2021-2022学年人教版九年级全一册14.2热机的效率跟踪训练（含解析）

2021-2022学年人教版九年级全一册
14.2热机的效率跟踪训练
一、填空题
1．如图所示是四冲程汽油机工作状示意图，由图可以看出，此时它正处在_____（填名称）冲程，某效率为25%的汽油机在一个工作循环中消耗了4kg汽油，该汽油机对外做的机械功为______J（汽油热值为4.6×107J/kg）。
2．一台四冲程汽油机，所用汽油的热值是4.6×107J/kg，完全燃烧2g汽油所释放的内能是________J，如果该机飞轮每秒钟做功30次，则飞轮的转速是________r/min。
3．全氮类物质燃料预估热值q氮类=
4.6×108J/kg，完全燃烧1kg全氮类物质燃料可放出___________J的热量。某火箭需4t全氮类物质作燃料，则该火箭若改用航空煤油作燃料，需要燃料__________t。（
q煤油=4.6×107
J/kg）
4．用煤气灶把1kg、初温为20℃的水烧到70℃，消耗了10g煤气。已知水的比热容是4.2×103J/（kg?℃），煤气的热值为4.2×107J/kg，则水吸收的热量为______J，煤气完全燃烧放出的热量为______J，煤气灶烧水的效率为______
5．完全燃烧42g焦炭所放出的热量，若有50％被2kg、30℃的水吸收，则水温可升高到______℃
[q焦炭=3.0107J/kg、此时外界为标准大气压]
6．我市部分区域已使用天然气作燃料了，使用天然气除了能减小环境污染外，还因为它具有较大的___________。已知q天然气=4×107J/m3，完全燃烧4.2m3天然气可获得___________J的热量。
二、单项选择题（下列选项中只有一个选项满足题意）
7．下列说法中正确的是（　　）
A．热机消耗的燃料越多，效率就越低
B．柴油机的效率一般低于汽油机的效率
C．热机做的有用功越多，效率就越高
D．热机效率高，将内能转化为机械能的比例就大
8．甲、乙两台热机，甲的效率比乙的高，其含义是（　　）
A．甲热机消耗的燃料少
B．甲热机比乙热机做功多
C．甲热机的功率比乙热机的大
D．做相同的有用功，甲损失的能量比乙损失的少
9．2020年6月23日，我国用长征三号乙运载火箭成功发射第55颗北斗导航卫星！收官之星，组网圆梦。长征系列火箭使用液态氢作燃料，主要是由于该燃料（　　）
A．密度小
B．热值大
C．所含内能多
D．比热容小
10．“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。
11．小车油箱中的汽油用去了一半，则剩下的汽油（　　）
A．比热容和热值均不变
B．热值变为原来的一半，比热容不变
C．比热容和热值均变为原来的一半
D．比热容变为原来的一半，热值不变
12．关于比热容和热值的说法正确的是（　　）
A．火箭使用液氢作燃料，主要是由于相同质量的液氢比其它普通燃料含有的热量更多
B．煤油的热值是4.6×107J/kg，如果将煤油倒去一半，剩下煤油的热值为2.3×107J/kg
C．在烧水时，水的温度不断上升，但是其比热容没有发生变化
D．0.5kg酒精燃烧时放出的热量为1.5×107J，由q=可知酒精的热值是3×107J/kg
13．某科技小组将普通煤炉（如图甲所示）设计成了双加热煤炉（如图乙所示），在给壶内水加热的同时，还可将炉壁间的水加热。双加热煤炉相对于普通煤炉有利于（　　）
A．提高煤的热值
B．煤的充分燃烧
C．提高炉子的效率
D．水壶内水吸收热量
14．关于内燃机中燃料释放的能量如图所示，则下列说法不正确的是：（　　）
A．图中1是燃料的化学能
B．用来做有用功的那部分能量，与燃料燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率
C．燃料与空气混合越充分，燃烧得越完全，内燃机的效率就越高
D．图3是废气带走的能量
15．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，已知汽车的质量为2t，匀速行驶时所受阻力为车重的0.1倍，燃油的热值为4.6×107J/kg，g=10N/Kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列计算结果错误的是（　　）
①汽车行驶速度是20m/s????????
②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J
③汽车牵引力做功的功率是30kW???
④汽车发动机的效率是20%
A．①
B．③
C．①和④
D．②和④
16．某品牌行驶汽车自重为24t，车轮与地面的总接触面积为0.8m2，以功率为80kW匀速行驶。在一段平直公路上匀速行驶，百公里耗油量是25L，用时1h23min20s，若燃油的热值为4×107J/L，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是（　　）
①消耗的燃油完全燃烧放出的热量是1×107J
②汽车行驶速度是72km/h
③汽车牵引力是4×104N
④汽车发动机的效率是40%
⑤若公路所能承受的最大压强8×105Pa，汽车最多能装载40t的货物
A．只有①、②和③
B．只有②、④和⑤
C．只有②、③和④
D．只有③、④和⑤
三、多项选择题（下列选项中有多个选项满足题意）
17．某汽车以20m/s的速度在平直的公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为2.1×105W，每行43s消耗柴油700g，柴油的热值为4.3×107J/kg。下列计算中正确的是（　　）
A．完全燃烧700g柴油放出的热量为3.01×107J
B．该柴油发动机效率为70%
C．汽车的牵引力为1.05×104N
D．汽车行驶8.6km消耗柴油7kg
18．某品牌汽车的质量为M（含驾乘人员），车的钢质外壳密度为ρ1、质量为m，发动机的效率为。若该车在平直道路上匀速行驶受到地面的摩擦力为车总重的k倍（k<1，为常数），受到的空气阻力为f，忽略其它摩擦阻力。经过技术革新，厂家将车外壳换成了等体积，密度为ρ2的新材料（ρ2<ρ1），并对车子的流线型进行了优化，使车子受到的空气阻力降低了2%，还将车子的发动机效率提高到了，改进后汽车以相同的速度匀速行驶。设改进前后汽车行驶的路况、路程、驾乘人员相同，改进前的耗油量m1，改进后汽车的耗油量m2，在满足上述条件下说法正确的是（　　）
A．在消耗等量燃油的情况下，改进后汽车的行驶路程更长
B．改进后汽车以相同的速度匀速行驶时，有用功的功率变小
C．若燃油的热值为q，汽车匀速行驶的路程为s，则
D．改进后汽车的耗油量m2与改进前的耗油量m1的比为
四、计算题
19．一架飞机以的速度飞行了，发动机的功率为，效率为，求该飞机在这次飞行中消耗了多少汽油。（已知汽油的热值为）
20．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60g，被加工的一只质量为36g的铜饰品温度从20℃升高到1070℃，求：（c铜=4.2×103J/(kg·℃)，q酒精=3×107J/kg）
（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？
21．2019年10月1日，中国自主研制的新一代隐身战斗机歼﹣20在天安门广场上方翱翔，接受全国人民和习近平主席的检阅，它具备超音速巡航、电磁隐身、超机动性、超视距攻击等优异性能，歼﹣20的发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，从喷口向后高速喷出发机获得向前的推力。若歼﹣20在高空中飞行时在恒定的水平推力F作用下，以720km/h的速度沿水平方向匀速航行1h，需要燃烧航空煤油6000kg。已知飞机发动提供的机械功率是3.2×107W，航空煤油的热值为4×107J/kg，试求在这1h内：
（1）航空煤油完全燃烧放出的热量；
（2）发动机获得水平推力F；
（3）该飞机发动机的热机效率。
22．如图甲所示，1标准大气压下，普通煤炉把壶内20℃，5kg水烧开需完全燃烧0.28kg的煤，此过程中，q煤=3×107J/kg，c水=4.2×103J/（kg?℃）。
（1）水吸收的热量？
（2）0.28kg的煤完全燃烧所释放的热量；
（3）普通煤炉的效率；
（4）请你提出一种提高烧水效率的方法？
参考答案
1．压缩
4.6×107
【解析】
[1]根据题中的图可看出，汽油机的进气门和排气门都关闭，活塞自下向上运动，由此可知图是压缩冲程。
[2]汽油完全燃烧放出的热量
Q放＝mq＝4kg×4.6×107J/kg＝1.84×108J
输出的机械能为
E＝ηQ放＝25%×1.84×108J＝4.6×107J
2．9.2×104
3600
【解析】
[1]完全燃烧2g热值4.6×107J/kg的汽油所释放的内能为
[2]汽油机做功1次飞轮运动2周，该机飞轮每秒做功30次，则飞轮的转速是
3．4.6×108
40
【解析】
[1]完全燃烧1kg全氮类物质燃料放出的热量
Q=m氮类q氮类=1kg×4.6×108J/kg=4.6×108J
[2]完全燃烧4t氮类物质放出的热量
Q=m1q氮类=
4×103kg×4.6×108J/kg=1.84×1012J
则该火箭若改用航空煤油作燃料，需要燃料
4．2.1105
4.2105
50%
【解析】
[1]
则水吸收的热量为
故水吸收的热量为。
[2]
煤气完全燃烧放出的热量为
煤气完全燃烧放出的热量为。
[3]
煤气灶烧水的效率为
煤气灶烧水的效率为50%。
5．100
【解析】
完全燃烧42g焦炭放出的热量
Q放=m焦炭q焦炭=42×10-3kg×3.0×107J/kg=1.26×106J
由题意可知，水吸收的热量
Q吸=Q放η=1.26×106J×50%=6.3×105J
根据Q放=cmt可知，水温度升高值
水的温度为
t=t0+t=30℃+75℃=105℃
因为在一标准大气压下水的沸点为100℃，虽吸热但不升温，所以水的末温为100℃。
6．热值
1.68×108
【解析】
[1]天然气的热值高，完全燃烧相同质量的天然气和液化气，天然气燃烧放热多，生活中常用天然气作燃料除了天然气燃烧后环境的污染较小外，还因为天然气的热值高。
[2]完全燃烧4.2m3天然气产生的热量
Q放=Vq天然气=4.2m3×4.0×107J/m3=1.68×108J
7．D
【解析】
A．热机消耗的燃料量与效率没有必然关系，故A错误；
B．柴油机损耗的能量比汽油机损耗的能量少，所以柴油机的效率比汽油机的效率高，故B错误；
CD．根据可知，热机做的有用功占比越大，效率才越高，故C错误，D正确。
故选D。
8．D
【解析】
A．甲热机消耗的燃料少说明做的总功少，但不知道有用功的大小，所以，不能确定效率高低，故A错误；
B．效率高说明有用功占总功的比值大，不能说明做功的多少，故B错误；
C．功率是指做功的快慢，和效率没有联系，故C错误；
D．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，做有用功相同的情况下，甲的能量损失更少，故D正确。
故选D。
9．B
【解析】
相对于其它燃料，燃烧一定质量时，液态氢放出热量多，热值大，利用液态氢的这个特点可以作为火箭中的燃料。
故选B。
10．C
【解析】
对于固体和液体，热值表达式用来呈现，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。
11．A
【解析】
小车油箱中的汽油用去了一半后，质量变小，由于物质种类不变，而比热容和热值都是燃料的一种特性，所以剩下汽油的比热容和热值均不变，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
12．C
【解析】
A．热量是过程量，不是说含有，火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的热值大，故A错误；
B．燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的质量无关，所以，如果将煤油倒去一半，剩下煤油的热值仍为4.6×107J/kg，故B错误；
C．比热容的大小与物质的种类和状态有关，在烧水时，水的温度不断上升，其比热容没有发生变化，故C正确；
D．1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值；由于不知道酒精是否完全燃烧，所以无法求出其热值，故D错误。
故选C。
13．C
【解析】
A．煤的热值是由煤本身的性质决定的，不会发生变化，故A不符合题意；
B．因为炉内的燃烧环境，空间大小等都没有发生变化，因此不会影响煤的燃烧程度，故B不符合题意；
C．甲图中燃烧放出的热量只用来加热壶内的水，而乙图在给壶内水加热的同时，还可将炉壁间的水加热，即在Q放不变的情况下，Q吸变大，因此效率变大，故C符合题意；
D．水壶内的水没有发生任何变化，吸收热量相同，故D不符合题意。
故选C。
14．B
【解析】
AD．由能流图可知图1是燃料燃烧的化学能，2是克服机械间的摩擦损失了一部分能量；3是排放的废气带走大部分能量，故AD正确，不符合题意；
B．用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧时放出的热量之比叫做热机的效率，公式为，故B错误，符合题意；
C．内燃机中，燃料在汽缸内燃烧，而且燃料与空气混合充分，燃烧得比较完全，因此内燃机的效率越高，故D正确，不符合题意。
故选B。
15．B
【解析】
汽车行驶速度是
故①正确；消耗的燃油完全燃烧放出的热量是
故②正确；由题意可知，匀速行驶时牵引力等于阻力等于
牵引力做的功为
牵引力的功率为
故③错误；汽车发动机的效率是
故④正确。
故选B。
16．B
【解析】
①消耗的燃油完全燃烧放出的热量
Q放=V汽油q汽油=25L×4×107J/L=1×109J
故①错误；
②汽车行驶所用时间
t=1h23min20s==5000s
汽车行驶速度
=72km/h=20m/s
故②正确；
③汽车的功率
P==Fv
汽车牵引力
=4×103N
故③错误；
④汽车发动机做的有用功
W=Pt=80×103W×5000s=4×108J
汽车发动机的效率
故④正确；
⑤公路所能承受最大压力
F压=pS=8×105Pa×0.8m2=6.4×105N
汽车和货物的总重力
G=F压=6.4×105N
汽车和货物的总质量
=6.4×104kg=64t
汽车最多能装载货物的质量
m货=m-m车=64t-24t=40t
故⑤正确。
故选B。
17．ACD
【解析】
A．完全燃烧700g柴油放出的热量为
故A正确；
B．该柴油发动机效率为
故B错误；
C．汽车的牵引力为
故C正确；
D．消耗柴油700g，行驶的路程为
而消耗7kg，则行驶的路程为8600m，合为8.6km，故D正确。
故选ACD。
18．AD
【解析】
A．在消耗等量燃油的情况下，提供的热量相同，由m=ρV可知改进后汽车的质量减小，由G=mg可知汽车的重力减小，汽车受到的摩擦力减小，对车子的流线型进行了优化，使车子受到的空气阻力降低了2%，汽车匀速行驶，牵引力等于空气阻力和摩擦力之和，牵引力减小，将车子的发动机效率提高到了，由W=Qη可知牵引力做的功增大，由W=Fs可知改进后汽车的行驶路程更长，故A正确；
B．改进前后汽车行驶的路况、路程、驾乘人员相同，有用功是对驾乘人员做的功，改进前后，有用功相同，汽车以相同的速度匀速行驶时，由可知行驶的时间相同，由可知有用功的功率不变，故B错误；
C．汽车的行驶路程为s，汽油的热值为q，根据题意得：改进前发动机的效率为
因为匀速运动，所以牵引力
F1=f1
f1=kMg+f
则
故C错误；
D．设改进后车外壳的质量为m′，由选项C可知
则改进前耗油量
改进后发电机的效率
改进前后体积相等
改进后汽车的质量
因为匀速运动，所以
则发电机效率
改进后耗油量
则
故D正确。
故选AD。
19．800kg
【解析】
解：由可得，飞机飞行的时间
由可得，发动机做的功
由可得，汽油完全燃烧释放的热量
由可得，该飞机在这次飞行中消耗的汽油质量为
答：该飞机在这次飞行中消耗了800kg汽油。
20．（1）；（2）；（3）
【解析】
解：（1）铜饰品吸收的热量
（2）酒精完全燃烧放出的热量
（3）酒精喷灯的效率为
答：（1）铜饰品吸收的热量是；
（2）酒精完全燃烧放出的热量是；
（3）酒精喷灯的效率是。
21．（1）2.4×1011J；（2）1.6×105
N；（3）48%
【解析】
解：（1）煤油完全燃烧放出的热量为
Q放＝qm＝4×107J/kg×6000kg＝2.4×1011J
（2）该飞机水平匀速飞行的速度
v＝720km/h＝200m/s
由
P＝=Fv
得，发动机获得的水平推力为
F＝＝1.6×105
N
（3）该飞机沿水平方向匀速航行1h，则发动机做的功为
W＝Pt＝3.2×107
W×3600s＝1.152×1011J
发动机的热机效率为
η＝×100%＝48%
答：（1）航空煤油完全燃烧放出的热量是2.4×1011J；
（2）发动机获得水平推力F是1.6×105
N；
（3）该飞机发动机的热机效率是48%。
22．（1）1.68×106J；（2）8.4×106J；（3）20%；（4）见解析
【解析】
（1）1标准大气压下水的沸点为100℃，把壶内20℃，5kg水烧开，水吸收的热量为
（2）0.28kg煤完全燃烧放出的热量为
（3）普通煤炉的效率为
（4）为了提高烧水的效率可以加大送风量也可以将煤磨成煤粉，加大与氧气的接触面。
答：（1）把壶内20℃，5kg水烧开，水吸收的热量是1.68×106J。
（2）0.28kg煤完全燃烧放出的热量是8.4×106J。
（3）普通煤炉的效率为20%。
（4）加大送风量或将煤磨成煤粉，加大与氧气的接触面。