14.3热机
一、单选题
1．汽车已经成为我们日常生活中离不开的交通工具，如图是我们最常见的汽油机的一个冲程，请问这是哪一个冲程（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
2．如图所示，用酒精灯给试管中的水加热，水温上升，当水沸腾一段时间后，会看到试管口的橡皮塞被冲出。下列描述正确的是（ ）
A．试管中的水在升温过程中是通过做功的方式增加内能的
B．试管中的水沸腾时吸收热量，温度升高
C．水蒸气对橡皮塞做功，水蒸气的内能不变
D．水蒸气对橡皮塞做功，其能量转化与汽油机做功冲程的能量转化相同
3．如图所示，在试管里盛适量的水，用带玻璃管的胶塞塞住试管口，加热试管使水沸腾，玻璃管口冒出的“白气”推动管口处的小叶轮转动。下列说法正确的是（ ）
A．水在沸腾过程中，不断吸收热量，温度升高
B．实验过程中通过热传递使试管内水的内能增大
C．玻璃管口冒出的“白气”是水汽化形成的水蒸气
D．“白气”使小叶轮转动的过程相当于汽油机的压缩冲程
4．汽油机作为动力装置大多用在小汽车、飞机以及一些轻巧的机械上。如图所示是汽油机工作原理示意图，分析可知是四冲程汽油机的（ ）
A．做功冲程，将机械能转化为内能
B．压缩冲程，将机能转化为内能
C．做功冲程，将内能转化为机械能
D．压缩冲程，将内能转化为机械能
5．一台单缸四冲程汽油机，它的飞轮转速是800r/min，做功冲程中燃气推动活塞一次做功1500J，那么这台汽油机的功率是（ ）
A．10kW B．15kW C．20kW D．1200kW
6．如图是单缸四冲程汽油机的工作示意图，下列说法正确的是（ ）
A．甲冲程靠飞轮的惯性完成
B．这四个冲程的正确顺序是乙→丙→丁→甲
C．若该汽油机的转速为，则完成一个工作循环的时间为
D．若该汽油机的转速为，则每隔对外做功一次
7．我国建设的北斗卫星导航系统，由地球同步卫星和非同步卫星组成，目前已经投入使用，为全球用户提供服务。这些卫星是由长征系列运载火箭发射升空的。下列说法正确的是（ ）
A．地球同步卫星相对地面是运动的
B．发射运载火箭时，将机械能转化为内能
C．同步卫星在绕地球飞行的过程中，运动状态发生了变化
D．运载火箭上升过程中动能转化为重力势能
8．如图为四冲程汽油机的一个工作循环示意图，其中将内能转化为机械能的冲程是（ ）
A． B．
C． D．
9．某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），下列说法中正确的是（ ）
A．一个做功冲程中燃气对活塞做的功为135J
B．汽油机的功率为2502W
C．做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2.7×107N
D．汽油机每秒内完成30个冲程
10．关于如图所示的热学实验，叙述不正确的是（ ）
A．甲图中，两铅块底部磨平并压紧，是为了减小分子间距，增大分子作用力
B．乙图中，试管内的水沸腾后，水蒸气将软木塞推出，能量转化类似做功冲程
C．丙图中，抽去玻璃隔板后，两瓶中的气体逐渐混合，这说明空气密度较大
D．丁图中，金属管装有乙醚，迅速拉动管外的皮绳，可使橡皮塞从管口飞出
二、填空题
11．如图为单缸四冲程汽油机的 冲程，该冲程活塞移动时，汽缸内燃料混合气体的内能变 。若该汽油机转速为2400r/min，则它每分钟完成 个如图所示的冲程。
12．在四冲程内燃机中，做功冲程能对外提供动力，而其它三个冲程是靠飞轮的 来完成的；
13．如图所示是单缸四冲程汽油机的 冲程，若其飞轮转速为3000r/min，那么该汽油机每分钟对外做功 次。
14．汽油机转速为2400r/min的四冲程汽油机，每秒内完成 个冲程，对外做功 次，机械转化为内能的冲程是 冲程，汽车上的散热器用水作为冷却剂，是因为水的 较大。
15．下图为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。
排量 3.0L
输出功率 150kW
转速 6000r/min
（1）有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程长），转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数，单缸排量V= L，该发动机的做功冲程每次做功 J。
（2）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p= Pa。
16．单位质量的气体物质，在体积不变的条件下温度升高1℃所吸收的热量称为该气体的定容比热，已知氦气的定容比热为3000J/（kg ℃）。如图甲所示，质量为0.03kg的氦气被密封在圆柱形气缸内，气缸内氦气气压与外界大气压相同。用力把活塞AB固定，当氦气的温度从20℃升高到30℃时，氦气吸收的热量是 J。撤去力，氦气推动活塞做功，这一过程的能量转化形式与图乙中四冲程汽油机的其中两个工作冲程的 （选填“A”或“B”）冲程相同，能量转化为 能转化为 能，若飞轮转速为3000r/min，则此汽油机每秒钟对外做功 次。
三、简答题
17．现代生活越来越离不开热机，因此全面了解和认清热机的结构和工作过程对我们的生活至关重要，请你完成下面围绕“热机”展开的一些问题：
(1)如图所示的流程图是用来说明汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况，请将其补充完整。① ；② 。
(2)我们发现热机工作时，一般要在汽缸的外面安装一个水箱用来降低汽缸的温度，是利用水 的特性，这是采用 的方式来减小汽缸的内能的。
(3)有一种单缸汽油机在原有四冲程的基础上增加两个冲程，成为六冲程汽油机，也就是在原有四冲程汽油机完成排气冲程后向汽缸内喷水，水在汽缸内汽化成水蒸气，水蒸气膨胀对外做功，这种汽油机一个工作循环有六个冲程，做功 次，这种汽油机这样设计的目的是 。
四、作图题
18．如图甲是某汽油机的吸气冲程时的气门开闭情况和活塞的运动方向，仿照甲图在乙图中画出压缩冲程时的气门开闭和活塞和连杆的大致位置。
五、实验探究题
19．为了探究做功对物体内能的影响，小明利用注射器、数字温度传感器等器材进行了如图所示探究。
如图甲，在注射器前端筒壁上钻一个小孔，将温度传感器的探头插入注射器内，用密封胶将小孔密封，读出此时温度传感器的示数；
（1）如图乙，用橡皮帽将注射器的注射口堵住，用力向左推动活塞，传感器的示数逐渐增大，说明活塞压缩筒内气体，使气体内能 （选填“增大”、“减小”或“不变”），这是通过 的方式改变了气体的内能；
（2）当橡皮帽被喷出时，注射口喷出“白气”，温度传感器示数 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；此过程中的能量转化与汽油机的 冲程相同。
六、综合题
20．如图所示的“汉海5号”是湖北省建造的全国内河最先进、装载量最大的集装箱船，它是介于江船与海船之间的跨界船，满载时，总吨位（船体和货物的总质量），吃水（船下表面浸入水中的深度）。
（1）“汉海5号”配备两台高效电控柴油机，总功率约为，柴油机工作时将柴油燃烧产生的 能转化为 能。
（2）某集装箱质量为，长，宽，高，将其平放在水平甲板上，它对甲板的压强为多少？
（3）满载的“汉海5号”船底受到水的压强为多少？
（4）满载的“汉海5号”到达上海洋山港码头，工人卸下部分集装箱后，船体吃水深度减少了。若船体吃水与总吨位的关系如表格所示，则船体在水下的体积变化了多少立方米？
总吨位/ 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3
吃水/m 6.9 6.75 6.5 6.15 5.7 5.2 4.65
七、科普阅读题
21．阅读短文，回答问题。
汽车发动机
发动机是汽车的动力源。汽油机以汽油为燃料，使活塞在汽缸中往复运动，一个工作循环经历进气、压缩、做功和排气四个冲程，汽油机的性能和汽缸排量有关。汽缸排量指活塞一个冲程中活塞在汽缸内通过的容积，它取决于活塞的面积活塞上下运动的距离（冲程长度）。如果发动机有若干个汽缸，那么所有汽缸“工作容积”之和称为发动机排量，实际汽车往往采用多缸发动机。
如图所示发动机有4个汽缸（图中标注1、2、3、4），通过连杆把4个汽缸的活塞连在一根曲轴上。各个汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在吸气，压缩和排气冲程。
（1）汽油机工作时将燃料燃烧的内能转化为 能；
（2）若一个汽缸排量为V，燃气对活塞的平均压强为p，则一个做功冲程中燃气对活塞所做的功为 （用字母表示）；
（3）若汽车发动机以恒定功率输出，在爬坡的时候减慢车速，目的是 ；
（4）当发动机转速为3000r/min时，则发动机每个工作循环所需要的时间为s；设做功冲程燃气对活塞的平均压强是，发动机排量为，则发动机转速为n时该轿车的输出功率P与发动机排量为的关系式为。
A． B． C． D．
参考答案
1．C
2．D
3．B
4．C
5．A
6．C
7．C
8．C
9．A
10．C
11．压缩；大；1200
12．惯性
13．压缩；1500
14．80；20；压缩；比热容
15．0.75；750；106
16．900；A；内能；机械能；25
17．压缩冲程；内能转化为机械能；比热容大；热传递；2次；提高热机效率
18．
19．（1）增大；做功
（2）变小；做功
20．（1）内；机械
（2）
（3）
（4）
21．（1）机械
（2）pV
（3）增大牵引力。
（4）
