14.2热机的效率 练习 2021-2022学年人教版初中物理九年级全一册（含答案）

2021人教版九年级物理14.2热机的效率考点
考点一．热值概念判断
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．关于燃料的热值，下列说法中正确的是（　　）
A．容易燃烧的燃料，热值一定大
B．煤的热值大于干木柴的热值，煤燃烧放出的热量一定比木柴燃烧放出的热量多
C．为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料
D．燃料的热值与燃料是否完全燃烧无关
3．关于燃料的热值，下列说法正确的是（　　）
A．容易燃烧的燃料，热值一定大
B．燃料的热值与燃料是否完全燃烧无关
C．煤的热值大于干木材的热值，煤燃烧放出的热量一定比干木材放出的热量多
D．为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料
4．请你认真观察表格，判断下列说法正确的是（　　）
燃料 热值
无烟煤 约3.4×107J/kg
酒精 3.0×107J/kg
氢 1.4×108J/kg
A．氢的热值比酒精小
B．用酒精灯烧水时，热损失很大，但酒精的热值不变
C．用1kg的无烟煤烧水，水可以吸收3.4×107J的热量
D．0.5kg的酒精热值为1.5×107J/kg
5．关于燃料的热值，以下说法正确的是（　　）
A．燃料的热值与燃料的燃烧情况有关
B．1g汽油和2kg汽油，它们的热值是一样的
C．煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量一定比干木柴的多
D．容易燃烧的燃料，热值一定大
考点二．热值计算
6．可燃冰是一种固态晶体燃料。若某次开采出来的可燃冰热值为1.008×1010J/m3，则0.01m3的这种可燃冰完全燃烧后会放出 　 　J的热量，这些热量全部被水吸收后，可以将 　 　kg的水从20℃加热到60℃。可燃冰燃烧时随着质量的不断减小，热值将 　 　（变大/变小/不变）。
7．哈尔滨市正在进行的老旧小区改造措施惠及万民，其中为房屋外墙安装保温层、更换门窗等措施可减少散热，提高室温，实现“节能减排”，因此某居民楼一冬天可节约燃煤2.8×104kg，这些煤完全燃烧可放出的热量为 　 　J，这些热量可使太阳岛人工湖中1.0×108kg的水温度升高 　 　℃。[水的比热容为4.2×103J/（kg?℃），煤的热值为3.0×107J/kg]
8．2020年5月5日，我国长征五号B运载火箭成功发射。火箭使用的燃料是液态氢，这是利用液态氢 　 　的特点，装载2000kg的液态氢完全燃烧放出的热量是 　 　J（q氢＝1.4×108J/kg）。火箭高速运动过程中，与空气摩擦温度急剧升高，这是通过 　 　的方式改变火箭内能。
9．如图所示试管里的水蒸气推动橡皮塞冲出管口，此过程相当于四冲程汽油机的 　 　冲程，燃烧0.2kg酒精可放出 　 　J的热量。（酒精热值为3.0×107J/kg）
10．汽车加油站严禁烟火，是为了预防汽油 　 　（填物态变化）被点燃而引发爆炸；完全燃烧100g汽油可以放出 　 　J的热量（汽油的热值为4.6×107J/kg）。
考点三．热机的效率计算
11．某品牌汽车空载静止时对水平地面的压强为3×105Pa，轮胎与地面总接触面积为400cm2。当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶时，功率为50kW。求：
（1）汽车的重力是多少？
（2）当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶时，所受到的阻力是多少？
（3）当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶100km时，燃浇10kg汽油，则发动机的效率是多少？（汽油热值q＝4.6×107J/kg）（结果保留到0.1%）
12．安琪同学看到一些小汽车的尾部都标有“0.8”、“1.6”、“1.8”或“2.0”等字样，他上网查询得知这是汽车发动机“排气量”的数值。所谓排气量就是发动机气缸的工作容积，是指所有气缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和。一般情况下发动机的“排气量”越大，功率越大。汽车发动机每一个工作循环要经历四个冲程，带动曲轴转动2周。现有一辆小轿车发动机排气量为1.8L，最大功率为90kW，当该发动机以最大功率工作时，曲轴的转速为5200r/min。汽油机工作时的最佳空燃比（即空气和燃油的质量比）为14：1，压缩比是10（即气缸总容积与燃烧室容积的比值），若发动机在最大功率时汽油和空气的混合密度为1.35kg/m3，汽油的热值为4.6×107J/kg、密度为0.7×103kg/m3、阻力满足f＝kv2（k＝0.5N?s2/m2）请计算：
（1）当汽车以36km/h匀速行驶时，汽车受到的阻力为多大？
（2）这台发动机在最大功率时的热机效率。
（3）发动机在最大功率时，汽车的最高时速为200km/h，计算在此情况下汽车每百公里油耗为多少升。
13．改革开放以来，我国人民的生活水平不断提高，汽车已成为多数人的代步工具。某品牌国产汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶100km，消耗了汽油6L，汽车发动机功率为12kW，已知：汽油的热值为q＝4.6×107J/kg，汽油的密度为ρ＝0.7×103kg/m3。求该汽车匀速行驶100km过程中：
（1）消耗汽油的质量；
（2）发动机所做的功；
（3）发动机的效率（百分号前保留整数）。
14．某轿车的质量为2300kg，轿车用了500s匀速通过了一个平直且长为10000m的隧道，轿车行驶时所受阻力为车重的0.02倍（g取10N/kg），忽略轿车的长度，求
（1）轿车通过隧道的速度大小：
（2）通过隧道时，轿车的牵引力；
（3）通过整个隧道，轿车的牵引力所做的功；
（4）根据轿车仪表盘的油耗显示，推算出通过这个隧道消耗了0.5kg的汽油，则这段时间里轿车的发动机的效率是多少？（汽油热值q＝4.6×107J/kg）
15．某汽车在水平地面上以25m/s的速度匀速行驶，行驶600s汽车发动机产生的牵引力所做的功为3×107J，消耗汽油1kg（假设汽油在发动机气缸内完全燃烧，汽油热值取q＝5×107J/kg，g＝10N/kg）。针对这一过程，求：
（1）汽车行驶的路程；
（2）汽车受到的阻力；
（3）汽车发动机的效率。
2021人教版九年级物理14.2热机的效率考点
参考答案
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
【解答】解：
AB、燃料的热值只与燃料的种类有关，与放出热量的多少、燃料的质量和燃料的燃烧程度无关，故A、B错误；
CD、相同质量的不同燃料完全燃烧时，放出热量越大的燃料，其热值越大，故C错误，D正确。
故选：D。
2．关于燃料的热值，下列说法中正确的是（　　）
A．容易燃烧的燃料，热值一定大
B．煤的热值大于干木柴的热值，煤燃烧放出的热量一定比木柴燃烧放出的热量多
C．为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料
D．燃料的热值与燃料是否完全燃烧无关
【解答】解：
AD、热值是燃料的一种特性，热值的大小与燃料是否容易燃烧、燃烧情况、燃料放出的热量等无关，故A错误，D正确；
C、提高锅炉的效率方法有提高燃料的利用率、尽可能使燃料完全燃烧、改进设备等，效率与热值无关。故C错误；
B、燃料放出热量的多少与热值和燃料的质量有关，只根据热值无法判定放出热量的多少，故B错误；
故选：D。
3．关于燃料的热值，下列说法正确的是（　　）
A．容易燃烧的燃料，热值一定大
B．燃料的热值与燃料是否完全燃烧无关
C．煤的热值大于干木材的热值，煤燃烧放出的热量一定比干木材放出的热量多
D．为了提高锅炉的效率，一定要用热值高的燃料
【解答】解：
AB、热值是燃料的一种特性，热值的大小与燃料是否容易燃烧、燃烧情况、燃料放出的热量等均无关，故A错误，B正确；
C、燃料燃烧放出热量的多少与燃料的热值和质量有关，只根据热值无法判定放出热量的多少，故C错误；
D、提高锅炉的效率的方法有尽可能使燃料完全燃烧、减少热量损失等，热效率与热值无关，故D错误。
故选：B。
4．请你认真观察表格，判断下列说法正确的是（　　）
燃料 热值
无烟煤 约3.4×107J/kg
酒精 3.0×107J/kg
氢 1.4×108J/kg
A．氢的热值比酒精小
B．用酒精灯烧水时，热损失很大，但酒精的热值不变
C．用1kg的无烟煤烧水，水可以吸收3.4×107J的热量
D．0.5kg的酒精热值为1.5×107J/kg
【解答】解：A、由表格可知，氢的热值比酒精大，故A错误；
B、酒精灯烧水时，热损失很大，但酒精的热值与热损失无关，热值不变，故B正确；
C、1kg的无烟煤完全燃烧放出的热量，Q放＝mq＝1kg×3.4×107J/kg＝3.4×107J，无损失时水吸收的热量等于无烟煤放出的热量，实际情况是存在热损失，水不可能吸收3.4×107J的热量，故C错误；
D、热值是燃料本身的一种性质，只与燃料的种类有关，与质量大小无关，0.5kg的酒精热值为3.0×107J/kg，故D错误。
故选：B。
5．关于燃料的热值，以下说法正确的是（　　）
A．燃料的热值与燃料的燃烧情况有关
B．1g汽油和2kg汽油，它们的热值是一样的
C．煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量一定比干木柴的多
D．容易燃烧的燃料，热值一定大
【解答】解：
A、燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况无关，故A错误；
B、燃料的热值与质量无关，热值是燃料的一种特性，同种燃料，其热值是一样的，故B正确；
C、煤的热值比干木柴大，说明1kg的煤完全燃烧放出的热量比1kg干木柴完全燃烧放出的热量多，而题中两者质量不一定相等，且不一定完全燃烧，所以煤燃烧放出的热量不一定多，故C错误；
D、燃料的热值与燃料是否容易燃烧无关，故D错误。
故选：B。
6．可燃冰是一种固态晶体燃料。若某次开采出来的可燃冰热值为1.008×1010J/m3，则0.01m3的这种可燃冰完全燃烧后会放出 　1.008×108　J的热量，这些热量全部被水吸收后，可以将 　600　kg的水从20℃加热到60℃。可燃冰燃烧时随着质量的不断减小，热值将 　不变　（变大/变小/不变）。
【解答】解：（1）0.01m3的可燃冰完全燃烧释放的热量：Q放＝Vq＝0.01m3×1.008×1010J/m3＝1.008×108J，
由Q吸＝Q放可得，水吸收的热量：Q吸＝Q放＝1.008×108J，
由Q吸＝cm（t﹣t0）可得加热水的质量：m＝＝＝600kg；
（2）可燃冰燃烧时随着质量的不断减小，由于热值的大小与燃料的质量无关，所以热值将不变。
故答案为：1.008×108；600；不变。
7．哈尔滨市正在进行的老旧小区改造措施惠及万民，其中为房屋外墙安装保温层、更换门窗等措施可减少散热，提高室温，实现“节能减排”，因此某居民楼一冬天可节约燃煤2.8×104kg，这些煤完全燃烧可放出的热量为 　8.4×1011　J，这些热量可使太阳岛人工湖中1.0×108kg的水温度升高 　2　℃。[水的比热容为4.2×103J/（kg?℃），煤的热值为3.0×107J/kg]
【解答】解：这些煤完全燃烧可放出的热量为Q放＝q煤m煤＝3.0×107J/kg×2.8×104kg＝8.4×1011J；
根据题意可知水吸收的热量Q吸＝Q放＝8.4×1011J；
这些热量可使太阳岛人工湖中1.0×108kg的水温度升高△t＝＝＝2℃。
故答案为：8.4×1011；2。
8．2020年5月5日，我国长征五号B运载火箭成功发射。火箭使用的燃料是液态氢，这是利用液态氢 　热值大　的特点，装载2000kg的液态氢完全燃烧放出的热量是 　2.8×1011　J（q氢＝1.4×108J/kg）。火箭高速运动过程中，与空气摩擦温度急剧升高，这是通过 　做功　的方式改变火箭内能。
【解答】解：
火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料的热值大的特点；
2t液态氢完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq氢＝2×103kg×1.4×108J/kg＝2.8×1011J；
火箭高速运动过程中，与空气摩擦而温度急剧升高，这是以做功的方式改变火箭的内能。
故答案为：热值大；2.8×1011；做功。
9．如图所示试管里的水蒸气推动橡皮塞冲出管口，此过程相当于四冲程汽油机的 　做功　冲程，燃烧0.2kg酒精可放出 　6×106　J的热量。（酒精热值为3.0×107J/kg）
【解答】解：把试管里的水加热至沸腾后，水蒸气推动橡皮塞冲出管口，水蒸气的内能转化为塞子的机械能；内燃机的做功冲程中，高温高压的燃气推动活塞做功，能量转化关系是内能转化为机械能，所以二者的能量转化形式相同；
完全燃烧0.2kg的酒精，则能释放的热量：Q放＝mq＝0.2kg×3.0×107J/kg＝6×106J。
故答案为：做功；6×106。
10．汽车加油站严禁烟火，是为了预防汽油 　汽化　（填物态变化）被点燃而引发爆炸；完全燃烧100g汽油可以放出 　4.6×106　J的热量（汽油的热值为4.6×107J/kg）。
【解答】解：（1）汽油常温下容易汽化，气态的汽油遇火星便可被点燃，所以加油站提示“禁止吸烟”“请熄火”等。
（2）完全燃烧100g的汽油可以放出Q＝mq＝4.6×107J/kg×0.1kg＝4.6×106J。
故答案为：汽化；4.6×106。
11．某品牌汽车空载静止时对水平地面的压强为3×105Pa，轮胎与地面总接触面积为400cm2。当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶时，功率为50kW。求：
（1）汽车的重力是多少？
（2）当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶时，所受到的阻力是多少？
（3）当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶100km时，燃浇10kg汽油，则发动机的效率是多少？（汽油热值q＝4.6×107J/kg）（结果保留到0.1%）
【解答】解：（1）根据p＝可知汽车空载静止时对水平地面的压力F＝pS＝3×105Pa×400×10﹣4m2＝1.2×104N，
则汽车的重力G＝F＝1.2×104N；
（2）汽车的速度v＝120km/h＝m/s，
当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶时，处于平衡状态，所受阻力和牵引力大小相等，
根据P＝＝＝Fv可知汽车所受阻力f＝F牵＝＝＝1500N；
（3）当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶100km时，牵引力做功W＝F牵s＝1500N×100×103m＝1.5×108J，
10kg汽油完全燃烧放出的热量Q放＝qm＝4.6×107J/kg×10kg＝4.6×108J，
发动机的效率η＝＝×100%≈32.6%。
答：（1）汽车的重力是1.2×104N；
（2）所受到的阻力是1500N；
（3）发动机的效率是32.6%。
12．安琪同学看到一些小汽车的尾部都标有“0.8”、“1.6”、“1.8”或“2.0”等字样，他上网查询得知这是汽车发动机“排气量”的数值。所谓排气量就是发动机气缸的工作容积，是指所有气缸内活塞从下止点到达上止点所扫过的容积之和。一般情况下发动机的“排气量”越大，功率越大。汽车发动机每一个工作循环要经历四个冲程，带动曲轴转动2周。现有一辆小轿车发动机排气量为1.8L，最大功率为90kW，当该发动机以最大功率工作时，曲轴的转速为5200r/min。汽油机工作时的最佳空燃比（即空气和燃油的质量比）为14：1，压缩比是10（即气缸总容积与燃烧室容积的比值），若发动机在最大功率时汽油和空气的混合密度为1.35kg/m3，汽油的热值为4.6×107J/kg、密度为0.7×103kg/m3、阻力满足f＝kv2（k＝0.5N?s2/m2）请计算：
（1）当汽车以36km/h匀速行驶时，汽车受到的阻力为多大？
（2）这台发动机在最大功率时的热机效率。
（3）发动机在最大功率时，汽车的最高时速为200km/h，计算在此情况下汽车每百公里油耗为多少升。
【解答】解：（1）汽车速度v＝36km/h＝10m/s，汽车受到的阻力f＝kv2＝0.5N?s2/m2×（10m/s）2＝50N；
（2）这台发动机在最大功率时1min内发动机做的有用功：
W有＝90×103W×60s＝5.4×106J，
热机每个工作循环曲轴转两圈，在1min内转动5200r，吸入汽油和空气的混合气2600次，
汽油机工作时的最佳空燃比（即空气和燃油的质量比）14：1，
汽油占其中的，
1min内发动机消耗汽油的质量为：
m＝ρV＝1.35kg/m3×1.8×10﹣3m3×2600×≈0.42kg，
1min内汽油完全燃烧放出的热量：
W总＝0.42kg×4.6×107J/kg≈1.932×107J，
这台发动机在最大功率时的热机效率：
η＝×100%＝×100%≈28%；
（3）由v＝得，汽车以最高时速200km/h前进100km所用时间：
t＝＝＝0.5h＝30min，
汽车每行驶100km的耗油质量：m′＝0.42kg/min×30min＝12.6kg，
汽车每行驶100km的耗油体积：
V′＝＝＝1.8×10﹣2m3＝18L。
答：（1）当汽车以36km/h匀速行驶时，汽车受到的阻力为50N；
（2）这台发动机在最大功率时的热机效率为28%；
（3）发动机在最大功率时，汽车的最高时速为200km/h，计算在此情况下汽车每百公里油耗为18升。
13．改革开放以来，我国人民的生活水平不断提高，汽车已成为多数人的代步工具。某品牌国产汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶100km，消耗了汽油6L，汽车发动机功率为12kW，已知：汽油的热值为q＝4.6×107J/kg，汽油的密度为ρ＝0.7×103kg/m3。求该汽车匀速行驶100km过程中：
（1）消耗汽油的质量；
（2）发动机所做的功；
（3）发动机的效率（百分号前保留整数）。
【解答】解：（1）6L＝6×10﹣3m3，由密度公式ρ＝变形可得消耗汽油的质量m＝ρV＝0.7×103kg/m3×6×10﹣3m3＝4.2kg；
（2）由速度公式v＝变形可得汽车行驶100km用时为
t＝＝＝h＝×3600s＝5000s；
由功率公式W＝Pt可得发动机所做的功
W＝Pt＝12kW×5000s＝1.2×104W×5×103s＝6×107J；
（3）由放热公式Q＝qm可得汽油完全燃烧所放出的热量
Q＝qm＝4.6×107J/kg×4.2kg＝1.932×108J；
发动机的效率为
η＝×100%＝×100%≈31%；
答：（1）消耗汽油的质量为4.2kg；
（2）发动机所做的功为6×107J；
（3）发动机的效率为31%。
14．某轿车的质量为2300kg，轿车用了500s匀速通过了一个平直且长为10000m的隧道，轿车行驶时所受阻力为车重的0.02倍（g取10N/kg），忽略轿车的长度，求
（1）轿车通过隧道的速度大小：
（2）通过隧道时，轿车的牵引力；
（3）通过整个隧道，轿车的牵引力所做的功；
（4）根据轿车仪表盘的油耗显示，推算出通过这个隧道消耗了0.5kg的汽油，则这段时间里轿车的发动机的效率是多少？（汽油热值q＝4.6×107J/kg）
【解答】解（1）轿车通过隧道的速度为v＝＝＝20m/s；
（2）因为该轿车通过隧道时为做匀速直线运动，在水平方向上只受到牵引力和摩擦力，这两个力为平衡力，故F＝f＝2300kg×10N/kg×0.02＝460N；
（3）牵引力F＝460N，W＝Fs＝460×10000m＝4.6×106J；
（4）Q放＝mq＝0.5kg×4.6×107J/kg＝2.3×107J，
机械效率：η＝×100%＝××100%＝20%。
故答案为：
（1）轿车通过隧道的速度大小为20m/s；
（2）通过隧道时，轿车的牵引力F＝460N；；
（3）通过整个隧道，轿车的牵引力所做的功W＝4.6×106J；
（4）轿车的发动机的效率η＝20%。
15．某汽车在水平地面上以25m/s的速度匀速行驶，行驶600s汽车发动机产生的牵引力所做的功为3×107J，消耗汽油1kg（假设汽油在发动机气缸内完全燃烧，汽油热值取q＝5×107J/kg，g＝10N/kg）。针对这一过程，求：
（1）汽车行驶的路程；
（2）汽车受到的阻力；
（3）汽车发动机的效率。
【解答】解：（1）由v＝得，汽车行驶的路程为：s＝vt＝25m/s×600s＝1.5×104m；
（2）因为汽车匀速直线行驶，所以受到的阻力和牵引力是一对平衡力，汽车受到的阻力为：
f＝F＝＝＝2×103N；
（3）1kg汽油完全燃烧放出的热量为：
Q放＝mq＝1kg×5×107J/kg＝5×107J；
汽车发动机的效率为：
η＝×100%＝×100%＝60%。
答：（1）汽车行驶的路程为1.5×104m；
（2）汽车受到的阻力为2×103N；
（3）汽车发动机的效率为60%。