14.2 热机的效率 尖子生同步培优小练 2021-2022学年人教版物理九年级全一册（含答案）

2021-2022年九年级（上）物理尖子生同步培优小练（人教版）
14.2 热机的效率
一、单选题（本大题共14小题，每小题只有一个选项符合题意）
1．关于燃烧的热值与比容热,以下说法正确的
A．燃烧的热值与燃料的种类有关系,与燃烧的质量和燃烧状况无关
B．燃烧1千克某种燃料放出的热量就是这种燃料的热值
C．比热容的公式为false ,所以Q与c成正比
D．一桶水的比热容比一杯水的比热容大
2．某柴油机的效率是40%，表示此柴油机工作时，柴油完全燃烧所放出的内能中（　　）
A．有的内能被废气带走
B．有的内能因散热损失掉
C．有的内能因机械摩擦损失掉
D．有的内能转化成有用机械能
3．由于利欲熏心，少数不法煤商将煤矸石破碎后掺在优质煤中高价销售，客户为了不上当，最恰当的方法是检测下列物理量的中（　　）
A．热值 B．质量 C．比热容 D．温度
4．如图所示为某内燃机的能流图，则该内燃机的效率可表示为．
A．false B．false
C．false D．false
5．关于热机的效率，下列说法中正确的是
A．做的有用功越多，效率一定越高
B．消耗的燃料越少，效率一定越高
C．做功越快，效率一定高
D．做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高
6．关于燃料的热值，下列说法中正确的是（　　）
A．燃料的热值与燃料是否完全燃烧有关
B．容易燃烧的燃料热值一定更大
C．1.5kg煤油用掉0.5kg后热值不变
D．煤的热值比干木柴的大，煤燃烧放出的热量比干木柴燃烧放出的热量多
7．用铝壶在天然气灶上烧水的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．天然气燃烧越充分，热值越大
B．该过程是通过做功的方式改变水的内能
C．水的温度越高，水分子运动越剧烈
D．铝的比热容比水小，铝吸热能力比水强
8．甲柴油机的效率比乙柴油机的效率低，这表明( )
A．甲的功率比乙小
B．甲做的功比乙少
C．甲消耗的柴油多
D．甲柴油机将内能转化成机械能的百分比小
9．汽油机工作时的热损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%．机械摩擦损耗10%，则完全燃烧2g汽油（热值为4.6×107J/kg）获得的机械能是
A．2.76×104J B．3.22×104J C．0.92×104J D．2.3×104 J
10．某热机的效率是40%，表示它每做100 J的有用功
A．需要2.5 s的时间
B．消耗的燃料完全燃烧放出的能量是400 J
C．消耗的燃料完全燃烧放出的能量是250 J
D．将消耗60 J的无用功
11．下列关于热机，说法正确的是（ ）
A．在设计上不断改进，以减少能量的损失，可能使热机的效率达到100%
B．使用的燃料热值越高，热机的效率越高
C．甲热机比乙热机的效率低，含义是甲热机消耗的燃料比乙多
D．热机工作过程是将燃料燃烧获得的内能转化为机械能的过程
12．某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为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72km/h
②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.8×107J
③汽车发动机的效率是20%
④汽车牵引力做功的功率是30kW
A．只有①和② B．只有①和③ C．只有②和③ D．只有②和④
13．关于热机效率，下列说法正确的是（　　）
A．热机效率越高，热机消耗燃料越少
B．热机效率越高，热机做的有用功越大
C．热机效率越高，消耗相同的燃料，获得的有用功就越多
D．热机效率越高，获得相同的有用功，消耗燃料就越多
14．关于热机的效率，下列说法正确的是（　　）
A．在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多
B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高
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
二、填空题（本大题共4小题）
15．利用先进工艺和科学方法，可以使垃圾变废为宝．若从1吨垃圾中能提炼出140kg燃料油，燃料油的热值为4.5×107J/kg，则这些燃料油完全燃烧时释放出的热量为_____J，这些热量可以使_____kg的水温度升高50℃．[水的比热容为4.2×103J/（kg?℃）]
16．汽车在平直公路上匀速行驶9.2km，消耗燃油1kg，已知汽车的牵引力是2000N，则汽车发动机的效率是_____．（燃油热值取4.6×107J/kg）
17．如图所示是四冲程汽油机工作状态示意图，由图可以看出，此时它正处在冲程_____（填名称）此过程的能量转化是________；某效率为25%的汽油机在一个工作循环中消耗了4kg汽油，该汽油机对外做的机械功为________J。（汽油热值为4.6×107J/kg）。
18．烧烤的主要原料是木炭，100g的木炭完全燃烧可以放出3.4×106J的热量，则木炭的热值为_______J/kg；烧烤时，烤肉的内能增加是通过_______的方式实现的．木炭用掉一半时，剩余木炭的热值将_______（选填“变大”、“变小”或“不变”）．
三、解答题（本大题共4小题，解答过程必修有必要的文字说明，公式和解题过程）
19．新能源电气混合公交车已经在我市“登陆”．公交车满载时总质量为8t，输出功率为72kW．（g取10N/kg，天然气的热值q=4×107J/m3）
（1）公交车在10min内行驶了9km求行驶的平均速度．
（2）公交车满载静止在水平地面上，对地面的压强是2×105Pa，求轮胎与地面接触的总面积．
（3）公交车匀速行驶10min，完全燃烧天然气2.7m3，求发动机的效率．
20．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）
21．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。
22．木柴、焦炭、木炭都是常用的燃料，对它们取不同质量完全燃烧，得到了表中的数据：
燃料的质量/false
100
200
300
400
燃料完全燃烧放出的热量
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
false
（1）从表中的数据可以看出，相同质量的不同燃料，它们完全燃烧所释放的热量是______的；对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越______．
（2）从表中的数据还可以看出，对于同一种燃料，______和______的比值是不变的，这个不变的比值，反映了燃料本身的一种性质，物理学中把它称之为______．
（3）完全燃烧false的天然气放出的热量是______false；如果这些热量完全用于加热水，可使______false的水温度升高10℃，实际加热这些水所燃烧的天然气比上述要多许多，主要原因是用燃气灶烧水时，除了水吸收的热量外，一部分传给了盛水的容器，另外一部分传给了______（答一个即可）．[false，false]
（4）在烧水过程中，人们关心的是燃烧天然气所放出的热量有多少被水吸收，为了衡量水吸收的热量在完全燃烧天然气放出的热量中所占的比例，物理学中引入______这个概念，我们总是希望它的值越______越好．
参考答案
1．A
【解析】A．燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关，故A说法正确；
B．燃烧1千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值，必须是完全燃烧放出的热量，才是燃料的热值，故B说法错误；
C．物体吸收热量false，只有当物体质量与升高温度差相等时，物体吸收热量才与比热容成正比，故C说法错误;
Ｄ．比热容是物质本身的一种特性，物质的比热容只跟物质的种类和状态有关，与物质质量、温度变化的大小、吸收或放出热量的多少均无关，故D说法错误．
2．D
【解析】热机效率等于有用功与燃料完全燃烧放出的能量之比．所以，某柴油机的效率是40%，表示此柴油机工作时，柴油完全燃烧所放出的内能中有40%的内能转化成有用机械能，故D选项正确．
3．A
【解析】热值是燃料的一种特性，是指1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时放出的热量越多，掺假后煤的热值降低，所以可以用热值来区分，而从质量、比热容、温度区分不恰当，故BCD不符合题意，A符合题意。
故选A。
4．C
【解析】根据热机效率的概念，效率等于热机中用来做有用功的能量跟燃料完全燃烧放出的能量之比可知，C符合题意．
5．D
【解析】根据false可知，热机效率为有用功与总功的比值，即在做的有用功一定时，消耗的燃料越少则其总功越少，则效率越高，故选D．
6．C
【解析】A．燃料的热值是燃料的属性，与燃料是否燃料无关，故A错误；
B．燃料的热值是指1kg某种燃料完全燃烧时放出的热量的多少，与它是否容易燃烧无关，故B错误；
C．热值是燃料的属性与它的质量无关，故C正确；
D．由false可知，燃料燃烧放出热量的多少与它的热值和质量有关，故D错误。
故选C。
7．C
【解析】A．燃料的热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与是否充分燃烧无关，故A错误；
B．烧水的过程是通过热传递的方式改变水的内能，故B错误；
C．分子做无规则运动的快慢与温度有关，温度越高，热运动越剧烈，水的温度越高，水分子运动越剧烈，故C正确；
D．铝的比热容比水小，铝的吸热能力比水弱，故D错误。
故选C。
8．D
【解析】甲柴油机的效率比乙低，说明甲柴油机工作时用于做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值比乙小，也就是说甲柴油机将内能转化成机械能的百分比小．故选D.
9．D
【解析】
燃料产生的总能量是100%，减去所有消耗的（废气带走的能量占总能量的35%、气缸向周围散热损失的能量占总能量的30%、克服机械运行的摩擦损失的能量占总能量的10%），就是做有用功的了．所以，汽油机的效率：η=100%-35%-30%-10%=25%，2g汽油完全燃烧产生的热量：Q=mq=2×10-3 kg×4.6×107 J/kg=9.2×104 J，根据η=W/Q可知获得的机械能：W=ηQ=25%×9.2×104 J=2.3×104 J，故选D．
10．C
【解析】
热机的效率是做有用功的能量和完全燃烧放出的能量之比．热机的效率的高低和做功的多少与时间无关，故A说法错误；因为η=40%，W有用 =100J，所以燃料完全燃烧放出的能量为：Q=W有用/η=100J/40%=250J，从而可知消耗的无用功为：W=Q-W有用=250J-100J=150J，故B D错误，C正确，故选C．
11．D
【解析】A．热机在工作过程中，始终会有能量的散失，故热机的效率不可能达到100%，故A错误；
B．热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，与热值的大小无关，故B错误；
C．甲热机比乙热机的效率低，其含义是做相同的功，甲消耗的燃料多，故C错误；
D．热机工作过程是将燃料燃烧获得的内能转化为机械能的过程，故D正确。
故选D。
12．B
【解析】①汽车的行驶速度
v=false=72km/h
故①正确；
②消耗的燃油完全燃烧放出的热量
Q放=mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J
故②错误；
③该汽车牵引力所做的功
W=Fs=2000N×6.9×103m=1.38×107J
汽车发动机的效率
η=false=20%
故③正确；
④该汽车牵引力所做功的功率
P=false=40000W=40kW
故④错误。
故选B。
13．C
【解析】热机的效率false
A．没有控制有用功相等，所以无法判断消耗的燃料多少，故A错误；
B．没有控制燃料放出的热量相等，所以效率高，但有用功不一定大，
C．消耗相同的燃料，放出的热量相同，效率越高，获得的有用功就越多，故C正确；
D．效率越高，获得相同的有用功，所需放出的热量就越小，消耗的燃料就越少，故D错误。
故选C。
14．B
【解析】A．热机的效率越高，做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即在做功相同的情况下，消耗的燃料较少，或消耗相同的燃料，做功较多，故A错误。
B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高，多用在重型机器上，故B正确；
C．热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，热机的效率越高说明有用功占的比值越大，功率表示做功的快慢，功率越高说明做功越快，效率和功率是两个不同的物理量，二者之间没有必然联系，故C错误；
D．根据内燃机的能量流向，热机损失的能量中，废气带走的能量较多，故D错误。
故选B。
15．6.3×109 30000
【解析】第一空．完全燃烧140kg这种燃料油放出的热量：
Q放＝mq＝140kg×4.5×107J/kg＝6.3×109J，
第二空．由题知，水吸收的热量Q吸＝Q放＝6.3×109J，
由false可得：
false．
16．40%
【解析】汽车牵引力所做的功：
W＝Fs＝2000N×9.2×103m＝1.84×107J；
消耗的燃油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq＝1kg×4.6×107J/kg＝4.6×107J；
汽车发动机的效率：
η＝false＝false×100%＝40%．
17．压缩 机械能转化为内能 4.6×107
【解析】[1][2]根据题中的图可看出，汽油机的进气门和排气门都关闭，活塞自上向下运动，由此可知图是压缩冲程；压缩过程中，机械能转化内能。
[3]汽油完全燃烧放出的热量
Q放＝mq＝4kg×4.6×107J/kg＝1.84×108J
输出的机械能为
E＝ηQ放＝25%×1.84×108J＝4.6×107J
18．3.4×107 热传递 不变
【解析】（1）由Q=qm可得，木炭的热值
false．
（2）改变内能的方式有做功和热传递．烧烤时，烤肉的内能增加是通过热传递的方式实现的．
（3）热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、是否完全燃烧无关，所以木炭用掉一半时，质量变小，种类不变，剩余木炭的热值将不变．
19．（1）15m/s；（2）0.4m2；（3）40%
【解析】（1）公交车行驶的平均速度：
v=false=false=54km/h；
（2）公交车满载时对地面的压力：
F=G=mg=8false103kgfalse10N/kg=8false104N，
轮胎与地面接触的总面积：S=false=false=0.4m2；
（3）天然气燃烧放热：
Q放=Vq=2.7m3false4false107J/m3=1.08false108J，
公交车在10min内牵引力做功：
W=Pt=72false103Wfalse10×60s=4.32×107J，
发动机的效率：false=false=false=40false．
20．(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。
21．(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。
22．不同 多 完全燃烧放出的热量 质量 热值 false 10 空气 热效率 高
【解析】(1)[1]由表格中数据可知，完全燃烧质量相同的木材、焦炭、木炭放出的热量不同；
[2]由表格中数据可知，木柴，焦炭，木炭，对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越多；
(2)[3] [4]由表格中数据可知，木柴，焦炭，木炭，各自完全燃烧时放出的热量与质量的比值不变；
[5] 1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，即燃料完全燃烧时放出的热量与质量的比值，叫做这种燃料的热值；
(3)[6]完全燃料0.01m3的天然气放出的热量：
Q放=Vq=0.01m3×4.2×107J/m3=4.2×105J；
[7] 由Q吸=Q放可得，水的质量为：
false；
[8]燃料燃烧过程中不可避免的存在热量的散失，一部分被水吸收，还会被容器、空气吸收；
(4)[9]为了描述被加热物体实际吸收的热量占燃料燃烧放出的总热量的比值，引入了热效率的概念；
[10]热效率越高，表示燃料完全燃烧释放的热量中被利用的越多，因此热效率越高越好．