沪科版八年级10.5机械效率 同步练习

机械效率
试题数：11，满分：54
1.（单选题，5分）下列关于热学知识，说法正确的是（　　）
A.热值大的燃料完全燃烧，放出的热量一定多
B.四冲程汽油机在做功冲程中将机械能转化为内能
C.物体很难被压缩，说明分子间只存在相互作用的斥力
D.夏天荷花飘香，这是扩散现象，可以说明组成物质的分子在运动
2.（多选题，4分）下列说法中正确的是（　　）
A.燃料燃烧时放出的热量越多，热值越大
B.沿海地区比内陆地区昼夜温差小，是因为水的比热容比砂石的比热容大
C.晶体在熔化过程中吸收热量，温度、密度、比热容均不变
D.诗句“鸡声茅店月，人迹板桥霜”中的霜的形成是凝华现象
3.（单选题，5分）下列说法中正确的是（　　）
A.物体的内能增加是由于吸收了热量
B.物体在熔化过程中吸收热量，温度升高
C.酒精的热值是3.0×107J/kg，表示1 kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J
D.一杯水的比热容比一桶水的比热容小
4.（多选题，4分）下列说法中正确的是（　　）
A.沿海地区昼夜温差相对较小，主要原因与水的比热容较大有关
B.长时间压在一起的铅板和金板互相渗入，这种现象说明分子间存在引力作用
C.两种燃料比较，热值大的燃料完全燃烧时放出的热量多
D.在四冲程内燃机中，做功冲程的功能是将内能转化为机械能
5.（填空题，6分）一台四冲程汽油机每秒对外做功20次，则其飞轮转速是 ___ r/min，此汽油机对外做功时，汽油机将汽油的 ___ 能转化为 ___ 能.
6.（填空题，4分）氢能源具有热值高、无污染等优点。氢气的热值为1.4×108J/kg，完全燃烧0.2kg的氢气可放出 ___ J的热量；若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值是 ___ J/kg。
7.（填空题，6分）中国探索火星探测器“天问一号”的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。如图所示是火箭发射探测器时的场最，该火箭发射时携带了3×104kg液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是 ___ J，可以将 ___ kg初温为20℃的水加热至沸腾。使用液态氢做燃料的好处是 ___ 。[q氢=1.4×108J/kg，c水=4.2×103J/（kg ℃），当地大气压为1标准大气压，不计热量损失]
8.（问答题，4分）某款国产插电混动汽车，汽油发动机既可向车轮提供动力，又可向蓄电池充电，同时蓄电池又将部分能量通过驱动电机向车轮输送。整车质量（含驾驶员）为1.8t，搭载电池电量为18.75kW h，纯电行驶时效率约为80%，利用汽油发动机行驶时热机平均效率约为30%，在平直的公路上以72km/h的速度匀速行驶，受到的阻力为总重的k=0.03倍。汽油热值约为q=4.5×107J/kg，g=10N/kg，求此时：
（1）汽车需要的牵引力；
（2）以纯电行驶时，假如电池从满电到耗尽电量，可以行驶的最大路程；
（3）车辆行驶（2）中相同路程，如果以汽油发动机行驶时，需要燃烧的汽油质量。
9.（填空题，8分）已知某种汽油的热值是4.6×107J/kg，现有汽油0.02kg，完全燃烧其中的一半，汽油放出的热量是 ___ J。若上述放出的热量使2kg的水温度升高25℃（未沸腾），则水吸收的热量为 ___ J。剩余0.01kg的汽油热值是 ___ J/kg，[已知c水=4.2×103J/（kg ℃）]。如图为某汽油机工作时能量转化图，该汽油机的效率是 ___ 。
10.（问答题，4分）在1标准大气压下，用液化气灶把1.5kg、初温为20℃的水加热到100℃，若上述过程中完全燃烧了0.02kg液化气，且只有60%的热量被水吸收，已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），求：
（1）水需要吸收的热量；
（2）液化气的热值。
11.（问答题，4分）雪地摩托车是冬奥会上有用的交通工具，如图为一款雪地摩托车，空车质量为90kg，已知燃油的热值q=4.0×107J/kg，g=10N/kg。求：
（1）雪地车以36km/h的速度在水平地面匀速直线行驶，输出功率为8kW，则雪地车所受阻力是多少？
（2）若雪地车以8kW的输出功率行驶2h，消耗了7.2kg燃油，则雪地车发动机的效率是多少？
机械效率
参考答案与试题解析
试题数：11，满分：54
1.（单选题，5分）下列关于热学知识，说法正确的是（　　）
A.热值大的燃料完全燃烧，放出的热量一定多
B.四冲程汽油机在做功冲程中将机械能转化为内能
C.物体很难被压缩，说明分子间只存在相互作用的斥力
D.夏天荷花飘香，这是扩散现象，可以说明组成物质的分子在运动
【正确答案】：D
【解析】：（1）燃料燃烧放出的热量与燃料的热值、质量和燃烧程度有关；
（2）做功冲程中内能转化为机械能；
（3）分子间存在相互作用的引力和斥力；
（4）分子是构成物质的一种微粒，微粒很小，肉眼是看不到的，并且在不停地做无规则运动。生活中的扩散、挥发等现象都是由于分子不断运动的结果。
【解答】：解：A、燃料燃烧放出热量的多少，与燃料的热值、质量和燃烧程度有关，热值大，放出的热量不一定多，故A错误；
B、汽油机在做功冲程中将内能转化为机械能，故B错误；
C、铁块很难被压缩，是分子间存在相互作用的斥力的表现，故C错误；
D、闻到香味，是香气分子在不停地做无规则运动的结果，故D正确。
故选D。
【点评】：本题考查了温度、内能和热量的关系及内燃机的四个冲程，是一道综合题。
2.（多选题，4分）下列说法中正确的是（　　）
A.燃料燃烧时放出的热量越多，热值越大
B.沿海地区比内陆地区昼夜温差小，是因为水的比热容比砂石的比热容大
C.晶体在熔化过程中吸收热量，温度、密度、比热容均不变
D.诗句“鸡声茅店月，人迹板桥霜”中的霜的形成是凝华现象
【正确答案】：BD
【解析】：（1）燃料的热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、放热多少、燃烧情况无关；
（2）由Q=cmΔt可知，相同质量的不同物质，吸收相同的热量，比热容大的物质温度变化量小，据此分析；
（3）物质的密度和比热容都与物质的状态有关，晶体在熔化过程中物质的状态会变化；
（4）物质由气态变为固态的过程叫凝华。
【解答】：解：A、燃料的热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、放热多少、燃烧情况无关，故A错误；
B、由Q=cmΔt可知，相同质量的不同物质，吸收相同的热量，比热容大的物质温度变化量小，由此可知沿海地区比内陆地区昼夜温差小，是因为水的比热容比砂石的比热容大，故B正确；
C、晶体在熔化过程中物质的状态改变，因此物质的密度和比热容会改变，故C错误；
D、霜是由空气中的水蒸气遇冷凝华形成的小冰晶，故D正确。
故选：BD。
【点评】：本题考查晶体熔化的特点、密度及其特性、比热容的概念、生活中的凝华现象，是一道综合题，难度不大。
3.（单选题，5分）下列说法中正确的是（　　）
A.物体的内能增加是由于吸收了热量
B.物体在熔化过程中吸收热量，温度升高
C.酒精的热值是3.0×107J/kg，表示1 kg酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J
D.一杯水的比热容比一桶水的比热容小
【正确答案】：C
【解析】：（1）改变物体内能的方法有两个：做功和热传递；
（2）晶体在熔化过程中要不断吸收热量，内能增大，但是温度不变；
（3）某种质量物质完全燃烧放出的热量和质量的比值叫热值；
（4）比热容是物质的一种特性，其大小与物质种类和状态有关，而与质量、体积无关。
【解答】：解：
A、做功和热传递都可以改变物体的内能，所以物体的内能增加，可能是吸收热量，也可能是外界对其物体做功，故A错误；
B、晶体在熔化过程中要不断吸收热量，内能增大，但是温度不变，故B错误；
C、酒精热值是3.0×107J/kg，它表示的物理意义是：1kg酒精完全燃烧时放出的热量是3.0×107J，故C正确；
D、比热容属于物质的特性，只与物体的种类和状态有关，一杯水的比热容与一桶水的比热容相同，故D错误。
故选：C。
【点评】：本题考查了热值的物理意义、比热容、改变内能的方法、晶体熔化的特点，属于基础题。
4.（多选题，4分）下列说法中正确的是（　　）
A.沿海地区昼夜温差相对较小，主要原因与水的比热容较大有关
B.长时间压在一起的铅板和金板互相渗入，这种现象说明分子间存在引力作用
C.两种燃料比较，热值大的燃料完全燃烧时放出的热量多
D.在四冲程内燃机中，做功冲程的功能是将内能转化为机械能
【正确答案】：AD
【解析】：（1）沿海地区，水多，因为水的比热容较大，相同质量的水和泥土沙石比较，吸收或放出相同的热量，水的温度升高或降低的少，据此分析；
（2）组成物质的分子在永不停息地做无规则运动；
（3）1kg某种燃料完全燃烧放出的热量叫这种燃料的热值，由Q放=mq分析判断；
（4）内燃机四个冲程中的能量转化情况：吸气和排气冲程不发生能量转化，压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能。
【解答】：解：
A、沿海地区水多，内陆地区水少、沙石多；水的比热容较大，沙石的比热容小。所以，白天相同质量的水和沙石比较，吸收相同的热量，水的温度升高的少；夜晚，放出相同的热量，海水的温度降低的少，使得沿海地区昼夜的温差小，故A正确；
B、长时间压在一起的铅板和金板互相渗入，这种现象是扩散现象，说明分子都在不停地做无规则运动，故B错误；
C、由Q放=mq可知，燃烧时放出的热量与燃料的热值和质量有关，只根据热值无法判定放出热量的多少，故C错误；
D、在四冲程内燃机中，做功冲程是高温高压的燃气对活塞做功，燃气的内能减少，活塞的机械能增加，内能转化为机械能，故D正确。
故选：AD。
【点评】：本题考查了分子动理论、水的比热容大的应用、热量以及内燃机工作过程能的转化，属于热学基础知识的考查。
5.（填空题，6分）一台四冲程汽油机每秒对外做功20次，则其飞轮转速是 ___ r/min，此汽油机对外做功时，汽油机将汽油的 ___ 能转化为 ___ 能.
【正确答案】：[1]2400; [2]内; [3]机械
【解析】：（1）单缸四冲程汽油机完成一个工作循环，燃气对外做功一次，活塞往复两次，飞轮转动两周，完成4个冲程。
（2）对外做功时，汽油机将燃气的内能转化为机械能。
【解答】：解：（1）汽油机每秒对外做功20次，就相当于每秒有20个工作循环，四冲程汽油机一个工作循环，飞轮转动2周，
所以，每秒飞轮转40周，则每分钟转2400周，故飞轮的转速为2400r/min；
（2）对外做功时，汽油机将燃气的内能转化为机械能。
故答案为：2400；内；机械。
【点评】：本题主要考查四冲程内燃机的工作过程，熟练掌握四冲程内燃机的工作过程是解题的关键，属于基础题，难度不大。
6.（填空题，4分）氢能源具有热值高、无污染等优点。氢气的热值为1.4×108J/kg，完全燃烧0.2kg的氢气可放出 ___ J的热量；若一罐氢气用去了一半，则剩余氢气的热值是 ___ J/kg。
【正确答案】：[1]2.8×107; [2]1.4×108
【解析】：利用Q放=mq计算出完全燃烧0.2kg的氢气可放出的热量；热值是燃料的一种特性，它的大小和燃料的种类有关，和燃料的质量、体积大小无关。
【解答】：解：（1）0.2kg氢气完全燃烧放出的热量：Q放=mq=0.2kg×1.4×108J/kg=2.8×107J；
（2）热值是燃料的一种特性，与燃料的质量、体积大小无关，所以一罐氢气用去一半，剩下的氢气热值不变，还是1.4×108J/kg。
故答案为：2.8×107；1.4×108。
【点评】：本题考查燃料完全燃烧放热的计算、热值的概念，是一道热学基础题。
7.（填空题，6分）中国探索火星探测器“天问一号”的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。如图所示是火箭发射探测器时的场最，该火箭发射时携带了3×104kg液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是 ___ J，可以将 ___ kg初温为20℃的水加热至沸腾。使用液态氢做燃料的好处是 ___ 。[q氢=1.4×108J/kg，c水=4.2×103J/（kg ℃），当地大气压为1标准大气压，不计热量损失]
【正确答案】：[1]4.2×1012; [2]1.25×107; [3]氢的热值大（无污染）
【解析】：（1）利用Q放=mq可以计算出氢完全燃烧放出的热量；
（2）知道水吸收的热量，利用Q吸=cmΔt计算出水的质量；
（3）氢的热值较大，燃烧后无污染。
【解答】：解：（1）3×104kg氢完全燃烧放出的热量：
Q放=m氢q氢=3×104kg×1.4×108J/kg=4.2×1012J；
（2）由Q放=Q吸=cmΔt可知，水的质量为：m水= = =1.25×107kg。
（3）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燃料时，液态氢可以释放出更多的热量，另外液态氢燃烧的生成物是水，不会造成污染；
故答案为：.4.2×1012：1.25×107：氢的热值大（无污染）。
【点评】：本题考查火箭工作时能量的转化过程中燃料的热值和热量的计算等，难度不大。
8.（问答题，4分）某款国产插电混动汽车，汽油发动机既可向车轮提供动力，又可向蓄电池充电，同时蓄电池又将部分能量通过驱动电机向车轮输送。整车质量（含驾驶员）为1.8t，搭载电池电量为18.75kW h，纯电行驶时效率约为80%，利用汽油发动机行驶时热机平均效率约为30%，在平直的公路上以72km/h的速度匀速行驶，受到的阻力为总重的k=0.03倍。汽油热值约为q=4.5×107J/kg，g=10N/kg，求此时：
（1）汽车需要的牵引力；
（2）以纯电行驶时，假如电池从满电到耗尽电量，可以行驶的最大路程；
（3）车辆行驶（2）中相同路程，如果以汽油发动机行驶时，需要燃烧的汽油质量。
【正确答案】：
【解析】：（1）汽车匀速行驶时，受力平衡；
（2）根据纯电的效率求出有用功，根据W=Fs求出行驶的路程；
（3）根据效率公式η= 求出汽车消耗的能量，根据Q=mq得到燃烧汽油的质量。
【解答】：解：
（1）汽车匀速行驶时，牵引力等于阻力，则牵引力为：F=f=kG=0.03mg=0.03×1.8×103kg×10N/kg=540N；
（2）电池从满电到耗尽电量消耗的能量为：W=18.75kw h=18.75×3.6×106J=6.75×107J，
做的有用功为：W有=W×80%=6.75×107×80%=5.4×107J，
行驶的路程为：s= = =105m=100km；
（3）汽车行驶100km，如果以汽油发动机行驶需要消耗的能量：Q= = =1.8×108J，
需要燃烧的汽油质量：m= = =4kg。
答：（1）汽车需要的牵引力是540N；
（2）汽车以纯电行驶从满电到耗尽电量可以行驶的最大路程是100km；
（3）汽车以汽油发动机行驶（2）中相同路程时，需要燃烧的汽油质量是4kg。
【点评】：本题考查了平衡力、功和能的知识。要求学生能够根据所学的知识解决实际当中的问题。
9.（填空题，8分）已知某种汽油的热值是4.6×107J/kg，现有汽油0.02kg，完全燃烧其中的一半，汽油放出的热量是 ___ J。若上述放出的热量使2kg的水温度升高25℃（未沸腾），则水吸收的热量为 ___ J。剩余0.01kg的汽油热值是 ___ J/kg，[已知c水=4.2×103J/（kg ℃）]。如图为某汽油机工作时能量转化图，该汽油机的效率是 ___ 。
【正确答案】：[1]4.6×105; [2]2.1×105; [3]4.6×107; [4]40%
【解析】：（1）运用Q放=qm可求出热量多少。
（2）已知水的质量与升高的温度，由热量公式可以求出水吸收的热量。
（3）热值是燃料的特性，其大小与燃料的质量、燃烧程度无关。
（4）先计算总能量，根据η= 得出该汽油机的效率。
【解答】：解：（1）汽油热值4.6×107J/kg，现有汽油0.02kg，如果完全燃烧其中一半（即燃烧0.01kg）放出热量为Q放=qm=4.6×107J/kg×0.01kg=4.6×105J。
（2）水吸收的热量Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg ℃）×2kg×25℃=2.1×105J。
（3）热值是燃料的特性，剩余汽油的热值不变，是4.6×107J/kg。
（4）如图为某汽油机工作时能量转化图，总能量W总=500J+600J+150J+250J=1500J，
该汽油机的效率η= = =40%。
故答案为：4.6×105；2.1×105；4.6×107；40%。
【点评】：深入理解热值概念，熟练运用热量的计算公式和效率公式，可解答此题。
10.（问答题，4分）在1标准大气压下，用液化气灶把1.5kg、初温为20℃的水加热到100℃，若上述过程中完全燃烧了0.02kg液化气，且只有60%的热量被水吸收，已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），求：
（1）水需要吸收的热量；
（2）液化气的热值。
【正确答案】：
【解析】：（1）知道水的质量、比热容、初温和末温，利用Q吸=cm（t-t0）计算出水吸收的热量；
（2）知道燃烧液化气来加热水的热效率为60%，根据效率公式计算出液化气放出的热量；知道液化气的质量，利用Q放=m液化气q，据此求液化气的热值。
【解答】：解：（1）水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg ℃）×1.5kg×（100℃-20℃）=5.04×105J；
（2）由η= 可知，液化气完全燃烧放出的热量：Q放= = =8.4×105J；
由Q放=m液化气q可知，需要液化气的热值：q= = =4.2×107J/kg。
答：（1）水需要吸收的热量为5.04×105J；
（2）液化气的热值为4.2×107J/kg。
【点评】：本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放出热量公式的掌握和运用，计算时注意热值单位。
11.（问答题，4分）雪地摩托车是冬奥会上有用的交通工具，如图为一款雪地摩托车，空车质量为90kg，已知燃油的热值q=4.0×107J/kg，g=10N/kg。求：
（1）雪地车以36km/h的速度在水平地面匀速直线行驶，输出功率为8kW，则雪地车所受阻力是多少？
（2）若雪地车以8kW的输出功率行驶2h，消耗了7.2kg燃油，则雪地车发动机的效率是多少？
【正确答案】：
【解析】：（1）雪地车以36km/h的速度在水平地面匀速直线行驶，所受阻力与牵引力是一对平衡力，大小相等，利用P= = =Fv求解即可；
（2）利用P= 可求雪地车以8kW的输出功率行驶2h所做的功，然后利用Q放=mq求汽油完全燃烧放出的热量，利用η= ×100%求出效率。
【解答】：解：（1）该雪地车以36km/h的速度匀速行驶：v=36km/h=10m/s，
根据P= = =Fv可得，所受阻力：
f=F牵= = =800N；
（2）由P= 可得，该车以8kW的输出功率行驶2h所做的功：
W=Pt′=8×103W×2×3600s=5.76×107J，
燃油完全燃烧放出的热量：
Q放=mq=7.2kg×4×107J/kg=2.88×108J，
则雪地车发动机的效率：
η= ×100%= ×100%=20%。
答：（1）雪地车所受阻力是800N；
（2）雪地车发动机的效率是20%。
【点评】：此题考查二力平衡条件的应用、燃料的热值，是一道力学和热学综合题，关键是功率及其推导公式，效率公式，放热公式等的灵活运用，此外还要知道：当该车在水平雪地上匀速直线行驶时，所受阻力与牵引力是一对平衡力。