2020-2021学年九年级物理全册14. 1 热机.pdf

14.1 热机一、选择题1.四冲程内燃机工作时，机械能转化成内能的冲程是（）A.吸气冲程 B.压缩冲程 C.做功冲程 D.排气冲程【答案】B【解析】在四冲程内燃机的四个冲程中，压缩冲程中活塞压缩气体对其做功，将机械能转化为内能.故选B.2.关于热机，下列说法正确的是（）A.吸气冲程中，汽油机和柴油机吸入的都是空气B.做功冲程是把机械能转化为内能C.柴油机有喷油嘴而没有火花塞D.做功冲程是依靠飞轮的惯性完成的【答案】C【解析】A.吸气冲程中，汽油机吸入的是空气，而柴油机吸入的是柴油和空气的混合物，故 A 错误；B.做功冲程是把内能转化为机械能，故 B 错误；C.柴油机顶部有喷油嘴而没有火花塞，故 C 正确；D.做功冲程以外的三个冲程是依靠飞轮的惯性完成的，故 D 错误。选 C。3.如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它 是（）A.压缩冲程,将化学能转化成内能B.压缩冲程,将机械能转化成内能C.做功冲程,将内能转化成机械能D.做功冲程,将机械能转化成内能【答案】C【解析】图中的气门关闭，活塞下行，并且电火花打火，这是做功冲程的特点；在做功冲程中，能量转化关系是气体的内能转化为机械能由此可知A B D 错误，C正确；4 .如图是单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图，下列四组关于这种内燃机一个工作循环的四个冲程的顺序排列正确的是（）A.丙、丁、乙、甲B.乙、丁、甲、丙C.乙、甲、丁、丙D.甲、乙、丙、丁【答案】C【解析】甲图中两气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；乙图中进气门开启，气体流入汽缸，是吸气冲程；丙图中排气门开启，气体流出汽缸，是排气冲程；丁图中两气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程。所以正确的排序是乙、甲、丁、丙，故 C正确。5 .如图所示的实验或机器均改变了物体的内能，其中与另外三个改变内能方法不同的是（）A.空气推动塞子时,内能减少空气被压缩时内能增大D.内燃机压缩冲程【答案】A【解析】改变内能的两种方法：做功和热传递.选项A 是通过热传递的方式改变内能，改变了水的温度；选项B、C、D 是通过做功的方式改变内能，A 符合题意.6.对于图中所示的四幅图，下列说法中正确的是（）A.甲图中软木塞飞出时，管内水蒸气的内能增加B.乙图中两个压紧的铅块能吊起钩码，主要是因为分子间存在引力C.丙图中活塞向上运动是内燃机的做功冲程D.丁图中小朋友下滑时，内能转化为机械能【答案】B【解析】A.甲图中水蒸气对软木塞做功，软木塞飞出时，管内水蒸气的内能减少，故 A 错误;B.乙图中两个压紧的铅块能吊起钩码，主要是因为分子间存在引力，故 B 正确；C.丙图中活塞向上运动时，进气门关闭，排气门打开，是内燃机的排气冲程，故 C 错误；D.丁图中小朋友下滑时，机械能转化为内能，故 D 错误.故选B.7.下列四个实验中，其能量转化方式与图示汽油机对应冲程类似的是（）A.电火花发生器点火后将盒盖顶出B.滚摆向下运动C.III向下压缩空气引火仪酒精灯加热杯中冷水【答案】A【解析】图示中汽油机是做功冲程，能量转化方式为内能转化为机械能.A.电火花发生器点火后将盒盖顶出，燃料的内能转化为机械能，故A符合题意为答案.B.滚摆向下运动，重力势能转化为动能，故B不符合题意.C.向下压缩空气引火仪，对气体做功，内能增加，能量转化方式为机械能转化为内能，故C不符合题意.D.酒精灯加热杯中冷水，是通过热传递改变水的内能的，故D不符合题意.8.如图所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述正确的是（）A.吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸B.压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小C.做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能D.排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的极少部分【答案】A【解析】汽油机在吸气冲程中，进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入汽缸，故A正确；在压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，此过程是机械能转化为内能的过程，故B错误；在做功冲程中，燃料燃烧释放的内能大部分需要克服摩擦、发生热传递而散失，只有一少部分转化为机械能，故C错误；在排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的大部分，故D错误。9.2019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。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【答案】C【解析】点燃木星”将地球推开，将内能转化为机械能，相当于内燃机的做功冲程。A.吸气冲程，无能量转化；B.压缩冲程，机械能转化为内能；c.做功冲程，内能转化为机械能；D.排气冲程，无能量转化。10.（多选）有关热现象，下列说法中正确的是（）A.组成物质的分子之间存在引力和斥力氏在只有热传递过程中，吸收热量的物体温度升高C.在四冲程内燃机中，做功冲程的功能是将内能转化为机械能D.温度低于0的室外，仍有水蒸气存在【答案】ACD【解析】A.物质的分子之间有相互的引力和斥力，故 A 正确；B.在热传递过程中，吸收热量的物体温度可能不变，如晶体在熔化过程中吸收热量，但温度不变，故 B 错误；C.在四冲程内燃机中，做功冲程高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故 C 正确；D.温度低于0的室外，冰可以升华为水蒸气，即温度低于0的室外，仍有水蒸气存在，故 D 正确。故选ACD二、填空题1 L 某汽油机工作过程有吸气、压缩、做功和排气四个冲程。如图为一冲程工作示意图，在这个过程中能转化为机械能。若该汽油机的飞轮转速是4800r/min,则汽油机每秒钟做功一次。【答案】做功 内 40【解析】1 2如图为做功冲程，其特点是活塞向下运动，火花塞喷火，在此过程中内能转化为机械能。3汽油机对外做一次功时，完 成 1个工作循环即4 个冲程，此时飞轮转2 圈，则若该汽油机的飞轮转速是4800r/min,即 80r/s,则每秒钟做功40 次。1 2 .如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，快速压下活塞，可观察到棉花着火燃烧，此过程中活塞对筒内气体做功，气 体 的 内 能 （选 填“增加”或“减少”），这与四冲程汽油机的 冲程的能量转化相同。【答案】增加 压缩【解析】1 在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力将活塞迅速向下压，棉絮燃烧起来；说明压缩筒内空气做功，使空气的内能增加；2 压火仪实验中，活塞的机械能转化为空气的内能，与内燃机的压缩冲程的能量转化相同。1 3 .内燃机一个工作循环有吸气、压缩、做功、排气四个冲程，实现将内能转化为机械能的是冲程，选择水作为发动机的冷却液，是利用水的 较大的特点.【答案】做功 比热容【解析】内燃机的四个冲程中，实现将机械能转化成内能的是压缩冲程；实现将内能转化为机械能的是做功冲程；由于水比热容最大，所以相同质量的水和其他液体相比较，在升高相同的温度的情况下，水吸收的热量多，故用水做冷却液.1 4 .如图所示，在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，棉花被点燃。此过程的能量转化方式与汽油机的 冲程相同。某汽油机在一次工作中为汽车提供了5 0 k W 的机械功率，使汽车以72 k m/h 的速度行驶了 I m in,则此过程中汽车牵引力大小为 N,牵引力做功 J。IIII【答案】压缩 2 5 0 0 3xl06【解析】1 在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小撮干燥的棉絮，用力将活塞迅速向下压，棉絮燃烧起来；说明压缩筒内空气做功，使空气的内能增大，温度升高；压缩过程中，活塞的机械能转化为空气的内能，故该过程中，与内燃机的压缩冲程相同。2 汽车以7 2 km/h的速度行驶了 I m in,说明汽车匀速行驶，由功率公式知p =F v 得F=B =5 黑 0%v 72,m/s3.6/3 汽车运动的距离72=vt=m/sxlx60s=1200m3.6所以牵引力做功为W=Fs=2500N x 1200m=3 x 1()6J1 5.如图甲所示，小明在吹气球时，被吹大了的气球没能用手握住，呼啸着飞了出去，若他及时捡拾起气球，将 会 感 觉 到 它 喷 气 的 嘴 部 温 度 和 原 来 相 比（选填“变高”“变低”或“没有变化”），此 过 程 发 生 的 能 量 转 化 与 （选 填“乙”或“丙”）图中的能量转化是一致的。甲乙丙【答案】变低 乙【解析】1 气球内的气体向外喷出，气体对外做功，内能转化成球的机械能，球内气体的温度降低。2 汽油机的做功冲程中，火花塞放电，点燃混合气体，高温高压的燃气推动活塞做功，是内能转化成机械能，所以汽油机的做功冲程与这一情景过程中能量的转化是一致的；如图乙中，进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，因此是做功冲程。四、简答题16.如图，小汽车是常用的交通工具。请你运用所学的物理知识回答下面有关小汽车的问题：（1）燃料在汽车发动机内发生了哪些能量转化？（2）汽车发动机常用水来做冷却剂，为什么？【答案】答：（1）燃料在发动机内发生了两次能量转化，先由化学能转化为内能（1分），再由内能转化为机械能；（2）水的比热容较大（1 分），质量相同的水和其它液体相比较，升高相同的温度时，吸收的热量多【解析】（1）小汽车是内燃机的-种，燃料在发动机内发生和能量转化有两次，先由燃料的化学能转化为内能，再由能内能转化为机械能。（2）发动机的常用水来作冷却剂是因为水的比热容较大，相同质量的水和其它液体比较，升高相同温度时，吸收的热量多。五、综合题17.阅读短文，回答下列问题：空气的动力空气动力是指空气与物体做相对运动时作用在物体上的力，简称气动力.当我们快速地松开鼓起来的气球时，气球会“嗖”的一下飞出去了，这时气球获得了气动力.经过长时间探索，人们已经成功制造出多种使用压缩空气为动力，推动叶片或者活塞运动的发动机，即叶片式、活塞式空气发动机.如图是某新型的以空气发动机为动力的汽车.它共有4个压缩空气缸，总容量为9 0 L,可储存标准大气压下9 0 m 3 的空气，其设计最高速度可达1 5 妹m/h,平均每加一次气能行驶2 0 0 k m 或 1 0 h.由于空气发动机不直接使用燃料，因而具有体积小、结构简单、维修成本低、操控方便、“零”排放的优点.即使因为技术不成熟导致某些缺点，在科学界引起不小的争议，但这项技术仍然具有广阔的发展空间.根据上述材料，回答下列问题：（1）压缩空气动力汽车最理想的加气工具应是_ （选 填“内燃机”“电动机”或“蒸汽机”）提供动力的.（2）空气发动机是利用_能做功的，空气发动机获得动力时与四冲程汽油机的_ 冲程工作过程相似.A.吸气 B.压缩 C.做功 D.排气（3）分析上文，下 面 说 法 正 确 的 有.A.松开鼓起来的气球时，气球飞出去，这是因为物体受到惯性的作用B.空气动力汽车工作时将内能转化为机械能C.以空气发动机为动力的汽车，靠气缸内空气燃烧产生能量D.空气动力汽车工作时不会有能量的损失（4）资料表明，空气发动机排出的尾气温度低于周围空气的温度，对于产生此现象的原因，请你提出一条合理的解释：.【答案】电动机 内 C B 气体对外做功，内能减小，温度降低【解析】（1）从节能和环保的角度分析，压缩空气动力汽车最理想的加气工具应是电动机；（2）热机的原理是利用燃烧产生的高温燃气推动活塞做功，从而把内能转化为机械能。由图丙可知,进气门、排气门关闭，活塞下行，所以是做功冲程，故 C正确；(3)A.松开鼓起来的气球时，气球飞出去，这是因为气球向外喷气时，自身也获得一个反作用力，因此说明物体间力的作用是相互的，故A错误；B.空气动力汽车工作时压缩的气体对外做或，将内能转化为机械能，故B正确；C.以空气发动机为动力的汽车，靠气缸内空气膨胀对外做功，而不是燃烧产生能量，故C错误；D.空气动力汽车工作时能量会有一定的损失，因此能量不可能完全被利用，故D错误；故选B。(4)空气发动机排出的尾气温度低于周围空气的温度，这主要是因为气体对外做功，内能减小，温度降低。