专题141 热机解析版.docx

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专题141热机解析版

人教版九年级第十四章《内能的利用》

14.1热机（解析版）

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一．选择题（共15小题）

1．（2019•上海）四冲程柴油机在工作过程中，将内能转化为机械能的冲程是（　　）

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】四冲程柴油机在做功冲程中，高温高压燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故C正确。

2．（2019•枣庄）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】图中的气门关闭，活塞上行，汽缸容积变小，这是压缩冲程的特点；

在压缩冲程中，能量转化关系是气体的机械能转化为内能；

3．（2019•玉林）如图所示，是内燃机工作循环中的某个冲程，它是（　　）

A．吸气冲程B．做功冲程C．压缩冲程D．排气冲程

【答案】B。

【解析】图中的气门关闭，活塞下行，并且电火花喷出电火花，这是做功冲程的特点，该冲程是内燃机工作循环中的做功冲程。

4．（2019•淮安）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。

盒盖迅速飞出。

这个过程与四冲程汽油机中的哪一个冲程的能量转化相同（　　）

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】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，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，转化为盒盖的机械能，故是将内能转化为机械能的过程；

四冲程汽油机中的做功冲程就是利用内能来做功的冲程，也是将内能转化为机械能。

5．（2019•湘西州）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，从能量转化的角度看，存在着内能转化为机械能的过程的是（　　）

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】汽油机的做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故C正确。

6．（2019•武汉）如图所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述正确的是（　　）

A．吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸

B．压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小

C．做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能

D．排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的极少部分

【答案】A。

【解析】A、汽油机在吸气冲程中，进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入汽缸，故A正确；

B、在压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，气体的内能变大，此过程是机械能转化为内能的过程，故B错误；

C、在做功冲程中，燃料燃烧释放的内能大部分需要克服摩擦、发生热传递而散失，只有一少部分转化为机械能，故C错误；

D、在排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的大部分，故D错误。

7．（2019•株洲）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。

8．（2019•江西）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，以下与做功冲程最相似的是（　　）

A．

鼻孔吸气B．

气沉丹田

C．

排山倒海D．

打完收工

【答案】C。

【解析】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，打完收工相当于排气冲程；排山倒海时对外做功，相当于做功冲程；

9．（2019•菏泽一模）下列机械设备的动力装置不是利用热机的是（　　）

A．我国长征系列运载火箭的发动机B．我国歼20战机的喷气式发动机

C．我国高铁车头采用的是电力机车D．我国055型导弹驱逐舰配备燃气轮机

【答案】C。

【解析】A、我国长征系列运载火箭的发动机是热机，以液态的氢为燃料，以液态的氧做助燃剂，故A不符合题意；

B、我国歼20战机的喷气式发动机是燃烧燃料将内能转化为机械能，是热机，故B不符合题意；

C、我国高铁车头采用的是电力机车，工作时将电能转化为机械能，是电动机，不是热机，故C符合题意；

D、我国055型导弹驱逐舰配备燃气轮机工作时将燃气的内能转化为机械能，是热机，故D不符合题意。

10．（2019•厦门二模）影片“流浪地球”开启了中国科幻元年，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】影片“流浪地球”开启了中国科幻元年，其中“点燃木星”将地球推开，内能转化为机械能，相当于内燃机的做功冲程，

11．（2019•绥化）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（　　）

A．

B．

C．

D．

【答案】B。

【解析】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。

12．（2019•南岗区三模）下列有关热机的说法正确的是（　　）

A．内燃机的冷却液需要用比热容较小的物质

B．内燃机除做功程冲程以外的三个冲程都是靠飞轮的动能来完成的

C．汽油机消耗的汽油可循环使用，是取之不尽的能源

D．热机的压缩冲程是将内能转化为机械能的过程

【答案】B。

【解析】A、内燃机的冷却液需要用比热容较大的物质，一般用水，是因为水的比热容大，在同等情况可，可以吸收更多的热量，故A错误；

B、内燃机工作时有四个冲程，只有做功冲程做功，其它的三个冲程都是靠飞轮的惯性来完成，故B正确；

C、汽油机消耗的汽油不可循环使用，是石油中提炼出来的，石油是化石能源，是不可再生的，故C错误；

D、热机的压缩冲程将机械能转化为内能，故D错误。

13．（2019•桂林模拟）如图，给试管里的水加热至沸腾后，水蒸气会推动橡皮塞冲出试管口。

关于水蒸气将橡皮塞冲出所涉及的能量转化，汽油机的哪一个冲程是相同（　　）

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】水蒸气把橡皮塞冲出，这个过程中水蒸气膨胀做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能；汽油机的做功冲程中也是将内能转化为机械能，因此它们的能量转化情况相同，故C正确。

14．（2019•丰台区二模）如图是我们课上用的空气压缩引火仪，将硝化棉放在玻璃管中，安装好活塞后，迅速下压硝化棉被点燃汽油机的四个冲程中与此现象的能量转化情况相同的是（　　）

A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程

【答案】B。

【解析】迅速下压活塞，活塞对空气做功，机械能转化为内能，使筒内空气的内能增加、温度升高；汽油机的压缩冲程中，也是将机械能转化为内能，二者的能量转化相同，故B正确。

15．（2019•自贡模拟）下列说法正确的是（　　）

A．在内燃机的四个冲程中，使汽车获得动力的冲程是压缩冲程

B．c＝

，比热容与吸收的热量成正比，与物质的质量和温度变化的乘积成反比

C．根据流体的特点：

流速越大的位置，压强越小，飞艇就是这个原理制成的

D．密度是物质自身的一种性质，与物质的质量和体积无关

【答案】D。

【解析】A、在内燃机的四个冲程中，只有做功冲程，消耗内能转化为机械能，对外做功，使汽车获得动力，故A错误；

B、比热容是物质的一种特性，与吸收热量的多少、质量、温度的变化无关，与物质种类和状态有关，同种物质状态不同时，比热容一般不相同，不同物质的比热容一般不同，故B错误；

C、飞艇内充入气体的密度一定比空气密度小，体积相等时，重力小于浮力，从而上升，故C错误；

D、密度是物质自身的一种特性，与物质的质量和体积无关，不能认为物质的密度与质量成正比，与体积成反比，故D正确。

二．多选题（共2小题）

16．（2019•潍坊一模）如图所示是内燃机工作时的某冲程示意图，以下事例中能量的转化与其相同的是（　　）

A．火箭升空

B．手冷时对手“哈气”，手会感到暖和

C．水壶中的水沸腾后，壶盖被水蒸气顶起

D．双手摩擦生热

【答案】AC。

【解析】根据图示可知，两个气门都关闭，活塞下行，因此该冲程为做功冲程，将内能转化为机械能；

A、火箭升空是燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为机械能；

B、用手冷时对手“哈气”，是通过热传递改变手的内能；

C、水壶中的水沸腾后，壶盖被水蒸气顶起，是水蒸气膨胀做功，将内能转化为机械能；

D、双手摩擦生热是克服摩擦做功，把机械能转化为内能。

故AC的能量转化与图示相同。

17．（2019•滨州模拟）下列说法正确的是（　　）

A．热机工作时，使汽车获得动力的是压缩冲程

B．内燃机的做功冲程存在着化学能转化为内能的过程

C．汽车的发动机用水来冷却，是因为水的比热容较小

D．汽车的发动机用水来冷却，是因为水的比热容较大

【答案】BD。

【解析】A、在热机的四个冲程中，只有做功冲程可以使汽车获得动力，故A错误；

B、在做功冲程中，燃料燃烧时将化学能转化为燃气的内能，高温高压燃气的内能又转化为机械能，故B正确；

CD、与其他物质比较，水的比热容大，在质量相同、升高的温度相同时，水吸收的热量多，所以汽车的发动机用水来冷却，故C错误，D正确。

三．填空题（共5小题）

18．（2019•辽阳）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。

【答案】乙；汽油和空气；比热容。

【解析】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。

19．（2019•铜仁市）一台四冲程汽油机在一个工作循环中，把内能转化为机械能的冲程是　做功　冲程。

汽油机用水作为冷却剂，这是利用了水　比热容大　的性质。

【答案】做功；比热容大。

【解析】

（1）在四冲程汽油机的一个工作循环中，内能转化为机械能的是做功冲程；

（2）汽油机用水作为冷却剂，是利用水的比热容大，散热效果好。

20．（2019•贵阳）柴油机压缩冲程中，随着活塞的运动，气缸内空气密度不断　增大　（选填：

“增大”“减小“或“不变”），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。

【答案】增大；内。

【解析】柴油机压缩冲程中，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。

21．（2019•新疆）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　2.5×103　N．“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　1.25　m/s，重力（忽略其变化）做的功为　2.5×105　J。

【答案】

（1）属于；减小；静止；

（2）2.5×103；1.25；2.5×105。

【解析】

（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。

22．（2019•德阳）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　1.008×106　J的热量。

[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]

【答案】做功；1.008×106。

【解析】

（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。

四．计算题（共2小题）

23．（2019•赤峰模拟）汽车的发动机工作时，吸入汽缸的汽油和空气的比例，决定了汽车的动力性能和经济性能。

某汽车四冲程汽油发动机的气缸总排量为2L（发动机每个工作循环吸入或排出的流体体积称为气缸排量），发动机工作时，吸入气缸的是由汽油和空气所形成的混合物，混合物的密度ρ＝1.44kg/m3，汽油和空气的质量比为1：

15，汽油的热值q＝4.5×107J/kg。

如果发动机曲轴在1min转动3×103转，发动机的效率为40%，那么在这种情况下：

（1）汽车在1min做的有用功是多少？

（2）汽车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力为f＝3×103N，汽车行驶的速度是多少？

【答案】见解析

【解析】

（1）根据ρ＝

可得，一次吸入混合物的质量：

m1＝ρV＝1.44kg/m3×2×10﹣3m3＝2.88×10﹣3kg，

因为曲轴每转动两周，完成一个工作循环，吸气一次，也做一次功，

所以，发动机曲轴在1min转动3×103转，吸气和做功都为1500次，

汽油和空气的质量比为1：

15，可见汽油占混合物总质量的

＝

；

则发动机在1min内吸入汽油的总质量：

m＝m1×1500×

＝2.88×10﹣3kg×1500×

＝0.27kg；

这些汽油完全燃烧放出的热量：

Q＝mq＝0.27kg×4.5×107J/kg＝1.215×107J，

根据η＝

可得汽车在1min做的有用功：

W＝Q放η＝1.215×107J×40%＝4.86×106J；

（2）汽车在1min做的有用功的功率为：

P＝

＝

＝8.1×104W。

因为汽车匀速行驶，

所以汽车受到的阻力与牵引力是一对平衡力，大小相等，即F＝f＝3×103N，

根据P＝Fv可得，汽车行驶的速度：

v＝

＝

＝27m/s。

答：

（1）汽车在1min做的有用功是4.86×106J；

（2）汽车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力为f＝3×103N，汽车行驶的速度是27m/s。

24．（2019•柳州一模）随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们许多的家庭。

小明同学家最近也购买了一辆轿车。

（1）汽车发动机是汽油机，发动机内有四个汽缸（如图甲），发动机工作时，将内能转化为机械能的冲程是　C　（选填图甲中的字母）。

（2）假设小明同学家的汽车在实际匀速行驶过程中，汽车受到的平均阻力为600牛，求该汽车发动机每行驶100千米所做的功？

（3）小明很想知道引擎盖的质量，于是他站在一体重计上，此时体重计显示的读数为58千克，接着他用双手竖直将引擎盖微微抬起，此时体重计的读数为78千克，最后画出了引擎盖的模型，如图乙。

引擎盖可绕O点自由转动，A为引擎盖的重力作用点，并且测得OA＝80厘米，AB＝40厘米。

那么引擎盖的质量为多少千克？

【答案】见解析

【解析】

（1）发动机工作时，将内能转化为机械能的冲程是做功冲程；

由图A知，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，是吸气冲程；

由图B知，两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程；该过程将机械能转化为内能；

由图C知，两个气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程；该过程将内能转化为机械能；

由图D知，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，是排气冲程；

故选C。

（2）汽车匀速行驶时，水平方向上受到的牵引力F与阻力f平衡，则牵引力F＝f＝600N；

汽车发动机所做的功：

W＝Fs＝600N×100×103m＝6×107J；

（3）由题意知，体重计的示数变化量：

△m＝78kg﹣58kg＝20kg；

则小洪所受引擎盖的压力：

F压＝△mg＝20kg×9.8N/kg＝196N；

根据力的作用的相互性可知，他对引擎盖的动力：

F＝F压＝196N；

根据杠杆的平衡条件可得G×OA＝F×OB，

则G＝

＝

＝294N；

则引擎盖的质量为：

m＝

＝

＝30kg。

答：

（1）C；

（2）该汽车发动机每行驶100千米所做的功为6×107J；

（3）引擎盖的质量为30kg。