2022九年级物理上册第二章改变世界的热机章末试卷2（教科版）

第二章章末卷2一、选择题（每小题4分，共30分）1．（4分）热机的工作能源实质上来源于（　　）A．机械能B．内能C．电能D．化学能【考点】GK：热机．【分析】热机工作的原理：燃料的化学能变成内能推动活塞做功把内能转化成机械能。【解答】解：热机工作时，将燃料的化学能通过燃烧燃烧转化为内能，燃气推动活塞做功，把内能转化为机械能。所以说从本质上来看，热机的工作能量来源于燃料的化学能。故选：D。【点评】本题考查了热机的工作原理，属于基础知识的考查，把握住其能量转化是解题的关键。2．（4分）如图所示是某汽油机工作循环中的某一个冲程，关于这个冲程的说法正确的是（　　）A．这个冲程是做功冲程B．这个冲程的能量转化是内能转化为机械能C．被压缩的物质是汽缸内的空气D．该冲程靠飞轮惯性完成【考点】GM：内燃机的四个冲程．【分析】解决此题要结合内燃机的压缩冲程特点和原理进行分析解答，知道做功冲程和压缩冲程中的能量转化。【解答】解：图中的进、排气门都关闭，活塞上行，因此这是压缩冲程，故A错误；这个冲程将活塞的机械能转化为燃料混合物的内能，故B错误；在压缩冲程中，压缩的是汽缸内的汽油和空气的燃料混合物，故C错误；在汽油机的四个冲程中只有做功冲程是独立完成的，其它三个冲程都是靠飞轮的惯性来完成的，故D正确。故选：D。【点评】此题考查了学生对汽油机四个冲程的认识和了解，注意从活塞的运动方向和气门的关闭两方面判断。能量的转化是中考的热点，值得学生注意。3．（4分）如图所示为汽油机工作过程的示意图，其中表示做功冲程的是（　　）A．B．C．D．【考点】GM：内燃机的四个冲程．【分析】判断汽油机的四个冲程，先看进气门和排气门的关闭情况，进气门打开的是吸气冲程，排气门打开的是排气冲程，进气门和排气门都关闭的是压缩冲程或者做功冲程；活塞上8\n行为压缩冲程和排气冲程；活塞下行为吸气冲程和做功冲程。【解答】解：A、进气门开启，活塞下行，气体流入汽缸，是吸气冲程；不符合题意；B、两气门都关闭，活塞下行，汽缸容积变大，是做功冲程，符合题意；C、两气门都关闭，活塞上行，汽缸容积变小，是压缩冲程，不符合题意；D、排气门开启，活塞上行，气体流出汽缸，是排气冲程；不符合题意。故选：B。【点评】此题考查了对内燃机四个冲程的判断，要结合气门和活塞运动情况进行判断。4．（4分）单缸四冲程汽油机工作时，有些冲程是辅助冲程，需要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。在①吸气冲程；②压缩冲程；③做功冲程；④排气冲程这四个冲程中，辅助冲程有（　　）A．①②B．③④C．①②④D．①③④【考点】GM：内燃机的四个冲程．【分析】在汽油机的四个冲程中，只有做功冲程是独立完成的，其他三个冲程都是靠飞轮的惯性来辅助完成的。【解答】解：在单缸四冲程汽油机的四个冲程中，做功冲程是独立完成的，吸气冲程、压缩冲程和排气冲程是靠飞轮的惯性来辅助完成的。故选：C。【点评】此题主要考查的是学生对四冲程汽油机工作特点和原理的认识和了解，基础性题目。5．（4分）四冲程内燃机工作时，做功冲程的前一个和后一个冲程分别是（　　）A．吸气冲程、排气冲程B．吸气冲程、压缩冲程C．压缩冲程、排气冲程D．排气冲程、压缩冲程【考点】GM：内燃机的四个冲程．【分析】解决此题要知道内燃机的四个冲程按照顺序有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。【解答】解：内燃机的工作流程是吸气、压缩、做功、排气；所以压缩冲程是在做功冲程之前，排气冲程是在做功冲程之后；故选：C。【点评】此题考查了对内燃机四个冲程的掌握和了解情况。6．（4分）“嘉陵﹣70”四冲程摩托车怠速时，汽油机飞轮的转速是240r/min，此时汽油机每秒钟（　　）A．完成8个冲程，对外做功4次B．完成16个冲程，对外做功8次C．转8r，对外做功4次D．转4r，对外做功2次【考点】GN：有关热机的计算．【分析】汽油机完成一个工作循环，经过四个冲程，燃气对外做功一次，活塞往复两次，飞轮转动两周。【解答】解：汽油机飞轮的转速是240r/min，即汽油机每秒钟飞轮转动4r，所以汽油机每秒钟完成8个冲程，对外做功2次。故选：D。【点评】本题考查学生对汽油机工作特点的了解和掌握，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，曲轴转动两周。7．（4分）关于热机的效率，下列说法中正确的是（　　）8\nA．已经有热机的效率达到100%B．热机的效率在不久的将来就会达到l00%C．热机的效率都在8%～45%之间D．随着技术的进步，热机的效率还会进一步提高【考点】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。由于不可避免地产生热量的损耗，所以热机的效率不可能达到100%。【解答】解：A、B、热机在工作时，废气会带走一部分热量、燃料不可能完全燃烧、克服部件之间的摩擦会消耗能量等，所以热机的效率不可能达到100%，故AB说法错误；C、不同的热机其效率不同，汽油机的效率会比柴油机的效率略低，并不是所有的热机效率都在8%～45%之间，故说法错误；D、随着技术的进步，提高燃料利用率、减少能量损耗，热机的效率还会进一步提高，故说法正确。故选：D。【点评】本题主要考查了热机的效率以及影响热机效率的因素，并且考查了热机效率与功率的区别。8．（4分）在学习了热机效率的知识后，小明认真观察了马路上的汽车。下列几种情况中，效率较高（　　）A．爬坡冒烟的卡车B．高速公路上匀速行驶的轿车C．上班高峰期缓缓前行的汽车D．尾气温度高，油味浓的旧轿车【考点】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。能量损耗越少，热机的效率越高。【解答】解：A、爬坡冒烟的卡车，说明燃料燃烧不充分，效率较低，不合题意；B、高速公路上匀速行驶的轿车，能较充分地利用燃料燃烧释放的能量，效率较高，符合题意；C、上班高峰期缓缓前行的汽车，消耗了较多的能量，但所做的有用功少，故效率较低，不合题意；D、尾气温度高，油味浓的旧轿车，说明燃料燃烧不充分，尾气带走热量多，效率较低，不合题意。故选：B。【点评】通过本题认识了几种热机在工作过程中的状态，对不同状态下效率的判断是我们应该了解的生活经验的积累，值得关注。9．（4分）热机的效率较低，为了提高热机的效率，你认为下列方法目前不可能的是（　　）A．尽量使燃料充分燃烧B．尽量减少各种热损失C．尽量减少因克服摩擦力而额外消耗的能量D．想办法把燃料放出的热量全部用来做有用功【考点】GL：热机的效率．【分析】在热机中，用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫热机的效率；提高热机效率的方法有：使燃料尽可能充分燃烧；减少运动部件摩擦发热的损失；减少废气8\n带走的热量。【解答】解：在现有条件下，热机工作过程中燃料不可能完全燃烧，机械摩擦和散热要消耗能量、废气带走较大部分能量。所以燃料燃烧释放出的热量不可能全部做有用功。故选：D。【点评】增强节能意识，提倡低碳生活，提高能源利用率。10．（4分）关于“热机”，下列说法正确的是（　　）A．压缩冲程中的能量转化是内能转化为机械能B．做功冲程中的能量的转化是机械能转化为内能C．热机所产生的噪音，可以被热机上的消音器完全吸收D．用水循环来降低热机的温度，主要是利用水比热容较大的特性【考点】9L：防治噪声的途径；E2：能量的转化；GE：水的比热容的特点及应用；GM：内燃机的四个冲程．【分析】解答本题要弄清内燃机压缩冲程和做功冲程中能量的转化，此处极易混淆。【解答】解：A、压缩冲程中的能量转化是机械能转化为内能，不符合题意；B、做功冲程中的能量的转化是内能转化为机械能，不符合题意；C、消音器能吸收热机所产生的部分噪音，不能完全吸收，不符合题意；D、用水循环来降低热机的温度，主要是利用水比热容较大的特性，符合题意；故选：D。【点评】此题考查了内燃机压缩冲程和做功冲程中能量的转化、噪音的减弱以及水比热容大的特性。二、填空题（每空2分，共32分）11．（8分）热机是把燃料燃烧获得的　内　能转化为　机械　能的装置。蒸汽机是最早的热机，它将水蒸气通过管道引入汽缸，推动　活塞　运动，从而带动　飞轮（或曲轴）　转动，对外做功。【考点】GK：热机．【分析】（1）热机是利用燃料燃烧产生的高温高压气体做功，将内能转化为机械能的装置；（2）最早的热机是18世纪发明的蒸汽机，将蒸气的内能转化成机械能。【解答】解：热机把内能转化成机械能，蒸汽机利用蒸汽的内能推动活塞做功，从而带动飞轮（或曲轴）转动，对外做功。故答案为：内；机械；活塞；飞轮（或曲轴）。【点评】本题考查了热机的工作原理以及能量转化，知道热机将燃料的化学能变成内能推动活塞做功把内能转化成机械能。12．（4分）如图所示，用酒精灯加热试管中的水，当水沸腾一段时间以后，塞子被试管内水蒸气推出，水蒸气的　内　能转化为塞子的机械能。图　丙　中汽油机的工作过程与这一实验过程中能量的转化是一致的。【考点】GM：内燃机的四个冲程．8\n【分析】本题抓住内燃机在做功冲程的能量转化，做功冲程是内能转化为机械能的冲程，试管内水蒸气的内能可以转化为塞子的机械能。【解答】解：当试管内水被酒精灯加热后，水蒸气的内能逐渐增大，最后会把塞子冲出去，水蒸气的内能转化为了塞子的机械能；汽油机的做功冲程是汽油燃烧产生的内能转化为曲轴的机械能，而并图中火花塞点火，活塞下行，故图丙是做功冲程。故答案为：内；丙。【点评】解决此类问题要结合内燃机的做功冲程进行分析解答。13．（8分）如图所示是道路维修时常用的路面钻机（俗称“啄木鸟”），该机械利用压缩气体推动活塞将钻头打入路面。气体推动活塞时是将　气体的内　能转化为　活塞的机械　能；钻头制成锥形是为了　增大压强　；“啄木鸟”中用到了柴油机，若其机械效率是40%，则完全燃烧50kg柴油对外做的有用功是　8.6×108　J（柴油的热值是4.3×107J/kg）。【考点】84：增大压强的方法及其应用；E2：能量的转化；GN：有关热机的计算．【分析】要解答本题需掌握：做功可以改变物体的内能，以及能量之间的转化；知道改变受力面积和压力大小可以改变压强；完全燃烧燃料产生的能量可以利用公式Q=qm进行计算。【解答】解：气体推动活塞，气体对活塞做功，气体的内能转化为活塞的机械能；钻头做成锥形是为了通过减小受力面积增大压强；完全燃烧50kg柴油产生的热量Q=qm=4.3×107J/kg×50kg=2.15×109J；W=Qη=2.15×109J×40%=8.6×108J；故答案为：气体的内，活塞的机械，增大压强，8.6×108。【点评】本题主要考查学生对改变物体内能的方法以及能量的转化，会利用压强公式和热量公式进行分析或计算问题。14．（4分）汽车为人类文明作出了巨人贡献，但同时也对自然生态环境造成了污染。为减少汽车尾气对居民的危害，长沙市政府购进了不少以天然气为燃料的汽车作公交车，成为长沙街头个新的亮点。（1）这种汽车的发动机在做功冲程中将内能转化为　机械　能：（2）汽车使用天然气作燃料的优点是（写一条）　环保　。【考点】GM：内燃机的四个冲程；KH：能源的利用和对环境的危害．【分析】（1）热机的四个冲程：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程。压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能。（2）汽车使用天然气有很多优点：节能，环保，方便等等。【解答】解：（1）燃机的做功程是高温高压的燃气推动活塞运动，将燃气的内能转化为活塞的机械能。（2）天然气具有方便、清洁、便于储存等，热效率高，节省能源，燃烧后的产物只有二氧化碳和水，对环境污染小。故答案为：（1）机械；（2）环保。（答案不唯一）【点评】本题以天然气为题材，考查了内燃机能量的转化等知识，具有时代性，是考查的热8\n点，体现了新课标中加强学生的环境保护和节能意识。三、解答题（共28分）15．（18分）如图为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，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做吸气、压缩和排气工作。（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　内　能转化为　机械　能。（2）有一台四缸发动机，其主要技术指标如下表所示。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（既冲程长）．转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。排量2.0L输出功率120kW转速6000r/min①该发动机在1s内做功　1.2×105　J，单缸排量v=　0.5　L。②在每个做功冲程里，发动机做功W=　600　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=　1.2×106　Pa（1L=10﹣3m3）。（4）如图为发动机在做功冲程中的示意图。下面给出了公式W=pv的证明，请将推导过程补充完整（要求各表达式均用S、l或p表示）：设活塞的面积为S，冲程长为l，燃气对活塞的压强为p，则燃气对活塞的压力F=　ps　，燃气对活塞所做的功W=　psl　，又根据数学知识可知发动机的单缸排量v=　sl　，故W=pV。【考点】GN：有关热机的计算．【分析】（1）发动机在做功冲程里，高温、高压的燃气膨胀推动活塞做功，将燃气的内能转化为机械能。（2）①知道发动机的输出功率，利用功率公式计算发动机在1s内做功；知道四个缸总排量，可以求单缸排量；②已求出发动机1s内做功多少，因为有四个缸同时工作，所以可以求出每个缸1s内做功多少，又知道转速（每分钟曲轴或飞轮所转的周数）为6000r/min，而四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、做功一次，可知1min内做功3000次，得出1s内做功50次，可以求每个做功冲程里发动机做功多少。（3）上面求出了在每个做功冲程里，燃气对活塞所做的功的大小，又知道单缸排量v，利8\n用W=pv求燃气对活塞的压强。（4）在做功冲程里，求出了燃气对活塞的压强，知道活塞的面积，利用求活塞受到的压力，又知道活塞移动的距离（冲程长），利用功的公式W=Fs求每个做功冲程燃气做功。【解答】解：（1）在做功冲程里，高温、高压的燃气膨胀做功，将内能转化为机械能；（2）①∵，∴发动机在1s内做功：W=Pt=120×103W×1s=1.2×105J，∵四缸总排量为2.0L，单缸排量：v=×2.0L=0.5L，②∵发动机在1s内做功1.2×105J，发动机有四个缸同时工作，∴每个缸1s内做功：W=×1.2×105J=3×104J，又∵转速为6000r/min，四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、做功一次，∴1s内做功50次，每个做功冲程做功：W′=×3×104J=600J。（3）∵W′=pv，v=0.5L=0.5×10﹣3m3，∴燃气对活塞的压强：；（4）∵，∴活塞受到的压力：F=ps，∵在做功冲程，活塞移动的距离为l，发动机的单缸排量v=sl，∴燃气对活塞所做的功：W=Fl=psl=pv。故答案为：（1）内，机械；（2）①1.2×105，0.5，②600；（3）1.2×106；（4）ps，psl，sl。【点评】本题综合考查了功的计算、功率的计算、压强的计算，计算到每一个冲程，繁杂，需要细心，属于难题。16．（18分）一铝壶中装有3kg的水，放在煤气灶上加热，将水从20℃加热至沸腾（在1标准大气压下），煤气灶共燃烧了48g煤气，在此过程中（1）铝壶中的水吸收了多少热量？[水的比热c=4.2×103J/（kg•℃）]（2）完全燃烧48g煤气可以放出多少热量？（煤气的热值q=4.2×107J/kg）8\n（3）如果认为铝壶中的水吸收了煤气灶放出的全部热量，则该煤气灶的效率是多少？（4）实际加热过程中，铝壶也会吸热并向外界散热，那么该煤气灶的实际效率比你在（3）中求到的效率是高还是低？为什么？【考点】GG：热量的计算；GL：热机的效率．【分析】（1）根据吸热公式Q=cm（t﹣t0）=可计算水吸收的热量。（2）根据Q=mq可计算48g煤气完全燃烧放出的热量。（3）根据η=×100%可计算煤气灶的效率。（4）有效热量中，除水吸收用于升温的热量外，还应加上铝壶吸收的热量、铝壶向外界散失的热量，而总能量不变，所以煤气灶实际效率应高。【解答】解：（1）Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg•℃）×3kg×（100℃﹣20℃）=1.008×106J；答：水吸收的热量为1.008×106J。（2）Q放=mq=0.048kg×4.2×107J/kg=2.016×106J；答：48g煤气完全燃烧放出的热量为2.016×106J。（3）η═×100%=×100%=50%；答：煤气灶的效率50%。（4）高。因为有效热量中，除水吸收用于升温的热量外，还应加上铝壶吸收的热量、铝壶向外界散失的热量，而总能量不变，所以煤气灶实际效率应高于（3）问结果。【点评】本题考查学生对吸热公式，热效率公式，燃料燃烧公式的综合理解和运用，并结合实际分析热效率。8