14.1 熱機(jī)（分層作業(yè)）-九年級物理全一冊同步備課系列（人教版）【解析版】

第1節(jié)熱機(jī)一、熱機(jī)1.人們制造了各種利用內(nèi)能做功的機(jī)械統(tǒng)稱________機(jī)，其中最早出現(xiàn)的是_____?！敬鸢浮繜?，蒸汽機(jī)?！驹斀狻咳藗儼l(fā)現(xiàn)內(nèi)能可以做功，并制造了各種利用內(nèi)能做功的機(jī)械，統(tǒng)稱熱機(jī)，其中最早出現(xiàn)的是蒸汽機(jī)。2．目前我國已將發(fā)動機(jī)研發(fā)列為國家重大科技專項(xiàng)。下列我國“陸、海、空、天”裝備中動力機(jī)械不屬于熱機(jī)（利用內(nèi)能做功的機(jī)械）的是（）A．共享電動汽車B．052D型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦燃?xì)廨啓C(jī)C．殲-20戰(zhàn)機(jī)渦扇-15煤油發(fā)動機(jī)D．長征五號火箭液氫液氧發(fā)動機(jī)【答案】A【詳解】燃?xì)廨啓C(jī)、煤油發(fā)動機(jī)和火箭液氫液氧發(fā)動機(jī)都是熱機(jī)，工作時把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，而電動汽車是把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，不符合熱機(jī)的特點(diǎn)，不屬于熱機(jī)。故選A。二、汽油機(jī)4.汽油機(jī)完成一個工作循環(huán)，活塞經(jīng)歷四個沖程，分別為______、______、______、______，其中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是________沖程；一個工作循環(huán)中，曲軸旋轉(zhuǎn)______圈，活塞往復(fù)運(yùn)動______次，對外做功_____次，某單缸四沖程汽油機(jī)飛輪轉(zhuǎn)速1200r/min，則該汽油機(jī)每秒鐘對外做功______次?！敬鸢浮课鼩鉀_程，壓縮沖程，做功沖程，排氣沖程，壓縮，2，2，1，10。【詳解】汽油機(jī)的一個工作循環(huán)由四個沖程組成：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。其中，壓縮沖程中機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。在內(nèi)燃機(jī)的一個工作循環(huán)中，完成4個沖程，曲軸旋轉(zhuǎn)2周，活塞往復(fù)2次，對外做功1次。某單缸四沖程汽油機(jī)飛輪轉(zhuǎn)速1200r/min，即每秒鐘轉(zhuǎn)20圈，完成40個沖程，做功10次。5．如圖為四沖程汽油機(jī)未按工作循環(huán)排列的各沖程示意圖，工作時，屬于做功沖程的是（）A． B． C． D．【答案】D【詳解】A．圖中的排氣門打開，活塞向上運(yùn)動，氣缸容積減小，是排氣沖程，故A不符合題意；B．圖中的氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)行，氣缸容積減小，是壓縮沖程，故B不符合題意；C．進(jìn)氣門打開，活塞向下運(yùn)行，氣缸容積增大，是吸氣沖程，故C不符合題意；D．圖中的氣門都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)行，氣缸容積增大，是做功沖程，故D符合題意。故選D。6.如圖是四沖程汽油機(jī)其中一個沖程的示意圖，該沖程的能量轉(zhuǎn)化情況是（）A．化學(xué)能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能 B．機(jī)械能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能C．機(jī)械能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能 D．內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能【答案】D【詳解】如圖，進(jìn)氣門、排氣門關(guān)閉，火花塞點(diǎn)火，是汽油機(jī)的做功沖程，其能量轉(zhuǎn)化是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故D符合題意，ABC不符合題意。故選D。7.2022年12月4號晚上8點(diǎn)，神舟十四載人飛船返回艙帶著陳冬、劉洋、蔡旭哲三位宇航員，安全返回地球。返回艙穿越大氣層時溫度升高，這是通過________（選填“做功”或“熱傳遞”）增加其內(nèi)能的；這與內(nèi)燃機(jī)的_________沖程的能量轉(zhuǎn)化相同。某單缸四沖程汽油機(jī)飛輪轉(zhuǎn)速1200r/min，則該汽油機(jī)每秒鐘對外做功_______次?！敬鸢浮孔龉Γ瑝嚎s，10?！驹斀狻糠祷嘏撛谕ㄟ^大氣層時，與空氣發(fā)生摩擦，此時返回艙克服摩擦做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，該過程是通過做功的方式改變物體內(nèi)能，汽油機(jī)的壓縮沖程也是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使燃料溫度升高。單缸四沖程汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速是1200r/min，即每秒鐘轉(zhuǎn)20圈，完成40個沖程，做功10次。8.某汽車動力來自單缸四沖程汽油機(jī)，如圖所示要完成汽油機(jī)的一個工作循環(huán)正確的順序是____（用字母表示），其中將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的沖程是圖中的____（選填“A”、“B”、“C”或“D”），當(dāng)它正常工作時轉(zhuǎn)速為1800r/min，則每秒鐘對外做功_____次?！敬鸢浮?/p>

DACB，C，15?！驹斀狻緼圖：兩氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)行，氣缸容積減小，是壓縮沖程，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；B圖：排氣門打開，活塞向上運(yùn)動，氣缸容積減小，是排氣沖程；C圖：兩氣門都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)行，是做功沖程，將燃料燃燒釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；D圖：進(jìn)氣門打開，活塞向下運(yùn)行，氣缸容積增大，是吸氣沖程。故汽油機(jī)的一個工作循環(huán)正確的順序是DACB。將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的沖程是做功沖程，是圖C。汽油機(jī)在一個工作循環(huán)中經(jīng)歷4個沖程，飛輪轉(zhuǎn)動2轉(zhuǎn)，對外做功1次。當(dāng)它正常工作時轉(zhuǎn)速為1800r/min=30r/s，則該汽油機(jī)每秒鐘轉(zhuǎn)動30轉(zhuǎn)，每秒做功15次。三、柴油機(jī)9．下列關(guān)于汽油機(jī)與柴油機(jī)的說法中，不正確的是（）A．柴油機(jī)汽缸頂部有個火花塞，汽油機(jī)汽缸頂部有個噴油嘴B．柴油機(jī)通過壓縮空氣直接點(diǎn)燃柴油C．汽油機(jī)與柴油機(jī)使用的燃料不同D．汽油機(jī)與柴油機(jī)的工作過程都分為吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程【答案】A【詳解】A．柴油機(jī)汽缸頂部有個噴油嘴，汽油機(jī)汽缸頂部有個火花塞，故A錯誤，符合題意；B．柴油機(jī)通過壓縮空氣直接點(diǎn)燃柴油，采用壓燃式，故B正確，不符合題意；C．汽油機(jī)與柴油機(jī)使用的燃料不同，汽油機(jī)的燃料是汽油，柴油機(jī)的燃料是柴油，故C正確，不符合題意；D．柴油機(jī)和汽油機(jī)的工作過程分為吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程，故D正確，不符合題意。故選A。10.內(nèi)燃機(jī)，是一種動力機(jī)械，它是通過使燃料在機(jī)器內(nèi)部燃燒，并將其放出的熱能直接轉(zhuǎn)換為動力的熱力發(fā)動機(jī)。讓你描述你對內(nèi)燃機(jī)的一些認(rèn)識，你會怎樣描述（）A．柴油機(jī)吸氣沖程吸入的是柴油和空氣的混合物B．汽油機(jī)氣缸頂部有噴油嘴C．內(nèi)燃機(jī)功率越大，效率越高D．做功沖程中內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能【答案】D【詳解】A．柴油機(jī)在吸氣沖程中，將空氣吸入氣缸，故A錯誤；B．汽油機(jī)頂部有火花塞，柴油機(jī)頂部有噴油嘴，故B錯誤；C．功率是物體做功快慢的物理量，與熱機(jī)效率是兩個完全不同的概念，故C錯誤；D．內(nèi)燃機(jī)的做功沖程中，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成了機(jī)械能，故D正確。故選D。11．如圖所示，甲為四沖程柴油機(jī)吸氣沖程的示意圖，圖中正確地畫出了吸氣沖程中活塞和曲軸的位置和進(jìn)氣門、排氣門的開閉情況。圖乙、丙、丁分別是小明同學(xué)自己畫的壓縮、做功、排氣沖程，其中有誤的是（）A．乙 B．丙 C．乙和丁 D．丁【答案】D【詳解】A．由圖知道，甲圖中正確地畫出了吸氣沖程中曲軸的位置，即曲軸下端在右側(cè)，此時活塞向下運(yùn)動，故A不符合題意；B．乙圖中，兩個氣門都關(guān)閉，根據(jù)曲軸的轉(zhuǎn)動方向知道，此時活塞向上運(yùn)動，符合壓縮沖程的特點(diǎn)，故乙圖正確，不符合題意；C．丙圖中，兩個氣門都關(guān)閉，根據(jù)曲軸的轉(zhuǎn)動方向可知，此時活塞向下運(yùn)動，符合做功沖程的特點(diǎn)，故丙圖正確，不符合題意；D．丁圖中，進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，根據(jù)曲軸的轉(zhuǎn)動方向可知，此時活塞向下運(yùn)動，不符合排氣沖程的特點(diǎn)，故丁圖錯誤，符合題意。故選D。12.如圖，甲為四沖程內(nèi)燃機(jī)吸氣沖程的示意圖，圖中畫出了吸氣沖程中進(jìn)氣門、排氣門的開閉情況和曲軸的位置。請?jiān)趫D乙、丙中畫出進(jìn)氣門、排氣門的開閉情況和曲軸的位置?！敬鸢浮肯聢D?！驹斀狻吭趦?nèi)燃機(jī)的做功沖程中，兩個氣門關(guān)閉，活塞下行；排氣沖程中，進(jìn)氣門關(guān)閉、排氣門打開，活塞上行，如下圖所示：。13．下列有關(guān)內(nèi)燃機(jī)的說法中不正確的是（）A．單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)工作時，依靠飛輪的慣性來完成的沖程有吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程B．內(nèi)燃機(jī)的大量使用會造成環(huán)境污染C．轉(zhuǎn)速為1800r/min的內(nèi)燃機(jī)每小時對外做功3600次D．內(nèi)燃機(jī)的做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能【答案】C【詳解】A．單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)工作時，只有做功沖程對外做功，依靠飛輪的慣性來完成的沖程有吸氣沖程、壓縮沖程和排氣沖程，故A正確，不符合題意；B．內(nèi)燃機(jī)的大量使用，會產(chǎn)生較多的尾氣，造成環(huán)境污染，故B正確，不符合題意；C．一臺四沖程汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速為1800r/min，則每小時飛輪的轉(zhuǎn)數(shù)是n=1800r/min×60min=1.08×105r由于四沖程汽油機(jī)一個工作循環(huán)完成4個沖程，飛輪和曲軸轉(zhuǎn)2圈，對外做功1次，因此該汽油機(jī)每小時對外做功的次數(shù)為1.08×105r/2=54000故C不正確，符合題意；D．在內(nèi)燃機(jī)的做功沖程中，是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故D正確，不符合題意。故選C。14．某品牌汽車以72km/h的速度勻速行駛時，儀表盤顯示發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速是1800r/min，若做功沖程每次做功6000J，則下列有關(guān)該汽車發(fā)動機(jī)的說法錯誤的是（）A．每秒完成60個沖程 B．每秒對外做功15次C．發(fā)動機(jī)提供的牽引力為4500N D．發(fā)動機(jī)的輸出功率是80kW【答案】D【詳解】AB．發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速是1800r/min，則飛輪1s轉(zhuǎn)動的圈數(shù)n=EQ\F(1800r,60s)=30r/s飛輪轉(zhuǎn)動兩圈對外做功一次，所以該發(fā)動機(jī)1s對外做功15次，每對外做功一次完成四個沖程，故1s完成的沖程個數(shù)為15×4=60故A、B正確，不符合題意；C．汽車的速度v=72km/s=20m/s1s汽車運(yùn)動的路程s=vt=20m/s×1s=20m做功沖程每次做功6000J，發(fā)動機(jī)1s對外做功15次，則發(fā)動機(jī)1s做功W=6000J×15=9×104J由W=Fs可知，發(fā)動機(jī)提供的牽引力F=EQ\F(W,s)=EQ\F(9×104J,20m)=4500N故C正確，不符合題意；D．發(fā)動機(jī)的輸出功率P=EQ\F(W,t)=Fv=4500N×20m/s=9×104W=90kW故D錯誤，符合題意。15.如圖甲所示為四缸發(fā)動機(jī)工作原理：內(nèi)燃機(jī)通過連桿把四個汽缸的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功過程錯開，在飛輪轉(zhuǎn)動的每半周里，都有一個汽缸在做功，其他三個汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作。（1）圖乙為發(fā)動機(jī)在做功沖程中的示意圖。設(shè)活塞的面積為S，沖程長為l，燃?xì)鈱钊膲簭?qiáng)為p，推導(dǎo)發(fā)動機(jī)做的功W=______（用已給字母表示）；（2）有一臺四缸發(fā)動機(jī)，其主要技術(shù)指標(biāo)如下表所示。其中排量等于四個汽缸工作容積的總和，汽缸工作容積指活塞從上止點(diǎn)到下止點(diǎn)所掃過的容積，又稱單缸排量，它取決于活塞的面積和活塞上下運(yùn)動的距離（即沖程長）。轉(zhuǎn)速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉(zhuǎn)的周數(shù)；排量2.0L輸出功率120kW轉(zhuǎn)速6000r/min①該發(fā)動機(jī)在1s內(nèi)做功______J；②在每個做功沖程里，發(fā)動機(jī)做功是多少______？（寫出計(jì)算過程）【答案】（1）pSl

；（2）1.2×105

，600J?！驹斀狻浚?）活塞受到的壓力F=pS因?yàn)樵谧龉_程，活塞移動的距離為l，所以燃?xì)鈱钊龅墓=Fl=pSl（2）①發(fā)動機(jī)在1s內(nèi)做功為W1=Pt=120×103W×1s=1.2×105J②轉(zhuǎn)速為6000r/min，所以每秒轉(zhuǎn)100圈，四缸每轉(zhuǎn)2圈對外做功4次，每轉(zhuǎn)1圈做功2次，所以1秒做功200次，每次做功16．（2022·四川內(nèi)江·統(tǒng)考中考真題）如圖所示，在試管里盛適量的水，用帶玻璃管的膠塞塞住試管口，加熱試管使水沸騰，玻璃管口冒出的“白氣”推動管口處的小葉輪轉(zhuǎn)動。下列說法正確的是（）A．水在沸騰過程中，不斷吸收熱量，溫度升高B．實(shí)驗(yàn)過程中通過熱傳遞使試管內(nèi)水的內(nèi)能增大C．玻璃管口冒出的“白氣”是水汽化形成的水蒸氣D．“白氣”使小葉輪轉(zhuǎn)動的過程相當(dāng)于汽油機(jī)的壓縮沖程【答案】B【詳解】A．水在沸騰過程中，不斷吸收熱量，溫度保持不變，故A錯誤；B．實(shí)驗(yàn)過程中加熱試管使水沸騰，試管內(nèi)的水吸收熱量，這是通過熱傳遞使試管內(nèi)水的內(nèi)能增大，故B正確；C．玻璃管口冒出的“白氣”是水蒸氣液化形成的小水珠，故C錯誤；D．“白氣”使小葉輪轉(zhuǎn)動的過程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，相當(dāng)于汽油機(jī)的做功沖程，故D錯誤。故選B。17．（2022·內(nèi)蒙古赤峰·統(tǒng)考中考真題）汽油機(jī)的四個沖程中，哪個沖程存在著化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程（） ABCD【答案】C【詳解】A．進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動，是吸氣沖程，沒有能量轉(zhuǎn)化，故A不符合題意；B．兩氣門關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動，是壓縮沖程，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B不符合題意；C．兩氣門關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動，是做功沖程，此沖程燃料燃燒時，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，然后對外做功時內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故C符合題意；D．進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運(yùn)動，是排氣沖程，沒有能量轉(zhuǎn)化，故D不符合題意。故選C。18．（2022·遼寧朝陽·統(tǒng)考中考真題）如圖所示，將水加熱至沸騰后，塞子被沖出，此過程的能量轉(zhuǎn)化方式與汽油機(jī)的______沖程相同。若單缸四沖程汽油機(jī)飛輪轉(zhuǎn)速為1200r/min，則1s內(nèi)完成____個沖程?！敬鸢浮孔龉?，40?！驹斀狻磕救麤_出時，水蒸氣的內(nèi)能對塞子做功，將水蒸氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子的機(jī)械能，水蒸氣的內(nèi)能會減小，溫度降低，內(nèi)燃機(jī)的做功沖程也是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程。飛輪轉(zhuǎn)速是1200r/min=20r/s表示每秒飛輪轉(zhuǎn)動20圈，要經(jīng)過40個沖程，對外做功10次。19.（2022·湖南張家界·中考真題）如圖是汽油機(jī)工作過程中的__________沖程。一單缸四沖程汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速是3600r/min，則該汽油機(jī)每秒內(nèi)對外做功___________次。【答案】做功，30?！驹斀狻繄D中進(jìn)氣門和排氣門關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動，火花塞產(chǎn)生電火花，故此沖程為汽油機(jī)的做功沖程。汽油機(jī)的一個工作循環(huán)中，經(jīng)歷四個沖程，飛輪轉(zhuǎn)動兩周，對外做功一次，因?yàn)樵撈蜋C(jī)飛輪的轉(zhuǎn)速是3600r/min=60r/s，所以飛輪每秒轉(zhuǎn)動60周，則汽油機(jī)每秒鐘對外做功30次。20.（2022甘肅金昌·統(tǒng)考中