第49页 - 亮点给力提优课时作业本九年级物理江苏版

增大

做功

温度

内能

机械

做功冲程

A

空气和汽

油的混合物

机械

A

0.05

$20p_0V_{\mathrm{排}}$

【分析】
我们可以分三步梳理解题思路：第一步先结合图中标注的尺寸判断取火器的便携性，分析A选项的正误；第二步回忆改变物体内能的两种方式（做功、热传递），分析猛推推杆过程中能量的变化，判断B、C选项的对错；第三步对比汽油机不同冲程的能量转化特点，判断D选项是否正确。整个过程紧扣做功改变内能的核心逻辑：对物体做功，机械能转化为内能，物体内能增大、温度升高。
【解析】
我们逐个对选项进行分析：
1. 分析选项A：由图中标注的尺寸可知，外套筒长度仅12.0cm，直径仅2.5cm，整体体积很小，非常便于携带，因此A说法错误。
2. 分析选项B、C：取火时猛推推杆入筒，推杆对筒内的空气施加压力做功，将机械能转化为筒内空气的内能，使空气内能快速增大、温度急剧升高，达到艾绒的着火点后艾绒被引燃，这个过程是通过做功的方式增加筒内空气的内能，并非热传递，因此B说法正确，C说法错误。
3. 分析选项D：汽油机的做功冲程是将燃气的内能转化为活塞的机械能，而该取火过程是将机械能转化为内能，原理和汽油机的压缩冲程相同，和做功冲程原理不同，因此D说法错误。
【答案】
B
【知识点】
做功改变内能
内燃机冲程能量转化
【点评】
本题结合传统取火器具的真实情境命题，将传统文化和物理内能知识点结合，重点考察对基础热学概念的辨析，易错点是混淆汽油机压缩冲程和做功冲程的能量转化方向，解题时明确“对气体做功增温”的核心逻辑即可快速判断。
【难度系数】
0.8

【分析】
拿到这道题我们可以分两步推导：第一步先判断内能的变化，内能的大小和物体温度直接相关，对于质量几乎不变的火箭外壳来说，题目明确给出摩擦后温度升高，分子热运动的动能会随之增大，因此内能必然变大。第二步判断改变内能的方式，我们先回忆改变内能的两种途径：热传递是内能的转移，做功是其他形式的能和内能的相互转化，这里外壳和大气摩擦的过程，是机械能转化为内能，符合做功改变内能的特征，就能得出对应的答案。
【解析】
1. 火箭向上发射时，外壳与大气摩擦后温度升高，在外壳质量几乎不变的前提下，温度升高会加剧分子的无规则热运动，分子平均动能增大，因此物体的内能增大。
2. 该过程中，通过克服摩擦做功将机械能转化为内能，能量形式发生了转化，因此是通过做功的方式改变物体的内能。
【答案】
增大做功
【知识点】
内能的影响因素；改变内能的方式
【点评】
本题结合我国航天发射的热点情境命题，属于热学部分的基础概念考察题，难度较低，核心要求是学生能准确区分做功和热传递这两种改变内能方式的本质差异，结合温度和内能的对应关系即可顺利解题。
【难度系数】
0.9

【分析】
我们可以按实验的先后逻辑逐步推导：①首先明确拉动绳子的过程，绳子和金属筒摩擦做功，机械能先转化为筒的内能，再传递给乙醚，乙醚的内能增加，温度不断升高，汽化后内部压强足够大就会冲开塞子，对应第一问的两个空。②塞子被冲开时，是乙醚蒸气对塞子做功，蒸气自身的能量减少，塞子获得运动的能量，对应第二问的能量变化。③再回忆热机四个冲程的能量转化特点，找到和“内能转化为机械能”过程一致的冲程即可完成第三问。
【解析】
(1) 来回拉动绳子克服摩擦做功，机械能转化为乙醚的内能，使乙醚的温度升高，内能增大，乙醚快速汽化后产生高压将塞子冲开，因此依次填入温度、内能。
(2) 塞子被冲开的过程中，乙醚蒸气对塞子做功，自身内能减小，减少的内能转化为塞子运动的机械能，因此依次填入内能、机械。
(3) 塞子冲开的过程是内能转化为机械能，热机的做功冲程正是将燃气的内能转化为活塞的机械能，二者能量转化完全一致，因此填入做功冲程。
【答案】
(1) 温度；内能 (2) 内能；机械 (3) 做功冲程
【知识点】
做功改变内能，能量转化，热机冲程
【点评】
本题是做功改变内能的经典基础实验题，重点考查对做功过程中内能、温度变化规律的理解，同时关联热机冲程的对应知识点，难度较低，易错点是混淆温度和内能的因果逻辑，记错不同热机冲程的能量转化方向。
【难度系数】
0.8

【分析】
首先梳理装置的特性：汽缸和活塞均不导热，说明甲乙组成的整体和外界没有热交换；隔板导热良好，甲乙之间可以发生热传递；甲被固定隔板和汽缸左端封闭，体积始终不变，不存在做功的过程。首先迅速向左推活塞时，外力对乙气体做功，乙的内能会先增大、温度升高；之后静置过程中，温度更高的乙会通过导热隔板向甲传递热量，甲吸收热量后内能也会增大，最终甲乙达到热平衡，两者内能都比初始状态大，再结合改变内能的两种方式逐一判断选项即可。
【解析】
1. 明确装置属性：汽缸、活塞不导热，因此甲乙整体与外界环境无热交换；隔板导热，甲乙两气体间可发生热传递；甲的体积被固定，因此甲既不对外做功，外界也不对甲做功。
2. 分析推活塞过程：迅速将活塞向左推，外力对乙气体做功，该过程乙几乎未向外散热，因此乙的内能增大，温度高于初始温度。
3. 分析静置过程：由于乙温度高于甲，导热隔板会让乙向甲传递热量，甲吸收热量后内能增大，静置足够长时间后甲乙达到热平衡，最终两者温度均高于推动活塞前的温度。
4. 逐一判断选项：
选项A：甲、乙内能均比推动活塞前变大，符合推导结论，正确。
选项B：甲内能不变的结论错误，甲通过热传递吸收了乙的热量，内能增大。
选项C：乙的内能改变方式包含外界对乙做功、乙向甲放热两种，并非只有做功，错误。
选项D：乙的内能改变不只有热传递，初始阶段外力对乙做功也改变了乙的内能，错误。
【答案】
A
【知识点】
热力学第一定律，改变内能的方式
【点评】
本题的易错点是容易忽略导热隔板的热传导作用，误认为甲体积不变就没有能量交换、内能保持不变，解题时需要先明确各部件的导热、运动特性，再分步分析做功和热传递过程对两部分气体内能的影响，避免漏判能量传递路径。
【难度系数】
0.6

【分析】
我们可以分三步梳理解题思路：
1. 第一小问：首先区分汽油机和柴油机吸气冲程的差异，汽油机在吸气阶段会同步吸入汽油和空气，而柴油机仅吸入空气；汽油机的核心作用是将燃料燃烧释放的内能转化为对外输出的机械能，以此驱动车辆。
2. 第二小问：先明确四个冲程的活塞运动规律：吸气冲程活塞向下运动、压缩冲程活塞向上运动、做功冲程活塞向下运动、排气冲程活塞向上运动。结合题目给出的“四缸发动机各缸做功错开，每半周就有一个汽缸做功”的条件，已知1号汽缸活塞向下处于做功冲程，2、3号活塞向上分别对应压缩、排气冲程，剩余4号活塞向下，不可能重复处于做功冲程，因此只能是吸气冲程。
3. 第三小问：先换算转速，2400r/min代表飞轮每分钟转2400圈，而汽油机一个完整工作循环飞轮转2圈，由此可算出每分钟的工作循环总数，再用总时间除以循环数得到单个循环的时长。推导功率时，单个汽缸一次做功冲程的做功量为p₀V_i，所有汽缸一个工作循环的总做功等于p₀乘以总排量V排，再结合每秒的工作循环数，即可算出输出功率的表达式。
【解析】
(1) 汽油机的吸气冲程中，进气门开启，将空气和雾化汽油的混合物吸入汽缸；汽油机工作时，燃料燃烧释放内能，通过做功冲程将内能转化为机械能对外输出动力。
(2) 观察图示：1号汽缸活塞向下运动，处于做功冲程；2、3号汽缸活塞向上运动，分别对应压缩冲程和排气冲程；4号汽缸活塞向下运动，由于做功冲程已被1号汽缸占据，因此4号汽缸处于吸气冲程，故选A。
(3) 发动机转速为2400r/min，即飞轮每分钟转动2400转，汽油机一个工作循环飞轮转动2转，因此每分钟完成的工作循环总数为$\frac{2400}{2}=1200$个，单个工作循环的时长为$t=\frac{60\ \mathrm{s}}{1200}=0.05\ \mathrm{s}$。
对做功过程推导：单个汽缸一次做功冲程燃气做功$W_i=F· L=p_0 S· L=p_0 V_i$，所有汽缸一个工作循环内对外做的总功$W_{\mathrm{总}}=\sum W_i=p_0 \sum V_i=p_0 V_{\mathrm{排}}$；飞轮每秒转动圈数为$\frac{2400}{60}=40\ \mathrm{r/s}$，每秒完成的工作循环数为$\frac{40}{2}=20$，因此输出功率$P=20p_0 V_{\mathrm{排}}$。
【答案】
(1) 空气和汽油的混合物；机械 (2) A (3) 0.05；$20p_0V_{\mathrm{排}}$
【知识点】
汽油机工作冲程，热机转速计算，功率推导
【点评】
本题结合实际四缸发动机的场景考查热机相关知识，既覆盖了汽油机基础概念，又要求学生结合多缸机的做功特点灵活推导功率，避免直接套用单缸热机的公式，对知识迁移能力有一定要求。
【难度系数】
0.6