14.2热机的效率同步练习2021_2022学年人教版九年级物理（含答案）

14.2《热机的效率》同步练习2021~2022学年人教版九年级物理
一、单选题
古语道：“人要实，火要虚”。此话的意思是说做人要脚踏实地，才能事业有成：可燃物要架空一些，才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是（　　）
A. 增大可燃物物的热值 B. 降低可燃物的着火点
C. 能使可燃物完全燃烧 D. 提高了可燃物的利用率
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
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%
关于热机的效率，下列说法正确的是（）
A. 一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
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. 热机的效率越高说明做功越快
D. 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
关于火箭的论述，下列说法中错误的是（）
A. 火箭的发动机是一种新型的热机，是人类征服宇宙空间的工具
B. 火箭可以飞出大气层，在太空中飞行
C. 火箭的飞行是让高温高压的燃气高速地向后喷出，而使它获得向前的动力
D. 火箭不需要空气助燃，也不需要带任何氧化剂助燃
二、填空题
如图所示，小明在燃烧皿中放入10g酒精，点燃后对质量为200g的水加热，充分燃烧后，水温升高30℃，已知水的比热容为4.2×103J/(kg?℃)，此过程中水吸收的热量为______J，水的内能______(增大/减小)，该实验计算得到的酒精热值明显偏小，其原因是______。
?
我国长征运载火箭选用液态氢做燃料，主要是因为液态氢的________高；火箭外表涂有一层特殊物质，可利用该物质在发生物态变化时要________热，从而避免高速运行的火箭温度过高。
2019年6月5日，我国首次用固体燃料运载火箭把“文昌物联一号”卫星成功送上太空。火箭发射时要选用热值______的固体燃料（选填“大”或“小”），燃料的质量减少，热值______（选填“变小”或“不变”）。
一个成年人参加一次长跑，身体消耗的能量为6.6×106J，这些能量相当于完全燃烧0.55kg的干木柴才能得到，则干木柴的热值为______J/kg，干木柴用掉一半后，剩余干木柴的热值将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）
天然气热水器将40 kg的水由22℃加热到42℃，水的内能增加了________J，水的内能增加是通过________方式实现的，若天然气燃烧放出的热量有84％被水吸收，需要消耗________kg的天然气。已知c水=4.2×103 J／(kg·℃)，q天然气=4×107 J／kg。
三、实验探究题
小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知。（注：燃料完全燃烧放热用Q放=mq计算，某燃料的热值用q表示；其质量用m表示）．自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系。他组装了如图甲所示的装置进行实验，记录结果见表：
燃料
加热前的水温/℃
燃料燃尽后水温/℃
煤油
25
44
菜籽油
25
34
（1）为了保证实验结论的可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制：煤油和菜籽油的______相同。
（2）分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是______。
（3）小明同学还想利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明还需要补充的实验仪器是______。利用此实验方法计算出的热值将比真实值______（填“偏大”或“偏小”）。
四、计算题
某汽车在一平直公路上匀速行驶一段路程后，消耗了1kg汽油，此过程中汽车牵引力做功1.15×107J．已知q汽油=4.6×107J/kg，求此过程中：
（1）汽油完全燃烧放出的热量；
（2）汽油机的效率。
可燃冰是一种新型能源,它是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质,主要成分是甲烷,其开采是世界难题,据中央电视台2017年5月18日报道,我国可燃冰已试采成功,技术处于世界领先,用燃气锅炉烧水时,把质量为500kg,初温为20℃的水加热到100℃,共燃烧了12m3天然气,已知水的比热容c水=4.2×103J/(kg?℃),天然气热值q=4.2×107J/m3,可燃冰的热值为同体积天然气的160倍,求：
(1)水吸收的热量；
(2)燃气锅炉烧水时的效率；
(3)若换用可燃冰,应使用多少m3可燃冰。
天然气灶烧水时，把质量为2kg、初温为25℃的水加热到100℃．求：
（1）水吸收的热量（已知c水=4.2×103J/（kg?℃））．
（2）燃气灶烧水时的热效率为60%，燃烧的天然气实际放出的热量．
“环境小组”的同学在研究性活动中对小明家新装燃气热水器（如图甲）耗能进行测试，按表中热水器铭牌事先在热水器水箱中注满水，将与计算机相连的红外线热传感器接入热水器水箱后，开始加热。计算机显示出热水器中水温度随时间变化的图象如图乙所示。[水的比热容为4.2×103J/（kg?℃），天然气的热值约为4×107J/m3]求：
（1）加热4min，水吸收的热量为多少？
（2）加热4min，消耗了多少m3的天然气？
…型JY燃气热水器
能耗等级
热效率
容量/L
适应水压MPa
适用：天然气、液化石油气
Ⅱ
75%
15
0.02-0.8
一辆汽车为50km长的新建大桥进行通车测试，如图所示。汽车总质量为1.5t，以100km/h的速度匀速通过大桥，受到的阻力是总重的0.08倍，全程消耗了4kg的汽油。g取10N/kg，求汽车通过大桥；
（1）所需的时间；
（2）牵引力所做的功；
（3）汽油机的效率。（q汽油=4.6×107J/kg）
福建新龙马汽车有限公司是一家大型的专用汽车生产基地。该厂某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5km，受到的平均阻力是3.0×103N，消耗燃油1.5kg（假设燃油完全燃烧）。若燃油的热值q=3.3×107J/kg，求：
（1）专用车牵引力所做的功；
（2）燃油放出的热量；
（3）该专用车的热机效率。
汽油发动机每一个工作循环活塞经历四个冲程，带动曲轴转动两圈。一台汽油机，活塞面积是50cm2，活塞行程是25cm，做功冲程燃气产生的平均压强为8×105Pa，若飞轮的转速是2000转/分钟，效率为30%，求：
（1）做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是多少？
（2）做功冲程中，平均压力做多少功？
（3）汽油机在1小时内要消耗多少千克的汽油？（汽油的热值为4.6×107J/kg）
百公里油耗指的是汽车在道路上行驶时每百公里平均燃料消耗量，是汽车耗油量的一个衡量指标。由于多数车辆在90公里/时接近经济车速，因此大多对外公布的理论油耗通常为90公里/小时的百公里匀速油耗。经出厂测试，某品牌汽车百公里理论油耗为8L，汽车发动机的输出功率为23kW（已知汽油的密度为0.75×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg）．试求：
（1）8L汽油完全燃烧放出的热量；
（2）测试时间内发动机所做的功；
（3）该品牌汽车发动机的热机效率。
我国自主研制的某新型战斗机，具备超音速巡航、电磁隐身、超视距攻击等优异性能，该飞机最大起飞质量为37t，最大飞行高度达20000m，最大航行速度达2.5倍声速（合3060km/h），最大载油量为10t，飞机航行时所受阻力的大小与速度的关系如表：
速度v（m/s）
100
200
300
400
500
阻力f/N
0.3×104
1.2×104
2.7×104
4.8×104
7.5×104
飞机使用的航空燃油的热值为5×107J/kg．求：
（1）飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是多少焦？
（2）当飞机以300m/s的速度巡航时，飞机发动机的输出功率是多少千瓦？
（3）若在飞机油箱中加满燃油，并且以500m/s的速度巡航时，飞机的最大航程约是2.6×103km，则飞机发动机的效率是多少？
参考答案
1.【答案】D
2.【答案】C
3.【答案】B
4.【答案】A
5.【答案】D
6.【答案】2.52×104? 增大? 酒精没有完全燃烧或酒精燃烧放出的热量没有完全被水吸收
7.【答案】热值? 吸
8.【答案】大? 不变
9.【答案】1.2×107；不变
10.【答案】3.36×106? ; 热传递;? 0.1
11.【答案】质量? 煤油? 天平? 偏小
12.【答案】解：
（1）汽油完全燃烧放出的热量为：
Q放=mq=1kg×4.6×107J/kg=4.6×107J；
（2）汽油机的效率为：
η=WQ放×100%=1.15×107J4.6×107J×100%=25%。
答：（1）汽油完全燃烧放出的热量为4.6×107J；
（2）汽油机的效率为25%。
13.【答案】解：（1）水吸收的热量：
Q吸=cm△t=4.2×103J/（kg?℃）×500kg×（100℃-20℃）=1.68×108J；
（2）天然气完全燃烧放出的热量：
Q放=Vq天然气=12m3×4.2×107J/m3=5.04×108J；
燃气锅炉烧水时的效率：
η=Q吸Q放×100%=1.68×108J5.04×108J×100%≈33.3%；
（3）可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，
则可燃冰的热值：q可燃冰=160q天然气=160×4.2×107J/m3=6.72×109J/m3，
若换用可燃冰燃烧放出相同的热量，应使用可燃冰的体积：
V可燃冰=Q放q可燃冰=5.04×108J6.72×109J/m3=0.075m3。
答：（1）水吸收的热量为1.68×108J；
（2）燃气锅炉烧水时的效率为33.3%；
（3）若换用可燃冰，应使用0.075m3可燃冰。
14.【答案】解：
（1）水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×2kg×（100℃-25℃）=6.3×105J；
（2）由η=Q吸Q放得天然气燃烧实际放出的热量：
Q放=Q吸η=6.3×105J60%=1.05×106J．
答：（1）水吸收的热量为6.3×105J；
（2）燃气灶烧水时的热效率为60%，燃烧的天然气实际放出的热量为1.05×106J．
15.【答案】解：（1）根据公式ρ=mV可知，
水的质量为：m=ρV=1×103kg/m3×15×10-3m3=15kg；
由图可知，加热4min，水从20℃升高到70℃，
则水吸收的热量：
Q吸=cm（t-t0）=4.2×103J/（kg?℃）×15kg×（70℃-20℃）=3.15×106J；
（2）由题知，Q放×75%=Q吸，
Q放=Q吸75%=3.15×106J75%=4.2×106J，
根据Q放=vq可知，
需要天然气的体积：
v=Q放q=4.2×106J4×107J/m3=0.105m3。
答：（1）水吸收的热量为3.15×106J；
（2）需要消耗0.105m3的天然气。
16.【答案】解：
（1）由v=st可得，所需的时间：
t=sv=50km100km/?=0.5h；
（2）汽车总质量m=1.5t=1.5×103kg，
汽车的总重力G=mg=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N，
汽车受到的阻力是总重的0.08倍，即f=0.08G=0.08×1.5×104N=1.2×103N，
因为匀速通过大桥，所以牵引力F=f=1.2×103N，
牵引力所做的功W=Fs=1.2×103N×5×104m=6×107J；
（3）汽油完全燃烧放出的热量Q=mq汽油=4kg×4.6×107J/kg=1.84×108J，
汽油机的效率η=WQ×100%=6×107J1.84×108J×100%≈32.6%。
答：（1）所需的时间为0.5h；
（2）牵引力所做的功为6×107J；
（3）汽油机的效率为32.6%。
17.【答案】解：
（1）因为专用车匀速行驶，在水平方向上受平衡力的作用，
所以F=f=3.0×103N。
牵引力所做的功：
W=Fs=3.0×103N×5×103m=1.5×107J；
（2）消耗燃油的质量：m=1.5kg，
燃油完全燃烧放出的热量：
Q放=mq=1.5kg×3.3×107J/kg=4.95×107J；
（3）该专用车的热机效率：
η=WQ放×100%=1.5×107J4.95×107J×100%≈30%。
答：（1）专用车牵引力所做的功为1.5×107J；
（2）燃油完全燃烧放出的热量为4.95×107J；
（3）该专用车的热机效率是30%。
18.【答案】解：（1）由p=FS可得，燃气对活塞的平均压力：
F=pS=8×105Pa×50×10-4m2=4000N；
（2）做功冲程中，平均压力做的功：
W=Fs=4000N×25×10-2m=1000J；
（3）因飞轮的转速是2000r/min，即飞轮1min转2000r，燃气对外做功1000次，
所以，1小时内汽油机对外做功60×1000=60000次，
汽油机在1小时内做的总功：
W总=60000×1000J=6×107J，
由η=WQ放可得，汽油完全燃烧放出的总能量：
Q放=W总η=6×107J30%=2×108J，
由Q放=mq得，完全燃烧汽油的质量：
m=Q放q=2×108J4.6×107J/kg≈4.35kg。
答：（1）做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是4000N；
（2）做功冲程中，平均压力做了1000J的功；
（3）汽油机在1小时内要消耗4.35kg的汽油。
19.【答案】解：（1）汽车百公里耗油的体积：V=8L=8×10-3m3，
由ρ=mV得，汽油的质量：m=ρV=0.75×103kg/m3×8×10-3m3=6kg，
汽油完全燃烧放出的能量：
Q=mq=6×4.6×107J/kg=2.76×108J；
（2）汽车的速度：v=90km/h=25m/s，
由P=Wt得，在一百公里内发动机做的功为：
W=Pt=P×sv=2.3×104W×1×105m25m/s=9.2×107J；
（3）发动机的效率
η=WQ×100%=9.2×107J2.76×108J×100%≈33%。
答：（1）8L汽油完全燃烧放出的热量是2.76×108J；
（2）测试时间内发动机所做的功9.2×107J；
（3）发动机的效率是33%。
20.【答案】解：
（1）燃油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq＝1×104kg×5×107J/kg＝5×1011J；
（2）由表中数据可知，飞机以300m/s的速度巡航时，所受阻力f＝2.7×104N，
牵引力F＝f＝2.7×104N，
则飞机发动机的输出功率为：P＝Fv＝2.7×104N×300m/s＝8.1×106W＝8100kW；
（3）由（1）可知Q放＝5×1011J，
根据表格查出500m/s时的阻力f′＝7.5×104N，
牵引力F′＝f′＝7.5×104N，
则有用功为：
W有＝F′s＝7.5×104N×2.6×106m＝1.95×1011J，
所以飞机发动机的效率：
η=W有用W总=1.95×1011J5×1011J×100%＝39%。
答：（1）飞机发动机完全燃烧10t燃油获得的能量是5×1011J；
（2）当飞机以300m/s的速度巡航时，飞机发动机的输出功率是8100kW；
（3）飞机发动机的效率是39%。