《1热机》同步练习【答案】

《14.1热机》同步练习参考答案与试题解析一．填空题（共18小题）1．热水瓶注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞会跳起来，在这一现象中瓶内气体的内能转化为软木塞的机械能，该能量转化过程与汽油机的做功冲程相同。【解答】解：软木塞会跳起来，机械能增大，这是由于热水瓶内气体膨胀做功造成的，水蒸气的内能转化成瓶塞的机械能；汽油机在做功冲程中，气缸内高温气体膨胀推动活塞做功，内能转化为机械能；故该能量转化过程与汽油机的做功冲程相同。故答案为：做功。2．汽油机的工作有四个冲程，如图所示为做功冲程，在压缩冲程中，活塞压缩气体做功，气体的内能增大，机械能转化为气体的内能。【解答】解：由图可知，进气阀和排气阀都关闭，并且活塞向下运动，所以是做功冲程；在压缩冲程中，活塞压缩气体做功时，将活塞的机械能转化为气体的内能，所以气体的内能增大；故答案为：做功；增大；机械。3．如图所示是四冲程汽油机工作过程中的压缩冲程，在这个冲程中，活塞在气缸中向向上运动，气缸内气体的内能将增大（填“增大“或“减小”）。【解答】解：从图中可以看出：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程。在压缩冲程中，气体体积减小，温度升高，内能增加，机械能转化为内能。故答案为：压缩；向上；增大。4．在四冲程汽油机的一个工作循环中，包含吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。在压缩冲程中，飞轮的机械能转化成了混合燃气的内能。【解答】解：在四冲程汽油机的一个工作循环中，包含吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。压缩冲程中，活塞向上运动，对气缸内的气体压缩，将飞轮的机械能转化成了混合燃气的内能。故答案为：做功；内能。5．如图是汽油机两个冲程的示意图，其中乙图中的冲程为汽车提供了动力。汽油机在吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气（填“空气”或“汽油和空气”）。【解答】解：由图可知，甲图中两个气门都关闭，活塞上行，为压缩冲程，图乙中，两个气门关闭，活塞下行，为做功冲程，为汽车提供动力的冲程是做功冲程，故图乙是正确的；在吸气冲程中汽油机吸入的是汽油和空气的混合物。故答案为：乙；汽油和空气。6．如图甲、乙是课本两个演示实验，与汽油机做功冲程原理相同的是甲图所示的实验。与压缩冲程能量转化情况相同的是乙图所示的实验。设计时，汽缸外有一个水套，用水来冷却汽缸，是因为水的比热容较大。【解答】解：（1）甲图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能；与与汽油机做功冲程原理相同的；乙图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧。是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程；与压缩冲程的原理是相同的；（2）汽车发动机工作时产生大量热量，这些热量如果不迅速转移，就可能损害发动机，因此利用水的比热容大的特点把这些热迅速吸收，使发动机的温度不致升得太高；故答案为：甲；乙；比热容。7．如图所示是某四冲程汽油机工作状态的示意图，由图可以看出，此时它正处在做功冲程，该冲程能量转化的情况是内能转化为机械能。若该汽油机飞轮转速为1800r/min，则它每秒钟对外做功15次。【解答】解：（1）从图中可以看出，火花塞点火和活塞向下移动的特点，可以判断这个冲程是做功冲程，此冲程中，内能转化为机械能。（2）飞轮的转速是1800r/min，所以每秒转动的圈数为30r，因为飞轮转动一圈完成两个冲程，所以1s可以完成2×30＝60个冲程；因为完成四个冲程，对外做功一次，所以1s可以做功15次。故答案为：做功；内能转化为机械能；15。8．人们在冬天常常搓手取暖，这是通过做功（热传递/做功）的方式来改变物体内能。如图所示，是热机工作冲程中的排气冲程。某四冲程汽油机的飞轮转速为6000r/min，则该汽油机1s对外做功50次。【解答】解：（1）人们在冬天常常搓手取暖，是通过搓手将机械能转化为内能，内能增加，温度升高，手暖和，这是通过做功的方式改变手的内能。（2）由图可知，进气门关闭，排气门打开，活塞上行，可以判断此冲程为排气冲程；（3））若飞轮转速是6000r/min＝100r/s，表示每秒飞轮转动100圈，要经过200个冲程，对外做功50次；故答案为：做功；排气；50。9．如图所示是演示点火爆炸的实验装置。按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，看到盒盖飞出，在这个过程中，酒精燃烧产生的燃气的内能转化为盒盖的机械能，图示中四冲程汽油机的的能量转化与上述实验相同的是丙（选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）。【解答】解：（1）当按动电火花发生器的按钮时，酒精燃烧后的燃气对盒盖做功，盖子飞出去，将燃气的内能转化为盒盖的机械能，燃气的内能减小；（2）由图可知，甲中进气门关闭，排气门打开，活塞上行，是排气冲程；乙进气门打开，排气门关闭，活塞下行，为吸气冲程；丙中两个气门关闭，活塞下行，为做功冲程；丁中两个气门关闭，活塞上行，是压缩冲程。其中做功冲程就是利用内能来做功的，将内能转化为机械能，与上述实验的能量转化相同。故答案为：内；机械；丙。10．压缩空气储能是一项全新的储能技术，它将多余电能利用压缩机把空气压缩到密闭容器中，该过程是通过做功方式将能量转化为气体的内能并储存。需要时，使压缩空气膨胀推动机器转动，又将内能转化成机械能，这一过程类似于四冲程汽油机的做功冲程。一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600转/分，该柴油机活塞1s对外做功30次。【解答】解：将多余电能利用压缩机把空气压缩到密闭容器中，压缩气体做功，气体的内能增加，这是通过做功的方式改变物体的内能；需要时，使压缩空气膨胀推动机器转动，内能转化为车的机械能，这一过程类似于四冲程汽油机的做功冲程；已知飞轮转速为3600r/min＝60r/s，因一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次，所以，该柴油机1s对外做功30次。故答案为：做功；机械；做功；30。11．如图是汽油机两个冲程的示意图，其中乙图中的冲程为汽车提供了动力。汽油机在吸气冲程吸入气缸的是汽油和空气（填“空气”或“汽油和空气”）汽车发动机用水来冷却、是利用了水的比热容大的特点。【解答】解：由图可知，甲图中两个气门都关闭，活塞上行，为压缩冲程，图乙中，两个气门关闭，活塞下行，为做功冲程，为汽车提供动力的冲程是做功冲程，故图乙是正确的；在吸气冲程中汽油机吸入的是汽油和空气的混合物；与其它液体相比较，水的比热容最大，在质量和升高的温度相同时，水吸收的热量最多，制冷效果最好。故答案为：乙；汽油和空气；比热容。12．2019年1月3日，我国“嫦娥四号”探测器在月球背面成功着陆，标志着我国探月工程取得了历史性突破。（1）“嫦娥四号”到达月球上方后，使用高热值燃料发动机开始点火工作，该发动机属于（填“属于”或“不属于“）热机。“嫦娥四号”减速落月过程中，其动能不断减小（填“增大”或“减小”），“嫦娥四号“相对于其内部的巡视器是静止（填“运动”或“静止”）的。（2）“嫦娥四号”降落到距月球表面100m时，开始悬停并寻找着陆点。悬停时，“嫦娥四号”发动机的推力为2.5×103N，则“嫦娥四号”的重力为2.5×103N．“嫦娥四号”从100m高竖直降落到月球表面所用的时间为80s，该过程中“嫦娥四号”的平均速度为1.25m/s，重力（忽略其变化）做的功为2.5×105J。【解答】解：（1）“嫦娥四号”到达月球上方后，使用高热值燃料发动机开始点火工作，该发动机将燃料燃烧产生的内能转化为发动机的机械能，是热机；“嫦娥四号”减速落月过程中，质量减小，速度减小，其动能减小；“嫦娥四号“相对于其内部的巡视器没有位置的变化，是静止的；（2）悬停时，“嫦娥四号”处于平衡状态，受到重力和发动机的推力一对平衡力的作用，大小相等，即G＝F＝2.5×103N；从100m高竖直降落到月球表面的平均速度为：v＝＝＝1.25m/s；重力做的功为：W＝Gh＝2.5×103N×100m＝2.5×105J。故答案为：（1）属于；减小；静止；（2）2.5×103；1.25；2.5×105。13．用天燃气烧水，水烧沸腾时，壶盖不断向上跳动，此过程中能量转化与四冲程汽油机的做功冲程的能量转化相同；在标准大气压下用天燃气把3kg的水从20℃加热至刚沸腾时，水吸收了1.008×106J的热量。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]【解答】解：（1）水烧开以后，水蒸气膨胀对壶盖做功，把壶盖顶起来，将水蒸气的内能转化为壶盖的机械能，这与汽油机的做功冲程的能量转化相同，在汽油机的做功冲程中，是将燃气的内能转化为活塞的机械能；（2）在标准大气压下水的沸点为100℃，即水的末温为100℃，水吸收的热量为：Q吸＝c水m水△t＝4.2×103J/（kg•℃）×3kg×（100℃﹣20℃）＝1.008×106J。故答案为：做功；1.008×106。14．如图所示的是四冲程汽油机工作过程的压缩冲程，在这个冲程中，活塞向上运动，该冲程将机械能转化为内能。【解答】解：由图可知，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，压缩冲程中机械能转化为内能。故答案为：压缩；上；机械；内。15．如图所示是四冲程汽油机工作时的压缩冲程，此过程中通过做功方式使汽缸内燃料混合物的内能增大（选填“增大”或“减小”）。【解答】解：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。故答案为：做功；增大。16．在如图所示的四幅图中，甲、乙两个演示示意图：丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图。与热机工作原理相同的是乙图所示的演示实验：汽油机利用内能来做功的冲程是丙图。【解答】解：（1）甲图，用力将活塞压下，活塞对瓶内空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧；这是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程。乙图，对试管中的水加热，使试管中水的内能增大，水蒸气体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能；热机就是把内能转化为机械能的机器，故与热机工作原理相同的是乙图所示的演示实验。（2）丙图，两气门都关闭，火花塞点火，高温高压的燃气推动活塞下行，利用内能来对外做功，是做功冲程；丁图，两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是汽油机的压缩冲程。故答案为：乙；丙。17．菲菲家的下水道堵了，爸爸用固体疏通剂进行疏通。具体操作是，先将适量的疏通剂倒入下水道，再缓慢加入清水，疏通剂与水发生化学反应生成高温高压气体，通过高温高压气体的膨胀将管道疏通。在疏通剂与水的化学反应过程中，能量的转化情况是化学能转化为内能，高压气体疏通管道的过程相当于四冲程汽油机的做功冲程。【解答】解：疏通剂与水发生化学反应生成高温高压气体，此时温度升高，内能增加，是化学能转化为内能；高压气体疏通管道最后通过高温高压气体的膨胀将管道疏通，该过程是内能