2022年至2022年度初三物理上册同步练习：12.4 热机与社会发展

2022年至2022年度初三物理上册同步练习：
12.4 热机与社会发展
选择题
关于热机，下列说法正确的是（）
A. 吸气冲程中，汽油机和柴油机吸入的都是空气
B. 做功冲程是
把机械能转化为内能
C. 柴油机有喷油嘴而没有火花塞
D. 做功冲程是依靠飞轮的惯
性完成的
【答案】C
【解析】A. 吸气冲程中，汽油机吸入的是空气，而柴油机吸入
的是柴油和空气的混合物，故A错误；
B. 做功冲程是把内能转化为机械能，故B错误；
C. 柴油机顶部有喷油嘴而没有火花塞，故C正确；
D. 做功冲程以外的三个冲程是依靠飞轮的惯性完成的，故D错误；
选C。

选择题
下列关于热机的说法中，正确的是（）
A. 加润滑油减少机器各部件之间的摩擦，可以使热机效率大于1
B. 柴油机工作时，将内能转化为机械能的是做功冲程
C. 四冲程汽油机有两个冲程是对外做功的
D. 热机不属于大气污染的主要来源
【答案】B
【解析】解答：A. 不管技术如何改进，热机的效率都不可能达到100%，故A错误；B. 柴油机工作时，将内能转化为机械能的是做功冲程, 故B正确；C. 四冲程汽油工作时，只有做功冲程对外做功，其它三个冲程是靠飞轮惯性完成的，故C错误；D. 热机排放尾气属于大气污染的主要来源，故D错误。

选择题
下列有关热机的说法正确的是（）
A. 热机的使用缓解了城市的热岛效应
B. 内燃机的压缩冲程是内能转化为机械能的过程
C. 汽油在使用过程中热值减小
D. 内燃机的冷却液需要用吸热能力强的物质
【答案】D
【解析】分析：（1）热机会产生大量的废气，排放大量的热量；
（2）内燃机的压缩冲程是机械能转化为内能的过程；
（3）热值是燃料本身的一种属性，与质量无关；
（4）水的比热容大，这是经常被用做取暖介质和冷却剂的原因。

解答：A、热机会产生大量的废气，排放大量的热量，是加剧城市的热岛效应的原因之一，故A错误；
B、内燃机的压缩冲程是机械能转化为内能的过程，故B错误；
C、汽油在使用过程中，汽油的质量减小，但热值不变，故C错误；
D、内燃机的冷却液需要用吸热能力强的物质即比热容较大的物质，一般用水，是因为水的比热容大，在同等情况可，可以吸收更多的热量，故D正确。

故选：D。

选择题
关于热机效率，下列说法正确的是
A. 蒸汽机的效率高于汽油机的效率
B. 热机所做有用功越多，它的效率就越高
C. 内燃机的效率越高，它消耗的燃料就越少
D. 热机效率越高，它将内能转化为机械能的比例越大
【答案】D
【解析】A. 蒸汽机的效率低于汽油机的效率，故A错；B. 热机的有用功多，与燃料完全燃烧放出的能量之比不一定多，故B错；C. 内燃机的效率越高，完成相同的有用功时，消耗的燃料就越少，做功多少不确定，无法确定消耗的燃料多少，故C错；D. 热机的效率越高，说明内能转化成的机械能与内能的比值越大，故D正确。

故选：D.
选择题
柴油机在同样负荷的情况下（）
A. 尾气的温度越高，柴油机越节能
B. 尾气的温度越低，柴油机越节能
C. 尾气的柴油味越浓，柴油机越节能
D. 尾气的颜色越黑，柴油机越节能
【答案】B
【解析】
柴油在柴油机的气缸中燃烧，产生高温高压气体，燃料的化学能转变为气体的内能，气体的内能又转变为柴油机的机械能，燃烧相同的燃料，输出的机械能越多，表明柴油机越节能，尾气的温度越高，内能越大，说明排出的能量越多，利用的就少了，效率低，不节能。

所以尾气的温度越低，柴油机越节能，B选项正确
选择题
有甲、乙两台柴油机，在相同的时间内，它们所做的有用功之比是5：4，消耗柴油的质量之比是3：2，那么它们的效率之比是
A. 15：8
B. 5：6
C. 6：5
D. 1：1
【答案】B
【解析】
根据Q=mq求出燃料完全燃烧放出的热量．它们的效率之比：
故本题选B
选择题
有关四冲程汽油机，下列说法正确的是：
A. 吸气冲程吸入的是空气
B. 压缩冲程内能转化为机械能
C. 做功冲程把机械能转化为内能
D. 效率越高，做相同有用功时消耗的汽油越少
【答案】D
【解析】
（1）吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，汽油和空气的混合物进入气缸，故A选项错误；（2）压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，将化学能转化为内能，故B选项错误；（3）做功冲程：在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。

高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动对外做功，该冲程是内能转化为机械能，故C选项错误；（4）根据机械效率的物理意义知，机械做相同有用功时，消耗的汽油越少（即根据Q=mq知其总功越小）效率越高，故D选项正确
选择题
关于汽油机，下列说法正确的是
A. 汽油机是把机械能转化成内能的机器
B. 汽油机和柴油机的结构完全相同，只是燃烧的燃料不同
C. 在完成压缩冲程的过程中，进气门打开，排气门关闭
D. 使汽车获得动力的冲程是做功冲程
【答案】D
【解析】
A、汽油机是把汽油的化学能通过燃烧转化为内能，再转化成机械能的机器，故A错；
B、汽油机和柴油机的结构不同，汽油机有火花塞、柴油机有喷油嘴，故B错；
C、在完成压缩冲程的过程中，进气门、排气门都关闭，故C错；
D、做功冲程将内能转化为机械能，使汽车获得动力，故D正确．
故选D．
选择题
四冲程汽油机在工作过程中，将内能转化为机械能的冲程是（）A．吸气冲程B．压缩冲程C．做功冲程D．排气冲程
【答案】C。

【解析】
选择题
一台内燃机的转速是1440转/分，那么在每秒钟内
A. 转轴转动24转，燃气对活塞做功24次，活塞完成24个冲程
B. 转轴转动24转，燃气对活塞做功12次，活塞完成48个冲程
C. 转轴转动1440转，燃气对活塞做功720次，活塞完成2880个冲程
D. 转轴转动1440转，燃气对活塞做功1440次，活塞完成1440
个冲程
【答案】B
【解析】
一台内燃机的转速是1440转/分，则每秒钟转动24圈。

四冲程内燃机，转轴转动2转为一个工作循环，有四个冲程，做功一次；
所以此内燃机每秒钟转动24圈时，做功12次，活塞完成48个冲程。

故B正确。

填空题
双能源(汽油和天然气)汽车以其经济、污染小等优点倍受人们青睐.(已知汽油的热值为3.2×107 J/L、天然气的热值为7.2×107 J/m3)
(1)内燃机是汽车的“心脏”，它是把内能转化为_______的机器.
(2)完全燃烧9 L汽油放出的热量与完全燃烧________m3的天然气放出的热量相等.
【答案】(1)机械能(2)4
【解析】试题分析：⑴内燃机是燃料在汽缸内燃烧，产生的燃气直接推动活塞做功的热机。

它工作时是把内能转化为机械能；⑵完全燃烧9L汽油放出的热量Q=q汽油V汽油=3.2×107J/L×9L=2.88×108J；放出的热量相等需完全燃烧天然气的体积为V天然气=Q/q天然气=2.88×108J/7.2×107J/m3=4m3。

填空题
如图是热电站工作情况的方框图，请回答下列问题。

（1）烧锅炉用的煤是_______（选填“可再生”或“不可再生”）能源。

（2）在汽轮机中，将水蒸气的内能转化为轮片的_______能。

方框内应填写的装置种类是_______。

【答案】不可再生机械发电机
【解析】
（1）非再生能源包括：煤、原油、天然气、油页岩、核能等，它们是不能再生的，用掉一点，便少一点。

（2）煤燃烧产生的热量对锅炉进行加热，水沸腾产生水蒸气带动汽轮机轮片转动，是内能转变为机械能的过程，根据电磁感应原理，可以将机械能转化为电能输出的装置是发电机。

填空题
如图所示，在试管中装些水，用软木塞塞住，加热使水沸腾，水蒸气会把软木塞冲出。

（1）在这个过程中，燃料燃烧时能量转化情况是_______，能量传给水和水蒸气，水蒸气把塞子冲出去时实现能量转化。

（2）这个实验基本反映出了热机的工作原理即可以利用_______能对外做功，它与汽油机的_______冲程的原理相同
【答案】化学能转化为内能内做功
【解析】
（1）燃料燃烧加热水至沸腾过程中，是通过热传递将燃料的化学能转化为水及水蒸气的内能的过程。

（2）热机工作原理是通过燃烧压缩后的燃料获得内能，在将内能转化为机械能，即利用内能对外做功，该过程与汽油机做功冲程原理是相同的。

填空题
有一台汽油机在一个工作循环中消耗了6g汽油（汽油的热值为4.6×107J/kg），如果这台汽油机的效率为40%，则一个循环中输出的有用机械能为________J。

【答案】1.104×105
【解析】
（1）已知m=6g=0.006kg，Q=q汽油m=4.6×107J/kg×0.006kg=2.76×105J，
（2）由机械效率公式η=，得，W有=η×W总=40%×2.76×105J=1.104×105J
故答案为2.76×105J，1.104×105J。

填空题
现代社会中汽车是一种重要的交通工具，很多汽车使用的发动机
是四冲程汽油机，它在工作的过程中，_____冲程将内能转化为机械能。

已知甲油机的效率比乙汽油机的效率低，则表明甲、乙两台汽油机在消耗相同质量燃油时，甲做的有用功_____乙做的有用功（选填“大于”、“小于“或““等于”）。

【答案】做功小于
【解析】
做功冲程在压缩冲程结束时，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的气体。

高温高压的气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动对外做功，该冲程是内能转化为机械能。

由机械效率公式η=知，当甲、乙两台汽油机消耗相同质量燃油时，即W总相同，而甲油机的效率比乙汽油机的效率低，所以甲做的有用功小于乙做的有用功
填空题
有一台汽油机在一个工作循环中消耗了5 g汽油（汽油的热值为4．6×107 J/kg）,这些汽油完全燃烧产生的热量是____J，若这台汽油机的效率为40%，则一个循环中输出的有用机械能为_______J。

【答案】2.3×105 9.2×104
【解析】已知汽油热值q J/kg，燃烧5g 汽油放出的热量可以根据热值计算公式得：kg J/kg ，根据热机效率计算公式η，η40%得.
40%9.2×104J.
填空题
如图所示的是四冲程汽油机的_______冲程；若该汽油机的飞轮转速为3600转/分，则该汽油机活塞1s内对外做功_______次。

【答案】做功30
【解析】
如图所示，两个气阀关闭，活塞向下运动，是做功冲程。

由题意可知，单缸四冲程汽油机的飞轮转速是3600r/min，即每秒钟转60圈，四个冲程为一个工作循环，在一个工作循环中只做功一次，活塞往复两次，曲轴转动两周，共完成30个工作循环，故做功30次；
填空题
有一种“涡轮增压”T型轿车，通过给发动机足量的空气来使汽油更充分地燃烧，因而比普通L型轿车更节能．同样的汽油加在T型轿车内和加在L型轿车内，其热值________（选填“相同”或“不同”），发动机在________冲程中实现了将内能转化为机械能．
【答案】相同做功
【解析】热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，所以汽油加在T 型轿车内比加在L型轿车内热值是相同的。

发动机工作时，做功冲程将内能转化为机械能，压缩冲程将机械能转化为内能。

填空题
字通客车是邓州本土品牌，汽车汽油机工作时把内能转化为机械
能的是_____冲程；汽车的轮胎上有凹凸不平的花纹，其目的是_____；小华坐在宇通生产的公交车上，看到路旁的树木向后退，他是以_____为参照物的。

【答案】做功增大摩擦力公交车
【解析】
(1).汽油机工作时，只有做功冲程可以将内能转化为机械能；(2).汽车轮胎凹凸不平的花纹目的是为了增大有益摩擦；(3).根据物体运动状态判断所选取的参照物，在情境中选择小华所坐的公交车为参照物时，树木是向后退的，故他以公交车为参照物。

填空题
如图表示的是汽油机的_______冲程；汽油机工作时，将机械能转化为内能的冲程是_______冲程。

如果该汽油机飞轮转速是1800r/min，则它每秒钟内做功_______次。

【答案】压缩压缩15
【解析】
（1）由图可知进气门排气门都关闭，活塞向上运动，因此该冲程是压缩冲程；（2）汽油机工作时，压缩冲程将机械能转化为内能；
(3)由于内燃机完成1个工作循环，完成四个冲程，飞轮转2转，对外做功1次，1800r/min=30r/s，即每秒完成15个工作循环，完成60个冲程，对外做功15次。

综合题
近年来，汽车逐步走进了普通百姓的家庭。

（1）汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程，一个气缸正常工作四个冲程的顺序是________（对图甲A，B，C，D重新排序）；
（2）一台单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为1800r/min，该汽油机每分钟做功________次，D图所示的汽油机冲程是通过________的方式改变燃气内能的。

除此之外通过________也可改变物体内能；
（3）图乙所示为内燃机的能流图，内燃机的效率可表示为η=________；
（4）现在很多地方正在使用乙醇汽油。

乙醇汽油是一种由乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的替代能源，其中普通汽油体积占90%，乙醇（即酒精）体积占10%．使用乙醇汽油的好处是______？（写出一条即可）
【答案】BADC900做功热传递E2/E×100%污染小
【解析】
BADC
(1)吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞运动向下，故B 图符合；压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，故A
图符合；做功冲程：进气门关闭，排气门关闭，活塞向上运动，故D 图符合；排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，故C 图符合。

(2)由于内燃机完成1个工作循环，完成四个冲程，飞轮转2转，对外做功1次，1800r/min即每分钟完成900个工作循环，对外做功900次；（3）D图是做功冲程，通过做功方式改变燃气内能，(4)除此之外还可以通过热传递方式改变物体内能；（5）根据图中能量的流向可知，做有用功的部分是E2，总功为E，所以根据机械效率公式有η==×100%。

(6) 乙醇，俗称酒精，乙醇汽油是一种由粮食及各种植物纤维加工成的燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的新型替代能源。

综合题
阅读短文，回答问题。

汽油机
单缸四冲程汽油机工作原理：汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气，在吸气冲程中被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生内能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。

四冲程汽油机一个工作循环在包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。

科学家在四冲程发动机的基础上发明了“六冲程引擎”发动机。

这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力。

第六冲程是让水蒸气进入冷凝器，变成可再次注入汽缸的水。

“六冲程引擎”发动机的优点是环保、效率高。

工程师还制造了四缸四冲程汽油机。

制造时通过连杆把四个四冲程汽油机的活塞连在一根曲轴上如图所示。

四缸四冲程汽油机分为两种：一种是同步汽油机，一种是异步汽油机。

同步汽油机，四个汽缸在同一时间都是做的相同工作：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。

异步汽油机，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，其他三个汽缸分别做吸气、压缩和排气工作。

Q195型汽油机的部分技术规格如下表所示
其中，“额定功率”是指汽油机正常工作时对外所做机械功的功率；“单缸排量”是活塞从上止点到下止点所扫过的容积。

“燃气气压”是指汽油机在做功冲程中燃气对活塞的平均压强。

（1）汽油机在做功冲程里，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_____能。

（2）“六冲程引擎”，中第五冲程相当于四冲程热机的________。

（3）有关四缸四冲程同步汽油机和异步汽油机说法正确的是_____
A. 四缸四冲程同步汽油机，飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功
B. 四缸四冲程异步汽油机，四个汽缸在同一时间都是做的相同工作
C. 若每个汽缸做功功率相同，同步汽油机的平均功率大于异步汽油机平均功率
D. 异步机各汽缸的做功冲程错开，机械能输出更平稳
（4）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV，式中p表示燃气对活塞的平均压强，则单缸Q195型汽油机的额定功率________W（不考虑机械能的损失）。

【答案】机械做功D 5×104
【解析】
(1)汽油机在做功冲程里，高温、高压的燃气膨胀对外做功，将内能转化为机械能；（2）“这种引擎在完成四冲程工作后，会把水注入汽缸，使水瞬间变成水蒸气，从而带动活塞运动，产生第五冲程，为汽车提供动力”，分析可知，第五冲程对外做功，相当于四冲程热机的做功冲程。

（3）根据“同步汽油机，四个汽缸在同一时间都是做的相同工作：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。

”四缸四冲程同步汽油机，飞轮转动的每两周做功一次，故A错误；异步汽油机，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，其他三个汽缸分别做吸气、压缩和排气工作，故B选项错误；若每个汽缸做功功率相同，相同时间内同步汽油机的平均功率应等于异
步汽油机平均功率，故C选项错误；异步机各汽缸的做功冲程错开，始终保持对外做功，所以其机械能输出更平稳，故D选项正确。

（4）结合表格数据由W=pV可得，单缸Q195型汽油机一次做的功：W＝pV＝5×106Pa×0.5×10−3m3＝2.5×103J，又因为转速为2400R/min ＝40R/s，四冲程内燃机飞轮每转两周、做功一次，所以1s内做功20次，则单缸Q195型汽油机的额定功率：P＝＝5×104W.
综合题
如图所示为某型号压力机，整机质量18t，行驶速度27km/h，发动机功率110kW．已知柴油的热值q=4.3×107J．请回答下列问题：
（1）压路机碾子质量很大是通过_____来增大压强，驾驶室内座椅做得宽大是为了_____（选填“增大”或“减小”压强）。

（2）该压路机以27 km/h的速度匀速通过150m的距离需要多少时间________？
（3）该压路机通过此段路程所受的阻力多大______？
（4）若该压路机柴油发动机的效率为40%，通过此段路程需要完全燃烧多少千克柴油_______？
【答案】增大压力减小20s 1.47×104N 0.13kg
【解析】
(1).质量很大，即其对应重力也很大，在水平地面上相当于通过增大压力的方式增大压强；驾驶座椅宽大相当于增大接触面积，进而减小压强；(2)先进行单位换算即27km/h=7.5m/s，再进而结合v=可知所以时间t为20s；（3）因为该压路机以匀速速度通过150m的距离，所以其水平方向受平衡力作用，设水平方向受到地面摩擦力为f 摩，则F牵= f摩由P=Fv可求F牵，则 1.466×104N；（4）因为η=，所以==551.2×104J，再由Q =mq=W总，知
m==0.128kg
解答题
汽油机的飞轮转速为3000r/min，这台汽油机在1s内对外做功多
少次？做功冲程时活塞一次做功1500J，那么，这台汽油机的功率为
多少？
【答案】3.75×104W.
【解析】
由于内燃机完成1个工作循环，完成四个冲程，飞轮转2转，对
外做功1次，3000r/min＝50r/s，即每秒完成25个工作循环，完成
100个冲程，对外做功25次，1s转50圈，做功一次需要四冲程，曲轴转2圈，做功一次耗时为0.04s。

由P＝可知，P＝＝3.75×104W.。