教科版九年级物理上册2.3热机效率课时同步练习 含答案

2.3热机效率课时同步练
一、选择题
1、关于热机效率，下列说法正确的是
A．蒸汽机的效率高于汽油机的效率
B．热机所做有用功越多，它的效率就越高
C．内燃机的效率越高，它消耗的燃料就越少
D．热机效率越高，它将内能转化为机械能的比例越大
2、2016年10月17日，我国长征二号F运载火箭成功地将神舟十一号载人飞船送向太空．火箭燃料中有液态氢，液态氢常作为燃料，是因为液态氢具有（??
）
?含有较多的热量???????????????????
?较小的密度???????????????????
C.?较大的比热容??????????????????
D.?较大的热值
3、如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是
A．25%
B．35%
C．40%
D．75%
4、关于热机的效率，下列说法中正确的是（???）
A.?热机做的有用功越多，热机效率一定高???????????????????
B.?热机的功率大，热机效率一定高
C.?热机单位时间内消耗的燃料少，热机效率一定高???
D.?以上说法都不对
5、下列关于热机、热机效率的说法正确的是（　　）
A．汽油机、柴油机都有火花塞和喷油嘴这两个关键部件
B．某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比叫这种燃料的热值，单位是kg
C．柴油机工作的效率是35%，说明它工作时柴油燃烧释放的能量65%转化为有用功
D．四冲程内燃机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的
6、下列现象的解释错误的是（　　）
A.?水难压缩是由于分子间存在斥力
B.?把煤磨成煤粉燃烧能提高燃料利用率是由于其热值变大
C.?家用“暖气”用水作介质是利用水的比热容大
D.?糖放入热水中很快变甜是由于温度越高，分子运动越快
7、关于热机的效率，下列说法中正确的是（??
）
A.?热机做的有用功越多，效率一定越高??????????????????
B.?热机消耗的燃料越少，效率一定越高
C.?热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高??????????
D.?热机做功越快，效率一定越高
8、两台汽油机，甲的功率是乙的1.5倍，甲的效率为20%，乙的效率为25%，那么甲与乙每小时消耗油量之比为（
）
A.
6∶5
B.
15∶8
C.
5∶6
D.
8∶15
9.
某热机效率是40%，下列说法正确的是（
）
A.
损失60%的能量中，被废气带走的能量占主要部分
B.
它每做100
J的有用功，消耗400J的内能
C.
它每做100
J的有用功，废气带走60J的内能
D.
热机做功越快，效率一定越高
10.
关于提高热机效率的途径，下列说法错误的是（
）
A.
尽量使燃料充分燃烧
B.
尽量减少输出功率
C.
尽量减少摩擦
D.
尽量减少热量损失
二、填空题
11、一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600转/分，该柴油机活塞1s对外做功____次。若其效率为40%，消耗5kg的柴油转化成的机械能是
J。（q柴油＝4.3×107J/kg）
12、在夏季雨天的一次闪电中，若带电云层与地面间电压为3×109V时发生雷击，放电电流为5×106A，放电时间为4×10﹣6s，则释放________?J的电能．若这些电能全部转化为内能，这相当于质量为________?kg的煤完全燃烧释放的能量．（q煤=3×107J/kg）
13.奇瑞汽车是芜湖本土品牌，汽车汽油机工作时，在做功冲程中，将________?能转化________?能．热机使用效率往往不高，请你写出一条提高热机效率的建议：________?．
14、一台柴油机完全燃烧一定质量的燃料放出了8×107
J的热量，损失了4.8×107
J热量，该柴油机的效率为____。
15、太阳能热水器吸收1.4×107J的能量能把质量为20kg的水从25℃加热到75℃，则水吸收的热量为_____J，热水器的热效率为_____。[水的比热容为4.2×103J/（kg?℃）]
16、现代生活中最重要的交通运输工具——汽车，与我们的生活走得越来越近了。
（1）某单缸汽油发动机汽缸的活塞面积是120cm2，做功冲程中活塞移动的距离是30cm，气体的平均压强是5×105Pa。汽油的热值是4.6×107J／kg，每次做功耗油0.2g，气体一次膨胀对活塞做的功是
J；若每次做功过程中汽油的90％完全燃烧，每次汽油燃烧放出的热量是
J；排气过程中，废气温度
，内能
。
（2）汽油机的效率很低，主要原因之一是
带走了大量的能量。
三、解答题
17、已知天然气的热值为3.8×107J/m2，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）。求：
（1）完全燃烧1.4×10-2m3天然气放出多少热量?
（2）若某天然气灶的效率为60%，则这些天然气可将质量为3.8kg，初温为25℃的水加热到多少℃?（当地的大气压强为1标准大气压）
18、阅读下列材料，并解答问题：
“可燃冰”被视为21世纪的新型绿色能源。科学家估计，全球海洋底部可燃冰分布的范围约4000万平方公里，储量可供人类使用约1000年。我国南海海底存储着丰富的可燃冰资源，已经查明的储量相当于目前陆上石油、天然气资源量总数的三分之一。
可燃冰的主要成分是甲烷，1m3可燃冰可转化生成164m3的甲烷气体和0.8m3的水，已知甲烷气体的热值为3.6×107
J/m3。
桂林市新开通的301路公交车，使用LNG天然液化气为燃料，这种燃料的主要成分就是甲烷。
如果301路公交车满载乘客时总质量是6000kg，1m3可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧产生的能量，可供公交车满载时以36km/h的速度匀速行驶1640min，行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍，则这段时间内发动机的实际功率和效率各为多大？
19、图1为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。
（1）发动机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将
能转化为
能。
（2）有一台四缸发动机，其主要技术指标如下表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。
排
量
2.0
L
输出功率
120
kW
转
速
6000
r/min
①该发动机在1
s内做功
J，单缸排量V
=
L。
②在每个做功冲程里，发动机做功W
=
J。
（3）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W
=
pV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p=
Pa。（1
L=10－3
m3）
（4）图2为发动机在做功冲程中的示意图。下面给出了公式W
=
pV的证明，请将推导过程补充完整（要求各表达式均用S、l或p表示）：
设活塞的面积为
S，冲程长为
l，燃气对活塞的压强为p，求
①燃气对活塞的压力F；
②燃气对活塞所做的功W；
③又根据数学知识可知发动机的单缸排量V=
，故W=
p
V。
2.3热机效率课时同步练参考答案
一、选择题
1、1.
关于热机效率，下列说法正确的是
A．蒸汽机的效率高于汽油机的效率
B．热机所做有用功越多，它的效率就越高
C．内燃机的效率越高，它消耗的燃料就越少
D．热机效率越高，它将内能转化为机械能的比例越大
【答案】D
2、2016年10月17日，我国长征二号F运载火箭成功地将神舟十一号载人飞船送向太空．火箭燃料中有液态氢，液态氢常作为燃料，是因为液态氢具有（?D?
）
?含有较多的热量???????????????????
?较小的密度???????????????????
C.?较大的比热容??????????????????
D.?较大的热值
3、如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是
A．25%
B．35%
C．40%
D．75%
【答案】B
4、关于热机的效率，下列说法中正确的是（?D??）
A.?热机做的有用功越多，热机效率一定高???????????????????
B.?热机的功率大，热机效率一定高
C.?热机单位时间内消耗的燃料少，热机效率一定高???
D.?以上说法都不对
5、下列关于热机、热机效率的说法正确的是（　　）
A．汽油机、柴油机都有火花塞和喷油嘴这两个关键部件
B．某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比叫这种燃料的热值，单位是kg
C．柴油机工作的效率是35%，说明它工作时柴油燃烧释放的能量65%转化为有用功
D．四冲程内燃机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的
【答案】D
6、下列现象的解释错误的是（　B　）
A.?水难压缩是由于分子间存在斥力
B.?把煤磨成煤粉燃烧能提高燃料利用率是由于其热值变大
C.?家用“暖气”用水作介质是利用水的比热容大
D.?糖放入热水中很快变甜是由于温度越高，分子运动越快
7、关于热机的效率，下列说法中正确的是（??C
）
A.?热机做的有用功越多，效率一定越高??????????????????
B.?热机消耗的燃料越少，效率一定越高
C.?热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高??????????
D.?热机做功越快，效率一定越高
8、两台汽油机，甲的功率是乙的1.5倍，甲的效率为20%，乙的效率为25%，那么甲与乙每小时消耗油量之比为（
B
）
A.
6∶5
B.
15∶8
C.
5∶6
D.
8∶15
9.
某热机效率是40%，下列说法正确的是（
A
）
A.
损失60%的能量中，被废气带走的能量占主要部分
B.
它每做100
J的有用功，消耗400J的内能
C.
它每做100
J的有用功，废气带走60J的内能
D.
热机做功越快，效率一定越高
10.
关于提高热机效率的途径，下列说法错误的是（
B
）
A.
尽量使燃料充分燃烧
B.
尽量减少输出功率
C.
尽量减少摩擦
D.
尽量减少热量损失
二、填空题
11、一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600转/分，该柴油机活塞1s对外做功____次。若其效率为40%，消耗5kg的柴油转化成的机械能是
J。（q柴油＝4.3×107J/kg）
思路导航：飞轮转速为3600转/分，则1s中飞轮转60转，在一个工作循环中做功一次，飞轮转两周，因此60转是30个工作循环，做功30次。5kg的柴油完全燃烧时放出的热量为Q＝qm＝4.3×107J/kg×5kg＝2.15×108J，转化的机械能为W＝ηQ＝40%×2.15×108J=8.6×107
J。
答案：30
8.6×107
12、在夏季雨天的一次闪电中，若带电云层与地面间电压为3×109V时发生雷击，放电电流为5×106A，放电时间为4×10﹣6s，则释放________?J的电能．若这些电能全部转化为内能，这相当于质量为________?kg的煤完全燃烧释放的能量．（q煤=3×107J/kg）
13.奇瑞汽车是芜湖本土品牌，汽车汽油机工作时，在做功冲程中，将________?能转化________?能．热机使用效率往往不高，请你写出一条提高热机效率的建议：________?．
12.【答案】6×1010　；2000
13.【答案】内；机械；使燃料充分燃烧
14、一台柴油机完全燃烧一定质量的燃料放出了8×107
J的热量，损失了4.8×107
J热量，该柴油机的效率为____。
【答案】40%
15、太阳能热水器吸收1.4×107J的能量能把质量为20kg的水从25℃加热到75℃，则水吸收的热量为_____J，热水器的热效率为_____。[水的比热容为4.2×103J/（kg?℃）]
【答案】4.2×106；30%
16、现代生活中最重要的交通运输工具——汽车，与我们的生活走得越来越近了。
（1）某单缸汽油发动机汽缸的活塞面积是120cm2，做功冲程中活塞移动的距离是30cm，气体的平均压强是5×105Pa。汽油的热值是4.6×107J／kg，每次做功耗油0.2g，气体一次膨胀对活塞做的功是
J；若每次做功过程中汽油的90％完全燃烧，每次汽油燃烧放出的热量是
J；排气过程中，废气温度
，内能
。
（2）汽油机的效率很低，主要原因之一是
带走了大量的能量。
思路导航：本题综合考查功、热值、热机效率等知识点。
（1）W＝Fs＝pSs＝5×105Pa×1.2×10－2m2×0.3m＝1800J
Q＝mq×90%＝0.2×10－3kg×4.6×107J/kg×90%＝8.28×103J
排气过程中，废气温度降低，同时内能减少。
（2）汽油机的效率很低的主要原因是废气带走了大量的能量。
答案：（1）1800
8.28×l03
降低
减少（2）废气
三、解答题
17、已知天然气的热值为3.8×107J/m2，水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）。求：
（1）完全燃烧1.4×10-2m3天然气放出多少热量?
（2）若某天然气灶的效率为60%，则这些天然气可将质量为3.8kg，初温为25℃的水加热到多少℃?（当地的大气压强为1标准大气压）
【答案】（1）5.32×105J
（2）45℃
【解析】解：（1）天然气放出热量：
Q放气=V气q气=1.4×10-2m3×3.8×107J/m=5.32×105J
（2）水吸收热量：
Q吸水=Q放气×η=5.32×105J×60%=3.192×105J
水升高温度：
△t水===20℃
水的未温：t水=t0水+△t水=25℃+20℃=45℃
18、阅读下列材料，并解答问题：
“可燃冰”被视为21世纪的新型绿色能源。科学家估计，全球海洋底部可燃冰分布的范围约4000万平方公里，储量可供人类使用约1000年。我国南海海底存储着丰富的可燃冰资源，已经查明的储量相当于目前陆上石油、天然气资源量总数的三分之一。
可燃冰的主要成分是甲烷，1m3可燃冰可转化生成164m3的甲烷气体和0.8m3的水，已知甲烷气体的热值为3.6×107
J/m3。
桂林市新开通的301路公交车，使用LNG天然液化气为燃料，这种燃料的主要成分就是甲烷。
如果301路公交车满载乘客时总质量是6000kg，1m3可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧产生的能量，可供公交车满载时以36km/h的速度匀速行驶1640min，行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍，则这段时间内发动机的实际功率和效率各为多大？
解：（1）1m3可燃冰转化生成的甲烷气体完全燃烧放出热量：
Q放＝q甲烷V＝3.6×107J/m3×164m3＝5.904×109J
（2）由题知：t＝1640min＝9.84×104s
发动机的实际功率：
P＝＝＝＝6×104W
（3）由题知：v＝36km/h＝10m/s，公交车行驶路程：
s＝vt＝10m/s×9.84×104s＝9.84×105m，
又因车匀速行驶，所以汽车的牵引力：
F＝f＝0.05G车＝0.05mg＝0.05×6000kg×10N/kg＝3×103N，
牵引力做的有用功：
W有用＝Fs＝3×103N×9.84×105m＝2.952×109J，
发动机效率：η＝＝＝50%
19、图1为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并使各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。
（1）发动机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将
能转化为
能。
（2）有一台四缸发动机，其主要技术指标如下表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程长）。转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。
排
量
2.0
L
输出功率
120
kW
转
速
6000
r/min
①该发动机在1
s内做功
J，单缸排量V
=
L。
②在每个做功冲程里，发动机做功W
=
J。
（3）在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W
=
pV，式中p表示燃气对活塞的压强，则p=
Pa。（1
L=10－3
m3）
（4）图2为发动机在做功冲程中的示意图。下面给出了公式W
=
pV的证明，请将推导过程补充完整（要求各表达式均用S、l或p表示）：
设活塞的面积为
S，冲程长为
l，燃气对活塞的压强为p，求
①燃气对活塞的压力F；
②燃气对活塞所做的功W；
③又根据数学知识可知发动机的单缸排量V=
，故W=
p
V。
答案：根据我们教材中所学的单缸内燃机的工作原理可知：（1）发动机在做功冲程里，将内能转化为机械能；
（2）根据表中的技术指标数据，①该发动机在1
s内做功W=Pt=120000W×1s=1.2×105J；单缸排量V1=V/4=2.0
L
/4=0.5L；
②∵转速6000
r/min=100
r/s，而飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，∴1s内有2×100=200个做功冲程，在每个做功冲程里，发动机做功W1=W/200=1.2×105J
/200=600J
（3）∵燃气对活塞所做的功W=pV，
∴燃气对活塞的压强
p=W1/V1=600J/0.5×10－3
m3=1.2×106Pa；
（4）由所学压强、功公式和内燃机工作原理，结合图2可知，燃气对活塞的压力F=
pS，燃气对活塞所做的功W=F
l=
pS
l，而发动机的单缸排量V=
Sl；
∴W=
pS
l
=
pV。
答案：（1）内；机械
（2）①1.2×105；0.5
②600
（3）1.2×106
（4）pS；Fl=pSl；Sl