14.2 热机的效率 一课一练 2021-2022学年人教版九年级物理 （含答案）

2021-2022年九年级物理（上）（人教版）
课时14.2
热机的效率
一课一练
一、单选题
1．酒精的热值是，柴油的热值是，质量相等的酒精和柴油分别完全燃烧，则
A．酒精放出的热量多
B．柴油放出的热量多
C．它们放出的热量一样多
D．无法确定
2．有甲乙两汽车，甲的汽油机效率比乙的高，这表明
A．甲做的功比乙做的功多
B．以相同的牵引力行驶相同的路程，甲耗油比乙少
C．甲消耗的汽油比乙的少
D．甲做的功比乙做的功快
3．下列关于热现象的说法中，正确的是
A．沿海地区昼夜温差比内陆地区小，是因为水的比热容小
B．汽油机压缩冲程把内能转化为机械能
C．火箭用氢作燃料主要是因为氢的热值高
D．汽油充分燃烧时热值大，不充分燃烧时热值小
4．下列关于热现象的说法中正确的是
A．火箭使用液态氢作燃料，是因为它含有的热量多
B．在汽油机的压缩冲程中，内能转化为机械能
C．海边昼夜温差比内陆小，是因为水的比热容较大
D．0℃的水变成0℃的冰，温度不变，内能不变
5．一杯酒精用掉一半，剩下一半的质量、比热容、热值（　　）
A．质量、热值、比热容都不变
B．质量变为原来的一半，热值、比热容都不变
C．质量、热值、比热容都变为原来的一半
D．质量不变，热值、比热容都变为原来的一半
6．下列有关热机的说法中不正确的是（　　）
A．热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程
B．为了防止热机过热，通常用水来降温，是利用水的比热大的特性
C．可以采用增大热机功率的方法来增大热机的效率
D．热机的大量使用会造成环境污染
7．关于提高热机效率的途径，下列说法中错误的是
A．尽量减少摩擦
B．尽量减小输出功率
C．尽量使燃料充分燃烧
D．尽量减少热量的损失
8．西昌卫星发射中心用长征三号运载火箭，于2019年4月20日将第四十四颗北斗导航卫星成功送上太空．下列说法中正确的是
A．火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的比热容大
B．火箭升空过程中，燃料燃烧将机械能转化为化学能
C．北斗导航卫星加速升空过程中，其动能和重力势能均增大
D．北斗导航卫星加速升空过程中，其惯性增大
9．关于热机的效率，下列说法中正确的是（
）
A．热机做的有用功越多，效率一定越高
B．热机消耗的燃料越少，效率一定越高
C．热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高
D．热机做功越快，效率一定高
10．利用图示甲、乙装置（燃烧皿内燃料和烧杯内液体未画出），既可以比较不同液体的比热容，又可以比较不同燃料的热值．要求仅根据温度计示数的变化完成实验，则两个实验都需要控制相同的
A．液体种类
B．燃料种类
C．液体质量
D．燃料质量
11．列关于内燃机说法正确的是(
)
A．柴油机吸气冲程吸入的是柴油和空气的混合物
B．汽油机气缸顶部有喷油嘴
C．做功冲程中内能转化为机械能
D．内燃机功率越大，效率越高
12．某载重汽车自重12t，车轮与地面的总接触面积为0.5m2，汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为210kW，每行驶43s消耗柴油700g，柴油的热值为4.3×107J/kg，g取10N/kg。下列说法中（　　）
①完全燃烧700g柴油放出的热量为3.01×109J
②该柴油发动机效率为30%
③汽车的牵引力为1.05×104N
④若公路所能承受的最大压强为8×105Pa，汽车最多能装载40t的货物
A．只有①②正确
B．只有③④正确
C．只有①③正确
D．只有②③正确
二、填空题
13．热机工作时热损失情况为：气缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦损失10%，则完全燃烧2kg汽油获得的机械能是__J（汽油热值为4.6×107J/kg）
14．热机的共同特点是：燃料燃烧时释放出________能，这些能传递给工作物质，工作物质获得这些能后对外做功，把一部分________能转化为______能，同时________能减少，温度__________。
15．在汽油机的四个冲程中，机械能转化为内能的是________冲程。如图所示汽油机正在进行的是______冲程。四个冲程中利用飞轮惯性工作的冲程是___________________________。
16．我国探明在南海海底有大量的可燃冰．“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力．同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，这说明“可燃冰”的________很大．完全燃烧相同质量的可燃冰和煤气，燃烧________放出的热多，1kg的可燃冰，燃烧一半后，剩余可燃冰的热值________．（选填“变大”、“变小”或“不变”）
17．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”）。
三、计算题
18．某家庭用燃气热水器将质量为100
kg、温度为20
℃的自来水加热到50
℃，消耗的天然气体积为1
m3(假设天然气完全燃烧)．已知水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃)，天然气的热值为3.2×107
J/m3．求
(1)1
m3天然气完全燃烧放出的热量．
(2)该热水器工作的效率．
(3)如果该热水器以最大火力工作时，天然气消耗量为150
L/h，一瓶天然气最多能持续燃烧1.4
h，这样能够把质量为多少千克的水温度升高10
℃？
19．芜湖奇瑞汽车有限公司是一家大型的汽车生产基地．该厂某型号汽车在车型测试中，在一段平直公路上匀速行驶了36
km，用时0.5小时，车的总质量为3×103
kg，受到的阻力为车重的0.1倍，其中g=10
N/kg．求：
（1）该汽车牵引力所做的功；
（2）已知这一过程消耗燃油1.5×10-2
m3，求热机在这一过程中消耗的总能量（假设燃油完全燃烧，燃油密度为0.8×103
kg/
m3，燃油热值q为4.5×107
J/kg）；
（3）该汽车发动机的效率；
（4）若该汽车在平直的公路上匀速行驶的路程为s，发动机牵引力为F，其发动机效率η，汽油的热值为q，请推导该汽车在这段路程内消耗汽油质量的表达式．
20．酒精是实验室里常用的燃料，现用酒精灯来加热水，若酒精完全燃烧产生的热量有50%被水吸收，现在把0.5kg
、20℃的水加热到100℃，需要燃烧多少克酒精？［q酒精=3×107J/kg，c水=4.2×103J/（kg·℃）
参考答案
1．B
【解析】由知，完全燃烧相同质量的柴油和酒精，放出热量较多的应该是热值大的燃料，所以放出热量较多的是柴油．
故选B．
2．B
【解析】汽油机效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，效率高说明比值大．所以，做功的多少与功率和时间有关，与效率无关，故A错误；以相同的牵引力行驶相同的路程，则说明做功相同，效率高的耗油少，所以甲耗油比乙少，故B正确；由于不知道做功的多少，所以不能根据效率的高低比较耗油的多少，故C错误；功率是用来表示做功快慢，与效率无关，故D错误，故选B．
3．C
【解析】A.
沿海地区昼夜温差较小是因为水的比热容大，在同样吸放热的情况下，水的温度变化较小，故A错误。B.
汽油机的压缩冲程中，将机械能转化为内能，故B错误；
C.
火箭用氢作燃料主要是因为氢的热值高，完全燃烧相同质量的氢与其它燃料相比，氢放出的热量更多，故C正确；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，故D错误。故选C.
4．C
【解析】A.
火箭使用液态氢作燃料，是因为它的热值大，故A错误；
B.
汽油机的压缩冲程中，是将机械能转化为内能，混合气体的内能增大、温度升高，故B错误；
C.
因为水的比热容较大，相同质量的水和其它物质比较，吸收或放出相同的热量，水的温度变化小，所以海边昼夜温差比内陆小，故C正确；
D.
0℃的水变成0℃的冰，温度不变，但凝固需要放热，所以内能减小，故D错误．故选C.
5．B
【解析】质量是指物体所含物质的多少，一瓶酒精用去一半后，其质量将减半；酒精的热值、比热容，都表示酒精的某种特性，是从不同的角度来描述酒精的特性，一般不发生变化，只与物质的种类和状态有关。故一瓶酒精用去一半，则剩下的酒精比热容、热值不变。
故选B。
6．C
【解析】热机的工作原理：燃料在气缸内燃烧，生成高温高压的燃气，燃气推动活塞对外做功，内能转化成机械能，A对；汽车的发动机用水来冷却，是因为水的比热容较大，升高相同的温度时，吸收的热量多，B对；机械的功率是表示机械做功快慢的物理量，而机械效率表示的是有用功占总功的比值，二者无关，所以C错；热机燃烧的是化石能源，它的大量使用会产生二氧化碳、二氧化硫等废气，这加剧了环境污染，D对．综上所述，C符合题意．
7．B
【解析】A、减少摩擦，可以减少由于摩擦消耗的能量，可以提高热机的效率，故A正确，不符合题意；
B、热机功率是指单位时间内对外输出的功，与热机的效率越高低无关，故B错误，符合题意；
C、燃料燃烧得越充分，能量损失越少，热机的效率越高，故C正确，不符合题意；
D、尽量减少热量损失，可提高能量利用率，可提高热机效率，故D正确，不符合题意。
故选B。
8．C
【解析】A．发射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，故A错误；
B．火箭升空的过程中，燃料燃烧释放出的内能转化为机械能，故B错误；
C．北斗导航卫星加速升空的过程中，速度增大，高度增大，因此动能和重力势能都增大，机械能的总量也增大，故C正确；
D．北斗导航卫星加速升空过程中，其质量不变，惯性不变，故D错误．
9．C
【解析】热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比．功率是表示物体做功快慢的物理量．
（1）热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比；当热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高；当热机消耗的燃料一定，做的有用功越多，效率就一定越高；故选项A、B错误，C正确；
（2）热机做功越快，表示热机的功率越大，与效率无关，故选项D错误；
10．C
【解析】比较不同物质的比热容，应使用相同的热源，控制质量相同的不同液体相同时间内吸热相同，通过温度的变化来判断不同液体的吸热能力；
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，得出不同燃料放出热量的多少，故两个实验都需要控制相同的液体质量，ABD错误，只有C正确．
11．C
【解析】A．柴油机在吸气冲程中，吸入气缸的是空气，故A错误；
B．柴油机气缸顶部有喷油嘴，汽油机气缸顶部有火花塞，故B错误；
C．内燃机的做功冲程中，内能转化成了机械能，对外做功，故C正确；
D．功率表示做功的快慢，与热机效率是两个不同的概念，两者没有关系，故D错误．
12.【解析】：
①完全燃烧700g柴油放出的热量：Q放＝m柴油q＝0.7kg×4.3×107J/kg＝3.01×107J，故①错误；
②柴油发动机做功：W＝Pt＝210×103W×43s＝9.03×106J，柴油发动机的效率：η＝×100%＝×100%＝30%，故②正确；
③汽车速度：v＝72km/h＝72×m/s＝20m/s，由P＝＝＝Fv得，汽车的牵引力：F＝＝＝1.05×104N，故③正确；
④由p＝得，公路所能承受的最大压力：F＝pS＝8×105Pa×0.5m2＝4×105N，汽车与货物的质量之和：m总＝＝＝＝4×104kg＝40t，汽车最多能装载货物质量：m＝m总﹣m车＝40t﹣12t＝28t，故④错误。
综上，①④错误，②③正确。
故选：D。
13．2.3×107
【解析】热机的效率：η=100%?30%?35%?10%=25%，完全燃烧2kg汽油获得的能量：
Q放=mq=2kg×4.6×J/kg=9.2×J/kg，由η=×100%可得，获得的机械能：W=η=25%×9.2×J/kg=2.3×J.
14．内(热)
内
机械
内
降低
【解析】由于各种热机都是靠燃料燃烧获得内能，进而提供动力，为我们服务，燃料燃烧时，是将燃料的化学能转化为内能，内能膨胀做功转化为活塞的机械能，由活塞的往复运动变为曲轴的转动，当燃气或蒸汽对外做功后其内能将减少，温度将降低。
15．压缩
做功
吸气冲程、压缩冲程和排气冲程
【解析】在内燃机的压缩冲程中，活塞压缩气体做功，使气体的内能增大，温度升高，机械能转化为内能；根据图示可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，气缸容积增大，因此是做功冲程。对外提供内能的冲程只有做功冲程，其它三个冲程都是依靠惯性完成的，因此利用飞轮惯性工作的冲程有：吸气冲程、压缩冲程和排气冲程。
16．热值
可燃冰
不变
【解析】“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，这说明“可燃冰”的热值大，燃烧相同质量的物质，热值大的释放的热量大，所以可燃冰与煤气相比，燃烧可燃冰释放的热量大；热值是物质的基本属性，不会随着其质量或体积的变化而变化，可燃冰燃烧一半后，剩余可燃冰的热值不变．
17．8.8×105J
不变
【解析】[1]20g天然气的完全燃烧放出的热量为
[2]热值是燃料的特性，和质量无关，剩余天然气的热值不变
18．(1)
3.2×107
J；(2)
39.4%；(3)63
kg
【解析】(1)根据计算1
m3天然气完全燃烧放出的热量为：
；
(2)根据计算水吸收的热量为：
；
根据得热水器工作的效率为；
．
(3)热水器以最大火力工作时消耗天然气的体积为：
天然气燃烧后被水吸收的热量为：
根据得，水的质量为：
．
19．（1）1.08×108
J
（2）5.4×108
J
（3）20%
（4）因为，，效率为：所以，，综上可得，汽车消耗汽油质量的表达式为：．
【解析】(1)汽车的重力为：
，
因为车匀速行驶，所以车受到牵引力，即阻力：
；
则牵引力做功：
；
(2)由得，消耗燃油的质量为：
，
燃油完全燃烧放出的热量：
；
(3)汽车的牵引力所做的功就是有用功，燃油完全燃烧放出的热量就是总功；则发动机的效率：
；
(4)因为，，效率为：
所以，
，
综上可得，汽车消耗汽油质量的表达式为：．
答：(1)该汽车牵引力所做的功为1.08×108
J；
(2)热机在这一过程中消耗的总能量为5.4×108
J；
(3)该汽车发动机的效率为20%；
(4)
因为，，效率为：所以，，综上可得，汽车消耗汽油质量的表达式为：．
20．11.2g
【解析】根据得，水吸收的热量为：
；
根据得，酒精放出的热量为；
，
根据得，需要的酒精为：
．