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14.2热机
一、单选题
1．2024年11月30日，长征十二号运载火箭在海南商业航天发射场成功首飞。推动“长十二”飞天的燃料是煤基航天煤油，这是煤基航天煤油首次应用于长征系列运载火箭，主要是由于煤基航天煤油的（　　）
A．沸点高 B．熔点高
C．比热容大 D．热值大
2．下列四个现象中，属于内能转化为机械能的是（　　）
A．压缩点燃棉花 B．蒸汽顶起壶盖
C．冬天搓手取暖 D．压缩冲程
3．如图所示，迅速压下活塞的过程相当于柴油机的（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
4．我国在柴油机的研制上已将本体热效率突破53%。在柴油机的四个冲程中，内能转化为机械能的是（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
5．如图所示描述的物理过程，下列分析正确的是（　　）
A．图甲：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的温度升高，内能不变
B．图乙：瓶子内的空气推动塞子做功后，瓶子内空气的内能增大
C．图丙：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能增加
D．图丁：汽缸内的气体推动活塞向下运动，内能转化为机械能，气体内能减少
6．如图为一位同学用自制“空气炮”进行实验时的情景：在一个空易拉罐的底部钻一个小孔，从易拉罐开口端向罐内喷适量酒精喷雾，将点燃的打火机靠近易拉罐底部的小孔，然后将一个空纸杯迅速套上，纸杯会向上飞出。以下说法正确的是（　　）
A．酒精燃烧越充分，其热值越大
B．纸杯向上飞出的过程中，易拉罐对纸杯做了功
C．纸杯向上飞出的过程中，易拉罐内气体的内能减小
D．纸杯飞出过程中的能量转化，与丙图相同
7．如图所示，将一个空易拉罐的底部钻一个小孔，从易拉罐开口端向罐内喷适量酒精喷雾，然后将一个空纸杯迅速套上。用细线将易拉罐水平悬挂在铁架台上，将点燃的打火枪靠近底部的小孔，纸杯就会“向前”飞去。纸杯飞出过程中，下列说法正确的是（　　）
A．罐内气体的内能增加
B．该过程机械能转化为内能
C．能量转化情况与内燃机的压缩冲程相同
D．能量转化情况与内燃机的做功冲程相同
8．如图所示为内燃机四冲程工作示意图，下列说法正确的是（　　）
A．一个工作循环的正确顺序是：甲乙丙丁
B．图乙冲程是做功冲程
C．图甲冲程是将所有的内能转化为机械能的过程
D．图丁冲程是机械能转化为内能的过程
9．关于内燃机下列说法正确的是（　　）
A．四冲程内燃机工作过程只有一个工作循环
B．汽油机和柴油机汽缸顶部都有一个火花塞
C．汽油机是内燃机，柴油机不是内燃机
D．汽油机和柴油机都有做功冲程
10．关于四冲程汽油发动机内部工作描述正确的是（　　）
A．吸气冲程时，吸入的是空气
B．通过喷油嘴压燃点火，在压缩冲程时，将机械能转化为内能，
C．做功冲程时，若每次对外做功1000J，则2400r/min的发动机的额定功率为20kW
D．排气冲程时，排出的废气已经没有内能了全转化为机械能了
二、填空题
11．如图所示是某单缸四冲程汽油机的 冲程。汽油机的凸轮控制气体的进出，吸气冲程吸入的气体是 。若该汽油机每1秒钟对外做功25次，那么该汽油机飞轮的转速为 r/min。
12．如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，其中图 是将机械能转化为内能的冲程，图 为不是靠飞轮惯性完成的冲程。现有一台四冲程汽油机，飞轮的转速为1800r/min，这台汽油机每分钟完成 个冲程，对外做了 次功。
13．某种单缸四冲程内燃机在压缩冲程末，火花塞打火，那么它是 （填汽油机或“柴油机”），若该内燃机1秒钟对外做功45次，那么它飞轮转速为 r/min。
14．如图是单缸四冲程汽油机的 冲程，汽油机工作时，需要用水为其降温，这是利用水的比热容大的特点；若水，温度升高，则水吸收的热量为 J。【】
15．如图所示是我国传统的“走马灯”。点燃底部蜡烛，在热空气上升驱动扇叶转动的过程中，能量的转化方式与四冲程汽油机的 冲程相同。某汽油机的热机效率为30%，用0.5kg的汽油完全燃烧可以转化为 J的机械能。（q=4.6×107J/kg）
16．图甲是我国古代发明的取火器的模型图，把木制推杆迅速推入牛角套筒时，杆前端的艾绒燃烧起来，这是通过 的方式，使筒内空气的内能增加，温度升高。这一过程与图乙所示的内燃机工作冲程的能量转化方式 （选填“相同”或“不同”），如果这台内燃机工作时飞轮转速为，则它每秒钟可以完成 个工作循环。
三、实验题
17．根据图所示实验回答下列问题。
(1)如图所示，在试管中装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲出。加热时是通过 方式改变水内能的；水蒸气把塞子冲出去过程中的能量转化和四冲程汽油机的 冲程相同；
(2)如图所示，用酒精灯、烧杯、试管、温度计等器材比较水和煤油的吸热情况。试管中的水和食用油的 相同，加热过程中，水和煤油吸收热量的多少是通过 来判断的，煤油的温度升高的多，说明 的比热容大。
四、综合题
18．如图所示的“汉海5号”是湖北省建造的全国内河最先进、装载量最大的集装箱船，它是介于江船与海船之间的跨界船，满载时，总吨位（船体和货物的总质量），吃水（船下表面浸入水中的深度）。
(1)“汉海5号”配备两台高效电控柴油机，总功率约为，柴油机工作时将柴油燃烧产生的 能转化为 能。
(2)某集装箱质量为，长，宽，高，将其平放在水平甲板上，它对甲板的压强为多少？
(3)满载的“汉海5号”船底受到水的压强为多少？
(4)满载的“汉海5号”到达上海洋山港码头，工人卸下部分集装箱后，船体吃水深度减少了。若船体吃水与总吨位的关系如表格所示，则船体在水下的体积变化了多少立方米？
总吨位/ 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3
吃水/m 6.9 6.75 6.5 6.15 5.7 5.2 4.65
《14.2热机》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D B B C D C D D D C
1．D
【详解】煤基航天煤油是一种新型航天燃料，应具有较高的热值，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
2．B
【详解】A．压缩点燃棉花属于机械能转化为空气的内能，空气内能增加，温度升高，通过热传递将热量传递给棉花，棉花燃烧，故A不符合题意。
B．蒸汽顶起壶盖的原理为蒸气的内能转换为壶盖的机械能，故B符合题意。
C．冬天搓手取暖的原理为机械能转换为内能，使得手的温度升高，故C不符合题意。
D．热机的压缩冲程的能量转换为机械能转换为内能，故D不符合题意。
故选 B。
3．B
【详解】迅速压下活塞，会发现筒的棉花燃烧起来。下压活塞时，活塞对筒内的空气做功，机械能转化为空气的内能，柴油机的压缩冲程将机械能转化为内能，所以与该实验的能量转化相同的是压缩冲程。
故选B。
4．C
【详解】柴油机的四个冲程中有两个冲程发生能量转化，一是压缩冲程中机械能转化为内能；二是做功冲程中内能转化为机械能，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
5．D
【详解】A．图甲中厚玻璃内的空气被压缩时，活塞对空气做功，瓶内空气温度升高，空气的内能增加，故A错误；
B．图乙中瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，内能转化为机械能，空气的内能减小，故B错误；
C．试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气对活塞做功，内能转化为机械能，水蒸气的内能减小，故C错误；
D．图丁中汽缸内的气体推动活塞向下运动时，即做功冲程，内能转化为机械能，气体的内能减少，故D正确。
故选D。
6．C
【详解】A．热值是物体本身的一种属性，与燃烧程度无关，故A错误；
BC．纸杯向上飞出的过程中，易拉罐内的气体对纸杯做功，气体内能减小，故B错误，C正确；
D．纸杯飞出过程中的能量转化气体的内能转化为纸杯的机械能，丙是压缩冲程，是将机械能转化为内能，两者能量转化不同，故D错误。
故选C。
7．D
【详解】纸杯飞出过程中，罐内气体体积膨胀，对外做功，将气体的内能转化为纸杯的机械能，罐内气体的内能减小；内燃机的做功冲程中，缸内气体推动活塞做功，将内能转化为机械能，故纸杯飞出过程中，能量转化情况与内燃机的做功冲程相同，故D正确，ABC错误。
故选D。
8．D
【详解】ABD．甲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，此冲程将内能转化为机械能；乙图中进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程；丙图中排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程；丁图中两个气门都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是机械能转化为内能。一个工作循环的正确顺序是：乙丁甲丙。故AB错误，D正确；
C．甲图为做功冲程，此冲程将内能转化为机械能，但转化过程中会有能量损失，因此不可能所有的内能都转化为机械能，故C错误。
故选D。
9．D
【详解】A．四冲程内燃机工作过程有无数个工作循环，故A错误；
B．汽油机汽缸顶部有一个火花塞，柴油机汽缸顶部有一个喷油嘴，故B错误；
C．汽油机和柴油机都是内燃机，故C错误；
D．汽油机和柴油机的工作过程都包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，则都有做功冲程，故D正确；
故选D。
10．C
【详解】A．吸气冲程时，汽油机吸入的是汽油和空气，柴油机吸入的是空气，故A错误；
B．压缩冲程结束时，汽油机是利用火花塞点火，柴油机通过压燃点火，故B错误；
C．2400r/min的发动机1s转40r，而汽油机2r对外做功一次，每次对外做功1000J，故1s对外做功
故其功率为
故C正确；
D．排气冲程时，排出的废气温度很高，内能并没有全转化为机械能，故D错误。
故选C。
11． 压缩 汽油和空气的混合物 3000
【详解】[1]由图可知，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，所以是压缩冲程。
[2]汽油机的吸气冲程，吸入的气体为空气和汽油的混合物。
[3]每1秒钟对外做功25次，因一个工作循环，飞轮转2圈，做功1次，则飞轮转速是。
12． 乙 丙 3600 900
【详解】[1]图乙为压缩冲程，把机械能转化为内能。
[2]图丙为做功冲程，靠燃料燃烧做功来完成该冲程，不是靠飞轮惯性完成的冲程。
[3]飞轮转2转完成1个工作循环，有4个冲程；飞轮的转速为1800r/min ，即1分钟转1800转，完成900个工作循环，冲程数为 900×4 = 3600个
[4]1个工作循环对外做功1次，900个工作循环做功900次。
13． 汽油机 5400
【详解】[1]汽油机的气缸顶部是火花塞，柴油机的气缸顶部是喷油嘴，因此该单缸四冲程内燃机是汽油机。
[2]该内燃机每秒对外做功45次，活塞经过180冲程，飞轮转90圈，飞轮的转速为。
14． 压缩
【详解】[1]由图可知，汽油机的两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程。
[2]水吸收的热量为
15． 做功
【详解】[1]点燃底部蜡烛，在热空气上升驱动扇叶转动的过程中，热空气的内能转化为机械能，汽油机的做功冲程中，缸内气体推动活塞做功，将内能转化为机械能，所以，题中能量的转化方式与四冲程汽油机的做功冲程相同。
[2]汽油完全燃烧放出的热量为
转化为的机械能为
16． 做功 不同 10
【详解】[1]推杆压缩筒内的气体，对筒内气体做功，通过做功的方式，将机械能转化为内能，使筒内空气的内能增加，温度升高，达到艾绒的着火点。
[2]如图，两气门关闭，火花塞点火，活塞下行，是做功冲程，在这个冲程中，缸内气体推动活塞做功，将内能转化为机械能，所以，取火器取火过程与图乙所示的内燃机工作冲程原理不同。
[3]飞轮的转速是1200r/min=20r/s，因为飞轮每转动2周完成1个工作循环，所以该汽油机每秒钟共完成10个工作循环。
17．(1) 热传递 做功
(2) 质量 加热时间 水
【详解】（1）[1]加热时水吸收热量，温度升高，内能增大，是通过热传递方式改变水的内能。
[2]水蒸气把塞子冲出去过程中水蒸气对塞子做功，内能转化为机械能，能量转化和四冲程汽油机的做功冲程相同。
（2）[1]比较水和煤油的吸热能力的实验中，根据控制变量法，要控制试管中的水和食用油的质量相同。
[2]实验中用同一热源加热，单位时间内水和煤油吸收热量相同，根据转换法，水和煤油吸收热量的多少是通过加热时间来判断的。
[3]加热相同时间，吸收相同热量，煤油的温度升高的多，说明水的比热容大。
18．(1) 内 机械
(2)
(3)
(4)
【详解】（1）[1][2]柴油机工作时，燃料燃烧的过程是将化学能转化为内能，然后内能再转化为机械能。所以柴油机工作时将柴油燃烧产生的内能转化为机械能。
（2）某集装箱质量为，长，宽，高，将其平放在水平甲板上，它对甲板的压强为
（3）满载时，吃水（船下表面浸入水中的深度），船底受到水的压强为
（4）满载时，吃水深度为6.9m，总吨位（船体和货物的总质量），卸下部分集装箱之后，吃水深度为6.9m-1.7m=5.2m，从表格可以看出此时总吨位为。
因为漂浮在水面上的船体所受的浮力与所受的总重力大小相等，即有
则船体在水下的体积变化为

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