九年级物理上册第2章改变世界的热机单元综合测试卷（附解析教科版）.doc

1 第二章 改变世界的热机 单元测试 班级 姓名 学号 分数 【满分：100 分 时间：35 分钟】 一、选择（每个 3 分 共 3×15=45 分） 1.（ 2019 上海市）四冲程柴油机在工作过程中，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】在四冲程汽油机的工作过程，四冲程汽油机工作过程中，有两次能的转化，其中压缩冲程把机械 能转化为内能，做功冲程把内能转化为机械能，因此本题选 C。 2.（2019 山东枣庄市）如图所示是内燃机工作循环中的一个冲程，它是（　　） A．压缩冲程，将化学能转化成内能 B．压缩冲程，将机械能转化成内能 C．做功冲程，将内能转化成机械能 D．做功冲程，将机械能转化成内能 【答案】C 【解析】图中的气门关闭，活塞下行，并且电火花打火，这是做功冲程的特点；在做功冲程中，能量转化 关系是气体的内能转化为机械能；故选 C。 3.（2019 四川绵阳）如图所示，用塞子塞紧瓶口，再用打气筒向瓶内打气，当瓶内气压达到足够大时，塞 子从瓶口冲出。下列关于瓶内气体的说法，正确的是（ ） A.向瓶内打气，外界对气体做功，气体内能减少 B.向瓶内打气，气体对外界做功，气体内能增加 C.塞子从瓶口冲出，气体对外界做功，气体内能减少 D.塞子从瓶口冲出，外界对气体做功，气体内能不变2 【答案】C 【解析】A. B. 向瓶内打气，外界对气体做功，则气体内能增加。故 A、B 错误。 C. D. 塞子从瓶口冲出时，是瓶内气体对外界做功，则瓶内气体内能减少。故 C 正确，D 错误。 4.(2019 北京市) 如图所示，在试管内装适量水，用橡胶塞塞住管口，将水加热至沸腾一段时间后，橡胶塞 被推出，管口出现大量“白气”。此实验中，主要是通过做功改变物体内能的过程是( ) A. 试管变热的过程 B. 水变热的过程 C. 水变成水蒸气的过程 D. 水蒸气推出橡胶塞的同时变成“白气”的过程 【答案】D 【解析】A 选项中，试管变热，是试管从火吸收热量，内能增加，是通过热传递改变物体的内能，故 A 错； B 选项中，水变热，是水吸收热量、内能增大，是通过热传递改变物体的内能，故 B 错； C 选项中，水吸热，温度升高，汽化成水蒸气，是通过热传递改变物体的内能，故 C 错； D 选项中，水蒸气推出橡胶塞的同时变成“白气”的过程，是水蒸气膨胀做功，将水蒸气的内能转化为橡胶 塞的机械能，是通过做功改变物体的内能。 5.（2019 山东临沂)下列过程，属于内能转化为机械能的是（　 　） A B C D A.从滑梯上滑下时臀部发热 B.电热水壶烧水 C.内燃机的做功冲程 D.向下压活塞引燃棉花 【答案】C3 【解析】A 选项中，小朋友从滑梯上滑下，身体与滑梯接触部分感觉发热，是摩擦做功，将机械能转化为内 能，不符合题意； B 选项中，电热水壶烧水时，电流做功，将电能转化为内能，不符合题意； C 选项中，内燃机的做功冲程，是利用高温高压燃气做功，将内能转化为机械能，符合题意； D 选项中，下压活塞时，活塞对封闭气体做功，机械能转化为内能，不符合题意。 6.(2019 年四川巴中)下列关于内燃机说法正确的是（　　） A．柴油机吸气冲程吸人的是柴油和空气的混合物 B．汽油机气缸顶部有喷油嘴 C．做功冲程中内能转化为机械能 D．内燃机功率越大，效率越高 【答案】C 【解析】A 选项中，柴油机在吸气冲程中，将空气吸入气缸，故 A 错误； B 选项中，汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故 B 错误； C 选项中，汽油机的做功冲程中，将内能转化成了机械能，故 C 正确； D 选项中，功率是物体做功快慢的物理量，与热机效率是两个完全不同的概念，故 D 错误。 7.（2019 四川省泸州市）西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭，于 2019 年 4 月 20 日将第四十四颗北斗 导航卫星成功送上太空。下列说法中正确的是（　　） A. 火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的比热容大 B. 火箭升空过程中，燃料燃烧将机械能转化为化学能 C. 北斗导航卫星加速升空过程中，其动能和重力势能均增大 D. 北斗导航卫星加速升空过程中，其惯性增大 【答案】C 【解析】A 选项中，发射火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质 量的氢时，可以释放出更多的热量，故 A 错误； B 选项中，火箭升空的过程中，燃料燃烧释放出的内能转化为机械能，故 B 错误； C 选项中，北斗导航卫星加速升空的过程中，速度增大，高度增大，因此动能和重力势能都增大，机械能的 总量也增大，故 C 正确； D 选项中，北斗导航卫星加速升空过程中，其质量不变，惯性不变，故 D 错误。 8.（2019 湖南郴州市）现在流行一款鞋，穿上它走路时，鞋会发光，站着不动就不会发光。则这款鞋发 光的原理，从能量转化的角度分析正确的是（　　） A．机械能转化为电能，再转化为光能 B．电能转化为机械能，再转化为光能4 C．机械能转化为光能，再转化为电能 D．光能转化为机械能，再转化为电能 【答案】A 【解析】穿上鞋走路时，具有机械能，鞋会发光，具有光能；根据题意可知，该鞋（发电鞋）的工作原理 是电磁感应现象，先是机械能转化为电能，电能又转化为光能； 9.（2019 湖北省武汉市）如图所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述正确的是（　　） A．吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸 B．压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小 C．做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能 D．排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的极少部分 【答案】A 【解析】A 选项中，汽油机在吸气冲程中，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 进入汽缸，故 A 正确； B 选项中，在压缩冲程中，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，燃料混合物被压缩，气体的内能变大， 此过程是机械能转化为内能的过程，故 B 错误； C 选项中，在做功冲程中，燃料燃烧释放的内能大部分需要克服摩擦、发生热传递而散失，只有一少部分转 化为机械能，故 C 错误； D 选项中，在排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的大部分，故 D 错误。 10.（2019无锡市）如图所示，用电火花发生器点燃塑料盒内的酒精气体，能将盒盖喷出很远。此过程中的 能量转化方式与汽油机的哪一个冲程相似（ ） A. 压缩冲程 B. 吸气冲程 C. 排气冲程 D. 做功冲程5 【答案】D 【解析】按动电火花发生器的按钮，点燃盒内酒精，盒盖被打出去，这是因为酒精燃烧产生的燃气对外做 功，消耗燃气的内能，变成盒盖的机械能，故是将内能转化为机械能的过程；四冲程热机中的做功冲程就 是利用内能来做功的冲程，将内能转化为机械能。 11.(2019常德市)前不久，据河南南阳炒作很热的“水氢发动机”的宣传说，“水氢发动机”可以用水来制 取氢气，从而为发动机提供高能燃料。中央电视台对此作了专题报道，认为目前的技术尚不成熟，所谓的“水 氢发动机”要真正投入实用还有长的路要走。对此，下列分析不正确的是( ) A．氢气燃烧无污染是“水氢发动机”备受关注的原因之一 B．氢气是发动机的一种理想燃料，是因为氢气的热值大 C．“水氢发动机”是利用内能做功的机械 D．目前利用水制取氢气耗能高，因此“水氢发动机”的效率很高 【答案】D 【解析】A 选项，“水氢发动机”可以用水来制取氢气，将水分解成氢气和氧气，在给车辆提供动力的同时 排放物还无污染，无限循环。故 A 选项正确。 B 选项，氢气的热值为 1.4×108J/m3，而且氢气燃烧无污染，氢气是发动机的一种理想燃料。故 B 选项正 确。 C 选项，“水氢发动机”是一种热机，是内能转化为机械能的机器。故 C 选项正确。 D 选项，水制取氢气能源消耗高，转换效率很低。故 D 选项错误。应选 D. 12.(2019 黑龙江省绥化市)如图是汽油机一个工作循环的四个冲程，不是靠飞轮惯性完成的冲程是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【解析】在汽油机的四个冲程中只有做功冲程对外做功，其他三个冲程都是靠飞轮的惯性完成的。 A 图：排气门打开，活塞向上运动，气缸容积减小，是排气冲程，不符合题意； B 图：两气门都关闭，活塞向下运行，火花塞点火，气缸容积增大，是做功冲程，符合题意； C 图：两气门都关闭，活塞向上运行，气缸容积减小，是压缩冲程，不符合题意；6 D 图：进气门打开，活塞向下运行，气缸容积增大，是吸气冲程，不符合题意。 13.（2019 山东泰安）某载重汽车自重 12t，车轮与地面的总接触面积为 0.5m2，汽车以 72km/h 的速度在平 直公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为 210kW，每行驶 43s 消耗柴油 700g，柴油的热值为 4.3×107J/kg。下列说法中（　　） ①完全燃烧 700g 柴油放出的热量为 3.01×109J ②该柴油发动机效率为 30% ③汽车的牵引力为 1.05×104N ④若公路所能承受的最大压强为 8×105Pa，汽车最多能装载 40t 的货物 A．只有①②正确 B．只有③④正确 C．只有①③正确 D．只有②③正确 【答案】D 【解析】：①完全燃烧 700g 干木柴放出的热量：Q 放＝m 柴油 q＝0.7kg×4.3×107J/kg＝3.01×107J，故①错 误； ②柴油发动机做功：W＝Pt＝210×103W×43s＝9.03×106J，柴油发动机的效率：η＝ ×100%＝ ×100%＝30%，故②正确； ③汽车速度：v＝72km/h＝72× m/s＝20m/s，由 P＝ ＝ ＝Fv 得，汽车的牵引力：F＝ ＝ ＝1.05×104N，故③正确； ④由 p＝ 得，公路所能承受的最大压力：F＝pS＝8×105Pa×0.5m2＝4×105N，汽车与货物的质量之和：m 总＝ ＝ ＝ ＝4×104kg＝40t，汽车最多能装载货物质量：m＝m总﹣m 车＝40t﹣12t＝28t，故④ 错误。综上，①④错误，②③正确。 14.（2019 四川广安）下列关于能量的说法中，正确的是（　　） A．洗衣机工作时是将机械能转化为电能 B．电水壶工作时是将内能转化为电能 C．用热水泡脚，身体会感觉暖和，说明内能可以转移 D．能量无论是转化还是转移，能量总和会逐渐减少 【答案】C 【解析】A 选项中，洗衣机工作时，消耗电能，产生机械能，故是将电能转化为机械能的过程，故 A 错误； B 选项中，电水壶工作时消耗电能，产生内能，故是将电能转化为内能的过程，故 B 错误； C 选项中，用热水泡脚，内能从热水传递到脚，身体的内能会增加，会感觉暖和，说明内能可以转移，故 C 正确；7 D 选项中，根据能量守恒知，能量在转化和转移的过程中，能量的总量会保持不变，故 D 错误。 15.（2019湖北宜昌市）前段时间，“加水就能跑的神车”事件一度成为舆论热点，该汽车实际是利用车内 水解制氢技术获得氢气，通过氢燃料电池给车提供动力（该技术成本很高，目前仍处在试验阶段），但被曲 解为“加水就能跑”。下列对该事件的看法错误的是（　　） A．氢燃料电池是将氢气的化学能转化为电能 B．水解技术制取氢气的过程一定要消耗其它能量 C．对于热点事件要遵从科学原理，不能盲从更不能以讹传讹 D．该车行驶的能量最终来源于水，水是一种能源 【答案】 D 【解析】A 选项中，氢燃料电池是将氢气的化学能最终转化为电能，再用来驱动汽车的，故 A 正确； B 选项中，根据能量守恒定律，水解技术制取氢气的过程一定要消耗其它能量，故 B 正确； C 选项中，由科学常识可知，对于热点事件要遵从科学原理，不能盲从更不能以讹传讹，故 C 正确； D 选项中，该车行驶的能量最终来源于用水制出的氢气，但不能直接说水是这里的能源，故 D 错误。 二、填空 （每空 2 分 共 2×17=34 分） 16．(2019 天津市)如图是某四冲程汽油机的______冲程，在此冲程中内能转化为______能。 【答案】做功 ; 机械。 【解析】由图可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，因此是做功冲程；汽油机的做功冲程 把燃料燃烧产生的内能转化为机械能。 17.（2019 四川眉山市）发动机是汽车的核心部件，某汽车发动机是以 92 号汽油为燃料的内燃机，其一 个工作循环的四个冲程如图所示，表中给出了发动机的相关数据（空燃比是指汽缸内空气和燃油的质量 比）。 1min 内完成的 工作循环数 2400 次 汽缸内汽油和空气 混合气体的密度 1.3kg/m3 汽缸的工作容积 2.0L 汽油的热值 4.6×107J/kg8 发动机最大功率 82.8kW 空燃比 12：1 单缸四冲程内燃机完成一个工作循环时，图中四个冲程的顺序是______，燃料完全燃烧放出的热量是 ______J。 【答案】乙甲丁丙 9.2×103 【解析】（1）甲中的两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是第二冲程； 乙中的一个气阀打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，是第一冲程； 丙中的一个气阀打开，活塞向上运动，所以为排气冲程，是第四冲程； 丁中的两个气阀都关闭，活塞下运动，所以为做功冲程，是第三冲程； 故排序为：乙甲丁丙。其中做功冲程内燃机给汽车提供动力。 （2）汽缸内汽油和空气混合气体的体积等于汽缸的工作容积， 即 V=V 容=2L=2×10-3m，由 ρ= 得，汽油和空气混合气体的质量： m=ρV=1.3kg/m3×2×10-3m3=2.6×10-3kg， 因为空燃比是 12：1，所以汽油的质量：m 汽油= m= ×2.6×10-3kg=2×10-4kg， 完成一个工作循环时，汽油燃烧释放的热量：Q 放=m 汽油 q=2×10-4kg×4.6×107J/kg=9.2×103J。 18.(2019扬州市)如图所示是汽油机的_________冲程。在压缩冲程中，是通过_________方式增加燃气的内 能。汽油机的转速为 3000r/min，则 ls 内汽油机对外做功_________次。 【答案】 (1). 做功 (2). 做功 (3). 25 【解析】进气口、出气口关闭，活塞向下，为做功冲程；压缩冲程时通过做功的方式增加其他内能；3000r/min 则每秒钟转 50 转，一个完整的过程包含四冲程两转一对外做功，则可知对外做功 25 次。 19.(2109 四川绵阳)一个标准大气压下，将质量 1.0kg 的水从 20℃加热到沸腾，水吸收的热量是_____J。9 小明家天然气热水器的热效率是 84%，他某次洗澡，耗水 40kg，自来水进热水器的温度是 24℃，出热水器 的温度是 40℃，小明这次洗澡消耗天然气________m3。已知水的比热容是 4.2×10³ J/(kg℃)，天然气的热 值是 3.2×107J/m3。 【答案】 (1). 3.36×105 (2). 0.1 【解析】一个标准大气压下水的沸点是 100℃，则将质量 1.0kg 的水从 20℃加热到沸腾需要吸收的热量是 Q=cm△t=4.2×10³ J/(kg℃)×1kg×（100℃-20℃）=3.36×105 J；初温为 24℃，质量为 40kg 的自来水温 度升到 40℃需要吸收的热量为 Q 吸=cm△t=4.2×10³ J/(kg℃)×40kg×（40℃-24℃）=2.688×106 J，因天 然气热水器的热效率是 84%，根据 η= ，则天然气需要放出的总热量为 Q 放= = =3.2×106 J。再根据燃料放热公式 Q 放=Vq，则消耗天然气为 V= = =0.1m3。 20.（2019 广西北部湾经济区）汽车的发动机常用水作为降温的物质，这是因为水的_________较大的缘故。 汽油的热值是 4.6×107J/kg，1kg 汽油完全燃烧放出的热量是___________J。目前热机的效率还比较低，在 热机的能量损失中，_______带走的能量最多，设法利用这部分能量，是提高燃料利用率的重要措施。 【答案】比热容； 4.6×107 ； 废气。 【解析】汽车的发动机常用水作为降温的物质，是因为水的比热容较大的缘故；1kg 汽油完全燃烧放出的热 量是 Q=qm=4.6×107J/kg×1kg=4.6×107J；热机的能量损失中，废气带走的能量最多。 21.（2019 盐城市）用天然气灶将-壶质量为 2kg、初温为 30℃的水加热到 80℃,消耗了 16g 天然气.已知水 的比热容为 4.2×103J(kg℃),天然气的热值为 4.2×107J/kg,则天然气完全燃烧放出的热量为 J 水吸 收的热量为 J,天然气灶烧水的效率为 %。 【答案】6.52×105 4.2×105 64.4 【解析】(1)Q 放＝m q＝0.016kg×4.2×107J/kg＝6.52×105 J。 (2)Q 吸＝c 水 m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg℃）×2kg×（80℃﹣30℃）＝4.2×105J。 (3) 22.(2019 哈尔滨市)自然界中，能量的转化和转移过程遵守 定律. 水能和风能都属于 能. 【答案】(1). 能量守恒 (2). 机械 【解析】能量不能凭空产生，也不能凭空消失，只能从一个物体转移到其他物体或从一种形式的能转化为 其他形式的能，能量的转化和转移过程遵守能量守恒定律，水和风是由于运动或具有一定的高度因而具有 Q Q 吸 放 Q η 吸 62.688 10 J 84% × Q q 放 6 7 3 3.2 10 J 3.2 10 J / m × × 吸 放 5 5 4. 2 10 J 6. 52 10 = =64. 4% J Q Q η = × ×10 了对外做功的能力，因此水能和风能都属于机械能。 三、计算题（23 题 9 分；24 题 12 分，共 21 分） 23.( 2019 孝感)一辆厢式小货车某次运货，满载后总质量是 5.0×103kg，在平直的公路上匀速行驶 100km， 耗油 10kg，货车受到的阻力是总重力的 0.05 倍，发动机的牵引功率是 50kW(油的热值是 5.0×107J/kg， g=10N/kg)，求: (1)货年受到的牵引力； (2)货车匀速行驶的速度； (3)货车发动机的效率。 【答案】（1）2500N；（2）20m/s；50% 【解析】 （1）因为货车匀速行驶，二力平衡，所以； （2）货车匀速行驶的速度： ； （3）货车发动机的效率： 24.（2019 贵州安顺）如图所示是一款新型四轮沙滩卡丁车，其满载时的质量为 600kg，每个车轮与沙滩接 触的面积为 500cm2，卡丁车满载时在水平沙滩上匀速直线运动，10min 行驶 6km，它的发动机功率恒为 11.5kW。 （1）当卡丁车满载并静止在水平沙滩上时，它对沙滩的压强为多少帕？ （2）此次行驶中卡丁车所受的阻力为多少牛？ （3）该卡丁车以汽油为燃料，若在这次行驶中消耗汽油 0.6kg，求该卡丁车汽油机的效率。（q 汽油＝ 4.6×107J/kg） 【答案】（1）3×104Pa ；（2）1.15×103 ；(3) 25%。 【解析】 解：（1）卡丁车满载时的重力：G＝mg＝600kg×10N/kg＝6000N， 卡丁车满载时对地面的压力：F＝G＝6000N， 3 牵 阻= =0. 05 =0. 05 5 10 kg 10 N/ kg 2500 NF F G × × × = 45 10 W 20 /2500 N ×= = =Pv m sF 5 7 2500 N 10 50%10 5 10 J/ kg η ×= = = =× × W Fs m Q mq kg11 受力面积：S＝4×500cm2＝2000cm2＝0.2m2， 卡丁车满载时对地面的压强：p＝ ＝ ＝3×104Pa； （2）卡丁车的行驶速度：v＝ ＝ ＝10m/s， 由 P＝Fv 得牵引力：F 牵＝ ＝ ＝1.15×103N， 由于车匀速行驶，牵引力与阻力是一对平衡力，则卡丁车所受的阻力：f＝F 牵＝1.15×103N； （3）卡丁车汽油机的效率： η＝ ×100%＝ ×100%＝ ×100%＝25%。 答：（1）当卡丁车满载并静止在水平沙滩上时，它对沙滩的压强为 3×104Pa； （2）此次行驶中卡丁车所受的阻力为 1.15×103N；