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第2章 改变世界的热机
1　热　机
A基础达标　
1.人类最早发明的热机是( )
A.蒸汽机 B.内燃机
C.喷气发动机 D.火箭发动机
2.(2024无锡)四冲程汽油机的工作循环中,主要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
3.某电影讲述了人类在带着地球去流浪的途中,为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体,将地球推离木星。该过程相当于内燃机的( )
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
4.(2025内江期末)如图所示是四冲程内燃机的一个冲程的示意图,关于该冲程的说法,正确的是( )
A.该冲程是吸气冲程
B.该冲程中内能转化为机械能
C.该冲程工作过程中,燃气的温度升高
D.该冲程需要靠飞轮转动的能量来完成
5.　物理学与工程实践　 如图所示是学校小制作比赛中的作品——自制蒸汽机,烧瓶瓶口的橡皮塞上插着“”形喷管,喷管的最上端通过球形磁体吸到铁架台上,使烧瓶可以自由转动。当水加热至沸腾,水蒸气从喷嘴喷出,烧瓶开始快速旋转。下列说法正确的是( )
A.水沸腾时温度不断升高
B.烧瓶向水蒸气喷出的方向转动
C.水蒸气喷出时对喷管做功,内能减少
D.水蒸气推动烧瓶转动相当于内燃机排气冲程
6.(2025自贡一中期末)分析如图所示的内燃机的四个冲程,下列关于它的一个工作循环的四个冲程排序正确的是( )
A.甲、乙、丙、丁 B.丁、丙、甲、乙
C.丙、丁、乙、甲 D.丙、丁、甲、乙
7.　教材素材改编题　 如图所示是蒸汽机的原理图,当煤或燃油燃烧所释放的热量以 的方式传给锅炉内的水时,水的内能 ;当高温高压的水蒸气进入汽缸推动活塞及其联动结构时,便获得了 能,这说明蒸汽机是通过燃料燃烧获取 并转化为 能的装置。
8.(2025山东模拟)如图是某同学制作的“酒精冲天炮”,使用时首先将少量酒精喷入塑料瓶,接着用热水淋湿瓶子,迅速将瓶子安装在装有电子打火器的发射器前端,随后按动开关引燃酒精蒸气,发现瓶子向下喷气的同时腾空而起。淋湿瓶子过程中瓶内气体的内能 (选填“增大”“减小”或“不变”);瓶内酒精燃烧,瓶子冲出过程的能量转化与汽油机的 冲程相同;瓶子向下喷气升空过程利用了物体间力的作用是 的。
9.(2025遂宁期末)某品牌轿车以60 km/h匀速行驶,汽油机飞轮的转速为1 800 r/min,在1 s内,同一汽缸对外做功 次, 冲程将机械能转化为内能。
10.(2025巴中巴州区期末)一个单缸四冲程内燃机的转速为
3 000 r/min,那么每秒对外做功 次,每秒完成 个冲程,其中一个工作循环中 冲程不是靠飞轮转动的能量来完成的。
11.(2024无锡一模)在安全情况下,小明用高压打气筒往封闭的空塑料瓶内打入空气,如图所示。随着瓶内气压增加,气体内能增大,这是通过 的方式改变瓶内气体内能。当气压达到一定程度时,瓶盖飞出,这一过程与汽油机 冲程的能量转化情况相同。若一台单缸汽油机,飞轮的转速为1 200 r/min,则该汽油机每秒钟做功 次。
12.　教材样板题　 某同学看到爸爸启动汽车时,转速表如图所示。转速表中的示数反映了发动机曲轴每分钟的转动次数。如果汽车用的是四冲程汽油机,请根据图中信息计算此时发动机一个汽缸每分钟完成做功冲程的次数。
B能力提升　
13.(2024泸州合江县期中)图甲与图乙是四冲程汽油机一个工作循环中的两个冲程,下列判断正确的是( )
A.甲图为做功冲程,其能量转化情况与图丙中压活塞引燃硝化棉过程相同
B.乙图为压缩冲程,其能量转化情况是机械能转化为内能
C.甲图为压缩冲程,其能量转化情况与图丁中向瓶内打气最终瓶塞弹起的过程相同
D.乙图为做功冲程,其能量转化情况是内能转化为机械能
14.(2024南宁期中)某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30 cm2,一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50 mm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105 Pa,飞轮1 min转动1 800周,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦),下列说法中正确的是( )
A.一个做功冲程中燃气对活塞做的功为135 J
B.汽油机的功率为2 502 W
C.做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2.7×107 N
D.汽油机每秒内完成30个冲程
15.　物理学与工程实践　 为制造压缩空气动力汽车,工程师将装有压缩空气的钢瓶与空气动力发动机连接,该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程,如图所示。发动机对外做功的是 (选填“进气”或“排气”)冲程,此过程中钢瓶内压缩空气的温度 。若该发动机的转速为1 200 r/min,则1 s内发动机对外做功 次。汽车行驶一段路程后,钢瓶内压缩空气的密度 。
进气冲程　 　排气冲程
16.单位质量的气体物质,在体积不变的条件下温度升高1 ℃所吸收的热量称为该气体的定容比热,已知氦气的定容比热为3 100 J/(kg·
℃)。如图所示,质量为0.02 kg的氦气被密封在圆柱形汽缸内,汽缸内氦气气压与外界大气压相同。用力把活塞AB固定,当氦气的温度从20 ℃升高到30 ℃时,氦气吸收的热量是 J。撤去力,氦气推动活塞做功,这一过程的能量转化形式与四冲程汽油机的 冲程相同。
17.(2024福州十九中期中)如图A所示,迅速来回拉动绳子,可以看到塞子被顶出,塞子被顶出过程的能量转化相当于B图中的 (选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)冲程能量转化过程。若B图中的四缸四冲程柴油机中某一缸的各参数如表所示,1 s内该缸对外做功 次,在每个做功冲程里该单缸对外做功 J。
活塞行程 10 cm
转速 3 000 r/min
输出功率 25 kW
效率
C拔高培优　
18.如图为四缸发动机图,其工作原理为:四个汽缸的活塞连在一根曲轴上,并使各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做吸气、压缩和排气工作。有一台四缸发动机,其主要技术指标如下表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和,汽缸工作容积指活塞从汽缸顶部到底部所扫过的容积,又称单缸排量,它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离(即冲程长)。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。则:
排量 2 L
输出功率 120 kW
转速 6 000 r/min
(1)该汽车发动机每分钟对外做功 次,每分钟对外做功 J。 (2)在每个做功冲程里,发动机做功W= J。在做功冲程里,燃气对活塞所做的功可表示为W=PV,式中P表示燃气对活塞的压强,则P=
Pa(1 L=10-3 m3)。 第2章 改变世界的热机
1　热　机
A基础达标　
1.人类最早发明的热机是(A)
A.蒸汽机 B.内燃机
C.喷气发动机 D.火箭发动机
2.(2024无锡)四冲程汽油机的工作循环中,主要将机械能转化为内能的冲程是(B)
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
3.某电影讲述了人类在带着地球去流浪的途中,为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体,将地球推离木星。该过程相当于内燃机的(C)
A.吸气冲程 B.压缩冲程
C.做功冲程 D.排气冲程
4.(2025内江期末)如图所示是四冲程内燃机的一个冲程的示意图,关于该冲程的说法,正确的是(B)
A.该冲程是吸气冲程
B.该冲程中内能转化为机械能
C.该冲程工作过程中,燃气的温度升高
D.该冲程需要靠飞轮转动的能量来完成
5.　物理学与工程实践　 如图所示是学校小制作比赛中的作品——自制蒸汽机,烧瓶瓶口的橡皮塞上插着“”形喷管,喷管的最上端通过球形磁体吸到铁架台上,使烧瓶可以自由转动。当水加热至沸腾,水蒸气从喷嘴喷出,烧瓶开始快速旋转。下列说法正确的是(C)
A.水沸腾时温度不断升高
B.烧瓶向水蒸气喷出的方向转动
C.水蒸气喷出时对喷管做功,内能减少
D.水蒸气推动烧瓶转动相当于内燃机排气冲程
6.(2025自贡一中期末)分析如图所示的内燃机的四个冲程,下列关于它的一个工作循环的四个冲程排序正确的是(D)
A.甲、乙、丙、丁 B.丁、丙、甲、乙
C.丙、丁、乙、甲 D.丙、丁、甲、乙
7.　教材素材改编题　 如图所示是蒸汽机的原理图,当煤或燃油燃烧所释放的热量以　热传递　的方式传给锅炉内的水时,水的内能　增加　;当高温高压的水蒸气进入汽缸推动活塞及其联动结构时,便获得了　机械　能,这说明蒸汽机是通过燃料燃烧获取　内能　并转化为　机械　能的装置。
8.(2025山东模拟)如图是某同学制作的“酒精冲天炮”,使用时首先将少量酒精喷入塑料瓶,接着用热水淋湿瓶子,迅速将瓶子安装在装有电子打火器的发射器前端,随后按动开关引燃酒精蒸气,发现瓶子向下喷气的同时腾空而起。淋湿瓶子过程中瓶内气体的内能　增大　(选填“增大”“减小”或“不变”);瓶内酒精燃烧,瓶子冲出过程的能量转化与汽油机的　做功　冲程相同;瓶子向下喷气升空过程利用了物体间力的作用是　相互　的。
9.(2025遂宁期末)某品牌轿车以60 km/h匀速行驶,汽油机飞轮的转速为1 800 r/min,在1 s内,同一汽缸对外做功　15　次,　压缩　冲程将机械能转化为内能。
10.(2025巴中巴州区期末)一个单缸四冲程内燃机的转速为
3 000 r/min,那么每秒对外做功　25　次,每秒完成　100　个冲程,其中一个工作循环中　做功　冲程不是靠飞轮转动的能量来完成的。
11.(2024无锡一模)在安全情况下,小明用高压打气筒往封闭的空塑料瓶内打入空气,如图所示。随着瓶内气压增加,气体内能增大,这是通过　做功　的方式改变瓶内气体内能。当气压达到一定程度时,瓶盖飞出,这一过程与汽油机　做功　冲程的能量转化情况相同。若一台单缸汽油机,飞轮的转速为1 200 r/min,则该汽油机每秒钟做功　10　次。
12.　教材样板题　 某同学看到爸爸启动汽车时,转速表如图所示。转速表中的示数反映了发动机曲轴每分钟的转动次数。如果汽车用的是四冲程汽油机,请根据图中信息计算此时发动机一个汽缸每分钟完成做功冲程的次数。
答案:由转速表可知此时的转速为0.75×1 000 r/min=750 r/min,由于曲轴转动2周对外做功一次,所以此时发动机一个汽缸每分钟完成做功冲程的次数为375次。
B能力提升　
13.(2024泸州合江县期中)图甲与图乙是四冲程汽油机一个工作循环中的两个冲程,下列判断正确的是(B)
A.甲图为做功冲程,其能量转化情况与图丙中压活塞引燃硝化棉过程相同
B.乙图为压缩冲程,其能量转化情况是机械能转化为内能
C.甲图为压缩冲程,其能量转化情况与图丁中向瓶内打气最终瓶塞弹起的过程相同
D.乙图为做功冲程,其能量转化情况是内能转化为机械能
14.(2024南宁期中)某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30 cm2,一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50 mm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105 Pa,飞轮1 min转动1 800周,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦),下列说法中正确的是(A)
A.一个做功冲程中燃气对活塞做的功为135 J
B.汽油机的功率为2 502 W
C.做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2.7×107 N
D.汽油机每秒内完成30个冲程
15.　物理学与工程实践　 为制造压缩空气动力汽车,工程师将装有压缩空气的钢瓶与空气动力发动机连接,该发动机的一个工作循环分为进气冲程和排气冲程,如图所示。发动机对外做功的是　进气　(选填“进气”或“排气”)冲程,此过程中钢瓶内压缩空气的温度　降低　。若该发动机的转速为1 200 r/min,则1 s内发动机对外做功　20　次。汽车行驶一段路程后,钢瓶内压缩空气的密度　减小　。
进气冲程　 　排气冲程
16.单位质量的气体物质,在体积不变的条件下温度升高1 ℃所吸收的热量称为该气体的定容比热,已知氦气的定容比热为3 100 J/(kg·
℃)。如图所示,质量为0.02 kg的氦气被密封在圆柱形汽缸内,汽缸内氦气气压与外界大气压相同。用力把活塞AB固定,当氦气的温度从20 ℃升高到30 ℃时,氦气吸收的热量是　620　J。撤去力,氦气推动活塞做功,这一过程的能量转化形式与四冲程汽油机的　做功　冲程相同。
17.(2024福州十九中期中)如图A所示,迅速来回拉动绳子,可以看到塞子被顶出,塞子被顶出过程的能量转化相当于B图中的　乙　(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)冲程能量转化过程。若B图中的四缸四冲程柴油机中某一缸的各参数如表所示,1 s内该缸对外做功　25　次,在每个做功冲程里该单缸对外做功　1 000　J。
活塞行程 10 cm
转速 3 000 r/min
输出功率 25 kW
效率
C拔高培优　
18.如图为四缸发动机图,其工作原理为:四个汽缸的活塞连在一根曲轴上,并使各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做吸气、压缩和排气工作。有一台四缸发动机,其主要技术指标如下表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和,汽缸工作容积指活塞从汽缸顶部到底部所扫过的容积,又称单缸排量,它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离(即冲程长)。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。则:
排量 2 L
输出功率 120 kW
转速 6 000 r/min
(1)该汽车发动机每分钟对外做功　12 000　次,每分钟对外做功　7.2×106　J。
(2)在每个做功冲程里,发动机做功W=　600　J。在做功冲程里,燃气对活塞所做的功可表示为W=PV,式中P表示燃气对活塞的压强,则P=
　1.2×106　Pa(1 L=10-3 m3)。

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