初中物理人教版九年级全一册第十四章第二节热机的效率练习题-普通用卷（含解析）

初中物理人教版九年级全一册第十四章第二节热机的效率练习题
一、单选题
汽油的热值是，它的物理意义是
A.
燃烧1kg汽油能放出的热量
B.
完全燃烧1kg汽油能放出的热量
C.
完全燃烧1kg汽油能放出的热量
D.
1kg汽油含有的热量
现有甲乙两种燃料，甲的热值是乙的3倍，甲的质量是乙的一半，则甲乙两种燃料完全燃烧放出的热量比为
A.
B.
C.
D.
一台柴油机中的燃料完全燃烧放出了的热量，共计损失了能量，下列说法错误的是
A.
该柴油机的效率为
B.
用来做有用功的能量为
C.
在科技进步的未来可以实现能量零损失
D.
减少机械间的摩擦可以提高热机效率
如图所示为双燃料汽车，其分别可以用汽油和压缩天然气作为燃料。以下说法正确的是
A.
燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
B.
使用热值大的燃料，可以提高发动机的效率
C.
无论使用哪种燃料，汽车行驶相同的距离消耗燃料的质量是相同的
D.
应选用比热容大的液体作为发动机的冷却剂
我们常说煤的热值大于干木柴的热值，这是指
A.
燃烧煤比燃烧干木柴容易
B.
燃烧干木柴放出的热量比燃烧煤放出的热量少
C.
要使它们放出同样多的热量，同样的燃烧情况，烧煤比烧干木柴的质量少
D.
使煤和干木柴升高相同的温度，干木柴需吸收的热量少
图是四冲程汽油机的结构示意图，下列有关说法正确的是
A.
在一个工作循环中，活塞往复运动2次
B.
吸气冲程，进气门关闭，排气门打开
C.
汽油机顶部有喷油嘴
D.
汽油机效率可达到
如图所示表示的是汽油机的能量流向，对照此图，下列说法不正确的是
A.
废气的排放占比例最大，减少该部分能量损失可有效提高热机效率
B.
冷却水能量的二次利用可以提高能量利用率
C.
该汽油机的效率为
D.
该汽油机的能量利用率为
合作交流学习小组的同学对近来所学的物理知识进行交流讨论，各自发表了自己的观
点，下列各位同学的观点正确的是
A.
小明：燃料在燃烧过程中热值在不断减小
B.
小华：随着科技的发展，热机的效率可以达到
C.
小强：物体温度越高，所含的热量越多
D.
小刚：物体的温度升高，内能增加
汽油机的效率往往比柴油机低，这说明
A.
汽油机的功率比柴油机小
B.
汽油机做的功比柴油机少
C.
柴油机消耗柴油多
D.
柴油机的内能转化为机械能的百分比大
关于热机效率下列说法正确的是
A.
热机做的有用功越多，效率一定高
B.
热机的功率大，效率一定高
C.
甲热机效率比乙高，则在单位时间内甲热机消耗的燃料比乙小
D.
甲热机效率比乙高，则甲热机将燃料完全燃烧产生的内能变成机械能的百分比比乙大
二、填空题
现在的火箭分为固体燃料和液体燃料两类，大部分火箭在发射时选用液态氢做燃料，主要是因为液态氢便于控制发动机的功率同时也是因为液态氢具有的_________高。
小张驾驶一辆额定功率为35千瓦、效率为的汽车在一段平直的公路上匀速行驶，在额定功率下行驶1小时至少需要______L汽油汽油的热值为；若行驶的速度为，则汽车受到的阻力为______N
我国汽车保有量在迅速增长，截至2018年底，我国处于使用状态的汽车数量约亿辆。若每辆汽车每年耗油吨，汽车内燃机的效率平均取值如果能把内燃机的效率提高，我国1年可以节约燃油______t，相当于煤炭______燃油的热值为，煤炭的热值为。
“涡轮增压”是目前在各种汽油机和柴油机中采用的一项节能、提高热机功率的技术．它是利用热机排出的废气带动涡轮旋转，先将新鲜空气压缩后再送人内燃机的进气口．这样做的好处是__________填“增大”或“减小”排出废气所带走的能量，__________填“提高”或“降低”内燃机的效率．
三、实验探究题
近年来，汽车逐步走进了普通百姓的家庭。
汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程，一个气缸正常工作四个冲程的顺序是________对图甲A、B、C、D重新排序；
一台单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为，该汽油机每分钟做功________次。
图乙所示为内燃机的能流图，内燃机的效率可表示为________；
四、综合题
阅读短文，回答问题
“鲲龙”AG600
国产大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600成功实现水上起降，如左图所示。“鲲龙”AG600是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要，研制的大型特种用途民用飞机，既能在陆地上起降，又能在水面上起降，是一艘会飞的船。AG600可以在20秒内一次汲水12吨，单次投水救火面积可达4000余平方米，还可以在2米高海浪的复杂气象条件下实施水面救援行动，水上应急救援一次可救护50名遇险人员。“鲲龙”AG600除了像普通飞机在陆上起降外，在任何江河湖泊，只要给它一片长1500米、宽200米、深米的水域，它都能“说走就走”。最大巡航速度500公里小时，最大航程4500公里，可从中国最北端黑龙江漠河直飞海南三亚，更可以从三亚往返中国最南端的曾母暗沙。“鲲龙”AG600作为当今世界最大一款水陆两栖飞机，AG600飞机的机身长37米、翼展达米，个头儿与波音737相当，采用单船身、悬臂上单翼和前三点可收放式起落架布局，选装4台涡桨发动机。
飞机发动机的热效率和推进效率是反映飞机性能的重要指标。发动机的热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，推进效率是指发动机传递给飞机的推进功推力所做的功与获得的机械能之比。
飞机的部分参数如下表所示：
WJ6发动机数量
4台
M最大起飞质量
最大巡航速度
发动机巡航推力
发动机的热效率
发动机的推进效率
如图所示，机身下部制成“V”形，这样设计的目的还有______；机翼设计成如图所示的截面图，当飞机水平飞行时，机翼上方空气速度大，压强______；
“鲲龙”AG600在水面降落的过程中，重力势能______，动能______选填“增大”、“减小”或“不变”；
若“鲲龙”AG600某次执行任务时该飞机的总质量为48t，总体积约该飞机停在水平地面时，起落架的触地总面积是，对地面的压强______Pa；停在水面上时，排开水的体积是______；
若“鲲龙”AG600空载时质量为40t，在水面滑行测试中，“鲲龙”AG600蓄一定质量的水，发动机牵引力的实际总功率为2500kW，飞机在水面上以的速度匀速滑行了1min，滑行过程中所受阻力为总重的倍，则飞机受到的阻力为______N，所蓄水的质量为______t；
“鲲龙”AG600以最大速度满载巡航2h，消耗燃油5000kg，燃油完全燃烧获得的内能是______J，此过程中发动机的推进效率为______。燃油的热值
发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质，现代汽车主要分汽油和柴油两类发动机，其中汽油发动机提供动力的是内燃机的汽缸。若某台以汽油为燃料的汽车，发动机内有四个汽缸，其相关数据如表所示。
1min完成的工作循环
2000次
汽缸内汽油和空气的混合密度
汽缸的工作容积
热值
发动机最大功率
90kW
空燃比
12：1
汽车以速度匀速运动时发动机的输出功率最大，则1min内有用功______J。
汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程，一个汽缸正常工作四个冲程的顺序是______对甲、乙、丙、丁重新排序，______图所示的冲程内燃机给汽车提供动力。
汽车排气量是指发动机气缸的工作容积，汽车排气量越大，功率越大，空燃比是指汽缸内空气和燃油的质量比。当汽车以速度匀速运动时，汽车发动机的效率为______。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】
【分析】
本题主要是考查热值的概念，属于基础题目。
热值的定义是：某种燃料完全燃烧时放出的热量与其质量之比叫做这种燃料的热值，据此进行分析。
【解答】
汽油的热值是，它表示的物理意义是：1kg汽油完全燃烧时放出的热量是，故ACD错误，B正确。
故选B。
2.【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查了学生对热量公式的掌握和运用，代入比值时要细心，不要因颠倒出错。
知道两种燃料的热值和质量之比，利用燃料完全燃烧放热公式求这两种燃料完全燃烧放出的热量之比。
【解答】
由题知，两种燃料的热值之比：：1，质量之比：：2，
因为，
所以这两种燃料完全燃烧放出的热量之比：。故A正确，BCD错误。
故选A。
3.【答案】C
【解析】
【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；热机的效率不会达到。
本题考查了热机效率的计算，由于没有直接给出有效利用的能量，较好地考查了学生对机械效率概念的理解。
【解答】
有效利用的能量：，
柴油机的效率为：，故AB正确；
C.在科技进步的未来不能实现能量零损失，故C错误；
D.减少机械间的摩擦，可以减小额外功，所以可以提高热机效率，故D正确。
故选C。
4.【答案】D
【解析】
【分析】
本题利用所学知识分析了“双燃料汽车”中的有关问题，涉及到的知识点较多，要细心分析。
某种燃料完全燃烧放出的热量叫这种燃料的热值，由分析判断；
可利用热机效率来分析，热机效率是有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的总能量之比，热机工作过程中存在的各种形式的能量损失，热机排出的废气损失能量，克服摩擦做功损失能量，机械吸收能量等；
汽车行驶相同的距离消耗燃料的质量由多种因素影响；
比热容大降低相同温度吸收热量多。
【解答】
A.由可知，燃烧时放出的热量与燃料的热值和质量有关，故A错误；
B.使用热值大的燃料，燃烧相同燃料可以放出更多的热量，但用来做有用功的能量不一定多，用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量的比值不一定大，热机效率不一定得到提高，故B错误；
C.无论使用哪种燃料，汽车行驶相同的距离消耗燃料的质量是不一定相同的，故C错误；
D.比热容大的液体，升高相同温度时，吸收的热量多，所以选用比热容大的液体作为冷却剂，故D正确。
故选D。
5.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查热值的概念，知道热值的物理意义是解题的关键。
热值：燃料完全燃烧放出的热量与所用该燃料的质量之比，学会使用公式判断对错。
【解答】
A.热值与燃料容易燃烧还是不容易燃烧无关，故A错误；
B.由可知，燃料完全燃烧放出的热量与质量和热值两个因素有关，只知道热值的关系，不知道质量的关系，无法判断热量的多少，故B错误；
C.由可知，放出相等的热量Q，热值q越大，则消耗的质量越少，故C正确；
D.燃料升高相等的温度，吸收热量多少与热值无关，故D错误。
故选C。
6.【答案】A
【解析】
【分析】
本题考查内燃机的四个冲程及热机的效率，属于基础题。
内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，将机械能转化为内能的是压缩冲程，将内能转化为机械能的是做功冲程；只有做功冲程对外输出功，其它三个冲程依靠飞轮惯性完成，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；
任何机器的效率都不可避免的做额外功，效率不可能达到。
【解答】
A.汽油机在一个工作循环中，活塞往复运动2次，故A正确；
B.当进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，吸入空气和汽油的混合气体的冲程是吸气冲程，故B错误；
C.汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故C错误；
D.热机能量损耗包括燃料不完全燃烧损失掉的能量、机体散热损失掉的内能、废气带走的内能、克服机件摩擦损失掉的能量，所以热机效率一定低于，故D错误。
故选A。
7.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查的是学生对热机效率的理解，并考查了学生的识图能力。
热机的效率是指已利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比，要提高其效率，应尽量减少能量的损失。
【解答】
A.由图示知，废气带走了大部分的能量，所以减少该部分的能量损失是提高热机效率的有效手段，故A不符合题意；
B.冷却水带走的热量仅次于废气带走的热量，所以冷却水能量的二次利用可以提高能量利用率，故B不符合题意；
该汽油机的热机效率为，故C符合题意，故D不符合题意。
故选C。
8.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查燃料的热值，热机，热机的效率。
热值是燃料本身的一种属性，只与燃料的种类有关；
用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值叫热机效率，由于燃料的不充分燃烧及热量散失、机械损耗，热机的效率总低于；
热量是过程量，就是说，热量只存在热传递中，只能说吸收或放出热量；热量不是状态量，不能说含有热量；
物体的温度升高，内能增加，物体的温度降低，内能减少。
【解答】
A.热值是燃料本身的一种属性，只与燃料的种类有关，故A错误；
B.用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值叫热机效率，无论科技如何发展，热机的效率可以提高，总存在摩擦、要做额外功，效率一定不会达到，故B错误；
C.热量总是从温度高的物体传递到温度低的物体，热量不是状态量，不能说含有或者具有热量，故C错误；
D.内能的主要影响因素是温度，物体的温度升高，内能增加，物体的温度降低，内能减少，故D正确。
故选D。
9.【答案】D
【解析】解：A、功率是表示物体做功快慢的物理量，和效率没有关系；故A错误；
BC、柴油机的效率高，说明燃料完全燃烧放出相同热量时，柴油机损耗的能量比较少，不能说明消耗的柴油多，也不能说明汽油机做的功比柴油机少，故BC错误；
D、柴油机的效率比汽油机的效率高，就是指柴油机的内能转化为机械能的百分比大，故D正确。
故选：D。
热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比。热机的效率高，说明燃料完全燃烧放出相同热量时，热机损耗的能量比较少。
本题考查了功率、做功、效率等的问题，关键要知道柴油机比汽油机效率高的意义。
10.【答案】D
【解析】
【分析】
此题主要考查了热机的效率以及影响热机效率的因素，并且考查了热机效率与功率的区别。
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。?
功率是指做功快慢的物理量。
【解答】
A.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，有用功虽然多，但消耗的总能量不确定，所以效率不能确定，故A错误；
B.功率是表示物体做功快慢的物理量，与热机效率的高低无关，故B错误；
C.甲的热机效率高，说明甲对燃料释放的热能利用率比乙高，该选项只强调了消耗的燃料，没强调做功的多少，故C错误；
D.热机的效率高，就是热机将燃料完全燃烧产生的内能变成机械能的百分比大，故D正确。
故选D。
11.【答案】热值
【解析】
【分析】
本题考查学生对热值定义的掌握情况，需要根据火箭的具体应用来分析。
热值是指1千克的某种燃料完全燃烧后释放的能量，热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时，释放出的热量越多，所以在选择火箭燃料时首先应该考虑燃料热值的大小。
【解答】
火箭在发射时选用液态氢做燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量。
故答案为：热值。
12.【答案】12
?
1750
【解析】解：小汽车以额定功率匀速直线行驶1h牵引力所做的功：
，
完全燃烧汽油放出热量，
小汽车发动机的效率，
所以，
，
；
由得，汽油机的有用功：
因为，
由得汽车发动机的牵引力：
，
因为汽车在平直公路上匀速行驶，
所以汽车受到的阻力：；
故答案为：12；1750。
根据求出小汽车以额定功率匀速直线行驶1h牵引力所做的功，用求出放出的热量，再利用可求出完全燃烧多少升汽油放出热量；
利用效率公式的变形公式可求出牵引力做的功；知道前进的距离，利用公式求出汽车的牵引力，知道汽车做匀速直线运动，受到的牵引力等于阻力，可求阻力。
知道功率的计算、热量的计算和效率的计算，是一道综合题。
13.【答案】?
【解析】解：
因为内燃机效率提高，
所以，
因为，
所以，
因为内燃机效率提高后有用功是相同的，
所以每辆汽车：，
所以，
则每辆汽车每年节约燃油：
；
所以我国可以节约的燃油：
；
根据可知，如果燃油和煤炭放出相同的热量则有：；
所以。
故答案为：；。
由于内燃机效率提高后有用功是相同的，因为，所以可得，知道每辆汽车每年耗油，可求每辆汽车每年节约燃油，继而根据我国的汽车数量可求我国可以节约的燃油；然后根据煤油的热值与煤炭的热值的倍数关系求出节约煤炭的质量。
本题考查了学生利用所学知识分析解释实际现象的能力，设计到设计节能问题，要求灵活选用公式进行计算。
14.【答案】减小；提高
【解析】
【分析】
此题通过“蜗轮增压”考查了提高热机效率的途径，具有实际意义。
要解决此题，需要掌握热机效率的概念，即用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。减少能量的损失可以提高热机的效率。
燃料燃烧得越充分，热机的效率会越高。燃料燃烧产生的能量一部分用来克服机械摩擦，一部分由机器直接散失掉，还有一部分被废气带走，剩下的才是用来做有用功能量。
【解答】
解：在热机的能量损失中，废气带走了大部分的热量，所以“蜗轮增压”利用热机排出的废气带动蜗轮旋转，充分利用了废气带走的热量，提高了热机的效率。
故答案为：减小；提高。
15.【答案】；
；
【解析】
【分析】
本题考查内燃机四冲程的特点以及热机效率的理解，根据气阀开闭和活塞移动情况确定冲程的名称是关键。
内燃机的四个冲程：吸气、压缩、做功、排气冲程，根据气阀开闭和活塞移动情况确定冲程的名称，并排出正确顺序；
热机完成一个工作循环，要经过4个冲程，燃气对外做功1次，活塞往返2次，飞轮转动2周，根据这个比例关系可以求出答案；
热机的机械效率是指有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值。
【解答】
中的两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是第二个冲程；
B中的进气阀打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，是第一个冲程；
C中的排气阀打开，活塞向上运动，所以为排气冲程，是第四个冲程；
D中的两个气阀都关闭，火花塞点火，活塞下运动，所以为做功冲程，是第三个冲程；
故先后顺序为：BADC；
若飞轮转速是，表示每分钟飞轮转动1800圈，900个工作循环，对外做功900次，则1min做功900次；
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，所以内燃机的效率可表示为。
故答案为：；；。
16.【答案】减小阻力?
小?
减小?
减小?
?
48?
?
10?
?
【解析】解：根据题目图中所示，机身下部制成“V”形，这样设计的目的是减少阻力；
机翼上方凸出、下方平直，在相同是时间内，空气经过机翼上方的路程长、速度大；经过机翼下方的路程短、速度小；所以上方空气流速大、压强小，下方空气流速小、压强大。
“鲲龙AG600在水面降落的过程中，质量不变，高度减小，速度减小，所以重力势能减小，动能减小。
因水平面上物体的压力和自身的重力相等，
，
该飞机停在水平地面时对地面的压强：
。
飞机停在水面，处于漂浮状态，浮力大小等于自身重力：
，
由阿基米德原理得，排开水的体积：
；
飞机在水面上的速度，
由可得，
飞机受到的牵引力：
；
因为飞机匀速滑行，所以飞机受到的阻力：
，
由题意可知，，则此时飞机的总重力为：
；
此时飞机的总质量为：
；
飞机所蓄水的质量为。
燃油完全燃烧获得的内能：，
发动机的热效率为，则获得的机械能：，
AG600以最大速度满载巡航2h，通过的路程：，
有用功：，
所以，发动机的推进效率：。
故答案为：减小阻力；小；减小；减小；；48；；10；；。
机身下部制成“V”形，这样设计的目的是减少阻力；机翼上方凸出，在相同的时间里，上方机翼走过的路程多，则上方机翼空气流速较大，压强较小。机翼上下方所受的压力差形成向上的升力，当飞机的速度达到一定值时，机翼所受的升力大于飞机自重，飞机就起飞了。
动能大小跟质量、速度有关，质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大；
重力势能大小跟质量、被举得高度有关，被举得高度一定时，质量越大，重力势能越大；质量一定时，高度越高，重力势能越大；
该飞机停在水平地面时，对地面的压力和自身的重力相等，根据求出其大小；根据求出对地面的压强；
飞机停泊在水面上时处于漂浮状态，受到的浮力和自身的重力相等，根据阿基米德原理计算出排开水的体积；
根据阻力与重力的关系求出阻力，利用二力平衡的条件可得牵引力，再根据，，列出等式，求解所蓄水的质量；
知道燃料的质量和热值求出完全燃烧放出的热量；
知道热效率和燃料放出的热量，求出获得的机械能总功；
知道推力和推力移动的距离求出有用功，求出效率。
此题为力学综合题，涉及到流体压强与流速关系、机械能的变化、重力、速度、压力、压强、功、功率公式的应用，阿基米德原理，二力平衡条件及其应用等知识，解题的关键是各种公式的熟练运用，计算过程非常繁杂，稍一疏忽，就可能计算错误；本题两次用到效率问题，从燃料燃烧到获得机械能，从机械能到推动机械运动，注意分清这两个过程，易错点。
17.【答案】?
乙甲丁丙?
丁?
【解析】解：
汽车以速度匀速运动时，1min中内做的有用功：；
甲中的两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是第二冲程；
乙中的一个气阀打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，是第一冲程；
丙中的一个气阀打开，活塞向上运动，所以为排气冲程，是第四冲程；
丁中的两个气阀都关闭，活塞下运动，所以为做功冲程，是第三冲程；
故排序为：乙甲丁丙；其中做功冲程内燃机给汽车提供动力，此冲程中内能转化为机械能。
做一次功燃气的质量：，
因为空燃比是12：1，所以做一次功消耗的汽油质量：，
1min内汽油燃烧释放的热量：，
发动机的效率：。
故答案为：；乙甲丁丙；丁；。
已知发动机的最大功率，直接根据即可求出汽车1min内做的有用功；
内燃机的四个冲程：吸气、压缩、做功、排气冲程，同时需要掌握内燃机四冲程的特点；
根据算出燃气的质量，然后根据空燃比算出汽油的质量；发动机的效率是有用功跟汽油燃烧释放热量的比值。
本题考查了功率、效率的计算，考查面比较广，关键是公式及其变形的应用，最容易出错的是物理量的单位和单位的换算。
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