初中物理1 热机复习练习题

第二章  改变世界的热机单元总结（解析版）

1.了解：了解热机的使用对社会的贡献和给环境带来的影响。

2.会：进行热值的简单计算。

3.理解：理解内燃机的基本原理，了解汽油机的工作过程。

4.知道：热机的效率，了解提高热机效率的途径；热机的概念及热机的能量转化，了解热机在人类发展史上的重要意义。

5.通过分析汽油机的四个冲程，了解活塞发动机的工作过程。

★知识点一：热机

1.热机：通过燃料燃烧获取内能并转化为机械能的装置。

2.蒸汽机：

（1）蒸汽机是最早的热机。利用蒸汽做功。

（2）瓦特改进、完善了蒸汽机，发明了冷凝器、蒸汽汽缸等部件，设计了通过活塞直线运动带动飞轮圆周运动的连接装置，解决了动力的传输问题，才使蒸汽机成为带动其他机器转动的动力机器。

（3）蒸汽机的原理图，汽缸内活塞的左右移动由滑块阀门来控制。

要点诠释：

1.内能的两个用途：（1）加热；（2）做功。

2.形形色色的热机：

（1）水蒸气可以驱动叶轮转动，那是最简单的轮机，应用在大型火力发电厂中、大型舰船上。

（2）在机车、汽车、农用机械中，使用汽油机和柴油机等内燃机。

（3）在航空航天中已经使用更高效的喷气发动机和火箭发动机。

★知识点二：内燃机

1.活塞式内燃机：燃料在汽缸内燃烧，产生的燃气直接推动活塞做功。

2.内燃机的工作原理：汽油或柴油在气缸里燃烧时生成高温高压的燃气，用来推动活塞做功。活塞通过连杆使内燃机的飞轮转动，从而带动其他机械转动。

3.汽油机的四个冲程：活塞在气缸内往复运动，从气缸的一端运动到另一端的过程，叫做一个冲程，多数汽油机是由吸气、压缩、燃烧——膨胀做功和排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的。

4.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。

要点诠释：

1.汽油机的一个工作循环要经历四个冲程，活塞往复运动两次，飞轮转动两周，对外做功一次。

2.汽油机和柴油机的异同点：

★知识点三：热机效率

1.热机的效率：把热机所做有用功与所用燃料完全燃烧释放的热量之比，叫做热机的效率。

2.热机的利用：

（1）蒸汽机的广泛应用，结束了以人力、畜力为主要动力的漫长历史，世界进入以“火”为动力的“蒸汽机时代”

（2）火电站、热电站利用蒸汽轮机正将煤炭、天然气和石油转化成电能。

（3）以热机为主要动力装置的汽车、火车、轮船和飞机。

3.热机的利用和环境保护：

（1）热机排出的二氧化碳所引起的温室效应，对地球表面的热平衡有较大影响。

（2）汽车内燃机排出的废气对环境产生较大的污染，成为城市热岛效应的元凶之一。

（3）利用绿色能源，研究和开发低能耗、少污染的高性能热机，控制和减少污染。

要点诠释：

1.热机的效率是热机性能的一个重要指标，热机的效率越高，它的机械性能就越好。

2.提高热机效率的途径：

（1）在设计和制造上，要不断改进和革新，以减少各种能量损失，提高效率。

（2）在使用上，要正确使用，注意保养。例如加润滑剂以保证良好的润滑，减小摩擦；运动零件之间的间隙要调整得当，减小摩擦和防止漏气。

（3）充分利用废气带走的能量。例如热电站就是利用废气来供热的，这种既供电又供热的热电站，比一般的火电站，燃料的利用率将大大提高。

考点一：热机

★典例一：某汽油机的四个冲程如图所示，在该汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是（   ）。

A. ① B. ② C. ③ D. ④

【答案】C。

【解析】A．汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图①可知，活塞向上运动，排气门打开，所以图①是排气冲程，故A不符合题意；

B．汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图②可知，活塞向下运动，进气门打开，所以图②是吸气冲程，故B不符合题意；

C．汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图③可知，活塞向下运动，两门关闭，所以图③是做功冲程，故C符合题意；

D．汽油机的一个工作循环中，压缩冲程结束后，下个冲程是做功冲程，有图④可知，活塞向上运动，两门关闭，所以图④是压缩冲程，故D不符合题意。故选C。

★典例二：内燃机的一个工作循环是由四个冲程组成的，如图所示的是工作循环中的_____冲程，若飞轮转动40周，则对外做功______次。

【答案】(1)压缩；(2)20。

【解析】如图所示，活塞向上运动，进气阀和排气阀均关闭，所以如图所示的是工作循环中的压缩冲程。

内燃机一个循环，四个冲程，飞轮转2周，做功1次，所以若飞轮转动40周，则对外做功20次。

考点二：热机效率

★典例三：某辆行驶的小轿车，其正常工作时的能量转化情况如图所示，若输入的化学能为2000J，输出的动能为300J．则输出的内能和声能共计　   　J；输出的有用能量是动能，则小轿车正常工作时的效率为　   　。

【答案】1700；15%。

【解析】（1）由图知，输入的化学能E＝2000J，输出的动能E1＝300J

输出的内能和声能：

E2＝E﹣E1＝2000J﹣300J＝1700J；

（2）小轿车正常工作时的效率：

η＝＝×100%＝15%。

故答案为：1700；15%。

★典例四：关于热机的效率，下列说法正确的是（　　）。

A. 在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多；

B. 一般情况下柴油机的效率比汽油机的高；

C. 热机的效率越高说明做功越快；

D. 热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的

【答案】B。

【解析】A．热机的效率越高，做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即在做功相同的情况下，消耗的燃料较少，或消耗相同的燃料，做功较多，故A错误。

B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高，多用在重型机器上，故B正确；

C．热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，热机的效率越高说明有用功占的比值越大，功率表示做功的快慢，功率越高说明做功越快，效率和功率是两个不同的物理量，二者之间没有必然联系，故C错误；

D．根据内燃机的能量流向，热机损失的能量中，废气带走的能量较多，故D错误。故选B。

考点三：能量转化与守恒

★典例五：如图是四冲程汽油机工作循环中的一个冲程，下列关于冲程及其能量转化判断正确的是（  ）。

A. 做功冲程，将机械能转化为内能；B. 做功冲程，将内能转化为机械能；

C. 压缩冲程，将机械能转化为内能；D. 压缩冲程，将内能转化为机械能

【答案】B。

【解析】如图所示，两个气门关闭，活塞向下运动，为做功冲程，燃料在缸内燃烧，将燃料的内能转化成机械能，ACD错误，B正确。故选B。

★典例六：关于能量的转化或转移过程，下列说法错误的是（　　）。

A. 地球上的化石能源归根结底来自远古时期的太阳能；

B. 自然界中水能的循环再生过程不遵循能量守恒定律；

C. 空调将室内空气的内能转移至高温的室外需要消耗电能；

D. 热水自然变凉，能量自发的从高温物体转移至低温物体

【答案】B。

【解析】AB．地球上的化石能源都是太阳能转化来的，能量不会凭空产生也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式，从一个物体转移的另一个物体，故A正确，不符合题意，B错误，符合题意；

C．空调将室内空气的内能转移至高温的室外需要压缩机运转，压缩机运转需消耗电能，故C正确，不符合题意；

D．热传递的条件是温度差，热水自然变凉，能量自发的从高温物体转移至低温物体，故D正确，不符合题意。故选B。

一、选择题

1．四冲程汽油机在工作过程中，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】吸气冲程、排气冲程都是消耗机械能的冲程，压缩冲程是把机械能转化为内能，而做功冲程是把内能转化为机械能，故C是正确的。

2．关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程有以下几种说法：

①在吸气冲程中，都会吸入空气；

②在做功冲程中，是机械能转化为内能；

③只有做功冲程是燃气对外做功；

④汽油机和柴油机的点火方式相同；

以上说法中正确的是（　　）。

A．只有①②③ B．只有①③ C．只有②④ D．只有②③④

【答案】B。

【解析】①汽油机在吸气冲程中吸入的是汽油和空气的混合物，而柴油机吸入的是空气，所以在吸气冲程中，都会吸入空气，故①正确；②在汽油机的做功冲程中，是内能转化为机械能，故②错；③在汽油机的四个冲程中，只有做功冲程是燃气对外做功，故③正确；④汽油机和柴油机的点火方式不同，汽油机中有火花塞，采用的是点燃式点火；而柴油机是喷油嘴喷出雾状柴油，进行压燃式点火，故④错误。所以只有①③正确。故选B。

3.根据表 1、表 2 和表 3 提供的资料（在 1 标准大气压下），判断下列说法中正确的是（  ）。

表 1：几种晶体的熔点

表 2：几种物质的比热容  

表 3：几种燃料的热值   

A. 南极冬季气温一般在－40℃以下，在南极测量气温可选择酒精温度计；

B. 温度为 0℃的冰，其分子仍然会做无规则运动；

C. 水和煤油升高相同的温度，水吸收的热量较多；

D. 煤的热值比干木柴的大，因此煤燃烧过程中一定比干木柴燃烧过程中放出的热

【答案】AB。

【解析】A．南极的冬季气温在-40℃以下，在南极测量气温可选择酒精温度计，故A正确；

B．物体的温度为0℃，物体的分子运动速度不为0，仍然会做无规则运动，故B正确；

C．相同质量的水和煤油，水的比热容比煤油的大，故升高相同的温度，水吸收的热量较多，故C错误；

D．燃料燃烧放出的热量与是否完全燃烧、燃料的热值和质量都有关系，热值大的燃料不一定放出的热量多，故D错误。故选AB。

4．下列说法中正确的是（　　）。

A．汽油机的压缩冲程中将内能转化为机械能；

B．燃料不完全燃烧，其热值会变小；

C．可以采用增大热机功率的方法来增大热机的效率；

D．物体的内能增加时温度可能不变

【答案】D。

【解析】A、压缩冲程中活塞压缩气缸内气体做功，将活塞的机械能转化为燃气的内能，故A错误；

B、热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关，故B错误；

C、用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值叫热机效率，增大热机功率不能增大热机的效率，故C错误；

D、物体内能增加时，温度可能不变，例如，晶体吸热熔化时，故D正确。故选D。

二、填空题

5．如图所示的是四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在_______冲程；为了降低汽油机内汽缸的温度，汽缸外有一个水箱将汽缸包围住，这是通过____________的方式减少汽缸的内能。

【答案】压缩；热传递。

【解析】由图示可知，两气门都关闭，活塞向上运动，该冲程是压缩冲程。为了避免汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水箱，让汽缸被水包围着，即通过水吸收热量使得汽缸温度降低。这是通过热传递的方式改变内能的。

答案是：压缩；热传递。

6.“页岩气”是蕴藏在岩层中的天然气，被誉为未来能源的“明星”。页岩气属于_____________（填“可再生”或“不可再生”）能源。页岩气的热值为3.2×107J/m3，完全燃烧0.1m3页岩气可放出____________J的热量。

【答案】不可再生；3.2×106J。

【解析】（1）页岩气已经燃烧不可再生。

（2）根据公式：，得：。

故答案是：不可再生；3.2×106J。

7．汽车汽油机是由四个冲程的不断循环来保证连续工作的，其中由机械能转化为内能的是 　冲程。已知汽油的热值为4.6×107J/kg，2kg汽油完全燃烧时释放的热量为　   　J。已知汽车防冻液的比热容为4.2×103J/（kg•℃）。某汽车中的防冻液从90℃冷却到20℃的过程中，放出的热量为2.94×106J，则该汽车中防冻液的质量为　   　kg。

【答案】压缩；9.2×107；10。

【解析】（1）在汽油机的压缩冲程中，活塞压缩汽油和空气的混合物做功，使其内能增大、温度升高，机械能转化为内能；

（2）完全燃烧2kg汽油放出的热量：

Q放＝mq＝2kg×4.6×107J/kg＝9.2×107J；

（3）由Q放＝cm△t可得，汽车防冻液的质量：

m＝＝＝10kg。

故答案为：压缩；9.2×107；10。

8．如图所示，一配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花，当迅速压下活塞时，可看见桶内棉花燃烧起来。这是通过　   　的方式使玻璃筒内的空气　   　增加、温度升高的。从能量转化的角度看，汽油机工作时　   　冲程与该图实验相同。

【答案】做功；内能；压缩。

【解析】当迅速压下活塞时，可看见桶内棉花燃烧起来。这是通过做功的方式使玻璃筒内的空气内能增加、温度升高的。从能量转化的角度看，汽油机工作时压缩冲程与该图实验相同。

故答案为：做功；内能；压缩。