14.1 熱機(jī) 培優(yōu)第一階——基礎(chǔ)過關(guān)練1．汽油機(jī)工作的四個(gè)沖程中，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是（　　）A．吸氣沖程 B．壓縮沖程 C．做功沖程 D．排氣沖程【答案】B【解析】在汽油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)的四個(gè)沖程中，在壓縮沖程中活塞壓縮燃料的混合物做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使燃料的溫度升高、內(nèi)能增加；在做功沖程中，高溫高壓的燃料被點(diǎn)燃，燃燒形成高溫高壓的燃?xì)?，燃?xì)馀蛎涀龉Γ瑢?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故B符合題意，ACD不符合題意。故選B。2．如圖是某臺汽油機(jī)工作的四個(gè)沖程（順序已亂），請按一個(gè)工作循環(huán)的過程，將四個(gè)圖重新排序（　　）A．ABCD B．BDCA C．DACB D．DCAB【答案】C【解析】圖A中的兩個(gè)閥門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動，為壓縮沖程，是第二沖程；圖B中的一個(gè)閥門打開，活塞向上運(yùn)動，為排氣沖程，是第四沖程；圖C中的兩個(gè)閥門都關(guān)閉，活塞下運(yùn)動，為做功沖程，是第三沖程；圖D中的一個(gè)閥門打開，活塞向下運(yùn)動，為吸氣沖程，是第一沖程。故排列順序應(yīng)該為DACB。故ABD不符合題意，C符合題意。故選C。3．如圖是生活中常用的高壓鍋。當(dāng)高壓鍋內(nèi)的氣壓達(dá)到一定值時(shí)，限氣閥會被高壓蒸汽頂起。這一過程高壓鍋內(nèi)氣體內(nèi)能會發(fā)生變化，下列說法正確的是（　　）A．限氣閥被頂起的過程與汽油機(jī)的做功沖程發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化相同B．高壓鍋噴嘴處的“白氣”是水蒸氣汽化形成的C．用明火加熱高壓鍋，是通過做功改變內(nèi)能D．高壓鍋是利用大氣壓來工作的【答案】A【解析】A．限氣閥會被高壓蒸汽頂起，鍋內(nèi)氣體膨脹對外做功，氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為瓶塞的機(jī)械能，這一過程與汽油機(jī)的做功沖程發(fā)生的能量轉(zhuǎn)化相同，故A正確；B．高壓鍋噴嘴處的“白氣”是高溫水蒸氣遇到外部較冷的空氣液化而成的小水滴，故B錯(cuò)誤；C．用明火加熱高壓鍋，鍋內(nèi)食物吸收熱量、溫度升高，是通過熱傳遞的方式改變物體的內(nèi)能，故C錯(cuò)誤；D．高壓鍋可以增大鍋內(nèi)液面上方氣體的壓強(qiáng)，使鍋內(nèi)液體的沸點(diǎn)升高，但高壓鍋不是利用大氣壓工作的，故D錯(cuò)誤。故選A。4．2021年10月16日，搭載神舟13號載人飛船的長征二號F遙十三運(yùn)載火箭，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心按照預(yù)定時(shí)間精準(zhǔn)點(diǎn)火發(fā)射，下列說法正確的是（　?。?/span>A．火箭發(fā)射時(shí)燃?xì)馊紵a(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為火箭的機(jī)械能，是利用內(nèi)能做功B．火箭加速升空過程中，火箭的重力勢能減小C．火箭加速上升過程中只受重力作用D．神舟十三號飛船發(fā)射升空，若實(shí)施變軌后做勻速圓周運(yùn)動，它的運(yùn)動狀態(tài)不會發(fā)生改變【答案】A【解析】A．火箭屬于熱機(jī)，所以火箭發(fā)射時(shí)，燃?xì)馊紵a(chǎn)生的內(nèi)能通過對外做功轉(zhuǎn)化為火箭的機(jī)械能，是利用內(nèi)能做功，故A正確；B．火箭加速升空過程中，高度增加火箭的重力勢能增加，故B錯(cuò)誤；C．火箭加速上升過程中受重力作用，還有阻力，燃?xì)獾耐屏?，?/span>C錯(cuò)誤；D．神舟十三號飛船發(fā)射升空，若實(shí)施變軌后做勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)動方向變化，它的運(yùn)動狀態(tài)會發(fā)生改變，故D錯(cuò)誤。故選A。5．四沖程汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)是由______、______、______、______組成，其中對外做功______次。【答案】     吸氣沖程     壓縮沖程     做功沖程     排氣沖程     1【解析】[1][2][3][4]汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)有四個(gè)沖程，即吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程、排氣沖程。吸氣沖程時(shí)，進(jìn)氣閥打開，活塞向下運(yùn)動，燃油和空氣的混合物進(jìn)入氣缸，當(dāng)活塞運(yùn)動至最低時(shí)，進(jìn)氣閥關(guān)閉；壓縮沖程時(shí)，進(jìn)氣閥與排氣閥都關(guān)閉著，活塞向上運(yùn)動，燃油和空氣的混合氣體被壓縮，當(dāng)活塞運(yùn)動至最頂部時(shí)，壓縮沖程結(jié)束，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程時(shí)，火花點(diǎn)燃混和氣體，燃燒的氣體急劇膨脹，推動活塞下行，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；排氣沖程時(shí)，排氣閥打開，活塞向上運(yùn)動，將燃燒后的廢氣排出，當(dāng)活塞運(yùn)動至最頂部時(shí)，排氣閥關(guān)閉。[5]四沖程汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)是由4個(gè)沖程組成，只有做功沖程對外做功一次，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，其余三個(gè)沖程都是靠飛輪慣性完成。6．用冷水冷卻發(fā)動機(jī)，是利用水的比熱容較__________（選填“大”或“小”）的特性。四沖程汽油機(jī)的工作過程中__________沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能（選填“壓縮”或“做功”）。【答案】     大     做功【解析】[1]用冷水冷卻發(fā)動機(jī)，是利用水的比熱容較大，相同質(zhì)量的水和其它物質(zhì)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(jī)的工作過程中，在做功沖程，高溫高壓的燃?xì)怏w積膨脹，對活塞做功，將燃?xì)獾膬?nèi)能轉(zhuǎn)化為活塞的機(jī)械能。7．汽油機(jī)在吸氣沖程中，吸入的氣體是______。在內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程中，只有做功沖程對外做，其他三個(gè)沖程靠飛輪的______來完成；為了降低氣缸的溫度，氣缸外有一個(gè)水箱包圍著，用水來包圍氣缸是因?yàn)樗?/span>______。【答案】     空氣和汽油的混合物     慣性     比熱容大【解析】[1]汽油機(jī)在吸氣沖程中吸入的是汽油和空氣的燃料混合物。[2]在做功沖程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，使活塞向下運(yùn)動，通過連桿使曲軸轉(zhuǎn)動，而曲軸和外面的飛輪相連，從而使飛輪轉(zhuǎn)動起來。雖然其他三個(gè)沖程沒有對外做功，但飛輪具有慣性，不會馬上停下來，會繼續(xù)轉(zhuǎn)動下去，等到下一個(gè)循環(huán)的做功沖程繼續(xù)對外做功。[3]汽缸外有一個(gè)水箱體，使汽缸被水包圍著，是利用水的比熱容大，散熱效果好。8．如圖所示是汽油機(jī)的___________沖程，在此沖程中汽缸內(nèi)氣體的內(nèi)能___________（選填“增大”“不變”或“減小”）。【答案】     做功     減小【解析】[1][2]由圖可知，進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動，是做功沖程。在做功沖程中，氣缸內(nèi)氣體的體積增大，溫度降低，內(nèi)能減小，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。9．如圖所示為四沖程汽油機(jī)的_________沖程，在該沖程中，氣缸內(nèi)氣體的內(nèi)能_________；汽油機(jī)以水為冷卻劑，是因?yàn)樗哂休^大的_________（選填“熱值”、“密度”或“比熱容”）。【答案】     壓縮     增大     比熱容【解析】[1][2]由圖可知，氣門都關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動，故可以判斷這個(gè)沖程是壓縮沖程，此沖程活塞對氣缸內(nèi)的氣體做功，將活塞機(jī)械能轉(zhuǎn)化為氣體的內(nèi)能，氣缸內(nèi)氣體的內(nèi)能增大。[3]選擇用水作為冷卻劑，因?yàn)樗谋葻崛菹鄬^大，質(zhì)量相同的水和其他物質(zhì)，升高相同的溫度，水可以吸收更多的熱量。10．如圖所示，在試管里裝入一些水，用軟木塞塞住試管口，將試管放在酒精燈上加熱使水沸騰，水蒸氣會把軟木塞沖開，在這一過程中，水蒸氣膨脹對軟木塞____________，水蒸氣的一部分____________能轉(zhuǎn)化為軟木塞的____________能，利用這一原理，可以制成熱機(jī)。【答案】     做功     內(nèi)     機(jī)械能【解析】[1]用酒精燈給試管中的水加熱產(chǎn)生大量的水蒸氣，這些高溫的水蒸氣對塞子做功，將塞子沖出。[2][3]水蒸氣膨脹對軟木塞做功時(shí)，水蒸氣的內(nèi)能減小，溫度降低，塞子由靜止變?yōu)檫\(yùn)動，其機(jī)械能增大，故是水蒸氣的一部分內(nèi)能轉(zhuǎn)化為軟木塞的機(jī)械能，熱機(jī)的做功沖程原理與其一致。 培優(yōu)第二階——拓展培優(yōu)練11．汽油機(jī)的四個(gè)沖程中，哪個(gè)沖程存在著化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程（　?。?/span>A． B． C． D．【答案】C【解析】A．進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動，是吸氣沖程，沒有能量轉(zhuǎn)化，故A不符合題意；B．兩氣門關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動，是壓縮沖程，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B不符合題意；C．兩氣門關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動，是做功沖程，此沖程燃料燃燒時(shí)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，然后對外做功時(shí)內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故C符合題意；D．進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運(yùn)動，是排氣沖程，沒有能量轉(zhuǎn)化，故D不符合題意。故選C。12．關(guān)于熱機(jī)，下列說法正確的是（　?。?/span>A．汽油吸氣沖程吸入氣缸的是汽油B．汽油機(jī)的做功沖程是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．汽油機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)動兩圈做功一次完成四個(gè)沖程D．汽油機(jī)工作時(shí)，對環(huán)境沒有污染【答案】C【解析】A．汽油機(jī)吸氣沖程吸進(jìn)的是汽油和空氣的燃料混合物，故A錯(cuò)誤；B．汽油機(jī)的做功沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故B錯(cuò)誤；C．汽油機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)動兩圈完成一個(gè)工作循環(huán)，包括四個(gè)沖程，只有做功沖程對外做功一次，故C正確；D．汽油機(jī)排放出的尾氣中含有SO2，污染環(huán)境還會形成酸雨，故D錯(cuò)誤。故選C。13．如圖所示的輪船，動力是由柴油機(jī)提供的，下列說法正確的是（　?。?/span>A．柴油機(jī)利用水做冷卻液是因?yàn)樗舭l(fā)吸熱 B．柴油機(jī)做功沖程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C．柴油機(jī)是利用內(nèi)能做功的機(jī)器 D．柴油機(jī)效率高，是因?yàn)椴裼偷臒嶂荡?/span>【答案】BC【解析】A．柴油機(jī)利用水做冷卻液是因?yàn)樗葻崛葺^大，改變相同的溫度，相同質(zhì)量的水比其他液體吸收的熱量更多，故A錯(cuò)誤；B．柴油機(jī)做功沖程中，高溫高壓燃?xì)馔苿踊钊龉Γ瑢?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故B正確；C．柴油機(jī)工作時(shí)，利用燃料燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能，推動活塞做功，是利用內(nèi)能做功的機(jī)器，故C正確；D．柴油的熱值與柴油機(jī)效率高低無關(guān)，故D錯(cuò)誤。故選BC。14．油電混合動力汽車是指同時(shí)裝備兩種動力源﹣﹣熱動力源（傳統(tǒng)的汽油機(jī)或者柴油機(jī)）與電動力源（電池與電動機(jī)）的汽車?；旌蟿恿ζ嚨陌l(fā)動機(jī)要使用燃油，在起步、加速時(shí)，由于有電動機(jī)的輔助，所以可以降低油耗。以下說法不正確的是（　?。?/span>A．汽油機(jī)和柴油機(jī)都屬于內(nèi)燃機(jī)B．當(dāng)油電混合動力汽車的電動機(jī)工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能C．汽油機(jī)的做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能D．上述汽油機(jī)的工作原理示意圖中③為壓縮沖程【答案】D【解析】A．柴油機(jī)和汽油機(jī)的燃料都在氣缸內(nèi)燃燒，都屬于內(nèi)燃機(jī)，故A正確，不符合題意；B．當(dāng)油電混合動力汽車的電動機(jī)工作時(shí)，消耗電池的電能，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故B正確，不符合題意；C．汽油機(jī)的做功沖程，高溫高壓的燃?xì)馔苿踊钊龉Γ瑢?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故C正確，不符合題意；D．汽油機(jī)的工作原理示意圖中③氣門都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動，所以是汽油機(jī)的做功沖程，故D錯(cuò)誤，符合題意。故選D。15．如圖所示為汽油機(jī)的四個(gè)沖程的示意圖，按一個(gè)工作循環(huán)的順序排序?yàn)?/span>___________ ，若某汽油機(jī)飛輪轉(zhuǎn)速為1200r/min，則每秒鐘該汽油機(jī)對外做功___________次，其中圖C中的能量轉(zhuǎn)化與圖所示的實(shí)驗(yàn)中能量轉(zhuǎn)化相同的是___________。A． B．C． D．【答案】     DACB     10     乙【解析】[1]汽油機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)的四個(gè)沖程分別為：吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程，由圖中可知，圖A中進(jìn)氣門和排氣門均關(guān)閉，活塞向上運(yùn)動，故是壓縮沖程；圖B中進(jìn)氣門關(guān)閉，排氣門打開，活塞向上運(yùn)動，是排氣沖程；圖C中進(jìn)氣門和排氣門均關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動，是做功沖程；圖D中進(jìn)氣門打開，排氣門關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動，是吸氣沖程，故按一個(gè)工作循環(huán)的順序排序?yàn)?/span>DACB。[2]由題意可知，汽油機(jī)飛輪轉(zhuǎn)速為1200r/min，即20r/s，汽油機(jī)的一個(gè)工作工程中，飛輪轉(zhuǎn)動兩次，對外做功一次，故每秒鐘該汽油機(jī)對外做功10次。[3]圖C為做功沖程，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，圖甲中活塞向下運(yùn)動，壓縮筒內(nèi)氣體做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，圖乙中試管內(nèi)的氣體受熱膨脹，推動塞子做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故圖C中的能量轉(zhuǎn)化與圖乙所示的實(shí)驗(yàn)中能量轉(zhuǎn)化相同。16．一臺單缸四沖程汽油機(jī)，如圖所示為___________沖程，此沖程的能量轉(zhuǎn)化是___________。若飛輪轉(zhuǎn)速為3600r/min，該汽油機(jī)活塞1s對外做功___________次。【答案】     做功     內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能     30【解析】[1] [2]如圖，進(jìn)氣門、排氣門都關(guān)閉，活塞下移，是做功沖程；該沖程中，燃?xì)馔苿踊钊龉?，是?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程。[3]若飛輪轉(zhuǎn)速為3600r/min=60r/s，也就是1s飛輪轉(zhuǎn)動60r，飛輪轉(zhuǎn)動60r，則完成30個(gè)工作循環(huán)，燃?xì)鈱ν庾龉?/span>30次。17．如圖，將少許易燃硝化棉放入透明有機(jī)玻璃筒內(nèi)，用活塞將筒口密封住，然后將活塞迅速壓下，當(dāng)活塞壓至接近底部時(shí)，發(fā)現(xiàn)硝化棉起火燃燒。（1）實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)______現(xiàn)象可知筒內(nèi)空氣的內(nèi)能增加了。當(dāng)活塞壓下時(shí)，筒內(nèi)空氣分子間的斥力______（選填“增大”或“減小”）（2）該實(shí)驗(yàn)證明：用______的方式能改變物體的內(nèi)能。從能的轉(zhuǎn)化角度分析，上述過程類似于四沖程內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)的______沖程。【答案】     硝化棉起火燃燒     增大     做功     壓縮【解析】（1）[1]將活塞迅速壓下，當(dāng)活塞壓至接近底部時(shí)，發(fā)現(xiàn)硝化棉起火燃燒；硝化棉起火燃燒，說明筒內(nèi)空氣溫度升高了、內(nèi)能增大了。[2]當(dāng)活塞壓下時(shí)，空氣分子間的距離減小，同時(shí)我們感覺到越往下壓縮越費(fèi)力，這是由于筒內(nèi)空氣分子間斥力增大的緣故。（2）[3]在下壓活塞時(shí)，活塞壓縮筒內(nèi)空氣做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，筒內(nèi)空氣的內(nèi)能增大，說明用做功的方式能改變物體的內(nèi)能。[4]內(nèi)燃機(jī)在壓縮沖程中活塞向上運(yùn)動，壓縮氣體對氣體做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；它們的能量轉(zhuǎn)化情況相同，即上述過程類似于四沖程內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)的壓縮沖程。
 

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第1節(jié) 熱機(jī)

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