升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量就大，根据图象判断甲、乙液体，每升高1℃，哪一个需要吸收的热量多，吸收热量多的比热容就大；可以看出乙比热容大；
根据Q＝cm△t，吸收相同的热量，比热容大的，温度升高的就小，就更适合做冷却液。故乙做冷却液更好。
故答案为：（1）丁；（2）180；5400；（3）乙。
17．解：
（1）蒸汽机和汽油机都属于热机，工作时将内能转化为机械能；
（2）由图甲可知，燃料燃烧，将燃料的化学能转化为水和水蒸气的内能，从玻璃管口喷出的水蒸气驱动叶轮转动，水蒸气会对叶轮做功，将水蒸气的内能转化为叶轮的机械能；此过程与蒸汽机的工作过程相似，反映了蒸汽机的工作原理。
在图乙中，火焰使上方空气温度升高、上升，热空气带动叶轮转动，内能转化为机械能，与汽油机的工作原理相同。图中的工作过程是内能转化为机械能，是汽油机的做功冲程。
（3）来回拉绕在金属筒上的绳子，绳子对筒做功时，机械能转化为筒的内能，筒的温度升高，筒内酒精蒸气的温度也会升高，内能增加；当酒精蒸气的内能足够大时会将塞子喷出，酒精蒸气的内能转化为塞子的机械能，周围的人也能闻到酒精味，说明了分子在不停地做无规则运动，属于扩散现象。
故答案为：内能转化为机械能；乙；做功；分子在不停地做无规则运动。
18．解：甲图中的两个气阀都关闭，活塞向下运动，是做功冲程；
乙图中的进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程；
四冲程内燃机工作时，内能转化为机械能的是做功冲程，机械能转化为内能的是压缩冲程。
故答案为：做功；排气；做功；压缩。
四．综合能力题
19．解：
（1）汽油机的做功冲程中，将活塞的内能转化为机械能转；
（2）挡风玻璃相当于平面镜，当车外光线暗，车内光线明亮时，车内物体会通过挡风玻璃成像，与平面镜成像原理相同，故成虚像；
（3）用水作冷却剂是利用了水的比热容较大的特性；“白雾”是水蒸气液化形成的，为了使其消除，应开启空调的热风，使其吸热汽化，这样就可达到快速消除的目的；
（4）汽车上坡前，加大油门，可以提高汽车的速度，增大车的动能；上坡时，汽车的动能转化为重力势能，动能越大、转化的重力势能越大，这样更有利于爬坡。
故答案为：（1）内；机械；（2）虚；（3）比热容；热；（4）动能。
五．解答题
20．解：
（1）内燃机就是将内能转化为机械能的机器；
（2）2kg汽油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq＝2kg×4×l07J/kg＝8×l07J；
（3）四汽缸发动机，各个汽缸的做功过程错开，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吸气、压缩和排气冲程，据此可知四缸发动机中1号汽缸在做功冲程中，4号汽缸所处的是吸气冲程，故选A；
（4）在发动机中，飞轮转2周完成一个工作循环，所以发动机转速为2400r/min时，完成1200个工作循环，
每个工作循环所需要的时间为t＝s＝0.05s，
设做功冲程燃气对活塞的平均压强为p0，发动机排量为V排，则一个气缸的排气量V排，
做功冲程燃气对一个活塞的平均压力：F＝p0S，
每个做功冲程燃气对一个活塞做的功：W＝FL＝p0SL＝p0V排，
燃气对活塞做功的功率：P＝＝＝5P0V排，
由于发动机有4个汽缸，所以燃气对活塞做功的总功率：P总＝4P＝4×5P0V排＝20P0V排。
故答案为：（1）机械；（2）8×l07；（3）A；（4）20P0V排。