九年级物理第十四章第2节热机的效率 同步练习（含答案解析）

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九年级物理 第十四章 第2节 热机的效率 同步练习
一、单选题
1．砖的制作工艺流传数千年，从晒制到烧制，从青砖到红砖，小小的砖块见证了人类迈向文明的历程，下列说法正确的是（　　）
A．晒制泥坯时，泥坯温度越高含有的热量越多
B．高温烧制时，通过热传递的方式改变砖块的内能
C．烧制红砖时，燃料燃烧越充分，其热值越大
D．在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的密度变小
2．2023年5月30日9时31分，我国在酒泉卫星发射中心，利用长征二号F火箭成功发射神州十六号载人飞船，16时26分飞船与空间站顺利对接，标志中国空间站进入了应用和发展阶段。下列说法中正确的是（　　）
A．火箭升空时机械能守恒
B．空间站由于惯性绕地球运动
C．火箭利用液态氢做燃料，是因为液态氢的密度小
D．火箭向下喷火使其升空，是由于力的作用是相互的
3．2023年5月28日12时31分，自上海虹桥国际机场起飞的国产大飞机C919安全抵达北京首都国际机场（如图），圆满完成了首个商业航班飞行。C919大飞机（　　）

A．机身是由密度大、硬度大的材料制成的
B．加速起飞的过程中所受空气浮力大于重力
C．匀速飞行时机翼上方的空气流速比下方的大
D．大功率航空发动机的效率能达到100%
4．自劳动课成为中小学一门独立课程以来，小明已学会了多种菜肴的烹饪方法。下列与烹饪有关的说法，正确的是（　　）
A．锅把手上刻有花纹可以增大摩擦 B．燃气的热值大小与是否完全燃烧有关
C．菜被炒熟是做功改变了它的内能 D．油和水很难融合表明分子间没有间隙
5．以下对厨房里一些现象的分析，不正确的是（　　）
A．在碗沿上磕鸡蛋，利用了物体间力的作用是相互的
B．将刀刃磨的很薄，是为了减小压强
C．水烧开后，壶盖被顶起，其能量转化与内燃机的做功冲程相同
D．用天然气做饭，利用了天然气具有较大的热值
6．汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（　　）

A．甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高
B．由乙图可知该汽油机的效率是30%
C．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值
D．为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的热值
7．小明对所学热学知识进行了梳理总结，其中正确的是（ ）
A．水结冰后，分子的无规则运动就停止了
B．用力搓手手发热，是通过做功的方式增加手的内能
C．晶体熔化过程中温度不变，内能也不变
D．燃料燃烧一段时间后，剩下的燃料的热值减少
8．如图，用酒精灯加热试管中的水，水加热后产生大量水蒸气将塞子顶出，同时管口出现“白雾”。下列说法正确的是（　　）

A．水受热是通过做功方式改变内能
B．塞子被顶出，内能转化为机械能
C．“白雾”是水汽化形成的
D．酒精消耗过程中热值变小
二、填空题
9．如图所示，是一款功率1600W的电茶壶，茶壶的壶嘴与壶身组成 ；茶壶内装有500ml的水，则壶内水的质量为 g；A点离水面的深度h为7cm，则A点受到水的压强为 Pa；该电茶壶产生热量的87.5%被水吸收，则将壶内500ml的水从20℃加热到100℃，用时 min。[（），，]

10．便携燃料罐（图）给户外活动带来了方便，罐内填充液化的丁烷（C4H10），打开气罐时液态丁烷先 （填物态变化），点燃丁烷，丁烷完全燃烧的产物为 。丁烷热值为4.57×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg·C），一罐120g的丁烷完全燃烧可以将 kg水从20℃加热到沸腾（结果保留一位小数）。

11．蒸米时，木桶中米内能的增加是通过 方式实现的，完全燃烧10kg的干木柴能释放出 J的热量。（干木柴的热值为1.2×107J/kg）
12．某研学活动小组在实践活动期间，粗略测量了一农家柴火灶的热效率。同学们在柴火灶的铁锅里倒入5kg水。盖上锅盖，完全燃烧了1kg干木柴使水温从升高到，水吸收的热量为 J，该柴火灶的热效率为 。[水的比热容是），这种千木柴的热值是]
13．为全面推进“乡村振兴”工程，加快农业农村绿色发展，我市部分农村地区已经使用上了天然气烧水煮饭。小明同学用他家的天然气灶将质量为2kg，初温为20℃的水加热到100℃，水吸收的热量是 J；消耗了0.03m3的天然气，则此天然气灶的热效率为 。【水的比热容c=4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值q=7.0×107J/m3】
三、简答题
14．汽车已成为许多家庭的必备出行工具，为汽车加汽油是利用汽油燃烧为汽车提供动力；加冷却液是为了冷却发动机；冬季加防冻玻璃水是为了怕玻璃水结冰。请结合学过的物理知识任意选择两个问题回答：
（1）选择汽油燃烧为汽车提供动力是因为它具有哪一特性；
（2）加冷却液冷却发动机是因为冷却液具有哪一特性；
（3）冬季加防冻玻璃水是因为防冻玻璃水具有哪一特性；
（4）为保证交通安全，在设计和使用方面采取哪些有效措施，举两例。
15．汽油机和柴油机是常见的四冲程内燃机，请回答下列关于汽油机和柴油机及它们在一个工作循环中相关问题，并简单说明理由：
（1）通常情况下，汽油机和柴油机效率谁的要高一些；
（2）哪个冲程存在着化学能转化为内能的过程；
（3）哪个冲程存在着内能转化为机械能的过程；
（4）哪个冲程具有明显的机械能转化为内能的过程？
四、作图题
16．如图所示，甲为热机的能量流向图，请在乙图中画出该热机的有用机械能和损失能量比例扇形统计图，只要求画出：有用机械能和损失能量，并在图中注明文字和比例。
17．请在图中坐标定性画出酒精的热值与其完全燃烧所放出的热量Q的关系图象．
五、实验题
18．为了比较水和食用油的吸热能力，以及比较不同燃料的热值，实验室有如下装置供选择，则比较不同物质的比热容，应选择 两图进行实验；比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验。

（1）在‘研究物质吸热能力’的实验中，小明用相同规格的加热器对水和食用油加热，得到了如下数据：
物质 质量/g 初始温度/℃ 加热时间/min 最后温度/℃
水 60 20 6 45
食用油 60 20 6 68
则加热六分钟时水吸收的热量 食用油吸收的热量；加热两分钟时水和食用油内能改变量分别为W1和W2，则W1 W2；若温度升高10摄氏度时水和煤油吸收热量分别为Q1和Q2，则Q1 Q2。（以上三空均选填“大于”“等于”或者“小于”）通过对上表中的数据分析可以知道 吸热能力更强；
（2）在“比较不同燃料的热值”的实验中不必要的器材是 ；
A温度计 B砝码 C秒表
（3）若实验中通过用煤油作为燃料给水加热，最后发现所计算出的燃料热值相比实际值偏小的原因可能是：
19．如图所示，为了比较酒精和汽油的热值大小，某实验小组进行了以下实验。

（1）组装实验器材时，应按照 （选填“自下而上”或“自上而下”）的顺序；
（2）为了保证实验结论的可靠，实验中，除了控制酒精和汽油的质量相等外，还应控制两烧杯中水的初温和 相等；
（3）同时点燃两灯后，通过比较 （选填“水升高温度多少”或“加热时间长短”）来比较酒精和汽油燃烧放出热量的多少；当两灯的燃料全部燃烧完后，甲装置中温度计的读数是80℃，而乙装置中温度计的读数是90℃。由此判断 （选填“酒精”或“汽油”）的热值较大；
（4）另一组同学用同样的装置进行实验，发现两种燃料全部燃烧完时，两烧杯内的水都已经沸腾一段时间，此时，他们 （选填“能”或“不能”）比较出两种燃料的热值。
六、计算题
20．太阳能汽车利用太阳能板将太阳能转化为电能驱动汽车前进。某品牌太阳能汽车在试验场地内进行测试，30min行驶了27km的路程，消耗的电能为。已知汽油的热值，在该测试过程中，求：
（1）太阳能汽车行驶的平均速度；
（2）消耗的电能相当于完全燃烧多少千克的汽油释放的能量。

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参考答案：
1．B
【详解】A．热量是一个过程量，只能说吸收（或者放出）了多少热量，不能说某物体含有多少热量，故A错误；
B．高温烧制时，砖吸收热量，内能增加，即通过热传递的方法增加砖块的内能，故B正确；
C．燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的燃烧程度、质量都无关，故C错误；
D．若在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的质量变小，体积也减小，由于组成砖的材料没有发生变化，则砖的密度不会变化，故D错误。
故选B。
2．D
【详解】A．火箭加速升空过程中，动能和重力势能都逐渐增大，火箭的机械能逐渐增大，即机械能不守恒，故A错误；
B．空间站之所以会绕地球运动，是因为受到了地球对它引力的作用，故B错误；
C．火箭利用液态氢做燃料，是因为液体氢的热值大，完全燃烧相同质量的液体氢和其他燃料，液态氢放出的热量更多，故C错误；
D．火箭向下喷气，由于物体间力的作用是相互的，喷出的气体会给火箭向上的反作用力，使火箭上升，故D正确。
故选D。
3．C
【详解】A．飞机的机身要轻、强度大，所以机身应用密度小、硬度大的材料制成，故A不符合题意；
B．飞机起飞是因为机翼上下表面的压力差提供的升力，不是因为浮力；加速起飞的过程中，受力不平衡，升力大于重力，故B不符合题意；
C．气流经过机翼上、下表面的时间相同，机翼上表面凸起、下表面平整，则气流经过机翼上方的空气流速比下方的空气流速大，故C符合题意；
D．航空发动机工作时，燃料燃烧释放的能量不可能全部用来做有用功，效率不可能达到100%，故D不符合题意。
故选BC。
4．A
【详解】A．锅把手上刻有花纹是在压力一定时，增大接触面的粗糙程度来增大摩擦，故A正确；
B．燃气的热值大小是燃料的一种属性，与是否完全燃烧无关，故B错误；
C．菜被炒熟是通过热传递来改变它的内能，故C错误；
D．油和水很难融合是因为分子结构差别较大，并不能表明分子间没有间隙，故D错误。
故选A。
5．B
【详解】A．在碗沿上磕鸡蛋，鸡蛋对碗沿有力的作用，碗沿对鸡蛋也有力的作用，故利用了物体间力的作用是相互的，故A正确，不符合题意；
B．将刀刃磨的很薄，是在压力一定时通过减小受力面积来增大压强，故B错误，符合题意；
C．水烧开后，具有较大的内能，将壶盖被顶起，是将内能转化为机械能，其能量转化与内燃机的做功冲程相同，故C正确，不符合题意；
D．用天然气做饭，天然气与其它燃料相比较，输送的是天然气，这是利用了天然气热值大的特性，故D正确，不符合题意。
故选B。
6．A
【详解】A．如图甲所示，进气孔和排气孔都关闭，活塞向上运动，压缩气体，对气体做功，气体温度升高，这是汽油机的压缩冲程，故A正确；
B．由乙图可知该汽油机的效率为
η=100%-6%-30%-36%=28%
故B错误；
CD．热值是燃料完全燃烧时的放出的热量和质量之比，燃料的热值只与燃料的种类和状态有关，与燃料是否完全燃烧无关，燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的利用率，不会降低燃料的热值；为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的利用率，不能提高燃料的热值，故CD错误。
故选A。
7．B
【详解】A．水结冰后，分子仍然不停地做无规则的运动，只是由于温度下降，分子运动变慢，故A错误；
B．用力搓手，由于需要克服摩擦力做功，所以手发热是通过做功的方式增加手的内能，故B正确；
C．晶体熔化过程中要继续吸收热量，虽然温度不变，但内能增加，故C错误；
D．热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧是否完全等均无关，燃料燃烧一段时间后，剩下的燃料的热值不变，故D错误。
故选B。
8．B
【详解】A．水受热，水是通过吸收试管的热量，使内能增大，是通过热传递方式改变内能，故A错误；
B．塞子被顶出，水蒸气对塞子做功，水蒸气的内能转化为塞子的机械能，故B正确；
C．“白雾”是水蒸汽液化形成的水珠，故C错误；
D．热值使燃料的一种特性，酒精消耗过程中热值不变，故D错误。
故选B。
9． 连通器 500 700 2
【详解】[1]茶壶的壶嘴与壶身上端开口，底端相连，构成连通器。
[2]茶壶内装有的水，则壶内水的质量为
[3] A点离水面的深度h为7cm，则A点受到水的压强为
[4]将壶内500mL的水从20℃加热到100℃，吸收的热量为
该电茶壶产生热量的87.5%被水吸收，则消耗的电能为
则需要加热的时间为
10． 汽化 二氧化碳和水
16.3
【详解】[1]打开气罐时，罐里的液体丁烷变成气体喷出来，这发生的是汽化现象。
[2]丁烷由碳、氢两种元素组成，燃烧然烧产物为二氧化碳和水。
[3]120g丁烷完全燃烧放出的热量
水从20℃到沸腾吸收的热量，根据得
11． 热传递 1.2×108
【详解】[1]蒸米时，米吸收热量，内能增加，是通过热传递的方式增加内能的。
[2]由Q=mq可得，完全燃烧10kg的干木柴释放的热量为
Q=mq=10kg×1.2×107J/kg=1.2×108J
12．
【详解】[1]5kg的水温度从升高到吸收的热量为
[2]1kg的干木柴完全燃烧放出的热量为
该柴火灶的效率
13． 6.72×105 32%
【详解】[1]由题意及比热容公式可得，水吸收的热量为
[2]由题意可得，0.03m3的天然气完全燃烧所产生的热量为
Q总=qV=7×107J/m3×0.03m3=2.1×106J
则热效率为
14．（1）见解析；（2）见解析；（3）见解析；（4）见解析
【详解】答：（1）选择汽油燃烧为汽车提供动力是因为汽油的热值大，完全燃烧质量相同的不同燃料，汽油燃烧放出的热量多。
（2）用冷却液来冷却发动机，是因为冷却液的比热容大，相同质量的冷却液和其它物质比较，升高相同的温度时，冷却液吸收的热量多。
（3）冬季加防冻玻璃水是因为防冻玻璃水的凝固点低，不容易凝固。
（4）动能的大小与质量、速度有关，为了安全，使用汽车时，不能超速、超载。
15．（1）通常情况下，柴油机的效率比汽油机的效率要高一些；（2）做功冲程中存在化学能转化成内能；（3）做功冲程存在内能转化成机械能；（4）压缩冲程存在机械能转化成内能
【详解】（1）[1]柴油机是压燃式，汽油机是点燃式，通常情况下，柴油机在压缩冲程的压缩程度比汽油机的更大，内能转化成机械能的效率高，即通常情况下，柴油机的效率比汽油机的效率要高一些。
（2）[2]燃料燃烧过程是把燃料的化学能转化成内能，在压缩冲程末，火花塞点火或喷油嘴喷油，燃料燃烧，从而对活塞做功，进入做功冲程，故在做功冲程中存在化学能转化成内能。
（3）[3]四冲程柴油机和汽油机，在做功冲程中是高温高压的燃气对活塞做功，把燃气的内能转化成活塞的机械能，所以做功冲程存在内能转化成机械能。
（4）[4]在压缩冲程中是活塞对气体做功，是机械能转化成内能，所以压缩冲程存在机械能转化成内能。
16．
【详解】由图可知损失的能量为
15%+15%+45%=75%
有用机械能为
100%-75%=25%
故作图如下：
17．
【分析】热值是指1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，是燃料的一种特性，它和燃料的质量、放出热量的多少无关．
【详解】热值是燃料的一种特性，它和燃料的质量、放出热量的多少无关，所以酒精的热值与其完全燃烧所放出的热量Q的关系图象是与热量Q平行的直线，如图所示：
18． 甲丙 甲乙
等于 等于
大于 水
B 见解析
【详解】[1][2]为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多 少，进而判断热值大小，应选择甲、乙两图进行实验； 为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸 热多少，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲、丙两图进行实验。
（1）[3]用相同规格的加热器对水和食用油加热，加热时间相同，是电加热器放出的热量相等，因此两种物质吸收热量相等，然后通过比较升高的温度来研究两种物质吸热能力的差异。
[4]由表中数据可得， 加热时间相同，吸收热量相等，因此内能改变量相等。
[5][6]如果要使水和食用油的最后温度相同，就要给水加热更长的时间。 因为选用相同的燃料加热，所以加热时间长的吸收的热量多；即水吸收的热量大于食用油吸收的热量。说明水吸收热能力比食用油大，即水的比热容大。
（2）[7]由
在“比较不同燃料的热值”的实验中不必要的器材是砝码。
（3）[8]燃料不能完全燃烧，燃料燃烧放出的热量没有完全被水全部吸收，存在热损失。
19． 自下而上 质量 水升高温度多少 汽油 不能
【详解】（1）[1]组装实验器材时，为了让火焰用外焰加热，温度计的玻璃泡浸没在液体中，应按照自下而上的顺序。
（2）[2]（3）[3]为了保证实验结论的可靠，实验中，除了控制酒精和汽油的质量相等外，还应控制两烧杯中水的初温和质量相等，当相同质量的酒精与汽油完全燃烧时，比较水升高温度多少，水温升高多的装置中，水吸收热量较多，说明燃料释放的燃料较多，比较得出酒精与汽油的热值。
[4]当两灯的燃料全部燃烧完后，水的初温相同，甲装置中温度计的读数是80℃，而乙装置中温度计的读数是90℃，则乙装置中水升高温度较多，水的质量相同，由得，乙装置中，水吸收热量较多，乙装置燃料放出热量较多，酒精与汽油的质量相同，由得，汽油的热值较大。
（4）[5]另一组同学用同样的装置进行实验，发现两种燃料全部燃烧完时，两烧杯内的水都已经沸腾一段时间，水的初温与末温都相同，无法比较水吸收热量多少，无法比较燃料放出热量多少，此时他们不能比较出两种燃料的热值。
20．（1）15m/s；（2）0.4
【详解】解：（1）太阳能汽车行驶的平均速度
（2）由得，消耗的电能相当于燃烧
的汽油释放的热量。
答：（1）太阳能汽车行驶的平均速度15m/s；
（2）消耗的电能相当于完全燃烧0.4千克的汽油释放的能量。
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