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
1．一桶汽油用掉了一半，发生变化的物理量是（　　）
A．比热容 B．热值 C．密度 D．质量
2．下列说法中正确的是（　　）
A．把一瓶柴油倒去一半，则剩下的柴油比热容变小
B．热传递中，温度总是从内能大的物体传递给内能小的物体
C．在柴油机的压缩冲程中，机械能转化为柴油和空气混合物的内能
D．燃料燃烧得很充分，它的热值也不变
3．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
4．小汽车已成为大多数家庭出行代步的工具，其发动机大多数为汽油机，下列有关汽油机的说法正确的是（　　）
A．汽油机的吸气冲程吸入的是空气
B．汽油机的点火方式是点燃式
C．汽油机的压缩冲程是把内能转化为机械能
D．汽油机的效率一般比柴油机的效率高
5．下列说法正确的是（　　）
A．物体内能增大，一定从外界吸收了热量
B．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
C．一个物体的内能增加了，它的温度一定升高
D．一个物体吸收了热量，它的内能一定增加
6．下列关于热现象的说法中，正确的是（　　）
A．物体从外界吸收热量，其温度一定升高
B．温度高的物体内能多，温度低的物体内能少
C．水可作为汽车发动机的冷却剂，是因为水的比热容较大
D．煤的热值比干木柴的大，煤燃烧时放出的热量比干木柴燃烧时放出的热量多
7．关于四冲程内燃机，下列说法正确的是（　　）
A．汽油机和柴油机都是内燃机，吸气冲程吸入汽缸的物质相同
B．汽油机和柴油机都是通过火花塞点火的
C．压缩冲程主要是通过做功的方式增大汽缸内气体的内能
D．燃料在汽缸内猛烈燃烧，燃料热值迅速减小
8．甲、乙两台汽油机，甲汽油机的效率为30%，乙汽油机的效率为20%，则下列说法正确的是（　　）
A．甲汽油机做的功比乙汽油机做的功多
B．甲汽油机的功率比乙汽油机的功率大
C．在相同的时间内甲汽油机燃烧的汽油比乙汽油机的多
D．在消耗相同的汽油时，甲汽油机做的有用功比乙汽油机多
9．如图所示的轮船，动力是由柴油机提供的，下列说法正确的是（　　）
A．以轮船为参照物货物是运动的
B．轮船受到的浮力和货物对轮船的压力是一对平衡力
C．柴油机效率高，是因为柴油的热值大
D．柴油机是利用内能做功的机器
10．双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料，以下说法正确的是（ ）
A．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
B．在压缩冲程中，燃料混合物的内能不变
C．以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100%
D．汽油与天然气相比，燃烧汽油时对环境的污染较大
11．如图所示分别为内燃机甲、乙的能量流向图，则下列说法正确的是（ ）
A．通过技术改进，可使甲的E4等于E1
B．若E4大于E4＇，则甲的热机效率一定高于乙
C．若E5小于E5＇，，则甲的热机效率一定高于乙
D．若甲、乙的热机效率相等且E1等于E1＇，则E4一定等于E4＇
12．下列关于热值和热机效率的说法中，正确的是（　　）
A．使燃料燃烧的更充分，可以增大热值
B．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
C．柴油机的热机效率最高可以达到100%
D．燃料燃烧释放的热量越大，热值越大
二、填空题
13．如图为火箭发射的场景。火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的______大，火箭发射升空时燃料的化学能转化为______能，再转化为火箭的机械能。
14．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 ℃)]
15．如图所示，甲、乙、丙三幅图中装置完全相同，燃料质量都是10g，烧杯内液体质量均为100g。小明要比较煤油和菜籽油的热值大小，他应该利用图中 ______两个装置进行实验；若要比较不同物质吸热升温的现象，应选择 ______两个装置进行实验。
16．生活垃圾的热值为3×106J/kg,某垃圾焚烧发电厂每天完全燃烧800t生活垃圾,放出热量_________J,放出热量的42%用来加热水供给附近小区,一个标准大气压下,每天可将_________kg的水由20℃恰好加热至沸腾。[c水=4.2×103J/（kg·℃）
三、综合题
17．氢燃料被认为是21世纪最理想的能源。如图所示的氢燃料新能源公交车，满载时的质量为20t，某次满载后从A站出发，在水平地面上以36km/h的速度匀速行驶到B站，用时2min30s，此过程中公交车所受阻力为总重的0.07倍。（q氢=1.4×108J/kg，g=10N/kg）请作答：
（1）公交车行驶时轮胎会发热，这是通过_______的方式改变轮胎的内能；氢燃料具备的优点有_______（写出一条即可）；
（2）公交车行驶的路程是多少_______？
（3）该车满载匀速行驶时，发动机的输出功率是多少_______？
（4）若该公交车从A站出发到B站消耗氢燃料0.4kg，该公交车发动机的效率为多少_______？
18．塔里木油田是我国累计产气最多的特大型整装优质气田区，该油田向我国东部地区输送天然气超过800亿立方米，惠泽我国14个省市自治区的80多个大中型城市3亿居民。[q天然气＝8.4×107J/m3， ]
（1）燃烧天然气的过程中，天然气的热值______（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（2）100m3的天然气完全燃烧能放出多少焦的热量______？
（3）若这些热量的60%被水吸收，则可以使多少千克的水从20oC升高80oC______？
19．燃气壁挂炉是燃烧天然气，提供家居生活用热。沐浴时，打开热水龙头后，一段时间出来的是热水管道中的冷水，等冷水放完后才出热水。一个小发明解决了这一困扰——回水器。小明家新购置了一台带回水器且热效率为90%的燃气壁挂炉。如图，回水器内部的主要部件是一个水泵。在沐浴水龙头下端安装一个单向阀（水不能从b处流向α处），要用热水时提前使用启动回水器，水泵便开始工作，热水管中的水会经单向阀流向冷水管，当热水流到单向阀处时水泵便停止工作，实现一打开热水龙头就会出热水的目的。（忽略单向阀和水龙头间水管的长度）
（1）若不启动回水器，小明打开沐浴水龙头，从热水管里放了3L冷水后才出热水。已知回水器工作时水泵抽水的速度为6L/min，则他应该将回水器每次运行的时间设置为______s；
（2）在一次沐浴时，小明先启动回水器，等回水完成后立即打开沐浴水龙头开始沐浴，并用掉了从热水管里流出的45L热水。已知当时冷水的温度是15℃。燃气壁挂炉的热水出水温度是45℃，不计热水在管道内的热损失。则：
①这一次沐浴一共消耗了多少m3的天然气？( )
②沐浴时，冷热水在沐浴水龙头内混合后从水龙头里放出的水的温度是40℃。这一次沐浴一共用掉了多少L的水？( )
（3）小明家的燃气壁挂炉之前每年消耗天然气900m3。新的燃气壁挂炉比之前使用的那一台的热效率高出了6%。则小明家每年可以节约多少m3天然气？( )
20．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）
21．阅读下列短文，回答问题：
混合动力汽车
为保护环境和应对将来石油资源枯竭，全球许多车企正在研发制造油电混合动力汽车。混合动力汽车一般在起步和低速行驶时采用纯电动模式：在急加速、爬陡坡等需要较大动力的情况下，采用电动机和汽油机共同协调工作；在下坡、减速滑行时开启充电系统。在某次进行充电测试过程中，混合动力汽车满电行驶100km的油耗为3.8L，而同等级的汽油汽车在相同情况下行驶100km的油耗为8.0L，混合动力汽车具有较好的燃油经济性和较低的排放等优势。[汽油的热值为4.6×107J/kg，汽油密度约为0.7×103kg/m3，水的比热容c水＝4.2×103J/（kg oC）]
（1）混合动力汽车在汽油机提供动力时，将内能转化为______能；当下坡减速滑行过程中，发电机开始工作，将机械能转化为______能；
（2）假设某款纯电动汽车在平直公路上匀速行驶时，每百公里耗电1.08×108J，若电能转化为机械能效率为85%，则汽车匀速行驶时受到阻力为______N。若质量和外形完全相同的燃油汽车，它的能量转化率为30%，以相同速度在同一路面上匀速行驶，每行驶百公里需要消耗的燃油为______kg。（结果保留1位小数）
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
A．单位质量的某种物质温度升高1℃所吸收的热量叫做这种物质的比热容。比热容是物质的一种特性，同种物质比热容是一定的，比热容与物体的质量、升高的温度、吸收的热量都无关，故A不符合题意；
B．1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值。由热值定义可知，热值是燃料的一种特性，与燃料的质量无关，同种燃料热值是一定的，故B不符合题意；
C．某种物质单位体积的质量叫做密度。由密度定义可知，密度是物体的质量与体积的比值，同种物质，质量与体积成正比。所以密度与物体的质量和体积是无关的，即使物体的质量、体积发生了变化，但它们的比值是不变的，故C不符合题意；
D．物体内所含物质的多少叫做质量。一桶煤油用去一半，则剩余的煤油是原来的一半，因此煤油的质量发生了变化，故D符合题意。
故选D。
2．D
【详解】
A．比热容只和物质的种类和状态有关，与质量和体积无关；所以，柴油用去了一半，质量和体积均减小一半，而比热容不变，故A错误；
B．热传递中传递的是热量（能量），不能说传递温度，故B错误；
C．因为柴油机吸入气缸的只有空气，在柴油机的压缩冲程中，机械能转化为空气的内能，故C错误；
D．单位质量的某种燃料完全燃烧放出的热量叫做热值，热值与质量和是否完全燃烧无关，只与燃料种类有关，故D正确。
故选D。
3．D
【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。
4．B
【详解】
A．汽油机的吸气冲程中，吸入气缸的是汽油和空气的混合物，故A错误；
B．汽油机顶部有火花塞，可以喷出电火花点燃燃料，所以汽油机的点火方式叫点燃式，故B正确；
C．汽油机在压缩冲程，将机械能转化内能，故C错误；
D．柴油机在压缩冲程的压缩程度更大，压缩冲程末温度更高，它的热机效率更高，故D错误。
故选B。
5．D
【详解】
A．做功和热传递都可以改变物体的内能，物体内能增大，不一定从外界吸收热量，也可能是外界对它做功，故A错误；
B．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量不一定越多，因为还要看质量的大小和是否完全燃烧，故B错误；
C．一个物体的内能增加了，它的温度不一定升高，例如，晶体熔化时，吸收热量、内能增加、温度不变，故C错误；
D．一个物体吸收了热量，它的温度不一定会升高，但内能增加，故D正确。
故选D。
6．C
【详解】
A．物体从外界吸收热量，其温度可能不变，如晶体熔化时，吸热但温度不变，故A错误；
B．内能与物体的温度、质量都有关系，温度高的物体内能不一定多，温度低的物体内能也不一定少，故B错误；
C．水可作为汽车发动机的冷却剂，是因为水的比热容较大，与相同质量的其它物质相比，升高相同温度时可以吸收更多的热量，故C正确；
D．煤的热值比干木柴的大，但是两种燃料的质量以及燃烧状况未知，所以无法判断哪种燃料燃烧时放出的热量多，故D错误。
故选C。
7．C
【详解】
A．柴油机和汽油机都属于内燃机，工作过程中，汽油机吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的是空气，故A错误；
B．汽油机是通过火花塞点火的，而柴油机是通过压缩缸内的空气使其温度升高，达到柴油的着火点，使柴油燃烧，是压燃式点火的，故B错误；
C．压缩冲程中，活塞压缩缸内气体，对气体做功，缸内气体的内能变大，故C正确。
D．燃料在汽缸内猛烈燃烧，燃料热值保持不变，故D错误。
故选C。
8．D
【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．效率表示功的利用率；功率表示做功快慢，这两个物理量是没有必然的联系的。故B错误；
C．汽油机燃烧汽油的多少与功率和效率都有关系，其主要与汽油机的功率有关，故C错误；
D．甲汽油机的效率高于乙汽油机的效率，说明：消耗相同的汽油，甲汽油机做的有用功多，即输出的能量多，故D正确。
故选D。
9．D
【详解】
A．以轮船为参照物，货物和轮船之间的位置没有发生变化，货物是静止的，故A错误；
B．轮船受到的浮力等于轮船和货物的总重力，货物对轮船的压力等于货物的重力，轮船受到的浮力和货物对轮船的压力这两个力大小不相等，所以不是一对平衡力，故B错误；
C．柴油机的效率高，是因为柴油机在压缩冲程中，压缩的程度比较大，燃料燃烧较充分，转化成的有用功更多，而不是因为柴油的热值大，故C错误；
D．柴油机工作时通过燃料的燃烧得到内能，再通过高温燃气对活塞做功，把内能转化为机械能，是利用内能做功的机器，故D正确。
故选D。
10．D
【详解】
A．根据公式Q=mq可知，燃料燃烧放热多少不但与燃料的热值有关，还与燃料的质量、燃烧情况有关，故A错误；
B．在压缩冲程中，活塞的机械能转化为燃料混合物的内能，所以燃料混合物内能变大，故B错误；
C．以天然气为燃料，可以提高发动机的效率，但热机工作时燃料不能完全燃烧，并且燃烧放出的热量也有损耗，如废气带走的热量、散热损失、冷却水等，所以效率不可能达到100%；
D．汽油与天然气相比，汽油没有天然气燃烧的充分，排放的废气更多，对环境的污染较大，故D正确。
故选D。
11．D
【详解】
A．无论怎样技术改进，额外功的产生不可避免，有用功E4总是小于总功E1。故错误；
BC．根据公式知，若E4大于E4＇，只有E1等于E1＇时，甲的热机效率一定高于乙；若E5小于E5＇，甲的热机效率不一定高于乙。故BC错误；
D．根据知，若甲、乙的热机效率相等且E1等于E1＇，则E4一定等于E4＇。故D正确，
故选D。
12．B
【详解】
AD．热值是燃料的一种属性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度、燃烧时放出热量的多少等均无关，故AD错误；
B．热机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，在工作过程中，损失的能量越少，热机的效率越高。因此使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故B正确；
C．柴油机工作时都不可避免的有热量损失，柴油机的热机效率不可能达到100%，故C错误。
故选B。
13． 热值 内
【详解】
[1]火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的热值大，相同质量的氢气和其它燃料相比，完全燃烧放出更多的热量，进而可以提供更多的机械能。
[2]氢气燃烧放出热量，故将燃料的化学能转化为内能。
14． 4.6×106 66
【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℃
15． 甲、丙 甲、乙
【详解】
[1]为了比较热值大小，要用不同的燃料，加热质量相同的同种液体，根据，液体升温越高，则燃料放出的热量越多，这种燃料热值越大，故应选择甲、丙两图进行实验。
[2]要比较不同物质吸热升温的现象，则需要燃烧相同的燃料（确保相同时间放出的热量相同），加热相同的时间，比较质量和初温相同的不同液体升高的温度，应选择甲、乙两图进行实验。
16． 2.4×1012 3×106
【详解】
[1]某垃圾焚烧发电厂每天完全燃烧800t生活垃圾,放出热量
[2]一个标准大气压下,每天烧开的水的质量是
17． 做功 热值高 1500m 1.4×105W 37.5%
【详解】
（1）[1]公交车行驶时轮胎会发热，是由于轮胎要克服地面的摩擦阻力做功，使得轮胎的内能增大，这是通过做功的方式改变物体的内能。
[2]氢燃料的热值大，与相同质量的其它燃料相比，氢燃料完全燃烧释放的热量更多。
（2）[3]由题意可知，公交车行驶的速度为
v=36km/h=10m/s
行驶时间为
t=2min30s=150s
故由可得，公交车行驶的路程为
s=vt=10m/s×150s=1500m
（3）[4]由题意可知，公交车满载时的质量为
m=20t=2×104kg
故公交车满载时的重力为
G=mg=2×104kg×10N/kg=2×105N
公交车满载匀速行驶时，所受的阻力为总重的0.07倍，即
f=0.07G=1.4×104N
因公交车做匀速直线运动，处于受力平衡状态，故由二力平衡可知，公交车的牵引力等于所受阻力，即
F=f=1.4×104N
由P=Fv可得，该车满载匀速行驶时，发动机的输出功率为
P=Fv=1.4×104N×10m/s=1.4×105W
（4）[5]由Q=qm可知，公交车消耗氢燃料0.4kg，释放的热量为
Q=qm=1.4×108J/kg×0.4kg=5.6×107J
发动机输出的有用功为
W=Fs=1.4×104N×1500m=2.1×107J
故公交车发动机的效率为
答：（2）公交车行驶的路程是1500m；
（3）该车满载匀速行驶时，发动机的输出功率是1.4×105W；
（4）若该公交车从A站出发到B站消耗氢燃料0.4kg，该公交车发动机的效率为37.5%。
18． 不变 8.4×109J 1.5×104kg
【详解】
（1）[1]热值是燃料本身的一种特性，热值大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量、放出热量多少以及是否完全燃烧无关，所以燃烧天然气的过程中，天然气的热值不变。
（2）[2]100m3的天然气完全燃烧放出的热量
（3）[3]由 可知，水吸收的热量
由 可知，水的质量
19． 30 0.197m3 54L 60m3
【详解】
（1）[1]由题意知，回水器每次运行的时间应设置为
（2）[2]45L热水的质量
m=ρV=1.0×103kg/m3×45×10-3=45kg
这些热水吸收的热量
Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg﹒℃)×45kg×(45-15) ℃=5.67×106J
燃烧天然气放出的热量
消耗的天然气的体积
[3]设此次沐浴所用冷水的质量为m冷，冷热水混合时，冷水吸收的热量等于热水放出的热量，则有
4.2×103J/(kg﹒℃)×45kg×(45-40) ℃=4.2×103J/(kg﹒℃)×m冷×(40-15)℃
解得
m冷=9kg
所用的冷热水的总质量
m总=m+m冷=45kg+9kg=54kg
冷热水的总体积
（3）[4]设小明家换用新的燃气壁挂炉每年消耗的天然气的体积为V1，而换用挂炉前后，沐浴所用的水吸收的热量相等，据Q有=ηQ放及Q放=Vq有
900m3×q×(90%-6%)=V1×q×90%
解得
V1=840m3
每年节约的天然气
V=900m3-840m3=60m3
20． 内 2 A 4npV 14.3
【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
21． 机械 电 918 6.7
【详解】
（1）[1]混合动力汽车在汽油机提供动力时，内能对外做功，将内能转化为机械能；
[2]当下坡减速滑行过程中，发电机开始工作，将机械能转化为电能。
（2）[3]由公式W＝Fs得该电动汽车匀速行驶时受到的牵引力为
电动汽车在平直公路上匀速行驶，阻力和牵引力是一对平衡力，大小相等，所以
f＝F＝918N
[4]由公式 得汽油释放的总能量
因为Q＝mq，所以需要汽油的质量
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页