人教版九年级全一册14.2热机的效率同步练习（有解析）

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
次
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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