人教版九年级物理《14.2 热机的效率》 同步练习卷(word版 带答案)

14.2
热机的效率
一．选择题
1．关于热机的效率，下列说法正确的是（　　）
A．热机的效率越高说明做功越快
B．热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的能量越多
C．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的
D．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
2．汽车发动机一般是汽油机，汽油的热值为4.6×107J/kg，阅读了某汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图
所示，下列回答错误的是（　　）
A．发动机压缩冲程把燃料燃烧产生的内能转化为机械能
B．1kg的汽油完全燃烧能够释放4.6×107J
的能量
C．为确保发动机正常工作，需用水对其冷却
D．该内燃机的效率为30%
3．关于热值和热机效率，下列说法正确的是（　　）
A．使燃料燃烧更充分，可以增大热值
B．燃料燃烧释放的热量越多，热值越大
C．使燃料燃烧更充分，可以提高热机的效率
D．热机使用的燃料的热值越大，热机的效率就越高
4．甲、乙两台汽油机，甲的效率比乙高，则（　　）
A．甲每秒钟做的功比乙每秒钟做的功多
B．做同样多的有用功，甲消耗的汽油比乙消耗的汽油多
C．甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少
D．消耗同样多的汽油，甲做的有用功比乙做的有用功多
5．小明和小华学习了燃料的热值后，他们一起设计了一个实验来探究煤油和菜籽油热值的大小关系。他们组装了如图所示的装置进行实验，为了保证实验结论的可靠性，下列措施不合理的是（　　）
A．两杯水的质量应相等
B．两杯水的初温应相等
C．两种燃料质量应相等
D．燃料燃烧时间应相等
6．有甲、乙两台汽油机，甲的效率与乙的效率之比是5：4，相同时间内甲做的有用功是乙做的有用功的2倍，则在相同的时间内，甲、乙两台汽油机消耗的汽油质量之比为（　　）
A．5：2
B．2：5
C．8：5
D．5：8
7．某种巧克力的营养成分表上标有“每100g能量2360J”，该标识的含义与以下哪个物理量的含义类似（　　）
A．热量
B．热值
C．内能
D．比热容
8．关于热机效率，下列说法正确的是（　　）
A．效率高的热机，其功率较大
B．热机做的有用功多，其效率一定高
C．热机内所燃烧的燃料热值越大，其热机效率越高
D．同一热机，其效率与燃料是否充分燃烧有关
9．近年来，我国民用汽油发动机技术取得了长足进步，接近国际先进汽油发动机的水平某品牌汽车以80km/h的速度匀速行驶时，仪表盘显示发动机转速是1800r/min，若做功冲程每次做功6000J，则下列有关该汽车发动机的说法错误的是（　　）
A．每秒飞轮转60圈
B．每秒完成60个冲程
C．每秒对外做功15次
D．发动机的输出功率是90kW
10．如图为一台四缸发动机，其主要技术指标如右表所示。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。则下列计算不正确的是（　　）
排量
2.0L
输出功率
120kW
转速
6000r/min
A．该发动机在1
s内做功1.2×105J
B．单缸排量V为0.5
L
C．在每个做功冲程里，发动机做功600
J
D．在做功冲程里，燃气对活塞的压强为1.2×105Pa
二．填空题
11．如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部，放入一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，玻璃筒内的空气温度升高，空气的内能　
　（填“增加”或“减少”），筒内的棉花由于温度升高到着火点而燃烧，棉花的内能是通过　
　方式改变的。某汽油机工作时，1s内完成60个冲程，则汽油机的转速为　
　r/min。
12．如图所示，甲所示为一四缸发动机，工作时，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。乙图为发动机在做功冲程中的示意图，在该冲程，内能转化为　
　，设活塞的面积为S，冲程长为l，燃气对活塞的压强为p，推动发动机做的功W＝　
　。（用已给字母表示）。
13．已知汽车发动机的输出功率为75kW．该汽车行驶1h所消耗的柴油是16kg，q柴油＝4.3×107J/kg，则该汽车发动机的热机效率η＝　
　；若用P输出表示机械输出的功率，m0表示单位时间的耗的燃料质量，q表示燃科的热值，则η＝　
　。
14．晓欢暑假去北京，中间经过了滨州的黄河大桥。大桥全程长约为1700m，她所坐的小轿车做匀速直线运动通过全程，速度为90km/h，受到的阻力恒为60N，通过全程所需的时间为　
　，牵引力所做的功为　
　J；若通过全程消耗了0.01kg的汽油，汽油机的效率为　
　。（已知热值q汽＝4.4×107J/kg）
15．（1）某单缸四冲程汽油机，正常工作时飞轮转速为3600转/分钟，每小时耗油2L，若汽油机的效率为30%，汽油机对外做功的机械功率为　
　kW，每一个做功冲程对外做功　
　J。
（2）乙醇汽油是汽油和乙醇的混合液体，从体积来看，其中90%是汽油，10%是乙醇，这种混合液体的热值为　
　J/L．（q汽油＝3.6×107J/L，q乙醇＝2.4×107J/L）
16．随着人民生活水平的提高，汽车已经进入千家万户，ABS刹车辅助系统是一种先进的汽车制动装置，在紧急制动时增加刹车力度，从而将制动距离缩短。汽车制动时所产生的热不能再次用来发动汽车，说明能量转化与转移具有　
　；一台内燃机运行时各种能量损耗大致为：汽缸散热损失占20%，废气带走的能量占30%，摩擦等机械损耗占10%，则它的机械效率为　
　。
17．有一种“涡轮增压”（T型）轿车，通过给发动机更足量的空气使汽油更充分地燃烧，比普通轿车（L型）更节能排气更清洁。对于某成熟品牌的涡轮增压汽车已知其质量恒为m，在水平路面上行驶过程中所受阻力恒定（不计空气阻力）。如果该汽车以v的速度在水平路面上行驶，牵引力的功率为P，行驶t时间，燃料燃烧释放的内能为E，则在这个过程中，阻力的大小为　
　N，汽车的效率为　
　。（均用已知量的字母表示）。
18．“西气东输”工程使小余外婆家里用上了清洁的天然气，小余想粗略测量天然气的热值q，于是他设计以下部分实验方案（实验环境气压为一个标准大气压）。
（1）请你帮他把实验方案补充完整。
①用　
　称出质量为m的水，并倒入水壶中，用　
　测出此时水的温度t1；（均填写测量仪器的名称）
②把水壶放到天然气炉上，待水烧开，从天然气表上读出天然气消耗的体积V。
（2）写出天然气的热值表达式q＝　
　。（请用以上测量符号和水的比热容为c水表示）
（3）通过测量　
　，间接测量天然气燃烧放出的热量；测出的热值会比真实值偏　
　，造成这一偏差的原因是　
　。
19．如图所示，某型号单缸四冲程汽油机的活塞面积为S＝30cm2，活塞冲程长度为l＝6cm，某种工作状态下做功冲程燃气的平均压强为p＝1×106Pa，飞轮转速为每分钟3600转，汽油机在此工作状态下做功的平均功率为　
　W。
20．如图所示，为比较酒精和碎纸片的热值，用两只相同规格的烧杯装相等质量的水，取质量　
　（相等/不相等）的酒精和碎纸片，分别放入两个燃烧皿中点燃，分别给烧杯加热，直至　
　，最后，通过比较　
　来比较酒精和碎纸片热值的大小。
三．实验探究题
21．如图所示，甲、乙、丙三个实验装置完全相同，燃料a、b的质量都为10g，烧杯内液体的质量均为100g。当燃料完全燃烧后，甲、乙、丙装置中温度计升高的示数分别为20℃、30℃、35℃。
（1）燃料a的热值　
　燃料b的热值；液体a的比热容　
　液体b比热容。（两空均选填“＞”、“＝”或“＜”）
（2）若液体a是水，则水吸收的热量是　
　。
【拓展】实验室备有酒精温度计、煤油温度计和水银温度计（玻璃泡中液体质量相等），小明查阅资料得到几种物质的数据如表所示，则：
物质
酒精
煤油
水银
比热容[J/（kg?℃）]
2.4×103
2.1×103
0.14×103
标准气压下沸点（℃）
78
180～310
356.7
（1）在探究水沸腾的特点时，不能选用　
　温度计。
（2）在测量质量较小但温度较高的物体温度时，温度计吸收的热量就会影响被测物体温度，这种情况下为了使测量值更接近真实值，应选择　
　温度计。
22．如图所示甲、乙、丙三个装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内液体的质量、初温相同。
（1）要比较“质量相等的不同燃料燃烧时放出热量”，应选择　
　两图进行实验，该实验中燃料燃烧时放出热量的多少是通过比较　
　（选填“温度计升高的示数”或“加热时间”）来判断的。
（2）要比较不同物质吸热升温的特点：
①应选择　
　两个图进行实验。
②关于在该实验的过程中，下列做法和要求中一定需要的有哪些　
　（多选）。
A、使用相同的烧杯
B、烧杯中分别装入相同体积的不同液体
C、相同质量的燃料
D、加热时火焰大小尽量相同。
23．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。
（1）下列说法正确的是　
　
A．比较不同液体的比热容，可以选择甲、丙两图
B．比较不同液体的比热容，可以选择乙、丙两图
C．比较不同燃料的热值，可以选择乙、丙两图
D．比较不同燃料的热值，可以选择甲、丙两图
（2）为了研究不同物质的吸热能力，利用其中两幅图进行实验，根据记录的数据做出了两种液体的温度随时间变化的图象，如图所示：
①不同物质吸热的多少是通过　
　来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）；
②由图可以看出，　
　液体的比热容较大；
③如果已知B液体的比热容是1.8×103J/（kg?℃），则A液体的比热容是　
　J/（kg?℃）。
24．为了比较可酒精和碎纸片这两种燃料的热值，小明采用如图所示的装置进行实验：他将一定质量的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧器皿中，点燃它们，分别给装有质量相等的水的两个相同烧杯加热，直至酒精和碎纸片完全燃烧
（1）小明设计了一张记录实验数据的表格，其中两项漏写了，请你帮他补充完整。
燃料
加热前水温/℃
　
　
10g酒精
　
　
（2）实验后小明根据实验数据，利用公式Q＝cm（t2﹣t1）算出了水吸收的热量，结合“10g酒精”这一数据，算出了酒精的热值，算出的酒精热值是否可靠？　
　。请说明理由：　
　。
25．学习了燃料的热值后，一位同学自己设计了一个比较煤油和菜籽油热值大小关系的实验。实验时，他组装了如图甲、乙所示的两套规格完全相同的装置。
（1）图甲中，在安装、调整实验器材时，科学合理的顺序是：先调整固定　
　的位置，再调整固定　
　（均选填“A”或“B”）的位置；
（2）为保证实验结论的可靠性，该实验还需要的测量器材是　
　，在本实验中使用该器材目的有①　
　；②　
　。
（3）当油料都燃尽时，发现甲杯中水的温度较高，则煤油和菜籽油两种油料中，　
　的热值较大；
（4）该同学利用测得的数据计算出了水吸收的热量。他认为通过这些数据就能准确计算出煤油或菜籽油的热值。你认为他的想法　
　（选填“正确”或“错误”），理由是：
①　
　；②　
　。
四．计算题
26．某单缸四冲程汽油的气缸活塞面积为5×10﹣3m2，一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8×105Pa，飞轮1min转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦，汽油的热值为4.6×107J/kg），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）汽油机的功率。
（4）若1min内消耗汽油22.5g，该汽油机的效率。
27．某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在汽缸中的移动距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min转动1800r/min，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），若1min消耗汽油0.008kg，汽油的热值为4.6×107J/kg，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）该汽油机的效率。
（4）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，汽缸工作容积（单缸排量）为V，如图所示，请推导出一个做功冲程燃气对活塞做的功W＝pV。
28．某家用轿车，重为1.5×104N，当车以72km/h的速度匀速直线行驶了0.5h，消耗汽油3kg，期间受到的阻力为车重的0.08倍。已知汽油的热值为4.6×107J/kg．在此过程中，求：
（1）车通过的路程；
（2）牵引力做功的功率；
（3）汽车发动机的效率。
29．汽车的发动机工作时，吸入汽缸的汽油和空气的比例，决定了汽车的动力性能和经济性能。某汽车四冲程汽油发动机的气缸总排量为2L（发动机每个工作循环吸入或排出的流体体积称为气缸排量），发动机工作时，吸入气缸的是由汽油和空气所形成的混合物，混合物的密度ρ＝1.44kg/m3，汽油和空气的质量比为1：15，汽油的热值q＝4.5×107J/kg。如果发动机曲轴在1min转动3×103转，发动机的效率为40%，那么在这种情况下：
（1）汽车在1min做的有用功是多少？
（2）汽车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力为f＝3×103N，汽车行驶的速度是多少？
五．解答题（共1小题）
30．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，其相关数据如下表所示。
（1）汽车以100km/h速度匀速运动时发动机的输出功率最大，则1min内有用功　
　J。
（2）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。
（3）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。
汽车发动机数据表
1min内完成工作循环
2600次
93#汽油
汽缸内汽油和空气的混合密度
1.35kg/m3
排气量
1.8L
热值
4.6×107（J/kg）
发动机最大功率
75（kw）
空燃比
14：1
当汽车以100km/h速度匀速运动时，根据表中数据求汽车发动机的效率。（计算结果保留一小数）
参考答案
一．选择题
1．解：
A、热机的效率越高说明用来做有用功的能量占燃料完全燃烧产生的能量之比大，做功越快是指功率大，功率和效率没有关系，故A错误；
B、热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，当热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高，故B错误；
C、热机损失的能量中，主要有废气带走的能量，故C错误；
D、柴油机的效率一般要高于汽油机，故D正确。
故选：D。
2．解：A、发动机压缩冲程把机械能转化为内能。故A错误。
B、汽油的热值为4.6×107J/kg，表示1kg的汽油完全燃烧能够释放4.6×107J
的能量。故B正确。
C、水的比热容较大，在同等升温时吸收的热量较多，故为确保发动机正常工作，需用水对其冷却。故C正确。
D、由图示可知，输出的有用功占的百分比为：W有＝100%﹣30%﹣33%﹣7%＝30%，故该内燃机的效率为30%，故D正确。
故选：A。
3．解：
A、热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，故A错误；
B、热值是燃料的特性，与放出热量的多少无关，故B错误；
C、使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故C正确；
D、热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，与燃料的热值无关，故D错误。
故选：C。
4．解：A、甲每秒钟做的功比乙每秒钟做的功多，说明甲汽油机的功率大，与热机效率无关，故A错误；
B、甲汽油机热机效率比乙高，说明做同样多的有用功，甲消耗的汽油比乙消耗的汽油少，故B错误；
C、由于不确定甲乙做功的多少，所以无法比较耗油量，故C错误；
D、甲汽油机的效率高，消耗同样多的油，甲做的有用功多，故D正确。
故选：D。
5．解：
由于燃料燃烧释放的热量既与燃料的质量多少有关，又与燃料的热值大小有关，所以在设计实验时应控制燃料的质量相同，即煤油和菜籽油的质量相同；由于水吸收热量后升高的温度受水的质量的影响，所以在实验中还应控制水的质量和水的初温相等，故D符合题意。
故选：D。
6．解：
由热机效率公式η＝可得：Q总甲＝，Q总乙＝，
所以＝：＝：＝8：5，
又因为Q＝mq，即甲、乙两机消耗的汽油质量之比是8：5。
故选：C。
7．解：
巧克力的营养成分表上标有“每100g
能量2360J”，据此可得每克巧克力提供的能量；而燃料的热值是指单位质量的某种燃料完全燃烧放出的热量，所以标识的含义与热值类似，故B符合题意。
故选：B。
8．解：
A．功率是物体做功快慢的物理量，与效率是两个完全不同的概念，故A错误；
B、热机的有用功多，与燃料完全燃烧放出的能量之比不一定多，故B错误；
C、热机的效率与燃料的热值无关，故D错误；
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放出的能量之比。有效利用的热量越多，热机的效率越高。所以要尽量使燃料充分燃烧，故D正确。
故选：D。
9．解：
（1）因曲轴每转两圈对外做功一次，飞轮的转速是1800r/min＝30r/s，所以ls转动30周，要做功15次，完成60个冲程，故A错误，BC正确；
（2）做功冲程一次对外做的功：W0＝6000J；
汽油机的功率：
P＝＝＝＝90000W＝90kW，故D正确。
故选：A。
10．解：A、该发动机在1
s内做功：W＝Pt＝1.2×105W×1s＝1.2×105J，故A正确；
B、单缸的排量为＝0.5L，故B正确；
C、转速为6000r/min，所以每秒转100圈，四缸每转2圈对外做功4次，所以1秒做功200次，每次做功＝＝600J，故C正确；
D、由W＝FS＝pS面S＝pV得：燃气对活塞的压强p＝＝＝1.2×106Pa，故D错误。
故选：D。
二．填空题
11．解：
（1）迅速向下压活塞，活塞会压缩空气做功，机械能转化为内能，使空气的内能增加，温度升高，这是通过做功的方法增大空气内能的；空气的内能传递给棉花，当温度达到棉花的燃点时，棉花就会燃烧，这是通过热传递的方式增加棉花的内能的；
（2）汽油机在1s内完成了60个冲程，飞轮转动的圈数×60＝30r，则1min转30×60＝1800r，故该汽油机工作时飞轮的转速为1800r/min。
故答案为：增加；热传递；1800。
12．解：（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，同时将内能转化为机械能。
（2
）由p＝可知，活塞受到的压力：F＝pS；
因为在做功冲程，活塞移动的距离为l，所以燃气对活塞所做的功：W＝Fl＝pSl。
故答案为：机械能；pSl。
13．解：
（1）根据P＝知，发动机做的功为：
W＝Pt＝75000W×3600s＝2.7×108J；
柴油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq＝16kg×4.3×107J/kg＝6.88×108J，
汽车发动机的效率：
η＝×100%＝×100%≈39.2%；
（2）由题知，m0表示单位时间消耗的燃料质量，则t时间内消耗燃料的质量为m0t，
汽车发动机的效率：
η＝×100%＝×100%＝×100%。
故答案为：39.2%；×100%。
14．解：（1）汽车行驶的速度：
v＝90km/h＝25m/s，
由v＝可得，通过全程所需的时间：
t＝＝＝68s；
（2）因小轿车做匀速直线运动时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，
所以，牵引力F＝f＝60N，
牵引力所做的功：
W＝Fs＝60N×1700m＝1.02×105J；
（3）汽油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq汽＝0.01kg×4.4×107J/kg＝4.4×105J，
汽油机的效率：
η＝×100%＝×100%≈23.2%。
故答案为：68s；1.02×105；23.2%。
15．解：（1）2L汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝qV＝3.6×107J/L×2L＝7.2×107J，
对外做的功：W有＝ηQ放＝30%×7.2×107J＝2.16×107J，
汽油机对外作功的机械功率：
P＝＝＝6×103W＝6kW；
已知单缸四冲程汽油机的飞轮转速是3600r/min＝60r/s，即每秒钟转60圈，完成30个工作循环，即对外做功30次；
因为一个小时对外做功2.16×107J，则1s对外做功为W1＝＝6000J，
每一个做功冲程对外做功：
W2＝＝＝200J；
（2）设汽油和乙醇的混合液体的体积为10L，则V汽油＝90%×10L＝9L，V乙醇＝10L﹣9L＝1L；
9L汽油完全燃烧放出的热量：Q汽油＝q汽油V汽油＝3.6×107J/L×9L＝3.24×108J，
1L乙醇完全燃烧放出的热量：Q乙醇＝q乙醇V乙醇＝2.4×107J/L×1L＝0.24×108J，
则10L乙醇汽油完全燃烧放出的热量：
Q总＝Q汽油+Q乙醇＝3.24×108J+0.24×108J＝3.48×108J；
乙醇汽油的热值：
q＝＝＝3.48×107J/L。
故答案为：（1）6；200；（2）3.48×107。
16．解：（1）由于能量转化和转移具有方向性，所以汽车制动时所产生的热不能再次用来发动汽车；
（2）各种能量损耗的总和是：20%+30%+10%＝60%，
所以它的机械效率为：η＝100%﹣60%＝40%。
故答案为：方向性；40%。
17．解：
（1）根据P＝＝＝Fv可得，汽车受到的牵引力：F＝，
因为汽车做匀速直线运动，
所以阻力和牵引力是一对平衡力，大小相等，则f＝F＝；
（2）汽车做的有用功为：W＝Pt，
汽车的效率：η＝＝。
故答案为：；。
18．解：
（1）天平是测量质量的工具，温度计是测量液体温度的仪器，在该实验中需要用天平称出水的质量m，用温度计测出水的温度初温度t1；
（2）标准大气压下水的沸点为100℃，
水吸收的热量：Q吸＝c水m（100℃﹣t1），
若不考虑热损失，天然气放出的热量与水吸收的热量相等，即Q放＝Q吸，
根据Q放＝Vq可得，天然气的热值表达式：
q＝＝；
（3）天然气燃烧放出的热量不能直接测量，通过测量水吸收的热量来间接测量，用到了转换法；
由于燃料不完全燃烧、水壶也要吸热以及存在热量的散失，所以测出的热值偏小。
故答案为：（1）天平；温度计；（2）；（3）水吸收的热量；小；燃料不完全燃烧、水壶也要吸热以及存在热量的散失。
19．解：由p＝可得，燃气对活塞的平均压力：
F＝pS＝1×106Pa×30×10﹣4m2＝3000N，
一次做功冲程中燃气做的功：
W＝Fl＝3000N×0.06m＝180J，
因在四冲程内燃机的一个工作循环中，完成4个冲程，并对外做功1次，曲轴和飞轮转2圈，
所以，飞轮转速为每分钟3600转，则活塞每分钟做功的次数×3600次＝1800次，
则一分钟内燃气所做的总功：
W总＝1800×180J＝3.24×105J，
汽油机在此工作状态下做功的平均功率：
P＝＝＝5400W。
故答案为：5400。
20．解：
在比较酒精和碎纸片的热值的实验时，为了控制变量，应用天平分别测出等质量的酒精和碎纸屑，将其放入装置中的燃烧皿内；分别给烧杯加热，直到酒精和碎纸片完全燃烧；
因燃料的热值不能直接测量，但燃料燃烧放出的热量可以被水吸收，从而使水温发生变化，所以可以通过水升高的温度来比较燃料热值的大小关系。
故答案为：相等；酒精和碎纸片完全燃烧；水升高的温度。
三．实验探究题
21．解：
（1）为了比较不同燃料的热值，应选用不同燃料来加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择乙、丙两图进行实验，而丙装置中温度计升高的示数大，说明丙中液体吸收的热量多，即燃料b燃烧放出的热量多，所以燃料b的热值较大，即燃料a的热值小于燃料b的热值；
为了比较不同物质的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量相同、加热时间也相同，通过比较温度的变化得出比热容的大小关系，应选择甲乙两图进行实验，而甲装置中a液体的温度计升高的示数小，因此a液体的比热容大于b液体的比热容；
（2）若液体a是水，其质量为100g，由题知水升高的温度为20℃，
水吸收的热量：Q吸＝cm△t＝4.2×103J（kg?℃）×0.1kg×20℃＝8.4×103J；
拓展：
（1）在标准大气压下，水的沸点是100℃，而酒精的沸点是78℃，用酒精温度计去测水沸腾时的温度，水还没沸腾，酒精就已经沸腾了，所以不能选用酒精温度计；
（2）当被测物体温度较高、质量较小时，为了使测量值更接近真实值，应该选比热容小的液体作为温度计的测温液体，这样液体升温快并且吸热没有那么多，而比热容大的升温慢并且吸收的热量会更多，因水银的比热容相对来说较小，所以应选择水银温度计。
故答案为：（1）＜；＞；（2）8.4×103；
【拓展】（1）酒精；（2）水银。
22．解：
（1）为了比较不同燃料燃烧时放出热量，要选择不同燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲和丙两图进行实验；
（2）①为了比较两种液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，通过比较加热时间，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲和乙两图进行实验；
②实验过程中，为得到正确的结论，必须选择相同的烧杯，加热时火焰大小尽量相同，故选AD。
故答案为：（1）甲、丙；温度计升高的示数；（2）①甲、乙；②AD。
23．解：
（1）AB、为了比较不同液体的比热容，需要燃烧相同的燃料，加热不同的液体，让液体的质量和温度的变化相同，
通过比较加热时间，进而判断两种液体比热容的大小关系，应选择甲和丙两图进行实验，故A正确，B错误；
CD、为了比较不同燃料的热值要用不同的燃料，应加热同一种液体，让液体的质量相同，
通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲和乙两图进行实验，故CD错误；
（2）①不同物质吸热的多少是通过加热时间来反映的；
②由图示图象可知，a和b升高相同的温度，如温度都升到60℃，a需要的是时间是10min，b需要的时间是20min，b需要更长的加热时间，这也就说明了b的吸热能力强一些，a的吸热能力弱，所以b液体的比热容较大；
③根据Q吸＝cm△t可知，在质量和吸收热量一定时，温度的变化值和比热容成反比。我们可以用相同的燃料1加热时间10min，a和b吸收的热量就是相同的，
a的温度变化值△t甲＝80℃﹣20℃＝60℃，b的温度变化值△t乙＝50℃﹣20℃＝30℃，
据Q吸＝cm△t得，a液体吸收的热量：Qa吸＝cam△ta，b液体吸收的热量：Qb吸＝cbm△tb，
则cam△ta＝cbm△tb，所以a的比热容：ca＝＝＝0.9×103J/（kg?℃）。
故答案为：（1）A；（2）①加热时间；②b；③0.9×103。
24．解：
（1）①需要记录加热前后水的温度，用来计算水吸收的热量；
②根据控制变量法的思想，酒精和碎纸片的质量必须相等；
（2）由于酒精完全燃烧放出的热量大部分不能被水完全吸收，所以测出的酒精热值要小于书上给出的酒精的热值，因此不能用本装置来测量酒精和碎纸片的热值。
故答案为：（1）①加热后的水温/℃；②10g碎纸片；（2）不可靠；酒精完全燃烧放出的热量大部分不能被水完全吸收。
25．解：
（1）为了利用酒精灯的外焰给烧杯充分加热，安装器材时需要先固定B的位置，然后再调整A的位置，并且不要碰到烧杯壁和烧杯底；
（2）要比较酒精和菜籽油的热值，需要燃烧相同质量的酒精和菜籽油，需要用天平来测量；此实验中使用天平的目的是：①确保两烧杯中水的质量相等；②确保煤油和菜籽油质量相等；
（3）分析表格数据可知，甲杯水的温度升高的较快，即甲酒精灯燃烧产生的热量多，所以其热值大；
（4）因为燃料不可能完全燃烧，燃料燃烧产生的热量不能完全被水吸收、存在热损失，所以直接计算得出的热值比实际值要小，因此这样的计算结果不可靠。
故答案为：（1）B；A；（2）托盘天平；①确保两烧杯中水的质量相等；②确保煤油和菜籽油质量相等；（3）煤油；（4）错误；①有热损失；②燃料燃烧不完全。
四．计算题
26．解：
（1）根据p＝可知燃气对活塞的平均压力为：
F＝pS＝8×105Pa×5×10﹣3m2＝4000N；
（2）因为s＝50mm＝0.05m，
所以一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W＝Fs＝4000N×0.05m＝200J；
（3）飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮转动1800周，要对外做功900次，
所以燃气对活塞做的总功为：
W总＝W×900＝200J×900＝180000J，
汽油机的功率为：
P＝＝＝3000W；
（4）这些汽油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq＝0.0225kg×4.6×107J/kg＝1035000J，
汽油机的效率：
η＝＝×100%≈17.4%。
答：（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力为4000N；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功为200J；
（3）汽油机的功率为3000W；
（4）该汽油机的效率为17.4%。
27．解：
（1）由p＝可得，燃气对活塞的平均压力：
F＝pS＝9.0×105Pa×30×10﹣4m2＝2700N；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功：
W＝Fs＝2700N×50×10﹣3m＝135J；
（3）因飞轮每转两圈对外做功一次，
所以，飞轮1min转动1800周，做功900次，
则燃气对活塞做的总功：
W总＝W×900＝135J×900＝1.215×105J，
1min消耗汽油完全燃烧释放的热量：
Q放＝mq＝0.008kg×4.6×107J/kg＝3.68×105J，
该汽油机的效率：
η＝×100%＝×100%≈33%；
（4）由p＝可得，活塞受到的压力：
F＝pS，
因在做功冲程，活塞移动的距离为L，且发动机的单缸排量V＝SL，
所以，燃气对活塞所做的功：
W＝FL＝pSL＝pV。
答：（1）做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2700N；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功为135J；
（3）该汽油机的效率为33%；
（4）推导过程如上所示。
28．解：（1）根据v＝可得，车通过的路程：
s＝vt＝72km/h×0.5h＝36km；
（2）阻力f＝0.08G＝0.08×1.5×104N＝1200N，
轿车匀速直线行驶，则牵引力F＝f＝1200N，
牵引力做的功为：
W＝Fs＝1200N×3.6×104m＝4.32×107J；
牵引力做功的功率：
P＝＝＝2.4×104W；
（3）汽油燃烧产生的热量为Q＝m汽油q汽油＝3kg×4.6×107J/kg＝1.38×108J，
汽车发动机的效率为η＝×100%＝×100%≈31%。
答：（1）车通过的路程为36km；
（2）牵引力做功的功率为2.4×104W；
（3）汽车发动机的效率为31%。
29．解：
（1）根据ρ＝可得，一次吸入混合物的质量：
m1＝ρV＝1.44kg/m3×2×10﹣3m3＝2.88×10﹣3kg，
因为曲轴每转动两周，完成一个工作循环，吸气一次，也做一次功，
所以，发动机曲轴在1min转动3×103转，吸气和做功都为1500次，
汽油和空气的质量比为1：15，可见汽油占混合物总质量的＝；
则发动机在1min内吸入汽油的总质量：
m＝m1×1500×＝2.88×10﹣3kg×1500×＝0.27kg；
这些汽油完全燃烧放出的热量：
Q＝mq＝0.27kg×4.5×107J/kg＝1.215×107J，
根据η＝可得汽车在1min做的有用功：
W＝Q放η＝1.215×107J×40%＝4.86×106J；
（2）汽车在1min做的有用功的功率为：
P＝＝＝8.1×104W。
因为汽车匀速行驶，
所以汽车受到的阻力与牵引力是一对平衡力，大小相等，即F＝f＝3×103N，
根据P＝Fv可得，汽车行驶的速度：
v＝＝＝27m/s。
答：（1）汽车在1min做的有用功是4.86×106J；
（2）汽车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力为f＝3×103N，汽车行驶的速度是27m/s。
五．解答题（共1小题）
30．解：（1）汽车以100km/h速度匀速运动时，1min中内做的有用功：W＝Pt＝75000W×60s＝4.5×106J；
（2）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。
（3）做一次功燃气的质量：m燃气＝ρv＝1.35kg/m3×1.8×10﹣3m3＝2.43×10﹣3kg，
因为空燃比是14：1，所以做一次功消耗的汽油质量：2.43×10﹣3kg×＝1.62×10﹣4kg，
1min内汽油燃烧释放的热量：Q＝m汽油q＝1.62×10﹣4kg×4.6×107J/kg×2600＝1.93752×107J，
发动机的效率：η＝×100%＝×100%≈23.2%。
答：（1）4.5×106；（2）乙甲丁丙；丁；
（3）汽车发动机的效率为23.2%。