九年級物理熱機章節(jié)同步練習一、核心知識點梳理熱機定義：利用內能做功的機械，本質是將內能轉化為機械能。內燃機分類：汽油機（燃料為汽油，吸入汽油+空氣混合物）、柴油機（燃料為柴油，吸入空氣，壓縮沖程末噴入柴油）。內燃機四個沖程（以汽油機為例）：1.吸氣沖程：進氣門開、排氣門閉，活塞向下運動，吸入燃料混合物。2.壓縮沖程：兩氣門閉，活塞向上運動，壓縮混合物，機械能→內能（溫度升高，為燃燒做準備）。3.做功沖程：兩氣門閉，火花塞點火，燃料燃燒釋放內能，推動活塞向下運動，內能→機械能（熱機動力來源）。4.排氣沖程：排氣門開、進氣門閉，活塞向上運動，排出廢氣。熱機效率：定義：熱機做有用功的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比。公式：\(\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}\times100\%\)（\(Q_{放}=mq\)，\(m\)為燃料質量，\(q\)為燃料熱值）。提高效率的方法：減少熱量損失（如回收廢氣熱量）、優(yōu)化燃燒（使燃料充分燃燒）、減少摩擦（加潤滑油）。二、基礎練習（鞏固核心概念）1.選擇題（每題只有一個正確選項）（1）下列關于熱機的說法中，正確的是（）A.熱機是將機械能轉化為內能的機械B.熱機的效率可以達到100%C.做功沖程是熱機獲得動力的沖程D.壓縮沖程是內能轉化為機械能的沖程（2）汽油機的四個沖程中，進氣門和排氣門都關閉的是（）A.吸氣沖程和壓縮沖程B.壓縮沖程和做功沖程C.做功沖程和排氣沖程D.排氣沖程和吸氣沖程（3）關于熱機效率，下列說法正確的是（）A.熱機效率越高，說明做功越快B.熱機效率越高，說明消耗的燃料越少C.熱機效率越高，說明轉化為有用功的能量越多D.熱機效率越高，說明燃料燃燒越充分2.填空題（1）內燃機的四個沖程中，______沖程是機械能轉化為內能，______沖程是內能轉化為機械能。（2）汽油機吸入的是______，柴油機吸入的是______。（3）熱機效率總是小于1，因為燃料燃燒釋放的能量中，一部分用于______（如廢氣帶走的熱量），一部分用于______（如機器散熱），還有一部分用于______（如克服摩擦）。三、能力提升（綜合應用知識點）1.計算題（1）一臺汽油機，消耗5kg汽油，放出的熱量為多少？若其中有用功為\(1.5\times10^8\)J，求該汽油機的效率。（汽油的熱值\(q=4.6\times10^7\)J/kg）（2）某柴油機的效率為30%，若消耗2kg柴油，能做多少有用功？（柴油的熱值\(q=4.3\times10^7\)J/kg）2.綜合題如圖所示為汽油機的一個沖程示意圖（活塞向下運動，進氣門關閉，排氣門關閉，火花塞有火花），請回答：（1）該沖程是______沖程（選填“吸氣”“壓縮”“做功”“排氣”）。（2）該沖程中，能量轉化情況是______。（3）若該汽油機的效率為25%，消耗1kg汽油，能做多少有用功？（汽油的熱值\(q=4.6\times10^7\)J/kg）四、拓展探究（聯系實際·思維拓展）1.實際應用問題傳統內燃機汽車的動力來自汽油機或柴油機，而新能源汽車（如電動車、氫燃料電池車）則采用不同的動力方式。請回答：（1）電動車的能量轉化路徑是：電能→______→機械能（驅動汽車前進）。（2）氫燃料電池車的能量轉化路徑是：氫氣的化學能→______→電能→機械能。（3）與傳統內燃機相比，新能源汽車的優(yōu)點有：______（寫出一條即可）。2.實驗設計問題請設計一個實驗，測量小汽油機的效率。要求寫出實驗步驟和需要測量的物理量。五、答案與解析基礎練習答案1.選擇題（1）C解析：熱機是內能轉化為機械能的機械（A錯）；熱機效率不可能達100%（存在熱量損失，B錯）；做功沖程是動力來源（C對）；壓縮沖程是機械能轉內能（D錯）。（2）B解析：壓縮、做功沖程兩氣門都關閉（吸氣沖程進氣門開，排氣沖程排氣門開）。（3）C解析：效率越高，有用功占比越大（C對）；做功快慢是功率問題（A錯）；消耗燃料多少與效率無關（B錯）；燃燒充分可提高效率，但效率高不一定充分（D錯）。2.填空題（1）壓縮；做功解析：壓縮沖程機械能轉內能，做功沖程內能轉機械能。（2）汽油和空氣的混合物；空氣解析：汽油機吸入混合物，柴油機吸入空氣（柴油壓縮末噴入）。（3）廢氣帶走熱量；機器散熱；克服摩擦解析：熱機能量損失主要途徑：廢氣（約40%）、散熱（約30%）、摩擦（約10%），效率約20%~30%。能力提升答案1.計算題（1）解：\(Q_{放}=mq=5kg\times4.6\times10^7J/kg=2.3\times10^8J\)；\(\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}\times100\%=\frac{1.5\times10^8J}{2.3\times10^8J}\times100\%\approx65.2\%\)。答：放出熱量\(2.3\times10^8J\)，效率約65.2%。（2）解：\(Q_{放}=mq=2kg\times4.3\times10^7J/kg=8.6\times10^7J\)；\(W_{有用}=\etaQ_{放}=30\%\times8.6\times10^7J=2.58\times10^7J\)。答：能做\(2.58\times10^7J\)有用功。2.綜合題（1）做功解析：活塞向下、兩氣門閉、火花塞點火，符合做功沖程特征。（2）內能轉化為機械能解析：燃料燃燒釋放內能，推動活塞運動，轉化為機械能。（3）解：\(Q_{放}=1kg\times4.6\times10^7J/kg=4.6\times10^7J\)；\(W_{有用}=25\%\times4.6\times10^7J=1.15\times10^7J\)。答：能做\(1.15\times10^7J\)有用功。拓展探究答案1.實際應用問題（1）機械能解析：電動車電機將電能轉化為機械能。（2）電能解析：氫燃料電池通過電化學反應將化學能轉化為電能。（3）零排放（或噪聲小、效率高）解析：電動車無廢氣排放，氫燃料電池車排放水，噪聲小（電機比內燃機安靜），效率高（電機效率約80%~90%，內燃機約20%~30%）。2.實驗設計問題實驗步驟：（1）用天平測燃料初始質量\(m_2\)；（2）將汽油機與發(fā)電機相連，發(fā)電機給已知電阻\(R\)供電；（3）啟動汽油機，穩(wěn)定工作一段時間，記錄時間\(t\)；（4）用電流表測電流\(I\)，電壓表測電壓\(U\)；（5）結束后測剩余燃料質量\(m_3\)。需要測量的物理量：燃料初始質量\(m_2\)、剩余質量\(m_3\)（消耗質量\(m=m_2-m_3\)）；電阻電壓\(U\)、電流\(I\)、工作時間\(t\)。效率計算：\(W_{有用}=UIt\)（電阻消耗的電能，即汽油