14.2热机的效率 同步练习（解析版） 2021-2022学年人教版物理九年级全一册

102362001200150014.2热机的效率
一、单选题
1．下列关于热值的说法正确的是（　　）
A．燃料燃烧时，用的燃料越多，燃料的热值越大
B．燃料燃烧时，放出的热量越多，燃料的热值越大
C．相同质量的不同燃料燃烧时，放出热量较多的燃料，热值较大
D．相同质量的不同燃料完全燃烧时，放出热量较多的燃料，热值较大
2．下列关于温度、热量、内能和热值说法正确的是（　　）
A．物体从外界吸收了热量，温度一定升高
B．物体的温度升高，内能一定增大
C．物体的温度越高，具有的热量越多
D．不同燃料燃烧时，放出热量越多的热值越大
3．某型号汽油机工作时的热损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦损耗10%，由于汽油容易挥发等原因其利用率只有90%，则2kg能利用的汽油其完全燃烧（热值为4.6×107J/kg）获得的机械能是（　　）
A．2.48×107J B．3.02×107J
C．0.88×107J D．2.07×107J
4．家用小汽车是一种运输工具，下列有关汽车的说法中正确的是（　　）
A．汽车发动机的做功冲程将内能转化为机械能
B．汽油只有在高温时才会蒸发
C．汽车行驶时，汽油的热值不断减小
D．随着技术的提高，汽油机的效率可以达到100%
5．2021年1月20日，长征三号乙运载火箭成功将天通一号03星发射升空，中国航天发射迎来2021年开门红。该火箭约有19层楼高，是中国用于商业卫星发射服务的主力火箭。下列说法正确的是（　　）
A．火箭升空时燃料燃烧放出的热量全部转化为机械能
B．燃料在燃烧过程中热值不断增大
C．长征三号乙运载火箭的高度约为190m
D．火箭点火向下喷出气体，火箭向上运动，说明物体间力的作用是相互的
6．小马同学对“内能及其利用”的知识进行了总结和梳理，下列说法正确的是（　　）
A．水的流速越快，水分子的热运动就越剧烈
B．在汽油机的压缩冲程中，机械能转化为内能
C．烧水是通过做功的方式改变水的内能
D．火箭使用液态氢作燃料，是因为液态氢含有的热量多
7．热机效率是热机性能的重要指标，下列措施中，可以提高热机效率的是（　　）
A．尽量增加热机的工作时间 B．尽量增加废气带走的热量
C．尽量使用热值更大的燃料 D．尽量减少热机部件的摩擦
8．汽车已成为人们出行必不可少的代步工具，关于四冲程汽车上的一些物理知识理解正确的是（　　）
A．汽车发动机用水做冷却液，是因为水的热值大
B．汽车的做功冲程，将内能转化为机械能
C．现代汽车的发动机效率可达80%
D．压缩冲程末燃料的内能增加，分子运动速度变慢
9．小丽为了测试汽车发动机的效率，开车以60km/h的平均速度行驶了120km，用去汽油30L，已知汽油的密度为0.7×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg，发动机的功率为34.5kW，则该汽车发动机的效率为（　　）
A．25.7% B．28.8% C．36.5% D．38%
10．下表是某品牌小轿车的一些技术参数，下列说法不正确的是（　　）
车型
某品牌小轿车
排气量
2.0 L
最大功率
60 kW
空燃比
15︰1
汽油的热值
4.6×107J/kg
A．如果汽油机的飞轮在1 min内转动3000圈，则高温高压燃气推动活塞做功1500次
B．汽油的热值是指汽车的汽油完全燃烧释放的热量
C．汽油机在以最大功率工作时，1min内做的功为3.6×106J
D．对汽油机发动机进行改进，汽油发动机的效率也不可能达到100%
二、多选题
11．下列关于热现象的说法中，正确的是（　　）
A．火箭使用液态氢作燃料，是因为它含有的热量多
B．汽油机的汽缸顶部有一个火花塞
C．热机所用燃料的热值越大，效率越高
D．汽油机和柴油机均属于内燃机，工作时它们点火的方式不同
12．随着人们的生活水平的提高，汽车走进千家万户．关于小汽车涉及的知识说法正确的是（　　）
A．用甘油做发动机的冷却剂
B．发动机做功冲程将内能转化为机械能
C．精心保养也不可能使汽油机的效率达到100%
D．排出的尾气对环境没有任何污染
13．关于热值和热机效率，下列说法正确的是（　　）
A．燃料燃烧越充分，燃料的热值越大
B．热机排出废气温度越高，热机的效率越低
C．热值和热机效率都只与燃料种类有关
D．热机里燃料燃烧越充分，热机效率越高
14．下列说法中正确的是（　　）
A．热机消耗的燃料越多，效率就越低
B．柴油机的效率一般高于汽油机的效率
C．热机做的有用功越多，效率就越高
D．热机效率高，将内能转化为机械能的比例就大
15．下列说法中正确的是（　　）
A．热机是把内能转化为机械能的机器
B．汽油机排出的废气没有内能
C．两台热机相比. 效率比较高的机器对燃料的利用率比较高
D．两台热机相比，功率比较大的机器能量转化的过程比较快
三、填空题
16．如图所示是某插秧机使用的四冲程汽油机，此时该汽油机处于______冲程，若飞轮的转速是3000r/min，则每秒钟对外做功______次；某段时间插秧机消耗汽油0.2 kg，汽油完全燃烧放出的热量是______J。（q汽油=4.6×107J/kg）
17．2020年12月27日，我国在酒泉卫星发射中心用“长征四号”丙运载火箭，成功将“遥感三十三号”卫星送入定轨道。火箭的发动机采用液氢做燃料是因为液氢的______较大。燃料燃尽的助推器与火箭分离后，由于______还会继续向上运动一段距离。
18．汽车是我们常用的交通工具之一，汽油机是汽车的动力装置，在压缩冲程末，火花塞点火使燃料猛烈的燃烧，将______能转化成内能。如图所示是汽油机的______冲程。若某汽车效率为40%，完全燃烧10kg 的汽油可转化为______J的机械能。（q汽油=4.6×107J/kg）
19．小明暑假去研学，中间经过了湘江某处大桥。她坐的小轿车速度是，合___________，汽车匀速直线通过全程花了85s，受到阻力恒为220N，通过全程消耗了的汽油，汽油机的效率为___________。（已知汽油热值为）
四、实验题
20．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、初始温度都相同，当燃料燃烧完时（烧杯内的液体均未沸腾），立即读取相应温度计的读数，分别为T甲、T乙和T丙，且有T甲>T乙>T丙。
（1）比较不同物质的比热容，应选择______两图进行实验，液体a的比热容ca与液体b的比热容cb相比，有ca______cb（选填“>”、“=”或“<”）。
（2）比较不同物质的热值，应选择______两图进行实验，燃料1的热值q1与燃料2的热值q2相比，有q1______q2（选填“>”、“=”或“<”）。
（3）若在燃料燃烧完前，甲图中的液体a已处于沸腾状态，且燃料燃烧完时温度计读数仍然为T甲>T乙>T丙，液体b没有沸腾，则ca______cb（选填“>”、“=”、“<”或“无法判断”）。
（4）在甲装置中，若燃料为酒精，烧杯内的液体是质量为200克的水，点燃燃料直至燃烧完，温度计的示数由20℃上升到70℃，再结合“10g”燃料这一数据，计算出燃料的热值，通过实验算出的热值与实际相比______（填“偏大”或“偏小”），理由是______。
参考答案
1．D
解：A．燃料的热值指的是1kg的燃料完全燃烧所释放的热量，与质量无关，故A错误；
B．不同的燃料燃烧时，必须是完全燃烧，且要限定质量相同，放出的热量越多，燃料的热值才越大，故B错误；
C．需要完全燃烧，故C错误；
D．相同质量的不同燃料完全燃烧时，放出热量较多的燃料，热值较大是正确的，故D正确。
故选D。
2．B
解：A．物体从外界吸收了热量，温度不一定升高，如晶体的熔化过程，故A错误；
B．同一物体温度升高，内能一定增大，故B正确；
C．热量是一个过程量，不能说物体含有或具有多少热量，故C错误；
D．不同燃料完全燃烧，只有在质量相同时，放出热量越多的热值越大，故D错误。
故选B。
3．D
解：汽油机的效率
η=(100%-35%-30%-10%)×90%=22.5%
2g汽油完全燃烧产生的热量
Q=mq=2kg×4.6×107J/kg=9.2×105J
获得的机械能
W=ηQ=22.5%×9.2×105J=2.07×107J
故选D。
4．A
解：A．在汽车发动机的做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞做功，将燃气的内能转化为活塞的机械能，故A正确；
B．蒸发可以发生在任何温度下，所以汽油不只在高温时才会蒸发，故B错误；
C．热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，汽车行驶时，汽油的热值不变。故C错误；
D．汽油机在工作时，废气会带走大部分的能量，还有汽缸散热、零件摩擦等损失能量，所以效率不可能达到100%。故D错误。
故选A。
5．D
解：A．火箭发射升空过程中，燃料燃烧放出的热量并不会全部转化为火箭的机械能，这是由于火箭高速飞行中，受到大气的阻力，所以会有一部分能量转化为火箭表面的内能，同时废气也会带走部分热量，故A错误；
B．因为燃料的热值是燃料的特性，与燃料的质量和燃烧程度无关，所以长征五号火箭的发射过程中，燃料燃烧过程中热值不变，故B错误；
C．火箭约有19层楼高，一层楼约3m，火箭高约57m，故C错误；
D．火箭点火向下喷出气体，给气体一个向下的力，由于物体间力的作用是相互的，火箭受到一个向上的力，所以火箭向上运动，故D正确。
故选D。
6．B
解：A．分子的热运动是内部分子的无规则运动，只与温度有关，与水流速度无关，故A错误；
B．汽油机的压缩冲程中能量转化是机械能转化为内能，故B正确；
C．烧水是通过热传递的方式改变水的内能，故C错误；
D．火箭使用液态氢作燃料，是因为液态氢热值大，故D错误。
故选B。
7．D
解：A．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A不符合题意；
B．增加废气带走的热量，热机的能量利用率降低，即热机的效率降低，故B不符合题意；
C．使用热值更大的燃料，其能量利用率不一定高，不一定能提高热机的效率，故C不符合题意；
D．尽量减少热机部件的摩擦，减少克服摩擦消耗的内能，可以增大有用能量与燃料完全燃烧放出总能量的比值，可以提高热机的效率，故D符合题意。
故选D。
8．B
解：A．汽车发动机用水做冷却液，是因为水的比热容大，故A错误；
B．汽车的做功冲程中，燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故B正确；
C．现代汽车的发动机主要是汽油机或柴油机，效率能达到35%～45%，不可能达到80%，故C错误；
D．压缩冲程中，活塞对燃料做功，燃料的内能增加，温度升高，则分子运动速度变快。故D错误。
故选B。
9．A
解：由题意可知，开车以60km/h的平均速度行驶了120km，根据可知，这个过程需要的时间是
发动机的功率为，根据可知，该汽车发动机所做的有用功是
该汽车发动机所做的有用功是；已知用去汽油，汽油的密度为0.7×103kg/m3，那么用去汽油的质量是
汽油的热值是4.6×107J/kg，则这些汽油放出的热量是
这些汽油放出的热量是；则该汽车发动机的效率是
该汽车发动机的效率约是25.7%。
故选A。
10．B
解：A．汽油机完成一个工作循环，经过四个冲程，燃气对外做功一次，活塞往复两次，飞轮转动两周，飞轮在1 min内转动3000圈，则高温高压燃气推动活塞做功1500次，故A正确，不符合题意；
B．汽油的热值是指1kg的汽油完全燃烧释放的热量，故B错误，符合题意；
C．汽油机在以最大功率工作时1min内做的功
W=Pt=6×104W×60s=3.6×106J
故C正确，不符合题意；
D．热机在工作时，总要克服机器零件间的摩擦做功，还有热量的散失，导致热机的热效率总小于1（100%），故D正确，不符合题意。
故选B。
11．BD
解：A．火箭使用液态氢作燃料，是因为液态氢的热值较大，热量是过程量，不能说含有，故A错误；
B．汽油机的汽缸顶部有一个火花塞用于点火，故B正确；
C．热机效率与燃料的热值大小无关，故C错误；
D．汽油机是点燃式的，燃料在汽缸内靠电火花塞点燃；而柴油机是压燃式的，燃料依靠汽缸内空气压缩产生的热量引燃，也就是空气压缩会升高温度，当压缩空气的温度高于柴油的燃点时柴油就会燃烧，故D正确。
故选BD。
12．BC
解：A．由于水的比热容较大，汽车用水做发动机的冷却剂，故A错误；
B．发动机做功冲程，燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故B正确；
C．任何方法都不可能使汽油机的效率达到100%，故C正确；
D．排出的尾气对环境是有污染的，故D错误。
故选BC。
13．BD
解：A．热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，故A错误；
B．热机排出废气温度越高，排出热能越多，能量损耗越多，有用功就越少，所以效率越低，故B正确；
C．热值与燃料种类有关，与外界条件无关；而燃料的燃烧情况、能量的损失都会影响热机效率，故C错误；
D．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D正确。
故选BD。
14．BD
解：A．热机消耗的燃料量与效率没有必然关系，故A错误；
B．柴油机损耗的能量比汽油机损耗的能量少，所以柴油机的效率比汽油机的效率高，故B正确；
CD．根据可知，热机做的有用功占比越大，效率才越高，故C错误、D正确。
故选BD。
15．ACD
解：A．把燃料燃烧时释放的内能转化为机械能的装置被称为热机，故A正确；
B．一切物体在任何温度下都有内能，所以热机排放的尾气也有内能，故B错误；
C．当热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高；当热机消耗的燃料一定，做的有用功越多，效率就一定越高，故C正确；
D．热机做功越快，表示热机的功率越大，所以功率比较大的机器能量转化的过程比较快，故D正确。
故选ACD。
16．压缩259.2×106
解：[1]如图所示，进气门和排气门都关闭，活塞向上移动，是汽油器的压缩冲程。
[2]汽油机完成一个工作循环，经历四个冲程，飞轮转动两圈，燃气对外做功一次。飞轮转速是3000r/min即50r/s，所以汽油机每秒钟对外做功25次。
[3] 根据公式Q=qm，可知汽油完全燃烧放出的热量为
Q=q汽油m=4.6×107J/kg×0.2kg=9.2×106J
17．热值惯性
解：[1] 液氢做燃料是因为液氢的热值高，相同的质量的燃料，液氢完全燃烧能够释放更多能量。
[2]由于惯性，火箭会保持原来的运动状态，继续前进。
18．化学能做功1.84×108
解：[1]火花塞产生电火花，使燃料猛烈地燃烧，是燃料化学能转化为内能。
[2]火花塞点火，是做功冲程。
[3]机械能为
19．10
解：解：（1）[1]小轿车行驶的速度为
（2）[2]因为小轿车做匀速直线运动，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，牵引力为
小轿车行驶的路程为
牵引力所做的功
汽油完全燃烧放出的热量
汽油机的效率
20．甲丙<甲乙><偏小存在热量损失
解：（1）[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，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断两种比热容的大小关系，应选择甲丙两图进行实验。
[2]甲、丙所示实验中所用燃料种类与质量相同，相同时间内燃料燃烧释放的热量相等，烧杯中的液体吸收的热量相等， 又知甲、丙两实验烧杯中液体的初温相等，末温T甲>T丙，则t甲>t丙， 由可知ca（2）[3][4]为了比较热值大小，要用不同的燃料，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，应选择甲乙两图进行实验；由题意，甲、乙两实验烧杯中液体的初温相等，末温T甲>T乙，则t甲>t乙，由图甲、乙所示实验可知，两烧杯中的液体种类即比热容c、质量m都相等，由公式可知，Q甲>Q乙，燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收，则燃料释放的热量Q1>Q2，由于甲乙两实验所使用的燃料质量相同而种类不同，由Q=mq可知，q1>q2。
（3）[5]由题意知，在燃料燃烧完前，甲图中的液体a已处于沸腾状态，且燃料燃烧完时温度计读数为T甲>T乙>T丙，液体b没有沸腾，甲、丙所示实验所用燃料相同，则吸收相等的热量时，a液体升高的温度大于b液体升高的温度，a、b两液体质量相同，由公式可知，液体a的比热容小于液体b的比热容。
（4）[6][7]因为存在热散失，燃料燃烧放出的热量没有全部被水吸收，所以测得的热值会偏小。