第二章《改變世界的熱機》

單元檢測題

(測試時間：90分鐘滿分：100分)一、選擇題(每小題3分，共36分)1.下列交通工具中，動力設備不是熱機的是()A.遠洋輪船B.載重汽車C.戰(zhàn)斗機D.電動摩托D2.為節(jié)約能源，需提高熱機的效率，下列措施中不能提高熱機效率的是()A.盡量使燃料充分燃燒B.盡量減少熱機部件間的摩擦C.盡量減少廢氣帶走的熱量D.盡量增加熱機的工作時間D3.如圖所示為四沖程汽油機的某個沖程示意圖，這個沖程是()A.吸入空氣和汽油混合物的沖程B.把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的沖程C.把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的沖程D.把廢氣排出的沖程C4.雙燃料汽車以天然氣或汽油作為燃料。以下說法正確的是()A.以天然氣為燃料，汽車發(fā)動機的效率可以達到100%B.汽油與天然氣相比，燃燒時汽油對環(huán)境的污染較小C.燃料的熱值越大，燃燒時放出的熱量越多D.在壓縮沖程中，燃料混合物的溫度升高，內(nèi)能增大D5.柴油機在壓縮沖程中，汽缸內(nèi)物質(zhì)的壓強、溫度、內(nèi)能的變化情況是()A.壓強不變，溫度升高，內(nèi)能增大B.壓強減小，溫度不變，內(nèi)能減小C.壓強增大，溫度降低，內(nèi)能減小D.壓強增大，溫度升高，內(nèi)能增大D6.汽車已經(jīng)成為現(xiàn)代生活不可缺少的一部分，汽車多數(shù)采用汽油機作為發(fā)動機。如圖是四沖程汽油機的工作循環(huán)示意圖，下列說法中不正確的是()CA.甲沖程是把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能B.乙沖程是排氣沖程C.丙沖程是把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D.丁沖程是吸氣沖程7.(2016宿遷)如圖所示，給試管里的水加熱，水沸騰后，水蒸氣推動橡皮塞沖出試管口，這個過程與四沖程汽油機的哪一個沖程中的能量轉(zhuǎn)化是相同的()A.吸氣沖程B.壓縮沖程C.做功沖程D.排氣沖程C8.四沖程汽油機在一個工作循環(huán)中，下列說法不正確的是()A.對外做功一次B.有兩次能量轉(zhuǎn)化C.曲軸轉(zhuǎn)動兩周D.壓縮沖程把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能D9.關于汽油機和柴油機，下列說法正確的是()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，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.汽油機在做功沖程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能D10.關于“熱機”，下列說法中錯誤的是()A.通過技術改進，可以使熱機的效率達到100%B.減少城市熱島效應的措施之一就是倡導“綠色出行”C.用水而不用其他循環(huán)物質(zhì)降低熱機的溫度，主要是利用水的比熱容最大的特性D.嚴寒的冬天，有人晚上把熱機水箱中的水放出，是防止氣溫降低時，水凝固而脹壞水箱A11.一臺內(nèi)燃機工作時，廢氣帶走的能量占總能量的34%，克服機械摩擦和其他損失的能量占總能量的11%，散熱損失占總能量的26%，這臺內(nèi)燃機的效率是()A.24%B.29%C.34%D.81%B12.一臺效率為40%的柴油機，當輸出3.44×107J

有用功時，消耗的柴油質(zhì)量是(柴油的熱值是4.3× 107J/kg)()A.0.8kgB.2kgC.0.32kgD.2.8kgB二、填空題(每空1分，共18分)13.火箭的工作原理是

產(chǎn)生的高溫高壓氣體 從火箭尾部猛烈噴出，氣體被噴出時產(chǎn)生給火箭的

，推動火箭向前運動。燃料燃燒推力14.春節(jié)期間，因兒童燃放鞭炮引爆下水井內(nèi)沼氣，致使下水井蓋及部分路面被炸飛，甚至被飛起的井蓋擊中身體受傷的事件屢有發(fā)生。在這類事故中，污水井管道中殘留的易燃、易爆氣體，遇明火后爆炸，井蓋受到壓力沖出，可燃氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為井蓋的

能。此過程中的能量轉(zhuǎn)化情況與四沖程汽油機的

沖程相似。機械做功15.(2016大慶)如圖所示是汽油機工作的

沖程。汽油機工作時要產(chǎn)生大量的熱，通常采用水循環(huán)將熱量帶走，這是利用水

的特性。水箱中5kg的水溫度升高了20℃，這些水吸收的熱量為

J。[水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)]排氣比熱容大4.2×10516.科學家發(fā)明了一款單缸六沖程內(nèi)燃機，它每一個工作循環(huán)的前四個沖程與單缸四沖程內(nèi)燃機相同，在第四沖程結束后，立即向汽缸內(nèi)噴水，水在高溫汽缸內(nèi)迅速汽化成高溫、高壓水蒸氣，推動活塞再次做功，水蒸氣溫度

(選填“升高”“降低”或“不變”)，其內(nèi)能

(選填“增大”“減小”或“不變”)，這樣燃燒同樣多的燃料獲得了更多的機械能，提高了熱機的

。為進入下一個工作循環(huán)，這款內(nèi)燃機的第六沖程是

沖程。降低減小效率排氣17.(2016廣元)一臺四沖程汽油機，其中

沖程將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；已知所用汽油的熱值是4.6×107J/kg，完全燃燒2g汽油所釋放的內(nèi)能是

J，若熱機效率為40%，燃燒2g汽油轉(zhuǎn)化的機械能是

J，若此機械能全部用于發(fā)熱，能使質(zhì)量1kg的水，溫度升高

℃。[結果保留1位小數(shù)，已知水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)]壓縮9.2×1043.68×1048.818.如圖所示，在空氣壓縮引火儀的玻璃筒底部放一小團干燥的棉花，快速壓下活塞，可觀察到棉花著火燃燒。此過程中活塞對筒內(nèi)氣體做功，氣體的內(nèi)能

，這與四沖程汽油機的

沖程的能量轉(zhuǎn)化相同。某臺汽油機飛輪的轉(zhuǎn)速為2400r/min， 在1min內(nèi)，汽油機完成

個工作循環(huán)。增加壓縮1200三、實驗探究題(18分)19.如圖甲所示為四缸發(fā)動機工作原理：內(nèi)燃機通過連桿把四個汽缸的活塞連在一根曲軸上，并使各汽缸的做功過程錯開，在飛輪轉(zhuǎn)動的每半周里，都有一個汽缸在做功，其他三個汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣沖程。(1)發(fā)動機在做功沖程里，高溫高壓的燃氣推動活塞向下運動，對外做功，同時將

能轉(zhuǎn)化為

能；(2)有一臺四缸發(fā)動機，其主要技術 指標如右表所示。其中排量等于 四個汽缸工作容積的總和，汽缸 工作容積指活塞從上止點到下止點所掃過的容積，又稱單缸排量，它取決于活塞的面積和活塞上下運動的距離(即沖程長)。轉(zhuǎn)速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉(zhuǎn)的周數(shù)。該發(fā)動機在1s內(nèi)做功

J，單缸排量V=

L。在每個做功沖程中，發(fā)動機做功W=

J；內(nèi)機械1.2×1050.5600(3)在做功沖程中，燃氣對活塞所做的功可表示為W=pV，式中p表示燃氣對活塞的壓強，則p=

Pa；(4)如圖乙所示為發(fā)動機在做功沖程中 的示意圖。下面給出了公式W=pV

的證明，請將推導過程補充完全

(要求各表達式均用S、l或p表示)： 設活塞的面積為S，沖程長為l，燃氣對活塞的壓強為p，則燃氣對活塞的壓力F=

，燃氣對活塞所做的功W=

，又根據(jù)數(shù)學知識可知發(fā)動機的單缸排量V=

，故W=pV。1.2×106pSpSlSl四、計算與論述題(20題6分，21題10分，22題12分，共28分)20.某物理興趣小組的同學，用煤爐給20kg的水加熱，同時他們繪制了如圖所示的加熱過程中水溫隨時間變化的圖像。若在6min內(nèi)完全燃燒了1kg的煤，水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃)，煤的熱值約為3× 107J/kg，求煤爐燒水時的熱效率。解：煤完全燃燒產(chǎn)生的熱量：Q放=mq=1kg×3×107J/kg=3×107J，水所吸收的熱量:Q吸=cm(t-t0) =4.2×103J/(kg·℃)×20kg×(80℃-20℃) =5.04×106J，煤爐燒水時的熱效率：21.“五一”假期，小明一家驅(qū)車外出旅游。當汽車以108km/h的速度在高速公路上勻速直線行駛時，汽車受到的阻力是整車重的0.08倍，效率為40%。已知汽車整車質(zhì)量為1375kg，油箱容積為50L。(汽油熱值q=3.3×107J/L，g=10N/kg)(1)這時汽車牽引力做功的功率是多少？解：(1)物體的重力為G=mg=1375kg×10N/kg=13750N，汽車受到的阻力是整車重的0.08倍，即f=0.08G=0.08×13750N=1100N。∵汽車做勻速運動，則F=f=1100N，∵v=108km/h=30m/s，∴汽車牽引力做功的功率為(2)該車加一滿箱汽油，按照以上速度最多可以勻速直線行駛多遠的路程？(2)汽油完全燃燒放出的熱量為Q放=qV=3.3×107J/L×50L=1.65×109J，牽引力做的有用功為W有用=ηQ放=40%×1.65×109J=6.6×108J，汽車行駛的路程為22.國產(chǎn)某種型號單缸四沖程汽油機滿負荷工作時一個做功沖程對外做功120J，飛輪的轉(zhuǎn)速是1500r/min，每分鐘消耗10g汽油。(1)滿負荷工作時該汽油機的功率是多少？解：(1)飛輪的轉(zhuǎn)速是1500r/min，每分鐘對外做功750次，則該汽油機滿負荷工作1min做的功：W=120J×750=9×104J，該汽油機的功率：(2)該汽油機的效率是多少？(汽油的熱值