2022-2023学年度沪粤版九年级物理上册 12.4热机与社会发展 同步练习
一、单选题
1．（2022·柳州）下列关于热机的说法正确的是（ ）
A．热机的效率为100%
B．热机只有汽油机和柴油机两种
C．好的热机工作时不排放废气
D．热机工作时都要利用燃料的化学能
【答案】D
【知识点】热机；热机的效率
【解析】【解答】A．热机工作过程中不可避免地要克服机件间的摩擦而做额外功，无法使热机的效率达到100%，A不符合题意；
B．蒸汽机、火箭、柴油机、汽油机等都属于热机，B不符合题意；
C．热机排气冲程中排出废气，C不符合题意；
D．热机工作时时，热机先将燃料的化学能转化为内能，后把内能转化为机械能，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】热机工作时，将燃料燃烧的化学能转化为内能，再转化为机械能；热机效率不能到达100%。
2．（2019九上·利辛月考）甲、乙两台汽油机，甲的功率是乙的2倍，甲的效率是30%，乙的效率是20%，那么甲、乙在相同时间内所消耗汽油质量之比为（ ）
A．3：4 B．2：3 C．3：2 D．4：3
【答案】D
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】甲的功率是乙的2倍，在相同时间内，甲的功是乙做功的2倍，若乙做功为W，甲为2W，
根据热机效率，放出的总热量为，，
消耗的燃料比为：。
故答案为：D.
【分析】根据物体的功率和时间计算功的大小，根据有用功和效率计算消耗的燃料的比值。
3．（2022·娄底）汽油机工作循环的四个冲程中，汽车获得动力的冲程是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
【答案】C
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】汽车汽油机的四个冲程中，做功冲程将内能转化为机械能从而使汽车获得动力。
故答案为：C。
【分析】做功冲程将内能转化为机械能从而使汽车获得动力。
4．（2018九上·武城月考）北京国际汽车展览会于4月21-25日在北京中国国际展览中心新、老展馆同时拉开大幕．某人为了测试汽车发动机的效率，开车以60km/h的平均速度行驶了120km，用去汽油25L，已知汽油的密度为0.7×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg，发动机的功率为32kW，则该汽车发动机的效率为（ ）
A．28.6% B．36.5% C．23.6% D．38%
【答案】A
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】汽车行驶的速度：v＝60km/h，汽车行驶时间：v＝ ；
t＝ ＝2h＝7200s，
发动机对汽车做的功：W＝Pt＝32×103W×7200s＝2.304×108J，
汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝ρvq＝0.7×103kg/m3×25×10 3 m3×4.6×107J/kg＝8.05×108J，
汽车发动机的效率：η＝ ＝28.6%.
故答案为：A.
【分析】路程和速度的比值计算时间，利用功率和时间的乘积计算有用功，根据密度和体积的乘积计算质量，质量和热值的乘积计算燃烧放出的热，结合有用功和总热的比值计算热机效率。
5．（2018·绵阳模拟）有一辆汽车在水平路面上用0.5h匀速行驶了36km，消耗汽油3 kg。若已知该汽车发动机的功率(即牵引力的功率)为23 kW，汽车(包括车上的人和物品)质量为1.5 t，车轮与地的接触总面积是0.5m2，汽油的热值为4.6×107 J／kg，g=10 N／kg。下列分析正确的是（ ）
A．该汽车对路面的压力等于l.5×104 N，该汽车克服阻力做的功是2.3×104J
B．该汽车通过这段路程的平均速度是200m／s，车对地的压强是30 Pa
C．该汽车的牵引力是1.5×104 N ，汽油燃烧放出的热量是1.38×108 J
D．该汽车发动机的效率是30％，该汽车的牵引力是1.15×103 N
【答案】D
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】A. 汽车呈流线型，当汽车行驶时，车上方空气流速大，压强小，下方空气流速小，压强大，产生一个向上的压强差，因此，会有一个向上的升力产生，使汽车对地面的压力小于车自身的重力，汽车的总重G＝mg＝1.5×103kg×10N/kg＝1.5×104N，A不符合题意；
B. 该汽车通过这段路程的平均速度是 ，B不符合题意；
CD. 汽油完全燃烧放出的热量为：Q＝mq＝3kg×4.6×107J/kg＝1.38×108J，η＝ ＝30%，该汽车的牵引力为：F＝ 1.15×103N， 所以C不符合题意误；D符合题意。
故答案为：D.
【分析】（1）利用F=G=mg计算压力；利用W=Pt求该汽车克服阻力做的功；
（2）利用速度公式v=求该汽车通过这段路程的平均速度，利用p=求车对地的压强；
（3）利用P=Fv求该汽车的牵引力；利用Q=mq求汽油燃烧放出的热量；
（3）汽车发动机的效率..
6．（2022·兰考模拟）关于热机，下列说法正确的是（ ）
A．汽油机气缸顶部有喷油嘴，柴油机气缸顶部有火花塞
B．汽油机在吸气冲程中，将空气吸入气缸
C．热机是利用内能做功的装置，可将内能转化为机械能
D．一般情况下汽油机的压缩比大于柴油机，其功率也更大
【答案】C
【知识点】热机；内燃机的四个冲程；能量的转化或转移
【解析】【解答】A．汽油机是点燃式，气缸顶部有火花塞，柴油机吸气冲程吸入是空气，燃料通过喷油嘴喷入气缸内，气缸顶部有喷油嘴，A不符合题意；
B．汽油机在吸气冲程中，将汽油与空气的混合气体吸入气缸，B不符合题意；
C．热机是利用内能做功的装置，燃料燃烧产生高温高压的气体，推动活塞做功，可将内能转化为机械能，C符合题意；
D．一般情况下柴油机的压缩比大于汽油机，其功率也更大，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】热机将燃料的化学能转化为内能，再转化为机械能的装置。
7．现有两个使用同一种燃料的加热器，用它们分别对甲、乙两种不同的物质加热．已知甲物质的比热是乙物质的2倍，甲物质的质量是乙物质的，当甲物质升高的温度是乙物质的时（甲、乙物质的物态都不发生改变），加热甲物质所用燃料是加热乙物质的，则两加热器利用热能的效率之比是（ ）
A．3：4 B．1：1
C．3：2 D．2：1
【答案】B
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】解：由题意可知，c甲=2c乙，m甲=
m乙，△t甲=
△t乙，m甲′=
m乙′，
由Q吸=cm△t可得，甲乙物质吸收的热量之比：
由Q放=mq可得，两加热器消耗燃料完全燃烧释放的热量之比：
由η=×100%可得，两加热器利用热能的效率：
故选B．
【分析】知道甲乙物质的质量之比和比热容之比以及升高的温度之比，根据Q吸=cm△t求出两物质吸收的热量之比，又知道它们消耗燃料的比值，根据Q放=mq求出燃料完全燃烧释放的热量之比，利用η=×100%求出两加热器利用热能的效率之比．
8．如图所示为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（ ）
A． B．
C． D．
【答案】C
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】由能流图可知：燃料完全燃烧放出的热量为E，有用机械能即有用功为E2，所以内燃机的效率可表示为 ．故选C．
【分析】热机的机械效率是指有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值．
9．（2021九上·南丹期末）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，可提高热机效率
B．热机使用的燃料的热值越大，热机效率就越高
C．1kg 汽油在气缸内燃烧放出的热量，就是汽油的热值
D．把煤磨成煤粉或煤粒，加大送风量使其燃烧更充分，可以提高煤的热值
【答案】A
【知识点】燃料的热值；热机的效率
【解析】【解答】A．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，A符合题意；
B．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，B不符合题意；
CD.1kg汽油完全燃烧放出的热量叫做汽油的热值，热值是燃料的一种特性，和燃料是否燃烧、是否完全燃烧、燃料的质量等无关，CD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】热值是燃料的特性，和燃料的质量、燃烧情况无关；热机做的有用功和燃料燃烧放出的热量的比值，计算热机效率。
10．（2022·长春）内燃机的能量流向图如图所示。内燃机的效率为（ ）
A．7% B．28% C．31% D．34%
【答案】D
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】内燃机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，所以，结合能量流向图可知，该内燃机的效率为34%。
故答案为：D。
【分析】内燃机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。
11．（2021九上·白云期末）潍柴集团于2020年正式发布全球首款热机效率突破50%的商用柴油机，世界内燃机发展出现历史性新突破。关于对此柴油机的说法正确是（ ）
A．它必须用热值较高的燃油才能提高其热机效率
B．对比其他柴油机，相同时间内对外做功更快
C．对比其他柴油机，对外做同样的功消耗的燃料减少
D．随着技术的进步，集团生产的内燃机效率能达到100%
【答案】C
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】A．热机效率是有用功与燃料完全燃烧所放出的热量的比，与燃料的热值无关，A不符合题意；
B．柴油机效率高，只表明有用功与总功的比值大，相同时间做功快指功率，效率与功率没有必然联系，B不符合题意；
C．柴油机效率高，根据效率公式，当有用功一定时，效率越高，所需要总功更少，即燃烧同种燃料时，需要的燃料更少，C符合题意；
D．柴油机属于热机，在工作过程中不可避免会存在燃料燃烧不完全等因素导致能量损失，不可能达到100%，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据效率公式，热机效率是有用功与燃料完全燃烧所放出的热量的比，与燃料的热值无关。
12．（2022·十堰）为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法错误的是（ ）
A．尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全
B．该冲程为做功冲程，内能转化为机械能
C．汽油在汽缸内完全燃烧，发动机效率可达100%
D．该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护
【答案】C
【知识点】热机的效率；能量的转化或转移
【解析】【解答】A．尾气中“汽油味”明显降低，这说明汽油的燃烧率较高，燃烧较完全，A正确，不符合题意；
B．如图所示，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为做功冲程，此冲程燃气的内能转化为活塞的机械能，B正确，不符合题意；
C．汽车在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率一定小于100%，C错误，符合题意；
D．尾气中“汽油味”明显降低，这说明汽油的燃烧率较高，在做相同有用功时，消耗的燃料少，减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护，D正确，不符合题意。
故答案为：C。
【分析】汽油机工作时，气门关闭，火塞下行是做功冲程，将内能转化为机械能；由于能量的损失，热机效率小于100%。
13．（2021九上·肇源期末）汽车已走进很多现代家庭，如图为汽车的四冲程汽油机气缸的工作示意图，按吸气、压缩、做功、排气的顺序排列，下列排序正确的是（ ）
A．乙丙甲丁 B．甲丁乙丙 C．丙乙甲丁 D．丙丁甲乙
【答案】C
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】甲图中的两气门都关闭，电火花打火，活塞向下运动，汽缸容积变大，是做功冲程；乙图中的两气门都关闭，活塞向上运动，汽缸容积变小，是压缩冲程；丙图中的进气门开启，排气门关闭，是吸气冲程；丁图中的排气门开启，进气门关闭，是排气冲程；故排列顺序是：丙乙甲丁。
故答案为：C。
【分析】汽油机工作时，气门打开，活塞下行是吸气冲程；气门关闭活塞上行是压缩冲程；气门关闭活塞下行是做功冲程；气门打开，活塞上行是排气冲程。
14．（2022·成都）小叶看见面点师傅将面拉成长条，放入滚烫的油中就炸出了香脆可口的油条，于是很想了解油的吸热能力。在老师指导下，他用酒精灯分别加热质量为50g、初温为20℃的油和水，记录的相关数据如下表所示。若单位时间内油吸收的热量与水吸收的热量相等，酒精的热值为3×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。下列说法正确的是（ ）
物质种类 加热时间（min） 消耗酒精（g） 末温（℃）
油 2 1 88
水 2 1 50
A．2min内油吸收的热量为3×104J
B．他使用的酒精灯的加热效率为21%
C．油的末温比水的高，所以吸热能力更强
D．油的吸热能力与其吸收的热量多少有关
【答案】B
【知识点】热量的计算；燃料的热值；热机的效率
【解析】【解答】A．由题意可知，油和水的质量相等，都为，水的比热容为c水=4.2×103J/(kg·℃)，2min内水的温度由t0=20℃上升到t=50℃，则水吸收的热量为
2min内油吸收的热量与水吸收的热量相等，则油吸收的热量为
所以2min内油吸收的热量为6.3×103J，A不符合题意；
B．由题意可知，酒精的热值为q=3×107J/g，加热2min消耗了m酒精=1g=1×10-3kg的酒精，则完全燃烧1g酒精放出的热量为
则酒精灯的加热效率为
B符合题意；
C．相同质量和相同初温的油和水吸收相同的热量，末温度越低表示物质吸热能力越强，所以油的末温比水的高，说明油吸热能力更弱，C不符合题意；
D．物质的吸热能力即比热容是物质的一种特性，与物质的种类和状态有关，与其吸收的热量多少无关，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】工具物体的比热容、质量和温度差，计算热量；利用燃料的质量和热值达到乘积，计算热量；根据吸收的热量和总热的比值，计算热效率。
15．（2022·瑶海模拟）甲、乙两台汽油机，P甲>P乙，η甲≤η乙，则（ ）
A．甲比乙做功快 B．甲比乙做功多
C．甲比乙消耗燃油质量多 D．甲和乙消耗燃油质量一样多
【答案】A
【知识点】功率的概念；热机的效率
【解析】【解答】A．由题意可知，甲汽油机的功率大于乙汽油机的功率，功率是表示做功快慢的物理量，故甲比乙做功快，A符合题意；
B．做功的多少与功率和做功时间均有关，虽然甲的功率大于乙的功率，但不知道做功时间，故无法比较甲和乙做功的多少，B不符合题意；
CD．乙的效率大于等于甲的效率，在做相同的有用功的情况下，甲消耗的燃油质量大于等于乙消耗的燃油质量，CD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】功率是表示做功快慢的物理量；热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，热机效率越高，说明消耗同样的汽油时，做的有用功越多；做有用功相同时，效率越高，消耗的燃料越少。
16．（2022·芜湖模拟）如图所示，将一盖好瓶盖的空纯净水瓶用力拧紧后，瓶内气体体积减小，压强增大，稍稍转松瓶盖，瓶盖被弹出去，瓶内和瓶口出现大量白气。下列说法正确的是（ ）
A．瓶盖被弹出去时，瓶内气体含有的热量减少
B．瓶盖被弹出去时，瓶内气体内能减少，温度不变
C．瓶盖被弹开的过程是机械能转化为内能的过程
D．瓶盖被弹开过程中的能量转化情况与汽油机做功冲程中的相同
【答案】D
【知识点】做功改变物体内能；内燃机的四个冲程；能量的转化或转移
【解析】【解答】A．热量是一个过程量，不能说含有。瓶盖被弹出去时，瓶内气体的内能减少。A不符合题意；
BCD．瓶盖被弹出去时，瓶内和瓶口出现大量白气，这是因为瓶内的气体对外做功，内能转化为机械能，瓶内水蒸气的内能减小，温度降低，水蒸气遇冷液化形成小水珠。汽油机做功冲程中也是将内能转化为机械能。BC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】内能对外做功时，转化为机械能，是内能做功改变内能。
17．（2022·白云模拟）做同样的有用功，甲、乙柴油机用时和消耗柴油对比如下，下列说法正确的是（ ）
柴油机 完成工作量 时间 消耗柴油
甲 相同 3h 5kg
乙 2h 6kg
A．甲的功率较大，热机效率较低 B．甲的功率较大，热机效率较高
C．乙的功率较大，热机效率较高 D．乙的功率较大，热机效率较低
【答案】D
【知识点】热机的效率；有关热机的计算
【解析】【解答】由 可得，甲、乙两台柴油机完成工作量相同，甲所用的时间大于乙所用的时间，所以P甲＜P乙。
甲、乙两台热机消耗的总能量分别为
由于m甲＜m乙，所以W甲＜W乙；利用能量的利用效率的计算公式 可知，在有用功相同的情况下，消耗的总能量越少，效率就越高，所以乙柴油机的效率低。D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据燃料的质量和热值的乘积计算热量，结合相同的功，可以计算热机效率大小；利用功和时间的比值，计算功率大小。
18．（2022·龙江模拟）小明家买的新车有6只汽缸，但工作原理还是四冲程的内燃机，下列有关四冲程的内燃机工作过程，下列说法正确的是（ ）
①压缩冲程，汽缸内气体被压缩，机械能转化为内能
②做功冲程中，内能转化为机械能
③只有做功冲程是燃气对外做功，所以其他3个冲程可有可无
④该汽油机转速3000转/分，则每秒钟做功25次
A．只有①② B．只有②④ C．只有①②④ D．①②③④
【答案】A
【知识点】热机；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】①内燃机的四个冲程中，压缩冲程中汽缸内气体被压缩，机械能转化为内能，故①正确；
②做功冲程将内能转化成机械能，故②正确；
③四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程为完成做功冲程做准备，不可缺少，故③错误；
④四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次。该汽油机有6只汽缸，转速3000 r/min=50r/s，每秒钟转50r，故共经过的冲程50×2×6=600
即做功150次，故④错误。
综上所述，只有①②正确。
故答案为：A。
【分析】汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周。各冲程的特点不同，因此根据气门的状态和活塞的运行方向确定冲程；并且只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能。
19．（2022·钦州模拟）“猪脚粉”是广西特有美食，对其烹饪过程的描述，与物理知识相符的是（ ）
A．燃料燃烧﹣﹣内能主要转化为化学能
B．高汤熬制﹣﹣通过做功改变汤的内能
C．锅盖被蒸汽顶起﹣﹣与热机压缩冲程工作原理相同
D．猪脚粉香气四溢﹣﹣分子在不停地做无规则的运动
【答案】D
【知识点】热传递改变物体内能；燃料的热值；内燃机的四个冲程；分子热运动
【解析】【解答】A．燃料燃烧，将化学能转化为内能，A不符合题意；
B．高汤熬制，汤会吸收热量，通过热传递改变汤的内能，B不符合题意；
C．锅盖被蒸汽顶起，内能转化为机械能，与热机做功冲程工作原理相同，C不符合题意；
D．猪脚粉香气四溢，属于扩散现象，说明分子在不停地做无规则的运动，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】燃料燃烧，将化学能转化为内能。
改变物体的内能两种方法：做功和热传递，这两种方法对改变物体的内能是等效的。物体对外做功，物体的内能减小；外界对物体做功，物体的内能增大。物体吸收热量，当温度升高时，物体内能增大；物体放出热量，当温度降低时，物体内能减小。
做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能。
扩散：不同物质相互接触，彼此进入对方现象。说明一切物体的分子都永不停息地做无规则运动。
20．（2022·新都模拟）探究某物质熔化和沸腾的实验如图甲所示，把100g某种固体碾碎放入试管中，插入温度计，再将试管放在装有水的烧杯中加热（物质在相同时间内吸收的热量相等）。根据实验数据画出的图像如图乙所示，从开始加热到实验结束的10min内消耗4g酒精，酒精的热值3.0×107J/kg，这种物质的液态比热容c=1.5×103J/(kg·℃)，下列选项错误的（ ）
A．该物质在第5min末的内能大于第4min末的内能
B．在AB段和BC段，该物质吸收的热量相同
C．该物质固态时的比热容为3.0×103J/(kg·℃)
D．该装置能量的转化效率为30%
【答案】D
【知识点】热量的计算；燃料的热值；热机的效率
【解析】【解答】A．由图可知，BC段是物质的熔化过程，在熔化的过程中，吸收热量，但温度不变，内能变大，该物质在第5min末的内能大于第4min末的内能，A正确，不符合题意；
B．用相同的热源加热，在相同的时间内吸收的热量是相同的，AB段和BC段加热时间相同，吸收的热量相同，B正确，不符合题意；
C．由图知，t0=50℃，t=90℃，液态吸收的热量为Q=cm(t-t0)=1.5×103J/(kg ℃)×0.1kg×(90℃-50℃)=6000J
用相同的热源加热，在相同的时间内吸收的热量是相同的，由图可知，液态时在2min内吸收的热量是6000J；则在固态时加热的时间为3min，则固态时吸收的热量为
固态时的比热容为
C正确，不符合题意；
D．由图可知该物质从熔点升高到沸点用了2min，从开始加热到实验结束共用10min，
从开始加热到实验结束该物质吸收的热量
4g酒精完全燃烧放出的热量Q放=m酒q=0.004kg×3.0×107J/kg=120000J
这种装置能量的转化效率
D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】物体吸收热量，内能变大；利用公式Q=cm△t计算吸收的热量。
用相同的热源加热，在相同的时间内吸收的热量是相同的，据此求出固态时吸收的热量；根据Q=cm△t计算固态时的比热容。
由乙图可知加热时间，则可求出从开始加热到实验结束的10min共吸收的热量；再利用燃料的热值公式Q=mq求出燃料完全燃烧放出的热量；利用效率 求出这种装置能量的转化效率。
二、实验探究题
21．（2020九上·硚口月考）某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了0.28kg的煤，煤的热值约为3×107J/kg，求：
（1）假如单位时间燃烧煤的质量相同，则在烧水过程中，
热效率最高（选填“0~2min“、”2~4min“或“4~6min“）。
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量；
（3）煤炉的效率。
【答案】（1）0~2min
（2）
（3）30%
【知识点】热量的计算；热机的效率
【解析】【解答】（1）图中所示在0~ 2min时间内，水的温度升高最快，所以该时间段热效率最高。
（2）在6min内，水吸收的热量为
（3）在6min内，该煤炉的效率为
【分析】（1）结合图像，0~ 2min时间内，水的温度升高最快，所以该时间段热效率最高。
（2）利用求得在6min内水吸收的热量。
（3）利用求得煤炉的效率。
22．（2022·六盘水）小明发现篮球的气压不足，于是用打气筒给篮球打气。在收起打气筒时发现外壁有些发热。于是他想，是什么原因导致打气筒的外壁发热呢？小明就这个问题与同学小红进行了交流，联系所学物理知识，他们提出了以下两个猜想：
A．活塞在筒内往复运动时，与筒壁摩擦导致发热
B．活塞在筒内往复运动时，不断压缩气体做功导致发热
于是他们设计了实验进行探究，选用的实验器材有：打气筒、测温枪、计时器、气压不足的篮球等，分别在打气筒的上部和下部标注两个测温点，如图所示。
请回答下列问题：
（1）打气筒内壁的热量是通过 的方式传递到外壁；
（2）活塞在打气筒内向下运动时的能量转化过程，与四冲程内燃机的 冲程相同；
（3）用打气筒往气压不足的篮球内打气，10秒内使活塞在筒内往复运动20次，立即用测温枪测出此时两个测温点的温度。待打气筒外壁温度降至室温（25℃）后，放出篮球中的部分气体，重复上述操作。实验数据记录如下表：
实验次数 时间t/s 活塞往复次数 上部温度t/℃ 下部温度t/℃
1 10 20 30.7 36.6
2 10 20 30.2 36.2
3 10 20 30.5 36.3
小明分析上表实验数据得出：导致打气筒外壁发热的原因是 ；
（4）小红回顾整个实验过程，分析实验数据，认为小明得出的结论不够严谨，理由是 ，于是他们对实验进行改进，对猜想A再次进行探究，你认为他们的改进方法是 。
【答案】（1）热传递
（2）压缩
（3）活塞在筒内往复运动时，不断压缩气体做功导致发热
（4）在实验过程中，活塞向下运动时既克服摩擦做功，又压缩空气做功，无法准确的确定外壁发热的原因；根据控制变量法，要探究猜想A，应让活塞只克服摩擦做功，而不压缩空气做功；打气筒不与篮球连接，直接让活塞在相同的时间内往复运动相同的次数，用测温枪测出打气筒外壁的温度与打气筒往气压不足的篮球内打气时打气筒外壁的温度进行比较，进而得出结论。
【知识点】热传递改变物体内能；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】（1）打气筒内壁的温度高，外壁的温度低，热量从温度高的内壁传递到温度低的外壁，是通过热传递的方式。
（2）活塞在打气筒内向下运动时，活塞对筒内的空气做功，机械能转化为空气的内能，能量转化情况与内燃机压缩冲程相同。
（3）由表中数据可知，打气筒下部温度高于上部温度，说明活塞在打气筒内向下运动时，活塞对筒内的空气做功，空气内能增加，温度升高，造成下部温度高于上部温度，故导致打气筒外壁发热的原因是活塞在筒内往复运动时，不断压缩气体做功导致发热。
（4）在实验过程中，活塞向下运动时既克服摩擦做功，又压缩空气做功，无法准确的确定外壁发热的原因；根据控制变量法，要探究猜想A，应让活塞只克服摩擦做功，而不压缩空气做功，故他们的改进方法是：打气筒不与篮球连接，直接让活塞在相同的时间内往复运动相同的次数，用测温枪测出打气筒外壁的温度与打气筒往气压不足的篮球内打气时打气筒外壁的温度进行比较，进而得出结论。
【分析】（1）温度不同的物体间，通过热传递改变内能；
（2）压缩体积时，物体的机械能转化为内能，和汽油机的压缩冲程能量变化相同；
（3）压缩气体体积，使物体的内能增大了，是做功方式在改变内能；
（4）摩擦和压缩体积，都可以改变内能；通过只摩擦，不压缩体积，可以探究摩擦对改变内能的作用。
三、计算题
23．（2022·枣庄）太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进千家万户。如图所示，某家庭太阳能热水器阳光照射时，平均每小时吸收的太阳能，若热水器吸收8h的太阳能，可以使质量为100kg的水温度升高50oC。已知水的比热容，天然气的热值。求：
（1）水吸收的热量；
（2）该太阳能热水器的效率；
（3）若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少m3的天然气。
【答案】（1）解：水吸收的热量为
答：水吸收的热量为。
（2）解：太阳能热水器在8h内吸收的热量为
所以，太阳能热水器的效率为
答：该太阳能热水器的效率为37.5%
（3）解：若这些热量由天然气提供
则所需天然气的体积
答：若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少0.6m3的天然气。
【知识点】热量的计算；燃料的热值；热机的效率；有关热机的计算
【解析】【分析】（1）根据公式Q吸＝cm（t末-t初），可求出水吸收的热量；
（2）根据公式 可求出该太阳能热水器的效率 ；
（3）根据公式Q放＝Vq，可求出需要的天然气。
24．（2022·金昌）小华家里用的是天然气灶，他尝试估测该灶的效率。小华在水壶中加入5L水，水的初温是20℃，然后将水烧开，他观察天然气表发现此次烧水用了0.1m3天然气，天然气的热值为3.2×107J/m3，水的比热容c=4.2×103J/（kg ℃），当地大气压为标准大气压。求：
（1）水吸收的热量Q吸（不计水的热量损失）；
（2）天然气完全燃烧放出的热量Q放；
（3）天然气灶的效率η。
【答案】（1）解：水的质量
水吸收的热量
答：水吸收的热量为 ；
（2）解：天然气放出的热量
答：天然气放出的热量为 ；
（3）解：天然气灶的效率
答：天然气灶的效率 。
【知识点】热量的计算；燃料的热值；热机的效率
【解析】【分析】（1）根据公式Q吸＝cm（t末-t初），可求出吸收的热量；
（2）根据公式Q=mq，可求出放出的热量；
（3）根据公式，可求出效率。
25．（2022·通辽）一辆5G无人环卫车，质量为460kg，车与地面的总接触面积为200cm2，在水平路面上匀速直线行驶过程中阻力为车所受重力的，g取10N/kg。
（1）该车静止时对水平路面的压强是多大？
（2）该车在水平路面上沿直线匀速行驶3000m时，牵引力做了多少功？若功率相同的燃油汽车以相同的速度行驶相同的路程，消耗的汽油为0.6kg，此燃油汽车的效率是多少？（q汽=4.6×107J/kg）
【答案】（1）解：由 知道，环卫车的重力
对水平地面的压力F=G=4600N
环卫车对水平地面的压强
答：该车静止时对水平路面的压强是；
（2）解：环卫车匀速行驶受到的阻力
由于环卫车匀速行驶时受到的阻力和牵引力是一对平衡力，则牵引力F牵=f=2300N
由知道，该车在水平路面上沿直线匀速行驶3000m时，牵引力做功
由知道，燃烧燃油释放的能量
由 知道，此燃油汽车的效率是
答：该车在水平路面上沿直线匀速行驶3000m时，牵引力做功；此燃油汽车的效率是25%
【知识点】热机的效率；有关热机的计算；压强的大小及其计算；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）根据公式G=mg及，可求出压强；
（2）根据公式W＝Fs、Q=mq及，可求出牵引力做的功及机械效率。
26．（2022·大连）用天然气热水器加热水，将40kg水从25℃加热到50℃，完全燃烧 天然气。已知天然气的热值为，水的比热容为 。试求：
（1）此过程中水吸收的热量是多少？
（2）天然气完全燃烧放出的热量是多少？
（3）该热水器加热这些水的效率是多少？
【答案】（1）解：此过程中水吸收的热量
答：此过程中水吸收的热量是；
（2）解：天然气完全燃烧放出的热量
答：天然气完全燃烧放出的热量是；
（3）解：该热水器加热这些水的效率
答：该热水器加热这些水的效率是。
【知识点】热机的效率；有关热机的计算
【解析】【分析】（1）根据公式Q吸＝cm（t末-t初），可求出吸收的热量；
（2）根据公式Q=qV，可求出天然气完全燃烧放出的热量；
（3）根据公式，可求出效率。
四、填空题
27．（2022·常德）某台四冲程汽油机的转速为1200r/min，在1s内汽油机对外做了 次功。如果汽油机在某段时间内消耗了400g汽油，则汽油完全燃烧可放出热量为 J。（q汽=4.6×107J/kg）
【答案】10；1.84×107
【知识点】燃料的热值；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】汽油机飞轮1 min转1200转，那么飞轮1s内的转数为
汽油机飞轮转2转就是一个工作循环，所以1s内的工作循环数为10次；汽油机一个工作循环有4个冲程，但只有1次对外做功，所以1s内对外做功数为 10次。
汽油完全燃烧放出的热量Q放=mq汽=400×10-3kg×4.6×107J/kg=1.84×107J
【分析】汽油机的飞轮转数是做功数的2倍；根据燃料的热值和质量的乘积计算热量。
28．（2022·泸州）小李在进行如图所示的实验前，向酒精灯内添加酒精时，闻到了酒精味，这是酒精的 现象；试管内的水沸腾后，塞子被高温高压的水蒸气冲出去，这个过程中的能量转化情况与汽油机的 冲程的能量转化情况相同，试管内水的比热容在塞子被冲出后 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】扩散；做功；不变
【知识点】比热容；内燃机的四个冲程；分子热运动
【解析】【解答】向酒精灯内添加酒精时，闻到了酒精味，说明有酒精分子扩散到人的鼻孔中，属于扩散现象，说明分子在永不停息的做无规则运动。
试管内的水沸腾后，水蒸气会对塞子做功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，此过程与汽油机的做功冲程的能量转化情况相同。
比热容是物质的一种特性，比热容只跟物质的种类和状态有关，塞子被冲出后，水的状态没有改变，水的比热容保持不变。
【分析】闻到气味是扩散现象；汽油机的做功冲程将内能转化为机械能；比热容是物体的特性。
29．（2022·广元）小红在家用天然气灶烧开水，在标准大气压下，5kg水从20℃加热至沸腾，完全燃烧了0.1m3的天然气，此过程中，水吸收的热量是 J，天然气灶烧水的热效率为 。[水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值为4.0×107J/m3]
【答案】1.68×106；42%
【知识点】热量的计算；燃料的热值；热机的效率
【解析】【解答】水吸收的热量是
天然气完全燃烧释放的热量为
天然气灶烧水的热效率为
【分析】根据公式，求出水吸收的热量；根据公式，求出天然气完全燃烧释放的热量；根据公式，求出天然气灶烧水的热效率。
30．（2022·锦州）2022年6月5日10时44分，搭载着神舟十四号载人飞船的长征二号F火箭成功发射。火箭起飞过程中，以发射塔为参照物，火箭是 （选填“运动”或“静止”）的；火箭喷气发动机将燃料燃烧后燃气的内能转化为 能，此能量转化过程与四冲程汽油机的 冲程相同。
【答案】运动；机械；做功
【知识点】内燃机的四个冲程；能量的转化或转移；参照物及其选择
【解析】【解答】火箭起飞过程中，以发射塔为参照物，火箭的位置在不断变化，所以，以发射塔为参照物，火箭是运动的。
火箭喷气发动机利用燃料燃烧后燃气推动火箭运动，对火箭做功，将燃气的内能转化为机械能。
四冲程汽油机的做功冲程中，燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，与此相同。
【分析】相相对于参照物，物体间有位置变化是运动的；火箭升空内能转化为机械能，能量的转化和汽油机的做功冲程相同。
31．（2022·黔西）2022年6月5日，神舟十四号载人飞船成功发射。在飞船发射升空过程中，以飞船为参照物，飞船内的航天员处于 （填“静止”或“运动”）状态；在升空的不同阶段，要分别抛掉逃逸塔、助推器、整流罩等，以减小箭船的总重力，提高火箭做功的 （填“功率”或“效率”）。
【答案】静止；效率
【知识点】热机的效率；参照物及其选择
【解析】【解答】飞船在发射升空的过程中，航天员相对于飞船的位置不变，说明飞船内的航天员处于静止状态。
在升空的不同阶段，要分别抛掉逃逸塔、助推器、整流罩等，以减小箭船的总重力，抛掉无用的用来减小额外功，从而提高其做功的效率。
【分析】相对于参照物，没有位置变化时，物体是静止的，有位置变化，物体是运动的；减小额外功，可以提高做功的效率。
32．（2022·朝阳）如图所示，将水加热至沸腾后，塞子被冲出，此过程的能量转化方式与汽油机的 冲程相同。若单缸四冲程汽油机飞轮转速为1200r/min，则1s内完成 个冲程。
【答案】做功；40
【知识点】内燃机的四个冲程；有关热机的计算
【解析】【解答】木塞冲出时，水蒸气的内能对塞子做功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，水蒸气的内能会减小，温度降低，内燃机的做功冲程也是将内能转化为机械能的过程。
飞轮转速是
表示每秒飞轮转动20圈，要经过40个冲程，对外做功10次。
【分析】木塞冲出时，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，内燃机的做功冲程也是将内能转化为机械能的过程；根据”一转两次功，一功四冲程“判断冲程的个数。
33．（2022·宣州模拟）某铁质发动机的质量为100kg，热机效率为40%。若损耗的能量中的被发动机吸收，不考虑热量散失，则完全燃烧200g的汽油，温度为40℃的发动机的温度将升高到 ℃。[汽油的热值为4.6×107J/kg，铁的比热容为0.46×103J/（kg ℃）]
【答案】44
【知识点】热量的计算；燃料的热值；热机的效率
【解析】【解答】200g=0.2kg的汽油完全燃烧可放出热量Q放=mq=0.2kg×4.6×107J/kg=9.2×106J
热机效率为40%，则损耗的能量是Q损=（1-40%）×Q放=60%×9.2×106J=5.52×105J
由题知，铁制发动机吸收的热量
发动机的温度变化
所以温度为40℃的发动机的温度将升高到
【分析】根据燃料的质量和热值的乘积计算热量；利用热效率计算燃料的有用功；根据热量和物体的比热容、质量的比值， 计算温度差。
34．（2022·宾阳模拟）天然气的热值为，的天然气完全燃烧放出的热量是 J；用天然气热水器将质量为50kg，温度为20℃的水加热到60℃，完全燃烧了的天然气。水吸收的热量是 J，热水器的效率是 。（已知
【答案】3.5×107；8.4×106；60%
【知识点】热量的计算；燃料的热值；热机的效率
【解析】【解答】天然气完全燃烧放出的热量Q=qV=3.5×107J/m3×1m3=3.5×107J
由题意及比热容公式可得Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×50kg×（60℃-20℃）=8.4×106J
此时消耗的总热量为Q总=3.5×107J/m3×0.4m3=1.4×107J
由效率公式可得
【分析】利用Q=qV求得天然气完全燃烧放出的热量，再利用Q吸=cm（t-t0）求得水吸收的热量，由效率公式可得 热水器的效率。
1 / 12022-2023学年度沪粤版九年级物理上册 12.4热机与社会发展 同步练习
一、单选题
1．（2022·柳州）下列关于热机的说法正确的是（ ）
A．热机的效率为100%
B．热机只有汽油机和柴油机两种
C．好的热机工作时不排放废气
D．热机工作时都要利用燃料的化学能
2．（2019九上·利辛月考）甲、乙两台汽油机，甲的功率是乙的2倍，甲的效率是30%，乙的效率是20%，那么甲、乙在相同时间内所消耗汽油质量之比为（ ）
A．3：4 B．2：3 C．3：2 D．4：3
3．（2022·娄底）汽油机工作循环的四个冲程中，汽车获得动力的冲程是（ ）
A．吸气冲程 B．压缩冲程 C．做功冲程 D．排气冲程
4．（2018九上·武城月考）北京国际汽车展览会于4月21-25日在北京中国国际展览中心新、老展馆同时拉开大幕．某人为了测试汽车发动机的效率，开车以60km/h的平均速度行驶了120km，用去汽油25L，已知汽油的密度为0.7×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg，发动机的功率为32kW，则该汽车发动机的效率为（ ）
A．28.6% B．36.5% C．23.6% D．38%
5．（2018·绵阳模拟）有一辆汽车在水平路面上用0.5h匀速行驶了36km，消耗汽油3 kg。若已知该汽车发动机的功率(即牵引力的功率)为23 kW，汽车(包括车上的人和物品)质量为1.5 t，车轮与地的接触总面积是0.5m2，汽油的热值为4.6×107 J／kg，g=10 N／kg。下列分析正确的是（ ）
A．该汽车对路面的压力等于l.5×104 N，该汽车克服阻力做的功是2.3×104J
B．该汽车通过这段路程的平均速度是200m／s，车对地的压强是30 Pa
C．该汽车的牵引力是1.5×104 N ，汽油燃烧放出的热量是1.38×108 J
D．该汽车发动机的效率是30％，该汽车的牵引力是1.15×103 N
6．（2022·兰考模拟）关于热机，下列说法正确的是（ ）
A．汽油机气缸顶部有喷油嘴，柴油机气缸顶部有火花塞
B．汽油机在吸气冲程中，将空气吸入气缸
C．热机是利用内能做功的装置，可将内能转化为机械能
D．一般情况下汽油机的压缩比大于柴油机，其功率也更大
7．现有两个使用同一种燃料的加热器，用它们分别对甲、乙两种不同的物质加热．已知甲物质的比热是乙物质的2倍，甲物质的质量是乙物质的，当甲物质升高的温度是乙物质的时（甲、乙物质的物态都不发生改变），加热甲物质所用燃料是加热乙物质的，则两加热器利用热能的效率之比是（ ）
A．3：4 B．1：1
C．3：2 D．2：1
8．如图所示为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（ ）
A． B．
C． D．
9．（2021九上·南丹期末）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，可提高热机效率
B．热机使用的燃料的热值越大，热机效率就越高
C．1kg 汽油在气缸内燃烧放出的热量，就是汽油的热值
D．把煤磨成煤粉或煤粒，加大送风量使其燃烧更充分，可以提高煤的热值
10．（2022·长春）内燃机的能量流向图如图所示。内燃机的效率为（ ）
A．7% B．28% C．31% D．34%
11．（2021九上·白云期末）潍柴集团于2020年正式发布全球首款热机效率突破50%的商用柴油机，世界内燃机发展出现历史性新突破。关于对此柴油机的说法正确是（ ）
A．它必须用热值较高的燃油才能提高其热机效率
B．对比其他柴油机，相同时间内对外做功更快
C．对比其他柴油机，对外做同样的功消耗的燃料减少
D．随着技术的进步，集团生产的内燃机效率能达到100%
12．（2022·十堰）为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”目标，东风汽车集团研发了一款新型汽车。与某款汽车同样油耗和使用条件下，发动机工作时，尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。如图为其发动机某一冲程示意图，下列有关说法错误的是（ ）
A．尾气中“汽油味”降低，是因为汽油在汽缸中燃烧比较完全
B．该冲程为做功冲程，内能转化为机械能
C．汽油在汽缸内完全燃烧，发动机效率可达100%
D．该发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护
13．（2021九上·肇源期末）汽车已走进很多现代家庭，如图为汽车的四冲程汽油机气缸的工作示意图，按吸气、压缩、做功、排气的顺序排列，下列排序正确的是（ ）
A．乙丙甲丁 B．甲丁乙丙 C．丙乙甲丁 D．丙丁甲乙
14．（2022·成都）小叶看见面点师傅将面拉成长条，放入滚烫的油中就炸出了香脆可口的油条，于是很想了解油的吸热能力。在老师指导下，他用酒精灯分别加热质量为50g、初温为20℃的油和水，记录的相关数据如下表所示。若单位时间内油吸收的热量与水吸收的热量相等，酒精的热值为3×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)。下列说法正确的是（ ）
物质种类 加热时间（min） 消耗酒精（g） 末温（℃）
油 2 1 88
水 2 1 50
A．2min内油吸收的热量为3×104J
B．他使用的酒精灯的加热效率为21%
C．油的末温比水的高，所以吸热能力更强
D．油的吸热能力与其吸收的热量多少有关
15．（2022·瑶海模拟）甲、乙两台汽油机，P甲>P乙，η甲≤η乙，则（ ）
A．甲比乙做功快 B．甲比乙做功多
C．甲比乙消耗燃油质量多 D．甲和乙消耗燃油质量一样多
16．（2022·芜湖模拟）如图所示，将一盖好瓶盖的空纯净水瓶用力拧紧后，瓶内气体体积减小，压强增大，稍稍转松瓶盖，瓶盖被弹出去，瓶内和瓶口出现大量白气。下列说法正确的是（ ）
A．瓶盖被弹出去时，瓶内气体含有的热量减少
B．瓶盖被弹出去时，瓶内气体内能减少，温度不变
C．瓶盖被弹开的过程是机械能转化为内能的过程
D．瓶盖被弹开过程中的能量转化情况与汽油机做功冲程中的相同
17．（2022·白云模拟）做同样的有用功，甲、乙柴油机用时和消耗柴油对比如下，下列说法正确的是（ ）
柴油机 完成工作量 时间 消耗柴油
甲 相同 3h 5kg
乙 2h 6kg
A．甲的功率较大，热机效率较低 B．甲的功率较大，热机效率较高
C．乙的功率较大，热机效率较高 D．乙的功率较大，热机效率较低
18．（2022·龙江模拟）小明家买的新车有6只汽缸，但工作原理还是四冲程的内燃机，下列有关四冲程的内燃机工作过程，下列说法正确的是（ ）
①压缩冲程，汽缸内气体被压缩，机械能转化为内能
②做功冲程中，内能转化为机械能
③只有做功冲程是燃气对外做功，所以其他3个冲程可有可无
④该汽油机转速3000转/分，则每秒钟做功25次
A．只有①② B．只有②④ C．只有①②④ D．①②③④
19．（2022·钦州模拟）“猪脚粉”是广西特有美食，对其烹饪过程的描述，与物理知识相符的是（ ）
A．燃料燃烧﹣﹣内能主要转化为化学能
B．高汤熬制﹣﹣通过做功改变汤的内能
C．锅盖被蒸汽顶起﹣﹣与热机压缩冲程工作原理相同
D．猪脚粉香气四溢﹣﹣分子在不停地做无规则的运动
20．（2022·新都模拟）探究某物质熔化和沸腾的实验如图甲所示，把100g某种固体碾碎放入试管中，插入温度计，再将试管放在装有水的烧杯中加热（物质在相同时间内吸收的热量相等）。根据实验数据画出的图像如图乙所示，从开始加热到实验结束的10min内消耗4g酒精，酒精的热值3.0×107J/kg，这种物质的液态比热容c=1.5×103J/(kg·℃)，下列选项错误的（ ）
A．该物质在第5min末的内能大于第4min末的内能
B．在AB段和BC段，该物质吸收的热量相同
C．该物质固态时的比热容为3.0×103J/(kg·℃)
D．该装置能量的转化效率为30%
二、实验探究题
21．（2020九上·硚口月考）某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了0.28kg的煤，煤的热值约为3×107J/kg，求：
（1）假如单位时间燃烧煤的质量相同，则在烧水过程中，
热效率最高（选填“0~2min“、”2~4min“或“4~6min“）。
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量；
（3）煤炉的效率。
22．（2022·六盘水）小明发现篮球的气压不足，于是用打气筒给篮球打气。在收起打气筒时发现外壁有些发热。于是他想，是什么原因导致打气筒的外壁发热呢？小明就这个问题与同学小红进行了交流，联系所学物理知识，他们提出了以下两个猜想：
A．活塞在筒内往复运动时，与筒壁摩擦导致发热
B．活塞在筒内往复运动时，不断压缩气体做功导致发热
于是他们设计了实验进行探究，选用的实验器材有：打气筒、测温枪、计时器、气压不足的篮球等，分别在打气筒的上部和下部标注两个测温点，如图所示。
请回答下列问题：
（1）打气筒内壁的热量是通过 的方式传递到外壁；
（2）活塞在打气筒内向下运动时的能量转化过程，与四冲程内燃机的 冲程相同；
（3）用打气筒往气压不足的篮球内打气，10秒内使活塞在筒内往复运动20次，立即用测温枪测出此时两个测温点的温度。待打气筒外壁温度降至室温（25℃）后，放出篮球中的部分气体，重复上述操作。实验数据记录如下表：
实验次数 时间t/s 活塞往复次数 上部温度t/℃ 下部温度t/℃
1 10 20 30.7 36.6
2 10 20 30.2 36.2
3 10 20 30.5 36.3
小明分析上表实验数据得出：导致打气筒外壁发热的原因是 ；
（4）小红回顾整个实验过程，分析实验数据，认为小明得出的结论不够严谨，理由是 ，于是他们对实验进行改进，对猜想A再次进行探究，你认为他们的改进方法是 。
三、计算题
23．（2022·枣庄）太阳能是21世纪重点开发利用的能源之一，如今太阳能热水器已走进千家万户。如图所示，某家庭太阳能热水器阳光照射时，平均每小时吸收的太阳能，若热水器吸收8h的太阳能，可以使质量为100kg的水温度升高50oC。已知水的比热容，天然气的热值。求：
（1）水吸收的热量；
（2）该太阳能热水器的效率；
（3）若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少m3的天然气。
24．（2022·金昌）小华家里用的是天然气灶，他尝试估测该灶的效率。小华在水壶中加入5L水，水的初温是20℃，然后将水烧开，他观察天然气表发现此次烧水用了0.1m3天然气，天然气的热值为3.2×107J/m3，水的比热容c=4.2×103J/（kg ℃），当地大气压为标准大气压。求：
（1）水吸收的热量Q吸（不计水的热量损失）；
（2）天然气完全燃烧放出的热量Q放；
（3）天然气灶的效率η。
25．（2022·通辽）一辆5G无人环卫车，质量为460kg，车与地面的总接触面积为200cm2，在水平路面上匀速直线行驶过程中阻力为车所受重力的，g取10N/kg。
（1）该车静止时对水平路面的压强是多大？
（2）该车在水平路面上沿直线匀速行驶3000m时，牵引力做了多少功？若功率相同的燃油汽车以相同的速度行驶相同的路程，消耗的汽油为0.6kg，此燃油汽车的效率是多少？（q汽=4.6×107J/kg）
26．（2022·大连）用天然气热水器加热水，将40kg水从25℃加热到50℃，完全燃烧 天然气。已知天然气的热值为，水的比热容为 。试求：
（1）此过程中水吸收的热量是多少？
（2）天然气完全燃烧放出的热量是多少？
（3）该热水器加热这些水的效率是多少？
四、填空题
27．（2022·常德）某台四冲程汽油机的转速为1200r/min，在1s内汽油机对外做了 次功。如果汽油机在某段时间内消耗了400g汽油，则汽油完全燃烧可放出热量为 J。（q汽=4.6×107J/kg）
28．（2022·泸州）小李在进行如图所示的实验前，向酒精灯内添加酒精时，闻到了酒精味，这是酒精的 现象；试管内的水沸腾后，塞子被高温高压的水蒸气冲出去，这个过程中的能量转化情况与汽油机的 冲程的能量转化情况相同，试管内水的比热容在塞子被冲出后 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
29．（2022·广元）小红在家用天然气灶烧开水，在标准大气压下，5kg水从20℃加热至沸腾，完全燃烧了0.1m3的天然气，此过程中，水吸收的热量是 J，天然气灶烧水的热效率为 。[水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），天然气的热值为4.0×107J/m3]
30．（2022·锦州）2022年6月5日10时44分，搭载着神舟十四号载人飞船的长征二号F火箭成功发射。火箭起飞过程中，以发射塔为参照物，火箭是 （选填“运动”或“静止”）的；火箭喷气发动机将燃料燃烧后燃气的内能转化为 能，此能量转化过程与四冲程汽油机的 冲程相同。
31．（2022·黔西）2022年6月5日，神舟十四号载人飞船成功发射。在飞船发射升空过程中，以飞船为参照物，飞船内的航天员处于 （填“静止”或“运动”）状态；在升空的不同阶段，要分别抛掉逃逸塔、助推器、整流罩等，以减小箭船的总重力，提高火箭做功的 （填“功率”或“效率”）。
32．（2022·朝阳）如图所示，将水加热至沸腾后，塞子被冲出，此过程的能量转化方式与汽油机的 冲程相同。若单缸四冲程汽油机飞轮转速为1200r/min，则1s内完成 个冲程。
33．（2022·宣州模拟）某铁质发动机的质量为100kg，热机效率为40%。若损耗的能量中的被发动机吸收，不考虑热量散失，则完全燃烧200g的汽油，温度为40℃的发动机的温度将升高到 ℃。[汽油的热值为4.6×107J/kg，铁的比热容为0.46×103J/（kg ℃）]
34．（2022·宾阳模拟）天然气的热值为，的天然气完全燃烧放出的热量是 J；用天然气热水器将质量为50kg，温度为20℃的水加热到60℃，完全燃烧了的天然气。水吸收的热量是 J，热水器的效率是 。（已知
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】热机；热机的效率
【解析】【解答】A．热机工作过程中不可避免地要克服机件间的摩擦而做额外功，无法使热机的效率达到100%，A不符合题意；
B．蒸汽机、火箭、柴油机、汽油机等都属于热机，B不符合题意；
C．热机排气冲程中排出废气，C不符合题意；
D．热机工作时时，热机先将燃料的化学能转化为内能，后把内能转化为机械能，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】热机工作时，将燃料燃烧的化学能转化为内能，再转化为机械能；热机效率不能到达100%。
2．【答案】D
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】甲的功率是乙的2倍，在相同时间内，甲的功是乙做功的2倍，若乙做功为W，甲为2W，
根据热机效率，放出的总热量为，，
消耗的燃料比为：。
故答案为：D.
【分析】根据物体的功率和时间计算功的大小，根据有用功和效率计算消耗的燃料的比值。
3．【答案】C
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】汽车汽油机的四个冲程中，做功冲程将内能转化为机械能从而使汽车获得动力。
故答案为：C。
【分析】做功冲程将内能转化为机械能从而使汽车获得动力。
4．【答案】A
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】汽车行驶的速度：v＝60km/h，汽车行驶时间：v＝ ；
t＝ ＝2h＝7200s，
发动机对汽车做的功：W＝Pt＝32×103W×7200s＝2.304×108J，
汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝ρvq＝0.7×103kg/m3×25×10 3 m3×4.6×107J/kg＝8.05×108J，
汽车发动机的效率：η＝ ＝28.6%.
故答案为：A.
【分析】路程和速度的比值计算时间，利用功率和时间的乘积计算有用功，根据密度和体积的乘积计算质量，质量和热值的乘积计算燃烧放出的热，结合有用功和总热的比值计算热机效率。
5．【答案】D
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】A. 汽车呈流线型，当汽车行驶时，车上方空气流速大，压强小，下方空气流速小，压强大，产生一个向上的压强差，因此，会有一个向上的升力产生，使汽车对地面的压力小于车自身的重力，汽车的总重G＝mg＝1.5×103kg×10N/kg＝1.5×104N，A不符合题意；
B. 该汽车通过这段路程的平均速度是 ，B不符合题意；
CD. 汽油完全燃烧放出的热量为：Q＝mq＝3kg×4.6×107J/kg＝1.38×108J，η＝ ＝30%，该汽车的牵引力为：F＝ 1.15×103N， 所以C不符合题意误；D符合题意。
故答案为：D.
【分析】（1）利用F=G=mg计算压力；利用W=Pt求该汽车克服阻力做的功；
（2）利用速度公式v=求该汽车通过这段路程的平均速度，利用p=求车对地的压强；
（3）利用P=Fv求该汽车的牵引力；利用Q=mq求汽油燃烧放出的热量；
（3）汽车发动机的效率..
6．【答案】C
【知识点】热机；内燃机的四个冲程；能量的转化或转移
【解析】【解答】A．汽油机是点燃式，气缸顶部有火花塞，柴油机吸气冲程吸入是空气，燃料通过喷油嘴喷入气缸内，气缸顶部有喷油嘴，A不符合题意；
B．汽油机在吸气冲程中，将汽油与空气的混合气体吸入气缸，B不符合题意；
C．热机是利用内能做功的装置，燃料燃烧产生高温高压的气体，推动活塞做功，可将内能转化为机械能，C符合题意；
D．一般情况下柴油机的压缩比大于汽油机，其功率也更大，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】热机将燃料的化学能转化为内能，再转化为机械能的装置。
7．【答案】B
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】解：由题意可知，c甲=2c乙，m甲=
m乙，△t甲=
△t乙，m甲′=
m乙′，
由Q吸=cm△t可得，甲乙物质吸收的热量之比：
由Q放=mq可得，两加热器消耗燃料完全燃烧释放的热量之比：
由η=×100%可得，两加热器利用热能的效率：
故选B．
【分析】知道甲乙物质的质量之比和比热容之比以及升高的温度之比，根据Q吸=cm△t求出两物质吸收的热量之比，又知道它们消耗燃料的比值，根据Q放=mq求出燃料完全燃烧释放的热量之比，利用η=×100%求出两加热器利用热能的效率之比．
8．【答案】C
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】由能流图可知：燃料完全燃烧放出的热量为E，有用机械能即有用功为E2，所以内燃机的效率可表示为 ．故选C．
【分析】热机的机械效率是指有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值．
9．【答案】A
【知识点】燃料的热值；热机的效率
【解析】【解答】A．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，A符合题意；
B．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，B不符合题意；
CD.1kg汽油完全燃烧放出的热量叫做汽油的热值，热值是燃料的一种特性，和燃料是否燃烧、是否完全燃烧、燃料的质量等无关，CD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】热值是燃料的特性，和燃料的质量、燃烧情况无关；热机做的有用功和燃料燃烧放出的热量的比值，计算热机效率。
10．【答案】D
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】内燃机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，所以，结合能量流向图可知，该内燃机的效率为34%。
故答案为：D。
【分析】内燃机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。
11．【答案】C
【知识点】热机的效率
【解析】【解答】A．热机效率是有用功与燃料完全燃烧所放出的热量的比，与燃料的热值无关，A不符合题意；
B．柴油机效率高，只表明有用功与总功的比值大，相同时间做功快指功率，效率与功率没有必然联系，B不符合题意；
C．柴油机效率高，根据效率公式，当有用功一定时，效率越高，所需要总功更少，即燃烧同种燃料时，需要的燃料更少，C符合题意；
D．柴油机属于热机，在工作过程中不可避免会存在燃料燃烧不完全等因素导致能量损失，不可能达到100%，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】根据效率公式，热机效率是有用功与燃料完全燃烧所放出的热量的比，与燃料的热值无关。
12．【答案】C
【知识点】热机的效率；能量的转化或转移
【解析】【解答】A．尾气中“汽油味”明显降低，这说明汽油的燃烧率较高，燃烧较完全，A正确，不符合题意；
B．如图所示，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为做功冲程，此冲程燃气的内能转化为活塞的机械能，B正确，不符合题意；
C．汽车在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，机械效率一定小于100%，C错误，符合题意；
D．尾气中“汽油味”明显降低，这说明汽油的燃烧率较高，在做相同有用功时，消耗的燃料少，减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护，D正确，不符合题意。
故答案为：C。
【分析】汽油机工作时，气门关闭，火塞下行是做功冲程，将内能转化为机械能；由于能量的损失，热机效率小于100%。
13．【答案】C
【知识点】内燃机的四个冲程
【解析】【解答】甲图中的两气门都关闭，电火花打火，活塞向下运动，汽缸容积变大，是做功冲程；乙图中的两气门都关闭，活塞向上运动，汽缸容积变小，是压缩冲程；丙图中的进气门开启，排气门关闭，是吸气冲程；丁图中的排气门开启，进气门关闭，是排气冲程；故排列顺序是：丙乙甲丁。
故答案为：C。
【分析】汽油机工作时，气门打开，活塞下行是吸气冲程；气门关闭活塞上行是压缩冲程；气门关闭活塞下行是做功冲程；气门打开，活塞上行是排气冲程。
14．【答案】B
【知识点】热量的计算；燃料的热值；热机的效率
【解析】【解答】A．由题意可知，油和水的质量相等，都为，水的比热容为c水=4.2×103J/(kg·℃)，2min内水的温度由t0=20℃上升到t=50℃，则水吸收的热量为
2min内油吸收的热量与水吸收的热量相等，则油吸收的热量为
所以2min内油吸收的热量为6.3×103J，A不符合题意；
B．由题意可知，酒精的热值为q=3×107J/g，加热2min消耗了m酒精=1g=1×10-3kg的酒精，则完全燃烧1g酒精放出的热量为
则酒精灯的加热效率为
B符合题意；
C．相同质量和相同初温的油和水吸收相同的热量，末温度越低表示物质吸热能力越强，所以油的末温比水的高，说明油吸热能力更弱，C不符合题意；
D．物质的吸热能力即比热容是物质的一种特性，与物质的种类和状态有关，与其吸收的热量多少无关，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】工具物体的比热容、质量和温度差，计算热量；利用燃料的质量和热值达到乘积，计算热量；根据吸收的热量和总热的比值，计算热效率。
15．【答案】A
【知识点】功率的概念；热机的效率
【解析】【解答】A．由题意可知，甲汽油机的功率大于乙汽油机的功率，功率是表示做功快慢的物理量，故甲比乙做功快，A符合题意；
B．做功的多少与功率和做功时间均有关，虽然甲的功率大于乙的功率，但不知道做功时间，故无法比较甲和乙做功的多少，B不符合题意；
CD．乙的效率大于等于甲的效率，在做相同的有用功的情况下，甲消耗的燃油质量大于等于乙消耗的燃油质量，CD不符合题意。
故答案为：A。
【分析】功率是表示做功快慢的物理量；热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，热机效率越高，说明消耗同样的汽油时，做的有用功越多；做有用功相同时，效率越高，消耗的燃料越少。
16．【答案】D
【知识点】做功改变物体内能；内燃机的四个冲程；能量的转化或转移
【解析】【解答】A．热量是一个过程量，不能说含有。瓶盖被弹出去时，瓶内气体的内能减少。A不符合题意；
BCD．瓶盖被弹出去时，瓶内和瓶口出现大量白气，这是因为瓶内的气体对外做功，内能转化为机械能，瓶内水蒸气的内能减小，温度降低，水蒸气遇冷液化形成小水珠。汽油机做功冲程中也是将内能转化为机械能。BC不符合题意，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】内能对外做功时，转化为机械能，是内能做功改变内能。
17．【答案】D
【知识点】热机的效率；有关热机的计算
【解析】【解答】由 可得，甲、乙两台柴油机完成工作量相同，甲所用的时间大于乙所用的时间，所以P甲＜P乙。
甲、乙两台热机消耗的总能量分别为
由于m甲＜m乙，所以W甲＜W乙；利用能量的利用效率的计算公式 可知，在有用功相同的情况下，消耗的总能量越少，效率就越高，所以乙柴油机的效率低。D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据燃料的质量和热值的乘积计算热量，结合相同的功，可以计算热机效率大小；利用功和时间的比值，计算功率大小。
18．【答案】A
【知识点】热机；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】①内燃机的四个冲程中，压缩冲程中汽缸内气体被压缩，机械能转化为内能，故①正确；
②做功冲程将内能转化成机械能，故②正确；
③四个冲程中，只有做功冲程燃气对外做功，其他三个冲程为完成做功冲程做准备，不可缺少，故③错误；
④四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次。该汽油机有6只汽缸，转速3000 r/min=50r/s，每秒钟转50r，故共经过的冲程50×2×6=600
即做功150次，故④错误。
综上所述，只有①②正确。
故答案为：A。
【分析】汽油机一个工作循环有四个冲程，分别是吸气、做功、压缩和排气，一个工作循环中对外做功1次，活塞往复2次，曲轴转2周。各冲程的特点不同，因此根据气门的状态和活塞的运行方向确定冲程；并且只有做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能。
19．【答案】D
【知识点】热传递改变物体内能；燃料的热值；内燃机的四个冲程；分子热运动
【解析】【解答】A．燃料燃烧，将化学能转化为内能，A不符合题意；
B．高汤熬制，汤会吸收热量，通过热传递改变汤的内能，B不符合题意；
C．锅盖被蒸汽顶起，内能转化为机械能，与热机做功冲程工作原理相同，C不符合题意；
D．猪脚粉香气四溢，属于扩散现象，说明分子在不停地做无规则的运动，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】燃料燃烧，将化学能转化为内能。
改变物体的内能两种方法：做功和热传递，这两种方法对改变物体的内能是等效的。物体对外做功，物体的内能减小；外界对物体做功，物体的内能增大。物体吸收热量，当温度升高时，物体内能增大；物体放出热量，当温度降低时，物体内能减小。
做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；另外还有压缩冲程有能量转化，将机械能转化为内能。
扩散：不同物质相互接触，彼此进入对方现象。说明一切物体的分子都永不停息地做无规则运动。
20．【答案】D
【知识点】热量的计算；燃料的热值；热机的效率
【解析】【解答】A．由图可知，BC段是物质的熔化过程，在熔化的过程中，吸收热量，但温度不变，内能变大，该物质在第5min末的内能大于第4min末的内能，A正确，不符合题意；
B．用相同的热源加热，在相同的时间内吸收的热量是相同的，AB段和BC段加热时间相同，吸收的热量相同，B正确，不符合题意；
C．由图知，t0=50℃，t=90℃，液态吸收的热量为Q=cm(t-t0)=1.5×103J/(kg ℃)×0.1kg×(90℃-50℃)=6000J
用相同的热源加热，在相同的时间内吸收的热量是相同的，由图可知，液态时在2min内吸收的热量是6000J；则在固态时加热的时间为3min，则固态时吸收的热量为
固态时的比热容为
C正确，不符合题意；
D．由图可知该物质从熔点升高到沸点用了2min，从开始加热到实验结束共用10min，
从开始加热到实验结束该物质吸收的热量
4g酒精完全燃烧放出的热量Q放=m酒q=0.004kg×3.0×107J/kg=120000J
这种装置能量的转化效率
D错误，符合题意。
故答案为：D。
【分析】物体吸收热量，内能变大；利用公式Q=cm△t计算吸收的热量。
用相同的热源加热，在相同的时间内吸收的热量是相同的，据此求出固态时吸收的热量；根据Q=cm△t计算固态时的比热容。
由乙图可知加热时间，则可求出从开始加热到实验结束的10min共吸收的热量；再利用燃料的热值公式Q=mq求出燃料完全燃烧放出的热量；利用效率 求出这种装置能量的转化效率。
21．【答案】（1）0~2min
（2）
（3）30%
【知识点】热量的计算；热机的效率
【解析】【解答】（1）图中所示在0~ 2min时间内，水的温度升高最快，所以该时间段热效率最高。
（2）在6min内，水吸收的热量为
（3）在6min内，该煤炉的效率为
【分析】（1）结合图像，0~ 2min时间内，水的温度升高最快，所以该时间段热效率最高。
（2）利用求得在6min内水吸收的热量。
（3）利用求得煤炉的效率。
22．【答案】（1）热传递
（2）压缩
（3）活塞在筒内往复运动时，不断压缩气体做功导致发热
（4）在实验过程中，活塞向下运动时既克服摩擦做功，又压缩空气做功，无法准确的确定外壁发热的原因；根据控制变量法，要探究猜想A，应让活塞只克服摩擦做功，而不压缩空气做功；打气筒不与篮球连接，直接让活塞在相同的时间内往复运动相同的次数，用测温枪测出打气筒外壁的温度与打气筒往气压不足的篮球内打气时打气筒外壁的温度进行比较，进而得出结论。
【知识点】热传递改变物体内能；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】（1）打气筒内壁的温度高，外壁的温度低，热量从温度高的内壁传递到温度低的外壁，是通过热传递的方式。
（2）活塞在打气筒内向下运动时，活塞对筒内的空气做功，机械能转化为空气的内能，能量转化情况与内燃机压缩冲程相同。
（3）由表中数据可知，打气筒下部温度高于上部温度，说明活塞在打气筒内向下运动时，活塞对筒内的空气做功，空气内能增加，温度升高，造成下部温度高于上部温度，故导致打气筒外壁发热的原因是活塞在筒内往复运动时，不断压缩气体做功导致发热。
（4）在实验过程中，活塞向下运动时既克服摩擦做功，又压缩空气做功，无法准确的确定外壁发热的原因；根据控制变量法，要探究猜想A，应让活塞只克服摩擦做功，而不压缩空气做功，故他们的改进方法是：打气筒不与篮球连接，直接让活塞在相同的时间内往复运动相同的次数，用测温枪测出打气筒外壁的温度与打气筒往气压不足的篮球内打气时打气筒外壁的温度进行比较，进而得出结论。
【分析】（1）温度不同的物体间，通过热传递改变内能；
（2）压缩体积时，物体的机械能转化为内能，和汽油机的压缩冲程能量变化相同；
（3）压缩气体体积，使物体的内能增大了，是做功方式在改变内能；
（4）摩擦和压缩体积，都可以改变内能；通过只摩擦，不压缩体积，可以探究摩擦对改变内能的作用。
23．【答案】（1）解：水吸收的热量为
答：水吸收的热量为。
（2）解：太阳能热水器在8h内吸收的热量为
所以，太阳能热水器的效率为
答：该太阳能热水器的效率为37.5%
（3）解：若这些热量由天然气提供
则所需天然气的体积
答：若这些水吸收的热量由天然气来提供，假设天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要多少0.6m3的天然气。
【知识点】热量的计算；燃料的热值；热机的效率；有关热机的计算
【解析】【分析】（1）根据公式Q吸＝cm（t末-t初），可求出水吸收的热量；
（2）根据公式 可求出该太阳能热水器的效率 ；
（3）根据公式Q放＝Vq，可求出需要的天然气。
24．【答案】（1）解：水的质量
水吸收的热量
答：水吸收的热量为 ；
（2）解：天然气放出的热量
答：天然气放出的热量为 ；
（3）解：天然气灶的效率
答：天然气灶的效率 。
【知识点】热量的计算；燃料的热值；热机的效率
【解析】【分析】（1）根据公式Q吸＝cm（t末-t初），可求出吸收的热量；
（2）根据公式Q=mq，可求出放出的热量；
（3）根据公式，可求出效率。
25．【答案】（1）解：由 知道，环卫车的重力
对水平地面的压力F=G=4600N
环卫车对水平地面的压强
答：该车静止时对水平路面的压强是；
（2）解：环卫车匀速行驶受到的阻力
由于环卫车匀速行驶时受到的阻力和牵引力是一对平衡力，则牵引力F牵=f=2300N
由知道，该车在水平路面上沿直线匀速行驶3000m时，牵引力做功
由知道，燃烧燃油释放的能量
由 知道，此燃油汽车的效率是
答：该车在水平路面上沿直线匀速行驶3000m时，牵引力做功；此燃油汽车的效率是25%
【知识点】热机的效率；有关热机的计算；压强的大小及其计算；功的计算及应用
【解析】【分析】（1）根据公式G=mg及，可求出压强；
（2）根据公式W＝Fs、Q=mq及，可求出牵引力做的功及机械效率。
26．【答案】（1）解：此过程中水吸收的热量
答：此过程中水吸收的热量是；
（2）解：天然气完全燃烧放出的热量
答：天然气完全燃烧放出的热量是；
（3）解：该热水器加热这些水的效率
答：该热水器加热这些水的效率是。
【知识点】热机的效率；有关热机的计算
【解析】【分析】（1）根据公式Q吸＝cm（t末-t初），可求出吸收的热量；
（2）根据公式Q=qV，可求出天然气完全燃烧放出的热量；
（3）根据公式，可求出效率。
27．【答案】10；1.84×107
【知识点】燃料的热值；内燃机的四个冲程
【解析】【解答】汽油机飞轮1 min转1200转，那么飞轮1s内的转数为
汽油机飞轮转2转就是一个工作循环，所以1s内的工作循环数为10次；汽油机一个工作循环有4个冲程，但只有1次对外做功，所以1s内对外做功数为 10次。
汽油完全燃烧放出的热量Q放=mq汽=400×10-3kg×4.6×107J/kg=1.84×107J
【分析】汽油机的飞轮转数是做功数的2倍；根据燃料的热值和质量的乘积计算热量。
28．【答案】扩散；做功；不变
【知识点】比热容；内燃机的四个冲程；分子热运动
【解析】【解答】向酒精灯内添加酒精时，闻到了酒精味，说明有酒精分子扩散到人的鼻孔中，属于扩散现象，说明分子在永不停息的做无规则运动。
试管内的水沸腾后，水蒸气会对塞子做功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，此过程与汽油机的做功冲程的能量转化情况相同。
比热容是物质的一种特性，比热容只跟物质的种类和状态有关，塞子被冲出后，水的状态没有改变，水的比热容保持不变。
【分析】闻到气味是扩散现象；汽油机的做功冲程将内能转化为机械能；比热容是物体的特性。
29．【答案】1.68×106；42%
【知识点】热量的计算；燃料的热值；热机的效率
【解析】【解答】水吸收的热量是
天然气完全燃烧释放的热量为
天然气灶烧水的热效率为
【分析】根据公式，求出水吸收的热量；根据公式，求出天然气完全燃烧释放的热量；根据公式，求出天然气灶烧水的热效率。
30．【答案】运动；机械；做功
【知识点】内燃机的四个冲程；能量的转化或转移；参照物及其选择
【解析】【解答】火箭起飞过程中，以发射塔为参照物，火箭的位置在不断变化，所以，以发射塔为参照物，火箭是运动的。
火箭喷气发动机利用燃料燃烧后燃气推动火箭运动，对火箭做功，将燃气的内能转化为机械能。
四冲程汽油机的做功冲程中，燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，与此相同。
【分析】相相对于参照物，物体间有位置变化是运动的；火箭升空内能转化为机械能，能量的转化和汽油机的做功冲程相同。
31．【答案】静止；效率
【知识点】热机的效率；参照物及其选择
【解析】【解答】飞船在发射升空的过程中，航天员相对于飞船的位置不变，说明飞船内的航天员处于静止状态。
在升空的不同阶段，要分别抛掉逃逸塔、助推器、整流罩等，以减小箭船的总重力，抛掉无用的用来减小额外功，从而提高其做功的效率。
【分析】相对于参照物，没有位置变化时，物体是静止的，有位置变化，物体是运动的；减小额外功，可以提高做功的效率。
32．【答案】做功；40
【知识点】内燃机的四个冲程；有关热机的计算
【解析】【解答】木塞冲出时，水蒸气的内能对塞子做功，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，水蒸气的内能会减小，温度降低，内燃机的做功冲程也是将内能转化为机械能的过程。
飞轮转速是
表示每秒飞轮转动20圈，要经过40个冲程，对外做功10次。
【分析】木塞冲出时，将水蒸气的内能转化为塞子的机械能，内燃机的做功冲程也是将内能转化为机械能的过程；根据”一转两次功，一功四冲程“判断冲程的个数。
33．【答案】44
【知识点】热量的计算；燃料的热值；热机的效率
【解析】【解答】200g=0.2kg的汽油完全燃烧可放出热量Q放=mq=0.2kg×4.6×107J/kg=9.2×106J
热机效率为40%，则损耗的能量是Q损=（1-40%）×Q放=60%×9.2×106J=5.52×105J
由题知，铁制发动机吸收的热量
发动机的温度变化
所以温度为40℃的发动机的温度将升高到
【分析】根据燃料的质量和热值的乘积计算热量；利用热效率计算燃料的有用功；根据热量和物体的比热容、质量的比值， 计算温度差。
34．【答案】3.5×107；8.4×106；60%
【知识点】热量的计算；燃料的热值；热机的效率
【解析】【解答】天然气完全燃烧放出的热量Q=qV=3.5×107J/m3×1m3=3.5×107J
由题意及比热容公式可得Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg·℃）×50kg×（60℃-20℃）=8.4×106J
此时消耗的总热量为Q总=3.5×107J/m3×0.4m3=1.4×107J
由效率公式可得
【分析】利用Q=qV求得天然气完全燃烧放出的热量，再利用Q吸=cm（t-t0）求得水吸收的热量，由效率公式可得 热水器的效率。
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