14.2热机的效率 课后培优2021-2022学年人教版物理九年级全一册（含答案）

热机的效率
一、单选题
1．当燃料的温度升高后，燃料的（　　）
A．热量增大
B．比热容增大
C．热值增大
D．内能增大
2．实际燃烧2千克酒精放出的热量是5.0×107J，则酒精的热值为（　　）
A．5.0×107J/kg
B．2.5×107J/kg
C．5.0×107J
D．无法判断,但一定大于2.5×107J/kg
3．一箱汽油燃烧掉一半后，下列物理量发生变化的是（　　）
A．比热容
B．密度
C．热值
D．质量
4．有甲、乙两台汽油机，它们的功率之比是2∶1，它们的热机效率之比是5∶4，那么在相同的时间内，它们所消耗的汽油的质量之比是（　　）
A．5∶8
B．8∶5
C．4∶5
D．5∶4
5．关于提高热机效率的途径，下列方法可取的是（　　）
A．尽量使用热值高的燃料
B．尽量提高热机的功率
C．尽量采用先进的技术设计制造热机
D．尽量使用汽油做燃料
6．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
7．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
8．2020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
9．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
10．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
11．关于燃料的热值，以下说法正确的是（　　）
A．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
B．容易燃烧的燃料，热值一定大
C．0.5g汽油和2kg汽油，它们的热值是一样的
D．煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多
12．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同。下列说法正确的是（　　）
A．比较不同液体的比热容，可以选择甲丙两图
B．比较不同燃料的热值，可以选择乙丙两图
C．比较不同液体的比热容，可以选择乙丙两图
D．比较不同燃料的热值，可以选择甲丙两图
二、多选题
13．关于热值和热机效率，下列说法正确的是（　　）
A．燃料燃烧越充分，燃料的热值越大
B．热机排出废气温度越高，热机的效率越低
C．热值和热机效率都只与燃料种类有关
D．热机里燃料燃烧越充分，热机效率越高
14．某种煤油有关数据如表：（
）
熔点
﹣30℃
热值
4.5×107J/kg
沸点
160℃（一个标准大气压）
比热容
2.1×103J/(kg?℃）
密度
0.8×103kg/m3
体积膨胀系数
1×103/℃
如图，有一只煤油加热灯，内装
50g
煤油，正在加热烧杯中质量为
200g，初温为
20℃的煤油，经过
10min
后，烧杯中的煤油温度升为
80℃，加热灯中的煤油变为
48g，若不计加热过程中煤油的蒸发，当地气压为一个标准大气压，若杯中煤油相同时间吸热相等，则（　　）
A．在这
10min
内，装置的加热效率为
28%
B．加热过程中，杯中煤油密度不变
C．杯中煤油每秒平均吸热为
150J
D．若继续再加热
20min，煤油温度会变为
160℃
15．如图所示是四冲程汽油机的剖面图，已知汽油的热值为。若该汽油机的效率为20%，下列关于汽油机工作过程描述正确的是（　　）
A．如图所示的是做功冲程
B．该汽油机消耗100g汽油可以获得约的有用功
C．该汽油机燃料释放的能量绝大部分转化为机械能
D．该冲程将内能转化为机械能
16．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43
s消耗柴油700g，柴油的热值为4.3×107J/kg。下列说法中正确的是（　　）
A．完全燃烧700g柴油放出的热量为3.01×109J
B．该柴油发动机效率为30%
C．汽车的牵引力为1.05×104N
D．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
17．为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施中能提高热机效率的是（
）
A．尽量减少废气带走的热量
B．尽量燃烧一些热值大的燃料
C．尽量增加热机的工作时间
D．尽量减少热机部件间的摩擦
三、填空题
18．小海坐在西宁驶往青海湖的大巴车上，以______为参照物，小海是静止的。若大巴车消耗汽油10kg，这些汽油完全燃烧放出的热量是______J。（汽油的热值）
19．汽油的热值是4.6×107J/kg，热值是一种特性，与燃料的________有关；完全燃烧5kg的汽油，能放出的热量是___________J。
20．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）。
四、计算题
21．一辆重量为5×104N的汽车，在平直马路上以72km/h的速度匀速行驶时，遇到的阻力为车重的0.02倍，每小时需汽油6kg。求这辆汽车发动机的效率。（汽油的热值为4.62×107J/kg）
22．某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg的无烟煤。［水的比热容是4.2×103J/(kg·℃),无烟煤的热值是3.4×107J/kg］试求：
（1）锅炉内200
kg的水吸收的热量是多少焦耳？
（2）6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是多少焦耳？
（3）此锅炉的效率是多少？
参考答案
1．D
解：A．热量是过程量，在热传递过程中，可以说物体吸收或放出多少热量，不能说物体具有热量，故A不符合题意；
B．比热容是物质的一种特性，与温度的高低无关，比热容不变，故B不符合题意；
C．燃料的热值是燃料的特性，不随燃料温度的改变而改变，热值不变，故C不符合题意；
D．物体温度升高，分子热运动加剧，所以内能一定增大，故D符合题意。
故选D。
2．D
解：热值是1kg的燃料完全燃烧放出的热量，但实际燃烧2kg酒精时，由于各种因素，燃料并不能达到完全燃烧的程度，所以完全燃烧2kg酒精放出的热量要大于实际燃烧2kg酒精放出的热量，因此酒精的热值一定比1kg酒精实际燃烧放出的热量大，故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
3．D
解：比热容、密度和热值都是物质的属性，燃烧掉一半的汽油，其种类不变，状态不变，所以以上三种属性都不变，但组成物质的多少发生了变化，所以质量发生变化，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
4．B
解：汽油机的效率为
变形得
所以，它们所消耗的汽油的质量之比是
故选B。
5．C
解：A．热机的效率与燃料的热值没有关系，提高燃料的利用率是提高热机效率的关键，故A不符合题意；
B．热机的效率与热机功率无关，二者是两个不同的概念，故B不符合题意；
C．在设计和制造上采用先进技术，可以提高热机的效率，故C符合题意；
D．热机的效率与燃料的种类没有关系，故D不符合题意。
故选C。
6．D
解：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。
7．D
解：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。
8．B
解：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。
9．C
解：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。
10．B
解：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。
11．C
解：ABC.燃料的热值是燃料的一种特性，热值的大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃料燃烧的程度及燃料是否容易燃烧无关，0.5g汽油和2kg汽油的热值是一样的，故AB错误，C正确;
D.煤的热值此干木柴大，只能说明1kg的煤完全燃烧放出的热量比1kg千木柴完全燃烧放出的热量多，由于煤和干木柴的质量不确定，且燃料不一定完全燃烧，因此燃烧煤放出的热量不一定比燃烧干木柴放出的热量多，故D错误。
故选C。
12．A
解：AC．为了比较不同液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间，进而判断两种液体比热容的大小关系，应选择甲、丙两图进行实验，故A正确，C错误；
BD．为了比较不同燃料的热值，要用不同的燃料，应加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出燃料放热的多少，进而判断热值大小，应选择甲、乙两图进行实验，故BD错误。
故选A。
13．BD
解：A．热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，故A错误；
B．热机排出废气温度越高，排出热能越多，能量损耗越多，有用功就越少，所以效率越低，故B正确；
C．热值与燃料种类有关，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C错误；
D．使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故D正确。
故选BD。
14．AD
解：AC．在这10min内，烧杯中煤油吸收的热量
Q吸=cm1(t1-t0)=2.1×103J/(kg?℃)×0.2kg×(80℃-20℃)=2.52×104J
加热灯完全燃烧煤油放出的热量
Q放=m2q=(0.050kg-0.048kg)×4.5×107J/kg=9×104J
所以装置的加热效率
则杯中煤油每秒平均吸热为
故A符合题意，C不符合题意；
B．加热过程中，烧杯中煤油的体积增大，而质量不变（不计加热过程中煤油的蒸发），那么其密度减小，故B不符合题意；
D．若再继续加热20min，加热灯放出热量
Q吸1=42J/s×20×60s=5.04×104J
10min内，加热灯燃烧煤油的质量为2g，那么继续加热20min，加热灯中的煤油未燃烧完。
杯中煤油的温度
则杯中煤油已沸腾，所以其温度为160℃，故D符合题意。
故选AD。
15．ABD
解：A．图中的冲程中，两个气门关闭，活塞向下运动，是做功冲程，故A正确；
B．消耗100g汽油放热为
可以获得有用功为
故B正确；
C．该汽油机燃料释放的能量20%转化为机械能，故C错误；
D．做功冲程是将内能转化为机械能，故D正确。
故选ABD。
16．BC
解：A．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A错误；
B．柴油发动机做功
W=Pt=2.1×105W×43s=9.03×106J
柴油发动机的效率
故B正确；
C．汽车速度
由
得汽车的牵引力
故C正确；
D．由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
汽车最多能装载货物质量
m=m总-m车=40t-12t=28t
故D错误。
故选BC。
17．AD
解：热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，所以减少热量的损失可以提高热机的效率，使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率，增加热机的工作时间、燃烧一些热值大的燃料并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率，故BC不符合题意，AD符合题意。
故选AD。
18．大巴车
解：[1]小海坐在西宁驶往青海湖的大巴车上，以大巴车为参照物，小海相对于大巴车的位置没有改变，小海是静止的。
[2]汽油完全燃烧放出的热量
Q放=mq=10kg×4.6×107J/kg=4.6×108J
19．种类
2.3×108J
解：[1]热值是燃料固有的一种属性，只与燃料的种类有关，与其它因素无关。
[2]完全燃烧5kg汽油放出的热量
20．压缩
4.6×107
解：[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
21．25.97%
解：在水平方向上，汽车受阻力
f=0.02G=0.02×5×104N=1000N
因为汽车做匀速直线运动，处于平衡状态，所以牵引力
F=f=1000N
汽车的路程
s=vt=72km/h×1h=72km=7.2×104m
牵引力的功
W=Fs=1000N×7.2×104m=7.2×107J
汽油完全燃烧释放出的热量
Q=mq=6kg×4.62×107J/kg=2.772×108J
发电机的效率
答：这辆汽车发动机的效率为25.97%。
22．（1）6.3×107；（2）2.04×108；（3）30.9
解：（1）锅炉内200kg的水吸收的热量是
（2）6kg无烟煤完全燃烧放出的热量是
（3）锅炉的效率是
答：（1）水吸收的热量是6.3×107J；
（2）煤完全燃烧放出的热量是2.04×108J；
（3）锅炉的效率是30.9%。