2022九年级物理上册第二章改变世界的热机章末试卷1（教科版）

第二章章末卷1一、选择题（每题3分，共36分）1．（3分）在内燃机工作的四个冲程中，发生内能和机械能相互转化的冲程是（　　）A．吸气冲程和压缩冲程B．压缩冲程和做功冲程C．做功冲程和排气冲程D．排气冲程和吸气冲程【考点】GM：内燃机的四个冲程．【分析】内燃机四个冲程中的能量转化情况：吸气和排气冲程不发生能量转化，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能。【解答】解：内燃机的四个冲程是吸气、压缩、做功、排气冲程，压缩冲程活塞向上运动，压缩气体对气体做功，将机械能转化为内能；做功冲程高温高压燃气推动活塞向下运动，将内能转化为机械能。吸气和排气冲程不发生能量转化。故选：B。【点评】本题主要考查了内燃机的四个冲程及能量转化情况，是一道基础性题目。2．（3分）有关热学知识，下列说法中正确的是（　　）A．烧杯中的水沸腾后继续加热，水的温度会升高B．内燃机的做功冲程将内能转化为机械能C．物质的比热容跟物体吸收或放出的热量有关D．锯木头时锯条发热，这是利用热传递的方式改变了锯条的内能【考点】1I：沸腾及沸腾条件；G7：物体内能的改变；GD：比热容的概念及其计算；GM：内燃机的四个冲程．【分析】A、水有确定的沸点，水沸腾时不断吸收热量但水的温度保持不变；B、内燃机的做功冲程将燃气内能转化为机械能；C、比热容是物质的固有属性，物质的比热容与物质吸收或放出的热量无关；D、锯木头时锯条发热，这是利用做功的方式改变了锯条的内内能。【解答】解：A、水有确定的沸点，水沸腾时不断吸收热量但水的温度保持不变，故A错误B、内燃机的做功冲程将燃气内能转化为机械能，故B正确；C、比热容是物质的特性，物质的比热容与物质吸收或放出的热量无关，故C错误；D、锯木头时锯条发热，这是利用做功的方式改变了锯条的内能，故D错误；故选：B。【点评】本题是一道学科综合题，涉及的知识点较多，但难度不大，是一道基础题。3．（3分）下列说法正确的是（　　）A．“尘土飞扬”就是分子在做无规则运动B．人们搓手取暖，是通过做功的方式增大手的内能C．炽热的铁水具有内能，冰块不具有内能D．在压缩冲程中，汽油机把内能转化为机械能【考点】54：分子的热运动；G4：内能的概念；G9：做功改变物体内能；GM：内燃机的四个冲程．【分析】（1）分子属于微观世界的运动，肉眼看不到；（2）改变内能的方式有做功和热传递；（3）任何物体都具有内能；（4）压缩冲程是机械能转化为内能。【解答】解：A、“尘土飞扬”我们肉眼能看到，所以不是分子在做无规则运动；故A错误；B、人们搓手取暖，消耗了机械能，是通过做功的方式增大手的内能；故B正确；10\nC、炽热的铁水和冰块都具有内能；故C错误；D、在压缩冲程中，机械能转化为内能；故D错误。故选：B。【点评】本题考查分子运动、能量转化等问题，考查知识点比较多，主要考查学生对所学物理知识的综合应用能力。4．（3分）我们知道：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连续工作的。关于压缩冲程的作用，下列说法正确的是（　　）A．将废气排出缸外B．完成对外做功C．吸进汽油和空气的混合物D．压缩燃料和空气的混合物【考点】GM：内燃机的四个冲程．【分析】本题应抓住汽油机的一个工作循环由四个冲程组成：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；压缩冲程：进气门、排气门都关闭，活塞向上运动。【解答】解：压缩冲程：进气门、排气门都关闭，活塞向上运动。压缩汽油和空气的混合气体，使其内能增加，温度升高。故选：D。【点评】本题考查了汽油机压缩冲程的作用。5．（3分）如图是四冲程汽油机做功冲程的示意图。汽油燃烧产生高温高压的气体推动活塞向下运动。在活塞向下运动的过程中，汽缸内气体的（　　）A．内能减少B．温度降低C．密度增大D．分子热运动加快【考点】GM：内燃机的四个冲程．【分析】解答此类题注意总结规律，在内燃机的四个冲程中，进气阀和排气阀均关闭的只有压缩冲程和做功冲程，而在压缩冲程中活塞向上运动，做功冲程中活塞向下运动；内燃机的四个冲程中有两个冲程发生能量转化，一是压缩冲程中机械能转化为内能；二是做功冲程中内能转化为机械能。【解答】解：两个气阀关闭，活塞向下运动，是做功冲程，内燃机的做功冲程是将内能转化为机械能，故气体的内能减少、温度降低，分子热运动减慢；气体质量不变，体积变大，故气体分子的密度减少；故选：AB。【点评】解决此题要结合内燃机的做功冲程原理进行分析解答，知道做功冲程中的能量转化。6．（3分）利用以下机械都能得到机械能，其中不属于热机的是（　　）A．水能机B．喷气式飞机C．汽油机D．蒸汽机【考点】GK：热机．【分析】热机是把内能转化成机械能的装置，分析各选项能量转化即可正确解题。【解答】解：水能机是利用水的动能来获得动力，不符合热机的特点；喷气式飞机、汽油机10\n和蒸汽机都是把内能转化成机械能的装置，符合热机的特点。故选：A。【点评】本题主要考查了对热机的理解，是一道容易出错的题目。7．（3分）摩托车上的热机工作时提供动力的是（　　）A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程【考点】GM：内燃机的四个冲程．【分析】在四冲程内燃机的做功冲程中，燃料燃烧产生大量的高温高压的燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能。【解答】解：做功冲程中将燃料燃烧产生的内能转化为机械能，为热机工作提供动力；故选：C。【点评】解决此类问题一定要区分压缩冲程和做功冲程中的能量转化。8．（3分）如图所示实验或事例，属于内能转化为机械能的是（　　）A．由滑梯滑下臀部会有灼热感B．搓手取暖C．钻木取火D．水蒸气将木塞冲出【考点】G9：做功改变物体内能．【分析】在一定的条件下，各种能量都可以相互转化。内能转化为机械能就是利用内能来做功的过程。分析清楚图示物理情景即可正确解题。【解答】解：A、由滑梯上滑下，臀部会有灼热感，机械能转化为内能，不符合题意，故A错误；BC、搓手取暖，钻木取火，都是机械能转化为内能，不符合题意，故B、C错误；D、水蒸气顶开软木塞，是利用水蒸气的内能来做功，把内能转化为机械能，符合题意，故D正确；故选：D。10\n【点评】此题主要考查的是对内能的利用的了解和掌握，是一道基础题。主要体现物理来源于生活，又服务于社会的新理念。9．（3分）某柴油机中燃料燃烧放出378000J的热量，用来做有用功的是113000J，则该柴油机的热机效率约为（　　）A．100%B．129.9%C．29.9%D．33.5%【考点】GL：热机的效率．【分析】热机效率是热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，据此计算。【解答】解：∵柴油机中燃料燃烧放出378000J的热量，用来做有用功的是113000J，∴热机的效率η=×100%=×100%≈29.9%故选：C。【点评】本题主要考查了热机效率的计算，考查学生的公式运用能力。10．（3分）火箭常用液态氢作燃料，相同质量的氢和汽油完全燃烧，氢放出的热量约为汽油的3倍。下列说法正确的是（　　）A．火箭发动机是一种热机B．氢的热值约为汽油热值的三分之一C．火箭上升时，以发射塔为参照物，火箭是静止的D．火箭加速上升过程中，机械能保持不变【考点】52：参照物及其选择；FN：动能和势能的大小变化；GJ：燃料的热值及其计算；GK：热机．【分析】A、通过燃烧燃料获得内能，又通过做功，把内能转变为机械能的机器叫热机，火箭利用的是喷气发动机；B、根据我们对于氢和汽油热值的了解和计算做出判断；C、主要看火箭和发射塔之间的距离是否发生变化，从而得出结论；D、分析火箭上升时动能和势能的变化，得出机械能的变化情况。【解答】解：A、火箭发动机也是靠燃烧燃料获得动力的，是热机，所以A是正确的；B、氢的热值是1.4×108J/kg，汽油的热值是4.6×107J/kg，氢的热值约为汽油热值的三倍，所以B是错误的；C、火箭发射时，火箭离发射塔的距离越来越大，以发射塔为参照物，火箭是运动的，所以C是错误的；D、火箭加速上升时，质量一定，速度变大，动能变大，高度变大，重力势能变大，机械能变大，所以D是错误的。故选：A。【点评】此题考查的是火箭上用到的物理知识，体现了物体知识应用于生活的物理理念；我们不仅要学习物理知识，更要学习物理知识的应用能力，这才是我们学习的根本目的。11．（3分）要提高热机的效率，下列哪种做法在理论上是不正确的（　　）A．尽量保持机件之间良好的润滑B．尽量减少机器的散热损失C．尽量减少废气带走的内能D．尽量减少曲轴传给飞轮的机械能【考点】GL：热机的效率．【分析】热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率，在工作过程中，损失的能量越少，热机的效率越高。【解答】解：（1）保持机件之间良好的润滑减少克服摩擦消耗的能量、减少机器的散热损失10\n以及减少废气带走的内能，可以减少能量的损失，提高热机的效率，故ABC说法正确，不符合题意；（2）热机是将内能转化为机械能的机器，在做功冲程将内能转化为活塞、曲轴、飞轮的机械能，而减少了曲轴传给飞轮的机械能，反而会降低热机的效率，故D说法不正确，符合题意。故选：D。【点评】本题考查了热机的效率的含义及提高热机效率的方法，是一道基础性题目。12．（3分）有经验的柴油机维修师，不用任何仪器，只是靠近柴油机排气管口观察和用鼻子闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台柴油机的节能效果。在同样负荷的情况下，关于柴油机的节能效果，下列判断正确的是（　　）A．尾气的温度越高，柴油机越节能B．尾气的温度越低，柴油机越节能C．尾气的柴油味越浓，柴油机越节能D．尾气的颜色越黑，柴油机越节能【考点】GK：热机；GL：热机的效率．【分析】热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比。燃烧相同的燃料，有效利用的能量越多，效率越高。【解答】解：尾气的温度高，说明散失的热量多，柴油机的效率低，反之，柴油机的效率高，即节能。尾气的柴油味浓、颜色黑都说明柴油没有充分燃烧，浪费了燃料，这样柴油机的效率会低。故选：B。【点评】此题考查柴油机的节能情况，实际是考查热机的效率问题。四个选项分别从不同方面考查了影响热机效率的因素，是一道好题。二、填空题（每空l分，共18分）13．（4分）目前应用广泛的汽车、火车、轮船、飞机等交通工具多数是用内燃机作发动机的，内燃机在工作中将　内　能转化为　机械　能。内燃机在工作时，人们利用水的循环给它散热降温，否则汽缸等部件会因温度过高而无法正常工作。用水给内燃机散热降温，主要原因是水的　比热容　大。若某汽车的水箱装有质量为5kg，温度为20℃的水，当水温升到70℃时，所吸收的热量是　1.05×106　J。【考点】GG：热量的计算．【分析】内燃机工作时把内能转化为机械能；由于水的比热容大，对应一定量的水吸收一定量的热量，水的温度变化较小，常用水作冷却剂；已知水的质量与初末温度，由热量公式可以求出水吸收的热量。【解答】解：内燃机在工作中将内能转化为机械能。用水给内燃机散热降温，主要原因是水的比热容大。水所吸收的热量Q=cm△t=4.2×103J/（kg•℃）×5kg×（70℃﹣20℃）=1.05×106J；故答案为：内；机械；比热容；1.05×106。【点评】本题考查了内燃机工作时能量的转化、用水作冷却剂的原因、求水吸收的热量等，难度不大，是一道基础题，应用热量公式即可正确解题。14．（2分）内燃机有四个工作冲程，如图是内燃机的　做功　冲程，活塞下降时，燃气内能　减少　（选填“减少”或“增加”）。10\n【考点】G9：做功改变物体内能；GM：内燃机的四个冲程．【分析】当汽油机的火花塞喷出电火花点燃燃气时是做功冲程，这是做功冲程的特点；在做功冲程中，将燃气的内能转化为机械能。【解答】解：图中火花塞正在喷出电火花，该冲程是内燃机的做功冲程；在做功冲程中，高温高压的燃气膨胀做功，推动活塞下降，将燃气的内能转化为活塞的机械能，燃气的内能减少、温度降低。故答案为：做功；减少。【点评】本题考查了学生对做功冲程特点及能量转化的了解与掌握，属于基础题目。15．（2分）某四冲程内燃机的活塞在1min内做功1200次，它的转速为　2400　r/min，如果每次做功1500J，则1min内活塞做功　1.8×106　J。【考点】GN：有关热机的计算．【分析】（1）汽油机在一个工作循环中做功1次，飞轮转动2周，据此求每分钟飞轮转动的转数，即为汽油机的转速；（2）活塞在1min内做功1200次，每次做功1500J，据此求出1min内活塞做功多少。【解答】解：（1）汽油机在1min内做功1200次，飞轮转动2400转，即它的转速为2400r/min；（2）如果每次做功1500J，则1min内活塞做功为W=1500J×1200=1.8×106J。故答案为：2400；1.8×106。【点评】本题考查了学生对内燃机的工作特点的了解与掌握，难点是明白内燃机一个工作循环，经历四个冲程，燃气对外做功一次，活塞往返两次，飞轮转动两周。16．（3分）热机是将内能转化为　机械　能的机器，它的发明带来了人类历史上的第一次工业革命。当今人们生活中不可或缺的机器大多是利用电力驱动的，这就是　电动　机，请写出一件内部含有此部件的家用电器：　电风扇等　。【考点】GK：热机；KD：能源革命．【分析】根据热机（将内能转化为机械能的机器）和电动机（电能转化为机械能的机器）的工作原理分析解答本题。【解答】解：热机是消耗燃料，通过吸气、压缩、做功、排气四个冲程，是将燃料的内能转化为机械能的机器；电动机通过通电线圈在磁场中受到力的作用，从而使线圈在磁场中旋转，是将电能转化为机械能的机器，内部含有此部件的家用电器如：电风扇。故答案为：机械；电动；电风扇。【点评】本题考查热机和电动机的能量转化特点，在分析机器工作时的能量转化，一定先清楚机器的结构和工作原理，根据能量守恒定律分析解答能量的变化。17．（3分）如图1所示是四冲程汽油机工作示意图，其中压缩冲程是把　机械　能转化为　内　能。如图2甲、乙所示，是我们课堂演示的两个实验，与压缩冲程原理相同的是　甲　实验。10\n【考点】G9：做功改变物体内能；GM：内燃机的四个冲程．【分析】（1）解决此题要知道内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，其中在做功冲程中，是内燃机的内能转化为机械能，在压缩冲程中是机械能转化为内能。（2）改变物体内能的方式有热传递和做功两种。做功改变物体内能的实质是能量的转化，具体来说是内能和机械能的相互转化。对物体做功，物体的内能增加，温度升高；物体对外做功，物体的内能减少，温度降低。【解答】解：（1）压缩冲程是把机械能转化为内能的过程。（2）甲图是用力将活塞压下，活塞对空气做功，空气的内能增大，温度升高，达到了棉花的着火点，棉花就会燃烧。是通过对物体做功来增大物体内能的，即是将机械能转化为内能的过程。乙图对试管中的水加热，加快水的蒸发，使试管中水的内能增大，体积膨胀，对外做功，使塞子飞出去，内能转化为塞子的机械能。因此与压缩冲程原理相同的是甲实验。故答案为：机械；内；甲。【点评】此题是通过内燃机的工作原理和课本中的实验来验证做功改变物体内能的方法，是一道比较简单的实验题，掌握热机的工作原理，学会变通。18．（4分）在下列各种现象中分别是怎样利用内能的？请在横线上填写出来：利用火炉烧水　热传递　；火箭升空　做功　；用高炉炼钢　热传递　；喷气式飞机飞行　做功　。【考点】G5：内能的利用及其意义．【分析】利用内能有两种方式：一是利用内能来加热物体，例如烧水、做饭等；二是利用内能来做功，例如热机。【解答】解：①利用火炉烧水，火的温度很高，内能很大，通过热传递的形式，火的内能转移到水上，使水的内能增加；②火箭升空，火箭内的燃料燃烧，化学能转化为内能，内能对外做功，转化为火箭的机械能，属于做功；③用高炉炼钢，是以热传递的形式，让钢铁吸热升温熔化，是利用内能加热；④喷气式飞机飞行与火箭的原理相同，是通过做功改变飞机的机械能。故答案为：热传递；做功；热传递；做功。【点评】本题考查内能利用的两种形式，区分的关键是看是能量的转移过程还是转化过程，热传递是能量的转移过程，做功是能量的转化过程。三、实验探究题（共20分）19．（8分）（1）图是内燃机的能量消耗简图，则内燃机的效率为　×100%　。10\n（2）根据此图你能得到关于热机的哪些结论？（至少两种）①　热机的使用，带来了大气污染　。②　减少热散失可提高热机效率　。【考点】GL：热机的效率．【分析】（1）热机效率是热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比；（2）使用热机，在排气冲程排出大量废气，污染环境；废气带走的热量最大，设法减少废气带走的热量是提高热机效率的有效途径。【解答】解：（1）热机的效率是用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，用公式表示为×100%。（2）使用热机，在排气冲程排出大量废气，污染环境；使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，可以提高热机的效率。故答案为：（1）×100%；（2）①热机的使用，带来了大气污染；②减少热散失可提高热机效率。【点评】本题通过内燃机的能量消耗简图，考查了学生对热机效率的理解，要知道要想提高热机的效率，就要减少热量的损失。20．（12分）小土和小宅在家庭实验室中做了如图甲所示的实验，在透明塑料瓶上钻一个小孔，把电子式火花发生器的放电针插进孔中，打开瓶盖，在瓶中滴入几滴酒精，再将瓶盖盖好，然后按动火花发生器的按钮。（1）观察发生的现象？并作出简要解释。（2）从能量转化方面看，该实验过程与四冲程汽油机的　做功　冲程相似。（3）你认为这个“塑料瓶热机”应该属于热机中的哪一类？说明你的推测理由。（4）图中甲、乙两个装置都可以通过燃料燃烧，将化学能转化为内能，并利用内能做功。观察图中情景，思考后对这两种热机的效率大小作出评价，并说出你评价的理由。10\n【考点】G9：做功改变物体内能；GL：热机的效率．【分析】（1）火花点燃酒精，酒精燃烧做功，把瓶盖推出。（2）内燃机的做功冲程把内能转化为机械能，与此现象相类似。（3）燃料燃烧，对外做功，是内燃机。（4）从能力利用效率进行分析答题。【解答】答：（1）观察到的现象：瓶盖冲出；解释：酒精与空气的混合气体在瓶内遇到火花发生爆炸，产生的高温高压燃气推动瓶盖做功。（2）从能量转化方面看，该实验过程与四冲程汽油机的做功冲程相似。（3）燃料在“气缸”内燃烧，产生的燃气直接推动瓶盖做功，这个“塑料瓶热机”属于内燃机。（4）从图示情景可知，乙装置靠外部加热，热量损耗多，内能利用率低，甲装置的燃料在瓶的内部燃烧，产生的燃气直接推动瓶盖做功，内能利用率高，所以甲装置的效率高。【点评】本题考查了实验现象分析、内燃机类型的判断、内燃机效率高低的判断等，涉及的知识点较多，有一定难度，掌握基础知识、认真分析方可正确解题。四、计算题（共26分）21．（12分）如图所示，四冲程汽油机活塞面积为5×10﹣3m2，汽油燃烧产生的高温高压气体对活塞的压强为8×105Pa，汽油机正常工作10min所做的功为1.8×106J。求：（1）高温高压气体对活塞产生的压力是多少？（2）该汽油机的功率是多少？【考点】86：压强的大小及其计算；FF：功率的计算．【分析】（1）已知活塞面积和高温高压气体对活塞的压强，根据公式F=PS可求高温高压气体对活塞产生的压力。（2）已知汽油机做的功和做功的时间，根据公式P=可求该汽油机的功率。【解答】解：（1）由P=知高温高压气体对活塞的压力F=PS=8×105Pa×5×10﹣3m2=4×103N。答：高温高压气体对活塞产生的压力是4×103N。（2）汽油机的功率P===3×103W。答：该汽油机的功率是3×103W。【点评】本题考查压力和功率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，还要注意单位的统一。22．（14分）如图所示的汽车总质量为1150kg，以72km/h的速度匀速行驶10km，若汽车所受阻力为汽车重力的0.1倍，每个轮胎与路面的接触面积为0.05m2．（g=10N/kg）求：（1）汽车对路面压强为多少？10\n（2）汽车行驶过程中克服阻力做了多少功？其功率为多少？（3）若该汽车热机的效率为25%，如果不考虑热机其他的能量损失，汽油热值为4.6×107J/kg，则该汽车行驶10km过程中需要的汽油质量为多少千克？【考点】6T：二力平衡条件的应用；86：压强的大小及其计算；EC：功的计算；FF：功率的计算；GJ：燃料的热值及其计算；GL：热机的效率．【分析】（1）汽车对路面的压力等于汽车的重力，受力面积等于四个轮胎与地面接触的总面积，根据P=就可以计算出汽车对路面的压强。（2）知道阻力和重力的关系求出阻力，根据W=FS算出功的大小，利用功率的定义式得到功率的推导式P=FV，由此可以求出汽车的功率。（3）利用公式η=求出需要的总热量，根据Q=qm变形得m=求出消耗的汽油的质量。【解答】解：（1）汽车总质量为1150kg，对地面的压力F=G=mg=1150kg×10N/kg=11500N；每个轮胎与路面的接触面积为0.05m2，四个轮胎与地面的接触总面积S=0.05m2×4=0.2m2；汽车对路面压强：P===57500Pa答：汽车对路面压强是57500Pa。（2）汽车所受阻力为汽车重力的0.1倍，即f=G×0.1=1150N，匀速行驶的距离s=10km=10000m，∴克服阻力做功W=fs=Fs=1150N×10000m=1.15×107J功率P===FV=1150N×72×m/s=2.3×104W。答：汽车行驶过程中克服阻力做了1.15×107J的功，其功率为2.3×104W。（3）汽车行驶过程中克服阻力做了1.15×107J的功，汽车热机的效率为25%，由η=得需要燃烧汽油产生的热量Q===4.6×107J因此需要汽油的质量：m===1kg答：该汽车行驶10km过程中需要的汽油质量为1kg。【点评】此题是一道综合性的较强的计算题，涉及放在水平地面上的物体对地面压强的计算，功与功率的计算，热机效率的计算等知识点，题目的难度不大，但涉及的知识点较多。10