2.3热机效率习题精练- 2021-2022学年教科版物理九年级上册（含答案）

教科版九年级从第二章3热机效率习题精练
一、单选题
热机的广泛使用从根本上改变了我们的世界。现有甲、乙两台柴油机，在相同的时间内，它们所做的有用功之比是5:4，消耗柴油的质量之比是3:2，那么它们的效率之比是(????)
A. 15:8 B. 5:6 C. 6:5 D. 1:1
如图是内燃机的能量流向图，则热机效率等于(????)
A. E1E×100％ B. E1+E2+E3+E4E×100％
C. E1+E3+E4E×100％ D. E2E×100％
关于热机的效率，下列说法正确的是(????)
A. 热机消耗的燃料越多，效率就越高
B. 热机做的有用功越多，效率就一定越高
C. 热机的功率越大，做功就越快，但效率却不一定高
D. 在完全无摩擦的道路上，汽车发动机的效率可达到100%
一台柴油机，柴油完全燃烧放出的热量是8×107J，在工作过程中损失了4.8×107J的热量，则其效率是(??? )．
A. 30% B. 40% C. 42% D. 48%
某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9?km，用时5?min?45?s，消耗燃油1.5?kg，已知汽车的牵引力是2000?N，燃油的热值是4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧．通过计算可知，下列结果正确的是? (??? )
①汽车行驶速度是20?km/?；②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J；③汽车牵引力做功的功率是30?kW；④汽车发动机的效率是20%．
A. 只有①和② B. 只有②和③ C. 只有①和④ D. 只有②和④
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，下列说法正确的是(????)．
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. 精心保养可使发动机的效率达到100%
D. 排出的尾气对环境没有任何污染
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%
下列与四冲程汽油机有关的说法中正确的是(????)
A. 汽油机的效率较高，可达70%左右
B. 汽油机的压缩冲程利用高温气体推动活塞对外做功
C. 如图所示是吸气冲程
D. 汽油机能量损失最大之处是燃料燃烧不完全
二、填空题
“涡轮增压”是目前在各种汽油机和柴油机中采用的一项既节能又能提高热机功率的技术。它是利用热机排出的废气带动涡轮旋转，将新鲜空气先压缩后再送入热机的进气口。这样做的好处是??????????(填“增加”或“减少”)排出废气所带走的能量，从而??????????(填“提高”或“降低”)热机的效率。
如图所示，在空气压缩引火仪的玻璃筒底部放一小团硝化棉，用力将活塞迅速下压，筒内空气温度升高，硝化棉燃烧，该过程能量转化与汽油机??????????冲程的能量转化相同．一单缸四冲程汽油机，飞轮转速为600?r/min，则1?s对外做功??????????次．若其效率为25%，消耗100?g汽油可对外做功??????????J.(q汽油=4.6×107J/kg)
随着经济的发展，汽车已进入了普通百姓的家庭．在挑选汽车时，发动机(汽油机)效率的高低是区分汽车优劣的重要指标之一．有经验的司机可以通过闻尾气的气味做出初步的判断．输出功率相同时，汽油味越淡，汽车发动机效率越??????????，原因是??????????．
一台四冲程柴油机，活塞向上运动且没有能量转化的是______ 冲程。如果飞轮转速为3600r/min，则该柴油机活塞1s对外做功______ 次。若其效率为40%，完全燃烧5L的柴油转化成的机械能是______ J。(q柴油=3.3×107J/L)
三、实验探究题
小明家买了一辆以汽油为燃料的小汽车，如图所示。经查阅资料，小明了解到以下信息：“该车若以80km/?的速度匀速行驶时，发动机的牵引力为1000N，百公里油耗：10L/100km”。(百公里油耗是指汽车行驶100km，需要消耗10L汽油。)
已知：汽油密度ρ=0.7×103kg/m3，汽油热值q=4.6×107J/kg。请你运用所学过的知识解答下列问题：
(1)完全燃烧10L汽油所放出的热量是多少J？
(2)该车以80km/?的速度匀速行驶时，它的发动机效率是多少？(结果保留整数位)
为了保障学生安全，我县城区运行着一批大鼻子校车，大鼻子校车满载时总重为2×105N，最大功率是80kW，若以最大功率匀速行驶时受到阻力是车总重的0.02倍，百公里耗油量是25L，已知柴油热值为4×107J/L。求：
(1)完全燃烧25L柴油放出的热量；
(2)校车消耗25L柴油做的机械功；
(3)校车以最大功率匀速行驶时的效率。
近年来，汽车逐步走进了普通百姓的家庭。
(1)汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程，一个气缸正常工作四个冲程的顺序是______(对图甲A、B、C、D重新排序)；
(2)一台单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为1800r/min，该汽油机每分钟做功______次，D图所示的汽油机冲程是通过______的方式改变燃气内能的。除此之外通过______也可改变物体内能；
(3)图乙所示为内燃机的能流图，内燃机的效率可表示为η=______；
(4)现在很多地方正在使用乙醇汽油。乙醇汽油是一种由乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的替代能源，其中普通汽油体积占90%，乙醇(即酒精)体积占10%.使用乙醇汽油的好处是______？(写出一条即可)
答案和解析
1.【答案】B
【解析】它们的效率之比η甲η乙=W甲Q甲W乙Q乙=W甲m甲qW乙m乙q=W甲m乙W乙m甲=5×24×3=56，故选B。
2.【答案】D
【解析】热机效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，用公式表示为E2E×100％。
3.【答案】C
【解析】热机效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，当热机做的有用功一定时，消耗的燃料越少，效率一定越高；当热机消耗的燃料一定时，做的有用功越多，效率就一定越高，故选项A、B错误。热机做功越快，表示热机的功率越大，与效率无关，故选项C正确。在完全无摩擦的道路上，汽车发动机的效率可以提高，但不可能达到100%，故D错误。
4.【答案】B
【解析】热机的效率是指用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之间的比值．有效利用的能量是8×107?J?4.8×107?J=3.2×107?J，热机的效率为η=3.2×107?J8×107?J×100％=40％．
5.【答案】D
【解析】?解：v=st=6.9km3453600h=72km/h；Q放=mq=1.5?kg×4.6×107?J/kg=6.9×107?J；W=Fs=2×103?N×6.9×103?m=1.38×107?J，P=Wt=1.38×107J345s=40000W=40kW；η=WQ放×100％=1.38×107J6.9×107J×100％=20％．
6.【答案】B
【解析】因为水的比热容大，用水做发动机的冷却剂，而不是用甘油做发动机的冷却剂，A错误；
发动机做功冲程将内能转化为机械能，B正确；
精心保养也不可能使发动机的效率达到100%，C错误；
发动机排出的尾气含有有害气体、灰尘等，对环境会造成污染，D错误．
7.【答案】B
解析】本题考查热机的效率．热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比．燃料燃烧的内能减去机械自身消耗能量和废气带走能量的百分比，即为获得有用机械能的百分比，也就是该内燃机的热机效率．所以，由内燃机的能量流向图可得，内燃机的热机效率：η=1?25%?40%=35%．
8.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查了对热机效率、内燃机的四个冲程的理解，是一道综合题目。
(1)内燃机的效率不高，低于50%；
(2)热机做功冲程的时候火花塞点火，活塞向下运动并带动曲轴运动，此时对外做功，内能转化为机械能；
(3)汽油机在吸气冲程中，进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动；
(4)在热机的能量损失中，废气带走了大部分的热量。
【解答】
A、目前内燃机的效率较低，不会达到70%，故A错误；
B、热机做功冲程中燃料燃烧，产生的高温高压气体推动活塞运动带动曲轴运动，对外做功，将内能转化为机械能，故B错误；
C、汽油机在吸气冲程中，进气门打开、排气门关闭，活塞向下运动，故C正确；
D、在热机的能量损失中，废气带走的能量最多，故D错误。
故选C。??
9.【答案】减少
提高
10.【答案】压缩
5?
1.15×106?
11.【答案】高
燃料(或汽油)燃烧充分，效率高
12.【答案】排气? 30? 6.6×107
【解析】解：(1)四冲程柴油机，活塞向上运动且没有能量转化的是排气冲程；
(2)已知飞轮转速为3600r/min=60r/s，即1s内飞轮转60圈，
因四冲程柴油机一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次，
所以，该柴油机活塞1s对外做功30次；
(3)柴油燃烧放出的热量Q放=Vq=5L×3.3×107J/L=1.65×108J，
由η=WQ放×100%可得，转化的机械能W=Q放η=1.65×108J×40%=6.6×107J。
故答案为：排气；30；6.6×107。
(1)①吸气冲程：进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动；
②压缩冲程：进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，压缩缸内气体，内能增大，温度升高，机械能转化为内能；
③做功冲程：进气门和排气门都关闭，高温高压的燃气推动活塞向下运动，对活塞做功，是燃气的内能转化为活塞的机械能；
④排气冲程：进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，排出废气。
(2)四冲程柴油机一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次；
(3)知道柴油的体积和热值，根据Q放=Vq求出柴油完全燃烧释放的热量，根据η=WQ放×100%求出转化的机械能。
13.【答案】解：(1)汽油的体积：
V=10L=0.01m3，
10L汽油质量：
m=ρV=0.7×103kg/m3×0.01=7kg，
完全燃烧10L汽油所放出的热量：
Q放=mq=7kg×4.6×107J/kg=3.22×108J，
(2)汽车行驶100km，牵引力做功：
W=Fs=1000N×100×103m=1×108J，
发动机的效率：
η=WQ放×100%=1×108J3.22×108J×100%≈31%。
答：(1)完全燃烧10L汽油所放出的热量是3.22×108J；
(2)它的发动机效率是31%。
14.【答案】解：
(1)由Q=Vq得，完全燃烧25L柴油放出热量：
Q=Vq=25L×4×107J/L=1×109J；
(2)由题意知，f=0.02G=0.02×2×105N=4000N，
因校车是匀速运动的，根据二力平衡可知，
牵引力：F=f=4000N，
则车消耗25L柴油做的机械功：
W=Fs=4000N×100×103m=4×108J；
(3)校车以最大功率匀速行驶时的效率：
η=WQ=4×108J1×109J×100%=40%。
答：
(1)完全燃烧25L柴油放出热量1×109J；
(2)校车消耗25L柴油做的机械功为4×108J；
(3)校车以最大功率匀速行驶时的效率为40%。
15.【答案】(1)BADC；(2)900；做功；热传递；(3)??E2E×100%? ；污染小
(1)A中的两个气阀都关闭，活塞向上运动，所以为压缩冲程，是第二个冲程；
B中的进气阀打开，活塞向下运动，所以为吸气冲程，是第一个冲程；
C中的排气阀打开，活塞向上运动，所以为排气冲程，是第四个冲程；
D中的两个气阀都关闭，火花塞点火，活塞下运动，所以为做功冲程，是第三个冲程；
故先后顺序为：BADC。
(2)若飞轮转速是1800r/min，表示每分钟飞轮转动1800圈，900个工作循环，对外做功900次，则1min做功900次，此过程中燃气对外做功，则其内能减小即通过做功的方法改变物体的内能，除此之外通过热传递也可改变物体内能。
(3)由能流图可知：燃料完全燃烧放出的热量为E，有用机械能即有用功为E2，所以内燃机的效率可表示为η=WQ×100%=E2E×100%。
(4)使用乙醇汽油的好处是：污染小。
故答案为：(1)BADC；(2)900；做功；热传递；(3)??E2E×100%? ；污染小