14.2热机的效率 同步练习（有解析） 2024—2025学年人教版物理九年级全一册

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14.2热机的效率
刷基础
知识点1燃料的热值(
1关于燃料的热值，以下说法正确的是 ( )
A.燃料的热值与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧状况无关
B.容易燃烧的燃料，热值一定大
C.煤的热值大于干木柴的热值，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多
D.火箭使用液氢燃料，主要是利用了其热值小
2(新素材[2024 江苏南京期中]北京时间2023年10月26日，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭，在酒泉卫星发射中心成功发射。发射火箭常使用液态氢作为燃料，主要是因为液态氢具有 ( )
A.较低的凝固点 B.较低的沸点
C.较大的比热容 D.较大的热值
3[2023 黑龙江龙东地区期末]“可燃冰”是新型能源，同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量可达煤气的数十倍，可燃冰的热值为1.4× 则完全燃烧4 m 的可燃冰所释放的热量为 J，可燃冰用掉一半后，剩余可燃冰的热值将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
知识点2热机效率(
4内燃机的能量流向图如图所示。内燃机的效率为 ( )
A.7% B.28% C.31% D.34%
5[2024广东广州期中]有甲、乙两辆汽车，使用的汽油相同，在水平高速公路上匀速行驶时动力相同。甲车匀速行驶50 km消耗的汽油为4 L，乙车匀速行驶 100 km 消耗的汽油为7.3L。则这两台汽车的效率η大小关系为
( )
A.η甲=η乙 B.η甲>ηz
C.η甲<η乙 D.条件不足，无法判断
6[2024 吉林长春期末]涡轮增压是目前汽车发动机中采用的一项新技术，它利用内燃机排出的废气带动涡轮旋转，使新鲜的空气压缩后再进入内燃机的进气口，从而提高发动机的功率。这样做的好处是 (填“增多”或“减少”)排出的废气带走的热量， (填“提高”或“降低”)内燃机效率。目前新能源汽车实现了“零排放”，它们的效率 (填“能”或“不能”)达到100%。
刷易错
易错点 热机效率与功率计算时混淆(
7[2023 四川成都期中，中]甲、乙两个四冲程柴油机使用时做功和消耗的柴油对比如下，下列说法正确的是 ( )
柴油机 完成工作量 时间 消耗柴油
甲 相同 3h 5kg
乙 2h 6 kg
A.柴油机依次按照吸气、做功、压缩、排气四个冲程循环工作
B.甲柴油机所用的燃料的热值一定比乙柴油机的高
C.甲柴油机的输出功率较小，热机效率较高
D.乙柴油机的输出功率较大，热机效率较高
刷提升
1[2023 内蒙古赤峰期末，中]人们通常用砖砌成炉灶烧煤来加热水(如图甲)，小明同学将这些普通的炉灶壁改装成装水的容器，这样在给水壶内的水加热时，也加热了炉灶壁内的水(如图乙)。这样做有利于 ( )
A.提高煤的热值 B.煤的充分燃烧
C.提高炉灶的效率 D.水壶内的水吸收热量
2[2024四川成都质检，中]汽油机的效率约为30%，柴油机的效率约为45%，如果它们的功率相同，那么在相等的时间内完全燃烧的汽油和柴油产生的热量之比约为 ( )
A.3:2 B.1∶1 C.2∶3 D.2:5
3[中]如图1是热机的能量流向图。图2显示的是甲、乙两热机的参数。甲、乙两热机相比，甲的 ( )
A.有用机械能较大 B.损失能量较小
C.燃料的化学能较大 D.热机效率较低
4[2024青海海东质检，中]如图所示，是A、B两种燃料完全燃烧释放的热量 Q 与其质量m的关系图，从图中可以看出A燃料的热值 B燃料的热值(填“大于”“小于”或“等于”)。在标准大气压下，若B燃料的热值为7×10 J/ kg,则0.7 kg的B燃料完全燃烧释放的热量为 J。
5[2024河南周口期末，中]某厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶3 km，受到的阻力恒为 消耗燃油 假设燃油完全燃烧，燃油的密度 燃油热值 求：
(1)该专用车牵引力所做的功。
(2)燃油放出的热量。
(3)该专用车的热机效率。
刷素养
6核心素养科学思维[2024 江苏盐城质检，中]小明利用如图所示的装置估测薯片的热值。
(1)为了测薯片热值，除了图中所示器材外，还需要的器材是 。
(2)实验中利用 来表示薯片燃烧放出热量的多少。
(3)测薯片燃烧放出的热量时，应记录薯片的质量m 、水的质量m 、加热前的水温t 和 (写物理量及对应的符号)。用c表示水的比热容，则薯片的热值为q= (用题中所给的符号和测得的物理量符号表示)。
(4)小明发现测得的热值比包装盒上标注的小，原因可能是 。(写出两点)
大招专题1 热量、热效率综合计算
母题学大招1 烧水加热模型解题技巧
1[中]某家庭需要将50 kg、20℃的水加热到60℃作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8k g的煤气，已知水的比热容为4.2× 煤气的热值为4.2×10 J/ kg。求:(1)0.8kg煤气完全燃烧放出的热量。
(2)水吸收的热量。
(3)煤气灶烧水的效率。
子题练变式
2[2024河北石家庄质检，中]某物理兴趣小组的同学们，用煤炉给10kg的水加热，同时他们绘制了加热过程中水温随时间变化的图线，如图所示。在6m in内完全燃烧2k g煤炭放出的热量为6×10 J，水的比热容为
(1)求加热6m in,水吸收的热量;
(2)求煤炉烧水时的热效率；
(3)若煤炭完全燃烧放出的热量需要由天然气来提供，则需要完全燃烧多少立方米的天然气
母题学大招2 热机做功模型解题技巧
3[2024安徽六安质检，中]如图所示，是一款无人驾驶汽车，汽车自动驾驶时用激光测距器来了解周围的交通状况，用北斗卫星导航系统进行定位和导航，该款车以某速度在一段平直的公路上匀速行驶一段距离后，消耗汽油2kg，该汽油机的效率为30%，在这段行驶过程中受到的平均阻力为 10 N[已知汽油的热值为4.5×
(1)若该汽车匀速行驶的速度为 20 m/s，则该汽车发动机此时的功率为多少
(2)消耗2kg汽油，发动机做的有用功为多少
(3)假设该汽车在这次行驶过程中，发动机排出的废气带走的能量占2kg汽油完全燃烧放出的热量的42%，若这些废气带走的能量全部被质量为200kg的水吸收，水升高的温度是多少 (水未沸腾)
子题练变式
4[中]某品牌小汽车的“经济耗油量(90 km/h)8 L/100 km”是指这辆汽车以 90 km/h的速度行驶100km，消耗汽油8 L，下表为此小汽车的相关数据。[已知
总质量 1 500 kg
经济耗油量 (90 km/h)8 L/100 km
车轮与地面的总接触面积 8.0×10 m
水箱容量 4 L
额定功率 90 kW
(1)汽车上的散热器用水作为冷却剂，当水箱装满水，水温升高25 ℃时，需要吸收的热量为多少
(2)该汽车在经济耗油量下沿直线匀速行驶了50km，汽车的效率为31.25%，求汽车消耗了多少升汽油以及此时汽车的实际功率。
母题学大招3 “太阳能”模型解题技巧
5[中]太阳能热水器是一种常见的利用太阳能的装置。某品牌太阳能热水器，在晴天能接收到的太阳能平均辐射强度(用R 表示)为R= 它表示每平方米面积上一秒内接收到的太阳能为300 J。该太阳能热水器集热管接收阳光照射时的有效面积为 2m ，贮水箱中盛有 100 L 的水。
(1)若在阳光下照射70 min，所接收到的太阳能全部用来加热水，贮水箱中的水温可升高多少
(2)若需要使贮水箱的水从30℃升高到80℃，且此太阳能热水器的效率为30%，需要此太阳能热水器工作多少小时 (保留小数点后一位)
子题练变式
2024河南信阳期中，偏难]太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息：
太阳 照射 时间/h 装水量/ kg 吸热板 面积 /m 水升高 的温度 /℃ 水的比热容/[J·( kg·℃) ] 太阳辐射功率/[J·(m ·h) ]
10 100 2.5 50 4.2×10 1.68×10
其中太阳辐射功率是指l h 内照射到 1 m 面积上的太阳能。
(1)求水在10 h内吸收的热量。
(2)如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少立方米的天然气 (天然气的热值为 ，天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收，计算结果保留两位有效数字)
(3)求该太阳能热水器的能量转化效率。
第2节 热机的效率
刷基础
1. A【解析】热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧状况等因素无关，故A 正确，B错误。由Q放= qm 可知，完全燃烧相同质量的燃料，热值大的燃料放出的热量多；煤的热值大于干木柴的热值，但不知道煤和干木柴的质量大小和燃烧状况，因此燃烧煤放出的热量不一定比燃烧干木柴放出的热量多，故C错误。火箭使用液氢燃料，主要是利用了液氢的热值大，与其他相同质量的燃料相比，液氢完全燃烧放出的热量更多，故D错误。故选A。
2. D 【解析】火箭使用液态氢作为燃料，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和其他燃料时，液态氢可以释放出更多的热量，故D正确。故选D。
不变 【解析】完全燃烧4m 的可燃冰所释放的热量为 热值是燃料本身的一种特性，其大小只与燃料的种类有关，与燃料的质量、体积等无关，所以可燃冰用掉一半后，剩余可燃冰的热值不变。
4. D 【解析】内燃机的效率是指用来做有用功的能量在燃料完全燃烧放出的能量中所占的百分比，所以结合能量流向图可知，该内燃机的效率为34%。故选 D。
5. C 【解析】根据题意可知,若甲车行驶100km,消耗汽油4L×2=8 L,乙车行驶 100 km,消耗汽油7.3L，甲、乙两辆汽车使用的汽油相同，根据 可知，甲车消耗的汽油完全燃烧放出的热量大于乙车消耗的汽油完全燃烧放出的热量，即 由于甲、乙两辆汽车行驶时动力相同，当它们行驶的路程均为100km时，甲车和乙车所做的有用功相等，即 由 可知，甲车的效率小于乙车的效率，即η甲<ηz。故选C。
6.减少提高 不能 【解析】在热机的能量损失中，排出的废气带走了大部分的热量，所以“涡轮增压”利用发动机排出的废气带动涡轮旋转，充分利用了排出的废气带走的热量，提高了内燃机的效率。目前新能源汽车实现了“零排放”，减少了污染，提高了效率，但能量不可能全部被利用，故效率不能达到100%。
刷易错·
7. C 【解析】柴油机工作时四个冲程的顺序依次为吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，故A错误；甲、乙两柴油机所用燃料均是柴油，其热值相同，故B错误；甲、乙两柴油机完成相同的工作量，则甲、乙做的有用功相同，由表格数据可知，甲所用时间比乙长，由 可知，甲的输出功率比乙小；由表格数据可知甲消耗的柴油少，由 可知，甲柴油机中柴油比乙柴油机中柴油完全燃烧放出的热量少，有用功相同，由 可知，甲柴油机的效率比乙高，故C正确，D错误。故选C。
刷提升
C【解析】
2. A 【解析】如果汽油机与柴油机的功率相同，则在相同时间内所做的有用功相同，即 由题意知 所以由 得，
3. B 【解析】由图2可知，甲的有用机械能为2 000 J,乙的有用机械能为4000 J,所以甲的有用机械能小，故A 不符合题意；由图 2 可知，甲损失能量为500J，乙损失能量为5000J，所以甲损失能量小，故B符合题意；由图2 可知，甲热机燃料的化学能为 500 J+1 500 J=4 000J,乙热机燃料的化学能为 所以甲热机燃料的化学能小，故C不符合题意；根据题意，甲的热机效率为 乙的热机效率为 所以甲的热机效率较高，故D不符合题意。故选 B。
4.小于 【解析】当完全燃烧质量同为m 的A、B两种燃料，由图可知，A、B两种燃料燃烧释放的热量关系为 由 可知，A、B两种燃料的热值关系为qA(3)21.875%
【解析】(1)因为专用车匀速行驶，所以专用车受到的牵引力 牵引力所做的功 10 J。(2)消耗燃油的质量 燃油放出的热量 (3)该专用车的热机效率η=
刷素养
6.(1)天平 (2)温度计示数的变化 (3)薯片燃尽后的水温t (4)薯片燃烧不充分；薯片燃烧放出的热量没有全部被水吸收，有损耗(合理即可) 【解析】(1)根据热值的定义式 可知，测量薯片的质量、水的质量需要天平，在测量水吸收的热量时，由Q=cmΔt分析可知，水的比热容已知，升高的温度需要由温度计测量，故除了图中所示的器材外，还需要天平。(2)实验时用温度计示数的变化来表示薯片燃烧放出热量的多少。
(3)薯片热值的推导式： 由此可知还需要记录水的末温t。(4)测得的热值比包装盒上标注的小，原因可能是薯片燃烧不充分；薯片燃烧放出的热量没有全部被水吸收，有损耗等。
大招专题1 热量、热效率综合计算
刷难关
1.(1)3.36×10 J (2)8.4×10 J (3)25%
【解析】(1)0.8k g煤气完全燃烧放出的热量 (2)水吸收的热量 10 J；(3)该煤气灶烧水的效率
2.(1)2.52×10 J (2)4.2% (3)1.5 m ----)【解析】(1)由图可知，加热6 min，水升高的温度 水吸收的热量： (2)由题意知2k g煤炭完全燃烧放出的热量：( 煤炉烧水时的效率： 100%=4.2%。(3)要使天然气完全燃烧放出的热量为 由 得需要完全燃烧天然气的体积：
3.(1)2×10 W (2)2.7×10 J (3)45℃
【解析】(1)汽车匀速行驶时，处于平衡状态。根据二力平衡的条件，牵引力 则该车以20 m/s的速度匀速行驶时，发动机的功率为 10 W。(2)2k g汽油完全燃烧放出的热量为： 汽油机的效率为30%，发动机做的有用功：1 , (3)2kg汽油完全燃烧放出的热量： 由题知，发动机排出的废气带走的能量占2 kg汽油完全燃烧放出的热量的42%，且这些能量全部被水吸收，则水吸收的热量： 由 得，水升高的温度：
4.(1)4.2×10 J (2)4L 2×10 W
【解析】(1)当水箱装满水时，水的体积V=4 L= 由 可得，水的质量 水吸收的热量 (2)在经济耗油量下沿直线匀速行驶50 km 所用汽油的体积： 4 L汽油完全燃烧放出的热量 1.28×10 J,汽车发动机所做的有用功 W= 由 可得，汽车行驶的时间 2000s，则汽车的实际功率
大招解读| “太阳能”模型解题技巧-
题干中通常会给出单位面积的太阳能板在单位时间内接收的热辐射A，由此可知
面积时间
5.(1)6℃ (2)32.4h【解析】(1)贮水箱中水的体积 由公式ρ= 得水的质量 由题意得，在阳光下照射70 min，太阳能热水器接收到的太阳能： 10 J，接收到的太阳能全部用来加热水，则 由 得贮水 箱 中 的 水 温 度 升 高 量：
(2)贮水箱的水从30℃升高到80℃，水吸收的热量 由题意知太阳能热水器效率为 30%，即 ，太阳能热水器接收到的太阳能 而 则太阳能热水器需要工作的时间
6.(1)2.1×10 J (2)0.66m (3)50%------
【解析】(1)水在10 h 内吸收的热量(有用能量) (2)由题知，天然气需要提供的热量 由 得，需要完全燃烧天然气的体积 (3)太阳能热水器在10 h 内吸收的太阳能(总能量) 太阳能热水器的能量转化效率