2021学年四 热机课时练习

10.4热机同步练习北师大版初中物理九年级全一册

一、单选题（本大题共10小题，共20.0分）

1. 如图是汽油机工作的四个冲程，其中表示排气冲程的是．

A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁

2. 汽油机吸气冲程吸入汽缸内的物质是．

A. 柴油 B. 汽油和空气 C. 汽油 D. 空气

3. 一个四冲程内燃机飞轮的转速是，则此内燃机每秒钟做功的次数和完成的冲程数是．

A. 10次，完成40个冲程 B. 20次，完成40个冲程
C. 10次，完成20个冲程 D. 20次，完成20个冲程

4. 关于热机的效率，以下说法中正确的是．

A. 热机做的有用功越多，效率就一定越高
B. 热机的功率大，效率就一定高
C. 热机单位时间里耗费的燃料少，热机的效率就一定高
D. 以上说法都不对

5. 如图所示，水沸腾后会将软木塞冲开，其能量转化情况和四冲程内燃机的哪一个工作冲程相似？．

A. 吸气冲程
B. 压缩冲程
C. 做功冲程
D. 排气冲程

6. 汽油机压缩冲程中，汽缸中空气的温度、压强、体积的变化情况是．

A. 温度升高，压强减小，体积增大 B. 温度降低，压强减小，体积减小
C. 温度升高，压强增大，体积减小 D. 温度降低，压强减小，体积增大

7. 关于汽油机和柴油机的不同，下列说法中错误的是．

A. 在吸气冲程中，汽油机吸入的物质是汽油和空气的混合物，柴油机吸入的物质是空气
B. 汽油机是利用火花塞产生电火花，使燃料燃烧，柴油机喷出雾状柴油遇到热空气立即燃烧
C. 在做功冲程中，柴油机产生的燃气的压强和温度比汽油机产生的燃气的压强和温度高
D. 柴油机的效率比汽油机高是因为柴油机的功率大

8. 以下不属于热机的是．

A. 汽车 B. 轮船 C. 自行车 D. 飞机

9. 随着人们的生活水平的提高，汽车走进千家万户．关于小汽车涉及的知识，下列说法正确的是．

A. 用甘油做发动机的冷却剂
B. 发动机做功冲程将内能转化为机械能
C. 精心保养可使发动机的效率达到
D. 排出的尾气对环境没有任何污染

10. 下列关于汽油机的说法正确的是

A. 汽油机上的火花塞坏的时候，可以用柴油机的喷油嘴代替
B. 汽油机和柴油机可以达到相同的功率
C. 汽油机中的燃料完全可以用柴油来代替
D. 汽油机与柴油机除了所用燃料之外，其余没有区别

二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）

11. 如图是汽油机模型，正在进行的是          冲程，该冲程将          能转化为          能．
    
     

12. 热机就是把燃料燃烧时放出的          能转化成          能的机器，四冲程汽油机在一个工作循环中，只有          冲程实现这种能的转化，其他三个辅助冲程是靠飞轮的          来完成的．
13. 有一台单缸四冲程柴油机的飞轮转速是。那么该柴油机每秒完成          个冲程，做功          次。除做功冲程外，其他三个冲程的完成都是依靠飞轮的          。
14. 小明家买了辆家用轿车，小明很喜欢。一天，当爸爸检查发动机时，发现发动机上有火花塞，据此可以判断这台发动机是          油机，如图所示是          冲程。
    
    
     

三、作图题（本大题共2小题，共4.0分）

15. 如图所示，图甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中画出了吸气冲程中活塞与曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况。请在图乙中，画出压缩冲程中活塞运动的方向用“”或“”表示和进气门、排气门的开闭情况。

16. 根据图a内燃机的四冲程中吸气冲程的示意图，在图b画出存在着化学能转化为机械能的冲程。

四、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）

17. 如图所示，用酒精灯给试管内水加热至一定程度，发现试管口木塞会被推出。
    酒精燃烧过程中能量的转化情况是______。
    酒精灯给水加热是通过______方式使水的内能增加；木塞被推出后水蒸气的内能______选填“增大”“减小”或“不变”。
    水蒸气将木塞推出的过程与内燃机______冲程的原理相同；在内燃机能量损失中，______带走的能量最多。
18. 现代生活越来越离不开热机，因此全面了解和认清热机的结构和工作过程对我们的生活至关重要，请你完成下面围绕“热机”展开的一些问题：
    如图所示是热机完成一个工作循环及相应主要能量转化情况的流程图1，请你补充完整。
    
    如图2所示，在试管中装些水，用橡皮塞塞住，加热使水沸腾后，水蒸气把橡皮塞冲出的过程中是______能转化为______能，图中情景可用来演示四冲程汽油机工作过程中的______冲程。
    单缸四冲程汽油机工作时，有些冲程是辅助冲程，要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成，只有一个冲程不用靠飞轮的惯性来完成，这个冲程是______冲程。
    我们发现热机工作时，一般要在气缸的外面安装一个水箱用来降低气缸的温度，是利用水______的特性，这是采用______的方式来减小气缸的内能。

五、计算题（本大题共2小题，共16.0分）

19. 若某型号单缸四冲程汽油机的活塞冲程长度为，某种工作状态下做功冲程燃气的平均压力为，其曲轴以2400次分钟作往复运动求：
    汽油机在此工作状态下，对外做的一次功的大小。
    汽油机在此工作状态下，1min内做功的功率。
    如果此工作状态下每分钟消耗40g汽油，那么汽油机把内能转化为机械能的效率。汽油、不计摩擦，结果保留两位有效数字
    
    
    
    
    
    
     
20. 某品牌小汽车的“经济耗油量”是指，这辆汽车以的速度行驶100km，消耗汽油8L，【已知，】如下表为此小汽车的相关数据。
    汽车上的散热器用水作为冷却剂，当水箱装满水，水温升高时，需要吸收的热量为多少？
    该汽车在经济耗油量下沿直线匀速行驶50km，汽车的效率为，求汽车消耗多少升汽油以及此时汽车的实际功率。

六、综合题（本大题共1小题，共10.0分）

21. 发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质，现代汽车主要分汽油与柴油两类发动机，其中汽油发动机提供动力的是内燃机的汽缸。若某台以汽油为燃料的汽车，发动机内有4个汽缸，其相关数据如表所示：
     

汽车以的速度匀速运动时发动机输出功率最大，则1min内有用功为______ J；牵引力为______N。
如图1所示，汽车内燃机一个工作循环包括4个冲程，一个汽缸的一个正常工作循环中四个冲程的顺序是______对甲、乙、丙、丁重新排序；图______所示冲程内燃机给汽车提供动力。
在挑选汽车时，发动机汽油机效率的高低是区分汽车优劣的重要指标之一。如图2所示为发动机的能量流向图，这个发动机的效率是______。

答案和解析

1.【答案】C
 

【解析】两个气门都关闭，活塞向上运动，压缩汽缸内气体做功，是压缩冲程，故A错误；
进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，燃料和空气混合物进入汽缸，是吸气冲程，故B错误；
进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，汽缸内气体排出，是排气冲程，故C正确；
两个气门都关闭，活塞向下运动，燃气推动活塞做功，是做功冲程，故D错误．
 

2.【答案】B
 

【解析】四冲程汽油机的吸气冲程吸入汽缸的气体是汽油和空气的混合物
 

3.【答案】A
 

【解析】该内燃机每秒钟飞轮转20转，飞轮每转动两周做功一次，而每做一次功需要经过4个冲程．
 

4.【答案】D
 

【解析】热机效率是用来做有用功的那部分能量和燃料完全燃烧放出的热量之比．热机做的有用功多，但消耗的燃料完全燃烧所放出的热量没有确定，就无法比较热机的效率高低，故A错误．
热机的功率大，只表示单位时间内做的有用功多，热机在单位时间里所消耗燃料完全燃烧所放出的热量没有确定，也无法判断热机效率的高低，故B错误．
热机单位时间里消耗的燃料少，在热机功率没有确定的情况下，无法确定单位时间里热机所做的有用功的多少，因而无法判断热机的效率高低，故C错误，故选D．
 

5.【答案】C
 

【解析】略
 

6.【答案】C
 

【解析】略
 

7.【答案】D
 

【解析】略
 

8.【答案】C
 

【解析】略
 

9.【答案】B
 

【解析】因为水的比热容大，用水做发动机的冷却剂，而不是用甘油做发动机的冷却剂，A错误；
发动机做功冲程将内能转化为机械能，B正确；
精心保养也不可能使发动机的效率达到，C错误；
发动机排出的尾气含有有害气体、灰尘等，对环境会造成污染，D错误．
 

10.【答案】B
 

【解析】略
 

11.【答案】压缩

机械

内

【解析】由图可知，此时两气门均关闭，活塞由下向上运动，是压缩冲程，将机械能转化为内能．
 

12.【答案】内

机械

做功

惯性

【解析】略
 

13.【答案】40

10

惯性 

【解析】单缸四冲程柴油机的飞轮转速是，即飞轮转，因为飞轮转，完成4个冲程，做功1次，活塞往复运动2次，所以，飞轮转，完成40个冲程，做功10次。除做功冲程以外的其他冲程是依靠飞轮的惯性来完成。
 

14.【答案】汽

吸气

【解析】略
 

15.【答案】解：
在内燃机的压缩冲程中，两个气门都关闭，活塞向上运动；如下图所示：

 

【解析】四冲程内燃机一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，压缩冲程，两个气门都关闭，活塞向上运动。
熟悉每个冲程的特征是作图的关键；本题的难点是准确作图。
 

16.【答案】解：
在内燃机的做功冲程中，进气门、排气门都关闭，燃料燃烧，气缸内的气体膨胀做功，推动活塞向下运动，此冲程燃料的化学能转化为内能，然后内能再转化为活塞的机械能，如图所示：

 

【解析】四冲程内燃机一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，吸气冲程，进气门打开，排气门关闭；压缩冲程，两个气门都关闭，活塞向上运动；做功冲程，两个气门都关闭，活塞向下运动；排气冲程，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动；
在压缩冲程中，压缩气体做功，将机械能转化为内能；在做功冲程中，气体膨胀做功，将内能转化为机械能。
本题考查了内燃机四冲程的判断以及能量转化，明确四冲程的特点是关键。
 

17.【答案】化学能转化为内能  热传递  减小  做功  废气
 

【解析】解：酒精灯燃烧过程将化学能转化为内能；
用酒精灯加热水的过程中，水从酒精灯火焰吸收热量，是通过热传递的方式使水的内能增加的；
软木塞冲出试管口时，水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能转化为软木塞的机械能，则水蒸气内能变小；
木塞被推出时，水蒸气对木塞做功，水蒸气的内能转化为木塞的机械能，与内燃机做功冲程的原理相同；
热机的各种损失中，废气带走的能量最多。
故答案为：化学能转化为内能；热传递；减小；做功；废气。
燃料的燃烧都是将化学能转化为内能；
用酒精灯给水加热的过程中，酒精燃烧释放的内能用来加热水，属于热传递改变物体的内能；
做功可以改变物体内能，气体对外做功时，气体的内能转化为机械能，气体内能减少；当外界对气体做功时，机械能转化为内能，气体内能增加；
汽油机的做功冲程中，将燃气的内能转化为活塞运动的机械能；
在热机的各种能量损失中，废气的温度很高，带走的能量最多。
本题考查了做功与热传递改变内能以及有关热机的知识，难度不大。
 

18.【答案】内  机械  做功  做功  比热容大  热传递
 

【解析】解：内燃机的四个冲程是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；做功冲程高温高压的燃气推动活塞对活塞做功，将内能转化为机械能。
当加热试管到一定程度时，水蒸气的内能足够大会将塞子冲出，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能；此过程的能量转化关系是内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程类似；
在内燃机的做功冲程中，燃气的内能转化为活塞的机械能，而吸气冲程、压缩冲程、排气冲程都是靠飞轮的惯性完成的；
气缸外面被水包围，这样汽缸和水之间就有温度差，通过热传递的方式使热量从高温的汽缸传向低温的水，汽缸内能就会减小；因为水的比热容相对较大，所以在质量相同的情况下可以吸收更多的热量；
故答案为：做功；机械能；内；机械；做功；做功；比热容大；热传递。
内燃机的四个冲程及能量转化情况；四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；
压缩冲程活塞压缩燃料混合物做功，将机械能转化为内能；做功冲程高温高压的燃气推动活塞对活塞做功，将内能转化为机械能。
木塞冲出过程也是水蒸气的内能转化为塞子机械能的过程，水蒸气的内能会减小，温度降低；在内燃机的做功冲程中，能量转化关系是内能转化为机械能。
内燃机的工作过程：在一个工作循环中有四个冲程，活塞往复运动两次，曲轴和飞轮转动两周，只有在做功冲程中使机车获得动力，其它三个冲程均为辅助冲程，依靠惯性完成。
发生热传递的条件是物体之间有温度差，热量会从高温物体传向低温物体。比热容是表示物体吸热或放热本领的物理量。
此题综合考查了热机的四个冲程及能量转化形式、水的比热容大特点的应用、热机效率的计算等知识，涉及知识点较多，考查比较全面，要熟练掌握。
 

19.【答案】解：汽油机对外做功一次所做的功：
汽油机一分钟做的功：
汽油机做功的功率：
燃料燃烧一分钟获得的内能：
不计摩擦，汽油机把内能转化为机械能的效率：
。
答：汽油机在此工作状态下，对外做的一次功的大小为460J；
汽油机在此工作状态下，1min内做功的功率是9200W；
汽油机把内能转化为机械能的效率为。
 

【解析】活塞是靠高温高压的燃气做功的，活塞一次做功就等于燃气对活塞的压力和活塞冲程长度的乘积，
要求汽油机的功率，用汽油机1min做的功除以时间，活塞1min往复运动2400次，活塞往复运动两次，对外做功一次，求出1min对外做功的次数。
求出做功一次所做的功乘以次数，就是1min做的功，再除以时间就是功率。
求出燃料燃烧时得到的内能，用得出，再求出每分钟转化的机械能即一分钟做的功，用机械能除以内能得出效率。
此题是一道学科综合题，考查了功、功率、效率的计算，但我们只要认真分析，一步一步来就一定可以得出正确的结果。
 

20.【答案】解：当水箱装满水，水的体积，
由可得，水的质量：
，
水吸收的热量：
；
在经济耗油量下沿直线匀速行驶50km实际用油：
；
4L汽油完全燃烧放出热量：
，
汽车所做的功：
，
由可得，汽车行驶的时间：
，
则汽车的实际功率：
。
答：水需要吸收的热量为；
汽车消耗4L汽油；此时汽车的功率为。
 

【解析】先根据密度公式求出水的质量，然后利用公式计算水吸收的热量；
该汽车在经济耗油量下沿直线匀速行驶50km，即汽车以的速度行驶50km，求出实际消耗汽油的体积；利用求完全燃烧汽油放出的热量，利用效率公式求出汽车做的功，利用速度公式求所用时间，再利用求出汽车的功率。
本题为力学和热学综合题，考查了速度公式、密度公式、吸热公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式、功率公式的应用，要求认真审题，从中获取相关信息，灵活应用相关信息。
 

21.【答案】  2700  乙、甲、丁、丙  丁 
 

【解析】解：功率，
汽车以速度匀速运动时，1min中内做的有用功：
；
汽车的速度为：，
根据知牵引力为：
；
甲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；
乙中的一个气阀打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，是第一冲程；
丙中的一个气阀打开，活塞向上运动，所以为排气冲程，是第四冲程；
丁中的两个气阀都关闭，活塞下运动，所以为做功冲程，是第三冲程；
故排序为：乙甲丁丙。其中做功冲程给内燃机汽车提供动力。
由图知总能量为：
，
发动机的效率为：
。
故答案为：；2700；乙、甲、丁、丙；丁；。
由表格数据可知，发动机的最大输出功率，根据求出1min内做有用功；根据算出牵引力；
内燃机的四个冲程：吸气、压缩、做功、排气冲程，且活塞向下运动的冲程是做功冲程，内燃机给汽车提供动力；压缩冲程中机械能转化为内能；
根据算出发动机的效率。
本题考查功率、效率的计算，考查面比较广，关键是公式及其变形的应用，最容易出错的是物理量的单位和单位的换算。