14.2 热机的效率 练习（解析版含2021中考真题）-2021-2022学年人教版物理九年级全一册

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一．选择题（共5小题）
1．（2021?东营）下列说法正确的是（　　）
A．热值大的燃料完全燃烧，放出的热量一定多
B．物体的温度不变，它的内能一定不变
C．物体的内能增加，可能是从外界吸收了热量
D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
2．（2020?陕西）2020年5月5日，长征五号B运载火箭搭载新一代载人飞船试验船，在海南文昌航天发射基地点火升空。该火箭约有19层楼高，由于体型硕大，大家都亲切地称其为“胖五”。下列说法正确的是（　　）
A．火箭升空时燃料燃烧放出的热量全部转化为机械能
B．燃料在燃烧过程中热值不断增大
C．长征五号B运载火箭的高度约为190m
D．火箭升空时以发射塔为参照物，火箭是运动的
3．（2020?兰州）关于热现象，下列说法正确的是（　　）
A．燃料不完全燃烧时，热值变小
B．物体的温度不变，它的内能可能增加
C．物质的比热容与物体吸收或放出的热量有关
D．在热传递过程中，热量从内能多的物体传递到内能少的物体
4．（2020?枣庄）关于热机的效率，下列说法正确的是（　　）
A．在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多
B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
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
5．（2020?甘孜州）下列关于热值和热机效率的说法，正确的是（　　）
A．使燃料燃烧更充分，可以增大热值
B．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
C．柴油机的热机效率通常为100%
D．燃料燃烧释放的热量越大，热值越大
二．填空题（共5小题）
6．（2021?盐城）用煤气灶把初温为20℃，质量为2kg的水加热到70℃，水吸收的热量为 　 　J。若煤气燃烧时放出的热量全部被水吸收，则需要完全燃烧 　 　kg的煤气。事实上，将这壶水加热到70℃需要的煤气质量更 　 　。[水的比热容为4.2×103J/（kg?℃），煤气的热值为4.2×107J/kg]
7．（2021?常州）生活垃圾的热值为3×106J/kg，位于武进区遥观镇的垃圾焚烧发电厂每天完全燃烧800t生活垃圾，放出热量 　 　J，放出热量的30%用来发电，每天可发电 　 　kW?h，放出热量热量的42%用来加热水供给附近小区，1标准大气压下，每天可将 　 　kg的水由20℃恰好加热至沸腾。[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]
8．（2021?荆门）目前正在我市进行试验飞行的国产大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600装有4台国产WJ6涡轮螺旋桨发动机，是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要，研制的大型特种用途民用飞机。飞机在空中满载时的最大巡航速度为460km/h，发动机巡航推力为5×104N。
（1）AG600在高空所受的大气压强，比水面附近的大气压强 　 　；为了执行灭火任务飞机停在水面吸水，随着吸水量增加，它受到的浮力 　 　（选填“增大”、“不变”或“减小”）。
（2）某次试飞中AG600以最大速度满载巡航1h，消耗燃油2×103kg，燃油完全燃烧产生的内能为 　 　J，发动机的工作效率为 　 　（燃油的热值取4.6×107J/kg）。
9．（2021?河北）小明用相同的酒精灯给质量相等的甲、乙两种物质加热。根据测量数据描绘温度﹣时间图象如图所示，由图可知，甲物质比热容 　 　（选填“＞”“＜”或“＝”）乙物质比热容。用酒精灯给物体加热，物体内能增大、温度升高，这是通过 　 　方式实现的。实验完成后，酒精灯中剩余酒精的热值 　 　（选填“变大”“变小”或“不变”）。
10．（2021?遂宁）如图是新农村建设中广泛使用的一种小型农用柴油机，铭牌部分信息如下表所示，其中活塞行程是指一个冲程活塞移动的距离。该柴油机为单缸四冲程内燃机，压缩冲程中气缸内气体内能增加是通过 　 　方式实现的；正常工作1min，柴油机输出的有用功 　 　J，消耗柴油 　 　kg，做功冲程中燃气对活塞的平均压力为 　 　N。（q柴油＝4.0×107J/kg）
型号 HR05b
活塞行程 100mm
转速 2400r/min
输出功率 8kW
效率 40%
三．计算题（共3小题）
11．（2021?丹东）某品牌汽车空载静止时对水平地面的压强为3×105Pa，轮胎与地面总接触面积为400cm2。当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶时，功率为50kW。求：
（1）汽车的重力是多少？
（2）当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶时，所受到的阻力是多少？
（3）当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶100km时，燃浇10kg汽油，则发动机的效率是多少？（汽油热值q＝4.6×107J/kg）（结果保留到0.1%）
12．（2021?宜昌）小明学习了燃料的热值后，很想知道家中使用的天然气的热值是多少？但在教材的燃料热值表中没有查阅到。于是，他在家里将装有2kg水的水壶放到天然气灶上去烧，用温度计测量水从20℃加热至80℃的过程中，观察到天然气表的数字变化了0.035m3。他通过上网查阅得知天然气灶的效率约为36%，已知水的比热容c水＝4.2×103J/（kg?℃）。求：
（1）在这个过程中水吸收了多少热量？
（2）请你帮小明算出天然气的热值。
13．（2021?云南）中国首次火星探索任务“天问一号”探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。火箭燃料的发展如表1所示，表2是一些燃料的热值。
表1
第1代 第2代 第3代 第4代
燃料 氧气和汽油混合 偏二甲肼 煤油 液态氢
氧化剂
四氧化二氮 液态氧 液态氧
表2
燃料 热值 燃料 热值
汽油 4.6×107J/kg 煤油 4.6×107J/kg
柴油 4.3×107J/kg 氢 1.4×108J/kg
（1）使用氢作为燃料的主要优点是：　 　和 　 　。
（2）某火箭发射时携带了3×104kg液态氢燃料，这些燃料完全燃烧最多能将多少千克初温为20℃的水加热至沸腾？[c水＝4.2×103J/（kg?℃），当地大气压为1标准大气压]
（3）氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在气缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源车以70kW的功率匀速行驶0.5h，消耗了2kg燃料，求该发动机的效率。
参考答案与试题解析
一．选择题（共5小题）
1．【解答】解：A、燃料燃烧放出热量的多少，与燃料的热值、质量和燃烧程度有关，故A错误；
B、晶体熔化时，物体不断吸热，其内能增大，但是温度保持熔点不变，故B错误；
C、物体的内能增加，可能是从外界吸收了热量，也可能外界对物体做了功，故C正确；
D、热量是从高温物体向低温物体传递的或者从物体的高温部分传向低温部分，内能大的物体温度不一定高，故D错误。
故选：C。
2．【解答】解：A、火箭发射升空过程中，燃料燃烧放出的热量并不会全部转化为火箭的机械能，这是由于火箭高速飞行中，受到大气的阻力，所以会有一部分能量转化为火箭表面的内能，同时废气也会带走部分热量，故A错误。
B、因为燃料的热值是燃料的特性，与燃料的质量和燃烧程度无关，所以长征五号火箭的发射过程中，燃料燃烧过程中热值不变，故B错误。
C、火箭的发射塔的高度在70m左右，火箭的高度要小于70m，在53m左右，故C错误。
D、火箭升空时以发射塔为参照物，火箭和发射塔之间发生了位置的变化，所以火箭是运动的，故D正确。
故选：D。
3．【解答】解：
A、燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况无关，故A错误；
B、冰水混合物吸热时，是晶体的熔化过程，此时吸收热量，温度保持不变，但内能增大，故B正确；
C、某种物质温度升高时吸收的热量与质量和升高的温度的乘积之比，叫这种物质的比热容。比热容是物质本身的一种物理属性，决定于物质的种类和状态，与吸收热量的多少、升高温度的多少、质量的多少没有关系，故C错误；
D、发生热传递的条件是：有温度差，所以热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递，可能从内能大的物体向内能小的物体传递，也可能从内能小的物体向内能大的物体传递，还可能是内能相同的两个物体间进行传递，故D错误。
故选：B。
4．【解答】解：
A．热机的效率越高，做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即在做功相同的情况下，消耗的燃料较少，或消耗相同的燃料，做功较多，故A错误。
B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高，多用在重型机器上，故B正确；
C．热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，热机的效率越高说明有用功与总功的比值越大；功率表示做功的快慢，功率越高说明做功越快，效率和功率是两个不同的物理量，二者之间没有必然联系，故C错误；
D．根据内燃机的能量流向，热机损失的能量中，废气带走的能量较多，故D错误。
故选：B。
5．【解答】解：
AD、热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与燃烧是否充分、释放热量多少无关，故AD错误；
B、使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，可以提高热机的效率，故B正确；
C、热机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率不可能达到100%，故C错误。
故选：B。
二．填空题（共5小题）
6．【解答】解：
（1）水吸收的热量：Q吸＝c水m（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（70℃﹣20℃）＝4.2×105J；
（2）由题意可知，Q放＝Q吸＝4.2×105J，
根据Q放＝mq煤气可得，消耗煤气的质量：
m煤气＝＝＝0.01kg。
由于有热损失，则事实上将这壶水加热到70℃需要的煤气质量更多。
故答案为：4.2×105；0.01；多。
7．【解答】解：生活垃圾的质量为：m＝800t＝8×105kg，生活垃圾的热值为：q＝3×106J/kg，
燃烧放出的热量为：Q放＝mq＝8×105kg×3×106J/kg＝2.4×1012J；
放出热量的30%用来发电，则电能为：W电＝ηQ放＝30%×2.4×1012J＝7.2×1011J＝2×105kW?h；
水吸收的热量为：Q吸＝η′Q放＝42%×2.4×1012J＝1.008×1012J，
由Q吸＝cmΔt得，水的质量为：m水＝＝＝3×106kg；
故答案为：2.4×1012；2×105；3×106。
8．【解答】解：（1）大气压随着高度的增加而减小，所以鲲龙AG600水陆两栖飞机在高空所受的大气压强，比水面附近的大气压强小；
为了执行灭火任务飞机停在水面吸水，随着吸水量增加，飞机自身总重G增加，由漂浮条件F浮＝G可知，它受到的浮力增大；
（2）燃油完全燃烧获得的内能：
Q＝mq＝2×103kg×4.6×107J/kg＝9.2×1010J；
由v＝得，AG600以最大速度满载巡航1h，通过的路程：
s＝vt＝460km/h×1h＝460km＝4.6×105m；
推力所做的功：
W有＝Fs＝5×104N×4.6×105m＝2.3×1010J；
发动机的工作效率为：
η＝×100%＝×100%＝25%。
故答案为：（1）小；增大；（2）9.2×1010；25%。
9．【解答】解：（1）用相同的酒精灯给质量相等的甲、乙两种物质加热时，相同时间内，两种物质吸收的热量相同；由图象可知，甲物质比乙物质的温度升高的快，根据吸热公式Q＝cm△t，可知甲物质的比热容小于乙物质的比热容；
（2）用酒精灯给物体加热，物体吸收热量，内能增大，这是通过热传递的方式实现的；
（3）热值是燃料的一种特性，不随质量的改变而改变，故酒精灯中剩余的酒精热值不变。
故答案为：＜；热传递；不变。
10．【解答】解：（1）柴油机的压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物做功，活塞的机械能转化为气缸内气体的内能；
（2）根据P＝知柴油机输出的有用功为：
W＝Pt＝8×103W×60s＝4.8×105J；
根据效率公式η＝得燃料完全燃烧放出的热量为：
Q放＝＝＝1.2×106J；
利用Q＝mq知消耗柴油的质量为：
m＝＝＝0.03kg；
飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮1min转动2400周，要对外做功1200次，
一次做功为：
W′＝＝＝400J
做功冲程中燃气对活塞的平均压力为：
F＝＝＝4000N。
故答案为：做功；4.8×105；0.03；4000。
三．计算题（共3小题）
11．【解答】解：（1）根据p＝可知汽车空载静止时对水平地面的压力F＝pS＝3×105Pa×400×10﹣4m2＝1.2×104N，
则汽车的重力G＝F＝1.2×104N；
（2）汽车的速度v＝120km/h＝m/s，
当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶时，处于平衡状态，所受阻力和牵引力大小相等，
根据P＝＝＝Fv可知汽车所受阻力f＝F牵＝＝＝1500N；
（3）当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶100km时，牵引力做功W＝F牵s＝1500N×100×103m＝1.5×108J，
10kg汽油完全燃烧放出的热量Q放＝qm＝4.6×107J/kg×10kg＝4.6×108J，
发动机的效率η＝＝×100%≈32.6%。
答：（1）汽车的重力是1.2×104N；
（2）所受到的阻力是1500N；
（3）发动机的效率是32.6%。
12．【解答】解：（1）在这个过程中水吸收的热量Q吸＝c水m水（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（80℃﹣20℃）＝5.04×105J；
（2）天然气完全燃烧放出的热量Q放＝＝＝1.4×106J，
天然气的热值q天然气＝＝＝4×107J/m3
答：（1）在这个过程中水吸收了5.04×105J的热量；
（2）天然气的热值为4×107J/m3。
13．【解答】解：（1）运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量，另外氢气燃烧的生成物是水，不会造成污染；
（2）3×104kg液态氢完全燃烧释放的热量：Q＝mq＝3×104kg×1.4×108J/kg＝4.2×1012J，
一标准大气压下水的沸点为100℃，
水的质量为：m′＝＝＝1.25×107kg；
（3）氢能源车所做的功为：W＝Pt＝70000W×0.5×3600s＝1.26×108J，
2kg燃料完全燃烧释放的热量：Q′＝m″q＝2kg×1.4×108J/kg＝2.8×108J，
该发动机的效率为：η＝100%＝100%＝45%。
答：（1）热值大；无污染；
（2）这些燃料完全燃烧最多能将1.25×107kg初温为20℃的水加热至沸腾；
（3）该发动机的效率为45%。
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