14.2热机的效率课时训练（含答案）-2023-2024学年初中物理九年级全一册（人教版）

第十四章 第2节 热机的效率课时训练--2023-2024学年初中物理九年级全一册（人教版）
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．如图所示为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（　　）
A．η＝×100％ B．η＝×100％
C．η＝×100％ D．η＝×100％
2．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2kg能利用的汽油其完全燃烧（热值为4.6×107J/kg）获得的机械能是（　　）
A．2.48×107J B．3.02×107J
C．0.88×107J D．2.07×107J
3．下列关于“热机”的说法，正确的是
A．热机排出的尾气没有内能 B．热机的大量使用会造成环境污染
C．热机都是使用汽油作燃料 D．通过技术改进，热机效率可达100%
4．下列与汽车有关的说法正确的是（　　）
A．油箱内汽油质量减少时，汽油的热值减小
B．急刹车时，车胎表面温度升高内能减小
C．汽油机在做功冲程中，机械能转化为内能
D．加油时，能闻到汽油味是扩散现象
5．下列说法正确的是（　　）
A．热机消耗的燃料越多，效率就越低
B．热传递中温度总是从热的物体传给冷的物体
C．物体的温度越高，含有的热量就越多
D．人体内水的比例很高，有助于调节体温，以免温度变化太快对身体造成危害
6．如图所示是柴油机的示意图，已知柴油的热值为4.2×107J/kg。若该柴油机的效率为30%，下列关于柴油机工作过程描述正确的是（　　）
A．如图所示的是压缩冲程
B．该柴油机消耗100g柴油可以获得约1.26×106J的有用功
C．该冲程将内能转化为机械能
D．该柴油机燃料释放的能量绝大部分转化为机械能
7．下列有关热机的说法中正确的是
A．热机的效率可以大于100%
B．热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程
C．热机的大量使用不会造成环境污染
D．在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量不能提高热机效率
8．为了比较两种燃料的热值关系，用如图所示的两套完全相同的装置进行实验，下列说法中正确的是（　　）
A．组装实验器材时要自上面下依次调节安装
B．实验中需要保证两种燃料的体积相同
C．实验中需要保证两种燃料燃烧时间相同
D．实验中可以根据温度计示数变化量来比较燃料的热值大小
9．关于热机及其效率，下列说法正确的是（　　）
A．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
B．热机的效率越高，对外做功同样多的情况下消耗的能量越少
C．热机的效率越高说明做功越快
D．更换热值更高的燃料可以提高热机效率
10．为了提高锅炉的效率，某工厂的工人想了以下一些方法，其中正确的是（ ）
A．把大的煤块送进炉膛，并加大送风量 B．把煤粉送进炉膛，并加大送风量
C．把大的煤块送进炉膛，并减小送风量 D．把煤粉送进炉膛，并减小送风量
二、填空题
11．绿色环保的清洁能源——氢气不仅密度很小，而且热值非常大，其热值为1.4×108J/m3，它表示的物理含义是_____。
12．北方冬季通常采用水供暖，家中安装由多个相同规格的单片组成的一组暖气片。客厅的组水流量为0.6m3/h的暖气片中水流进户的温度是70℃，回水温度是50℃．采暖时热量利用率为60%，q燃＝3.6×107J/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3，c水＝4.2×103J/(kg ℃)。请解答下列问题：
（1）“暖气”用水作为介质，是因为水的______大，这是通过______的方式使室内温度升高，内能增加；
（2）供暖5h，客厅暖气片内的热水在循环过程中释放的有效热量为多少( )？完全燃烧多少千克的无烟煤放出的热量可供该组暖气片供暖一天？( )
（3）既要金山银山，也要绿水青山。据了解，某市热力总公司现对传统的燃煤锅炉进行改造，请你站在环保的角度为热力公司提出一条建议。______
13．一个单缸四冲程汽油机的飞轮转速是60r/s，则该汽油机每秒对外做功______次。该汽油机工作时汽缸散热损失占25%，废气带走的能量占30%，摩擦等机械损耗占10%，则它的热机效率为______。
14．开办养猪场的王大爷专门做了一个试验，他发现把同样的一大锅冷水（约70kg）烧开需用干木柴约10kg，而用煤则只需约4kg，这是因为干木柴和煤的____不同的缘故。
15．2021年9月17日13时30分许，我国航天新成就，神舟十二号载人飞船返回舱反推发动机成功点火后，安全降落在东风着陆场预定区域。返回舱穿越大气层时温度升高，这是由于摩擦而将 ___________能转化为 ___________能，这是通过 ___________（选填“热传递”或“做功”）的方式完成能量转化的。火箭发动机以液态氢为燃料是因为液氢 ___________。
三、计算题
16．为了响应“节能减排”的号召，小周家买了一台容量为50kg的太阳能热水器．早晨把热水器加满水，温度传感器显示水温为17℃，中午放学时看到显示的水温为77℃．（c水=4.2×103J/（kg ℃））
（1）请你与小周一起计算，热水器中的水吸收了多少热量
（2）如果普通煤的热值约为3.0×107J/kg，产生这些热量至少需完全燃烧多少普通煤？
参考答案：
1．C
【详解】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，根据热机效率的概念内燃机的效率可表示为
η=×100%=×100%
故选C。
2．D
【详解】汽油机的效率
η=(100%-35%-30%-10%)×90%=22.5%
2g汽油完全燃烧产生的热量
Q=mq=2kg×4.6×107J/kg=9.2×105J
获得的机械能
W=ηQ=22.5%×9.2×105J=2.07×107J
故选D。
3．B
【详解】A. 一切物体在任何温度下都有内能，所以热机排放的尾气也有内能.A说法不正确；B. 热机工作时，燃料燃烧放出的废气会造成环境污染，所以热机的大量使用会造成环境污染.B说法正确；C. 热机中煤炭、汽油、柴油、天然气、氢气等燃料都可使用.C说法不正确；D. 热机工作时由于要克服机械间的摩擦做额外功、同时也存在热散失、并且废气带走大部分能量，所以热机的效率很低，不能达到100%.D说法不正确．故选B.
【点睛】（1）一切物体在任何温度下都有内能．（2）热机工作时，燃料燃烧放出的废气会对环境造成很大的危害．（3）热机中可用煤炭、汽油、柴油、天然气、氢气等各种燃料．（4）热机工作时废气带走大部分能量、克服机械间的摩擦做额外功、同时也存在热散失等，所以热机的效率较低．
4．D
【详解】A．热值是燃料的属性，与燃料的质量无关，油箱内汽油质量减少时，汽油的热值不变，故A错误；
B．刹车时，刹车片与车轮摩擦，通过做功的方式增大了物体的内能，使温度升高，故B错误；
C．汽车内燃机的做功冲程是由高温高压燃气对活塞做功，燃气的内能转化成活塞的机械能，故C错误；
D．汽油分子不停地做无规则运动，运动到空气中，所以人们可以闻到，能闻到汽油味是扩散现象，故D正确。
故选D。
5．D
【详解】A．热机消耗的燃料多、燃烧放出的热量多，但用来做有用功的能量可能更多，即效率可能更高，所以据消耗燃料的多少是不能判断热机效率大小的，故A错误；
B．热传递中，热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，传递的不是温度，故B错误；
C．热量是过程量，不能说含有，故C错误；
D．生物体内水的比例很高，在外界环境温度升高时，生物体即使吸收较多的热量，由于水的比热容较大，体温不会升的过高；同理在外界环境温度降低时，由于水的比热容较大，即使放出较多的热量，体温也不会过低，所以生物体内的水分有助于调节生物体自身的温度，以免温度变化太快对生物体造成损害。故D正确。
故选D。
6．B
【详解】AC．图中的冲程中，进气门打开，活塞向下运动，是吸气冲程，在吸气冲程中没有能量的转化，故AC错误；
B．柴油完全燃烧放出的热量
由 可得，该汽油机对外做的有用功
故B正确；
D．柴油机的效率为30%，柴油机燃料释放的能量少部分转化为机械能，燃料燃烧放出的热量中，一部分用来克服机件摩擦，一部分由机件直接向外散热，废气的温度很高，带走了大部分的热量，故D错误。
故选B。
7．B
【详解】A．热机在工作过程中总有能量的损耗，所以热机的效率总是小于1，故A错误；
B．热机工作的过程是将燃料燃烧获得的内能转化成机械能的过程，故B正确；
C．热机的大量使用，会带来更多的废气污染，故C错误；
D．在四冲程内燃机中，废气带走的热量最多，减少废气带走的大量热量可以大大提高热机的效率，故D错误。
8．D
【详解】A．实验中通过调节铁圈的位置，使用火焰的外焰加热，且使温度计处于适当的高度，不且碰到烧杯底，所以应自下向上调节，故A错误；
B．实验中采用的是控制变量法，需要控制两种燃料的质量相同，并且全部燃烧，不是控制燃料的体积，故B错误；
C．控制两种燃料的质量相同，并且全部燃烧，不需要控制燃烧时间相同，故C错误；
D．比较不同燃料热值的实验中，同时点燃料后，需等待燃料完全燃烧，通过观察温度计示数的示数上升来比较两种燃料热值大小，故D正确。
故选D。
9．B
【详解】A．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量不一定越多，还需要看燃料燃烧的质量、燃料燃烧是否充分等因素，故A错误；
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，当热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高，故B正确；
C．热机的效率越高，说明用来做有用功的能量占燃料完全燃烧产生的能量之比大，做功越快是指功率越大，功率和效率没有关系，故C错误；
D．热机的效率与燃料的热值没有关系，提高燃料的利用率是提高热机效率的关键，故D错误。
故选B。
10．B
【详解】为了提高锅炉的效率，可以把块煤磨成煤粉，加大送风量，这样可以使燃料燃烧的更充分，从而提高炉子的效率．故B正确为答案．
11．1m3的氢气完全燃烧放出的热量是1.4×108J
【详解】热值是指1m3的某种物质完全燃烧所释放的能量，注意“完全燃烧”，氢气的热值为1.4×108J/m3，表示的物理意义是1m3的氢气完全燃烧放出的热量是1.4×108J。
12． 比热容 热传递 1.512×108J 33.6kg 见解析
【详解】解：（1）[1][2]因为水的比热容大，相同质量的水和其它物质比较，降低相同的温度，水放出的热量多，取暖效果好，所以暖气装置中用水来供热；供热时，在暖气片和空气之间发生了热传递，使室内的内能增加、温度升高，是通过热传递的方式改变的；
（2）[3][4]供暖5h，客厅的一组暖气片进入热水的体积
由得，水的质量
热水放出的热量
采暖时有效利用的热量
供暖一天需要的热量
需要完全燃烧无烟煤的质量
（3）[5]从环保角度考虑，要使用更加清洁的燃料，或对废气进行处理之后再进行排放，充分利用余热等。
13． 30 35%
【详解】[1]汽油机完成1个工作循环，飞轮转2转，对外做功1次，若飞轮的转速为60r/s，即每秒完成30个工作循环，对外做功30次。
[2]各种能量损耗的总和是
所以它的机械效率为
14．热值
【详解】根据公式可知，在放出热量相同时，所需燃料的质量越小，说明燃料的热值越大，所以把同样的一大锅冷水（约70kg）烧开需用干木柴约10kg，而用煤则只需约4kg，这是因为干木柴和煤的热值不同。
15． 机械 内 做功 热值高
【详解】[1][2][3]返回器在通过大气层时，与空气发生摩擦，此时返回器要克服摩擦做功，把机械能转化为内能，这是通过做功的方式发生能量转化的。
[4]火箭发动机以液态氢为燃料，原因是液态氢具有较高的热值，根据Q放=mq可知，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。
16．（1）1.26×107J（2）0.42kg
【详解】(1)由知道，热水器中的水吸收的热量是：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103 J/（kg ℃）×50kg×（77℃-17℃）=1.26×107 J；
(2)由题意知道，若这些热量由煤完全燃烧放出，则煤放出的热量是：
Q放 =Q吸 =1.26×107 J，
由Q放=mq知道，需要普通煤的质量是：
答：(1)热水器中的水吸收了1.26×107J的热量；
(2)如果普通煤的热值约为3.0×107J/kg，产生这些热量至少需完全燃烧0.42kg普通煤。