2.1 热机- 【通城学典】2024八年级物理暑期升级训练（教科版）

63 第二章　改变世界的热机 1. 热　机 1. 热机是将燃料的 能通过燃烧转化 为 能再转化为 能的装置。 2. 是最早的热机。现代热机种类繁多, 构造各异,有 、 、 、 等。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 典例1 如图所示,在试管内装一些水,用带玻璃 管的胶塞塞住,在玻璃管口放一个纸做的小叶 轮。加热试管使水沸腾,细心观察会发现 ,在此过程中是燃料的 能 转化为叶轮的 能。 就是根据 这个道理工作的。 (典例1图) 点拨:内能的利用有两个方面,一是用来加热物 体,二是用来做功。给试管中的水加热,燃料燃 烧的化学能转化成内能,这种内能传递给水,水 汽化为水蒸气,高温的水蒸气可以驱动小叶轮 转动,水蒸气自身的温度会降低,内能会减少, 转化成了叶轮的机械能。 典例2 如图所示为蒸汽机工作的原理示意图, 关于蒸汽机的工作过程中涉及的物理知识,下 列说法中正确的是 ( ) (典例2图) A. 汽缸内的蒸汽推动活塞做功,其能量的转化 过程是内能转化为机械能 B. 在燃料燃烧的时候会产生热量,这是将内能 传递给锅炉中的水 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 点拨:工作过程中能量的转化:燃料燃烧时将化 学能转化为内能,然后将内能传递给水;蒸汽机 推动活塞做功时将内能转化为机械能。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 [基础过关] 1. 如图所示,试管中的水蒸气将塞子推出的过程 中,水蒸气的 转化为塞子的机械能。 (第1题) (第2题) 2. 如图所示为世界上早期 的蒸汽汽车模型,燃料 燃烧使水温升高,水的 能增加,再转 化为汽车的 能,使汽车前进。驾驶 汽车高速行驶时,则轮胎的温度比行驶前 更 。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 3预学储备 64 3. (新疆中考)人类最早发明的热机是 ( ) A. 蒸汽机 B. 内燃机 C. 喷气发动机 D. 火箭发动机 4. 下列四种交通工具中,不用热机作为动力机 械的是 ( ) A. 自行车 B. 轮船 C. 卡车 D. 飞机 5. 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 答案讲解 6. 如图所示,下列有关这个小小蒸汽 轮机的说法,不正确的是 ( ) (第6题) A. 蒸汽的内能转化为叶轮的机械能 B. 酒精燃烧将内能转化为化学能 C. 装置中通过热传递的方式增加了水的 内能 D. 水吸热发生了汽化现象 7. 热机工作时,能量的转化过程是 ( ) A. 内能→化学能→机械能 B. 化学能→内能→机械能 C. 化学能→机械能→内能 D. 内能→机械能→化学能 [综合提升] 8. 请利用实验室或身边的器材,设计一种简易 的热机,将内能转化为机械能。 器 材 实验操作 安全提示 示例: 试管、带玻璃 管的胶塞、铁 架台、酒精灯、 火柴、水、纸制 小叶轮 在试管内装一 些水,用带玻 璃管的胶塞塞 住,在玻璃管口 处放小叶轮,用 酒精灯在试管 底部加热使水 沸腾,小叶轮 旋转 手不要放在玻 璃管口的上方 答案讲解 9. (本溪中考改编)2023年10月31日 8时11分,“神舟十六号”载人飞船 返回舱(如图所示)在东风着陆场成 功着陆。 (1) 返回舱刚进入大气层下落时,机械能大 小如何变化? 为什么? (2) 返回舱接近地面时反推发动机点火,反 推发动机属于喷气式发动机,反推发动机是 否属于热机? (第9题) 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(教科版)八年级 25 15min 20min×Q mΔt' = 3 4×1.26×10 5J 1kg×(55℃-20℃)=2.7×10 3J/(kg·℃)。 6. B 解析:物体A 放入甲杯后,Δt水=5℃,则它们的共 同温度为60℃-5℃=55℃,A 的温度由20℃升高到 55℃,则ΔtA=55℃-20℃=35℃,水放出的热量Q放= c水m水Δt水,A 吸收的热量Q吸=cAmAΔtA,根据热平衡方 程Q放=Q吸 可得,c水m水Δt水=cAmAΔtA,代入相关数据 得cA= 1 7× c水m水 mA ,物体B 放入乙杯后,Δt水'=10℃,它 们的共同温度为60℃-10℃=50℃,B 的温度由20℃ 升高到50℃,则ΔtB=50℃-20℃=30℃,水放出的热 量Q放'=c水m水Δt水',B 吸收的热量Q吸'=cBmBΔtB,根 据热平衡方程Q放'=Q吸'可知,c水m水Δt水'=cBmBΔtB,代 入相关数据得cB= 1 3× c水m水 mB ;A、B 两物体质量相等,即 mA=mB,所以 cA cB= 1 7 1 3 =3∶7。故B正确。 7. D 解析:时间相等时,两种液体放出的热量相等,由图 可知,乙液体的温度降低得快,甲液体温度降低得慢,根据 热量的计算公式Q放=cmΔt可知,在质量相等、初温相 同、放热也相同的情况下,谁的温度降低得快,谁的比热容 小,所以甲液体的比热容大,若甲、乙两种液体中有一种液 体是水,则一定是甲液体,故①正确;由图可知,乙液体的 初温是60℃,放热12min后乙液体的末温是20℃,乙液 体的温度降低了40℃,故②错误;由图可得,甲在12min 内由60℃降低到40℃,降低的温度是60℃-40℃= 20℃,甲液体已判断出是水,所以甲放出的热量Q放水= c水m水Δt水 =4.2×103J/(kg·℃)×0.5kg×20℃= 4.2×104J,故③错误;由③知,0~12min水放出的热量 Q放水=4.2×104J,乙液体放出的热量Q放乙=Q放水,即 c乙m乙Δt乙=Q放水,c乙×0.5kg×40℃=4.2×104J,解得 c乙=2.1×103J/(kg·℃),故④正确。故D正确。 [综合提升] 8. 8 54 解析:设最初热水和冷水的温度差为t,质量为 m0的一勺热水倒入盛有质量为m 的冷水的保温容器中, 使得冷水温度升高了6℃,冷水吸收的热量等于热水放出 的热量,即Q吸=Q放,则cm×6℃=cm0(t-6℃) ①, 然后向保温容器中倒入三勺热水,水温又上升了12℃,此 时Q吸'=Q放',即c(m+m0)×12℃=c×3m0(t-6℃- 12℃) ②,由①②得t=54℃,m=8m0;故原来保温容 器中冷水的质量是一勺热水的8倍,原来冷水比热水温度 低54℃。 9. (1) 汤放出的热量Q放=c汤m汤Δt汤=4.2×103J/(kg·℃)× 1.4kg×(97℃-82℃)=8.82×104J (2) 因为不计热 量损失,所以肉吸收的热量等于汤放出的热量,即Q吸= Q放 =8.82×104 J;肉 的 质 量 m肉 = Q吸 c肉Δt肉 = 8.82×104J 3.5×103J/(kg·℃)×(82℃-22℃) =0.42kg 10. (1) 热水放出的热量Q放=c水m(t0-t1),冷水吸收的热 量Q吸=c水m'(t1-t0');不计热损失,即热水放出的热量全 部被冷水吸收,则有Q放=Q吸,即4.2×103J/(kg·℃)× 0.2kg×(100℃-t1)=4.2×103J/(kg·℃)×0.3kg× (t1-20℃),解得t1=52℃ (2) 放入液体后,水降低的 温度Δt=52℃-44℃=8℃,水放出的热量Q放'= c水m'Δt=4.2×103J/(kg·℃)×0.3kg×8℃=1.008× 104J,液体吸收的热量Q吸'=Q放'=1.008×104J,液体升 高的温度Δt'=44℃-20℃=24℃,由Q放=cmΔt得,液体 的比热容c液= Q吸' m液Δt'= 1.008×104J 0.2kg×24℃=2.1×10 3J/(kg·℃) 第二章　改变世界的热机 1. 热 机 知识梳理 1. 化学 内 机械 2. 蒸汽机 蒸汽轮机 内燃机 喷气发动机 火箭发 动机 典例演练 典例1 小叶轮转动 化学 机械 热机 典例2 A 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 26 预学训练 [基础过关] 1. 内能 2. 内 机械 高 解析:燃料燃烧放出热量,将化学能转 化为内能,水吸收热量,水的内能增加;蒸汽通过对外做 功,再将内能转化为机械能,推动蒸汽汽车前进。汽车高 速行驶时,与地面之间有摩擦力,汽车克服摩擦力做功,机 械能转化为内能,轮胎的温度升高,这是通过做功改变了 物体的内能。 3. A 4. A 5. C 6. B 7. B [综合提升] 8. 水壶、水 在水壶中装一些水,放在炉灶上加热,水沸 腾后壶盖会被顶起 水壶中的水不要烧干了(合理即可) 9. (1) 返回舱进入大气层后,会与大气层发生剧烈摩擦, 一部分机械能转化为内能,所以返回舱的机械能会减小 (2) 反推发动机属于热机 解析:(2) 喷气式发动机工作 时,它的燃料在燃烧室内燃烧后产生高温高压的气体,这 种气体从尾部以极高的速度喷出,同时产生很大的反作用 力(即推力)。若推力与机身运动方向相同,则推动机身运 动;若推力与机身运动方向相反,则阻碍机身运动。热机 是指利用内能做功的机械,所以喷气式发动机属于热机。 因为反推发动机属于喷气式发动机,所以它也属于热机。 2. 内 燃 机 知识梳理 1. 汽缸 做功 2. 冲程 吸气 压缩 做功 排气 做功 惯性 3. 2 2 1 典例演练 典例1 A 典例2 内 机械 2 预学训练 [基础过关] 1. 80 20 40 20 压缩 比热容 2. 压缩 1800 解析:由图可知,两个气门关闭、活塞上 行,为压缩冲程;汽油机每秒对外做功15次,曲轴转30r, 活塞往复30次,则每分钟对外做功900次,曲轴转1800r, 活塞往复1800次,因此曲轴的转速为1800r/min。 3. A 解析:图甲:气门都关闭,活塞向上运行,汽缸容积 减小,是压缩冲程,将机械能转化为内能;图乙:排气门打 开,活塞向上运动,汽缸容积减小,是排气冲程,汽缸内气 体温度会下降;图丙:气门都关闭,火花塞点火,活塞向下 运行,汽缸容积增大,是做功冲程,将燃气的内能转化为机 械能;图丁:进气门打开,活塞向下运行,汽缸容积增大,是 吸气冲程;热机的四个冲程依次是吸气冲程、压缩冲程、做 功冲程、排气冲程,即丁、甲、丙、乙;在热机的四个冲程中, 只有做功冲程对外做功,其他三个冲程是靠飞轮的惯性完 成的,所以依靠飞轮惯性完成的冲程是甲、乙、丁;综上所 述,A正确,B、C、D错误。 4. B 5. D 6. A 解析:柴油机汽缸顶部有个喷油嘴,汽油机汽缸顶 部有个火花塞,故A不正确;柴油机采用压燃式点火,汽 油机采用点燃式点火,故B正确;汽油机与柴油机使用的 燃料不同,故C正确;汽油机吸入汽缸里的是汽油和空气 的混合物,柴油机吸入汽缸里的是空气,故D正确。 7. C 解析:由题知,飞轮转速是1800r/min=30r/s,因 为飞轮转动2r为一个工作循环,对外做功1次,完成4个 冲程,所以内燃机每秒曲轴转动30r,燃气对外做功15次, 完成15个工作循环,完成60个冲程。 8. C 9. A [综合提升] 10. 压缩 E 11. 做功 节约能源(合理即可) 12. B 13. B 解析:由四冲程汽油机工作过程知,完成一个工作 循环,飞轮转动2r,完成4个冲程,对外做功1次。当飞 轮1min转动1800r,即每秒钟转动30r时,完成60个冲 程,故A错误;由题可知,p=9.0×105Pa,S=30cm2= 3×10-3 m2,燃气对活塞的平均压力F=pS=9.0× 105Pa×3×10-3m2=2700N,故C错误;s=50mm= 0.05m,一个做功冲程中燃气对活塞做的功W=Fs= 2700N×0.05m=135J,故D错误;飞轮每转2r对外做 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈