10.4热机基础通关 -2026-2027学年北师大版物理九年级全一册

2026年北师大版九年级上册物理课课练：10.4热机基础通关 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．人们出行选择的交通工具越来越多样化，如图所示的交通工具中利用汽油机工作的是（     ） A．雪橇B．共享单车C．电动平衡车D．小汽车 2．取太行山优质连翘嫩叶，经九蒸九晒古法制成的平定冠山连翘茶是山西省的国家地理标志产品。如图所示，这是小明采用“围炉煮茶”的方式为爷爷煮茶的情景。下列汽油机冲程的能量转化情况与茶水沸腾后冲击壶盖上下跳动时的能量转化情况相似的是（     ） A． B．C． D． 3．光发动机可用于卫星的能源补充，原理如图，密闭气室中在光照下会分解，使气室气压增大，推动活塞右移，无光条件下发生逆反应，控制光照即可实现活塞往复运动。活塞右移过程相当于汽油机的（     ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 4．AI数据中心内的CPU、内存、硬盘等大量服务器组件，运行时会消耗巨额电能，同时产生大量热量。某数据中心采用“液冷散热”方案，把数据中心密封后浸没于深海，利用海水实现降温，主要是利用海水具有较大的（     ） A．密度 B．热值 C．电阻 D．比热容 5．下列说法不正确的是（　　） A．图甲：飞机机翼获得升力利用了流体在流速大的地方压强小 B．图乙：无人机加速上升过程中，动能转化为重力势能 C．图丙：三峡水利枢纽中的五级船闸，利用了连通器的原理 D．图丁：火箭发动机使压缩后的混合气体燃烧喷出，其能量转化与内燃机的做功冲程相同 6．下列关于厨房中的热现象及其解释合理的是（　　） A．炒菜时闻到香味是由于分子的无规则运动 B．饭煮熟后，米粒间有缝隙，说明分子间有空隙 C．从冰箱冷冻室取出的冻肉，由于其温度低于0℃，所以没有内能 D．高压锅限压阀被顶起过程中的能量转化与汽油机的压缩冲程相同 7．涡轮发动机（内燃机）的工作过程如图所示。空气通过压缩机压缩后进入燃烧室与燃料混合燃烧，产生的高温高压燃气向后高速喷出，推动涡轮机旋转，剩余能量经排气管排出。内能转化为机械能的过程发生在（　　） A． 进气室 B．压缩室 C．燃烧室 D．排气室 8．某科学爱好者自制火箭燃料，喷出马赫环（如图）。下列说法正确的是（　　） A． 燃料的热值与燃料的质量有关B．燃料燃烧越充分，其热值越大 C．燃料燃烧时，主要将内能转化为化学能D．火箭外壳温度升高，主要是通过热传递的方式增加了内能 9．下列关于实验现象的说法中错误的是（　　） A．甲图中内燃机处于压缩冲程，将燃气的内能转化为活塞的机械能 B．乙图中向下压活塞时，活塞对气体做功，气体温度升高，内能增大 C．丙图中从倒置的漏斗口向下吹气，乒乓球不会掉下来是因为其上方空气流速大，压强小 D．丁图中向木板上施加一定的压力，气球变形但不会被刺破，这是通过增大受力面积减小压强 二、填空题 10．我国“奋斗者”号全海深载人潜水器完成了万米级常态化科考任务。若它以的平均速度下潜，竖直下潜需要的时间为_______s。我国古代的走马灯利用蜡烛燃烧产生的高温气体上升推动纸马转动，汽油机工作中的_______冲程与上述能量转化相同。 11．汽油机和蒸汽机都是利用___________能做功的机器；如图，A、B两个实验中，___________实验基本展示了蒸汽机的工作原理。 12．2025年9月国内传统燃料汽车销量同比增长9.1%，连续三个月保持正增长，印证了“油电共存”的市场常态。如图所示为汽油机的_______冲程，下一个冲程涉及到的能量转化是_______________。 13．如图甲所示是手持礼炮，其结构简化图如图乙所示。使用时，气罐内的高压气体推动纸筒内的彩条沿纸筒方向快速喷出，此过程中将________能转化为________能，与内燃机的________冲程相同。 14．《天工开物》记载了古人收获稻粒的方法（如图甲）：通过摔打将稻粒从秆上打落下来，利用了物体具有_______；如图乙所示是我国古代流行于民间的走马灯，点燃蜡烛燃烧过程中，纸风车在气流推动下带动纸马转动，该过程与汽油机的_______冲程能量转化相同。 三、实验题 15．跨学科实践：制作简易热机模型 【项目提出】 热机是人们获得动力的重要机械，小组同学利用热机的知识制作一个简易热机模型。 【项目分析】 (1)蒸汽机工作时，燃料燃烧使水变成水蒸气，水蒸气推动活塞运动产生动力，蒸汽机的工作物质是___________。 【项目实施】 (2)如图所示，将一支去掉笔芯和笔尾的中性笔，笔尖朝___________（选填“内”或“外”），插入一个装有约半罐水的易拉罐中，用胶将罐的开口处密封。再将易拉罐放在支架上，点燃酒精灯，过一会儿扇叶转动起来。此过程与汽油机四冲程中的___________冲程能量转化相同。 (3)酒精燃烧过程中，酒精的热值大小与酒精的质量___________（选填“有关”或“无关”）。 (4)喷气时，笔尖应对准风车的___________（选填“扇叶”或“轴心”），能使风车转动得更快。 (5)该简易热机工作时，其热机的效率___________（选填“大于”、“小于”或“等于”） 100%。 16．【探究名称】做功与物体内能变化的关系。 【实验器材】气压式喷雾器、数字式温度计、小叶轮等。 【问题】做功与物体内能的变化存在怎样的关系？ 【证据】 （1）用温度计测出气压式喷雾器内气体的温度，如图甲所示。 （2）关闭喷嘴处的阀门，接着用手按压活塞快速打气，并用温度计测出喷雾器内气体的温度，如图乙所示。 （3）打开喷嘴处的阀门，迅速放出喷雾器内一部分气体，并用温度计测出喷雾器内气体的温度，如图丙所示。 【解释】①该实验通过___________ 来反映气体内能的变化，这里应用的实验方法是___________ 。 ②用手按压活塞打气的目的是对___________ （选填“气体”或“活塞”）做功。 ③打开喷嘴处的阀门，迅速放出喷雾器内一部分气体时，喷雾器前的小叶轮转动，此时气体的内能转化为小叶轮的___________ 。 【结论】④比较___________ 两图可知，外界对气体做功，气体内能增大。 ⑤比较___________ 两图可知，气体对外界做功，气体内能减小。 【交流】⑥汽油机是汽车的“心脏”，其中___________ 冲程将机械能转化为内能。如图1、图2所示，是我们课堂演示的两个实验，与此冲程原理相同的是___________ （选填“图1”或“图2”）实验。 四、计算题 17．某折叠卡式炉，采用丁烷气体作为燃料。标准气压下，水壶装入4L初温为25℃的水，用卡式炉加热至沸腾，（水的比热容为，水的密度为，丁烷的热值为4.8×107J/kg）。求： (1)壶中水的质量； (2)水吸收的热量； (3)若卡式炉的加热效率为70%，则需要消耗多少克的丁烷。 18．如图所示是阅兵式，我国自主研发的无侦无人机，具备全球唯一的专业电子战能力，最大起飞质量，最大航程，水平飞行过程中所受的阻力与速度的关系如表所示。当它以最大起飞质量静止在地面上时，轮胎与地面的总接触面积约为。 速度 100 150 200 300 阻力/N 500 1125 2000 4500 (1)该无人机以的速度水平匀速飞行时，发动机的输出功率是多少； (2)该无人机最大载油量为，若在油箱中加满燃油（假设燃料完全燃烧），并以的速度水平飞行达到它的最大航程，该机发动机的效率至少为多大（，g取）。 五、综合题 19．在学校科技节活动中有许多有趣的活动。 (1)如图1所示，将各种颜色的糖果放在白色浅碟中，加入少量冷水，会发现糖果周围的水被染色，换用热水重新实验，会发现加入热水时的染色范围比冷水扩大得更快。这个实验可以说明_________。【多选】 A．分子在不停地做无规则运动 B．温度越高，分子的运动越剧烈 C．分子间存在相互作用力 (2)如图2（a）所示是用饮料瓶制作的水火箭，其结构如图2（b）所示，在安全情况下，先用高压打气筒往封闭空塑料瓶内打入空气，这是通过_________（选填“A．热传递”或“B．做功”）的方式使瓶内气体的内能_________（选填“A．增加”或“B．减少”）。打开下方阀门后，水从尾部的金属管向下喷出，水火箭向上飞向空中，在此过程中_________（选填“A．机械能转化为内能”或“B．内能转化为机械能”），与图3中热机的_________（选填“A．甲”或“B．乙”）冲程中的能量转化情况相同。 试卷第1页（共3页） 试卷第1页（共3页） 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D A C D B A C D A A 1．D 【详解】雪橇、共享单车、电动平衡车在工作时，都没有使用汽油机；小汽车工作时使用汽油作燃料，是使用汽油机工作的。故选D。 2．A 【详解】茶水沸腾后，高温水蒸气冲击壶盖跳动，是水蒸气的内能转化为壶盖的机械能。 A．图中两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，能量转化为内能转化为机械能，故A符合题意； B．图中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，无能量转化，仅吸入油气混合物，故B不符合题意； C．图中排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程，无能量转化，仅排出废气，故C不符合题意； D．图中两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，能量转化为机械能转化为内能，故D不符合题意。 故选A。 3．C 【详解】有光条件下，密闭气室中在光照下分解，使气室气压增大，气体对外做功，推动活塞右移，此过程中将内能转化为机械能，汽油机的做功冲程是燃气膨胀推动活塞对外做功，把内能转化为机械能，和该过程的能量转化与工作特点一致。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 4．D 【详解】海水的比热容较大，由公式可知，相同质量的海水，在升高相同温度时能吸收更多的热量，可有效吸收服务器运行产生的热量，实现降温，故D符合题意，ABC不符题意。 故选D。 5．B 【详解】A．飞机机翼上凸下平，飞行时机翼上方空气流速更大，根据流体压强规律：流速越大的位置压强越小，因此机翼上方压强小于下方，获得向上的升力，故A正确，不符合题意； B．无人机加速上升过程中，质量不变，速度增大，动能增大；同时高度增大，重力势能也增大。两种能量均增大，因此不是动能转化为重力势能，故B错误，符合题意； C．三峡船闸符合连通器“上端开口、底部相连通”的特点，工作时利用了连通器原理，故C正确，不符合题意； D．火箭工作时，混合气体燃烧后喷出气体，能量转化是内能转化为机械能；内燃机做功冲程的能量转化也是内能转化为机械能，二者能量转化相同，故D正确，不符合题意。 故选B。 6．A 【详解】A．炒菜时闻到香味属于扩散现象，这正是因为分子在不停地做无规则运动，故A符合题意； B．米粒是宏观物体，米粒之间的缝隙属于宏观现象，不能用来证明微观层面的分子间有空隙，故B不符合题意； C．一切物体在任何温度下都具有内能，因此温度低于0℃的冻肉依然具有内能，故C不符合题意； D．限压阀被顶起是水蒸气对外做功，将内能转化为机械能，而汽油机的压缩冲程是机械能转化为内能，两者能量转化方向相反，故D不符合题意。 故选A。 7．C 【详解】A．进气室的作用是引入空气，没有发生内能向机械能的转化，故A不符合题意； B．压缩室里的压缩机在这里压缩空气，是机械能转化为空气的内能，故B不符合题意； C．燃烧室中压缩后的空气和燃料在燃烧室混合燃烧，产生的高温高压燃气推动涡轮机旋转，将燃气的内能转化为涡轮机的机械能，故C符合题意； D．排气室的作用是排出剩余废气，不发生内能转化为机械能的过程，故D不符合题意。 故选C。 8．D 【详解】AB．热值是燃料本身的固有特性，只和燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧是否充分均无关，故AB错误； C．燃料燃烧时，是将燃料储存的化学能转化为内能，并非将内能转化为化学能，故C错误； D．燃料燃烧产生高温燃气，热量通过热传递的方式转移给火箭外壳，使外壳内能增加、温度升高，故D正确。 故选D。 9．A 【详解】A．甲图中两个气门关闭，活塞向下运动，火花塞点火，属于做功冲程，该冲程将燃气的内能转化为活塞的机械能，故A错误，符合题意； B．乙图向下压活塞时，活塞对筒内气体做功，机械能转化为气体的内能，气体内能增大，温度升高，故B正确，不符合题意； C．乒乓球上方空气流速大压强小，下方流速小压强大，向上的压强差托住乒乓球，因此乒乓球不会掉，故C正确，不符合题意； D．根据压强公式，压力一定时，多根钉子增大了气球的受力面积，压强减小，所以气球变形但不会被刺破，故D正确，不符合题意。 故选A。 10． 1500 做功 【详解】由速度公式可知，下潜需要的时间为 走马灯的能量转化过程是高温气体的内能转化为纸马转动的机械能；汽油机的四个冲程中，做功冲程是将燃气的内能转化为活塞运动的机械能，和该能量转化形式一致。 11． 内 A 【详解】蒸汽机利用水蒸气的内能做功，A实验通过水蒸气推动叶轮转动，与蒸汽机工作原理一致，故A实验展示蒸汽机的工作原理。B实验燃料燃烧产生高温高压内能转化为叶轮的机械能，与汽油机的工作原理相同。 12． 吸气 机械能转化为内能 【详解】由图可知，汽油机的进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，则图中是汽油机的吸气冲程。 吸气冲程的下一冲程为压缩冲程，压缩冲程中活塞向上运动压缩汽缸内的油气混合物，将活塞运动的机械能转化为气体的内能。 13． 内 机械 做功 【详解】在彩条喷出的过程中，罐内的高压空气对彩条做功，将空气的内能转化为彩条的机械能。 汽油机的做功冲程中将内能转化为机械能，所以与做功冲程的能量转化相同。 14． 惯性 做功 【详解】摔打稻秆时，稻秆受力停止运动，稻粒由于惯性保持原来的运动状态继续运动，从而从稻秆上脱落，这个过程利用了物体具有惯性； 点燃蜡烛后，空气受热流动，内能推动纸风车转动，将内能转化为机械能；汽油机的做功冲程中，燃气膨胀做功，同样是将内能转化为机械能，二者能量转化相同。 15．(1)水蒸气 (2) 外 做功 (3)无关 (4)扇叶 (5)小于 【详解】（1）热机的工作物质是指在热机中吸收热量、膨胀做功的物质。在蒸汽机中，燃料燃烧产生的热量传递给水，水吸热汽化成水蒸气，水蒸气膨胀推动活塞做功。因此，蒸汽机中真正用来做功的工作物质是水蒸气。 （2）笔尖朝外，水蒸气从细小喷口向外高速喷出，推动扇叶转动，推力更强；笔尖朝内，笔尾管口粗，气流分散，动力弱，因此，笔尖应朝外； 点燃酒精灯后，罐内的水吸热汽化产生大量水蒸气，水蒸气通过笔尖喷出，推动扇叶转动。在这个过程中，水蒸气的内能转化为扇叶的机械能。这与汽油机的做功冲程能量转化相同。 （3）热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度、放出热量的多少等均无关。 （4）要使风车转动得更快，需要让喷出的水蒸气对扇叶产生更大的力矩。如果对准轴心，水蒸气直接冲击轴心，力臂极小，很难使风车转动；如果对准扇叶，水蒸气冲击扇叶时，力臂较大，能更有效地推动风车转动。 （5）任何热机在工作时，都不可避免地存在热量散失如向周围环境散热、废气带走热量、克服摩擦做功等，用来做有用功的能量总是小于燃料完全燃烧放出的总能量。因此，热机的效率总是小于 100%。 16． 温度计示数的变化 转换法 气体 机械能 甲、乙 乙、丙 压缩 图1 【详解】[1][2]内能是无法直接观察的物理量，本实验通过温度计示数的变化反映气体内能的变化，这种将不易观察的量转换为易观察的宏观量的实验方法是转换法。 [3]按压活塞打气时，活塞压缩喷雾器内部的气体，因此是对气体做功。 [4]放出气体时，气体推动小叶轮转动，气体的内能转化为小叶轮的机械能。 [5]探究外界对气体做功，气体内能增大，需要对比外界做功前后的温度：甲是打气（做功）前，乙是外界对气体做功后，乙温度高于甲，说明内能增大，因此比较甲、乙两图。 [6]探究气体对外界做功，气体内能减小，需要对比气体对外做功前后的温度：乙是气体对外做功前，丙是气体对外做功后，丙温度低于乙，说明内能减小，因此比较乙、丙两图。 [7][8]汽油机的压缩冲程中，活塞压缩气体，将机械能转化为内能；图1实验中，下压活塞对筒内气体做功，机械能转化为内能，和压缩冲程原理相同；图2是内能转化为机械能，对应汽油机做功冲程，因此第二空填图1。 17．(1)4kg (2) (3)37.5g 【详解】（1）水的体积，根据得，水的质量 （2）标准气压下，水的沸点为，水的初温，则水升高的温度 根据可得，水吸收的热量为 （3）得，丁烷完全燃烧放出的热量 由得，需要丁烷的质量 18．(1) (2) 【详解】（1）无人机以匀速飞行时，牵引力F和阻力f的大小相等，由表格数据可知此时阻力为，则牵引力为 发动机的输出功率 （2）发动机的有用功 燃油完全燃烧放出的热量 发动机的效率 19．(1)AB (2) B A B A 【详解】（1）糖果周围的水被染色，是色素分子扩散到水中的现象，直接说明分子在不停做无规则运动；热水中染色扩散更快，说明温度越高，分子无规则运动越剧烈。本实验没有体现分子间的相互作用力，因此选AB。 （2）用打气筒往封闭塑料瓶内打气，是压缩瓶内空气对气体做功(故选B)，使瓶内气体的内能增加(故选A)。 打开阀门后高压气体推动水向下喷出，气体的内能对外做功，将内能转化为机械能，故选B； 图3中甲冲程火花塞点火，两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，能量转化为内能转机械能；乙冲程两个气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，能量转化为机械能转内能，因此水火箭的能量转化和甲冲程一致，选A。 答案第1页（共2页） 答案第1页（共2页） 学科网（北京）股份有限公司 $