第2章 改变世界的热机 学业质量自我评价-【学海风暴】2026-2027学年九年级全一册物理同步备课（教科版·新教材）

九年级物理K版全一册 第2章 学业质量自我评价 (考试时间：85分钟满分：80分) 班级： 姓名： 得分： 一、填空题（本大题共8小题，每空1分，共16分） 1.搭载神舟二十一号载人飞船的长征二号F遥二十一运载火箭在酒泉卫星发 射中心发射升空。火箭发动机 (选填“属于”或“不属于”)热 机。火箭在加速升空的过程中，火箭外壳会急剧升温，这是通过 的方式改变火箭外壳的内能。 2.古代科技如图所示的是我国古代发明的取火器模型图。把推杆迅速推入 牛角套筒时，套筒内空气被压缩，推杆前端的艾绒立刻燃烧起来。此过程中 机械能转化为 能，内燃机的 冲程中的能量转化与 该过程相同。 火花塞 艾绒 推杆 套筒 第2题图 第3題图 3.某单缸四冲程内燃机的其中一个冲程的剖面图如图所示。由图可知，该内燃 机是 (选填“汽油机”或“柴油机”)。若该内燃机一个工作循环 对外做功30J,则该过程中燃料完全燃烧放出的热量一定 (选填 “大于”“小于”或“等于”)30J。 4.涡轮增压是目前汽车发动机中采用的一项技术，它利用发动机排出的废气 带动涡轮旋转，使新鲜的空气压缩后再进入内燃机的进气口，使燃料燃烧更 充分，从而 (选填“提高”或“降低”)内燃机的效率。在内燃机 的四个冲程中，给汽车提供动力的是 冲程。 5.空气动力汽车是利用压缩空气膨胀推动活塞做功来提供动力。这种车在开 动时将空气的 能转化为机械能，类似柴油机的活塞做功，排气口 排出的是 (选填“冷”或“热”)空气。 6.(2025一2026九江湖口检测)辽宁舰服役，圆了中国航母梦。图甲为航母上简 化的蒸汽弹射装置示意图。该装置能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度。 这一过程中发生的能量转化与图 (选填“乙”或“丙”)所示冲程相 同。某单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1800r/min,则每秒钟燃气对外做功 次。 牵引素 滑轮 蒸汽 活塞 7.在热机设计中，要考虑转速与热效率的关系及优化。已知某台单缸四冲程 汽油机飞轮的转速为3000r/min。若在做功冲程中，燃气每次对外做功 120J,则该汽油机输出的功率为 W。下图所示的是甲、乙、 191 丙三个汽油机的部分数据。甲、乙、丙相比，效率最高的是 (选填 “甲”“乙”或“丙”)。 ↑能量 ☐燃料完全燃烧释放出的热量 ☐汽油机输出的机械能 0 甲 丙汽油机 8.小智一家驾车旅行。他家的燃油汽车的总质量为1.5t(含司乘人员)，在一 段平直的道路上匀速直线行驶6km,所受阻力为车重的。·完全燃烧汽油 1L。则1L汽油完全燃烧放出的热量是 J,该车的热机 效率是 (结果精确到0.1%)。(g袖=4.6×102J/kgP =0.8×103kg/m3,g取10N/kg) 二、选择题（本大题共6小题，共14分） 第9~12小题，每小题只有一个选项是最符合题目要求的，每小题2分；第 13、14小题为多项选择，每小题至少有两个选项是符合题目要求的，每小 题3分，全部选择正确得3分，选择正确但不全得1分，不选、多选或错选 得0分。 9.近年来我国重大装备层出不穷，国人备感自豪。下列装备的动力装置不是 热机的是 () A.玉兔二号月球车 B.“东风号”远洋轮船 C.国产大飞机C919 D.歼-20战斗机 10.某台四冲程汽油机的一个冲程中，火花塞点火，燃料猛烈燃烧，产生的高温 高压的气体推动活塞对外做功。该冲程 A.是压缩冲程 B.气体对外做功，内能转化为机械能 C.活塞依靠飞轮的惯性而运动 D.气体对外做功，气体的内能增加 11.某内燃机的能量流向图如下图所示。该内燃机的效率为 废气 ,机械 带走 损失 31% 28% 燃料完全燃烧放 有用功34% 出的能量100% 散热 、7% A.7% B.28% C.31% D.34% 12.(2025一2026赣州于都期中)喜欢思考的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）。图乙和 图丁所示的过程，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.图丁相当于做功冲程，将内能转化为机械能 C.图乙相当于做功冲程，将机械能转化为内能 D.图丁相当于排气冲程，将机械能转化为内能 13.如图所示的是内燃机工作时的某冲程示意图。下列事例的能量转化情况 与其相同的是 () A.火箭升空 B.手冷时对手哈气，手会感到暖和 C.水壶中的水沸腾后，壶盖被水蒸气顶起 D.双手摩擦生热 电加热管 液态CO 泄气孔 第13题图 第14题图 14.二氧化碳(CO2)爆破技术是现代工程建设中非常环保的技术。起爆前高 压泵将CO2压缩成高压气体，再将其液化后输入爆破筒内。如图所示，爆 破时电加热管发热，使筒内的液态CO2迅速汽化，形成的高压气体从泄气 孔中喷出，实施爆破。下列说法正确的是 () A.高压泵压缩CO2,是通过做功的方法改变气体的内能 B.高压泵压缩CO2的过程与热机的压缩冲程类似 C.高压CO2气体喷出是通过热传递的方法改变气体的内能 D.高压CO2气体喷出的过程与热机的做功冲程类似 三、计算题（本大题共3小题，第15、16小题各7分，第17小题8分，共22分） 15.某辆轿车的油箱里有30kg汽油，小王驾驶该轿车到某地旅游，路程为 300km。假设该过程中轿车匀速行驶，且受到的阻力为920N,该轿车的 热机效率为30%，汽油的热值为4.6×10J/kg。 (1)求该轿车到达目的地时牵引力所做的功。 (2)通过计算说明该轿车在行驶途中是否需要加油？ 192 16.一辆汽车以72km/h的速度匀速行驶10min,消耗的汽油为1.2kg。汽车 匀速行驶时受到的牵引力F=1.2×103N,汽油的热值q=4.6 ×10J/kg。 (1)汽车在这段时间内做的有用功是多少？ (2)这段时间内汽车的热机效率是多少？（结果精确到0.1%） (3)简要分析汽车的热机效率低的原因（写出两条即可）。 17.下表所示的是某种纯电动汽车与某型号燃油汽车进行测试时的部分数据。 汽车类型 纯电动汽车 燃油汽车 能源种类 电能 燃油 每百公里能耗 20kW·h 81 单位能耗价格 1.0元/(kW·h) 6.3元/L (1)这种纯电动汽车行驶100km比燃油汽车节约多少费用？ (2)假设共享汽车在一段平直的公路上匀速行驶50km,受到的阻力为 1.0×103N,共享汽车的牵引力所做的功是多少？ (3)如果该共享汽车的能源是燃油，假设发动机的牵引力不变，发动机的工作效 率为40%，则汽车行驶100km需要消耗燃油的质量是多少？(q燃油=4× 10'J/kg) 193 四、实验与探究题（本大题共4小题，每小题7分，共28分） 18.(1)如图甲所示，将活塞迅速下压，脱脂棉会立即燃烧。下压过程中，空气 的内能 (选填“增大”或“减小”)，这是通过 (选 填“做功”或“热传递”)的方式改变了空气的内能。 (2)如图乙所示，加热使水沸腾，水蒸气会把木塞冲开，水蒸气的 能转化成木塞的 能。该过程与图 (选填“丙”或 “丁”)所示冲程的能量转化情况相同。 (3)若某汽油机飞轮的转速为3600r/min,则它每秒完成 个冲 程，做功 次。 19.小明发现用打气筒给篮球打气时，打气筒外壁有些发热，这是什么原因导 致的呢？实验小组联系所学物理知识，提出了以下两个猜想： 猜想1：可能是活塞与筒壁摩擦导致的。 猜想2：可能是活塞不断压缩气体做功导致的。 【证据】实验方案：如下图所示，用打气筒向气压不足的篮球内打气，10s内 活塞在筒内往复运动20次，立即测出此时两个测温点的温度。待打气筒 外壁温度降至室温(25℃)后，放出篮球中的部分气体，使其内部气压与打 气前相同，重复上述操作，实验数据记录如下表： 实验 活塞往 上部测温点下部测温点 时间/s 次序 复次数 的温度/℃的温度/℃ 1 10 20 30.7 36.6 测温点 2 10 20 30.2 36.2 3 10 20 30.5 36.3 【解释】根据上、下部测温点存在温度差可知，猜想 一定是正确 的。为了进一步验证该猜想，他们将打气筒与篮球 (选填 “连接”或“不连接”)，让活塞在相同的时间内往复运动相同的次数，测出打 气筒外壁的温度。当观察到 的现 象时，就说明该猜想是正确的。 【交流】打气筒内壁的热量是通过 的方式传递到外壁的；活 塞在打气筒内向下运动时， 能转化为 能，该过程 中的能量转化的情况与四冲程内燃机的 冲程相同。 20.随着人们生活水平的提高，汽车已经走进千家万户，它给我们的生活提供 了便利，促进了社会的发展。请你回答以下问题： (1)汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时汽油的热值 (选填“变大”“变小”或“不变”)，发动机的效率会 (选填 “升高”“降低”或“不变”)。 (2)汽车发动机的一个工作循环包括上面图片所示的四个冲程。请按一个 工作循环的过程，将四个冲程重新排序： 其中图 所示的冲程是给汽车提供动力的。其中将机械能转化为内能的 是图 所示的冲程。 (3)国产某种型号单缸四冲程汽油机满负荷工作时一个做功冲程对外做功 120J,飞轮的转速是1500r/min,每分钟消耗10g汽油。若汽油完全燃 烧，则1分钟汽油放出的热量是 J。满负荷工作时热机 的效率是 %。(汽油的热值为4.5×10J/kg) 21.【项目提出】某校九年级将举行跨学科实践活动，牛顿学习小组计划在课堂 上展示热机模型。 小风扇 、中性笔 易拉罐 酒精灯 【项目实施】 (1)了解热机原理 ①如图甲所示，该热机模型工作时的能量转化情况为：化学能→ ②该热机模型属于 (选填“内”或“外”)燃机。 (2)制作简易热机 实验器材：一个空易拉罐、一把剪刀、一支去掉笔芯和尾塞的中性笔、水、密 封胶、一小块泡沫、一台小风扇、一个酒精灯、一个支架 实验步骤： ①在易拉罐的底部开一个小孔，将笔的尖端朝外，另一端插入易拉罐内，如 图乙所示。 ②在易拉罐内加入少量的水。 ③用一小块泡沫和密封胶，将易拉罐的口封住。将易拉罐平放在支架上， 且保证留着喷气的中性笔位于罐子靠 (选填“上”或“下”)部分。 ④将小风扇平放在桌面上，中性笔的尖端正对小风扇扇叶，点燃酒精灯加 热易拉罐，观察到水沸腾后有“白气”喷出，小风扇转动，同时扇叶温度升 高，内能 (选填“增大”或“减小”)。（注意防止烫伤） (3)优化热机结构 ①同学们在测试过程中，发现加热一段时间后，扇叶才开始转动，这是因为 ②进行了调整后，再次测试，发现小风扇转动得很慢。同学们交流后认为， 这是蒸汽喷射力不足造成的。以下两种解决方案中你认为可行的是 A.更换一个更细的喷嘴 B.降低小风扇的高度，使喷嘴对准风扇的中心 19416.解：(1)加热60s时，加热器放出的热量 Q做=1000J/s×60s=6×10'j 乙液体吸收的热量Qz暖=7Q微=90%×6×10J= 5.4×10J(2分) (2)由图2可知，加热60s时，乙液体的温度从10℃ 升高到60℃，则蓖麻油的质量m高麻油= Q之服 C藏麻油(1一t。》 5.4×10J =1.8x10J/kg·C)X(60C-10℃)=0.6kg (2分) (3)由图2可知，加热20s时，甲液体的温度从10℃ 升高到40℃。 甲液体在20s内吸收的热量Q甲腰=7Q微'=90%× 1000J/s×20s=1.8×10J(1分) 则甲液体的比热容 Q甲吸 1.8×104J 甲=m#-1)=0.2kgX(40℃-10℃)=3× 10°J/(kg·℃)(2分) 17.解：(1)热水器中的水吸收的热量 Qw=cm(t-t。)=4.2X103J/(kg·℃)X100kgX (40℃一20℃)=8.4×10°J(2分) (2)热水器5小时内接收的太阳能 E=4.2×10J/h×5h=2.1×102J(2分) (3)热水器的效率 7=2×100%-8X10 ×100%=40%(2分) 2.1×102J (4)燃烧煤气放出的热量Q,=m'q 由题意得Q最=Q做，即Q暖=mg 所以m'=Q题=8.4X10J q4.2×10°J/kg =0.2kg(2分》 18.(1)引(2)斥液体(3)①无规则重力②间 隙小 19.(1)秒表（或停表）(2)加热时间(3)质量升高 的温度(4)B66(5)水 20.(1)B相等(2)①丙②加热时间③a(3)乙 (4)热传递 21.【证据】市中心【解释】热量比热容吸热对流 【交流】建设人工湖 【解析【证据】由图可知，气温最高的区域是市中心。 【解释】引起“城市热岛效应”的原因有：工厂、交通工 具等排放大量的废气，释放出大量热量；城市建筑材 料中的沙石、水泥的比热容较小，在相同的日照条件 下温度上升较快；城市水域面积小，水蒸发时吸收的 热量少：群楼林立，空气难以形成对流。【交流】因为 水的比热容较大，相同质量的水和其他物质（沙石、土 壤等)比较，吸收相同的热量，水的温度升高得少，所 以，增大城区的绿地，建设人工湖等，可以大大减弱 “城市热岛效应”。 34 九年级物理JK版 第2章学业质量自我评价 1.属于做功2.内压缩 3.汽油机大于【解析】由图可知，该内燃机的顶端是 火花塞，所以该内燃机是汽油机。在内燃机的工作过 程中，排放的废气会带走大量的热量，若该内燃机一 个工作循环对外做功30J,则燃料完全燃烧放出的热 量一定大于30J。 4.提高做功 5.内冷【解析】压缩空气膨胀推动活塞做功时，空气 的内能转化为活塞的机械能。由于空气的内能减少， 温度降低，因此排气口排出的是冷空气。 6.丙15【解析】蒸汽弹射装置工作时，蒸汽膨胀做 功，推动活塞运动，把蒸汽的内能转化为活塞的机械 能。这一过程的能量转化与汽油机中的做功冲程相 同。图乙是汽油机的压缩冲程，图丙是汽油机的做功 冲程。因为飞轮每转2，燃气对外做功1次，所以飞 轮每分钟转1800r时，燃气对外做功900次，则1s燃 气对外做功15次。 7.3×103乙【解析】已知汽油机飞轮的转速为 3000r/min,说明1min内燃气对外做功1500次，每 次做功120J,则1min做功W=1500×120J=1.8× W 10J,所以该汽油机输出的功率为P= 1.8×10」=3×10W。由图可知甲、乙汽油机输出 60s 的机械能相同，但甲汽油机消耗的燃料完全燃烧放出 的热量多，所以乙汽油机的效率高；乙、丙汽油机消耗 的燃料完全燃烧放出的热量相同，乙汽油机输出的机 械能多，所以乙汽油机的效率高。综上可知，乙汽油 机的效率最高。 8.3.68×1024.5%【解析】1L汽油的质量m=P油V =0.8×103kg/m×1×10-3m3=0.8kg,1L汽油完全燃 烧放出的热量Q微=m9牧输=0.8kg×4.6×10J/kg 1 3.68×10J。汽车受到的牵引力F=f=10G=0X1.5 ×103kg×10N/kg=1.5×103N,牵引力做的功W=Fs =1.5×103N×6×103m=9×10J,该车的热机效率为7 -×100%= Q 9×10*2L5%. 9.A10.B11.D 12.B【解析】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，相当于四冲 程内燃机的压缩冲程。瓶内温度较高、压强较大的 气体将瓶盖冲出，气体对瓶盖做功，气体内能减小， 温度降低，导致气体中的水蒸气液化成小水滴，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。 13.AC【解析】两个气门都关闭，活塞下行，因此该冲 程为做功冲程，将内能转化为机械能。火箭升空时， 燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为机械能： 手冷时对手哈气，是通过热传递来改变手的内能，属 于能量的转移；水壶中的水沸腾后，壶盖被水蒸气顶 起，是水蒸气膨胀做功，将内能转化为机械能；双手 摩擦生热是克服摩擦做功，把机械能转化为内能。 故A、C符合题意。 14.ABD【解析】高压泵压缩CO2,对气体做功，气体内 能增大，温度升高，此过程是通过做功的方法改变气 体的内能，与热机的压缩冲程类似，都是将机械能转 化为内能，A、B正确。高压CO2气体喷出时，气体对 外做功，温度降低，此过程也是通过做功的方法改变 气体的内能，与热机的做功冲程类似，都是将内能转 化为机械能，C错误，D正确。 15.解：(1)因为该轿车匀速行驶，所以该轿车的牵引力 F=f=920N 该轿车到达目的地时牵引力所做的功 W=Fs=920N×300×103m=2.76×108J(3分) (2)汽油完全燃烧放出的热量 W2.76×10°J Qk=30%=30% =9.2×108J(1分) 则该轿车在行驶途中需要消耗汽油的质量 =Qk=9.2×10J m=】 =20kg(2分) g4.6×10J/kg 由于20kg<30kg,因此该轿车在行驶途中不需要加 油。(1分) 16.解：(1)由题意可知，v=72km/h=20m/s,t=10min =600s 汽车运动的路程 s=vt=20m/s×600s=1.2×10'm(1分) 汽车在这段时间内做的有用功 W=Fs=1.2×103N×1.2×104m=1.44×103J (1分) (2)汽油完全燃烧放出的热量 Q=gm=4.6×102J/kg×1.2kg=5.52×10'J (1分) 这段时间内汽车的热机效率 7QX100%-.52X10×100%≈26.1%(2分) W 1.44×10J (3)汽车的热机效率低的原因主要有：汽油不能完全燃 烧，汽缸散失很多热量，尾气带走很多热量。（合理即 可，2分) 17.解：(1)纯电动汽车百公里费用为 20kW·h×1.0元/(kW·h)=20元 燃油汽车百公里费用为8L×6.3元/L=50.4元 节约费用为50.4元一20元=30.4元(2分) (2)由题可知，汽车在平直公路上匀速行驶，因此牵 引力F=f=1.0×103N 牵引力做的功 W有m=Fs=1.0×103N×50×103m=5×102J (2分) (3)汽车行驶100km所做的有用功 W有m'=Fs'=1.0×103N×100×103m=1×108J (1分) _W型X100%得，燃油燃烧放出的热量 由？一Q放 =W有用′1X108 Q效= 2=2.5×108J(1分) 740% 由Q=m9得，消耗燃油的质量 m= Q=2.5X10L=6.25kg(2分) 9槛流4X10'J/kg 18.(1)增大做功(2)内机械丁(3)12030 19.【解释】2不连接上部和下部测温点的温度相同 【交流】热传递机械内压缩 20.(1)不变降低(2)丙、甲、丁、乙丁甲(3)4.5 ×10520 【解析】(1)燃料的热值是燃料的一种特性，其大小只 与燃料的种类有关，与燃料是否完全燃烧无关，所以 燃料燃烧不充分时，其热值不变。但燃料燃烧不充 分时，提供同样多的能量需要消耗更多的燃料，因此 发动机的效率会降低。(2)图甲中活塞向上运动，两 个气门关闭，是压缩冲程：图乙中活塞向上运动，进 气门关闭，排气门打开，是排气冲程；图丙中活塞向 下运动，进气门打开，排气门关闭，是吸气冲程；图丁 中活塞向下运动，两个气门都关闭，是做功冲程。故 正确的顺序是丙、甲、丁、乙。其中给汽车提供动力 的是做功冲程（图丁），将机械能转化为内能的冲程 是压缩冲程（图甲）。(3)满负荷工作1min消耗汽油 10g,汽油完全燃烧放出的热量Q=mq=0.01kgX 4.5×10J/kg=4.5×10°J:飞轮转速为1500r/ min,则1min燃气对外做功750次，一次做功120J, 则1min燃气对外做功W=750×120J=9×10J. W 所以满负荷工作时热机的效率为)一Q×100%= 9×10J ×100%=20%。 4.5×105J 21.(1)内能机械能外(2)上增大(3)酒精灯 火焰太小，无法使水快速沸腾（合理即可）A 第3章学业质量自我评价 1.吸引轻小物体负2.开关并联 3.带正电或不带电带负电4.发光熄灭 5.同=【解析】由图可知，两个气球相互排斥。根据 电荷间的相互作用规律可知，两个气球都带电，并且 带的是同种电荷。甲气球对乙气球的力F,与乙气球 全一册详解详析 35△