資源簡介

14.2熱機課時練習
A組基礎訓練題
一、單選題
1．下列關于汽油機和柴油機的主要區別，說法正確的是（　?。?br/>A．構造上，汽油機汽缸頂部有噴油嘴，柴油機汽缸頂部有火花塞
B．吸氣沖程中，柴油機吸入汽缸的是柴油和空氣的混合物，汽油機吸入汽缸的是空氣
C．在壓縮沖程末，柴油機的點火方式是點燃式，汽油機的點火方式是壓燃式
D．在做功沖程中，柴油機的燃氣溫度和壓強比汽油機里的高
2．如圖是四沖程內燃機其中一個沖程的示意圖，該沖程的能量轉化情況是（　　）
A．化學能轉化成內能 B．機械能轉化成內能
C．機械能轉化成化學能 D．內能轉化成機械能
3．如圖是內燃機的某個沖程示意圖，關于這個沖程下列分析正確的是（　?。?br/>A．此時活塞正向上運動
B．這是吸氣沖程
C．此過程中汽缸內溫度會升高
D．此過程中內能轉化為機械能
4．關于熱機，下列說法正確的是（　?。?br/>A．汽油機頂部有噴油嘴，柴油機頂部有火花塞
B．柴油機在吸氣沖程中，將柴油和空氣的混合物吸入汽缸
C．汽油機在做功沖程中，進氣門關閉排氣門打開
D．汽油機的排氣沖程是依靠飛輪的慣性完成的
5．"鉆木取火"的發明來源于中國古代的神話傳說，自有物理知識蘊含其中，如圖所示。鉆木取火時能量的轉化過程與熱機的哪個工作沖程中的能量轉化過程相似（　?。?br/>
A．吸氣沖程 B．壓縮沖程
C．做功沖程 D．排氣沖程
二、填空題
6．如圖所示是 （選填“汽油”或“柴油”）機，在這沖程進氣門和排氣門都閉合，缸內氣體被 。
7．用冷水冷卻發動機，是利用水的比熱容較 （選填“大”或“小”）的特性。四沖程汽油機的工作過程中 沖程將內能轉化為機械能（選填“壓縮”或“做功”）。
8．在汽油機的四個沖程中，機械能轉化為內能的是 沖程；如圖所示汽油機正在進行的是 沖程；在汽油機的一個工作循環中，活塞往復運動 次。
9．建立知識結構是有效學習的科學方法。下圖是為部分能量組建的知識結構圖，其中①、②、③、④標號處應對應填寫的內容分別是： 、 、 、 。
10．在汽油機的一個工作循環中，做功沖程中是將 能轉化為 能；某品牌汽車發動機飛輪的轉速為2400r/min，則在1s內，柴油機完成 個沖程；對外做功的次數是 。
三、實驗題
11．如圖，將少許易燃硝化棉放入透明有機玻璃筒內，用活塞將筒口密封住，然后將活塞迅速壓下，當活塞壓至接近底部時，發現硝化棉起火燃燒。
（1）實驗中，根據 現象可知筒內空氣的內能增加了。當活塞壓下時，筒內空氣分子間的斥力 （選填“增大”或“減小”）
（2）該實驗證明：用 的方式能改變物體的內能。從能的轉化角度分析，上述過程類似于四沖程內燃機工作時的 沖程。
B組能力提升訓練題
一、單選題
1．我國電影近年來涌現出大批優秀的作品，科幻大片《流浪地球》就是其中的佼佼者。如圖所示，電影中，為幫助地球脫離木星的吸引，主人公點燃了木星上的可燃氣體，從而將地球推離木星。其中“點燃木星”將地球推開的過程相當于內燃機的（　?。?br/>A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程
2．關于四沖程汽油機和柴油機，下列說法錯誤的是（　?。?br/>A．都是內燃機
B．在吸氣沖程吸入汽缸的都是空氣
C．柴油機的汽缸頂部是噴油嘴
D．汽油機在壓縮沖程末是火花塞點火
3．如圖所示，燒瓶內盛少量水。給瓶內打氣，當瓶塞跳出時，可以看到瓶內出現白霧。瓶塞跳出的這個過程中下列有關說法正確的是（　?。?br/>
A．瓶內氣體的內能減小
B．瓶內氣體分子熱運動加劇
C．瓶內氣體通過熱傳遞方式改變了其內能
D．該過程能量轉化方式與汽油機壓縮沖程相同
4．如圖所示，下列工具工作過程中使用熱機的是（　　）
A．共享單車 B．戰斗機
C．風車 D．皮劃艇
5．如圖所示是四沖程汽油機的一個工作循環示意圖，其中能使汽車獲得動力的沖程是（　?。?br/>A． 吸氣沖程 B． 壓縮沖程
C． 做功沖程 D． 排氣沖程
6．關于汽油機和柴油機描述正確的是（　　）
A．汽油機頂部有噴油嘴，柴油機頂部有火花塞
B．柴油機在吸氣沖程中，柴油和空氣的混合物進入汽缸
C．做功沖程中，燃料釋放的能量100%轉化為機械能
D．排氣沖程中，廢氣帶走了燃料釋放的大部分能量
二、填空題
7．內燃機一個工作循環有四個沖程，四沖程汽油機的汽缸頂部有 （選填“火花塞”或“噴油嘴”）；若某單缸四沖程汽油機每秒對外做功20次，則該汽油機飛輪的轉速為 r/min。
8．2022年11月12日搭載天舟五號貨運飛船的長征七號遙六運載火箭，在文昌航天發射場準時點火發射，取得圓滿成功?；鸺l動機 （選填“屬于”或“不屬于”）熱機?；鸺诩铀偕者^程中，火箭外殼會急劇升溫，這是通過 方式改變火箭外殼的內能。
9．內燃機的一個工作循環有 個沖程，每個工作循環活塞對外做功 次，曲軸轉動 周。如圖所示是某內燃機的構造示意圖，則該內燃機為 （填“汽油機”或“柴油機”）。

10．如圖所示，發動機用循環流動的水進行冷卻，是利用水 較大的特性。水箱中裝有10kg的水，水溫升高，吸收的熱量為 J，。發動機工作時， 沖程將內能轉化為機械能。

11．小明用塑料礦泉水瓶進行了如下探究：瓶中留有少量水，蓋上瓶蓋（如圖甲）；扭轉瓶子（如圖乙）；輕輕扭動瓶蓋，瓶蓋被瓶內的氣體沖出，同時瓶內出現白霧。整個過程與圖丙中熱機的 沖程相似（填字母序號）；若該熱機 1s 內對外做功20次，則飛輪轉速是 r/min。
12．塑料瓶是一種常見的生活物品，空塑料瓶可以做許多物理小實驗。在安全情況下，小明用高壓打氣筒往封閉空塑料瓶內打入空氣，如圖所示。隨著瓶內氣壓增加，氣體內能增大，這是通過 方式改變瓶內氣體內能。當氣壓達到一定程度時，瓶蓋飛出，這一過程與內燃機 沖程的能量轉化情況相同；瓶蓋飛出的同時，瓶口冒“白霧”，其物態變化是 。

三、實驗題
13．如圖所示，某同學探究物體對外做功時能量的轉化情況。他利用酒精燈給試管和水加熱如圖（a），當水沸騰后，水蒸氣會把瓶塞“沖”出去如圖（b），在研究過程中發現，如將瓶塞塞的緊一些，酒精燈對試管和水的加熱時間會長一些，瓶塞被“沖”出去的距離會遠一些如圖（c）。
（1）觀察圖 （a）和圖（b）或圖（a）和圖（c），在水蒸氣把瓶塞“沖”出去的過程中，水蒸氣對瓶塞 ，在此過程中，能量的轉化情況是 ；
（2）分析比較圖（b）和圖（c）的實驗現象， 可以得出初步結論： 。
14.根據圖所示實驗回答下列問題。
(1)如圖所示，在試管中裝些水，用軟木塞塞住，加熱使水沸騰，水蒸氣會把軟木塞沖出。加熱時是通過 方式改變水內能的；水蒸氣把塞子沖出去過程中的能量轉化和四沖程汽油機的 沖程相同；
(2)如圖所示，用酒精燈、燒杯、試管、溫度計等器材比較水和煤油的吸熱情況。試管中的水和食用油的 相同，加熱過程中，水和煤油吸收熱量的多少是通過 來判斷的，煤油的溫度升高的多，說明 的比熱容大。
四、綜合題
15．汽油機與柴油機的異同
相同點：
基本構造和主要部件作用相似：
（1）每個 都一樣，有吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程組成；
（2）四個沖程中，只有 對外做功，其余三個沖程靠飛輪慣性完成；
（3）一個工作循環中，活塞往復 ，曲軸轉動 ，飛輪轉兩圈，做功 ；
不同點：
（1）構造不同：汽油機汽缸頂部有 ，而柴油機汽缸頂部有 ；
（2）燃料不同：汽油機燃燒 ，而柴油機燃燒 ；
（3）吸氣沖程不同：汽油機吸進 ，柴油機只吸進 ；
（4）點火方式不同：汽油機屬 點火，柴油機屬 點火。
16．2021年，中國的航天事業令中華兒女為之自豪，請回答下列問題：
（1）圖示為“長征五號”運載火箭，它采用了我國新研制的大推力液氧液氫發動機?；鸺痫w時，液態氫燃料在燃燒過程中，其熱值大小 （選填“變大”、“變小”或“不變”），燃料燃燒時，把燃料的 能轉化為內能，產生大量高溫高壓的燃氣，燃氣對火箭做功，燃氣的內能會 （選填“增大”、“減小”或“不變”）；
（2）燃料燃燒后噴出的高溫燃氣，通過 （選填“熱傳遞”或“做功”）使發射臺溫度急劇升高，造成破壞。為了避免這種破壞，科學家在發射臺下建造了一個巨大的水池，利用水的 較大的特性和水發生物態變化時，會吸收大量的熱量來降低發射臺的溫度；
（3）火箭在加速上升過程中，對于火箭搭載的衛星而言，機械能 （填“守恒”或“不守恒”）；
（4）火箭發動機在沒有空氣的環境中 （填“能”或“不能”）正常工作。
A組基礎訓練題
1．D
【詳解】A．柴油機和汽油機的結構不同：柴油機的汽缸是噴油嘴，汽油機的頂部有火花塞，故A錯誤；
B．在吸氣沖程，柴油機吸入汽缸的只是空氣，汽油機吸入汽缸的是汽油和空氣的混合物，故B錯誤；
C．在做功沖程，汽油機的點火方式是點燃式，柴油機的點火方式是壓燃式，故C錯誤；
D．柴油機的壓縮比例更大，柴油機燃氣壓強比汽油機的更高，故D正確。
故選D。
2．D
【詳解】如圖，進氣門、排氣門關閉，火花塞點火，是內燃機的做功沖程，其能量轉化是內能轉化為機械能，故D符合題意，ABC不符合題意。
故選D。
3．D
【詳解】由圖可知，進氣門、排氣門都關閉，活塞向下運動，為做功沖程，此沖程中，汽缸內的氣體膨脹做功，將氣體的內能轉化為活塞的機械能，汽缸內氣體內能減小、溫度降低，故ABC錯誤，D正確。
故選D。
4．D
【詳解】A.汽油機汽缸頂部有一個火花塞，柴油機汽缸頂部是一個噴油嘴，故A錯誤；
B.工作過程中，汽油機吸入的是空氣和汽油的混合物，柴油機吸入的是空氣，故B錯誤；
C.四沖程汽油機在工作過程中，進、排氣門同時關閉的沖程是做功沖程和壓縮沖程，故C錯誤；
D.在四沖程汽油機工作的過程中，做功沖程將內能轉化為機械能，產生動力，吸氣、壓縮和排氣這三個沖程是依靠飛輪慣性來完成的，故D正確。
故選D。
5．B
【詳解】鉆木取火時能量的轉化為機械能轉化為內能，吸氣沖程和排氣沖程是利用飛輪的慣性完成的，做功沖程是將內能轉為機械能，壓縮沖程是將機械能轉化為內能，故ACD不符合題意，B符合題意。
故選B。
6． 汽油 壓縮
【詳解】[1][2]柴油機和汽油機的構造不同：柴油機頂部有噴油嘴，汽油機頂部有火花塞；由圖可知，內燃機頂部有火花塞，是汽油機，兩個氣門關閉，且活塞向上運動，所以為壓縮沖程。
7． 大 做功
【詳解】[1]用冷水冷卻發動機，是利用水的比熱容較大，相同質量的水和其它物質相比，升高相同的溫度，可以吸收更多的熱量。
[2]四沖程汽油機的工作過程中，在做功沖程，高溫高壓的燃氣體積膨脹，對活塞做功，將燃氣的內能轉化為活塞的機械能。
8． 壓縮 做功 2
【詳解】[1][2]在汽油機的工作過程中，壓縮沖程是將機械能轉化為內能的過程；而圖中的沖程，兩個氣門均關閉，火花塞點火，活塞向下運動，這屬于做功沖程。
[3]根據物理常識可知，四沖程汽油機的一個工作循環，飛輪轉2圈，活塞往復運動2次，完成4個沖程，對外做功1次。
9． 彈性勢能 做功 2 q（或熱值）
【詳解】[1]勢能包括重力勢能和彈性勢能。
[2]做功和熱傳遞是改變內能的兩種方式。
[3]熱機的一個工作循環：四個沖程、曲軸/飛輪轉2圈、對外做功1次。
[4]燃料燃燒放出的熱量。
10． 內 機械 80 20
【詳解】[1][2]做功沖程，活塞對外做功，將內能轉化為機械能。
[3] [4]某品牌汽車發動機飛輪的轉速為
說明飛輪每秒轉動40r。柴油機一個工作循環，4個沖程，飛輪轉動兩圈，對外做功1次，因此在1s內，柴油機完成80個沖程，對外做功20次。
11． 硝化棉起火燃燒 增大 做功 壓縮
【詳解】（1）[1]將活塞迅速壓下，當活塞壓至接近底部時，發現硝化棉起火燃燒；硝化棉起火燃燒，說明筒內空氣溫度升高了、內能增大了。
[2]當活塞壓下時，空氣分子間的距離減小，同時我們感覺到越往下壓縮越費力，這是由于筒內空氣分子間斥力增大的緣故。
（2）[3]在下壓活塞時，活塞壓縮筒內空氣做功，機械能轉化為內能，筒內空氣的內能增大，說明用做功的方式能改變物體的內能。
[4]內燃機在壓縮沖程中活塞向上運動，壓縮氣體對氣體做功，將機械能轉化為內能；它們的能量轉化情況相同，即上述過程類似于四沖程內燃機工作時的壓縮沖程。
B組能力提升訓練題答案：
1．C
【詳解】
“點燃木星”將地球推開，燃料的內能轉化為地球機械能，相當于內燃機的做功沖程，故ABD不符合題意，C符合題意。
答案C。
2．B
【詳解】A．根據汽油機和柴油機的結構特點可知，它們都屬于內燃機；故A正確，不符合題意；
B．柴油機在吸氣沖程吸入汽缸的是空氣，汽油機在吸氣沖程吸入的是空氣和汽油的混合物；故B錯誤，符合題意；
C．汽油機的汽缸頂部是火花塞，柴油機的汽缸頂部是噴油嘴；故C正確，不符合題意；
D．由兩種內燃機的點火方式可知，汽油機在壓縮沖程末是火花塞點火；故D正確，不符合題意。
故選B。
3．A
【詳解】ABC．給瓶內打氣，當瓶塞跳起時，氣體膨脹對外做功，內能減少，溫度降低，分子熱運動減慢，通過做功的方式改變內能，故A正確，BC錯誤；
D．其自身的內能減小，內能轉化為機械能，汽油機在做功沖程將內能轉化為機械能，該過程能量轉化方式與汽油機做功沖程相同，故D錯誤。
故選A。
4．B
【詳解】熱機是把內能轉化為機械能的裝置。
ACD．自行車是消耗人體的化學能轉化為自行車的機械能，風車是將風能（機械能）轉化為電能，皮劃艇消耗的人的化學能，故ACD不符合題意；
B．戰斗機的發動機是熱機的一種，將內能轉化為機械能，故B符合題意。
故選B。
5．C
【詳解】在汽油機中只有做功沖程是靠燃氣推動活塞做功，使汽車獲得動力，其它的三個沖程都是靠慣性完成的，故使汽車獲得動力的沖程是做功沖程；
A ．圖中：進氣門打開，活塞向下運行，氣缸容積增大，是吸氣沖程，故A不符合題意；
B ．圖中：兩氣門都關閉，活塞向上運行，氣缸容積減小，是壓縮沖程，故B不符合題意；
C ．圖中：兩氣門都關閉，火花塞點火，活塞向下運行，氣缸容積增大，是做功沖程，故C符合題意；
D ．圖中：排氣門打開，活塞向上運動，氣缸容積減小，是排氣沖程，故D不符合題意。
故選C。
6．D
【詳解】A．汽油機頂部有火花塞，柴油機頂部有噴油嘴，故A錯誤；
B．柴油機在吸氣沖程中，將空氣吸入汽缸（沒有吸入柴油），故B錯誤；
C．在做功沖程中，燃料燃燒釋放的內能大部分需要克服摩擦、發生熱傳遞而散失，只有一少部分轉化為機械能，故C錯誤；
D．在排氣沖程中，排出的廢氣溫度仍很高，廢氣帶走了燃料釋放的大部分能量，故D正確。
故選D。
7． 火花塞 2400
【詳解】[1]汽油機和柴油機在構造上的區別是：汽油機頂部有一個火花塞，柴油機頂部有一個噴油嘴。
[2]某單缸四沖程汽油機每秒對外做功20次，活塞經過80沖程，飛輪轉40圈，單缸四沖程內燃機飛輪的轉速
8． 屬于 做功
【詳解】[1]火箭發動機利用燃料燃燒獲取內能再通過做功的方式轉化為機械能，火箭發動機屬于熱機。
[2]火箭加速上升過程中，火箭外殼與大氣摩擦，克服摩擦做功，將機械能轉化為內能，其內能增加，這是通過做功的方式改變改變火箭外殼的內能。
9． 4 1 2 柴油機
【詳解】[1][2][3]內燃機的四個沖程為吸氣、壓縮、做功、排氣，一個工作循環中，曲軸轉動兩周；對外做一次功。
[4]由圖可知，該內燃機有噴油嘴，該內燃機為柴油機。
10． 比熱容 做功
【詳解】[1]由公式知，在質量和升高的溫度相同時，與其它液體比較，水的比熱容較大，所以吸收的熱量最多，冷卻效果最好。
[2]水吸收的熱量
[3]汽油機的做功沖程中，將內能轉化為機械能。
11． C、D 2400
【詳解】[1]如圖乙，扭轉瓶子時，小明施加的外力壓縮瓶內的氣體，是機械能轉化為內能，這一過程與四沖程內燃機的壓縮沖程相似；當瓶蓋被瓶內的氣體沖出時，是瓶內氣體對瓶蓋做功，內能轉化為機械能，這一過程與四沖程內燃機的做功沖程相似，故整個過程與圖丙中熱機的C、D沖程相似。
[2]如果此汽油機每秒內對外做功20次，則每秒完成20個工作循環，飛輪每秒轉40圈，所以，飛輪的轉速為2400r/min。
12． 做功 做功 液化
【詳解】[1]小明用高壓打氣筒往封閉空塑料瓶內打入空氣，把機械能轉化為內能，使瓶內氣壓增加，氣體內能增大，這是做功的發生改變瓶內氣體的內能。
[2]當氣壓達到一定程度時，瓶蓋飛出，這是瓶內氣體對瓶蓋做功，把氣體的內能轉化為瓶蓋的機械能，內燃機的做功沖程中將內能轉化為機械能，所以這一過程與內燃機的中國沖程的能量轉化情況相同。
[3]瓶蓋飛出的同時，瓶內氣體對外做功，內能減小，溫度降低，瓶口的水蒸氣遇冷液化成小水珠。
13． 做功 內能轉化為機械能 物體對外做功時，內能越大，轉化的機械能越多
【詳解】（1）[1][2]在水蒸氣把瓶塞“沖”出去的過程中，水蒸氣推動瓶塞運動，對瓶塞做功，水蒸氣的內能轉化為瓶塞的機械能。
（2）[3]圖（c）和圖（b）相比，將瓶塞塞的緊一些，酒精燈對試管和水的加熱時間會長一些，水蒸氣具有的內能更大，瓶塞被“沖”出去的距離會遠，說明瓶塞獲得的機械能變多，則可得出結論，物體對外做功時，內能越大，轉化的機械能越多。
14．(1) 熱傳遞 做功
(2) 質量 加熱時間 水
【知識點】熱傳遞改變物體的內能、不同物質的吸熱本領、熱機工作過程中的能量轉化
【詳解】（1）[1]加熱時水吸收熱量，溫度升高，內能增大，是通過熱傳遞方式改變水的內能。
[2]水蒸氣把塞子沖出去過程中水蒸氣對塞子做功，內能轉化為機械能，能量轉化和四沖程汽油機的做功沖程相同。
（2）[1]比較水和煤油的吸熱能力的實驗中，根據控制變量法，要控制試管中的水和食用油的質量相同。
[2]實驗中用同一熱源加熱，單位時間內水和煤油吸收熱量相同，根據轉換法，水和煤油吸收熱量的多少是通過加熱時間來判斷的。
[3]加熱相同時間，吸收相同熱量，煤油的溫度升高的多，說明水的比熱容大。
15． 工作循環 做功沖程 兩次 兩圈 一次 火花塞 噴油嘴 汽油 柴油 汽油和空氣 空氣 點燃式 壓燃式
【詳解】相同點：
（1）[1]四沖程內燃機，不管汽油機還是柴油機，每個工作循環都一樣，有吸氣、壓縮、做功、排氣四個沖程。
（2）[2]四個沖程中，只有做功沖程對外提供動力，將內能轉化為機械能，其他三個沖程要靠飛輪的慣性完成。
（3）[3][4][5]四沖程汽油機和柴油機的一個工作循環都有四個沖程，活塞往復兩次，曲軸轉動兩周，對外做功一次。
不同點：
（1）[1][2]構造不同，汽油機汽缸頂端是火花塞，柴油機汽缸頂端是噴油嘴。
（2）[3][4]由構造的不同就決定了它們吸氣沖程吸入汽缸的物質不同，汽油機頂部是火花塞，所以吸氣沖程吸入的是汽油和空氣的混合物，而柴油機頂部是噴油嘴，所以吸氣沖程只需吸入空氣，柴油由噴油嘴噴出。
（3）[5][6]燃料不同，顧名思義，汽油機的燃料是汽油，柴油機的燃料是柴油。
（4）[7][8]由它們構造上的不同也決定了點火方式的不同，汽油機汽缸頂端有火花塞，點火方式是點燃式；柴油機汽缸頂端沒有火花塞，所以點火方式是壓燃式。
16． 不變 化學 減小 熱傳遞 比熱容 不守恒 能
【詳解】（1）[1][2]因為燃料的熱值是燃料的特性，與燃料的質量和燃燒程度無關，所以液態氫燃燒的過程中，其熱值保持不變；
[3]燃料燃燒過程中，將化學能轉化為燃氣的內能，又將內能轉化為火箭的機械能。
（2）[4]火箭發射時，燃料燃燒后噴出的高溫燃氣，發射臺從高溫燃氣吸收熱量，通過熱傳遞的方式使發射臺溫度急劇升高；
[5]因為水的比熱容較大，相同質量的水和其它物質比較，升高相同的溫度，水吸收的熱量多，科學家在發射臺下建造了一個巨大的水池，起到對發射臺降溫的作用。
（3）[6]火箭在發射升空過程中，加速上升，速度增大，動能增大，高度升高，重力勢能增大，機械能增大，故機械能不守恒。
（4）[7]火箭發動機的燃料中有助燃劑，在沒有空氣的環境中仍然能正常工作。
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