教科版物理九年级上 2.3热机效率习题（含答案）

13.1分子热运动
知识梳理
1.热机 和 之比，叫做热机的效率。
2.定义式：η＝ 。
基础知识
1．下列有关燃料的热值和热机效率的说法正确的是（　　）
A．减少汽油机在工作过程中的各种热损失，可以提高其热机效率
B．燃料燃烧的越充分，放出的热量越多，其热值越大
C．煤的热值比干木材的大，煤燃烧放出的热量一定比干木材燃烧放出的热量多
D．用热值大的燃料，可以提高热机效率
2．汽油机工作过程中，对外做有用功的能量占燃料完全燃烧所释放能量的四分之一，其热效率为（　　）
A．25% B．75% C．100% D．50%
3．关于热机的效率，下列说法正确的是（　　）
A．总功一定，额外功越少，效率就越高
B．热机做的有用功越多，效率就越高
C．热机消耗的燃料越多，效率就越低
D．热机的功率越大，效率就越高
4．在汽油机的四个冲程中，机械能转化为内能的是 　 　冲程。如图所示汽油机正在进行的是 　 　冲程，若某台汽油机飞轮的转速为2400 r/min，在1 s内，汽油机完成 　 　个工作循环。
5．如图所示为汽车的发动机的 　 　冲程，用水来冷却汽缸是因为水的 　 　较大。热机的效率是热机性能的重要指标，下列操作中不能提高汽车热机效率的有 　 　。（选填序号）
①定期保养，更换机油；
②添加燃油添加剂，使燃烧更充分；
③停车等待较长时间时，熄火；
④使用涡轮增压，利用尾气。
重难点突破
6．下列说法中正确的（　　）
A．热机的功率大，热机效率一定高
B．柴油机的吸气冲程将燃料和空气的混合气体进入气缸，柴油机的效率一定比汽油机效率高
C．热机单位时间内消耗的燃料少，热机效率一定高
D．四冲程内燃机一个工作循环中有三个冲程都要靠飞轮的惯性来完成
7．关于热机的效率，下列说法正确的是（　　）
A．热机的效率越高说明做功越快
B．热机的效率越高说明做功越多
C．在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越少
D．热机损失的能量中，主要是由于机械摩擦损失的
8．甲、乙两汽车，甲的汽油机效率比乙的汽油机效率高，这表明（　　）
A．甲的功率比乙大
B．消耗相同的汽油，乙做的功多
C．甲消耗的汽油比乙少
D．做相同的功，甲耗油比乙少
9．如图是汽油机的能量流向图，根据图中给出的信息，该内燃机的效率为 　 　。若工作效率按此计算，当汽油完全燃烧放出的热量2.3×107J时，汽车获得的机械能是的 　 　J。
10．汽油机是工农业生产中常用的热机，某型号汽油机的飞轮转速是1200 r/min，此汽油机每秒钟完成 　 　个做功冲程；如果有一台内燃机在一个工作循环中消耗了20 g的燃油，发动机的效率为20%，一个工作循环输出的有用机械能为1.84×105 J，那么该燃油的热值是 　 　J/kg。
能力提升
11．某型号汽油机工作时的热损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦损耗10%，由于汽油容易挥发等原因其利用率只有90%，则2 kg能利用的汽油其完全燃烧（热值为4.6×107 J/kg）获得的机械能是（　　）
A．0.09×107 J B．3.39×107 J C．0.88×107 J D．2.07×107 J
12．发动机功率相同的甲、乙两辆汽车，在水平公路上匀速直线行驶100 km，甲车用了1 h，乙车用了0.9 h，以下说法正确的是（　　）
A．两车发动机的效率之比为1：1
B．两车速度之比为10：9
C．两车发动机所做功之比为1：1
D．两车所受阻力之比为10：9
13．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60 km/h的平均速度行驶了120 km，用去汽油25 L，已知汽油的密度为0.7×103 kg/m3，热值为4.6×107 J/kg，发动机的功率为32 kW，则该汽车发动机的效率为（　　）
A．28.6% B．36.5% C．23.6% D．38%
14．有两台单缸四冲程柴油机，其中甲柴油机其效率为40%，则消耗2.5 kg的柴油转化成的机械能是 　 　J；乙柴油机的效率是30%，柴油机甲的功率是乙的2倍，那么柴油机甲与乙每小时消耗的油的质量之比为 　 　。（q柴油＝4.3×107 J/kg）
15．如图甲为空气压缩引火仪，乙是四冲程汽油机的一个冲程，两图中以下几种情况对比：①能量转化情况 ②改变气体内能的方式③气体内能的变化，其中 　 　（填序号）是相同的。若汽油机1 s内对外做功15次，则其曲轴的转速为 　 　r/min，汽油机需要用冷却液进行降温，是利用了冷却液的 　 　大的特性。
参考答案与解析
知识梳理
1.用来做有用功的那部分能量；燃料完全燃烧放出的热量 2. Q有用/Q总
基础知识
1．【解答】解：A.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，因此减少汽油机工作过程中的各种热损失，可以提高热机效率，故A正确；
B.热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料燃烧的是否充分等因素无关，故B错误；
C.由Q放＝qm可知，燃料燃烧放出的热量与燃料的热值和消耗的燃料质量有关，因此煤的热值比干木材的大，但煤燃烧放出的热量不一定比干木材燃烧放出的热量多，故C错误；
D.热机效率与热值无关，故D错误。
故选：A。
2．【解答】解：热机效率是指利用热机工作时，用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值；
汽油机工作时，对外做有用功的能量占燃料完全燃烧所释放能量的，所以汽油机的效率η＝×100%＝×100%＝25%，故A正确。
故选：A。
3．【解答】解：A.总功一定，额外功越少，有用功就越多，有用功与总功的比值就越大，即效率就越高，故A正确；
B，热机做的有用功越多，但总功不知道，有用功与总功的比值就不确定，因此效率不一定高，故B错误；
C.热机消耗的燃料多，即放出的热量多，但不知道有用功，因此效率不一定低，故D错误；
D.功率是反映物体做功快慢的物理量，热机效率与功率无关，故D错误。
故选：A。
4．【解答】解：（1）汽油机工作时，在压缩冲程中，活塞的机械能转化为汽油和空气混合物的内能；
由图可知，该冲程中，进气门和排气门关闭，火花塞点火，燃气推动活塞向下运动，即该冲程为做功冲程；
（2）某汽油机的飞轮转速为2400 r/min＝40 r/s，即在1 s内，该汽油机的飞轮转动40周，
因为汽油机在一个工作循环中，飞轮转动两周，所以在1 s内，该汽油机完成的工作循环数为20个。
故答案为：压缩；做功；20。
5．【解答】解：图中气门都关闭，活塞向下运行，气缸容积增大，是做功冲程；
用水来冷却汽缸，因为水的比热容较大，即相同质量的水和其它液体相比较，若都是升高1 ℃时，水能吸收的热量较多，故用水冷却效果较好；
①定期保养，更换机油，可以减小摩擦，减少额外功，从而提高热机效率，故①不符合题意；
②添加燃油添加剂，使燃烧更充分，可提高燃料的利用率，从而提高热机效率，故②不符合题意；
③停车等待较长时间时，熄火，可节约能源，减少做功时间，但不能提高热机效率，故③符合题意；
④使用涡轮增压，利用尾气，减少了热量损失，从而提高热机效率，故④不符合题意。
故答案为：做功；比热容；③。
重难点突破
6．【解答】解：
A.功率是表示物体做功快慢的物理量，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，两者之间没有直接关系。故A错误。
B.柴油机的吸气冲程是将空气吸入气缸，而燃料是从喷油嘴喷入气缸，且效率是有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，汽油机的效率是26%﹣40%，柴油机的效率是34%﹣45%，柴油机的效率通常比汽油机高。故B错误。
C.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，与热机单位时间内消耗的燃料多少无关。故C错误。
D.四冲程内燃机的一个工作循环中吸气冲程、压缩冲程、排气冲程都是靠飞轮的惯性来完成的。故D正确。
故选：D。
7．【解答】解：AB.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，与做功快慢或者做功多少无关，故A、B错误；
C.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，故C正确；
D.热机损失的能量中，废气温度最高，带走的热量较多，故D错误。
故选：C。
8．【解答】解：A.功率是指做功快慢的物理量，热机效率与功率大小无关，故A错误；
B.已知甲的汽油机效率高于乙的汽油机效率，因此消耗相同的汽油，甲做的功多，故B错误；
C.选项中不知道有用功的多少，因此不能确定甲消耗的汽油比乙少，故C错误；
D.已知甲的汽油机效率高于乙的汽油机效率，因此做相同的功，甲消耗的汽油比乙少，故D正确。
故选：D。
9．【解答】（1）由图可知，输出的有用功在总能量中所占的比例：100%﹣33%﹣30%﹣7%＝30%，
所以热机的效率为η＝30%；
（2）汽车获得的机械能：
W有＝ηQ放＝30%×2.3×107 J＝6.9×106 J。
故答案为：30%；6.9×106。
10．【解答】解：（1）飞轮转速是1200 r/min是说飞轮每分钟转1200转，即每秒钟转20转（20 r/s），因一个工作循环飞轮转2圈，做功一次，所以每秒可以做功10次，即每秒钟完成10个做功冲程；
（2）燃油完全燃烧放出的热量Q放＝＝＝9.2×105 J，
该燃油的热值q＝＝＝4.6×107 J/kg。
故答案为：10；4.6×107。
能力提升
11．【解答】解：由于汽油容易挥发等原因其利用率只有90%，
则2 kg汽油能利用上的质量为：m＝2 kg×90%＝1.8kg，
汽油完全燃烧放出的热量为：Q放＝qm＝4.6×107 J/kg×1.8 kg＝8.28×107 J，
由题可知汽油机的效率为：η＝100%﹣30%﹣35%﹣10%＝25%，
则获得的机械能为：W＝Q放η＝8.28×107 J×25%＝2.07×107 J，故D正确。
故选：D。
12．【解答】解：A.由于不清楚内燃机的燃油燃烧情况和放出的热量，故无法得知两车发动机的效率之比，故A错误；
B.由题可知，甲车的速度为：v1＝＝＝100 km/h，乙车的速度为：v2＝＝＝ km/h，
则甲、乙两车的速度之比为：＝＝，故B错误；
C.已知甲、乙两辆车功率相同，甲车行驶t1＝1 h，乙车行驶t2＝0.9 h，
则两车发动机所做的功之比为：＝＝＝＝，故C错误；
D.由P＝可知两车的牵引力之比为：＝＝＝，
由二力平衡的条件可知汽车所受的阻力等于牵引力，因此两车所受阻力之比为10：9，故D正确。
故选：D。
13．【解答】解：已知汽车速度v＝60 km，行驶的路程为s＝120 km，
汽车行驶的时间为：t＝＝＝2 h＝7200 s，
汽车做的有用功为：W＝Pt＝32×103 W×7200 s＝2.304×108 J，
消耗汽油的体积为：V＝25 L＝0.025 m3，
消耗汽油的质量为：m＝ρV＝0.7×103 kg/m3×0.025 m3＝17.5 kg，
汽油完全燃烧放出的热量为：Q放＝qm＝4.6×107 J/kg×17.5 kg＝8.05×108 J，
则该汽车发动机的效率为：η＝＝≈28.6%，故A正确。
故选：A。
14．【解答】解：（1）2.5 kg的柴油完全燃烧放出的热量为：Q放＝q柴油m＝4.3×107 J/kg×2.5 kg＝1.075×108 J，
由η＝可知消耗2.5kg的柴油转化成的机械能为：W＝Q放η甲＝1.075×108 J×40%＝4.3×107 J，
（2）由η＝和Q＝qm可得W＝Qη＝qmη，
由P＝可得Pt＝qmη，即m＝，
由题知P甲＝2P乙，则柴油机甲与乙每小时消耗的油的质量之比为：＝＝＝＝。
故答案为：4.3×107；3：2。
15．【解答】解：（1）图甲中活塞压缩空气对空气做功，将机械能转化为内能，内能增加，温度升高，是通过做功的方法改变空气的内能；
图乙中两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，因此是做功冲程，此过程中内能转化为机械能，内能减少，温度降低，是通过做功的方法改变燃气的内能；
综合分析甲、乙两图能量转化情况和气体内能的变化不同，改变气体内能的方式相同；
（2）四冲程内燃机的曲轴转2圈，完成4个冲程，并对外做功1次；汽油机每秒内对外做功15次，曲轴转30圈，则每分钟对外做功900次，曲轴转1800圈，因此曲轴的转速为1800 r/min；
（3）汽油机工作时会产生大量热，一般用水做冷却剂，是因为水的比热容比较大，由Q吸＝cmΔt可知，与其它液体相比，在质量和升高温度相同时，水可以吸收更多的热量，降低发动机的温度。
故答案为：②；1800；比热容。
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