第二章 改变世界的热机 章末整合 课件 2024-2025学年物理教科版九年级上册

第二章 改变世界的热机 第二章 章末整合 1 1 ‹#› 2 内燃机 例1 如图，用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾一段 时间以后，塞子被试管内水蒸气推出。这是通过_____ （选填“做功”或“热传递”）的方式将水蒸气的内能转 做功 乙 化为塞子的机械能。图____（选填“甲”或“乙”）中汽油机的工作过程与 这一实验过程中原理是一致的。 ‹#› 3 变式1 如图是四冲程汽油机一个工作循环的四个冲程，下列是按吸气、 压缩、做功和排气冲程的顺序排列的是( ) A A.乙、丁、甲、丙 B.丙、丁、甲、乙 C.丁、丙、乙、甲 D.甲、乙、丙、丁 ‹#› 4 热机效率的概念 例2 汽油机甲的效率比汽油机乙的效率高，这说明( ) C A.甲做的有用功多 B.甲比乙用的汽油少 C.完全燃烧相等的汽油，其内能转化为有用功的能量甲比乙多 D.甲比乙做功更快 ‹#› 5 变式2 如图所示是汽油机的能量流向图，对照此图，下列说法不正确的 是( ) B A.该汽油机的能量利用率为 B.该汽油机工作时汽油没有完全燃烧，则汽油的 热值会减小 C.冷却水能量的二次利用可以提高能量的利用率 D.废气的排放所占的比例最大，减少该部分能量 损失是提高热机效率的有效手段 ‹#› 6 汽油机的转速 例3 一台单缸四冲程汽油机，当飞轮转速是 时，它每秒钟对 外做功____次；做功冲程是将______转化为机械能。 20 内能 ‹#› 7 变式3 关于某单缸四冲程汽油机，下列说法正确的是( ) D A.通过技术改进，汽油机的效率可以达到 B.在汽油机的做功冲程中，机械能转化内能 C.汽油机的压缩冲程为汽油机提供动力 D.汽油机在 内完成了15个工作循环，则该汽油机工作时飞轮的转速为 ‹#› 8 热机效率的计算 例4 如图所示是我国自行设计研制的 全状 态新构型灭火飞机。若该飞机以 的速度 匀速直线航行 ，消耗航空燃油的质量为 ，飞机发动机的功率为 ,已知航 空燃油的热值为 ，求： ‹#› 9 （1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少？ 解：消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量： ； ‹#› 10 （2）飞机在航行过程中的阻力是多少？ 解： 飞机匀速航行的速度： ， 由 可知，飞机在航行过程中的牵 引力： ， 由二力平衡的条件可知，飞机在航行过程中的阻力 ； ‹#› 11 （3）飞机发动机的效率是多少？ 解： 由 可知，飞机发动机做的功： ， 则飞机发动机的效率： 。 ‹#› 12 变式4 若某型号汽车行驶一段路程消耗了汽油 ，这些汽油完全燃 烧放出的热量为__________ ；在这段路程中，已知汽车牵引力做的功为 ，汽油机的效率为______。（汽油的热值为 ） ‹#› 13 第1题图 1.如图所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，将 水加热至沸腾一段时间后，橡胶塞被推出，热机中能量转 化和该实验一致的冲程是( ) C A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程 ‹#› 14 2.关于内能和内能的利用，下列说法中正确的是( ) D A.5月的街头，杨花飞絮随风舞，好似雪花满天飞，说明分子在不停地做 热运动 B.新能源汽车实现了“零排放”，其效率达到了 C.我国“长征五号B”大型运载火箭使用氢作燃料，是因为氢的密度小 D.内燃机的压缩冲程，主要通过做功的方式增大汽缸内物质的内能 ‹#› 15 3.下列关于热机的说法正确的是( ) D A.热机的效率为 B.热机只有汽油机和柴油机两种 C.好的热机工作时不排放废气 D.热机工作时都要利用燃料的化学能 ‹#› 16 4.如图是几个实验插图，下列有关这几个实验的说法正确的是( ) A 第4题图 A.甲图中活塞压缩气体做功，瓶内气体内 能增加 B.乙图中活塞跳起之前，瓶内气体内能不 断减少 C.丙图中试管内水蒸气的内能转化为活塞 的机械能，与热机的压缩冲程相同 D.丁图是四冲程内燃机的做功冲程 ‹#› 17 5.热学世界真了不起，揭开了隐藏在物质世界深处的秘密，瓦特发明的 蒸汽机推动了第一次工业革命……。下列有关热现象描述正确的是 ( ) D A.物体吸收热量后内能一定增大，温度一定升高 B.不同物质组成的质量相同的物体，放出同样多的热量时，降温较多的 物体其物质比热容较大 C.柴油机在吸气冲程中吸入汽缸的是柴油和空气的混合物 D.登山运动员在高山上用高压锅煮饭，是因为高山上气压小，液体沸点 低，米饭不易煮熟 ‹#› 18 6.如图所示为内燃机四冲程工作示意图，下列说法正确的是( ) D A.在一个工作循环中工作过程依次是丁、丙、 甲、乙 B.飞轮惯性完成冲程的是甲、乙、丁 C.飞轮转速，则该汽油机 能 对外做功50次 D.丁图冲程能量转化：机械能转化为内能 ‹#› 19 7.关于热机，下列说法正确的是( ) B A.热机消耗的燃料越多，热机效率越高 B.四冲程汽油机工作过程中，压缩冲程是把活塞的机械能转化为内能 C.热机的对外输出功率越大，热机效率越高 D.热机所做有用功越多，热机效率越高 ‹#› 20 8.如图所示是汽油机的能量流向图，对照此图，下列说法正确的是 ( ) A 第8题图 A.废气的排放所占的比例最大，减少该部分能量 损失可以提高热机效率 B.热机的效率可以达 C.增加该汽油机的工作时间会提高其机械效率 D.排放的废气不会造成环境污染 ‹#› 21 第9题图 9.如图，在试管里装入一些水，用软木塞塞住试管口，将试 管放在酒精灯上加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲开，在 这一过程中，水蒸气膨胀对软木塞______，水蒸气的一部分 ____能转化为软木塞的______能，利用这一原理，可以制成 热机。 做功 内 机械 10.某柴油机工作一段时间后，油箱里的柴油没有发生变化的是________ （填序号：①质量；②密度；③比热容；④热值）。完全燃烧 柴油 放出的热量__________。 ②③④ ‹#› 22 第11题图 11.如图所示，这是演示点火爆炸的实验装置。按动电火花 发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被炸飞出去，这与四 冲程汽油机______冲程中的能量转化相同。若某四冲程汽 油机飞轮的转速为，则 内汽油机可以完成 ____个冲程，对外做功____次。 做功 80 20 12.小明用家中的燃气表和温度计测量燃气灶烧水的效率。将 水从 加热到，消耗了 天然气，假设天然气完全燃烧，水的 比热容为，天然气的热值为 ，则燃气 灶烧水的效率为______。 ‹#› 23 13.小娟准备测量家中燃气灶正常工作时的效率，于是关闭了其他燃气设 备。在标准大气压下，将质量是，初温是 的水加热到沸腾，她 观察到燃气表的示数，使用前是，使用后是 。已知 水的比热容为，天然气的热值为 ，求： （1）水吸收的热量； 解：在标准大气压下，水的沸点为 ，所以水吸收的热量： ； ‹#› 24 （2）燃气灶正常工作时的效率。 解： 由题意可知，消耗的天然气的体积： ， 天然气完全燃烧放出的热量： ， 则燃气灶正常工作时的效率： 。 ‹#› 25 第14题图 14.为提高城市空气质量，很多城市用雾炮车洒水除尘， 如图所示。一台雾炮车以 的恒定功率匀速行驶 作业，消耗柴油 。求： （1）柴油机做的功； 解：由 可得，柴油机做的功: ； ‹#› 26 第14题图 （2）雾炮车柴油机的热机效率。 解： 完全燃烧 柴油放出热量： ， 雾炮车柴油机的热机效率： 。 ‹#› 27 15.为了保护环境，泰州城区内禁放烟花爆竹，“礼花筒”便成为一些喜庆 场合烘托气氛的必备用品，如图所示，“礼花筒”使用时，利用筒内高压 的空气膨胀，将彩带喷向空中。下列对使用过程分析正确的是( ) A 第15题图 A.筒内气体的内能减少 B.筒内气体通过热传递方式改变了其内能 C.筒内气体分子热运动加剧 D.该过程能量转化方式与汽油机压缩冲程相同 ‹#› 28 第16题图 16.（多选）2022年11月29日23时08分，神舟十五号载人 飞船发射成功（如图），下列说法正确的是( ) BD A.火箭点火加速升空时，将机械能转化为内能 B.火箭选用液态氢作燃料是因为氢的热值大 C.燃料的质量越大，热机效率越高 D.减少机械间的摩擦可以提高热机效率 ‹#› 29 17.如图a为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到 起飞速度，如图b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断不正确的是 ( ) 第17题图 ‹#› 30 A.图a中汽缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力 B.汽缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小 C.从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图甲所示的原理相似 D.汽油机一个工作循环的正确顺序是甲、乙、丙、丁 第17题图 √ ‹#› 31 18.如图所示是汽油机的压缩冲程，下列各事例中的能量转化过程，其中 与汽油机压缩冲程中的能量转化相同的是__________（选填“火箭发射” “钻木取火”“碳烤牛肉”“拉弓射箭”）。若汽油机曲轴的转速为 ，则 内对外做功____次。 钻木取火 15 第18题图 ‹#› 32 第19题图 19.学习了燃料的热值后，小王自己设计如 图实验来探究酒精和碎纸片的热值大小。 （1）实验装置图中器件的安装顺序是 ___________（选填“由下而上”或“由上而 下”）。 由下而上 （2）为保证实验结论的可靠，以及方便比较，小王同学在实验中应保持 ____________________、______________以及两个烧杯都应相同。 酒精和碎纸片的质量 两杯水的质量 ‹#› 33 （3）实验数据记录如表，根据表中数据，计算出碎纸片的热值是 __________ 。 燃料 加热前水温/ 燃料燃尽时水温/ 燃料的热值/ 酒精 15 35 碎纸片 15 25 ？ 第19题图 ‹#› 34 （4）通过实验得到的燃料热值与实际相比______（选填“偏大”或“偏 小”），出现这种情况的主要原因是________________________________ _____（写出一点即可）。 偏小 存在热损失（或燃料没有完全燃烧等） 第19题图 ‹#› 35 20.汽车的发动机工作时，吸入汽缸的汽油和空气的比例决定了汽车的动 力性能和经济性能。某汽车四冲程汽油发动机的汽缸总排量为 （发动机每个工作循环吸入或排出的流体体积称为汽缸排量），发动机 工作时，吸入汽缸的是由汽油和空气所形成的混合物，混合物的密度 ，汽油和空气的质量比为 ，汽油的热值 。如果发动机曲轴在转动 转，发动机的 效率为 ，那么在这种情况下求： ‹#› 36 （1）汽车在 做的有用功是多少? 解：根据 可得，一次吸入混合物的质量： ， 因为曲轴每转动两周，完成一个工作循环，吸气一次，也做一次功，所 以发动机曲轴在转动 转，吸气和做功都为1500次， 已知混合物中汽油和空气的质量比为 ，可见汽油占混合物总质量的 , 则发动机在 内吸入汽油的总质量： , ‹#› 37 这些汽油完全燃烧放出的热量： ， 根据可得,汽车在 做的有用功： ； ‹#› 38 （2）汽车在平直的公路上匀速行驶时受到的阻力 ，汽车行 驶的速度是多少? 解： 汽车在 做的有用功的功率： , 因为汽车匀速行驶，所以汽车受到的阻力与牵引力是一对平衡力，即 ， 根据 可得，汽车行驶的速度： 。 ‹#› 39 21.如图为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在 一根曲轴上，并使各汽缸的做功冲程错开，在飞轮转动的每半周里，都 有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气。有一台四 缸汽油发动机，其排量为 （排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽 缸工作容积等于活塞的面积与活塞上下运动的距离乘积）。 第21题图 ‹#› 40 （1）在做功冲程中，若活塞所受燃气的平均压强是， 内高温高压的燃气推动活塞做功1000次，求这台发动机做功的平均功率 是多少？ 第21题图 ‹#› 41 第21题图 解：发动机做功一次所做的功： ， 内做的总功： ， 这台发动机做功的平均功率： ； ‹#› 42 （2）如果这台汽油发动机的效率是，汽油的热值是 ， 那么它工作一小时需要完全燃烧多少千克的汽油？（结果保留两位小数） 第21题图 ‹#› 43 第21题图 解： 这台汽油发动机工作一小时做的总功： ， 由 得，汽油完全燃烧放出的总能量： ， 由 得，完全燃烧汽油的质量： 。 ‹#› 44 $$