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14.2热机
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．如图，给试管里的水加热至沸腾后，水蒸气会推动橡皮塞冲出试管口。关于水蒸气将橡皮塞冲出所涉及的能量转化，汽油机的哪一个冲程是相同（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
2．在如图所示的交通工具中，利用热机做动力的是（　　）
A．高速列车
B．快速列车
C．长途客车
D．电动车
3．如图，对于图中所述的物理过程，下列分析正确的是（ ）
A．图甲，瓶子内的空气推动塞子跳起时，瓶内空气的内能增大
B．图乙，试管内的水蒸气推动塞子冲出时，水蒸气的温度升高
C．图丙，汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体的内能增大
D．图丁，用力将活塞迅速下压，这一过程与汽油机的压缩冲程相同
4．在汽油机的工作循环中，将内能转化为机械能，对外提供动力的冲程是（　　）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
5．有关热现象，下列说法中不正确的是（　　）
A．温度低于0℃的室外，仍会有水蒸气存在
B．在热传递过程中，吸收热量的物体温度一般会升高
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．沙漠里温差大是因为沙石的比热容大
6．下列关于“热机”的说法中，正确的是（　　）
A．通过技术改进，热机效率可达100% B．做功冲程将机械能转化为内能
C．热机常用水做冷却剂，是因为水的沸点高 D．摩擦生热是利用做功的方式来改变物体的内能
7．所谓热机，就是一种将热能转换为机械能的机械．在最近400年的人类飞速发展中，热机扮演了非常重要的角色﹣﹣被称为第一次工业革命的动力源的蒸汽机就属于热机中的外燃机，而在汽车上广泛使用的汽油发动机、柴油发动机则属于热机中的内燃机．下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是（ ）
A．热机排出的尾气没有内能
B．热机的效率能达到100%
C．热机都是使用汽油作燃料
D．热机的大量使用会造成环境污染
8．关于右图所示的实验，下列说法错误的是（　　）
A．这个实验说明做功可以改变物体的内能 B．这个实验说明物体内能可以对外做功
C．在这个实验的过程中内能转化为机械能 D．这个实验基本反映出了热机的工作过程
二、填空题
9．如图所示，迅速下压活塞，筒内浸有乙醚的棉花被压燃。下压过程中，机械能转化为空气的 能；在四冲程汽油机工作过程中，实现这一能量转化过程的是 冲程。
10．汽油机的一个工作循环有四个冲程，如图是 冲程，若此台汽油机飞轮转速为1200r/min，则每秒钟对外做功 次．
11．汽油机是热机的一种。如图所示是四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在 冲程。某单缸四冲程汽油机在1s内完成了15个循环，则该汽油机工作时飞轮的转速为 R/min。
12．如图所示，用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾一段时间以后，塞子被试管内水蒸气推出。这是通过 的方式将水蒸气的内能转化为塞子的机械能（选填“做功”或“热传递”）。图 （选填“甲”或“乙”）中汽油机的工作过程与这一实验过程中原理是一致的。
三、作图题
13．如图所示，甲（a）为四冲程内燃机压缩冲程的示意图，图中画出了压缩冲程中活塞和曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况，请在图甲（b）中，画出另一个冲程中活塞运动的方向（用“↑”或“↓”表示）和进气门、排气门的开闭情况。
四、实验题
14．下列两个装置都可以通过燃料燃烧，将化学能转化为内能，并利用内能做功。观察甲、乙两图情景。
(1)在图甲中，按动火花发生器的按钮。可以观察到的现象是 ；
(2)从能量转化方面看，图甲的实验过程与四冲程汽油机的 冲程相似；
(3)甲、乙两个装置对应两种不同热机原理，其中与图乙对应的热机是 燃机。在工业实际应用中，与图 （选填甲、乙序号）原理对应的热机效率一般更高。
五、计算题
15．（2021·全国·九年级课时练习）某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1200周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），求
(1)汽油机一个循环所做的功是 J
(2)汽油机的功率是 W。
六、综合题
16．随着物质生活水平的提高，小轿车已经走进我们普通的家庭。请根据下列提供的信息回答相关问题。
(1)如图是轿车车顶“外掀式天窗”，行驶时，如果天窗后部稍微向上掀开，车内的污浊空气就能被自动“抽出”，这里应用的物理原理是 ；
(2)当该轿车汽油机的转速为2400r/min时，在1s内汽油机每个汽缸里活塞对外做功次数是 ，汽车行驶时，消耗了燃料的 能，最终获得了机械能。
《14.1热机》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 C C D C D D D D
1．C
【详解】水蒸气把橡皮塞冲出，这个过程中水蒸气膨胀做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能；汽油机的做功冲程中也是将内能转化为机械能，因此它们的能量转化情况相同，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
2．C
【详解】AB．为提高车速和节省能源，高速列车和快速列车是由电动机提供动力的，故AB不符合题意；
C．长途客车工作时都要使用化石能源作燃料，燃料燃烧时将内能转化为机械能驱使它们运动，所以它们都是使用热机工作的，故C符合题意；
D．电动自行车工作时是通过电动机工作的，将电能转化为机械能，没有使用热机，故D不符合题意。
故选C。
3．D
【详解】A．图中瓶子内的空气推动塞子跳起时，空气对活塞做功，空气的内能减小，故A错误；
B．图中试管内的水蒸气推动了塞子冲出时，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能减少，温度降低，故B错误；
C．图中汽缸内的气体推动活塞向下运动时，气体对活塞做功，所以气体的内能会减小，故C错误；
D．用力将活塞迅速下压，机械能转化为内能，这一过程与汽油机的压缩冲程相同，故D正确。
故选D。
4．C
【详解】在汽油机的工作循环中，做功冲程将内能转化为机械能，提供动力，压缩冲程将机械能转化为内能，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
5．D
【详解】A. 冰可以直接由固态变为水蒸气，发生升华现象，故温度低于0℃的室外，仍有水蒸气存在，故A正确．B. 在热传递过程中，吸收热量的物体温度一般会升高，但也有可能不变，如晶体在熔化过程中吸收热量，但温度不变，故B正确；C. 在四冲程内燃机中，做功冲程是将内能转化为机械能，故C正确；D. 因为沙石的比热容比水的比热容小，吸收或放出相同的热量，温度变化大，所以沙漠里温差大，故D错误．故选D．
【点睛】（1）物质由固态直接变成气态的过程叫做升华；（2）晶体在熔化过程中吸收热量，温度保持不变；（3）做功冲程是将内能转化为机械能，压缩冲程是将机械能转化为内能．（4）因为水的比热容较大：相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少；升高或降低相同的温度，水吸收或放出的热量多．
6．D
【详解】解答：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. 热机常用水做冷却剂，是因为水的比热容大，此选项错误；D. 摩擦生热，克服摩擦力做功，使机械能转化成内能，属于做功改变物体内能，此选项正确．
故选D.
点睛：（1）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%；（2）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；（3）因为水的比热容较大，常用来做冷却剂；（4）改变物体内能的方式有两种：做功和热传递，热传递过程是能量的转移过程；做功过程是能量的转化过程，即机械能与内能之间相互转化．
7．D
【详解】A. 热机工作时，排出的尾气带走了大部分内能.A说法不正确．B. 热机工作时由于要克服机械间的摩擦做额外功、同时也存在热散失、并且废气带走大部分能量，所以热机的效率很低，不能达到100%.B说法不正确．C. 热机中煤炭、汽油、柴油、天然气、氢气等燃料都可使用.C说法不正确．D. 热机工作时，燃料燃烧放出的废气会造成环境污染，所以热机的大量使用会造成环境污染.D说法正确．故选D.
【点睛】（1）热机是一种将燃料燃烧放出的内能转换为机械能的机械．（2）热机工作时废气带走大部分能量、克服机械间的摩擦做额外功、同时也存在热散失等，所以热机的效率较低．（3）热机中可用煤炭、汽油、柴油、天然气、氢气等各种燃料．（4）热机工作时，燃料燃烧放出的废气会对环境造成很大的危害．
8．D
【详解】A．由图中可知，水蒸气受热后膨胀，内能增加，推动软木塞，对软木塞做功，内能减小，导致温度降低，使得水蒸气遇冷液化形成“白气”，水蒸气对软木塞做功后内能减小，说明做功可以改变物体的内能，故A正确，不符合题意；
B．实验中，软木塞被顶起，蒸汽对木塞做功，说明可以利用蒸汽的内能来做功，故B正确，不符合题意；
C．图中软木塞被水蒸气顶起，水蒸气的内能转化为软木塞的机械能，故C正确，不符合题意；
D．热机的工作过程包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，由图中可知，该实验过程将内能转化为机械能，仅能反映热机的做功冲程，不能反映其它工作过程，故D错误，符合题意。
故选D。
9． 内 压缩
【详解】[1]活塞迅速压下去，会看到棉花燃烧，该过程将机械能转化为空气的内能，使得棉花的内能增加，温度升高，达到着火点，燃烧起来，这个现象说明了空气被压缩时内能增大。
[2]汽油机压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽油和空气的混合物，对气体做功，机械能转化为内能。故在四冲程汽油机工作过程中，实现这一能量转化过程的是压缩冲程。
10． 压缩 10
【详解】图中，进气门和排气门都是关闭的，活塞向上运动，可以判断是压缩冲程；若飞轮转速是1200r/min=20r/s，表示每秒飞轮转动20圈，要经过40个冲程，对外做功10次．
11． 做功 1800
【详解】[1]由图可知，进气门和排气门都关闭，活塞向下移动，火花塞点火，可以判断这个冲程是做功冲程。
[2]汽油机一个工作循环有四个冲程，活塞往复2次，飞轮转动2转，做功1次。故汽油机在1s内完成了15个循环，飞轮转动
15×2=30R
则1min转动
30×60=1800R
故该汽油机工作时飞轮的转速为1800R/min。
12． 做功 乙
【详解】[1]塞子被试管内水蒸气推出，气体膨胀对外做功，将气体的内能转化为机械能，涉及能量的转换，故是做功。
[2]如图甲所示，进气门关、排气门关，活塞向上，压缩气体做功，将机械能转化为内能，而乙图是进气门关、排气门关，活塞向下，高温高压气体对活塞做功，将内能转化为机械能，故图乙中能量转化与气体对活塞做功实验的原理相同。
13．
【详解】由图可知，汽缸顶部的火花塞点火，是四冲程内燃机的做功冲程，在内燃机的做功冲程中，两个气门都关闭，活塞向下运动。
14． 盖子飞出 做功 外 甲
【详解】(1)[1]酒精与空气的混合气体在瓶内遇到火花发生爆炸，产生的高温高压燃气推动瓶盖做功，盖子飞出。
(2)[2]从能量转化方面看，该实验过程与四冲程汽油机的做功冲程相似，把内能转化为机械能。
(3)[3][4]图甲燃料在“汽缸”内燃烧，产生的燃气直接推动瓶盖做功，这个“塑料瓶热机”属于内燃机，乙装置靠外部加热，属于外燃机，甲装置的燃料在瓶的内部燃烧，产生的燃气直接推动瓶盖做功，内能利用率高，所以甲装置的效率高。
15． 135J 1350W
【详解】解：（1）由题意可得，燃气对活塞的平均压力
汽油机一个循环只做一次功，做功为
（2）因飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮1min转动1200周，做功600次，则燃气对活塞做的总功
汽油机的功率
答：（1）汽油机一个循环所做的功是135J；
（2）汽油机的功率为1350W。
16． 空气流速越大，压强越小 20 化学
【详解】(1)[1]天窗后部稍微向上掀开，车上方空气流速大，压强小，车内空气流速相对较慢，压强大，在内外气压差的作用下，车内的污浊空气就能被自动“抽出”，所以这里应用的物理原理是空气流速越大，压强越小。
(2)[2]汽油机一个工作循环，4个冲程，活塞往返2次，飞轮转2转，对外做功1次，汽油机的转速为2400r/min时，故1s飞轮40转，对外做功20次，则在1s内汽油机每个汽缸里活塞对外做功次数是20。
[3]汽车行驶时，燃料燃烧是将燃料储存的化学能转化为内能，再对外做功，转化为机械能给车提供动能。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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