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14.1热机
一、选择题（共13题）
小明将铁丝快速弯折十余次，铁丝弯折处的温度会升高。以下四个事例中能量转化与之相同的是
A．甲、丙 B．甲、丁 C．乙、丙 D．乙、丁
如图为汽油机工作过程中某一冲程的示意图，此冲程的名称及能量转化是
A．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
C．做功冲程，机械能转化为内能 D．做功冲程，内能转化为机械能
如图所示是我国自主研制、世界上最大的水陆两栖飞机“鲲龙 ”。下列说法正确的是
A．飞机加速起飞时，它的动能不变
B．飞机的发动机工作时，将内能转化为机械能
C．机身采用密度小的锂铝合金制作，是为了增大飞机质量
D．飞机是利用流体流速大的位置压强大来获得升力的
有关热现象，下列说法中正确的是
A．组成物质的分子之间只存在引力
B．在热传递过程中，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．两个物体升高相同的温度，吸收的热量一定相同
某汽油机的四个冲程如图所示，在该汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是
A．① B．② C．③ D．④
如图所示为汽油机工作时某冲程的示意图，该冲程是
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
下列表示冲程汽油机压缩冲程的是
A． B． C． D．
图是汽油机工作的四个冲程，其中把内能转化为机械能的是
A． B． C． D．
如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，内能转化为机械能的过程的是
A． B．
C． D．
如图所示是汽油机工作时各个冲程的示意图，其中表示做功冲程的是
A． B．
C． D．
如图为四冲程汽油机工作过程中的某冲程示意图，该冲程为
A．吸气过程 B．压缩过程 C．做功过程 D．排气过程
四冲程汽油机在工作过程中，将机械能转化为内能的冲程是
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
如图所示，对于图片中所描述的物理过程，下列分析正确的是
A．图甲，向下压活塞的过程，瓶内气体内能减小
B．图乙，瓶内气体推动塞子跳起时，通过做功改变气体的内能
C．图丙，试管内水蒸气推动塞子冲出时，通过热传递改变其内能
D．图丁，此冲程属于内燃机的压缩冲程，燃气的内能转化为活塞的机械能
二、填空题（共3题）
如图所示是化学教师在课堂上演示氢气点火“爆鸣”的装置。按动电火花发生器的按钮，点燃纸盒内的氢气，纸盒被炸出去。氢气燃烧时释放的内能转化为纸盒的 ，这与四冲程内燃机的 冲程能量转化相似。
一台四冲程汽油机曲轴转速是 ，此汽油机每分钟完成 个工作循环， 个冲程，对外做 次功。
在热机的四个冲程中，把机械能转化为内能的是 冲程。汽油机工作时要产生大量的热，通常采用水循环将热带走，这是利用水 的特性。
三、综合应用题（共4题）
汽车给我们的交通出行提供了便利。汽车的制造和使用过程中涉及到许多物理知识：
(1) 汽车的"心脏”是汽油机，在它的工作循环中 冲程为汽车提供了动力。
(2) 汽车挡风玻璃是倾斜的，目的是使车内物体所成的 像（选填“实”或“虚”）位于玻璃的上方，不妨碍司机视线。
(3) 汽车后视镜给司机提供了更大的视野空间，它利用了光的 （选填“反射”或“折射”）的知识。
“让我们荡起双桨，小船儿推开波浪，海面倒映着美丽的白塔，四周环绕着绿树红墙，小船轻轻飘荡在水中，迎面吹来了凉爽的风 ”。大多数同学是唱着这支优美的歌曲长大的，歌曲中含有许多物理知识，例如：
(1) 风使同学们感到凉爽，主要原因是流动的空气加快了人身上汗液的 。
(2) 倒映的白塔是光的 射而形成的虚像。
(3) 如果是个机械船，有四个冲程，将内能转化为机械能的是 冲程。
回答下列问题。
(1) 如图甲是一台单缸四冲程汽油机 冲程的示意图，其能量转化情况与 （选填“乙”或“丙”）图相同，此过程中通过 方式改变汽缸内燃料混合物的内能。
(2) 科学家设计了一款单缸六冲程汽油机，它的构造和工作循环的前四个冲程与四冲程汽油机相似，在第四冲程结束后，再完成两个冲程。
i 第五冲程中，向汽缸内喷水，水在汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功，则第五冲程为 （选填“吸气”、“压缩”、“做功”或“排气”）冲程。
ii 第六冲程中活塞向 运动。（选填“上”或“下”）
阅读短文，回答问题。
汽车发动机
发动机是汽车的动力源，汽油机以汽油为燃料，使活塞在气缸中往复运动，一个工作循环经历进气、压缩、做功和排气四个冲程，汽油机的性能和气缸排量有关，气缸排量指活塞一个冲程中活塞在气缸内通过的容积，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（冲程长度）。如果发动机有若干个气缸，所有气缸“工作容积”之和称为发动机排量，实际汽车往往采用多缸发动机。
如图所示发动机有 个气缸（图中标注 、 、 、 ），通过连杆把 个气缸的活塞连在一根曲轴上，这个 气缸顺序排列不定，其代表着吸气、压缩、做功和排气冲程。
(1) 汽油机做功冲程将内能转化为 能。
(2) 如图所示，仿照内燃机做功冲程的示意图，画出吸气冲程活塞运动的箭头方向和气缸门的开闭情况。
(3) 结合短文和图示，若四缸发动中 号气缸在做功冲程中， 号气缸所处的冲程是 。
(4) 若汽车发动机以恒定功率输出，在爬坡的时候换用低速挡，目的是 ，请写出你的判断依据是 。
(5) 当发动机转速为 时，则发动机一个工作循环所需要的时间为 ；假设做功冲程燃气对活塞的平均压强是 ，发动机排量为 ，效率为 ，则发动机转速为 时（ 的单位是 ），该轿车的输出功率 与发动机排量 的关系式为 。
答案
一、选择题（共13题）
1. 【答案】A
【解析】铁丝弯折处温度升高，是机械能转化成了内能，甲图中是机械能转化为内能；乙图中是内能转化为机械能；丙图，压缩冲程中是机械能转化为内能；丁图，做功冲程中是内能转化为机械能。故选A。
2. 【答案】A
【解析】如图，进气门和排气门都是关闭的，活塞上行，因此是压缩冲程，压缩冲程中机械能转化为内能
3. 【答案】B
4. 【答案】C
【解析】A、组成物质的分子间同时存在斥力和引力，故A错误；
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，但温度保持不变，故B错误；
C、在四冲程内燃机中，做功冲程是高温高压的燃气对活塞做功，将内能转化为机械能，故C正确；
D、由 可知，物体吸收的热量与物体的比热容、质量、温度变化量都有关系；所以，两个物体升高相同的温度，吸收的热量不一定相同，故D错误。
5. 【答案】C
【解析】汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图①可知，活塞向上运动，排气门打开，所以图①是排气冲程，故A不符合题意；
汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图②可知，活塞向下运动，进气门打开，所以图②是吸气冲程，故B不符合题意；
汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图③可知，活塞向下运动，两门关闭，所以图③是做功冲程，故C符合题意；
汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图④可知，活塞向上运动，两门关闭，所以图④是压缩冲程，故D不符合题意。
故选C。
6. 【答案】B
7. 【答案】A
8. 【答案】C
9. 【答案】B
【解析】内能转化为机械能的是做功冲程：
A选项：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，不符合题意，故A错误；
B选项：气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，符合题意，故B正确；
C选项：气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，不符合题意，故C错误；
D选项：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，不符合题意，故D错误。
10. 【答案】C
【解析】一个气阀打开，活塞向下运动，是吸气冲程；两个气阀都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；两个气阀都关闭，活塞向下运动，是做功冲程；一个气阀打开，活塞向上运动，是排气冲程。
11. 【答案】C
【解析】观察图可知，汽油机两个气门都关闭，活塞下行，高温高压的燃气推动活塞做功，内能转化为机械能，是做功冲程。
12. 【答案】B
13. 【答案】B
二、填空题（共3题）
14. 【答案】机械能；做功
【解析】按动电火花发声器的按钮，点燃纸盒内的氢气，纸盒被炸出去，即该过程中消耗氢气燃烧的内能，变成了纸盒的机械能，所以是将内能转化为机械能的过程；四冲程热机中的做功冲程就是利用内能来做功的，将内能转化为机械能。
15. 【答案】；；
【解析】四冲程汽油机曲轴转速是 ，即汽油机每分钟转 ，
因为曲轴转 ，完成一个工作循环，经历 个冲程，对外做功 次，
所以，曲轴转 ，完成 个工作循环， 个冲程，对外做 次功。
16. 【答案】压缩；比热容大
【解析】在热机的四个冲程中，把机械能转化为内能的是压缩冲程；
汽车的散热器可用水做冷却剂，是因为水的比热容比较大，在升高相同的温度时可以吸收更多的热量，降低发动机的温度。
三、综合应用题（共4题）
17. 【答案】
(1) 做功
(2) 虚
(3) 反射
【解析】
(1) 在做功冲程中，高温的燃气内能很大，燃气对活塞做功，使内能转化为机械能，为汽车提供了动力。
(2) 挡风玻璃相当于平面镜，因为平面镜成的像是虚像，所以挡风玻璃倾斜按装，是为了避免由于平面镜成像而使车内景物的像成在车的正前方，影响司机视线。
(3) 汽车的后视镜是凸面镜，是通过光的反射成正立、缩小的虚像，相同面积的凸面镜比平面镜观察到的范围大。
18. 【答案】
(1) 蒸发
(2) 反
(3) 做功
【解析】
(1) 流动的空气加快了人身上汗液的蒸发，蒸发吸热，所以风使同学们感到凉爽。
(2) 倒映的白塔属于平面镜成像，是由于光的反射形成的。
(3) 热机有四个冲程，将内能转化为机械能的是做功冲程。
19. 【答案】
(1) 压缩；丙；做功
(2) i 做功
ii 上
【解析】
(1) 如图甲所示，两个气门都关闭，活塞自下向上运动，是汽油机压缩冲程；
汽油机的压缩冲程是活塞压缩空气做功，是将机械能转化为内能，乙图将内能转化为机械能，丙图将机械能转化为内能，所以如图甲的能量转化情况与丙图相同；
在汽油机的压缩冲程中，压缩燃料混合物，对其做功，使燃料混合物的内能增加、温度升高，是通过做功的方式改变内能。
(2) i 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、高压水蒸气，推动活塞再次做功，水蒸气温度降低；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；则第五冲程为做功冲程。
ii 既然第五冲程为做功冲程，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，活塞自下往上运动。
20. 【答案】
(1) 内能
(2)
(3) 吸气冲程
(4) 增大牵引力；输出功率 等于牵引力 与速度 的乘积，当速度小时，牵引力大
(5) ；
【解析】
(1) 内燃机就是将内能转化为机械能的机器。
(2) 吸气冲程，进气门打开，排气门关闭。
(3) 四汽缸发动机，各个汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程，据此可以知道四缸发动机中 号汽缸在做功冲程中。 号汽缸所处的是吸气冲程。
(4) 增大牵引力；输出功率 等于牵引力 与速度 的乘积，当速度小时，牵引力大。
(5) 在发动机中，飞轮转 周完成一个工作循环所以发动机转速为 时，完成 个工作循环，每个工作循环所需要的时间为 。
设做功冲程燃气对活塞的平均压强为 ，发动机排量为 ，则一个活塞的排气量 ，做功冲程燃气对一个活塞的平均压力：。
每个做功冲程燃气对一个活塞做的功：，
发动机转速为 时，燃气对活塞做功的功率：。

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