第十四章 第2节 热机-【拔尖特训】2025-2026学年新教材九年级全一册物理(人教版2024)

16 第2节　热　机 ▶ “答案与解析”见P6 1. 下列关于汽油机与柴油机的说法,正确的是 ( ) A. 柴油机的气缸顶部有个火花塞,汽油机的 气缸顶部有个喷油嘴 B. 柴油机采用点燃式点火方式,汽油机采用 压燃式点火方式 C. 柴油机与汽油机除使用的燃料不同外,在 构造上完全相同 D. 柴油机吸入气缸里的是空气,汽油机吸入 气缸里的是汽油和空气的混合物 2. ★汽车已经成为现代生活中不可缺 少的一部分,汽车多数采用汽油机 作为发动机,如图所示为四冲程汽 油机的工作循环示意图,下列说法中,错误 的是 ( ) (第2题) A. 汽油机一个工作循环中各冲程正确的顺 序是丁、丙、甲、乙 B. 甲冲程中存在的能量转化是机械能转化 为内能 C. 丙冲程中存在的能量转化有化学能转化 为内能 D. 依靠飞轮惯性完成的冲程是甲、乙、丁三 个冲程 3. (2024·娄底期末)一台单缸四冲程内燃机的 飞轮转速为3600r/min,那么每秒内 ( ) A. 活塞完成60个冲程 B. 燃气对活塞做功30次 C. 曲轴转动240转 D. 完成120个工作循环 (第4题) 4. 跨学科实践·工程实践 如图所 示,将一个空易拉罐的底部 钻一个小孔,往易拉罐里喷 少量酒精,用点燃的打火机 靠近易拉罐底部的小孔,纸 杯就会飞出去。下列说法中,正确的是( ) A. 酒精燃烧时,将化学能转化为机械能 B. 纸杯飞出去的过程的能量变化与内燃机 的排气冲程相同 C. 纸杯飞出去时,易拉罐对纸杯做了功 D. 纸杯飞出去时,易拉罐内气体的内能减小 5. (2024·临沂)2024年4月20日,我国研制的 全球首款本体热效率达53.09%的柴油机正 式亮相世界内燃机大会,刷新了柴油机热效 率的世界纪录。如图所示为内燃机的四个冲 程,气缸内气体的内能最小的是 ( ) A. B. C. D. 6. 跨学科实践·工程实践 (2024·重庆期末)在学 校展开的科技节活动中,小明自制了一个水 火箭。利用一个空饮料瓶装适量水,然后将 带有阀门的金属管插入瓶塞,旋紧瓶塞后用 打气筒往瓶里打足气,如图所示。打开阀门 后,水从尾部的金属管向下喷出,水火箭向上 飞向空中。下列说法中,正确的是 ( ) A. 打气时,水火箭中气体的内能增大 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 物理(人教版)九年级全一册 17 B. 水火箭的水是一种热值较高的燃料 C. 水火箭升空与热机的压缩冲程原理相同 D. 水火箭升空的过程,机械能转化为内能 (第6题) (第7题) 7. (2024·临汾段考)如图所示,在试管里装些 水,用塞子塞住管口,将水加热一段时间,观 察现象: (1) 实 验 时 燃 料 燃 烧 放 出 热 量,通 过 的方式使水的内能增加,温度升高, 水沸腾后由于汽化形成大量的水蒸气,此过 程的实质是能量的 。 (2) 实验时观察到的现象是 ,这是因为管内的水蒸气对外做 功,将它的内能转化为塞子的 能,此 过程和汽油机的 冲程相似。 (3) 通 过 此 实 验 可 知:利 用 内 能 可 以 和 。 8. ★某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为 30cm2,一个冲程内活塞在气缸中移动的距 离是50mm,满负荷工作时做功冲程的气缸 内燃气的平均压强为9.0×105Pa,飞轮 1min转动1800r,当汽油机满负荷工作时 (不计摩擦),求: (1) 做功冲程中燃气对活塞的平均压力。 (2) 一个做功冲程中燃气对活塞做的功。 (3) 汽油机的功率。 9. 新情境·现代科技 (2024·大同段考)阅读短 文,回答问题。 空气的动力 空气的动力是指空气与物体做相对运动 时作用在物体上的力,简称气动力。当我们 快速地松开鼓起来的气球时,气球会“嗖”的 一下飞出去,这时气球获得了气动力。经过 长时间探索,人们已经成功制造出多种使用 压缩空气为动力,推动叶片或者活塞运动的 发动机,即叶片式、活塞式空气发动机。 (第9题) 如图所示为某新型的以 空气发动机为动力装置的汽 车。该空气发动机共有4个 压缩空气缸,总容量为90L, 可储存标准大气压下90m3 的空气,这款汽 车的设计最高速度可达154km/h,平均每加 一次气能行驶200km或10h。由于空气发 动机不直接使用燃料,因而具有体积小、结构 简单、维修成本低、操控方便、“零排放”的优 点。即便因为技术不成熟导致该汽车存在某 些缺点,在科学界引起不小的争议,但这项技 术仍然具有广阔的发展空间。 (1) 空气发动机是利用 能做功的。 空气发动机获得动力时与四冲程汽油机的 冲程工作过程相似。 (2) 下列说法中,正确的是 。 A. 松开鼓起来的气球时,气球飞出去,这是 因为物体受到惯性的作用 B. 空气动力汽车工作时将内能转化为机械能 C. 以空气发动机为动力装置的汽车,靠气缸 内空气的燃烧产生能量 D. 空气动力汽车工作时不会有能量的损失 (3) 资料表明,空气发动机排出的尾气温度 低于周围空气的温度,对于产生此现象的原 因,请你提出一条合理的解释: 。 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 第十四章　内能的利用 比热容 11. (1) 饮水机里的水吸收热量,温度 升高,通过热传递的方式改变了自身 内能 (2) 储水桶底部受到的压强 p=ρ水gh =1.0×103 kg/m3 × 10N/kg×0.2m=2.0×103Pa,硅胶 垫上受到的压力F=pS=pπR2= 2.0 × 103Pa× 3.14 × (3×10-3m)2≈0.057N (3) 浮子 受力平衡,G+F=F浮,代入数据可 得,F浮 =20×10-3kg×10N/kg+ 0.057N=0.257N (4) 300mL的水 的质量m=ρ水V=1.0×103kg/m3× 300×10-6m3=0.3kg,水吸收的热 量 Q吸 = cmΔt = 4.2 × 103J/(kg·℃)×0.3kg×(100℃- 25℃)=9.45×104J 第十四章　内能的利用 第1节　能量的转化与守恒 1. C 2. D 3. 不可能 违背了能量守恒定律 4. 能量守恒 不可以 方向性 5. 大于 小于 小于 解析:物体的 机械能等于物体动能与势能的总和。 皮球在地面弹起的过程中,因为与地 面碰撞,要损失一部分能量,所以,机 械能总量要减小。A 点的皮球落到 地面后弹起,再升到与A 点高度相同 的B 点时,因为皮球质量不变,所处 高度相等,所以皮球在两点的重力势 能相等,但因为皮球从A 点落到地面 再弹起时,损失了一部分能量,所以, 皮球在A 点时的机械能要大于在B 点时的机械能,又因为皮球在两点的 重力势能相等,因此,皮球在A 点时 的动能大于在B 点时的动能。物体 质量越大,所处的高度越高,其重力势 能就越大。同一个皮球,质量不变,因 为C点高度小于D 点高度,所以在C 点时的重力势能小于在D 点时的重 力势能。皮球从C 点落到地面再弹 起时,损失了一部分能量,所以,它在 D 点时的机械能小于在C 点时的机 械能。 6. C 解析:电烤炉取暖是利用电流 的热效应工作的,是电能先转化为内 能,内能通过热传递转移到人体,故A 错误;钻木取火是通过做功的方式将 机械能转化为内能,故B错误;热水 泡脚,是通过热传递的方式将水的内 能转移到脚上,增大脚部的内能,故C 正确;对着手哈气取暖,是通过热传递 改变手的内能的,故D错误。 7. A 解析:下球中乙醚汽化的过程, 吸收热量,是通过热传递的方式改变 了内能大小,故A错误,符合题意;饮 水鸟和外界有能量交换,不是凭空动 起来的,因此根据能量守恒定律可知, 饮水鸟不是永动机,其能量转化过程 符合能量守恒定律,若没有能量补充, 则饮水鸟最终会停下来,故B、D正 确,不符合题意;若空气温度变得很 低,饮水鸟内的乙醚汽化太慢,气压变 小,很难将乙醚压入上球,饮水鸟的重 心不能上移,则饮水鸟会慢慢地停下 来,故C正确,不符合题意。 8. A 解析:足球在被踢开的过程中, 其内部的装置工作,是将动能转化为 电能;然后将电能转化为化学能并储 存在蓄电池中;蓄电池供LED灯发光 时,将化学能转化为电能,电能再转化 为光能。故A正确。 9. 不能 筒车工作时消耗了水的动 能,将水流的动能转化为筒车的机械 能 解析:能的总量守恒,永动机是不 可能实现的,筒车工作时消耗了水的 动能,将水流的动能转化为筒车的机 械能,所以不能说明它是永动机。 10. (1) 先变大再变小 (2) 非平衡 (3) 1 小于 解析:(1) 小球在下落 的过程中,从P 点到a点,加速下落, 从a点开始,橡皮筋逐渐发生弹性形 变,橡皮筋所受弹力由小变大,当重力 大于弹力时,小球受到的合力向下,小 球加速下落;当弹力等于重力时,小球 受到的合力为0,速度达到最大;当弹 力大于小球重力时,合力向上,小球开 始做减速运动。由此可知,小球下落 速度的变化情况是先变大后变小;由 于小球的质量不变,因此小球动能的 变化情况是先变大再变小。(2) 当橡 皮筋的伸长量最大即弹性势能最大 时,小球速度减小为0,小球受力不平 衡,所以处于非平衡状态。(3) 由图 丙可知,在b点时小球的速度是最大 的,重力等于弹力;此时橡皮筋的伸长 量Δh=hb-ha=0.5m-0.4m= 0.1m,橡皮筋每受到0.1N的拉力就 伸长1cm,则 弹 力 F= 0.1m0.01m× 0.1N=1N,因此小球的重力为1N。 根据能量守恒定律可知,由a点到b 点,小球减少的重力势能转化为小球 的动能和橡皮筋的弹性势能,则小球 的动能变化量小于重力势能的变 化量。 第2节　热　机 1. D 2. A 判断热机冲程的方法 一看气门开闭;二看活塞运动 方向。 3. B 解析:飞轮转速3600r/min= 60r/s,因为飞轮转动2转为一个工作 循环,对外做功1次,完成4个冲程, 所以内燃机每秒钟曲轴转动60转,完 成30个工作循环,燃气对活塞做功 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 6 30次,完成120个冲程。 4. D 5. D 解析:吸气冲程中,汽油机吸入 空气和汽油的混合气体,气体温度较 低;在压缩冲程,活塞压缩汽油与空气 形成的燃料混合物,活塞对气体做功, 将机械能转化为气体的内能,使气缸 内气体内能增加;做功冲程中,高温高 压气体对活塞做功,内能转化机械能; 排气冲程中,气缸内的废气排出;相比 而言,吸气冲程中的气体温度较低,内 能最小。故D正确。 6. A 解析:打气时,水火箭中气体的 内能增大,故A正确;水火箭的水不 是燃料,故B错误;水火箭升空是内 能转化为机械能,水火箭升空与热机 的做功冲程原理相同,故C、D错误。 7. (1) 热传递 转移 (2) 塞子冲出 时试管口出现白雾 机械 做功 (3) 加热 做功 解析:(1) 酒精燃烧 是将酒精内部的化学能转化为内能释 放出来,然后将内能通过热传递转移 给水和试管,使水的内能增加,温度升 高。水沸腾后由于汽化形成大量的水 蒸气,水的内能转移到水蒸气,此过程 的实质是能量的转移。(2) 实验时观 察到的现象是塞子冲出时试管口出现 白雾,试管口处出现的“白雾”是因为 水蒸气对外做功,内能减少,温度降 低,使水蒸气遇冷液化形成白雾。塞 子冲出试管口是因为管内的水蒸气对 外做功,将它的内能转化为塞子的机 械能,此过程和汽油机的做功冲程相 似,汽油机做功冲程中燃气推动活塞 做功,燃 气 内 能 转 化 为 机 械 能。 (3) 热量可以从温度高的物体传到温 度低的物体,内能从一个物体转移到 另外一个物体,利用内能可以加热。 内能可以向机械能转化,内能可以 做功。 8.(1) 由p= F S 可得,燃气对活塞的 平均压力F=pS=9.0×105Pa× 30×10-4m2=2700N (2) 一个做 功冲程中燃气对活塞做的功 W = Fs=2700N×50×10-3m=135J (3) 因飞轮每转2r对外做功1次,所 以飞轮1min转动1800r,做功900 次,则燃气对活塞做的总功 W总 = W×900=135J×900=121500J,汽 油机的功率P= W总 t = 121500J 60s = 2025W 对汽油机功率的正确认知 由F=pS 可求出燃气对活塞 的平均压力;利用活塞移动的距 离,由W=Fs计算出一个做功冲 程中燃气对活塞做的功。飞轮(曲 轴)每转动2r对外做功1次,飞轮 1min转 动 1800r,对 外 做 功 900次,燃气对活塞做的总功除以 做功时间即为汽油机的功率。 9. (1) 内 做功 (2) B (3) 气体 对外做功,内能减少,温度降低 解析:(1) 四冲程汽油机的做功冲程 是利用燃料燃烧产生的高温高压的燃 气推动活塞做功,空气发动机使用压 缩空气为动力,与四冲程汽油机的做 功冲程能量转化相同,都是将内能转 化为机械能。(2) 松开鼓起来的气球 时,气球飞出去,这是因为气球向外喷 气时,自身也获得一个反作用力;空气 动力汽车工作时,压缩的气体对外做 功,将内能转化为机械能;以空气发动 机为动力装置的汽车,靠气缸内空气 膨胀对外做功,而不是燃烧空气产生 能量;空气动力汽车工作时能量会有 一定的损失,因此能量不可能完全被 利用。(3) 空气发动机排出的尾气温 度低于周围空气的温度,这主要是因 为气体对外做功,内能减小,温度 降低。 第3节　热机的效率 1. A 2. D 3. 完全燃烧 升高的温度 4. 热传递 2.688×106 0.1 解析:加热过程中水吸收热量,这是通 过热传递的方式改变水的内能;水的 内能增大量即水吸收的热量Q吸= cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)× 40kg×(40℃-24℃)=2.688× 106J;由η= Q吸 Q放×100% 可知,天然气 完全燃烧放出的热量Q放 = Q吸 η = 2.688×106J 84% =3.2×10 6J,由Q放= Vq 可知,消耗天然气的体积V= Q吸 q = 3.2×106J 3.2×107J/m3=0.1m 3。 5. C 解析:燃料的热值大小不能直 接测量,需要通过水吸收热量的多少 来体现燃料燃烧放出热量的多少,而 水吸收热量的多少跟水的质量和升高 的 温 度 有 关,因 此 可 以 利 用 c水m水Δt水=mq来比较热值大小。要 用燃料燃烧时产生的外焰加热,所以 应先固定燃料的位置,再固定铁圈的 位置,所以应按从下往上的顺序进行 调节,故A错误;若Δt相同,由q= c水m水Δt m 可知,m 越大,燃料的热值越 小,故B错误;Δtm 的值越大,由q= c水m水Δt m 可知,燃料的热值越大,故C 正确;m Δt 的值越大,Δt m 的值越小,由 q= c水m水Δt m 可知,燃料的热值越小, 故D错误。 6. D 解析:设甲的功率为P甲,效率 为η甲,乙的功率为P乙,效率为η乙, 汽油的热值为q,做功时间为t,甲在 时间t内做的有用功W甲=P甲t,乙在 时间t内做的有用功W乙=P乙t。由 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 􀥈 7