沪科版九年级全册第十三章 内能与热机第三节 内燃机达标测试
展开A.B.
C.D.
2.如图所示,科学老师将“火锅打火机”端口伸入空塑料瓶,先轻按开关,往罐内充入少量丁烷(C4H10),接着按下点火开关,随着“嘭”的一声,塑料瓶便向斜上方飞出。下列汽油机的工作原理示意图,与这一
过程的能量转化相同的是( )
A.B.
C.D.
3.喜欢思考的小明用塑料矿泉水瓶子进行了如下游戏探究:瓶中留有少量水,盖上瓶盖(如图甲);扭转瓶子(如图乙);轻轻扭动瓶盖,瓶盖被瓶内的气体冲出,同时瓶内出现白雾(如图丙)。图乙和图丙所示的过程,分别与四冲程内燃机连续的两个冲程相似,这两个冲程是( )
A.吸气冲程和压缩冲程B.压缩冲程和做功冲程
C.做功冲程和排气冲程D.压缩冲程和排气冲程
4.2022春节期间,济南市全域全时段禁售、禁燃、禁放烟花爆竹。燃放鞭炮实质上是鞭炮内的化学物质发生爆燃,产生高压燃气瞬间冲破鞭炮的过程。这个过程和热机哪个工作冲程的原理相似( )
A.吸气冲程B.压缩冲程C.做功冲程D.排气冲程
5.下列选项中,称为热机的是( )
A.冰箱压缩机B.风扇电动机
C.水力发电机D.燃油汽车发动机
二.填空题(共5小题)
6.宁静家园,净化环境。摩托车发动机上加装消音器是为了防止 产生,发动机工作时提供动力的是 冲程。
7.如图所示是四冲程汽油机的 冲程,该冲程中,汽缸内燃气的内能 (选填“变大”“变小”“不变”);0.5kg汽油完全燃烧后放出热量的42%被质量为100kg、初温为25℃的水吸收,可使水温升高到 ℃。(q油=4.6×107J/kg)
8.如图所示是内燃机的压缩冲程,此时活塞向 运动,气缸内气体的温度将 ,气体分子的 运动更激烈。
9.小雪将钢笔放在书上,用手推书在水平桌面上向左做匀速直线运动(如图1所示),以 为参照物,笔是运动的;以书为参照物,笔是 ,因为 。如图2所示的热机处于 冲程,能量转化过程 。
10.汽油机的工作过程是由吸气、 、做功、排气四个冲程组成,其中做功冲程的能量转化是 。
三.实验探究题(共3小题)
11.如图是老师在科学课上做的热机工作原理的模拟实验,在玻璃管中先加入少量酒精,将橡皮塞放入玻璃管并向下压缩气体,然后用电子点火器点火,橡皮塞会向上弹出。
(1)橡皮塞向下压时,其能量转化与汽油机工作四冲程中的 冲程相同;
(2)如果想让橡皮塞弹得更远,你的方法是 (答出一条即可)。
12.(1)如图甲所示,在试管内装些水,用橡胶塞塞住管口,给水加热。这是通过 的方式改变水的内能。加热一段时间后,橡胶塞在水蒸气压力的作用下冲出去。其能量转化情况与四冲程热机的 冲程相同。
(2)如图乙所示,在测量滑动摩擦力大小的实验中,用弹簧测力计拉着木块水平向右做 运动,木块受到的滑动摩擦力大小等于拉力大小。这里通过测量拉力大小来间接测出摩擦力大小,运用了 (选填“转换法”或“放大法”)。
13.“翔州一号”是我用首艘海上飞船(图甲),它可以在空中飞行,飞行高度可达100米,也可以在水上航行,巡航速度可达140~162千米/时。
(1)下列汽油机的冲程中,给“翔州一号”提供动力的冲程是 。(填字母)
(2)“翔州一号”的机翼形状如图乙所示。这样设计的原理是 。
(3)“翔州一号”在平静的水面由静止开始运动,水平方向的阻力f随运动时间t的变化关系如图丙所示。t=50秒后,“翔州一号”以最大巡航速度做匀速直线运动。求在50﹣100秒内,“翔州一号”牵引力做功为多少焦?
四.计算题(共2小题)
14.发动机是汽车的核心部件,某汽车发动机是以92号汽油为燃料的内燃机。在某次测试中,汽车在1.5×103s内于水平路面上匀速行驶4.6×104m,该过程中汽车的牵引力为3000N,汽车消耗汽油12kg,汽油的热值为4.6×107J/kg。
(1)汽车的内燃机一个工作循环的四个冲程如图所示,图中四个冲程的顺序是 (按序填写序号)。
(2)匀速行驶过程中,牵引力做的功及功率为多少?
(3)汽油完全燃烧所能释放的能量转化为汽车克服阻力做功的效率是多少?
15.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 (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?
2022年09月10日初中物理的初中物理组卷
参考答案与试题解析
一.选择题(共5小题)
1.【解答】解:水烧开时产生的水蒸气将壶盖顶起,水蒸气的内能会转化为壶盖的机械能;
A、汽油机进气门和排气门均关闭,活塞向上运动,是压缩冲程,此冲程机械能转化为内能,故A不符合题意;
B、汽油机进气门打开,排气门关闭,活塞向下运动,是吸气冲程,此冲程没有能量转化,故B不符合题意;
C、汽油机进气门和排气门均关闭,活塞向下运动,是做功冲程,此冲程内能转化为机械能,故C符合题意;
D、汽油机进气门关闭,排气门打开,活塞向上运动,是排气冲程,此冲程没有能量转化,故D不符合题意。
故选:C。
2.【解答】解:塑料瓶飞出时,是内能转化为机械能;在内燃机的做功冲程中,内能转化为机械能;
A图中进气门打开、排气门关闭,活塞下行,为吸气冲程;B图中两个气门关闭、活塞上行,为压缩冲程,机械能转化为内能;C图中两个气门关闭、活塞下行,为做功冲程,内能转化为机械能;D图中进气门关闭、排气门打开,活塞上行,为排气冲程;故C图正确。
故选:C。
3.【解答】解:如图乙,扭转瓶子时,小明施加的外力压缩瓶内的气体,是机械能转化为内能,这一过程与四冲程内燃机的压缩冲程相似;当瓶盖被瓶内的气体冲出时,是瓶内气体对瓶盖做功,内能转化为机械能,这一过程与四冲程内燃机的做功冲程相似。所以A、C、D都错,B正确。
故选:B。
4.【解答】解:高压燃气瞬间冲破鞭炮的过程是将内能转化为机械能;在热机的做功冲程中,内能转化为机械能,所以与热机的做功冲程的原理相似,故C正确。
故选:C。
5.【解答】解:热机是指将蒸汽或燃气的内能转化为机械能的机器;冰箱压缩机、风扇电动机利用电能工作的,水力发电机是利用机械能转化为电能,燃油汽车发动机是利用燃气的内能转化为机械能的机器,故D符合题意、ABC不合题意。
故选:D。
二.填空题(共5小题)
6.【解答】解:摩托车发动机上加装消音器是为了防止噪声产生,是在声源处减弱噪声;发动机的四个冲程中,做功冲程将内能转化为机械能,提供动力,其他三个冲程是依靠飞轮的惯性完成的。
故答案为:噪声;做功。
7.【解答】解:图中,两个气阀关闭,火花塞喷出电火花,活塞向下运动,是做功冲程,在这一过程中化学能转化为内能再转化为机械能,汽缸内燃气的内能变小;
完全燃烧0.5kg汽油放出的热量42%被吸收,
Q放=m汽油q油=0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J;
根据Q吸=42%Q放=cmΔt可知,
水升高到的温度为:Δt=Q吸cm水=42%×Q放cm水=2.3×107J×42%4.2×103J/(kg⋅℃)×100kg=23℃;
t=t0+Δt=25℃+23℃=48℃。
故答案为:做功;变小;48。
8.【解答】解:内燃机在压缩冲程中,两个气门都关闭,活塞向上运动,压缩气缸内的气体,将活塞的机械能转化为燃气的内能,所以气缸内气体的内能增大、温度升高,分子的热运动更激烈。
故答案为:上;升高;热。
9.【解答】解:将笔平放在书上,用手推书,使它们一起沿水平桌面做匀速直线运动。以水平桌面为参照物,笔与水平桌面之间的位置发生了变化,所以笔是运动的;以书为参照物,笔与书之间没有位置变化,所以笔是静止的;
图2中进气门、排气门都关闭,火花塞点火,活塞由上向下运动,所以为做功冲程,此过程中内能转化为机械能。
故答案为:水平桌面;静止的;笔与书之间没有位置的变化;做功;内能转化为机械能。
10.【解答】解:内燃机的四个冲程为:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程;在做功冲程中,内能转化为机械能。
故答案为:压缩;内能转化为机械能。
三.实验探究题(共3小题)
11.【解答】解:(1)汽油机在压缩冲程中,将机械能转化为内能;图中橡皮寨向下压时,橡皮塞压缩瓶内气体做功,机械能转化内能,其能量转化与汽油机的压缩冲程相同;
(2)点火后橡皮塞向上弹出,此时气体的内能转化塞子的机械能,如果想让橡皮塞弹得更远,可以使橡皮塞下压更长距离。
故答案为:(1)压缩;(2)橡皮塞下压更长距离。
12.【解答】解:(1)在试管内装些水,用橡胶塞塞住管口,给水加热,水吸收热量,内能增大,温度升高,这是通过热传递的方式改变水的内能;
加热一段时间后,橡胶塞在水蒸气压力的作用下冲出去,在这个过程中,把水蒸气的内能转化为橡胶塞的机械能;其能量转化情况与四冲程热机的做功冲程相同;
(2)在测量滑动摩擦力大小的实验中,用弹簧测力计拉着木块水平向右做匀速直线运动,木块受力平衡,木块受到的滑动摩擦力大小等于拉力大小;
这里通过测量拉力大小来间接测出摩擦力大小,运用了转换法。
故答案为:(1)热传递;做功;(2)匀速直线;转换法。
13.【解答】解:
(1)A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;
B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;
C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;
D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;
其中做功冲程内燃机给汽车提供动力,即C冲程中内能转化为机械能;
(2)“翔州一号”的机翼形状如图乙所示,机翼要设计成上凸下平的形状,当飞船前进时,气流通过机翼上、下方的速度不同,空气对机翼上表面产生的压强小于它对机翼下表面产生的压强。这样,机翼上、下表面就存在着压强差,从而获得升力,设计的原理是流速越大,压强越小;流速越小,压强越大。
(3)由图乙知,当“翔州1”做匀速直线运动时,动力为1.0×104N,
所以,根据二力平衡条件可得船受到的阻力:f=F=1.0×104N;
由图象知,在0~50s内,动力均大于阻力,所以此时“翔州1”做加速运动;
t=50秒后,“翔州一号”以最大巡航速度做匀速直线运动,v=162km/h=45m/s,
从50~100s时间内“翔州1”通过的路程:s=vt=45m/s×50s=2250m;
所以从50~100s时间内牵引力做功:W=Fs=1×104N×2250m=2.25×107J。
故答案为:(1)C;(2)流速越大,压强越小;流速越小,压强越大;(3)在50﹣100秒内,“翔州一号”牵引力做功为2.25×107J。
四.计算题(共2小题)
14.【解答】解:
(1)①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;
②中的排气阀打开,活塞向上运动,所以为排气冲程,是第四冲程;
③中的进气阀打开,活塞向下运动,所以为吸气冲程,是第一冲程;
④中的两个气阀都关闭,活塞向下运动,所以为做功冲程,是第三冲程;
故排序为:③①④②;
(2)汽车牵引力做的功:
W=Fs=3000N×4.6×104m=1.38×108J;
牵引力做的功率:
P=Wt=1.38×108J1.5×103s=92000W;
(3)汽车消耗汽油12kg放出的能量:
Q放=mq=12kg×4.6×107J/kg=5.52×108J,
汽油完全燃烧所能释放的能量转化为汽车克服阻力做功的效率:
η=WQ放×100%=1.38×108J5.52×108J×100%=25%。
故答案为:(1)③①④②;(2)匀速行驶过程中,牵引力做的功是1.38×108J;功率为92000W;
(3)汽油完全燃烧所能释放的能量转化为汽车克服阻力做功的效率是25%。
15.【解答】解:
(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=F×OBOA=196N×(80cm+40cm)80cm=294N;
则引擎盖的质量为:m=Gg=294N9.8N/kg=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。
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