《14.2 热机的效率》同步培优精练（解析版）2021-2022学年物理人教版九年级全一册

《14.2 热机的效率》同步培优精练（解析版）2021-2022年物理人教版九年级全一册
一．选择题（共8小题）
1．对于燃料的热值，下列说法中，属于正确理解的是（　　）
A．热值是一个确定的值，跟燃料的质量及燃料燃烧放出的热量无关
B．燃料的热值跟燃料的质量成正比
C．燃料的热值跟燃料燃烧时放出的热量成正比
D．热值是一个确定的值，跟燃料的种类及燃料燃烧的充分程度有关
2．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
3．对于燃料的热值，下列说法中正确的是（　　）
A．燃料的热值跟燃料的质量成反比
B．燃料的热值跟燃料的质量成正比
C．燃料的热值与燃料的体积有关
D．燃料的热值跟燃料燃烧放出的热量无关
4．关于燃料的热值，下列说法中正确的是（　　）
A．热值在数值上等于1kg某种燃烧燃放出的热量
B．燃料燃烧时，质量越大，热值越大
C．燃料不完全燃烧时热值比完全燃烧时热值小
D．燃料的热值与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧状况无关
5．下列现象中，用物理知识解释正确的是（　　）
A．减少废气带走的热量可以提高内燃机的效率
B．吃冰棒感觉凉爽，是因为升华要吸热
C．物体的温度高，是因为它具有较多的热量
D．运载火箭的燃料采用液氢，是因为液氢的比热容大
6．关于热机的效率，下列说法正确的是（　　）
A．热机的有用功多，效率就一定高
B．热机的功率大，效率一定高
C．热机在单位时间里消耗的燃料少，热机的效率就一定高
D．热机的有用功占总功的比例大效率就高
7．柴油机的效率比汽油机的效率高，主要原因是（　　）
A．柴油的热值比汽油热值大
B．柴油机和汽油机的点火方式不同
C．汽油机的做功冲程用电火花点燃方式，浪费了一部分能量
D．做功冲程中柴油机汽缸内的燃气产生的压强和温度比汽油机里的高
8．以下是某同学对“研究物质的比热容”与“比较燃料的热值”两个实验进行的归纳与总结，其中不正确的是（　　）
A．如图所示，甲、乙的目的是研究物质的比热容，甲、丙的目的是比较燃料的热值
B．两个实验都要用到天平、温度计等测量器材
C．组装器材都需要自下而上，加热过程中都应该适当搅拌，使液体受热均匀
D．两个实验都要保证被加热液体质量和燃料质量相等
二．填空题（共4小题）
9．西气东输工程，输送的燃料是天然气，这是利用了天然气　 　较大的特性，而且使用天然气对环境的污染较小，天然气用掉一部分后，剩余天然气的热值　 　（“变大”、“变小”或“不变”）。
10．火箭升空火箭里面的燃料用液态氢是因为氢　 　的特性，如果用掉一半的氢，氢的热值将　 　。（选填“改变”或“不变”）。
11．1kg某种燃料　 　放出的热量，叫做这种燃料的热值.20kg无烟煤完全燃烧，将可以放出　 　J热量（无烟煤的燃烧值是3.4×107焦/千克）。
12．汽车发动机工作时把内能转化为　 　，当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率　 　（选填“升高”、“不变”、“降低”）。
三．计算题（共4小题）
13．如图所示重4100N的汽车在水平路面匀速运动，所受阻力为920N，汽车牵引力功率为9.2kW，其汽油发动机效率为20%（汽油热值是4.6×107J/kg）。
（1）求汽车发动机对汽车的牵引力多大？
（2）求汽车运动100s内牵引力做了多少功？汽车通过的距离多长？
（3）求汽车运动100s发动机消耗汽油质量是多少？
14．“运20”是我国自主研发的大型运输机，它的发动机是一种热机，通过航空煤油在气室中燃烧，从喷口向后高速喷出气体，使发动机获得向前的推力，若“运20”在高空中飞行时，在恒定的水平推力F作用下，以720km/h的速度沿水平方向匀速航行1h，需要燃烧航空煤油4800kg，已知飞机发动机提供的机械功率是3.2×107W，航空煤油的热值为q＝4.0×107J/kg。则在这1h内：
（1）航空煤油完全燃烧放出的热量是多少？
（2）该发动机的热机效率是多大？
15．工厂为了测试汽车发动机的效率，让汽车以72km/h的平均速度行驶了140km，用去汽油20升，查资料得：汽油的密度为0.7×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg，发动机的功率为23kW．求：
（1）汽车行驶的时间；
（2）消耗的汽油的质量；
（3）汽车发动机的效率。
16．某型号专用车在车型测试中，在一段平直的高速公路上匀速行驶5.6km，受到的平均阻力是3.0×103N，消耗燃油1.2kg，热值为q＝4×107J/kg，求：
（1）发动机做的有用功。
（2）汽车发动机的效率是多少？
参考答案
一．选择题（共8小题）
1．解：
燃料的热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类有关，与质量、体积、燃烧情况以及燃料燃烧放出的热量多少等无关，A正确，BCD错误。
故选：A。
2．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。
3．解：
燃料的热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量、体积、燃烧情况以及燃料燃烧放出的热量多少等无关，A、B、C不符合题意，D正确。
故选：D。
4．解：
热值在数值上等于1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关。故ABC错误，D正确。
故选：D。
5．解：
A、减少废气带走的热量可以提高内燃机的效率，故A正确；
B、吃冰棒感觉凉爽，是因为熔化吸热，而不是升华，故B错误；
C、物体的温度高可能是吸收了热量，但不能说是具有较多的热量，热量是热传递过程中能量改变的多少，故C错误；
D、运载火箭的燃料采用液氢，是因为液氢的热值大，密度小，而和它的比热容无关，故D错误。
故选：A。
6．解：
A、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A错；
B、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B错；
C、做的有用功相同，热机单位时间内耗费的燃料少，效率就一定越高；故C错；
D、热机所做有用功占总功的比例大热机的效率越高，故D正确。
故选：D。
7．解：柴油机的效率比汽油机的效率高说明柴油机损耗的能量比汽油机损耗的能量少。是因为柴油机在压缩冲程中，压缩的程度比汽油机大，燃烧更充分，燃气产生的压强更大，转化成的有用功更多。
故选：D。
8．解：A、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，应选择甲丙两图进行实验；
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，通过温度计的示数的变化得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲乙两图进行实验；故A错误；
B、两个实验都要用到天平测量液体和燃料的质量，用温度计测量液体的温度，故B正确；
C、组装器材都需要自下而上，让温度计的玻璃泡不能碰到容器底和容器壁，利用燃料的外焰加热；加热过程中都应该适当搅拌，使液体受热均匀，故C正确；
D、运用控制变量法，两个实验都要保证被加热液体质量合肥燃料质量相同，故D正确。
故选：A。
二．填空题（共4小题）
9．解：
（1）天然气与其它燃料相比较，天然气的热值大，燃烧时产生废气污染小，所以选择使用天然气；
（2）热值是燃料的一种特性，与质量的大小无关。当天然气用掉一部分后，剩余天然气的热值不变。
故答案为：热值；不变。
10．解：
（1）运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的液态氢和其它燃料相比，液态氢可以释放出更多的热量；并且所需的液态氢的体积小，便于储存和运输；
（2）热值是燃料的特性，其大小与燃料的质量无关，用掉一半的氢，氢的热值将保持不变。
故答案为：热值大；不变。
11．解：
（1）1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值；
（2）20kg无烟煤完全燃烧释放的热量：
Q放＝mq＝20kg×3.4×107J/kg＝6.8×108J。
故答案为：完全燃烧；6.8×108。
12．解：汽车发动机工作时将内能转化为机械能；
冒“黑烟”说明燃烧不充分，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的比值就小，所以效率降低；
故答案为：机械能；降低。
三．计算题（共4小题）
13．解：
（1）汽车在水平路面匀速运动，求出受到平衡力作用，根据二力平衡的条件可知，发动机对汽车的牵引力为F＝f＝920N；
（2）根据P＝可知汽车牵引力做的功为：
W＝Pt＝9200W×100s＝9.2×105J；
根据W＝Fs可知汽车通过的距离为：
s＝＝＝1000m；
（3）汽油机需要的热量为：
Q＝＝＝4.6×106J，
根据Q＝mq可知消耗汽油的质量：
m＝＝＝0.1kg。
答：
（1）发动机对汽车的牵引力为920N；
（2）牵引力做的功为9.2×105J；汽车通过的距离为1000m；
（3）消耗汽油的质量为0.1kg。
14．解：
（1）航空煤油完全燃烧放出的热量为：
Q放＝qm＝4×107J/kg×4800kg＝1.92×1011J。
（2）该飞机沿水平方向匀速航行1h，则发动机做的功为：
W＝Pt＝3.2×107 W×3600s＝1.152×1011J，
发动机的热效率为：
η＝×100%＝×100%＝60%。
答：（1）航空煤油完全燃烧放出的热量是1.92×1011J；
（2）该飞机发动机的热机效率是60%。
15．解：
（1）汽车行驶的速度：v＝72km/h＝20m/s，
由v＝可得，汽车行驶时间：
t＝＝＝7000s。
（2）由ρ＝可得，汽油的质量：
m＝ρV＝0.7×103kg/m3×20×10﹣3 m3＝14kg。
（3）由P＝可得，发动机对汽车做的功：
W＝Pt＝23×103W×7000s＝1.61×108J，
汽油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq＝14kg×4.6×107J/kg＝6.44×108J
则汽车发动机的效率：
η＝×100%＝×100%＝25%。
答：（1）汽车行驶的时间为7000s；
（2）消耗的汽油的质量为14kg；
（3）汽车发动机的效率为25%。
16．解：
（1）因为专用车匀速行驶，
所以牵引力与阻力是一对平衡力，大小相等，即F＝f＝3.0×103N，
则牵引力所做的功：
W＝Fs＝3.0×103N×5.6×103m＝1.68×107J；
（2）燃油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq＝1.2kg×4×107J/kg＝4.8×107J；
该专用车的热机效率：
η＝×100%＝×100%＝35%。
答：（1）发动机做的有用功是1.68×107J。
（2）汽车发动机的效率是35%。