初中物理沪粤版（2024）九年级上册（2024）12.4 热机与社会发展一课一练

这是一份初中物理沪粤版（2024）九年级上册（2024）12.4 热机与社会发展一课一练，共29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。
1.两辆排量相同的小汽车以相同的速度行驶相同的路程，则（ ）
A . 耗油量小的那辆汽车的内燃机做功少
B . 耗油量大的那辆汽车的内燃机做功快
C . 耗油量小的那辆汽车的内燃机效率高、性能好
D . 两辆汽车的热机效率相同
2.下列有关能量转化的说法中正确的是（ ）
A . 柴油机的做功冲程，将内能转化为机械能
B . 家庭中使用的电风扇工作中，主要将电能转化为内能
C . 干电池对外供电时，主要将电能转化为化学能
D . 太阳能电池板工作时，将化学能转化为光能
3.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
4.如图所示的现象中，下列分析正确的是（ ）

A . 甲图中以路边树木为参照物，硬币静止在高速行驶的高铁窗台上
B . 乙图中洗衣机的电源插头有三根线，其中标“E”的导线和金属外壳相连
C . 丙图中木块露出水面的体积为自身体积的五分之二，则木块密度为0.4×103kg/m3
D . 丁图中扇叶转动的能量转化方式与四冲程的汽油机中压缩冲程相同
5.下面是汽油机工作时的各个冲程示意图，其中将机械能转化为内能的是（ ）
A .
B .
C .
D .
6.对于图中所示的四幅图，下列说法中正确的是（ ）
A . 图甲中软木塞飞出时，管内水蒸气的内能增加
B . 图乙中活塞向下运动是内燃机的做功冲程
C . 图丙中小朋友下滑时，内能转化为机械能
D . 图丁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
二、多选题
1.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
2.随着人们生活水平的不断提高，汽车作为常用的交通工具逐步步入寻常百姓家．有关汽车中各部件的下列说法，正确的是（ ）
A . 汽油机可将内能转化为机械能
B . 安全带可以防止紧急刹车时由于惯性造成的伤害
C . 汽油机工作时飞轮的作用是带动做功冲程
D . 汽车行驶时给蓄电池充电是机械能转化为电能
3.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%
4.下列关于“热机”的说法中，不正确的是（ ）
A . 通过技术改进，热机效率可达100%
B . 做功冲程将机械能转化为内能
C . 热机常用水做冷却剂，是因为水的沸点高
D . 火箭发动机属于热机
5.下列热现象的说法中正确的是（ ）
A . 沿海地区昼夜温差比内陆地区小，是因为水的比热容大
B . 汽油机压缩冲程把内能转化为机械能
C . 火箭用氢作燃料主要是因为氢的热值高
D . 冬天搓手取暖是利用热传递来改变内能
6.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.如下图所示为甲、乙、丙三部汽油机燃料完全燃烧释放的内能和汽油机输出机械能的柱状图。根据图中的信息可知 ________ （选填“甲”“乙”或“丙”）的热机效率最高，为 ________ 。若丙消耗2kg汽油，假如汽油完全燃烧，释放的热量为 ________ J，丙输出的机械能为 ________ J。（汽油热值为 4.6×107J/kg）
2.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”）。
3.火箭发射时用液态氢为燃料，这是利用了燃料氢的 ________ 大的特性，汽油机的 ________ 冲程将内能转化为机械能。
4.神舟十七号飞船目前正在太空中遨游，计划将在2024年4月返回我国东风着陆场。按照以往经验，神舟飞船在穿越大气层返回地面时，与大气层摩擦，将机械能转化为内能，这与单缸四冲程汽油机的 ________ （填冲程名称）冲程的能量转化一致。若一单缸四冲程汽油机的飞轮转速为 3000r/min ， 则 1s内汽油机对外做功 ________ 次。
5.某汽车在平直路面上以75km/h的速度匀速行驶1h的过程中，消耗了5kg汽油，汽油燃烧释放能量的40%随废气通过热电转换装置，如图所示，汽油热值近似取q=5×10 7J/Kg，设汽油在气缸内完全燃烧。如图所示时刻，四冲程汽油机处于 ________ 冲程；若上述过程中汽油燃烧释放能量的30%用来驱动汽车行驶，求汽车所受的阻力f = ________ N。
6.如图A所示，迅速来回拉动绳子，可以看到塞子被顶出，塞子被顶出过程的能量转化相当于B图中的 ________ （甲/乙/丙/丁）冲程能量转化过程。若B图中的四缸四冲程柴油机中某一缸的各参数如图C所示，1s内该缸对外做功 ________ 次，在每个做功冲程里该单缸对外做功 ________ J，若该冲程消耗柴油0.0625g，理论上该冲程的热机效率为 ________ %。（ q柴油=4×107J/kg）
7.一辆汽车以 69km/h 的速度做匀速直线运动，受到的阻力为 1000N ，该汽车每小时耗油 6kg ，汽油的热值为 4.6×107J/kg ，则这辆汽车发动机的效率为 ________ 。
8.在热机里，通常汽油机的效率比柴油机的效率要 ________ （填“高”或“低”）；飞机通常用汽油机是因为 ________ ；一些重型运输工具，如轮船、火车、大型载重汽车的内燃机使用的是 ________
四、实验探究题
1.图是浩轩和振严两位同学在探究改变内能的方法时做的两个实验：
（1） 如图甲所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花，把活塞迅速压下去，我们会看到棉花燃烧的现象，说明瓶内气体的温度升高，内能 ________ ；达到了棉花的燃点，这是通过 ________ （选填“做功”或“热传递”）的方式改变了物体的内能。
（2） 如图乙所示，广口玻璃瓶内有一些水，水的上方有水蒸气。用打气筒打气时，气筒壁会发热，使筒内气体内能增大，温度升高。图中气体温度升高过程中的能量转化与四冲程内燃机的 ________ 冲程的能量转化相同。
（3） 在乙图中，当打气达到一定程度时，瓶塞会跳出。这一过程相当于内燃机的 ________ 冲程，同时，观察到瓶口会出现“白雾”，“白雾”的形成是一种 ________ （填物态变化名称）现象，这种现象说明了气体膨胀对外做功，内能 ________ ，温度 ________ 。
（4） 实验完成后，两位同学在课外阅读时发现：一架飞机搭载的涡轮喷气发动机，其部分参数如表，表中热效率是指涡轮喷气发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，而推进效率则是指涡轮喷气发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与其获得的机械能之比。已知飞机所受空气阻力与运行速度平方的关系如图戊所示，当飞机以200m/s的速度水平匀速巡航 0.5h的过程中，此时需要 ________ t的航空燃油。
2.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
1.一辆小轿车以某一速度在平直路面上匀速行驶 100km ， 消耗汽油 10L。若小轿车发动机的效率为 40% ， 已知：所用汽油的热值为 4.6×107J/kg ， 密度为 0.7×103kg/m3 ， 求：
（1） 这些汽油完全燃烧放出的热量。
（2） 消耗汽油 10L驱动小轿车做的有用功。
（3） 这辆轿车以该速度匀速行驶时受到的阻力。
2.泰安五岳专用汽车有限公司是一家大型的特种专用汽车生产基地。该厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶11.2km，受到的阻力是3.0×10 3N，消耗燃油3.0×10 -3m 3（假设燃油完全燃烧），若燃油的密度ρ=0.8×10 3kg/m 3 ， 热值q=4×10 7J/kg，求：
（1） 专用车牵引力所做的功；
（2） 该专用车的热机效率是多少？
（3） 在这个过程中损失的能量如果用来烧水，那么可以使多少千克的水能从20℃上升到80℃？（结果保留两位小数）
3.现代家庭装修中有些浴室使用燃气热水器提供热水，小劳家安装了燃气热水器。已知水进入热水器前的温度是10℃，洗澡时热水器输出热水的温度设定为40℃；如果小劳洗一次澡用热水 0.05m3。水的比热容是 4.2×103J/(kg⋅℃)。求：
（1） 所用热水的质量为多少？
（2） 水从热水器中吸收多少热量？
（3） 若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收，需要消耗多少 m3的天然气？（天然气的热值 q=4×107J/m3）
六、综合题
1.综合问答：
请你找出汽车发动机工作时所运用的两个物理知识点，并分别解释如何运用的物理知识：
（1） 知识点一： ________ ．解释： ________
（2） 知识点二． ________ 解释： ________
2.如图甲所示为我国自行研发生产的新能源混合动力汽车“唐DM”。该汽车使用两套动力系统，其由一台2.0升涡轮增压发动机和前后两个电机组成，可实现前轮与后轮独立动力输出。在混合动力模式下，三个“引擎”同时发力，可达到371KW的最大功率，最高时速180km/h。该汽车携带一块37.5Ah的三元锂电池，充满电后纯电续航里程可达100km。在小区与行人较多的区域，汽车使用纯电动机行驶，减少噪声与大气污染；在公路上需要加速时，电动机与发动机一起在混合动力模式下工作；在汽车需要减速时，还可以回收动能带动一台发电机发电，达到节约能源的目的。
（1） 在汽车减速回收动能发电时，发电机会把电能储存在电池里，该过程的能量转化是电能转化成 ________ 能。
（2） 该汽车蓄电池上标有“640V，37.5Ah”字样。若使用3kW的充电桩来给该汽车充电，则最少需要多少小时才能充满该电池？
（3） 一辆充满电的该汽车在水平公路上使用混合动力模式匀速行驶了300km，除了电池电能全部消耗完了以外，还消耗了25kg汽油。若发动机的热效率为30%，电池电能全部用来做功，则汽车行驶时平均阻力大小为多少？（q 汽油=4.5×10 7J/kg）。
3.汽车是我们熟悉的交通工具，它给我们的生活提供了便利．汽车应用了许多物理知识，请你运用所学的物理知识解答下列问题：
（1） 汽油机是汽车的“心脏”，汽油机的 ________ 冲程是将机械能转化为内能．
（2） 小轿车前方的挡风玻璃是倾斜的，目的是为了使车内物体所成的 ________ 像（选填“实”或“虚”）位于玻璃的上方，不妨碍司机视线．
（3） 有的轿车尾部安装一个“气流偏导器”，它是依据 ________ 的原理，当轿车高速行驶时，能产生较大的抓地力．
（4） 汽车发动机是用水作冷却剂的，这是利用了水的 ________ 的性质．
4.小刚做了如下实验：
（1） 向容积为50mL的注射器内注入少量酒精，并在注射器小孔内放一小段牙签，用橡皮帽堵住小孔使注射器内封闭一段气体，如图a．推动活塞压缩这段气体，拔掉橡皮帽，看到牙签飞出，同时注射器内出现大量“白气”，如图b．“白气”是酒精蒸气 形成的，这说明此过程中气体的内能 ________ （选填“增大”、“减小”或“不变”）．牙签飞出这一过程的能量转化情况与四冲程汽油机 冲程相同．
（2） 小刚觉得牙签飞出是因为气体被压缩后压强增大了，由此他猜想气体压强的大小可能与气体的体积有关；他又想起自行车轮胎在夏季烈日暴晒下会爆胎，他猜想气体压强的大小可能还与 有 关．在老师的帮助下，他用图乙的实验装置去探究“一定质量的气体，压强与体积的关系”，实验中保持环境温度不变且注射器管壁导热性能良好，缓慢推动活塞到 某一位置，从注射器的刻度上读出体积值，待压强传感器示数稳定后读出压强值．继续缓慢推动活塞，得到多组实验数据如下表：
①实验中缓慢推动注射器活塞，主要目的是 ________ ；
②分析表中实验数据，可以初步得出的结论是 ________ .
5.空气炸锅（如图甲）因其烹制食物脂肪含量低，美味酥脆，无油烟味，深受广大市民青睐，其原理是利用热空气流加热食物。科技创新小组的同学将其拆解后，发现核心元件是两个发热电阻和一个风扇，由温控开关S进行自动控制，经研究后画出简化电路图如图乙。
（1）空气炸锅采用高速热风循环技术，工作时会通过电动机向内部吹风，借助循环风，达到炸锅内部迅速升温的目的，与传统烤箱相比、空气炸锅烹制食物时，所用时间更 ________ ；
（2）使用空气炸锅，安全至关重要。同学们认真研究说明书及内部结构后，作出如下分析，其中合理的是 ________ ；
A.若空气炸锅的风扇不转了，发热电阻仍然工作，可以正常使用
B.烹制食物时为了提升加热效率，可以堵住空气炸锅背部的出风口
C.空气炸锅的电源线使用三脚插头，目的是让烹制美食更快速、更高效
D.为了安全和延长使用寿命，严禁直接用冷水冲洗未冷却的空气炸锅
（3）科技小组断开家中其他用电器，只让该空气炸锅以低温挡工作2min，观察到图丙所示的家用电能表转了90圈，此时空气炸锅的实际电功率是 ________ W；
（4）若科技小组使用电功率为1500W的档位烹制薯条，已知薯条的质量为0.24kg，初始温度为20℃，通电1min达到120℃，空气炸锅的能量转化效率为80%，请利用上述数据计算出薯条的比热容 c= ________ J/kg⋅℃。
热效率η1
40%
推进效率η2
60%
航空燃油热值q
5.0×107J/kg
排量
2.0L
输出功率
120kW
转速
6000r/min
实验序号
1
2
3
4
5
气体的体积V（mL）
50
40
34
30
26
气体的压强p（105 Pa）
1.01
1.26
1.49
1.68
1.94
压强与体积的乘积PV
（105 Pa•mL）
50.5
50.4
50.66
50.4
50.44