第2章　改变世界的热机 课件 2024-2025学年物理教科版九年级上册

第2章　改变世界的热机 一、选择题(110题为单项选择题,每题3分,1112题有一个或两个选项符合题目要求,全部选对得4分,部分选对得2分,有错选的得0分,共38分) 1.以下机械属于热机的是(　D　) A.杠杆 B.斜面 C.洗衣机 D.汽油机 2.下列关于减小大气污染的主要措施中不正确的是 (　B　) A.普及天然气和煤气的使用 B.淘汰热机 C.采用集中供热 D.改进燃烧设备,加装消烟除尘装置 3.如图所示,表示四冲程内燃机工作时各冲程的示意图,它们正确的排列顺序为 (　D　) A.丙、丁、乙、甲 B.乙、丁、甲、丙 C.乙、甲、丁、丙 D.甲、丁、乙、丙 4.单缸四冲程内燃机工作时,依靠飞轮惯性来完成的是 (　D　) A.只有吸气和压缩两个冲程 B.只有压缩和排气两个冲程 C.只有排气和吸气两个冲程 D.有吸气、压缩和排气三个冲程 5.内燃机在做功冲程中,高温气体迅速膨胀而做功,此时气体的温度和内能的变化情况是(　A　) A.温度降低,内能减小 B.温度不变,内能不变 C.温度升高,内能增大 D.温度降低,内能增大 6.如图所示,用酒精灯加热试管里的水,产生的水蒸气将试管塞冲向空中。在这个过程中,相当于下列四冲程汽油机的哪个冲程(　C　) 7.关于热机的效率,下列说法中正确的是(　C　) A.热机所用的燃料越多,效率越高 B.热机的功率越大,效率越高 C.做同样多的有用功,消耗的燃料越少,效率一定越高 D.热机的效率是热机性能的唯一指标 8.如图为某种四冲程内燃机工作过程的一个冲程,下列说法正确的是(　B　) A.这是一台柴油机 B.该冲程是内燃机的吸气冲程 C.该冲程正把内能转化为机械能 D.该冲程正把机械能转化为内能 9.甲、乙两台汽油机,甲的效率比乙高,则(　C　) A.甲每秒钟做的功比乙每秒钟做的功多 B.甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少 C.消耗同样多的汽油,甲做的有用功比乙做的有用功多 D.做同样多的有用功,甲消耗的汽油比乙消耗的汽油多 10.某四冲程汽油机的转速是1 500 r/min,那么1 min里,该汽油机的冲程数和燃气做功次数分别是 (　C　) A.3 000个,6 000次 B.6 000个,3 000次 C.3 000个,750次 D.750个,3 000次 11.汽油机和柴油机的主要不同点是(　AC　) A.在构造上汽油机汽缸顶部有火花塞,而柴油机的汽缸顶部有喷油嘴 B.在吸气冲程中汽油机吸入汽缸的是汽油,柴油机吸入汽缸的是柴油 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.一个工作循环中,汽油机的活塞往复运动2次,而柴油机的活塞往复运动1次 12.某单缸汽油发动机汽缸的活塞面积是120 cm2,做功冲程中活塞移动的距离是30 cm,气体的平均压强是5×105 Pa,飞轮的转速是1 200 r/min,油的热值是4.6×107 J/kg,每次做功耗油0.2 g,则下面分析正确的是(　BD　) A.该汽油机每秒对外做功5次 B.气体一次膨胀对活塞做的功是1800 J C.该汽油机的功率是9 kW D.若每次做功过程中汽油的90%完全燃烧,每次汽油燃烧放出的热量是8.28×103 J 二、填空题(每空2分,共26分) 13.如图所示是世界上最老的家庭蒸汽车,燃料燃烧使水温度升高,水的　内　能增加,再转化为汽车的　机械　能。 14.如图所示,在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花,快速压塞,可观察到棉花着火燃烧,此过程中活塞对筒内气体做功,气体的内能　增加　,这与四冲程汽油机的　压缩　冲程的能量转化相同。某台汽油机飞轮的转速为2 400 r/min,在1 min 内,汽油机完成　1 200　个工作循环。 15.菲菲家的下水道堵了,爸爸用固体疏通剂进行疏通。具体操作是:先将适量的疏通剂倒入下水道,再缓慢加入清水,疏通剂与水发生化学反应生成高温高压气体,通过高温高压气体的膨胀将管道疏通。在高温高压气体膨胀将管道疏通的过程中,能量的转化情况是　内能转化为机械能　,这个过程相当于四冲程汽油机的　做功　冲程。 16.汽油机四冲程中将机械能转化为内能的是　压缩　冲程。某汽油机在一次工作中消耗了2 kg汽油,对外做功2.3×107 J,则汽油机的效率是　25%　(汽油的热值为4.6×107 J/kg)。 17.柴油机是工农业生产中常用的热机,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　6.6×107　J,这些热量通过柴油机的转化能对外做有用功　1.98×107　J。(柴油的热值为3.3×107 J/kg) 18.目前,“节能减排”已引起全球的关注。大多数家用汽车的发动机均为汽油机,它把汽油燃烧产生的内能部分转化成机械能,再通过传动机构将动力传给车轮使汽车行驶。一辆家用汽车以某一速度在平直路面上匀速行驶100 km,消耗汽油10 L,若这些汽油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动汽车做有用功。这些汽油完全燃烧放出的热量为　3.22×108　J,这辆汽车以该速度匀速行驶时受到的阻力为　966　N。(已知所用汽油的热值为4.6×107 J/kg,密度为0.7×103 kg/m3) 三、计算题(共36分) 19.(10分)已知某型号的载重汽车在一段平直的高速公路上匀速行驶9.6×103 m,所用时间是8 min,消耗燃油2.4 kg(假设燃油完全燃烧),汽车发动机在这段时间内的功率为6×104 W。若燃油的热值为3×107 J/kg。求: (1)汽车行驶过程中的牵引力; 解:(1)汽车的速度:v===20 m/s 则汽车行驶过程中的牵引力:F===3×103 N (2)汽车发动机的效率。 (2)汽车行驶过程所做的功: W=Pt=6×104 W×8×60 s=2.88×107 J 燃油完全燃烧放出的热量: Q放=mq=2.4 kg×3×107 J/kg=7.2×107 J 故汽车发动机的效率: η=×100%=×100%=40% 20.(12分)汽车在行驶中由于路况和车速的不同,发动机(汽车的发动机实际上是一个热机)的实际功率也不同,通常情况下实际功率要小于它的最大功率。如下表是某型号轿车的相关数据: (某标号汽油的密度约为0.8×103 kg/m3,热值约为4.5×107 J/kg) 发动机最大功率 30 kW 百公里油耗(100 km/h匀速行驶) 6 L(某标号汽油) 最大车速 170 km/h 若该轿车以100 km/h的速度匀速行驶,则: (1)该轿车行驶1 h消耗的汽油是多少千克? 解:(1)百公里消耗汽油的体积:V=6 L=6×10-3 m3 则该轿车行驶1 h消耗的汽油的质量: m=ρV=0.8×103 kg/m3×6×10-3 m3=4.8 kg (2)该轿车发动机的效率是30%,发动机的实际功率是多少瓦? (2)汽车行驶1 h,汽油完全燃烧放出的热量: Q放=mq=4.8 kg×4.5×107 J/kg=2.16×108 J 则发动机做的有用功: W有=ηQ放=30%×2.16×108 J=6.48×107 J 故发动机的实际功率:P实===1.8×104 W- 21.(14分)如图所示,某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30 cm2,汽缸容积为150 mL;满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105 Pa,飞轮1 min转动1 800 r,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦),若1 min消耗汽油10 g,汽油的热值为4.5×107 J/kg,求: (1)满负荷工作时,做功冲程燃气对活塞的平均压力F; 解:(1)满负荷工作时,做功冲程燃气对活塞的平均压力: F=pS=9.0×105 Pa×30×10-4 m2=2 700 N (2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功W; (2)汽缸容积: V=150 mL=150 cm3=1.5×10-4 m3 一个做功冲程中燃气对活塞做的功: W=Fl=pSl=pV=9.0×105 Pa×1.5×10-4 m3=135 J (3)燃气对活塞做功的功率P; (3)因为飞轮每转两圈对外做功一次,所以飞轮1 min转动1 800 r,对外做功900次。 则燃气对活塞做的总功: W总=900×W=900×135 J=1.215×105 J 故燃气对活塞做功的功率:P===2 025 W (4)该汽油机的效率 (4)1 min消耗汽油完全燃烧释放的热量: Q放=mq=10×10-3 kg×4.5×107J/kg=4.5×105 J 故该汽油机的效率: η=×100%=×100%=27% $$