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

沪粤版九年级第十二章12.4热机与社会发展习题精练
一、单选题
关于热机，下列说法错误的是(????)
A. 热机性能好坏的重要标志之一是热机效率
B. 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
C. 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
D. 在压缩冲程中内燃机将机械能转化为内能
汽油机和柴油机的主要不同点是(????)
A. 在构造上，汽油机气缸顶部有喷油嘴，而柴油机的气缸顶部有火花塞
B. 在吸气冲程中汽油机吸入气缸的是汽油，柴油机吸入气缸的是柴油
C. 在压缩冲程末汽油机用点燃式点火，而柴油机采用的是压燃式点火
D. 在压缩冲程中汽油机气缸内温度比柴油机里的高
柴油机和汽油机的工作过程有所不同，它们的区别在哪些冲程(????)
A. 吸气冲程、排气冲程 B. 压缩冲程、做功冲程、排气冲程
C. 压缩冲程、排气冲程 D. 吸气冲程、压缩冲程、做功冲程
热机的大量使用，在给人类社会带来进步的同时，使人类的生存也受到了威胁。下列关于热机和环境保护的说法中正确的是(????)
A. 热机的效率是描述热机性能的重要指标
B. 当前热机的效率可以达到100%
C. 汽车排出的尾气越浓，汽油机的效率越高
D. 热机是通过燃料的燃烧获取化学能并转化为机械能的装置
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
如图所示是汽油机工作的示意图，下列说法正确的是(????)
A. 图中表示的是做功冲程，汽缸内气体的内能减少，温度降低
B. 图中表示的是做功冲程，汽缸内气体的内能增加，温度升高
C. 图中表示的是压缩冲程，汽缸内气体的内能减少，温度降低
D. 图中表示的是压缩冲程，汽缸内气体的内能增加，温度降低
火箭是用液态氢作为燃料的，这是因为液态氢具有的优点是(????)
A. 密度较小 B. 比热容较大 C. 易燃烧 D. 热值较高
下列有关火箭的说法中错误的是(????)．
A. 火箭最早起源于我国宋代，是热机的一种
B. 目前大多数空间运载火箭都是液体火箭
C. 火箭是空间飞行器的一种
D. 火箭由于带有燃料和氧化剂，所以工作时能在空气稀薄的高空和太空飞行
甲、乙两台内燃机，甲的效率为35%，乙的效率为25%，这两个数据表示(????)
A. 内燃机甲做的功比内燃机乙做得多
B. 内燃机甲的功率比内燃机乙的功率大
C. 在相同时间内内燃机甲燃烧的燃油比内燃机乙多
D. 在消耗相同的燃油时，内燃机甲做的有用功比内燃机乙做的有用功多
一辆无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9?km，用时5?min?45?s，消耗燃油1.5?kg，已知汽车的牵引力是2000?N，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20?km/?? 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30?kW? 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
二、填空题
如图是国庆阅兵式上我国首次亮相的高超音速导弹DF?17，该导弹采用火箭动力助推火箭。助推火箭的发动机??????????热机(选填“属于”或“不属于”)；弹头飞行过程中温度升高，发生的能量转化是：??????????。
某内燃机运行时各种能量损耗大致为：气缸散热损失占25%，废气带走的能量占30%，摩擦等机械损耗占10%，则它的机械效率为??????????。已知某型号柴油机的效率是30%，在柴油机内完全燃烧2?kg柴油能放热??????????J，这些热通过该柴油机的转化，能对外做有用功??????????J。(柴油的热值为4.3×107J/kg)
在四冲程汽油机的一个工作循环中，内能转化为机械能的是??????????冲程，其他三个冲程都是靠飞轮的??????????来完成的。
现代火箭的特点是??????????．??????????火箭可以作为星际航行的运载工具．火箭的输送系统按时按量地把??????????和??????????输送到燃烧室中，最初是用??????????点燃，产生高温、高压气体，随后就可自行工作．
三、实验探究题
如图甲是一枚简单的液体燃料火箭结构图，小明所在班级以“火箭中的科学奥秘”为主题开展了系列活动．
(1)模拟火箭升空的原理：三组同学分别进行了下列活动，其中现象产生的原理与火箭升空相同的有________________(填序号)．
A.取下夹子
B.A同学推B同学
C.磁铁吸引回形针
(2)为了验证火箭顶部圆锥形能减少摩擦，某同学利用不吸水、硬质的纸张，制成等质量、密封的圆锥体和长方体，在同一高度让两者同时自由下落，如图乙所示．
①为比较两者所受摩擦力的大小，他们需观察______________________________________________________________________________．
②为使实验效果更明显，下列措施可行的是_________．
A.在更高处让两物体自由下落
B.用木头替代纸张进行实验
C.让两物体在水中自由上浮
随着经济的发展，汽车己成为人们常用的交通工具，截至2020年9月，全国机动车保有量达3.65亿辆，其中汽车保有量2.75亿辆。某物理小组的同学在社会实践活动中，通过实际调查和网上查询，绘制了一辆某种型号汽车在额定功率下行驶时单位时间的能量流向图，请你参与讨论有关问题。
(1)根据图中的能量流向，该轿车行驶时造成的能量损耗最主要的是??????????。
(2)汽油机是汽车的“心脏”，一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是1?800?r/min，此汽油机每秒钟完成??????????个做功冲程，其中??????????冲程将机械能转化为内能。
(3)若将机器转化有用功的能量与输入发动机的能量的比值定义为“能量转化效率”，由图中提供的数据可得，该轿车的能量转化效率为??????????。(保留三位有效数字)
(4)一辆使用汽油为燃料的小汽车，在路面水平的高速公路上以100?km/?的速度匀速行驶时，百公里油耗为8?L，发动机的效率为25%。设汽车通过50?km的路程。汽油的密度ρ=0.75×103kg/m3，汽油热值为q=4.5×107J/kg。该路段上消耗的汽油完全燃烧释放的热量是??????????J，该路段上发动机给汽车行驶提供的牵引力为??????????N。
(5)对减少汽车行驶中的能量损耗，就你所知，提出一条建议：??????????。
小明家买了一辆以汽油为燃料的小汽车，如图所示。经查阅资料，小明了解到以下信息：“该车若以80km/?的速度匀速行驶时，发动机的牵引力为1000N，百公里油耗：10L/100km”。(百公里油耗是指汽车行驶100km，需要消耗10L汽油。)
已知：汽油密度ρ=0.7×103kg/m3，汽油热值q=4.6×107J/kg。请你运用所学过的知识解答下列问题：
(1)完全燃烧10L汽油所放出的热量是多少J？
(2)该车以80km/?的速度匀速行驶时，它的发动机效率是多少？(结果保留整数位)
? ? ? ?单缸四冲程汽油机工作原理：汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在吸气冲程中被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生内能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机一个工作循环在包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。
科学家在四冲程发动机的基础上发明了“六冲程引擎”发动机。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。“六冲程引擎”发动机的优点是环保、效率高。
? ? ? ?工程师还制造了四缸四冲程汽油机。制造时通过连杆把四个四冲程汽油机的活塞连在一根曲轴上如图所示。四缸四冲程汽油机分为两种：一种是同步汽油机，一种是异步汽油机。同步汽油机，四个汽缸在同一时间都是做的相同工作：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。异步汽油机，各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，其他三个汽缸分别做吸气、压缩和排气工作。
Q 195型汽油机的部分技术规格如下表所示
汽缸数
单缸排量
额定功率
转速
燃气气压
1
0.5×10?3m3
2400R/min
5×106Pa
其中，“额定功率”是指汽油机正常工作时对外所做机械功的功率；“单缸排量”是活塞从上止点到下止点所扫过的容积。“燃气气压”是指汽油机在做功冲程中燃气对活塞的平均压强。
(1)汽油机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将内能转化为______能。
(2)“六冲程引擎”，中第五冲程相当于四冲程热机的______。
(3)有关四缸四冲程同步汽油机和异步汽油机说法正确的是______
A.四缸四冲程同步汽油机，飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功
B.四缸四冲程异步汽油机，四个汽缸在同一时间都是做的相同工作
C.若每个汽缸做功功率相同，同步汽油机的平均功率大于异步汽油机平均功率
D.异步机各汽缸的做功冲程错开，机械能输出更平稳
(4)在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV，式中p表示燃气对活塞的平均压强，则单缸Q 195型汽油机的额定功率______W(不考虑机械能的损失)
答案和解析
1.【答案】C
【解析】?解：柴油机的效率比汽油机的效率高，是因为柴油机损失的能量较少，并不是因为柴油的热值高。故选C。
2.【答案】C
【解析】略
3.【答案】D
【解析】略
4.【答案】A
【解析】略
5.【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
6.【答案】A
【解析】解：分析题图可知，此时火花塞产生电火花，引燃汽缸内的燃气，高温高压气体对活塞做功，使得活塞向下运动，即是做功冲程，该过程汽缸内气体的内能减少，转化成活塞的机械能，所以是汽缸内气体本身的内能减小，温度降低，故选A。
7.【答案】D
【解析】略
8.【答案】C
【解析】略
9.【答案】D
【解析】甲内燃机的效率高于乙内燃机的效率，说明消耗相同的燃油，甲内燃机做的有用功多；或者做相同的有用功，甲消耗的燃油少，故C错误，D正确。做功多少和功率的大小以及热机的效率没有关系，故A、B错误。
10.【答案】D
【解析】解：?①汽车的行驶速度v=st=6.9km(5×60+45)×13600h=72km/h，故①错误；②消耗的燃油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=1.5?kg×4.6×107?J/kg=6.9×107?J，故②正确；③该汽车牵引力所做的功：W=Fs=2×103?N×6.9×103?m=1.38×107?J，该汽车牵引力所做功的功率：P=Wt=1.38×107J(5×60+45)s=40000W=40kW，故③错误；④该汽车发动机的效率：η=WQ放=1.38×107J6.9×107J=20％，故④正确。
11.【答案】?是?
机械能转化为内能
【解析】解：火箭发动机工作时向后高速喷出气体，从而获得前进的动力，燃料在气缸内部燃烧，属于热机；DF?17弹头飞行过程中，弹头克服摩擦做功，将机械能转化成内能，导致温度升高。
12.【答案】35%?
8.6×107?
2.58×107?
【解析】略
13.【答案】做功?
惯性??
【解析】解：四冲程汽油机工作时，只有在做功冲程中会将汽油燃烧产生燃气的内能转化为机械能，为汽油机工作提供动力，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的。
14.【答案】功率巨大
多级
燃料
氧化剂
电火花
【解析】略
15.【答案】(1)A、B
(2)①两物体着地的先后(比较着地时间等合理答案均可)
②A、C
【解析】略
16.【答案】(1)排放废气损耗和散热器的损耗；
(2)15；压缩；
(3)12.7%；
(4)1.35×108；675
(5)给机器加润滑油，减少有害摩擦
【解析】
解：(1)从能量流程图上可以读出，该轿车行驶时造成的能量损耗最主要的是排放废气损耗和散热器的损耗?。
(2)一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是1800r/min，则该汽油机每秒的转速为30r/s；
曲轴每转两圈对外做一次功，则该汽油机每秒对外做功次数为15次；
做一次功有四个冲程，15次功有15×4=60个冲程；
其中压缩冲程将机械能转化为内能；
(3)轿车的能量转化效率为η=W有用W输入×100%=1×104J7.9×104J×100%=12.7%;
(4)百公里油耗为8L，所以汽车通过50km的路程所消耗的汽油是4L，即4dm3=0.004m3，
据ρ=mV可知：
m=ρV=0.75×103kg/m3×0.004m3=3kg，
消耗的汽油完全燃烧释放的热量是：3kg×4.5×107?J/kg=1.35×108J；
此时燃烧3kg汽油所释放的热量是：
Q=mq=4.5×107J/kg×3kg=1.35×108J，
发动机的效率为25%，所以据η=WW总×100%可得：
W有=W总×η=1.35×108J×25%=3.375×107J;
据W有=Fs可知：
F=W有s=3.375×107J50000m=675N；
(5)给机器加润滑油，减少有害摩擦；改进油箱的密闭性，减少蒸发损耗；控制汽车数量；提高汽油质量；对排放的尾气进行收集、再利用等。
故答案为(1)排放废气损耗和散热器的损耗；(2)15；压缩；(3)12.7%；(4)1.35×108；675(5)给机器加润滑油，减少有害摩擦。??
17.【答案】解：(1)汽油的体积：
V=10L=0.01m3，
10L汽油质量：
m=ρV=0.7×103kg/m3×0.01=7kg，
完全燃烧10L汽油所放出的热量：
Q放=mq=7kg×4.6×107J/kg=3.22×108J，
(2)汽车行驶100km，牵引力做功：
W=Fs=1000N×100×103m=1×108J，
发动机的效率：
η=WQ放×100%=1×108J3.22×108J×100%≈31%。
答：(1)完全燃烧10L汽油所放出的热量是3.22×108J；
(2)它的发动机效率是31%。
18.【答案】(1)机械；
(2)做功冲程；
(3)D； (4)5×104