14.2热机 练习 2025-2026学年人教版（2024）九年级全一册物理

14.2热机 练习 一、单选题 1．2025年4月24日是第十个中国航天日。小振用可乐瓶制作出水火箭，如图所示，先在瓶里装适量水，旋紧瓶塞，然后将带有阀门的金属管插入瓶塞，用打气筒往瓶里打足气，打开阀门后，水从金属管向下喷出，水火箭竖直向上飞向空中。下列分析正确的是（　　） A．水火箭上升过程中，水火箭瓶内气体的内能在不断增加 B．水向下喷出时，通过热传递的方式减小了瓶内空气的内能 C．升空时，水火箭内气体对水向下的力与水对它向上的力是一对平衡力 D．打气筒将空气压入水火箭内的能量转化与汽油机的压缩冲程相同 2．一台四冲程柴油机，曲轴转速为600转每分钟，那么每秒钟内柴油机所完成的冲程和做功的次数分别是 (   ) A．10个、10次 B．20个、10次 C．10个、5次 D．20个、5次 3．小华用塑料矿泉水瓶子进行了如下实践探究实验：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图a）；扭转瓶子压缩瓶内的气体（如图b）；轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾（如图c）。图b和图c所示的过程分别与下列所示的四冲程内燃机示意图中相对应的两个冲程是（　　） A．甲和乙 B．丁和乙 C．丙和甲 D．丁和甲 4．下列四个现象中，属于内能转化为机械能的是（　　） A．压缩点燃棉花 B．蒸汽顶起壶盖 C．冬天搓手取暖 D．压缩冲程 5．如图所示描述的物理过程，下列分析正确的是（　　） A．图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的温度升高，内能不变 B．图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的内能增大 C．图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能增加 D．图丁：汽缸内的气体推动活塞向下运动，内能转化为机械能，气体内能减少 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（　　） A．一个工作循环的正确顺序是：甲乙丙丁 B．图乙冲程是做功冲程 C．图甲冲程是将所有的内能转化为机械能的过程 D．图丁冲程是机械能转化为内能的过程 7．关于如图所示的实验，下列说法错误的是（    ） A．这个实验说明可以利用物体内能对外做功 B．对木塞做功的过程中管内水蒸气的内能增加 C．此过程中水蒸气内能转化为木塞的机械能 D．这个实验能够显示热机的工作原理 8．如图所示，迅速压下活塞的过程相当于柴油机的（　　） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 二、多选题 9．2024年4月20号，世界内燃机大会上，潍柴动力一款新型柴油机问世，此款柴油机效率达到了53.09%，成为了世界首款热效率突破53%的柴油机。下列是关于四冲程汽油机和柴油机工作过程的几种说法，正确的是（   ） A．柴油属于二次能源，也属于可再生能源 B．柴油机在吸气冲程中，吸入汽缸的只有空气 C．只有做功冲程是燃气对外做功，其它冲程依靠飞轮惯性完成 D．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部是火花塞 10．下面关于汽油机与柴油机的说法中，正确的是（　　） A．汽油机与柴油机都是内燃机 B．汽油机的压缩冲程中，活塞压缩气体，将内能转化为机械能 C．柴油机汽缸顶部有火花塞，汽油机汽缸顶部有喷油嘴 D．汽油机吸入汽缸里的是汽油和空气的混合物，柴油机吸入汽缸里的是空气 11．如图是学校备用的柴油发电机，使用柴油机时，下列说法正确的是（　　） A．可通过火花塞点火启动 B．将内能转化为机械能 C．吸气冲程中只吸入空气 D．柴油机属于热机的一种 三、填空题 12．实验小组用矿泉水瓶做了如下实验∶如图1所示，将矿泉水瓶子从中间剪开，将小音箱放在瓶内，在瓶盖上钻一小孔。当打开音箱时，看到前方蜡烛的烛焰在晃动，这个现象说明声音可以传递 ；如图2所示，在空矿泉水瓶中装入少量热水，迅速倒出，再快速盖上瓶盖，发现瓶子变瘪了，该现象验证的是 的存在；如图3所示，在矿泉水瓶中留有少量水，盖上瓶盖，扭转瓶子，轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾，扭转瓶子的过程是通过 的方式使瓶内水蒸气内能增加，将瓶盖冲出的过程与单缸四冲程汽油机的 冲程能量转化相同。 13．如图，小明在科技节中展示了自己的作品。塑料瓶内装入少量的液态乙醚，待乙醚充满整个塑料瓶后，启动电子打火器，活塞瞬间向前飞出一段距离，活塞飞出的过程相当于热机的 冲程；活塞离开瓶口还可以继续向前飞出一段距离，因为它具有 。 14．普通汽车行驶时，发动机将燃料燃烧产生的内能变为机械能。下图是某型号的普通汽车发动机的能量流向图，请依据图中提供的信息，计算该汽车发动机的效率 。 15．一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速是2400r/min，柴油机每秒内做功 次，其中只有 冲程不是依靠惯性完成的。在设计制造时，汽缸外有一个“水套”是利用水吸热来降低汽缸温度的，这是利用了水的 大的性质。 四、简答题 16．过年期间有小孩用鞭炮炸狗盆，狗盆飞向空中；甚至还有将鞭炮扔进类似密闭空间的设施附近，导致危险事件发生。请结合此现象回答下列问题： (1)简述鞭炮爆炸时狗盆飞向空中这一过程与内燃机的哪个冲程相似，同时说明鞭炮爆炸时狗盆飞向空中的能量转化； (2)从安全教育和环境保护的角度，分析这种行为可能带来的危险。（写出一条即可） 五、计算题 17．随着时代的发展，汽车已经进入百姓家庭。如图是汽车柴油机的气缸与活塞的简化示意图，柴油机的点火方式为压燃式，在压缩冲程中将空气温度压到柴油的着火点。提示：描述密闭气体状态的参数有压强P，体积V，温度T（T为热力学温度，单位是开尔文，符号“K”）；其三者的关系为PVC（C为常数），且Tt273 （1）若某汽车的质量是2.1t，那么它的重力是多少？（g取10N/kg） （2）压缩冲程中将机械能转化为_____能？ （3）若气缸内密闭空气的初始温度为t127℃，则相当于热力学温度T1是多少？ （4）柴油的着火点约为480K。若密闭空气的体积被压缩到原来的，压强将增大为原来的16倍。结合第（3）小问，试通过计算，判断此时能否将柴油点燃？ 六、实验题 18．根据图所示实验回答下列问题。 (1)如图所示，在试管中装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲出。加热时是通过 方式改变水内能的；水蒸气把塞子冲出去过程中的能量转化和四冲程汽油机的 冲程相同； (2)如图所示，用酒精灯、烧杯、试管、温度计等器材比较水和煤油的吸热情况。试管中的水和食用油的 相同，加热过程中，水和煤油吸收热量的多少是通过 来判断的，煤油的温度升高的多，说明 的比热容大。 19．如图为探究水沸腾时温度变化特点的实验装置。 (1)小明组装的器材如图甲所示，该装置的错误之处是 ；用纸板给烧杯加盖减少热量散失节省时间，但是增大了烧杯内的气压，影响沸点，解决办法是 。 (2)图乙中图像A、B是两个小组的同学根据实验数据做出的图像，由图像可知当地水的沸点是 ℃，说明当地气压 一标准大气压；他们用相同的酒精灯和相同的烧杯进行实验，图像不同的原因可能是水的 不同。 (3)小华烧水时发现，水沸腾时壶嘴上方冒白气，这是 现象，且水蒸气会把壶嘴处的盖子冲起来，如图丙。盖子被水蒸气冲起的能量转化情况与四冲程汽油机的 冲程相同，水蒸气的 能转化为盖子的机械能。 20．生活处处有物理。小明利用矿泉水瓶做了如下几个有趣的实验： (1)如图，矿泉水装水，接近装满时留一小气泡，在瓶中间画一十字标记。把它平放在检查面上，若气泡在十字处说明被检查面是 的；用手沿箭头方向猛推一下瓶子，气泡将 运动（选填“向后运动”、“向前运动”或“保持静止状态”）； (2)如图一开口的矿泉水瓶侧壁A、B处各扎一个小孔，用橡皮塞塞住，给瓶里充满水，将瓶放在足够高的桌面上，然后把橡皮塞同时拔出，可以看到从不同的孔向外喷水的水平射程不同，从而说明了液体内部压强与 有关； (3)如图一只空瓶中装入少量的水，拧紧瓶盖，用力地扭动瓶身几下，稍稍旋开瓶盖，就听到“砰”的一声且瓶盖被气体冲飞，瓶口和瓶内出现白雾，出现白雾说明瓶内气体温度 （选填“升高”“降低”或“不变”）。图中②过程中能量转化的过程与四冲程内燃机的 冲程类似。若一台单缸汽油机，飞轮的转速为1200r/min，则该汽油机每秒钟做功 次。 《14.2热机 练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D D B B D D B B BC AD 题号 11 答案 BCD 1．D 【详解】A．水火箭上升过程中，水从金属管向下喷出，气体的内能转化为火箭的机械能，所以水火箭瓶内气体的内能在不断减小，故A错误； B．水向下喷出时，气体的内能转化为火箭的机械能，通过做功的方式减小了瓶内空气的内能，故B错误； C．升空时，水火箭内气体对水向下的力的受力物体是水，水对水火箭向上的力的受力物体是水火箭，两个力的受力物体不是相同物体，所以不是一对平衡力，故C错误； D．打气筒将空气压入水火箭内的能量转化是将机械能转化为空气的内能，汽油机的压缩冲程是将机械能转化为汽缸内气体的内能，所以打气筒将空气压入水火箭内的能量转化与汽油机的压缩冲程相同，故D正确。 故选D。 2．D 【详解】由题意可知，曲轴转速为 即1s曲轴转10r，可知道2r对应柴油机一个工作循环，四个冲程，做功一次，那么10r对应20个冲程，5次做功，故选D． 3．B 【详解】图a：瓶中留有少量水，盖上瓶盖，此时瓶内气体处于初始状态。图b：扭转瓶子，压缩瓶内的气体，此时外力对瓶内气体做功，气体的内能增加，温度升高。 图c：轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的高压气体冲出，同时瓶内出现白雾。这是由于瓶内气体膨胀对外做功，内能减少，温度降低，水蒸气液化形成白雾；图甲为吸气冲程，无能量转化。图乙为做功冲程，将高温高压燃气的内能转化为活塞的机械能。图丙为排气冲程，排出废气，无能量转化。图丁为压缩冲程，将活塞的机械能转化为气体的内能。对比实验过程与内燃机冲程：图b扭转瓶子压缩气体，机械能转化为内能，与内燃机的压缩冲程相似。图c气体膨胀对外做功，内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程相似。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 4．B 【详解】A．压缩点燃棉花属于机械能转化为空气的内能，空气内能增加，温度升高，通过热传递将热量传递给棉花，棉花燃烧，故A不符合题意。 B．蒸汽顶起壶盖的原理为蒸气的内能转换为壶盖的机械能，故B符合题意。 C．冬天搓手取暖的原理为机械能转换为内能，使得手的温度升高，故C不符合题意。 D．热机的压缩冲程的能量转换为机械能转换为内能，故D不符合题意。 故选 B。 5．D 【详解】A．图甲中厚玻璃内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增加，故A错误； B．图乙中瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，内能转化为机械能，空气的内能减小，故B错误； C．试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气对活塞做功，内能转化为机械能，水蒸气的内能减小，故C错误； D．图丁中汽缸内的气体推动活塞向下运动时，即做功冲程，内能转化为机械能，气体的内能减少，故D正确。 故选D。 6．D 【详解】ABD．甲图中两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，此冲程将内能转化为机械能；乙图中进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程；丙图中排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程；丁图中两个气门都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是机械能转化为内能。一个工作循环的正确顺序是：乙丁甲丙。故AB错误，D正确； C．甲图为做功冲程，此冲程将内能转化为机械能，但转化过程中会有能量损失，因此不可能所有的内能都转化为机械能，故C错误。 故选D。 7．B 【详解】ABC．水蒸气把塞子冲出去，对塞子做功，水蒸气内能转化为塞子的机械能，水蒸气内能减少，故AC正确，不符合题意，B错误，符合题意； D．热机是利用内能做功的设备，工作时内能转化为机械能，所以这个实验能够显示热机的工作原理，故D正确，不符合题意。 故选B。 8．B 【详解】迅速压下活塞，会发现筒的棉花燃烧起来。下压活塞时，活塞对筒内的空气做功，机械能转化为空气的内能，柴油机的压缩冲程将机械能转化为内能，所以与该实验的能量转化相同的是压缩冲程。 故选B。 9．BC 【详解】A．柴油是由石油提炼得到的，属于二次能源，但属于不可再生能源，故A错误； B．柴油机在吸气冲程中，吸入汽缸的只有空气，柴油从喷油嘴喷出，故B正确； C．在汽油机和柴油机的四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程都是依靠飞轮的惯性完成的，故C正确； D．汽油机的顶部有火花塞，柴油机的顶部有喷油嘴，故D错误。 故选BC。 10．AD 【详解】A．内燃机是燃料在汽缸内燃烧的热机，汽油机和柴油机都属于内燃机，它们都是通过燃料在汽缸内燃烧，将内能转化为机械能来工作的，故A正确； B．在汽油机的压缩冲程中，活塞压缩气体，对气体做功，使气体的内能增加，温度升高，是将机械能转化为内能，故B错误； C．汽油机汽缸顶部有火花塞，在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，点燃汽油和空气的混合物，使燃料剧烈燃烧；柴油机汽缸顶部有喷油嘴，在压缩冲程结束时，喷油嘴向汽缸内喷入雾状柴油，遇到高温空气后燃烧，故C错误； D．在吸气冲程中，汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入汽缸的只是空气，因为柴油机是靠压缩空气使其温度升高，达到柴油的着火点后再喷入柴油燃烧，故D正确。 故选AD。 11．BCD 【详解】A．柴油机是压燃式点燃柴油，即通过压缩空气直接点燃柴油，故A错误； B．柴油机使用时将内能转化为机械能，从而提供动力，故B正确； C．汽油机在吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物，柴油机在吸气冲程中只吸入空气，故C正确； D．热机是指各种利用内能做功的机械，是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能，因此柴油机和汽油机都属于热机，故D正确。 故选BCD。 12． 能量 大气压强/大气压 做功 做功 【详解】[1]当打开音箱时，看到前方蜡烛的烛焰在晃动，这个现象说明声音可以传递能量。因为声音以波的形式传播，具有能量，能使烛焰晃动。 [2]在空矿泉水瓶中装入少量热水，迅速倒出，再快速盖上瓶盖，瓶内气体温度降低，压强减小，小于外界大气压，在大气压的作用下瓶子变瘪了，该现象验证的是大气压的存在。 [3]扭转瓶子的过程中，对瓶内气体做功，机械能转化为内能，使瓶内水蒸气内能增加，所以是通过做功的方式改变内能。 [4]将瓶盖冲出的过程中，瓶内气体对瓶盖做功，内能转化为机械能，这与单缸四冲程汽油机的做功冲程能量转化相同，在做功冲程中，燃气膨胀对外做功，内能转化为机械能。 13． 做功 惯性 【详解】[1]热机的四个冲程包括：吸气、压缩、做功、排气；其中做功冲程中燃料燃烧产生的高温高压燃气推动活塞做功，与本实验中乙醚燃烧产生的高温高压燃气把活塞推出瓶口的原理是一样的。 [2]任何都物体具有惯性，惯性是指物体本身所具有的保持运动状态不变的性质，活塞离开瓶口还可以继续向前飞出一段距离，因为它具有惯性。 14．20% 【详解】该汽车发动机的效率为 15． 20 做功 比热容 【详解】[1][2]汽油机的一个工作循环包含四个冲程，只有做功冲程对外做功，飞轮转两周。一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速是2400r/min=40r/s，柴油机每秒内完成80个冲程，做功20次，其中只有做功冲程对外做功，不是依靠惯性完成的。 [3]汽缸外有一个“水套”是利用水吸热来降低汽缸温度的，这是利用了水的比热容大的性质，相同质量的水和其它物体相比，升高相同温度时，可以吸收更多热量。 16．(1)见解析 (2)见解析 【详解】（1）做功可以改变内能。鞭炮爆炸时放出热量，对狗盆做功，内能转化为机械能，使得狗盆飞向空中，这一过程的能量转化与内燃机的做功冲程相似。 （2）用鞭炮炸狗盆，飞出的狗盆可能会砸伤他人，危及他人的生命安全。 17．（1）21000N ；（2）内；（3）300K；（4）此时能将柴油点燃 【详解】解：（1）若某汽车的质量是 m=2.lt=2100kg 那么它的重力是 G=mg=2100kg×10N/kg=21000N （2）柴油机的压缩冲程中，是将机械能转化为内能。 （3）若气缸内密闭空气的初始温度为t1=27℃，则相当于热力学温度 T1=t+273=27+273=300K （4）由题知，气缸气体压强p，体积V及温度T满足pV=C这—方程，所以压缩前 p0V=C×300K……① 压缩后 ……② 由题意知， 解得：T=480K，由题知，柴油的着火点约为480K，柴油能燃烧。 答：（1）若某汽车的质量是2.lt,那么它的重力是21000N ； （2）压缩冲程中将机械能转化为内能； （3）若气缸内密闭空气的初始温度为t1=27℃，则相当于热力学温度T1是300K； （4）此时能将柴油点燃。 18．(1) 热传递 做功 (2) 质量 加热时间 水 【详解】（1）[1]加热时水吸收热量，温度升高，内能增大，是通过热传递方式改变水的内能。 [2]水蒸气把塞子冲出去过程中水蒸气对塞子做功，内能转化为机械能，能量转化和四冲程汽油机的做功冲程相同。 （2）[1]比较水和煤油的吸热能力的实验中，根据控制变量法，要控制试管中的水和食用油的质量相同。 [2]实验中用同一热源加热，单位时间内水和煤油吸收热量相同，根据转换法，水和煤油吸收热量的多少是通过加热时间来判断的。 [3]加热相同时间，吸收相同热量，煤油的温度升高的多，说明水的比热容大。 19．(1) 温度计的玻璃泡接触了烧杯壁 在纸板上打个孔 (2) 96 低于 质量 (3) 液化 做功 内 【详解】（1）[1]使用温度计时，玻璃泡要完全浸没在被测液体中，且不能碰到容器底和容器壁。图甲中温度计的玻璃泡接触了烧杯壁，这样测量的温度会受烧杯底部温度的影响，导致测量不准确。 [2]用纸板给烧杯加盖可减少热量散失，但会增大杯内气压，使水的沸点升高。在纸板上扎一个小孔，能使烧杯内外气压相通，保持气压接近外界大气压，从而避免对水沸点的影响。 （2）[1]水沸腾时温度保持不变，这个不变的温度就是水的沸点。从图乙中可以看出，温度上升到 96℃后不再升高，所以当地水的沸点是 96℃。 [2]在标准大气压下，水的沸点是 100℃。液体的沸点随气压的降低而降低，现在水的沸点是 96℃，说明当地气压低于一标准大气压。 [3]用相同的酒精灯和相同的烧杯进行实验，加热装置相同。根据Q=cmΔt，在相同的加热条件下，水的质量越大，升高相同温度需要吸收的热量越多，加热时间就越长。图像中A、B加热到沸腾的时间不同，可能是水的质量不同。 （3）[1]水沸腾时壶嘴上方冒 “白气”，是因为从壶嘴喷出的高温水蒸气遇到周围较冷的空气，放热液化成小水滴，这些小水滴聚集形成 “白气”，所以这是液化现象。 [2]四冲程汽油机的做功冲程中，高温高压的燃气膨胀对外做功，将内能转化为机械能。水蒸气把壶嘴处的盖子冲起来，是水蒸气对盖子做功，将水蒸气的内能转化为盖子的机械能，其能量转化情况与四冲程汽油机的做功冲程相同。 [3]水蒸气冲起盖子的过程中，水蒸气的内能减少，盖子获得了机械能，所以是水蒸气的内能转化为盖子的机械能。 20．(1) 水平 向前运动 (2)液体深度 (3) 降低 压缩 10 【详解】（1）[1]图中，由于瓶中的水受到的重力的方向竖直向下，若气泡在十字处说明被检查面是水平的。 [2]用手沿箭头方向猛推一下瓶子，瓶中的水由于惯性会“挤”向瓶底，因此气泡将向前运动。 （2）图中，看到从深度不同的孔向外喷水的水平射程不同，从而说明了液体内部压强与液体的深度有关。 （3）[1]瓶口和瓶内出现白雾，是水蒸气遇冷液化形成，出现白雾说明瓶内气体温度降低。 [2]图中②过程中，在压缩瓶内气体体积，瓶子机械能转化为气体内能，能量转化的过程与四冲程内燃机的压缩冲程类似。 [3]四冲程单缸汽油机的飞轮转速为1200r/min，则该飞轮每秒钟转20圈；因为一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，所以，1s内飞轮转20圈，活塞往复运动20次，共10个工作循环，做功10次。 学科网（北京）股份有限公司 $$