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14.2热机课时练习
A组基础训练题
一、单选题
1．下列关于汽油机和柴油机的主要区别，说法正确的是（　　）
A．构造上，汽油机汽缸顶部有喷油嘴，柴油机汽缸顶部有火花塞
B．吸气冲程中，柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物，汽油机吸入汽缸的是空气
C．在压缩冲程末，柴油机的点火方式是点燃式，汽油机的点火方式是压燃式
D．在做功冲程中，柴油机的燃气温度和压强比汽油机里的高
2．如图是四冲程内燃机其中一个冲程的示意图，该冲程的能量转化情况是（　　）
A．化学能转化成内能 B．机械能转化成内能
C．机械能转化成化学能 D．内能转化成机械能
3．如图是内燃机的某个冲程示意图，关于这个冲程下列分析正确的是（　　）
A．此时活塞正向上运动
B．这是吸气冲程
C．此过程中汽缸内温度会升高
D．此过程中内能转化为机械能
4．关于热机，下列说法正确的是（　　）
A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合物吸入汽缸
C．汽油机在做功冲程中，进气门关闭排气门打开
D．汽油机的排气冲程是依靠飞轮的惯性完成的
5．"钻木取火"的发明来源于中国古代的神话传说，自有物理知识蕴含其中，如图所示。钻木取火时能量的转化过程与热机的哪个工作冲程中的能量转化过程相似（　　）

A．吸气冲程 B．压缩冲程
C．做功冲程 D．排气冲程
二、填空题
6．如图所示是 （选填“汽油”或“柴油”）机，在这冲程进气门和排气门都闭合，缸内气体被 。
7．用冷水冷却发动机，是利用水的比热容较 （选填“大”或“小”）的特性。四冲程汽油机的工作过程中 冲程将内能转化为机械能（选填“压缩”或“做功”）。
8．在汽油机的四个冲程中，机械能转化为内能的是 冲程；如图所示汽油机正在进行的是 冲程；在汽油机的一个工作循环中，活塞往复运动 次。
9．建立知识结构是有效学习的科学方法。下图是为部分能量组建的知识结构图，其中①、②、③、④标号处应对应填写的内容分别是： 、 、 、 。
10．在汽油机的一个工作循环中，做功冲程中是将 能转化为 能；某品牌汽车发动机飞轮的转速为2400r/min，则在1s内，柴油机完成 个冲程；对外做功的次数是 。
三、实验题
11．如图，将少许易燃硝化棉放入透明有机玻璃筒内，用活塞将筒口密封住，然后将活塞迅速压下，当活塞压至接近底部时，发现硝化棉起火燃烧。
（1）实验中，根据 现象可知筒内空气的内能增加了。当活塞压下时，筒内空气分子间的斥力 （选填“增大”或“减小”）
（2）该实验证明：用 的方式能改变物体的内能。从能的转化角度分析，上述过程类似于四冲程内燃机工作时的 冲程。
B组能力提升训练题
一、单选题
1．我国电影近年来涌现出大批优秀的作品，科幻大片《流浪地球》就是其中的佼佼者。如图所示，电影中，为帮助地球脱离木星的吸引，主人公点燃了木星上的可燃气体，从而将地球推离木星。其中“点燃木星”将地球推开的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
2．关于四冲程汽油机和柴油机，下列说法错误的是（　　）
A．都是内燃机
B．在吸气冲程吸入汽缸的都是空气
C．柴油机的汽缸顶部是喷油嘴
D．汽油机在压缩冲程末是火花塞点火
3．如图所示，烧瓶内盛少量水。给瓶内打气，当瓶塞跳出时，可以看到瓶内出现白雾。瓶塞跳出的这个过程中下列有关说法正确的是（　　）

A．瓶内气体的内能减小
B．瓶内气体分子热运动加剧
C．瓶内气体通过热传递方式改变了其内能
D．该过程能量转化方式与汽油机压缩冲程相同
4．如图所示，下列工具工作过程中使用热机的是（　　）
A．共享单车 B．战斗机
C．风车 D．皮划艇
5．如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图，其中能使汽车获得动力的冲程是（　　）
A． 吸气冲程 B． 压缩冲程
C． 做功冲程 D． 排气冲程
6．关于汽油机和柴油机描述正确的是（　　）
A．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B．柴油机在吸气冲程中，柴油和空气的混合物进入汽缸
C．做功冲程中，燃料释放的能量100%转化为机械能
D．排气冲程中，废气带走了燃料释放的大部分能量
二、填空题
7．内燃机一个工作循环有四个冲程，四冲程汽油机的汽缸顶部有 （选填“火花塞”或“喷油嘴”）；若某单缸四冲程汽油机每秒对外做功20次，则该汽油机飞轮的转速为 r/min。
8．2022年11月12日搭载天舟五号货运飞船的长征七号遥六运载火箭，在文昌航天发射场准时点火发射，取得圆满成功。火箭发动机 （选填“属于”或“不属于”）热机。火箭在加速升空过程中，火箭外壳会急剧升温，这是通过 方式改变火箭外壳的内能。
9．内燃机的一个工作循环有 个冲程，每个工作循环活塞对外做功 次，曲轴转动 周。如图所示是某内燃机的构造示意图，则该内燃机为 （填“汽油机”或“柴油机”）。

10．如图所示，发动机用循环流动的水进行冷却，是利用水 较大的特性。水箱中装有10kg的水，水温升高，吸收的热量为 J，。发动机工作时， 冲程将内能转化为机械能。

11．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 1s 内对外做功20次，则飞轮转速是 r/min。
12．塑料瓶是一种常见的生活物品，空塑料瓶可以做许多物理小实验。在安全情况下，小明用高压打气筒往封闭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 方式改变瓶内气体内能。当气压达到一定程度时，瓶盖飞出，这一过程与内燃机 冲程的能量转化情况相同；瓶盖飞出的同时，瓶口冒“白雾”，其物态变化是 。

三、实验题
13．如图所示，某同学探究物体对外做功时能量的转化情况。他利用酒精灯给试管和水加热如图（a），当水沸腾后，水蒸气会把瓶塞“冲”出去如图（b），在研究过程中发现，如将瓶塞塞的紧一些，酒精灯对试管和水的加热时间会长一些，瓶塞被“冲”出去的距离会远一些如图（c）。
（1）观察图 （a）和图（b）或图（a）和图（c），在水蒸气把瓶塞“冲”出去的过程中，水蒸气对瓶塞 ，在此过程中，能量的转化情况是 ；
（2）分析比较图（b）和图（c）的实验现象， 可以得出初步结论： 。
14.根据图所示实验回答下列问题。
(1)如图所示，在试管中装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲出。加热时是通过 方式改变水内能的；水蒸气把塞子冲出去过程中的能量转化和四冲程汽油机的 冲程相同；
(2)如图所示，用酒精灯、烧杯、试管、温度计等器材比较水和煤油的吸热情况。试管中的水和食用油的 相同，加热过程中，水和煤油吸收热量的多少是通过 来判断的，煤油的温度升高的多，说明 的比热容大。
四、综合题
15．汽油机与柴油机的异同
相同点：
基本构造和主要部件作用相似：
（1）每个 都一样，有吸气、压缩、做功、排气四个冲程组成；
（2）四个冲程中，只有 对外做功，其余三个冲程靠飞轮惯性完成；
（3）一个工作循环中，活塞往复 ，曲轴转动 ，飞轮转两圈，做功 ；
不同点：
（1）构造不同：汽油机汽缸顶部有 ，而柴油机汽缸顶部有 ；
（2）燃料不同：汽油机燃烧 ，而柴油机燃烧 ；
（3）吸气冲程不同：汽油机吸进 ，柴油机只吸进 ；
（4）点火方式不同：汽油机属 点火，柴油机属 点火。
16．2021年，中国的航天事业令中华儿女为之自豪，请回答下列问题：
（1）图示为“长征五号”运载火箭，它采用了我国新研制的大推力液氧液氢发动机。火箭起飞时，液态氢燃料在燃烧过程中，其热值大小 （选填“变大”、“变小”或“不变”），燃料燃烧时，把燃料的 能转化为内能，产生大量高温高压的燃气，燃气对火箭做功，燃气的内能会 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（2）燃料燃烧后喷出的高温燃气，通过 （选填“热传递”或“做功”）使发射台温度急剧升高，造成破坏。为了避免这种破坏，科学家在发射台下建造了一个巨大的水池，利用水的 较大的特性和水发生物态变化时，会吸收大量的热量来降低发射台的温度；
（3）火箭在加速上升过程中，对于火箭搭载的卫星而言，机械能 （填“守恒”或“不守恒”）；
（4）火箭发动机在没有空气的环境中 （填“能”或“不能”）正常工作。
A组基础训练题
1．D
【详解】A．柴油机和汽油机的结构不同：柴油机的汽缸是喷油嘴，汽油机的顶部有火花塞，故A错误；
B．在吸气冲程，柴油机吸入汽缸的只是空气，汽油机吸入汽缸的是汽油和空气的混合物，故B错误；
C．在做功冲程，汽油机的点火方式是点燃式，柴油机的点火方式是压燃式，故C错误；
D．柴油机的压缩比例更大，柴油机燃气压强比汽油机的更高，故D正确。
故选D。
2．D
【详解】如图，进气门、排气门关闭，火花塞点火，是内燃机的做功冲程，其能量转化是内能转化为机械能，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
3．D
【详解】由图可知，进气门、排气门都关闭，活塞向下运动，为做功冲程，此冲程中，汽缸内的气体膨胀做功，将气体的内能转化为活塞的机械能，汽缸内气体内能减小、温度降低，故ABC错误，D正确。
故选D。
4．D
【详解】A.汽油机汽缸顶部有一个火花塞，柴油机汽缸顶部是一个喷油嘴，故A错误；
B.工作过程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气，故B错误；
C.四冲程汽油机在工作过程中，进、排气门同时关闭的冲程是做功冲程和压缩冲程，故C错误；
D.在四冲程汽油机工作的过程中，做功冲程将内能转化为机械能，产生动力，吸气、压缩和排气这三个冲程是依靠飞轮惯性来完成的，故D正确。
故选D。
5．B
【详解】钻木取火时能量的转化为机械能转化为内能，吸气冲程和排气冲程是利用飞轮的惯性完成的，做功冲程是将内能转为机械能，压缩冲程是将机械能转化为内能，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
6． 汽油 压缩
【详解】[1][2]柴油机和汽油机的构造不同：柴油机顶部有喷油嘴，汽油机顶部有火花塞；由图可知，内燃机顶部有火花塞，是汽油机，两个气门关闭，且活塞向上运动，所以为压缩冲程。
7． 大 做功
【详解】[1]用冷水冷却发动机，是利用水的比热容较大，相同质量的水和其它物质相比，升高相同的温度，可以吸收更多的热量。
[2]四冲程汽油机的工作过程中，在做功冲程，高温高压的燃气体积膨胀，对活塞做功，将燃气的内能转化为活塞的机械能。
8． 压缩 做功 2
【详解】[1][2]在汽油机的工作过程中，压缩冲程是将机械能转化为内能的过程；而图中的冲程，两个气门均关闭，火花塞点火，活塞向下运动，这属于做功冲程。
[3]根据物理常识可知，四冲程汽油机的一个工作循环，飞轮转2圈，活塞往复运动2次，完成4个冲程，对外做功1次。
9． 弹性势能 做功 2 q（或热值）
【详解】[1]势能包括重力势能和弹性势能。
[2]做功和热传递是改变内能的两种方式。
[3]热机的一个工作循环：四个冲程、曲轴/飞轮转2圈、对外做功1次。
[4]燃料燃烧放出的热量。
10． 内 机械 80 20
【详解】[1][2]做功冲程，活塞对外做功，将内能转化为机械能。
[3] [4]某品牌汽车发动机飞轮的转速为
说明飞轮每秒转动40r。柴油机一个工作循环，4个冲程，飞轮转动两圈，对外做功1次，因此在1s内，柴油机完成80个冲程，对外做功20次。
11． 硝化棉起火燃烧 增大 做功 压缩
【详解】（1）[1]将活塞迅速压下，当活塞压至接近底部时，发现硝化棉起火燃烧；硝化棉起火燃烧，说明筒内空气温度升高了、内能增大了。
[2]当活塞压下时，空气分子间的距离减小，同时我们感觉到越往下压缩越费力，这是由于筒内空气分子间斥力增大的缘故。
（2）[3]在下压活塞时，活塞压缩筒内空气做功，机械能转化为内能，筒内空气的内能增大，说明用做功的方式能改变物体的内能。
[4]内燃机在压缩冲程中活塞向上运动，压缩气体对气体做功，将机械能转化为内能；它们的能量转化情况相同，即上述过程类似于四冲程内燃机工作时的压缩冲程。
B组能力提升训练题答案：
1．C
【详解】
“点燃木星”将地球推开，燃料的内能转化为地球机械能，相当于内燃机的做功冲程，故ABD不符合题意，C符合题意。
答案C。
2．B
【详解】A．根据汽油机和柴油机的结构特点可知，它们都属于内燃机；故A正确，不符合题意；
B．柴油机在吸气冲程吸入汽缸的是空气，汽油机在吸气冲程吸入的是空气和汽油的混合物；故B错误，符合题意；
C．汽油机的汽缸顶部是火花塞，柴油机的汽缸顶部是喷油嘴；故C正确，不符合题意；
D．由两种内燃机的点火方式可知，汽油机在压缩冲程末是火花塞点火；故D正确，不符合题意。
故选B。
3．A
【详解】ABC．给瓶内打气，当瓶塞跳起时，气体膨胀对外做功，内能减少，温度降低，分子热运动减慢，通过做功的方式改变内能，故A正确，BC错误；
D．其自身的内能减小，内能转化为机械能，汽油机在做功冲程将内能转化为机械能，该过程能量转化方式与汽油机做功冲程相同，故D错误。
故选A。
4．B
【详解】热机是把内能转化为机械能的装置。
ACD．自行车是消耗人体的化学能转化为自行车的机械能，风车是将风能（机械能）转化为电能，皮划艇消耗的人的化学能，故ACD不符合题意；
B．战斗机的发动机是热机的一种，将内能转化为机械能，故B符合题意。
故选B。
5．C
【详解】在汽油机中只有做功冲程是靠燃气推动活塞做功，使汽车获得动力，其它的三个冲程都是靠惯性完成的，故使汽车获得动力的冲程是做功冲程；
A ．图中：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，故A不符合题意；
B ．图中：两气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，故B不符合题意；
C ．图中：两气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，故C符合题意；
D ．图中：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，故D不符合题意。
故选C。
6．D
【详解】A．汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故A错误；
B．柴油机在吸气冲程中，将空气吸入汽缸（没有吸入柴油），故B错误；
C．在做功冲程中，燃料燃烧释放的内能大部分需要克服摩擦、发生热传递而散失，只有一少部分转化为机械能，故C错误；
D．在排气冲程中，排出的废气温度仍很高，废气带走了燃料释放的大部分能量，故D正确。
故选D。
7． 火花塞 2400
【详解】[1]汽油机和柴油机在构造上的区别是：汽油机顶部有一个火花塞，柴油机顶部有一个喷油嘴。
[2]某单缸四冲程汽油机每秒对外做功20次，活塞经过80冲程，飞轮转40圈，单缸四冲程内燃机飞轮的转速
8． 属于 做功
【详解】[1]火箭发动机利用燃料燃烧获取内能再通过做功的方式转化为机械能，火箭发动机属于热机。
[2]火箭加速上升过程中，火箭外壳与大气摩擦，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，其内能增加，这是通过做功的方式改变改变火箭外壳的内能。
9． 4 1 2 柴油机
【详解】[1][2][3]内燃机的四个冲程为吸气、压缩、做功、排气，一个工作循环中，曲轴转动两周；对外做一次功。
[4]由图可知，该内燃机有喷油嘴，该内燃机为柴油机。
10． 比热容 做功
【详解】[1]由公式知，在质量和升高的温度相同时，与其它液体比较，水的比热容较大，所以吸收的热量最多，冷却效果最好。
[2]水吸收的热量
[3]汽油机的做功冲程中，将内能转化为机械能。
11． C、D 2400
【详解】[1]如图乙，扭转瓶子时，小明施加的外力压缩瓶内的气体，是机械能转化为内能，这一过程与四冲程内燃机的压缩冲程相似；当瓶盖被瓶内的气体冲出时，是瓶内气体对瓶盖做功，内能转化为机械能，这一过程与四冲程内燃机的做功冲程相似，故整个过程与图丙中热机的C、D冲程相似。
[2]如果此汽油机每秒内对外做功20次，则每秒完成20个工作循环，飞轮每秒转40圈，所以，飞轮的转速为2400r/min。
12． 做功 做功 液化
【详解】[1]小明用高压打气筒往封闭空塑料瓶内打入空气，把机械能转化为内能，使瓶内气压增加，气体内能增大，这是做功的发生改变瓶内气体的内能。
[2]当气压达到一定程度时，瓶盖飞出，这是瓶内气体对瓶盖做功，把气体的内能转化为瓶盖的机械能，内燃机的做功冲程中将内能转化为机械能，所以这一过程与内燃机的中国冲程的能量转化情况相同。
[3]瓶盖飞出的同时，瓶内气体对外做功，内能减小，温度降低，瓶口的水蒸气遇冷液化成小水珠。
13． 做功 内能转化为机械能 物体对外做功时，内能越大，转化的机械能越多
【详解】（1）[1][2]在水蒸气把瓶塞“冲”出去的过程中，水蒸气推动瓶塞运动，对瓶塞做功，水蒸气的内能转化为瓶塞的机械能。
（2）[3]图（c）和图（b）相比，将瓶塞塞的紧一些，酒精灯对试管和水的加热时间会长一些，水蒸气具有的内能更大，瓶塞被“冲”出去的距离会远，说明瓶塞获得的机械能变多，则可得出结论，物体对外做功时，内能越大，转化的机械能越多。
14．(1) 热传递 做功
(2) 质量 加热时间 水
【知识点】热传递改变物体的内能、不同物质的吸热本领、热机工作过程中的能量转化
【详解】（1）[1]加热时水吸收热量，温度升高，内能增大，是通过热传递方式改变水的内能。
[2]水蒸气把塞子冲出去过程中水蒸气对塞子做功，内能转化为机械能，能量转化和四冲程汽油机的做功冲程相同。
（2）[1]比较水和煤油的吸热能力的实验中，根据控制变量法，要控制试管中的水和食用油的质量相同。
[2]实验中用同一热源加热，单位时间内水和煤油吸收热量相同，根据转换法，水和煤油吸收热量的多少是通过加热时间来判断的。
[3]加热相同时间，吸收相同热量，煤油的温度升高的多，说明水的比热容大。
15． 工作循环 做功冲程 两次 两圈 一次 火花塞 喷油嘴 汽油 柴油 汽油和空气 空气 点燃式 压燃式
【详解】相同点：
（1）[1]四冲程内燃机，不管汽油机还是柴油机，每个工作循环都一样，有吸气、压缩、做功、排气四个冲程。
（2）[2]四个冲程中，只有做功冲程对外提供动力，将内能转化为机械能，其他三个冲程要靠飞轮的惯性完成。
（3）[3][4][5]四冲程汽油机和柴油机的一个工作循环都有四个冲程，活塞往复两次，曲轴转动两周，对外做功一次。
不同点：
（1）[1][2]构造不同，汽油机汽缸顶端是火花塞，柴油机汽缸顶端是喷油嘴。
（2）[3][4]由构造的不同就决定了它们吸气冲程吸入汽缸的物质不同，汽油机顶部是火花塞，所以吸气冲程吸入的是汽油和空气的混合物，而柴油机顶部是喷油嘴，所以吸气冲程只需吸入空气，柴油由喷油嘴喷出。
（3）[5][6]燃料不同，顾名思义，汽油机的燃料是汽油，柴油机的燃料是柴油。
（4）[7][8]由它们构造上的不同也决定了点火方式的不同，汽油机汽缸顶端有火花塞，点火方式是点燃式；柴油机汽缸顶端没有火花塞，所以点火方式是压燃式。
16． 不变 化学 减小 热传递 比热容 不守恒 能
【详解】（1）[1][2]因为燃料的热值是燃料的特性，与燃料的质量和燃烧程度无关，所以液态氢燃烧的过程中，其热值保持不变；
[3]燃料燃烧过程中，将化学能转化为燃气的内能，又将内能转化为火箭的机械能。
（2）[4]火箭发射时，燃料燃烧后喷出的高温燃气，发射台从高温燃气吸收热量，通过热传递的方式使发射台温度急剧升高；
[5]因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，科学家在发射台下建造了一个巨大的水池，起到对发射台降温的作用。
（3）[6]火箭在发射升空过程中，加速上升，速度增大，动能增大，高度升高，重力势能增大，机械能增大，故机械能不守恒。
（4）[7]火箭发动机的燃料中有助燃剂，在没有空气的环境中仍然能正常工作。
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