人教版初中物理九年级上册14.2 热机的效率 习题（含解析）

14.2 热机的效率
一、选择题
1．下列提高热机效率的方法中，不可行的是(　　)
A．减少各种热量损失
B．加润滑油减少机器各部件间的摩擦
C．使燃料燃烧更充分些
D．使用热值大的燃料
2．如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是(　　)
A．25% B．35% C．40% D．75%
3．关于热机的效率和燃料的热值，下列描述正确的是(　　)
A．燃料燃烧过程中热值会发生改变
B．减少废气带走的热量能提高热机的效率
C．燃料的质量越大，其热值就越大
D．热值和热机的效率都是定值，与其他条件无关
4．某热机的效率是40%，表示它每做100 J的有用功(　　)
A．需要2.5 s的时间
B．燃料完全燃烧放出的能量是400 J
C．燃料完全燃烧放出的能量是250 J
D．将消耗60 J的无用功
5．关于燃料的热值，下列说法正确的是(　　)
A．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关
B．燃烧1 kg某种燃料放出的热量叫做这种燃料的热值
C．燃料燃烧时，质量越大，热值越大
D．燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
6．一瓶汽油用掉一半之后，下列关于它的说法正确的是(　　)
A．它的密度为原来的一半
B．它的比热容变为原来的一半
C．它的热值变为原来的一半
D．它的热值不变
7．下列关于热值和热机效率的描述，正确的是(　　)
A．使燃料燃烧更充分，可以增大热值
B．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
C．燃料燃烧释放的热量越多，热值越大
D．热机的效率能达到100%
8．关于汽油机，下列说法正确的是(　　)
A．汽油机工作时，在压缩冲程，汽缸内的工作物质内能减小
B．汽油机在做功冲程用来做功的能量，主要是来自于压缩冲程中压缩气体产生的内能
C．用来冷却汽车的发动机，水的冷却效果比冰块更好
D．柴油机的效率比汽油机高，是因为柴油的热值比汽油的热值大
9．关于热机的效率，下列说法中错误的是(　　)
A．一般情况下，汽油机的效率高于柴油机的效率
B．热机的效率是热机性能的重要标志之一
C．提高热机的效率能减少能源消耗
D．热机消耗相等的燃料，做有用功越多，效率就越高
10．某热机的效率是40%，表示它每做100 J的有用功(　 )
A．需要2.5 s的时间
B．燃料完全燃烧放出的能量是400 J
C．燃料完全燃烧放出的能量是250 J
D．将消耗60 J的无用功
11．下列关于内燃机的说法正确的是(　　)
A．汽车的发动机是内燃机
B．蒸汽机、汽轮机、喷气发动机都是内燃机
C．内燃机工作时，压缩冲程将内能转化为机械能
D．先进的制造技术能将内燃机的效率提高到100%
12．下列关于热机和环境保护的说法，正确的是(　　)
A．热机排出的尾气没有内能
B．热机的效率能达到100%
C．热机都是使用汽油做燃料的
D．热机的大量使用会造成环境污染
二、综合题
13．我国南海海底蕴藏着大量的“可燃冰”，它是天然气和水在低温高压下形成的固态物质，因外形晶莹剔透，酷似冰块却能燃烧而得名，是一种燃烧值高且清洁的新型能源。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，以十倍的关系粗略计算，1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为________J，可以使________kg的水从20 ℃加热至60 ℃。[c水＝4.2×103 J/(kg·℃)，q煤气＝4.2×107 J/kg]
14．火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料________的特性。1 kg氢完全燃烧释放出的热量是________J；若这些热量有42%被质量为1.43×103kg的水吸收，水的温度能够上升________℃。[q氢＝1.43×108 J/kg，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
15．五一期间，小明爸爸利用家中汽车进行了自驾旅游，小汽车以120 km/h速度行驶了2 h，从油量指示表上估计出消耗汽油约16 L。汽油密度ρ＝0.75×103 kg/m3，汽油热值q＝4.5×107 J/kg。小明从物理书上了解到汽油机的效率约为30%。求：
(1)16 L汽油完全燃烧放出的热量；
(2)汽车发动机输出的有用功；
(3)汽车匀速行驶过程中所受的阻力。
参考答案与解析
一、选择题
D　
【解析】使燃料充分燃烧，尽量减少各种热量损失，加润滑油减少机器各部件之间的摩擦，减少因克服摩擦阻力而额外消耗的功，都可以提高热机效率，故A、B、C选项都可行；燃料热值的大小与热机效率无关，使用热值大的燃料对提高热机效率没有影响，故D选项不可行。
2．B　
【解析】因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，由内燃机的能量流向图可得，该内燃机的热机效率η＝1－25%－40%＝35%，故B正确。
B　
【解析】热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，所以在燃料燃烧过程中热值不会发生改变，故A错误；减少废气带走的热量，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故B正确；热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，故C错误；热值取决于燃料种类，与外界条件无关，而燃料的燃烧情况、能量的损失都会影响热机效率，故D错误。
C　
【解析】热机的效率与热机做功的快慢无关，所以A选项错误；由η＝得Q放＝＝＝250 J，所以燃料完全燃烧放出的能量是250 J，将消耗150 J的无用功，所以B、D选项错误，C选项正确。
A　
【解析】燃料的热值是燃料的一种特性，与燃料是否燃烧和是否完全燃烧、燃料的质量等无关，只与燃料的种类有关，所以A选项正确，C、D选项错误；热值的定义是某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比，所以B选项错误。故选A。
D　
【解析】汽油用掉一半后，物质总量减少，汽油的质量减少一半；但物质种类、状态没有变化，所以密度、热值和比热容是不变的，故D正确。
B　
【解析】热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，故A错误；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；热值是燃料的特性，与放出热量的多少无关，故C错误；任何机器做功时都不可避免地做额外功，效率不可能达到100%，故D错误。
8．　C　
【解析】因为水的比热容大，相同质量的水和其他物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量多，所以发动机中用水做冷却剂冷却效果最好，所以C正确。
9．　A　
【解析】汽油机效率为20%～30%，柴油机效率为30%～45%，汽油机效率低。故选A。
10．C　
【解析】热机的效率与热机做功的快慢无关，所以A选项错误；由η＝得Q放＝＝＝250 J，所以燃料完全燃烧放出的能量是250 J，将消耗150 J的无用功，所以B、D选项错误，C选项正确。
11．　A　
【解析】汽车的发动机是内燃机，故A选项正确；蒸汽机、汽轮机、喷气发动机、内燃机都属于热机，故B选项错误；内燃机工作时，压缩冲程将机械能转化为内能，故C选项错误；热机在工作时，废气会带走一部分热量、燃料不可能完全燃烧、克服部件之间的摩擦会消耗能量等，所以热机的效率不可能达到100%，故D选项错误。故选A。
12．　D　
【解析】任何物体在任何情况下都具有内能，并且热机排出的尾气温度很高，所以尾气也有内能，故A选项错误；热机在工作时，由于燃料不可能完全燃烧，还有相当一部分能量散失了，用来做有用功的能量只是燃料燃烧释放的能量的一部分，所以热机效率达不到100%，故B选项错误；热机中有燃烧汽油的汽油机，有燃烧柴油的柴油机，有燃烧液态氢的火箭喷气发动机等，故C选项错误；热机都是靠燃烧燃料获得能量的，汽油、柴油等燃料燃烧时都会放出有害气体，污染环境，故D选项正确。
二、综合题
13．4.2×108　2 500
【解析】 1 kg煤气完全燃烧放出的热量：Q放＝mq煤气＝1 kg×4.2×107 J/kg＝4.2×107 J,1 kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量：Q放′＝Q放×10＝4.2×107 J×10＝4.2×108 J；由题知，Q吸＝Q放′＝4.2×108 J，根据Q吸＝cmΔt可知水的质量：m＝＝＝2 500 kg。
14．热值大　1.43×108　10
【解析】运载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时，可以释放出更多的热量；1 kg氢完全燃烧释放出的热量：Q放＝mq＝1 kg×1.43×108 J/kg＝1.43×108 J；水吸收的热量：Q吸＝ηQ放＝42%×1.43×108 J＝0.600 6×108 J，由Q吸＝cmΔt得加热后水上升的温度：Δt＝＝＝10 ℃。
15．【解析】(1)消耗的汽油体积：V＝16 dm3＝16×10－3m3，汽油质量：m＝ρV＝0.75×103kg/m3×16×10－3m3＝12 kg，汽油完全所释放的热量：Q放＝mq＝12 kg×4.5×107 J/kg＝5.4×108 J；(2)发动机的效率为30%，由η＝得，发动机输出的有用功：W有＝ηQ放＝5.4×108 J×30%＝1.62×108 J；(3)汽车行驶的路程：s＝vt＝120 km/h×2 h＝240 km＝2.4×105 m，由W＝Fs可知，汽车牵引力：F＝＝＝675 N，因汽车匀速行驶，所受的阻力：f＝F＝675 N。
答：(1)16 L汽油完全燃烧放出的热量为5.4×108 J；(2)汽车发动机输出的有用功为1.62×108 J；(3)汽车匀速行驶过程中所受的阻力是675 N。
1