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预习模块-第十四章《内能的利用》第4课时.第4节 跨学科实践：制作简易热机模型-【成长宝典】2025年八升九年级物理暑期升级训练（人教版）
一、选择题
1．（2023九上·黄冈月考）热机的效率是热机性能的重要指标，如图所示是某热机的能量流向图，则该热机的效率是（　　）
A． B．
C． D．
2．（2018九上·大冶期末）下列有关热机的说法错误的是（　　）
A．右图是某汽油机做功冲程
B．压缩冲程是将机械能转化为内能
C．汽油机在做功冲程中，汽缸温度降低，内能减小
D．无论科技如何发达，内燃机的效率一定低于100%
3．（2017九上·江汉期中）如图所示实验或事例，与热机做功冲程能量转化相同的是（　　）
A． 由滑梯上滑下，臂部会有灼热感
B． 搓手取暖
C． 钻木取火
D． 水蒸气将软木塞冲出
4．（2023九上·武汉开学考）如图所示，下列说法中正确的是（　　）
甲图：这个实验可以作为热机的工作原理模型，是机械能转化为内能
乙图：手迅速下压，筒内观察到硝化棉燃烧，整个实验过程中有热传递发生
丙图：抽出玻璃板，上瓶也会变成红棕色，说明分子之间有引力
丁图：当瓶塞跳起来时，瓶内气体对外做功，内能减少，温度降低，使瓶内水蒸气液化成小水珠形成白雾
A．只有 B．只有 C．只有 D．只有
5．从18世纪60年代开始，热机一直为人类服务至今．伴随着热机的广泛应用，人类对热机的改造也越来越重视，下列措施中，能实现并且可以提高热机效率的是（　　）
A．尽量增大热机自身的热损耗
B．尽量使燃料充分燃烧
C．尽量长时间重复使用同一台热机
D．通过技术改进，使热机的效率提高到100%
6．下列关于热机的说法中不正确的是（　　）
A．热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程
B．在热机的热量损失中，废气带走的能量最多
C．在设计和制造热机时，如果不断改进和创新，可使减少能量损失、提高效率
D．火箭的喷气发动不属于热机
二、填空题
7．（2023九上·武汉月考）小明用塑料矿泉水瓶进行了如下探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖如图甲；扭转瓶子如图乙；轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾。整个过程与图丙中热机的　 　冲程相似填字母序号；若该热机内对外做功次，则飞轮转速是　 　。
8．（2024九上·武汉月考）内燃机的一个工作循环包括四个冲程，图中表示的是　 　冲程；一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速为3600r/min，则1s对外做功　 　次，运行时各种能量的损耗为：汽缸散热损失占15%，废气带走的能量占40%，摩擦等机械损耗占10%，则它的热机效率为　 　；若该内燃机的输出功率为7245W，则每个工作循环中消耗的汽油质量为　 　g。（汽油热值是）
9．（2018九上·孝南期中）如图，用酒精灯对试管加热，水温升高，是通过　 　的方式改变水的内能。一段时间后瓶塞被水蒸气冲出去．其能量转化与热机工作中的　 　冲程能量转化相同。
10．下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是　　 　
A．大量使用热机会造成环境污染 B．热机排出的尾气没有内能
C．热机的效率能达到100% D．热机都是使用汽油作燃料
理由　　 　
11．（初中物理人教版九年级全册14.1热机练习题）热机是将　 　能转化成机械能的机器，如图所示是汽油机的　 　冲程．美国《大众科学》杂志评出2006～2007年度奇思妙想十大发明，其中最引人注意的是“六冲程引擎”，这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力．第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸中的水．请你指出该“六冲程引擎”的一个优点：　 　．
三、简答题
12．人类发明和使用热机已有几百年的历史，而实现登月计划不过几十年．人类第一个登上月球的车并不是热机作动力机驱动的，而是用电驱动的，用热机驱动为什么不行？
13．热机的发展和应用推动了社会的快速发展．但热机使用时不可避免地要损失一部分能量，并对环境造成一定的污染．请指出热机工作时存在的各种能量损失和可能造成的环境污染．
四、科普阅读题
14．阅读短文，回答问题：
从火车到火箭
生产的发展需要强大的动力.17世纪，人类发明了热机．最早的热机是蒸汽机．在锅炉里把水烧成水蒸气，水蒸气在气缸里推动活塞做功．原始的蒸汽机不便于使用…
交通运输的发展迫切需要轻便的热机．于是，内燃机应运而生．内燃机分为汽油机、染油机两大类．汽油机是1876年发明的，柴油机是1892年发明的．内燃机行驶时不需要携带很多的水和煤，不但轻便，效率也提高了…
早期的飞机是由内燃机提供动力的．从上世纪40年代开始，飞机上越来越多的使用喷气发动机，它向后高速喷出气体，从而获得前进的动力．在功率相同时，喷气发动机比内燃机更轻便…
根据材料内容，请在答题卡上回答下列问题：
（1）在功率相同时，蒸汽机、内燃机、喷气发动机的自身重力依次　 　 （选填“增大”或“减小”）．
（2）在结构上柴油机的顶部是喷油嘴，汽油机的顶部是　 　
（3）汽油机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为　 　
五、综合题
15．汽车尾气的排放成为雾霾天气形成的重要原因．目前一些城市部分出租车已经完成“油改气”的过程，这样不仅可以减少空气污染，还可以降低运营成本．天然气发动机和汽油发动机性能的指标如表格．
热机效率 热值 价格
天然气发动机 η2 =45% q2 =2.3×107J/m3 4.5元/m3
汽油发动机 η1 =30% q1 =4.6×107J/kg 8.0元/kg
根据表格提供的信息，通过计算说明：
（1）天然汽车燃烧1m3天然气所用的有用功是多少？做同样多的有用功，汽油车需要燃烧多少千克汽油？
（2）若某出租车汽车每天消耗60m3的天然气，与用汽油相比，它每天节约的运营成本是多少？
答案解析部分
1．【答案】A
【知识点】热机
【解析】【解答】E1是总热量，E4为有用功，热机的效率等于有用功与燃料完全燃烧放出的能量之比，故热机的效率为
故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
【分析】机械效率等于有用功与总功的比值
2．【答案】A
【知识点】热机的效率；热机的四个冲程
【解析】【解答】A、图中进气门和排气门关闭，活塞向上运动，属于压缩冲程，A不符合题意，符合题意；
B、压缩冲程中活塞向上运动，压缩汽缸内燃料混合物，温度升高，将机械能转化为内能，B符合题意，不符合题意；
C、汽油机在做功冲程中，气缸内部的高温、高压气体迅速膨胀对外做功，内能转化为机械能，汽缸内气体的温度降低，内能减小，C符合题意，不符合题意；
D、任何内燃机工作时，都有摩擦、都会散失一部分热量，所以内燃机的效率一定低于100%，D符合题意，不符合题意。
故答案为：A。
【分析】由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程；汽油机四个冲程中压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能.
在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施.
3．【答案】D
【知识点】热机的四个冲程；能量的转化或转移
【解析】【解答】热机做功冲程能量转化过程为：内能转化为机械能。
A. 由滑梯上滑下，臂部会有灼热感，机械能转化为内能，不符合题意；
B. 搓手取暖，机械能转化为内能，不符合题意；
C. 钻木取火，机械能转化为内能，不符合题意；
D. 水蒸气将软木塞冲出，水蒸气的内能对外做功，转化为机械能，符合题意。
故答案为：D。
【分析】做功冲程把内能转化为机械能.
4．【答案】A
【知识点】液化及液化放热；做功改变物体内能；热机；分子热运动
【解析】【解答】甲图：酒精灯对试管加热，里面的水受热产生大量水蒸气，水蒸气推动塞子跳出，将内能转化为机械能，这和热机的工作原理相似，故①错误；
乙图：手迅速下压，筒内观察到硝化棉燃烧，整个实验过程中几乎没有热传递产生，故②正确；
丙图：抽出玻璃板，上瓶也会变成红棕色，说明分子在不停的做无规则运动，故③错误；
丁图：当瓶塞跳起来时，瓶内气体对外做功，内能减少，温度降低，使瓶内水蒸气液化成小水珠形成白雾，故④正确。
那么正确的是②④。
故选A。
【分析】根据图片分析各个选项中包含的物理原理即可。
5．【答案】B
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】解：A、尽量增大热机自身的热损耗，热机效率会降低，故A错误；
B、尽量使燃料充分燃烧，可以增大有效利用的能量，可以提高热机效率，故B正确；
C、尽量长时间重复使用同一台热机，并不能减少热量的损失，不能提高热机效率，故C错误．
D、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，所以热机的效率不可能达到100%，故D错误．
故选B．
【分析】热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机效率，在工作过程中，做有用功的能量越多，损失的能量越少，热机的效率越高．
6．【答案】D
【知识点】热机
【解析】【解答】解：
A、热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程，故A正确；
B、在各种热量损失中，废气的温度很高，带走的热量最多，故B正确；
C、在设计和制造热机时，如果不断改进和创新，可使减少能量损失、提高效率，故C正确；
D、火箭的发动机是利用内能来工作的属于热机，故D错误．
故选D．
【分析】（1）热机是把内能转化为机械能的装置；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；
（2）热机效率是有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的总能量之比，热机工作过程中存在的各种形式的能量损失，热机排出的废气损失能量，克服摩擦做功损失损失能量，机械吸收能量等；
（3）提高热机效率的主要途径：
①改善燃烧环境，使燃料尽可能完全燃烧，提高燃料的燃烧效率．
②尽量减小各种热散失．
③减小各部件间的摩擦以减小因克服摩擦做功而消耗的能量．
④充分利用废气带走的能量，从而提高燃料的利用率．
7．【答案】CD；2400
【知识点】做功改变物体内能；热机的四个冲程
【解析】【解答】小明扭转瓶子，使瓶内空气压缩，是机械能转化为内能，与C图压缩冲程类似；瓶盖被瓶内的气体冲出，是瓶内气体对瓶盖做功，内能转化为机械能，与D图做功冲程类似；所以整个过程与内燃机的CD冲程相似。该热机1s内对外做功20次，则飞轮转动圈数为2×20=40r，所以转速为。
【分析】压缩气体做功，是机械能转化为内能；气体对瓶盖做功，是内能转化为机械能；热机一循环，4个冲程，对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，注意已知量与所求量的对应比例关系。
8．【答案】压缩；30；35%；0.015
【知识点】燃料的热值；热机的效率；热机的四个冲程
【解析】【解答】 内燃机的一个工作循环包括四个冲程，图中两个气门关闭，活塞上移，是压缩冲程。
内燃机的一个工作循环飞轮转2转，对外做功1次，飞轮转速为3600r/min=60r/s，因此1s飞轮转60r，则完成30个工作循环，燃气对外做功30次；
由题意知，内燃机的效率η=1-15%-40%-10%=35%；
1s对外做功30次，做功1次的时间是，一个工作循环对外做功
汽油完全燃烧放出的热量
消耗的汽油质量为。
故答案为：压缩；30；35%；0.015。
【分析】内燃机的一个工作循环包括四个冲程：吸气冲程，压缩冲程，做功冲程，排气冲程，根据两个气门关闭情况和活塞的运动情况判断；
内燃机的一个工作循环飞轮转2转，对外做功1次，根据飞轮的转速判断；
内燃机的效率η=1-15%-40%-10%；
1s对外做功30次，算出做功1次的时间，根据W=Pt算出一个工作循环对外做功，根据算出汽油完全燃烧放出的热量，再根据Q=mq算出每个工作循环中消耗的汽油质量。
9．【答案】热传递；做功
【知识点】热传递改变物体内能；热机的四个冲程
【解析】【解答】通过热传递和做功可以改变物体的内能，如题用酒精灯对试管加热，水温升高，是通过热传递的方式改变水的内能。过一段时间后瓶塞被水蒸汽冲出去，水蒸气对瓶塞做功将内能转化为机械能，因此其能量转化与热机工作中的做功冲程能量转化相同。
故答案为：热传递；做功.
【分析】改变物体的内能两种方法：做功和热传递，这两种方法对改变物体的内能是等效的.物体对外做功，物体的内能减小；外界对物体做功，物体的内能增大.物体吸收热量，当温度升高时，物体内能增大；物体放出热量，当温度降低时，物体内能减小.
10．【答案】A；；热机排出的废气带走了大量的热量，所以热机的效率都比较低，同时废气中还含有二氧化碳、二氧化硫等有害物质污染环境，热机根据利用的燃料划分为汽油机和柴油机．
【知识点】热机
【解析】【解答】解：A、热机的废气中还含有二氧化碳、二氧化硫等有害物质会污染环境，该选项正确；
B、热机排出的废气要带走很多热量，这是热机效率低的原因之一．此选项错误；
C、通过技术改造只能提高热机的效率，但不可能达到100%．该选项错误；
D、热机根据利用的燃料划分为汽油机和柴油机．此选项错误．
故答案为：A；热机排出的废气带走了大量的热量，所以热机的效率都比较低，同时废气中还含有二氧化碳、二氧化硫等有害物质污染环境，热机根据利用的燃料划分为汽油机和柴油机．
【分析】热机排出的废气带走了大量的热量，所以热机的效率都比较低，同时废气中还含有二氧化碳、二氧化硫等有害物质污染环境；热机根据利用的燃料划分为汽油机和柴油机．
11．【答案】内；做功；提高热机效率（节能、环保）
【知识点】热机；热机的效率；热机的四个冲程
【解析】【解答】热机是利用内能来工作的机器，是将内能转化为机械能；由题图中所示，火花塞冒出电火花，活塞向下运动，进气门和排气门关闭，是做功冲程；我们都知道热机在工作时产生了大量的热，“六冲程引擎”可以利用这些热量将水转化为水蒸气，再次利用起来，大大的提高了热机的效率，节约了能源．
故答案为：内；做功；提高热机效率（节能、环保）
【分析】热机就是利用内能来工作的机器；冲程的判断可从活塞的运动方向、进气门和排气门的开关情况、是否冒出电火花等方面来判断；从热机的效率、节约能源的角度来分析.
12．【答案】解：热机的原理是内能转化为机械能，内能是燃料燃烧产生的，燃料燃烧需要氧气，而月球上没氧气．
故答：因为月球上没有空气、燃料不能在内燃机气缸内燃烧因而内燃机不能工作．
【知识点】热机
【解析】【分析】要解答本题需掌握：热机的原理是燃料燃烧产生的内能转化为机械能，以及月球上没空气．
13．【答案】解：（1）热机工作时存在的各种能量损失：
热机排出的废气仍有很高的温度，因此要损失一部分内能，另外还有燃烧不充分和克服摩擦要做功等；
（2）会造成的污染有：
①尾气排放造成的污染；
②燃料燃烧排放的烟尘使大气变得十分混浊（粉尘）；
③废渣污染（未烧尽的残渣）；
④噪声污染．
【知识点】热机
【解析】【分析】（1）热机工作过程中存在的各种形式的能量损失，热机排出的废气损失能量，克服摩擦做功损失能量，机械吸收能量等等．
（2）造成环境污染：废气、噪声、固体物的污染．
14．【答案】（1）减小
（2）火花塞
（3）机械能
【知识点】热机
【解析】【解答】解：（1）根据材料可知，在功率相同时，蒸汽机、内燃机、喷气发动机的重力依次减小；
（2）柴油机和汽油机在构造上的主要区别是：柴油机顶部有喷油嘴，汽油机顶部有火花塞；
（3）汽油机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为机械能．
故答案为：（1）减小；（2）火花塞；（3）机械能．
【分析】（1）在功率相同时，蒸汽机最重，内燃机次之，喷气发动机最轻．
（2）汽油机与柴油机的构造不同，汽油机为火花塞，柴油机为喷油嘴．
（3）汽油机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为机械能．
15．【答案】（1）由η= 可得，1m3天然气燃烧，通过发动机能做的有用功：
W有用1=η1Vq1=45%×1m3×2.3×107J/m3=1.035×107J；
根据题意可得，W有用2=W有用1
即1.035×107J=η2mq2=30%×m×4.6×107J/m3
m=0.75kg；
（2）燃烧1m3天然气可节约的资金：0.75×8元﹣4.5元=1.5元
天然气汽车每天节约的运行成本是1.5元×60=90元．
【知识点】热机的效率
【解析】【分析】（1）根据η=和W总=Vq天然气车燃烧1m3天然气所做的有用功；根据有用功相同以及η= 和W总=mq求出需要汽油的质量；
（2）先求出燃烧1m3天然气可节约的资金，然后进一步求出天然气汽车每天节约的运行成本．
1 / 1预习模块-第十四章《内能的利用》第4课时.第4节 跨学科实践：制作简易热机模型-【成长宝典】2025年八升九年级物理暑期升级训练（人教版）
一、选择题
1．（2023九上·黄冈月考）热机的效率是热机性能的重要指标，如图所示是某热机的能量流向图，则该热机的效率是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】热机
【解析】【解答】E1是总热量，E4为有用功，热机的效率等于有用功与燃料完全燃烧放出的能量之比，故热机的效率为
故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
【分析】机械效率等于有用功与总功的比值
2．（2018九上·大冶期末）下列有关热机的说法错误的是（　　）
A．右图是某汽油机做功冲程
B．压缩冲程是将机械能转化为内能
C．汽油机在做功冲程中，汽缸温度降低，内能减小
D．无论科技如何发达，内燃机的效率一定低于100%
【答案】A
【知识点】热机的效率；热机的四个冲程
【解析】【解答】A、图中进气门和排气门关闭，活塞向上运动，属于压缩冲程，A不符合题意，符合题意；
B、压缩冲程中活塞向上运动，压缩汽缸内燃料混合物，温度升高，将机械能转化为内能，B符合题意，不符合题意；
C、汽油机在做功冲程中，气缸内部的高温、高压气体迅速膨胀对外做功，内能转化为机械能，汽缸内气体的温度降低，内能减小，C符合题意，不符合题意；
D、任何内燃机工作时，都有摩擦、都会散失一部分热量，所以内燃机的效率一定低于100%，D符合题意，不符合题意。
故答案为：A。
【分析】由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断是哪个冲程；汽油机四个冲程中压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能.
在热机的各种损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施.
3．（2017九上·江汉期中）如图所示实验或事例，与热机做功冲程能量转化相同的是（　　）
A． 由滑梯上滑下，臂部会有灼热感
B． 搓手取暖
C． 钻木取火
D． 水蒸气将软木塞冲出
【答案】D
【知识点】热机的四个冲程；能量的转化或转移
【解析】【解答】热机做功冲程能量转化过程为：内能转化为机械能。
A. 由滑梯上滑下，臂部会有灼热感，机械能转化为内能，不符合题意；
B. 搓手取暖，机械能转化为内能，不符合题意；
C. 钻木取火，机械能转化为内能，不符合题意；
D. 水蒸气将软木塞冲出，水蒸气的内能对外做功，转化为机械能，符合题意。
故答案为：D。
【分析】做功冲程把内能转化为机械能.
4．（2023九上·武汉开学考）如图所示，下列说法中正确的是（　　）
甲图：这个实验可以作为热机的工作原理模型，是机械能转化为内能
乙图：手迅速下压，筒内观察到硝化棉燃烧，整个实验过程中有热传递发生
丙图：抽出玻璃板，上瓶也会变成红棕色，说明分子之间有引力
丁图：当瓶塞跳起来时，瓶内气体对外做功，内能减少，温度降低，使瓶内水蒸气液化成小水珠形成白雾
A．只有 B．只有 C．只有 D．只有
【答案】A
【知识点】液化及液化放热；做功改变物体内能；热机；分子热运动
【解析】【解答】甲图：酒精灯对试管加热，里面的水受热产生大量水蒸气，水蒸气推动塞子跳出，将内能转化为机械能，这和热机的工作原理相似，故①错误；
乙图：手迅速下压，筒内观察到硝化棉燃烧，整个实验过程中几乎没有热传递产生，故②正确；
丙图：抽出玻璃板，上瓶也会变成红棕色，说明分子在不停的做无规则运动，故③错误；
丁图：当瓶塞跳起来时，瓶内气体对外做功，内能减少，温度降低，使瓶内水蒸气液化成小水珠形成白雾，故④正确。
那么正确的是②④。
故选A。
【分析】根据图片分析各个选项中包含的物理原理即可。
5．从18世纪60年代开始，热机一直为人类服务至今．伴随着热机的广泛应用，人类对热机的改造也越来越重视，下列措施中，能实现并且可以提高热机效率的是（　　）
A．尽量增大热机自身的热损耗
B．尽量使燃料充分燃烧
C．尽量长时间重复使用同一台热机
D．通过技术改进，使热机的效率提高到100%
【答案】B
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】解：A、尽量增大热机自身的热损耗，热机效率会降低，故A错误；
B、尽量使燃料充分燃烧，可以增大有效利用的能量，可以提高热机效率，故B正确；
C、尽量长时间重复使用同一台热机，并不能减少热量的损失，不能提高热机效率，故C错误．
D、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，所以热机的效率不可能达到100%，故D错误．
故选B．
【分析】热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机效率，在工作过程中，做有用功的能量越多，损失的能量越少，热机的效率越高．
6．下列关于热机的说法中不正确的是（　　）
A．热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程
B．在热机的热量损失中，废气带走的能量最多
C．在设计和制造热机时，如果不断改进和创新，可使减少能量损失、提高效率
D．火箭的喷气发动不属于热机
【答案】D
【知识点】热机
【解析】【解答】解：
A、热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程，故A正确；
B、在各种热量损失中，废气的温度很高，带走的热量最多，故B正确；
C、在设计和制造热机时，如果不断改进和创新，可使减少能量损失、提高效率，故C正确；
D、火箭的发动机是利用内能来工作的属于热机，故D错误．
故选D．
【分析】（1）热机是把内能转化为机械能的装置；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；
（2）热机效率是有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的总能量之比，热机工作过程中存在的各种形式的能量损失，热机排出的废气损失能量，克服摩擦做功损失损失能量，机械吸收能量等；
（3）提高热机效率的主要途径：
①改善燃烧环境，使燃料尽可能完全燃烧，提高燃料的燃烧效率．
②尽量减小各种热散失．
③减小各部件间的摩擦以减小因克服摩擦做功而消耗的能量．
④充分利用废气带走的能量，从而提高燃料的利用率．
二、填空题
7．（2023九上·武汉月考）小明用塑料矿泉水瓶进行了如下探究：瓶中留有少量水，盖上瓶盖如图甲；扭转瓶子如图乙；轻轻扭动瓶盖，瓶盖被瓶内的气体冲出，同时瓶内出现白雾。整个过程与图丙中热机的　 　冲程相似填字母序号；若该热机内对外做功次，则飞轮转速是　 　。
【答案】CD；2400
【知识点】做功改变物体内能；热机的四个冲程
【解析】【解答】小明扭转瓶子，使瓶内空气压缩，是机械能转化为内能，与C图压缩冲程类似；瓶盖被瓶内的气体冲出，是瓶内气体对瓶盖做功，内能转化为机械能，与D图做功冲程类似；所以整个过程与内燃机的CD冲程相似。该热机1s内对外做功20次，则飞轮转动圈数为2×20=40r，所以转速为。
【分析】压缩气体做功，是机械能转化为内能；气体对瓶盖做功，是内能转化为机械能；热机一循环，4个冲程，对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，注意已知量与所求量的对应比例关系。
8．（2024九上·武汉月考）内燃机的一个工作循环包括四个冲程，图中表示的是　 　冲程；一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速为3600r/min，则1s对外做功　 　次，运行时各种能量的损耗为：汽缸散热损失占15%，废气带走的能量占40%，摩擦等机械损耗占10%，则它的热机效率为　 　；若该内燃机的输出功率为7245W，则每个工作循环中消耗的汽油质量为　 　g。（汽油热值是）
【答案】压缩；30；35%；0.015
【知识点】燃料的热值；热机的效率；热机的四个冲程
【解析】【解答】 内燃机的一个工作循环包括四个冲程，图中两个气门关闭，活塞上移，是压缩冲程。
内燃机的一个工作循环飞轮转2转，对外做功1次，飞轮转速为3600r/min=60r/s，因此1s飞轮转60r，则完成30个工作循环，燃气对外做功30次；
由题意知，内燃机的效率η=1-15%-40%-10%=35%；
1s对外做功30次，做功1次的时间是，一个工作循环对外做功
汽油完全燃烧放出的热量
消耗的汽油质量为。
故答案为：压缩；30；35%；0.015。
【分析】内燃机的一个工作循环包括四个冲程：吸气冲程，压缩冲程，做功冲程，排气冲程，根据两个气门关闭情况和活塞的运动情况判断；
内燃机的一个工作循环飞轮转2转，对外做功1次，根据飞轮的转速判断；
内燃机的效率η=1-15%-40%-10%；
1s对外做功30次，算出做功1次的时间，根据W=Pt算出一个工作循环对外做功，根据算出汽油完全燃烧放出的热量，再根据Q=mq算出每个工作循环中消耗的汽油质量。
9．（2018九上·孝南期中）如图，用酒精灯对试管加热，水温升高，是通过　 　的方式改变水的内能。一段时间后瓶塞被水蒸气冲出去．其能量转化与热机工作中的　 　冲程能量转化相同。
【答案】热传递；做功
【知识点】热传递改变物体内能；热机的四个冲程
【解析】【解答】通过热传递和做功可以改变物体的内能，如题用酒精灯对试管加热，水温升高，是通过热传递的方式改变水的内能。过一段时间后瓶塞被水蒸汽冲出去，水蒸气对瓶塞做功将内能转化为机械能，因此其能量转化与热机工作中的做功冲程能量转化相同。
故答案为：热传递；做功.
【分析】改变物体的内能两种方法：做功和热传递，这两种方法对改变物体的内能是等效的.物体对外做功，物体的内能减小；外界对物体做功，物体的内能增大.物体吸收热量，当温度升高时，物体内能增大；物体放出热量，当温度降低时，物体内能减小.
10．下列关于热机和环境保护的说法中，正确的是　　 　
A．大量使用热机会造成环境污染 B．热机排出的尾气没有内能
C．热机的效率能达到100% D．热机都是使用汽油作燃料
理由　　 　
【答案】A；；热机排出的废气带走了大量的热量，所以热机的效率都比较低，同时废气中还含有二氧化碳、二氧化硫等有害物质污染环境，热机根据利用的燃料划分为汽油机和柴油机．
【知识点】热机
【解析】【解答】解：A、热机的废气中还含有二氧化碳、二氧化硫等有害物质会污染环境，该选项正确；
B、热机排出的废气要带走很多热量，这是热机效率低的原因之一．此选项错误；
C、通过技术改造只能提高热机的效率，但不可能达到100%．该选项错误；
D、热机根据利用的燃料划分为汽油机和柴油机．此选项错误．
故答案为：A；热机排出的废气带走了大量的热量，所以热机的效率都比较低，同时废气中还含有二氧化碳、二氧化硫等有害物质污染环境，热机根据利用的燃料划分为汽油机和柴油机．
【分析】热机排出的废气带走了大量的热量，所以热机的效率都比较低，同时废气中还含有二氧化碳、二氧化硫等有害物质污染环境；热机根据利用的燃料划分为汽油机和柴油机．
11．（初中物理人教版九年级全册14.1热机练习题）热机是将　 　能转化成机械能的机器，如图所示是汽油机的　 　冲程．美国《大众科学》杂志评出2006～2007年度奇思妙想十大发明，其中最引人注意的是“六冲程引擎”，这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力．第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸中的水．请你指出该“六冲程引擎”的一个优点：　 　．
【答案】内；做功；提高热机效率（节能、环保）
【知识点】热机；热机的效率；热机的四个冲程
【解析】【解答】热机是利用内能来工作的机器，是将内能转化为机械能；由题图中所示，火花塞冒出电火花，活塞向下运动，进气门和排气门关闭，是做功冲程；我们都知道热机在工作时产生了大量的热，“六冲程引擎”可以利用这些热量将水转化为水蒸气，再次利用起来，大大的提高了热机的效率，节约了能源．
故答案为：内；做功；提高热机效率（节能、环保）
【分析】热机就是利用内能来工作的机器；冲程的判断可从活塞的运动方向、进气门和排气门的开关情况、是否冒出电火花等方面来判断；从热机的效率、节约能源的角度来分析.
三、简答题
12．人类发明和使用热机已有几百年的历史，而实现登月计划不过几十年．人类第一个登上月球的车并不是热机作动力机驱动的，而是用电驱动的，用热机驱动为什么不行？
【答案】解：热机的原理是内能转化为机械能，内能是燃料燃烧产生的，燃料燃烧需要氧气，而月球上没氧气．
故答：因为月球上没有空气、燃料不能在内燃机气缸内燃烧因而内燃机不能工作．
【知识点】热机
【解析】【分析】要解答本题需掌握：热机的原理是燃料燃烧产生的内能转化为机械能，以及月球上没空气．
13．热机的发展和应用推动了社会的快速发展．但热机使用时不可避免地要损失一部分能量，并对环境造成一定的污染．请指出热机工作时存在的各种能量损失和可能造成的环境污染．
【答案】解：（1）热机工作时存在的各种能量损失：
热机排出的废气仍有很高的温度，因此要损失一部分内能，另外还有燃烧不充分和克服摩擦要做功等；
（2）会造成的污染有：
①尾气排放造成的污染；
②燃料燃烧排放的烟尘使大气变得十分混浊（粉尘）；
③废渣污染（未烧尽的残渣）；
④噪声污染．
【知识点】热机
【解析】【分析】（1）热机工作过程中存在的各种形式的能量损失，热机排出的废气损失能量，克服摩擦做功损失能量，机械吸收能量等等．
（2）造成环境污染：废气、噪声、固体物的污染．
四、科普阅读题
14．阅读短文，回答问题：
从火车到火箭
生产的发展需要强大的动力.17世纪，人类发明了热机．最早的热机是蒸汽机．在锅炉里把水烧成水蒸气，水蒸气在气缸里推动活塞做功．原始的蒸汽机不便于使用…
交通运输的发展迫切需要轻便的热机．于是，内燃机应运而生．内燃机分为汽油机、染油机两大类．汽油机是1876年发明的，柴油机是1892年发明的．内燃机行驶时不需要携带很多的水和煤，不但轻便，效率也提高了…
早期的飞机是由内燃机提供动力的．从上世纪40年代开始，飞机上越来越多的使用喷气发动机，它向后高速喷出气体，从而获得前进的动力．在功率相同时，喷气发动机比内燃机更轻便…
根据材料内容，请在答题卡上回答下列问题：
（1）在功率相同时，蒸汽机、内燃机、喷气发动机的自身重力依次　 　 （选填“增大”或“减小”）．
（2）在结构上柴油机的顶部是喷油嘴，汽油机的顶部是　 　
（3）汽油机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为　 　
【答案】（1）减小
（2）火花塞
（3）机械能
【知识点】热机
【解析】【解答】解：（1）根据材料可知，在功率相同时，蒸汽机、内燃机、喷气发动机的重力依次减小；
（2）柴油机和汽油机在构造上的主要区别是：柴油机顶部有喷油嘴，汽油机顶部有火花塞；
（3）汽油机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为机械能．
故答案为：（1）减小；（2）火花塞；（3）机械能．
【分析】（1）在功率相同时，蒸汽机最重，内燃机次之，喷气发动机最轻．
（2）汽油机与柴油机的构造不同，汽油机为火花塞，柴油机为喷油嘴．
（3）汽油机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为机械能．
五、综合题
15．汽车尾气的排放成为雾霾天气形成的重要原因．目前一些城市部分出租车已经完成“油改气”的过程，这样不仅可以减少空气污染，还可以降低运营成本．天然气发动机和汽油发动机性能的指标如表格．
热机效率 热值 价格
天然气发动机 η2 =45% q2 =2.3×107J/m3 4.5元/m3
汽油发动机 η1 =30% q1 =4.6×107J/kg 8.0元/kg
根据表格提供的信息，通过计算说明：
（1）天然汽车燃烧1m3天然气所用的有用功是多少？做同样多的有用功，汽油车需要燃烧多少千克汽油？
（2）若某出租车汽车每天消耗60m3的天然气，与用汽油相比，它每天节约的运营成本是多少？
【答案】（1）由η= 可得，1m3天然气燃烧，通过发动机能做的有用功：
W有用1=η1Vq1=45%×1m3×2.3×107J/m3=1.035×107J；
根据题意可得，W有用2=W有用1
即1.035×107J=η2mq2=30%×m×4.6×107J/m3
m=0.75kg；
（2）燃烧1m3天然气可节约的资金：0.75×8元﹣4.5元=1.5元
天然气汽车每天节约的运行成本是1.5元×60=90元．
【知识点】热机的效率
【解析】【分析】（1）根据η=和W总=Vq天然气车燃烧1m3天然气所做的有用功；根据有用功相同以及η= 和W总=mq求出需要汽油的质量；
（2）先求出燃烧1m3天然气可节约的资金，然后进一步求出天然气汽车每天节约的运行成本．
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