初中物理沪粤版（2024）九年级上册（2024）12.4 热机与社会发展综合训练题

这是一份初中物理沪粤版（2024）九年级上册（2024）12.4 热机与社会发展综合训练题，共12页。试卷主要包含了选择题，多选题，填空题，实验探究题，计算题，综合题等内容，欢迎下载使用。
1.下列关于热机和环境保护的说法，正确的是（ ）
A . 热机排出的尾气没有内能
B . 热机的效率能达到100%
C . 热机的大量使用会造成环境污染
D . 汽油机的做功冲程是将机械能转化成内能
2.关于内能，下列说法正确的是（ ）
A . 在汽油机的压缩冲程中，内能转化为机械能
B . 物体内能的大小取决于物体运动的速度
C . 把﹣10℃的冰块放在0℃的环境中一段时间后，冰块的内能会增加
D . 温度高的物体内能一定多
3.两台汽油机，甲机的效率为35%，乙机的效率为25%，这两个数据表示（ ）
A . 甲机做的功比乙机的多
B . 甲机的功率比乙机的大
C . 做同样多的有用功，甲机消耗的汽油比乙机少
D . 在消耗相同多的汽油时，甲机做的有用功比乙机多
4. 用同一个实验装置分别加热200g的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化图像如图。其中乙从20℃加热至沸腾刚好消耗了8g酒精。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等，c 水=4.2×10 3J/（kg•℃），q 酒精=3×10 7J/kg，则下列说法正确的是（ ）
A . 甲液体是水
B . 8g酒精完全燃烧放出的热量为2.4×108J
C . 该酒精灯的加热效率为25%
D . 0~4min内甲吸收的热量为5.02×104J
5.在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（ ）
A . 吸气冲程 B . 压缩冲程 C . 做功冲程 D . 排气冲程
6.下列与日常生活有关的估测，最接近实际的是（ ）
A . 冰箱冷冻室温度约为5℃
B . 汽车涡轮增压柴油发动机的效率可达80%
C . 人们感到舒适的气温通常在25℃左右
D . 一节干电池15V
7.小明用可乐瓶制作水火箭，先在瓶里装适量水，然后将带有阀门的金属管插入瓶塞，旋紧瓶塞后用打气筒往瓶里打足气（如图）；打开阀门后，水从尾部的金属管向下喷出，水火箭竖直向上飞向空中，下列分析不正确的是（ ）

A . 上升过程中，水火箭瓶内气体的内能减少
B . 往水火箭里打气相当于内燃机的压缩冲程
C . 水从水火箭中喷出相当于内燃机的排气冲程
D . 在整个过程中，能量总量是保持不变的
8.下列说法中错误的是（ ）
A . 利用内能来做功的机器叫热机
B . 火箭也是一种热机
C . 热机的效率可以达到100%
D . 汽油机、柴油机属于内燃机
9.有经验的维修师，通过观、闻等方式，就可以初步判断一台柴油机的效率高低。下列判断方式 不可靠的是（ ）
A . 观察尾气的颜色是否发黑
B . 闻尾气中柴油味的浓淡
C . 观察柴油机外观是否干净
D . 感受排气管附近温度的高低
10.汽油机的效率是30%，柴油机的效率是45%，如果它们的功率相同，那么在相等的时间内完全燃烧的汽油和柴油产生的热量之比是（ ）
A . 3：2 B . 1：1 C . 2：3 D . 2：5
二、多选题
1.关于以下四幅图片的描述，说法正确的是（ ）
A . 图甲：摩擦后的气球和头发相互吸引，是因为气球和头发带同种电荷的缘故
B . 图乙：给瓶内打气，瓶塞跳起时能量转化形式与热机做功冲程能量转化形式相同
C . 图丙：设想的永动机可能实现
D . 图丁：验电器的工作原理是同种电荷相互排斥
2.明朝宋应星所著《天工开物》是中国古代一部综合性的科学技术著作。如图所示四幅图选自《天工开物》，下列说法正确的是（ ）
A . 挂上重物后弓发生形变，弓的弹性势能增加
B . 采珍珠人潜入水下越深，所受水的压强越大
C . “透火焙干”应用了加热的方法提高温度，使纸面水分蒸发加快
D . 鸟铳发射弹丸时的能量转化，与内燃机压缩冲程的能量转化相同
3.小帆在老师指导下，用如图所示的同一个实验装置分别加热100g的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化图像如图乙所示，乙从20℃加热至沸腾刚好消耗酒精4g（ q酒精=3×107J/kg）。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等， c水=4.2×103J/kg⋅℃ ， 则下列说法中正确的是（ ）
A .c乙=2.1×103J/kg⋅℃
B . 乙的吸热能力大于甲的吸热能力
C . 0~8min乙吸收的热量为1.68×104J
D . 该酒精灯的加热效率为35%
4.对于图中所示的四幅图，下列说法中正确的是（ ）
A . 甲图中软木塞飞出时，管内水蒸气的内能减少
B . 乙图中两个压紧的铅块能吊起钩码，主要是因为分子间存在引力
C . 丙图中活塞向上运动是内燃机的做功冲程
D . 丁图中小朋友下滑时，内能转化为机械能
5.有一辆汽车在水平路面上用0.5h匀速行驶了36km，消耗汽油3kg。若已知该汽车发动机的功率（即牵引力的功率）为23kW，汽车（包括车上的人和物品）质量为1.5t，车轮与地的接触总面积是0.5m 2 ， 汽油的热值为4.6×10 7J/kg，g＝10N/kg。下列分析正确的是（ ）
A . 该汽车对路面的压力等于1.5×104N，该汽车克服阻力做的功是2.3×104J
B . 该汽车通过这段路程的平均速度是200m/s，车对地的压强是3000Pa
C . 该汽车的牵引力是1.15×103N，汽油燃烧放出的热量是1.38×108J
D . 该汽车发动机的效率是30%
6.昔日高档小轿车，今朝进入百姓家．下列有关小轿车的说法正确的是（ ）
A . 电动汽车的核心部件电动机是利用电磁感应原理制成的
B . 汽油机的做功冲程，主要将内能转化为机械能
C . 开车时要系好安全带，是为了减小人由于惯性而受到的伤害
D . 汽车发动机用水作冷却液，主要是利用水比热容小的特点
7.小满同学采用了如图甲所示的装置来“探究海波在不同状态下的吸热能力”，并将实验数据绘制成如图乙所示的图像。加热时，酒精灯每分钟完全燃烧0.2g酒精，已知试管内所装海波的质量是200g。固态海波的比热容为1.2×10 3J/（kg•℃），酒精的热值为3.0×10 7J/kg。下列与该过程有关的说法中正确的是（ ）
A . 第8min 时海波已处于液态
B . 固态海波的吸热能力大于液态海波的吸热能力
C . 前2min内海波吸收的热量是2.88×106J
D . 第10﹣11min内酒精灯的加热效率为24%
8.小刚探究某物质熔化和沸腾的实验如图甲所示，他把100g某种固体碾碎后放入试管中，插入温度计，再将试管放在装有水的烧杯中加热（物质在相同时间内吸收的热量相等）。根据实验数据画出的图象如图乙所示。实验结束时，小明发现从开始加热到实验结束的10min内消耗4g酒精，酒精的热值 3.0×107J/kg ， 这种物质的液态比热容 c=1.8×103J/kg⋅℃。下列选项正确的是（ ）
A . 该物质熔化时温度虽没有改变但内能却增加了
B . 从开始沸腾到实验结束物质所吸收的热量为10800J
C . 该物质固态时的比热容为2.7×103J/kg⋅℃
D . 该装置能量的转化效率为30%
三、填空题
1.近日，我国某动力公司发布最新款高热效率柴油机，刷新了全球纪录。图甲所示是柴油机的 ________ 冲程。如图乙所示是该柴油机工作时的能量流向图，该柴油机的效率为 ________ 。请根据能量流向图，写出一种提高热机效率的方法： ________ 。

2.汽油发动机工作时，汽油必须和吸进的空气成适当的比例，才能形成可以有效燃烧的混合气，这就是空燃比（可燃混合气中空气质量与燃油质量之比），某总排量为2.0L的发动机的空燃比为14：1，混合燃气的为 1.35kg/m3 ， 当发动机曲轴每分钟转速为2400转时，此时汽车输出的机械功率为 65kW。此时该发动机的效率是 ________ %（保留到小数点后一位。汽油的热值为 4.6×107J/kg）。
3.完全燃烧200g焦炭所放出的热量有35%被质量为10kg的水吸收，吸收了这些热量后，水的温度升高了 ________ ℃(水未沸腾).3.0×107J/kg,c水=4.2×103J/(kg⋅∘C)
4.氢气的热值为 1.4×108J/kg ， 比煤和石油要高出许多，且燃烧后的产物是水蒸气，排放到大气中不会造成污染。3kg氢气完全燃烧放出的热量是 ________ J；若这些热量的50%被水吸收，能使 ________ kg的水温度升高50℃。（ c水=4.2×103J/(kg⋅°C)）氢气使用一些后，热值 ________ （填“变”或“不变”）。
5.哈市新建的小区都接入了管道天然气，让很多家庭都用上了天然气。小莉通过燃烧天然气将体积为2L、初温为20℃的水加热到70℃，此过程中的加热效率为60%，水吸收的热量是 ________ J，此过程需要消耗的天然气为 ________ m 3。[已知ρ 水=1.0×10 3kg/m 3 ， c 水=4.2×10 3J/（kg•℃），q 天然气=3.5×10 7J/m 3）]
6.柴油机的吸气冲程吸入汽缸的是 ________ （选填“柴油”、“空气”或“柴油和空气的混合物”），一单缸四冲程的柴油机1s钟内做了30次功，那么，该柴油机的转速为 ________ r/min。
7.如图甲，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”），发生的能量转化与图 ________ 所示冲程是一致的（选填“乙”“丙”）。
四、实验探究题
1.利用气球可以完成下列实验：
（1） 在气球上粘上小塑料颗粒，代表宇宙中的天体，气球膨胀时 ________ （填“靠近”或“远离”），可模拟宇宙膨胀现象；
（2） 如图1所示，充满气体的气球向左喷气而向右飞出，说明力改变了物体的 ________ ，还能说明 ________ ，此过程发生的能量转化与图 ________ （选填“2”或“3”）中的能量转化是一致的。
2.观察如图所示实验，回答以下问题：
（1） 甲图中，当活塞迅速下压时，棉花会燃烧起来，因为活塞对空气做功，使空气的内能 ________ ，温度升高，达到棉花的着火点。此过程中能的转化是 ________ 。
（2） 乙图中，在厚玻璃瓶内装入少量的水，然后再向密闭的瓶内打气，当塞子跳起来时，瓶内会出现白雾，这是因为瓶内的空气推动瓶塞做功时，内能 ________ ，温度降低，使水蒸气液化成小水珠。
（3） 内燃机的做功冲程与 ________ 图（选填“甲”或者“乙”）的原理相同。
3.如图为四缸发动机的工作原理图：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功冲程错开，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） 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单缸排量V= ________ L，该发动机工作时在5s内做功 ________ J。
②正常工作过程中，发动机中单缸每次做功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 ﹣ 3m 3）
五、计算题
1.某辆小轿车油箱内装有32kg汽油，汽油的小轿车总质量为1t，司机小李驾车沿高速公路到某地旅游，路程为300km。假设轿车是匀速行驶，且小轿车受到的阻力为车总重的0.092倍。已知该小轿车的热机效率为30%，汽油的热值为4.6×10 7J/kg，且行驶过程中小轿车质量变化忽略不计，求：（g=10N/kg）
（1）汽车到达目的地牵引力所做的功；
（2）通过计算说明汽车在行驶途中是否需要加油？
2.小明家新安装了一台太阳能热水器，装500kg水，经过阳光的照射，水温由原来的20℃升高到40℃，已知（c 水=4.2×10 3J/(kg•℃)，q 焦炭=4.2×10 7J/kg）。求：
（1） 在此过程中水吸收了多少热量?
（2） 若这些热量由燃烧焦炭的火炉来提供，则需要燃烧5kg焦炭，那么火炉烧水的热效率是多大?
3.天然气是一种节能环保的能源，某燃气热水器将20kg的水从20℃加热到80℃，燃烧了 0.21m3的煤气。[ c水=4.2×103J/kg⋅℃ ， q煤气=4×107J/m3]
（1） 水吸收的热量 Q吸；
（2） 该燃气热水器烧水的效率 η。
4.小军同学周末和家人驾驶越野汽车去郊游，车和人的总质量为2.4t，他们先在一段可近似看成水平直线的柏油路上匀速行驶60km，用时50min，消耗汽油5kg。假设此过程汽车所受阻力恒为车和人总重的0.1倍。已知汽油的热值为4.6×10 7J/kg。求：
（1）汽车在柏油路上匀速行驶时速度的大小；
（2）汽车在匀速行驶过程中牵引力的大小；
（3）汽车在此过程中牵引力做的功；
（4）5kg汽油完全燃烧放出的热量；
（5）汽车在匀速行驶时的热机效率。
5.天然气已进入广大家庭，已知天然气的热值 4.2×107J/m3 ， 某家庭做饭每小时约消耗 0.5m3的天然气，则炖汤1小时消耗的天然气完全燃烧可以放出多少的热量？若这些热量的36%完全被水吸收，则可以使标准大气压下，质量为9kg的水温度上升多少℃？c汤≈c水=4.2×103J/(kg⋅℃)
六、综合题
1.某飞艇如图甲所示，其气囊体积巨大，采用轻质材料制作。飞艇升空靠浮力来实现，水平飞行靠发动机提供动力。发动机输出的能量用于做推动功和辅助功：推动功指克服空气阻力推动飞艇水平飞行做的功；辅助功指发动机驱动飞艇.上发电机工作所做的功，辅助功的功率恒定。当飞艇低速（v≤12m/s）水平直线飞行时，其受到的空气阻力F 阻与速度v的关系如图乙所示。飞艇部分参数见表。忽略气囊厚度及气囊外其他部分受到的浮力。
（1） 将气囊充满氦气，此时飞艇最多可载多少位乘客升空?（平均每位乘客质量m=60kg， ρ 空气=1.2kg/m 3 ， ρ 氦气=0.2kg/m 3 ， g=10N/kg）
（2） 飞艇先后以3m/s和6m/s的速度水平匀速直线飞行相同的时间，推动功分别为W 1和W 2 ， 则W 1∶W 2是多少?
（3） 飞艇低速水平匀速直线飞行时，若消耗10kg燃油，可飞行的最大距离为多少千米?（燃油热值q 油=4.5 ×10 7J/kg）
2. 火 箭
中国科学技术馆新馆，中国古代传统技术展厅，陈列着反映中华民族灿烂文明成就的珍品，介绍四大发明及天文、陶瓷、建筑、青铜、冶铸、纺织、刺绣、中医中药、机械、手工艺等学科内容。并陈列有古代的火箭、战船，天文学的浑仪、简仪，设计精巧的水磨、水车、指南针等。
中国人首先发明火箭这样一个事实已经被世界所公认。宋朝的时候出现了很多烟花爆竹，这些爆竹也是喷气式的原始火箭。明朝时期的毛元仪在他的著作里面就记载了30多种火箭的基本原理和结构，其中有飞火飞天、火龙出水等。中国是从明朝开始发射火箭的，大明史嘉靖年间，万户进行最早的火箭升空试验（如图1所示），成为现代载人飞行先驱，现在月球和火星均有以其名字命名的环形山．
现代火箭的飞行原理与万户的飞行试验原理基本相同。
现代火箭大多是利用喷气发动机升空的，喷气发动机将推进剂贮箱或运载工具内的反应物（推进剂）燃烧后变成高速气流，高速气流对火箭产生巨大的反作用力使火箭加速升空。
最常见的火箭燃烧的是固体或液体的化学推进剂。推进剂燃烧产生热气，通过喷口向火箭后部喷出高速气流。火箭自带燃料和氧化剂，而其他喷气发动机仅须携带燃料，燃料燃烧所须的氧取自空气中。所以，火箭可以在地球大气层以外使用，而其他喷气发动机不能。
人类要在太空中走的更远，就需要不断提高火箭运行速度增大推力，科学家们为此做了大量的研究和反复的实验．提高火箭运行速度和增大推力的主要措施包括：减小火箭质量（例如三级火箭升空过程，燃料燃尽后逐级脱落，以减小火箭的质量）、增大喷出气流的速度、改善推进剂等。
火箭远离地球后，质量和重力影响不断下降，火箭速度也因此越来越快。
从1970年4月，长征一号火箭成功发射东方红1号卫星开始到现在，我国火箭研究与应用处于世界领先水平，火箭的稳定性和运载能力等各项性能都大大提高。
（1） 火箭发射升空是将燃料燃烧时释放的内能转化为火箭的 ________ 能；
（2） 万户成功加速升空过程中，万户与他的座椅是 ________ 的（选填“运动”或“静止”）；
（3） 某科技活动小组利用可乐瓶等材料制作的水火箭如图2所示，小组同学为了探究影响水火箭飞行高度的众多因素，做了多项探究实验，其中包括：探究改变胶塞与可乐瓶的松紧程度对水火箭飞行高度的影响。请你简要写出与他们目的相同的探究实验： ________ 。
3.小明用伏安法测出自制电动机线圈的电阻为1Ω．
（1） 小明发现电动始终只能在某位置晃动而不能持续转动，请帮他分析原因．
（2） 修好后线圈两端所加电压为2V时，电流为0.8A，电动机正常工作，自制电动机的效率是多少？
（3） 某次实验时线圈与磁铁接触使得线圈无法转动，此时小明发现线圈特别烫，试分析原因．
4.1860年，法国人勒努瓦发明了世界上第一台内燃机，它通过煤气燃烧产生热能和动力，压缩比为1，热效率为4.5%，低于当时的蒸汽机水平。1926年瑞士人布希引入了废气涡轮增压理论、1950年直喷技术原型开始出现，但汽油机热效率进步缓慢，直到1990年，电喷系统才给汽油机热效率带来了明显改善。到了2000年，发动机精确喷油下的热效率才达到30%，后经多年发展大多汽油机的效率多在28%~33%。某款国产165型单缸四冲程汽油机，该汽油机的汽缸横截面积为 40cm2 ， 活塞冲程长60mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为 1.0×106Pa ， 飞轮的转速是2400r/min。求：
（1） 这种汽油机燃气对活塞的平均压力；
（2） 这种汽油机满负荷工作时做功的功率（不计摩擦损失）；
（3） 如果某小型汽车用4个缸的这种汽油机作为动力机（设每个缸提供的功率均相同），若该汽油机的效率为40%，当该汽车在平直公路上以36km/h的速度匀速行驶54km，需消耗汽油多少kg？（汽油的热值为 4.6×107J/kg）
排量
2.0L
输出功率
120kW
转速
6000r/min
空载质量（不含氦气）
3750kg
气囊总容积
4200m3
发动机额定输出功率
3×105W
辅助功的功率
5×104W
发动机效率
36%
最大速度
70km/h