14.1 热机 尖子生同步培优小练 2021-2022学年人教版物理九年级全一册（含答案）

2021-2022年九年级（上）物理尖子生同步培优小练（人教版）
14.1 热机
一、单选题（本大题共14小题，每小题只有一个选项符合题意）
1．对于图中所示的四幅图，下列说法中正确的是
A．甲图中软木塞飞出时，管内水蒸气的内能增加
B．乙图中两个压紧的铅块能吊起钩码，主要是因为分子间存在引力
C．丙图中活塞向下运动是内燃机的做功冲程
D．丁图中小朋友下滑时，内能转化为机械能
2．汽油机的一个工作循环分为四个冲程，每个冲程都伴随着能量的转移或转化，其中主要将内能转化为机械能的冲程是
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
3．汽油机在做功冲程中，高温气体迅速膨胀而做功，此过程中气体的温度、内能、压强的变化情况是（　　）
A．温度升高，内能增大，压强增大 B．温度升高，内能增大，压强减小
C．温度降低，内能减小，压强减小 D．温度降低，内能减小，压强增大
4．柴油机与汽油机构造上的不同点之一是柴油机气缸顶部有一个( )
A．火花塞 B．喷油嘴
C．进气门 D．排气门
5．如图所示，2020年5月5日，“长征五号B”运载火箭搭载新一代载人飞船试验船首飞成功，在火箭加速升空的过程中，关于火箭搭载的飞船的能量及能量转化，下列说法正确的是（　　）
A．动能增加，重力势能不变 B．动能不变，重力势能增加
C．重力势能转化为动能 D．机械能总量增加
6．关于图甲和图乙下列说法中正确的是（　　）
A．图甲中塞子冲出时受的力为平衡力
B．图乙所示冲程能够提供动力
C．图甲中试管相对于飞出的塞子是运动的
D．图甲和图乙包含着相同的能量转化
7．下列关于四冲程内燃机的说法中正确的是（　　）
A．做功冲程中汽油机的输出功率大于柴油机
B．燃料燃烧时是内能转化为化学能
C．一个工作循环对外做功一次
D．压缩冲程中将内能转化为机械能
8．如图,烧瓶内水上方存在着水蒸气,瓶口用软木塞塞住,用小打气筒缓慢向瓶内加压,达到一定程度时塞子跳起来，瓶内出现白雾．下列说法正确的是
A．瓶内出现白雾，是因为瓶子外部温度低
B．出现白雾的过程是一个吸热的物态变化过程
C．该实验能说明气体膨胀对外做功，内能减小
D．这个实验展示了蒸汽机的工作原理
9．汽油机吸气冲程吸入气缸内的物质是（ ）
A．柴油 B．汽油和空气 C．汽油 D．空气
10．关于热机，下列说法正确的是（　　）
A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B．柴油机在吸气过程中，将柴油和空气的混合物吸入气缸中
C．汽油机在做功冲程中，进气门关闭，排气门打开
D．压缩冲程中，汽油机和柴油机压缩的物质不相同
11．下图是汽油机的四个冲程，其中属于做功冲程的是（　　）
A．B．C． D．
12．如图为一台四缸发动机，其主要技术指标如右表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，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。则下列计算不正确的是
A．该发动机在1 s内做功1.2×105J
B．单缸排量V为0.5 L
C．在每个做功冲程里，发动机做功600 J
D．在做功冲程里，燃气对活塞的压强为1.2×105Pa
13．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
14．关于下列四幅图，下列说法中不正确的是（　　）
A．甲装置在持续加热一段时间后，塞子飞出的过程中，瓶内气体内能减少
B．乙装置从打气到瓶塞跳出之前，瓶内气体和打气筒内能改变方式相同
C．丙图显示的是汽油机的做功冲程，在这个工作过程中内能不断增大
D．丁图中火箭加速上升阶段，搭载的卫星的机械能增大
二、填空题（本大题共4小题）
15．美国《大众科学》杂志评出2006—2007年度奇思妙想十大发明，其中最引人注意的是“六冲程引擎”，这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力．第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸的水．其中第五冲程相当于四冲程内燃机的_________冲程，在第六冲程中发生的物态变化是__________．请你指出该“六冲程引擎”的一个优点：_________________．
16．柴油机压缩冲程中，随着活塞的运动，气缸内空气密度不断________（选填：“增大”“减小”或“不变”），这时活塞的机械能转化为被压缩空气的________能，使其温度更高、压强更大．
17．四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_____．
18．2019年10月1日国产攻击11隐身无人机在国庆70周年阅兵中首次亮相，如图所示。机身上的隐身涂层能够吸收雷达电磁波，把电磁能转化为______（选填“机械能”或“内能”），达到“隐身”效果，配备的大功率喷气发动机能让其短距离起降，在其起飞的过程中______能转化为______能。
三、解答题（本大题共4小题，解答过程必修有必要的文字说明，公式和解题过程）
19．某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均气压为9.0×105Pa，飞轮转速为1800转/min，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），求：
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力；
（2）一个做功冲程中，燃气对活塞做的功;
（3）汽油机的功率．
20．一台四冲程汽油机，转速为2000r/min，每次做功冲程对外做功为3000J，则10min内：
(1)汽油机对外做功为多少J？
(2)这台汽油机的功率为多少kW？
21．如图甲装置所示，探究“做功改变物体内能”，该装置由圆底烧瓶、温度传感器、橡皮塞、橡皮管、打气筒等组成。向圆底烧瓶内注入适量酒精，使用打气筒向烧瓶内打气，根据传感器采集的数据，电脑处理后得到如图乙所示图象。
(1)结合乙图分析，描述打气筒打气5秒后出现的实验现象__________________；
(2)有同学认为，图乙中BC段对应发生情况与热机中做功冲程相似，请说出相似处：__________________；
(3)在用本装置进行实验时能否去掉瓶内的酒精，请判断并说明理由：__________________。
参考答案
1．B
【解析】A、甲图中软木塞飞出时，管内水蒸气的内能减少，故A错误；
B、乙图中两个压紧的铅块能吊起钩码，主要是因为分子间存在引力，故B正确；
C、丙图中活塞向下运动时，压缩气体做功，内能转化为机械能，与内燃机的压缩冲程相同，故C错误；
D、丁图中小朋友下滑时，克服摩擦做功，机械能转化为内能，故D错误．
故选B．
2．C
【解析】在汽油机一个工作循环的四个冲程中，做功冲程是对外做功的过程，实际也是内能转化为机械能的过程．故选C．
3．C
【解析】当内燃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，气体压强减小，故ABD错误，C正确。
故选C。
4．B
【解析】汽油机顶部的结构是有火花塞，柴油机顶部是喷油嘴．故选：B．
5．D
【解析】在火箭加速升空的过程中，燃料的内能转化为火箭的机械能，高度增大、速度增大，则重力势能增大、动能增大，机械能总量增加；故ABC错误、D正确。
故选D。
6．C
【解析】A．图甲中塞子冲出时，向外冲的压强大于空气中的压强，即向外的冲击力大于大气压力，故冲出时，受力不平衡，故A选项错误；
B．图乙中进气口、出气口关闭，活塞向上压，是压缩冲程，是将机械能转化为内能，故B选项错误；
C．以飞出的塞子做参照物，故试管与塞子的位置发生了改变，故试管是运动的，故C选项正确；
D．图甲中是将内能转化为机械能和乙图是将机械能转化为内能，故D选项错误。
故选C。
7．C
【解析】A．因为柴油机的压缩冲程压缩程度大，汽缸内部压强更大，所以柴油机的效率比汽油机高，故A错误；
B．燃料燃烧时是化学能转化为内能，故B错误；
C．汽油机一个工作循环包括四个冲程，只有做功冲程对外做功，因此一个工作循环做功一次，故C正确；
D．汽油机在压缩冲程中将机械能转化为内能，故D错误。
故选C。
8．C
【解析】A．瓶内出现的白雾是水蒸气遇冷液化成的小水滴，故A不符合题意；
B．瓶内出现白雾是由水蒸气液化形成的，液化放热，故B不符合题意；
C．瓶口塞子跳起来的过程中，气体对外做功，将内能转化为机械能，内能减小，故C符合题意；
D．瓶口塞子跳起来的过程中，水蒸气对塞子做功，将内能转化为机械能，能量转化情况与内燃机做功冲程相同，故D不符合题意．
9．B
【解析】四冲程汽油机的吸气冲程吸入气缸的气体是汽油和空气的混合物。
故选B。
10．D
【解析】A．汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故A错误；
B．柴油机在吸气过程中，吸入气缸的只是空气；汽油机在吸气过程中，吸入气缸的是汽油和空气的混合物，故B错误；
C．汽油机在做功冲程中，进气门、排气门关闭，高温高压燃气推动活塞向下运动，对外做功，将内能转化为机械能，故C错误；
D．压缩冲程中，汽油机压缩的是汽油和空气的混合物，柴油机压缩的是空气，它们压缩的物质不相同，故D正确为答案。
11．C
【解析】A．进气口、出气口关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，故A选项不符合题意；
B．进气口闭合，出气口打开，活塞向上运动，故是排气冲程，故B选项不符合题意；
C．进气口、出气口关闭，汽油燃烧推动活塞对外做功，是做功冲程，故C选项符合题意；
D．进气口开，出气口关闭，活塞向下，是吸气冲程，故D选项不符合题意。
故选C。
12．D
【解析】A.?W＝Pt＝1.2×105W×1s＝1.2×105J，正确；B. 单缸的排量为2.0L÷4＝0.5L，正确；
C. 转速为6000r/min,所以每秒转100圈,四缸每转2圈对外做功4次,每转1圈做功2次,所以1秒做功200次,每次做功＝1.2×105J200＝600J；D.?P＝WV＝600J0.0005m3＝1.2×106Pa，错误。故选D.
13．C
【解析】汽油机的四个冲程分别是吸气冲程，压缩冲程，做功冲程和排气冲程，所以①压缩冲程，把机械能转化为内能，也就是压缩对气体做功使其内能增大温度升高 ③是做功冲程，把内能转化为机械能．对照答案C对．
14．C
【解析】A．甲装置在持续加热一段时间后，塞子飞出的过程中，瓶内气体内能转化为机械能，内能减少，故A正确，A不符合题意；
B．乙装置从打气到瓶塞跳出之前，瓶内气体和打气筒都是通过做功的方式改变内能，故B正确，B不符合题意；
C．丙图两气门都关闭，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，内能不断减小，故C错误，C符合题意；
D．丁图中火箭加速上升阶段，搭载的卫星速度与高度增大，动能与重力势能增大，即机械能增大，故D正确，D不符合题意。
故选C。
15．做功； 液化 ；节能
【解析】
由题意可知，第五冲程相当于四冲程内燃机的做功冲程，在第六冲程中发生的物态变化是液化；“六冲程引擎”发动机具有节能环保的特点．
16．增大 内
【解析】[1]柴油机压缩冲程中，随着活塞的运动，外界对气缸内气体做功，密闭气缸内空气体积减小，由false 知道，缸内空气密度会不断增大；
[2]柴油机压缩冲程中，随着活塞运动，活塞的机械能转化为被压缩空气的内能，使其温度更高、压强更大．
17．做功 25 分子不停地做无规则运动
【解析】[1]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；
[2]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．
[3]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．
18．内能 内 机械
【解析】[1]由题意可知，机身上的隐身涂层能够吸收雷达电磁波，这一过程是把电磁能转化为内能，从而达到“隐身”效果。
[2][3]无人机配备的大功率喷气发动机属于热机，在其起飞的过程中将燃料燃烧释放的内能转化为机械能。
19．(1) 2700N；(2)135J；(3) 2025W
【解析】(1)因p=9.0×105Pa，S=30cm2=30×10-4m2，所以燃气对活塞的平均压力为：
F=pS=9.0×105Pa×30×10-4m2=2700N；
(2)一个冲程活塞移动的距离为s=50mm=0.05m，所以一个做功冲程中燃气对活塞做的功：
W=Fs=2700N×0.05m=135J；
(3)飞轮1min转动1800周，要对外做功900次，则燃气对活塞做的总功为：
W总=W×900=135J×900=121500J，
而t=1min=60s，所以汽油机的功率为：
P=false=false=2025W．
答：(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2700N；
(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功为135J；
(3)汽油机的功率为2025W．
20．(1)false；(2)50
【解析】(1) 一台四冲程汽油机，转速为2000r/min，每分钟飞轮转动2000圈，完成1000个工作循环，对外做功1000次。每次做功冲程对外做功为3000J，10min汽油机对外做功是
false
(2)这台汽油机的功率为
false
答：(1)汽油机对外做功为false；
(2)这台汽油机的功率为50kW。
21．橡皮塞弹出，瓶口冒白雾，温度传感器显示温度下降 均为气体对外做功，内能转变为机械能 能，通过温度传感器的温度变化可反映内能改变情况
【解析】(1)[1]用气筒向玻璃瓶内打气，瓶内气体压强增大，瓶内气体对塞子做功，塞子弹起瓶内气体对塞子做功，瓶内气体内能减少，温度降低，酒精蒸气放出热量，发生液化，出现白气。
(2)[2]图乙BC段气体内能减少，温度降低，塞子被试管内酒精蒸气推出，即该过程中消耗蒸气的内能，获得机械能，是将内能转化为机械能的过程，与内燃机的做功冲程相类似。
(3)[3]实验的目的是为了探究做功可以改变物体的内能，如果去掉酒精，则温度传感器可以测量瓶内空气的温度的变化，也可以完成实验探究。