12.4热机与社会发展自学自测 2021-2022学年沪粤版物理九年级上册（含答案）

12.4热机与社会发展自学自测
一、选择题
1．从能量转换的角度看，四冲程内燃机在一个工作循环中，机械能转化为内能过程的是（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
2．如图所示，用酒精灯为试管中的水加热一段时间，观察到软木塞冲出试管口。内燃机的四个冲程中能量转化与这一现象相同的是（）
A． B．
C． D．
3．关于热机，下列说法正确的是（　　）
A．随着科学技术的发展，热机的效率可达到100%
B．四冲程汽油机在工作过程中，进气门和排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程
C．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
D．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大
4．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
5．如图是四冲程汽油机的结构示意图，下列有关说法正确的是（　　）
A．在一个工作循环中，活塞往复运动2次
B．吸气冲程，进气门关闭，排气门打开
C．汽油机顶部有喷油嘴
D．汽油机效率可达到100%
6．下列关于“热机”的说法中，不正确的是（　　）
A．热机性能好坏的重要指标之一是热机效率，通过技术改进，热机效率也不能达100%
B．热机常用水做冷却剂，是因为水的沸点高
C．在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率
D．火箭发动机属于热机
7．在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
8．家用小汽车是一种运输工具，下列有关汽车的说法中正确的是（　　）
A．汽车发动机的做功冲程将内能转化为机械能
B．汽油只有在高温时才会蒸发
C．汽车行驶时，汽油的热值不断减小
D．随着技术的提高，汽油机的效率可以达到100%
9．小马同学对“内能及其利用”的知识进行了总结和梳理，下列说法正确的是（　　）
A．水的流速越快，水分子的热运动就越剧烈
B．在汽油机的压缩冲程中，机械能转化为内能
C．烧水是通过做功的方式改变水的内能
D．火箭使用液态氢作燃料，是因为液态氢含有的热量多
10．如图所示是探究能量转化的装置，下列相关说法正确的是（　　）
A．水蒸气驱动叶轮转动，水蒸气的内能减少了
B．实验过程中，燃料的化学能直接转化为叶轮的机械能
C．对水加热过程中是通过做功使水的内能增大的
D．此实验展现了热机工作时压缩冲程的能量转化过程
二、填空题
11．如图所示实验中，试管内的水沸腾后能使小叶轮旋转起来，在这个实验中燃料的化学能转化为______能并传给水，水沸腾形成的水蒸气驱动叶轮转动，最终转化成了叶轮的机械能，这就是______（选填“蒸汽机”或“内燃机”）的工作原理。
12．如图是某四冲程汽油机的______冲程，该冲程将燃料燃烧放出的______能转化为机械能。若该汽油机曲轴转速是1800 r／min，则此汽油机每秒钟对外做______次功。
13．2020年11月24日，我国用长征五号运载火箭成功将“嫦娥五号”发射升空，开启我国首次地外天体采样返回之旅。火箭用液态氢为燃料是因为氢气的______大，氢气燃烧产生的______做功，将内能转化为机械能，该能量的转化与四冲程汽油机工作时的______冲程相同。
14．河南素有“中原粮仓”之称。随着农业机械化水平的提高，收割机已成为我省收割小麦的主要工具。收割过程中，空气中弥漫着成熟的麦香味，这是由于分子在不停地做________。收割机的四冲程柴油发动机工作时，内能转化为机械能的是________。
15．在研究物体内能改变的实验中，如图甲，烧瓶内装有少量的水，用塞子塞住，通过塞子上的孔向瓶内打气，当塞子跳起时，可以看到瓶口上出现“白气”，这是因为瓶内空气对塞子_______，将_______能转化为塞子的_______能，所以瓶内空气温度降低，使空气中的水蒸气液化而成的；如图乙，给试管内水加热至一定程度，发现试管口木塞会被推出，给水加热是通过________方式使水的内能增加，木塞被推出后水蒸气的内能_______（选填“增大”“减小”或“不变”），四冲程内燃机的________冲程与这个原理相同。
16．如图所示为_____冲程工作示意图，工作过程中将机械能转化为________；若天然气完全燃烧放出的热量有50%被水吸收，在标准大气压下将5kg的水从20℃加热至沸腾，需完全燃烧________m3天然气。[c水＝4.2×103J/（kg·℃），q天然气＝4.2×107J/m3]
17．近期科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立刻向汽缸内喷水，水在高温汽缸内吸热迅速________（填一物态变化名称）成高温、高压水蒸气，水蒸气推动活塞再次做功，水蒸气温度______（选填“升高”、“降低”或“不变”），其内能_____（选填“增大”、“减小”或“不变”），这样燃烧同样多的燃料获得了更多的_______能，提高了热机的效率。
18．用天燃气烧水，水烧沸腾时，壶盖不断向上跳动，此过程中能量转化与四冲程汽油机的______冲程的能量转化相同；在标准大气压下用天燃气把1kg的水从20℃加热至刚沸腾时，水吸收了______J的热量。
19．单缸四冲程汽油机工作时，有两次机械能和内能的相互转化过程。其中______冲程是将机械能转化内能，其工作过程中因______冲程排放的废气会对大气造成污染。如果这台汽油机的效率为30%，完全燃烧热值为false的汽油false，所做的有用功为______false。
20．一配有活塞的厚玻璃筒里放了一小团有乙醚的棉花，把活塞迅速压下去，棉花燃烧起来，此过程与汽油机的________冲程相似，都是将_________能转化为_________能。
三、解答题
21．如图为四缸发动机图，其工作原理为：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，在飞轮转动的每半周里，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。有一台四缸发动机，其主要技术指标如下表所示。其中排量等于四个气缸工作容积的总和，气缸工作容积指活塞从气缸顶部到底部所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。则：
排量
2L
输出功率
120 kW
转速
6 000 r/min
（1）该汽车发动机的单缸排量为_____L，它的_____冲程是把内能转化为机械能，从而获得动力。
（2）该汽车发动机每分钟对外做功_____次，每分钟对外做功_____J。
（3）在每个做功冲程里，发动机做功W=_____J。在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为false，式中p表示燃气对活塞的压强，则p=_____Pa（1L=10-3m3）。
22．用烟煤烧水时，将10kg的水从20℃加热到100℃，燃烧了1.5kg的烟煤。水的比热容是false，烟煤的热值约为false。求：
（1）水吸收的热量；
（2）1.5kg的烟煤完全燃烧放出的热量；
（3）烟煤烧水时的热效率。
23．总长55km的港珠澳大桥进行通车测试时，一辆小汽车以某速度匀速通过大桥（?看成直线运动），远动过程中受到的阻力恒为车重的0.08倍，全程消耗了5kg的汽油，耗时50min。已知汽车的总质量为1.5t，q汽油=4.6×107J/kg，g取10N/kg，由此可计算：
（1）假设每个轮胎与桥面的接触面积为0.025m2，则汽车静止时对桥面的压强是多少？
（2）汽车牵引力所做的功和功率各是多少？
（3）汽油机的效率是多少？（结果精确到0.1%）
24．如图所示是我国自主研制的新型气垫两栖登陆艇，它的质量约为2.0×105kg，底面积约为500m2。求：（g取10N/kg）
（1）登陆艇静止在水平海滩上时，对海滩的压强是多少？
（2）若登陆艇用3.0×105N的推进力，以20m/s的航速匀速行驶5min，则登陆艇克服阻力做的功是多少？
（3）行驶5min内，耗油130kg，则发动机的效率是多少？（汽油热值约为4.6×107J/kg）（结果保留整数）
答案
1．B 2．C 3．B 4．C 5．A
6．B 7．C 8．A 9．B 10．A
11．内 蒸汽机 12．做功 内 15 13．热值 燃气 做功
14．无规则运动 做功 15．做功 内 机械 热传递 减小 做功
16．压缩 内能 0.08 17．汽化 降低 减小 机械
18．做功 3.36×105 19．压缩 排气 false
20．压缩 机械能 内能
21．0.5 做功 12000 false 600 false
22．（1）3.36×106J；（2）4.5×107J；（3）7.5%
23．（1）1.5×105Pa；（2）6.6×107J，2.2×104W；（3）28.7％
24．（1）4000Pa；（2）1.8×109J；（3）31%