資源簡介

第2章 改變世界的熱機 評價卷
時間:40分鐘　滿分:100分
班級: 　學號: 　姓名: 　成績: 　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　
一、選擇題(每小題3分,共30分)
1.下列運載工具中,不需要利用熱機的是( )
A.噴氣式飛機 B.柴油拖拉機
C.純電動汽車 D.長征系列火箭
2.1883年人類發明了汽油機。一臺四沖程汽油機的一個沖程中,火花塞點火,燃料猛烈燃燒,產生高溫高壓的氣體推動活塞對外做功,則該沖程( )
A.是壓縮沖程
B.氣體對外做功,內能轉化為機械能
C.活塞依靠飛輪轉動的能量而運動
D.氣體對外做功,氣體的內能增加
3.下列關于熱機和環境保護的說法中,正確的是( )
A.使用熱值更高的燃料,可以有效提高熱機效率
B.熱機的功率越大則效率越高
C.熱機就是指內燃機
D.改進熱機性能,可以有效利用資源,減小排放污染
4.某四沖程汽油機的轉速是1500 r/min,那么在1 min內,該汽油機的沖程個數和燃氣做功次數分別是( )
A.3 000個,6 000次
B.6 000個,3 000次
C.3 000個,750次
D.750個,3 000次
5.如圖所示是四沖程汽油機的工作示意圖。從能量轉化的角度看,機械能轉化為內能的沖程是( )
6.關于熱機,下列說法正確的是( )
A.蒸汽機不屬于熱機
B.柴油機的效率能達到100%
C.汽油機會散發出汽油味屬于擴散現象
D.內燃機的壓縮沖程將內能轉化為機械能
7.家用汽車常用汽油機提供動力,以下有關說法正確的是( )
A.汽油燃燒時它的熱值減小
B.汽油機的冷卻液溫度越高,含有的熱量越多
C.汽油機的做功沖程,內能轉化為機械能
D.汽車尾氣的汽油味越濃說明汽油燃燒越充分
8.2024年4月25日,搭載著神舟十八號載人飛船的長征二號F遙十八運載火箭(如圖)在酒泉衛星發射中心成功發射。下列說法正確的是( )
A.火箭的燃料燃燒得越充分,熱值越大
B.火箭發動機工作過程中的熱機效率是100%
C.火箭“體內”的液氫燃料溫度低至-253 ℃,內能為零
D.火箭發射上升過程燃料的化學能轉變成火箭的機械能
9.家用燃油汽車的發動機主要是汽油機,下列說法正確的是( )
A.汽油機的效率能達到100%
B.汽油機燃燒汽油會造成環境污染
C.汽油機的一個工作循環中,對外做功4次
D.汽油機在吸氣沖程中只吸入汽油
10.渦軸9“玉龍”是我國完全自主研發的航空渦軸發動機,其大致工作過程是:空氣通過進氣道進入壓氣機,被壓氣機壓縮后進入燃燒室與燃料混合,燃料在燃燒室燃燒后,產生的高溫高壓氣體推動渦輪轉動,從而輸出動力。該發動機工作過程中的相關說法正確的是( )
A.燃燒室中燃料燃燒越充分,發動機效率越高
B.燃料和壓縮空氣混合后,燃料的熱值增大
C.壓氣機壓縮空氣,空氣的內能減小
D.高溫高壓氣體推動渦輪轉動時,將機械能轉化為內能
二、填空題(每空2分,共32分)
11.汽車發動機散熱降溫,常用水作為冷卻液是因為水的 (選填“比熱容”或“熱值”)較大;在汽油機的一個工作循環中,將內能轉化為機械能的沖程是 (選填“做功”或“壓縮”)沖程。
12.如圖所示,在礦泉水瓶上打一個孔,在瓶內噴入酒精,用紙杯倒扣在瓶口。用點火槍點燃酒精,紙杯飛起來。酒精燃燒膨脹對外做功,將 能轉化為紙杯的機械能,這相當于內燃機的 (選填“壓縮”或“做功”)沖程。
13.一臺四沖程汽油機,已知其飛輪的轉速為1 200 r/min,則該汽油機每秒內做功的次數是 次,完成 個沖程數,在做功沖程中,它把燃料燃燒放出的 部分轉化為機械能,當完全燃燒
1 kg汽油,則能夠獲得 J的內能,用來做有用功的能量為 J(已知:汽油的熱值為4.6×107 J/kg,這臺汽油機的效率為30 %)。
14.小明抓緊充滿氣的氣球,放氣時氣孔處溫度下降,這與汽油機 沖程的能量轉化相同。如圖所示,某發動機的箱體內有四個氣缸,飛輪若1個氣缸1 s對外做功25次,則飛輪轉速為 r/min,為了提供曲軸連續的動力,四個氣缸的做功過程應該 (選填“錯開”或“同步”)。
15.某臺柴油機在一個工作循環中消耗了10 g柴油(熱值q=4.3×
107 J/kg),這些柴油完全燃燒產生的熱量是 J;若這臺柴油機的效率為40%,則一個工作循環中輸出的有用機械能為 J。
16.一位同學閱讀了某型號汽車發動機的說明書后,將該發動機的能量流向制成如圖所示的圖表,請你根據給出的信息,計算該內燃機的效率為24%至 ,寫出一種提高熱機效率的方法: 。
三、實驗探究題(共8分)
17.如圖所示,用細金屬罐做成兩個小“火箭”。通過火箭尾部的小孔向罐內注入適量的酒精,再將沾有酒精的棉花球捆扎在“火箭”的下面。當點燃酒精棉球后,就會看到火焰從“火箭”的小孔中噴出。在兩個“火箭”飛速旋轉的過程中,還能聽到火焰噴射的“呼呼”聲。(實驗時,請注意安全,不要對人噴射)
(1)請將材料中的兩個實驗現象填在橫線上: 、 。
(2)產生上面實驗現象中兩金屬罐旋轉的原因:兩金屬罐內酒精燃燒產生 、 的氣體向后噴出,給金屬罐一個向 的作用力使它們轉動。
(3)請簡單分析實驗中能量轉化情況:酒精的 能轉化為燃氣的 ,再轉化為金屬罐和桿的 能。
四、簡答題(共6分)
18.如圖是汽油機的能量流動圖,請根據該圖并結合生活實際回答下列問題。
(1)請你說出一種提高汽油機效率的方法;
(2)由于燃油汽車尾氣的大量排放造成了環境污染,請你結合實際提出一種切實可行的方法加以解決。
五、計算題(19題9分,20題15分,共24分)
19.為保障全校師生飲水安全,學校安裝了熱效率達到80%的現代化高效天然氣節能鍋爐,每天可以將1 000 L的水從20 ℃升高到100 ℃,已知水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃),天然氣的熱值為3×
107 J/m3,求:
(1)學校飲水設備中水的質量;
(2)學校飲水設備中的水吸收的熱量;
(3)每天至少需要燃燒天然氣的體積。
20.科技助“荔”打造智慧果園。海南荔枝農利用植保無人機巡邏、噴藥、施肥,百畝荔枝施肥只需三小時。作業前,裝滿藥劑和汽油的無人機停在水平地面上,對水平地面的壓強為5×104 Pa,支架與水平地面的總接觸面積為5×10-3 m2。作業時,該無人機先勻速直線上升3 m,接著水平勻速飛行噴灑藥劑。無人機上升時空氣阻力和汽油消耗忽略不計。請完成下列問題。(ρ汽油=0.7×103 kg/m3,q汽油=4.6×107 J/kg,取g=10 N/kg)
(1)無人機勻速上升時升力與總重力 (選填“是”或“不是”)一對平衡力。
(2)滿載時無人機的總質量為多少kg
(3)上升過程升力做了多少功
(4)若無人機的熱機效率是40%,無人機消耗200 mL汽油所做的有用功是多少 第2章 改變世界的熱機 評價卷
時間:40分鐘　滿分:100分
班級:　　　　　　學號:　　　　　　姓名:　　　　　　成績:　　　　　 　　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　
一、選擇題(每小題3分,共30分)
1.下列運載工具中,不需要利用熱機的是(C)
A.噴氣式飛機 B.柴油拖拉機
C.純電動汽車 D.長征系列火箭
2.1883年人類發明了汽油機。一臺四沖程汽油機的一個沖程中,火花塞點火,燃料猛烈燃燒,產生高溫高壓的氣體推動活塞對外做功,則該沖程(B)
A.是壓縮沖程
B.氣體對外做功,內能轉化為機械能
C.活塞依靠飛輪轉動的能量而運動
D.氣體對外做功,氣體的內能增加
3.下列關于熱機和環境保護的說法中,正確的是(D)
A.使用熱值更高的燃料,可以有效提高熱機效率
B.熱機的功率越大則效率越高
C.熱機就是指內燃機
D.改進熱機性能,可以有效利用資源,減小排放污染
4.某四沖程汽油機的轉速是1500 r/min,那么在1 min內,該汽油機的沖程個數和燃氣做功次數分別是(C)
A.3 000個,6 000次
B.6 000個,3 000次
C.3 000個,750次
D.750個,3 000次
5.如圖所示是四沖程汽油機的工作示意圖。從能量轉化的角度看,機械能轉化為內能的沖程是(A)
6.關于熱機,下列說法正確的是(C)
A.蒸汽機不屬于熱機
B.柴油機的效率能達到100%
C.汽油機會散發出汽油味屬于擴散現象
D.內燃機的壓縮沖程將內能轉化為機械能
7.家用汽車常用汽油機提供動力,以下有關說法正確的是(C)
A.汽油燃燒時它的熱值減小
B.汽油機的冷卻液溫度越高,含有的熱量越多
C.汽油機的做功沖程,內能轉化為機械能
D.汽車尾氣的汽油味越濃說明汽油燃燒越充分
8.2024年4月25日,搭載著神舟十八號載人飛船的長征二號F遙十八運載火箭(如圖)在酒泉衛星發射中心成功發射。下列說法正確的是(D)
A.火箭的燃料燃燒得越充分,熱值越大
B.火箭發動機工作過程中的熱機效率是100%
C.火箭“體內”的液氫燃料溫度低至-253 ℃,內能為零
D.火箭發射上升過程燃料的化學能轉變成火箭的機械能
9.家用燃油汽車的發動機主要是汽油機,下列說法正確的是(B)
A.汽油機的效率能達到100%
B.汽油機燃燒汽油會造成環境污染
C.汽油機的一個工作循環中,對外做功4次
D.汽油機在吸氣沖程中只吸入汽油
10.渦軸9“玉龍”是我國完全自主研發的航空渦軸發動機,其大致工作過程是:空氣通過進氣道進入壓氣機,被壓氣機壓縮后進入燃燒室與燃料混合,燃料在燃燒室燃燒后,產生的高溫高壓氣體推動渦輪轉動,從而輸出動力。該發動機工作過程中的相關說法正確的是(A)
A.燃燒室中燃料燃燒越充分,發動機效率越高
B.燃料和壓縮空氣混合后,燃料的熱值增大
C.壓氣機壓縮空氣,空氣的內能減小
D.高溫高壓氣體推動渦輪轉動時,將機械能轉化為內能
二、填空題(每空2分,共32分)
11.汽車發動機散熱降溫,常用水作為冷卻液是因為水的　比熱容　(選填“比熱容”或“熱值”)較大;在汽油機的一個工作循環中,將內能轉化為機械能的沖程是　做功　(選填“做功”或“壓縮”)沖程。
12.如圖所示,在礦泉水瓶上打一個孔,在瓶內噴入酒精,用紙杯倒扣在瓶口。用點火槍點燃酒精,紙杯飛起來。酒精燃燒膨脹對外做功,將　內　能轉化為紙杯的機械能,這相當于內燃機的　做功　(選填“壓縮”或“做功”)沖程。
13.一臺四沖程汽油機,已知其飛輪的轉速為1 200 r/min,則該汽油機每秒內做功的次數是　10　次,完成　40　個沖程數,在做功沖程中,它把燃料燃燒放出的　內能　部分轉化為機械能,當完全燃燒
1 kg汽油,則能夠獲得　4.6×107　 J的內能,用來做有用功的能量為　1.38×107　J(已知:汽油的熱值為4.6×107 J/kg,這臺汽油機的效率為30 %)。
14.小明抓緊充滿氣的氣球,放氣時氣孔處溫度下降,這與汽油機　做功　沖程的能量轉化相同。如圖所示,某發動機的箱體內有四個氣缸,飛輪若1個氣缸1 s對外做功25次,則飛輪轉速為　3 000　r/min,為了提供曲軸連續的動力,四個氣缸的做功過程應該　錯開　(選填“錯開”或“同步”)。
15.某臺柴油機在一個工作循環中消耗了10 g柴油(熱值q=4.3×
107 J/kg),這些柴油完全燃燒產生的熱量是　4.3×105　J;若這臺柴油機的效率為40%,則一個工作循環中輸出的有用機械能為　1.72×
105　J。
16.一位同學閱讀了某型號汽車發動機的說明書后,將該發動機的能量流向制成如圖所示的圖表,請你根據給出的信息,計算該內燃機的效率為24%至　30%　,寫出一種提高熱機效率的方法:　使燃料盡可能完全燃燒(或保證良好的潤滑減小摩擦或盡量減少散熱等)　。
三、實驗探究題(共8分)
17.如圖所示,用細金屬罐做成兩個小“火箭”。通過火箭尾部的小孔向罐內注入適量的酒精,再將沾有酒精的棉花球捆扎在“火箭”的下面。當點燃酒精棉球后,就會看到火焰從“火箭”的小孔中噴出。在兩個“火箭”飛速旋轉的過程中,還能聽到火焰噴射的“呼呼”聲。(實驗時,請注意安全,不要對人噴射)
(1)請將材料中的兩個實驗現象填在橫線上:　火焰從“火箭”的小孔中噴出　、　“火箭”飛速旋轉　。
(2)產生上面實驗現象中兩金屬罐旋轉的原因:兩金屬罐內酒精燃燒產生　高溫　、　高壓　的氣體向后噴出,給金屬罐一個向　前　的作用力使它們轉動。
(3)請簡單分析實驗中能量轉化情況:酒精的　化學　能轉化為燃氣的　內能　,再轉化為金屬罐和桿的　機械　能。
四、簡答題(共6分)
18.如圖是汽油機的能量流動圖,請根據該圖并結合生活實際回答下列問題。
(1)請你說出一種提高汽油機效率的方法;
(2)由于燃油汽車尾氣的大量排放造成了環境污染,請你結合實際提出一種切實可行的方法加以解決。
答案:(1)減少機械自身消耗的能量(減小機械之間的摩擦或減輕機械的質量等)或提升燃氣的利用率(減少廢氣帶走的能量或增加廢氣的利用等)來提高汽油機的效率。
(2)可以通過采用更先進的發動機技術,提高燃燒效率,降低尾氣排放;或嚴格落實汽車排放標準,對不符合標準的汽車進行淘汰;或發展電動汽車等。(開放性答案,合理即可)
五、計算題(19題9分,20題15分,共24分)
19.為保障全校師生飲水安全,學校安裝了熱效率達到80%的現代化高效天然氣節能鍋爐,每天可以將1 000 L的水從20 ℃升高到100 ℃,已知水的比熱容為4.2×103 J/(kg·℃),天然氣的熱值為3×
107 J/m3,求:
(1)學校飲水設備中水的質量;
(2)學校飲水設備中的水吸收的熱量;
(3)每天至少需要燃燒天然氣的體積。
解析:(1)學校飲水設備中水的體積:V=1 000 L=1 000 dm3=1 m3。
學校飲水設備中水的質量:m=ρV=1.0×103 kg/m3×1 m3=1.0×103 kg;
(2)學校飲水設備中的水吸收的熱量:Q吸=cm水Δt=4.2×
103 J/(kg·℃)×1.0×103 kg×(100 ℃-20 ℃)=3.36×108 J。
(3)天然氣節能鍋爐的效率η=80%,由η=可得天然氣完全燃燒放出的熱量Q放===4.2×108 J,
由Q放=qV可得需要燃燒的天然氣的體積:V===14 m3。
答案:(1)1.0×103 kg　(2)3.36×108 J　(3)14 m3
20.科技助“荔”打造智慧果園。海南荔枝農利用植保無人機巡邏、噴藥、施肥,百畝荔枝施肥只需三小時。作業前,裝滿藥劑和汽油的無人機停在水平地面上,對水平地面的壓強為5×104 Pa,支架與水平地面的總接觸面積為5×10-3 m2。作業時,該無人機先勻速直線上升3 m,接著水平勻速飛行噴灑藥劑。無人機上升時空氣阻力和汽油消耗忽略不計。請完成下列問題。(ρ汽油=0.7×103 kg/m3,q汽油=4.6×107 J/kg,取g=10 N/kg)
(1)無人機勻速上升時升力與總重力　　　(選填“是”或“不是”)一對平衡力。
(2)滿載時無人機的總質量為多少kg
(3)上升過程升力做了多少功
(4)若無人機的熱機效率是40%,無人機消耗200 mL汽油所做的有用功是多少
解析:(1)無人機勻速(直線)上升時,處于平衡狀態,受到的升力與總重力是一對平衡力;
(2)由p=可得無人機對水平地面的壓力F=pS=5×104Pa×5×10-3m2=250 N,
無人機的總重力:G=F=250 N,
無人機的總質量:m===25 kg;
(3)上升過程升力做的功:W=G總h=250 N×3 m=750 J;
(4)消耗汽油的體積V汽油=200 mL=200 cm3,
汽油的質量:m汽油=ρ汽油V汽油=0.7 g/cm3×200 cm3=140 g=0.14 kg,
汽油完全燃燒放出的熱量:Q放=m汽油q汽油=0.14 kg×4.6×107 J/kg=
6.44×106 J,
由η=可得做的有用功:W=ηQ放=40%×6.44×106 J=2.576×106 J。
答案:(1)是　(2)25 kg　(3)750 J　(4)2.576×106 J

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