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初中科学浙教版九年级上册第5节 物体的内能第3课时练习
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这是一份初中科学浙教版九年级上册第5节 物体的内能第3课时练习，文件包含35物体的内能第3课时精选练习解析版doc、35物体的内能第3课时精选练习原卷版doc等2份试卷配套教学资源，其中试卷共21页， 欢迎下载使用。
精选练习
一、夯实基础
1．（2019•昆明）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
【答案】C
【解析】A、两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，故A不符合题意；
B、进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程，故B不符合题意；
C、排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程，故C符合题意；
D、两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，火花塞喷出电火花，是做功冲程，故D不符合题意。
2.下面是转子发动机工作时的各个冲程示意图，其中将内能转化为机械能的是( )
A. B.
C. D.
【答案】 C
【解析】热机是指各种利用内能做功的机械。是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能的机器动力机械的一类，如蒸汽机、汽轮机、燃气轮机、内燃机、喷气发动机。
热机通常以气体作为工质（传递能量的媒介物质叫工质），利用气体受热膨胀对外做功。热能的来源主要有燃料燃烧产生的热能、原子能、太阳能和地热等。
【解答】将内能转化为机械能的是做功冲程；
A、吸气冲程，不符合题意；故A错误；
B、压缩冲程，不符合题意；故B错误；
C、做功冲程，符合题意；故C错误；
D、排气冲程，不符合题意；故D错误；
3.（2020·温州模拟）我国古代先民曾发明一种点火器(如图)，用牛角做套筒，木质推杆前端粘着艾绒。猛推推杆，艾绒即可点燃，其原因是套简内封闭的气体( )
A.温度升高 B.气压增大 C.氧气增多 D.着火点升高
【答案】A
【解析】燃烧的条件：①有可燃物；②与氧气接触；③温度达到着火点，据此分析即可。
艾绒是可燃物，在套管内与氧气接触，之所以没有燃烧，是因为温度低于它的着火点。当猛推推杆时，推杆压缩里面的空气做功，将机械能转化为内能，从而使空气的温度升高，达到艾绒的着火点而燃烧，故A正确，而B、C、D错误。
4、汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，现代汽车多数采用汽油机作为发动机，如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中不正确的是（ ）
A．甲冲程是通过做功使燃料内能增大
B．乙冲程是排气冲程，排出废气，带走大部分热量
C．丙冲程是把机械能转化为内能，使汽车获得动力
D．丁冲程是吸气冲程，吸入汽油和空气的混合物
【答案】C
【解析】A、甲冲程，气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，通过做功使燃料内能增大、温度升高，是将机械能转化为了内能，故A正确；
B、乙冲程，排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，该冲程排出废气，带走大部分热量，故B正确；
C、丙冲程，气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，将内能转化为了机械能，故C错误；
D、丁冲程，进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，该冲程吸入汽油和空气的混合物，故D正确。
5.如图3所示是一个空气压缩引火仪。在厚壁玻璃筒的底部放一小撮干燥的硝化棉，用力将活塞迅速下压，棉花会被点燃，下列分析正确的是（ ）
A.当活塞向下压时，玻璃筒内空气体积变小，压强变小
B.当活塞向下压时，对玻璃筒内棉花做功，温度升高
C.向下压活塞时，快压和慢压的效果相同，因为压缩气体做的功相同
D.硝化棉被点燃的原理与擦燃火柴的原理相似
【答案】D
【解析】在此实验中，活塞在压缩空气做功，并没有对硝化棉做功。当活塞向下压时，玻璃筒内空气体积变小，压强变大。为了使实验效果更明显，要将活塞用力迅速向下压，在压缩空气时，活塞并不是做匀速直线运动的，快压时用力较大，做功较多；同时快压的时间短，尽量减少由于热传递使筒内空气内能减少。擦燃火柴是利用了火柴与擦纸摩擦生热，温度升高点燃火柴，它也是采用做功的方法来改变物体的内能的。故此题选D。
6.（2020·三门模拟）甲装置：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，观察发生的现象。乙装置：烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，当瓶塞跳出时，观察瓶内的变化。下列说法正确的是（ ）
A.甲：迅速向下压活塞的过程中，筒内空气温度不变
B.甲：活塞下压后反弹的过程相当于内燃机的做功冲程
C.乙：给瓶内打气至瓶塞跳出前，瓶内空气内能减小
D.乙：瓶塞跳出的过程相当于内燃机压缩冲程
【答案】B
【解析】A.甲：迅速向下压活塞的过程中，活塞压缩空气做功，将机械能转化为空气的内能，因此筒内空气温度升高，故A错误；
B.甲：活塞下压后，空气的内能增大，然后空气又对活塞做功，将内能转化为活塞的机械能，因此反弹的过程相当于内燃机的做功冲程相似，故B正确；
C.乙：给瓶内打气至瓶塞跳出前，会不断的将活塞的机械能转化为空气的内能，使瓶内空气内能增大，故C错误；
D.乙：瓶塞跳出的过程，是空气的内能转化为活塞的机械能的过程，相当于内燃机做功冲程，故D错误。
7、（2018秋•福田区校级月考）下列关于“热机”的说法中，正确的是（ ）
A．通过技术改进，热机效率可达100%
B．减少废气带走的大量热量可以提高热机的效率
C．做功冲程将机械能转化为内能
D．热机做功本领大，做功就一定多
【答案】B
【解析】A、热机的效率可以提高，无论科技如何发展，但总存在摩擦、总有能量损失，所以热机效率一定不会达到100%，故A错误；
B、热机工作时，减少废气带走的大量热量可以大大提高热机的效率，故B正确；
C、做功冲程中的能量转化是内能转化为机械能，故C错误；
D、热机做功本领大，是指功率大，功率是表示做功快慢的物理量，因工作时间未知，所以功率大，做功不一定多，故D错误。
8、（2018秋•徽县校级月考）一台四冲程内燃机飞轮转速为3600转/分钟，它1秒内完成了（ ）
A．60个冲程，做了30次功 B．120个冲程，做了120次功
C．240个冲程，做了60次功 D．120个冲程，做了30次功
【答案】D
【解析】飞轮转速为3600r/min＝60r/s，
因为内燃机完成一个工作循环，要经过4个冲程，飞轮和曲轴转动2周，活塞往返2次，燃气对外做功1次，所以该内燃机1s完成30个工作循环，完成120个冲程，对外做功30次，故ABC错误，D正确。
9、（2018秋•惠山区期中）“卡路里”简称“卡，是热量的另一个单位，现在仍被广泛使用在营养计量和健身手册中。1卡是这样规定的：在一个标准大气压下，1克水温度升高1℃吸收的热量。那么1卡＝ 焦耳。一辆汽车发动机的效率是35%，那么该车完全燃烧1kg汽油做的有用功是 J．[c水＝4.2×103J/（kg•℃），q汽＝4.6×107J/kg]
【答案】4.2； 1.61×107。
【解析】（1）已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）＝4.2J/（g•℃），根据卡的定义可得，1卡＝4.2J。
（2）在汽油机内完全燃烧1kg汽油能放出的热量：Q放＝mq＝1kg×4.6×107J/kg＝4.6×107J，
由η＝×100%可得，W有＝Q总×η＝4.6×107J×35%＝1.61×107J，
故汽油机转化为对外做的有用功为1.61×107J，
10．（2018秋•深圳期末）（1）如图1甲所示是四冲程汽油机工作示意图，其中压缩冲程是把 能转化为 能。
（2）如图2甲、乙所示，是我们课堂演示的两个实验，与压缩冲程原理相同的是 。
（3）如图2丙是生活中常用的热水器，当注入一定量的热水后，立即塞上软木塞，有时软木塞会跳
起来，这一过程瓶内气体通过 改变了内能。
【答案】（1）机械；内；（2）甲；（3）做功。
【解析】（1）压缩冲程是把机械能转化为内能的过程。
（2）甲图是用力将活塞压下，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。是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程。
乙图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能。因此与压缩冲程原理相同的是甲实验。
（3）瓶内气体膨胀对外做功，内能减小，这一过程瓶内气体是通过做功的方式来改变物体内能的；
二、提升训练
1．（2019•岳阳模拟）下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况。关于对图中①②③④的补充正确的是（ ）
A．①做功冲程 ②内能转化为机械能 ③压缩冲程 ④机械能转化为内能
B．①压缩冲程 ②机械能转化为内能 ③做功冲程 ④内能转化为机械能
C．①做功冲程 ②机械能转化为内能 ③压缩冲程 ④内能转化为机械能
D．①压缩冲程 ②内能转化为机械能 ③做功冲程 ④机械能转化为内能
【答案】B
【解析】根据内燃机的工作过程可知，第二个冲程是压缩冲程，在此过程中活塞压缩气缸内的气体，将机械能转化为内能，气缸内的气体温度升高。其中柴油机的气缸中的柴油就是由此点燃的，因此柴油机的点火方式叫压燃式。
第三个冲程是做功冲程，此时燃料燃烧生成的高温高压的燃气推动活塞对外做功，将内能转化为机械能。
2.（2020九上·鄞州期末）氢燃料电池汽车作为一种真正意义上的“零排放，无污染”载运工具，是未来新能源清洁动力汽车的主要发展方向之一。氢燃料电池是使用氢做燃料，其基本原理是电解水的逆反应。与传统汽油机相比，它的能量转化效率高达60-80%，比汽油机效率高1．5~2倍。下列有关氢燃料电池和汽油机的说法中，错误的是( )
A.氢燃料电池工作原理可用化学方程式表示为：2H2+O2 点燃 H2O
B.氢燃料电池驱动汽车行驶时能量转化过程为：化学能→内能→机械能
C.四冲程汽油机的吸气、排气和压缩三个冲程都没有能量转化
D.汽油机效率低的主要原因是排出废气带走大量能量、燃料不完全燃烧等
【答案】C
【解析】（1）氢气燃烧，即与氧气反应生成水，据此写出反应的化学方程式；
（2）根据燃料电池的工作过程分析能量转化；
（3）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；
（4）能量散失、燃料不完全燃烧都是造成热机效率低下的原因。
【解答】A.氢燃料电池工作原理可用化学方程式表示为： 2H2+O2 点燃 H2O，故A正确不合题意；
B.氢燃料燃烧，将化学能转化为内能，然后内能转化为汽车的机械能，故B正确不合题意；
C.四冲程汽油机的压缩将机械能转化为内能，故C错误符合题意；
D.汽油机效率低的主要原因是排出废气带走大量能量、燃料不完全燃烧等，故D正确不合题意。
3.如图所示为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】由能流图可知：燃料完全燃烧放出的热量为E，有用机械能即有用功为E2，所以内燃机的效率可表示为 ．故选C．
热机的机械效率是指有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值．
4．（2019•益阳模拟）如图所示，这是瓦特设计的蒸汽机，它以煤炭作为燃料，下列说法正确的是（ ）
A．蒸汽机的功率越大，蒸汽机的效率就越高
B．改进工艺，可以提高煤炭的热值，使蒸汽机的效率提高
C．蒸汽机工作的时候将内能转化为机械能
D．蒸汽机实际上也是一种活塞式内燃机
【答案】C。
【解析】A、功率反映热机做功的快慢，蒸汽机的效率与功率无关，故A错误；
B、改进工艺，可以使燃料燃烧更充分，使蒸汽机的效率提高，但改进工艺不能提高煤炭的热值，故B错误；
C、蒸汽机工作时，消耗化学能转化为内能，再转化为机械能，即将内能转化为机械能，故C正确；
D、蒸汽机是燃料在气缸外部燃烧，是外燃机，故D错误。
5．（2018秋•南岸区校级期中）近年来，我国民用汽油发动机技术取得了长足进步，接近国际先进汽油发动机的水平某品牌汽车以80km/h的速度匀速行驶时，仪表盘显示发动机转速是1800r/min，若做功冲程每次做功6000J，则下列有关该汽车发动机的说法错误的是（ ）
A．每秒飞轮转60圈 B．每秒完成60个冲程
C．每秒对外做功15次 D．发动机的输出功率是90kW
【答案】A
【解析】（1）因曲轴每转两圈对外做功一次，飞轮的转速是1800r/min＝30r/s，所以ls转动30周，要做功15次，完成60个冲程，故A错误，BC正确；
（2）做功冲程一次对外做的功：W0＝200J；
汽油机的功率：P＝＝＝90000W＝90kW，故D正确。
6.现代生活中最重要的交通运输工具——汽车，与我们的生活走得越来越近了。
（1）某单缸汽油发动机气缸的活塞面积是 120平方厘米，做功冲程中活塞移动的距离是30厘米，气体的平均压强是5×105帕。汽油的热值是4.6×107焦/千克，每次做功耗油0.2克，气体一次膨胀对活塞做的功是________焦；若每次做功过程中汽油的90%完全燃烧，每次汽油燃烧放出的热量是________焦；排气过程中，废气温度________，内能________。
（2）汽油机的效率很低，主要原因之一是________带走了大量的能量。
【答案】（1）1800；8.28×103；降低；减少（2）废气
【解析】（1）首先根据计算出气体对活塞的推力，然后根据计算气体一次膨胀对活塞做的功；已知汽油的质量和热值根据公式计算每次汽油燃烧释放的热量；如果气体内能减少，那么温度降低；如果内能增大，那么温度升高；
（2）汽油机的能量损失包括：通过机体释放的热量，机械自身摩擦损耗和尾气排放。
【解答】（1）气体对活塞的推力为：；
气体一次对活塞做的功：；
每次汽油燃烧放出的热量为：；
排气过程中，废气温度降低，内能减少。
（2）汽油机的效率很低，主要原因之一是废气带走了大量的能量。
7、某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1800周。当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），做功冲程中燃气对活塞的平均压力为 N；一个做功冲程中燃气对活塞所做的功为 J；1min汽油机完成的做功冲程为 个；汽油机的功率为 W。
【答案】2700；135；900；2025。
【解析】（1）由题知，p＝9.0×l05Pa，S＝30cm2＝3×10﹣3m2，
由p＝可得，燃气对活塞的平均压力为：F＝pS＝9.0×l05Pa×3×10﹣3m2＝2700N。
（2）因为一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是s＝50mm＝0.05m，
所以一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W＝Fs＝2700N×0.05m＝135J。
（3）飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮1min转动1800周，完成的做功冲程为900个，即要对外做功900次，则燃气对活塞做的总功为：W总＝W×900＝135J×900＝121500J，
而t＝1min＝60s，故汽油机的功率为：P＝＝＝2025W。
8．（2019•禹州市二模）有“中华粮仓”之称，如图为某型号的联合收割机收制麦子的场景，它以柴油机作为动力装置，收割麦子时，以2m/s的速度匀速行驶30min，可将粮箱收满（q柴油＝5×107J/kg，ρ柴油＝0.8×103kg/m3）
（1）若柴油机的转速为7200r/min，则该柴油机在3s内做功 次，有 个冲程。
（2）若割机匀速行驶过程中受到的阻力恒为5×104N，求收割机收割满一粮箱做多少功及其功率？
（3）收割麦子时柴油机的工作效率为40%，则收割机工作两小时要消耗多少升柴油？
【答案】（1）180；720；
（2）收割机收割满一粮箱做功及其功率分别为1.8×108J、1×105W；
（3）收割机工作两小时要消耗45升柴油。
【解析】（1）柴油机的转速为7200r/min＝120r/s，
因为柴油机一个工作循环经历四个冲程，活塞往复运动2次，飞轮和曲轴转动2r，对外做功1次，
所以，该柴油机在1s内飞轮转动120r，做功60次，经历240个冲程；则在3s内做功180次，有720个冲程。
（2）行驶时间t＝30min＝1800s，
由v＝得，收割机匀速行驶的路程：s＝vt＝2m/s×1800s＝3600m，
收割机匀速行驶，根据二力平衡条件可得，收割机受到的牵引力F＝f＝5×104N，
则收割机收割满一粮箱做的功：W1＝Fs＝5×104N×3600m＝1.8×108J。
则收割机的功率：P＝＝＝1×105W。
（3）收割机工作两小时做的功：W＝4W1＝4×1.8×108J＝7.2×l08J，
由η＝×100%得，柴油完全燃烧放出的热量：Q＝＝＝1.8×109J，
由Q＝mq得，需要柴油的质量：m柴油＝＝＝36kg，
由ρ＝得，柴油的体积：V＝＝＝0.045m3＝45L。
9.（2020·嘉兴）十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机，推动了人类第一次工业革命。如图为利用瓦特蒸汽机提升物体的工作示意图，蒸汽机的工作原理为：打开阀门 A、关闭阀门 B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞到达汽缸顶部时，关闭阀门A、打开阀门B，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小，活塞下降。如此循环往复。
（1）蒸汽推动活塞上行过程中，能量转化是________。
（2）蒸汽机活塞上行过程与汽油机的________冲程相似。
（3）蒸汽机工作时，汽缸内部压强为 1.1×106帕，若活塞面积为0.1米2，则活塞受到蒸汽的压力是多少？
（4）蒸汽机活塞往复运动，通过杠杆和定滑轮对重物做功。若物体质量为 200 千克，活塞每次上升高度为0.6米，则活塞上升一次蒸汽机对物体做了多少有用功？假设活塞每分钟向上运动100次，该蒸汽机对物体做有用功的功率为多少？
【答案】（1）内能→机械能
（2）做功
（3）F=pS=1.1×106 Pa×0.1m2 =1.1×105 N
（4）h物= ×0.6m=0.3m
W有 =G物h物= m物gh物 =200kg ×10N/kg ×0.3m = 600J
P有= = =1000 W
【解析】（1）根据能量转化的知识解答；
（2）汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能；压缩冲程，将机械能转化为内能；
（3）根据公式F=pS计算活塞受到的蒸汽压力；
（4）首先根据相似三角形原理计算出物体上升的高度，然后根据W=Gh计算蒸汽机对物体做的功；再根据计算蒸汽机对物体做功的功率。
【解答】（1） 蒸汽推动活塞上行过程中，能量转化是内能→机械能 ；
（2）蒸汽机活塞上行过程与汽油机的做功冲程相似。
（3） 活塞受到蒸汽的压力是： F=pS=1.1×106 Pa×0.1m2 =1.1×105 N ；
（4）根据图片可知，根据相似三角形原理得到：；
即：；
解得：；
活塞上升一次蒸汽机对物体做了功： W有 =G物h物= m物gh物 =200kg ×10N/kg ×0.3m = 600J ；
蒸汽机对物体做功的功率： 。
10.（2019九上·温岭月考）如图甲所示，重为 G的瓶塞紧塞在竖直的瓶口，用打气筒向装有少量水的瓶内打气。
（1）当瓶塞跳起时，瓶内出现白雾，此时所发生的物态变化是________，瓶内气体的内能________（选填“增大”或“减小”））
（2）在图乙中画出从开始打气到瓶塞即将跳起（进气量为amL）的过程中，瓶塞所受摩擦力f的大小与进气量的关系图像。
（3）四冲程汽油机的工作示意图如下，其中与此实验原理相同汽车的冲程有________
【答案】（1）液化；减少
（2）
（3）BD
【解析】（1）白雾是瓶内的水蒸气温度降低后，由气态变成液态发生液化现象形成的；一般情况下，温度降低，内能减少，温度升高，内能增大；
（2）对瓶塞进行受力分析，得出瓶塞所受摩擦力的大小与进气量的关系；
（3）首先分析四个冲程的名称，然后确定汽车的能量转化，最后进行选择即可。
【解答】（1）当瓶塞跳起时，瓶内出现白雾，此时所发生的物态变化是液化；因为温度降低，所以瓶内气体的内能减小；
（2）向瓶内打气前，瓶塞受到向下的重力和向上的摩擦力，瓶塞处于静止状态，所以此时的摩擦力等于瓶塞的重力；当向瓶内打气时，瓶塞受到瓶内气压向上的压力，此时向上的压力与摩擦力之和等于重力，所以摩擦力逐渐减小，当瓶内向上的压力等于瓶塞重力时，瓶塞受到的摩擦力为0，再向瓶内打气，瓶内气压大于瓶塞的重力时，瓶塞受到向下的摩擦力与瓶塞的重力之和等于向上的压力，随着瓶内气压的增大，摩擦力逐渐增大，直到瓶塞被弹起；所以在此过程中，瓶塞受到的摩擦力先变小后变大，瓶塞所受摩擦力的大小与进气量的关系图象如下图所示：
（3）根据前面的分析可知，打气时，活塞的机械能转化为瓶内气体的内能；当瓶塞跳出时，瓶内气体的内能转化为瓶塞的机械能。
A.一个气门打开，且有气体排出，此为排气冲程，没有能量转化，故A不合题意；
B.火花塞打火，此为做功冲程，将内能转化为机械能，故B符合题意；
C.一个气门打开，且有气体吸入，此为吸气冲程，没有能量转化，故C不合题意；
D.两个气门关闭，且活塞向上运动，此为压缩冲程，将机械能转化为内能，故D符合题意。
故选BD。
精选练习
一、夯实基础
1．（2019•昆明）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
【答案】C
【解析】A、两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，故A不符合题意；
B、进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程，故B不符合题意；
C、排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程，故C符合题意；
D、两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，火花塞喷出电火花，是做功冲程，故D不符合题意。
2.下面是转子发动机工作时的各个冲程示意图，其中将内能转化为机械能的是( )
A. B.
C. D.
【答案】 C
【解析】热机是指各种利用内能做功的机械。是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能的机器动力机械的一类，如蒸汽机、汽轮机、燃气轮机、内燃机、喷气发动机。
热机通常以气体作为工质（传递能量的媒介物质叫工质），利用气体受热膨胀对外做功。热能的来源主要有燃料燃烧产生的热能、原子能、太阳能和地热等。
【解答】将内能转化为机械能的是做功冲程；
A、吸气冲程，不符合题意；故A错误；
B、压缩冲程，不符合题意；故B错误；
C、做功冲程，符合题意；故C错误；
D、排气冲程，不符合题意；故D错误；
3.（2020·温州模拟）我国古代先民曾发明一种点火器(如图)，用牛角做套筒，木质推杆前端粘着艾绒。猛推推杆，艾绒即可点燃，其原因是套简内封闭的气体( )
A.温度升高 B.气压增大 C.氧气增多 D.着火点升高
【答案】A
【解析】燃烧的条件：①有可燃物；②与氧气接触；③温度达到着火点，据此分析即可。
艾绒是可燃物，在套管内与氧气接触，之所以没有燃烧，是因为温度低于它的着火点。当猛推推杆时，推杆压缩里面的空气做功，将机械能转化为内能，从而使空气的温度升高，达到艾绒的着火点而燃烧，故A正确，而B、C、D错误。
4、汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，现代汽车多数采用汽油机作为发动机，如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中不正确的是（ ）
A．甲冲程是通过做功使燃料内能增大
B．乙冲程是排气冲程，排出废气，带走大部分热量
C．丙冲程是把机械能转化为内能，使汽车获得动力
D．丁冲程是吸气冲程，吸入汽油和空气的混合物
【答案】C
【解析】A、甲冲程，气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，通过做功使燃料内能增大、温度升高，是将机械能转化为了内能，故A正确；
B、乙冲程，排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，该冲程排出废气，带走大部分热量，故B正确；
C、丙冲程，气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，将内能转化为了机械能，故C错误；
D、丁冲程，进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，该冲程吸入汽油和空气的混合物，故D正确。
5.如图3所示是一个空气压缩引火仪。在厚壁玻璃筒的底部放一小撮干燥的硝化棉，用力将活塞迅速下压，棉花会被点燃，下列分析正确的是（ ）
A.当活塞向下压时，玻璃筒内空气体积变小，压强变小
B.当活塞向下压时，对玻璃筒内棉花做功，温度升高
C.向下压活塞时，快压和慢压的效果相同，因为压缩气体做的功相同
D.硝化棉被点燃的原理与擦燃火柴的原理相似
【答案】D
【解析】在此实验中，活塞在压缩空气做功，并没有对硝化棉做功。当活塞向下压时，玻璃筒内空气体积变小，压强变大。为了使实验效果更明显，要将活塞用力迅速向下压，在压缩空气时，活塞并不是做匀速直线运动的，快压时用力较大，做功较多；同时快压的时间短，尽量减少由于热传递使筒内空气内能减少。擦燃火柴是利用了火柴与擦纸摩擦生热，温度升高点燃火柴，它也是采用做功的方法来改变物体的内能的。故此题选D。
6.（2020·三门模拟）甲装置：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，观察发生的现象。乙装置：烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，当瓶塞跳出时，观察瓶内的变化。下列说法正确的是（ ）
A.甲：迅速向下压活塞的过程中，筒内空气温度不变
B.甲：活塞下压后反弹的过程相当于内燃机的做功冲程
C.乙：给瓶内打气至瓶塞跳出前，瓶内空气内能减小
D.乙：瓶塞跳出的过程相当于内燃机压缩冲程
【答案】B
【解析】A.甲：迅速向下压活塞的过程中，活塞压缩空气做功，将机械能转化为空气的内能，因此筒内空气温度升高，故A错误；
B.甲：活塞下压后，空气的内能增大，然后空气又对活塞做功，将内能转化为活塞的机械能，因此反弹的过程相当于内燃机的做功冲程相似，故B正确；
C.乙：给瓶内打气至瓶塞跳出前，会不断的将活塞的机械能转化为空气的内能，使瓶内空气内能增大，故C错误；
D.乙：瓶塞跳出的过程，是空气的内能转化为活塞的机械能的过程，相当于内燃机做功冲程，故D错误。
7、（2018秋•福田区校级月考）下列关于“热机”的说法中，正确的是（ ）
A．通过技术改进，热机效率可达100%
B．减少废气带走的大量热量可以提高热机的效率
C．做功冲程将机械能转化为内能
D．热机做功本领大，做功就一定多
【答案】B
【解析】A、热机的效率可以提高，无论科技如何发展，但总存在摩擦、总有能量损失，所以热机效率一定不会达到100%，故A错误；
B、热机工作时，减少废气带走的大量热量可以大大提高热机的效率，故B正确；
C、做功冲程中的能量转化是内能转化为机械能，故C错误；
D、热机做功本领大，是指功率大，功率是表示做功快慢的物理量，因工作时间未知，所以功率大，做功不一定多，故D错误。
8、（2018秋•徽县校级月考）一台四冲程内燃机飞轮转速为3600转/分钟，它1秒内完成了（ ）
A．60个冲程，做了30次功 B．120个冲程，做了120次功
C．240个冲程，做了60次功 D．120个冲程，做了30次功
【答案】D
【解析】飞轮转速为3600r/min＝60r/s，
因为内燃机完成一个工作循环，要经过4个冲程，飞轮和曲轴转动2周，活塞往返2次，燃气对外做功1次，所以该内燃机1s完成30个工作循环，完成120个冲程，对外做功30次，故ABC错误，D正确。
9、（2018秋•惠山区期中）“卡路里”简称“卡，是热量的另一个单位，现在仍被广泛使用在营养计量和健身手册中。1卡是这样规定的：在一个标准大气压下，1克水温度升高1℃吸收的热量。那么1卡＝ 焦耳。一辆汽车发动机的效率是35%，那么该车完全燃烧1kg汽油做的有用功是 J．[c水＝4.2×103J/（kg•℃），q汽＝4.6×107J/kg]
【答案】4.2； 1.61×107。
【解析】（1）已知c水＝4.2×103J/（kg•℃）＝4.2J/（g•℃），根据卡的定义可得，1卡＝4.2J。
（2）在汽油机内完全燃烧1kg汽油能放出的热量：Q放＝mq＝1kg×4.6×107J/kg＝4.6×107J，
由η＝×100%可得，W有＝Q总×η＝4.6×107J×35%＝1.61×107J，
故汽油机转化为对外做的有用功为1.61×107J，
10．（2018秋•深圳期末）（1）如图1甲所示是四冲程汽油机工作示意图，其中压缩冲程是把 能转化为 能。
（2）如图2甲、乙所示，是我们课堂演示的两个实验，与压缩冲程原理相同的是 。
（3）如图2丙是生活中常用的热水器，当注入一定量的热水后，立即塞上软木塞，有时软木塞会跳
起来，这一过程瓶内气体通过 改变了内能。
【答案】（1）机械；内；（2）甲；（3）做功。
【解析】（1）压缩冲程是把机械能转化为内能的过程。
（2）甲图是用力将活塞压下，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。是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程。
乙图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能。因此与压缩冲程原理相同的是甲实验。
（3）瓶内气体膨胀对外做功，内能减小，这一过程瓶内气体是通过做功的方式来改变物体内能的；
二、提升训练
1．（2019•岳阳模拟）下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况。关于对图中①②③④的补充正确的是（ ）
A．①做功冲程 ②内能转化为机械能 ③压缩冲程 ④机械能转化为内能
B．①压缩冲程 ②机械能转化为内能 ③做功冲程 ④内能转化为机械能
C．①做功冲程 ②机械能转化为内能 ③压缩冲程 ④内能转化为机械能
D．①压缩冲程 ②内能转化为机械能 ③做功冲程 ④机械能转化为内能
【答案】B
【解析】根据内燃机的工作过程可知，第二个冲程是压缩冲程，在此过程中活塞压缩气缸内的气体，将机械能转化为内能，气缸内的气体温度升高。其中柴油机的气缸中的柴油就是由此点燃的，因此柴油机的点火方式叫压燃式。
第三个冲程是做功冲程，此时燃料燃烧生成的高温高压的燃气推动活塞对外做功，将内能转化为机械能。
2.（2020九上·鄞州期末）氢燃料电池汽车作为一种真正意义上的“零排放，无污染”载运工具，是未来新能源清洁动力汽车的主要发展方向之一。氢燃料电池是使用氢做燃料，其基本原理是电解水的逆反应。与传统汽油机相比，它的能量转化效率高达60-80%，比汽油机效率高1．5~2倍。下列有关氢燃料电池和汽油机的说法中，错误的是( )
A.氢燃料电池工作原理可用化学方程式表示为：2H2+O2 点燃 H2O
B.氢燃料电池驱动汽车行驶时能量转化过程为：化学能→内能→机械能
C.四冲程汽油机的吸气、排气和压缩三个冲程都没有能量转化
D.汽油机效率低的主要原因是排出废气带走大量能量、燃料不完全燃烧等
【答案】C
【解析】（1）氢气燃烧，即与氧气反应生成水，据此写出反应的化学方程式；
（2）根据燃料电池的工作过程分析能量转化；
（3）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；
（4）能量散失、燃料不完全燃烧都是造成热机效率低下的原因。
【解答】A.氢燃料电池工作原理可用化学方程式表示为： 2H2+O2 点燃 H2O，故A正确不合题意；
B.氢燃料燃烧，将化学能转化为内能，然后内能转化为汽车的机械能，故B正确不合题意；
C.四冲程汽油机的压缩将机械能转化为内能，故C错误符合题意；
D.汽油机效率低的主要原因是排出废气带走大量能量、燃料不完全燃烧等，故D正确不合题意。
3.如图所示为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（ ）
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】由能流图可知：燃料完全燃烧放出的热量为E，有用机械能即有用功为E2，所以内燃机的效率可表示为 ．故选C．
热机的机械效率是指有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值．
4．（2019•益阳模拟）如图所示，这是瓦特设计的蒸汽机，它以煤炭作为燃料，下列说法正确的是（ ）
A．蒸汽机的功率越大，蒸汽机的效率就越高
B．改进工艺，可以提高煤炭的热值，使蒸汽机的效率提高
C．蒸汽机工作的时候将内能转化为机械能
D．蒸汽机实际上也是一种活塞式内燃机
【答案】C。
【解析】A、功率反映热机做功的快慢，蒸汽机的效率与功率无关，故A错误；
B、改进工艺，可以使燃料燃烧更充分，使蒸汽机的效率提高，但改进工艺不能提高煤炭的热值，故B错误；
C、蒸汽机工作时，消耗化学能转化为内能，再转化为机械能，即将内能转化为机械能，故C正确；
D、蒸汽机是燃料在气缸外部燃烧，是外燃机，故D错误。
5．（2018秋•南岸区校级期中）近年来，我国民用汽油发动机技术取得了长足进步，接近国际先进汽油发动机的水平某品牌汽车以80km/h的速度匀速行驶时，仪表盘显示发动机转速是1800r/min，若做功冲程每次做功6000J，则下列有关该汽车发动机的说法错误的是（ ）
A．每秒飞轮转60圈 B．每秒完成60个冲程
C．每秒对外做功15次 D．发动机的输出功率是90kW
【答案】A
【解析】（1）因曲轴每转两圈对外做功一次，飞轮的转速是1800r/min＝30r/s，所以ls转动30周，要做功15次，完成60个冲程，故A错误，BC正确；
（2）做功冲程一次对外做的功：W0＝200J；
汽油机的功率：P＝＝＝90000W＝90kW，故D正确。
6.现代生活中最重要的交通运输工具——汽车，与我们的生活走得越来越近了。
（1）某单缸汽油发动机气缸的活塞面积是 120平方厘米，做功冲程中活塞移动的距离是30厘米，气体的平均压强是5×105帕。汽油的热值是4.6×107焦/千克，每次做功耗油0.2克，气体一次膨胀对活塞做的功是________焦；若每次做功过程中汽油的90%完全燃烧，每次汽油燃烧放出的热量是________焦；排气过程中，废气温度________，内能________。
（2）汽油机的效率很低，主要原因之一是________带走了大量的能量。
【答案】（1）1800；8.28×103；降低；减少（2）废气
【解析】（1）首先根据计算出气体对活塞的推力，然后根据计算气体一次膨胀对活塞做的功；已知汽油的质量和热值根据公式计算每次汽油燃烧释放的热量；如果气体内能减少，那么温度降低；如果内能增大，那么温度升高；
（2）汽油机的能量损失包括：通过机体释放的热量，机械自身摩擦损耗和尾气排放。
【解答】（1）气体对活塞的推力为：；
气体一次对活塞做的功：；
每次汽油燃烧放出的热量为：；
排气过程中，废气温度降低，内能减少。
（2）汽油机的效率很低，主要原因之一是废气带走了大量的能量。
7、某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1800周。当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），做功冲程中燃气对活塞的平均压力为 N；一个做功冲程中燃气对活塞所做的功为 J；1min汽油机完成的做功冲程为 个；汽油机的功率为 W。
【答案】2700；135；900；2025。
【解析】（1）由题知，p＝9.0×l05Pa，S＝30cm2＝3×10﹣3m2，
由p＝可得，燃气对活塞的平均压力为：F＝pS＝9.0×l05Pa×3×10﹣3m2＝2700N。
（2）因为一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是s＝50mm＝0.05m，
所以一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W＝Fs＝2700N×0.05m＝135J。
（3）飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮1min转动1800周，完成的做功冲程为900个，即要对外做功900次，则燃气对活塞做的总功为：W总＝W×900＝135J×900＝121500J，
而t＝1min＝60s，故汽油机的功率为：P＝＝＝2025W。
8．（2019•禹州市二模）有“中华粮仓”之称，如图为某型号的联合收割机收制麦子的场景，它以柴油机作为动力装置，收割麦子时，以2m/s的速度匀速行驶30min，可将粮箱收满（q柴油＝5×107J/kg，ρ柴油＝0.8×103kg/m3）
（1）若柴油机的转速为7200r/min，则该柴油机在3s内做功 次，有 个冲程。
（2）若割机匀速行驶过程中受到的阻力恒为5×104N，求收割机收割满一粮箱做多少功及其功率？
（3）收割麦子时柴油机的工作效率为40%，则收割机工作两小时要消耗多少升柴油？
【答案】（1）180；720；
（2）收割机收割满一粮箱做功及其功率分别为1.8×108J、1×105W；
（3）收割机工作两小时要消耗45升柴油。
【解析】（1）柴油机的转速为7200r/min＝120r/s，
因为柴油机一个工作循环经历四个冲程，活塞往复运动2次，飞轮和曲轴转动2r，对外做功1次，
所以，该柴油机在1s内飞轮转动120r，做功60次，经历240个冲程；则在3s内做功180次，有720个冲程。
（2）行驶时间t＝30min＝1800s，
由v＝得，收割机匀速行驶的路程：s＝vt＝2m/s×1800s＝3600m，
收割机匀速行驶，根据二力平衡条件可得，收割机受到的牵引力F＝f＝5×104N，
则收割机收割满一粮箱做的功：W1＝Fs＝5×104N×3600m＝1.8×108J。
则收割机的功率：P＝＝＝1×105W。
（3）收割机工作两小时做的功：W＝4W1＝4×1.8×108J＝7.2×l08J，
由η＝×100%得，柴油完全燃烧放出的热量：Q＝＝＝1.8×109J，
由Q＝mq得，需要柴油的质量：m柴油＝＝＝36kg，
由ρ＝得，柴油的体积：V＝＝＝0.045m3＝45L。
9.（2020·嘉兴）十八世纪，瓦特发明的冷凝器蒸汽机，推动了人类第一次工业革命。如图为利用瓦特蒸汽机提升物体的工作示意图，蒸汽机的工作原理为：打开阀门 A、关闭阀门 B，高压蒸汽进入汽缸，推动活塞上行。当活塞到达汽缸顶部时，关闭阀门A、打开阀门B，蒸汽进入冷凝器，汽缸内压强减小，活塞下降。如此循环往复。
（1）蒸汽推动活塞上行过程中，能量转化是________。
（2）蒸汽机活塞上行过程与汽油机的________冲程相似。
（3）蒸汽机工作时，汽缸内部压强为 1.1×106帕，若活塞面积为0.1米2，则活塞受到蒸汽的压力是多少？
（4）蒸汽机活塞往复运动，通过杠杆和定滑轮对重物做功。若物体质量为 200 千克，活塞每次上升高度为0.6米，则活塞上升一次蒸汽机对物体做了多少有用功？假设活塞每分钟向上运动100次，该蒸汽机对物体做有用功的功率为多少？
【答案】（1）内能→机械能
（2）做功
（3）F=pS=1.1×106 Pa×0.1m2 =1.1×105 N
（4）h物= ×0.6m=0.3m
W有 =G物h物= m物gh物 =200kg ×10N/kg ×0.3m = 600J
P有= = =1000 W
【解析】（1）根据能量转化的知识解答；
（2）汽油机的做功冲程，将内能转化为机械能；压缩冲程，将机械能转化为内能；
（3）根据公式F=pS计算活塞受到的蒸汽压力；
（4）首先根据相似三角形原理计算出物体上升的高度，然后根据W=Gh计算蒸汽机对物体做的功；再根据计算蒸汽机对物体做功的功率。
【解答】（1） 蒸汽推动活塞上行过程中，能量转化是内能→机械能 ；
（2）蒸汽机活塞上行过程与汽油机的做功冲程相似。
（3） 活塞受到蒸汽的压力是： F=pS=1.1×106 Pa×0.1m2 =1.1×105 N ；
（4）根据图片可知，根据相似三角形原理得到：；
即：；
解得：；
活塞上升一次蒸汽机对物体做了功： W有 =G物h物= m物gh物 =200kg ×10N/kg ×0.3m = 600J ；
蒸汽机对物体做功的功率： 。
10.（2019九上·温岭月考）如图甲所示，重为 G的瓶塞紧塞在竖直的瓶口，用打气筒向装有少量水的瓶内打气。
（1）当瓶塞跳起时，瓶内出现白雾，此时所发生的物态变化是________，瓶内气体的内能________（选填“增大”或“减小”））
（2）在图乙中画出从开始打气到瓶塞即将跳起（进气量为amL）的过程中，瓶塞所受摩擦力f的大小与进气量的关系图像。
（3）四冲程汽油机的工作示意图如下，其中与此实验原理相同汽车的冲程有________
【答案】（1）液化；减少
（2）
（3）BD
【解析】（1）白雾是瓶内的水蒸气温度降低后，由气态变成液态发生液化现象形成的；一般情况下，温度降低，内能减少，温度升高，内能增大；
（2）对瓶塞进行受力分析，得出瓶塞所受摩擦力的大小与进气量的关系；
（3）首先分析四个冲程的名称，然后确定汽车的能量转化，最后进行选择即可。
【解答】（1）当瓶塞跳起时，瓶内出现白雾，此时所发生的物态变化是液化；因为温度降低，所以瓶内气体的内能减小；
（2）向瓶内打气前，瓶塞受到向下的重力和向上的摩擦力，瓶塞处于静止状态，所以此时的摩擦力等于瓶塞的重力；当向瓶内打气时，瓶塞受到瓶内气压向上的压力，此时向上的压力与摩擦力之和等于重力，所以摩擦力逐渐减小，当瓶内向上的压力等于瓶塞重力时，瓶塞受到的摩擦力为0，再向瓶内打气，瓶内气压大于瓶塞的重力时，瓶塞受到向下的摩擦力与瓶塞的重力之和等于向上的压力，随着瓶内气压的增大，摩擦力逐渐增大，直到瓶塞被弹起；所以在此过程中，瓶塞受到的摩擦力先变小后变大，瓶塞所受摩擦力的大小与进气量的关系图象如下图所示：
（3）根据前面的分析可知，打气时，活塞的机械能转化为瓶内气体的内能；当瓶塞跳出时，瓶内气体的内能转化为瓶塞的机械能。
A.一个气门打开，且有气体排出，此为排气冲程，没有能量转化，故A不合题意；
B.火花塞打火，此为做功冲程，将内能转化为机械能，故B符合题意；
C.一个气门打开，且有气体吸入，此为吸气冲程，没有能量转化，故C不合题意；
D.两个气门关闭，且活塞向上运动，此为压缩冲程，将机械能转化为内能，故D符合题意。
故选BD。
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