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初中物理粤沪版九年级上册12.4 热机与社会发展课堂检测
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这是一份初中物理粤沪版九年级上册12.4 热机与社会发展课堂检测，共12页。试卷主要包含了【解答】解等内容，欢迎下载使用。
1．【解答】解：当放电针放电时，汽油燃烧，圆筒内气体的内能增加，气体对软木塞做功，软木塞被高温高压的气体冲出，而汽油机的做功冲程对外做功，因此该实验可模拟四冲程汽油机工作时的做功冲程。
故选：C。
2．【解答】解：A、在吸气冲程，柴油机吸入气缸的只是空气，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物，故A错误；
B、压缩冲程柴油机压缩程度更大，压缩冲程末温度更高，所以柴油机属于压燃式，它的机械效率更高，故B错误；
C、在做功冲程，汽油机的点火方式叫点燃式，柴油机的点火方式叫压燃式，故C错误；
D、汽油机在压缩冲程，将机械能转化内能，故D正确。
故选：D。
3．【解答】解：四冲程汽油机工作时，只有在做功冲程中将燃料燃烧产生燃气的内能转化为机械能，为内燃机工作提供动力，其它三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的；
汽油机工作时会产生大量热，一般用水做冷却剂，是因为水的比热容比较大，在升高相同的温度时可以吸收更多的热量，降低发动机的温度。
故答案为：做功；比热容。
4．【解答】解：
A、柴油机和汽油机都属于内燃机，工作过程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气，故A错误；
B、汽油机是通过火花塞点火的，而柴油机是通过压燃式点火的，故B错误；
C、燃料在汽缸内猛烈燃烧，燃料热值保持不变，故C错误；
D、压缩冲程中，活塞压缩气体，对气体做功，气体的内能变大，故D正确。
故选：D。
5．【解答】解：火箭的喷气发动机工作时，燃料燃烧产生高温高压的气体，经喷管向后高速喷出，从而获得向前的动力，使火箭发射出去，燃料燃烧时将化学能转化为内能，然后再将内能转化为火箭的机械能；
A、该图中两个气门关闭，活塞下行，为做功冲程，内能转化为机械能，故A正确；
B、该图中排气门打开，活塞上行，为排气冲程，没有能量的转化，故B错误；
C、该图中进气门打开，活塞下行，为吸气冲程，没有能量的转化，故C错误；
D、该图中两个气门关闭，活塞上行，为压缩冲程，是机械能转化为内能，故D错误。
故选：A。
6．【解答】解：据图可知，内燃机的两气门都关闭，且活塞向上运动，所以是压缩冲程；在压缩冲程中，将机械能转化为内能，故C正确。
故选：C。
7．【解答】解：图中，两个气阀关闭，火花塞喷出电火花，活塞向下运动，是做功冲程，在这一过程中化学能转化为内能再转化为机械能，汽缸内燃气的内能；
完全燃烧0.5kg汽油放出的热量42%被吸收，
Q放＝m汽油q汽油＝0.5kg×4.6×107J/kg＝2.3×107J；根据Q吸＝42%Q放＝42%cm△t可知，
水升高到的温度为：
△t＝＝＝＝23℃，
t＝t0+△t＝20℃+23℃＝43℃。
故答案为：做功；变小；43℃。
8．【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。
内燃机一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次。飞轮转速为1800r/min＝30r/s，也就是1s飞轮转动30r，燃气对外做功15次。
故答案为：做功；15。
9．【解答】解：甲冲程，两气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，将机械能转化为了内能，是第二冲程；
乙冲程，排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，是第四冲程；
丙冲程，气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，将内能转化为了机械能是第三冲程；
丁冲程，进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，是第一冲程；
A、四个冲程的正确顺序是丁甲丙乙，故A错误；
B、甲冲程中机械能转化为内能，故B正确；
C、丙冲程是做功冲程，此冲程燃料燃烧化学能转化为内能，故C正确；
D、靠惯性完成的冲程是甲、乙、丁，故D正确。
故选：A。
10．【解答】解：
A、启动电子打火器，气体膨胀，对活塞做功，将内能转化为机械能，故A错误；
B、该过程中液态乙醚变成了乙醚蒸汽，即发生了汽化现象，故B错误；
C、乙醚分子总是在不停地做无规则运动，故C正确；
D、热机的做功冲程中将内能转化为机械能，所以此过程相当于热机的做功冲程，故D错误。
故选：C。
11．【解答】解：
（1）从图中可以看出，两气门关闭和活塞向上移动的特点，可以判断这个冲程是压缩冲程。
汽油完成一个工作循环，经历四个冲程，飞轮转动两周，燃气对外做功一次。
该汽油机1min对外做功1200次，汽油机1min转动2400转，飞轮的转速是40r/s；
（2）由ρ＝可得，0.2L的汽油的质量：
m燃料＝ρ燃料V＝1.5×103kg/m3×0.2×10﹣3m3＝0.3kg，
燃料完全燃烧放出的热量是：
Q＝m燃料q燃料＝0.3kg×5.6×107J/kg＝8.96×106J。
这些热量完全被100kg初温20℃的水吸收，Q吸＝Q，
由Q＝cm△t得，水温升高：
△t＝＝≈21.3℃，
水的末温可达到：20℃+21.3℃＝41.3℃。
故答案为：压缩；40；41.3。
12．【解答】解：（1）两个气阀关闭一个，活塞向上运动，是排气冲程；
（2）汽车的散热器可用水做冷却剂，是因为水的比热容比较大，在升高相同的温度时可以吸收更多的热量，降低发动机的温度；
（3）汽油机一个工作循环包括四个冲程，活塞往复2次，曲轴转动2周，对外做功1次，如果汽油机的飞轮转速是2400r/min，即每秒钟转40圈，完成80个冲程。
故答案为：排气；比热容大；80。
13．【解答】解：如图所示，水沸腾后，水蒸气推动橡皮塞冲出试管口，内燃机的做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞做功，能量转化关系是内能转化为机械能，所以二者的能量转化形式相同；四冲程汽油机的能量转化情况与这一过程相似的冲程是做功冲程。在这个能量转化的过程中遵循能量守恒定律。
故答案为：做功；遵循。
14．【解答】解：A、火箭点火升空时相当于热机的做功冲程，热机的做功冲程是将内能转化为机械能，故A错误；
B、卫星脱离火箭时，能保持原有运动状态，是因为它具有惯性，能保持原有的运动状态不变，故B正确；
C、火箭加速升空的过程中，质量不变，而速度增大，所以动能增大；因为高度增大，所以重力势能增大；因此动能和重力势能都增大；因为动能增大，重力势能增大，而机械能＝动能+重力势能，所以机械能变大，故C正确；
D、火箭发射加速离开地面时，火箭的运动状态时刻在改变，火箭一定受到非平衡力的作用，受到的推力一定大于火箭的重力，故D正确。
故选：A。
15．【解答】解：A、甲图中两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，
乙图是进气门打开，排气门关闭，此时活塞向下运动，是吸气冲程，
丙图中进气门关闭，排气门打开，此时活塞向上运动，是排气冲程，
丁图中两个气门都关闭，火花塞点火，此时活塞向下运动，是做功冲程，
所以，该内燃机一个工作循环有四个冲程正确的顺序是乙、甲、丁、丙，故A错误；
B、由题知，飞轮每秒转数为n＝＝40r/s，因飞轮每转2周对外做功一次，所以该内燃机每秒做功20次，故B正确；
C、汽油机和柴油机的构造相似，在压缩冲程末，柴油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高，柴油机汽缸内的温度比汽油机的高，故C错误；
D、图丁是做功冲程，是把燃气的内能转化为机械能，故D错误。
故选：B。
16．【解答】解：汽油机在吸气冲程中吸入了汽油和空气的混合气体，在压缩冲程中，机械能转化为内能，内能增大，温度升高，汽油机气缸顶端有个火花塞，此时火花塞喷出电火花，点燃汽油。产生高温高压的燃气推动活塞做功。
柴油机在吸气冲程中吸入空气，在压缩冲程中，机械能转化为内能，空气的内能增大，温度升高达到柴油的着火点，柴油机气缸顶端有个喷油嘴，此时喷油嘴喷出雾状的柴油，柴油依靠压缩时内能增大，温度升高，达到柴油着火点而燃烧，点燃方式是压燃式。燃烧产生高温高压的燃气推动活塞做功。柴油机的压缩比例更大，温度更高，做功越多，效率越高。
故选：AC。
17．【解答】解：（1）汽车百公里耗油的体积：V＝8L＝8×10﹣3m3，
由ρ＝得，汽油的质量：m＝ρV＝0.75×103kg/m3×8×10﹣3m3＝6kg，
汽油完全燃烧放出的能量：
Q＝mq＝6×4.6×107J/kg＝2.76×108J；
（2）汽车的速度：v＝90km/h＝25m/s，
由P＝得，在一百公里内发动机做的功为：
W＝Pt＝P×＝2.3×104W×＝9.2×107J；
（3）发动机的效率
η＝×100%＝×100%≈33%。
答：（1）8L汽油完全燃烧放出的热量是2.76×108J；
（2）测试时间内发动机所做的功9.2×107J；
（3）发动机的效率是33%。
18．【解答】解：①W有用＝Pt＝100×103W×1×60s＝6×106J；
②一个工作循环吸入混合物的体积：
由题意知：1.8L＝（1﹣）V，则V＝1.8L×＝2L＝2×10﹣3m3；
③一个工作循环吸入混合物的质量：
m混＝ρ混V＝1.35kg/m3×2×10﹣3m3＝2.7×10﹣3kg
一个工作循环吸入汽油的质量
m油＝m混＝×2.7×10﹣3kg＝0.18×10﹣3kg；
汽油机的额定转速为5000r/min，1min完成×5000＝2500个工作循环，1min吸入汽油的质量：
m总＝2500×0.18×10﹣3kg＝0.45kg；
④热机的效率：
η＝×100%＝×100%≈29%。
故答案为：①1min内发动机做的有用功6×106J；
②一个工作循环吸入汽油和空气混合物的体积2×10﹣3m3；
③1min吸入汽油的质量0.45kg；
④热机的效率为29%。
19．【解答】解：
（1）根据材料可知，在功率相同时，蒸汽机、内燃机、喷气发动机的重力依次减小；
（2）柴油机和汽油机在构造上的主要区别是：柴油机顶部有喷油嘴，汽油机顶部有火花塞；
（3）汽油机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为机械能。
故答案为：（1）减小；（2）火花塞；（3）机械能。
20．【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根据P＝可知，
发动机在1s内做功：
W＝Pt＝120×103W×1s＝1.2×105J，
因为四缸总排量为2.0L，
所以单缸排量：V＝×2.0L＝0.5L，
②因为发动机在1s内做功1.2×105J，
发动机有四个缸同时工作，
所以每个缸1s内做功：
W＝×1.2×105J＝3×104J，
又因为转速为6000r/min，四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、做功一次，
所以1s内做功50次，
每个做功冲程做功：
W′＝×3×104J＝600J。
（3）因为W′＝pV，V＝0.5L＝0.5×10﹣3m3，
所以燃气对活塞的压强：p＝＝＝1.2×106Pa；课 时
12.4热机与社会发展
重难点
1、热机四冲程及能量转化
2、热机效率计算
I、知识归纳
热机
原理
燃料的 能转化为 能，再通过做功，把 能转化为 能。
四冲程
一个工作循环曲轴转 周，除做功冲程外，其它三个冲程都靠飞轮 来完成。
1、吸气冲程：进气门 ，排气门 ；活塞向 运动；
2、压缩冲程：进气门 ，排气门 ；活塞向 运动；
转化为 ；
3、做功冲程：进气门 ，排气门 ；活塞向 运动；
转化为 ；
排气冲程：进气门 ，排气门 ；活塞向 运动；
热机效率
1、定义：热机工作时用来做机械功的能量与燃料完全燃烧放出的能量的比值；
2、热机效率表达式：
3、影响热机效率的因素中， 带走的能量最多；
4、从点火方式上看，因为柴油机是 式而汽油机是 式，所以柴油机比汽油机的热机效率 （选填“高”或“低”）。
Ⅱ、基础巩固
1．在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（ ）
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
2．小汽车已成为大多数家庭出行代步的工具，其发动机大多数为汽油机，下列有关汽油机的说法正确的是（ ）
A．汽油机的吸气冲程吸入的是空气
B．汽油机的效率一般比柴油机的效率高
C．汽油机的点火方式是压燃式
D．汽油机的压缩冲程是把机械能转化为内能
3．如图所示是四冲程汽油机内部剖面图，此为 冲程；汽油机需要用冷却液进行降温，是利用了冷却液的 大的特性。
4．关于四冲程内燃机，下列说法正确的是（ ）
A．汽油机和柴油机都是内燃机，吸入汽缸的物质相同
B．汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的
C．燃料在汽缸内猛烈燃烧，燃料热值迅速减小
D．压缩冲程主要是通过做功的方式增大缸内气体的内能
5．火箭喷气发动机是利用燃料在燃烧室中燃烧，燃气向后高速喷出（如图），从而获得向前的动力。其工作原理与汽油机的下列工作过程示意图所示原理一致的是（ ）
A．B． C．D．
Ⅲ、能力提高
6．如图是四冲程内燃机工作循环中的一个冲程，它是（ ）
A．做功冲程，机械能转化为内能B．做功冲程，内能转化为机械能
C．压缩冲程，机械能转化为内能 D．压缩冲程，内能转化为机械能
7．如图所示是四冲程汽油机的 冲程，该冲程中，汽缸内燃气的内能 （选填“变大”“变小”“不变”）；0.5kg汽油完全燃烧后放出热量的42%被质量为100kg、初温为25℃的水吸收，可使水温升高到 ℃。[q油＝4.6×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
8．在四冲程汽油机的工作循环中，将内能转化为机械能的冲程是 冲程，该汽油机的飞轮每分钟转1800转，则每秒对外做 次功。
9．汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，汽车多数采用汽油机作为发动机，如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中错误的是（ ）
A．汽油机一个工作循环正确的顺序是：丁丙甲乙
B．甲冲程中的能量转化是：机械能转化为内能
C．丙冲程中存在的能量转化是：化学能转化为内能
D．依靠飞轮惯性完成的冲程是：甲、乙、丁冲程
10．如图所示，在塑料瓶内装入少量的液态乙醚，待乙醚充满整个塑料瓶后，启动电子打火器，活塞瞬间飞出，下列说法正确的是（ ）
A．活塞飞出是机械能转化为内能
B．液态乙醚发生了升华现象
C．乙醚分子在不停地运动
D．此过程相当于热机的压缩冲程
Ⅳ、拓展培优
如图表示汽油机的 冲程，若该汽油机1min对外做功1200次，飞轮的转速为 r/s；汽油机完成一个工作循环时，需要吸入0.2L的燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量全部被质量为100kg、初温为20℃的水吸收，水的末温可达到 ℃（ρ燃料＝1.5×103kg/m3，q燃料＝5.6×107J/kg）。
12．如图是汽油机工作的 冲程，汽油机工作时要产生大量的热，通常采用水循环将热量带走，这是利用水的 的特性。此单缸四冲程汽油机，飞轮转速是2400r/min，该汽油机每秒钟内完成 个冲程。
13．如图所示，水沸腾后，水蒸气推动橡皮塞冲出试管口，四冲程汽油机的能量转化情况与这一过程相似的冲程是 冲程。在这个能量转化的过程中 （墳“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。
14．2021年3月12日凌晨，长征七号改遥二运载火箭成功将试验九号卫星送入预定轨道，“长七改”将填补我国运载火箭高轨轨道运载能力的空白。下列说法不正确的是（ ）
A．火箭点火升空时相当于热机的做功冲程，将机械能转化为内能
B．卫星脱离火箭时，由于具有惯性，能保持原有运动状态
C．火箭加速升空的过程中，机械能变大
D．火箭加速升空时，火箭推力大于重力
15．如图甲、乙、丙、丁是单缸内燃机一个工作循环的四个冲程，该内燃机工作时飞轮转速为2400r/min。以下说法正确的是（ ）
A．该内燃机四个冲程正确的顺序是丙、甲、丁、乙
B．该内燃机每秒做功20次
C．汽油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高
D．如图丁是做功冲程，机械能转化为内能
Ⅴ、思维风暴
16．汽油机和柴油机的主要不同点是（ ）
A．在构造上汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机的汽缸顶部有喷油嘴
B．在吸气冲程中汽油机吸入汽缸的是汽油，柴油机吸入汽缸的是柴油
C．在压缩冲程末汽油机用点燃式点火，而柴油机采用的是压燃式点火
D．在做功过程中汽油机里的燃气温度和压强比柴油机里的高
17．百公里油耗指的是汽车在道路上行驶时每百公里平均燃料消耗量，是汽车耗油量的一个衡量指标。由于多数车辆在90公里/时接近经济车速，因此大多对外公布的理论油耗通常为90公里/小时的百公里匀速油耗。经出厂测试，某品牌汽车百公里理论油耗为8L，汽车发动机的输出功率为23kW（已知汽油的密度为0.75×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg）。试求：
（1）8L汽油完全燃烧放出的热量；
（2）测试时间内发动机所做的功；
（3）该品牌汽车发动机的热机效率。
18．如图是单缸四冲程汽油机的剖面图。表中所示的是某品牌轿车汽油发动机的部分参数。其中“额定功率”是发动机工作时的最大机械能功率。“额定转速”是对应额定功率下发动机曲轴的转速。“排气量”是发动机气缸的工作容积，是指所有气缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和。“压缩比”即气缸总容积，（燃烧室容积与排气量之和）与燃烧室容积的比值。“空燃比”即混合气体中空气和汽油的质量比。已知此发动机在额定功率时汽油和空气混合物的密度为1.35kg/m3、93#汽油的热值为4.6×107J/kg，1L＝10﹣3m3。
请你根据提供的数据计算这台发动机以额定功率行驶时：（设在排气冲程中将所有废气排出气缸）
①1min内发动机做的有用功；②一个工作循环吸入汽油和空气混合物的体积；
③1min吸入汽油的质量；④热机的效率（保留2位有效数字）
额定功率
100kW
额定转速
5000r/min
排气量
1.8L
压缩比
10：1
空燃比
14：1
无铅汽油
93#
19．阅读短文，回答问题：
从火车到火箭
生产的发展需要强大的动力。17世纪，人类发明了热机。最早的热机是蒸汽机。在锅炉里把水烧成水蒸气，水蒸气在气缸里推动活塞做功。原始的蒸汽机不便于使用…
交通运输的发展迫切需要轻便的热机。于是，内燃机应运而生。内燃机分为汽油机、柴油机两大类。汽油机是1876年发明的，柴油机是1892年发明的。内燃机行驶时不需要携带很多的水和煤，不但轻便，效率也提高了…
早期的飞机是由内燃机提供动力的。从上世纪40年代开始，飞机上越来越多的使用喷气发动机，它向后高速喷出气体，从而获得前进的动力。在功率相同时，喷气发动机比内燃机更轻便…
根据材料内容，请在答题卡上回答下列问题：
（1）在功率相同时，蒸汽机、内燃机、喷气发动机的自身重力依次 （选填“增大”或“减小”）。
（2）在结构上柴油机的顶部是喷油嘴，汽油机的顶部是 。
（3）汽油机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为 。
排量
2.0L
输出功率
120kW
转速
6000r/min
20．图1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 能转化为 能。
（2）有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示。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。
①该发动机在1s内做功 J，单缸排量V＝ L。
②在每个做功冲程里，发动机做功W＝ 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＝ Pa．（1L＝10﹣3 m3）
1．【解答】解：当放电针放电时，汽油燃烧，圆筒内气体的内能增加，气体对软木塞做功，软木塞被高温高压的气体冲出，而汽油机的做功冲程对外做功，因此该实验可模拟四冲程汽油机工作时的做功冲程。
故选：C。
2．【解答】解：A、在吸气冲程，柴油机吸入气缸的只是空气，汽油机吸入气缸的是汽油和空气的混合物，故A错误；
B、压缩冲程柴油机压缩程度更大，压缩冲程末温度更高，所以柴油机属于压燃式，它的机械效率更高，故B错误；
C、在做功冲程，汽油机的点火方式叫点燃式，柴油机的点火方式叫压燃式，故C错误；
D、汽油机在压缩冲程，将机械能转化内能，故D正确。
故选：D。
3．【解答】解：四冲程汽油机工作时，只有在做功冲程中将燃料燃烧产生燃气的内能转化为机械能，为内燃机工作提供动力，其它三个冲程都是依靠飞轮的惯性来完成的；
汽油机工作时会产生大量热，一般用水做冷却剂，是因为水的比热容比较大，在升高相同的温度时可以吸收更多的热量，降低发动机的温度。
故答案为：做功；比热容。
4．【解答】解：
A、柴油机和汽油机都属于内燃机，工作过程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气，故A错误；
B、汽油机是通过火花塞点火的，而柴油机是通过压燃式点火的，故B错误；
C、燃料在汽缸内猛烈燃烧，燃料热值保持不变，故C错误；
D、压缩冲程中，活塞压缩气体，对气体做功，气体的内能变大，故D正确。
故选：D。
5．【解答】解：火箭的喷气发动机工作时，燃料燃烧产生高温高压的气体，经喷管向后高速喷出，从而获得向前的动力，使火箭发射出去，燃料燃烧时将化学能转化为内能，然后再将内能转化为火箭的机械能；
A、该图中两个气门关闭，活塞下行，为做功冲程，内能转化为机械能，故A正确；
B、该图中排气门打开，活塞上行，为排气冲程，没有能量的转化，故B错误；
C、该图中进气门打开，活塞下行，为吸气冲程，没有能量的转化，故C错误；
D、该图中两个气门关闭，活塞上行，为压缩冲程，是机械能转化为内能，故D错误。
故选：A。
6．【解答】解：据图可知，内燃机的两气门都关闭，且活塞向上运动，所以是压缩冲程；在压缩冲程中，将机械能转化为内能，故C正确。
故选：C。
7．【解答】解：图中，两个气阀关闭，火花塞喷出电火花，活塞向下运动，是做功冲程，在这一过程中化学能转化为内能再转化为机械能，汽缸内燃气的内能；
完全燃烧0.5kg汽油放出的热量42%被吸收，
Q放＝m汽油q汽油＝0.5kg×4.6×107J/kg＝2.3×107J；根据Q吸＝42%Q放＝42%cm△t可知，
水升高到的温度为：
△t＝＝＝＝23℃，
t＝t0+△t＝20℃+23℃＝43℃。
故答案为：做功；变小；43℃。
8．【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。
内燃机一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次。飞轮转速为1800r/min＝30r/s，也就是1s飞轮转动30r，燃气对外做功15次。
故答案为：做功；15。
9．【解答】解：甲冲程，两气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，将机械能转化为了内能，是第二冲程；
乙冲程，排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，是第四冲程；
丙冲程，气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程，将内能转化为了机械能是第三冲程；
丁冲程，进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，是第一冲程；
A、四个冲程的正确顺序是丁甲丙乙，故A错误；
B、甲冲程中机械能转化为内能，故B正确；
C、丙冲程是做功冲程，此冲程燃料燃烧化学能转化为内能，故C正确；
D、靠惯性完成的冲程是甲、乙、丁，故D正确。
故选：A。
10．【解答】解：
A、启动电子打火器，气体膨胀，对活塞做功，将内能转化为机械能，故A错误；
B、该过程中液态乙醚变成了乙醚蒸汽，即发生了汽化现象，故B错误；
C、乙醚分子总是在不停地做无规则运动，故C正确；
D、热机的做功冲程中将内能转化为机械能，所以此过程相当于热机的做功冲程，故D错误。
故选：C。
11．【解答】解：
（1）从图中可以看出，两气门关闭和活塞向上移动的特点，可以判断这个冲程是压缩冲程。
汽油完成一个工作循环，经历四个冲程，飞轮转动两周，燃气对外做功一次。
该汽油机1min对外做功1200次，汽油机1min转动2400转，飞轮的转速是40r/s；
（2）由ρ＝可得，0.2L的汽油的质量：
m燃料＝ρ燃料V＝1.5×103kg/m3×0.2×10﹣3m3＝0.3kg，
燃料完全燃烧放出的热量是：
Q＝m燃料q燃料＝0.3kg×5.6×107J/kg＝8.96×106J。
这些热量完全被100kg初温20℃的水吸收，Q吸＝Q，
由Q＝cm△t得，水温升高：
△t＝＝≈21.3℃，
水的末温可达到：20℃+21.3℃＝41.3℃。
故答案为：压缩；40；41.3。
12．【解答】解：（1）两个气阀关闭一个，活塞向上运动，是排气冲程；
（2）汽车的散热器可用水做冷却剂，是因为水的比热容比较大，在升高相同的温度时可以吸收更多的热量，降低发动机的温度；
（3）汽油机一个工作循环包括四个冲程，活塞往复2次，曲轴转动2周，对外做功1次，如果汽油机的飞轮转速是2400r/min，即每秒钟转40圈，完成80个冲程。
故答案为：排气；比热容大；80。
13．【解答】解：如图所示，水沸腾后，水蒸气推动橡皮塞冲出试管口，内燃机的做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞做功，能量转化关系是内能转化为机械能，所以二者的能量转化形式相同；四冲程汽油机的能量转化情况与这一过程相似的冲程是做功冲程。在这个能量转化的过程中遵循能量守恒定律。
故答案为：做功；遵循。
14．【解答】解：A、火箭点火升空时相当于热机的做功冲程，热机的做功冲程是将内能转化为机械能，故A错误；
B、卫星脱离火箭时，能保持原有运动状态，是因为它具有惯性，能保持原有的运动状态不变，故B正确；
C、火箭加速升空的过程中，质量不变，而速度增大，所以动能增大；因为高度增大，所以重力势能增大；因此动能和重力势能都增大；因为动能增大，重力势能增大，而机械能＝动能+重力势能，所以机械能变大，故C正确；
D、火箭发射加速离开地面时，火箭的运动状态时刻在改变，火箭一定受到非平衡力的作用，受到的推力一定大于火箭的重力，故D正确。
故选：A。
15．【解答】解：A、甲图中两个气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，
乙图是进气门打开，排气门关闭，此时活塞向下运动，是吸气冲程，
丙图中进气门关闭，排气门打开，此时活塞向上运动，是排气冲程，
丁图中两个气门都关闭，火花塞点火，此时活塞向下运动，是做功冲程，
所以，该内燃机一个工作循环有四个冲程正确的顺序是乙、甲、丁、丙，故A错误；
B、由题知，飞轮每秒转数为n＝＝40r/s，因飞轮每转2周对外做功一次，所以该内燃机每秒做功20次，故B正确；
C、汽油机和柴油机的构造相似，在压缩冲程末，柴油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高，柴油机汽缸内的温度比汽油机的高，故C错误；
D、图丁是做功冲程，是把燃气的内能转化为机械能，故D错误。
故选：B。
16．【解答】解：汽油机在吸气冲程中吸入了汽油和空气的混合气体，在压缩冲程中，机械能转化为内能，内能增大，温度升高，汽油机气缸顶端有个火花塞，此时火花塞喷出电火花，点燃汽油。产生高温高压的燃气推动活塞做功。
柴油机在吸气冲程中吸入空气，在压缩冲程中，机械能转化为内能，空气的内能增大，温度升高达到柴油的着火点，柴油机气缸顶端有个喷油嘴，此时喷油嘴喷出雾状的柴油，柴油依靠压缩时内能增大，温度升高，达到柴油着火点而燃烧，点燃方式是压燃式。燃烧产生高温高压的燃气推动活塞做功。柴油机的压缩比例更大，温度更高，做功越多，效率越高。
故选：AC。
17．【解答】解：（1）汽车百公里耗油的体积：V＝8L＝8×10﹣3m3，
由ρ＝得，汽油的质量：m＝ρV＝0.75×103kg/m3×8×10﹣3m3＝6kg，
汽油完全燃烧放出的能量：
Q＝mq＝6×4.6×107J/kg＝2.76×108J；
（2）汽车的速度：v＝90km/h＝25m/s，
由P＝得，在一百公里内发动机做的功为：
W＝Pt＝P×＝2.3×104W×＝9.2×107J；
（3）发动机的效率
η＝×100%＝×100%≈33%。
答：（1）8L汽油完全燃烧放出的热量是2.76×108J；
（2）测试时间内发动机所做的功9.2×107J；
（3）发动机的效率是33%。
18．【解答】解：①W有用＝Pt＝100×103W×1×60s＝6×106J；
②一个工作循环吸入混合物的体积：
由题意知：1.8L＝（1﹣）V，则V＝1.8L×＝2L＝2×10﹣3m3；
③一个工作循环吸入混合物的质量：
m混＝ρ混V＝1.35kg/m3×2×10﹣3m3＝2.7×10﹣3kg
一个工作循环吸入汽油的质量
m油＝m混＝×2.7×10﹣3kg＝0.18×10﹣3kg；
汽油机的额定转速为5000r/min，1min完成×5000＝2500个工作循环，1min吸入汽油的质量：
m总＝2500×0.18×10﹣3kg＝0.45kg；
④热机的效率：
η＝×100%＝×100%≈29%。
故答案为：①1min内发动机做的有用功6×106J；
②一个工作循环吸入汽油和空气混合物的体积2×10﹣3m3；
③1min吸入汽油的质量0.45kg；
④热机的效率为29%。
19．【解答】解：
（1）根据材料可知，在功率相同时，蒸汽机、内燃机、喷气发动机的重力依次减小；
（2）柴油机和汽油机在构造上的主要区别是：柴油机顶部有喷油嘴，汽油机顶部有火花塞；
（3）汽油机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为机械能。
故答案为：（1）减小；（2）火花塞；（3）机械能。
20．【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根据P＝可知，
发动机在1s内做功：
W＝Pt＝120×103W×1s＝1.2×105J，
因为四缸总排量为2.0L，
所以单缸排量：V＝×2.0L＝0.5L，
②因为发动机在1s内做功1.2×105J，
发动机有四个缸同时工作，
所以每个缸1s内做功：
W＝×1.2×105J＝3×104J，
又因为转速为6000r/min，四冲程内燃机每个工作循环曲轴转两周、做功一次，
所以1s内做功50次，
每个做功冲程做功：
W′＝×3×104J＝600J。
（3）因为W′＝pV，V＝0.5L＝0.5×10﹣3m3，
所以燃气对活塞的压强：p＝＝＝1.2×106Pa；课 时
12.4热机与社会发展
重难点
1、热机四冲程及能量转化
2、热机效率计算
I、知识归纳
热机
原理
燃料的 能转化为 能，再通过做功，把 能转化为 能。
四冲程
一个工作循环曲轴转 周，除做功冲程外，其它三个冲程都靠飞轮 来完成。
1、吸气冲程：进气门 ，排气门 ；活塞向 运动；
2、压缩冲程：进气门 ，排气门 ；活塞向 运动；
转化为 ；
3、做功冲程：进气门 ，排气门 ；活塞向 运动；
转化为 ；
排气冲程：进气门 ，排气门 ；活塞向 运动；
热机效率
1、定义：热机工作时用来做机械功的能量与燃料完全燃烧放出的能量的比值；
2、热机效率表达式：
3、影响热机效率的因素中， 带走的能量最多；
4、从点火方式上看，因为柴油机是 式而汽油机是 式，所以柴油机比汽油机的热机效率 （选填“高”或“低”）。
Ⅱ、基础巩固
1．在如图所示的“汽油机模型”实验中，将少量的汽油喷入筒内，用软木塞塞住筒口，摇动起电机，观察到放电针放电，汽油燃烧，软木塞被高温高压的气体冲出。该实验可模拟四冲程汽油机工作时的（ ）
A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
2．小汽车已成为大多数家庭出行代步的工具，其发动机大多数为汽油机，下列有关汽油机的说法正确的是（ ）
A．汽油机的吸气冲程吸入的是空气
B．汽油机的效率一般比柴油机的效率高
C．汽油机的点火方式是压燃式
D．汽油机的压缩冲程是把机械能转化为内能
3．如图所示是四冲程汽油机内部剖面图，此为 冲程；汽油机需要用冷却液进行降温，是利用了冷却液的 大的特性。
4．关于四冲程内燃机，下列说法正确的是（ ）
A．汽油机和柴油机都是内燃机，吸入汽缸的物质相同
B．汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的
C．燃料在汽缸内猛烈燃烧，燃料热值迅速减小
D．压缩冲程主要是通过做功的方式增大缸内气体的内能
5．火箭喷气发动机是利用燃料在燃烧室中燃烧，燃气向后高速喷出（如图），从而获得向前的动力。其工作原理与汽油机的下列工作过程示意图所示原理一致的是（ ）
A．B． C．D．
Ⅲ、能力提高
6．如图是四冲程内燃机工作循环中的一个冲程，它是（ ）
A．做功冲程，机械能转化为内能B．做功冲程，内能转化为机械能
C．压缩冲程，机械能转化为内能 D．压缩冲程，内能转化为机械能
7．如图所示是四冲程汽油机的 冲程，该冲程中，汽缸内燃气的内能 （选填“变大”“变小”“不变”）；0.5kg汽油完全燃烧后放出热量的42%被质量为100kg、初温为25℃的水吸收，可使水温升高到 ℃。[q油＝4.6×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
8．在四冲程汽油机的工作循环中，将内能转化为机械能的冲程是 冲程，该汽油机的飞轮每分钟转1800转，则每秒对外做 次功。
9．汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，汽车多数采用汽油机作为发动机，如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，下列说法中错误的是（ ）
A．汽油机一个工作循环正确的顺序是：丁丙甲乙
B．甲冲程中的能量转化是：机械能转化为内能
C．丙冲程中存在的能量转化是：化学能转化为内能
D．依靠飞轮惯性完成的冲程是：甲、乙、丁冲程
10．如图所示，在塑料瓶内装入少量的液态乙醚，待乙醚充满整个塑料瓶后，启动电子打火器，活塞瞬间飞出，下列说法正确的是（ ）
A．活塞飞出是机械能转化为内能
B．液态乙醚发生了升华现象
C．乙醚分子在不停地运动
D．此过程相当于热机的压缩冲程
Ⅳ、拓展培优
如图表示汽油机的 冲程，若该汽油机1min对外做功1200次，飞轮的转速为 r/s；汽油机完成一个工作循环时，需要吸入0.2L的燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量全部被质量为100kg、初温为20℃的水吸收，水的末温可达到 ℃（ρ燃料＝1.5×103kg/m3，q燃料＝5.6×107J/kg）。
12．如图是汽油机工作的 冲程，汽油机工作时要产生大量的热，通常采用水循环将热量带走，这是利用水的 的特性。此单缸四冲程汽油机，飞轮转速是2400r/min，该汽油机每秒钟内完成 个冲程。
13．如图所示，水沸腾后，水蒸气推动橡皮塞冲出试管口，四冲程汽油机的能量转化情况与这一过程相似的冲程是 冲程。在这个能量转化的过程中 （墳“遵循”或“不遵循”）能量守恒定律。
14．2021年3月12日凌晨，长征七号改遥二运载火箭成功将试验九号卫星送入预定轨道，“长七改”将填补我国运载火箭高轨轨道运载能力的空白。下列说法不正确的是（ ）
A．火箭点火升空时相当于热机的做功冲程，将机械能转化为内能
B．卫星脱离火箭时，由于具有惯性，能保持原有运动状态
C．火箭加速升空的过程中，机械能变大
D．火箭加速升空时，火箭推力大于重力
15．如图甲、乙、丙、丁是单缸内燃机一个工作循环的四个冲程，该内燃机工作时飞轮转速为2400r/min。以下说法正确的是（ ）
A．该内燃机四个冲程正确的顺序是丙、甲、丁、乙
B．该内燃机每秒做功20次
C．汽油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高
D．如图丁是做功冲程，机械能转化为内能
Ⅴ、思维风暴
16．汽油机和柴油机的主要不同点是（ ）
A．在构造上汽油机汽缸顶部有火花塞，而柴油机的汽缸顶部有喷油嘴
B．在吸气冲程中汽油机吸入汽缸的是汽油，柴油机吸入汽缸的是柴油
C．在压缩冲程末汽油机用点燃式点火，而柴油机采用的是压燃式点火
D．在做功过程中汽油机里的燃气温度和压强比柴油机里的高
17．百公里油耗指的是汽车在道路上行驶时每百公里平均燃料消耗量，是汽车耗油量的一个衡量指标。由于多数车辆在90公里/时接近经济车速，因此大多对外公布的理论油耗通常为90公里/小时的百公里匀速油耗。经出厂测试，某品牌汽车百公里理论油耗为8L，汽车发动机的输出功率为23kW（已知汽油的密度为0.75×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg）。试求：
（1）8L汽油完全燃烧放出的热量；
（2）测试时间内发动机所做的功；
（3）该品牌汽车发动机的热机效率。
18．如图是单缸四冲程汽油机的剖面图。表中所示的是某品牌轿车汽油发动机的部分参数。其中“额定功率”是发动机工作时的最大机械能功率。“额定转速”是对应额定功率下发动机曲轴的转速。“排气量”是发动机气缸的工作容积，是指所有气缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和。“压缩比”即气缸总容积，（燃烧室容积与排气量之和）与燃烧室容积的比值。“空燃比”即混合气体中空气和汽油的质量比。已知此发动机在额定功率时汽油和空气混合物的密度为1.35kg/m3、93#汽油的热值为4.6×107J/kg，1L＝10﹣3m3。
请你根据提供的数据计算这台发动机以额定功率行驶时：（设在排气冲程中将所有废气排出气缸）
①1min内发动机做的有用功；②一个工作循环吸入汽油和空气混合物的体积；
③1min吸入汽油的质量；④热机的效率（保留2位有效数字）
额定功率
100kW
额定转速
5000r/min
排气量
1.8L
压缩比
10：1
空燃比
14：1
无铅汽油
93#
19．阅读短文，回答问题：
从火车到火箭
生产的发展需要强大的动力。17世纪，人类发明了热机。最早的热机是蒸汽机。在锅炉里把水烧成水蒸气，水蒸气在气缸里推动活塞做功。原始的蒸汽机不便于使用…
交通运输的发展迫切需要轻便的热机。于是，内燃机应运而生。内燃机分为汽油机、柴油机两大类。汽油机是1876年发明的，柴油机是1892年发明的。内燃机行驶时不需要携带很多的水和煤，不但轻便，效率也提高了…
早期的飞机是由内燃机提供动力的。从上世纪40年代开始，飞机上越来越多的使用喷气发动机，它向后高速喷出气体，从而获得前进的动力。在功率相同时，喷气发动机比内燃机更轻便…
根据材料内容，请在答题卡上回答下列问题：
（1）在功率相同时，蒸汽机、内燃机、喷气发动机的自身重力依次 （选填“增大”或“减小”）。
（2）在结构上柴油机的顶部是喷油嘴，汽油机的顶部是 。
（3）汽油机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为 。
排量
2.0L
输出功率
120kW
转速
6000r/min
20．图1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 能转化为 能。
（2）有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示。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。
①该发动机在1s内做功 J，单缸排量V＝ L。
②在每个做功冲程里，发动机做功W＝ 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＝ Pa．（1L＝10﹣3 m3）
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