改变世界的热机单元测试
【满分：100分时间：45分钟】
一、选择题（每题只有一个选项符合题目要求，共12小题，每小题3分，本大题共36分）
1、（2020·山东烟台）如图所示，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，这个过程与选项四冲程汽油机工作示意图中，哪一个冲程的能量转化过程是相同的（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【解析】水蒸气推动橡皮塞冲出试管口，这个过程是把水的内能转化为橡皮塞的机械能，与汽油机中的做功冲程能量转化过程相同。A为压缩冲程，B为排气冲程，C为做功冲程，D为吸气冲程。故选C。
2、（2020·江苏镇江）某汽油机的四个冲程如图所示，在该汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是（）
A．①
B．②
C．③
D．④
【答案】C
【解析】汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图①可知，活塞向上运动，排气门打开，所以图①是排气冲程，A错误；汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图②可知，活塞向下运动，进气门打开，所以图②是吸气冲程，B错误；汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图③可知，活塞向下运动，两门关闭，所以图③是做功冲程，C正确；汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图④可知，活塞向上运动，两门关闭，所以图④是压缩冲程，D错误。故选C。
3、（2020·四川达州初三其他）列关于内燃机说法正确的是(
)
A．柴油机吸气冲程吸入的是柴油和空气的混合物
B．汽油机气缸顶部有喷油嘴
C．做功冲程中内能转化为机械能
D．内燃机功率越大，效率越高
【答案】C
【解析】柴油机在吸气冲程中，吸入气缸的是空气，A错误；柴油机气缸顶部有喷油嘴，汽油机气缸顶部有火花塞，B错误；内燃机的做功冲程中，内能转化成了机械能，对外做功，C正确；功率表示做功的快慢，与热机效率是两个不同的概念，两者没有关系，D错误。故选C。
4、（2020·广西初三其他）如图所示，汽油机处于工作过程中的某个冲程，对此冲程，下列叙述正确的是( )
A．压缩冲程，机械能转化为内能 B．压缩冲程，内能转化为机械能
C．做功冲程，机械能转化为内能 D．做功冲程，内能转化为机械能
【答案】A
【解析】由图知道，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，可以判断是压缩冲程，在压缩冲程中机械能转化为内能，故A正确，B、C、D错误。故选A．
5、（2020·湖北省宜昌市第八中学初三期中）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
【答案】A
【解析】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，
A正确；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，此过程是机械能转化为内能的过程，B错误；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，C错误；在排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的大部分，D错误。故选A。
6、（2020·山西浑源初三期末）一种用于轻型低速飞机的活塞式航空发动机，它有多个气缸，气缸工作时经历进气、压缩、膨胀、排气四个过程，在这四个过程中，能为飞机提供动力的是（）
A．进气
B．压缩
C．膨胀
D．排气
【答案】C
【解析】内燃机工作时，提供动力的冲程是做功冲程，即气缸工作时经历进气、压缩、膨胀、排气四个过程中的膨胀过程，能为飞机提供动力，A、B、D错误，C正确。故选C。
7、（2020·山东枣庄）关于热机的效率，下列说法正确的是（ ）
A．在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多
B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
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
【答案】B
【解析】热机的效率越高，做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即在做功相同的情况下，消耗的燃料较少，或消耗相同的燃料，做功较多，A错误；一般情况下柴油机的效率比汽油机的高，多用在重型机器上，B正确；热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，热机的效率越高说明有用功占的比值越大，功率表示做功的快慢，功率越高说明做功越快，效率和功率是两个不同的物理量，二者之间没有必然联系，C错误；根据内燃机的能量流向，热机损失的能量中，废气带走的能量较多，D错误。故选B。
8、（2020·湖北竹溪初三期末）为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施不能提高热机效率的是（ ）
A．让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全
B．在设计与制造热机时要不断改进与创新，以减少能量的损失
C．尽量减少热机内部各部件间的摩擦
D．尽量增加热机的工作时间
【答案】D
【解析】热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，所以减少热量的损失可以提高热机的效率，使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率，A、B、C正确，增加热机的工作时间，并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率，
D错误。故选D。
9、（2020·广州市二中苏元实验学校初三月考）阅读下列材料：①扩散现象实质是一切物质分子都在不停地作无规则运动；②内燃机压缩冲程是将内能转化为机械能；③压缩气体使气体温度升高是通过做功改变物体内能；④热机效率是热机性能的重要指标之一．以下答案正确的是（）
A．①③④正确
B．只有①③正确
C．①②正确
D．①②③④正确
【答案】A
【解析】分子的运动眼睛无法直接观察，是通过扩散现象来反映的．扩散现象表明一切物质的分子不停地做无规则运动，①正确；内燃机压缩冲程是将机械能转化为内能，②错误；压缩气体使气体温度升高是通过做功把机械能转化成内能，改变物体内能，③正确；热机效率是热机性能的重要指标之一，④正确。①③④正确，故选A。
10、（2020·河北邯郸初三月考）下列关于热机、热值的说法正确的是（）
A．汽油机、柴油机都有火花塞和喷油嘴这两个关键部件
B．某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比叫这种燃料的热值，单位是kg/J
C．柴油机工作的效率是35%，说明它工作时柴油燃烧释放的能量65%转化为有用功
D．四冲程内燃机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的
【答案】D
【解析】汽油机和柴油机构造不同．汽油机有火花塞，柴油机有喷油嘴．A错误；单位质量的燃料完全燃烧时释放出的热量是燃料的热值，所以热值的单位是J/kg，B错误；柴油机的效率为35%，说明它工作时柴油完全燃烧放出的热量的35%转化为有用功．C错误；四冲程内燃机是吸气、压缩、做功、排气四个冲程连续工作的循环过程，D正确。故选D。
11、（2020·山东潍坊）（多选）礼花喷射器结构如图，气罐内有高压气体，气罐通过气阀与纸筒相连。使用时转动纸筒打开气阀，气体将纸筒内的礼花快速喷向远处。对该过程的分析正确的是（ ）
A．罐内气体的内能减少
B．罐内气体分子热运动加剧
C．罐内气体通过热传递方式改变了其内能
D．该过程能量转化方式与汽油机做功冲程相同
【答案】AD
【解析】在喷出礼花的过程中，罐内的压缩空气对礼花做功，空气内能转化为礼花的机械能；罐内气体内能减少，A正确，C错误；罐内气体内能减少，温度降低，分子热运动速度减慢，B错误；汽油机做功冲程是将内能转化为机械能，而气体将纸筒内的礼花快速喷向远处时，也是将内能转化为机械能，D正确。故选AD。
12、（2020·湖北监利初三期末）某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧．通过计算可知，下列结果正确的是（ ）
①汽车行驶速度是20km/h
②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J
③汽车牵引力做功的功率是30kW
④汽车发动机的效率是20%
A．只有①和②
B．只有②和③
C．只有①和④
D．只有②和④
【答案】D
【解析】汽车行驶速度是：，①错误；消耗的燃油完全燃烧放出的热量是：，②正确；匀速行驶时汽车受到的牵引力与阻力是平衡力，所以汽车牵引力做功的功率是：，③错误；汽车发动机的做的功为：，汽车发动机的效率是：，④正确。故选D。
二、填空题（每空2
分，17个空，本题共34分）
13、（2020·广东东莞）如图所示，是汽油机工作时的________冲程。汽油机工作时要产生大量的热，通常采用水循环将热量带走，这是因为水的________大，因此汽油机的工作效率________（选填“大于”“等于”或“小于”）柴油机的工作效率。
【答案】做功比热容小于
【解析】图中，汽油机的进气门和排气门同时关闭，并且火花塞点火，是汽油机做功冲程；水的比热容大，在相同条件下，能比其它物质吸收更多的热量；汽油机工作时的热量损失要高于柴油机，所以汽油机的工作效率小于柴油机的工作效率。
14、（2020·内蒙古呼伦贝尔）汽油机的转速为3000r/min，则1s内汽油机对外做功______次，活塞往复运动______次?
【答案】25
50
【解析】]四冲程内燃机的一个工作循环中，曲轴转动2周，活塞往复运动2次，完成4个冲程，对外做功1次，该汽油机的转速为，表示飞轮每秒转动的圈数为50，则曲轴转动50周，活塞往复运动50次，每秒完成25个工作循环，对外做功25次。
15、（2020·湖北宜昌）扣动步枪扳机，射出一颗子弹?弹壳内火药燃烧将_____能转化为燃气的内能，燃气推动子弹在枪膛中运动，该过程相当于内燃机的_____冲程?
【答案】化学做功
【解析】火药具有化学能，弹壳内火药燃烧将化学能转化为燃气的内能；燃气推动子弹在枪膛中运动，让子弹具有机械能，这是燃气的内能转化为子弹的机械能，该过程相当于内燃机的做功冲程。
16、（2020·辽宁中山初三二模）如图所示是四冲程汽油机工作时的压缩冲程，此过程中通过_________方式使汽缸内燃料混合物的内能________（选填“增大”或“减小”）．
【答案】做功增大
【解析】内燃机有四个冲程，分别为吸气、压缩、做功、排气冲程，压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物，对其做功，是通过做功的方式改变内能的；压缩冲程中，使燃料混合物的内能增大、温度升高。
17、（2020·湖北黄冈初三开学考试）菲菲家的下水道堵了，爸爸用固体疏通剂进行疏通。具体操作是，先将适量的疏通剂倒入下水道，再缓慢加入清水，疏通剂与水发生化学反应生成具高温高压气体，通过高温高压气体的膨胀将管道疏通。在疏通剂与水的化学反应过程中，能量的转化情况是__________，高压气体疏通管道的过程相当于四冲程汽油机的________冲程。
【答案】化学能转化为内能做功
【解析】疏通剂与水发生化学反应生成高温高压气体的过程中，化学能转化为气体的内能；高温高压气体的膨胀将管道疏通的过程，是将内能转化机械能的过程，与四冲程汽油机的做功冲程类似。
18、（2020·江苏常州?中考真题）2020年1月18日，第十届江苏。“台湾灯会”在常州恐龙城开幕。如图所示为展会中的“走马灯”，点燃底部蜡烛，热空气上升驱动扇叶转动，观众惊奇地看到纸片小人的影子动了起来。热空气上升驱动扇叶转动的能量转化方式为______，这与四冲程汽油机的______冲程相同。
【答案】内能转化为机械能做功
【解析】点燃蜡烛时，气体温度升高，气体的密度变小，热空气就会向上运动，运动的热空气推动扇叶转动，运动的热空气对外做功，将内能转化为机械能，该冲程和四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相同。
19、（2020·江苏无锡）某辆行驶的小轿车，其正常工作时的能量转化情况如图所示，若输入的化学能为2000J，输出的动能为300J。则输出的内能和声能共计______J；输出的有用能量是动能，则小轿车正常工作时的效率为______。
【答案】1700
15%
【解析】由图可知，输入的化学能，输出的动能，输出的内能和声能；小轿车正常工作时的效率。
20、（2020·广西藤县初三一模）太阳能热水器吸收1.4×107J的能量能把质量为20kg的水从25℃加热到75℃，则水吸收的热量为_______J，热水器的热效率为________。[水的比热容为4.2×103J/（kg℃）]
【答案】4.2×106
30%
【解析】根据题意知道，水吸收的热量是：Q吸
=cm（t-t0）=4.2×103
J/（kg?℃）×20kg×（75℃-25℃）=4.2×106
J；热水器的效率是。
三、综合题（每空2
分，6个空，共12分）
21、（2020·江苏泰州）如图甲所示的某品牌插秧机使用北斗导航，农民只需在作业前进行相关设定，即可实现24小时无人值守自动作业。
(1)北斗导航卫星是通过__________向插秧机发送位置信息的；
(2)该插秧机使用四冲程汽油机，图乙中汽油机处于__________冲程。如果该汽油机飞轮的转速是60r/s，则汽油机每秒钟对外做功__________次；
(3)汽油属于__________（选填“清洁”或“非清洁”）能源，某段时间插秧机消耗汽油0.21kg，汽油完全燃烧放出的热量是__________J；若这些热量完全被40kg初温15°C的水吸收，则水温升高__________°C。[q汽油=4.6×107J/kg，c水=4.2×103J/（kg·°C）]
【答案】（1）电磁波（2）压缩
30
（3）非清洁
57.5
【解析】(1)电磁波可以在真空中传播，可以传递信息，北斗卫星导航系统在实现定位、导航和授时服务时，主要是利用电磁波传递信息的；
(2)从图中可以看出，两气门关闭和活塞向上移动的特点，可以判断这个冲程是压缩冲程，将机械能转化为了内能；飞轮的转速是60r/s，飞轮转动一圈完成两个冲程，所以1s可以完成的冲程数量是
完成四个冲程，对外做功一次，所以汽油机每秒钟对外做次数是；
(3)由于汽油燃烧后会产生污染大气的废气，所以汽油属于非清洁能源；汽油完全燃烧放出的热量是
，由，得，水温升高。
四、计算题：（2个题，19题8分，20题10分，共18分）
22、（2020·北京师范大学常州附属学校初三开学考试）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；[水的比热容c=4.2×103J/(kg．℃)]
(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）
【答案】（1）8.4×106J
（2）2.1×107J
（3）40%
（4）0.2kg
【解析】（1）热水器中的水吸收的热量：Q=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；
（3）热水器的效率：η=×100%=×100%=40%；
（4）煤气燃烧放出的热量全部被水吸收，即Q放=Q=8.4×106J，由Q=mq可得：完全燃烧煤气的质量：
m′==
=0.2kg。
23、（2020·浙江舟山）十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机，推动了人类第一次工业革命。如图为利用瓦特蒸汽机提升物体的工作示意图，蒸汽机的工作原理为：打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞到达汽缸项部时，关闭阀门A、打开阀门B，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小，活塞下降。如此循环往复。
(1)蒸汽推动活塞上行过程中，能量转化是_____；
(2)蒸汽机活塞上行过程与汽油机的_____冲程相似；
(3)蒸汽机工作时，汽缸内部压强为1.1×106帕，若活塞面积为0.1m2，则活塞受到蒸气的压力是多少？
(4)蒸汽机活塞往复运动，通过杠杆和定滑轮对重物做功。若物体质量为200千克，活塞每次上升高度为0.6米，则活塞上升一次蒸汽机对物体做了多少有用功？假设活塞每分钟向上运动100次，该蒸汽机对物体做有用功的功率为多少？
【答案】（1）内能转化为机械能（2）做功（3）1.1×105N
（4）600J
1000W
【解析】(1)蒸汽推动活塞上行过程中，蒸汽对活塞做功，蒸汽的内能转化为活塞的机械能。
(2)汽油机的做功冲程中，高温高压燃气推动活塞做功，燃气的内能转化为活塞的机械能，与汽油机做功冲程的能量转化相似。
(3)由可得，活塞受到蒸汽的压力：
(4)由图知杠杆左端的力臂是右端力臂的2倍，活塞每次上升高度为h=0.6m，则根据相似三角形的知识可知，杠杆右端下降的高度为，由定滑轮的特点可知，定滑轮右侧物体上升的高度为
物体的重力为，活塞上升一次蒸汽机对物体做的有用功为
，活塞每分钟向上运动100次，该蒸汽机对物体做有用功的功率为
。
11第3节热机效率
一、夯实基础
1、（2020·枣庄）关于热机的效率，下列说法正确的是（）
A.在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多
B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
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
【答案】B
【解析】热机的效率越高，做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即在做功相同的情况下，消耗的的燃料较少，或消耗相同的燃料，做功较多，A错误；一般情况下柴油机的效率比汽油机的高，多用在重型机器上，B正确；热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，热机的效率越高说明有用功占的比值越大，而功率越高说明做功越快，效率和功率是两个不同的物理量，二者之间没有必然联系，C错误；根据内燃机的能量流向，热机损失的能量中，废气带走的能量较多，D错误。故选B。
2、（2020·湖北竹溪初三期末）为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施不能提高热机效率的是（）
A.让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全
B.在设计与制造热机时要不断改进与创新，以减少能量的损失
C.尽量减少热机内部各部件间的摩擦
D.尽量增加热机的工作时间
【答案】D
【解析】热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，所以减少热量的损失可以提高热机效率，使料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率，A、B、C正确；增加热机的工作时间，并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率，D错误。故选D。
3、（2020·全国初三专题练习）如图是某内燃机能量流向图，该内燃机的效率是（）
A．25%
B．40%
C
．75%
D.35%
【答案】D
【解析】内燃机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，所以热机的效率为100%-25%?40%=35%，故选D。
4、（2019·菏泽）小明家有辆排量1.6L的汽车，行驶100km油耗约为5kg，汽油的热值为4.6×107J/kg，若这些汽油完全燃烧，可放出_________J热量，燃油汽车产生的_________对环境会造成污染。
【答案】2.3×108
噪声（或尾气）
【解析】这些汽油完全燃烧放出的热量Q=mq=5kg×4.6×107J/kg=2.3×108J；燃油汽车产生的噪声（或尾气）会对环境会造成污染。
5、（2019·徐州初三二模）如图是汽车四冲程发动机的一个冲程示意图，下列说法正确的是（）
A.该冲程是做功冲程
B.该冲程机械能转化为内能
C.这种汽车对环境没有污染
D.此发动机的效率可达90%
【答案】?A
【解析】图中两气门都关闭,活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，.做功冲程高压燃气推动活塞做功,将内能转化为机械能，燃料燃烧产生的废气会对环境产生污染，内燃机的效率约20%~45%。故选A。
6、（2019·盐城）用天然气灶将-壶质量为2kg、初温为30℃的水加热到80℃,消耗了16g天然气。已知水的比热容为4.2×103J/(kg?℃),天然气的热值为4.2×107J/kg,则天然气完全燃烧放出的热量为J，水吸收的热量为J,天然气灶烧水的效率为%。
【答案】6.72×105
4.2×105
62.5
【解析】天然气完全燃烧放出的热量Q=mq=4.2×107J/kg×0.016kg=6.72×105J，水吸收的热量Q吸＝c水m（t﹣t0）=4.2×103J/(kg?℃)
×2kg×（80℃-30℃）=4.2×105J，天然气灶烧水的效率。
二、提升训练
1、（2020·甘孜州）下列关于热值和热机效率的说法，正确的是（）
A.使燃料燃烧更充分，可以增大热值
B.使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
C.柴油机的热机效率通常为100%
D.燃料燃烧释放的热量越大，热值越大
【答案】B
【解析】热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，A错误；使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，B正确；任何机器的做功时都不可避免的做额外功，效率不可能达到100%，C错误；热值是燃料的特性，与放出热量的多少无关，D错误。故选B。
2、（2019·常德）前不久，据河南南阳炒作很热的“水氢发动机”的宣传说，“水氢发动机”可以利用水来制取氢气，从而为发动机提供高能燃料。中央电视台对此作了专题报道，认为目前的技术尚不成熟，所谓的“水氢发动机”要真正投入使用还有很长的路要走。对此，下列分析不正确的是(
)
A.氢气燃烧无污染是“水氢发动机”备受关注的原因之一
B.氢气是发动机的一种理想燃科，是因为氢气的热值大
C.“水氢发动机”是利用内能做功的机械
D.目前利用水制取氢气耗能高，因此水氢发动机的效率很高
【答案】D
【解析】氢气燃烧生成水，其燃烧无污染是最大的优点，因此也是“水氢发动机”备受关注的原因之一，A正确；因为氢气的热值高、密度小，所以氢气是发动机的种理想燃料,?B正确；“水氢发动机”是利用氢气燃烧释放的内能来对外做功，从而推动机器运转，C正确；利用水制取氢气耗能高，即消耗其他形式的能量多于氢燃烧释放的内能，且内能不可能全部转化为机械能，所以水氢发动机”的效率较低,这也是它没有真正投入使用的重要原因，D错误。故选D。
3、（2019·苏州）如图所示，在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，棉花被点燃。此过程的能量转化方式与汽油机的 冲程相同。某效率为25%的汽油机在一次工作中消耗了4kg汽油，该汽油机对外做的机械功为 J。（汽油热值为4.6×107J/kg）
【答案】压缩
4.6×107
【解析】在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力将活塞迅速向下压，棉絮燃烧起来；说明压缩筒内空气做功，使空气的内能增大，温度升高；压缩过程中，活塞的机械能转化为空气的内能，故该过程中，与内燃机的压缩冲程相同；汽油完全燃烧放出的热量Q放＝mq＝4kg×4.6×107J/kg＝1.84×108J；输出的机械能为：E＝ηQ放＝25%×1.84×108J＝4.6×107J。
4、（2019·吉林中考二模）某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s,消耗然油1.5kg,已知汽车的奉引力是2000N，燃油的热值为4.6×107J/kg。假设燃油完全燃烧。通过计算可知,下列结果正确的是(
)
①汽车行驶速度是20km/h
②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J
③汽车牵引力做功的功率是30kW
④汽车发动机的效率是20%
A.只有①和②
B.只有②和③
C.只有①和④
D.只有②和④
【答案】?D
【解析】汽车行驶速度，?①错误；消耗的燃油完全燃烧放出的热量Q=mq=1.5kg×4.6×107J/kg
=6.9×107J，?故②正确；匀速行驶时汽车受到的牵引力与阻力是平衡力，所以汽车牵引力做功的功率是P=?Fv=?2000N×20m/s=40000W=40kW,③错误;汽车发动机的做的功W=Fs=2000N×6.9×103m=1.38×107J,汽车发动机的效率,④正确。故选D。
5、（2019·泰安）某载重汽车自重12t，车轮与地面的总接触面积为0.5m2，汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为210kW，每行驶43s消耗柴油700g，柴油的热值为4.3×107J/kg。下列说法中（）
①完全燃烧700g柴油放出的热量为3.01×109J
②该柴油发动机效率为30%
③汽车的牵引力为1.05×104N
④若公路所能承受的最大压强为8×105Pa，汽车最多能装载40t的货物
A．只有①②正确
B．只有③④正确
C．只有①③正确
D．只有②③正确
【答案】D
【解析】①完全燃烧700g干木柴放出的热量Q放＝m柴油q＝0.7kg×4.3×107J/kg＝3.01×107J，①错误；②柴油发动机做功：W＝Pt＝210×103W×43s＝9.03×106J，柴油发动机的效率，②正确；汽车速度v＝72km/h＝20m/s，由得，汽车的牵引力，故③正确；由得，公路所能承受的最大压力F＝pS＝8×105Pa×0.5m2＝4×105N，汽车与货物的质量之和，汽车最多能装载货物质量m＝m总﹣m车＝40t﹣12t＝28t，故④错误。
综上，①④错误，②③正确。故选D。
6、（2020·岳阳）某型号汽车整车与驾驶员的总质量是2060kg，驾驶员驾驶该汽车在平直公路上匀速行驶进行车型测试，测试过程中消耗汽油的体积为1.5×10-3m3（g=10N/kg，ρ汽油=0.7×103kg/m3，q汽油=4.5×107J/kg，）求：
(1)汽车与驾驶员的总重力；
(2)测试过程中消耗汽油的质量；
(3)假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为40%，汽车在测试过程中做的有用功是多少。
【答案】(1)20600N
(2)1.05kg
(3)1.89×107J
【解析】(1)汽车与驾驶员的总重力G=mg=2060kg×10N/kg=20600N；
(2)测试过程中消耗汽油的质量m汽油=ρ汽油V=0.7×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.05kg；
(3)汽油完全燃烧放出的热量Q放=m汽油q汽油=1.05kg×4.5×107J/kg=4.725×107J，汽车在测试过程中做的有用功
W有=Q放η=4.725×107J×40%=1.89×107J。
1第二章改变世界的热机单元总结
知识要点一：内燃机的四个冲程
1．内燃机：燃料在汽缸内燃烧的热机叫内燃机，内燃机分为汽油机和柴油机。它们的特点是让燃料存汽缸内燃烧，从而使燃烧更充分，热损失更小，热效率较高，内能利用率较大。
2．冲程：活塞在汽缸内住复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。
3．工作原理：四冲程内燃机的工作过程是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成的。四个冲程为一个工作循环，在一个工作循环中，活塞往复两次，曲轴转动两周，四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程靠飞轮的惯性完成。
（1）吸气冲程：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气缸；
（2）压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩；
（3）做功冲程：在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功；
（4）排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，把废气排出气缸。（如下四个冲程的示意图）
4．四冲程对比：
进气阀开关
排气阀开关
活塞运动
曲轴运动
冲程作用
能量的转化
吸气冲程
开
关
向下
半周
吸入汽油和空气的混合物
——
压缩冲程
关
关
向上
半周
燃料混合物被压缩，温度升高，压强增大
机械能→内能
做功冲程
关
关
向下
半周
燃烧产生的高温高压燃气推动活塞向下运动，通过连杆带动曲轴对外做功
内能→机械能
排气冲程
关
开
向上
半周
排除废气
——
（2020·内蒙古呼伦贝尔扎兰屯市九年级期末检测）如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于_____冲程，该冲程将_____能转化为机械能。若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功_____次，飞轮转过_____圈。
【答案】做功内能1020
【解析】图中进气门和排气门都是关闭的，火花塞放电，活塞下行，可以判断是做功冲程，做功冲程中内能转化为机械能。热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，若该汽油机每秒完成40个冲程，则每秒它对外做功10次，飞轮转动20周。
（2019·辽宁朝阳）四冲程汽油机在工作过程中，将内能转化为机械能的是_____冲程，如果汽油机的转速表显示3000revs/min，那么该汽油机每秒内做_____次功。给汽车加油时能闻到汽油的味道说明_____。
【答案】做功25分子不停地做无规则运动
【解析】做功冲程中，高温高压的燃气对活塞做功，燃气的内能减小，活塞机械能增加，即将内能转化为机械能；汽油机完成1个工作循环，完成四个冲程，飞轮转2转，对外做功1次，3000r/min＝50r/s，即每秒飞轮转50圈，完成25个工作循环，对外做功25次；汽车加油时能闻到汽油的气味，这是扩散现象，是因为汽油分子不停地做无规则运动。
通过进气门、排气门的开和关来判断是吸气冲程还是排气冲程；通过活塞向上、向下运动来判断是压缩冲程还是做功冲程。
知识要点二：热机效率
1．热机是利用燃料燃烧产生的内能做功的装置，用来做有用功的部分能量与燃料完全燃烧放出
的能量之比叫热机的效率。
2．热机效率是热机性能的重要指标，人们在技术上不断改进，减小各种损耗，提高效率。在热机
的各种损失中，废气带走的能量在总体中所占比例最大，对这部分余热的利用是提高热机效率的主
要途径。
3．热机的效率：，关键是计算出有用功。对于汽车等内燃机，汽车在内燃机的牵引下通过一定的距离所做的功就是有用功，故。
（2020·湖南岳阳）某型号汽车整车与驾驶员的总质量是2060kg，驾驶员驾驶该汽车在平直公路上匀速行驶进行车型测试，测试过程中消耗汽油的体积为1.5×10-3m3（g=10N/kg，ρ汽油=0.7×103kg/m3，q汽油=4.5×107J/kg，）求：
(1)汽车与驾驶员的总重力；
(2)测试过程中消耗汽油的质量；
(3)假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为40%，汽车在测试过程中做的有用功是多少。
【答案】(1)20600N；(2)1.05kg；(3)1.89×107J
【解析】(1)汽车与驾驶员的总重力G=mg=2060kg×10N/kg=20600N；
(2)测试过程中消耗汽油的质量m汽油=ρ汽油V=0.7×103kg/m3×1.5×10-3m3=1.05kg；
(3)汽油完全燃烧放出的热量Q放=m汽油q汽油=1.05kg×4.5×107J/kg=4.725×107J，汽车在测试过程中做的有用功W有=Q放η=4.725×107J×40%=1.89×107J。
（2020·山东泗水初三期中）在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中，用酒精灯给烧杯中的水加热，烧杯中盛有20℃、质量为100g的水，在一个标准大气压下加热至沸腾，假如完全燃烧酒精3g。[水的比热容为4.2×103J/（kg?℃），酒精的热值为3.0×107J/kg]求：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）此过程中酒精灯烧水的热效率．
（3）科学研究表明：1g
100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收2.26×103J的热量．水开始沸腾后持续观察沸腾现象，同时发现水的质量减少了5g，求此过程水汽化成水蒸气所吸收的热量。
【答案】（1）3.36×104J；（2）37.3%；（3）1.13×104J
【解析】（1）一个标准大气压下水的沸点为100℃，即需将水加热至100℃，水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×0.1kg×（100℃﹣20℃）＝3.36×104J；
（2）3g酒精完全燃烧释放的热量：Q放＝mq＝3×10﹣3kg×3.0×107J/kg＝9×104J；酒精灯烧水的热效率：η＝×100%＝×100%≈37.3%；
（3）1g
100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收2.26×103J的热量，则5g
100℃的水汽化成同温度的水蒸汽需要吸收的热量：Q＝5g×2.26×103J/g＝1.13×104J。
①炉子、燃气灶、热水器…效率：；
②太阳能的利用效率：（E为太阳能）。
4第1节热机
一、夯实基础
1、最早的热机是，经过英国工程师的改进、完善，在18世纪得到广泛使用。
【答案】蒸汽机瓦特
【解析】最早的热机是蒸汽机，经过英国工程师瓦特的改进、完善，在18世纪得到广泛使用。
2、关于热机的能量转化过程，下列说法正确的是（）
A.将势能转化为动能
B.将机械能转化为化学能
C.将内能转化为机械能
D.主要目的是通过热传递改变物体的内能
【答案】?C
【解析】热机是利用内能做功并将内能转化为机械能的机械，故选C。
3、（2020·山东省枣庄山亭学业水平模拟）下列设备中，没有利用热机的是（）
A.火车
B.飞机
C.帆船
D.摩托车
【答案】?C
【解析】热机是通过燃料燃烧，将燃料的化学能转化为内能，再利用内能推动活塞做功，将内能转化为机械能。
火车、飞机、摩托车工作时都要使用化石能源作燃料，都是使用热机工作的；帆船工作时是通过风力进行工作的，没有使用热机。故故选C。
4、（2020·上海闵行二模）热机工作时将蒸汽或燃气的内能转化为（）
A.化学能
B.电能
C.机械能
D.核能
【答案】?C
【解析】热机是利用内能做功并将内能转化为机械能的机械，故选C。
5、（2019·湖南衡阳初三期末）如图是最早的蒸汽汽车模型，工作原理是通过燃料燃烧产生水蒸气，高温水蒸气推动汽车前进。其工作原理中有关能量转化的叙述正确的是（）
A.内能——化学能——机械能
B?.机械能——内能——化学能
C.化学能——内能——机械能
D.内能——机械能——化学能
【答案】?C
【解析】分析蒸汽汽车工作原理可知，该过程通过燃烧把燃料的化学能转化为水蒸气的内能，水蒸气推动汽车前进过程是把水蒸气的内能转化为机械能，故A、B、D错误，C正确。故选C。
提升训练
1、（多选）以下机械属于热机的是（）
A.火箭发动机
B.柴油机
C.滑轮组
D.洗衣机
【答案】AB
【解析】热机是通过燃料燃烧，将燃料的化学能转化为内能，再利用内能推动活塞做功，将内能转化为机械能。火箭发动机、柴油机利用燃料获取内能转化为机械能，属于热机，A、B正确；C是简单机械，不属于热机，C错误；洗衣机消耗电能，将电能转化为机械能，不属于热机，D错误。故选AB。
2、（2019·辽宁本溪四模）对于如图所示情境中热学知识的总结，下列说法正确的是（）
A.热机是利用内能转化成机械能来工作的
B.海边昼夜温差小是因为水的比热容小
C.小孩从滑梯下滑时，臀部发热，机械能转化为内能
D．试管内水蒸气将木塞冲出，水蒸气温度升高，其内能增加
【答案】AC
【解析】热机在工作时，内能转化为机械能，A正确；因为水的比热容较大，在吸收相同的热量时温度变化较小，所以海边昼夜温差小，B错误；在滑梯上下滑时，摩擦生热，机械能转化成内能，是通过做功增加了物体的内能，C正确；水蒸气将木塞冲出，气体膨胀对外做功，内能减小，温度降低，故D错误。故选AC。
3、（2020·铜仁）现代热机已广泛应用于我们的生活，那么，热机到底是怎样将内能转化为我们所需要的能量呢？往往生活中的一些小实验给我们很大的启示。如图所示，在试管内装入适量的水，用软木塞塞住管口，将水加热至沸腾一段时间后，软木塞被推出，管口出现大量的“白气”。请你结合所学知识，回答下列问题。
（1）管口处的大量“白气”是怎样形成的?
（2)试管内的水内能增加是通过什么方式改变的?
（3）请列举二例热机在生活中的应用。
【答案】（1）见解析（2）热传递（3）蒸汽机、内燃机
【详解】（1）杯口不断地冒出大量“白气”，这是由于水蒸气遇冷后液化成的小水滴。
（2）内能改变的两种方式：做功和热传递，试管内的水内能增加是通过热传递改变的。
（3）热机在生活中的应用为蒸汽机、内燃机等。
4、（2020·绥化市北林区第八中学初三一模）如图所示，在透明的塑料盒B的底部钻一个小孔，把电子式火花发生器的放电针管紧紧地塞进孔中，打开盒盖C，向盒内滴入几滴酒精，再将盒盖盖紧，钩动电火花发生器的扳机，你将看到的现象是：盒盖C被，同时盒口出现“白雾”。这表明燃气对外做功时，燃气的内能减少，转化为盒盖的能。这一现象在生产中的重要应用是用来制成。
【答案】顶开飞出去机械热机
【解析】酒精燃烧，化学能转化为内能，高温的燃气对盒盖做功，盒盖飞出去，燃气的内能转化盒盖的机械能，这就是热机的原理。
5、（2020·山西中考模拟））阅读短文，回答问题。
热机小史
生产的发展需要更为强大的动力，17世纪，人类发明了热机。最早的热机是蒸汽机。英国人瓦特在1782年发明了往复式蒸汽机，使蒸汽机成为可以广泛使用的动力机。后来，交通运输的发展迫切需要比较轻便的热机。于是内燃机应运而生。1876年发明了汽油机，1892年发明了柴油机。
早期的飞机是由内燃机提供动力的。从上世纪40年代开始，飞机上日益普遍使用喷气式发动机，它靠向后高速喷出气体而前进。在功率相同时，喷气式发动机比内燃机更轻便，这就使生产高速的大型飞机成为可能。
（1）发明了往复式蒸汽机，物理学中用他的名字命名了这个物理的单位；
（2)早期的飞机获得动力的过程是把能转化为能；
（3)喷气式发动机靠前进，其利用的物理原理是。
【答案】（1）瓦特功率（2）内机械（3）向后高速喷出气体物体间力的作用是相互的
【解析】（1）英国人瓦特在1782年发明了往复式蒸汽机，使之成为可以广泛使用的热机，人们以他的名字命名了功率的单位。
（2）早期的飞机是由内燃机提供动力的，在获得动力的过程中，将内能转化为机械能。
（3）喷气式发动机靠向后高速喷出气体而前进，其利用的物理原理是物体间力的作用是相互的。
1第2节内燃机
一、夯实基础
1、（2018·全国初三课时练习）如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，其中属于做功冲程的是（）
A．
B．
C．
D．
2、（2020?巴中）下图是汽油机一个工作循环的四个冲程，不是靠飞轮惯性完成的冲程是（）
A．
B．
C．
D．
3、（2020?邵阳）汽油机的一个工作循环包括四个冲程，其中将机械能转化为内能的是（ ）
A．吸气冲程
B．压缩冲程
C．做功冲程
D．排气冲程
4、（2020?衡阳）如图所示为内燃机四冲程工作示意图，下列说法正确的是（ ）
A．一个工作循环的正确顺序是：甲乙丙丁
B．乙图冲程能获得动力
C．丁图冲程有明显机械能转化为内能的过程
D．丙图冲程存在化学能转化为内能的过程
5、（2019?株洲）一种用于轻型低速飞机的活塞式航空发动机，它有多个气缸，气缸工作时经历进气、压缩、膨胀、排气四个过程，在这四个过程中，能为飞机提供动力的是（ ）
A．进气
B．压缩
C．膨胀
D．排气
6、（2020·甘肃金昌初三二模）关于热机，下列说法正确的是（）
A.吸气冲程中，汽油机和柴油机吸入的都是空气
B.做功冲程是把机械能转化为内能
C.柴油机有喷油嘴而没有火花塞
D.做功冲程是依靠飞轮的惯性完成的
7、（2019?宁夏）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．吸气冲程
B．压缩冲程
C．做功冲程
D．排气冲程
8、（2018·全国初三课时练习）如图所示试管内水蒸气将塞子推出的过程，水蒸气的________能转化为塞子的机械能.四冲程汽油机工作过程中的________冲程与上述能量转化过程相同。
9、（2019·全国初三课时练习）如图所示是演示点火爆炸的实验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去．这是因为酒精燃烧产生的燃气对外__________，燃气的________能转化为盒盖的_______能，这与四冲程汽油机的_____________冲程的能量转化相同，
10、（2020·湖北省初三其他）四冲程内燃机的工作过程由吸气冲程，压缩冲程，做功冲程，排气冲程组成，如图所示是内燃机的_____冲程，一台某型号单缸四冲程汽油机的飞轮转速是1200r/min，则汽油机每秒钟对外做功_____次。
提升训练
1、（2019·湖南宁远县期中测试）下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况．关于对图中①②③④的补充正确的是（）
A．①做功冲程②内能转化为机械能③压缩冲程④机械能转化为内能
B．①压缩冲程②内能转化为机械能③做功冲程④机械能转化为内能
C．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
D．①做功冲程②机械能转化为内能③压缩冲程④内能转化为机械能
2、（2018·北京初三课时练习）如图所示是某老师的自制教具，他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，实验时从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸筒即刻飞出，瓶口出现大量白气，关于此实验，分析正确的是（ ）
A．矿泉水瓶中的酒精如果没有完全燃烧，其热值会变小
B．纸筒飞出后的瞬间瓶口出现的白气是汽化形成的
C．燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的压缩冲程
D．纸筒飞出时发生的能量转换是内能转化为机械能
3、（2018·全国初三课时练习）如图所示是四冲程汽油机一个工作循环中的三个冲程，缺少的一个冲程的名称及顺序，下列判断正确的是（）
A．吸气冲程，应在甲图之前
B．压缩冲程，应在甲、乙图之间
C．做功冲程，应在乙、丙图之间
D．排气冲程，应在丙图之后
4、（2018·北京初三课时练习）关于热机，下列说法是正确的（）
A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合气吸人气缸
C．汽油机在做功冲程中，进气门关闭排气门打开
D．汽油机在做功冲程中，是把内能转化为机械能
5、（2018·全国初三课时练习）一台四冲程内燃机的飞轮转速为1800
r/min，则下列说法正确的是(
)
A．1
min飞轮转3600圈，完成1800个冲程
B．1
min完成900个冲程，做功450次
C．1
s飞轮转30圈，完成60个冲程
D．1
s完成30个冲程，做功15次
6、（2019·广东省初三课时练习）柴油机的效率比汽油机的效率高，主要原因是（）
A．柴油的热值比汽油热值大
B．柴油机和汽油机的点火方式不同
C．汽油机的做功冲程用电火花点燃方式，浪费了一部分能量
D．做功冲程中柴油机汽缸内的燃气产生的压强和温度比汽油机里的高
7、（2019·河北省初三月考）世界上很多发明都是受到生活现象的启发而前生的创意。比如，蒸汽机和汽油机，工作过程就如同图中风车被推动．它们工作时，都是将______能转化为______能，图中______是汽油机的工作原理图。
8、（2020·甘肃金昌·初三一模）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。
9、（2020·全国初三专练）阅读短文，回答文后的问题。
发动机是汽车得动力源。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汽缸内通过的容积，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（冲程长度）。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)若一个汽缸排量为V，燃气对活塞的平均压强为p，则一个做功冲程中燃气对活塞所做的功为_____（用字母表示）。
(3)四缸发动机中2号汽缸在做功冲程时，3号汽缸所处的冲程是____
A.吸气
B.压缩
C.做功
D.排气
(4)写出一个四缸发动机的优点：________________。
10、（2020·舟山）十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机，推动了人类第一次工业革命。如图为利用瓦特蒸汽机提升物体的工作示意图，蒸汽机的工作原理为：打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞到达汽缸项部时，关闭阀门A、打开阀门B，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小，活塞下降。如此循环往复。
(1)蒸汽推动活塞上行过程中，能量转化是_____；
(2)蒸汽机活塞上行过程与汽油机的_____冲程相似；
(3)蒸汽机工作时，汽缸内部压强为1.1×106帕，若活塞面积为0.1m2，则活塞受到蒸气的压力是多少？
(4)蒸汽机活塞往复运动，通过杠杆和定滑轮对重物做功。若物体质量为200千克，活塞每次上升高度为0.6米，则活塞上升一次蒸汽机对物体做了多少有用功？假设活塞每分钟向上运动100次，该蒸汽机对物体做有用功的功率为多少？
11
