资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
12.4 热机与社会发展
一、单选题
1．关于热机的效率，下列说法正确的是（　　）
A．热机做的有用功越多，热机的效率就越高
B．热机的功率越大，热机的效率就越高
C．热机消耗的燃料少，热机的效率就越高
D．以上说法都不对
2．喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶进行了如下游戏探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖（如图甲）；扭转瓶身（如图乙）；拧松瓶盖（如图丙），瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶口出现白雾（如图丁）。图乙和图丁所示的过程，分别与四冲程内燃机两个冲程类似，下列说法正确的是（　　）
A．图乙相当于压缩冲程，将内能转化为机械能
B．图丁相当于做功冲程，将内能转化为机械能
C．图乙相当于做功冲程，将机械能转化为内能
D．图丁相当于排气冲程，将机械能转化为内能
3．劳动教育成为“必修课”，小明周末在家使用高压锅炖猪骨汤时，联想到许多物理知识。下列说法正确的是（　　）
A．炖汤过程中，排骨汤含有的热量不断增加
B．排骨汤香气四溢是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动
C．排骨汤沸腾过程中吸收热量，温度不变，内能不变
D．炖汤过程中，气流冲击限压阀转动，此过程的能量转化与内燃机压缩冲程相似
4．家用燃油汽车的发动机主要是汽油机，下列说法正确的是（　　）
A．汽油机的效率能达到100%
B．汽油机燃烧汽油不会造成环境污染
C．汽油机的一个工作循环中，对外做功1次
D．汽油机在吸气冲程中只吸入汽油
5．如图所示描述的物理过程，下列分析正确的是（　　）
A．图甲：试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的内能增加
B．图乙：小朋友从滑梯上下滑过程，通过热传递增加了内能
C．图丙：厚玻璃筒内的空气被压缩时，空气的温度升高，内能不变
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
6．下列有关热的说法正确的是（　　）
A．在沿海，由于海水的比热容大，所以白天的风通常从陆地吹向大海
B．使用液态氢作为火箭发动机燃料，是因为它燃烧放热多
C．“神舟十五号”搭载的火箭发动机，也属于热机中的一种
D．热机所用燃料的化学能转化成的内能越多，该热机的效率就越高
二、填空题
7．一台单缸4冲程柴油机飞轮的转速是1800r/min，则此柴油机每秒做功　 　次。
8．如图所示是四冲程汽油机的某一冲程示意图，该冲程为　 　冲程，该冲程中的能量转化是　 　；若汽油机的曲轴转速是2400r/min，则汽油机每秒钟完成　 　个冲程。
9．如图是四冲程汽油机　 　冲程的示意图。汽油燃烧产生高温高压的气体推动活塞向下运动，在活塞向下运动的过程中，汽缸内气体内能　 　（填：“减少”、“增加”或“不变）。为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这是通过　 　的方式减少汽缸内能。一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600转/分，该柴油机活塞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。（）
10．如图所示装置，在透明塑料盒的底部钻一个孔，把电子式火花发生器的放电针紧紧地塞进孔中，打开塑料盒盖，向盒内滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后按动电火花发生器的按钮，随着“呼”的一声响，看到盒盖飞出去，在此过程中，酒精燃烧后产生的燃气的　 　能转化为盒盖的　 　能，汽油机的　 　冲程与这一实验过程中的能量转化是一致的，如果该汽油机飞轮转速是30r/s，则它每秒钟对外做功　 　次．
11．有50kg液化气，液化气的热值取4.2×107J/kg，则液化气全部完全燃烧放出的热量是　 　J，若放出的热量有80%被利用，在标准大气压下可把　 　kg的水从20℃加热至沸腾[c水=4.2×103J/（kg ℃）]。
12．一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速是2400r/min，柴油机每秒内完成　 　个冲程，做功　 　次，其中只有　 　冲程不是依靠惯性完成的。在设计制造时，汽缸外有一个“水套”是利用水吸热来降低汽缸温度的，这是利用了水的　 　大的性质。
三、计算题
13．氢燃料具有清洁、效率高等优点，被认为是理想的能源之一。目前，我国部分城市已有多批氢能源公交车投放使用。某品牌氢能源公交车电动机的牵引力为1.4×104N。该公交车以36km/h的速度匀速行驶5min，消耗了0.6kg的氢燃料。已知氢燃料的热值q氢=1.4×108J/kg。求：
（1）牵引力所做的功；
（2）该氢能源公交车的效率。
14．小林一家到某基地露营时，用火炉将质量为2kg、初温为20℃的水加热到100℃，燃烧了200g木炭。已知：水的比热容c水＝4.2×103J/（kg ℃），木炭的热值q＝3.36×107J/kg。
（1）求水吸收的热量；
（2）求该火炉烧水的热效率；
（3）请提出一种提高火炉热效率的途径。
15．发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质，现代汽车主要分汽油和柴油两类发动机，其中汽油发动机提供动力的是内燃机的汽缸，若某台以汽油为燃料的汽车，发动机内有四个汽缸，其相关数据如表所示；
汽车发动机数据表：
1min内工作循环 2000次 92#汽油 汽缸内汽油和空气的混合密度
排气量 2L 汽油热值
发动机最大功率 75（kW） 空燃比 14∶1
（1）汽车以速度匀速运动时，发动机的输出功率最大，则1min内有用功　 　J；
（2）汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程，一个汽缸正常工作四个冲程的顺序是　 　（对甲、乙、丙、丁重新排序），　 　图所示的冲程内燃机给汽车提供动力；
（3）汽车排气量是指发动机气缸的工作容积，汽车排气量越大，功率越大，空燃比是指汽缸内空气和燃油的质量比。根据表中数据可知气缸内混合气体中汽油的质量为　 　g。1分钟内总共需要消耗的汽油质量为　 　kg；
（4）当汽车以速度匀速运动时，根据表中数据可求得汽车发动机的效率为　 　%。
四、综合题
16．中国工程师利用焦炉气中的氢气与工业尾气中的二氧化碳，合成液态燃料，作为第19届亚洲运动会主火炬的燃料。工程师在科普馆用如图所示的装置为同学们演示模拟实验，测量该燃料的热值。
①在空酒精灯内加入适量该液态燃料，得到“燃料灯”；
②在空烧杯内加入1kg水，测得水的初温为31℃，点燃“燃料灯”开始加热；
③当水恰好沸腾时，立即熄灭“燃料灯”，测得“燃料灯”消耗燃料30g；
已知实验时气压为1标准大气压，，用该装置加热水的效率为42%。求：
（1）在加热的过程中，液态燃料的热值　 　（选填“变大”“不变”或“变小”）；
（2）此过程中，烧杯内水吸收的热量；
（3）该液态燃料的热值。
五、科普阅读题
17．阅读材料， 完成填空：
六冲程发动机
普通的四冲程发动机把75%的能量以热能的形式散发掉了，六冲程发动机则利用了部分散发的热能去制造蒸汽以回收部分本来会损失的能量。在普通四冲程发动机的“进气-压缩-做功-排气”四个冲程之后，第五个冲程开始的时候，把水喷进炽热的气缸里面，水马上就变成了温度高达816摄氏度的蒸汽，体积急剧膨胀1600倍，同时气缸内压强急剧增大， 推动活塞再次向下运动，为汽车提供动力。到了第6个冲程，发动机把水蒸气排放到一个冷却器，水蒸气在那里重新变成水，根据计算，六冲程发动机能比传统的四冲程发动机效率提高30%。如果是柴油机的话，还可以再提高5%。实际上，向内燃机气缸喷水（与燃油一起喷入），就可以提高输出功率和热效率，这种尝试几十年前就有人研究过但主要就是因为气缸腐蚀问题而放弃的。
“额定功率”是发动机工作时的最大输出功率。“额定转速”是对应额定功率下发动机曲轴的转速。“排气量”是发动机气缸的工作容积，是指所有气缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和。六缸六冲程发动机，即通过连杆把六个气缸的活塞连在一起，使各气缸的六个冲程依次错开，则在曲轴转动的每半周里，都有2个气缸在做功。假定每个循环的两次做功冲程中，气体对活塞做功相同，设每次做功冲程中气缸内的气体对活塞的平均压强为p，排气量为V，发动机额定转速为n（单位：r/s，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV。
（1）六冲程发动机的第五冲程相当于四冲程内燃机的做功冲程，此冲程把　 　能转化为机械能。
（2）六冲程发动机通过下列 方式提高热机效率。
A．让燃料充分燃烧 B．提高燃料的热值
C．减少内能的散失 D．减少机械的摩擦
（3）根据提供的信息， 请写出六缸六冲程发动机额定功率的表达式　 　（用文中字母表示）。
（4）我国第一款自主品牌的高瑞豪华轿车“**HQ3”在某段平直公路上进行测试，总质量为2.2×103kg，汽车所受阻力是总重的0.1倍，普通汽车四冲程柴油发动机的效率为20%，若采用六冲程柴油发动机， 该汽车百公里耗油是　 　升（结果保留一位小数，g=10N/ kg，汽油的热值为4.6×107J/ kg，汽油的密度为（0.7×103kg/m3，柴油的热值为4.3×107J/ kg，柴油的密度为（0.72×103kg/m3）。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】热机；热机的效率
2．【答案】B
【知识点】热机；热机的四个冲程
3．【答案】B
【知识点】温度、热量与内能的关系；热传递改变物体内能；热机；分子热运动
4．【答案】C
【知识点】热机的效率；热机的四个冲程
5．【答案】D
【知识点】做功改变物体内能；热机的四个冲程
6．【答案】C
【知识点】比热容；燃料的热值；热机；热机的效率
7．【答案】15
【知识点】热机的四个冲程
8．【答案】做功；内能转化为机械能；80
【知识点】热机的四个冲程
9．【答案】做功；减少；热传递；30；8.6×107
【知识点】热传递改变物体内能；燃料的热值；热机的效率；热机的四个冲程
10．【答案】内；机械；做功；15
【知识点】热机的四个冲程；有关热机的计算
11．【答案】2.1×109；5000
【知识点】比热容；热机的效率
12．【答案】80；20；做功；比热容
【知识点】热机的四个冲程
13．【答案】（1）4.2×107J；（2）50%
【知识点】燃料的热值；热机的效率；功的计算及应用
14．【答案】解：（1）水吸收的热量
（2）木炭完全燃烧放出的热量
火炉烧水的热效率
（3）提高火炉的效率有：保证足够的空气；加大燃料燃烧的面积；减少烟气带走的热量等。
答：（1）水吸收的热量为6.72×105J；
（2）该火炉烧水的热效率为10%；
（3）提高火炉的效率有：保证足够的空气；加大燃料燃烧的面积等（合理即可）。
【知识点】比热容；燃料的热值；热机的效率
15．【答案】（1）
（2）乙、甲、丁、丙；丁
（3）0.2；0.4
（4）25
【知识点】功率计算公式的应用；燃料的热值；热机的效率；热机的四个冲程
16．【答案】（1）不变
（2）2.898×105J
（3）2.3×107J/kg
【知识点】比热容；燃料的热值；热机的效率
17．【答案】（1）内能
（2）C
（3）P=4npV
（4）12.1
【知识点】功率计算公式的应用；燃料的热值；热机的效率；热机的四个冲程
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑