初中物理教科版九年级上册第二章 改变世界的热机综合与测试习题

第二章达标测试卷

一、选择题(每题3分，共36分)

1.关于内能及其利用，下列说法正确的是(　　)

A．温度高的物体内能一定大 

B．做功和热传递都可以改变物体的内能

C．比热容跟物体吸收或放出的热量有关 

D．热机的做功冲程将机械能转化为内能

2．下列实例中，属于内能转化为机械能的是(　　)

A．古代人类的钻木取火  B．锯铁管时锯条发热 

C．运载火箭点火升空  D．汽油机的压缩冲程

3．【新题】我国新一代运载火箭，“冰箭”采用无毒、无污染的液氢液氧推进剂，属于绿色环保大型液体运载火箭。全箭总长约60 m，芯级直径达到5 m，捆绑四枚3.35 m直径的液氧煤油助推器，与国际上主流运载火箭的运载能力相当。使用液态氢原因是液态氢具有(　　)

A．较大的比热容  B．较低的沸点  C．较大的热值  D．较高的凝固点

4.热机的效率是热机性能的一个重要指标，下面关于热机效率的叙述不正确的是(　　)

A．在设计和制造上，只要不断改进和创新，以减少各种能量损失，就有可能使热机效率达到100%

B．两辆型号相同的小汽车，以相同的速度行驶相同的路程，耗油量少的那辆车效率较高

C．热机要正确使用，注意保养，可提高效率

D．在热机的各种能量损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量是提高燃料利用率的重要措施

5．柴油机的效率一般比汽油机的效率高，其原因是(　　)

A．燃油在柴油机汽缸内燃烧后产生的气体压强和温度都比汽油机高

B．柴油机做功多，汽油机做功少

C．柴油燃烧比汽油燃烧放出的热量多

D．柴油比汽油便宜

6．汽车已经成为现代生活中不可缺少的一部分，现代汽车多数采用四缸发动机，每个汽缸都进行四冲程循环。如图所示是汽油机工作的四个冲程示意图，其中表示做功冲程的是(　　)

7.关于内燃机中燃料释放的能量如图所示，则下列说法不正确的是(　　)

A．燃料很难完全燃烧，放出的热量往往比按热值计算出来的要小，而且有效利用的热量又比放出的热量要小

B．用来做有用功的那部分能量，与燃料燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率

C．内燃机中，燃料是在汽缸内部燃烧的，而且燃料与空气混合充分，燃烧得比较完全，所以内燃机的效率比蒸汽机的高

D．在热机的能量损失中，废气带走的能量最多，设法利用废气的能量，是提高燃料利用率的重要措施

8．关于热机下列说法正确的是(　　)

A．汽油机汽缸顶端有个喷油嘴，柴油机汽缸顶端有个火花塞

B．柴油机在吸气冲程中，将柴油和空气的混合物吸入汽缸

C．汽油机在做功冲程中，进气门关闭排气门打开

D．汽油机在做功冲程中，把内能转化为机械能

9．下列关于“热机”的说法中，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．热机常用水作冷却剂，是因为水的沸点高 

D．火箭发动机属于热机

10．下图是汽油机一个工作循环的四个冲程，不是靠飞轮惯性完成的冲程是(　　)

11．某校老师自制一个物理教具。他在矿泉水瓶的侧壁钻一个小孔，把电火花发生器紧紧塞进小孔中，实验时从瓶口注入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸筒立刻飞出。关于此实验，下列说法不正确的是(　　)

A．酒精未完全燃烧时热值变小

B．酒精燃烧时化学能转化为内能

C．燃气推动纸筒飞出与内燃机做功冲程的能量转化相同

D．纸筒飞出后，瓶内气体的内能减少，温度降低

12．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、填空题(18题3分，19题5分，20题3分，其余每空1分，共23分)

13．内燃机的问世极大改善了人类的交通运输方式，但同时也带来许多环境污染问题，如四冲程内燃机工作时就因__________冲程排放的废气对大气造成污染。

14．世界上很多发明都是受到生活现象的启发而萌生的创意，比如：蒸汽机和汽油机，图____________是汽油机的工作原理图，图__________是蒸汽机工作原理图。

      (第14题)    　　 (第15题)

15．如图所示，给试管内水加热至一定程度，发现试管口木塞会被推出。

(1)给水加热是通过__________方式使水的内能增加；木塞被推出后水蒸气的内能__________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(2)四冲程内燃机的__________冲程与这个原理相同；内燃机工作时，产生的噪声和__________会对环境造成污染。

16.2020年11月6日11时19分，长征六号运载火箭在太原卫星发射中心实施发射，成功将13颗卫星送入预定轨道。火箭采用煤油液氧发动机设计，在火箭发射时，燃料的__________能转化为__________能。

17．在古代，我国就发明了如图所示的这种流行于民间的玩具式走马灯，它的工作原理和近代的燃气轮机相同。如果点燃走马灯内的蜡烛，燃烧产生的高温气体将________________(填 “向上运动”“向下运动”或“绕蜡烛旋转”)，运动的热空气便推动纸风车和固定在转轴上的纸马转动，这种走马灯工作时将______能转化为__________能。

       (第17题)　　　   　 (第18题)　　　　　　　(第20题)

18．如图所示为一柴油机的结构图，该柴油机燃烧2.4 kg柴油时，对外做的有用功为2.8×107 J，该柴油机的效率为__________，柴油机吸气冲程，吸入的物质是__________。(柴油机的热值为3.3×107 J/kg)

19．一台汽油机飞轮的转速为3 600 r/min, 在1 s内汽油机对外做了__________次功。如果汽油机在一段时间内消耗了0.5 kg汽油，若这些汽油完全燃烧，可放出热量__________ J。汽油机用水作冷却液，是利用水的__________大的特点。(q汽油＝4.6×107J/kg)

20.如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部，放入一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，玻璃筒内的空气温度升高，空气的内能__________(填“增加”或“减少”)，筒内的棉花由于温度升高到着火点而燃烧。某汽油机工作时，1 s内完成60个冲程，则汽油机的转速为____________r/min。

三、综合计算题(21题9分，22题10分，23题10分，24题12分，共41分)

21．你了解汽车吗？现在请你思考并回答和汽车有关的几个问题。

(1)小冬同学想知道一辆小汽车的实际效率是多少，他从驾驶员那里了解到，该车行驶100 km的耗油量约为7 kg。小冬从书上查得汽油的热值为q＝4.6×107 J/kg，又测出在平直公路上用700 N的水平拉力可使汽车匀速前进。若空气阻力不计，求：

①该小汽车匀速行驶100 km，汽油机做的有用功是多少？

②效率约为多少？(写出解答过程)

(2)不论是大都市，还是城镇的街头，你都会看到各种各样的汽车川流不息。私家车的数量在逐年增加，由此带来的环境污染也越来越严重。你认为汽车会带来哪些污染？(至少写出两点)

(3)汽车在行驶的过程中，汽油充分燃烧释放的能量绝大部分转化为________能。

22.一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其v­t图像如图所示，在第10 s时速度达到20 m/s，通过的路程为120 m。求：

(1)在0～10 s内汽车的平均速度。

(2)设汽车在行驶过程中所受阻力不变，大小为f＝4 000 N，那么在0～10 s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是多少？

(3)若发动机的转化效率为40%，则需要燃烧多少千克汽油才能使发动机做这么多功？(已知汽油的热值大约为5×107 J/kg)

 23.【新题】随着人们生活水平的不断提高，家用轿车飞快地驶进千家万户。汽车的发动机主要是汽油机，某单缸四冲程汽油机一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50 mm，满负荷工作时做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2.6×103 N，飞轮1 min转动1 800圈，当汽油机满负荷工作时(不计摩擦)，1 min消耗汽油0.01 kg(汽油的热值约为4×107 J/kg)。求：

(1)一个做功冲程中燃气对活塞做的功。

(2)汽油机的功率。

(3)汽油机的效率。

24．现市场上有一种以燃油为动力的遥控车，它的动力靠小型汽油机提供。遥控车总重为200 N，四个轮子与地面的总接触面积为20 cm2，遥控车正常运行时，每秒钟通过的距离为23 m，匀速运动时受到的平均阻力为20 N，在一次匀速直线运动过程中，所用时间为5 000 s，耗油0.2 kg(q汽油＝4.6×107 J/kg)，求：

(1)使用前遥控车静止时对水平地面的压强。

(2)遥控车克服阻力做功的功率。

(3)遥控车的效率。

答案

一、1．B　2．C　3．C　4．A　5．A　6．C　7．B

8．D　点拨：汽油机汽缸顶端有个火花塞，柴油机汽缸顶端有个喷油嘴，故A错误；柴油机在吸气冲程中，将空气吸入汽缸，故B错误；汽油机在做功冲程中，进气门和排气门都关闭，故C错误；汽油机在做功冲程中，把内能转化为机械能，故D正确。

9．D　点拨：热机在使用过程中，总有摩擦和热量散失，故效率不可能达到100%；做功冲程是将内能转化为机械能；热机用水作冷却剂，是利用了水比热容大的特点；火箭发动机利用了燃料的内能做功，将内能转化为机械能，属于热机的一种。

10．C

11．A　点拨：热值是燃料的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料是否完全燃烧无关，故A错误；燃料燃烧时将化学能转化为内能，故B正确；燃气推动纸筒飞出的过程中，内能转化为机械能，与内燃机做功冲程的能量转化相同，故C正确；纸筒飞出时，瓶内气体的内能转化为纸筒的机械能，则瓶内气体的内能减小，温度降低，故D正确。

12．A　点拨：本题应用了。由η＝×100%得，η汽＝×100%，η柴＝×100%，所以Q汽:Q柴＝:＝45%:30%＝3:2。

二、13．排气

14．乙；甲

点拨：由图甲可知，燃料燃烧，将燃料的化学能转化为水和水蒸气的内能，从玻璃管口喷出的水蒸气驱动叶轮转动，水蒸气会对叶轮做功，将水蒸气的内能转化为叶轮的机械能；此过程与蒸汽机的工作过程相似，反映了蒸汽机的工作原理。由图乙可知，火焰使上方空气温度升高、上升，热空气带动叶轮转动，内能转化为机械能，与汽油机的工作原理相同。

15．(1)热传递；减小

(2)做功；废气

16．化学；内

17．向上运动；内；机械

18．35.4%；空气

点拨：柴油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝2.4kg×3.3×107J/kg＝7.92×107J；柴油机的效率：η＝×100%＝×100%≈35.4%。柴油机的吸气冲程，吸入的是空气。

19．30；2.3×107；比热容

点拨：四冲程汽油机的飞轮转速为3 600 r/min＝60 r/s，即在1s内飞轮转60 r，汽油机完成了120个冲程，对外做功30次。这些汽油完全燃烧，可放出热量：Q＝mq汽油＝0.5 kg×4.6×107 J/kg＝2.3×107 J。 水比热容大，其他条件相同的情况下，可吸收更多的热量，冷却效果更好。

20．增加；1 800

点拨：汽油机在1 s内完成了60个冲程，飞轮转动的圈数为×60＝30 r，则1 min转30×60＝1800 r，故该汽油机工作时飞轮的转速为1800 r/min。

三、21．解：(1)①W有用＝Fs＝700 N×100 km＝700 N×105 m＝7×107 J。

②汽油燃烧放出的热量Q放＝qm＝4.6×107 J/kg×7 kg＝3.22×108 J，所以效率η＝×100%＝×100%≈21.7%。

(2)空气污染、噪声污染等。

(3)内

22．解：(1)v＝＝＝12 m/s。

(2)10 s以后，汽车做匀速直线运动，则P＝Fv＝fv＝4 000 N×20 m/s＝8×104 W。汽车以恒定功率行驶，则0～10 s内汽车发动机产生的牵引力所做的功W＝Pt＝8×104 W×10 s＝8×105 J。

(3)m＝＝＝0.04 kg。

23．解：(1)活塞移动的距离是s＝50 mm＝0.05 m，

一个做功冲程中燃气对活塞做的功为W＝Fs＝2.6×103 N×0.05 m＝130 J。

(2)曲轴每转两圈对外做功一次，因此1 min转动1 800圈，要做功900次，所以1min内所做的功是W总＝W×900＝130 J×900＝1.17×105 J；汽油机的功率为P＝＝＝1 950 W。

(3)该汽油机1 min消耗的汽油完全燃烧放出的热量为：Q＝mq＝0.01 kg×4×107 J/kg＝4×105 J，

汽油机的效率为：η＝×100%＝×100%＝29.25%。

24．解：(1)使用前遥控车静止时对水平地面的压强p＝＝＝＝1×105 Pa。

(2)遥控车匀速行驶的速度v＝＝＝23 m/s，遥控车克服阻力做功的功率P＝＝＝F阻v＝20 N×23 m/s＝460 W。

(3)遥控车匀速行驶受到的牵引力等于阻力，即F牵＝F阻＝20 N；由v＝可得，遥控车5 000 s行驶的路程s′＝vt′＝23 m/s×5 000 s＝115 000 m，则遥控车5 000 s内做的功W＝F牵s′＝20 N×115 000 m＝2.3×106 J；0.2 kg汽油完全燃烧放出的热量Q＝mq汽油＝0.2 kg×4.6×107 J/kg＝9.2×106 J；遥控车的效率η＝×100%＝×100%＝25%。