第1节 热机（分层作业）-2022-2023学年九年级物理全一册通关讲义（人教版）（解析版）

第1节热机[基础达标练]知识点1热机1．下列四种交通工具，不用热机作为动力机械的是（）A．自行车 B．轮船 C．卡车 D．飞机【答案】A【解析】分析

热机是利用了燃料燃烧时化学能转化为内能，产生高温高压的燃气，推动活塞做功，将内能转化为机械能．解答

解：自行车是消耗人的生物质能，转化为自行车的机械能；轮船、卡车、飞机工作时都要使用化石能源作燃料，燃料燃烧时将内能转化为机械能驱使它们运动，所以它们都是使用热机工作的．

故选A．【点评】

本题考查了热机和自行车在生活中的使用，对这些机械的能量转化要了解．2.我国于2019年5月17日在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭，成功发射一颗北斗导航卫星。如图5所示，长征三号丙运载火箭升空时，燃料燃烧后通过做功，把_____能转化为_____能。【答案】内、机械【解析】燃料燃烧后做功使火箭升空，是内能转化为机械能，因为火箭升空，不仅高度升高，且速度增加，因此填写机械能比较合理。3.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 。图中 是汽油机的工作原理图。【答案】内能转化为机械能乙【解析】蒸汽机和汽油机都属于热机，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，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，与汽油机的工作原理相同。4．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__________，并在管口处看到。此实验能量的转化过程：燃料的____________能通过燃烧转化为______能，又通过做功，将______能转化为________能。利用内能做功的原理，可以制成________。【答案】冲出；白雾；化学；内；内；机械热机。【解析】分析

做功可以改变物体的内能：对物体做功，物体的内能增加，例如克服摩擦做功、压缩气体做功等；物体对外做功内能会减少，例如气体膨胀做功，物体的内能减小，转化为机械能．

了解实验中的现象及能量转化，再逐一进行解答．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．利用内能做功的原理，可以制成热机。故答案为：冲出；白雾；化学；内；内；机械；热机．【点评】了解在本实验过程中是如何通过做功来改变物体内能的，知道相关的现象并能用热学的知识做出解释，是解答的关键．知识点2汽油机5．如图所示，用电火花发生器点燃塑料盒内的酒精气体，能将盒盖喷出很远，此过程中的能量转化方式与汽油机的哪一个冲程相似？（）A．压缩冲程 B．吸气冲程 C．排气冲程 D．做功冲程【答案】D【解析】按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去，这是因为酒精燃烧产生的燃气对外做功，消耗燃气的内能，变成盒盖的机械能，故是将内能转化为机械能的过程；四冲程热机中的做功冲程就是利用内能来做功的冲程，将内能转化为机械能。6．如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（）A．压缩冲程，将化学能转化成内能 B．压缩冲程，将机械能转化成内能 C．做功冲程，将内能转化成机械能 D．做功冲程，将机械能转化成内能【答案】B【解析】解决此题要结合内燃机的做功冲程特点和原理进行分析解答，知道做功冲程中的能量转化。图中的气门关闭，活塞上行，这是压缩冲程的特点；在压缩冲程中，能量转化关系是将机械能转化成内能。7．如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，不是靠飞轮惯性完成的冲程是（）ABCDABCD【答案】B【解析】解：在汽油机的四个冲程中只有做功冲程对外做功，其他三个冲程都是靠飞轮的惯性完成的。A图：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，不符合题意；B图：两气门都关闭，活塞向下运行，火花塞点火，气缸容积增大，是做功冲程，符合题意；C图：两气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，不符合题意；D图：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，不符合题意。8．图中单缸四冲程汽油机正处在冲程。若该汽油机转速为1800r/min，则它每秒钟完成个冲程。用水循环带走汽油机产生的热量，这是利用了水的较大的特性。【答案】排气60比热容【解析】活塞向上运动，一个气门打开，说明此时处于排气冲程；1800r/min说明飞轮每秒转30r，而汽油机1个工作循环，完成四个冲程，飞轮转2转，对外做功1次，所以汽油机每秒钟完成15个工作循环，对外做功15次，完成60个冲程；汽车的散热器可用水做冷却剂，是因为水的比热容比较大。知识点3柴油机9.关于热机，下列说法正确的是（）A．四冲程汽油机在工作过程中，进气门和排气门同时关闭的冲程是压缩冲程和做功冲程B．热机做功冲程中把机械能转化为内能C．柴油机上安装一个笨重的飞轮，是为了提高它的功率D．柴油机的功率比汽油机的高【答案】A【解析】试题分析：内燃机的工作过程见下表，可知A对B错；进气门排气门活塞运动方向曲轴转动能量转化吸气冲程开关由上到下半周\压缩冲程关关由下到上半周机械能转化成内能做功冲程关关由上到下半周内能转化成机械能排气冲程关开由下到上半周\柴油机上的飞轮质量大，惯性大，有利于完成排气、吸气、压缩三个辅助冲程，C错；柴油机的功率高，是因为柴油机在吸气冲程吸入的是纯空气，所以在压缩冲程，可以把空气压缩的体积更小，压强更大，温度更高，D错。【考点】热机10．柴油机压缩冲程中，随着活塞的运动，气缸内空气密度不断________（选填：“增大”“减压缩小”或“不变”），这时活塞的机械能转化为被压缩空气的________能，使其温度更高、压强更大。【答案】增大；内【解析】柴油机冲程中，随着活塞的运动，外界对气缸内气体做功，气缸内空气体积减小，密度不断增大，这时活塞的机械能转化为被压缩空气的内能，使其温度更高、压强更大。11．将下表中汽油机和柴油机的不同点填写完整。汽油机柴油机构造________喷油嘴吸入物质汽油和空气的混合物________点火方式________压燃式【答案】火花塞点燃式12．质量为1×104t的轮船静止在水面上时，受到的浮力是N，排开水的体积是m3。轮船利用柴油机的冲程获得机械能。当轮船以36km/h的速度匀速行驶时，柴油机的输出功率是2×106W，则轮船受到的牵引力是N（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）。【答案】1×1081×104做功2×105【解析】根据二力平衡原理，漂浮在液面上的物体所受到的浮力与物体自身的重力相等，F浮＝G＝mg＝1×107kg×10N/kg=1×108N；V排=eq\f(F浮,ρ水g)=eq\f(1×108N,1.0×103kg/m×10N/kg3)=1×104m3；内燃机中只有做功冲程把内能转化为机械能；v＝36km/h＝10m/s，由公式P＝eq\f(W,t)＝Fv得：F＝eq\f(P,v)＝eq\f(2×106W,10m/s)＝2×105N。[能力提升练]13．一种用于轻型低速飞机的活塞式航空发动机，它有多个气缸，气缸工作时经历进气、压缩、膨胀、排气四个过程，在这四个过程中，能为飞机提供动力的是（）A．进气 B．压缩 C．膨胀 D．排气【答案】C【解析】内燃机工作时，提供动力的冲程是做功冲程，即气缸工作时经历进气、压缩、膨胀、排气四个过程中的膨胀过程，能为飞机提供动力。14．如图所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团硝化棉，把活塞迅速压下去，看到棉花燃烧起来，活塞被向上顶起。关于这个过程说法正确的是（）A．活塞对棉花做功，使棉花温度升高 B．缓慢压下活塞也能看到同样的实验现象 C．压下活塞的过程中是内能转化为机械能 D．活塞被向上顶起相当于内燃机的做功冲程【答案】D【解析】改变内能的方式有两种，即做功和热传递；对物体做功，物体的内能会增加，物体对外做功，其内能会减小。AC、把活塞迅速压下去，此时活塞对筒内的空气做功，空气的内能变大，温度升高，是机械能转化为内能，空气和棉花之间发生热传递，使得棉花的温度升高，故AC错误，B、缓慢压下活塞，由于存在热损失，在慢慢下压的过程中，空气的内能增加的较小，温度升的不高，达不到棉花的燃点，棉花不会燃烧，故B错误；D、活塞被向上顶起是因为筒内的空气推动活塞做功，内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程相同，故D正确。15．2019年春节期间热映的《流浪地球》被誉为开启了中国科幻电影元年。这部电影讲述了多年以后太阳急速衰老膨胀，无法再给地球提供能量，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，逃离太阳系的故事。其中“点燃木星”将地球推开相当于内燃机的（）A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程【答案】C【解析】“点燃木星”将地球推开，将内能转化为机械能，相当于内燃机的做功冲程。A．吸气冲程，无能量转化；B．压缩冲程，机械能转化为内能；C．做功冲程，内能转化为机械能；D．排气冲程，无能量转化。16.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、高压水蒸气，推动活塞再次做功，这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能，提高了热机的效率．以下关于该内燃机的说法正确的是（）A．气缸内水蒸气做功后温度升高B．这款内燃机的第六个冲程是排气冲程C．这款内燃机的第五个冲程是压缩冲程D．在压缩冲程是内能转化成机械能【答案】B【解析】分析：单缸六冲程内燃机一个工作循环，6个冲程，燃气对外做功2次，据此分析回答．解答：解：A、在做功冲程中，高温气体迅速膨胀对活塞做功，气体的内能减小，温度降低；故A错误；B、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B正确；C、这款内燃机的第五个冲程是第二次对外做功，是做功冲程，故C错误；D、在压缩冲程中，将机械能转化为内能；故D错误．故选B．【点评】本题考查了改变内燃机六个冲程的工作过程，重点是理解新型内燃机一个工作循环，6个冲程，燃气对外做功2次．17.如图所示是内燃机某一冲程的示意图，其中喷油嘴正在喷油，由图可知：（1）这种内燃机是（选填“汽油机”或“柴油机”）；（2）它在吸气冲程吸入的物质是（选填“空气”或“汽油”或“柴油”或“空气和汽油的混合物”）；（3）图中内燃机处在冲程；该冲程中其能量转化是把能转化为能；（4）若此内燃机转速为50r/s（即每秒飞轮转50转），那么，它正常工作时，每秒钟对外做功次。【答案】（1）柴油机；（2）空气；（3）做功；内；机械；（4）25．【解析】分析：利用下列知识分析回答：①柴油机和汽油机的主要区别是：柴油机的顶端是喷油嘴，而汽油机的顶端是火花塞；在吸气冲程中柴油机吸入的是空气，汽油机吸入的是汽油和空气的混合物；②判断冲程可以看气阀门的开关情况和活塞运动情况，有能量转化的是两个冲程（压缩冲程、做功冲程）；③四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次．解答：解：（1）由题知，内燃机的顶端是喷油嘴，所以该内燃机是柴油机；（2）在柴油机的吸气冲程中吸入的是空气；（3）图中的气门闭合、燃料燃烧做功，活塞下移，是做功冲程；该冲程中，燃气膨胀做功，将内能转化为机械能；（4）此内燃机转速为50r/s，即每秒飞轮转50转，每秒可完成25个工作循环，100个冲程，对外做功25次．故答案为：（1）柴油机；（2）空气；（3）做功；内；机械；（4）25．【点评】本题是关于内燃机的综合题目，能否知道汽油机和柴油机的区别、四个冲程的特点及压缩和做功冲程的特点是解决此类问题的关键．[高频考题实战练]18．（2021·浙江宁波市·中考真题）在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（）A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程【答案】C【解析】将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机使放电针放电，电火花将汽油点燃，汽油燃烧产生高温高压燃气对软木塞做功，将燃气的内能转化为软木塞的机械能，所以软木塞