专题 热效率、热机效率专练 2021-2022年苏科版九年级 物理（word版含答案）

2021-2022年九年级（上）物理同步课时训练作业
专题 热效率、热机效率专练
题型1 热效率综合题
1．现代家庭装修中浴室大多用燃气热水器提供热水，小芳家安装了燃气热水器。已知水进入热水器前的温度是10℃，洗澡时热水器输出热水的温度设定为40℃；水的密度ρ水=1.0×103kg/m3，水的比热容c水=4.2×103J/（kg?℃），如果小芳洗一次澡用热水0.05m3。求：
(1)所用热水的质量为多少？
(2)水从热水器中吸收多少热量？
(3)若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收，需要消耗多少m3的天然气？（天然气的热值q=4×107J/m3，气体完全燃烧放出的热量的公式Q=qV，式中V表示燃烧气体的体积）
2．某物理兴趣小组的同学，用煤炉给8kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线false若在4min内完全燃烧了false的煤，水的比热容为false（false），煤的热值约为false
求：(1)经过4min时间加热，水所吸收的热量。
(2)在4min内煤完全燃烧放出的热量。
(3)煤炉烧水时的热效率。
3．小明学习了热学的有关知识后，知道水的比热容是4.2×103 J/(kg·℃)，他想估算一下自己家每天烧水做饭需要的热量．于是小明仔细记录了他家每天烧水、煮饭、炒菜需要的时间，并把它折算成烧水时间，相当于每天将30 kg 20 ℃的水烧开．
（1）小明家每天烧水做饭需要多少热量？
（2）如果普通煤的热值为3×107 J/kg，从理论上讲小明家每天烧水做饭需要多少千克普通煤？
（3）小明家实际平均每天需要烧4块蜂窝煤，按每块蜂窝煤含煤0.5 kg算，他家每天实际用煤2 kg，由此小明计算出他家煤炉的效率只有16.5％．你认为小明家煤炉效率低的原因是什么？
（4）从大的方面讲，家用煤炉除了热效率低、浪费能源的缺点外，另一个主要缺点是什么？
4．太阳能热水器是把太阳能转化为内能的设备之一，热水器每小时平均接收4.2×106J的太阳能，在5小时的有效照射时间内，将热水器中质量为100kg、初温为20℃的水温度升高40℃．求：
（1）热水器中的水吸收的热量Q；[水的比热容c=4.2×103J/（kg?℃）]
（2）热水器5小时内接收到的太阳能E；
（3）热水器的效率η；
（4）若改用煤气来加热这些水，需要完全燃烧多少千克煤气？（煤气的热值q=4.2×107J/kg，假设煤气燃烧放出的热量有80%被水吸收）
5．聊城首批30辆氢燃料新能源公交车投放使用，氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是21世纪最理想的能源。[c水＝4.2×103 J/（kg·℃）；q氢＝1.4×108 J/kg]求：
(1)质量为0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量；
(2)若这些热量的80%全部被质量为100 kg，温度为10 ℃的水吸收，则水升高的温度；
(3)某氢能源公交车以145kW的恒定功率做匀速行驶，如果0.3 kg的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等，则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间。
6．用酒精灯给烧杯中的水加热，烧杯中盛有20℃、质量为100g的水，在标准大气压下加热至沸腾，需完全燃烧3g酒精。[水的比热容为4.2×10?J/（kg? ℃），酒精的热值为3.0×107J/kg]
求：(1)水吸收的热量。
(2)此过程中酒精灯烧水的热效率。
7．某物理兴趣小组为了探究地球表面水吸收太阳能的本领，做了如下实验：用一个脸盆装6 kg的水，水的表面积为0.1 m2，经过太阳光垂直照射15 min，水温升高了5 ℃，水的比热容为false。问：
（1）实验时6 kg的水15 min内吸收了多少热量？
（2）平均每分钟1m2水面吸收的热量是多少？
（3）若用加热的方式使同质量的水升高相同的温度，至少需要燃烧多少液化气？（已知液化气完全燃烧放出的热量的42%被水吸收，液化气的热值是5.0×107 J/m3）
题型2 热机效率综合题
8．小轿车油箱内装有15kg汽油，司机驾车沿高速公路到某地旅游，路程为300km．轿车全程视作匀速直线运动，且受到的阻力为920N．已知汽油完全燃烧产生的内能有30%转化为机械能，汽油的热值为4.6×107J/kg．求：
（1）汽车到达目的地牵引力所做的功；
（2）通过计算说明汽车在行驶途中是否需要加油？
9．一辆汽车，发动机的功率是40kw，热机的效率为20%，它带有16kg的汽油，如果车速为72km/h,求：（汽油的热值是4.6×107 J／kg）
（1）汽油全部燃烧放出的能量为多少？
（2）发动机对车做的功为多少？
（3）汽车能行驶多远？
10．小雨家的汽车尾部上标有“2.0T”的字样，其中“T”就是“涡轮增压”，是利用高温、高压的废气去冲击“废气涡轮”高速旋转，来带动同轴的“进气涡轮”也高速旋转，从而增加进气量并增大进气气压，使汽油燃烧更充分，燃气压强更大，同时也减少了废气中的有害物质，达到提高发动机效率和减少废气污染的目的．这辆汽车的最低油耗可达false，已知汽油的热值为false [温馨提示：最低油耗是指燃烧最少的汽油获得最大有用功的能量；false表示1kW·h能量消耗0.2kg汽油；false]．求：
(1)0.2kg的汽油完全燃烧时放出的热量为多少？
(2)该汽车发动机的效率最高可达多少？（结果保留1%）
11．港珠澳大桥于2018年10月24日上午9时正式通车．港珠澳大桥全长false，其中珠海口岸至香港口岸约false，设计速度false，一辆家用轿车按设计时速从珠海口岸到香港口岸消耗汽油false，汽油热值false，轿车受到的阻力恒为false．求：
（1）家用轿车在这一行驶过程中消耗的汽油若完全燃烧能放出多少热量？
（2）这些汽油完全燃烧放出的热量如果都被水吸收，可使常温下的多少质量的水温度升高46℃？
（3）轿车在这一行驶过程中消耗汽油最终克服阻力做功的效率是多少？
12．2019年5月6日，聊城首批30辆氢燃料新能源公交车投放使用．氢燃料具有清洁无污染、效率高等优点，被认为是22世纪最理想的能源，[c氢＝4.2×107J/（kg?℃）；q氢＝1.4×108J/kg）求：
（1）质量为0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量；
（2）若这些热量全部被质量为200kg，温度为15℃的水吸收，则水升高的温度；
（3）某氢能源公交车以140kW的恒定功率做匀速行驶，如果0.3kg的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等，则这些热量能让该公交车匀速行驶多长时间．
13．芜湖奇瑞汽车有限公司是一家大型的汽车生产基地．该厂某型号汽车在车型测试中，在一段平直公路上匀速行驶了36 km，用时0.5小时，车的总质量为3×103 kg，受到的阻力为车重的0.1倍，其中g=10 N/kg．求：
（1）该汽车牵引力所做的功；
（2）已知这一过程消耗燃油1.5×10-2 m3，求热机在这一过程中消耗的总能量（假设燃油完全燃烧，燃油密度为0.8×103 kg/ m3，燃油热值q为4.5×107 J/kg）；
（3）该汽车发动机的效率；
（4）若该汽车在平直的公路上匀速行驶的路程为s，发动机牵引力为F，其发动机效率η，汽油的热值为q，请推导该汽车在这段路程内消耗汽油质量的表达式false．
14．一辆氢气动力试验汽车的质量为1.5×103kg，10min 内汽车在平直路面上匀速行驶了1.2×104m，消耗了0.15kg 的氢气。此过程汽车发动机产生的牵引力为1.0×103N．（氢气的热值取1.4×108J/kg，g 取10N/kg）求：
（1）牵引力做功的功率；
（2）汽车发动机的效率。
参考答案
1．(1)50kg；(2)6.3×106J；(3)0.225m3
【解析】(1)所用热水的质量为
false
(2)水从热水器中吸收热量为
false
(3)天然气完全燃烧释放热量为
false
需要消耗的天然气为
false
答：(1)所用热水的质量为50kg；(2)水从热水器中吸收热量为6.3×106J；(3)需要消耗多少0.225m3的天然气。
2．(1)false；(2)false；(3)false
【解析】解：(1)经过false时间加热，水所吸收的热量
false
(2)false煤完全燃烧产生的热量
false
(3)煤炉烧水时的热效率
false
答：(1)经过false时间加热，水所吸收的热量为false；
(2)煤完全燃烧产生的热量为false；
(3)煤炉烧水时的热效率为false。
3．（1）1.008×107 J；（2）0.336kg；（3）一方面煤不能完全燃烧，另一方面煤燃烧放出的热量不能被水完全吸收，大部分的热量散失掉了；（4）不安全，易煤气中毒、易引发火灾；大气污染严重，不卫生等.
【解析】（1）根据题意知道，每天需要的热量相当于将30 kg20 ℃的水烧开，所以吸收的热量是：Q吸=cm（t-t0 ）=4.2×103 J/（kg?℃）×30kg×（100℃-20℃）=1.008×107 J；
（2）若用普通煤，则煤释放的热量是：Q放=Q吸=1.008×107 J；
由Q放=mq知道，每天烧水做饭需要的煤的质量是：m′=Q放/q=1.008×107J/3×107J/kg=0.336kg；
（3）小明家煤炉效率低的原因是：一方面煤不能完全充分燃烧，另一方面煤燃烧放出的热量不能被水完全吸收，大部分的热量散失掉了
（4）从大的方面讲，家用煤炉除了热效率低、浪费能源的缺点外；另一个主要的缺点是不安全，易煤气中毒、易引发火灾；大气污染严重，不卫生等．
4．（1）1.68×107J；（2）2.1×107J；（3）80%；（4）0.4kg．
【解析】
(1)热水器中的水吸收的热量：Q＝cm(t?t0)＝4.2×103J/(kg?℃)×100kg×40℃＝1.68×107J，(2)热水器5小时内接收到的太阳能：E＝4.2×106J/h×5h＝2.1×107J；(3)热水器的效率：η＝false＝80%(4))∵煤气燃烧放出的热量80%被水吸收，∴煤气燃烧放出的热量：Q放＝false＝2.1×107J，∵Q＝mq∴完全燃烧煤气的质量：煤气燃烧放出的热量全部被水吸收,即Q放＝Q＝1.68×107J，由Q＝mq可知完全燃烧煤气的质量：
m′＝false ＝false＝0.4kg.
5．(1)4.2×107 J；(2)80℃；(3)289.66s
【解析】(1)质量为0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为
false
(2)若这些热量的80%全部被质量为100 kg，温度为 10 ℃的水吸收，吸收的热量为
false
根据false，得水升高的温度为
false
(3) 某氢能源公交车以145kW的恒定功率做匀速行驶，如果0.3 kg的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等为
false
这些热量能让该公交车匀速行驶的时间为
false
答：(1)质量为0.3 kg的氢燃料完全燃烧放出的热量为4.2×107 J；
(2)若这些热量的80%全部被质量为100 kg，温度为10 ℃的水吸收，则水升高的温度为80℃；
(3)某氢能源公交车以145kW的恒定功率做匀速行驶，如果0.3 kg的氢燃料完全燃烧获得热量的焦耳数和公交车所做的功相等，则这些热量能让该公交车匀速行驶289.66s。
6．(1)3.36×104J；(2)37.3%
【解析】(1)水的质量为100g，即0.1kg，水吸收的热量为
false
(2)完全燃烧3g酒精放出的热量为
false
此过程中酒精灯烧水的热效率
false
答：(1)水吸收的热量为false；(2)此过程中酒精灯烧水的热效率为37.3%。
7．（1）1.26×105J（2）8.4×104 J/（min·m2）（3）6.0×10－3 m3
【解析】(1)6 kg的水15 min内吸收的热量是：
false；
(2)平均每分钟1m2水面吸收的热量是：
false；
(3)由题意知：
false；
根据false得，需要液化气的体积：
false。
答：(1)实验时6 kg的水15 min内吸收了false热量；
(2)平均每分钟1m2水面吸收的热量是false；
(3)需要液化气的体积是false。
8．（1）2.76×108J（2）需要
【解析】答：(1)因汽车做匀速直线运动，所以小轿车受到的牵引力：
false
牵引力所做的功：
false
(2) 完全燃烧一箱油放出的热量：
false
由false得转化成的有用功：
false
由false得小轿车行驶的路程：
false
因为：
225km<300km
所以汽车在行驶途中需要加油．
9．(1) 7.36×108 J；(2) 1.472×108J；(3) 73.6km
【解析】(1)由Q放 =mq知道，汽油完全燃烧放出的热量是：
Q放 =mq=4.6×107 J/kg×16kg=7.36×108 J；
(2)由false知道，发动机做的功是：
false ；
(3)由false知道，汽车行驶的时间是：
false，
又因为车速v=72km/h=20m/s，由false知道，汽车通过的距离是：
s=vt=20m/s×3680s=73.6km．
答：(1)汽油全部燃烧放出的能量为7.36×108 J；
(2)发动机对车做的功为1.472×108J；
(3)汽车能行驶73.6km．
10．（1）false．（2）false．
【解析】(1) 汽油完全燃烧时放出的热量
Q放=mq=0.2kg×4.6×107J/kg=9.2×106J
(2) 汽车发动机的效率：
false
11．（1）false；（2）false；（3）41.4%．
【解析】(1)2.1kg汽油完全燃烧能放出的热量为：
Q放=mq=2.1kg×4.6×107J/kg=9.66×107J；
(2)由题可知，Q吸=Q放=9.66×107J；根据Q吸=cmΔt可得水的质量：
m水=false=500kg
(3)汽车克服阻力做功：
W=fs=1000N×40×1000m=4×107J；
在这一行驶过程中消耗汽油最终克服阻力做功的效率：
η=false≈41.4%．
答：(1)家用轿车在这一行驶过程中消耗的汽油若完全燃烧能放出9.66×107J的热量．
(2)这些汽油完全燃烧放出的热量如果都被水吸收，可使常温下的500kg的水温度升高46℃．
(3)轿车在这一行驶过程中消耗汽油最终克服阻力做功的效率是41.4%．
12．（1）4.2×107J（2）50℃（3）300s
【解析】（1）0.3kg的氢燃料完全燃烧放出的热量：
false；
（2）水吸收的热量：false，
由false得水升高温度：
false
（3）公交车所做的功：false，
由false得公交车行驶时间：
false
13．（1）1.08×108 J （2）5.4×108 J （3）20% （4）因为false，false，效率为：false所以，false，综上可得，汽车消耗汽油质量的表达式为：false．
【解析】(1)汽车的重力为：
false，
因为车匀速行驶，所以车受到牵引力，即阻力：
false；
则牵引力做功：
false；
(2)由false得，消耗燃油的质量为：
false，
燃油完全燃烧放出的热量：
false；
(3)汽车的牵引力所做的功就是有用功，燃油完全燃烧放出的热量就是总功；则发动机的效率：
false；
(4)因为false，false，效率为：
false
所以，
false，
综上可得，汽车消耗汽油质量的表达式为：false．
答：(1)该汽车牵引力所做的功为1.08×108 J；
(2)热机在这一过程中消耗的总能量为5.4×108 J；
(3)该汽车发动机的效率为20%；
(4) 因为false，false，效率为：false所以，false，综上可得，汽车消耗汽油质量的表达式为：false．
14．（1）2×104W；（2）57.1%。
【解析】
(1)牵引力所做的功：W＝F牵s＝1.0×103N×1.2×104m＝1.2×107J；牵引力做功的功率：P＝Wt＝1.2×10710×60sJ＝2×104W；(2)氢气完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝0.15kg×1.4×108J/kg＝2.1×107J，
汽车发动机的效率：η＝WQ吸＝1.2×107J2.1×107J＝57.1%.