沪科版九年级物理 13.4热机效率和环境保护 同步测试（含解析）

2018-2019学年沪科版九年级物理 13.4热机效率和环境保护 同步测试
一、单选题
1.下列说法中正确的是（　　）
A.?5g汽油比2kg汽油的热值少????????????????????????????B.?比热容是物质的一种特性，与物质的种类与状态无C.?温度低于0℃的物体不具有内能???????????????????????D.?在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变
2.四冲程汽油机的飞轮转速是1200转/分，那么1秒钟内汽油机对外做功次数为（　　）
A.?5次?????????????????????????????????????B.?10次?????????????????????????????????????C.?20次?????????????????????????????????????D.?40次
3.现代火箭常用液态氢作燃料，这是因为液态氢具有（? ）
A.?较大的比热容??????????????????????B.?较大的内能??????????????????????C.?较大的热值??????????????????????D.?较多的热量
4.人民网北京1月15 讯：国防科工委组织研究的50吨级液氢液氧运载火箭发动机今天在京进行了200秒热试车，试验取得圆满成功，这将为我国今后发展卫星技术、高空探测和载人航天发挥重大作用.该发动机的燃料之所以采用液氢，是因为液氢具有（　　）
A.?较高的燃点??????????????????????B.?较大的比热容??????????????????????C.?较高的沸点??????????????????????D.?较大的热值
5.某四冲程汽油机工作时转速是2400r／min.关于此热机的工作下列说法正确的是( ??)
A.?压缩冲程中内能转化为机械能?????????????????????????????B.?四个冲程中曲轴转动2圈，同时做功2次C.?此汽油机每秒对外做功10次????????????????????????????????D.?此汽油机每秒对外做功20次
6.为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是
A.?尽量使燃料充分燃烧???????????????????????????????????????????B.?尽量减少热机部件间的摩擦C.?尽量减少废气带走的热量????????????????????????????????????D.?尽量增加热机的工作时间
7.随着燃煤的价格不断上涨，少数不法商贩将煤矸石(矿井下与煤共生一处的石块)粉碎后掺在优质煤中高价销售给客户。为避免上当，最恰当的方法是检测下述物理量中的（） ?
A.?比热容????????????????????????????????????B.?熔点????????????????????????????????????C.?密度????????????????????????????????????D.?热值
8.实验小组同学发现，相同情况下烧开一壶水，用天然气比用煤气的量要少，其原因是由于这两种燃料具有不同的（　　）
A.?质量?????????????????????????????????????B.?热值?????????????????????????????????C.?比热容????????????????????????????????????D.?密度
9.下列数据符合实际的是（　　）
A.?煤油热值为4.7×102 J/kg???????????????????????????????????B.?柴油机的效率可达到80%C.?酒精的比热容是2.4×107J/（kg?℃）?????????????????D.?吸气冲程中气缸内压强小于1标准大气压
10.关于燃料和热值，以下说法正确的是（　　）
A.?燃料热值与燃料的质量无关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，燃烧煤放出的热量比燃烧木柴放出的热量一定多D.?为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料
二、填空题
11.一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到，则干木柴的热值为________J/kg，干木柴用掉一半后，剩余干木柴的热值将________（选填“变大”、“变小”或“不变”）
12.我国汽车保有量在迅速增长，截至2013年，我国处于使用状态的汽车数量已突破1亿辆．每辆汽车每年耗油1.8吨，汽车内燃机的效率平均取值30%．如果能把内燃机效率提高1%，我国每年可以节约燃油________t，相当于煤炭________t（煤油的热值为4.6×107J/kg，煤炭的热值为3.0×107J/kg）．
13.一台柴油机完全燃烧一定质量的燃料放出了8×107J的热量，损失了4.8×107J热量，该柴油机的效率为?________
14.汽车已经进入我国普通家庭，汽车的燃料大都是汽油，这是由于汽油的?________大；汽车发动机工作时会产生大量的热量，为了保持发动机温度不至太高一般都采用多种方式进行冷却散热．其中采用水冷却是因为水的?________大．根据液体温度升高，液体向上运动知识你认为冷却水循环流动时合理的方向是　?________（A﹣B﹣C或C﹣B﹣A）．
15.转速为2400r/min的四冲程汽油机，每秒内完成　________?　个冲程，对外做功　________?　次．
三、解答题
16.（2017?昆明）某品牌轿车的质量为M（含驾乘人员），车的钢质外壳密度为ρ1、质量为m，发动机的效率为η1 ． 若该车在平直道路上匀速行驶受到地面的摩擦力为车总重的k倍（k＜1，为常数），受到的空气阻力为f，忽略其他摩擦阻力．经过技术革新，厂家将车外壳换成了等体积，密度为ρ2的新材料（ρ2＜ρ1），并对车子的流线型进行了优化，使车子收到的空气阻力降低了2%，还将车子的发动机效率提高了η2 ． 改进后汽车以相同的速度匀速行驶，求改进后汽车的耗油量m2与改进前的耗油量m1的比．（设改进前后汽车行驶的路况、路程、驾乘人员相同．不带单位计算）
四、实验探究题
17.小王学习燃料的热值之后，自己设计一个实验来探究酒精和碎纸片的热值大小.
（1）实验装置如图甲、乙所示，你认为图中横杆、温度计、铁圈、燃具四个器件的安装顺序是________（由下而上／由上而下）.
（2）为保证实验结论的可靠，以及方便比较，小王同学在实验中应让酒精和碎纸片的质量、两烧杯中水的质量、以及两个烧杯都应保持________.
（3）实验数据记录如下表：
燃 料
加热前水温℃
燃料燃尽时水温℃
燃料的热值ｊ.Kｇ－1
酒 精
15
35
2.4×106
碎纸片
15
25
？
根据表中数据，计算出碎纸片的热值是________ｊ.Kｇ－1.
（4）通过实验得到的燃料热值与实际相比是偏________（选填“大”或“小”），你认为出现这样情况的主要原因是：________.
五、综合题
18.一辆汽车以恒定的功率在平直的公路上做直线运动，其v-t图像如下，在第10s时速度达到20m/s，通过的路程为120m,设汽车在行驶过程中所受阻力不变，大小为f=4000N． 求：
（1）该汽车的恒定功率为多少W？
（2）在0～10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功是多少J？
（3）若发动机的转化效率为80%，则需要燃烧多少千克汽油才能使发动机做这么多功？（已知汽油的热值约为5×107J/kg）
19.某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2 ， 一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×l05Pa，求：
（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力．
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功．
（3）若燃气对活塞的平均压强为 p，设活塞的面积为S，冲程长为L，如图所示，而V=SL，请推导出一个做功冲程中燃气对活塞做的功W=pV．

答案解析部分
一、单选题
1.【答案】D
【解析】【解答】解：A、燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，因此5g汽油和2kg汽油的热值一样大，故A不正确；B、比热容是物质本身的一种特性，决定于物质的种类和状态，故B不正确；C、一切物体都有内能，故温度低于0℃的物体也具有内能，故C不正确；D、不同形式的能量在转化和转移过程中总量保持不变，故D正确。故选D。【分析】（1）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、燃烧程度等均无关；（2）比热容是物质本身的一种特性，与物质的种类和状态有关，与物质吸收热量的多少、质量多少、温度变化没有关系；（3）一切物体都有内能，内能的大小与温度、质量和状态有关；（4）不同形式的能量在一定条件下可以发生转移或转化，在转移或转化过程中，总量保持不变。
2.【答案】B
【解析】【解答】解：飞轮转速是1200r/min=20r/s，因一个工作循环转2圈，对外做功一次，所以每秒可以对外做功10次．故选B．【分析】在四冲程内燃机曲轴转一圈，完成2个冲程，1个工作循环中包括4个冲程并对外做功1次．
3.【答案】C
【解析】【分析】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液态氢和其它燃料相比，液态氢可以释放出更多的热量；故选C．
4.【答案】D
【解析】【分析】液态氢作为燃料,是利用它燃烧放出的热量,燃烧相同质量的物质,热值越大,放出的热量越多,所以正确答案是D故选：D
5.【答案】D
【解析】【解答】汽油机转速2400r/min，则每秒转40转，四冲程汽油机完成20个循环过程，在一个循环中对外做功一次，因此对外做功20次，D符合题意.故答案为：D.【分析】（1）在压缩冲程末、做功冲程初，火花塞冒出电火花，将混合气体点燃，混合气体剧烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功．在这个过程中，燃气推动活塞做功，内能减少，温度降低，燃气的内能转化为活塞的机械能．（2）四冲程汽油机的四个冲程为一个工作循环，一个工作循环中只有做功冲程对外做功，活塞往复两次，曲轴转动两周．先根据汽油机的转速求出1s内汽油机曲轴的转动圈数，然后求出1s内汽油机对外做功的次数．
6.【答案】D
【解析】【解答】解：热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比．所以减少热量的损失可以提高热机的效率．所以使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率．增加热机的工作时间，并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率．故选D【分析】要解决此题，需要掌握热机的效率的概念．热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比．比值越大，效率越高
7.【答案】D
【解析】【分析】优质煤和劣质煤的热值不同，燃烧相同的质量，释放的热量不同，优质煤释放的热量多，所以价位也高，所以不法商家将它们搀和在一起，谋取暴利，选D。【点评】解决本题的关键是熟知燃料燃烧的热值的含义。
8.【答案】B
【解析】【解答】解：烧开同一壶水需要的热量相同，用天然气比用液化气用量更少，是因为天然气的热值高．故选B．【分析】烧开同一壶水用天然气比用煤气的量要少，说明完全燃烧相同质量的天然气和煤气，天然气燃烧放热多．　
9.【答案】D
【解析】【解答】解：A、煤油热值为4.7×107J/kg，故A错误；B、柴油机的效率可以达到40%，故B错误；C、酒精的比热容为2.1×103J/（kg?℃），故C错误；D、吸气冲程需要将空气吸入气缸，则气缸内压强小于1标准大气压，故D正确．故选D．【分析】首先对题目中涉及的物理量有个初步的了解，对于选项中的单位，可根据需要进行相应的换算或转换，排除与生活实际相差较远的选项，找出符合生活实际的答案．
10.【答案】A
【解析】【解答】解：A、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、燃烧程度等均无关．故A正确；B、热值大小与燃料是否容易燃烧无关，故B错误；C、燃料燃烧放出热量的多少不仅与燃料的热值大小有关，还与燃料的质量以及燃烧程度有关，故C错误；D、锅炉的效率与燃料的热值高没有关系，故D错误；故选：A．【分析】1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值．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、燃烧程度等均无关．
二、填空题
11.【答案】1.2×107；不变
【解析】【解答】(1)由Q放＝mq可得，干木柴的热值：q＝ ＝ ＝1.2×107J/kg；(2)用掉一半后,干木柴的热值仍为1.2×107J/kg.故答案为：1.2×107；不变.【分析】由Q放＝mq可得燃料的热值；热值是燃料的特性,其大小与燃料的质量无关.
12.【答案】5.8×106；8.9×106 ．
【解析】【解答】解：因为内燃机效率提高1%，所以η2=η1+1%=30%+1%=31%，因为η= ，所以W=ηqm，因为内燃机效率提高后有用功是相同的，所以每辆汽车：η1qm1=η2qm2 ， 所以m2= m1 ， 则每辆汽车每年节约燃油：△m=m1﹣m2=m1﹣ m1=（1﹣ ）m1=（1﹣ ）×1.8t≈0.058t；所以我国可以节约的燃油：△m总=n△m=1.0×108×0.058t=5.8×106t；根据Q=qm可知，如果燃油和煤炭放出相同的热量则有：q油m油=q煤m煤；所以m煤= m油= ×5.8×106t≈8.9×106t．故答案为：5.8×106；8.9×106 ． 【分析】内燃机效率提高前后有用功是相同的，根据可得出η1qm1=η2qm2 ， 已知每辆汽车每年耗油的质量，可求出每辆汽车每年节约的燃油的质量，进而根据全球的汽车数量可求出全球可以节约的燃油的质量.
13.【答案】40%
【解析】【解答】解：有效利用的能量：E有用=8×107J﹣4.8×107J=3.2×107J，柴油机的效率为：η=×100%=?×100%=40%．故答案为：40%．【分析】热机效率是热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，据此计算．
14.【答案】热值；比热容；A﹣B﹣C
【解析】【解答】解：（1）汽车的燃料大都是汽油，这是由于汽油的热值大；（2）汽车发动机采用水冷却是因为水的比热容大，在同样升温的情况下，水可以吸收更多的热量；（3）读图可知，水在气缸A处吸热升温，密度变小，上升至B处，在散热片处放热降温，再到达C处，最后由水泵再一次抽到A处，开始第二次循环，故冷却水循环流动时合理的方向是A﹣B﹣C；故答案为：热值；比热容；A﹣B﹣C．【分析】结合题意，根据热值的概念，水的比热容的应用，冷却时水循环的原理等来对题干中的问题进行逐一解析即可．
15.【答案】80；20
【解析】【解答】解：四冲程汽油机的飞轮转速为2400r/min，则该飞轮每秒钟转40圈；因为一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，做功1次，所以1s内，飞轮转40圈，活塞往复运动40次，共20个工作循环，80个冲程，做功20次．故答案为：80；20．【分析】汽油机的一个工作循环由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程组成．在一个工作循环中曲轴转2圈，飞轮转2周，做功一次．　
三、解答题
16.【答案】解：设改进后车外壳的质量为m′，汽车的行驶路程为S，汽油的热值为q，根据题意得：改进前 ?? 因为匀速运动，所以F1=f1 ， f1=kMg+f，，，改进后，，；因为匀速运动，所以F2=f2=k（M﹣m+m′）g+0.98f，则 ，，故改进后与改进前的油耗量比：
【解析】【分析】根据η= = = 变形公式写出m的表达式．
四、实验探究题
17.【答案】（1）由下而上（2）相等或相同（3）1.2×106（4）小；烧杯、空气也吸收热量，并且燃料不可能完全燃烧
【解析】【解答】解：（1）四个器件的安装顺序是由下而上；（2）为了比较相同质量的酒精和碎纸片燃烧放出热量的多少，必须控制二者的质量相等、烧杯内水的质量相等、两个烧杯相同；（3）相同质量的酒精和碎纸片燃烧放热，酒精燃烧放出的热量可以将水的温度升高20℃，碎纸片燃烧放出的热量可以将水的温度升高10℃，可见酒精的热值是碎纸片的2倍，所以碎纸片的热值为1.2×106 J?kg-1 ；（4）因为烧杯、空气也吸收热量，并且燃料不可能完全燃烧，所以测得的热值会偏小.故答案为：（1）由下而上；（2）相等或相同；（3）1.2×106；（4）小；烧杯、空气也吸收热量，并且燃料不可能完全燃烧．【分析】（1）组装实验器材的顺序为：由下到上，由左到右．（2）本实验是用燃烧酒精和碎纸片放出的热量加热烧杯内的水，通过水温度的变化，比较水吸热的多少，从而得出碎纸片的热值与酒精热值的大小关系，再计算出碎纸片的热值，因此要控制变量（酒精和碎纸片的质量、两烧杯中水的质量、以及两个烧杯）相等或相同．（3）通过水温度的变化值得出水吸热的大小关系，也就知道燃烧酒精和碎纸片放出热量的关系，又知道燃烧的质量相同，据此得出热值关系，求出碎纸片的热值．（4）有两个原因，一是“烧杯、空气也吸收热量”，二是“燃料不可能完全燃烧”
五、综合题
18.【答案】（1）解:匀速运动时，牵引力也阻力是一对平衡力，所以该汽车的恒定功率为： （2）解:0～10s内汽车发动机产生的牵引力所做的功： （3）解:根据 得，燃料燃烧释放的热量为： 燃烧汽油的质量为：
【解析】【分析】（1）当汽车做匀速直线运动时，牵引力等于阻力，根据公式P=Fv便可以计算出车的恒定功率；（2）已知车的恒定功率，又知道时间，根据公式W=Pt便可计算出汽车发动机的牵引力所做的功；（3）发动机所做的功为有用功，根据公式求出汽油完全燃烧放出的热量，由公式计算出汽油的质量.
19.【答案】（1）解：∵p=9.0×l05Pa，S=30cm2=30×10﹣4m2 ， ∴燃气对活塞的平均压力为：F=pS=9.0×l05Pa×30×10﹣4m2=2700N．（2）解：∵S=50mm=0.05m，∴一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W=Fs=2700N×0.05m=135J．（3）解：∵p=，∴活塞受到的压力：F=pS，∵在做功冲程，活塞移动的距离为L，发动机的单缸排量V=SL，∴燃气对活塞所做的功：W=FL=pSL=pV．
【解析】【分析】（1）知道燃气的平均压强和活塞的面积，可利用公式F=PS计算出平均压力的大小．（2）知道活塞在气缸中移动的距离，可利用公式W=FS计算出一个做功冲程燃气对活塞做的功．（3）在做功冲程里，求出了燃气对活塞的压强，知道活塞的面积，利用p=?求活塞受到的压力，又知道活塞移动的距离（冲程长），利用功的公式W=Fs求每个做功冲程燃气做功．