10.4热机巩固训练 -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热机巩固训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．某品牌汽车仪表盘显示发动机转速为若该汽车使用的是四缸发动机，每一个汽缸的每一次做功冲程对外做功400J，则下列有关该汽车发动机的说法错误的是（　　） A．一个汽缸每秒完成60个冲程 B．飞轮每秒转60圈 C．一个汽缸每秒对外做功15次 D．发动机的输出功率是24kW 2．关于汽油机与柴油机，下列说法错误的是（     ） A．一台单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为600r/min，则它每秒钟对外做功10次 B．汽油机采用点燃式点火，柴油机采用压燃式点火 C．一般情况下，柴油机做功冲程中燃气的温度和压强比汽油机大，因而输出的功率更大 D．汽油机吸入气缸的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入气缸的是空气 3．如图，玻璃瓶内有少量水，用橡胶塞塞住瓶口，向瓶内打气，瓶塞跳起。下列说法正确的是（     ） A．向瓶内打气的过程相当于汽油机的做功冲程 B．瓶塞跳起时，瓶口有“白雾”生成，“白雾”是水蒸气 C．瓶塞跳起时，瓶内气体内能减少 D．瓶塞跳起后，瓶内气体无规则运动会更剧烈 4．如图所示，给左侧试管加热，水蒸气会将软木塞冲开。在四冲程汽油机工作示意图中，与左侧装置工作原理相同的是（     ） A． B．C． D． 5．2026年校园科技文化节中举办了水火箭主题挑战赛，参赛学生使用打气筒向自制水火箭内不断打气，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，从而使水火箭腾空而起、直上高空。你认为下列说法正确的是（     ） A．使用打气筒打气时的能量转化过程与汽油机的做功冲程相同 B．利用打气筒向水火箭内打气的过程，水火箭中空气的内能在增大 C．水火箭加速升空阶段水火箭内空气的温度会不变 D．水火箭升空后其惯性不断增加 6．如图所示是煮茶时的情景，下列说法中正确的是（     ） A．壶中茶水在加热沸腾后，温度不变，内能不变 B．从壶中刚倒入杯中的茶水烫口是因为含热量多 C．沸腾后壶盖被顶起工作过程和内燃机的压缩冲程原理相同 D．喝茶时身体感觉变暖了，是通过热传递的方式改变了内能 7．关于如图所示的四个情景，下列说法正确的是（     ） A．图甲中的现象表明热的物体一定比冷的物体内能大 B．图乙中抽去玻璃板后，两瓶中的气体混合，这种现象表明气体分子是静止的 C．图丙是内燃机的做功冲程，机械能转化为内能 D．图丁，从加热到软木塞被推出，该过程的能量转化顺序为化学能一内能一机械能 8．某科学小组完成了以下几种实践，其中说法正确的是（     ） A．甲图中，樟脑丸逐渐变小是升华现象，升华需要放热 B．乙图中，发现沙子中的温度计示数升高快，说明沙子吸热能力比水强 C．丙图中，看到热蒸汽使风车转动，其能量转化形式与热机的做功冲程相同 D．丁图中，记录的沿海城市和内陆城市在某一天的气温变化图，曲线C为沿海城市的气温图 9．如图是汽油机工作时的四个冲程，该汽油机的铭牌上标有。下列说法正确的是（     ） A．乙是吸气冲程，吸入的只有汽油 B．丁是做功冲程是将机械能转化为内能 C．该内燃机的四个冲程正确的工作顺序是：乙甲丁丙 D．此汽油机正常工作每秒对外做功20次 10．2019年春节期间热映的《流浪地球》被誉为开启了中国科幻电影元年的作品。这部电影讲述了多年以后太阳急速衰老膨胀，无法再给地球提供能量，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，逃离太阳系的故事。其中“点燃木星”将地球推开相当于内燃机的（     ） A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程 二、填空题 11．一台单缸四冲程内燃机1秒内完成了60个冲程，则曲轴的转速为__________r/s。在曲轴处加润滑油可以__________（填“增大”或“减小”）曲轴转动时的摩擦力。在压缩冲程中气体的温度升高，这是通过__________的方式增加内能，如图__________（填字母）表示该冲程。 12．如图是小明制作的汽轮机模型，在试管中装入适量的水，用酒精灯加热，水沸腾后产生的蒸气就能冲击叶轮转动。制作叶轮时小明应优先选择______（选填“金属厚片”或“塑料薄片”），理由是______。 13．如图是四冲程内燃机的某冲程示意图，由图可知，该内燃机是__________（选填“汽油机”或“柴油机”），此时正在进行的是________冲程；与它原理相同的是图______（选填“A”或“B”）所示的演示实验。 14．图甲中气球在放气时，它喷气的嘴部温度和原来相比______________（变高/没有变化/变低），此过程发生的能量转化与图乙中的内燃机在图中______________（A/B）所示过程的能量转化是一致的。某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转2400转，则每秒对外做功______________次。 15．小明同学看到爸爸启动汽车时，转速表如图所示。转速表中的示数反映了发动机曲轴每分钟的转动次数，如果汽车用的是四冲程汽油机，此时发动机一个汽缸每秒对外做功___________次，___________个冲程。 三、实验题 16．同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料组装了如图1所示的汽轮机模型。点燃酒精灯加热烧瓶中的水直至沸腾，当有蒸汽喷出时，叶轮转动，且导管口会出现大量的“白气”。 (1)根据所学的知识判断，该“汽轮机”属于_________（选填“内燃机”或“外燃机”）。 (2)给烧瓶中的水加热的过程中，是通过_________的方式改变水的内能； (3)如图2是柴油机工作过程，柴油机通过压缩空气直接点燃柴油，因此顶部没有火花塞，而有一个_________，吸气冲程吸入的只有_________。若该双缸四冲程柴油机的转速是2400 r/min，则每秒钟此柴油机对外做功_________次。 (4)观察到如图1中导管口出现“白气”，这是_________（填物态变化）现象。 (5)某小组在测试过程中，发现需要加热较长时间以后叶轮才会转动，其原因可能是_________。 17．小华设计了如图甲、乙所示的实验探究不同燃料燃烧放热能力，实验装置完全相同，燃料的质量相同。 燃料 加热前水的温度/℃ 燃料燃尽时水的温度/℃ 燃料的热值 1 15 35 2 15 25 (1)实验中需要控制被加热水的_________和初温均相同；通过观察温度计示数变化来比较燃料燃烧放出热量的多少； (2)实验数据如表所示，完全燃烧燃料1放出的热量为，燃料2的热值为_________；[] (3)通过实验得到的燃料热值与实际值相比偏小，出现这种情况的原因是___________。（答出一点即可） 18．1776年，瓦特对蒸汽机进行了重大改良，使热机效率大幅提升，有力地推动了第一次工业革命。学校科技兴趣小组开展了研究制作一个简易热机模型的项目化活动。 【项目提出】制作简易热机模型 【项目分析】热机的工作原理是什么？热机包含哪些主要装置？ 【项目实施】 (1)制作叶轮：取一个空易拉罐，剪下一块圆形片，将圆形金属片剪成螺旋桨的形状。在金属片中心钻孔，用铁丝穿过小孔，并将铁丝固定在立柱上，如图甲。 组装“汽轮机”：在另一个易拉罐盖上打个孔，倒出饮料后往其内部装入半罐水，如图乙：用铁丝制作支架，最后组装器材，如图丙，该“汽轮机”属于______（选填“内燃机”或“外燃机”）。 (2)“汽轮机”工作：点燃固体酒精，加热易拉罐中的水直至沸腾，当孔周围出现大量的“白气”时，再将叶轮移到正对孔的位置。该“汽轮机”工作时，图丙中的水蒸气的______能转化为叶轮的______能，这是通过______的方式改变水蒸气能量。 【展示交流】 (3)小组同学发现，该“汽轮机”工作时，叶轮转动断断续续，根据这一现象，请你提出一条改进措施：____________________________________。 (4)小组同学在测试过程中，发现加热很长时间后，叶轮才开始转动。针对此情况，可行的改进方法是_____________________________________。 四、计算题 19．小明学习热机知识后，研究了自家汽车的汽油机的情况。查阅资料得知：自家汽车使用的是92号汽油，油箱可容纳最多42kg的汽油。[，]。 (1)满箱汽油完全燃烧放出的热量是多少？ (2)发动机正常工作时，需要用冷却水在汽缸周围循环的流动给汽油机降温。根据图的相关数据，若满箱汽油使用完之后被冷却水吸收的那部分热量全部用来给水加热，则可以使多少千克的水从20℃升高到80℃？ (3)满箱汽油完全燃烧，可使小汽车输出的有用功是多少？ 五、综合题 20．“城市尚余三伏热，秋光先到野人家”，这是陆游所写的诗句，说明在那时，人们已经察觉到城市暖于郊区。 (1)某天，小红和同学分别到选定地点，于中午同一时刻测出各测试点的气温，以此绘出如图所示的“温度—区域”坐标图。图中________（填写区域）温度最高，这种现象称为“城市热岛效应”。 (2)减弱热岛效应的措施一：保护并增大城区的绿地、水体面积，这主要是利用了水的________的特性，质量相等的水和沙子，吸收相同的热量，水的温度变化比沙子________。 (3)减弱热岛效应措施二：绿色出行。研究表明，现在城市机动车保有量越来越多，机动车也是造成热岛效应的因素之一。以汽车为例，回答下列问题： ①单缸四冲程汽油机在工作过程中，有些冲程是辅助冲程，要靠飞轮的________来完成，只有一个冲程不是这样，这个冲程是________冲程，该冲程的能量转化是________________________。 ②关于汽车发动机的热机效率和热值概念，下列说法正确的是( ) A．通过技术改进，可以使热机的效率达到100% B．可以通过增大热机功率的方法，提升热机效率 C．选用符合标准的低黏度润滑油，减少摩擦，可以提高热机效率 D．在做功相同的情况下，热机效率越高，消耗的燃料就越少 (4)一汽车在水平高速公路上匀速行驶2km，汽车发动机的功率为，若行驶过程中发动机牵引力始终为2300N，求：（） ①汽车发动机所做的功是多少？ ②若这段过程消耗汽油0.5kg，则该发动机的效率为多少？ 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 B A C C B D D C C C 1．B 【详解】ABC．飞轮转速，即飞轮每秒转30圈，四冲程发动机每转1圈完成2个冲程，每转2圈对外做功1次，故每秒冲程数为60个，每秒做功次数为15次，故B错误，故AC正确； D．四缸发动机每秒总做功为，总功率，故D正确。 本题要求选择说法错误的，故选B。 2．A 【详解】A．四冲程汽油机的飞轮每转2圈，完成4个冲程、对外做功1次。飞轮转速，也就是每秒飞轮转10圈，因此每秒对外做功5次，故A错误； B．汽油机顶部是火花塞，采用点燃式点火，柴油机顶部是喷油嘴，依靠压缩空气升温点燃柴油，属于压燃式点火，故B正确； C．柴油机的压缩比远大于汽油机，做功冲程中燃气的温度、压强都更高，因此通常柴油机的输出功率更大，故C正确； D．吸气冲程中，汽油机吸入汽油和空气的混合物，柴油机只吸入空气，柴油是在压缩冲程末由喷油嘴喷入气缸，故D正确。 本题选择错误的，故选A。 3．C 【详解】A．向瓶内打气，外界对瓶内气体做功，机械能转化为内能，相当于汽油机的压缩冲程，故A错误； B．瓶塞跳起时，瓶内气体对外做功，内能减小，温度降低，水蒸气遇冷液化成小水珠，即“白雾”，故B错误； C．瓶塞跳起时，瓶内气体对瓶塞做功，内能转化为机械能，瓶内气体内能减少，故C正确； D．瓶塞跳起后，瓶内气体内能减少，温度降低，分子无规则运动变慢，故D错误。 故选C。 4．C 【详解】左侧装置中，水蒸气膨胀对软木塞做功，将内能转化为机械能。 A．两气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，机械能转化为内能，故A不符合题意； B．进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程，无能量转化，故B不符合题意； C．两气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为做功冲程，内能转化为机械能，故C符合题意； D．进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，为吸气冲程，无能量转化，故D不符合题意。 故选C。 5．B 【详解】A．使用打气筒打气时，活塞压缩气体做功，机械能转化为内能；汽油机的做功冲程是燃气推动活塞做功，内能转化为机械能，两者能量转化过程不同，故A错误； B．利用打气筒向水火箭内打气的过程，外界对水火箭中空气做功，空气的内能增大，故B正确； C．水火箭加速升空阶段，内部空气膨胀对外做功，内能减小，温度降低，故C错误； D．惯性大小只与质量有关，水火箭升空后水不断喷出，其质量减小，惯性减小，故D错误。 故选B。 6．D 【详解】A．茶水沸腾后持续吸热，温度不变，内能增加，故A错误； B．热量是过程量，不能说物体含有热量，茶水烫口是因为温度高，故B错误； C．壶盖被顶起是内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程原理相同，故C错误； D．喝茶时身体吸收热量，内能增加，是通过热传递的方式改变内能，故D正确。 故选D。 7．D 【详解】A．内能大小与物体的质量、温度和状态有关，仅凭温度高低无法判断内能大小，故A错误； B．抽去玻璃板后两瓶气体混合属于扩散现象，表明气体分子在不停地做无规则运动，故B错误； C．图丙中两气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为做功冲程，将内能转化为机械能，故C错误； D．酒精燃烧将化学能转化为内能，水蒸气膨胀对软木塞做功将内能转化为机械能，能量转化顺序为化学能转化为内能转化为机械能，故D正确。 故选D。 8．C 【详解】A．樟脑丸逐渐变小是物质由固态直接变成气态，属于升华现象，升华需要吸热，故A错误； B．由可知，质量相同的水和沙子吸收相同热量时，沙子升温更快，说明沙子的比热容更小，吸热能力比水弱，故B错误； C．热蒸汽推动风车转动，是内能转化为机械能；热机的做功冲程同样是将内能转化为机械能，二者能量转化形式相同，故C正确； D．沿海城市多水，水的比热容大，昼夜温差更小，因此温差更小的曲线D是沿海城市的气温图，曲线C的昼夜温差更大，属于内陆城市的气温图，故D错误。 故选C。 9．C 【详解】ABC．乙图进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物；丁图两气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是做功冲程，将内能转化为机械能；甲图中，两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；丙图中，排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动，是排气冲程。汽油机四个冲程的正确顺序是乙甲丁丙，故C正确，AB错误； D．该汽油机铭牌标有1200r/min，换算得每秒飞轮转20圈。汽油机每飞轮转2圈完成一个工作循环、对外做功1次，因此每秒对外做功10次，故D错误。 故选C。 10．C 【详解】内燃机做功冲程的能量转化为内能转化为机械能，对外做功；题干中点燃可燃气体释放内能，内能对地球做功将其推开，能量转化形式为内能转化为机械能，与做功冲程一致。故选C。 11． 30 减小 做功 B 【详解】由四冲程内燃机工作规律可知，一个工作循环包括4个冲程，对外做功1次曲轴转2圈，所以在1s时间内有个工作循环，故曲轴转速为； 加润滑油可使接触面彼此分离，可以减小曲轴转动时的摩擦力； 压缩冲程中活塞压缩汽缸内气体，机械能转化为内能，是通过做功的方式增加内能； 压缩冲程的特征为两气门均关闭、活塞向上运动，故图B表示该冲程。 12． 塑料薄片 相同体积的塑料薄片的质量更小，相同蒸汽冲击力下更容易转动 【详解】相同体积的塑料薄片相比金属厚片，质量更小、惯性更小，运动状态易改变，不需要很大的动力就可以被蒸汽推动旋转，故优先选择塑料薄片。 13． 柴油机 压缩 A 【详解】因气缸顶部有喷油嘴，故该内燃机是柴油机。 图中进气门、排气门均关闭，活塞向上运动，可知此时为压缩冲程。 A图中，用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，是将机械能转化为内能；B图中，对试管中的水加热，水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，水蒸气的内能转化为塞子的机械能；柴油机的压缩冲程将机械能转化为内能，因此与压缩冲程原理相同的是A实验。 14． 变低 A 20 【详解】气球内的气体向外喷出时，气体对外做功，自身内能减小，温度降低，因此喷气嘴部温度和原来相比变低。 气球放气过程内能转化为机械能。图A中内燃机的两个气门都关闭，活塞向下运动，火花塞点火，是做功冲程，该过程将内能转化为机械能；图B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。故选A。 飞轮每秒转动的转数 四冲程汽油机飞轮每转2周对外做功1次，故每秒对外做功次数。 15． 25 100 【详解】由转速表可知发动机转速为3000r/min。 每秒曲轴转动的转数为 因四冲程汽油机曲轴每转2周对外做功1次，故每秒对外做功次数为 因四冲程汽油机曲轴每转2周完成4个冲程，故每秒完成的冲程数为 16．(1)外燃机 (2)热传递 (3) 喷油嘴 空气 40 (4)液化 (5)装置的密封性不好/酒精灯火焰太小 【详解】（1）内燃机的燃料是在气缸内部燃烧释放能量，而本装置中酒精在烧瓶外部燃烧，通过加热瓶内的水产生蒸汽来推动叶轮做功，燃料的燃烧过程发生在动力舱外部，因此属于外燃机。 （2）给烧瓶中的水加热时，酒精灯火焰的热量通过热传递的方式转移到水，使水的内能增加、温度升高，因此是通过热传递改变水的内能。 （3）柴油机是压燃式点火，汽缸顶部没有火花塞，安装的是喷油嘴，用来在压缩冲程末喷入柴油； 吸气冲程中柴油机只吸入空气，柴油是后续直接喷入汽缸的。 转速，单缸四冲程柴油机每曲轴转2圈完成1个工作循环、对外做功1次，单缸每秒对外做功20次，双缸则每秒对外做功次 （4）导管口喷出的高温水蒸气遇冷，由气态变为液态的小水滴，形成肉眼可见的“白气”，属于液化现象。 （5）叶轮需要足够大的蒸汽推力才能转动，加热很长时间才转动，说明装置产生的蒸汽动力积累较慢，可能的原因包括：装置的密封性不好，蒸汽大量泄漏导致瓶内气压上升缓慢；酒精灯火焰太小，单位时间提供的热量不足等。 17．(1)质量 (2) (3)燃料不能完全燃烧 【详解】（1）本实验探究燃料燃烧放热能力，根据控制变量法，需要控制被加热水的质量和初温都相同。实验采用转换法：等质量的燃料完全燃烧后，通过温度计示数的变化（水升高的温度）反映燃料放出热量的多少。 （2）根据公式：，，且，即 燃料1： 燃料2： 两式联立可得： 因此 （3）实际实验中，燃料燃烧放出的热量会散失到空气中、被容器吸收，无法全部被水吸收，同时燃料也不能完全燃烧，因此计算时用吸收的热量代替实际放出的热量，得到的热值比实际值偏小。 18．(1)外燃机 (2) 内 机械 做功 (3)将易拉罐盖上的单孔改为多个对称的小孔，让蒸汽持续稳定喷出 (4)增大水的初始温度 【详解】（1）内燃机的燃料是在汽缸内部燃烧的，这个简易装置里固体酒精在装水的易拉罐外部燃烧加热水，属于燃料在工作腔室外燃烧的热机，因此是外燃机。 （2）高温水蒸气冲击叶轮时，水蒸气的内能对外做功，转化为叶轮的机械能；这个过程中水蒸气自身能量减少，是通过对外做功的方式改变自身内能。 （3）叶轮断断续续转动，是因为喷出的蒸汽气流不稳定、不持续，通过增加出汽孔数量、优化密封减少蒸汽泄漏等方式，可以让蒸汽持续稳定喷出，解决转动断续的问题，其他合理的方案也可以。 （4）加热很久叶轮才转动，是因为水升温至沸腾产生足够蒸汽的耗时太长，增大水的初始温度可以缩短水沸腾的时间，加快蒸汽产生的速度，其他合理的提速加热的方案也符合要求。 19．(1) (2) (3) 【详解】（1）满箱汽油完全燃烧放出的总热量为 （2）冷却水吸收的热量为燃料总放热的30%，且全部被水吸收。水吸收的热量为 水升高的温度为 由得，水的质量为 （3）由能流图可知，有用功占燃料总放热的比例为热机效率。热机效率为 输出的有用功为 20．(1)市中心 (2) 比热容大 小 (3) 惯性 做功 内能转化为机械能 CD (4)①；②20% 【详解】（1）由“温度-区域”坐标图的曲线变化可知，温度峰值对应市中心区域，故市中心温度最高。 （2）水的比热容较大，相同质量的水和其它物质吸收相同热量时，水的温度升高更慢，因此增大城区绿地、水体面积可减弱热岛效应； 由可知，质量相等的水和沙子吸收相同热量，水的比热容大，温度变化比沙子小。 （3）单缸四冲程汽油机的吸气、压缩、排气冲程为辅助冲程，依靠飞轮的惯性完成；只有做功冲程靠燃气推动活塞做功，该冲程将内能转化为机械能。 A．热机工作时存在散热、摩擦等不可避免的能量损失，效率不可能达到100%，故A错误； B．热机效率是有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值，功率表示做功的快慢，二者无必然联系，增大功率无法提升热机效率，故B错误； C．选用低黏度润滑油减少摩擦，可减少额外功消耗，提高有用功占总功的比例，从而提高热机效率，故C正确； D．由可知，有用功相同时，热机效率越高，燃料完全燃烧放出的热量越少，由可知，消耗的燃料质量越小，故D正确。 故选CD。 （4）①汽车行驶的路程 汽车发动机所做的功为 ②汽油完全燃烧放出的热量为 发动机的效率为 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 $