14.1热机-2024-2025学年九年级物理全一册同步备课(人教版)

14.1热机参考答案与试题解析一．基础过关（共3小题）1．热机的种类很多，尽管它们在构造上各不相同，但都是把内能转化为机械能的机器，它的工作循环有四个冲程，其中做功冲程完成上述的能量转化。【答案】见试题解答内容【解答】解：汽油机和柴油机都是为了让机械运动，因此都是把内能转化为机械能的机器；汽油机、柴油机的一个工作循环包括：吸气、压缩、做功、排气四个冲程。做功冲程是高温高压的燃气对活塞做功完成的，是将内能转化为机械能的过程。故答案为：机械；做功。2．如图所示为汽油机工作时各冲程的示意图，请按要求填空。（1）甲的进气门关闭，排气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程。（2）乙的进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程。（3）丙的进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，为吸气冲程。（4）丁的进气门关闭，排气门关闭，活塞向下运动，为做功冲程。（5）正常工作顺序为丙、甲、丁、乙。其中丁冲程提供动力对外做功，甲乙丙冲程靠飞轮的惯性完成。（均填序号）（6）将机械能转化为内能的是甲冲程；将内能转化为机械能的是丁冲程。（均填序号）【答案】（1）关闭；关闭；上；压缩；（2）关闭；打开；上；排气；（3）打开；关闭；下；吸气；（4）关闭；关闭；下；做功；（5）丙、甲、丁、乙；丁；甲乙丙；（6）甲；丁。【解答】解：（1）甲图中进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩成高温高压气体，是压缩冲程；（2）乙图中进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程；（3）丙图中进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程；（4）丁图中进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，并通过连杆带动曲轴转动，是做功冲程；（5）正常工作顺序为丙、甲、丁、乙；其中做功冲程提供动力对外做功，其它冲程靠飞轮的惯性完成；（6）压缩冲程将机械能转化为内能；做功冲程将内能转化为机械能。故答案为：（1）关闭；关闭；上；压缩；（2）关闭；打开；上；排气；（3）打开；关闭；下；吸气；（4）关闭；关闭；下；做功；（5）丙、甲、丁、乙；丁；甲乙丙；（6）甲；丁。3．汽油机与柴油机的区别为：（1）吸入物质上：吸气冲程汽油机吸入汽油和空气的混合物，柴油机吸入空气。（2）在压缩冲程中，活塞能把燃料气体混合物的体积或空气的体积压缩得更小，使气体压强更大，温度更高，做功更多，效率更高的是柴油机。（3）汽油机和柴油机在构造上相比，汽油机顶部有一个火花塞，柴油机顶部有一个喷油嘴。【答案】见试题解答内容【解答】解：汽油机在吸气冲程中吸入了汽油和空气的混合气体，在压缩冲程中，机械能转化为内能，内能增大，温度升高，汽油机气缸顶端有个火花塞，此时火花塞喷出电火花，点燃汽油。产生高温高压的燃气推动活塞做功。柴油机在吸气冲程中吸入空气，在压缩冲程中，机械能转化为内能，空气的内能增大，温度升高达到柴油的着火点，柴油机气缸顶端有个喷油嘴，此时喷油嘴喷出雾状的柴油，柴油依靠压缩时内能增大，温度升高，达到柴油着火点而燃烧，点燃方式是压燃式。燃烧产生高温高压的燃气推动活塞做功。柴油机的压缩比例更大，温度更高，做功越多，效率越高。故答案为：（1）汽油和空气的混合物；空气；（2）柴油；（3）火花塞；喷油嘴。二．过关检测（共12小题）4．下列关于汽油机和柴油机的说法，正确的是（）A．柴油机的工作过程分为吸气、压缩、排气三个冲程 B．汽油机和柴油机都属于内燃机 C．汽油机比柴油机笨重 D．汽油机的功率比柴油机大【答案】B【解答】解：A、柴油机的工作过程分为吸气、压缩、做功、排气四个冲程，故A选项错误；B、柴油机和汽油机都属于内燃机，故B选项正确；CD、柴油机一般比较笨重，功率相对较大，常用于配置卡车、大型拖拉机等；汽油机比柴油机较轻巧，常用于小型汽车等，故CD错误。故选：B。5．活塞在汽缸内往复运动时，从汽缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程。多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。这四个冲程的正确排列顺序是（）A．1234 B．3412 C．1324 D．2341【答案】B【解答】解：1图中的两个气阀都关闭，活塞向下运动，所以为做功冲程，是第三冲程；2图中的一个气阀打开，活塞向上运动，所以为排气冲程，是第四冲程；3图中的一个气阀打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，是第一冲程；4图中的两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是第二冲程故排列顺序应该为：3412。故选：B。6．汽油机在压缩冲程中，汽缸中空气的温度、内能和体积的变化情况是（）A．温度升高，内能增加，体积减小 B．温度升高，内能增加，体积增大 C．温度降低，内能减少，体积减小 D．温度降低，内能减少，体积增大【答案】A【解答】解：在压缩冲程中，活塞由下向上运动，压缩汽缸内的混合气体，使其体积减小，活塞对汽缸中的混合气体做功，使混合气体的内能增大，温度升高。故选：A。7．如图所示，甲、乙是两个演示实验的示意图；丙、丁是四冲程汽油机工作过程中的两个冲程示意图。下列说法中，正确的是（）A．丙图所示的是压缩冲程，其工作原理如甲图所示的实验 B．丙图所示的是做功冲程，其工作原理如乙图所示的实验 C．丁图所示的是压缩冲程，其工作原理如乙图所示的实验 D．丁图所示的是做功冲程，其工作原理如甲图所示的实验【答案】D【解答】解：由图甲，向瓶内打气到一定程度后瓶塞弹起，瓶内气体对瓶塞做功，内能转化为机械能；由图乙，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。是将机械能转化为内能的过程。由图丙，气门都关闭，活塞向上运动，所以是汽油机的压缩冲程，机械能转化为内能；由图丁，气门都关闭，活塞向下运动，所以是汽油机的做功冲程，内能转化为机械能。由以上分析可知，D正确。故选：D。8．关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法：①在吸气冲程中，都会吸入空气②在做功冲程中，是机械能转化为内能③只有做功冲程是燃气对外做功④汽油机和柴油机的点火方式相同；以上说法中正确的是（）A．只有①②③ B．只有①③ C．只有②④ D．只有②③④【答案】B【解答】解：①汽油机在吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入的是空气，所以在吸气冲程中，都会吸入空气，故①正确；②在汽油机的做功冲程中，是内能转化为机械能，故②错；③在汽油机的四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，故③正确；④汽油机和柴油机的点火方式不同，汽油机中有火花塞，采用的是点燃式点火；而柴油机是喷油嘴喷出雾状柴油，进行压燃式点火，故④错误。所以只有①③正确。故选：B。9．如图所示，是小普同学跟爷爷学习气功的四个基本动作。由此他联想到热机的四个冲程，以下与吸气冲程最相似的是（）A．鼻孔吸气B．气沉丹田C．排山倒海 D．打完收工【答案】A【解答】解：小普同学跟爷爷学习气功的四个基本动作，鼻孔吸气相当于吸气冲程，气沉丹田相当于压缩冲程，排山倒海时对外做功，相当于做功冲程，打完收工相当于排气冲程；故A符合题意。故选：A。10．世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意，比如：蒸汽机和汽油机，它们工作时，能的转化过程是内能转化为机械能，图中乙（选填“甲”或“乙”）是汽油机的工作原理图。一台四冲程内燃机飞轮转速为3600r/min，在1秒钟内内燃机的活塞做了30次功。【答案】见试题解答内容【解答】解：（1）蒸汽机和汽油机都属于热机，热机是将内能转化为机械能的机器；由图甲可知，燃料燃烧，将燃料的化学能转化为水和水蒸气的内能，从玻璃管口喷出的水蒸气驱动叶轮转动，水蒸气会对叶轮做功，将水蒸气的内能转化为叶轮的机械能；此过程与蒸汽机的工作过程相似，反映了蒸汽机的工作原理。在图乙中，火焰使上方空气温度升高、上升，热空气带动叶轮转动，内能转化为机械能；汽油机在做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞做功，内能转化为机械能；所以图乙反映了汽油机的工作原理。（2）四冲程内燃机飞轮转速为3600r/min＝60r/s，即每秒钟飞轮转60圈；因为飞轮每转2圈，对外做功1次，所以在1秒钟内做功的次数为＝30次。故答案为：内能转化为机械能；乙；30。11．科学家发明了一款单缸六冲程内燃机，它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同，在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压的水蒸气，推动活塞再次做功。据此判断，单缸六冲程内燃机的一个工作循环对外做功2次，为进入下一个工作循环，该内燃机的第六冲程应该是排气冲程。【答案】2；排气【解答】解：在第四冲程结束后，立即向汽缸内喷水，水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动活塞再次做功；单缸六冲程内燃机的一个工作循环对外做功2次；所以为进入下一个工作循环，这款内燃机的第六冲程是排气冲程。故答案为：2；排气。12．“汽车不但要吃油，有时也要喝水”，在汽车内燃机工作的过程中，把内能转化为机械能的是做功冲程。用水冷却发动机是因为水的比热容大，在发动机开始工作后一段时间内，水箱中水的内能会增加（填“增加”或“减少”），这是通过热传递方式来改变内能的。【答案】见试题解答内容【解答】解：汽油机在工作时，在做功冲程中，内能转化为机械能；由公式Q＝cmΔt知，在质量和升高的温度相同时，与其它液体比较，因为水的比热最大，所以吸收的热量最多，冷却效果最好；发动机工作过程中会产生热量，热量传递到水，使水的内能增加。这是通过热传递的方式改变内能的。故答案为：做功；比热容；增加；热传递。13．如图是四冲程汽油机的某个冲程，由图可看出它正处于压缩冲程，该冲程将机械能转化为内能，若该汽油机飞轮的转速是60r/s，则汽油机每秒钟对外做功30次。【答案】见试题解答内容【解答】解：从图中可以看出，两个气门关闭，活塞上行，是压缩冲程，此冲程中，机械能转化为内能；飞轮的转速是60r/s，因为飞轮转动一圈完成两个冲程，所以1s可以完成2×60＝120个冲程，完成四个冲程，对外做功一次，所以1s可以做功30次。故答案为：压缩；内；30。14．如图所示，在试管内装些水，用橡皮塞塞住，加热水至沸腾，将会看到的现象是橡皮塞被冲出，并在管口处看到白雾。此实验能量的转化过程是：燃料的化学能通过燃烧转化为内能，又通过做功，将内能转化为机械能。【答案】见试题解答内容【解答】解：在如图所示的实验中，用酒精灯加热一段时间后，会观察到的现象有：①瓶塞冲出试管；②瓶塞冲出后试管口处出现白雾等。实验中的能量转化过程是：①酒精燃烧放出热量，酒精的化学能转化为水的内能；水吸热沸腾，产生大量水蒸气，气体膨胀对橡皮塞做功，气体的内能转化为橡皮塞的机械能。故答案为：冲出；白雾；化学；内；内；机械。15．如图为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度。蒸汽弹射器的汽缸内充满高温高压的气体，在弹射飞机时，高温高压的气体快速向外推动活塞做功，汽缸内气体的温度降低（升高/不变/降低）；我国最新航母“福建”舰采用更先进的电磁弹射技术，电磁弹射把电能转化成机械能。【答案】做功；降低；电。【解答】解：在弹射飞机时，高温高压的气体快速向外推动活塞，对活塞做功，汽缸内气体的内能减少，温度降低；电磁弹射时，消耗了电能，使飞机获得了机械能，故把电能转化成机械能。故答案为：做功；降低；电。三．能力提升（共1小题）16．图甲为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把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。排量2L输出功率100kW转速3000r/min（1）发动机在做功冲程里，高温高压的气体推动活塞向下运动，对外做功。（2）有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示。图乙为发动机做功冲程的示意图；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上止点到下止点所扫过的容积，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。该发动机在1s内做功105J，单缸排量V＝0.5L。（3）在做功冲程里，气体对活塞所做的功可表示为W＝pV，式中p表示气体对活塞的压强，则p＝2×106Pa．（1L＝10﹣3m3）【答案】见试题解答内