【第十章机械能、内能及其转化】第四节热机（同步分层）-2025-2026学年物理北师大版（2024）九年级全册

【第十章机械能、内能及其转化】第四节热机 一、单选题 1．在如图所示的试管内装一些水，用橡胶塞塞住管口，将水加热一段时间后观察现象，下列说法正确的是（　　） A．橡皮塞冲出管口时，试管口出现的白气是水蒸气 B．该实验中的能量转化与汽油机压缩冲程中的能量转化相同 C．橡皮塞冲出后，试管内水蒸气的内能减小 D．酒精燃烧时将内能转化为化学能 2．如图所示的四种情景，下列说法中正确的是（　　） A．图甲所示说明分子之间只存在引力 B．图乙所示木塞被冲出时试管口出现“白雾”，说明水蒸气的内能增加 C．图丙所示是汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能 D．图丁所示水的温度必须达到100℃时，水才会沸腾 3．下图是四冲程汽油机的工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．图甲是压缩冲程，内能转化为机械能 B．该内燃机一个工作循环有四个冲程正确的顺序是乙、丁、甲、丙 C．丁是做功冲程，机械能转化为内能 D．靠惯性完成的冲程是甲、乙、丙 4．如图所示，说法正确的是（　　） A．A图是内能转化为机械能 B．B图是内能转化为机械能 C．C图是排气冲程 D．D图是压缩冲程 5．下列家用电器中，主要将电能转化为机械能的是（　　） A．微波炉 B．电熨斗 C．电风扇 D．电视机 6．下列过程中，重力势能转化为动能的是（　　） A．无人机加速上过程 B．热气球匀速下落 C．用弓将箭水平射出 D．雨滴在空中加速下落 7．关于四冲程内燃机，下列说法正确的是（　　） A．汽油机和柴油机都是内燃机，吸入汽缸的物质相同 B．在压缩冲程末，汽油机比柴油机温度更高，压强更大 C．燃料在汽缸内猛烈燃烧，燃料热值迅速减小 D．压缩冲程主要是通过做功的方式增大缸内气体的内能 8．如图为一台四缸发动机，其主要技术指标如右表所示．其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，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（即冲程长）．转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数．则下列计算不正确的是________； 排量 输出功率 转速 A．该发动机在 内做功 B．单缸排量为 C．在每个做功冲程里，发动机做功 D．在做功冲程里，燃气对活塞的压强为 二、多选题 9．下列说法中，不正确的是 A．温度高的物体具有的内能多，温度低的物体具有的内能少 B．当物体吸收热量，且不对外做功时，物体的内能一定增加 C．的冰熔化成的水，由于温度不变，所以它的内能不变 D．四冲程内燃机做功冲程将内能转化为机械能 10．学习了汽油机和柴油机后，小华同学通过比较，分析出汽油机和柴油机在构造和工作过程中的部分异同点，其中正确的是（　　） A．汽油机吸入的是空气，柴油机吸入的是柴油和空气的混合物 B．在构造上汽油机采用的是火花塞，柴油机采用的是喷油嘴 C．汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式 D．汽油机和柴油机都是将内能转化为机械能的机器 11．关于热机，下列说法正确的有（　　） A．热机是将内能转化为机械能的工具 B．四冲程汽油机工作时，只有一个冲程对外做功 C．随着科学技术的日新月异，热机的效率可以达到100% D．柴油机和汽油机在吸气冲程，吸进气缸的都是汽油混合器 12．关于内燃机，下列说法中正确的是（　　） A．四冲程内燃机中，只有做功冲程有能量的转化 B．汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机汽缸顶部有喷油嘴 C．内燃机中，燃料燃烧得到的内能会全部转化为机械能 D．内燃机的压缩冲程，是机械能转化为内能 13．如图所示的物理过程中，下列分析正确的是（ ） A．图甲，厚玻璃筒内的空气被压缩，与汽油机的压缩冲程能量转化相同 B．图乙，瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气的内能增大 C．图丙，是通过热传递的方式使试管内的水内能增大 D．图丁，是压缩冲程，该过程的能量转化是内能转化为机械能 14．如图所示描述的物理过程，下列分析错误的是（　　） A．图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，其温度升高，但内能不变 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软木塞冲出时，水蒸气的内能增加 D．图丁：汽油机的做功冲程，燃气内能转化为机械能，内能减少 15．下列有关热机的说法中不正确的是（　　） A．热机工作时将燃料化学能转化为内能，再转化成机械能 B．柴油机进气口吸入的是柴油和空气的混合物 C．四冲程汽油机每个工作循环中有2个冲程依靠惯性完成 D．热机效率越高，热机的功率越大 16．建筑工人在使用钻孔机进行钻孔时，钻孔机的钻头会发热。为了防止钻头过热，通常会采取往钻头上浇水的办法。关于此现象下列说法正确的是（　　） A．向钻头浇水降温是通过热传递的方式使钻头内能减小，温度降低 B．通过做功的方式使钻头的内能增加，温度升高 C．向钻头注水，水的比热容较大，可达到更好的冷却效果 D．钻头工作时，电能主要转化为热能 17．某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），下列说法中正确的是（　　） A．汽油机每秒内完成30个冲程 B．汽油机的功率为2025W C．做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2700N D．一个做功冲程中燃气对活塞做的功为1.35×105J 三、填空题 18．如图所示是汽油机的　 　冲程。在压缩冲程中，是通过　 　的方式增加燃气的内能。汽油机的转速为3 600 r/min，则1 s内汽油机对外做功　 　次。 19．一台单缸四冲程汽油机，如图所示为　 　冲程，此冲程的能量转化是　 　。若飞轮转速为3600r/min，该汽油机活塞1s对外做功　 　次。 20．工地上太阳暴晒的钢筋热得烫手，钢筋内能是通过　 　的方式增加的，用切割机切割钢筋，切割片温度急剧上升，该过程内能变化情况与热机的　 　冲程相同。 21．铜、铅的比热容之比是 3：1 ，一铜块和一铅块质量之比是 2：3 ，若它们吸收的热量相同，升高温度之比是　 　 ；一台某型号单缸四冲程汽油机的飞轮速度是1200r/min，则汽油机每秒钟对外做功 　 　 次。 22．在汽油机的四个冲程中，机械能转化为内能的是　 　冲程；一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是3000r/min，汽油机每秒对外做功　 　次。 23．单缸汽油机工作的四个冲程中，将内能转化为机械能的是　 　冲程，其他三个冲程要靠飞轮的　 　来完成． 24．如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团硝化棉，快速压下活塞，可观察到硝化棉燃烧，此过程中气体温度升高，是通过　 　方式增大气体的内能，这与四冲程汽油机的　 　冲程的能量转化相同；若某台单缸四冲程汽油机飞轮的转速是7200r/min，则它每分钟对外做功　 　次。 25．如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于 　 　冲程，该冲程将 　 　转化为机械能。 四、实验探究题 26．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。 （1）在这个过程中，燃料的化学能转化为内能，传给水和水蒸气，水蒸气把塞子冲出去时，水蒸气的　 　能转化为塞子的　 　能； （2）在液体沸腾过程中，水的内能　 　（选填“增加”“减少”或“不少”），水的温度　 　（选填“升高”“降低”或“不变”）； （3）这个实验基本反映出了热机的工作原理：即可以利用内能对外做功，它与汽油机的　 　冲程的原理相同。 27．小明利用如图甲所示实验装置观察水的沸腾现象。 （1）在安装器材确定B铁圈位置时 　 　（选填“需要”或“不需要”）点燃酒精灯； （2）第4min时温度计示数如图乙所示，此时水的温度是 　 　℃。小明发现，温度计玻璃外壳有水雾，原因是水蒸气发生 　 　（填物态变化名称）； （3）实验中，能量从火焰传递给水，却无法从水自动传递给火焰，是因为能量的转移具有 　 　。 28．如图所示是质量是固体的熔化实验装置，根据实验数据绘制出的曲线图，该物质第时的内能　 　第时的内能（选填“大于”“小于”或“等于”）。如果从开始记录到刚沸腾时，完全燃烧了热值为的酒精，且认为单位时间内该物质吸收的热量一定。根据图象信息和相关知识，可估算出，此过程中，热转化效率是　 　。【该物质液态时的比热容为】 五、计算题 29．某居民家安装了一台电热水器，其容水量为40L。加满20℃的水后加热至70℃，已知水的比热容，干木材的热值。 （1）水需要吸收多少热量？ （2）如果用干木材替代电热水器烧水，效率为14%，需要多少干木材？ 30．小丽家新买了一台电热水器，下表是该热水器的一些技术参数．现将水箱中装满水，通电后正常工作40min，水温从25℃上升到45℃．在此过程中，求： 型号 FED-H50 额定电压 220V 最大水量 50L 额定功率 2000W （1）热水器中电热丝的电阻： （2）水所吸收的热量[c水=4.2×103J/（kg•℃）]； （3）热水器的效率． 六、作图题 31．如图所示，图甲是四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图乙是做功冲程示意图，请在图乙中画出活塞的运动方向和进气门、排气门的开闭情况。 32．如图所示物体在拉力F的作用下沿粗糙的斜面做匀速直线运动，斜面的长为S，高为h，试解答一下问题： ⑴作出物体还受到其它力的示意图 ⑵请利用功和能的知识证明物体受到的拉力F大于物体在斜面受到的摩擦力f 七、综合题 33．如图所示，将一个试管放入适量的水，塞紧胶塞，用酒精灯加热试管底部，过一段时间看到塞子突然冲出试管，同时试管口出现“白雾”，根据现象回答下列问题。 （1）问题：燃料燃烧过程，能量是如何转化的？ 回答：　 　转化为内能； （2）问题：塞子冲出试管后为什么继续向前运动？ 回答：是由于塞子具有　 　； （3）问题：塞子被推出的过程中，能量是如何转化的？ 回答：由水蒸气的　 　转化为塞子的　 　； （4）问题：塞子被推出后，试管口为何产生“白雾”？ 回答：水蒸气对瓶塞　 　，自身内能变　 　，发生　 　（填物态变化）形成“白雾”。 34．十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机，推动了人类第一次工业革命。如图为利用瓦特蒸汽机提升物体的工作示意图，蒸汽机的工作原理为：打开阀门A、关闭阀门B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞到达汽缸顶部时，关闭阀门A、打开阀门B，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小，活塞下降。如此循环往复。 （1）蒸汽推动活塞上行过程中，能量转化是　 　转化机械能，蒸汽机活塞上行过程与汽油机的　 　冲程相似； （2）蒸汽机活塞往复运动，通过杠杆和定滑轮对重物做功。若物体质量为200千克，活塞每次上升高度为0.6米，则活塞上升一次蒸汽机对物体做了多少有用功　 　J；假设活塞每分钟向上运动100次，该蒸汽机对物体做有用功的功率为　 　W； （3）现代汽车起源于蒸汽机，抗击新冠肺炎疫情期间，我省向武汉赠送了很多辆负压救护车，用负压救护车转运患者，进行集中隔离治疗。该车配置了负压装置，负压仓内气压小于外界气压，将内部空气“吸入”排风净化装置进行处理，有效避免了病毒的传播。某次转运病人时，救护车以90kW的恒定功率在平直公路上匀速行驶54km，用时30min。救护车所受的阻力是　 　N，救护车动力所做的功为　 　J。 答案解析部分 1．【答案】C 【解析】【解答】A.橡皮塞冲出管口时，试管口出现的白气是水蒸气液化的小水滴，A不符合题意； B.实验中将塞子喷出，内能转化为机械能，与汽油机做功冲程中的能量转化相同，B不符合题意； C.橡皮塞冲出后，内能做功，消耗了内能，试管内水蒸气的内能减小，C符合题意； D.酒精燃烧时将化学能转化为内能，D不符合题意。 故答案为：C. 【分析】内能对外做功时，转化为机械能，内能减小；水蒸气遇冷液化形成白气；燃料燃烧，将化学能转化为内能。 2．【答案】C 【解析】【解答】A. 甲图中两个压紧的铅块能吊起钩码，是由于分子间存在引力，但不是只有引力，A不符合题意； B. 当加热试管到一定程度时，水蒸气的内能足够大会将塞子冲出，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，水蒸气的内能会减小，温度降低，B不符合题意； C. 根据图中冲程中火花塞点火和活塞向下移动的特点，可以判断这个冲程是做功冲程，此冲程是将内能转化为机械能，C符合题意； D.水的沸点随气压变化而变化，故图丁所示水沸腾的温度不一定是100℃，D不符合题意。 故答案为：C. 【分析】A分子间存在相互作用的引力和斥力. B改变物体的内能两种方法：做功和热传递，这两种方法对改变物体的内能是等效的. C内燃机可分为汽油机和柴油机，它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程. D沸点与气压关系：一切液体的沸点，都是气压减小时降低，气压增大时升高. 3．【答案】D 4．【答案】A 【解析】【解答】由图示可知，A图是做功冲程，内能转化为机械能，A符合题意； B图是压缩冲程，机械能转化为内能，B不符合题意； C图属于吸气冲程，C不符合题意； D图属于排气冲程，D不符合题意； 故答案为：A。 【分析】根据汽油机的图像判断各个冲程，压缩冲程把机械能转化为内能，做功冲程把内能转化为机械能。 5．【答案】C 【解析】【解答】解：电流做功的过程，实际上就是个能量转化的过程，从电能转化成其它形式的能；在常见的家用电器中，微波炉将电能转化为光能；电熨斗是将电能转化为内能的；电风扇是把电能转化为机械能；电视机主要是把电能转化为声能和光能． 故选C． 【分析】做功总是伴随着能量的转化，电功也不例外．用电器消耗了电能，获得了其它形式的能量，就是一个电流做功的过程． 6．【答案】D 【解析】【解答】重力势能转化为动能，肯定是重力势能减小，而动能增大，据此分析判断。 【分析】A.无人机加速上过程，质量不变，高度增大，重力势能增大；速度增大，动能增大， 故A不合题意； B.热气球匀速下落，质量不变，高度减小，重力势能减小；速度不变，动能不变，故B不合题意； C.用弓将箭水平射出，弓的弹性势能转化为箭的动能，故C不合题意； D.雨滴在空中加速下，质量不变，高度减小，重力势能减小；速度增大，动能增大，因此重力势能转化为动能，故D符合题意。 故选D。 7．【答案】D 【解析】【解答】A．柴油机和汽油机都属于内燃机，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，A不符合题意； B．汽油机是通过火花塞点火的，而柴油机是通过压燃式点火的，所以柴油机比汽油机温度更高，压强更大，B不符合题意； C．燃料在汽缸内猛烈燃烧，燃料热值保持不变，C不符合题意； D．压缩冲程中，活塞压缩气体，对气体做功，气体的内能变大，D符合题意。 故答案为：D。 【分析】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；汽油机是通过火花塞点火的，而柴油机是通过压燃式点火的；燃料热值不随温度的变化而变化； 压缩冲程主要是通过做功的方式增大缸内气体的内能。 8．【答案】D 9．【答案】A,B,C 10．【答案】B,C,D 11．【答案】A,B 【解析】【解答】A. 热机是将燃料的内能转化为机械能的工具，A符合题意；B. 四冲程汽油机工作时，只有做功冲程对外做功，B符合题意；C. 无论科技如何发展，热机的效率可以提高，总存在摩擦、要做额外功，效率一定不会达到100%，C不符合题意。D汽油机在吸气冲程，吸进气缸的是汽油混合器，而柴油机吸进的只有柴油，D不符合题意。 故答案为：AB. 【分析】热机是将燃料的内能转化为机械能的工具. 内燃机可分为汽油机和柴油机，它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程.一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周. 在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施. 12．【答案】B,D 【解析】【解答】解：AD、在内燃机的四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，将内能转化为机械能；而压缩冲程是活塞压缩燃气对其做功，将机械能转化为内能，A不符合题意，D符合题意； B、汽油机和柴油机的点火方式不同，在构造上也有不同之处；汽油机气缸顶部有个火花塞，柴油机气缸顶部有个喷油嘴，B符合题意； C、内燃机中，燃料燃烧得到的内能有一大部分会散失掉或克服摩擦做功，只有一少部分转化为机械能，C不符合题意。 故答案为：BD 【分析】热机包括汽油机和柴油机，结果有区别，热机的压缩冲程把机械能转化为内能。 13．【答案】A,C 【解析】【解答】A.厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的内能增大，温度升高，是通过做功的方式改变空气内能与汽油机的压缩冲程能量相同；故A正确； B.瓶子内的空气推动塞子跳起时，瓶内气体对塞子做功，瓶内气体的内能转化为塞子的机械能，空气内能减小；故B错误； C.图丙，加热试管是通过热传递的方式使试管内的水内能增大；故C正确； D.图中气门全部关闭，活塞向下运动，是汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能；故D错误。 【分析】(1)做功可以改变物体的内能，当外界对物体做功时，物体的内能增大；压缩空气做功，空气内能增加，机械能转化为内能； (2)汽油机的压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能； (3)加热属于热传递； (4)根据气门和活塞运动方向判断冲程， 14．【答案】A,B,C 15．【答案】B,C,D 16．【答案】A,B,C 17．【答案】B,C 18．【答案】做功；做功；30 【解析】【解答】如图所示，进气门、排气门都关闭，活塞向下运动，是汽油机的做功冲程。 压缩冲程中，活塞的机械能转化为燃气的内能，这时通过做功的方式增加了燃气的内能。 汽油机的转速为3 600 r/min，则1s飞轮转60转。飞轮每转2转做功1次，则1 s内汽油机对外做功30次。 【分析】汽油机的气门关闭活塞下行是做功冲程；压缩冲程将机械能转化为内能，是做功改变内能；汽油机飞轮的转数是做功数的2倍。 19．【答案】做功；内能转化为机械能；30 20．【答案】热传递；压缩 【解析】【解答】工地上太阳暴晒的钢筋热得烫手，钢筋内能是通过热传递的方式增加的，用切割机切割钢筋，切割片温度急剧上升，是机械能转化为内能，内能变化情况与热机的压缩冲程相同。 【分析】温度不同的物体间，通过热传递改变内能；物体间摩擦时，机械能转化为内能。 21．【答案】1：2；10 【解析】【解答】根据，计算温度差的比值为；根据汽油机飞轮转数，计算做功数为次。 【分析】根据，计算物体温度的变化；汽油机飞轮转数是做功数的2倍。 22．【答案】压缩；25 23．【答案】做功；惯性 【解析】【解答】汽油机的做功冲程中是内能转化为机械能，靠燃气的内能对外做功，推动活塞运动；而吸气冲程、压缩冲程、和排气冲程都是靠飞轮的惯性完成的． 【分析】只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能。吸气冲程、压缩冲程、和排气冲程都是靠飞轮的惯性完成的． 24．【答案】做功；压缩；3600 25．【答案】做功；内能 【解析】【解答】如图，进气门和排气门都是关闭的，火花塞放电，活塞下行，可以判断是做功冲程，做功冲程中内能转化为机械能。 【分析】汽油机的气门关闭、活塞下行，是做功冲程；做功冲程将内能转化为机械能。 26．【答案】内；机械；增加；不变；做功 27．【答案】需要；97；液化；方向性 28．【答案】大于；40% 29．【答案】（1）8.4×106J；（2）5kg 30．【答案】（1）24.2Ω（2）4.2×106J（3）87.5% 31．【答案】 32．【答案】解：如图所示： 【解析】【解答】(1)物体还受重力竖直向下，支持力垂直斜面向上，摩擦力沿斜面向下，如图所示： ； (2)根据能量守恒定律可知：FL＝Gh+fL ，即：F-f＝ >0 即F>f 【分析】（1）物体除受到拉力的作用外，还受到竖直向下的重力G、垂直于斜面向上的支持力F支，由于物体在拉力F的作用下沿粗糙的斜面向上运动，故物体还受到平行于斜面向下的摩擦力f； 这3个力的作用点都可以画在物体的重心上； （2）根据W总=W有用+W额外进行证明. 33．【答案】（1）化学能 （2）惯性 （3）内能；机械能 （4）做功；小；液化 【解析】【解答】(1)燃料燃烧过程中化学能转化为内能。(2)塞子冲出试管后仍能向前运动是因为塞子具有惯性，会保持原来的运动状态。(3)塞子被推出的过程中，水蒸气的内能转化为塞子的机械能。(4)塞子被推出的过程中，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，水蒸气内能减小，温度降低，液化形成一些小水滴。 【分析】（1）燃料燃烧为化学变化，消耗化学能转化为内能； （2）物体总有一种保持原来运动状态的趋势，这就是物体的惯性； （3）（4）做功可以改变物体的内能，物体对外界做功物体的内能减小，转化为机械能，温度降低，水蒸气液化。 34．【答案】（1）内能；做功 （2）600；1000/1×103 （3）3000/3×103；1.62×108 【解析】【解答】（1）蒸汽推动活塞上行过程中，蒸汽对活塞做功，蒸汽的内能转化为活塞的机械能。 汽油机的做功冲程中，高温高压燃气推动活塞做功，燃气的内能转化为活塞的机械能，与蒸汽机活塞上行过程的能量转化相似。 （2）由图知杠杆左端的力臂是右端力臂的2倍，活塞每次上升高度为h=0.6米，则根据相似三角形的知识可知，杠杆右端下降的高度为；由定滑轮的特点可知，定滑轮右侧物体上升的高度为 物体的重力为 活塞上升一次蒸汽机对物体做的有用功为 活塞每分钟向上运动100次，该蒸汽机对物体做有用功的功率为 （3）救护车匀速行驶30min动力做的功为 根据W=Fs可得牵引力为 救护车在平直公路上匀速行驶，处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，则救护车所受的阻力为f=F=3000N 【分析】（1）蒸气推动活塞运行，是内能转化为机械能；汽油机的做功冲程将内能转化为机械能； （2）根据质量计算重力，结合高度变化计算有用功；利用功和时间的比值计算功率大小； （3）根据功率和时间的乘积计算功的大小，结合距离计算物体受到的力的大小。 学科网（北京）股份有限公司 $