第二章 改变世界的热机（举一反三·单元测试）物理新教材教科版九年级上册

第二章《改变世界的热机》单元测试卷 （考试时间：60分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：教科版： 九年级上册第2章。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求） 1．下列交通或运输工具中，动力设备不属于热机的是（     ） A．纯电动汽车 B．远洋货轮 C．长征运载火箭 D．重型卡车 【答案】A 【解析】A．纯电动汽车动力设备为电动机，工作时将电能转化为机械能，不属于热机，故A符合题意； BCD．货轮、火箭、卡车动力设备均通过燃料燃烧获得内能，再将内能转化为机械能，均属于热机，故BCD不符合题意。 故选A。 2．如图为汽油机的一个工作循环，其中做功冲程为（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．图中进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动，为吸气冲程，故A不符合题意； B．图中进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，为压缩冲程，故B不符合题意； C．图中进气门和排气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为做功冲程，故C符合题意； D．图中进气门关闭、排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程，故D不符合题意。 故选 C。 3．如图所示为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】由图可知，燃气内能E为总能量，有用机械能E2为用来做有用功的能量，热机效率等于有用机械能与总能量之比，即 。 故选D。 4．如图，这是汽油机工作循环中的某个冲程，关于此冲程的说法正确的是（     ） A．汽缸内只有空气 B．靠飞轮的惯性完成 C．汽缸内气体温度降低 D．内能转化为机械能 【答案】B 【解析】由图可知，进气门和排气门均关闭，活塞向上运动，此为压缩冲程。 A．汽油机汽缸内吸入的是汽油和空气的混合物，故A错误； B．吸气、压缩、排气冲程均靠飞轮的惯性完成，故B正确； CD．压缩冲程中活塞对气体做功，机械能转化为内能，气体内能增加，温度升高，故CD错误。 故选B。 5．如图所示，是小王同学跟爷爷学习功夫的四个基本动作，由此他联想到热机的冲程，以下正确的是（     ） A．“鼻孔吸气”对应的汽油机冲程只吸入汽油 B．“气沉丹田”对应的汽油机冲程是将机械能转化为内能 C．汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的 D．“排山倒海”所对应的汽油机冲程是靠飞轮的惯性来完成的 【答案】B 【解析】A．“鼻孔吸气”对应吸气冲程，汽油机吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气的混合物，故A错误； B．“气沉丹田”对应压缩冲程，活塞压缩气体做功，将机械能转化为内能，故B正确； C．汽油机气缸顶部是火花塞，通过火花塞点火，柴油机气缸顶部是喷油嘴，通过压燃式点火，故C错误； D．“排山倒海”对应汽油机的做功冲程，高温高压燃气推动活塞做功，是唯一不靠飞轮惯性完成的冲程，故D错误。 故选B。 6．学校科技节活动中，组织水火箭制作比赛。如图为自制的水火箭结构示意图。当水面上方压强增大到一定程度时，会使水向下喷出，从而使水火箭升空。关于水火箭，以下说法正确的是（     ） A．利用打气筒向水火箭中打气，水火箭中空气的内能不变 B．利用打气筒向水火箭中打气，水火箭中空气的内能减小 C．打气筒将空气压入水火箭中时，机械能转化为内能 D．水火箭升空时，能量转化的过程与汽油机的压缩冲程相同 【答案】C 【解析】AB．利用打气筒向水火箭中打气，外界对空气做功，空气内能增加，故AB错误； C．打气筒将空气压入水火箭中时，消耗机械能，使空气内能增加，是机械能转化为内能，故C正确； D．水火箭升空时，高压气体对水做功，内能转化为机械能，与汽油机的做功冲程能量转化相同，故D错误。 故选C。 7．空气喷气发动机飞机只携带燃料，从外界空气中获得足够的氧来助燃。工作过程中，空气从进气口进入，被压缩机压缩后进入燃烧室和从喷雾器喷出的燃料混合，由火花塞点火燃烧，产生大量气体向后喷出，冲击燃气轮机叶轮转动，最后气体以极大的速度从尾部喷管喷出，使机身得到巨大的反冲推力向前飞行。下列有关说法中错误的是（     ） A．该发动机工作过程中，先将燃料的化学能转化为内能，然后再将其转化为机身的机械能 B．该发动机不能在大气层外工作 C．该发动机工作过程中，气体温度先升高再降低 D．该发动机点火方式与汽油机不相同 【答案】D 【解析】A．空气喷气发动机工作时，先将燃料的化学能转化为内能，然后再将其转化为机身的机械能，故A正确； B．空气喷气发动机工作时需要吸入空气，所以该发动机不能在大气层外工作，故B正确； C．空气喷气发动机工作时，吸入的空气先被加热，再对外做功，气体温度先升高再降低，故C正确； D．该发动机的点火方式是点燃式，与汽油机相同，故D错误。 本题选择说法错误的，故选D。 8．如图所示为甲、乙、丙三部汽油机燃料完全燃烧释放出的能量和输出有用功的二维柱状图。根据图中的信息判断，下列说法正确的是（     ） A．与丙相比，甲输出的有用功多，效率高 B．输出相同的有用功，丙比乙消耗更多的同种燃料 C．消耗质量相同的同种燃料，乙输出有用功与甲一样多 D．三部汽油机中，甲的效率最高 【答案】B 【解析】AD.设图中纵坐标轴的单位长度为1，由图可知，甲的效率 乙的效率 丙的效率 可见，三部汽油机中，乙的效率最高，甲、丙的效率相同，故AD错误； B.输出相同的有用功，由及可知，即丙比乙消耗更多的同种燃料，故B正确； C.由图可知，消耗质量相同的同种燃料，即相同，乙输出的有用功更多，故C错误。 故选B。 9．如图所示，某现代化火力发电厂采用先进技术：水蒸气进行二次加热，使它继续推动发电机发电，提高发电效率；在煤燃烧前经过洗选来去除杂质，在充分燃烧后，对排出的烟气进行脱硫、脱硝、除尘等净化处理，减少二氧化硫等污染物的排放，从而提高了发电效率并，减少污染排放。下列关于其工作过程的说法中，‌错误的是‌（     ） A．对水蒸气进行二次加热，可以提高蒸汽的内能，从而提升汽轮机做功效率 B．二次加热后的蒸汽在推动汽轮机时，能量转化形式为内能转化为机械能 C．煤燃烧前洗选是为了提高热值，使单位质量的煤释放更多热量 D．烟气经过脱硫、脱硝处理，可有效减少酸雨的形成 【答案】C 【解析】A．对水蒸气进行二次加热，即“二次再热”技术，能提升蒸汽的温度和内能，使其在推动汽轮机时做功能力更强，从而‌提高发电效率‌，符合热机优化原理，故A正确； B．蒸汽推动汽轮机运动的过程中，高温高压蒸汽的‌内能‌转化为汽轮机的‌机械能‌，故B正确； C．煤燃烧前洗选的主要目的是‌去除杂质，如硫、灰分‌，以减少污染排放和设备腐蚀，并不能提高煤的热值，故C错误； D．脱硫可减少二氧化硫排放，脱硝可减少氮氧化物排放，二者都是形成‌酸雨‌的主要前体物质，因此该处理能有效减轻酸雨污染，故D正确。 本题选择描述错误选项，故选 C。 10．乙醇汽油热值约为，某汽车发动机的能量流向图如图所示，则下列说法正确的是（     ） A．该车发动机的效率为27% B．0.2kg的乙醇汽油燃烧一定能够释放的能量 C．利用废气的能量及减小摩擦是提高热机效率的有效途径 D．发动机做功冲程把机械能转化为内能 【答案】C 【解析】A．由图可知，有用功的效率，故A错误； B．0.2kg的乙醇汽油完全燃烧能够释放，且燃料需完全燃烧，故B错误； C．废气带走33%能量，摩擦与辐射损失7%能量，利用废气能量及减小摩擦可减少能量损失，提高热机效率，故C正确； D．发动机做功冲程把燃料燃烧产生的内能转化为机械能，故D错误。 故选C。 11．有一台汽油机甲和一台柴油机乙，在相同时间内乙做的有用功是甲的2倍，甲机的效率是20%，乙机的效率是25%（汽油的热值为，柴油的热值为），则甲、乙两机在相同时间内消耗燃料的质量之比为（     ） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】由热机效率公式，变形得。设相同时间内甲做的有用功为，则乙做的有用功为。甲消耗汽油质量，乙消耗柴油质量。则质量比 代入数值得，故选C。 12．全球汽车保有量在迅速增长，截至2022年底，我国燃油汽车保有量约为3.2亿辆。假设每辆汽车每年耗油1.8t，汽车内燃机的效率平均值取30%。如果能把内燃机效率提高1%，我国每年可以节约燃油（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【解析】每辆汽车每年耗油1.8t，放出的热量 汽车内燃机的效率平均值取30%，获得的机械能 如果能把内燃机效率提高1%， 机械效率提高后获得相同的机械能，需要消耗燃油的质量为 获得相同的机械能 所以 每辆车节约燃油 3.2亿辆汽车共节约燃油 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 二、填空题（本题共5小题，每空2分，共26分） 13．能量是物理学研究的永恒主题。从牛顿提出蒸汽机模型，到瓦特将之变成现实，再到后来的内燃机，热机的发展历程倾注了无数科学家的不懈努力；如图（a）中，水蒸气使叶轮转动，实现了______________（选填“内能到机械能”或“机械能到内能”）的转化，该过程相当于图（b）中四冲程内燃机的______________冲程。 【答案】内能到机械能 做功 【解析】水蒸气对叶轮做功，将内能转化为机械能。四冲程内燃机的四个冲程里：吸气、排气冲程没有能量转化，压缩冲程是机械能转化为内能，只有做功冲程是燃气的内能转化为活塞的机械能，和水蒸气推动叶轮的能量转化过程一致。 14．有一种新式的汽油机，它在吸气冲程只吸入空气，而在火花塞点火前喷入汽油，喷入汽油量和吸入空气量由电子系统控制。这种汽油机又称电喷机，与传统的汽油机相比，燃料燃烧更充分，从而效率更___________，对大气污染更___________。 【答案】高 小 【解析】燃料燃烧越充分，相同质量的燃料能释放出更多被利用的能量，热机的效率就越高。 因燃料充分燃烧时产生的有害污染物更少，故对大气污染更小。 15．世界上很多发明都是由生活现象启发而萌生的创意，如：蒸汽机和汽油机，图中 图是汽油机的工作原理图。一台四冲程内燃机飞轮转速为3600r/min，在1s内内燃机的活塞做 次功。 【答案】 乙 30 【解析】热机工作时将内能转化为机械能。因蒸汽机为外燃机，以水蒸气做功，汽油机为内燃机，以燃气直接做功，故图1中乙图是汽油机的工作原理图。飞轮每秒转数为 。四冲程内燃机飞轮每转2周对外做功1次，故1s内做功次数为次。 16．汽油机是热机的一种。下图是四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处于___________冲程，该过程中___________能转化成___________能：若该汽油机飞轮的转速为3600 r/min，则在1 s内，汽油机对外做功___________次。 【答案】做功 内 机械 30 【解析】由两气门关闭、活塞下行、火花塞点火可知，此时处于做功冲程。 做功冲程中，燃料燃烧释放的内能推动活塞做功，将内能转化为机械能。 1s内飞轮转动的转数为，因四冲程汽油机飞轮每转2周对外做功1次，故1s内汽油机对外做功次数为次。 17．如图是某便携式丁烷燃气炉，用该燃气炉烧水，每2分钟完全燃烧14g的丁烷放出的热量为______J；由图乙可以判断出在烧水过程中，______（选填“0~2min”、“2~4min”或“4~6min”）时的热效率高，若水的质量为3kg，该时间段的热效率为______【水的比热容为，丁烷的热值为】 【答案】1.26×106 0-2min 30% 【解析】丁烷完全燃烧放出的热量为 因相同时间内丁烷完全燃烧放出的热量相同，由、可知，水的温度升高量越大，热效率越高；由图乙可知0-2min内水的温度升高量最大，故0~2min时热效率高。 0-2min内水吸收的热量为 该时间段的热效率为 三．实验探究题（本题共2小题，每空2分，共26分） 18．某小组的同学们在项目化学习过程中，制作了如图所示的器具研究热机原理。实验时向易拉罐内部注入适量的水，将一根笔管插入易拉罐内，笔管的另一端管口对准小风扇的扇叶。点燃酒精灯，当笔管口有蒸汽喷出时，叶片就转动起来。 （1）酒精燃烧，___________能转化为水和水蒸气的内能； （2）热机工作时，水蒸气对___________做功，又将内能转化为___________； （3）某团队的同学们发现项目实施过程中存在一些不安全因素，请你为他们拟写一条注意事项___________。 【答案】（1）化学 （2）扇叶 机械能 （3）加热过程中不要用手触摸易拉罐，以免烫伤（合理即可） 【解析】（1）酒精燃烧是一个化学反应过程。在这个过程中，酒精内部储存的化学能通过燃烧释放出来，转化为内能。这些内能通过热传递的方式，被易拉罐中的水吸收，使水的温度升高，最终变成水蒸气。 （2）根据题意，当笔管口有蒸汽喷出时，叶片就转动起来。这说明高温高压的水蒸气从笔管喷出时，冲击小风扇的扇叶，对扇叶做了功； 在这个过程中，水蒸气的内能减少，而小风扇的扇叶由静止变为转动，获得了机械能。这正是热机的工作原理：将内能转化为机械能。 （3）在这个实验装置中， 酒精灯加热时，易拉罐的温度会很高，如果直接用手触摸，极易造成烫伤。笔管口喷出的高温蒸汽如果直接对着人，可能会烫伤皮肤或眼睛。 如果水太少或加热时间过长，罐内气压过大，可能会导致易拉罐变形甚至破裂。因此，在加热过程中不要用手触摸易拉罐，以免烫伤。笔管口不要对着人，以免高温蒸汽喷出伤人。易拉罐内不要装水过满，以免加热时水溢出。 19．项目式学习小组的同学们，收集材料并组装了如图所示的汽轮机模型。 【项目实施】 ①制作叶轮：在圆形软木塞四周用小刀切几个对称的小缝，将铝片插在小缝中，当做叶片，在叶轮中心用锥子钻一个小孔，将铁丝穿过小孔，使叶轮能在铁丝上自由转动。 ②组装模型：组装铁架台，放置烧瓶和酒精灯，调试叶轮的位置，使烧瓶口的“L”形导管出口正对着叶片。 ③模拟工作：点燃酒精灯加热烧瓶中的水直至沸腾，当大量的“白气”从导管口喷出时观察到叶轮转了起来。 【探究思考】 （1）大量的“白气”是水蒸气______形成的。（填物态变化名称） （2）汽轮机工作时，水蒸气对叶轮______，水蒸气的内能______（选填“减小”“增大”或“不变”）。 （3）请你说出一种提高此汽轮机效率的方法：______。（合理即可） 【答案】（1）液化 （2）做功 减小 （3）在小孔处加润滑油，减小软木塞转动时与铁丝间的摩擦 【解析】（1）烧瓶口喷出的高温水蒸气遇冷后变为我们可见的悬浮小液滴“白气”，是气态变为液态的过程，属于液化现象。 （2）汽轮机工作时，高速喷出的水蒸气推动叶轮转动，水蒸气对叶轮做功，这个过程中水蒸气的内能转化为叶轮的机械能，因此水蒸气自身的内能减小。 （3）减小叶轮转动时的摩擦损耗、减少烧瓶向空气中散失的热量、让蒸汽更充分地冲击叶片，都能减少额外的能量浪费，提升该汽轮机的效率。 20．在制作简易热机模型的跨学科实践活动中，小聪经历了如下的实践过程，我们一同体会一下吧！ （1）小聪用“冰露”塑料矿泉水瓶进行了如图所示的实验：①瓶中留有少量水，盖紧瓶盖；②用力扭转瓶身；③松动瓶盖，瓶盖冲出，同时瓶内出现白雾。序号______的过程中能量转化与热机做功冲程相似。 （2）虽然上面的实验不能获取持续的动力，但小聪在实验中获取了灵感，设计了一款能够持续工作的简易“蒸汽船”模型。 ①他将盛有一定量水的耐高温的高硼硅玻璃瓶安装在“船体”上，将一只两端开口的塑料管穿过橡胶盖插入瓶中，注意塑料管在瓶内开口端______（选填“要”或“不要”）插入瓶内水中。他设想用蜡烛对瓶底部加热，一段时间后细管就会向左喷出蒸汽，“蒸汽船”就会向______行驶。此设计装置中的工作物质是______。 ②制作完成后，在“试航”的过程中，从管中缓慢吐出的气体并不能驱动小船，于是小聪只更换了一只向外喷气的细管，就解决了问题。那只形状合适的细管应是图Ⅲ中的______。 【答案】（1）③ （2）不要 右 水蒸气 A 【解析】（1）热机做功冲程中，能量转化为：内能转化为机械能，在步骤②扭转瓶身：对瓶内气体做功，机械能转化为内能，对应热机压缩冲程；在步骤③瓶盖冲出：瓶内高压水蒸气推动瓶盖飞出，内能对外做功，内能转化为机械能，和热机做功冲程能量转化一致。 （2）塑料管只需导出水蒸气，若管口浸入水中，喷出的是液态水，无法喷出蒸汽，因此管口必须处于水面上方；力的作用是相互的，蒸汽向左喷出，瓶子（船体）会受到向右的反作用力，小船向右行驶；装置依靠水吸热汽化为水蒸气，利用水蒸气的内能做功，工作物质为水蒸气；想要获得足够推力，需要细管瓶口窄、喷出气流速度大。A中管子上细下粗，瓶口收窄，气流经过小口加速，蒸汽高速喷出，反作用力更大，可以驱动小船；B中管子上粗下细，气体经过大瓶口，喷气速度变慢，推力不足。 四．计算题（本题共2小题，共12分） 21．“运-20”是我国自主研制的大型运输机，它的发动机是一种热机，利用在气缸中燃烧航空煤油，同时从喷口向后高速喷出燃气，使发动机获得向前的推力。如果“运-20”在高空中飞行时所受到的恒定水平推力为F，在推力F作用下，以720km/h的速度沿水平方向匀速航行1h，需要燃烧航空煤油，已知飞机发动机提供的机械功率是，航空煤油的热值为。求： （1）在上述1h内，所完全燃烧的航空煤油释放的热量； （2）在上述航行过程中，发动机所获得水平推力F大小； （3）在上述航行过程中，该飞机发动机的热机效率。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】（1）完全燃烧的航空煤油释放的热量 （2）飞机水平匀速航行，航行速度 发动机所获得水平推力 （3）发动机1h做的有用功 该飞机发动机的热机效率 22．我国自主研制的某新型航空飞机，它的热效率和推进效率都较高，所谓热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，而推进效率则是指发动机对飞机的推力所做的功与发动机获得的机械能之比。已知飞机飞行时所受阻力f与运行速度的关系如表，若某次航行中飞机以720km/h的水平速度匀速巡航0.5h，需要完全燃烧热值为5.0×107J/kg的燃油1080kg；求： 速度v/（m/s） 100 200 300 400 500 阻力f/N 0.9×104 3.6×104 8.1×104 1.44×105 2.25×106 （1）飞机推力做功的功率； （2）1080kg燃油完全燃烧释放的热量； （3）若发动机的推进效率为60%，求发动机的热效率。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】（1）飞机匀速飞行时，推力等于阻力。速度，查表得此时阻力，故推力，飞机推力做功的功率公式 （2）燃油完全燃烧放出的热量 （3）推力做功，推进效率 ，则机械能，热效率 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章《改变世界的热机》单元测试卷 （考试时间：60分钟 试卷满分：100分） 注意事项： 1．测试范围：教科版： 九年级上册第2章。 第Ⅰ卷 选择题 一、选择题（本题共12小题，每小题3分，共36分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求） 1．下列交通或运输工具中，动力设备不属于热机的是（     ） A．纯电动汽车 B．远洋货轮 C．长征运载火箭 D．重型卡车 2．如图为汽油机的一个工作循环，其中做功冲程为（     ） A． B． C． D． 3．如图所示为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（     ） A． B． C． D． 4．如图，这是汽油机工作循环中的某个冲程，关于此冲程的说法正确的是（     ） A．汽缸内只有空气 B．靠飞轮的惯性完成 C．汽缸内气体温度降低 D．内能转化为机械能 5．如图所示，是小王同学跟爷爷学习功夫的四个基本动作，由此他联想到热机的冲程，以下正确的是（     ） A．“鼻孔吸气”对应的汽油机冲程只吸入汽油 B．“气沉丹田”对应的汽油机冲程是将机械能转化为内能 C．汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的 D．“排山倒海”所对应的汽油机冲程是靠飞轮的惯性来完成的 6．学校科技节活动中，组织水火箭制作比赛。如图为自制的水火箭结构示意图。当水面上方压强增大到一定程度时，会使水向下喷出，从而使水火箭升空。关于水火箭，以下说法正确的是（     ） A．利用打气筒向水火箭中打气，水火箭中空气的内能不变 B．利用打气筒向水火箭中打气，水火箭中空气的内能减小 C．打气筒将空气压入水火箭中时，机械能转化为内能 D．水火箭升空时，能量转化的过程与汽油机的压缩冲程相同 7．空气喷气发动机飞机只携带燃料，从外界空气中获得足够的氧来助燃。工作过程中，空气从进气口进入，被压缩机压缩后进入燃烧室和从喷雾器喷出的燃料混合，由火花塞点火燃烧，产生大量气体向后喷出，冲击燃气轮机叶轮转动，最后气体以极大的速度从尾部喷管喷出，使机身得到巨大的反冲推力向前飞行。下列有关说法中错误的是（     ） A．该发动机工作过程中，先将燃料的化学能转化为内能，然后再将其转化为机身的机械能 B．该发动机不能在大气层外工作 C．该发动机工作过程中，气体温度先升高再降低 D．该发动机点火方式与汽油机不相同 8．如图所示为甲、乙、丙三部汽油机燃料完全燃烧释放出的能量和输出有用功的二维柱状图。根据图中的信息判断，下列说法正确的是（     ） A．与丙相比，甲输出的有用功多，效率高 B．输出相同的有用功，丙比乙消耗更多的同种燃料 C．消耗质量相同的同种燃料，乙输出有用功与甲一样多 D．三部汽油机中，甲的效率最高 9．如图所示，某现代化火力发电厂采用先进技术：水蒸气进行二次加热，使它继续推动发电机发电，提高发电效率；在煤燃烧前经过洗选来去除杂质，在充分燃烧后，对排出的烟气进行脱硫、脱硝、除尘等净化处理，减少二氧化硫等污染物的排放，从而提高了发电效率并，减少污染排放。下列关于其工作过程的说法中，‌错误的是‌（     ） A．对水蒸气进行二次加热，可以提高蒸汽的内能，从而提升汽轮机做功效率 B．二次加热后的蒸汽在推动汽轮机时，能量转化形式为内能转化为机械能 C．煤燃烧前洗选是为了提高热值，使单位质量的煤释放更多热量 D．烟气经过脱硫、脱硝处理，可有效减少酸雨的形成 10．乙醇汽油热值约为，某汽车发动机的能量流向图如图所示，则下列说法正确的是（     ） A．该车发动机的效率为27% B．0.2kg的乙醇汽油燃烧一定能够释放的能量 C．利用废气的能量及减小摩擦是提高热机效率的有效途径 D．发动机做功冲程把机械能转化为内能 11．有一台汽油机甲和一台柴油机乙，在相同时间内乙做的有用功是甲的2倍，甲机的效率是20%，乙机的效率是25%（汽油的热值为，柴油的热值为），则甲、乙两机在相同时间内消耗燃料的质量之比为（     ） A． B． C． D． 12．全球汽车保有量在迅速增长，截至2022年底，我国燃油汽车保有量约为3.2亿辆。假设每辆汽车每年耗油1.8t，汽车内燃机的效率平均值取30%。如果能把内燃机效率提高1%，我国每年可以节约燃油（　　） A． B． C． D． 二、填空题（本题共5小题，每空2分，共26分） 13．能量是物理学研究的永恒主题。从牛顿提出蒸汽机模型，到瓦特将之变成现实，再到后来的内燃机，热机的发展历程倾注了无数科学家的不懈努力；如图（a）中，水蒸气使叶轮转动，实现了______________（选填“内能到机械能”或“机械能到内能”）的转化，该过程相当于图（b）中四冲程内燃机的______________冲程。 14．有一种新式的汽油机，它在吸气冲程只吸入空气，而在火花塞点火前喷入汽油，喷入汽油量和吸入空气量由电子系统控制。这种汽油机又称电喷机，与传统的汽油机相比，燃料燃烧更充分，从而效率更___________，对大气污染更___________。 15．世界上很多发明都是由生活现象启发而萌生的创意，如：蒸汽机和汽油机，图中 图是汽油机的工作原理图。一台四冲程内燃机飞轮转速为3600r/min，在1s内内燃机的活塞做 次功。 16．汽油机是热机的一种。下图是四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处于___________冲程，该过程中___________能转化成___________能：若该汽油机飞轮的转速为3600 r/min，则在1 s内，汽油机对外做功___________次。 17．如图是某便携式丁烷燃气炉，用该燃气炉烧水，每2分钟完全燃烧14g的丁烷放出的热量为______J；由图乙可以判断出在烧水过程中，______（选填“0~2min”、“2~4min”或“4~6min”）时的热效率高，若水的质量为3kg，该时间段的热效率为______【水的比热容为，丁烷的热值为】 三．实验探究题（本题共2小题，每空2分，共26分） 18．某小组的同学们在项目化学习过程中，制作了如图所示的器具研究热机原理。实验时向易拉罐内部注入适量的水，将一根笔管插入易拉罐内，笔管的另一端管口对准小风扇的扇叶。点燃酒精灯，当笔管口有蒸汽喷出时，叶片就转动起来。 （1）酒精燃烧，___________能转化为水和水蒸气的内能； （2）热机工作时，水蒸气对___________做功，又将内能转化为___________； （3）某团队的同学们发现项目实施过程中存在一些不安全因素，请你为他们拟写一条注意事项___________。 19．项目式学习小组的同学们，收集材料并组装了如图所示的汽轮机模型。 【项目实施】 ①制作叶轮：在圆形软木塞四周用小刀切几个对称的小缝，将铝片插在小缝中，当做叶片，在叶轮中心用锥子钻一个小孔，将铁丝穿过小孔，使叶轮能在铁丝上自由转动。 ②组装模型：组装铁架台，放置烧瓶和酒精灯，调试叶轮的位置，使烧瓶口的“L”形导管出口正对着叶片。 ③模拟工作：点燃酒精灯加热烧瓶中的水直至沸腾，当大量的“白气”从导管口喷出时观察到叶轮转了起来。 【探究思考】 （1）大量的“白气”是水蒸气______形成的。（填物态变化名称） （2）汽轮机工作时，水蒸气对叶轮______，水蒸气的内能______（选填“减小”“增大”或“不变”）。 （3）请你说出一种提高此汽轮机效率的方法：______。（合理即可） 20．在制作简易热机模型的跨学科实践活动中，小聪经历了如下的实践过程，我们一同体会一下吧！ （1）小聪用“冰露”塑料矿泉水瓶进行了如图所示的实验：①瓶中留有少量水，盖紧瓶盖；②用力扭转瓶身；③松动瓶盖，瓶盖冲出，同时瓶内出现白雾。序号______的过程中能量转化与热机做功冲程相似。 （2）虽然上面的实验不能获取持续的动力，但小聪在实验中获取了灵感，设计了一款能够持续工作的简易“蒸汽船”模型。 ①他将盛有一定量水的耐高温的高硼硅玻璃瓶安装在“船体”上，将一只两端开口的塑料管穿过橡胶盖插入瓶中，注意塑料管在瓶内开口端______（选填“要”或“不要”）插入瓶内水中。他设想用蜡烛对瓶底部加热，一段时间后细管就会向左喷出蒸汽，“蒸汽船”就会向______行驶。此设计装置中的工作物质是______。 ②制作完成后，在“试航”的过程中，从管中缓慢吐出的气体并不能驱动小船，于是小聪只更换了一只向外喷气的细管，就解决了问题。那只形状合适的细管应是图Ⅲ中的______。 四．计算题（本题共2小题，共12分） 21．“运-20”是我国自主研制的大型运输机，它的发动机是一种热机，利用在气缸中燃烧航空煤油，同时从喷口向后高速喷出燃气，使发动机获得向前的推力。如果“运-20”在高空中飞行时所受到的恒定水平推力为F，在推力F作用下，以720km/h的速度沿水平方向匀速航行1h，需要燃烧航空煤油，已知飞机发动机提供的机械功率是，航空煤油的热值为。求： （1）在上述1h内，所完全燃烧的航空煤油释放的热量； （2）在上述航行过程中，发动机所获得水平推力F大小； （3）在上述航行过程中，该飞机发动机的热机效率。 22．我国自主研制的某新型航空飞机，它的热效率和推进效率都较高，所谓热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，而推进效率则是指发动机对飞机的推力所做的功与发动机获得的机械能之比。已知飞机飞行时所受阻力f与运行速度的关系如表，若某次航行中飞机以720km/h的水平速度匀速巡航0.5h，需要完全燃烧热值为5.0×107J/kg的燃油1080kg；求： 速度v/（m/s） 100 200 300 400 500 阻力f/N 0.9×104 3.6×104 8.1×104 1.44×105 2.25×106 （1）飞机推力做功的功率； （2）1080kg燃油完全燃烧释放的热量； （3）若发动机的推进效率为60%，求发动机的热效率。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $