强基训练：改变世界的热机 ----2024-2025学年教科版物理九年级上学期

强基训练：改变世界的热机 一、单选题 1．关于如图所示的四个情景，下列说法正确的是（    ） A．甲图中两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊住重物，主要是由于大气压强的存在 B．乙图中墨水在热水中比在冷水扩散快，说明分子做无规则运动的剧烈程度与温度有关 C．丙图中试管内的水沸腾后，水蒸气将软木塞推出，相当于内燃机的压缩冲程 D．丁图中发生的能量转化是机械能转化为内能 2．下列四幅图中，哪一个是做功冲程（　　） A． B． C． D． 3．汽油机和柴油机有很多的异同点，下列有关四冲程汽油机和柴油机的异同点说法不正确的是 A．汽油机和柴油机都是内燃机 B．吸气冲程，汽油机吸入的只有空气，柴油机吸入的是柴油和空气的混合物 C．汽油机和柴油机的一个工作循环对外只做一次功，活塞往复两次 D．柴油机压缩冲程末的温度比汽油机高，燃料燃烧更完全，效率比汽油机高 4．如图所示，是轿车排气管，可将发动机工作时产生的废气排出． 汽油机工作时，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 5．2020年5月5日18时，在中国文昌航天发射场，长征五号B运载火箭点火升空，成功将新一代载人飞船实验船送入预定轨道。如图所示，试验船在随火箭加速升空过程中（  ） A．火箭的惯性变大 B．火箭的动能和势能都增大 C．火箭将机械能转化为化学能 D．火箭主要用液态氢做燃料，主要是因为氢的比热容大 6．运载火箭利用液态氢作为燃料，可以保护环境，还因为液态氢具有（　　） A．较大的内能 B．较大的热值 C．较多的热量 D．较大的比热容 7．如图甲，迅速下压活塞，玻璃筒底部的棉花燃烧，图乙是汽油机的某一冲程，关于这两个过程，下列说法正确的是（　　） A．图乙是汽油机的压缩冲程 B．图甲和图乙的能量转化情况相同 C．图乙中是汽油机做功冲程 D．随着技术的进步，图乙汽油机的效率能达到100% 8．汽车多数采用汽油机作为发动机，下列说法中，正确的是 A．如图所示的冲程中，汽缸内的气体内能变小 B．汽油机的效率越高，消耗的汽油就越少 C．随着汽油的燃烧，汽油的热值会减小 D．水作为发动机的冷却剂，吸热后水的比热容变大 二、填空题 9．如图甲所示是四冲程汽油机工作示意图，其中压缩冲程是把 能转化为 能。若这个汽油机工作时曲轴转速是1 800 r/min，此汽油机每秒钟完成 个做功冲程。 10．一单缸四冲程汽油机的飞轮转速为3000r/min，该汽油机1s对外做功 次，完成 个冲程。若其效率为40%，消耗5kg的汽油转化成的机械能是 J（汽油热值为4.5×107J/kg）。 11．第七届世界军人运动会开幕式上，主火炬塔的点燃采用“水火交融”的方式点燃，让现场观众无不惊叹！其实火炬燃烧的是天然气，天然气密度小，通过水这一介质把燃气托到水柱的上方进行燃烧，天然气燃烧时将燃料的 能转化为内能和光能。若水池中有质量为1t的20℃水，这个过程中水的温度升高20℃，则水吸收热量为 J。[c水=4.2×103J/(kg·℃)] 12．内燃机的一个工作循环由 、压缩、做功、排气四个冲程组成，一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速是3600r/min，则汽油机在10s内对外做功 次。 13．如图所示为内燃机工作时的某冲程示意图，该冲程是 ；它的的飞轮转速是1800r/min，那么在1秒钟内对外做了 次的功。 14．柴油机经过 个冲程，飞轮转1周。若某些柴油机转速是1200r/min，则在1s内这个柴油机经过 个冲程，其中做功冲程出现了 次。 15．如图是内燃机的 冲程：若该内燃机的转速为，那么该内燃机对外做功 次。 16．被誉为中国第一座农民城的温州龙港在2010年春节前用上了管道天然气，天然气与煤相比，从热学角度分析，它突出的优点是 ；从环保角度分析，它突出的优点是 。（天然气、煤的热值分别为1.14×108J/kg、3×107J/kg） 三、实验题 17．小致同学用如图甲所示的装置比较沙子和水吸热能力的强弱关系。对实验数据处理得到了温度—时间图像如图乙所示，其中A为水的升温图像，B为沙子的升温图像。 (1)在两个完全相同的烧杯内分别装入初温、 相同的沙子和水。 (2)用两个完全相同的酒精灯加热相同的时间，发现沙子的温度升得更高，此过程中沙子吸收的热量 （选填“大于”“小于”或“等于”） 水吸收的热量。 (3)分析沙子和水吸热升温的数据可得出 的吸热能力更强。 (4)利用酒精灯给水加热，使2kg 水从20℃上升到70℃[c水=4.2×103J/（kg·℃）]，消耗酒精0.02kg（q=3.0×107J/kg），则加热过程中酒精灯的热效率是多少？（写出必要的文字说明、表达式和最后的结果） 18．为了比较水和沙子吸热本领的大小，小明做了如图甲所示的实验：在2个相同的烧杯中分别装有质量、初温都相同的水和沙子，用两个相同的酒精灯对其加热，实验数据记录如表： 物质 质量/g 温度升高10℃需要时间/s 温度升高20℃需要时间/s 温度升高30℃需要时间/s 水 30 96 163 220 沙子 30 6 89 124 （1）在此实验中，通过比较 来比较两种物质吸收热量的多少； （2）分析表格可以得到的结论是： ； （3）整体看来，升高相同的温度，水需要加热的时间较长。请你分析，若加热相同的时间， 的温度升高得多； （4）另一个同学用如图乙所示的装置进行研究，则他探究的是不同燃料的 是否相同。 19．为了比较两种燃料的热值，小明采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验，烧杯内水的初温和质量相同。回答下列问题： （1）实验前调整铁夹A的位置，其目的是使 （选填“石棉网”或“温度计”）处于适当的高度。 （2）实验中应控制燃料燃烧的 （选填“时间”或“质量”）相同，根据 比较燃料燃烧放出热量的多少。 （3）小明选用燃料a和燃料b进行实验，当燃料燃尽时，小明记下了各个时刻烧杯中的水温，绘制了如图乙所示的图像，则可初步判断燃料 （选填“a”或“b”）的热值大。 （4）小红同学计划使用相同的装置，用两种燃料将初温和质量相同的水加热至刚好沸腾，她可以通过比较 来得知这两种燃料热值的大小关系。 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 7 8 答案 B C B D B B C A 1．B 【详解】A．甲图中两个底面削平的铅块紧压在一起后能吊住重物，是因为分子间存在引力，故A错误； B．温度越高，分子热运动越剧烈，扩散越快，乙图中墨水在热水中比在冷水扩散快，说明分子做无规则运动的剧烈程度与温度有关，故B正确； C．丙图中试管内的水沸腾后，水蒸气对软木塞做功，将软木塞推出，内能转化为机械能，相当于内燃机的做功冲程，故C错误； D．丁图中进气门和排气门都关闭，活塞下行，是做功冲程，内能转化为机械能，故D错误。 故选B。 2．C 【详解】A．进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽缸容积增大，是吸气冲程，故A不符合题意； B．两气门都关闭，活塞向上运动，汽缸容积减小，是压缩冲程，故B不符合题意； C．两气门都关闭，火花塞喷出电火花，活塞向下运动，汽缸容积增大，是做功冲程，故C符合题意； D．排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，汽缸容积减小，是排气冲程，故D不符合题意。 故选C。 3．B 【详解】A、柴油机和汽油机都属于内燃机，工作过程中将燃料燃烧释放出的内能转化为活塞的机械能，故A正确；B、工作过程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气，故B错误；C、四冲程汽油机和柴油机的一个工作循环，四个冲程，活塞往复运动两次，曲轴连杆转两周，飞轮转两周，只有做功冲程对外做功一次，把内能转化为机械能，其它三个冲程靠飞轮的惯性完成．故C正确；D、柴油机属于压燃式压缩冲程末的温度比汽油机高，燃料燃烧更完全，效率比汽油机高，故D正确．故选B． 4．D 【详解】汽油机工作过程要经历四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程．在排气冲程中，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，完成将汽油燃烧产生的废气排出汽缸，故D正确为答案． 【点睛】本题考查汽油机的四个冲程．判断冲程的关键是分析活塞运动的方向，气门的开关情况和各自的工作情况． 5．B 【详解】A．惯性使物体的一种属性，它的大小只和物体的质量大小有关；加速升空过程中，由于其质量不变，惯性不变，故A不符合题意； B．火箭加速升空过程中，速度和高度都增大，动能和势能都增大，机械能增大，故B符合题意； C．火箭是热机的一种，工作时，燃料的化学能转化为燃气的内能，高温高压的燃气推动火箭升空，燃气的内能转化成火箭的机械能，故C不符合题意； D．火箭选用液态氢做燃料，主要是因为液态氢具有较大的热值，故D不符合题意。 故选B。 6．B 【详解】运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的液态氢和其它燃料相比，液态氢可以释放出更多的热量，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 7．C 【详解】AC．由图乙可知，进气门、排气门均关闭，活塞向下运动，火花塞点火，所以此冲程是做功冲程，故A错误，不符合题意；故C正确，符合题意； B．图甲是活塞对玻璃筒内的空气做功，空气内能增加，温度升高，从而使棉花燃烧，所以图甲的能量转化是机械能转化成内能；图乙是高温高压燃气对活塞做功，燃气内能减少，温度降低，所以图乙的能量转化是内能转化成机械能，故B错误，不符合题意； D．在热机中，由于摩擦、向外散热等因素，总存在着能量损失，热机的效率不可能达到100%，所以随着技术的改进，图乙汽油机的效率也不能达到100%，故D错误，不符合题意。 故选C。 8．A 【分析】（1）内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，将机械能转化为内能的是压缩冲程，将内能转化为机械能的是做功冲程；压缩冲程和做功冲程都是通过做功的方式改变内能的； （2）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，据此分析； （3）热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关； （4）比热容是物质的一种特性，与物质的种类有关，与物体的质量、体积，以及吸放热的多少没有关系． 【详解】A、如图所示，两个气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，所以为做功冲程；此冲程中汽缸内的气体对活塞做功，汽缸内气体的内能减小，减小的内能转化为机械能，故A正确； B、汽油机的效率越高，有用功与汽油完全燃烧放出热量的比值越大，即在做功相同的情况下，汽油完全燃烧放出热量少，则消耗的汽油较少，故B错误； C、热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，因此当汽油不断减少时，汽油的热值不变，故C错误； D、比热容是物质的一种特性，与温度无关，故D错误． 故选A． 9． 机械 内 15 【详解】[1][2]在压缩冲程中，活塞压缩燃气，使燃气的温度升高、内能增大，即把机械能转化为燃气的内能。 [3]四冲程汽油机曲轴每转两圈，完成4个冲程，并对外做功1次。曲轴转速是1 800 r/min，则每秒转30圈，做功15次，即15个做功冲程。 10． 25 100 9×107 【详解】[1][2]飞轮转速为3000r/min＝50r/s，即飞轮1s转动50r，因为四冲程汽油机的一个工作循环中，完成4个冲程，飞轮转2r，对外做功1次，所以1s飞轮转50r，对外做功25次，完成100个冲程。 [3]5kg的汽油完全燃烧放出的热量 Q放＝mq汽油＝5kg×4.5×107J/kg＝2.25×108J 由可得，转化成的机械能 W＝Q放η＝2.25×108J×40%＝9×107J 11． 化学 8.4×107 【详解】[1]天然气燃烧时，消耗了天然气的化学能，获得了内能和光能，将化学能转化为内能和光能。 [2]由题意可知，水的质量为 m=1t=1000kg 水吸收的热量为 12． 吸气 300 【详解】[1]内燃机的工作过程按顺序分为：吸气、压缩、做功、排气冲程。 [2]由于 3600r/min=60r/s 又因为在一个工作循环中曲轴转2圈，飞轮转2周，做功一次，所以汽油机每秒对外做功 则10s做功300次。 13． 压缩 15 【详解】[1]由题中示意图可知，两气门关闭、活塞上移，压缩汽缸内气体，是压缩冲程。 [2]汽油机飞轮的转速，即1s内汽油机飞轮转30r，由于汽油机在1个工作循环中，曲轴和飞轮转动2圈，对外做功1次，所以该汽油机1秒钟对外做功15次。 14． 2 40 10 【详解】[1]柴油机一个工作循环中，完成4个冲程，对外做功1次，飞轮转2圈，因此经过2个冲程飞轮转1周。 [2][3]柴油机的飞轮转速为 说明1s飞轮转20r，完成工作循环的个数为 则对外做功10次，经过的冲程个数是 15． 吸气 3 【详解】[1]图示中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程。 [2]由题意知，内燃机的转速为360r/min=6r/s，飞轮每转动两圈，对外做功一次，所以1s对外做功3次。 16． 热值大 污染小 【详解】[1]从热学角度分析，天然气的热值大，相等质量的物质，热值大的放热就多。 [2]从环保角度分析，天然气燃烧污染小，而煤燃烧不仅放出二氧化碳，还要放出别的废气。 17．(1)质量 (2)等于 (3)水或A (4)70% 【详解】[1]研究吸热能力的关系，根据控制变量法，应控制质量相同； [2]完全相同的酒精灯加热相同时间代表吸收了相同的热量，故为等于； [3]通过数据比较分析，相同质量吸收相同热量，水升高温度更低，故为水或A。 [4]水吸收的热量为 酒精放出的热量为 酒精灯的效率 18． 加热时间 水的吸热能力比沙子的吸热能力强 沙子 热值 【详解】（1）[1]在此实验中，用加热时间的长短表示吸热的多少。所以根据转换法，通过比较加热时间来比较两种物质吸收热量的多少。 （2）[2]分析表格可知，质量相同的水和沙子升高相同的温度，水加热时间长，即水吸收的热量多，根据比较吸热能力的方法，得到的结论是：水的吸热能力比沙子的吸热能力强。 （3）[3]因升高相同的温度，水需要加热的时间较长。据此记录表格可知，若加热相同的时间6s，沙子的温度升高10℃，水升高的温度低于10℃。 （4）[4]如图乙所示的装置中，用不同的燃料，使其完全燃烧，加热（质量相同的）同种液体进行加热，比较两杯水升高的温度，则他探究的是不同燃料的热值是否相同。 19． 石棉网 质量 温度计上升的示数 b 消耗燃料的质量 【详解】（1）[1]实验时要用酒精灯的外焰加热，调整铁夹的位置，目的是使石棉网处于适当的高度，确保用酒精灯外焰加热。 （2）[2] [3]本实验的目的是要比较两种燃料的热值，即比较热值q的大小，根据和控制变量法的原理，应保证两种燃料的质量相同；燃烧放出的热量被水吸收，根据公式，水的比热容和质量相同，通过温度计上升的示数表明吸收热量的多少。 （3）[4]从图乙看出，燃料a燃烧的烧杯中水的温差为 燃料b燃烧的烧杯中水的温差为 根据公式可知，水的比热容和质量相同，燃料a燃烧的烧杯中水的温差小于燃料b，所以﹤，而水吸收的热量是由燃料燃烧提供的，故Q放a﹤Q放b，即a的热值小于b的热值。 （4）[5]用两种燃料将初温和质量相同的水加热至刚好沸腾，水吸收的热量相同，即燃料燃烧放出的热量相同，根据可得，通过比较消耗燃料质量的多少可得知这两种燃料热值的关系。 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 $$