九年级物理全一册举一反三系列专题14.1热机【四大题型】(人教版)(原卷版+解析)

这是一份九年级物理全一册举一反三系列专题14.1热机【四大题型】(人教版)(原卷版+解析)，共17页。

TOC \ "1-3" \t "正文,1" \h
\l "_Tc1161" 【题型1 热机工作过程中的能量转化】
\l "_Tc25206" 【题型2 汽油机的构造与工作过程】
\l "_Tc9103" 【题型3 柴油机的构造与工作过程】
【题型4 综合实验与探究】
【知识点1 热机工作过程中的能量转化】
吸气冲程、排气冲程没有能量转化，压缩冲程机械能转化为内能，做功冲程内能转化为机械能。
【题型1 热机工作过程中的能量转化】
【例1】（2022·内蒙古赤峰·中考真题）汽油机的四个冲程中，哪个冲程存在着化学能转化为内能的过程（ ）
A．B．C．D．
【变式1-1】（2022·江苏连云港·中考真题）关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（ ）
A．0℃的冰块内能为0B．温度高的物体含有的热量多
C．汽油机做功冲程气缸内燃气的内能增加D．两个发生热传递的物体之间一定存在温度差
【变式1-2】（2022·云南·中考真题）关于图所示的热现象，说法正确的是（ ）
A．图甲中炙热的铁水具有内能，冰冷的冰块没有内能
B．图乙中冬天搓手取暖是将内能转化为机械能
C．图丙中用湿毛巾冷敷降温是通过热传递的方式减小人体的内能
D．图丁中能量转化与汽油机做功冲程能量转化都是机械能转化为内能
【变式1-3】（2022·四川自贡·中考真题）关于能量守恒定律，下列说法正确的是（ ）
A．能量可以凭空消失
B．能量可以凭空产生
C．能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变
D．热机在工作的过程中不遵循能量守恒定律
【知识点2 汽油机的构造与工作过程】
汽油机点燃式，柴油机压燃式。汽油机火花塞，柴油机喷油嘴。
【题型2 汽油机的构造与工作过程】
【例2】（2022·湖南邵阳·中考真题）图是四冲程汽油机其中一个冲程的工作示意图，它表示的是（ ）
A．吸气冲程B．压缩冲程
C．做功冲程D．排气冲程
【变式2-1】（2022·四川内江·中考真题）如图所示，在试管里盛适量的水，用带玻璃管的胶塞塞住试管口，加热试管使水沸腾，玻璃管口冒出的“白气”推动管口处的小叶轮转动。下列说法正确的是（ ）
A．水在沸腾过程中，不断吸收热量，温度升高
B．实验过程中通过热传递使试管内水的内能增大
C．玻璃管口冒出的“白气”是水汽化形成的水蒸气
D．“白气”使小叶轮转动的过程相当于汽油机的压缩冲程
【变式2-2】（2022·湖南郴州·中考真题）水壶内的水沸腾时，壶盖被水蒸气顶起，此过程中能量转化关系与内燃机工作的哪个冲程相同（ ）
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
【变式2-3】（2022·青海·中考真题）如图所示，在四冲程汽油机工作过程中，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
【题型3 柴油机的构造与工作过程】
【例3】（2022·广东深圳·二模）如图所示的轮船，动力是由柴油机提供的，下列说法正确的是（ ）
A．柴油机利用水做冷却液是因为水蒸发吸热B．柴油机做功冲程中，内能转化为机械能
C．柴油机是利用内能做功的机器D．柴油机效率高，是因为柴油的热值大
【变式3-1】（2022·江苏南通·一模）恩格斯曾说过：“摩擦生火第一次使人支配了一种自然力，从而最终把人和动物分开。”如图所示，“钻木取火”时（ ）
A．产生的内能无法自主转化为其他形式的能
B．能量的转换与热机的做功冲程相同
C．手握的木钻将内能转移给了木柴
D．木柴燃烧越充分，其热值越高
【变式3-2】（2022·四川省内江市第二中学一模）在热机的工作循环中，以下说法正确的是（ ）
A．做功冲程是将机械能转化为内能
B．柴油机顶部是喷油嘴，汽油机顶部是火花塞
C．汽油机的吸气冲程中，吸入的是空气
D．内燃机的工作循环中四个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的
【变式3-3】（2022·全国·九年级）关于热机，下列说法正确的是（ ）
A．汽油机气缸顶部有喷油嘴，柴油机气缸顶部有火花塞
B．汽油机在吸气冲程中，将空气吸入气缸
C．热机是利用内能做功的装置，可将内能转化为机械能
D．一般情况下汽油机的压缩比大于柴油机，其功率也更大
【题型4 综合实验与探究】
【例4】（2022·江苏南京·模拟预测）利用易拉罐做以下几个小实验；
（1）如图1，向空易拉罐中插入透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱，把罐体放在热水中，可以看到油柱_____，这是利用气体的_____制作简易温度计；
（2）如图2，在易拉罐中放入盐和敲碎的冰，用筷子轻轻搅拌半分钟，可以看到罐底出现“白霜”，这是空气中的水蒸气发生了_____现象；
（3）如图3，将易拉罐底部开一圆孔倒出饮料，放入滴有酒精的小块脱脂棉花，轻轻晃动易拉罐，把电火花发生器紧紧塞进孔中，按动按钮，观察到罐子飞出去了，这个过程与汽油机的_____冲程能量转化方式一致；
（4）如图4，在易拉罐中注入少量水，用酒精灯对易拉罐加热，待罐口出现白雾时将罐口堵住。撤去酒精灯让易拉罐冷却，观察到_______，说明了_______。
【变式4-1】（2022·江苏·扬州市江都区第三中学九年级阶段练习）（1）甲实验中，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，看到的现象是________，此实验得到的结论是：对________（选填“棉花”或“筒内气体”）做功，它的内能会增加。实验中如果不放入棉花，该结论________（选填“成立”或“不成立”）；
（2）乙实验中，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去。图中________图所对应的能量转化过程与乙实验相同。若该汽油机飞轮转速为1800r/min，则汽油机每秒对外做功________次。
A．B．C．D．
【变式4-2】（2022·上海·八年级课时练习）如图所示，在试管内装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把木塞冲开，有的同学由这个装置联想到内燃机。
(1)酒精灯燃烧，______ 能转化为______能；
(2)水的温度升高，水汽化产生高温高压的水蒸气，增加了试管内物质的______能；
(3)水蒸气冲开瓶塞后，水蒸气的温度______，内能______；
(4)水蒸气冲开瓶塞的过程，______能转化为______能，这相当于四冲程内燃机的______冲程。
【变式4-3】（2022·上海·八年级课时练习）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：
（1）如图所示的流程图是用来说明汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况，请将其补充完整，①____________；②____________；③____________；④____________；
（2）如图所示，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；
（3）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____来完成，只有一个冲程不是这样，这个冲程是________冲程；
（4）我们发现热机工作时，一般要在汽缸的外面安装一个水箱用来降低汽缸的温度，是利用水______________的特性，这是采用__________的方式来减小汽缸的内能。的．
专题14.1 热机【四大题型】
【人教版】
TOC \ "1-3" \t "正文,1" \h
\l "_Tc1161" 【题型1 热机工作过程中的能量转化】
\l "_Tc25206" 【题型2 汽油机的构造与工作过程】
\l "_Tc9103" 【题型3 柴油机的构造与工作过程】
【题型4 综合实验与探究】
【知识点1 热机工作过程中的能量转化】
吸气冲程、排气冲程没有能量转化，压缩冲程机械能转化为内能，做功冲程内能转化为机械能。
【题型1 热机工作过程中的能量转化】
【例1】（2022·内蒙古赤峰·中考真题）汽油机的四个冲程中，哪个冲程存在着化学能转化为内能的过程（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【解析】
A．进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，没有能量转化，故A不符合题意；
B．两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能，故B不符合题意；
C．两气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，此冲程燃料燃烧时，化学能转化为内能，然后对外做功时内能转化为机械能，故C符合题意；
D．进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程，没有能量转化，故D不符合题意。
故选C。
【变式1-1】（2022·江苏连云港·中考真题）关于温度、热量和内能，下列说法正确的是（ ）
A．0℃的冰块内能为0B．温度高的物体含有的热量多
C．汽油机做功冲程气缸内燃气的内能增加D．两个发生热传递的物体之间一定存在温度差
【答案】D
【解析】
A．一切的物体都有内能，0℃的冰块内能不为0，故A错误；
B．热量是一个过程量，不能说含有热量，故B错误；
C．汽油机做功冲程气缸内燃气的内能转化为机械能，内能减少，故C错误；
D．热量从高温物体传给低温物体，两个发生热传递的物体之间一定存在温度差，故D正确。
故选D。
【变式1-2】（2022·云南·中考真题）关于图所示的热现象，说法正确的是（ ）
A．图甲中炙热的铁水具有内能，冰冷的冰块没有内能
B．图乙中冬天搓手取暖是将内能转化为机械能
C．图丙中用湿毛巾冷敷降温是通过热传递的方式减小人体的内能
D．图丁中能量转化与汽油机做功冲程能量转化都是机械能转化为内能
【答案】C
【解析】
A．不管物体温度高低，都具有内能，一切物体都具有内能，故A错误；
B．冬天搓手取暖是通过做功的方式改变手的内能，此过程中将机械能转化为内能，故B错误；
C．用湿毛巾冷敷降温，湿毛巾从人体吸收热量，使人体降温，内能减小，所以是通过热传递的方式减小人体的内能，故C正确；
D．向下压活塞，对筒内空气做功，空气内能增加，温度升高，将机械能转化为内能；汽油机做功冲程是将内能转化为机械能，二者能量转化不同，故D错误。
故选C。
【变式1-3】（2022·四川自贡·中考真题）关于能量守恒定律，下列说法正确的是（ ）
A．能量可以凭空消失
B．能量可以凭空产生
C．能量在转化和转移过程中，能量的总量保持不变
D．热机在工作的过程中不遵循能量守恒定律
【答案】C
【解析】
ABC．由能量守恒定律可知，能量既不能凭空产生，也不会凭空消失，当能量从一个物体转移到其他物体或从一种形式转化为其他形式时，总量保持不变，故AB错误，C正确；
D．能量守恒定律适用于自然界中任何形式能的相互转化，热机的工作过程也遵循能量守恒定律，故D错误。
故选C。
【知识点2 汽油机的构造与工作过程】
汽油机点燃式，柴油机压燃式。汽油机火花塞，柴油机喷油嘴。
【题型2 汽油机的构造与工作过程】
【例2】（2022·湖南邵阳·中考真题）图是四冲程汽油机其中一个冲程的工作示意图，它表示的是（ ）
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】
如图所示，进气门排气门都关闭，活塞向下运动，火花塞处有火花，是做功冲程，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
【变式2-1】（2022·四川内江·中考真题）如图所示，在试管里盛适量的水，用带玻璃管的胶塞塞住试管口，加热试管使水沸腾，玻璃管口冒出的“白气”推动管口处的小叶轮转动。下列说法正确的是（ ）
A．水在沸腾过程中，不断吸收热量，温度升高
B．实验过程中通过热传递使试管内水的内能增大
C．玻璃管口冒出的“白气”是水汽化形成的水蒸气
D．“白气”使小叶轮转动的过程相当于汽油机的压缩冲程
【答案】B
【解析】
A．水在沸腾过程中，不断吸收热量，温度保持不变，故A错误；
B．实验过程中加热试管使水沸腾，试管内的水吸收热量，这是通过热传递使试管内水的内能增大，故B正确；
C．玻璃管口冒出的“白气”是水蒸气液化形成的小水珠，故C错误；
D．“白气”使小叶轮转动的过程是内能转化为机械能，相当于汽油机的做功冲程，故D错误。
故选B。
【变式2-2】（2022·湖南郴州·中考真题）水壶内的水沸腾时，壶盖被水蒸气顶起，此过程中能量转化关系与内燃机工作的哪个冲程相同（ ）
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】
水壶内的水沸腾时，壶盖被水蒸气顶起，此过程中是将内能转化为机械能，内燃机工作的做功冲程能量转化关系与其相同，故ABD不符合题意；故C符合题意。
故选C。
【变式2-3】（2022·青海·中考真题）如图所示，在四冲程汽油机工作过程中，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
【答案】C
【解析】
四冲程汽油机工作时，只有在做功冲程中将燃料燃烧产生燃气的内能转化为机械能，为内燃机工作提供动力，其它三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的，故C符合题意；故ABD不符合题意。
故选C。
【题型3 柴油机的构造与工作过程】
【例3】（2022·广东深圳·二模）如图所示的轮船，动力是由柴油机提供的，下列说法正确的是（ ）
A．柴油机利用水做冷却液是因为水蒸发吸热B．柴油机做功冲程中，内能转化为机械能
C．柴油机是利用内能做功的机器D．柴油机效率高，是因为柴油的热值大
【答案】BC
【解析】
A．柴油机利用水做冷却液是因为水比热容较大，改变相同的温度，相同质量的水比其他液体吸收的热量更多，故A错误；
B．柴油机做功冲程中，高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故B正确；
C．柴油机工作时，利用燃料燃烧产生的内能，推动活塞做功，是利用内能做功的机器，故C正确；
D．柴油的热值与柴油机效率高低无关，故D错误。
故选BC。
【变式3-1】（2022·江苏南通·一模）恩格斯曾说过：“摩擦生火第一次使人支配了一种自然力，从而最终把人和动物分开。”如图所示，“钻木取火”时（ ）
A．产生的内能无法自主转化为其他形式的能
B．能量的转换与热机的做功冲程相同
C．手握的木钻将内能转移给了木柴
D．木柴燃烧越充分，其热值越高
【答案】A
【解析】
A．能量的转化和转移具有方向性，所以，“钻木取火”过程中产生的内能无法自主转化为其他形式的能，故A正确；
B．“钻木取火”过程中把机械能转化为内能，是通过做功的方式改变物体的内能；热机的做功冲程中，内能转化为机械能，故能量的转换与热机的做功冲程不同，故B错误；
C．钻木取火时钻与木头相互摩擦做功，机械能转化为木头的内能，是通过做功的方式改变物体的内能，而并非是能量的转移，故C错误；
D．燃料的热值是燃料本身的一种特性，热值大小与燃料燃烧情况无关，故D错误。
故选A。
【变式3-2】（2022·四川省内江市第二中学一模）在热机的工作循环中，以下说法正确的是（ ）
A．做功冲程是将机械能转化为内能
B．柴油机顶部是喷油嘴，汽油机顶部是火花塞
C．汽油机的吸气冲程中，吸入的是空气
D．内燃机的工作循环中四个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的
【答案】B
【解析】
A．做功冲程是将内能转化为机械能，故A错误；
B．柴油机是压燃式，顶部是喷油嘴，汽油机顶部是火花塞，故B正确；
C．汽油机的吸气冲程中，吸入的是空气和汽油混合气，故C错误；
D．内燃机的工作循环中吸气冲程、压缩冲程、排气冲程是依靠飞轮的惯性来完成的，故D错误。
故选B。
【变式3-3】（2022·全国·九年级）关于热机，下列说法正确的是（ ）
A．汽油机气缸顶部有喷油嘴，柴油机气缸顶部有火花塞
B．汽油机在吸气冲程中，将空气吸入气缸
C．热机是利用内能做功的装置，可将内能转化为机械能
D．一般情况下汽油机的压缩比大于柴油机，其功率也更大
【答案】C
【解析】
A．汽油机是点燃式，气缸顶部有火花塞，柴油机吸气冲程吸入是空气，燃料通过喷油嘴喷入气缸内，气缸顶部有喷油嘴，故A错误；
B．汽油机在吸气冲程中，将汽油与空气的混合气体吸入气缸，故B错误；
C．热机是利用内能做功的装置，燃料燃烧产生高温高压的气体，推动活塞做功，可将内能转化为机械能，故C正确；
D．一般情况下柴油机的压缩比大于汽油机，其功率也更大，故D错误。
故选C。
【题型4 综合实验与探究】
【例4】（2022·江苏南京·模拟预测）利用易拉罐做以下几个小实验；
（1）如图1，向空易拉罐中插入透明吸管，接口用蜡密封，在吸管内引入一小段油柱，把罐体放在热水中，可以看到油柱_____，这是利用气体的_____制作简易温度计；
（2）如图2，在易拉罐中放入盐和敲碎的冰，用筷子轻轻搅拌半分钟，可以看到罐底出现“白霜”，这是空气中的水蒸气发生了_____现象；
（3）如图3，将易拉罐底部开一圆孔倒出饮料，放入滴有酒精的小块脱脂棉花，轻轻晃动易拉罐，把电火花发生器紧紧塞进孔中，按动按钮，观察到罐子飞出去了，这个过程与汽油机的_____冲程能量转化方式一致；
（4）如图4，在易拉罐中注入少量水，用酒精灯对易拉罐加热，待罐口出现白雾时将罐口堵住。撤去酒精灯让易拉罐冷却，观察到_______，说明了_______。
【答案】 上升 热胀冷缩 凝华 做功 易拉罐变瘪了 大气压强的存在
【解析】
（1）[1][2]在吸管内引入一小段油柱，把罐体放在热水中，密封罐内气体受热膨胀却不能排出，所以管内的油柱上升；温度不同，油柱的高度也不会不同，所以这是利用气体的热胀冷缩制作简易温度计的。
（2）[3]罐底出现“白霜”，这是空气中的水蒸气遇冷直接变成的小冰晶，是凝华现象。
（3）[4]电火花打火时，酒精气体燃烧体积膨胀，对外做功，使罐子飞出去，因此酒精燃烧后产生的燃气的内能转化为罐子的机械能，汽油机的做功冲程也是将内能转化为机械能，所以这与汽油机的做功冲程能量转化方式一致。
（4）[5][6]水吸热汽化成水蒸气，水蒸气把易拉罐内的空气排出，封住罐口，停止加热，罐内气体温度降低，气体压强减小，小于大气压，大气压将易拉罐压瘪。易拉罐被压瘪这个现象可以表明大气压强的存在。
【变式4-1】（2022·江苏·扬州市江都区第三中学九年级阶段练习）（1）甲实验中，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，看到的现象是________，此实验得到的结论是：对________（选填“棉花”或“筒内气体”）做功，它的内能会增加。实验中如果不放入棉花，该结论________（选填“成立”或“不成立”）；
（2）乙实验中，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去。图中________图所对应的能量转化过程与乙实验相同。若该汽油机飞轮转速为1800r/min，则汽油机每秒对外做功________次。
A．B．C．D．
【答案】 棉花点燃 筒内气体 成立 C 15
【解析】
（1）[1]用力将活塞迅速下压，活塞压缩筒内气体做功，桶内气体内能增加，温度升高，当温度达到棉花燃点时，棉花燃烧。
[2]活塞对筒内气体做功，棉花的内能会增加。
[3]一个物体对另一个物体做功，另一个物体的内能会增加，实验中如果不放入棉花，该结论依然成立。
（2）[4]乙实验中，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去，酒精的内能转化为盒盖的机械能，与内燃机做功冲程的能量转化相同。
A．图中进气阀开启，排气阀关闭，活塞向下运动，是吸气冲程，故A不符合题意；
B．图中两气阀关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，故B不符合题意；
C．图中火花塞点火，两气阀关闭，活塞向下运动，是做功冲程，故C符合题意；
D．图中进气阀关闭，排气阀开启，活塞向上运动，是排气冲程，故D不符合题意。
故选C。
[5]汽油机飞轮转两转，对外做功一次，若该汽油机飞轮转速为1800r/min，则汽油机每秒对外做功
【变式4-2】（2022·上海·八年级课时练习）如图所示，在试管内装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把木塞冲开，有的同学由这个装置联想到内燃机。
(1)酒精灯燃烧，______ 能转化为______能；
(2)水的温度升高，水汽化产生高温高压的水蒸气，增加了试管内物质的______能；
(3)水蒸气冲开瓶塞后，水蒸气的温度______，内能______；
(4)水蒸气冲开瓶塞的过程，______能转化为______能，这相当于四冲程内燃机的______冲程。
【答案】 化学 内 内 降低 减小 内 机械 做功
【解析】
(1)[1][2]酒精灯燃烧，消耗化学能，产生内能，将化学能转化为内能。
(2)[3]水的温度升高，这是用热传递方法增加了水的内能。
(3)[4][5]水蒸气冲开瓶塞，水蒸气对瓶塞做功。水蒸气的温度减小，内能减小。
(4)[6][7][8]水蒸气冲开瓶塞的过程，将内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程相同。
【变式4-3】（2022·上海·八年级课时练习）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：
（1）如图所示的流程图是用来说明汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况，请将其补充完整，①____________；②____________；③____________；④____________；
（2）如图所示，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；
（3）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____来完成，只有一个冲程不是这样，这个冲程是________冲程；
（4）我们发现热机工作时，一般要在汽缸的外面安装一个水箱用来降低汽缸的温度，是利用水______________的特性，这是采用__________的方式来减小汽缸的内能。的．
【答案】 压缩冲程 机械能转化为内能 做功冲程 内能转化为机械能 内 机械 做功 惯性 做功 比热容大 热传递
【解析】
（1）[1][2][3][4]内燃机的四个冲程是吸气冲程、压缩冲程(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(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)、排气冲程。
（2）[5][6][7]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。
（3）[8][9]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。
（4）[10][11]一般要在汽缸的外面安装一个水箱用来降低汽缸的温度，是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，这是采用热传递的方式来减小汽缸的内能的。