第1节 热机-【新课程能力培养】2024-2025学年九年级上册物理同步练习（人教版）

九年级 人教版上册 第十四章 内能的利用 知识网络 永动机违背能量守恒定律， 不存在 内能的利用 定义： 利用内能做功的机器 热机 常见的热机 蒸汽机 内燃机 燃料的热值 物理意义： 反映不同燃料燃烧过程中放出热量多少的本领 热机的效率 定义： 用来做有用功的那部分能量， 与燃料完全燃烧放出的能量之比 能量转化： 内能转化为机械能 汽油机 柴油机 汽轮机、 喷气发动机 公式： q= Q 放 m 或 q= Q 放 V 定义： 某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比 特性： 只与燃料种类有关 单位： 焦每千克 （J/kg） 或焦每立方米 （J/m 3 ） 公式 η= Q 有 Q 放 ×100%= W 有 Q 放 ×100%（热机） η= Q 吸 Q 放 ×100%（锅炉、 灶具等） 热机中能量流向 废气带走很大部分能量 燃料未完全燃烧 机械摩擦损耗部分能量 热散失部分能量 转化为有用的能量 提高热机效率的途径 设法利用废气的能量 减少机械间的摩擦 使燃料充分燃烧 能量守恒定律 内容： 能量既不会凭空消灭， 也不会凭空产生， 它只会从一种 形式转化为其他形式， 或者从一个物体转移到其他物体， 而在转化和转移的过程中， 能量的总量保持不变 适用范围： 自然界的所有能量变化过程 应用 不同形式的能量相互转化， 但能量总和不变 022 第十四章 内能的利用 第 1 节 热 机 知识清单 1.热机 （ 1 ） 原理 ： 燃料的化学能 燃烧 内能 做功 机械能 （ 2 ） 内燃机 机 # # # # " # # # # $ 2.汽油机 （ 1 ） 构造 ： 汽缸 、 进气门 、 排气门 、 火花塞 、 活塞 、 连杆 、 曲轴等 。 （ 2 ） 冲程 ： 活塞从汽缸的一端运动到另一端的过程 ， 叫做一个冲程 。 注 ： ① 一个工作过程 → 四个冲程 → 活塞往复两次 → 曲轴飞轮转动两周 → 做功一次 ； ② 只有做功冲程提供动力 ， 吸气 、 压缩 、 排气三个冲程靠飞轮惯性完成 。 3.柴油机 柴油机与汽油机的区别 工作循环 吸气冲程 压缩冲程 做功冲程 排气冲程 示意图 进气门 打开 关闭 关闭 关闭 排气门 关闭 关闭 关闭 打开 活塞运动方向 向下 向上 向下 向上 工作过程 吸进汽油和 空气混合物 燃料混合物被压缩 ， 压强增大 ， 温度升 高 ， 内能增大 燃料燃烧 ， 产生高 温高压气体 ， 推动 活塞运动 ， 对外做功 把产生的 废气排出 能量转化 机械能 → 内能 内能 → 机械能 定义 ： 燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机 应用 ： 汽车 、 拖拉机 、 火车 、 轮船 种类 ： 汽油机 、 柴油机 项目 构造 吸入气缸的物质 点燃方式 效率 汽油机 气缸顶部有火花塞 空气和汽油混合物 点燃式 较低 柴油机 气缸顶部有喷油嘴 空气 压燃式 较高 023 九年级 人教版上册 基础巩固 达标闯关 知识点 1 热机 1. 如图所示 ， 在试管中装些水 ， 用软木塞塞住 ， 加热使水沸腾 ， 水 蒸气会把软木塞冲出 。 在这个过程中 ， 燃料的 能转化为 能 ， 通过 （ 选填 “ 热传递 ” 或 “ 做功 ”） 传给水和水蒸气 。 水蒸 气把塞子冲出时 ， 水蒸气对外 ， 水蒸气的 能转化为软 木塞的 能 。 2. 下列交通工具中 ， 利用热机获得动力的是 （ ） A. 纯电动汽车 B. 双燃料汽车 C. 电动平衡车 D. 自行车 知识点 2 汽油机 3. 如图是四冲程汽油机的工作示意图 ， 请完成以下问题 。 （ 1 ） 请写出甲 、 乙 、 丙 、 丁对应的冲程 ： 甲 ： 冲程 ； 乙 ： 冲程 ； 丙 ： 冲程 ； 丁 ： 冲程 ； 汽油机一个工作循环正确的工作顺序为 。 （ 2 ） 汽油机的一个工作循环中 ， 对外做功 次 ， 活塞往复 次 ， 飞轮转 周 。 （ 3 ） 在上面四个冲程中 ， 内能转化为机械能的是 ， 机械能转化为内能的是 。 （ 均选填 “ 甲 ” “ 乙 ” “ 丙 ” 或 “ 丁 ”） （ 4 ） 为汽车提供动力的冲程是 冲程 ， 其余冲程是靠 完成的 。 （ 5 ） 图丙中的冲程通过 （ 选填 “ 做功 ” 或 “ 热传递 ”） 的方式来改变气缸内部 气体的内能 。 若飞轮转动 120 周 ， 则对外做功 次 ， 完成 个冲程 。 4. （ 多选 ） 关于汽油机和柴油机的主要区别 ， 其中正确的有 （ ） A. 柴油机的汽缸顶部是喷油嘴 ， 汽油机的汽缸顶部是火花塞 B. 在压缩冲程结束时 ， 汽油机和柴油机均采用压燃的方式点火 C. 柴油机比汽油机笨重 ， 功率较小 D. 柴油机吸入汽缸的只是空气 ， 汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物 第 1 题图 甲 乙 丙 丁 第 3 题图 024 第十四章 内能的利用 能力提升 综合拓展 1. 如图所示 ， 图 A 、 B 、 C 、 D 是四冲程汽油机的工作示意图 ， 图 E 、 F 是演示实验的示 意图 。 B 图是 冲程 ， 与它原理相同的是 （ 选填 “ E ” 或 “ F ”） 图所示的演 示实验 。 2. 汽车已成为现代生活中不可缺少的一部分 ， 燃油汽车多采用四冲程汽油机 ， 它主要通 过 冲程获得动力 。 若汽油机 1 s 对外做功 15 次 ， 则汽油机的飞轮速度为 r/min 。 3. （ 多选 ） 如图所示是某实验小组制作的 “ 汽油机模型 ”， 将适量的汽 油喷入厚壁有机玻璃圆筒内 ， 用软木塞塞住筒口 ， 筒内底装有两根与静电电 机相连接的放电针 ， 当放电针释放电火花时 ， 软木塞冲出 。 以下说法正确的 是 （ ） A. 圆筒内的放电针相当于汽油机的火花塞 B. 燃气将软木塞冲出的过程 ， 燃气的内能不变 C. 此装置可模拟四冲程汽油机工作时的做功冲程 D. 圆筒处的软木塞相当于汽油机中的曲轴 4. （ 多选 ） 在试管中装适量的水 ， 试管口用塞子塞住 ， 用酒精灯对 试管加热 ， 如图所示 ， 加热一段时间后 ， 塞子冲了出去 。 则 （ ） A. 加热过程中 ， 酒精的化学能全部转化为水的内能 B. 塞子冲出前 ， 试管内气体压强不断变大 C. 塞子冲出时 ， 试管内气体的温度不变 D. 塞子冲出时 ， 塞子增加的机械能是由试管内气体的内能转化的 素养探究 综合实践 1. 工地上太阳暴晒的钢筋热得烫手 ， 钢筋的内能是通过 的方式增加的 。 在用切 割机切割钢筋时 ， 切割片温度急剧上升 ， 该过程中的能量转化与热机的 冲程相同 。 2. 第 40 届中国哈尔滨冰雪节于 2024 年 1 月 5 日开幕 ， 盛大的烟花秀举世瞩目 ， 燃放烟 A B C D E F 第 1 题图 软木塞 放电针 连接起电机 圆筒 第 3 题图 第 4 题图 025 九年级 人教版上册 花实质上是烟花内的火药被点燃 ， 产生高压燃气瞬间冲破纸膜的过程 ， 此过程能量转化与下 列图中热机工作循环的哪个冲程相似 （ ） 3. （ 多选 ） 如图所示的轮船 ， 动力是由柴油机提供的 ， 下列说法 正确的是 （ ） A. 轮船通过火花塞点火提供动力 B. 柴油机的压缩冲程 ， 内能增加 ， 温度升高 C. 柴油机的效率比汽油机的效率高 D. 柴油机是利用内能做功的机器 4. 如图是学校制作比赛中的作品 —— 自制蒸汽机 ， 在烧瓶瓶口的橡皮 塞上插着喷管 ， 喷管的最上端通过球形磁铁吸到铁架台上 ， 使烧瓶可以自由 转动 。 当加热至水沸腾时 ， 水蒸气会从喷嘴喷出 ， 烧瓶开始快速旋转 。 关于 这一过程 ， 下列说法正确的是 （ ） A. 水沸腾时温度不断升高 B. 烧瓶向水蒸气喷出的方向转动 C. 水蒸气喷出时对喷管做功 ， 内能减少 D. 水蒸气推动烧瓶转动相当于内燃机排气冲程 5. （ 多选 ） 如图是 19 世纪 80 年代街头巷尾经常出现的爆米花的情景 。 将玉米放入爆米 花机中加热一段时间 ， 打开机盖 ， 在机内气压的作用下 ， 机内的高温高压气体连同加工的玉 米一起喷射出来 ， 并伴随产生大量的 “ 白气 ”。 由于外界的压强迅速下降 ， 喷射出来的玉米 迅速向外扩张 ， 便被爆成爆米花 。 在这个过程中 ， 下列说法正确的是 （ ） A. 加热玉米是利用热传递的方式使其内能增大的 B. 打开机盖 ， 爆米花机内气体对外做功内能减小 C. “ 白气 ” 是爆米花机内发生汽化产生的水蒸气 D. 打开机盖时的能量转化和汽油机的做功冲程是相同的 A B C D 第 3 题图 球形磁铁 喷管 第 4 题图 第 5 题图 026 参考答案 t=t 0 +Δt=30 ℃+4.6 ℃=34.6 ℃ 。 （ 3 ） 水的比热容大 ， 相同 质量的水和其他物质比较 ， 升高相同的温度时 ， 水吸收的 热量多 ， 故用水来给烧红的铁块降温 。 22. （ 1 ） B （ 2 ） ① 盐冰 减少 ② 热传递 泡沫塑 料 ③0 第十四章 内能的利用 第 1 节 热 机 【 基础巩固 达标闯关 】 1. 化学 内 热传递 做功 内 机械 2. B 3. （ 1 ） 吸气 做功 压缩 排气 甲丙乙丁 （ 2 ） 1 2 2 （ 3 ） 乙 丙 （ 4 ） 做功 飞轮惯性 （ 5 ） 做功 60 240 4. AD 【 能力提升 综合拓展 】 1. 压缩 E 2. 做功 1800 3. AC 4. BD 【 素养探究 综合实践 】 1. 热传递 压缩 2. B 3. BCD 4. C 5. ABD 第 2 节 热机的效率 【 基础巩固 达标闯关 】 1. （ 1 ） 质量为 1 kg 的汽油完全燃烧放出的热量为 4.6× 10 7 J 相同 （ 2 ） 化学 内能 热值 （ 3 ） 烟煤 2. 6.72×10 5 1.6×10 -2 3. A 4. D 5. A 6. C 7. BC 8. 解 ： （ 1 ） Q 放 =mq 汽油 =10 kg×4.6×10 7 J/kg=4.6×10 8 J 。 （ 2 ） 由 浊= W Q 放 得 ， W=浊Q 放 =30%×4.6×10 8 J=1.38×10 8 J 。 【 能力提升 综合拓展 】 1. 9×10 5 42 2. C 3. AD 4. 解 ： （ 1 ） Q 吸 =c 水 mΔt=4.2×10 3 J/ （ kg · ℃ ） ×2 kg× （ 80 ℃ -20 ℃ ） =5.04×10 5 J 。 （ 2 ） 由 浊= Q 吸 Q 放 得 ， Q 放 = Q 吸 浊 = 5.04×10 5 J 36% =1.4×10 6 J ， q= Q 放 V 气 = 1.4×10 6 J 0.035 m 3 =4×10 7 J/m 3 。 【 素养探究 综合实践 】 1. 热值 化学 2. 2.268×10 5 7.56 3. 解 ： （ 1 ） Q 放 =m 偏二甲肼 q 偏二甲肼 =1500 kg×4.2×10 7 J/kg= 6.3×10 10 J 。 （ 2 ） 由 浊= Q 吸 Q 放 得 ， Q 吸 =30%Q 放 =30%×6.3×10 10 J=1.89× 10 10 J ， 由 Q 吸 =cmΔt ， m 水 = Q 吸 cΔt = 1.89×10 10 J 4.2×10 3 J/ （ kg · ℃ ） ×15 ℃ = 3×10 5 kg 。 第 3 节 能量的转化和守恒 【 基础巩固 达标闯关 】 1. （ 1 ） 动能 （ 2 ） 光能 （ 3 ） 内能 （ 4 ） 重力势能 （ 或动能 ） 2. 化学 机械 3. C 4. 不变 方向性 5. B 6. C 【 能力提升 综合拓展 】 1. B 2. BD 【 素养探究 综合实践 】 1. 机械 电 2. A 第十四章测试题 一 、 选择题 1. C 2. A 3. D 4. B 5. B 6. C 7. ACD 8. BCD 9. ACD 二 、 填空题 10. 不变 不可能 11. 做功 比热容 12. 热值 4.2×10 8 13. 10 做功 14. 化学 减少 15. 内 不变 16. 8.6×10 7 20% 17. 1.176×10 6 0.056 三 、 实验题 18. （ 1 ） 自下而上 （ 2 ） ① 乙 、 丙 ② 相同 加热时 间的长短 ③b 质量相等的 a 、 b 两种液体 ， 加热相同时 间时 ， b 升温较少 （ 3 ） ① 甲 、 乙 ② cm （ t 2 -t 1 ） m 1 ③ 不可 靠 ， 由于燃料很难完全燃烧部分热量会散失等因素会导致 液体吸收的热量小于燃料完全燃烧放出的热量 ， 使所测热值 偏小 四 、 综合题 19. 解 ： （ 1 ） Q 放 =m 燃油 q=1200 kg×4×10 7 J/kg=4.8×10 10 J 。 （ 2 ） 由 P= W t 得 ， W=Pt=1.5×10 7 W×1600 s=2.4×10 10 J 。 （ 3 ） 浊= W Q 放 = 4.8×１0 １0 J 2.4×10 10 J =50% 。 20. 解 ： （ 1 ） Q 吸 =cmΔt=4×10 3 J/ （ kg · ℃ ） ×5 kg× （ 100 ℃ -10 ℃ ） =1.8×10 6 J 。 （ 2 ） Q 放 =qm′=1.2×10 7 J/kg×0.5 kg=6×10 6 J ， 浊= Q 吸 Q 放 = 1.8×１0 ６ J ６×１0 ６ J =30% 。 （ 3 ） Q 放 ′=Q 吸 =1.8×10 6 J V= Q 放 q = 1.8×10 6 J 4×10 7 J/m 3 =0.045 m 3 。 21. （ 1 ） 热值 减少 （ 2 ） 化学 （ 3 ） 做功 吸收 （ 4 ） ①3.08×10 12 ②1.584×10 6 第十五章 电流和电路 第 1 节 两种电荷 【 基础巩固 达标闯关 】 1. 电荷 吸引轻小物质 2. 两 负 异 3. 同种电荷相互排斥 是否带电 正 4. D 5. D 6. A 7. B 8. 变小 电荷 9. D 10. AC 【 能力提升 综合拓展 】 1. 带电 同 排斥 2. B 3. D 4. A 5. C 6. （ 1 ） 失去 （ 2 ） 排斥 （ 3 ） 负 【 素养探究 综合实践 】 1. B 2. （ 1 ） 带电 （ 2 ） 导体 （ 3 ） 重力 带电体 能吸引轻小物体 3. 如果直接用塑料容器装运汽油 ， 汽油与容器壁摩擦 ， 会使塑料容器与汽油带上异种电荷 。 塑料是绝缘体 ， 电荷 聚集在容器上 。 当电荷聚集到一定程度时 ， 塑料容器和汽 油上的异种电荷会产生放电现象 ， 形成电火花 ， 当温度达 到汽油着火点时 ， 会引起汽油燃烧 ， 甚至爆炸 。 因此 ， 严 谨直接用塑料容器装运汽油 。 第 2 节 电流和电路 【 基础巩固 达标闯关 】 1. B A A B 2. 正电荷定向移动 正极 用电器 负极 3. 发光二极管 不发光 4. D 175