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．热学知识在日常生活中有广泛的应用，下列对热现象分析正确的是（　　）
A．金秋十月桂花飘香，说明分子间有空隙
B．摩擦生热是通过热传递改变了物体的内能
C．热机通过压缩冲程将机械能转化为内能
D．以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100%
2．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
3．如图所示是汽油机工作时的四个冲程，其中说法正确的是（　　）
A．按一个工作循环，其正确的排列顺序是丁、乙、丙、甲
B．甲冲程中的能量转换过程为机械能转换为内能
C．使用热值更高的燃料可提高热机的工作效率
D．丁冲程中活塞向下运动汽缸内压强变大，大气压将空气压入汽缸
4．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
5．煤炭是一种重要燃料。为判断煤炭品质的优劣，最科学的方法是检验煤炭的（　　）
A．密度 B．比热容 C．热值 D．硬度
6．下列有关热学知识的叙述中，正确的是（　　）
A．用砂轮磨刀，有火星迸出是采用做功的方式改变了物体的内能
B．一杯水的温度由 30℃降低到 10℃ ，放出热量，内能减小，比热容减小
C．一定质量的酒精完全燃烧时的热值比不完全燃烧时的热值大
D．夏天在地面上洒水，感觉到凉快主要是因为水的比热大
7．如图所示是物理老师的自制火箭，他在矿泉水瓶的侧壁上钻一个孔，把电火花发生器紧紧塞进孔中，实验时从瓶口喷入酒精并盖上锥形纸筒，按动电火花发生器的按钮，点燃瓶内酒精后，纸筒即刻飞出。关于此实验分析正确的是（　　）
A．酒精无法完全燃烧，所以热值变小
B．酒精燃烧是电能转化成了内能
C．燃气推动纸筒飞出的过程相当于内燃机的压缩冲程
D．纸筒飞出后瓶内气体的内能减小，温度降低
8．酒精灯内的酒精用了一部分后，则（　　）
A．热值和比热容都不变
B．热值减小、比热容不变
C．热值和比热容都减小
D．热值不变、比热容减小
9．两台汽油机，甲的效率为，乙的效率为，这两个数据都表明
A．甲机比乙机做的功多
B．甲机比乙机的功率大
C．甲机比乙机消耗的汽油少
D．甲机用来做有用功的能量与完全燃烧所放出的能量的比值比乙机的大
10．下列说法正确的是（　　）
A．汽油热值比柴油热值大，因此汽油完全燃烧时放出的热量一定多
B．晶体在熔化过程中温度不变，内能也不变
C．我们通常用水作汽车冷却液，是因为水的比热容大
D．内燃机的压缩冲程，主要是用热传递的方法增加了气缸内的物质的内能
11．下列关于汽车的说法中错误的是（　　）
A．给汽车加油时能闻到汽油的味道，说明分子在不停地做无规则运动
B．常用水作汽车发动机的冷却液，是因为水的比热容较大
C．通过增加氧气的方法使汽油燃烧越充分，则汽油热值越大
D．尽量保持机械部件之间有良好的润滑可以提高汽车的效率
12．2020年11月24日4时30分，我国在海南文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭将重达8.2吨的嫦娥五号探测器顺利送入预定轨道，开启我国首次地外天体采样返回之旅.下列说法正确的是（　　）
A．火箭加速升空过程中，动能转化为重力势能，机械能增大
B．长征五号火箭的发射过程中，燃料燃烧过程中热值不断增大
C．火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的密度小
D．嫦娥五号探测器在环月椭圆轨道由近月点运动到远月点的过程中，速度减小，机械能不变.
二、填空题
13．完全燃烧0.1kg煤油释放的热量为_________J，若这些热量的42%被水吸收，可以将10kg的水由20℃加热到___________℃ [q煤油=4.6×107J/kg，c水=4.2×103/(kg ℃)]
14．2021年10月16日，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F运载火箭，在酒泉卫星发射中心发射成功，三名航天员将在轨驻留六个月。
（1）火箭发射时选用液态氢作燃料是因为氢具有较大的______（选填“内能”、“比热容”或“热值”），而且有利于环境保护；
（2）火箭喷气发动机，自带燃料和氧化剂，它工作时不需要空气，可以在大气层外工作。火箭升空时，燃料燃烧向后高速喷出气体，从而获得前进的动力，此过程把燃料燃烧的内能转化为火箭的______能；
（3）火箭在大气层内高速运动时，会使其头部整流罩与空气剧烈摩擦，整流罩的内能增加，温度升高达上千摄氏度。这是通过______（选填“做功”或“热传递”）的方式来改变整流罩内能的。
15．如图所示，汽油机工作时，将内能转化为机械能的是___________冲程（选填“甲”或“乙”），若某型号汽车行驶一段路程消耗了汽油1kg，这些汽油完全燃烧放出的热量为___________J；在这段路程中，已知汽车牵引力做的功为1.84×107J，则汽油机的效率为___________。（汽油的热值为4.6×107J/kg）
16．西气东输工程让莆田市市民用上了物美价廉的天然气。在标准大气压下，将质量为4kg、温度为20℃的水加热至沸腾，水至少要吸收_______J热量，这些热量相当于完全燃烧______m3天然气。（c水=4.2×103J/(kg·℃)、天然气的热值为8×107J/m3）
三、综合题
17．阅读短文，回答问题。
六冲程发动机
普通的四冲程发动机把 75%的能量以热能的形式散发掉了，六冲程发动机则利用了部分散发的热能去制造蒸汽以回收部分本来会损失的能量。在普通四冲程发动机的“进气－压缩－做功－排气”四个冲程之后。第五个冲程开始的时候，把水喷进炽热的气缸里面，水马上就变成了温度高达816度的蒸汽，体积急剧膨胀1600倍，同时气缸内压强急剧增大，推动活塞再次向下运动，为汽车提供动力。到了第6个冲程，发动机把水蒸气排放到一个冷却器，水蒸气在那里重新变成水，根据计算，六冲程发动机能比传统的四冲程发动机效率提高30%。如果是柴油机的话，还可以再提高5%。实际上，向内燃机气缸喷水（与燃油一起喷入），就可以提高输出功率和热效率，这种尝试几十年前就有人研究过但主要就是因为气缸腐蚀问题而放弃的。
“额定功率”是发动机工作时的最大输出功率。“额定转速” 是对应额定功率下发动机曲轴的转速。“排气量” 是发动机气缸的工作容积， 是指所有气缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和。六缸六冲程发动机，即通过连杆把六个气缸的活塞连在一起，使各气缸的六个冲程依次错开，则在曲轴转动的每半周里，都有2个气缸在做功。假定每个循环的两次做功冲程中，气体对活塞做功相同，设每次做功冲程中气缸内的气体对活塞的平均压强为p，排气量为V，发动机额定转速为n （单位： r/s），燃气对活塞所做的功可表示为W=pV。
（1）六冲程发动机的第五冲程相当于四冲程内燃机的做功冲程，此冲程的能化把______能转化为机械能；
（2）六冲程发动机的一个完整工作循环中， 有______个做功冲程；
（3） 六冲程发动机通过下列______方式提高热机效率；
A．减少内能的散失 B．提高燃料的热值
C．让燃料充分燃烧 D．减少机械的摩擦
（4） 根据文章中提供的信息，请写出六缸工六冲程发动机额定功率的表达式______（用文章中的字母表示）；
（5）我国第一款自主品牌的高瑞豪华轿车“红旗HQ3"在某段平直公路上进行测试，总重为2.3×104N， 汽车所受阻力是总重的0.1倍，普通汽车四冲程汽油发动机的效率为20%，若采用六冲程汽油发动机，该汽车的耗油量______升。（结果保留一位小数，耗油量指每 100km汽车耗油多少升，汽油的热值为4.6×107J/kg，汽油的密度为0.7×103kg/m3）
18．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。
19．发动机是汽车的核心部件，小红家的汽车发动机是以92号汽油为燃料的内燃机，排气量为“1.8 L”，最大功率为75 kW，当该发动机以最大功率工作时，每分钟吸入气缸的汽油为0.5kg，已知汽油的热值为。请回答：
(1)内燃机完成一个工作循环的四个冲程如图所示，四个冲程的工作顺序是 ______ ；其中 ______ 冲程提供动力；
(2)每分钟汽油完全燃烧放出的热量是多少？ ( )
(3)每分钟发动机输出的机械能是多少？ ( )
(4)发动机在最大功率时的效率多大？ ( )
20．如图所示是“神舟十一号”飞船的返回舱。返回舱又称座舱，是航天员往返太空时乘坐的舱段，为密闭结构，前端有舱门。返回舱重返地球时，为避免与大气剧烈摩擦产生的高热烧穿舱壁，返回舱表面涂有防热材料。问：
(1)返回舱重返回地球时，高度不断下降，与大气摩擦隔热材料温度升高，这与热机哪个冲程的能量转换方式相似？（将答案填在答题卡横线上）
(2)已知物体所具有的重力势能和高度的关系是，返回舱的总质量为，其中防热材料的质量为，比热容为。若下落时减少的重力势能有40％转化为防热材料的内能，那么飞船在大气层中下落后，防热材料升高的温度是多少？
(3)若在(2)的过程中，假设没有能量损失，防热材料吸收的热量由燃烧焦炭来获得，那么需要完全燃烧0.4千克的焦炭，求焦炭的热值是多少？
21．随着我国经济水平的不断提高，汽车越来越多地走进了普通百姓人家。小明家汽车的额定功率为23kW，汽车的水箱中装有冷却用水2.5kg。
（1）汽车用水作发动机冷却液是因为水的 ___________（选填“比热容”或“热值”）大，吸收一定的热量后，温度变化较 ___________（选填“大”或“小”）；随着科学技术发展，汽车发动机的效率 ___________（选填“可能”或“不可能”）达到100%。
（2）该汽车的某次行程中，若水箱中水温升高20℃，则水吸收了多少热量？[水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）]( )
（3）若该汽车在水平路面上以额定功率匀速直线行驶1h消耗的汽油质量是6kg，则该汽车发动机的热机效率是多少？（汽油的热值为4.6×107J/kg）( )
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
A．金秋十月桂花飘香，说明分子在做不规则运动，故A错误；
B．摩擦生热是通过做功的方式改变物体的内能，故B错误；
C．热机在压缩冲程活塞向上运动，压缩气缸内的燃料混合物，把机械能转化为内能，故C正确；
D．汽车发动机的效率不可能达到100%，热量传递过程中会有损失，所以效率小于100%，故D错误。
故选C。
2．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。
3．B
【解析】
【详解】
A．由图可判断：甲是压缩冲程、乙是排气冲程、丙是做功冲程、丁是吸气冲程，所以正确的排列顺序是丁、甲、丙、乙，故A错误；
B．甲是压缩冲程，该冲程中的能量转化是机械能转化为内能，故B正确；
C．热机效率是热机所做的有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值，与燃料的热值高低没关系，故C错误；
D．丁冲程是吸气冲程，活塞向下运动时汽缸内气体压强变小，大气压将空气和汽油的混合物压入汽缸，故D错误。
故选B。
4．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。
5．C
【解析】
【详解】
煤炭是燃料，利用煤炭燃烧，将化学能转化为内能，从而加以利用，故热值来检验煤炭是最科学的方法。
6．A
【解析】
【详解】
A．用砂轮磨刀，有火星迸出是因为磨刀时克服摩擦做功，采用做功的方式改变了物体的内能，将机械能转化为内能，故A正确；
B．一杯水的温度由 30℃降低到 10℃ ，放出热量，温度降低，内能减小，比热容是物质的一种特性，只与物质的种类和状态有关，与温度、吸放热及内能无关，故比热容不变，故B错误；
C．热值是燃料的一种特性，只与燃料种类有关，与燃烧程度无关，故C错误；
D．夏天在地面上洒水，感觉到凉快主要是因为水蒸发吸热有致冷作用，故D错误。
故选A。
7．D
【解析】
【详解】
A．热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃烧的情况无关，所以酒精不完全燃烧时热值是不变的，故A错误；
B．燃料本身具有化学能，因此酒精燃烧时将化学能转化为内能，故B错误；
C．燃气推动纸筒飞出的过程中，内能转化为机械能，与内燃机做功冲程的能量转化相同，故C错误；
D．纸筒飞出时，瓶内气体的内能转化为纸筒的机械能，则瓶内气体的内能减小，温度降低，故D正确。
故选D。
8．A
【解析】
【详解】
比热容是物质的一种特性，各种物质都有自己的比热容，某种物质的比热容和其质量、体积、温度无关，所以酒精灯内的酒精用了一部分后，剩余酒精的比热容不变；热值是燃料的一种特性，与燃料的质量、温度和体积无关，所以酒精灯内的酒精用了一部分后，剩余的酒精热值不变。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
9．D
【解析】
【分析】
热机的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，效率高则比值大．功率是表示物体做功快慢的物理量，与效率没有关系．
【详解】
A、做功的多少与功率和做功的时间有关系，与其效率无关，故A错误；
B、功率是指机器做功的快慢，与热机的效率没有关系，故B错误；
C、甲汽油机的效率高于乙汽油机的效率，说明做相同的有用功，甲消耗的汽油少，故C错误；
D、甲汽油机的效率高于乙汽油机的效率，说明甲机用来做有用功的能量与完全燃烧所放出的能量的比值比乙机的大，故D正确．
故选D．
【点睛】
此题主要考查了对热机效率的理解，并且考查了热机效率与、功、功率的区别．热机效率是表示热机性能好坏的，功率是表示热机做功快慢的，不要把二者混淆在一起．
10．C
【解析】
【详解】
A．汽油的热值比柴油的热值大，如果汽油和柴油的质量不相等，由知道，汽油完全燃烧时放出的热量不一定比柴油产生的热量多，故A错误；
B．晶体熔化的特点是吸收热量，温度不变，但内能增加，故B错误；
C．由于水的比热容最大，等质量的水和其它液体，升高相同的温度时，水吸收的热量更多，所以用水做汽车的制冷剂，故C正确；
D．内燃机的压缩冲程，主要是用做功的方法增加了气缸内的气体的内能，故D错误。
故选C。
11．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．给汽车加油时能闻到汽油的味道，这是扩散现象，说明分子在不停地做无规则运动，故A正确，不符合题意；
B．水的比热容较大，在质量、温度变化相同时，能吸收或放出更多的热量，因此常用水作汽车发动机的冷却液，故B正确，不符合题意；
C．热值是燃料本身的属性，与燃料是否充分燃烧无关，故C错误，符合题意；
D．尽量保持机械部件之间有良好的润滑可以减小摩擦来提高汽车的效率，故D正确，不符合题意。
故选C。
12．D
【解析】
【详解】
A．火箭加速升空过程中，燃料的内能转化成机械能，所以火箭的机械能增大，故A错误；
B．热值是燃料的根本属性，其数值大小不变，故B错误；
C．火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的热值大，在和其它燃料同等质量的情况下，液氢的燃烧能获取更多的能量，故C错误；
D．嫦娥五号探测器在环月椭圆轨道由近月点运动到远月点的过程中，是动能向重力势能转化的过程，所以其速度减小，但机械能守恒，故D正确。
故选D。
13． 4.6×106 66
【解析】
【详解】
[1]由Q放=mq可得，0.1kg煤油完全燃烧释放的热量为
Q放=mq=0.1kg×4.6×107J/kg=4.6×106J
[2] 若这些热量的42%被水吸收，则水吸收的热量为
Q吸=ηQ放=42%×4.6×106J=1.932×106J
由公式Q吸=cmΔt可得
所以可以将10kg的水由20℃加热到
t=20℃+46℃=66℃
14． 热值 机械 做功
【解析】
【详解】
（1）[1]在常见燃料中，氢的热值较大，完全燃烧等质量的氢和其它燃料相比，氢所产生的热量要多得多，故选择氢作为燃料主要是因为其热值大。
（2）[2]燃料燃烧产生高温高压的气体，推动火箭向上运动，对火箭做了功，火箭机械能增加，高温高压的气体将内能转化成了火箭机械能。
（3）[3]整流罩与空气剧烈摩擦，整流罩机械能减小，内能增加，整流罩将机械能转化成了内能，故是通过做功来改变内能的。
15． 甲 4.6×107 40%
【解析】
【详解】
[1]汽油机的做功冲程中，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压的燃气，高温高压气体推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功，将内能转化为机械能。
[2]汽油完全燃烧放出的热量为
Q放=mq=1kg×4.6×107J/kg=4.6×107J
[3]汽油机的效率为
16． 1.344×106 0.0168
【解析】
【详解】
[1]水吸收的热量为
Q=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg·℃)×4kg×(100℃-20℃)=1.344×106J
[2]这些热量需要天然气
17． 内 2 A 4npV 14.3
【解析】
【详解】
（1）[1]第五冲程也是蒸汽对活塞做功，将内能转化为机械能。
（2）[2]由题意知，六冲程发动机的第三冲程和第五冲程都对外做功，提供动力，所以有两个做功冲程。
（3）[3]六冲程发动机的第五冲程通过将水喷入炽热气缸内，变成蒸汽对外做功，是通过减少内能散失了提高热机效率。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
（4）[4]六冲程发动机的一个工作循环，飞轮转动3圈，做功2次，而六冲程发动机的转速是nr/s，那么每秒每个气缸做功的次数为次，燃气对活塞每次做功为
W=pV
所以，每个气缸每秒做的功
W1=W1=pV
那么每秒六个缸所做的功
W总=6××pV=4npV
即发动机的额定功率
P=4npV
（5）[5]汽车行驶100km，汽车牵引车所做的功
W功=Fs=fs=0.1×2.3×104N×100×103m=2.3×108J
六冲程发动机的效率
η=20%+30%=50%
那么行驶100km，燃烧汽油放出的热量
Q放=
燃烧汽油的质量
行驶100km，消耗汽油的体积，即耗油量
18． 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。
19． 乙甲丁丙 做功 2.3×107J 4.5×106J 19.5%
【解析】
【详解】
(1)[1][2]甲中的两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是第二冲程；
乙中的一个气阀打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，是第一冲程；
丙中的一个气阀打开，活塞向上运动，所以为排气冲程，是第四冲程；
丁中的两个气阀都关闭，活塞下运动，所以为做功冲程，是第三冲程；
故排序为：乙甲丁丙。四个冲程中做功冲程提供动力。
(2)[3]每分钟汽油完全燃烧放出的热量
Q放=m汽油q=0.5kg×4.6×107J/kg=2.3×107J
(3)[4]每分钟发动机输出的机械能
W=Pt=75×103W×60s=4.5×106J
(4)[5]发动机在最大功率时的效率
≈ 19.6%
20．(1)压缩冲程；(2)；(3)
【解析】
【详解】
解：(1)返回舱重返回地球时，高度不断下降，与大气摩擦隔热材料温度升高，这是通过做功来改变物体内能，在此过程中机械能转化为内能，这与热机压缩冲程的能量转换方式相似。
(2)返回舱下落1000m减少的重力势能
重力势能转化为的内能
防热材料升高的温度
(3)假设没有能量损失，防热材料吸收的热量
焦炭的热值
答：(1)返回舱重返回地球时，高度不断下降，与大气摩擦隔热材料温度升高，这与热机压缩冲程的能量转换方式相似；
(2)飞船在大气层中下落后，防热材料升高的温度是；
(3)焦炭的热值是。
21． 比热容 小 不可能 2.1×105J 30%
【解析】
【详解】
（1）[1][2]因为水的比热容较大，由Q吸=cmΔt可知，在质量相同、吸收的热量相同时水的温度变化较小，所以汽车发动机冷却通常选用水作冷却液。
[3]汽车发动机在工作过程中有能量的散失，所以效率不可能达到100%。
（2）[4]水吸收的热量
Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×2.5kg×20℃=2.1×105J
（3）[5]小汽车做的有用功
W=Pt=23×103W×1×3600s=8.28×107J
汽油完全燃烧放出的热量
Q放=m汽油q=4.6×107J/kg×6kg=2.76×108J
该汽车发动机的热机效率
答案第1页，共2页
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