教科版九年级物理上册全册同步练习(含解析共66套)

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教科版九年级物理上册全册同步练习(含解析共66套)

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文 章来源 莲
山 课 件 w w w.
5Y k J. c oM

热机的原理及其分类
初中物理 热机的原理及其分类

 
【考点精讲】
1. 内能的应用表现为两个方面,一是加热物体,二是对物体做功。利用内能做功的过程,是内能转化为其它形式能的过程。热机就是通过燃料燃烧获得内能并转化为机械能的机器。现代的交通工具要使用热机,现代的火电站和热电站也要靠热机把内能转化为机械能,然后再带动发电机发电。
2. 蒸汽机是最早的热机,1769年瓦特改进了蒸汽机,发明了冷凝器、蒸汽汽缸等部件,设计了将活塞直线运动转化成飞轮的动力机器。
3. 形形色色的热机:蒸汽轮机、内燃机、喷气发动机、火箭发动机等等。

【典例精析】
例题1  下列例子中利用内能做功的是(    )
A. 点燃的爆竹腾空而起     
B. 用摩擦的方法使物体温度升高
C. 冬天在室外跑步或跺脚使脚的温度升高 
D. 冬天时,房间内用暖气取暖
思路导航:点燃的爆竹腾空而起,爆竹内气体对外做功,内能转化为机械能,内能减小,A项正确;用摩擦的方法使物体温度升高、冬天在室外跑步或跺脚使脚的温度升高都是利用做功的方法使物体的内能增大,不属于内能的利用,B、C两项错误;冬天时,房间内用暖气取暖是利用内能来加热物体,故D错误。
答案:A

例题2  我国“长征”系列火箭成功地把多颗卫星发射到预定的轨道,火箭点火后,高温高压燃气迅速膨胀向外喷出,燃气的温度下降,火箭则获得推力高速上升,并达到一定速度,在这个过程中,下列哪一说法是正确的(   )
A. 燃气的一部分内能转化为箭身的机械能 
B. 燃气的全部内能转化为箭身的机械能
C. 燃气的一部分机械能转化为内能   
D. 燃气的全部机械能转化为内能
思路导航:火箭是热机的一种,它的工作原理就是将内能转化为机械能。但燃气的内能除了转化为内能外,还有一部分直接向外散热,一部分克服火箭与大气的摩擦做功,所以燃气的一部分内能转化为箭身的机械能,选A。
答案:A

【总结提升】
火箭发动机
①火箭本身就是一部热机,工作时燃料的化学能转化为火箭的机械能。
②火箭的工作过程:燃料和氧化剂在燃烧室内混合、燃烧,产生高温燃气,燃气通过喷管向后高速喷出,对火箭产生推力,把火箭发射出去。
③火箭的特点,由于其自身不仅带有燃料,而且带有氧化剂,所以能在空气极其稀薄的高空和没有氧气的太空飞行。

热机的原理及其分类
初中物理 热机的原理及其分类
 
(答题时间:15分钟)
1. 内能有不同的用途。左图和右图共同之处都是通过燃烧酒精获得内能,不同之处在于左图中烧杯中的水获得的内能用来对试管______,右图中试管中水获得的内能变为水蒸气用来对瓶塞___________。
 
2. 上题右图中水沸腾后,水蒸气会把软木塞冲出,这个实验中,________能转化为________能,又转化为________。各种现代化的交通工具,大多数仍然是靠热机把_________能转化为________能来工作的。
3. 如图所示,有关这个小小蒸汽机的说法中不正确的是(    )
 
A. 酒精燃烧将内能转化为化学能  
B. 水吸热发生了汽化现象
C. 蒸汽的内能转化为轮子的机械能  
D. 内能的一个重要应用是可以用来做功
4. 下列各组设备中都是利用内能做功的是(    )
A. 水轮机、电饭煲、汽车
B. 飞机、轮船、汽车
C. 水轮机、吹风机、热机
D. 电动机、飞机、水轮机
5. 历史上热机的出现曾标志着人类利用能源的巨大进步,早期的蒸汽机是将水加热至高温,利用高温高压蒸汽推动机器转动的,与现在的内燃机相比,蒸汽机的效率较低,除了机械造成的技术因素外,还有一个重要的原因是(    )
A. 内燃机所用燃料的热值高
B. 内燃机的功率大 
C. 蒸汽机工作过程不符合能的转化规律
D. 蒸汽机工作时水蒸气带走了相当一部分能量
6. 我们在看到祖国的火箭腾空而起时,感觉非常自豪,但是不明白火箭为什么用氢作燃料。你知道吗?

 
 
 
1. 加热;做功
2. 化学;内;机械能;内;机械
3. A  解析:酒精的燃烧过程是将酒精的化学能转化为内能的过程,所以A是错误的,B、C、D选项是正确的。
4. B  解析:电饭煲、电动机、吹风机都是将电能转化为机械能的。
5. D  解析:蒸汽机是在外部将水加热,内燃机是在汽缸内燃烧燃料,相比较而言,蒸汽机在散热上损耗的能量更多。
6. 氢的热值大,相同质量的不同燃料完全燃烧时,氢释放的内能最多。


内燃机的工作过程
初中物理 内燃机的工作过程

 
【考点精讲】
1. 使用最广泛,最常见的热机是内燃机。内燃机的基本特点是让燃料在机器的汽缸内燃烧,生成高温高压的燃气。利用燃气作为工作物质去推动活塞做功。内燃机有汽油机和柴油机两种。
2. 内燃机的四个冲程:
吸气冲程:“进开、排闭、向下冲”,吸进汽油和空气燃料的混合物;
压缩冲程:“双闭、向上冲”,混合物燃烧被压缩,压强增大,温度升高;
做功冲程:“双闭、向下冲”,压缩末尾,火花塞点火,燃料燃烧,产生高温高压燃气对外做功;
排气冲程:“排开、进闭、向上冲”,把废气排出汽缸。
3. 汽油机和柴油机的异同:
巧对比,看异同:汽油机和柴油机是两种常见的内燃机,它们的相同之处在于:基本构造和主要部件的作用相似;每个工作循环都有四个冲程。
看结构:汽油机汽缸顶部有火花塞、无喷油嘴;柴油机顶部有喷油嘴、无火花塞。
用燃料:汽油机为汽油,柴油机为柴油。
析过程:吸气冲程中,汽油机吸进的是汽油和空气的混合物,柴油机吸进的是空气,其他冲程类似。

【典例精析】
例题1  如图所示是四冲程汽油机工作示意图,其中压缩冲程是把            能转化为              能。如图甲、乙所示,是我们课堂演示的两个实验,与压缩冲程原理相同的是                实验。
 
思路导航:压缩冲程是把机械能转化为内能的过程。甲图是用力将活塞压下,活塞对空气做功,空气的内能增大,温度升高,达到了棉花的着火点,棉花就会燃烧,它是通过对物体做功来增大物体内能的,是将机械能转化为内能的过程;乙图对试管中的水加热,加快水的蒸发,使试管中水的内能增大,体积膨胀,对外做功,使塞子飞出去,内能转化为塞子的机械能。因此与压缩冲程原理相同的是甲实验。
答案:机械;内;甲

例题2  科学家发明了一款单缸六冲程内燃机,它每一个工作循环的前四个冲程与单缸四冲程内燃机相同,在第四冲程结束后,立即向汽缸内喷水,水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气,推动活塞再次做功,水蒸气温度        (选填“升高”、“降低”或“不变”),其内能        (选填“增大”、“减小”或“不变”),这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能,提高了热机的        。为进入下一个工作循环,这款内燃机的第六冲程是        冲程。
思路导航:在做功冲程中,高温气体迅速膨胀对活塞做功,气体的内能减小,转化为机械能;在第四冲程结束后,立即向汽缸内喷水,水在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气,推动活塞再次做功,水蒸气温度降低;这样燃烧同样多的燃料获得了更多的机械能,提高了热机的效率;为进入下一个工作循环,这款内燃机的第六冲程是排气冲程。
答案:降低;减小;效率;排气

例题3  (自贡中考)下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况。关于对图中①②③④的补充正确的是(    )
 
A. ①做功冲程  ②内能转化为机械能  ③压缩冲程  ④机械能转化为内能
B. ①压缩冲程  ②内能转化为机械能  ③做功冲程  ④机械能转化为内能
C. ①做功冲程  ②机械能转化为内能  ③压缩冲程  ④内能转化为机械能
D. ①压缩冲程  ②机械能转化为内能  ③做功冲程  ④内能转化为机械能
思路导航:本题考查的是热机的四个冲程及能量转化。热机的四个冲程分别是吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程,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,故本题选D。
答案:D

例题4  转速为2400 r/min的四冲程内燃机,每秒钟经过______个冲程,做功______次,若该内燃机功率是12 000 W,则一次做功为____J。
思路导航: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。在一个工作循环中,活塞在汽缸中往复两次,曲轴转动两周,对外做一次功。此四冲程内燃机的转速为2 400 r/min,1 s转40转,转2转是一个工作循环,1 s完成20个工作循环,经过80个冲程,做功20次,一次做功W=P•t=12 000 W×120 s=600 J。
答案:80;20;600

【总结提升】
1. 冲程咋识别,看门看活塞:判断内燃机工作过程中属于哪一个冲程,需要看两个因素:一是看进气门和排气门是打开还是关闭,二是看活塞的运动方向。具体判断方法如下:进气门打开的是进气冲程,排气门打开的是排气冲程;进气门和排气门都关闭时,活塞向上运动的是压缩冲程,活塞向下运动的是做功冲程。
2. 一做功,三惯性:汽油机的四个冲程中,只有做功冲程燃气对外做功,其他三个冲程只是辅助冲程,要靠安装在曲轴上的飞轮的惯性来完成。
3. 12221:在一个工作循环中,活塞往复运动两次,曲轴转动两周,飞轮转两圈,对外做功一次。
4. 两冲程,两转化:压缩冲程中,飞轮带动活塞压缩吸入的气体做功,使气体温度升高,把机械能转化为内能;做功冲程中,燃料燃烧产生的高温高压燃气推动活塞做功,把内能转化为活塞、飞轮的机械能。


内燃机的工作过程
初中物理 内燃机的工作过程

 
(答题时间:15分钟)
1. 如图所示,透明塑料盒的底部开有小孔,把电子式火花发生器的放电针管紧紧地从孔中塞进,打开塑料盒,向盒中滴入数滴酒精,再将盒盖盖紧,揿动电子火花发生器的按钮,塑料盒盖被远远地弹出。
 
(1)电子火花发生器产生的热量是以热传递的方式增大酒精气体的        能,气体温度         (选填“升高”或“降低”),达到燃点。
(2)酒精气体燃烧后,燃气的内能以       的方式传给盒盖,转化为盒盖的       能。
2. 内燃机的四个冲程中有两个冲程发生了能量的变化,一是压缩冲程,二是________冲程,虽然汽油和柴油都是内燃机的工作物质,但是质量相同的汽油和柴油完全燃烧时放出的热量却是_______。
3. 最近我国一些城市出现了环保汽车,该车采用“清洁燃料”加“汽油”双燃料系统,使尾气中有害气体的成分降低了80%,这种燃料是气态碳氢化合物,在微微加压的情况下即变为液体而储存于钢瓶中,加装到汽车供油系统。当向发动机供“油”时,该燃料在钢瓶中逐渐汽化,然后进入汽缸被点燃,从而产生动力。
(1)根据下表可知,最适合作为清洁燃料的物质是____。(填化学式)
(2)该物质在汽缸内充分燃烧后的产物是____和____。
(3)在该汽车的四冲程工作循环中,下图中,能实现内能转化为机械能的是____图。
 
化学式 CH4 C2H6 C4H10 C6H14
沸点(℃) -164 -89 -0.5 69
4. 关于四冲程汽油机和柴油机的工作过程,下列说法正确的是(    )
A. 在吸气冲程吸入的都只有空气   
B. 汽油机和柴油机的点火方式相同
C. 在做功冲程都是内能转化为机械能  
D. 在压缩冲程都是内能转化为机械能
5. 下列关于四冲程汽油机的判断中正确的是(    )
A. 四个冲程的顺序适当调整,汽油机也能工作
B. 三个辅助冲程如果减少一个,汽油机也能工作
C. 三个辅助冲程是靠惯性完成的
D. 三个辅助冲程可省略
6. 一台单缸四冲程柴油机,它的转速是800 r/min,做功冲程推动活塞一次做功1 500 J,那么这台柴油机的功率为(    )
A. 10 kW   B. 15 kW   
C. 20 kW   D. 120 kW
7. 单缸内燃机功率为12 kW,飞轮转速为1200 r/min,活塞移动距离为0.15 m,活塞面积为300 cm2,则燃气对活塞的平均压强为多大?

 
 
 
1. (1)内 升高(2)做功 机械  解析:气体温度升高至燃点时就会燃烧,产生高温高压的气体,这些气体推动盒盖,将其弹出。
2. 做功;不同的
3. (1)C4H10  (2)二氧化碳  水  (3)B  解析:液体的沸点跟压强有关,压强越大,沸点越高。由于C4H10的沸点是-0.5℃,在微微加压的情况下,就能变成液体而储存于钢瓶中。
4. C  解析:在吸气冲程中,汽油机吸入的是汽油和空气的混合物,柴油机吸入的只有空气,故A错;汽油机用点燃式,柴油机用压燃式,故B错;在压缩冲程都是机械能转化为内能,故D错。
5. C  解析:除做功冲程外,其他三个冲程都是利用惯性完成的。
6. A  解析:柴油机工作时,一个循环中曲轴转动两周,做功一次,做功一次所需时间为转动2周所需的时间,因为t=2 r/(800r/min)=1400 min=320 s,所以P=Wt=1 500J320 s=10 kW。
7. 解:每分钟做功次数:12002=600次,每秒做功次数:600次60=10次,
每秒做功:W=Pt=12 000 W×1 s=12 000 J。每次做功:W′=12 000 J10=1 200 J,燃气对活塞的推力:F=W′s=1 200 J0.15m=8×103N。
燃气对活塞压强p=Fs=8×103 N300×10-4m2≈2.67×105Pa


 

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