10.4 热机 随堂练习-2025-2026学年北师大版物理九年级全一册

10.4热机 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．年月日，中国人民解放军向太平洋相关公海海域，成功发射一枚携带训练模拟弹头的洲际弹道导弹“东风”，并准确落入预定海域，彰显了我国军事的绝对实力。以下有关说法正确的是（　　） A．发动机燃料的比热容最大 B．导弹升空过程中重力势能变小 C．燃料燃烧越充分，其热值越大 D．导弹与空气摩擦是通过做功的方式改变内能 2．2024年11月30日，长征十二号运载火箭在海南商业航天发射场成功首飞。推动“长十二”飞天的燃料是煤基航天煤油，这是煤基航天煤油首次应用于长征系列运载火箭，主要是由于煤基航天煤油的（　　） A．沸点高 B．熔点高 C．比热容大 D．热值大 3．以下关于热机和环境保护的说法，正确的是（　　） A．热机排出的尾气没有内能 B．为了实现碳中和，我们应该将热机的效率提高到100% C．热机只能使用汽油和柴油作为燃料 D．提高热机的效率有利于节能减排保护环境 4．下列关于汽油机和柴油机的说法。正确的是（　　） A．汽油机的汽缸顶部安装有喷油嘴，而柴油机的气缸顶部安装有火花塞 B．汽油机的点火方式是“压燃式”，而柴油机的点火方式是“点燃式” C．汽油机和柴油机都属于内燃机 D．汽油机的功率比柴油机的大 5．父母劳累一天很辛苦，小明想烧壶热水，给父母泡泡脚。如图所示，当水壶里面的水沸腾时，产生的大量水蒸气会将壶盖顶开。他联想到汽油机在工作中，与此能量转化相同的冲程是（    ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 6．喜欢思考的小闽用塑料矿泉水瓶进行了如图的游戏探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）：扭转瓶身（如图乙）；拧松瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶口出现白雾（如图丙）。图乙和图丙所示的过程，分别与四冲程内燃机的两个冲程类似，下列说法正确的是（    ） A．图乙相当于压缩冲程，将内能转化为机械能 B．图丙相当于排气冲程，将机械能转化为内能 C．图乙相当于做功冲程，将机械能转化为内能 D．图丙相当于做功冲程，将内能转化为机械能 7．下图为四冲程内燃机的工作示意图，下列说法正确的是（　　） A．在一个工作循环中的工作冲程依次是丁、丙、甲、乙 B．依靠曲轴的惯性完成的冲程是甲、乙、丁 C．甲冲程能获得动力 D．丁冲程的能量转化是内能转化为机械能 8．小明用塑料矿泉水瓶进行了如下探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）；扭转瓶身（如图乙）；拧松瓶盖（如图丙），瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶口出现白雾（如图丁），则下列说法正确的是（　　） A．图乙过程中，瓶内气体的质量变小 B．图丁出现的白雾，是由瓶内的水汽化形成的 C．图乙相当于压缩冲程，将机械能转化为内能 D．图丁瓶内气体温度降低，这是通过热传递的方式改变物体内能 9．如图所示是实践小组同学用塑料瓶制作的水火箭。他们先在瓶里装适量水，然后将带有喷嘴的橡胶塞插入瓶塞，旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气；当橡皮塞脱落时，水从火箭尾部瓶口向下喷出，水火箭向上飞向空中。下列有关说法正确的是（　　） A．打气后气筒会发热，这是通过热传递改变气筒的内能 B．水火箭升空时与热机做功冲程工作原理相似 C．水火箭喷水上升过程中瓶内气体温度升高 D．水火箭升空时受到向上的推力，推力的施力物体是空气 10．如图A是四冲程汽油机的工作示意图，如图B是我国古代曾发明一种点火器，以牛角为套筒，把艾绒黏附在木质推杆前端。取火时一只手握住套筒，另一只手向内猛推推杆，推杆前端的艾绒就会被点燃。下列说法错误的是（　　） A．做功冲程中，燃料释放的能量少部分转化为机械能 B．汽油机和柴油机的构造类似，柴油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高 C．图A丁冲程中存在着化学能转化为内能的过程，甲、乙、丙冲程靠飞轮惯性完成 D．图B把推杆推入牛角套筒内时能量转化过程与热机中的图丁冲程相同 二、填空题 11．在内燃机中汽油机的使用是非常广泛的，下图是汽油机的 冲程，这个冲程中将燃气的内能转化为 能。 12．如图甲所示，在试管内装些水，用带玻璃管的胶塞塞住，在玻璃管口处放一个用纸做成的小叶轮。加热试管使水沸腾，观察到小叶轮转动，该过程与图 （选填“乙”或“丙”）冲程工作原理相同。“白气”是水蒸气 （写出物态变化名称）形成的。 13．如图所示，在圆筒内加入适量酒精，用橡胶塞塞紧筒口，用电火花点火，一段时间后，观察到橡胶塞突然被推出。此过程中，混合气体燃烧产生高温高压的燃气对橡胶塞做功，将燃气的 能转变为橡胶塞的机械能。此实验与内燃机 冲程能量转化原理相同。 14．大课间，小冬同学用矿泉水瓶做物理小实验，如图所示，将装有少量水的矿泉水瓶瓶盖拧紧，接着用两手握住瓶下三分之一处，用力拧几圈使其严重变形，然后轻轻旋开瓶盖，“砰”的一声，瓶盖飞出数米远，瓶口出现大量白气。瓶盖飞出时的能量转化与内燃机的 冲程相同，瓶内气体的内能是通过 方式改变。 15．如图所示的是汽油机的四个冲程，气缸内气体的内能最小的冲程是 ，为汽油机提供动力的冲程是 ，靠飞轮的惯性完成的冲程是 。 16．我国航天技术已达到世界领先水平，在跨学科实践课上，某小组开展了“制作火箭模型”的学习活动，下面是该小组同学交流的实践过程。 (1)了解火箭的相关知识：2024年10月30日，搭载神舟十九号载人飞船的长征二号遥十九运载火箭点火发射，如题图甲所示。火箭刚发射时，它的机械能 （选填“增加”“减小”或“不变”）。火箭产生的高温火焰向下喷射到发射台的地面，发射台遇到这样的高温容易发生 （填物态变化名称），为了保护发射台，在发射台底建了一个大水池，让火焰喷射到水中，利用水的 （填物态变化名称）来吸收大量的热量。火箭升空的瞬间伴有的庞大白色气团实质是 ；选填“小水滴”“烟雾”或“水蒸气”）。 (2)制作并发射：同学们制作了“水火箭”并进行发射，如图乙、丙所示，给“水火箭”打气，打开阀门，水向下喷出，“水火箭”一飞冲天，使用打气筒打气时的能量转化与汽油机的 冲程的能量转化相同，使“水火箭”上升的力的施力物体是 （选填“打气的同学”或“喷出的水”）。 (3)项目评估：小组的同学们制作好了“水火箭”后开展飞行比赛，发现“水火箭”在竖直方向上升高的高度不容易测量，同学们讨论后认为可以通过测量“水火箭”的 来评选出“最佳飞行奖”。（写出一种方法即可） 17．汽车已成为现代生活中不可缺少的一部分，大部分汽车里的发动机是以汽油为燃料的内燃机。气缸里吸进空气和汽油混合物的是 冲程，使汽车获得动力的是 冲程。 18．用打气筒打气时，气筒壁会发热，这主要是因为活塞对筒内气体 （选填“做功”或“热传递”），使筒内气体内能增大，温度升高，此过程中的能量转化与四冲程汽油机 冲程的能量转化相同。 19．随着经济的发展，汽车已成为人们常用的交通工具。汽车应用了许多物理知识，请你回答下列有关问题： (1)完全燃烧汽油释放的能量为 。 (2)汽车刹车时，为防止刹车片过热造成刹车失灵，要向刹车片喷水降温，这是通过 方式改变刹车片的内能。 (3)汽油机是汽车的“心脏”，一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是，此汽油机每个汽缸每秒钟完成 个做功冲程。 三、实验题 20．物理兴趣小组为了探究水火箭射程与瓶内液体质量的关系，设计了两种改变瓶内液体质量的方案：方案一，相同体积只改变液体的密度；方案二，同种液体只改变液体的体积。 经查阅资料得知：水火箭射程还与瓶内液体占总体积的比例、瓶内气压和发射角度等因素有关。他们决定采用方案一，并用图甲装置和有关测量工具进行如下实验。 实验步骤： ①取一可乐瓶作为水火箭内胆，瓶内装入体积为 V 的水，将其放置在已固定角度的发射架上； ②用打气筒给水火箭打气，直至瓶内气压为p； ③打开开关，可乐瓶内的高压气体推动水向后喷出，水火箭向前飞出； ④测出水火箭的射程，多次实验取平均值； ⑤用食盐和水配制A、B、C三种密度不同的溶液，均量取体积为V的溶液替换水，重复上述步骤①②③。 实验结果如图乙所示。 (1)实验中用于测量水火箭射程的工具是 ； (2)下图汽油机冲程中与步骤③能量转化相同的是 ； A． B． C． D． (3)本实验可得出的结论是 ； (4)请分析方案二是否合理并说明理由 。 四、综合题 21．阅读短文，回答问题。 热岛效应，指由于人为原因，改变了城市地表的局部温度、湿度、空气对流等因素，进而引起的城市小气候变化现象。该现象属于城市气候最明显的特征之一。由于城市化的速度加快，城市建筑群密集，柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的吸热率和更小的比热容，使得相同的日照情况下，城市地区升温较快，并向四周和大气中大量辐射，造成了同一时间城区气温普遍高于周围的郊区气温，高温的城区处于低温的郊区包围之中，如同汪洋大海中的岛屿，人们把这种现象称之为城市热岛效应。在热岛效应的作用下，城市中每个地方的温度并不一样，而是呈现出一个个闭合的高温中心。在这些高温区内，空气密度小，气压低，容易产生气旋式上升气流，使得周围各种废气和有害气体不断对高温区进行补充。在这些有害气体作用下，高温区的居民极易患上呼吸系统或神经系统疾病。 (1)减弱热岛效应的措施之一：增大城区的绿地、水体面积，多植树。城区的水体、绿地对减弱夏季城市热岛效应起着十分可观的作用，这主要是利用了水的 的特性。 (2)减弱热岛效应的措施之二：人工蒸发补偿。解决城市大气热污染的首要办法是增大蒸发量，受城市安装条件的限制，采用喷雾系统是一种高效且经济的办法，这是利用了水 （填物态变化名称）有 （选填“吸热”或“放热”）的作用。 (3)研究表明，现在城市机动车保有量越来越大，机动车也是造成热岛效应的因素之一。以四冲程发动机小车为例，回答下列问题： 实现机械能转化为内能的是 冲程；实现内能转化为机械能的是 冲程。 在紧急刹车时，刹车片会发烫，这是通过 的方式增加物体的内能。 22．2024年11月12日，第十五届中国航展在珠海开幕。图是我国自主研制的大型水陆两栖飞机“鲲龙”，具备强大的灭火救援能力，是国家应急救援体系建设中必备的重大航空装备。航展上，“鲲龙”飞机飞行表演525s，消耗航空燃油500kg，发动机的平均功率为。 (1)飞机飞行过程中将航空燃油燃烧放出的内能转化为飞机的 能； (2)不考虑热量损失，消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量可使多少的水温度升高？ (3)发动机的效率是多少？ 《10.4热机》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D D D C C D C C B D 1．D 【详解】A．发动机燃料的比热容不变，比热容是物质的特性，是反映物质吸收热量或者放出热量的能力，没有对比，无法比较比热容的大小，故A错误； B．导弹升空过程中，质量不变，高度增加，重力势能变大，故B错误； C．热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关，故C错误； D．导弹与空气摩擦是通过做功的方式改变内能，涉及能量的转换，故D正确。 故选。 2．D 【详解】煤基航天煤油是一种新型航天燃料，应具有较高的热值，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 3．D 【详解】A．一切物体都具有内能，热机排出的尾气有内能，故A错误； B．热机中燃料燃烧释放的能量不可能都来做有用功，因此热机的效率不可能达到100%，故B错误； C．内燃机分为汽油机和柴油机两类，它们分别用汽油和柴油做燃料。内燃机只是热机的一种，除了内燃机还有蒸汽机、汽轮机、喷气发动机等它们不都是用汽油和柴油做燃料的，故C错误； D．热机的效率越高，在做同样功的情况下，就消耗更少的燃料，从而节约能源，减少污染，达到节能减排的目的，故D正确。 故选D。 4．C 【详解】A．汽油机的汽缸顶部安装的是火花塞，用于点燃混合气体；柴油机的气缸顶部安装的是喷油嘴，用于压缩冲程结束时喷入柴油。故A错误； B．汽油机的点火方式是“点燃式”，即通过火花塞产生电火花点燃汽油和空气的混合物；柴油机的点火方式是“压燃式”，即通过压缩空气使空气温度升高，达到柴油的燃点，从而点燃柴油。故B错误； C．汽油机和柴油机都是通过燃料在气缸内燃烧产生动力的，都属于内燃机。故C正确； D．柴油机的压缩比高，效率更高，通常功率更大，故D错误。 故选C。 5．C 【详解】水沸腾时将壶盖顶开的过程中，水蒸气对壶盖做功，水蒸气的内能转化为壶盖的机械能；内燃机工作时，在做功冲程将燃气的内能转化为机械能，与上述能量转化相同，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 6．D 【详解】AC．如图乙所示，扭转瓶身时，通过外力挤压瓶内气体，对气体做功，使气体内能增大，温度升高，此过程中机械能转化为内能，相当于四冲程内燃机的压缩冲程，故AC错误； BD．如图丙所示，瓶内温度较高、压强较大的气体将盖子冲出，气体对盖子做功，气体内能减小，温度降低，导致气体中的水蒸气液化成为小水滴，就是我们看到的“白雾”，此过程中内能转化为机械能，相当于四冲程内燃机的做功冲程，故B错误，D正确。 故选D。 7．C 【详解】A．题图甲进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，火花塞点火，该冲程是做功冲程。题图乙进气门打开排气门关闭，活塞向下运动，汽缸吸入汽油和空气的混合气，该冲程是吸气冲程。题图丙进气门关闭排气门打开，活塞向上运动，把废气排出汽缸，该冲程是排气冲程。题图丁进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，该冲程是压缩冲程。故一个工作循环中的工作冲程依次是乙、丁、甲、丙，故A错误； B．在四个冲程中，只有做功冲程是主动进行的，其他三个冲程为辅助冲程，不能主动进行，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成动作，即乙、丙、丁，故B错误； C．做功冲程中，火花塞点火引燃燃料，高温、高压的燃气推动活塞对外做功，通过连杆和曲轴带动飞轮和机械转动，此时获得动力，故C正确； D．压缩冲程活塞向上运动，压缩汽油和空气的混合气使其压强增大，温度升高，该过程的能量转化是机械能转化为内能，故D错误。 故选C。 8．C 【详解】A．图乙过程中，瓶内气体没有减少，所以瓶内气体质量没有减小，故A错误； B．“白雾”是液态小水珠，是瓶内温度较高的水蒸气碰到瓶口周围较低温度的空气，放出热量、降低温度液化形成的，故B错误； C．图乙中手扭转瓶身，压缩气体，对气体做功，气体内能增大，所以图乙相当于压缩冲程，将机械能转化为内能，故C正确； D．图丁中，瓶子对外喷出气体，瓶内气体对外做功，内能减小，是通过做功的方式改变物体内能，故D错误。 故选C。 9．B 【详解】A．打气后气筒发热，是由于压缩气体做功，使气筒内壁和气体的内能增加，温度升高，这是通过做功的方式改变内能，而不是热传递，故A错误； B．水火箭升空时，水向下喷出，火箭获得向上的反作用力，这与热机做功冲程中高温高压气体推动活塞对外做功的原理相似，都是利用反冲作用实现能量转化，故B正确； C．水火箭喷水上升过程中，瓶内气体对外做功，内能减小，温度会降低，而不是升高，故C错误； D．水火箭升空时受到向上的推力，是由于水向下喷出时，火箭受到水对它的反作用力，这个推力的施力物体是喷出的水，而不是空气，故D错误。 故选B。 10．D 【详解】图A中甲是压缩冲程，乙是吸气冲程，丙是排气冲程，丁是做功冲程；而图B中是机械能转化内能，相当于热机中的压缩冲程。 A．做功冲程中，燃料释放的能量少部分转化为机械能，大部分以尾气形式排放，故A正确，不符合题意； B．汽油机和柴油机的构造类似，柴油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高，体积更小，内能更大，故B正确，不符合题意； C．图A丁冲程是做功冲程，高温气体爆发性燃烧，先将化学能转化为内能，再将内能转化为机械能，甲、乙、丙冲程靠飞轮惯性完成，故C正确，不符合题意； D．图B把推杆推入牛角套筒内时，套筒内的温度升高，内能增大，是由机械能转化为内能，能量转化过程与热机中的压缩冲程相同，即与图甲相同，故D错误，符合题意。 故选D。 11． 做功 机械 【详解】[1][2]如图所示，进气门关，排气门关，火花塞点火，活塞向下，汽油燃烧产生的高温高压燃气推动活塞做功，故是做功冲程；此过程将内能转化机械能，向外提供动力。 12． 丙 液化 【详解】[1]由图甲知，加热试管使水沸腾，水蒸气推动小风车做功，使之不停地转动，这一过程中内能转化为机械能；乙图中，两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能；丙图中，两个气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能；则图甲实验中能量转化方式与图丙冲程工作原理相同。 [2]物质由气态变为液态的过程叫做液化，甲图中的“白气”是小水珠，所以“白气”是水蒸气液化形成的。 13． 内 做功 【详解】[1][2]在圆筒内加入适量酒精，用橡胶塞塞紧筒口，用电火花点火，酒精燃烧产生高温高压的燃气，燃气推动橡胶塞做功，燃气的内能转化为橡胶塞的机械能。在内燃机的压缩冲程中，机械能转化为内能，做功冲程中，内能转化为机械能，所以此实验与内燃机做功冲程能量转化原理相同。 14． 做功 做功 【详解】[1][2]水蒸气对瓶盖做功，将瓶盖推出，水蒸气的内能转化为瓶盖的机械能，内燃机的做功冲程中，内能转化为机械能，所以能量转化跟内燃机的做功冲程相同，瓶内气体的内能是通过做功方式改变。 15． 甲 丙 甲、乙、丁 【详解】[1]气缸内气体的内能最小的冲程是吸气冲程，将汽油和空气的混合气体吸入气缸，此时气体温度最低，即为甲图。 [2]为汽油机提供动力的冲程为做功冲程，即为丙图。 [3]只有做功冲程是气体对活塞做功，活塞和飞轮获得机械能。其他三个冲程，活塞运动都是靠飞轮的惯性完成。 16．(1) 增加 熔化 汽化 小水滴 (2) 压缩 喷出的水 (3)飞行时间 【详解】（1）[1]火箭刚发射时，质量不变，速度增加，动能增加；高度增加，重力势能增加，因此机械能总量增加。 [2]火焰的温度很高，所以发射台遇到高温的火焰会吸热而熔化。 [3][4]发射台下是水池，而让火焰喷射到水中，水从液态变为气态的水蒸气即发生汽化，从而能从周围吸取热量。这些水蒸气散发到空气中，遇到冷空气液化成的小水滴就是我们看到的“白气”。 （2）[1]使用打气筒打气时，活塞压缩气体做功，将机械能转化为气体的内能，与汽油机的压缩冲程相同。 [2]水火箭向下喷水，喷出的水给火箭一个向上的力，使火箭上升，所以使水火箭上升的施力物体是喷出的水。 （3）“水火箭”在竖直方向飞行上升的高度不容易测量，可以测量水火箭在空中飞行的时间，时间越长，飞行的高度越高。 17． 吸气 做功 【详解】[1]汽油机的四个冲程分别为吸热冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。汽缸里吸进空气和汽油混合物质的是吸气冲程。 [2]在做功冲程中，内能转化机械能，故使汽车获得动力的是做功冲程。 【点睛】 18． 做功 压缩 【详解】[1][2]改变物体内能有两种方法：做功、热传递；用打气筒打气时，活塞对筒内气体做功，使气体的内能增大，温度升高，此过程中机械能转化成内能；汽油机压缩冲程中，活塞对汽缸内的气体做功，机械能转化成内能，打气筒打气的能量转化与四冲程汽油机压缩冲程相同。 19．(1) (2)热传递 (3)15 【详解】（1）完全燃烧2kg汽油释放的能量 （2）防止刹车片过热造成刹车失灵，要向刹车片和轮胎喷水，利用水的汽化吸热，来降低刹车片的温度，这是通过热传递的方式改变刹车片的内能。 （3）一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是1800r/min=30r/s 曲轴每转两圈对外做一次功，则该汽油机每秒对外做功次数为15次，即此汽油机每秒钟完成15个做功冲程。 20．(1)卷尺 (2)B (3)其他条件一定时，瓶内液体质量越大，水火箭射程越远 (4)见解析 【详解】（1）水火箭射程比较远，实验中用于测量水火箭射程的工具是卷尺。 （2）步骤③中，打开开关，可乐瓶内的高压气体推动水向后喷出，水火箭向前飞出，内能转化为机械能。 A图中进气门打开，排气门关闭，活塞下行，是吸气冲程；B图中气门都关闭，活塞下行，是做功冲程，内能转化为机械能；C图中气门都关闭，活塞上行，是压缩冲程，机械能转化为内能；D图中进气门关闭，排气门打开，活塞上行，是排气冲程。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 （3）根据，体积相同时，密度越大，质量越大。由图乙可知，液体的密度越大，射程越远。所以本实验可得出的结论是：其他条件一定时，瓶内液体质量越大，水火箭射程越远。 （4）水火箭射程还与瓶内液体占总体积的比例、瓶内气压和发射角度等因素有关。方案二，同种液体只改变液体的体积，没有控制瓶内液体占总体积的比例不变，不符合控制变量法思想，所以不合理。 21．(1)比热容大 (2) 汽化 吸热 (3) 压缩 做功 做功 【详解】（1）水的比热容较大，相同质量的水和其他物质相比，吸收相同热量时温度变化较小，因此利用水的比热容大特性可有效调节城区温度。 （2）[1][2]喷雾系统中的水雾通过汽化（蒸发）过程吸收周围环境的热量，从而降低温度，汽化属于吸热过程。 （3）[1][2]压缩冲程中活塞压缩气体做功，机械能转化为内能；做功冲程中高温高压气体推动活塞做功，内能转化为机械能。 [3]刹车片与车轮摩擦时，通过做功的方式将机械能转化为内能，使刹车片温度升高。 22．(1)机械 (2) (3) 【详解】（1）飞机飞行过程中，燃油燃烧放出的内能转化为飞机的机械能，提供飞行动力。 （2）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量为 不考虑热量损失，则 由可知，水的质量 （3）发动机做的有用功 发动机的效率 学科网（北京）股份有限公司 $