第十四章 第1节 热机-【追梦之旅·大先生】2024-2025学年九年级上册物理同步训练方案(人教版)

第 1 节　 热机　 　 1. 汽油机的四个冲程分别是　 　 　 　 、　 　 　 　 、　 　 　 　 和　 　 　 　 。 　 　 　 　 冲程将机械能转化为内 能,　 　 　 　 冲程将内能转换为机械能,对外做功。 2. 汽油机吸气冲程进入汽缸的物质是 　 　 　 　 　 　 , 柴油机则是　 　 　 　 ;汽油机汽缸顶部是　 　 　 　 , 柴油机则是　 　 　 　 。 　 　 　 　 输出的功率更大。 热机 1. (2 分)(黑龙江模拟)关于热机的能量转化过 程,下列说法正确的是(　 　 ) A. 将势能转化为动能 B. 将机械能转化为化学能 C. 将内能转化为机械能 D. 主要目的是通过热传递改变内能 2. 【科技情境】 (2 分)歼- 20 战斗机,是我国自 主研发的隐形战斗机,进入世界先进战斗机 行列,它的油箱能装 10 吨燃油,歼-20 的发动 机是　 　 　 　 (选填“电动机”或“热机”),升 空过程中,燃料燃烧释放的 　 　 　 　 能转化 成机械能。 3. (8 分)(洛阳月考)如图, 把一个薄壁金属管固定在 桌角上,管里装有少量乙 醚,然后用塞子塞紧,拿一 根绳子缠在管子上,并迅速地来回拉绳子,过一 会儿可观察到塞子会被砰的一声冲开,则: (1)塞子被冲开,这是因为绳子和管壁反复摩 擦,利用　 　 　 　 的方式,使乙醚的内能　 　 　 　 ,温度　 　 　 　 ,甚至达到沸点,此过程是 把　 　 　 　 能转化为　 　 　 　 能。 (2)管里的乙醚蒸汽膨胀对塞子　 　 　 　 ,把 塞子冲出,此过程是把 　 　 　 　 能转化为 　 　 　 　 能。 汽油机 4. (2 分)近年我国混动汽车逐年增加,混动汽车 既可以用汽油也可以用电来驱动,当用汽油 驱动时,获得动力的是汽油机的(　 　 ) 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程 5. (2 分)(江苏模拟)如图为汽油机工作过程中 某个冲程的示意图,该冲程是(　 　 ) A. 吸气冲程 B. 排气冲程 C. 做功冲程 D. 压缩冲程 6. (2 分)(河南中考)在四冲程汽油机的工作过 程中,机械能转化为内能的冲程是(　 　 ) A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程 D. 排气冲程 7. (3 分) 如图所示的汽油机正处于 　 　 　 　 冲程,此过程中,汽缸内的 气体混合物的内能　 　 　 　 (填“增 大”“减小”或“不变”)。 柴油机 8. (2 分)柴油机的构造与汽油机不同点之一是 柴油机汽缸顶部有一个(　 　 ) A. 火花塞 B. 喷油嘴 C. 进气门 D. 排气门 9. (2 分)柴油机和汽油机在一个工作循环中的 四个冲程完全相同的冲程是(　 　 ) A. 压缩、排气 B. 吸气、压缩 C. 吸气、压缩、排气 D. 排气 10. (2 分)(郑州月考)柴油机在吸气冲程吸入 汽缸的是　 　 　 　 (填“空气” “柴油”或“柴 油和空气”);汽油机压缩冲程中,随着活塞 的运动,汽缸内气体密度 　 　 　 　 (填“增 大”“减小”或“不变”)。 41 识别热机的四个冲程及其能量转化 11. (2 分)为实现国家关于“碳中和”目标,某集 团研发出了一款新型汽车,其发动机工作 时,汽油味明显降低,如图是发动机工作循 环示意图,下列说法中正确的是(　 　 ) 甲 　 乙 　 丙 　 丁 A. 甲冲程是把机械能转化为内能 B. 乙冲程是把内能转化为机械能 C. 丙冲程是把机械能转化为内能 D. 丁冲程是把内能转化为机械能 12. (2 分) (湖南二模)汽车已经成为现代生活 不可缺少的一部分,汽车多数采用汽油机作 为发动机,如图是四冲程汽油机的工作循环 示意图,下列说法中错误的是(　 　 ) 甲 　 乙 　 丙 　 丁 A. 汽油机一个工作循环正确的顺序是:丁甲 丙乙 B. 甲冲程中气体内能将增大、温度升高 C. 丙冲程中存在的能量转化是:内能转化为 机械能 D. 依靠飞轮惯性完成的冲程是:乙、丙、丁 冲程 13. (2 分)一台单缸四冲程柴油机飞轮的转速是 3 600 r / min,则柴油机每秒钟(　 　 ) A. 完成 60 个循环,120 个冲程 B. 做功 30 次,活塞往复 60 次 C. 完成 60 个循环,60 个冲程 D. 做功 1 200 次,活塞往复 1 200 次 14. (2 分)(新乡模拟)对于图中所示的四幅图, 下列说法中不正确的是(　 　 ) A 　 B 　 C 　 D A. 软木塞飞出时,相当于内燃机的做功冲程 B. 两个压紧的铅块能吊起钩码,主要是因为 分子彼此进入对方 C. 活塞迅速向下运动时,相当于内燃机的压 缩冲程 D. 小朋友下滑时,机械能减小,机械能转化 为内能 15. 【生活情境】 (2 分)在国家取消燃放烟花禁 令后,许多节日、婚庆等场合,小朋友玩起一 种叫“二踢脚”的鞭炮。 传统意义上,二踢脚 指的是一种双响爆竹,它是一种传统的民俗 用品,二踢脚的工作原理是利用底部火药爆 炸时的冲击力,通过反作用力使爆竹升空。 它由两部分组成:底部的后门被堵塞不严, 使得下层火药爆炸时产生的气流能够冲开 这个出口,向上喷射,从而产生向前的推力; 同时,导火线引燃上层的密闭火药,使其迅 速燃烧并再次爆炸,完成升空的过程。 因 此,二踢脚因其两次爆炸的声音而得名。 下 列说法中错误的是(　 　 ) A. 火药燃烧,不断的喷出,相当于内燃机的 排气冲程 B. 爆竹升空时,将火药燃烧产生的内能转化 为爆竹的机械能 C. 爆竹升空是因为力的作用是相互的 D. 火药燃尽后,由于惯性鞭炮还能向上飞行 一段距离 16. (3 分)如图所示为“热风车”,点 燃蜡烛后上方的热空气推动风车 转动,转动过程中 　 　 　 　 能转 化为　 　 　 　 能,该过程中能量 转化的方式与内燃机的　 　 　 　 冲程相同。 51 2 3 ,则 ma mb = 2 3 ,C 错误;D. 如果 a、c 质量相同,a 从 T1 升 高到 T4,加热 4min,c 从 T1 升高到 T3,加热 8min,由题可 知 T1 ∶T2 ∶T3 ∶T4 = 1 ∶2 ∶3 ∶4,则 Δta Δtc = 3 2 ,Qa ∶Qc = 1 ∶2,则 Qa Qc = camaΔta ccmcΔtc ,则 ca cc = 1 3 ,D 正确。 故选 D。 4. 甲　 2. 1×103 　 【解析】时间相等时,两种液体放出的热 量相等,由图象可知,乙液体的温度降低的快,甲液体温 度降低慢;且甲、乙质量相同,根据 Q放 = cmΔt 可知,甲液 体的比热容大,则甲液体一定是水;由题知,水和液体的 质量相同,即 m水 =m乙,水和液体在相同时间内放出的热 量相等,即 Q水放 =Q乙放,则 c水 m水 Δt = c乙 m乙 Δt′,结合图 象(15min 以内)可得:4. 2×103 J / (kg·℃ )×m水 ×(60℃ - 40℃ )= c乙 m乙 × ( 60℃ - 20℃ ),解得: c乙 = 2. 1 × 10 3 J / (kg·℃ )。 5. 1. 134×105 　 27. 5　 【解析】铁块吸收的热量 Q吸 = c铁 mΔt = 0. 45× 103 J / (kg·℃ ) × 4. 2kg×(80℃ - 20℃ )= 1. 134× 105 J;将铁块投入到盛水的量热器中,达到热平衡时铁块 和水的末温度相同,设此时温度为 t,铁块放出的热量等 于水吸收的热量,即 Q水吸 = Q铁放,Q水吸 = c水 m水( t- t0水), Q铁放 = c铁 m铁( t0铁 -t),所以有 c水 m水( t-t0水)= c铁 m铁( t0铁 - t),即:4. 2× 103 J / (kg·℃ ) × 1. 35kg×( t- 10℃ )= 0. 45× 103 J / (kg·℃ )×4. 2kg×(80℃ -t),解得 t= 27. 5℃ 。 6. 解:(1)40℃ (2)水吸收的热量:Q吸 = cm( t-t0 ) = 4. 2×10 3 J / (kg·℃ ) ×0. 5kg×(40℃ -20℃ )= 4. 2×104 J; (3)牛奶放出的热量等于水吸收的热量,即 Q放 = Q吸 = 4. 2× 104 J,由 Q放 = cm ( t0 - t) 得, c牛奶 = Q放 m牛奶( t0 ′-t′) = 4. 2×104 J 0. 4kg×(80℃ -40℃ ) = 2. 625×103 J / (kg·℃ )。 追梦第十三章章末复习 1. A　 【解析】A. 尘土在风中飞舞属于机械运动,A 错误。 故选 A。 2. (1)在不停地做无规则运动　 不能　 (2)热　 温度 3. D　 【解析】A. 热量是一个过程量,不能说含有热量,A 错误;B. 物体的内能与温度、质量、状态等都有关,物体 的温度不变,物体的内能不一定不变,如晶体熔化,B 错 误;C. 物体的内能与机械能没有关系,同一个物体的机 械能增加,其内能不一定增加,C 错误;D. 内能小的物 体,可能温度高,所以它可能将热量传递给内能大的物 体,D 正确。 故选 D。 4. B　 【解析】敲打铁钉时,铁钉温度升高,内能增大,属于 用做功的方式改变物体的内能,B 错误。 故选 B。 5. 增加　 加快　 6. 减小 　 增大　 做功 7. C　 【解析】比热容是物质本身的一种特性,物质的比热 容只跟物质的种类和状态有关,与物质质量、温度高低、 吸收或放出热量的多少均无关。 故选 C。 8. B　 【解析】AB. 甲、乙质量和吸收热量相等,由 c = Q mΔt 知,温度变化大的比热容小,A 错误,B 正确;C. 由于不 知温度变化量,所以无法判断甲、乙的比热容大小,C 错 误;D. 如果甲、乙的比热容大小相同,在吸收相同热量 时,变化的温度可能是相等的,D 错误。 故选 B。 9. (1)相同　 (2)加热时间　 (3)甲　 比热容 (4)天平　 (5)A 10. 解:由图象可知,该物质 10min 升高温度:Δt = 50℃ - 20℃ = 30℃ ,由 Q吸 = cmΔt 得,该物质的比热容:c = Q吸 mΔt = 7. 2×10 3 J 0. 1kg×30℃ = 2. 4×103 J / (kg·℃ )。 11. C　 【解析】 A. 由表格中的数据可知,铁的比热容为 0. 46×103 J / (kg·℃ ),它表示质量为 1kg 的铁温度每升 高 1℃所吸收的热量是 0. 46×103 J,A 错误;B. 1kg 的煤 油从 15℃ 降低到 10℃ 温度变化 5℃ ,从 50℃ 升高到 55℃温度变化 5℃ ,由 Q= cmΔt,可知它们放出的热量和 吸收的热量是相同的,B 错误;C. 由表中数据可知,煤 油和水密度之比 ρ煤油 ∶ρ水 = 0. 8×10 3 kg / m3 ∶1×103 kg / m3 = 4 ∶5;已知煤油和水体积之比 V煤油 ∶V水 = 2 ∶1,由 m= ρV 可得质量之比为 m煤油 ∶m水 = ρ煤油 V煤油 ∶ ρ水 V水 = (4× 2) ∶ (5×1)= 8 ∶5;已知吸收热量之比 Q煤油 ∶Q水 = 12 ∶5,其比 热容之比 c煤油 ∶c水 = 2. 1×10 3 J / (kg·℃ ) ∶4. 2×103 J / (kg ·℃ )= 1 ∶ 2;由 Q吸 = cmΔt 可得升高温度之比 Δt煤油 ∶ Δt水 = Q煤油 c煤油 m煤油 ∶ Q水 c水 m水 = 12 1×8 ∶ 5 2×5 = 3 ∶1,C 正确;D. 因为 铜的比热容小于铁的比热容,吸收相同的热量后,铜块 的温度升高的快;因为铁块和铜块的初温相同,所以铜 块升高的温度更多,末温更高,则相互接触时,内能将 从温度高的铜块转移到温度低的铁块,D 错误。 故 选 C。 12. 解:(1)由 Q放 = cmΔt 得,该液体的比热容 c液 = Q放 m液 Δt = 3×104 J 0. 5kg×30℃ = 2×103 J / (kg·℃ ); (2)由题意可得,铁球吸收热量 Q吸 =Q放 ×60% = 3×10 4 J ×60% = 1. 8× 104 J,由 Q吸 = cmΔt 得,铁球升高的温度: Δt′= Q吸 c铁 m铁 = 1. 8×10 4 J 0. 45×103 J / (kg·℃ )×2kg = 20℃ 。 第十四章　 内能的利用 第 1 节　 热机 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　　 　 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　 　 　【知识清单】1. 吸气冲程　 压缩冲程　 做功冲程　 排气冲 程　 压缩　 做功　 2. 汽油和空气 　 空气　 火花塞　 喷油 嘴　 柴油机 1. C　 【解析】热机是把燃料燃烧时释放的内能转化为机械 能的装置,故选 C。 2. 热机　 内 3. (1)做功　 增大　 升高　 机械　 内 (2)做功　 内　 机械 4. C　 【解析】四冲程汽油机工作时,只有在做功冲程中将 燃料燃烧释放的内能转化为机械能,为汽油机工作提供 动力,其它三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的。 故 选 C。 5. D　 【解析】由图可知,进气门和排气门都是关闭的,活塞 上行,因此是压缩冲程,压缩冲程中机械能转化为内能。 故选 D。 6. B　 【解析】四冲程汽油机工作过程中,压缩冲程是活塞 压缩汽缸内气体做功过程,即机械能转化为内能的过 程,故选 B。 7. 做功　 减小　 【解析】由图可知,汽油机的进气门和排气 门都是关闭的,火花塞产生电火花,活塞下行,可以判断 汽油机正处于做功冲程;做功冲程中内能转化为机械 能,汽缸内气体混合物的内能减小。 8. B　 【解析】在构造上,汽油机与柴油机的不同处是汽油机 汽缸顶部是火花塞,柴油机的汽缸顶部是喷油嘴,故选 B。 9. D　 【解析】吸气冲程中,汽油机吸入的是汽油和空气的 —3— 混合气体,柴油机吸入的只有空气,所以吸气冲程不同; 柴油机比汽油机压缩程度高,所以压缩冲程不同;做功 冲程中,汽油机为点燃式点火,柴油机为压燃式点火,所 以做功冲程也不同;排气冲程中,都是将废气排出,此过 程完全相同;故完全相同的冲程为排气冲程。 故选 D。 10. 空气　 增大　 【解析】柴油机在吸气冲程中吸入汽缸的 是空气;汽油机压缩冲程中,活塞压缩汽缸内气体,汽缸内 空气质量不变,体积减小,由 ρ = m V 可知汽缸内气体密度 增大。 11. A　 【解析】A. 甲图:气门都关闭,活塞向上运行,汽缸 容积减小,是压缩冲程,将机械能转化为了内能,A 正 确;B. 乙图:排气门打开,活塞向上运动,汽缸容积减 小,是排气冲程,没有能量转化的过程,B 错误;C. 丙 图:气门都关闭,火花塞点燃,活塞向下运行,汽缸容积 增大,是做功冲程,将内能转化为了机械能,C 错误;D. 丁图:进气门打开,活塞向下运行,汽缸容积增大,是吸 气冲程,没有能量转化的过程,D 错误。 故选 A。 12. D　 【解析】甲图: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,气体内能增 大,温度升高,B 正确;丙图:气门都关闭,活塞向下运 行,汽缸容积增大,是做功冲程,将内能转化为机械能, C 正确;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,即图中一个工作循环正确顺序是丁 甲丙乙,A 正确;在热机的四个冲程中,只有做功冲程 做功,其他三个冲程是靠飞轮的惯性完成的,依靠飞轮 惯性完成的冲程是:甲、乙、丁冲程,D 错误。 故选 D。 13. B　 【解析】已知飞轮转速为 3 600r / min = 60r / s,因一个 工作循环四个冲程活塞往复 2 次,飞轮转动 2 周,做功 1 次,所以,该柴油机 1s 完成 30 个循环,30× 4 = 120 个 冲程,对外做功 30 次,活塞往复 60 次,故选 B。 14. B　 【解析】A. 图中软木塞飞出时,管内水蒸气对木塞 做功,相当于内燃机的做功冲程,A 正确;B. 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, B 错误;C. 图中,活塞向下运动,压缩空气做功,机械能 转化为内能,温度升高,硝化棉被点燃,发生的能量转 化与汽油机的压缩冲程相同,C 正确;D. 图中小朋友下 滑时,克服摩擦做功,机械能转化为内能,D 正确。 故 选 B。 15. A　 【解析】A. 火药燃烧,不断的喷出,内能转化为机械 能,相当于内燃机的做功冲程,A 错误。 故选 A。 16. 内　 机械　 做功 第 2 节　 热机的效率 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【知识清单】1. 热值　 焦每千克　 J / kg 2. 效率 1. D 2. B　 【解析】ABC. 燃料的热值只与燃料的种类有关,与燃 料的燃烧情况、燃料的质量无关,AC 错误,B 正确;D. 煤 油的热值比酒精大,意思是在质量相同时煤油完全燃烧 放出的热量比酒精多,D 错误。 故选 B。 3. (1)B　 A　 (2)质量　 燃料的质量 (3)煤油　 甲杯中水温升高的多　 (4)a 4. C 5. B　 【解析】A. 用热值大的燃料,完全燃烧相同燃料可以 放出更多的热量,但用来做有用功的能量不一定多,用 来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量的比值 不一定大,热机效率不一定高,A 错误;B. 热机效率是指 热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出能量的 比值,所用燃料的化学能转化成热机的机械能越多,效 率越高,B 正确;C. 热机在工作时不可避免的要克服机 械部件间的摩擦做额外功,机械效率不可能达到 100%, C 错误;D. 汽油机和柴油机是内燃机,由热机的特点可 知,汽油机的效率低于柴油机的效率,由于蒸汽机的燃 料是在机器的外部燃烧,热损失最多,效率最低,D 错 误。 故选 B。 6. 25　 8. 6×107 　 【解析】单缸四冲程柴油机,飞轮转 2 圈, 发生一个循环,对外做功一次,此四冲程柴油机飞轮转 速为 3 000r / min = 50r / s,则对外做功50 2 = 25 次,5kg 柴油 燃烧释放的热量 Q总 =mq柴油 = 5kg×4. 3×10 7 J / kg = 2. 15× 108 J,转化的机械能:W机械 = 2. 15×10 8 J×40% = 8. 6×107 J。 7. D　 【解析】热机的效率是用来做有用功的能量与燃料完 全燃烧放出的能量之比。 A. 做相同的功,所用的时间与 热机效率无关,A 错误;B. 在相同时间内,消耗的汽油的 多少与热机效率无关,B 错误;C. 消耗同样多的汽油,因 为甲的热机效率比乙高,所以甲做的有用功比乙多,C 错 误;D. 甲的效率高,则做同样多的有用功,甲消耗的汽油 少,D 正确。 故选 D。 8. B　 【解析】它们之间的效率之比是: η甲 η乙 = W甲 Q甲 W乙 Q乙 = W甲 m甲 q W乙 m乙 q = W甲 m乙 W乙 m甲 = 6×3 5×4 = 9 10 。 故选 B。 9. (1)④比较燃料完全燃烧后,水升高的温度 Δt (2)水升高的温度 (3) c水 m1( t2 -t1 ) m2 　 偏小　 加热过程中存在热量散失 (4)消耗燃料的质量　 【解析】(1)比较不同燃料的热值 的实验时,应控制燃料的质量相同;燃料燃烧相同时间, 所燃烧的燃料的质量不一定相同,所以步骤④需要修 改;(3)水吸收的热量 Q吸 = cmΔt = c水 m1( t2 - t1),燃烧酒 精放出的热量 Q放 = Q吸 = c水 m1( t2 - t1),酒精的热值 q = Q放 m2 = c水 m1( t2 -t1) m2 ;酒精燃烧放出的热量不可能完全被 水吸收,在加热过程中存在热量散失,所以用水吸收热 量来计算酒精的热值与资料中酒精的热值相比,结果要 偏小。 10. 解:(1)由 ρ= m V 可得,热水器中水的质量: m= ρV= 1×103 kg / m3 ×200×10-3 m3 = 200kg, 水吸收的热量: Q吸 = cmΔt= 4. 2×10 3 J / (kg·℃ ) ×200kg×(50℃ - 20℃ ) = 2. 52×107 J; 由题知,Q放 =Q吸 = 2. 52×10 7 J,由 Q放 = Vq 可得,需要燃 烧天然气的体积:V天燃气 = Q放 q = 2. 52×10 7 J 8. 4×107 J / m3 = 0. 3m3 ; (2)10h 太阳能热水器吸收的太阳能: Q总 = 1. 68×10 6 J / (m2 ·h) ×3m2 ×10h = 5. 04×107 J,该太 阳能热水器的能量转化效率: η = Q吸 Q总 = 2. 52×10 7 J 5. 04×107 J = 50%。 专题　 热值、热机效率的有关计算 1. 2. 4×1018 　 8×1010 　 【解析】由题意可得,生活垃圾全部 焚烧放出的热量:Q放 = 1. 5 × 10 10 J / t × 1. 6 × 108 t = 2. 4 × 1018 J;根据题意可知,煤炭完全燃烧放出的热量 Q放 ′ = Q放 = 2. 4×10 18 J,由 Q放 =mq 可得需要完全燃烧煤炭的质 —4—