教科版九年级上册物理第二章改变世界的热机单元检测.pdf

第 1 页 教科版九年级上册物理 第二章 改变世界的热机 单元检测 一、单选题 1.下列关于“热机”说法中，正确的是（）A.通过技术改进，热机的效率可达到 100%B.做功冲程将机械能转化为内能 C.火箭发动机属于热机 D.热机常用水做冷却剂，因为水的沸点高 2.双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料，以下说法正确的是（）A.以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到 100%B.汽油与天然气相比，燃烧时汽油对环境的污染较小 C.燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多 D.在压缩冲程中，燃料混合物的温度升高，内能增大 3.如图所示是汽油机的四个冲程，其中属于做功冲程的是（）A.B.C.D.4.下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况.关于对图中的补充正确的是（）A.做功冲程内能转化为机械能压缩冲程机械能转化为内能 B.压缩冲程内能转化为机械能做功冲程机械能转化为内能 C.做功冲程机械能转化为内能压缩冲程内能转化为机械能 D.压缩冲程机械能转化为内能做功冲程内能转化为机械能 5.如图所示为四冲程内燃机工作过程的示意图，其中将内能转化为机械能的冲程是图中（）A.B.C.D.6.在四冲程汽油机的工作过程中，通过做功增加燃料混合物内能的是（）A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程 第 2 页 7.以下四冲程汽油机的工作示意图，按吸气、压缩、做功、排气顺序排列正确的是（）A.甲乙丙丁 B.甲丙乙丁 C.甲丁乙丙 D.甲丙丁乙 二、多选题 8.随着人们生活水平的不断提高，汽车作为常用的交通工具逐步步入寻常百姓家有关汽车中各部件的下列说法，正确的是（）A.汽油机可将内能转化为机械能 B.安全带可以防止紧急刹车时由于惯性造成的伤害 C.汽油机工作时飞轮的作用是带动做功冲程 D.汽车行驶时给蓄电池充电是机械能转化为电能 9.下列有关热机的说法中正确的是（）A.热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程 B.为了防止热机过热，通常用水来降温，是利用水的比热大的特性 C.可以采用增大热机功率的方法来增大热机的效率 D.热机的大量使用会造成环境污染 三、填空题 10.如图所示是演示点火爆炸的实验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去，这是因为酒精燃烧产生的燃气对外_，燃气的_能转化为盒盖的_能，这与四冲程汽油机的_冲程的能量转化相同 11.汽油机是热机的一种，如图所示，汽油机是处在_冲程，此冲程中_能转化为_能一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速是 2400r/min，该汽油机每分钟内完成_个冲程，对外做功_次 第 3 页 12.如图表示的是汽油机的_冲程；汽油机工作时，将机械能转化为内能的冲程是_冲程。如果该汽油机飞轮转速是 1800r/min，则它每秒钟内做功_次。13.科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立刻向气缸内喷水，水在高温气缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度_（选填“升高”、“降低”或“不变”），其内能_（选填“增大”、“减小”或“不变”），这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的_，为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是_ 冲程。14.一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为 3600r/min，该柴油机 1s 对外做功_ 次若其效率为 40%，消耗 5kg 的柴油转化成的机械能是_ J（q柴油=4.3107J/kg）四、解答题 15.比较汽油机与柴油机的不同点：汽油机 柴油机 构造 汽缸顶部有 汽缸顶部有 燃料 吸入的气体 和 只吸入 点火方式 式 式 效率 可达%可达%用途 轻巧，多用于 机器，如摩托车等 笨重，多用于 机器，如载重汽车等 五、实验探究题 16.小明学习了燃料的热值知识后，自己设计了一个实验来比较煤油和菜籽油的热值他实验时组装了如图的装置，并且每隔 1 分钟记录了杯中水的温度 加热时间（min）0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 甲杯水温（）25 27 29 32 34 36 38 40 42 44 乙杯水温（）25 26 27 28 29 30 31 32 33 34（1）为了保证实验结论的可靠，小明在实验时应控制两套装置中相同的量有_ （2）通过表中记录的数据，你认为煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是 _ （3）小明在实验前用天平测出了烧杯中水的质量及油灯中燃料的质量，并由记录的数据计算出了水吸收的热量，而且还算出了煤油和菜籽油的热值，你认为他所计算的燃料的热值可靠吗？为什么？_ 六、综合题 第 4 页 17.一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量约为 8.4106 J，这些能量相当于完全燃烧 0.7kg 的干木柴才能得到将这些干木材放在煤炉中用来烧水，可以使 8kg 的水温度升高 50，已知水的比热容为 4.2l 03 J/（kg）求：（1）干木材的热值 （2）8kg 的水温度升高 50所吸收的热量 （3）此煤炉烧水时的效率 18.阅读短文，回答文后的问题 体脂率 脂肪是人体的重要成分，主要分布在内脏周围和皮肤下面，脂肪供给维持生命必需的能量，氧化热值约为 3.8107J/kg，皮下脂肪还能防止热量散失，脂肪过量使人肥胖、并导致一些慢性疾病，人体脂肪率表示脂肪含量的多少、简称体脂率，是人体中脂肪质量与人体总质量的百分比，脂肪的密度约为 0.9g/cm3、肌肉、骨骼等人体其他成分的精密度为 1.1g/cm3 ，只要测出人体组织密度就可以算出体脂率，人体阻值密度可以采用水下称重法测量：先测出受试人的肺活量 V，然后用称量设备测出人的重力 G1 ，受试人进入，浸没在水面下尽力呼气，此时体内剩余气体约为肺活量的，用称量设备测量体重的重力为 G2 ，水的密度为 水 由此可以计算出人体阻值密度和体脂率，另外，因为脂肪几乎不含水分，其导电性和其他成分不同，所以还可以用测量人体电阻的办法来计算体脂肪率 （1）1kg 脂肪氧化最多可以释放的热量为_J （2）比较脂肪和人体其他成分的物理属性，下列说法错误的是 A.密度较小 B.导热性较差 C.导电性较差 D.比热容较大（3）对过于肥胖无法自行浸没在水面下的人，可以采取什么措施进行水下称重？答案解析部分 一、单选题 1.【答案】C 【解析】【解答】解：A、无论科技如何发展，热机的效率可以提高，总存在摩擦、要做额外功，效率一定不会达到 100%此选项错误；B、做功冲程中的能量转化是内能转化为机械能此选项错误；C、热机是把内能转化为机械能的装置，火箭属于热机此选项正确；D、热机常用水做冷却剂，是因为水的比热容大此选项错误；故选 C【分析】任何能量转化过程都伴随能量的损失，所以转化效率不可能达到 100%；热机工作过程中，在压缩冲程机械能转化为内能，做功冲程内能转化为机械能；热机是把内能转化为机械能的装置；因为水的比热容较多，常用来做冷却剂 2.【答案】D 【解析】【分析】（1)以天然气为燃料，仍有热散失，仍需克服摩擦做额外功，有用功小于总功，仍小于 1（2)天然气燃烧更充分，对空气污染小 第 5 页（3)对物体做功（克服摩擦、压缩气体)，物体的温度升髙、内能增大（4)1kg 某种燃料完全燃烧放出的热量叫这种燃料的热值，由 Q放=mq 分析判断【解答】A、以天然气为燃料时，仍有热散失、仍需克服摩擦做额外功，其机械效率不能达到 100%，故 A错误；B、使用天然气作燃料的目的是对环境污染、成本低，故 B 错误；C、由 Q放=mq 可知，燃烧时放出的热量与燃料的热值和质量有关，故 C 错误；D、在压縮冲程中，对燃料混合物做功，使其温度升髙、内能增大，故 D 正确 故选 D【点评】本题利用所学知识分析了“双燃料汽车”中的有关问题，涉及到的知识点较多，要细心分析 3.【答案】B 【解析】【解答】解：A、排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程；A 不符合题意；B、两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，B 符合题意；C、进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程；C 不符合题意；D、两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，D 不符合题意 故答案为:B【分析】热机的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，理解各个冲程的特点是解答本题的关键.4.【答案】D 【解析】【分析】内燃机的一个工作循环包括四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，这四个冲程的顺序是一定的，不能改变 其中的压缩冲程和做功冲程进行了两次重要的能量转化：压缩冲程是机械能转化为内能；做功冲程是内能转化为机械能【解答】根据内燃机的工作过程可知，第二个冲程是压缩冲程，在此过程中活塞压缩气缸内的气体，将机械能转化为内能，气缸内的气体温度升高 第三个冲程是做功冲程，此时燃料燃烧生成的高温高压的燃气推动活塞对外做功，将内能转化为机械能 故选 D【点评】本题考查汽油机的工作循环及能量转化明确内燃机的四个冲程，并且知道每个冲程中的能量转化是解决此题的关键 5.【答案】A 【解析】【解答】解：A、由图知，两个气阀都关闭，活塞向下运动，所以此冲程为做功冲程，内能转化为机械能所以 A 符合题意B、一个气阀打开，活塞向下运动，所以此冲程为吸气冲程，无能量转化不符合题意 C、一个气阀打开，活塞向上运动，所以此冲程为排气冲程，无能量转化不符合题意 D、两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以此冲程为压缩冲程，机械能转化为内能不符合题意 故选 A【分析】要解决此题首先要掌握内燃机的四个冲程：吸气、压缩、做功、排气冲程，同时需要掌握内燃机四冲程的特点并且要了解各个冲程中的能量转化情况 6.【答案】B 第 6 页【解析】【分析】汽油机的一个工作循环包括：吸气、压缩、做功、排气四个冲程。压缩冲程活塞向上运动，压缩燃料混合物对其做功，使气缸内的气体的内能增加，温度升高，故是压缩冲程。故选 B【点评】解决本题的关键是熟知内燃机的四个冲程：吸气、压缩、做功、排气四个冲程。7.【答案】D 【解析】【解答】解：甲图中，进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程；乙图中，排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程；丙图中，两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程；丁图中，两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程 因此按吸气、压缩、做功、排气顺序排列正确的是：甲丙丁乙 故选 D【分析】判断汽油机的四个冲程，先看进气门和排气门的关闭情况，进气门打开的是吸气冲程，排气门打开的是排气冲程，进气门和排气门都关闭的是压缩冲程或者做功冲程；活塞上行为压缩冲程和排气冲程；活塞下行为吸气冲程和做功冲程 二、多选题 8.【答案】A,B 【解析】【解答】解：A、汽油机是热机的一种，它们是将内能转化为机械能的一种装置，故 A 正确；B、安全带可以防止紧急刹车时由于惯性造成的伤害，故 B 正确；C、汽油机工作时飞轮的作用是靠飞轮的旋转惯性完成吸气、压缩、排气三个冲程 致使整个汽油机能连续运转，故 C 不正确；D、汽车行驶时给蓄电池充电时，机械能转化为电能，再转化为为蓄电池的化学能，故 D 不正确。故选 AB。【分析】（1）热机是将内能转化为机械能的机器，汽油机是热机的一种；（2）系安全带其目的是防止惯性带来的伤害；（3）飞轮是储能或储存惯性的装置，汽油机有吸气、压缩、做功、排气四个冲程四冲程里里只有做功冲程是将汽油点燃膨胀做功产生能量输出并且带动飞轮旋转，再完成其他的三个冲程 致使整个汽油机能连续运转；（4）给蓄电池充电的过程是机械能转化为电能，再转化为化学能。9.【答案】A,B,D 【解析】【解答】解：A、热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程，A 正确，符合题意；B、为了防止热机过热，通常用水来降温，是利用水的比热大的特性，B 正确，符合题意；C、用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值叫热机效率，增大热机功率不能增大热机的效率，C 错误，不符合题意；D、热机的使用，使人类对化石能源的依赖很强，现在大气污染的主要途径就是利用化石能源，D 正确，符合题意 故选：ABD【分析】（1）热机是把内能转化为机械能的装置；热机工作过程中，在压缩冲程机械能转化为内能，做第 7 页 功冲程内能转化为机械能；（2）用水循环来降低热机的温度，主要是利用水比热容较大的特性；（3）用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值叫热机效率；（4）热机的使用，使人类对化石能源的依赖很强，现在大气污染的主要途径就是利用化石能源的结果，人类不能以牺牲环境为代价来发展 三、填空题 10.【答案】做功；内；机械；做功 【解析】【解答】解：当按动电火花发生器的按钮时，酒精燃烧后的燃气对盒盖做功，将燃气的内能转化为盒盖的机械能，燃气的内能减小；四冲程热机中的做功冲程就是利用内能来做功的冲程，将内能转化为机械能 故答案为：做功；内；机械；做功【分析】燃气对外做功，燃气的内能转化为盒盖的机械能，与热机的做功冲程相同.11.【答案】做功；内；机械；4800；1200 【解析】【解答】解：由图可知，汽油机两气门关闭、火花塞点火，活塞向下运动，该冲程是汽油机的做功冲程；在此冲程中燃气的内能转化为活塞的机械能；四冲程汽油机工作时，曲轴每转 2 圈，完成 4 个冲程，完成一个工作循环，对外做功 1 次；由题意可知，单缸四冲程汽油机的飞轮转速是 2400r/min，即每分钟转 2400 圈，则每分钟完成 4800 个冲程，对外做功 1200 次 故答案为：做功；内；机械；4800；1200【分析】（1）内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；在压缩冲程中，即进气门和排气门均关闭，活塞由下向上运动，即压缩气缸内的气体，对气缸内气体做功，使气缸内气体的内能增加，温度升高，故是机械能转化为内能的过程；在做功冲程中，即进气门和排气门均关闭，气缸内燃烧的高温高压燃气对活塞做功，使活塞由上向下运动，即是内能转化为机械能的过程内燃机的排气冲程：排气门打开，活塞向上运动；（2）在四冲程内燃机曲轴转一圈，完成 2 个冲程，1 个工作循环中包括 4 个冲程并对外做功 1 次 12.【答案】做功；压缩；15 【解析】【解答】（1）由图可知进气门排气门都关闭，活塞向下运动，因此该冲程是做功冲程；（2）汽油机工作时，压缩冲程将机械能转化为内能；(3)由于内燃机完成 1 个工作循环，完成四个冲程，飞轮转 2转，对外做功 1 次，1800r/min=30r/s，即每秒完成 15 个工作循环，完成 60 个冲程，对外做功 15 次。故答案为：做功；压缩；15.【分析】内燃机可分为汽油机和柴油机，它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程.一个工作循环中对外做功 1 次，活塞往复 2 次，曲轴转 2 周.13.【答案】降低；减小；效率；排气 【解析】【解答】在做功冲程中，高温气体迅速膨胀对活塞做功，气体的内能减小，转化为机械能；在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸汽，推动活塞再次做功，水蒸汽温度降低；这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的效率；为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是排气冲程。所以答案为：降低；减小；效率；排气。第 8 页【分析】本题考查了改变内能的方法、内燃机六个冲程的工作过程，理解并用好：新型内燃机一个工作循环，6 个冲程，燃气对外做功 2 次。14.【答案】30；8.6107 【解析】【解答】解：（1）飞轮转速为 3600r/min，则飞轮 1s 转动 60r，因为燃气对外做功一次，飞轮转动两周，所以燃气对外做功 30 次；（4）5kg 的柴油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=5kg4.3107J/kg=2.15108J，由=100%可得转化成的机械能：W机械=Q放=2.15108J40%=8.6107J 故答案为：30；8.6107 【分析】（1）在四冲程内燃机的一个工作循环中，完成 4 个冲程，并对外做功 1 次，曲轴和飞轮转 2 圈；（2）根据 Q放=mq 求出 5kg 的柴油完全燃烧释放的热量，根据效率公式求出转化成的机械能 四、解答题 15.【答案】解：汽油机与柴油机的不同点：项目 汽油机 柴油机 不 同 点 燃料 汽油 柴油 气缸、构造 气缸比较短，上方有一个火花塞 气缸比较长，上方有一个喷油嘴 工质 汽油燃气 柴油燃气 压缩比 46 1518 点燃方式 点燃式 压燃式 效率 20%30%30%45%优缺点 汽油机震动小、转速高，适用于轿车和轻型车辆 柴油机功率大，经济性能好，适用于卡车和大型客车 相同点 将内能转化为机械能；燃烧化石燃料 将内能转化为机械能；第 9 页 燃烧化石燃料 【解析】【分析】根据我们对于汽油机和柴油机的了解来作答 汽油机是在气缸内燃烧汽油，生成高温高压的燃气，用来推动活塞做功的机器；气缸的顶端有一个火花塞，在压缩冲程末，火花塞冒出电火花；吸气冲程中吸进的是汽油和空气的混合物；效率比较低 柴油机是在气缸内燃烧柴油，生成高温高压的燃气，用来推动活塞做功的机器；气缸的顶端有一个喷油嘴，在压缩冲程末，喷油嘴喷出雾状的柴油；吸气冲程中吸进的是单纯的空气；效率比较高 五、实验探究题 16.【答案】（1）水的质量和初温、燃料的质量、火焰的大小；（2）煤油（3）不可靠，煤油和菜籽油不一定完全燃烧、有热量的散失 【解析】【解答】解：（1）由于两杯水吸收的热量（Q吸=cm t）与升高的温度和水的质量有关，本实验要通过水温度升高的多少反应吸收的热量多少，要让两杯水的质量相同，所以在实验中应控制水的质量、水的初温相等，另外还要燃料的质量、火焰的大小相同（2）由表中数据可知，在相同时间内甲杯中的水温度升高的快，甲杯水吸收的热量多，煤油的热值较大 （3）由于煤油和菜籽油不一定完全燃烧，并且有热量的散失，计算出煤油和菜籽油的热值也是不可靠 故答案为：（1）水的质量和初温、燃料的质量、火焰的大小；（2）煤油；（3）不可靠，煤油和菜籽油不一定完全燃烧、有热量的散失【分析】（1）由于燃料的热值不能直接测量，所以通过水温升高的值来体现；同样质量的水，水温度升高的值大的说明吸收的热量多，也就说明燃料燃烧放出的热量多，燃料的热值大，据此分析回答（2）观察表中数据，通过两杯水温度升高的多少，得出水吸收的热量多少，从而得出谁的热值较大；（3）考虑到热损失、燃料能否完全燃烧，由此计算出煤油和菜籽油的热值也是不可靠的 六、综合题 17.【答案】（1）因为 Q放=mq，所以 q=1.2107J/kg；（2）8kg 的水温度升高 50所吸收的热量 Q吸=cm t=4.2l 03 J/（kg）8kg50=1.68106J（3）煤炉烧水时的效率：=100%=20%【解析】【分析】（1）因为干木柴完全燃烧放出的热量等于身体消耗的能量，知道完全燃烧干木柴的质量，可以利用公式 Q放=mq 求干木柴的热值；（2）由热量公式 Q吸=cm t 计算水吸收的热量；（3）根据=即可求出效率 第 10 页 18.【答案】（1）3.8107（2）D（3）抱着能使其下沉的重物 【解析】【解答】解：（1）1kg 脂肪氧化最多可以释放的热量：Q=mq=1kg3.8107J/kg=3.8107J；（2）A、脂肪的密度约为 0.9g/cm3 ，肌肉、骨骼等人体其他成分的精密度为 1.1g/cm3 ，所以脂肪比人体其他成分密度小，故 A 正确；B、皮下脂肪能防止热量散失，说明脂肪的导热性差，故 B 正确；C、因为脂肪几乎不含水分，所以其导电性较差，故 C 正确；D、因为题目中没有介绍脂肪与肌肉、骨骼等人体其他成分比热容，所以无法比较比热容的大小，故 D 错误 故选：D（3）要测量过于肥胖无法自行浸没在水面下的重力，可以采取的措施是：抱着能使其下沉的重物 故答案为：（1）3.8107；（2）D；（3）抱着能使其下沉的重物【分析】（1）知道脂肪的质量和氧化热值，根据 Q=mq 求出脂肪氧化最多可以释放的热量；（2）根据题目中提供的信息及所学知识即可判断各选项得出答案；（3）对于上浮的物体，要采取“助沉法”