第十四章 第2节 热机的效率 练习 2021-2022学年人教版物理九年级（有解析）

2021-2022学年人教版物理九年级
第十四章 第2节 热机的效率
一、单选题
1．下列关于热机效率、燃料热值、物体内能、比热容的说法正确的是（　　）
A．热机所用燃料的热值越大，效率越高
B．热机做功越多、效率越高
C．为了防止热机过热，通常采用水来降温是利用水的比热容大的特性
D．物体的内能越大、温度越高
2．如图所示为内燃机的能量流向图，热机效率η不等于（　　）
A． B． C． D．
3．关于热现象，下列说法正确的是（　　）
A．燃料燃烧时放出的热量越多，其热值越大
B．沿海地区比沙漠地区昼夜温差小，这与水的比热容比沙石的比热容小有关
C．热馒头放一会儿变凉，这是通过做功改变了馒头的内能
D．试管中的水蒸气把橡皮塞弹出过程中，是水蒸气的内能转化为橡皮塞的机械能
4．由公式可知，下列说法正确的是（　　）
A．若质量增大一倍，则燃料的热值减小一半
B．若放出的热量增大一倍，则燃料的热值增大一倍
C．燃料的热值与燃料燃烧的质量多少、放热的多少都无关
D．若同种燃料燃烧充分一些，其热值会增大一些
5．很多家庭喜欢用高压锅在天然气灶上煲鸡汤，对此下列说法正确的是（　　）
A．天然气燃烧的越充分，热值越大
B．鸡汤香气四溢是扩散现象
C．鸡汤沸腾过程中吸收热量，温度不变，内能不变
D．水蒸气推动高压锅限压阀转动时的能量转化与内燃机的压缩冲程相似
6．下列热现象的描述，说法正确的是（　　）
A．敲碎煤块使煤充分燃烧能提高煤的热值
B．将0℃的冰块放在0℃的冰箱内，一段时间后，冰的内能会增加
C．锯条锯木板，锯条温度升高，是由于锯条从木板吸收了热量
D．质量、初温相同的水和酒精，放出相同热量后混在一起，热量将从水传给酒精
7．内燃机中，柴油机的效率比汽油机高，这是因为（ ）
A．柴油的热值比汽油大
B．柴油机的点火方式与汽油机的不同
C．柴油机燃烧时，气缸内压强更大、温度更高
D．柴油机损失的热量比汽油机的少
8．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．燃料燃烧释放的热量越多，热值越大
C．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
D．柴油机的热机效率通常为100%
9．关于热值和热机效率，下列说法正确的是（　　）
A．使燃料燃烧更充分，可以增大热值 B．内燃机的效率越高，它消耗的燃料就越少
C．使燃料燃烧更充分，可以提高热机的效率 D．热机使用的燃料的热值越大，热机的效率就越高
10．如图，是酒精灯给试管中的水加热，一段时间后橡皮塞被冲开，下列说法正确的是（　　）
A．酒精灯中酒精的质量越大，酒精的热值越大
B．酒精燃烧放出的热量能全部被试管中的水吸收
C．试管中水的内能是通过热传递的方式增加的
D．橡皮塞被冲开的过程与内燃机的压缩冲程都是内能转化为机械能的过程
二、填空题
11．天然气热水器将40kg的水由23℃加热到43℃，水的内能增加了______J，此过程中燃料的______能转化成水的内能。若天然气燃烧放出的热量有84%被水吸收，则至少需要消耗______kg的天然气（已知c水=4.2×10J/(kg ℃)，q天然汽=4×107 J/kg）。
12．某型号柴油的热值为4.2×107J/kg，完全燃烧0.5kg柴油，能释放出_______J的热量，这些热量若被水全部吸收，则可以使常温下______kg水温度上升10℃。（水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)）
13．酒精的热值为3×107J/kg，其物理含义是_____。一瓶酒精用去，剩下酒精的热值为_____。
14．据报道，2020年6月24日，我国长征3B火箭把我国最后一颗北斗导航卫星成功送到赤道上方近36000km对地静止轨道的位置。长征运载火箭选用液态氢做燃料，主要是因为液态氢的___________高；火箭外表涂有一层特殊物质，可利用该物质在发生物态变化时要___________热，避免高速运行的火箭温度过高。
15．质量为50kg的水温度从20℃升高到50℃吸收的热量是________J，这些热量如果完全由酒精燃烧来提供，至少需________kg的酒精；（水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），酒精的热值3×107J/kg）。酒精和水充分混合后，其总体积小于混合前的总体积。此现象说明组成物质的分子间______。
16．某型号的电热暖手宝袋内装有1kg的水，用水来充当吸热或放热的物质，这是因为水的______较大；使用前先通电加热，使暖手宝内的水温由5 ℃上升至65 ℃，则此过程中水吸收的热量为______J，这相当于完全燃烧______g煤放出的热量。（已知：，q煤=2.1×107J/kg）
17．“西气东输”工程已全线竣工，输送的燃料为天然气，这是利用了燃气________较大的特性，而且使用天然气时对环境影响较小。使用天然气做饭，要想把2kg、20℃的水烧开（1标准大气压），需要燃烧_______m3的天然气，（假设天然气完全燃烧放的热全部被水吸收，）天然气用掉一部分后，剩余天然气的热值________（选填“变大”、“变小”或者“不变”）。
18．用酒精灯给烧杯中的冰块加热，在加热过程中，酒精灯内酒精的热值________ ；当冰完全熔化成水后，水与冰相比（不考虑质量的变化），内能_________ 。（选填“变大”“変小”或“不变”）
19．汽车是我们常用的交通工具之一，汽油机是汽车的动力装置，在压缩冲程末，火花塞点火使燃料猛烈的燃烧，将______能转化成内能。如图所示是汽油机的______冲程。若某汽车效率为40%，完全燃烧10kg 的汽油可转化为______J的机械能。（q汽油=4.6×107J/kg）
20．洒精是实验室里常用的燃料，现用酒精灯来加热水，若要把0.5kg、20℃的水加热到100℃，则水吸收的热量为________J，若洒精完全燃烧产生的热量有50%被水吸收，需要燃烧________克酒精［q酒精=3×107J/kg，c水=4.2×103J/（kg·℃）］
三、实验题
21．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同．燃料的质量都是10g，烧杯内的液体初温相同．
（1）比较不同燃料的热值，应选择_________两图进行实验；在实验中，三烧杯中a、b液体的质量必须______（填“相等”或“不同”）．
（2）若在研究不同燃料热值实验时，记录数据如下表：
燃料 加热前液体温度/℃ 燃料燃尽时液体温度/℃ 燃料的热值/J/kg
1 15 35 2.4×106
2 15 25 ？
根据表中数据计算：完全燃烧10 g燃料1放出的热量为________J，燃料2的热值是________J/kg．
22．小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知。自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系。他组装了如图所示的装置进行实验，记录结果如表：
燃料 加热前的水温/℃ 燃料燃尽后水温/℃
煤油 25 44
菜籽油 25 34
（1）取质量______（选填“相等”或“不相等”）的煤油和菜籽油做燃料，制成煤油灯和菜籽油灯；
（2）安装实验器材时，应按照______（选填“自下而上”或“自上而下”）的顺序安装。为了保证实验结论的可靠，小明同学应该选择两套完全相同的装置，在实验中还应控制水的质量和______；
（3）分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是______；
（4）实验中燃料燃烧放出的热量，通过______的方式使内能增大（选填“做功”或“热传递”）。
试卷第2页，共5页
试卷第1页，共5页
参考答案
1．C
【详解】
A．用热值大的燃料，燃烧相同质量的燃料可以放出更多的热量，但用来做有用功的能量不一定多，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量的比值不一定大，热机效率不一定得到提高，所以A错误；
B．热机效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出能量的比值，所以B错误；
C．水的比热容较大，与其他物质相比，相同质量、升高相同温度的情况下，吸热的热量较多，所以用水来降温，所以C正确；
D．物体的内能与物体的质量和温度都有关系，物体的内能越大、温度不一定高，所以D错误。
故选C。
2．A
【详解】
热机效率是用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，根据内燃机的能量流向图可知，不可能用放出的总能量除以有用功，故A错误，符合题意，BCD均正确，不符合题意。
故选A。
3．D
【详解】
A．热值是燃料的一种特性，热值的大小由燃料本身决定，和烧时放出的热量的多少，故A错误；
B．沿海地区水多，内陆地区水少、沙石多，因为水的比热容较大，白天，相同质量的水和沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，水的温度降低的少，使得沿海地区昼夜的温差小，故B错误；
C． 热馒头放一会儿变凉，这是通过热传递改变了馒头的内能，故C错误；
D．水蒸气把橡皮塞弹出过程中，水蒸气的内能减少，水蒸气的内能转化为橡皮塞的机械能，故D正确。
故选D。
4．C
【详解】
热值是某种燃料充分燃烧后放出的热量与燃料质量之比。燃料的热值只跟燃料的种类有关，与燃料质量多少、放出热量的多少、有无充分燃烧都没有关系，故ABD项错误，C项正确。
故选C。
5．B
【详解】
A．热值是燃料的一种特性，不会随燃料燃烧的充分程度而改变，故A错误；
B．鸡汤香气四溢是由于香气分子的无规则运动，是一种扩散现象，故B正确；
C．鸡汤沸腾的过程中吸收热量，内能增大，故C错误；
D．水蒸气推动高压锅限压阀转动时内能转化为机械能，与做功冲程相似，故D错误。
故选B。
6．D
【详解】
A．燃料的热值是物质的一种属性，与燃料种类有关，与形状、是否充分燃烧无关，所以敲碎煤块使煤充分燃烧并不能提高煤的热值，故A错误；
B．0℃的冰块放在0℃冰箱中，因为没有温度差所以不能发生热传递，冰不能吸收热量，所以冰的内能不变，故B错误；
C．锯条锯木板，是由于做功的原因使锯条温度升高，故C错误；
D．因为水的比热容大于酒精的比热容，所以质量、初温相同的水和酒精，放出相同热量后混在一起后，根据可知，水的温度变化小，末温高，热量将从水传给酒精，故D正确。
故选D。
7．C
【分析】
柴油机飞轮质量大，惯性在，压缩冲程时压缩程度大，缸内气体温度高，可以提高燃料燃烧程度，可以更多地把化学能转化为内能来做有用功，从而提高效率。
【详解】
柴油机的效率比汽油机的效率高，说明柴油机损耗的能量比汽油机损耗的能量少，是因为柴油机在压缩冲程中，压缩的程度比汽油机大，燃烧更充分，燃气产生的压强更大、温度高，转化成的有用功更多；故C符合题意。
故选C。
8．C
【详解】
AB．热值是燃料本身的属性，与燃料是否充分燃烧，燃料燃烧释放的热量的多少无关，故AB错误；
C．使燃料燃烧更充分，能减小热量损失，可以提高热机效率，故C正确；
D．任何热机在使用过程中都会有额外功，热机效率不可能为100%，故D错误。
故选C。
9．C
【详解】
A．燃料的热值是燃料本身的一种属性，与燃料是否充分燃烧无关，故A错误；
B．内燃机的效率高，只能说明所做的有用功与总功的比值高，不能说明消耗的燃料就少，故B错误；
C．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C正确；
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，与燃料的热值无关，故D错误。
故选C。
10．C
【详解】
A．热值是物质的基本属性，与物质的种类和状态有关，与质量无关，故A错误；
B．酒精燃烧放出的热量一部分散失在空气中，一部分被试管吸收，大部分热量被水吸收，故B错误；
C．试管中的水，通热传递吸收热量，内能增加，温度升高，是通过热传递方式来实现的，故C正确；
D．橡皮塞被冲开，是水蒸气对活塞做功，将内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程相似，故D错误。
故选C。
11．3.36106 内 0.1
【详解】
[1][2]天然气热水器加热过程中将燃料的内能转化成水的内能，根据吸热公式可知
[3]天然气放出的热量为
则根据热值公式可知
12．2.1×107 500
【详解】
[1]柴油完全燃烧放出的热量
Q放=mq=0.5kg×4.2×107J/kg =2.1×107J
[2]这些热量若被水全部吸收，水吸收的热量
Q吸= Q放=2.1×107J
水的质量
=500kg
13．完全燃烧1kg的酒精可放出的热量是3×107J 3×107J/kg
【分析】
1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值；热值是物质的某种特性，与物质的种类和状态有关，与物质的质量无关
【详解】
[1]酒精的热值是3×107J/kg，是指完全燃烧1kg的酒精可放出的热量是3×107J。
[2]热值是燃料的一种特性；一瓶酒精用去一半后，质量变小，但燃料种类不变，所以剩下酒精的热值不变，仍然为3×107J/kg。
14．热值 吸
【详解】
[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。
[2]为保证火箭安全，箭体上涂有一层特殊固体物质，在高温下先熔化，再汽化，因为熔化、汽化时要吸收大量的热，这样箭体的温度就不会太高。
15．6.3×106 0.21 间隙
【详解】
[1]水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×50kg×(50℃-20℃)=6.3×106J
[2]由题意可知，酒精完全燃烧放出的热量
Q放=Q吸=6.3×106J
完全燃烧酒精的质量
=0.21kg
[3]酒精和水都是由分子构成的物质，它们的分子之间都存在一定的空隙，把酒精和水混合以后，两种物质的分子相互穿插渗透，进入彼此的分子空隙，所以总体积会小于二者的体积之和。
16．比热容 2.52×105 12
【详解】
[1]生活中用水作为吸热和放热物质，是利用了水的比热容较大的性质。
[2]由知道，水吸收的热量
[3]由知道，相当于完全燃烧煤的质量
17．热值 1.6×10-2 不变
【详解】
[1]输送的燃料为天然气，因为天然气的热值较大，相同质量的天然气与其它燃料相比，完全燃烧放出的热量，天然气比其它燃料多。
[2]由题意知
即
则
[3]热值是燃料的基本属性，与燃料的种类有关，与燃料的质量没有关系，故用一部分天然气后，剩余的天然气的热值不变。
18．不变 变大
【详解】
[1]由于热值只与燃料的种类有关，与燃料的多少无关，所以，在加热过程中，酒精灯内酒精的热值不变。
[2]在冰熔化成水的过程中，由于需要吸收热量，所以，水与冰相比，内能变大。
19．化学能 做功 1.84×108
【详解】
[1]火花塞产生电火花，使燃料猛烈地燃烧，是燃料化学能转化为内能。
[2]火花塞点火，是做功冲程。
[3]机械能为
20．1.68×105 11.2
【详解】
[1]水吸收的热量
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×0.5kg×(100℃-20℃)=1.68×105J
[2]酒精完全燃烧放出的热量
=3.36×105J
需要酒精的质量
=1.12×10-2kg=11.2g
21．甲乙 相等 2.4×104 1.2×106
【详解】
（1）为了比较热值大小要用不同的燃料，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吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲乙两图进行实验；根据控制变量法可知：实验中用加热时间表示同种燃料放出热量和液体a、b吸收热量相同；烧杯内液体的质量应都相同．
（2）完全燃烧10 g燃料1放出的热量：Q1=mq1=0.01 kg×2.4×106 J/kg=2.4×104 J；
由于Q放=Q吸，则燃料1有cam△t1=m1q1，即cam（35 ℃ 15 ℃）=m1×2.4×106J；
燃料2有cam△t2=m1q2,即cam（25 ℃ 15 ℃）=m1×q2；
联立以上两式可得：q2=1.2×106 J/kg．
22．相等 自下而上 初温 煤油 热传递
【详解】
(1)[1]为比较煤油和菜籽油热值的大小，实验过程中应采用控制变量法，需要控制煤油和菜籽油的质量相同。
(2)[2]为保证用火焰的外焰加热，且温度计的玻璃泡不能接触容器底和容器壁，所以先安装下面器材，再安装上面器材，便于调节器材间的距离。
[3]由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响，所以在实验中还应控制水的质量和初温相等。
(3)[4]用相同质量的煤油和菜籽油燃烧后加热相同的水，由表中数据可知，用煤油加热的水温度升得高，则说明煤油燃烧放出的热量多，煤油的热值大。
(4)[5]燃料燃烧放出的热量，通过热传递的方式使物体的内能增大。答案第6页，共7页
答案第7页，共7页