1、1内能及其利用模块-热机训练一、单选题1.四冲程汽油机正常工作时，把机械能转化为内能的冲程是（ ） A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程D. 排气冲程2.如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，其中将内能转化为机械能的冲程是（ ） A. B. C. D. 3.图为四冲程汽油机工作过程中某一冲程的示意图，它表示的是（ ）A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程D. 排气冲程4.（2017潍坊）如图是四冲程汽油机的剖面图，它是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程不断循环来保证连续工作的其中内能转化为机械能的是（ ） A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程D. 排气冲程5.生活中常见
2、的汽车和摩托车大多是采用四冲程汽油机来工作的四冲程汽油机在一个工作循环中，下列说法不正确的是（ ） 2A. 对外做功一次 B. 有两次能量转化 C. 曲轴转动两周 D. 压缩冲程把内能转化为机械能6.在图所示的内燃机工作的一个循环中，其四个冲程的顺序应当是：（ ）A. 甲、乙、丙、丁 B. 乙、甲、丁、丙 C. 乙、丁、甲、丙D. 甲、乙、丁、丙7.关于热机，下列说法错误的是（） A. 热机性能好坏的重要标志之一是热机效率B. 在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率C. 柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大D. 在压缩冲程中内燃机将机械能转化为内能8.图所
3、示为四冲程汽油机的一个冲程，下列说法正确的是（）A. 这是压缩冲程，机械能转化为内能 B. 这是压缩冲程，内能转化为机械能C. 这是做功冲程，机械能转化为内能 D. 这是做功冲程，内能转化为机械能9.如图为四冲程汽油机工作过程中某一冲程的示意图，它表示的是（ ）A. 做功冲程 B. 压缩冲程 C. 吸气冲程D. 排气冲程10.内燃机的一个工作循环中，机械能转化为内能的冲程是（ ） A. 吸气冲程 B. 压缩冲程 C. 做功冲程D. 排气冲程二、填空题11.汽油机一个工作循环由_ 个冲程组成，其中_ 冲程把机械能转化为内能 312.如图所示，工作中的四冲程汽油机正处于_冲程，该冲程将机械能转化为
4、_能，若该汽油机每秒完成 40 个冲程，则每秒它对外做功_次、飞轮转过_圈.13.如图，是汽油机模型，正在进行的是_冲程，该冲程将_能转化为_能。14.如图所示是热机的_冲程;一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为 1200r/min，该汽油机每秒钟完成做功_次，共完成_个冲程.15.一个单杠四冲程汽油机的飞轮转速为 1800r/min，它在 1s 的时间完成了_个冲程，做了_次功。 16.在汽油机的四个冲程中，机械能转化为内能的是_冲程如图所示汽油机正在进行的是_冲程 三、解答题17.如图所示，图甲为四冲程内燃机吸气冲程的示意图，图中画出了吸气冲程中活塞与曲轴的位置和进气门、排气门的开闭情况请在图
5、乙中，画出压缩冲程中活塞运动的方向（用“”或“”表示）和进4气门、排气门的开闭情况四、实验探究题18.随着人们生活水平的不断提高，各种小汽车已经走进我们的家庭小汽车的一些设计和使用过程中的许多现象与物理知识有关，请你用学过的物理知识解答下面的问题：（1）普通的小汽车用的是汽油机，图甲所示的是_冲程，这个冲程中燃料通过燃烧将_能转化为燃气的_能为了不让汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，这是通过_的方式减少汽缸内能，用水来冷却汽缸是因为水的_较大 （2）太阳能汽车利用太阳能来驱动，真正实现了零排放，有效地减少了对环境的污染某太阳能汽车如图乙，质量为 45
6、0kg，顶部安装了太阳能电池板若汽车上的太阳能电池板的有效面积为 6m2 ， 它正对太阳时太阳光照射到地面时单位面积上的辐射功率为 1.2103J/(m2s)，电池的输出功率为 2.1kW，则将太阳能转化为电能的效率为_，如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为 80%，当汽车在水平面上匀速行驶时，受到的牵引力为 80N，则汽车的行驶速度为_ m/s （3）太阳能汽车采用四轮鼓式制动，有效地减少了制动距离太阳能汽车在制动过程中动能在不断的_（增大/减少/不变）通过测量获得汽车以不同速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离），数据如下表所示：请在图中描点作出 s- v
7、2图象_，写出 s 和 v 的定量关系式 s=_，当轿车速度为 8m/s 时对应的制动距离是_m 五、综合题519. 火 箭中国科学技术馆新馆，中国古代传统技术展厅，陈列着反映中华民族灿烂文明成就的珍品，介绍四大发明及天文、陶瓷、建筑、青铜、冶铸、纺织、刺绣、中医中药、机械、手工艺等学科内容。并陈列有古代的火箭、战船，天文学的浑仪、简仪，设计精巧的水磨、水车、指南针等。中国人首先发明火箭这样一个事实已经被世界所公认。宋朝的时候出现了很多烟花爆竹，这些爆竹也是喷气式的原始火箭。明朝时期的毛元仪在他的著作里面就记载了 30 多种火箭的基本原理和结构，其中有飞火飞天、火龙出水等。中国是从明朝开始发射
8、火箭的，大明史嘉靖年间，万户进行最早的火箭升空试验（如图 1 所示），成为现代载人飞行先驱，现在月球和火星均有以其名字命名的环形山现代火箭的飞行原理与万户的飞行试验原理基本相同。现代火箭大多是利用喷气发动机升空的，喷气发动机将推进剂贮箱或运载工具内的反应物（推进剂）燃烧后变成高速气流，高速气流对火箭产生巨大的反作用力使火箭加速升空。最常见的火箭燃烧的是固体或液体的化学推进剂。推进剂燃烧产生热气，通过喷口向火箭后部喷出高速气流。火箭自带燃料和氧化剂，而其他喷气发动机仅须携带燃料，燃料燃烧所须的氧取自空气中。所以，火箭可以在地球大气层以外使用，而其他喷气发动机不能。人类要在太空中走的更远，就需要不
9、断提高火箭运行速度增大推力，科学家们为此做了大量的研究和反复的实验提高火箭运行速度和增大推力的主要措施包括：减小火箭质量（例如三级火箭升空过程，燃料燃尽后逐级脱落，以减小火箭的质量）、增大喷出气流的速度、改善推进剂等。火箭远离地球后，质量和重力影响不断下降，火箭速度也因此越来越快。从 1970 年 4 月，长征一号火箭成功发射东方红 1 号卫星开始到现在，我国火箭研究与应用处于世界领先水平，火箭的稳定性和运载能力等各项性能都大大提高。（1）火箭发射升空是将燃料燃烧时释放的内能转化为火箭的_ 能； （2）万户成功加速升空过程中，万户与他的座椅是_ 的（选填“运动”或“静止”）； （3）某科技活动
10、小组利用可乐瓶等材料制作的水火箭如图 2 所示，小组同学为了探究影响水火箭飞行高度的众多因素，做了多项探究实验，其中包括：探究改变胶塞与可乐瓶的松紧程度对水火箭飞行高度的影响。请你简要写出与他们目的相同的探究实验：_。 620.发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质若某台以 93 号汽油为燃料的汽车，其发动机的相关数据如下表所示表中空燃比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 1.8L 汽油的热值 4.6107J/kg发动机最大功率 82.8kW 空燃比 12：1（1）汽车内燃机一
11、个工作循环包括四个冲程，一个汽缸正常工作四个冲程的顺序是_ （对甲、乙、丙、丁重新排序），其中内能转化为机械能的冲程是图_ （2）汽车以 120km/h 的速度匀速运动时发动机的输出功率最大，此时汽车 1min 内做的有用功是多少？ （3）汽车完成一个工作循环时，燃料完全燃烧放出的热量是多少？ （4）当汽车以 120km/h 的速度匀速行驶时，发动机的效率是多大？ 7答案解析部分一、单选题1.【答案】B 【解析】【解答】解：四冲程汽油机正常工作时，把机械能转化为内能的冲程是压缩冲程故选 B【分析】汽油机的四个冲程中只有两个冲程伴随有能量的转化（1）压缩冲程中活塞向上运动，汽油和空气的混合物被压
12、缩，内能增大，温度升高，活塞运动的动能转化为混合气体的内能；（2）做功冲程中，火花塞冒出电火花，将混合气体点燃，混合气体剧烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞运动，燃气的内能转化为活塞运动的动能2.【答案】D 【解析】【解答】将内能转化为机械能的冲程是做功冲程，此冲程中两气门闭合，活塞向下运动，对外做功.故答案为：D.【分析】此题考查了四冲程汽油机的工作循环过程，辨别冲程是解答此题的关键.3.【答案】B 【解析】【解答】汽油机的四个冲程是吸气、压缩、做功和排气冲程：吸气冲程进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动；压缩冲程两个气门都关闭，活塞向上运动；做功冲程两个气门都关闭，活塞向下运动；排气冲程
13、排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动。由图知，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，因此是压缩冲程，B 符合题意.故答案为：B.【分析】根据气门关闭，活塞上行，判断图中的是压缩冲程.4.【答案】C 【解析】【解答】解： 在压缩冲程末，火花塞冒出电火花，将混合气体点燃，混合气体剧烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，对外做功，在这个过程中，燃气推动活塞做功，燃气的内能减少，温度降低，燃气的内能转化为活塞的机械能；所以，内能转化为机械能的是做功冲程故选 C【分析】汽油机的四个冲程中只有两个冲程伴随有能量的转化压缩冲程中活塞向上运动，汽油和空气的混合物被压缩，内能增大，温度升高，活塞运动的动能
14、转化为混合气体的内能；做功冲程中，火花塞冒出电火花，将混合气体点燃，混合气体剧烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞运动，燃气的内能转化为活塞运动的动能5.【答案】D 【解析】【解答】四冲程汽油机在一个工作循环中：完成四个冲程，吸气、压缩、做功和排气冲程，只有做功冲程对外做功；压缩冲程中，机械能转化为内能，做功冲程中，内能转化为机械能；曲轴转动两周.故答案为：D.8【分析】在四冲程内燃机曲轴转一圈，完成 2 个冲程，1 个工作循环中曲轴转动两周、包括 4 个冲程并对外做功 1 次.压缩冲程中机械能转化为内能；做功冲程中内能转化为机械能.6.【答案】B 【解析】【解答】内燃机的四个冲程依次为吸气、
15、压缩、做功和排气；根据四个冲程中气门与活塞运动方向的特点可知甲是压缩冲程、乙是吸气冲程、丙是排气冲程、丁是做功冲程，故四个冲程的顺序应当是：乙、甲、丁、丙，B 符合题意.故答案为：B.【分析】根据四冲程内燃机的各个冲程的进、排气门的打开、关闭情况和活塞的运动情况分析解答.7.【答案】C 【解析】 【 解答 】 解：A、热机效率是热机性能好坏的重要标志之一，A 正确；B、在四冲程内燃机中，废气带走的热量最多，减少废气带走的大量热量可以大大提高热机的效率，B 正确；C、柴油机的效率比汽油机的效率高，是因为柴油机损失的能量较少，并不是因为柴油的热值大，是因为其用来做有用功的能量大于燃料完全燃烧放出的
16、热量；C 错误D、在压缩冲程中内燃机将机械能转化为内能，燃料混合物的温度升高，内能增大，D 正确故选 C【 分析 】 解决此题要正确理解热机效率的概念及其物理意义，以及热机效率低的原因掌握内燃机的四冲程中能量转化情况柴油机的效率比汽油机的效率高，说明能量损失少8.【答案】C 【解析】 【 分析 】 解决此题要结合内燃机的做功冲程特点和原理进行分析解答，知道做功冲程和压缩冲程中的能量转化 【解答】图中的气门关闭，活塞下行，因此这是做功冲程；在做功冲程中，将内能转化为机械能故ABD 错误，C 正确故选 C9.【答案】A 【解析】【解答】解：由图知，进气门和排气门都关闭，活塞向下运动，因此是做功冲程
17、故选 A【分析】汽油机的四个冲程是吸气、压缩、做功和排气冲程：吸气冲程进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动；压缩冲程两个气门都关闭，活塞向上运动；做功冲程两个气门都关闭，活塞向下运动；排气冲程排气门打开，进气门关闭，活塞向上运动10.【答案】B 【解析】【解答】在四冲程汽油机的一个工作循环中，压缩冲程中机械能转化成内能，做功冲程中内能转化成机械能故答案为：B【分析】四冲程内燃机包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程；其中有两个冲程存在能量转化：压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能.二、填空题911.【答案】四；压缩 【解析】【解答】解：汽油机的一个工作循环包括：吸气、压缩、做功、
18、排气四个冲程压缩冲程活塞向上运动，压缩燃料混合物对其做功，所以将机械能转化为内能故答案为：四；压缩【分析】要解决此题需要掌握内燃机的四个冲程：吸气、压缩、做功、排气冲程同时要了解各个冲程的能量转化情况 12.【答案】压缩；内；10；20 【解析】【解答】解：由图可知，进气门、排气门关闭，活塞向上运动，所以汽油机正处于压缩冲程，该冲程将机械能转化为内能.若该汽油机每秒完成 40 个冲程，即 10 个工作循环，每个工作循环做一次功、飞轮转 2 圈，则每秒它对外做功 10 次，飞轮转过 20 圈.故答案为：压缩；内；10；20【分析】（1）由进气门和排气门的关闭和打开情况、活塞的上行和下行情况来判断
19、是哪个冲程；压缩冲程是机械能转化为内能，做功冲程是内能转化为机械能（2）热机的一个工作循环，有 4 个冲程，燃气对外做功 1 次，活塞往返 2 次，飞轮转动 2 周.13.【答案】压缩；机械；内 【解析】【解答】由图可知：进气门、排气门关闭，活塞向上运动，所以正在进行的是压缩冲程，该冲程将机械能转化为内能。故答案为：压缩；机械；内【分析】汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，各冲程的特点不同，因此根据气门的状态和活塞的运行方向确定冲程.14.【答案】排气；10；40 【解析】【解答】由图示可知，进气门闭合，排气门打开，所以是排气冲程；四冲程汽油机的飞轮转速为 1200r/
20、min，则每秒钟转 20 转，2 转做功一次，所以每秒钟完成做功 10 次，做一次功完成 4 个冲程，所以共完成 40 个冲程.故答案为：排气；10；40.【分析】内燃机可分为汽油机和柴油机，它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程。一个工作循环中对外做功 1 次，活塞往复 2 次，曲轴转 2 周.15.【答案】60；15 【解析】【解答】解答：四冲程热机经过 2 个冲程，飞轮转一周；已知飞轮转速为 1800r/min30r/s，因为一个工作循环活塞往复 2 次，曲轴转动 2 周，完成 4 个冲程，做功 1 次，所以该热机 1s 内完成 15个工作循环，完成 60 个冲程，对外做功 1
21、5 次。故答案为：60；15.【分析】内燃机可分为汽油机和柴油机，它们一个工作循环由吸气、压缩、做功和排气四个冲程。一个工作循环中对外做功 1 次，活塞往复 2 次，曲轴转 2 周.16.【答案】压缩；做功 【解析】【解答】解：在内燃机的压缩冲程中，活塞压缩气体做功，使气体的内能增大，温度升高，机械能转化为内能； 根据图示可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，气缸容积增大，因此是做功冲程故答案为：压缩；做功10【分析】内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，将机械能转化为内能的是压缩冲程，将内能转化为机械能的是做功冲程；压缩冲程和做功冲程都是通过做功的方式改变内能的
22、三、解答题17.【答案】解：在内燃机的压缩冲程中，两个气门都关闭，活塞向上运动；如下图所示：【解析】【分析】四冲程内燃机一个工作循环包括吸气、压缩、做功、排气四个冲程，压缩冲程，两个气门都关闭，活塞向上运动四、实验探究题18.【答案】（1）做功；化学；内；热传递；比热容（2）29.2%；21（3）减少； ； ；8 【解析】【解答】 (1)内燃机的一个工作循环有四个冲程，即吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，在做功冲程中，活塞由上向下气缸内的高压高温物质，即对活塞做功，使得内能转化为机械能；同时为了避免汽油机在工作时温度升得太高，在设计制造时，汽缸外有一个水套，让汽缸被水包围着，即通过水吸收
23、热量而使得气缸温度降低，这是通过热传递的方式改变内能的；在这里我们之所以选择用水作为冷却剂，源于水的比热容最大，即相同质量的水和其他的液体相比较时，若都是升高 1时，水能吸收的热量最多，故用水冷却效果最好；(2)电池的输出功率：P 电池 =2100W；太阳光照射的辐射功率为；P 太阳 =1.2103W/m26m2=7.2103W；太阳能转化为电能的效率： 因为电能最终转化为机械能的效率为 80%，所以 P 机械 =P 电池 =2100W80%=1680W；由公式 P=Fv 得： (3)太阳能汽车在制动过程中质量不变，速度变小，动能变小；根据表中的数据，在坐标图中先画点，再描线，注意横坐标准速度
24、的平方，纵坐标为距离如图所示：11根据表中数据和图象反映的规律可知， ；当轿车速度为 8m/s 时对应的制动距离约是 8m故答案为：(1) 做功；化学；内；热传递；比热容 (2) 29.2%；21 (3)减少 ；图略； ； 8【分析】 (1)理解内燃机的四个冲程中，压缩冲程将机械能转化为内能；做功冲程将内能转化为机械能；(2)本题考查了学生对汽车效率的理解，再根据公式 P=Fv 计算出速度； (3)根据表格中的数据画出图像，找出当牵引力为 80N，对应的汽车行驶速度.五、综合题19.【答案】（1）机械（2）静止（3）水火箭的水平飞行距离与装水量是否有关 【解析】【解答】解：（1）火箭喷气式发动
25、机靠燃烧燃料获得内能，将燃料燃烧的内能转化为火箭运动的机械能；（2）万户相对于固定座椅之间的位置没发生变化，所以万户相对于座椅是静止的；（3）实验时，是在容积为 2000ml 的可乐瓶内装上不同体积的水，每次发射的角度均为 20，这样控制不变的因素有：可乐瓶的容积、发射的角度；改变的因素是可乐瓶内装的水的体积；所以实验探究的是：水火箭的水平飞行距离与装水量是否有关？故答案为：（1）机械；（2）静止；（3）水火箭的水平飞行距离与装水量是否有关。【分析】（1）火箭升空是要燃烧燃料的，燃烧燃料的过程是将化学能转化为内能的过程；喷气式发动机是热机的一种，是将内能转化为机械能的装置；（2）研究对象的运动
26、情况是怎样的，就看它与参照物的相对位置是否变化；（3）从火箭的水平飞行距离的不同，结合控制变量法分析，知道影响水火箭的水平飞行距离的因素是什么，从而能了解这个实验方案的研究的问题。20.【答案】（1）乙甲丁丙；丁（2）汽车以 120km/h 速度匀速运动时，1min 中内做的有用功：W 有用 =Pt=82.8103W60s=4.968106J；（3）1min 内汽油燃烧释放的热量：Q 放 =mq=Vq=1.3kg/m 3 4.6107J/kg=8.28103J；12（4）发动机的效率：= 100%=25% 【解析】【解答】解：（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【分析】（1）内燃机的四个冲程：吸气、压缩、做功、排气冲程，同时需要掌握内燃机四冲程的特点；（2）已知发动机的最大功率，直接根据 W=Pt 即可求出汽车 1min 内做的有用功；（3）根据 m=v 算出燃气的质量，然后根据空燃比算出汽油的质量，再利用放热公式求出燃料放出的热量；（4）发动机的效率是有用功跟汽油燃烧释放热量的比值
