2.1 热机 习题精练 2021－2022学年教科版九年级上册（含答案）

教科版九年级上册第二章1热机习题精练
一、单选题
下列装置中，能把内能转化为机械能的是(????)
A. 热机 B. 电视机 C. 洗衣机 D. 电吹风机
如图是蒸汽机工作的原理示意图，关于蒸汽机的工作过程中所涉及的物理知识，下列说法正确的是(????)
A. 汽缸内的蒸汽推动活塞做功，内能转化为机械能
B. 燃料燃烧时产生热量，这是将内能转化为化学能
C. 蒸汽推动活塞做功，蒸汽的内能增大
D. 蒸汽机加装冷凝器，能减少废气带走的温度
如图所示，试管内装有少量水，管口被一橡胶塞塞紧。用酒精灯给试管内的水加热，直至水沸腾，不久后水蒸气把橡胶塞冲开。这个实验展示了哪一种热机的工作原理(????)
A. 蒸汽机
B. 内燃机
C. 汽轮机
D. 喷气发动机
关于热机中的能量转化关系，下列说法中正确的是(????)
A. 热机是将机械能转化为内能的机器
B. 热机是将内能转化为机械能的机器
C. 热机是将燃料的化学能直接转化为机械能的机器
D. 热机利用化学能来做功，是将化学能转化为内能的机器
下列关于蒸汽机的说法不正确的是(????)
A. 蒸汽机是最早的热机
B. 很早以前，就有人开始利用蒸汽做功
C. 1769年瓦特改进、完善了蒸汽机，发明了冷凝器、蒸汽汽缸等部件，才使蒸汽机成为动力机器
D. 蒸汽机工作时将机械能转化为内能
下列机器中不是利用内能做功的是(????)
A. 蒸汽机 B. 内燃机 C. 喷气式发动机 D. 电动机
如图，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
热机的工作过程可以概括为：①工作物质获得内能，膨胀做功，把一部分内能转化为机械能；②燃料燃烧释放出内能；③内能传递给工作物质；④工作物质内能减少，温度降低．按工作过程排列，其顺序正确的是(????)
A. ①②③④ B. ③②④① C. ②③①④ D. ②①④③
以下不属于热机的是(????)．
A. 汽车 B. 轮船 C. 自行车 D. 飞机
汽油机吸气冲程吸入汽缸内的物质是(????)．
A. 柴油 B. 汽油和空气 C. 汽油 D. 空气
二、填空题
随着社会的不断进步，动力机械的不断变化，从最早的蒸汽机开始，到现在多数是内燃机，有些已是电力机车，电已成为推动现代社会进步的主动力。关于蒸汽机、内燃机、电力机车，属于热机的是??????????和??????????，蒸汽机的工作物质是??????????，内燃机的工作物质是??????????，电力机车则是靠??????????来工作的。
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。
如图所示，在试管内装些水，用橡胶塞塞住，加热试管使水沸腾，会看到橡胶塞飞离试管，同时试管口有??????????产生，这时??????????的内能减少了。这个实验虽然简单，却基本展示了热机的工作原理。其中水蒸气推动橡胶塞飞出时的能量转化过程是??????????。
空气动力汽车是利用压缩空气膨胀推动活塞做功提供动力的，这种车在开动时将空气的??????????能转化为??????????能，这种车与汽油机相比优点是??????????(说出一点)。
三、实验探究题
2020年4月24日，以“弘扬航天精神，拥抱星辰大海”为主题的2020年“中国航天日”启动仪式在国家航天局网站等网络平台举行。中国首次火星探测任务名称、任务标识，也在启动仪式上公布。中国行星探测任务被命名为“天问(Tianwen)系列”，首次火星探测任务被命名为“天问一号”。2020年，我们的征途是星辰大海。
(1)1月19日发射探测器的长征五号火箭“胖五”的大推力氢氧发动机顺利完成100秒校准试车，携带氢燃料是因为氢的??????????大，该发动机??????????热机(填“属于”或“不属于”)。
(2)火星是太阳系由内往外数第四颗星体，火星没有稳定的液态水，以二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷，沙尘悬浮其中，每年常有沙尘暴发生。火星是一颗??????????(填“恒”“行”或“卫”)星，火星上常见的沙尘暴??????????(填“能”或“不能”)说明分子在永不停息地做无规则运动。
阅读短文，回答问题：
喷气发动机
随着航天和航空事业的发展，普通的内燃机已经不能提供足够的动力，人们迫切需要大功率的发动机以提高飞行器的飞行速度，因此喷气发动机就应运而生，它主要有涡轮喷气发动机和火箭发动机。
涡轮喷气发动机使压缩缩后的混合气体在燃烧室燃烧(如图甲)，燃烧后剧烈膨胀的气体从尾部高速喷出，其目大的反冲推力成为飞机的推进力，减小发动机的体积和质量，使用高能燃料，可以获得更人的推进力。
火箭发动机和涡轮喷气发动机十分相似，主要的差别是：火箭自带燃料和氧化剂(如图乙)，涡轮喷气发动机只带燃料，利用空气做氧化剂，同涡轮喷气发动机相比较，火箭发动机的最大特点是：它自身既带燃料，又带氧化剂，靠氧化剂来助燃，不需要从周围大气层中汲取氧气所以它不但能在大气层内也可以在大气层之外的宇宙真空中工作。
火箭发动机可用于航天器推进，也可用于导弹等在大气层内飞行。迄今为止发射的人造卫星、月球飞船以及各种宇宙飞行器所用的推进装置，都是火箭发动机，火箭发动机基本都是内燃机。
(1)喷气发动机把燃气的内能转化为______，从而提供动力。
(2)据中央电视台新闻联播报道，2017年4月20日19时41分长征七号火箭搭载“快递小哥”天舟一号(图丙)货运飞船成功发射升空。发射天舟一号的遥二运载火箭使用的燃料主要是液态氢，这是因为氢______。
A.比热容大???B.凝固点低???C.热值大????D.沸点低
(3)喷气压缩发动机使混合气体在燃烧室燃烧直到膨胀的气体再从尾部高速喷出过程中，燃气的温度是不断变化的，下列能大致反应燃气温度随时间而变化的是______。
A.?B．??C．?D．
(4)涡轮喷气发动机______(能/不能)在大气层外工作；
(5)美F?1是有史以来人类制造的推力最大的火箭发动机，F?1设计海平面平均推力约为6.8×106牛，这样大的竖直向上推力能够在5台并联的时候，将起飞质量3000多吨的土星5号火箭在150秒的时间内推到约6.4×104米的高度，同时最大速度达到2.76千米/秒。美F?1I火箭发动机的设计海平面推力的平均功率约为______W。
请阅读《四缸汽油机》回答题。
四缸汽油机
通常汽车发动机依靠燃料在汽油机汽缸内燃烧产生的高温高压气体推动活塞做功，从而对外输出有用功。汽缸是汽油机的核心部件，活塞在汽缸内往复运动，吸气、压缩、做功和排气四个冲程不断循环进行，活塞往复运动过程中，其在汽缸内所封闭空间的体积会不断发生变化。汽缸工作容积指活塞上表面从上止点到下止点所扫过的容积，该容积又称单缸排量，如图1所示，它的大小取决于活塞的横截面积S和活塞从上止点运动到下止点距离l(即冲程长)。排量通常用升(L)或毫升(mL)来度量。
一般来讲，汽车的排量可以反映发动机(汽油机)输出功率的大小，所以增加汽缸数量或者增加每个汽缸的单缸排量可以提高发动机的输出功率。因而实际的汽车发动机都有多个汽缸，比如常见的四缸、六缸和八缸发动机。多缸发动机中每个汽缸的排量都相同，每个汽缸的排量之和就是汽车发动机的排量，常见的家用小客车发动机的排量一般为0.8L～2.8L。
如图2所示为四缸发动机结构原理图：发动机通过连杆把四个汽缸的活塞连在同一根曲轴上，并使各汽缸的做功冲程的时间相互错开，在曲轴转动的每半周内，都有一个汽缸处在做功冲程，其他三个汽缸分别处在吸气、压缩和排气冲程。这样既能保证发动机有足够的输出功率，还能让发动机的动力连续平稳输出，减小发动机工作时带来的振动，从而提高乘坐汽车的舒适性。
此外，对于排量已经固定的发动机，也可以通过增加发动机的转动速度，即增加活塞的往复运动速度，以便在相同时间内增加汽缸的做功次数，从而提高发动机的输出功率。以一辆采用四缸汽油发动机的家用小客车为例，其发动机的排量为2.0L(即该发动机中四个汽缸工作容积的总和)，发动机的转速表示每分钟曲轴所转的周数，用n表示，其单位为r/min(转每分钟)。通过测量得到了这种轿车的输出功率与转速的关系如图3所示，可见在允许范围内，发动机转速增加时，输出功率也增加了。
根据上述材料，回答下列问题：
(1)该家用小客车发动机的单缸排量(工作容积)V=______L。
(2)由图3可知，该家用小客车发动机转速在1000～4000r/min范围内，其输出功率与转速大致成______比。(选填“正”或“反”)
(3)该家用小客车发动机的曲轴每转动一周，其四缸发动机的汽缸会有______个做功冲程，在做功冲程中将______能转化成了机械能。
答案和解析
1.【答案】A
【解析】热机的工作原理是通过燃料燃烧将化学能转化为内能，然后再通过做功把内能转化为机械能，故A选项正确。
2.【答案】A
【解析】汽缸内的蒸汽推动活塞做功，将内能转化为机械能，A正确。燃料燃烧时产生热量，这是将化学能转化为内能，B错误。蒸汽推动活塞做功，将内能转化为机械能，内能减小，C错误。废气带走的不是温度，是热量，所以D错误。故选A。
3.【答案】A
【解析】酒精燃烧，是将酒精的化学能转化为内能释放出来，然后将内能通过热传递的方式传给水和试管，水吸热汽化，形成大量水蒸气，水蒸气对橡胶塞做功，将水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能，这是蒸汽机的工作原理。故选A。
4.【答案】B
【解析】热机是利用内能来工作的机器，将内能转化为机械能，故A、D错误，B正确。热机是通过燃料燃烧获取内能并转化为机械能的装置，并不是将化学能直接转化为机械能，故C错误，故选B。
5.【答案】D
【解析】蒸汽机工作时，将内能转化为机械能，故D符合题意。
6.【答案】D
【解析】?解：蒸汽机、内燃机、喷气式发动机在工作中，都是将燃料燃烧产生的内能最终转化为机械能，属于热机，而电动机是将电能转化为机械能，不属于热机，故A、B、C不符合题意，D选项符合题意。
7.【答案】A
【解析】本题考查热机中的能量转化及工作过程．由图可知，此时两气门均关闭，活塞由下向上运动，汽缸内物质体积减小，温度升高，内能增大，是压缩冲程，将机械能转化为内能，故选A．
8.【答案】C
【解析】解：热机的工作过程为：燃料燃烧释放出内能，内能传递给工作物质，工作物质获得内能，膨胀做功，把一部分内能转化为机械能，工作物质内能减少，温度降低．
9.【答案】C
【解析】略
10.【答案】B
【解析】四冲程汽油机的吸气冲程吸入汽缸的气体是汽油和空气的混合物
11.【答案】蒸汽机?
内燃机?
蒸汽?
高温高压的燃气?
电
12.【答案】做功?
内?
机械
13.【答案】白雾
水蒸气
内能转化为机械能
14.【答案】内?
机械?
环保??
15.【答案】(1)热值? 属于? (2)行? 不能
【解析】【解析】(1)运载火箭采用液态氢作为燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的燃料时，氢可以释放出更多的热量；火箭发射过程中，将燃料燃烧释放出的内能转化为机械能，所以该发动机属于热机。(2)火星是太阳的行星；沙尘是固态颗粒物，沙尘暴是物体的机械运动，不能说明分子的无规则运动。
16.【答案】机械能? C? D? 不能? 2.9×109
【解析】解：
(1)喷气发动机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为机械能；
(2)火箭采用液态氢作为燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量，故选C；
(3)从能量转化的角度看，内燃机在压缩冲程中，将机械能转化为内能，所以燃气的温度升高；在做功冲程中，气体推动活塞对外做功，将气体的内能转化为活塞的机械能，燃气温度降低，所以能大致反应燃气温度随时间而变化的是D；
(4)涡轮喷气发动机只带燃料，利用空气做氧化剂，所以涡轮喷气发动机不能在大气层外工作；
(5)推力做功为：W=Fs=6.8×106N×6.4×104m=4.352×1011J；
推力的平均功率约为：P=Wt=4.352×1011J150s≈2.9×109W。
故答案为：(1)机械能；(2)C；(3)D；(4)不能；(5)2.9×109。
(1)内燃机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为机械能；
(2)火箭选用液态氢做燃料，主要是因为液态氢具有较大的热值；
(3)内燃机一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，在做功冲程中的能量转化是内能转化为机械能，在压缩冲程中的能量转化是转化机械能为内能，据此分析燃气温度的变化；
(4)涡轮喷气发动机只带燃料，利用空气做氧化剂，据此分析涡轮喷气发动机能不能在大气层外工作；
(5)已知海平面平均推力和推进高度，根据公式W=Fs求出推力所做的功，又知道做功时间，根据公式P=Wt求出海平面推力的平均功率。
本题综合考查了能量的转化、热值的特性、内燃机工作过程中燃气温度的变化特点、涡轮发动机的工作特点以及功和功率的计算，属于综合性题目。
17.【答案】0.5? 正? 2? 内
【解析】解：(1)改小客车发动机的排量为2.0L，即该发动机中四个汽缸工作容积的总和为2.0L，则单缸排量为2.0L4=0.5L；
(2)由这种轿车的输出功率与转速的关系图象可以看出：在发动机转速为1000～4000r/min范围内，它的输出功率与转速大致成正比；
(3)发动机在曲轴转动的每半周内，都有一个汽缸处在做功冲程，其他三个汽缸分别处在吸气、压缩和排气冲程，则发动机的曲轴每转动一周有两个做功冲程；
在做功冲程中，燃料燃烧产生的内能转化为机械能。
故答案为：(1)0.5；(2)正；(3)2；内。
(1)根据发动机的排量分析；
(2)由这台发动机输出特性曲线可以得出发动机转速为1000--4000r/min范围内输出功率与转速的大致关系；
(3)根据“在曲轴转动的每半周内，都有一个汽缸处在做功冲程”分析。
本题考查了四缸发动机的工作原理，明确题文中给出的信息是解题的关键。