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．多数汽油机是由四个冲程不断循环来保证连续工作的．其中，完成将汽油燃烧产生的废气排出汽缸的冲程是（    ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 2．把一瓶酒精倒去一半，则剩下的酒精（    ） A．比热容和热值均变为原来的一半 B．比热容和热值均不变 C．热值变为原来的一半，比热容不变 D．比热容变为原来的一半，热值不变 3．五菱宏光汽车的新发动机系统，其效率提升到39%。效率的提升意味着（　　） A．汽车消耗的燃油更少 B．汽车行驶的时间更长 C．相同时间内，汽车做的功更多 D．消耗同样多的燃油，汽车获得的有用功更多 4．前不久，据河南南阳炒作很热的“水氢发动机”的宣传说，“水氢发动机”可以用水来制取氢气，从而为发动机提供高能燃料。中央电视台对此作了专题报道，认为目前的技术尚不成熟，所谓的“水氢发动机”要真正投入实用还有长的路要走。对此，下列分析不正确的是（　　） A．氢气燃烧无污染是“水氢发动机”备受关注的原因之一 B．氢气是发动机的一种理想燃料，是因为氢气的热值大 C．“水氢发动机”是把内能转化为机械能的机械 D．目前利用水制取氢气耗能高，因此“水氢发动机”的效率很高 5．我国幅员辽阔，人文自然资源丰富，下列分析正确的是（　　） A．新疆吐鲁番的火焰山昼夜温差大，是因为火焰山沙石比热容大 B．云南大理的蝴蝶泉边花香四溢，是因为分子不停地做无规则运动 C．黑龙江哈尔滨寒冷的冰雕不易融化，是因为冰雕没有内能 D．山东潍坊的潍柴内燃机工作时，将机械能转化成内能 6．下列说法与物理知识相符的是（　　） A．冰熔化成水，需要吸收热量，温度不变，所以内能也不变 B．钻木取火是通过热传递改变内能 C．寒冷的冬天，玻璃窗上会结“冰花”或起“雾”，都在玻璃窗内表面 D．内燃机的做功冲程中，机械能转化成内能 二、填空题 7．如图是四冲程汽油机 冲程的示意图。汽油燃烧产生高温高压的气体推动活塞向下运动，在活塞向下运动的过程中，气缸内气体的内能 （填“减少”、“增加”或“不变”）。为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这是利用了水的 大的特点来为汽缸散热的。    8．以下是某同学收集的“厨房中的物理”。 （1）煎鱼时，闻到鱼的香味是 现象，鱼的内能是通过 的方式增大的； （2）水开时，锅盖跳起， 能转化为锅盖的机械能，这与热机 冲程的工作原理相同。 9．某汽车以20m/s的速度在水平路面上沿直线匀速行驶5min，汽车质量为1500kg，行驶时所受阻力为车重的0.2倍，则牵引力为 N，此时牵引力做功的功率为 W，重力做的功为 J；该汽车的汽油机的飞轮转速是2400r/min，则它每秒钟内完成 个冲程，做功 次。用力将图甲的活塞迅速下压，筒内硝化棉燃烧，该过程能量转化的特点与图 （选填“乙”或“丙”）冲程的能量转化相同。 10．如图是汽油机工作的四个冲程 （顺序已打乱） ，图 是把机械能转化为内能；请按一个工作循环的过程，将四个图重新排序： ． 11．年月日时分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号遥十七运载火箭发射成功，火箭使用的燃料是偏二甲肼，这是利用偏二甲肼 的特点。液态氢也有此特点，已知的液态氢完全燃烧放出的热量是，则此液态氢的热值是 。液态氢的质量减少，其热值 （变小/不变）。 12．世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意。比如，蒸汽机和汽油机。如图所示，水蒸气冲起塞子过程中的能量转化情况是 （选填“机械能转化为内能”或“内能转化为机械能”），与四冲程汽油机的 冲程的能量转化相同。某单缸四冲程汽油机正常工作时飞轮的转速为2400r/min，则它每秒对外做功 次，飞轮转动 周。 三、简答题 13．小明发现学校的老式锅炉烧水时，白天冒出大量的黑烟，夜间烟囱经常冒出“火焰”，且烧水时锅炉周围的温度很高，锅炉的效率很低，请你根据上述现象从热学的角度分析此锅炉效率低的原因，并提出相应的改进措施． 14．汽车在给人们的出行带来便利的同时，也带来了能源消耗、尾气污染等问题。 材料一：如图是一辆小汽车行驶时的能耗分配图。汽油在汽缸内完全燃烧时放出的能量，大约只有13%用于驱动汽车前进，而其余87%的能量则被损耗掉了。 材料二：排出的尾气除了CO2、H2O外，还有CO、NO、NO2及未燃烧的碳氢化合物等有害气体。 结合材料： （1）对汽车行驶时能量形式的转化与损耗途径作出分析。 （2）请从节能、减排等方面对燃油汽车提出技术改进建议。 15．某物理兴趣小组的同学在课余时间设计了一套测定酒精热值的物理实验，他们的方案是： 用一定量的酒精将一定量的水加热，测出有关的物理量，根据酒精燃烧放出的热量等于水吸收的热量算出酒精的热值． 需要测量的物理量有：燃烧的酒精质量、加热的水质量、水的初温、加热后水的末温． 最后根据：可算出酒精的热值 此物理兴趣小组的设计方案能测出酒精的准确热值吗？如不能测出，原因是什么？ ． 16．热机的效率是衡量汽车发动机性能的关键指标。2020年9月，我国发布全球首款热机的效率突破50%的商业化柴油机，这一成果的意义犹如人类历史上首次百米赛跑突破10s。立志成为汽车设计师的小雷，使内燃机的热机的效率达到80%。考虑影响热机效率的因素，你认为小雷可以在哪些方面改进创新？假如小雷的设想实现了（写出一条即可） 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 B D D B C 1．D 【详解】在四冲程汽油机的四个冲程中，将废气排出汽缸的是排气冲程，故D符合题意． 2．B 【详解】酒精倒去一半，质量减半，但种类不变，所以比热容及热值均不变，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 3．D 【详解】热机的效率是指用来做有用功的部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。所以效率提升意味着，消耗同样多的燃油，汽车获得的有用功更多，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 4．D 【详解】A．氢燃烧产物为水，不会造成污染，属于清洁能源，故A正确，不符合题意； B．氢气的热值较高，是发动机理想燃料，故B正确，不符合题意； C．“水氢发动机”是利用氢气燃烧获取内能，并将内能转化为机械能，故C正确，不符合题意； D．利用水制取氢气耗能高，说明“水氢发动机”的效率很低，故D不正确，符合题意。 故选D。 5．B 【解析】略 6．C 【详解】A．冰是晶体，冰熔化成水的过程中温度不变，但要吸收热量，所以它的内能增大，故A错误； B．钻木取火属于摩擦生热现象，是通过做功的方式改变木板的内能，故B错误； C．室内温度高，玻璃温度低，室内温度较高的水蒸气遇到温度较低的玻璃，液化成小水珠或凝华成小冰晶，附着在玻璃窗的内表面，故C正确； D．内燃机的做功冲程中，燃料燃烧产生的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故D错误。 故选C。 7． 做功 减少 比热容 【详解】[1]如图所示，进气门和排气门关闭，火花塞点燃汽油，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，是做功冲程。 [2] 在活塞向下运动的过程中，气缸内容积变大，气体密度变小，气压变小，温度降低，内能减少，这个过程内能转化为机械能。 [3] 汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这是利用了水的比热容大，在温度变化量相同的条件下可以带走更多的热量，从而为汽缸散热。 8． 扩散 热传递 内 做功 【详解】（1）[1]煎鱼时，能够闻到鱼的香味是因为分子在做不停地无规则运动导致的扩散现象。 [2]煎鱼时，鱼的内能主要是加热吸收热量，通过热传递的方式增加内能的。 （2）[3][4]水开时，锅盖跳起，是水蒸气对壶盖做功，将水蒸气的内能转化为锅盖的机械能，与热机工作中做功冲程的能量转化相同。 9． 29400 5.88×105 0 80 10 乙 【详解】[1]由二力平衡得，牵引力为 [2]此时牵引力做功的功率为 [3]汽车在竖直方向没有移动距离，则重力做的功为0J。 [4][5]该汽车的汽油机的飞轮转速是 即飞轮1s转动40r，飞轮转动2r经历4个冲程，对外做功1次，则它每秒钟内完成80个冲程，做功10次。 [6]用力将图甲的活塞迅速下压，筒内硝化棉燃烧，该过程活塞对筒内气体做功，将机械能转化为内能，与压缩冲程的能量转化相同，压缩冲程中两气阀关闭，活塞向上运动，为图乙冲程的能量转化相同。 10． A DACB 【详解】[1][2]汽油机一个工作循环为：吸气、压缩、做功、排气，四个冲程；吸气冲程，进气门打开，活塞向下运动，吸入空气和汽油的混合物，为图D；压缩冲程，两气门关闭，活塞向上运动，压缩气体，机械能转化为内能，为图A；做功冲程，两气门关闭，燃料燃烧，高温高压气体推动活塞向下运动，为图C；排气冲程；排气门打开，活塞向上运动，排出废气，为图B。则一个工作循环的排序为DACB。 11． 热值大 不变 【详解】[1]火箭使用偏二甲肼作为燃料，是因为偏二甲肼的热值大，与其它物质相比，燃烧相同质量的偏二甲肼放出的热量更多。 [2]由题意可知，的液态氢完全燃烧放出的热量是，由公式可知，液态氢的热值是 [3]燃料的热值大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量、是否完全燃烧等因素无关，所以液态氢的质量减少时，其热值不变。 12． 内能转化为机械能 做功 20 40 【详解】[1]试管内的水被酒精灯加热后，水的内能逐渐增大，产生大量的水蒸气，最后把塞子冲出去，此时水蒸气的内能转化为塞子的机械能。 [2]汽油机的做功冲程是汽油燃烧释放的内能转化为活塞运动的机械能，此实验与四冲程汽油机做功冲程中的能量转化过程相同。 [3][4]飞轮的转速为2400r/min，则1s飞轮转40r。因为飞轮每转2r完成一个工作循环，经历四个冲程，做一次功。所以1s飞轮转40r，完成20个工作循环，做20次功。 13．燃料燃烧不充分、烟带走大量的热、锅炉向外散失大量的热，造成了锅炉的效率低．措施：可以通过把燃料打碎、加大送风量使燃料充分燃烧，加大水的受热面积，减少烟气和锅炉损失的热量． 【详解】根据现象分析，可以看出燃料燃烧不充分，损耗一部分能量，烟囱经常冒出“火焰”，说明浓烟带走大量的热量．锅炉周围温度很高，说明锅炉向外散热很多．因此锅炉的效率会很低．要向提高锅炉的效率，就要想办法使燃料充分燃烧，减少浓烟带走的热量，减少锅炉向外散热．即可以通过把燃料打碎、加大送风量使燃料充分燃烧，加大水的受热面积，减少烟气和锅炉损失的热量． 14．（1）见解析；（2）见解析 【详解】（1）汽车行驶时的能量转化分析∶汽车的化学能转化为气体内能，然后再转化为活塞的机械能，最后为汽车机械能，转化率很低；损耗途径分析∶绝大部分是以热能形式损失的，部分是未完全燃烧的碳氢化合物损失，有少量是汽油蒸发损失。 （2）技术改进建议∶减少散热器、排气管和汽油机的热损失；减少汽油的蒸发；使汽油充分燃烧；研制和使用混合动力或者纯电动的新能源汽车。 15．由于燃料燃烧释放的能量不能被水全部吸收，因此只能近似说明燃料热值的大小，不能计算出热值的大小 【详解】此物理兴趣小组的设计方案不能测出酒精的准确热值, 原因是燃料燃烧释放的能量不能被水全部吸收，因此只能近似说明燃料热值的大小，不能计算其热值的大小． 【点睛】1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值． 16．内燃机的重力、内燃机各部件之间的摩擦；所以改良热机结构、利用废气的热量都可以提高热机效率；热机效率提高后，可以节省燃料。 【详解】内燃机的重力、内燃机各部件之间的摩擦；所以改良热机结构、利用废气的热量都可以提高热机效率；热机效率提高后，可以节省燃料。 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 $$