《2025年零障碍导教导学案九年级物理全一册沪粤版》

1.【前沿科技】我国将面向2030年部署一批与国家战略长远发展和人民生活紧密相关的重大科技项目和重大工程。其中,航空发动机和燃气轮机专项工程已经启动,下列装备中动力机械不属于热机(利用内能做功的机械)的是 (A)
A.中国高铁交流异步牵引电动机
B.052D型导弹驱逐舰燃气轮机
C.歼20战机涡扇15煤油发动机
D.“长征五号”火箭液氢液氧发动机

答案： 【解析】：
本题主要考查热机（即利用内能做功的机械）的识别。热机是指各种利用内能做功的机械，需要将内能转化为机械能。我们需要逐一分析每个选项中的动力机械是否属于热机。
A. 中国高铁交流异步牵引电动机：这是利用电能转化为机械能的设备，不属于热机，因为它不直接利用内能做功。
B. 052D型导弹驱逐舰燃气轮机：燃气轮机是利用燃料燃烧产生的内能做功的机械，属于热机。
C. 歼20战机涡扇15煤油发动机：煤油发动机也是利用燃料燃烧产生的内能做功的机械，属于热机。
D. “长征五号”火箭液氢液氧发动机：液氢液氧发动机同样是利用燃料燃烧产生的内能做功的机械，属于热机。
根据以上分析，只有A选项中的动力机械不属于热机。
【答案】：
A

2.如图所示为四冲程汽油机未按工作循环排列的各冲程示意图,工作时,属于做功冲程的是 (D)


A B C D

答案： 解：做功冲程的特点是：两个气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，内能转化为机械能。
观察各图：
A图：进气门打开，排气门关闭，活塞向上运动，为排气冲程；
B图：两个气门关闭，活塞向上运动，为压缩冲程；
C图：进气门关闭，排气门打开，活塞向下运动，为吸气冲程；
D图：两个气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为做功冲程。
结论：D

3.如图所示,在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团干燥的棉花,快速压下活塞,可观察到棉花着火燃烧,此过程中活塞对筒内气体做功,这与四冲程汽油机的压缩冲程的能量转化相同。某台汽油机飞轮的转速为2400 r/min,在1 s内汽油机完成20个工作循环。

答案： 【解析】：
本题主要考查热机的工作原理以及能量转化的知识。题目中描述了一个空气压缩引火仪的实验，通过快速压下活塞，使筒内气体温度升高，达到棉花的着火点，从而观察到棉花着火燃烧。这一过程中，活塞对筒内气体做功，使气体的内能增加，温度升高。这与四冲程汽油机的压缩冲程相似，都是将机械能转化为内能。另外，题目还给出了汽油机飞轮的转速，要求计算1s内完成的工作循环数。根据汽油机的工作原理，飞轮每转2圈完成一个工作循环，因此可以通过飞轮的转速来计算完成的工作循环数。
活塞对筒内气体做功，使得气体内能增加，温度升高，这与内燃机的压缩冲程的能量转化相同；
已知某台汽油机飞轮的转速为$2400r/min$，则该汽油机每秒钟转$40$圈，完成$20$个工作循环，对外做功$20$次。
【答案】：
做功；压缩；20

4.关于热机效率,下列说法正确的是 (B)
A.一般情况下,柴油机的效率比汽油机的低
B.燃料质量相同的同种燃料,热机做的有用功越多,热机的效率越高
C.热机的效率越高,说明做功越快
D.热机损失的能量中,废气带走的能量较少,主要是由于机械摩擦损失的

答案： 【解析】：
本题主要考察热机效率的概念及其影响因素。热机效率是指热机工作部分中转变为机械功的热量和工质高温发热时所吸收的热量之比，是评价热机性能的重要指标。
A选项：提到一般情况下，柴油机的效率比汽油机的低。但实际上，柴油机的压缩比通常比汽油机大，因此其效率也往往更高。所以A选项是错误的。
B选项：指出燃料质量相同的同种燃料，热机做的有用功越多，热机的效率越高。这是正确的，因为热机效率就是有用功与燃料完全燃烧释放的总能量之比。在燃料质量相同的情况下，有用功越多，效率自然越高。
C选项：说热机的效率越高，说明做功越快。这是错误的，热机效率与做功速度（功率）是两个不同的概念。效率高只意味着能量转换的比例高，但并不意味着做功速度快。
D选项：提到热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的。这也是错误的。实际上，在热机的能量损失中，废气带走的能量通常是最多的，而不是最少的。机械摩擦损失只是其中的一部分。
综上所述，只有B选项是正确的。
【答案】：
B

5.在我国实施的“西气东输”工程中,西部地区的天然气被输送到缺乏能源的东部地区。天然气与煤相比,从热学角度分析,它突出的优点是热值大；从环保角度分析,它突出的优点是污染小。(天然气、煤的热值分别为$1.14×10^{8}\ J/kg$、$3×10^{7}\ J/kg$)

答案： 解：从热学角度分析，天然气的热值为$1.14×10^{8}\ J/kg$，煤的热值为$3×10^{7}\ J/kg$，天然气的热值大于煤的热值，所以它突出的优点是热值大；从环保角度分析，天然气燃烧产生的污染物较少，所以它突出的优点是污染小。
答案：热值大；污染小。

6.我国自主研制的“红旗HQ3”无人驾驶汽车在某段平直公路上进行测试,汽车以18 m/s的速度匀速行驶了5 min,消耗燃油0.3 kg,汽车发动机的牵引力是1000 N。已知燃油的热值为$4.5×10^{7}\ J/kg$,求：
(1)消耗的燃油完全燃烧产生的热量。
(2)汽车牵引力所做的功。
(3)发动机的效率。

答案： 解：
(1)消耗的燃油完全燃烧产生的热量：
$Q_{放}=mq=0.3\ kg × 4.5 × 10^{7}\ J/kg=1.35 × 10^{7}\ J$
(2)汽车行驶时间$t=5\ min=300\ s$，
行驶路程$s=vt=18\ m/s × 300\ s=5400\ m$，
牵引力所做的功$W=Fs=1000\ N × 5400\ m=5.4 × 10^{6}\ J$
(3)发动机的效率：
$\eta=\frac{W}{Q_{放}} × 100\%=\frac{5.4 × 10^{6}\ J}{1.35 × 10^{7}\ J} × 100\%=40\%$
答案：
(1)$1.35 × 10^{7}\ J$；
(2)$5.4 × 10^{6}\ J$；
(3)$40\%$