人教版九年级全一册14.2热机的效率同步练习(有解析)

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名称 人教版九年级全一册14.2热机的效率同步练习(有解析)
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科目 物理
更新时间 2022-03-29 08:23:25

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人教版九年级全一册 14.2 热机的效率 同步练习
一、单选题
1.下列说法正确的是(  )
A.热值大的燃料完全燃烧,放出的热量一定多
B.物体的温度不变,它的内能一定不变
C.物体的内能增加,可能是从外界吸收了热量
D.热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
2.晓宇在用燃气灶烧水时,进行了观察和思考,其中正确的是(  )
A.加热过程中水的比热容变大
B.燃气燃烧得越多,其热值越大
C.壶内水温升高是利用热传递使内能增大的
D.水沸腾过程中吸收热量,温度不断升高
3.下列有关热学知识的说法中正确的是(  )
A.固体和液体很难被压缩是因为分子间没有间隙
B.物体吸收热量,温度不一定升高
C.燃料燃烧越充分,其热值越大
D.比热容与物体吸收热量的多少有关
4.2021年5月15日,我国“天问一号”火星探测器从距离火星表面125千米的高度,约2万千米/时的速度,经过三个减速阶段,距离火星表面100米时,反冲火箭启动,探测器处于悬停状态,完成精准避障后再缓速下降,成功登陆火星。以下说法正确的是(  )
A.打开降落伞减速下降时,探测器的动能不断减小,重力势能不断增加
B.打开降落伞减速下降时,探测器的动能不断减小,重力势能不断减小
C.发动机燃料燃烧不充分时燃料热值减小
D.反冲火箭的原理是机械能转化为内能
5.煤炭是一种重要能源。为判断煤炭品质的优劣,最科学的方法是检验煤炭的(  )
A.比热容 B.密度 C.热值 D.温度
6.2021年10月,我国发射了神州十三号载人飞船。搭载飞船的火箭常使用液态氢作为燃料,主要是因为液态氢具有(  )
A.较小的密度 B.较大的比热容 C.较低的沸点 D.较高的热值
7.有关热值、热量和内能,下列说法正确的是(  )
A.一碗水倒掉一半后,质量减少,内能也减小
B.物体的温度越低,含有的热量越少
C.0 ℃的冰块,内能可能为零
D.燃料的热值越大,燃烧时放出的热量也一定越多
8.热机效率是热机性能的重要指标,下列措施中,可以提高热机效率的是(  )
A.尽量增加热机的工作时间 B.尽量增加废气带走的热量
C.尽量使用热值更大的燃料 D.尽量减少热机部件的摩擦
9.如图所示热机工作示意图,下列说法中正确的是(  )
A.该冲程是做功冲程 B.该冲程机械能转化为内能
C.这种汽车对环境没有污染 D.此发动机的效率可达90%
10.有一瓶酒精,如果倒去一半,再使它的温度降低一半,(无物态变化)则(  )
A.它的热值变为原来的 B.它的比热容变为原来的
C.它的密度变为原来的 D.它的比热容、热值都不变
11.关于热机的效率,下列说法正确的是(  )
A.在做功同样多的情况下,热机的效率越高消耗的燃料越多
B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
C.热机的效率越高说明做功越快
D.热机损失的能量中,废气带走的能量较少,主要是由于机械摩擦损失的
12.目前,中国以划时代的卫星硬科技创新,成为了6G领域的领头羊,而发射卫星的火箭用的燃料主要是液态氢,这是利用了氢燃料的(  )
A.质量大 B.比热容大 C.密度大 D.热值大
二、填空题
13.某汽油机工作过程有吸气、压缩、做功和排气四个冲程。如图所示为_______冲程工作示意图,燃料混合物被压缩,在这个过程中机械能转化为_______。火箭升空时,用液态氢作燃料是因为液态氢的_______大。
14.现探明中国南海海底有大量的可燃冰,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;以10倍的关系粗略计算,______kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为8.4×108J(q=4.2×107J/kg)
15.小明一家驾车旅行,(1)加油时,闻到汽油味,说明分子在______;(2)图示为车发动机的一个冲程,其能量转化情况是______;(3)若车的总质量为1.5t,匀速直线行驶9km,所受阻力为车重的0.1倍,完全燃烧汽油1L,则1L汽油完全燃烧放出的热量是______J,车所受牵引力是______N,车的工作效率是______%。(ρ汽油=0.8×103kg/m3;q汽油=4.5×107J/kg;g取10N/kg)
16.某辆行驶的小轿车,其正常工作时的能量转化情况如图所示,若输入的化学能为2000J,输出的动能为300J。则输出的内能和声能共计______J;输出的有用能量是动能,则小轿车正常工作时的效率为______。
三、综合题
17.阅读短文,回答问题。
开采可燃冰有望再提速
可燃冰,是天然气和水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质。天然气水合物具有燃烧值高、污染小、储量大等特点,多呈白色或浅灰色晶体,外貌类似冰雪,可以像酒精块一样被点燃,所以被称为“可燃冰”。
可燃冰像一个天然气的“压缩包”,1立方米的可燃冰分解后可释放出约160立方米以上的天然气和0.8立方米的水。而且它的燃烧不会释放出粉尘、硫氧化物、氮氧化物等环境污染物,所以被誉为21世纪理想的清洁能源之一。
2020年,我国海域可燃冰第二轮试采圆满成功。经过前期的理论研究和实验,这次试采创新利用水平井钻采技术,使用了多种自主研发的技术设备,有效提高了产气规模、开采效率。从探索性试采到试验性试采,我国的可燃冰产业化进程向前迈进了关键一步,之后将继续加强资源勘查,推动科技进步,保护海洋生态,让这一高效清洁能源早日服务经济社会发展。
(1)可燃冰具有的特点有 ___________(写出一条即可)。
(2)第2轮试采创新利用 ___________技术,从而有效提高了产气规模,开采效率。已知燃烧1m3可燃冰释放出的能是164m3天然气相当,则可燃冰的热值为 ___________(天然气的热值3.0×107J/m3),可燃冰在燃烧时能量转化情况是 ___________。
18.(1)如图所示,在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的确化棉,将活察迅速下压(活塞没有接触硝化棉),硝化棉然烧。
①硝化棉能燃烧。原因是:在下压过程中______ ;
A.活塞与筒壁之间的摩擦,使活塞内能增大
B.活塞对硝化棉做功,使硝化棉内能增大
C.活塞对筒内空气做功,使空气内能增大
②下压过程的能量转化情况与汽油机______冲程的相同;
③一辆小汽车质量为2t,汽油机的效率为25%,在水平公路上以36km/h的速度匀速行驶,受到地面的摩擦力是800N,不计空气阻力,g取10N/kg。油箱中装有4kg的汽油(热值为4.6×107J/kg)。工作中汽油机完全燃施了一半的汽油,此过程放出的热量为___J,剩下汽油的热值是______J/kg,汽车行驶的距离为______m;
(2)电热水壶的电热丝通电时阻值为44Ω,电流为5A。通电40s,电热丝产生的热量为______J。电热丝内能的改变是通过______的方式实现的。把蚊香片放在电热驱蚁器的发热元件上,其气味很快充满整个房间。原因是:______ 。
19.阅读短文,回答问题。
科学家在四冲程发动机的基础上发明了“六冲程引擎”发动机。这种引擎在完成四冲程工作后,会把水注入汽缸,使水瞬间变成水蒸气,从而带动活塞运动,产生第五冲程,为汽车提供动力,第六冲程让水蒸气排放到冷凝器,变成可再次注入汽缸的水。“六冲程引擎”发动机的优点是环保、效率高,“六冲程引擎”发动机比传统四冲程发动机效率可提高40%,在一定程度上能够缓解如今由于能源供应短缺而导致的能源危机。
(1)汽油机在做功冲程里,高温、高压的燃气推动活塞向下运动,对外做功,同时将内能转化为______能;
(2)若汽车发动机以恒定功率输出,在爬坡的时候减慢车速,目的是______;
(3)一台单缸四冲程汽油机的曲轴转速是1200r/min,若每次做功为500J,则汽油机的功率为______W;
(4)测试人员驾驶该车在平直公路上匀速直线行驶0.25h,观察仪表盘,发现这段时间内汽车消耗燃油2kg,车速为50km/h,若这些燃油完全燃烧,则放出的热量为______J(燃油的热值为4.6×107J/kg);
(5) “六冲程引擎”发动机第五冲程相当于四冲程汽油机的______冲程;如果这种单缸六冲程内燃机飞轮转速是1800r/min,则该汽油机每秒钟对外做功______次。
20.我国随着人民生活水平的提高,加上“汽车下乡”政策的实施,不少农村家庭都购买了汽车,汽车开始进入普通百姓家庭. 家住农村的小明同学家买了一辆崭新的汽车(如图甲),他高兴极了,把车的里里外外都观察了个够。通过观察,小明发现汽车上的许多部件都用到了物理知识。
(1)汽车的发动机是四冲程汽油机,其中______冲程将内能转化为机械能;
(2)图乙是该车自动测定汽车油箱内油面高度的装置原理图,图中的油量表实质是______表改装而成的,定值电阻R0的作用是______;
(3)如果小明家的汽车正常行驶100 km要消耗6 kg的汽油,这些汽油完全燃烧时所产生的热量是______J(已知:汽油的热值为4.6×107 J/kg);
(4)若轿车以90 kW的恒定功率启动做直线运动,运动过程中受到的阻力不变,运动的速度v与时间t的关系如图丙所示. 则在0~5 s时间内,轿车发动机做功______J;轿车运动过程中受到的阻力是______N。
21.水上摩托运动是集高科技、观赏、竞争和惊险刺激于一体,富有现代文明特征的高速水上运动。如图所示,摩托艇的发动机为四冲程汽油机,一个质量为60kg的人正在水面上骑着摩托艇飞驰。[g取10N/kg,ρ汽油=0.8×103kg/m3,汽油的热值q汽油=4.5×107J/kg,c水=4.2×103J/(kg·℃)]
摩托艇的质量m/kg 340 最大功率P/kW 60
油箱容积V/L 10 最高时速v/(km·h-1) 120
(1)为摩托艇提供动力的是发动机的 ___________冲程,该冲程将 ___________能转化为 ___________能;
(2)若一满箱汽油完全燃烧放出的热量的70%被水吸收,可使多少kg的水温度升高50℃?( )
(3)加满一箱汽油能使摩托艇以20m/s速度匀速航行1h,若摩托艇以20m/s速度匀速航行时,发动机的牵引力为总重的,则摩托艇发动机的热机效率是多少?(不考虑汽油的质量)( )
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.C
【解析】
【分析】
【详解】
A.燃料燃烧放出热量的多少,与燃料的热值、质量和燃烧程度有关,故A错误;
B.晶体熔化时,物体不断吸热,其内能增大,但是温度保持熔点不变,故B错误;
C.物体的内能增加,可能是从外界吸收了热量,也可能外界对物体做了功,故C正确;
D.热量是从高温物体向低温物体传递的,或者从物体的高温部分传向低温部分,内能大的物体温度不一定高,故D错误。
故选C。
2.C
【解析】
【详解】
A.比热容是物质的一种特性,与物质的种类和状态有关,与内能大小和温度高低无关,所以加热过程中水的比热容不变,故A错误;
B.热值是燃料的特性,只和燃料的种类有关,与燃料的质量无关,故B错误;
C.烧水时壶内的水吸收热量温度升高,这一过程是利用热传递使内能增大的,故C正确;
D.水沸腾过程中吸收热量,温度保持不变,故D错误。
故选C。
3.B
【解析】
【分析】
【详解】
A、由于分子间存在斥力,因此固体和液体很难被压缩,固体与液体分子间存在间隙,固体和液体很难被压缩不是因为分子间没是间隙,故A错误;
B、物体吸收热量,内能增加,物体温度不一定升高,例如晶体的熔化过程,故B正确;
C、燃料的热值由燃料本身决定,与燃料是否充分燃烧无关,故C错误;
D、物质的比热容是由物质本身的性质决定的,与物体吸收的热量多少无关,故D错误;
故选B。
4.B
【解析】
【详解】
AB.打开降落伞减速下降时,质量不变,速度变小,探测器的动能不断减小,高度不断降低,重力势能不断减小,故A错误,B正确;
C.热值是燃料的属性,与燃料燃烧是否充分无关,故C错误;
D.反冲火箭的原理是:将燃料燃烧产生的内能转化为火箭上升的机械能,故D错误。
故选B。
5.C
【解析】
【详解】
热值是燃料的一种特性,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。
6.D
【解析】
【详解】
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D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
7.A
【解析】
【详解】
A.一碗水倒掉一半后,物体含有的物质减少(质量减小),分子总数减小,内能减小,故A正确;
B.热量是一个过程量,表示发生热传递时内能转移的多少,不能说具有、含有多少热量,故B错误;
C.一切物体都具有内能,所以0℃的冰块具有内能,内能不为零,故C错误;
D.根据可知,同质量的不同燃料,燃料的热值越大,燃烧时放出的热量也一定越多,选项中没有说明质量,故D错误。
故选A。
8.D
【解析】
【分析】
【详解】
A.增加热机的工作时间,并不能减少热量的损失,所以不能提高热机的效率,故A不符合题意;
B.增加废气带走的热量,热机的能量利用率降低,即热机的效率降低,故B不符合题意;
C.使用热值更大的燃料,其能量利用率不一定高,不一定能提高热机的效率,故C不符合题意;
D.尽量减少热机部件的摩擦,减少克服摩擦消耗的内能,可以增大有用能量与燃料完全燃烧放出总能量的比值,可以提高热机的效率,故D符合题意。
故选D。
9.B
【解析】
【分析】
【详解】
AB.由图知道,热机进气门和排气门关闭,活塞上行,所以该冲程是压缩冲程,其能量转化是机械能转化为内能,故A错误、B正确;
C.该汽车的燃料是汽油,排放的尾气会污染空气,故C错误;
D.汽油机的效率在20%~30%左右,不可能达到90%,故D错误。
故选B。
10.D
【解析】
【详解】
A.热值是物质的一种特性,只与物质种类有关,与是否完全燃烧、质量、体积无关,把一杯酒精倒掉一半,质量和体积均减小一半,但热值不会发生变化,故A不符合题意;
B.比热容是物质的一种特性,只与物质种类有关,与质量、体积无关,把一杯酒精倒掉一半,质量和体积均减小一半,但比热容不会发生变化,故B不符合题意;
C.密度是物质的一种特性,与物质种类、温度、状态有关,与质量、体积无关,把一杯酒精倒掉一半,质量和体积均减小一半,但密度不会发生变化,故C不符合题意;
D.比热容、热值是物质的一种特性,只与物质种类有关,把一杯酒精倒掉一半,质量和体积均减小一半,比热容、热值不会发生变化,故D符合题意。
故选D。
11.B
【解析】
【详解】
A.热机的效率越高,做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大,即在做功相同的情况下,消耗的燃料较少,或消耗相同的燃料,做功较多,故A错误。
B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高,多用在重型机器上,故B正确;
C.热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值,热机的效率越高说明有用功占的比值越大,功率表示做功的快慢,功率越高说明做功越快,效率和功率是两个不同的物理量,二者之间没有必然联系,故C错误;
D.根据内燃机的能量流向,热机损失的能量中,废气带走的能量较多,故D错误。
故选B。
12.D
【解析】
【详解】
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液态氢和其它燃料相比,液态氢可以释放出更多的热量。
故选D。
13. 压缩 内能 热值
【解析】
【详解】
[1]图示中,两个气门都关闭,活塞向上运动,是压缩冲程。
[2]压缩冲程中,将活塞的机械能转化为燃料的内能。
[3]火箭用液态氢做为燃料,是因为液态氢的热值较大,与其它燃料相比,完全燃烧等质量的燃料时,液态氢放出的热量更多。
14. 热值 2
【解析】
【详解】
[1]同行条件下,完全燃烧可燃冰放出的热量是煤气的数十倍,说明可燃冰的热值很大。
[2]据Q放=mq得,要使完全燃烧可燃冰放出的热量为8.4×108J,需要的可燃冰的质量为
15. 永不停息地做无规则运动 机械能转化为内能 1.5×103N 37.5%
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]给汽车加油时,会闻到汽油味,从物理学角度来看,属于扩散现象,这个现象表明这汽油分子在做无则规运动。
(2)[2]进气门、排气门关闭,活塞上移,是压缩冲程,机械能转化为内能。
(3)[3][4][5]1L汽油质量为
1L汽油完全燃烧放出的热量是
车重力
G=m1g=1500kg×10N/kg=1.5×104N
因为匀速,牵引力等于阻力为
F=f=0.1G=0.1×1.5×104N=1.5×103N
机械功为
W=Fs=1.5×103N×9000m=1.35×107J
效率为
16. 1700
【解析】
【详解】
[1]由图可知,输入的化学能,输出的动能,输出的内能和声能
[2]小轿车正常工作时的效率
17. 污染小 水平井钻采 化学能转化为内能
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由短文可知可燃冰燃烧不会释放出粉尘、硫氧化物、氮氧化物等环境污染物,所以可燃冰具有污染小的特点。
(2)[2][3][4]由短文可知第2轮试采创新利用水平井钻采技术,从而有效提高了产气规模、开采效率;完全燃烧164m3天然气放出的热量为
则完全燃烧1m3可燃冰放出的热量为
由可知可燃冰的热值为
可燃冰具有化学能,在燃烧时将化学能转化为内能释放。
18. C 压缩 1.84×107 4.6×107 5.75×104 44000 电流做功 温度越高,分子热运动越剧烈
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]迅速向下压活塞,活塞会压缩空气做功,机械能转化为内能,使空气的内能增加,温度升高,当温度达到棉花的燃点时,棉花就会燃烧,故AB错误,C正确。
故选C。
[2]在四冲程汽油机工作过程中,将机械能转化为内能的过程是压缩冲程,所以下压活塞过程的能量转化情况与汽油机压缩冲程的相同。
[3]4kg汽油完全燃烧放出的热量为
Q放=mq=4kg×4.6×107J/kg=1.84×108J
[4]燃料的热值是燃料的一种特性,不随着质量的改变而改变,所以汽油燃烧一半后,剩余汽油的热值不变,仍为4.6×107J/kg。
[5]汽油机所做的功为
根据
W=Fs
可知,汽车行驶的距离为
(2)[6]通电40s,电热丝产生的热量为
Q=I2Rt=(5A)2×44Ω×40s=4.4×104J
[7]电流通过电热丝时,电流做功把电能转化成内能,所以电热丝内能的改变是通过做功的方式实现的。
[8]把蚊香片放在电热驱蚁器的发热元件上,其气味很快充满整个房间,原因是分子在不停地做无规则运动。
19. 机械 增大牵引力 5000 9.2×107 做功 20
【解析】
【详解】
(1)[1]汽油机在做功冲程里,高温、高压的燃气膨胀对外做功,将内能转化为机械能。
(2)[2]因为发动机的功率,即功率一定时,降低速度是为了增大牵引力。
(3)[3]一台单缸四冲程汽油机正常工作时的转速为
因为汽油机的一个工作循环中飞轮转2圈,对外做功一次,所以汽油机1s可以做功的次数

1s内汽油机做的功
W=500J×10=5000J
则该汽油机的功率
(4)[4]燃油放出的热量
(5)[5]由题知,六冲程引擎中的第五冲程,是水变为水蒸气推动活塞做功,从而为汽车提供动力,所以相当于四冲程内燃机的做功冲程。
[6]由题意可知,单缸六冲程内燃机飞轮转速
由题可知,完成一个工作循环飞轮转3r,对外做功2次,所以飞轮转速是时,该汽油机每秒对外做功20次。
20. 做功 电流表 保护电路 2.76×108J 4.5×105 3000
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]汽油机的四个冲程包括吸气、压缩、做功和排气冲程,做功冲程高温高压燃气推动活塞向下运动,将内能转化为机械能。
(2)[2]油量表串联在电路中,所以实质上是电流表。
[3]由图乙知,在加油时,浮子位置升高,在杠杆作用下,滑动变阻器连入电路的阻值变小,使电路中的电流变大,电流表示数变大,油量表示数变大;R0的作用是防止电路中的电流过大而烧坏仪表,保护电路。
(3)[4]完全燃烧6kg汽油放出的热量
Q放=qm=4.6×107 J/kg×6 kg=2.76×108 J
(4)[5]轿车的功率
P=90 kW=9×104 W
在前5s,轿车发动机做功
W=Pt=9×104 W×5s=4.5×105J
[6]由图丙知,轿车匀速运动时的速度是
v=30m/s
运动过程中所受阻力不变,功率恒定,轿车在匀速直线运动过程中受到的阻力等于牵引力,据P=Fv知
f=F===3000 N
21. 做功 内 机械 1200kg 20%
【解析】
【详解】
(1)[1][2][3]已知摩托艇的发动机为四冲程汽油机,汽油机的做功冲程中,燃气推动活塞运动,为发动机提供动力,此冲程中将内能转化为机械能。
(2)[4]由表格可知油箱容积
V=10L=10-2m3
则满箱油的质量为
m=ρ汽油V=0.8×103kg/m3×10-2m3=8kg
汽油完全燃烧放出的热量为
Q放=q汽油m=4.5×107J/kg×8kg=3.6×108J
则水吸收的热量为
Q吸=Q放η=3.6×108J×70%=2.52×108J
由Q吸=cmΔt可知水的质量为
(3)[5]发动机的牵引力为
发动机牵引力做的功为
W=Fs=Fvt=1000N×20m/s×1×3600s=7.2×107J
则摩托艇发动机的热机效率为
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