【第二章改变世界的热机】第1节 热机（同步分层）-2025-2026学年物理教科版（2024）九年级上册

【第二章改变世界的热机】 第1节 热机 一、单选题 1．为了保护环境，很多城市都已禁放烟花爆竹，“礼花筒”便成为一些喜庆场合烘托气氛的必备用品。如图所示，“礼花筒”利用的是筒内的高压空气膨胀，将彩带喷向空中。则对该过程的分析正确的是（　　） A．高压气体膨胀对外做功，其内能增加 B．高压气体通过热传递方式改变其内能 C．该过程能量转化方式与汽油机做功冲程相同 D．高压空气膨胀对外做功过程中，其分子热运动加剧 2．如图是四冲程汽油机做功冲程的示意图。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，汽缸内气体的 A．内能增大 B．温度降低 C．密度增大 D．分子热运动加快 3．小明家的汽车发动机为四缸汽油机．该发动机在工作时汽缸内的燃气的平均气压为，汽缸的横截面积为，活塞的行程长 ， 转速 . 则该发动机的功率为（　　） A．15kw B．30kw C．60kw D．75kw 4．如图所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，将水加热至沸腾一段时间后，橡胶塞被推出，管口出现大量“白气”。下列说法正确的是（　　） A．“白气”是水汽化形成的 B．水沸腾过程中温度一定保持100℃不变 C．试管中水的升温过程与汽油机压缩冲程相比改变内能的方式相同 D．水蒸气推出橡皮塞的过程与汽油机做功冲程能量转化情况相同 5．下列与热学知识相关的说法正确的是（　　） A．酒精燃烧时热值不断变小 B．“酒香不怕巷子深”说明分子间存在斥力 C．内燃机在压缩冲程中，机械能转化为内能 D．发烧时擦酒精降温是用做功的方式改变内能 6．如图甲是热机的能量流向图。图乙显示的是甲、乙两热机的参数。甲、乙相比，甲的（　　） 　　 A．有用机械能较大 B．损失能量较小 C．燃料的化学能较大 D．热机效率较低 7．下列说法正确的是（　　） A．冰在熔化过程中，温度和内能均保持不变 B．汽油机工作时，在压缩冲程中内能转化为机械能 C．用锯条锯木板时，锯条发热，锯条和木板的内能均增加 D．在热传递的过程中，内能总是从内能多的物体向内能少的物体转移 8．如图是小王用电热水壶烧水时的情景，有关描述正确的是（　　） A．水沸腾时继续通电，水的温度会升高 B．烧水时水温升高，属于热传递改变物体的内能 C．壶盖和壶口上方的“白气”是水蒸气汽化形成的 D．壶盖被气顶起时，能量转化与热机压缩冲程能量转化相同 二、多选题 9．对于图中所示的四幅图，下列说法正确的是（　　） A．图甲中软木塞飞出时，试管内水蒸气的内能减少 B．图乙中两个压紧的铅块能吊起重物，主要是大气压的作用 C．图丙中活塞向上运动，此冲程是内燃机的压缩冲程 D．图丁中小朋友下滑时臀部感觉热，此过程中内能转化为机械能 10．2023 年 10 月 26 日搭载神舟十七号载人飞船的长征二号 F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。下列关于载人飞船发射升空的说法正确的是 （　　） A．火箭的外壳需要用熔点高、密度大的材料制作 B．火箭使用氢作为燃料是因为氢的热值大 C．火箭加速升空时机械能不断变大 D．火箭升空与大气层摩擦时的能量转化与热机的做功冲程相同 11．如图所示，下列对热学知识进行的归纳总结中，正确的是（　　） A． 下滑时通过做功增加了物体内能 B． 塞子弹出时内能增大 C． 海边昼夜温差小是因为水的比热容大 D． 蒸汽轮机利用机械能转化成内能来工作 12．明朝宋应星所著《天工开物》是中国古代一部综合性的科学技术著作．如图所示四幅图选自《天工开物》，下列说法正确的是（　　） A．挂上重物后弓发生形变，弓的弹性势能增加 B．采珍珠人潜入水下越深所受水的压强越大，浮力也越大 C．“透火焙干”应用了加热的方法提高温度，使纸面水分蒸发加快 D．鸟铳发射弹丸时的能量转化，与内燃机做功冲程的能量转化相同 13．关于如图所示的实验，说法正确的是（　　） A．图甲中水蒸气对瓶塞做功，水蒸气的内能不变 B．图乙过程中能量的转化与四冲程汽油机的压缩冲程相同 C．用图丙所示装置（除了燃料种类不同外，其他条件均相同）比较燃料1和燃料2的热值时，是通过比较水升高的温度来得出结论的 D．图丁是给圆底烧瓶浇上冷水，刚停止沸腾的水又沸腾时的情形，说明水沸腾时不需要吸热 14．如图是八十年代街头巷尾经常出现的爆米花的情景.将玉米放入爆米花机中加热一段时间，打开机盖，在机内气压的作用下，机内的高温高压气体连同加工的玉米一起喷射出来，并伴随着产生大量的“白气”。由于外界的压强迅速下降，喷射出来的玉米迅速向外扩张，便被爆成爆米花.下列说法正确的是（　　） A．加热玉米是利用热传递的方式使其内能增大的 B．打开机盖，爆米花机内气体对外做功内能减小 C．“白气”是爆米花机内发生汽化产生的水蒸气 D．打开机盖时的能量转化和汽油机的做功冲程是相同的 15．下列有关热学的知识，说法正确的是（　　） A．内能是指物体内所有分子的动能和分子间相互作用的势能的总和 B．双手互搓，手的温度会升高，是通过做功的方式改变手的内能 C．物体的温度不变，内能大小也一定不会改变 D．汽油机的做功冲程中，燃气对外做功，将内能转化为机械能 三、填空题 16．如图所示，是小行星撞击地球的模拟画面，小行星撞击地球的过程中，使地球表面温度　 　（选填“不变”“降低”“升高”），造成毁灭性后果，内燃机的四个冲程中，能量转化与此类似是　 　。 17．妈妈生日那天，小伟给妈妈煮面条时发现：锅中的水沸腾时，锅盖上下跳动，同时冒出大量雾状的“白气”， 如图所示。小伟认为看到的“白气”是扩散现象， 你认为小伟的判断是　 　（选填“正确”或“错误”） 的，理由是　 　。壶盖向上跳动过程中，其能量转化情况与热机的　 　冲程相同。 18．如图所示，水沸腾后，盖在试管口上的橡皮塞会受到水蒸气的压力而冲出，水蒸气的内能转化为塞子的　 　能，此过程中的能量转化情况与四冲程汽油机的　 　冲程相似。 19． 如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部，放入一小团干燥的硝化棉，用力把活塞迅速压下，使硝化棉燃烧，该过程是通过　 　 的方式来改变筒内空气的内能，其能量转化情况与汽油机的　 　 冲程相同。 20．如图所示是古希腊数学家希罗发明的“汽转球”，被誉为最早的蒸汽机。它由一个装有水的密闭锅与一个空心球通过两根空心管连接在一起，球两旁由两根出气管组成。在锅底加热通过　 　的方式增加水的内能，水沸腾后产生的高温水蒸气由空心管进入球中对球做功，将　 　能转化为机械能，就可以使球体快速转动。这一过程的能量转化和汽油机的　 　冲程的能量转化形式相同。 21．生活中，炸食物用油，煮食物用水，是因为油和水的　 　不同，可以对不同烹饪手段提供各自所需要的温度，这一过程主要是通过　 　的方式增大食物的内能；小明发现家中正在煮饭的高压锅限压阀被气流顶起跳动，这一现象与热机的工作循环中　 　冲程原理相同，将内能转化为机械能。 22．夏季是吃烧烤的季节，如图所示，路过烧烤小吃店时，很远就能闻到香味，说明分子在不停地做 　 　；各种食材在碳火上方烤制过程中温度升高，主要是通过 　 　（选填“做功”或“热传递”）的方式增加内能。街上的雾炮车喷向空中的水雾能使尘埃颗粒快速沉降到地面，起到净化空气的作用。雾炮车的发动机是柴油机，柴油机四个冲程中的 　 　冲程将内能转化为机械能。 23．如图，小李给试管中的水加热，水沸腾后，过一会儿橡皮塞会飞出，这个过程中的能量转化与热机中的　 　冲程能量转化形式相同。橡皮塞飞出的同时，在试管口看到大量“白气”，“白气”是由水蒸气　 　（填物态变化）产生的。在标准气压下，将初温是20℃质量是100g的水加热到沸腾，水吸收的热量是　 　J。[] 四、实验探究题 24．为了探究做功对物体内能的影响，小明利用注射器、数字温度传感器等器材进行了如图所示探究。 （1）如图甲，在注射器前端筒壁上钻一个小孔，将温度传感器的探头插入注射器内，用密封胶将小孔密封，读出此时温度传感器的示数； （2）如图乙，用橡皮帽将注射器的注射口堵住，用力向左推动活塞，传感器的示数逐渐增大，说明活塞压缩筒内气体做功，使气体内能　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）；推动活塞过程中，小明感觉十分费力，证明分子间存在　 　力； （3）快速取下橡皮帽，注射口喷出“白气”，温度传感器示数　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）；此过程中的能量转化与汽油机的　 　冲程相同。 25． （1）煤油的热值是4.6×107J/kg，比热容是2.1×103J/ (kg·℃)，将一杯煤油倒掉一半后，剩余煤油的热值　 　，比热容　 　(选填“变大”、“不变”或“变小”)。 （2）如图所示，在试管内装些水，用软木塞塞住。再用酒精灯加热使水沸腾，直至水蒸气将木塞冲开。 ①酒精在被点燃时，将　 　能转化为　 　能； ②试管内的水被加热时温度不断升高，这是通过　 　方式增加物体的内能； ③水蒸气冲开瓶塞时的能量转化过程相当于四冲程内燃机的　 　冲程。 五、计算题 26．世界内燃机大会于2024年4月20日在天津拉开帷幕，本届大会发布了中国内燃机行业的最新技术成果——全球首款热效率53.09％的柴油机，进一步推进高效、低碳、环保内燃机发展。如图所示是一台四冲程内燃机的示意图，已知活塞面积，活塞在压缩冲程移动的距离为0.1m，相当于的恒力使活塞移动相同的距离，压缩气体传递给汽缸的热量为25J。求： （1）压缩过程中活塞对气体做的功； （2）汽缸内气体内能的变化量； （3）压缩过程活塞承受的压强； 27．混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点，某新型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量，当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电，车速与所受阻力的关系如图所示。在某次测试中，蓄电池存满电能7.6×108J，启动时，消耗了20%电能输送给车轮，当汽车速度达到50km/h时，由内燃机提供能量接下来汽车匀速行驶20km，共消耗燃料14kg，蓄电池充满。已知内燃机效率为40%。（忽略蓄电池和电动机的热损失，q燃料=4.5×107J/kg）求： （1）汽车受到的阻力f； （2）匀速行驶时，汽车牵引力所做的功； （3）内燃机给车轮供能的效率。 六、作图题 28．如图所示，甲为热机的能量流向图，请在乙图中画出该热机的有用机械能和损失能量比例扇形统计图，只要求画出：有用机械能和损失能量，并在图中注明文字和比例。 七、综合题 29．小蒋同学家购买了一辆自主品牌轿车，如图所示，汽车应用了许多物理知识。请你运用所学的物理知识解答下列问题： （1）汽油机是汽车的“心脏”，汽油机是将燃料的 　 　能转化为内能，再通过做功转化为 　 　能。 （2）小轿车前方的挡风玻璃是倾斜的，目的是为了使车内物体所成的 　 　像（填“实”或“虚”）位于玻璃的上方，不妨碍司机视线。 （3）汽车发动机是用水作冷却剂的，这是利用了水的 　 　大的性质；当汽车匀速上坡时，重力势能 　 　，机械能 　 　。（填“增大”、“减小”或“不变”） （4）开车上坡前，需要加大油门，以提高汽车的速度，增大车的　 　（填“惯性”和“动能”）。 30．如图，物体在F=3N的水平拉力作用下，沿水平地面从M运动到Q，O点两侧粗糙程度不同，每经过1s，用虚线框记录物体的位置，物体在MO段做匀速直线运动。 （1）在MN、OP段，物体的速度分别为v1、v2，拉力F所做的功为W1和W2，物体所受摩擦力分别为f1、f2，则v1　 　 v2，W1　 　 W2，f1 　 　f2。（均选填“＞”“=”“＜”） （2）物体从O运动到P，F做功的功率是　 　 W，所受支持力做功的功率是　 　W。 （3）汽车作为我们生活中不可缺少的交通工具，它的动力机械有些是内燃机，而内燃机分为汽油机和柴油机两大类，它们分别用汽油和柴油作为燃料。汽油和柴油是从石油中提炼出来，石油属于不可再生能源。以下能源也属于不可再生能源的有(选填以下对应的字母)； A．煤炭 B．核能 C．水能 D．太阳能 （4）图是汽油机的能量流向图，以下说法正确的有____ (选填字母)： A．E1=E2+E3 B．E1=E2+E3+E4+E5+E6+E7 （5）一辆小轿车行驶了一段路程，汽油机共消耗汽油 5kg， 汽油燃烧实际释放的热量是2×108J，汽油机输出的机械能为4.6×107J.此过程中该汽油机的效率是　 　.(汽油的热值q汽油=4.6×107J/kg) 答案解析部分 1．【答案】C 2．【答案】B 【解析】【解答】图中，气门关闭，活塞向下，为做功冲程，燃气膨胀对外做功，内能转化为机械能，内能减小、温度降低，B符合题意。 故选B。 【分析】根据汽油机气门状态和活塞运行方向，判断冲程；做功冲程中，内能转化为机械能。 3．【答案】C 【解析】【解答】根据题意可知，燃气对活塞的压力：F=PS=1×106Pa×50×10-4m2=5000N； 一个气缸在一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W1=Fs=5000N×0.1m=500J； 飞轮转速：3600r/min=60r/s， 由于一个工作循环飞轮转2圈，完成4个冲程，做功一次， 所以每秒共有30个工作循环，一个汽缸对外做功30次， 则总共做功次数：30×4=120次； 该汽油机每秒做的功：W=120×500J=60000J， 汽油机的功率为：。 故选C。 【分析】首先根据F=pS计算燃气对活塞的压力，再根据W1=Fs一个气缸一个做功冲程燃气对活塞做的功。一个工作循环飞轮转2圈，完成4个冲程，做功一次，据此计算1s内做功的总次数，进而计算该汽油机每秒做的功，最后根据计算柴油机做功的功率。 4．【答案】D 5．【答案】C 【解析】【解答】A．热值是燃料本身的一种性质，故A错误； B．酒香说明分子在不停地做无规则运动，故B错误； C．热机的压缩冲程是机械能转化为内能的过程，故C正确； D．酒精蒸发吸热，用热传递的方式改变内能，故D错误。 故选C。 【分析】(1)热值是燃料本身的一种性质； (2)分子间存在着斥力和引力； (3)热机的压缩冲程是机械能转化为内能的过程，做功冲程是内能转化为机械能的过程； (4)改变内能的方法：做功和热传递。 6．【答案】B 7．【答案】C 【解析】【解答】A.冰在熔化过程中，温度不变，继续吸热，因此它的内能增大，故A错误； B.汽油机工作时，在压缩冲程中将机械能转化为内能，故B错误； C.用锯条锯木板时，锯条发热，将机械能转化为内能，因此锯条和木板的内能均增加，故C正确； D.在热传递的过程中，内能总是从温度高的物体向温度低的物体转移，故D错误。 故选C。 【分析】（1）晶体熔化的条件：①达到熔点；②继续吸热； （2）根据热机工作过程中的能量转化分析解答； （3）根据能量转化和转移的知识分析解答； （4）热传递的条件是温度差，热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递。 8．【答案】B 9．【答案】A,C 【解析】【解答】A：图甲中软木塞飞出时，试管内水蒸气对外做功，内能减少，A正确； B：图乙中两个压紧的铅块能吊起重物，主要是大气压的作用分子间有引力，B错误； C：图丙中活塞向上运动，两阀门关闭，此冲程是内燃机的压缩冲程，C正确； D：图丁中小朋友下滑时臀部感觉热，此过程中机械能转化为内能，D错误。 故选AC。 【分析】物体对外做功，内能减少；分子间的引力让铅块吸引在一起；压缩冲程中阀门关闭，气体内能增大；小朋友下滑时，机械能转化为内能。 10．【答案】B,C 11．【答案】A,C 12．【答案】A,C,D 13．【答案】B,C 【解析】【解答】A．图甲中水蒸气对瓶塞做功，将内能转化为机械能，水蒸气的内能减小，故A错误； B．图乙过程中压缩气体做功，将机械能转化为内能，与四冲程汽油机的压缩冲程中的能量转化相同，故B正确； C．用图丙所示装置（除了燃料种类不同外，其他条件均相同）比较燃料1和燃料2的热值时，水升高的温度越多，说明燃料的热值越大，可以通过比较水升高的温度来得出结论，故C正确； D．图丁给圆底烧瓶浇上冷水，烧瓶内水面上方的气压减小，液体的沸点降低，所以刚停止沸腾的水又沸腾，故D错误。 故选BC。 【分析】1.做功可以改变物体内能，物体对外界做功，内能减小；外界对物体做功内能增大； 2.四冲程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.比较燃料的热值实验时，可以通过比较水的温度变化来比较燃料的热值； 4.液体沸点随气压的减小而降低。 14．【答案】A,B,D 15．【答案】A,B,D 16．【答案】升高；压缩冲程 17．【答案】错误；“白气”是小液滴不是分子，小液滴的运动属于物体的机械运动（答案不唯一，合理即可）；做功 18．【答案】机械；做功 19．【答案】做功；压缩 【解析】【解答】如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部，放入一小团干燥的硝化棉，用力把活塞迅速压下，使硝化棉燃烧，该过程将活塞的机械能转化为内能，是通过做功的方式来改变筒内空气的内能。其能量转化情况与汽油机的压缩冲程相同。 【分析】①改变物体内能的方法：①做功，本质为能量的转化；②热传递，本质为能量的转移； ②四冲程内燃机的压缩冲程，将机械能转化为内能；做功冲程，将内能转化为机械能。 20．【答案】热传递；内；做功 21．【答案】沸点；热传递；做功 22．【答案】无规则运动；热传递；做功 23．【答案】做功；液化；3.36×104 24．【答案】增大；斥；变小；做功 【解析】【解答】（2）活塞压缩筒内气体做功，使气体内能增大， 推动活塞过程中，小明感觉十分费力，证明分子间存在斥力。 （3）快速取下橡皮帽，注射口喷出“白气”，水蒸气液化为小水珠，内能减小，温度降低，内能转化为机械能，做功冲程的能量转换相同。 综上 第1空、 增大； 第2空、斥； 第3空变小； 第4空、做功 【分析】1、改变物体内能的方式有做功和热传递，如钻木取火、搓手取暖，活塞压缩桶内气体属于做功改变物体内能，用酒精灯热水属于热传递改变物体内能，比热容是物体的固有属性，与质量无关 2、做功冲程：进气后关闭，排气口关闭，火花塞点燃，高温高压的气体推动活塞下移，气体内能减小，能量转化为内能转化为机械能 25．【答案】（1）不变；不变 （2）化学；热；热传递；做功 【解析】【解答】（1）将一杯煤油倒掉一半后，煤油的质量和体积减小，但是物质种类和状态不变，因此剩余煤油的热值不变，比热容也不变。 （2）①酒精在被点燃时，将化学能转化为热能； ②试管内的水被加热时温度不断升高，这是通过热传递方式增加物体的内能； ③蒸气冲开瓶塞时，将内能转化为机械能，其能量转化过程相当于四冲程内燃机的做功冲程。 【分析】（1）根据热值和比热容的特点解答； （2）①根据能量转化的知识解答； ②改变物体内能的方法：①做功；②热传递； ③内燃机的压缩冲程，将机械能转化为内能；做功冲程，将内能转化为机械能。 26．【答案】（1）解：压缩过程中活塞对气体做的功。 （2）解：汽缸内气体内能的变化量。 （3）解：压缩过程活塞承受的压强。 【解析】【分析】（1） 于的恒力使活塞移动0.1m，根据W=Fs计算 压缩过程中活塞对气体做的功； （2） 压缩气体传递给汽缸的热量为25J ，由（1）可知总功，所以汽缸内气体内能的变化量 （3）根据压强公式可知压缩过程活塞承受的压强。 （1）压缩过程中活塞对气体做的功 （2）汽缸内气体内能的变化量 （3）压缩过程活塞承受的压强 27．【答案】（1）4000N；（2）8×107J；（3）80% 28．【答案】 29．【答案】化学；机械；虚；比热容；增大；增大；动能 30．【答案】（1）=；<；＝ （2）9；0 （3）B （4）A （5）23% 【解析】【解答】（1）由图1可知，在MN段，A匀速运动的路程s1=3m，水平拉力F1=3N， 其速度：， 在PQ段，A匀速运动的路程s2=3m，水平拉力F2=3N，其速度：， 则v1＜v2； 因A在MN做匀速直线运动，受到的摩擦力和拉力是一对平衡力，大小相等，PQ段做加速运动，摩擦力小于推力，则f1＞f2。 所用力相等，而距离也相等，根据W=Fs可知，二者做功相等，即W1=W2。 （2）物体从O运动到P，F做功的功率P=Fv=3N×3m/s=9W；支持力方向竖直向上，A在竖直方向上没有移动距离，支持力没有做功，功率为0。 （3）根据题意可知，煤炭和核能都是短时间内无法得到补充的能源，属于不可再生能源，故选AB； （4）根据图片可知，E1分化为E2和E3，而E2分化为E4、E5和E6，那么 E1=E2+E3 ，故选A。 （5）根据题意可知，该汽油机的效率为：。 【分析】（1）根据图1和图2读出A在MN段、PQ段匀速运动的路程以及水平拉力，根据求出对应的速度，然后比较两者的大小关系。A在MN做匀速直线运动，受到的摩擦力和拉力是一对平衡力，二力大小相等，PQ段加速运动，分析推力与摩擦力的关系，根据W=Fs比较功的大小； （2）根据P=Fv求出其功率。 （3）可以在短时间内得到补充的能源为可再生能源； （4）根据图片分析各种能量形式之间的关系； （5）根据计算该汽油机的效率。 学科网（北京）股份有限公司 $