14.2 热机的效率 练习 2021-2022学年人教版物理九年级（含答案）

2021-2022年九年级（上）物理尖子生同步培优小练（人教版）
14.2 热机的效率
一、单选题（本大题共14小题，每小题只有一个选项符合题意）
1．质量为5false的汽油用去了三分之一，剩下的汽油（　　）
A．比热容为原来的三分之一，热值不变
B．热值为原来的三分之一，比热容不变
C．比热容保持不变，热值也保持不变
D．比热容、热值均变为原来的三分之一
2．2021年1月20日，长征三号乙运载火箭成功将天通一号03星发射升空，中国航天发射迎来2021年开门红。该火箭约有19层楼高，是中国用于商业卫星发射服务的主力火箭。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．长征三号乙运载火箭的高度约为190m
D．火箭点火向下喷出气体，火箭向上运动，说明物体间力的作用是相互的
3．下列关于温度、热量、内能和热值说法正确的是（　　）
A．物体从外界吸收了热量，温度一定升高
B．物体的温度升高，内能一定增大
C．物体的温度越高，具有的热量越多
D．不同燃料燃烧时，放出热量越多的热值越大
4．煤炭是一种重要能源。区别优劣煤质最科学的办法是检测下列哪个物理量（　　）
A．比热容 B．密度 C．热值 D．温度
5．甲、乙两种燃料完全燃烧放出的热量与其质量关系的图像如图所示，下列分析正确的是（）
A．甲燃料的热值小于乙燃料的热值
B．使用甲燃料的热机做的有用功一定更多
C．完全燃烧相同质量的两种燃料，甲放出的热量更多
D．使用甲燃料的热机效率一定高，但是热机效率肯定小于 100%
6．如图所示，是汽油机的能量流向图，对照此图，下列说法不正确的是（　　）
A．废气的排放所占的比例最大，减少该部分能量损失是提高热机效率的有效手段
B．冷却水能量的二次利用可以提高能量的利用率
C．该汽油机工作时汽油没有完全燃烧，则汽油的热值会减小
D．该汽油机的热机效率为28%
7．甲柴油机的效率比乙柴油机的效率低，这表明( )
A．甲的功率比乙小
B．甲做的功比乙少
C．甲消耗的柴油多
D．甲柴油机将内能转化成机械能的百分比小
8．关于false的理解,下列说法中正确的是
A．热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比
B．若燃料燃烧不充分时，热值将减小
C．当燃料未燃烧时,其热值为零
D．某种燃料的热值大小与是否充分燃烧无关
9．某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是（　　）
①汽车行驶速度是72km/h
②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.8×107J
③汽车发动机的效率是20%
④汽车牵引力做功的功率是30kW
A．只有①和② B．只有①和③ C．只有②和③ D．只有②和④
10．下列说法中正确的是（??）
A．如图所示，用细线把很干净的玻璃板吊在弹簧测力计的下面，记下测力计的读数。使玻璃板水平接触水面，然后稍稍用力向上拉玻璃板，则弹簧测力计的读数变大，是由于大气压强的作用
B．用鼻子嗅气味能鉴别醋和酱油，表明分子在运动
C．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
D．同种物质比热容的数值大小是不变的
11．小文家用燃气热水器将质量为100kg的水从20℃加热到50℃，消耗了1m3的天然气（假设天然气完全燃烧）．已知水的比热容为4.2×103J/（kg?℃），天然气的热值为3.2×107J/m3，则下列与该过程有关的计算结果和分析正确的是（ ）
A．使燃料燃烧更充分，可以增大热值
B．水吸收的热量是1.26×107J
C．该热水器工作的效率 49.5%
D．热值和热机效率都是定值，与外界条件无关
12．干木柴、焦炭、无烟煤的热值如图所示，以下说法不正确的是（　　）
A．都是完全燃烧的情况下，无烟煤放出的热量最多
B．都完全燃烧1kg，干木柴放出的热量最少
C．焦炭的热值是3×107J/kg，完全燃烧2kg焦炭放出的热量是6×107J
D．焦炭的热值是3×107J/kg，0.5kg焦炭热值也为3×107J/kg
13．下表是某品牌小轿车的一些技术参数，下列说法不正确的是（　　）
车型
某品牌小轿车
排气量
2.0 L
最大功率
60 kW
空燃比
15︰1
汽油的热值
4.6×107J/kg
A．如果汽油机的飞轮在1 min内转动3000圈，则高温高压燃气推动活塞做功1500次
B．汽油的热值是指汽车的汽油完全燃烧释放的热量
C．汽油机在以最大功率工作时，1min内做的功为3.6×106J
D．对汽油机发动机进行改进，汽油发动机的效率也不可能达到100%
14．“可燃冰”主要成分是甲烷，可直接点燃，燃烧后几乎不产生任何残渣，所以“可燃冰”是一种新型清洁能源。其中甲烷的热值为q甲烷=4.2×107J/m3，其物理意义是（　　）
A．1J的甲烷完全燃烧能产生4.2×107 m3热量。
B．4.2×107J的甲烷完全燃烧能产生1m3热量。
C．1m3甲烷完全燃烧能产生4.2×107 J热量。
D．4.2×107m3的甲烷完全燃烧能产生1J热量。
二、填空题（本大题共5小题）
15．2020年5月5日，我国“长征五号B”大型运载火箭首飞成功，火箭使用液态氢作燃料是因为液态氢的______较大；火箭向下喷射燃气获得推力加速上升，是内能转化为______能。
16．已知天然气的热值为4.4×107J/kg，20g天然气完全燃烧放出的热量为________。若一罐天然气用去一半，则剩余天然气的热值________（选填“增大”“减小”或“不变”）。
17．烧烤的主要原料是木炭，100g的木炭完全燃烧可以放出3.4×106J的热量，则木炭的热值为_______J/kg；烧烤时，烤肉的内能增加是通过_______的方式实现的．木炭用掉一半时，剩余木炭的热值将_______（选填“变大”、“变小”或“不变”）．
18．如图所示，是汽油机工作中的 ______ 冲程，该汽油机的飞轮转速为false，那么该汽油机每秒对外做功 ______ 次。若该汽油机的效率为30%，消耗false汽油，对外做功 ______false。（false）
19．如图是课本上的一些演示实验或插图，请你根据要求填空：
（1）图a中将卡片反过来压平，迅速松开手后观察到卡片跳起来，这说明了________。
（2）图b中小球左右摆动，说明了________。
（3）图c中在一个配有活塞的厚壁玻璃筒里放一小团硝化棉，用力把活塞迅速下压，棉花就会立即燃烧，此现象说明了________。
（4）图d实验比较酒精和碎纸片的热值，为了保证实验结论的可靠，除了两套装置中烧杯、铁架台相同之外，还应控制相同的物理量是________。实验中通过比较________（选填“加热时间”或“升高的温度”）来判断燃烧放出热量的多少。
三、解答题（本大题共4小题，解答过程必修有必要的文字说明，公式和解题过程）
20．木柴、焦炭、木炭都是常用的燃料，对它们取不同质量完全燃烧，得到了表中的数据：
燃料的质量/false
100
200
300
400
燃料完全燃烧放出的热量
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
（1）从表中的数据可以看出，相同质量的不同燃料，它们完全燃烧所释放的热量是______的；对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越______．
（2）从表中的数据还可以看出，对于同一种燃料，______和______的比值是不变的，这个不变的比值，反映了燃料本身的一种性质，物理学中把它称之为______．
（3）完全燃烧false的天然气放出的热量是______false；如果这些热量完全用于加热水，可使______false的水温度升高10℃，实际加热这些水所燃烧的天然气比上述要多许多，主要原因是用燃气灶烧水时，除了水吸收的热量外，一部分传给了盛水的容器，另外一部分传给了______（答一个即可）．[false，false]
（4）在烧水过程中，人们关心的是燃烧天然气所放出的热量有多少被水吸收，为了衡量水吸收的热量在完全燃烧天然气放出的热量中所占的比例，物理学中引入______这个概念，我们总是希望它的值越______越好．
21．菜油是人们烹饪时常用的材料，最适宜的烹饪温度在150℃到180℃之间。某酒店厨师在炸制酥肉时，将2false的菜油从20℃加热到170℃（未沸腾），求：
（1）菜油吸收的热量[取false]；
（2）如果这些热量由天然气燃烧来提供，则需要完全燃烧多少false的天然气（假设天然气完全燃烧释放的热量全部被菜油吸收，天然气的热值为false）
22．用烟煤烧水时，将10kg的水从20℃加热到100℃，燃烧了1.5kg的烟煤。水的比热容是false，烟煤的热值约为false。求：
（1）水吸收的热量；
（2）1.5kg的烟煤完全燃烧放出的热量；
（3）烟煤烧水时的热效率。
23．某饰品加工厂有酒精喷灯加工饰品，张师傅在1分钟内用去酒精5g，被加工的一只质量为36g的铜饰品温度从20℃升高到1070℃，求：
（1）铜饰品吸收的热量是多少？
（2）酒精完全燃烧放出的热量是多少？
（3）酒精喷灯的效率是多少？（c铜=0.39×103J/(kg·℃)，q酒精=3×107J/kg）
参考答案
1．C
【解析】比热容和热值是物体本身的属性，比热容和热值的大小与物体的体积、质量、形状都无关，与物质的种类有关。
故选C。
2．D
【解析】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．火箭约有19层楼高，一层楼约3m，火箭高约57m，故C错误；
D．火箭点火向下喷出气体，给气体一个向下的力，由于物体间力的作用是相互的，火箭受到一个向上的力，所以火箭向上运动，故D正确。
故选D。
3．B
【解析】A．物体从外界吸收了热量，温度不一定升高，如晶体的熔化过程，故A错误；
B．同一物体温度升高，内能一定增大，故B正确；
C．热量是一个过程量，不能说物体含有或具有多少热量，故C错误；
D．不同燃料完全燃烧，只有在质量相同时，放出热量越多的热值越大，故D错误。
故选B。
4．C
【解析】单位质量的煤完全燃烧时所释放出的热量越大，说明该煤的热值越大，即是优质煤炭，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
5．C
【解析】A．由图像可知，放出相同的热量，甲需要的燃料少，所以热值大，故A错误；
B．燃料在热机中，提供总功，有用功不一定更多，故B错误；
C．甲的热值比乙大，所以完全燃烧相同质量的两种燃料，甲放出的热量更多，故C正确；
D．热机效率是有用功与总功的比值，使用热值大的燃料，其比值不一定高，故D错误。
故选C。
6．C
【解析】A．废气会带走一部分能量，所以减少该部分能量损失可以有效的提高热机效率，故A正确，A不符合题意；
B．冷却水会带走一部分能量，二次利用可以提高能量的利用率，故B正确，B不符合题意；
C．热值是燃料的一种属性，汽油即使没有完全燃烧，汽油的热值也是一定的，故C错误，C符合题意；
D．该汽油机的热机效率
false
故D正确，D不符合题意。
故选C。
7．D
【解析】甲柴油机的效率比乙低，说明甲柴油机工作时用于做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值比乙小，也就是说甲柴油机将内能转化成机械能的百分比小．故选D.
8．D
【解析】A. 热值是质量为1kg的燃料完全燃烧时所释放出的热量，热值是燃料本身的特性，与热量无关，不符合题意；B. 热值的大小只与燃料的种类有关，与燃烧程度无关，不符合题意；C. 热值是燃料的一种特性，与燃料是否燃烧无关，不符合题意；D. 热值是由燃料本身特性决定的，与燃料是否充分燃烧无关，符合题意；故选D.
9．B
【解析】①汽车的行驶速度
v=false=72km/h
故①正确；
②消耗的燃油完全燃烧放出的热量
Q放=mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J
故②错误；
③该汽车牵引力所做的功
W=Fs=2000N×6.9×103m=1.38×107J
汽车发动机的效率
η=false=20%
故③正确；
④该汽车牵引力所做功的功率
P=false=40000W=40kW
故④错误。
故选B。
10．B
【解析】A．因为玻璃和水接触在一起，并且玻璃和水分子之间的距离在引力作用范围内，故水分子和玻璃分子之间存在相互作用的引力，所以向上拉玻璃板时，弹簧测力计的读数变大，故A错误；
B．用鼻子嗅气味能鉴别醋和酱油，是由于分子在做不停地无规则运动，故B正确；
C．燃烧时放出的热量除了跟燃料的热值有关外，还跟燃料的质量有关，当燃料热值大、质量小时放出的热量不一定多，故C错误；
D．比热容是物质的一种特性，除了跟物质的种类有关，还跟物质的状态有关，比如同种物质：水和冰的比热容就不同，故D错误。
故选B。
11．B
【解析】A．热值是燃料的一种特性，与燃烧情况、放出热量的多少无关，故A错误；
B．水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×100kg×（50℃-20℃）=1.26×107J，
故B正确；
C．天然气完全燃烧放出的热量：
Q放=Vq=1m3×3.2×107J/m3=3.2×107J；
该热水器烧水的效率：
false
故C错误；
D．热值取决于燃料种类，与外界条件无关；而燃料的燃烧情况、能量的损失都会影响热机效率，故D错误．
12．A
【解析】A．由图知，三种燃料中，无烟煤的热值最大，根据false可知，在质量不确定的情况下，无法判断哪种燃料完全燃烧放出的热量最多，故A错误，符合题意；
B．由图知，三种燃料中，干木柴的热值最小，根据false可知，都完全燃烧1kg，干木柴放出的热量最少，故B正确，不符合题意；
C．由图知，焦炭的热值是3×107J/kg，完全燃烧2kg焦炭放出的热量
false
故C正确，不符合题意；
D．热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，所以0.5kg焦炭热值也为3×107J/kg，故D正确，不符合题意。
故选A。
13．B
【解析】A．汽油机完成一个工作循环，经过四个冲程，燃气对外做功一次，活塞往复两次，飞轮转动两周，飞轮在1 min内转动3000圈，则高温高压燃气推动活塞做功1500次，故A正确，不符合题意；
B．汽油的热值是指1kg的汽油完全燃烧释放的热量，故B错误，符合题意；
C．汽油机在以最大功率工作时1min内做的功
W=Pt=6×104W×60s=3.6×106J
故C正确，不符合题意；
D．热机在工作时，总要克服机器零件间的摩擦做功，还有热量的散失，导致热机的热效率总小于1（100%），故D正确，不符合题意。
故选B。
14．C
【解析】对于固体和液体，热值表达式用false来呈现，物理意义是单位质量的物质完全燃烧放出的热量；对于气体，热值表达式用false来呈现，物理意义是单位体积的物质完全燃烧放出的热量；甲烷通常以气态物质形态存在，其热值q甲烷=4.2×107J/m3，含义是1m3甲烷完全燃烧能产生4.2×107 J热量，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
15．热值 机械能
【解析】[1]火箭使用液态氢作燃料是因为液态氢的热值较大，燃烧同样质量的液氢和其他燃料，液氢放出的热量更多。
[2] 火箭向下喷射燃气获得推力加速上升，是燃气对火箭做功，使火箭机械能增加，是内能转化为机械能能。
16．8.8×105J 不变
【解析】[1]20g天然气的完全燃烧放出的热量为
false
[2]热值是燃料的特性，和质量无关，剩余天然气的热值不变
17．3.4×107 热传递 不变
【解析】（1）由Q=qm可得，木炭的热值
false．
（2）改变内能的方式有做功和热传递．烧烤时，烤肉的内能增加是通过热传递的方式实现的．
（3）热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、是否完全燃烧无关，所以木炭用掉一半时，质量变小，种类不变，剩余木炭的热值将不变．
18．做功 30 false
【解析】[1][2]如图所示，两气门关闭，火花塞点火，活塞向下运动，是汽油机工作中的做功冲程，该汽油机的飞轮转速为false即60r/s，飞轮每转两圈对外做功一次，那么该汽油机每秒对外做功30次。
[3]汽油燃烧产生的热量为
false
对外做功为
false
19．发生弹性形变的物体具有弹性势能 动能和势能可以相互转化 做功可以改变物体的内能（或机械能可以转化为内能） 酒精和碎纸片的质量相同、烧杯中水的质量和初温相同 升高的温度
【解析】（1）[1]图a中将卡片反过来压平后，橡皮筋被拉长，具有弹性势能，迅速松开手后卡片跳起来，是弹性势能转化为卡片的机械能。
（2）[2]图b中小球左右摆动，具有的动能和势能相互转化。
（3）[3]用力把活塞迅速下压，压缩气体做功，气体温度升高，内能增大，达到棉花的着火点，棉花就会立即燃烧，说明通过做功可以改变物体的内能。
（4）[4][5]比较不同燃料的热值，根据控制变量法，要使用质量相同的不同燃料完全燃烧后使相同质量的同种液体吸热，通过比较液体升高的温度，根据Q=cm△t，得出不同燃料放出热量的多少。比较酒精和碎纸片的热值，实验中除所用两个装置相同外，还有控制相同的物理量有：燃料质量相同、水的质量、初温相同，实验通过比较烧杯内液体燃料燃尽后升高的温度来确定酒精和碎纸片燃烧放出热量的多少。
20．不同 多 完全燃烧放出的热量 质量 热值 false 10 空气 热效率 高
【解析】(1)[1]由表格中数据可知，完全燃烧质量相同的木材、焦炭、木炭放出的热量不同；
[2]由表格中数据可知，木柴，焦炭，木炭，对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越多；
(2)[3] [4]由表格中数据可知，木柴，焦炭，木炭，各自完全燃烧时放出的热量与质量的比值不变；
[5] 1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，即燃料完全燃烧时放出的热量与质量的比值，叫做这种燃料的热值；
(3)[6]完全燃料0.01m3的天然气放出的热量：
Q放=Vq=0.01m3×4.2×107J/m3=4.2×105J；
[7] 由Q吸=Q放可得，水的质量为：
false；
[8]燃料燃烧过程中不可避免的存在热量的散失，一部分被水吸收，还会被容器、空气吸收；
(4)[9]为了描述被加热物体实际吸收的热量占燃料燃烧放出的总热量的比值，引入了热效率的概念；
[10]热效率越高，表示燃料完全燃烧释放的热量中被利用的越多，因此热效率越高越好．
21．（1）false；（2）false
【解析】解：（1）菜油吸收的热量
false
（2）天然气体积
false
答：（1）菜油吸收的热量false；
（2）天然气体积false。
22．（1）3.36×106J；（2）4.5×107J；（3）7.5%
【解析】解：（1）水吸收的热量
Q吸=cm水(t-t0)=4.2×103J/(kg?℃)×10kg×(100℃-20℃)=3.36×106J
（2）完全燃烧1.5kg的烟煤放出的热量
Q放=m烟煤q=1.5kg×3×107J/kg=4.5×107J
（3）烟煤烧水时的热效率
false
答：（1）水吸收的热量为3.36×106J；
（2）1.5kg的烟煤完全燃烧放出的热量为4.5×107J；
（3）烟煤烧水时的热效率为7.5%。
23．（1）1.4742×104J；（2）1.5×105J；（3）9.8%
【解析】解：（1）铜饰品吸收的热量
false
（2）酒精完全燃烧放出的热量
false
（3）酒精喷灯的效率为
false
答：（1）铜饰品吸收的热量是1.4742×104J；
（2）酒精完全燃烧放出的热量是1.5×105J；
（3）酒精喷灯的效率是9.8%。