第二章 改变世界的热机 同步训练 2024-2025学年教科版物理九年级上册

第二章 改变世界的热机 同步训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．图所示为四冲程汽油机的某一个工作冲程。汽油的热值为，下列说法中正确的是 A．此图所示为汽油机的吸气冲程 B．汽油燃烧可以放出的热量为 C．汽油机的效率越高，消耗的汽油就越少 D．质量的汽油完全燃烧，放出的热量 2．如图是2023年1月9日长征七号A运载火箭托举“实践二十三号卫星”在中国文昌航天发射场直冲云霄的情景。下列说法中正确的是（　　）    A．火箭升空动力的施力物体是火箭的助推器 B．火箭上升过程中，火箭相对于实践二十三号卫星是运动的 C．火箭也属于热机，能量转化与汽油机的做功冲程相同 D．火箭加速升空的过程中，火箭受到平衡力作用 3．汽车在平直路面以20m/s的速度匀速行驶1h，消耗汽油5kg。汽油完全燃烧释放能量的30%用来驱动汽车行驶，40%随废气通过图示热电转换装置转化成电能储存在蓄电池中，热电转换装置的效率为15%。汽油热值为4.8×107J/kg，下列说法正确的是（　　）    A．图示为汽油机的排气冲程 B．该过程中汽车行驶的路程为20km C．该过程中汽车所受的阻力为1000N D．该过程中通过转换装置可获得电能40kW·h 4．在热现象中，下列说法正确的是（    ） A．“破镜不能重圆”说明分子间没有引力 B．一个物体内能增加了，一定是吸收了热量 C．新型燃料汽车虽然实现了“零排放”，但其效率仍无法达到100% D．热机所使用燃料的热值越大，其效率越高 5．下列说法中，正确的是（　　） A．热机做的有用功越多，热机效率一定高 B．热值越高的燃料，完全燃烧放出的热量一定越多 C．地上的皮球越滚越慢最后停了下来，说明皮球的机械能消失了 D．汽车发动机用水作冷却剂，是因为水的比热容较大 6．下列说法正确的是（　　） A．汽车发动机用水做冷却剂，是因为水的比热容较大 B．一箱汽油用掉一半后，它的比热容也变为原来的一半 C．汽油机的做功冲程把机械能转化为内能 D．随着科学技术的发展，热机的效率可达到100% 二、填空题 7．2024年春运期间大雪，高铁运行受阻，“绿皮老祖”内燃机车头再次披挂上阵，将电力机车牵引出被困路段，送春运旅客回家。如图是单缸四冲程汽油机的某个冲程，由图可看出它正处于 冲程，若此冲程中平均推力为3000N，活塞移动的距离为50cm，此冲程对外做功 J，已知飞轮转速为2400r/min，这台汽油机的功率为 W。 8．如图是甲、乙两台汽油机的能量流向及比例，若将甲汽油机更换成乙汽油机，机械效率将 （选填“增大”、“减小”或“不变”，下同），散热损失的能量 ，摩擦损失的能量所占比例 。 甲汽油机能量流向及比例（单位：J）　　　　　　乙汽油机能量流向及比例（单位：J） 9． 有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示．其中排量等于四个汽缸容积的总和，如图汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（既冲程长）．转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数． （1）在每个做功冲程里，发动机做功W= J． （2）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p= Pa． 10．天然气热水器将40kg的水由22℃加热到42℃，水的内能增加了 J，水的内能增加是通过 方式实现的，若天然气燃烧放出的热量有84%被水吸收，需要消耗 kg的天然气．已知c水=4.2×103J/（kg•℃），q天然气=4×107J/kg． 11．如图是汽油机的 冲程；该汽油机1秒内对外做功30次，则汽油机每分钟完成 个冲程。工作一段时间后，油箱里汽油的 没有发生改变（填序号：①质量；②密度；③比热容；④热值）。 12．如图甲所示为四冲程汽油机工作过程中的 冲程，该过程的能量转化情况与图 相同。若汽油机1s内对外做功15次，则其曲轴的转速为 r/min。 三、简答题 13．你认为热机使用会带来哪些污染？作为小市民，请你对合理使用机动车辆提两条建议。 14．热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，从而节约能源，减少污染。如图所示是某热机工作过程的“能流图”，请根据图示信息回答以下问题： （1）该热机能量耗散的主要渠道是什么？ （2）请结合能流图谈一谈如何有效地利用能量，减少热量的耗散。 15．如图所示，2022年12月4日20时09分，神舟十四号载人飞船返回舱在黑夜、低温的条件下成功着陆在东风着陆场。当飞船返回舱降至距离地面1米高度时，指挥”飞船返回舱上的4台反推发动机点火，给返回舱一个向上抬的力，使返回舱的落地速度进一步减小，航天员便可安全着陆。为方便夜间寻找返回舱，飞船返回舱的“肩部”位置装有多个闪光灯。请回答： （1）返回舱穿越大气层的过程中机械能和内能是如何转化的？ （2）发动机点火，给返回舱一个向上抬的力相当于内燃机的那个冲程？ （3）飞船返回舱“肩部”的多个闪光灯是串联还是并联？ 16．如图是一款用柴油机带动的简易高压冲水车，它使用起来灵活方便，为工人清洁路面提供了很大帮助，问： （1）冲水车的轮胎为什么有凹凸不平的花纹？ （2）柴油机吸气冲程吸入的物质是什么？ （3）请从能量的角度解释，为什么水枪喷出的水流速度越大越容易将污物冲掉？ 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 题号 1 2 3 4 5 6 答案 D C C C D A 1．D 【详解】A．进气门和排气门关闭，活塞往上运动，是压缩冲程，故A错误； B．汽油热值的含义是1kg的汽油完全燃烧放出的热量为，故B错误； C．汽油机的效率越高，用来做有用功的热量占汽油完全燃烧放出的热量的比率越大，做相同的功油耗越少，但不说明消耗的汽油就越少，故C错误； D．质量的汽油完全燃烧放出的热量为 故D正确。 2．C 【详解】A．火箭对喷出的气体有向下的力，同时气体对火箭产生了向上的动力，则此动力的施力物体是燃气，受力物体是火箭，故A错误； B．火箭发射过程中以实践二十三号卫星为参照物，长征七号A运载火箭的位置没有发生改变，所以火箭是静止的，故B错误； C．火箭也属于热机，发射过程的能量转化是内能转化为机械能，汽油机的做功冲程的能量转化是内能转化为机械能，所以它们的能量转化相同，故C正确； D．火箭加速升空过程中，不是平衡状态，受到的是非平衡力，故D错误。 故选C。 3．C 【详解】A．由题图可知，进气门和排气门都关闭，活塞上行，因此该冲程为压缩冲程，故A错误； B．汽车的速度为 则汽车行驶的路程为 故B错误； C．汽油完全燃烧释放的热量为 根据可得，有用功为 由于汽车匀速直线行驶时，受力平衡，受到的阻力与牵引力是一对平衡力，根据W=Fs可得，该过程中汽车所受的阻力为 故C正确； D．汽油完全燃烧释放能量的40%为 转换的电能为 故D错误。 故选C。 4．C 【详解】A．破裂的镜子，接触后，接触面上的分子间距离远大于分子力作用距离，分子力为0，所以不能重新合拢，故A错误； B．物体吸收热量或者外界对物体做功，物体内能都会增加，故B错误； C．燃料燃烧释放的能量一部分转化为机械能，一部分通过热传递向空气传递，且无法避免通过热传递散失热量，所以燃料汽车的效率始终小于1，故C正确； D．燃料的热值越大，相同质量的燃料完全燃烧释放的能量越大。燃烧释放的能量转化为机械能的部分越大，效率越高，故D错误。 故选C。 5．D 【详解】A．热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，比值越大，则效率越高；热机的有用功多，与燃料完全燃烧放出的能量之比不一定多，故A错误； B．燃料燃烧放出热量的多少不仅与燃料的热值大小有关，还与燃料的质量以及燃烧程度有关，故B错误； C．地上的皮球越滚越慢最后停了下来，则动能减为0，但重力势能仍有，故机械能不可能消失，故C错误； D．因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少；升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多；所以，汽车发动机用水作冷却剂，故D正确。 故选D。 6．A 【详解】A．水的比热容较大，质量相同的水和其它液体相比较，升高相同的温度时，吸收的热量较多，所以汽车发动机用水做冷却剂，故A正确； B．比热容是物质的一种特性，不同物质一般是不同的，与物体质量、体积的变化无关。汽车油箱中的汽油用掉一半后，汽油的质量减少一半，但密度、热值和比热容是不变的，故B错误； C．做功冲程中，火花塞冒出电火花，将混合气体点燃，混合气体剧烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞运动，燃气的内能转化为活塞运动的机械能，故C错误； D．由于燃料燃烧时不可能达到完全燃烧，由于摩擦以及排出废气时也会损失一部分能量，所以通过技术改造只能提高热机的效率，但不可能达到100%，故D错误。 故选A。 7． 做功 【详解】[1][2][3]由图中可以看出，两气门关闭，活塞下行，火花塞有火花，是汽油机的做功冲程，此冲程对外做功 飞轮转速为2400r/min，则1min对外做功1200次，所做总功为 这台汽油机的功率为 8． 增大 减小 不变 【详解】[1][2]由图中可知，甲汽油机的效率为30%，散热损失的能量为23%，乙汽油机的效率为43%，散热损失的能量为19%，若将甲汽油机更换成乙汽油机，机械效率将增大，散热损失的能量减小。 [3]由图中可知，甲、乙汽油机摩擦损失的能量所占比例都为4%，则摩擦损失的能量所占比例将不变。 9． 600 1.2×106 【详解】（1）1s内飞轮所转的周数为＝100r，∵四缸每转2圈对外做功4次，每转1圈做功2次，∴1秒做功200次，在每个冲程里，发动机做功：W＝＝600J；（2）∵燃气对活塞所做的功可表示为W＝pV，∴燃气对活塞的压强：p＝＝1.2×106Pa． 【点睛】（2）知道转速，可求1s内飞轮所转的周数，而曲轴转两周，发动机做功一次，可求1s内发动机做功的次数，进一步可求在每个冲程里发动机做功；（3）知道燃气对活塞所做的功可表示为W＝pV，可求燃气对活塞的压强． 10． 3.36×106 热传递 0.1 【详解】（1）水吸收的热量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J/（kg•℃）×40kg×（42℃-22℃）＝3.36×106J；（2）水从火吸收热量，内能增加、温度升高，是利用热传递改变水的内能；（3）由η＝得，天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝＝4106J，由Q放＝mq得，需要天然气的质量：m＝＝0.1kg． 点睛：（1）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温（在一个标准大气压下，水的沸点为100℃），利用吸热公式Q吸＝cm△t求水吸收的热量；（2）改变物体内能的方法：做功和热传递；（3）利用η＝求天然气完全燃烧出的热量，再利用Q放＝mq求需要天然气的质量． 11． 压缩 7200 ②③④ 【详解】[1]由图可知，汽油机的两个气门闭合，活塞向上运动，此时为压缩冲程。 [2]汽油机工作时，一个工作循环飞轮转2圈，完成4个冲程，做功1次。由题意知，该汽油机1秒内对外做功30次，完成了120个工作冲程。则每分钟汽油机将对外做功1800次，完成7200个冲程。 [3]某汽油机工作一段时间后，由于一部分柴油燃烧，使得油箱力的汽油的质量减少；密度、比热容、热值都是物质是一种特性，大小与质量无关，所以密度、比热容、热值的大小不变。故②③④符合题意。 12． 压缩 乙 1800 【详解】[1][2]由图甲可知，两个气门都关闭，活塞向上运动，因此是压缩冲程，此过程中机械能转化为内能；乙图中压缩空气做功，空气的内能变大，是机械能转化为内能；丙图中电火花打火时，酒精气体燃烧膨胀做功，最后内能转化为盒盖的机械能，可以看到盒盖飞出；内能转化为盒盖的机械能；因此乙实验与压缩冲程的能量转化情况相同。 [3]四冲程内燃机的曲轴转2圈，完成4个冲程，并对外做功1次；汽油机每秒内对外做功15次，曲轴转30圈，则每分钟对外做功900次，曲轴转1800圈，因此曲轴的转速为1800r/min。 13．热机使用的燃料产生的废气和烟尘对大气的污染以及热机使用过程中产生的噪声污染；建议：可以改进机动车辆的性能，尽量使用环保燃料，提高汽车排气质量；出行时尽量乘坐公共交通工具等 【详解】使用热机对环境造成的影响主要有两个方面：一是热机工作时时产生的噪声污染，二是热机使用的燃料产生的废气和烟尘对大气的污染。为了减少机动车辆对环境造成的污染，可以改进机动车辆的性能，尽量使用环保燃料，提高汽车排气质量；限制摩托车上路，人们外出尽可能乘坐公共交通工具等等。 14．（1）废气带走热量；（2）见解析 【详解】答：（1）由图可知，废气带走的热量占燃料完全燃烧释放能量的36%，在能量耗散中占比最大，所以该热机能量耗散的主要渠道是废气带走热量。 （2）由图可知，废气带走热量最多，所以可以通过设法利用废气的能量的方式减少热量的散失；也通过减少摩擦耗能的方式减少能量的散失。 15．见解析 【详解】（1）返回舱穿越大气层时与大气摩擦，克服摩擦做功，将机械能转化为内能。 （2）发动机点火时，内能转化为机械能，提供动力，给返回舱一个向上抬的力，与内燃机的做功冲程中的能量转化相同。 （3）为了保证某一盏灯损坏后，其它灯仍然能够正常工作，并不会受到影响，闪光灯应该是并联。 16．见解析 【详解】答：（1）冲水车的轮胎有凹凸不平的花纹，是为了在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。 （2）柴油机的吸气冲程，吸入的是空气。 （3）水枪喷出的水流速度越大，动能就越大，接触污物的水具有的总能量越大，对污物的冲击就越大，越容易将污物冲掉。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$