初中物理北师大版九年级全册四 热机达标测试

10.4 热机

一．选择题（共15小题）

1．汽油机工作的四个冲程中，将内能转化为机械能的是（　　）

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】在汽油机工作包含吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程，将内能转化为机械能的是做功冲程。

2．如图所示，是内燃机工作循环中的某个冲程，它是（　　）

A．吸气冲程 B．做功冲程 C．压缩冲程 D．排气冲程

【答案】B。

【解析】图中的气门关闭，活塞下行，并且电火花喷出电火花，这是做功冲程的特点，该冲程是内燃机工作循环中的做功冲程。

3．如图所示是演示点火爆炸的实验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精。盒盖迅速飞出。这个过程与四冲程汽油机中的哪一个冲程的能量转化相同（　　）

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】如图所示是演示点火爆炸的实验装置，按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去，这是因为酒精燃烧产生的燃气对外做功，消耗燃气的内能，转化为盒盖的机械能，故是将内能转化为机械能的过程；

四冲程汽油机中的做功冲程就是利用内能来做功的冲程，也是将内能转化为机械能。

4．多数汽油机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的，从能量转化的角度看，存在着内能转化为机械能的过程的是（　　）

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】汽油机的做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故C正确。

5．如图是汽车四冲程发动机的一个冲程示意图，下列说法正确的是（　　）

A．该冲程是做功冲程           B．该冲程机械能转化为内能 

C．这种汽车对环境没有污染       D．此发动机的效率可达90%

【答案】A。

【解析】AB、图中两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，所以该冲程是做功冲程，其能量转化是内能转化为机械能；故A正确，B错误；

C、该汽车的燃料是汽油，排放的尾气会污染空气，故C错误；

D、汽油机的效率在20%﹣30%左右，不可能达到90%，故D错误。

6．我们学习了热机的相关知识，图中是汽油机上作的四个冲程的示意图，其中表示做功冲程的是（　　）

A．    B． C．    D．

【答案】C。

【解析】A、图中一个气门关闭，一个气门打开，活塞向下运动，是吸气冲程；

B、图中气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，机械能转化为内能；

C、图中两个气门都关闭，活塞向下运动，是做功冲程，内能转化为机械能；

D、图中一个气门关闭，一个气门打开，活塞向上运动，是排气冲程；

7．下面是汽油机工作的四个冲程，其中将内能转化为机械能的是（　　）

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】四冲程内燃机的四个冲程依次是：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；其中做功冲程是将内能转化为机械能。

8．下列关于内燃机说法正确的是（　　）

A．柴油机吸气冲程吸入的是柴油和空气的混合物 

B．汽油机气缸顶部有喷油嘴 

C．做功冲程中内能转化为机械能                 

D．内燃机功率越大，效率越高

【答案】C。

【解析】A、柴油机在吸气冲程中，将空气吸入气缸，故A错误；

B、汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故B错误；

C、汽油机的做功冲程中，将内能转化成了机械能，故C正确；

D、功率是物体做功快慢的物理量，与热机效率是两个完全不同的概念，故D错误。

9．如图所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述正确的是（　　）

A．吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸 

B．压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小 

C．做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能 

D．排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的极少部分

【答案】A。

【解析】

A、汽油机在吸气冲程中，进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入汽缸，故A正确；

B、在压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，气体的内能变大，此过程是机械能转化为内能的过程，故B错误；

C、在做功冲程中，燃料燃烧释放的内能大部分需要克服摩擦、发生热传递而散失，只有一少部分转化为机械能，故C错误；

D、在排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的大部分，故D错误。

10．如图所示，是小普同学跟爷爷学习气功的四个基本动作，由此他联想到热机的四个冲程，以下与做功冲程最相似的是（　　）

A．   鼻孔吸气 B．  气沉丹田 

C．  排山倒海  D． 打完收工

【答案】C。

【解析】小普同学跟爷爷学习气功的四个基本动作，鼻孔吸气相当于吸气冲程，气沉丹田相当于压缩冲程，打完收工相当于排气冲程；排山倒海时对外做功，相当于做功冲程；

11．2019年春节期间热映的《流浪地球》被誉为开启了中国科幻电影元年。这部电影讲述了多年以后太阳急速衰老膨胀，无法再给地球提供能量，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，逃离太阳系的故事。其中“点燃木星”将地球推开相当于内燃机的（　　）

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】影片“流浪地球”中，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，将地球推开，内能转化为机械能，相当于内燃机的做功冲程。

12．如图是汽油机工作的四个冲程，其中表示排气冲程的是（　　）

A．甲 B．乙 C．丙 D．丁

【答案】C。

【解析】A、两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，故A不符合题意；

B、进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程，故B不符合题意；

C、排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程，故C符合题意；

D、两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，火花塞喷出电火花，是做功冲程，故D不符合题意。

13．如图，给试管里的水加热至沸腾后，水蒸气会推动橡皮塞冲出试管口。关于水蒸气将橡皮塞冲出所涉及的能量转化，汽油机的哪一个冲程是相同（　　）

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】水蒸气把橡皮塞冲出，这个过程中水蒸气膨胀做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能；汽油机的做功冲程中也是将内能转化为机械能，因此它们的能量转化情况相同，故C正确。

14．下列说法正确的是（　　）

A．在内燃机的四个冲程中，使汽车获得动力的冲程是压缩冲程 

B．c＝，比热容与吸收的热量成正比，与物质的质量和温度变化的乘积成反比 

C．根据流体的特点：流速越大的位置，压强越小，飞艇就是这个原理制成的 

D．密度是物质自身的一种性质，与物质的质量和体积无关

【答案】D。

【解析】A、在内燃机的四个冲程中，只有做功冲程，消耗内能转化为机械能，对外做功，使汽车获得动力，故A错误；

B、比热容是物质的一种特性，与吸收热量的多少、质量、温度的变化无关，与物质种类和状态有关，同种物质状态不同时，比热容一般不相同，不同物质的比热容一般不同，故B错误；

C、飞艇内充入气体的密度一定比空气密度小，体积相等时，重力小于浮力，从而上升，故C错误；

D、密度是物质自身的一种特性，与物质的质量和体积无关，不能认为物质的密度与质量成正比，与体积成反比，故D正确。

15．下列关于四冲程内燃机的说法中正确的是（　　）

A．做功冲程中汽油机的输岀功率大于柴油机    B．燃料燃烧时是内能转化为化学能 

C．一个工作循环对外做功一次                D．压缩冲程中将内能转化为机械能

【答案】C。

【解析】A、因为柴油机的压缩冲程压缩程度大，汽缸内部压强更大，所以柴油机的效率比汽油机高，故A错误；

B、燃料燃烧时是化学能转化为内能，故B错误；

C、汽油机一个工作循环包括四个冲程，只有做功冲程对外做功，因此一个工作循环做功一次，故C正确；

D、汽油机在压缩冲程中将机械能转化为内能，故D错误。

二．填空题（共5小题）

16．如图所示是四冲程汽油机工作时的　做功　冲程；若该汽油机在一个工作循环中完全燃烧了10g汽油，这台汽油机的效率是30%，则该汽油机在这个工作循环中输出的有用功为　1.38×105　J；汽油在燃烧过程中把　化学　能转化为内能。（汽油的热值q＝4.6×107J/kg）

【答案】做功；1.38×105；化学。

【解析】

（1）由图可知，两个气门都关闭，火花塞喷出电火花，活塞向下运动，气缸容积增大，因此是做功冲程；

（2）完全燃烧10g汽油放出的热量：Q放＝mq＝0.01kg×4.6×107J/kg＝4.6×105J；

由η＝可知一个工作循环中输出的有用功：

W有用＝ηQ放＝30%×4.6×105J＝1.38×105J；

（3）汽油在燃烧过程中把化学能转化为内能。

17．柴油机压缩冲程中，随着活塞的运动，气缸内空气密度不断　增大　（选填：“增大”“减小“或“不变”），这时活塞的机械能转化为被压缩空气的　内　能，使其温度更高、压强更大。

【答案】增大；内。

【解析】柴油机压缩冲程中，随着活塞的运动，活塞对气缸内气体做功，气缸内空气体积减小，密度不断增大，这时活塞的机械能转化为被压缩空气的内能，使其温度更高、压强更大。

18．汽车在平直公路上匀速行驶9.2km，消耗燃油1kg，已知汽车的牵引力是2000N，则汽车发动机的效率是　40%　。（燃油热值取4.6×107J/kg）

【答案】40%。

【解析】汽车牵引力所做的功：

W＝Fs＝2000N×9.2×103m＝1.84×107J；

消耗的燃油完全燃烧放出的热量：

Q放＝mq＝1kg×4.6×107J/kg＝4.6×107J；

汽车发动机的效率：

η＝＝×100%＝40%。

19．如图所示是四冲程单缸汽油机的　做功　冲程；该汽油机的曲轴在1分钟转1800转，则该汽油机每秒做功　900　次，设该汽油机的汽缸横截面积为S，活塞冲程长为L，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为p，则该汽油机满负荷工作时做功的功率P＝　15LpSW　。

【答案】做功；900；15LpSW。

【解析】如图，进气门和排气门都是关闭的，活塞下行，可以判断是做功冲程，

已知活塞的面积：S，

由p＝可知，燃气对活塞的平均压力：F＝pS；

一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W＝FL＝LpS；

曲轴每转两圈对外做功一次，所以1min转动1800转，完成900个工作循环，对外做功900次，

则1s对外做的功：W′＝W×＝15W＝15LpS，

汽油机的功率：P＝＝＝＝15LpSW。

20．2019年1月3日，我国“嫦娥四号”探测器在月球背面成功着陆，标志着我国探月工程取得了历史性突破。

（1）“嫦娥四号”到达月球上方后，使用高热值燃料发动机开始点火工作，该发动机　属于　（填“属于”或“不属于“）热机。“嫦娥四号”减速落月过程中，其动能不断　减小　（填“增大”或“减小”），“嫦娥四号“相对于其内部的巡视器是　静止　（填“运动”或“静止”）的。

（2）“嫦娥四号”降落到距月球表面100m时，开始悬停并寻找着陆点。悬停时，“嫦娥四号”发动机的推力为2.5×103N，则“嫦娥四号”的重力为　2.5×103　N．“嫦娥四号”从100m高竖直降落到月球表面所用的时间为80s，该过程中“嫦娥四号”的平均速度为　1.25　m/s，重力（忽略其变化）做的功为　2.5×105　J。

【答案】（1）属于；减小；静止；（2）2.5×103；1.25；2.5×105。

【解析】（1）“嫦娥四号”到达月球上方后，使用高热值燃料发动机开始点火工作，该发动机将燃料燃烧产生的内能转化为发动机的机械能，是热机；

“嫦娥四号”减速落月过程中，质量减小，速度减小，其动能减小；

“嫦娥四号“相对于其内部的巡视器没有位置的变化，是静止的；

（2）悬停时，“嫦娥四号”处于平衡状态，受到重力和发动机的推力一对平衡力的作用，大小相等，即G＝F＝2.5×103N；

从100m高竖直降落到月球表面的平均速度为：v＝＝＝1.25m/s；

重力做的功为：W＝Gh＝2.5×103N×100m＝2.5×105J。

三．计算题（共1小题）

21．某油电混合动力汽车工作原理如图所示，当它以90km/h的速度匀速行驶10min的过程中，发动机和驱动电机共同为汽车提供动力，驱动汽车行驶所需的能量E1＝3×107J，其中η1＝60%来自于汽油燃烧，而汽油燃烧放出热量的η2＝40%用于驱动汽车行驶和对蓄电池充电，其中用于充电的能量E2＝2×106J，设汽油在发动机气缸内完全燃烧，汽油热值取q＝5×107J/kg。

（1）当该汽车制动刹车时，驱动电机会反转为发电机给蓄电池充电，电机发电的原理是　电磁感应　，产生的电能是从汽车的　机械　能转化而来的。

（2）求题述过程中汽车受到的阻力；

（3）题述过程中，汽车所消耗汽油的质量用m表示。

①求汽车所消耗汽油的质量m；

②请将下列表达式填写完整：η1E1＝　η2mq﹣E2　（用q、m、η2和E2表示）

【解析】（1）电机发电的原理是电磁感应现象，工作时将机械能转化为电能；

（2）根据速度公式v＝知，

以90km/h的速度匀速行驶10min的过程中通过的路程：s＝vt＝90km/h×h＝15km＝15000m，

根据W＝Fs知，

汽车匀速行驶的牵引力为F＝＝＝＝2000N，

因为汽车做匀速直线运动，

所以阻力和牵引力是一对平衡力，大小相等，即f＝F＝2000N；

（3）汽车行驶时，汽油燃烧放出的热量为mq，其中只有η2mq用来行驶和充电，

根据题意，则有η2mq＝E1η1+E2，即E1η1＝η2mq﹣E2，

代入数据得60%×3×107J＝40%×5×107J/kg×m﹣2×106J，

解得：m＝1kg。

答：（1）电磁感应；机械；

（2）汽车受到的阻力为2000N；

（3）①汽车所消耗汽油的质量m为1kg；

②η2mq﹣E2。