物理九年级全册第1节 热机课后作业题

这是一份物理九年级全册第1节 热机课后作业题，共14页。试卷主要包含了选择题，填空题，科普阅读题，实验探究题，计算题，综合题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题
1．如图所示是四冲程汽油机的剖面图，下列关于其四个冲程的描述错误的是
A．吸气冲程中，吸入的是汽油与空气的混合物
B．每一个冲程，活塞刚好往返一次
C．压缩冲程中，机械能转化为内能
D．做功冲程中，燃料燃烧释放的内能中一部分转化为机械能
2．用酒精灯给试管中的水加热，如图所示，在软木塞被冲出试管口的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．水蒸气对软木塞做功，水蒸气的内能增大
B．水蒸气的内能转化为软木塞的机械能
C．软木塞的机械能转化为水蒸气的内能
D．能量的转化形式与热机压缩冲程能量转化相同
3．热机的广泛使用已成为一个国家工业化程度的标志，人类的现代生活已越来越离不开各种热机，热机从根本上改变着我们的世界．下列相关说法正确的是（ ）
A．热机是把内能转化为机械能的装置
B．内燃机完成一个工作循环对外做功两次
C．使用热值大的燃料可提高热机效率
D．采取有效措施可以使热机效率达到100%
4．如图a为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断不正确的是（ ）
A．图a中气缸内的蒸气体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力
B．气缸内的蒸气推动活塞时，内能减小
C．从能量转化角度讲，蒸气弹射装置工作时与图乙所示的原理相似
D．丙冲程的能量转化与烧水时水蒸气把壶盖顶起来的能量转化相同
5．如图所示，用酒精灯对试管加热，等水沸腾后，可以看到蒸汽把软木塞顶跑。下列说法正确的是（ ）
A．用酒精灯加热试管，水内能的增加是通过做功的方式实现的
B．蒸气把软木塞顶跑的过程，实现了内能向机械能的转化
C．蒸气把软木塞顶跑的过程，相当于汽油机的压缩冲程
D．试管口出现的白雾是水汽化后形成的水蒸气
6．图1甲为注射器，在室温恒为T1的环境中，老师快速向下推动活塞压缩针筒内的气体后松手，活塞即刻被向上弹起，此过程中针筒内均处于密封，针筒内物质均处于气态，针筒内气体温度随时间变化图像如图1乙，（由于气体分子间距比较大，此实验过程不考虑分子势能的变化），则说法正确的个数是（ ）
①活塞下压时，是通过做功改变针筒内气体的内能
②t1-t2过程的能量转化与图2中丙相同
③密封气体在t2时刻的内能小于t3时刻的内能
④活塞静止后，密封气体的温度最终保持在 T2
⑤图2丙存在化学能能转化成内能的过程
⑥若图 2 内燃机飞轮转动速度为3600r/ min，则每秒完成涉及内能和机械能相互转化的冲程有30次
A．2个B．3 个C．4个D．5个
7．单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图如图所示，下列四小冲程的顺序排列正确的是
A．丙丁乙甲B．乙丁甲丙C．乙甲丁内D．甲乙丙丁
8．下图是古代的取火器，把推杆推入牛角套筒时，艾绒被点燃。下列汽油机工作四冲程中原理与取火器原理相同的是（ ）
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
9．下列热机冲程示意图中（火花塞产生电火花未画出），利用机械能转化为内能的冲程是（ ）
A．B．
C．D．
10．如图是四冲程汽油机的剖面图，关于四冲程的描述错误的是（ ）
A．吸气冲程中，吸入的是汽油与空气的混合物
B．压缩冲程中，机械能转化为内能
C．每一个冲程，活塞刚好往返一次
D．做功冲程中，燃料释放的内能中一部分转化为机械能
二、填空题
11． 一单缸四冲程内燃机，功率为60kW，飞轮转速是3600r/min，活塞移动的距离(即冲程长)为50cm，活塞的横截面积为100cm2.则在一个工作循环中，单缸内燃机一个工作循环(活塞每次)燃气做功为 J.气缸内燃气的平均压强 Pa。
12．图 是汽油机工作的四个冲程，图 （选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）所示 冲程为汽车提供动力。吸气冲程中，吸入汽缸的是 （选填“空气”、“汽油”或“汽油和空气的混合物”）。甲图汽缸内气体内能 （选填“增大”或“减小”），改变方式是 （选填“做功”或“热传递”）。 （选填“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）图汽缸内气体分子热运动减慢。
13．汽油机工作时的某个冲程如图所示：
（1）在这个冲程中， 能转化为 能；
（2）缸内气体分子间距 ，分子运动剧烈程度 ；（以上两空均选填“增大”、“减小”或“不变”）
14．柴油机构造与汽油机不同之处是柴油机汽缸顶部有一个 ，而汽油机顶部是 ；某柴油机飞轮转速是2400r/min，则柴油机每秒做功 次。
15．如图甲所示，小明在吹气球时，被吹大了的气球没能用手握住，呼啸着飞了出去，若他及时捡拾起气球，将会感觉到它喷气的嘴部温度和原来相比 （选填“变高”、“变低”或“没有变化”），此过程发生的能量转化与图乙中的 （选填“A”或“B”）图中的能量转化是一致的。若一台四冲程柴油机，飞轮转速为3000r/min，若气缸在做功冲程中，每次做功400J，每秒钟对外做功 J。
16．如图所示，工作中的四冲程汽油机把 能转化为 能。沙漠地区昼夜温差大，主要原因是砂石的比热容较小；初温为20℃、质量为50kg的砂石温度升高到100℃，吸收的热量为 J。[砂石的比热容为0.9×103J/kg⋅℃]
17．热机是动力机械的一类，能量转化过程如图所示，其中有效利用的那部分能量是 ，则热机的效率η= （均用给出的物理量符号表示）。
18．如图所示的汽油机处于 （选填“压缩”或“做功”）冲程，这个冲程将 能转化为 能。某单缸四冲程汽油机的飞轮转动速度是2400r/min，则此汽油机每秒对外做功 次。
三、科普阅读题
19．阅读短文，回答文后的问题：
汽车发动机
发动机是汽车的动力源，汽油机以汽油为燃料，使活塞在汽缸中往复运动，一个工作循环经历吸气、压缩、做功和排气四个冲程，汽油机的性能和汽缸排量有关。汽缸排量指活塞一个冲程中活塞在汽缸内通过的容积，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（冲程长度），如果发动机有若干个汽缸，那么所有汽缸“工作容积”之和称为发动机排量，实际汽车往往采用多缸发动机。如图所示发动机有4个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在吸气、压缩和排气冲程。
（1）汽油机工作时将燃料燃烧的内能转化为 能；
（2）若一个汽缸排量为V，燃气对活塞的平均压强为p，则一个做功冲程中燃气对活塞所做的功为 （用字母表示）；
（3）若汽车发动机以恒定功率输出，在爬坡的时候减慢车速，目的是 ；
（4）若做功冲程燃气对活塞的平均压强是p0，发动机排量为V排，则发动机转速为3000r/min时，该轿车的输出功率P与发动机排量V排的关系式为 。
20．阅读短文，并回答问题．
汽油机
单缸四冲程汽油机工作原理：汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在吸气冲程中被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生内能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机一个工作循环在包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程.
科学家在四冲程发动机的基础上发明了“六冲程引擎”发动机.这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力．第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸的水.“六冲程引擎”发动机的优点是环保、效率高.
工程师还制造了四缸四冲程汽油机。制造时通过连杆把四个四冲程汽油机的活塞连在一根曲轴上如图所示.四缸四冲程汽油机分为两种：一种是同步汽油机，一种是异步汽油机.同步汽油机，四个汽缸在同一时间都是做的相同工作： 吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程.异步汽油机，各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别做吸气、压缩和排气工作.
Q195型汽油机的部分技术规格如下表所示
其中，“额定功率”是指汽油机正常工作时对外所做机械功的功率；“单缸排量”是活塞从上止点到下止点所扫过的容积. “燃气气压”是指汽油机在做功冲程中燃气对活塞的平均压强.
（1）“六冲程引擎”，中第五冲程相当于四冲程热机的 冲程.
（2）有关四缸四冲程同步汽油机和异步汽油机说法正确的是（ ）
A．四缸四冲程同步汽油机，飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功
B．四缸四冲程异步汽油机，四个汽缸在同一时间都是做的相同工作
C．若每个汽缸做功功率相同，同步汽油机的平均功率大于异步汽油机平均功率
D．异步机各汽缸的做功冲程错开，机械能输出更平稳
（3）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV，式中p表示燃气对活塞的平均压强，则单缸Q195型汽油机的额定功率 W（不考虑机械能的损失）.
21．请阅读《四缸汽油机》回答题。
四缸汽油机
通常汽车发动机依靠燃料在汽油机汽缸内燃烧产生的高温高压气体推动活塞做功，从而对外输出有用功。汽缸是汽油机的核心部件，活塞在汽缸内往复运动，吸气、压缩、做功和排气四个冲程不断循环进行，活塞往复运动过程中，其在汽缸内所封闭空间的体积会不断发生变化。汽缸工作容积指活塞上表面从上止点到下止点所扫过的容积，该容积又称单缸排量，如图所示，它的大小取决于活塞的横截面积S和活塞从上止点运动到下止点距离l（即冲程长）。排量通常用升（L）或毫升（mL）来度量。
一般来讲，汽车的排量可以反映发动机（汽油机）输出功率的大小，所以增加汽缸数量或者增加每个汽缸的单缸排量可以提高发动机的输出功率。因而实际的汽车发动机都有多个汽缸，比如常见的四缸、六缸和八缸发动机。多缸发动机中每个汽缸的排量都相同，每个汽缸的排量之和就是汽车发动机的排量，常见的家用小客车发动机的排量一般为0.8L~2.8L。
如图所示为四缸发动机结构原理图：发动机通过连杆把四个汽缸的活塞连在同一根曲轴上，并使各汽缸的做功冲程的时间相互错开，在曲轴转动的每半周内，都有一个汽缸处在做功冲程，其他三个汽缸分别处在吸气、压缩和排气冲程。这样既能保证发动机有足够的输出功率，还能让发动机的动力连续平稳输出，减小发动机工作时带来的振动，从而提高乘坐汽车的舒适性。
此外，对于排量已经固定的发动机，也可以通过增加发动机的转动速度，即增加活塞的往复运动速度，以便在相同时间内增加汽缸的做功次数，从而提高发动机的输出功率。以一辆采用四缸汽油发动机的家用小客车为例，其发动机的排量为2.0L（即该发动机中四个汽缸工作容积的总和），发动机的转速表示每分钟曲轴所转的周数，用n表示，其单位为r/min（转每分钟）。通过测量得到了这种轿车的输出功率与转速的关系如图所示，可见在允许范围内，发动机转速增加时，输出功率也增加了。
根据上述材料，回答下列问题：
（1）该家用小客车发动机的单缸排量（工作容积）V= L。
（2）由如图可知，该家用小客车发动机转速在1000～4000r/min范围内，其输出功率与转速大致成 比。（选填“正”或“反”）
（3）该家用小客车发动机的曲轴每转动一周，其四缸发动机的汽缸会有 个做功冲程，在做功冲程中将 能转化成了机械能。
四、实验探究题
22．小明发现篮球的气压不足，于是用打气筒给篮球打气。在收起打气筒时小明发现外壁有些发热，他想，导致打气筒的外壁发热的主要原因是什么呢？于是他想探究是什么原因导致打气筒的外壁发热的，小明和小红进行了交流，联系所学物理知识，他们提出了以下两个猜想：
A．活塞在筒内往复运动时，与筒壁摩擦导致发热；
B．活塞在筒内往复运动时，不断压缩气体做功导致发热。
他们设计了实验进行探究，选用的实验器材有：打气筒、测温枪、计时器、气压不足的篮球等，分别在打气筒的上部和下部标注两个测温点，如图所示。请回答下列问题：
（1）打气过程中，筒内气体压强 ，打气筒的温度升高，其原因是机械能转化为 。活塞在打气筒内向下运动时的能量转化过程，与四冲程内燃机的 冲程相同。打气过程中，活塞每次往复运动对气体做功大小 （选填“相同”或“不同”）。
（2）小明的实验方案是：用打气筒往气压不足的篮球内打气，10s内使活塞在筒内往复运动20次，立即用测温枪测出此时两个测温点的温度。待打气筒外壁温度降至室温25℃后，放出篮球中的部分气体，使其内部气压与打气前相同，重复上述操作，实验数据记录如表：
小明分析表中实验数据可以验证猜想 （填字母）一定正确。
（3）小红回顾整个实验过程，分析实验数据，认为小明得出的结论不够严谨，理由是在实验过程中，活塞向下运动时既克服摩擦做功，又压缩空气做功，无法准确地确定外壁发热的原因。于是他们对实验进行改进，对猜想A再次进行探究，打气筒 （选填“与”或“不与”）篮球连接，让活塞在相同的时间内往复运动相同的次数，用测温枪测出打气筒外壁的温度，若上部和下部温度 （选填“相同”或“不同”），则说明猜想A是正确的。
五、计算题
23．随着时代的发展，汽车已经进入百姓家庭。如图是汽车柴油机的气缸与活塞的简化示意图，柴油机的点火方式为压燃式，在压缩冲程中将空气温度压到柴油的着火点。
提示：描述密闭气体状态的参数有压强p，体积V，温度T（T为热力学温度，单位是开尔文，符号“K”）； 其三者的关系为PVT=C（C为常数），且T=t+273
（1）若某汽车的质量是2.1t，那么它的重力是多少？（g取10N/kg）
（2）压缩冲程中将机械能转化为_____能？
（3）若气缸内密闭空气的初始温度为t1=27℃，则相当于热力学温度T1是多少？
（4）柴油的着火点约为480K。若密闭空气的体积被压缩到原来的110，压强将增大为原来的16倍。结合第（3）小问，试通过计算，判断此时能否将柴油点燃？
24．单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是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圈．当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），求该汽油机的功率．
六、综合题
25．如图为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。
（1）该发动机在1s内做功 J，单缸排量V＝ L；
（2）每个做功冲程里，发动机做功W＝ J；
（3）在做功冲程里，燃气对活塞的压强p＝ Pa。
26．如图1为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。
（1）发动机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将 能转化为 能。
（2）有一台四缸发动机，其主要技术指标如下表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（既冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。
①该发动机在1s内做功 J，单缸排量V= L。
②在每个做功冲程里，发动机做功W= J。
（3）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p= Pa．（1L=10﹣3m3）
（4）如图2为发动机在做功冲程中的示意图。下面给出了公式W=pV的证明，请将推导过程补充完整（要求各表达式均用S、l或p表示）：设活塞的面积为S，冲程长为l，燃气对活塞的压强为p，则燃气对活塞的压力F= ，燃气对活塞所做的功W= ，又根据数学知识可知发动机的单缸排量V= 。
答案解析部分
1．【答案】B
2．【答案】B
3．【答案】A
4．【答案】C
5．【答案】B
6．【答案】A
7．【答案】B
8．【答案】B
9．【答案】C
10．【答案】C
11．【答案】2000；4×105
12．【答案】丙；做功；汽油和空气的混合物；增大；做功；丙
13．【答案】（1）机械；内
（2）减小；增大
14．【答案】喷油嘴；火花塞；20
15．【答案】变低；A；10000
16．【答案】内；机械；3.6×106
17．【答案】E4；η=E4E×100%
18．【答案】压缩；机械；内；20
19．【答案】机械；pV；增大牵引力；P＝25p0V排
20．【答案】（1）做功
（2）D
（3）5×104W
21．【答案】（1）0.5
（2）正
（3）2；内
22．【答案】（1）增大；内能；压缩；不同
（2）B
（3）不与；相同
23．【答案】解：（1）已知某汽车的质量是
m=2.lt=2100kg
那么它的重力是
G=mg=2100kg×10N/kg=21000N
（2）柴油机的压缩冲程中，是将机械能转化为内能。
（3）若气缸内密闭空气的初始温度为t1=27℃，则相当于热力学温度
T1=t+273=27+273=300K
（4）由题知，气缸气体压强p，体积V及温度T满足pV=C这—方程，所以压缩前
p0V=C×300K……①
压缩后
p内×110V=C×T……②
由题意知，p内=16p0
①÷②解得：T=480K，由题知，柴油的着火点约为480K，柴油能燃烧。
答：（1）若某汽车的质量是2.lt，那么它的重力是21000N ；
（2）压缩冲程中将机械能转化为内能；
（3）若气缸内密闭空气的初始温度为t1=27℃，则相当于热力学温度T1是300K；
（4）此时能将柴油点燃。
24．【答案】解：（1）p=9.0×105Pa，活塞面积S=30cm2=30×10-4m2，燃气对活塞的平均压力为：F=PS=9.0×105Pa×30×10-4m2=2700N．
（2）活塞做功一次的路程s=50mm=0.05m，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，所以飞轮转动1800周，要对外做功900次，燃气对活塞做的总功为：W总=W×900=135J×900=121500J，而t=1min=60s，汽油机的功率为：p=W总t=121500J60s=2025W
25．【答案】（1）1.2×105；0.5
（2）600
（3）1.2×106
26．【答案】（1）内；机械
（2）1.2×105；0.5；600
（3）1.2×106
（4）pS；psl；Sl汽缸数
单缸排量
额定功率
转速
燃气气压
1
0.5×10-3m3

2400 R/min
5×106Pa
实验次序
时间/s
活塞往复次数
上部温度/℃
下部温度/℃
1
10
20
30.7
36.6
2
10
20
30.2
36.2
3
10
20
30.5
36.3
排量
2.0L
输出功率
120kW
转速
6000r/min