寒假作业05 热机与热机效率（巩固培优）九年级物理新教材沪科版

限时练习：40min 完成时间： 月 日 天气： 作业05 热机与热机效率 一、热机 1、定义：把内能转化为机械能的机器叫热机。热机常见种类有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 2、内燃机：内燃机是热机的一种，是燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。 3、内燃机的工作原理。汽油或柴油在气缸里燃烧时生成高温高压的燃气，用来推动活塞做功。活塞通过连杆使内燃机的飞轮转动，从而带动其他机械转动。 4、内燃机的四个冲程，活塞在气缸内往复运动，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程，汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。在一个工作循环中，汽缸内的活塞往复两次，曲轴转动两周。四个冲程中只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程都是靠飞轮惯性完成的。一个工作循环有两次能量转化，在压缩过程中，机械能转化为内能，在做功过程中，内能转化为机械能。 二、燃料的热值及热机的效率 1、燃料的热值。把某种燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值，热值的单位是焦每千克（J/kg）。热值是反映燃料燃烧释放热量的本领大小的物理量。热值是燃料本身的一种特性，同种燃料的热值不随燃烧充分与否而变，不随燃料质量的大小而变，即每种燃料都有一个确定的燃烧值，不同燃料的燃烧值一般不同。 2、热机的效率。在热机中，用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。热机的效率是热机性能的一个重要指标，热机的效率越高，它的机械性能就越好。 3、热机为人类的发展做出了重大贡献，但也带来了许多环境污染问题，需要我们注意环境保护。 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 1．如图是单缸四冲程汽油机的某个冲程示意图，下列说法正确的是（　　） A．汽油机顶端的部件叫作喷油嘴 B．这是压缩冲程 C．该冲程将内能转化为机械能 D．性能优良的汽油机效率可达到100% 2．飞天社团的同学们制作了水火箭，如图是其简易原理图。使用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，水从水火箭中向下喷出，使水火箭升空。下列说法错误的是（   ） A．水火箭加速升空时机械能不变 B．水火箭升空利用了力的作用是相互的原理 C．打气筒打气过程中与汽油机压缩冲程中的能量转化相同 D．水喷完后，水火箭仍然继续向上运动一段距离是由于惯性 3．下列说法正确的是（　　） A．冰比水感觉更冷，是因为冰的内能比水的内能少 B．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大 C．两个光滑的铅块压紧后会粘在一起，说明分子之间存在引力 D．同一物体内能减少，它的温度一定降低 4．如图，物理兴趣小组制作了一个简易汽轮机装置，在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热，水沸腾后从管口喷出蒸汽使风车转动。简易汽轮机工作过程中（       ） A．只存在着内能转化为机械能 B．给水加热的过程中，水含有的热量增多 C．蒸汽被喷出后内能减小 D．蒸汽的内能全部转化为风车的机械能 5．如图为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断错误的是（   ） A．图a中汽缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力 B．图a中汽缸内的蒸汽推动活塞时，蒸汽内能减小 C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图b中B图所示的工作原理相似 D．图b中汽油机一个工作循环的正确顺序是A→B→C→D 6．水的比热容为，下列说法正确的是（　　） A．质量相同，放出相同热量，物体的比热容越小，末温越低 B．燃料的热值越大，它完全燃烧所放出的热量就越多 C．标准大气压下，1kg水吸收热量，温度一定升高75℃ D．学校的暖气中通常用水作为介质，这主要是利用了水的比热容较大的特性 7．如图是液体燃料火箭喷气发动机示意图。输送装置将燃料和氧化剂输送到燃烧室燃烧，产生气体喷出推动火箭前进。下列说法正确的是（    ） A．燃料燃烧时内能转化为化学能 B．燃料箱燃料减少，燃料热值减小 C．液体燃料选用液氢，是因为氢的热值大 D．燃烧放出热量越多，热机的效率越大 8．如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于 冲程，该冲程的能量转化是 （选填A或B）。 A．机械能转化为内能        B．内能转化为机械能 9．二氧化碳（CO2）爆破技术是现代工程中非常环保的技术。起爆前高压泵将CO2压缩成高压气体，气体内能 （选填“增大”或“减小”），CO2气体在高压下液化成液态CO2。爆破时电加热管发热使筒内的液态CO2迅速汽化，形成高压气体迅速从泄气孔中喷出实施爆破，此过程相当于内燃机的 冲程。 10．用蒸锅在天然气灶上烧水煮包子的过程中，“蒸包子”是通过 的方式改变包子内能的；锅盖被“顶起”，该过程能量转化与四冲程内燃机的 冲程的能量转化相同。 11．民为国本，谷为民命，粮食事关国运民生，粮食安全是国家安全的重要基础，如图是两台收割机正在收割小麦的场景。晓凤同学提出问题：收割机用四冲程柴油机提供动力，柴油机的压缩冲程过程中，气缸内气体的内能 （选填“增大”或“减小”），在做功冲程过程中内能转化为 。 12．小川制作的汽轮机模型如图所示，在试管中装入适量的水，用酒精灯加热，水沸腾后产生的蒸汽冲击叶轮使其转动。在这一过程中，水蒸气的内能转化为叶轮的 能，这一过程与汽油机的 冲程作用相似。 13．2025年10月26日，河南省举行了第二届青少年科技运动会。如图是其结构示意图。水火箭飞向空中时，瓶内气体的内能转化为水火箭的 能，此能量转化过程与汽油机的 冲程相同。 14．如图是我国古代火箭，点燃火药桶中的火药，高温高压燃气推动火药桶和箭身，此工作过程与内燃机 冲程类似；火箭飞行过程中箭身与空气摩擦，箭体温度升高，这是通过 的方式增加箭体内能的。 1．如图所示，用烧水壶烧水的过程中蕴含着很多的物理规律。 (1)烧水壶壶身用容易导热的金属制成，可以将炉火的能量更快地传递给壶中的水。壶内的水温度升高，内能 （选填“可能”或“一定”）增加。 (2)水烧开后，大量水蒸气将壶盖“顶出”， 对 做功（“水蒸气”或“壶盖”），水蒸气的内能 （选填“变大”、“变小”或“不变”），可以用来简单模拟热机产生动力的过程，相当于内燃机中的 冲程。 1．某物理小组的同学在社会实践活动中，通过实际调查和网上查询，绘制了一辆某种型号普通轿车在额定功率下行驶时，单位时间内的能量流向如图所示。依据图中信息判断下列说法正确的是（　　） A．轿车行驶时，输入发动机的燃料燃烧释放的能量全部用来做有用功 B．减少散热损耗对提高发动机效率没有帮助 C．发动机的能量转化效率约为 D．随着燃油不断消耗，燃油的热值不断减小 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 限时练习：40min 完成时间： 月 日 天气： 作业05 热机与热机效率 一、热机 1、定义：把内能转化为机械能的机器叫热机。热机常见种类有蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机。 2、内燃机：内燃机是热机的一种，是燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。 3、内燃机的工作原理。汽油或柴油在气缸里燃烧时生成高温高压的燃气，用来推动活塞做功。活塞通过连杆使内燃机的飞轮转动，从而带动其他机械转动。 4、内燃机的四个冲程，活塞在气缸内往复运动，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程，汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。在一个工作循环中，汽缸内的活塞往复两次，曲轴转动两周。四个冲程中只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程都是靠飞轮惯性完成的。一个工作循环有两次能量转化，在压缩过程中，机械能转化为内能，在做功过程中，内能转化为机械能。 二、燃料的热值及热机的效率 1、燃料的热值。把某种燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量之比，叫做这种燃料的热值，热值的单位是焦每千克（J/kg）。热值是反映燃料燃烧释放热量的本领大小的物理量。热值是燃料本身的一种特性，同种燃料的热值不随燃烧充分与否而变，不随燃料质量的大小而变，即每种燃料都有一个确定的燃烧值，不同燃料的燃烧值一般不同。 2、热机的效率。在热机中，用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率。热机的效率是热机性能的一个重要指标，热机的效率越高，它的机械性能就越好。 3、热机为人类的发展做出了重大贡献，但也带来了许多环境污染问题，需要我们注意环境保护。 三层必刷：巩固提升+能力培优+创新题型 1．如图是单缸四冲程汽油机的某个冲程示意图，下列说法正确的是（　　） A．汽油机顶端的部件叫作喷油嘴 B．这是压缩冲程 C．该冲程将内能转化为机械能 D．性能优良的汽油机效率可达到100% 【答案】C 【详解】A．汽油机顶端的部件是火花塞，而不是喷油嘴（喷油嘴是柴油机的部件），故A错误； B．由图可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，符合做功冲程的特点，并非压缩冲程，故B错误； C．在做功冲程中，燃气膨胀推动活塞做功，将内能转化为机械能，故C正确； D．由于热机在工作过程中总有能量损失，所以性能优良的汽油机效率也不可能达到100%，故D错误。 故选C。 2．飞天社团的同学们制作了水火箭，如图是其简易原理图。使用打气筒向水火箭内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，水从水火箭中向下喷出，使水火箭升空。下列说法错误的是（   ） A．水火箭加速升空时机械能不变 B．水火箭升空利用了力的作用是相互的原理 C．打气筒打气过程中与汽油机压缩冲程中的能量转化相同 D．水喷完后，水火箭仍然继续向上运动一段距离是由于惯性 【答案】A 【详解】A．水火箭加速上升时，速度增大（动能增大），高度升高（重力势能增大），机械能明显在增加。 增加的能量来自哪里？来自喷水过程中，内部压缩空气的内能转化为火箭的机械能。   即使火箭质量在减少（水喷出），但速度和高度的增加幅度足够大，机械能依然增加。 水火箭减速上升时，与空气摩擦，机械能减小。 故A错误，符合题意； B．水火箭升空是向下喷水的，对水产生向下的作用力，由于力的作用是相互的，水会对水火箭产生向上的作用力，从而推动水火箭升空，故B正确，不符合题意； C．使用打气筒打气时，机械能转化为内能，水火箭中的空气内能增大，与汽油机的压缩冲程中的能量转化相同，故C正确，不符合题意； D．水喷完后，水火箭由于具有惯性，仍要保持原来的运动状态，所以会继续向上运动一段距离，故D正确，不符合题意。 故选A。 3．下列说法正确的是（　　） A．冰比水感觉更冷，是因为冰的内能比水的内能少 B．柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大 C．两个光滑的铅块压紧后会粘在一起，说明分子之间存在引力 D．同一物体内能减少，它的温度一定降低 【答案】C 【详解】A．冰比水感觉冷是因为冰熔化时会吸收热量，并非内能少。内能与质量、温度等因素有关，相同质量的 0℃冰和水，水的内能更大，故A错误； B．柴油机效率高是因为其压缩比更大，燃料燃烧更充分，与柴油和汽油的热值无关，故B错误； C．两个光滑的铅块压紧后粘在一起，是因为铅块在足够近的距离时，分子间引力超过了分子间斥力，使铅块结合在一起，这证明了分子间存在引力，故C正确； D．物体内能减少时温度不一定降低，例如晶体凝固过程中，内能减少但温度保持不变，故D错误。 故选C 4．如图，物理兴趣小组制作了一个简易汽轮机装置，在易拉罐中装入适量的水，用酒精灯加热，水沸腾后从管口喷出蒸汽使风车转动。简易汽轮机工作过程中（       ） A．只存在着内能转化为机械能 B．给水加热的过程中，水含有的热量增多 C．蒸汽被喷出后内能减小 D．蒸汽的内能全部转化为风车的机械能 【答案】C 【详解】A．简易汽轮机工作过程中，有燃料燃烧，化学能转化为内能；水沸腾后从管口喷出蒸汽使风车转动，内能转化为机械能，所以不只是内能转化为机械能，故A错误； B．热量是一个过程量，不能说物体“含有”或“具有”多少热量，应该说在热传递过程中，物体吸收或放出了多少热量，故给水加热的过程中，不能说水含有的热量增多，故B错误； C．蒸汽喷出后，对外做功，内能转化为机械能，内能减小，故C正确； D．因为热量损失，所以蒸汽的内能不能全部转化为风车的机械能，蒸汽的内能一部分转化为风车的机械能，一部分散失在空气中，故D错误。 故选 C。 5．如图为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断错误的是（   ） A．图a中汽缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力 B．图a中汽缸内的蒸汽推动活塞时，蒸汽内能减小 C．从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图b中B图所示的工作原理相似 D．图b中汽油机一个工作循环的正确顺序是A→B→C→D 【答案】D 【详解】A．a图中，汽缸内蒸汽体积膨胀，对外做功，其内能减小，同时推动活塞，使舰载机获得巨大的牵引力，故A正确，A不符合题意； B．图a中汽缸内的蒸汽推动活塞时，内能转化为机械能，蒸汽的内能减小，故B正确，B不符合题意； C．根据气门的开闭情况和活塞的运动方向可以判断出：A是吸气冲程、B是做功冲程、C是压缩冲程、D是排气冲程，蒸汽弹射装置工作时内能转化为机械能，与汽油机的做功冲程相似，与图b中B图所示的工作原理相似，故C正确，C不符合题意； D．四冲程汽油机一个工作循环由吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成，所以汽油机一个工作循环的正确顺序是A→C→B→D，故D错误，D符合题意。 故选D。 6．水的比热容为，下列说法正确的是（　　） A．质量相同，放出相同热量，物体的比热容越小，末温越低 B．燃料的热值越大，它完全燃烧所放出的热量就越多 C．标准大气压下，1kg水吸收热量，温度一定升高75℃ D．学校的暖气中通常用水作为介质，这主要是利用了水的比热容较大的特性 【答案】D 【详解】A．根据可知，质量相同，放出相同热量，物体的比热容越小，温度变化量越大，但末温度不一定低，故A错误； B．根据可知，燃料燃烧放出热量的多少，不仅与燃料的热值有关，还与燃料的质量有关，不说明燃料的质量，它燃烧放出的热量无法确定，故B错误； C．根据可得，如果水的初温较低，升高没有达到沸点，这种情况下，“温度一定升高75℃”是对的。如果水的初温较高，升高之前就达到了沸点，已经沸腾，这时“温度一定升高75℃”就是不对的，故C错误； D． 学校的暖气中通常用水作为介质，当介质质量相同，初温相同，降低相同的温度，水可以放出更多的热量，这主要是利用了水的比热容较大的特性。故D正确。 故选D。 7．如图是液体燃料火箭喷气发动机示意图。输送装置将燃料和氧化剂输送到燃烧室燃烧，产生气体喷出推动火箭前进。下列说法正确的是（    ） A．燃料燃烧时内能转化为化学能 B．燃料箱燃料减少，燃料热值减小 C．液体燃料选用液氢，是因为氢的热值大 D．燃烧放出热量越多，热机的效率越大 【答案】C 【详解】A．燃料燃烧时，是将燃料的化学能转化为内能，不是内能转化为化学能，故A错误； B．热值是燃料本身的特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量多少无关，燃料箱中燃料减少，热值不变，故B错误； C．液体燃料选用液氢，是因为氢的热值大，相同质量的液氢燃烧时能放出更多的热量，故C正确； D．热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的总能量之比，不是燃烧放出的热量越多，效率就越大，故D错误。 故选C。 8．如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于 冲程，该冲程的能量转化是 （选填A或B）。 A．机械能转化为内能        B．内能转化为机械能 【答案】 压缩 A 【详解】[1][2]由图可知，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，根据四冲程汽油机的工作特点可知，该冲程为压缩冲程，该冲程的能量转化是机械能转化为内能，故选A。 9．二氧化碳（CO2）爆破技术是现代工程中非常环保的技术。起爆前高压泵将CO2压缩成高压气体，气体内能 （选填“增大”或“减小”），CO2气体在高压下液化成液态CO2。爆破时电加热管发热使筒内的液态CO2迅速汽化，形成高压气体迅速从泄气孔中喷出实施爆破，此过程相当于内燃机的 冲程。 【答案】 增大 做功 【详解】[1][2]将CO2压缩时，对气体做功，内能变大，温度升高；当压缩气体迅速膨胀时，对外做功，内能转化为机械能，因此CO2迅速汽化，形成高压气体从泄气孔中喷出实施爆破，喷出时的能量转化与内燃机的做功冲程一致。 10．用蒸锅在天然气灶上烧水煮包子的过程中，“蒸包子”是通过 的方式改变包子内能的；锅盖被“顶起”，该过程能量转化与四冲程内燃机的 冲程的能量转化相同。 【答案】 热传递 做功 【详解】[1]做功和热传递可以改变物体的内能，蒸包子时锅内水蒸气温度高，包子温度低，热量从高温物体流向低温物体，是用热传递的方式改变包子的内能。 [2]锅盖被“顶起”时，将内能转化为机械能，内燃机的做功冲程中，内能转化为机械能，故该过程能量转化与四冲程内燃机的做功冲程的能量转化相同。 11．民为国本，谷为民命，粮食事关国运民生，粮食安全是国家安全的重要基础，如图是两台收割机正在收割小麦的场景。晓凤同学提出问题：收割机用四冲程柴油机提供动力，柴油机的压缩冲程过程中，气缸内气体的内能 （选填“增大”或“减小”），在做功冲程过程中内能转化为 。 【答案】 增大 机械能 【详解】[1]四冲程柴油机中的压缩冲程，活塞向上移动，活塞对气体做功，机械能转化为气体的内能，气体的内能增大。 [2]做功冲程过程中柴油燃烧产生高温高压的气体推动活塞做功，所以内能转化为机械能。 12．小川制作的汽轮机模型如图所示，在试管中装入适量的水，用酒精灯加热，水沸腾后产生的蒸汽冲击叶轮使其转动。在这一过程中，水蒸气的内能转化为叶轮的 能，这一过程与汽油机的 冲程作用相似。 【答案】 机械 做功 【详解】[1]水蒸气由水吸热汽化而成，水汽化时吸收热量，内能增大，当其从试管口喷出时，水蒸气冲击叶轮，对叶轮做功，使叶轮转动起来，水蒸气的内能转化为叶轮的机械能。 [2]此过程中，水蒸气的内能转化为叶轮的机械能，这与汽油机的做功冲程能量转化情况相同，做功冲程也是燃气内能转化为活塞的机械能。 13．2025年10月26日，河南省举行了第二届青少年科技运动会。如图是其结构示意图。水火箭飞向空中时，瓶内气体的内能转化为水火箭的 能，此能量转化过程与汽油机的 冲程相同。 【答案】 机械 做功 【详解】[1]用打气筒向瓶内打气，瓶内气压增大，气体内能增加；水火箭飞向空中时，瓶内高压气体对外做功，其内能转化为水火箭的机械能。 [2]水从水火箭中喷出，是里面的气体对外做功，内能转化为机械能，与汽油机做功冲程的能量转化过程相同。 14．如图是我国古代火箭，点燃火药桶中的火药，高温高压燃气推动火药桶和箭身，此工作过程与内燃机 冲程类似；火箭飞行过程中箭身与空气摩擦，箭体温度升高，这是通过 的方式增加箭体内能的。 【答案】 做功 做功 【详解】[1]高温高压燃气推动火药桶和箭身过程中，将燃料燃烧释放的内能转化为机械能，内燃机的做功冲程也是将内能转化为机械能，所以此工作过程与内燃机做功冲程类似。 [2]火箭飞行过程中箭身与空气摩擦，火箭箭体克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，导致火箭体发热，这是通过做功的方式改变箭体的内能。 1．如图所示，用烧水壶烧水的过程中蕴含着很多的物理规律。 (1)烧水壶壶身用容易导热的金属制成，可以将炉火的能量更快地传递给壶中的水。壶内的水温度升高，内能 （选填“可能”或“一定”）增加。 (2)水烧开后，大量水蒸气将壶盖“顶出”， 对 做功（“水蒸气”或“壶盖”），水蒸气的内能 （选填“变大”、“变小”或“不变”），可以用来简单模拟热机产生动力的过程，相当于内燃机中的 冲程。 【答案】(1)一定 (2) 水蒸气 壶盖 变小 做功 【详解】（1）物体的内能与温度有关，温度升高时，内能一定增加。所以壶内的水温度升高，内能一定增加。 （2）[1][2]水烧开后，大量水蒸气将壶盖“顶出”，是水蒸气对壶盖做功。 [3]水蒸气对壶盖做功时，自身的内能转化为壶盖的机械能，所以水蒸气的内能变小。 [4]内燃机的做功冲程是内能转化为机械能，这一过程相当于内燃机中的做功冲程。 1．某物理小组的同学在社会实践活动中，通过实际调查和网上查询，绘制了一辆某种型号普通轿车在额定功率下行驶时，单位时间内的能量流向如图所示。依据图中信息判断下列说法正确的是（　　） A．轿车行驶时，输入发动机的燃料燃烧释放的能量全部用来做有用功 B．减少散热损耗对提高发动机效率没有帮助 C．发动机的能量转化效率约为 D．随着燃油不断消耗，燃油的热值不断减小 【答案】C 【详解】A．从能量流向图可知，输入发动机的能量为7.9×106J，而最终的有用功为1.0×106J。大部分能量在做功过程中因摩擦、散热和废气排放而损耗，并没有全部用来做有用功。故A错误。 B．发动机的效率是指有用功占输入总能量的比例。根据能量守恒定律，输入发动机的总能量等于有用功与各种损耗能量之和。如果减少了散热损耗，在输入总能量不变的情况下，其他损耗不变时，有用功就会增加，从而提高发动机的效率。故B错误。 C．发动机的能量转化效率通常指最终获得的有用功与输入发动机的能量之比。发动机的能量转化效率 故C正确。 D．热值是燃料的一种物理性质，表示单位质量的某种燃料完全燃烧后释放出的热量。它只与燃料的种类有关，与燃料的质量多少无关。因此，随着燃油不断消耗，其质量减少，但其热值保持不变。故D错误。 故选C。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $