2021中考物理真题分类汇编-内能-热机及热机效率专题（含答案，共16题）

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2021中考物理真题分类汇编-内能-热机及热机效率专题（含答案，共16题） 一．热机（共2小题）1．（2021•盘锦）如图所示的轮船，动力是由柴油机提供的，下列说法正确的是（　　）A．以轮船为参照物货物是运动的 B．轮船受到的浮力和货物对轮船的压力是一对平衡力 C．柴油机效率高，是因为柴油的热值大 D．柴油机是利用内能做功的机器2．（2021•阜新）2021年6月17日，我国运载火箭将“神舟十二号”载人飞船准确送入预定轨道。以火箭为参照物，该飞船是 　   　的；火箭工作时将 　   　能转化为机械能；火箭 　   　热机（选填“属于”或“不属于”）。二．热机的效率（共10小题）（多选）3．（2021•黑龙江）下列说法正确的是（　　）A．内燃机消耗的燃料越多，其效率越高 B．物体吸收热量，其温度一定升高 C．外界对物体做功，物体内能可能增加 D．在热传递过程中，热量只能自发地从高温物体转移到低温物体4．（2021•荆门）目前正在我市进行试验飞行的国产大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600装有4台国产WJ6涡轮螺旋桨发动机，是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要，研制的大型特种用途民用飞机。飞机在空中满载时的最大巡航速度为460km/h，发动机巡航推力为5×104N。（1）AG600在高空所受的大气压强，比水面附近的大气压强 　   　；为了执行灭火任务飞机停在水面吸水，随着吸水量增加，它受到的浮力 　   　（选填“增大”、“不变”或“减小”）。（2）某次试飞中AG600以最大速度满载巡航1h，消耗燃油2×103kg，燃油完全燃烧产生的内能为 　   　J，发动机的工作效率为 　   　（燃油的热值取4.6×107J/kg）。5．（2021•聊城）一辆汽车以20m/s的速度在平直的公路上匀速行驶了3km，受到的阻力为1200N，燃烧了0.3kg汽油。（汽油的热值q＝4.6×107J/kg）求：（1）牵引力做了多少功；（2）这些汽油完全燃烧放出的热量；（3）发动机的效率。6．（2021•陕西）有一辆由汽油机提供动力的汽车，该车的输出功率与汽油机转速的关系如图所示。这辆汽车在某次测试时以90km/h的速度在水平公路上匀速行驶了10min，消耗1.1kg的汽油，此过程中汽油机的转速为2000r/min（汽油的热值q汽油＝4.6×107J/kg）。（1）汽油机是一种将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的内能转化为 　   　能的装置。（2）该汽车在这段时间内行驶了多少路程？（3）1.1kg的汽油完全燃烧能产生多少热量？（4）此过程中汽油机的效率是多少？（百分数保留到0.1位）7．（2021•镇江）氢气﹣汽油发动机采用氢气和汽油两种燃料工作，可进行自由切换，氢气和汽油的热值分别取q氢气＝1.5×108J/kg、q汽油＝4.5×107J/kg。小华驾驶使用上述发动机的轿车沿平直公路从甲地至乙地，两地相距250km，出发时油箱内汽油的质量为8kg。设氢气和汽油在气缸内均完全燃烧，轿车行驶中所受阻力恒定，发动机输出的能量全部用来驱动轿车行驶，全程分两个阶段，如图所示。阶段一：轿车使用氢燃料从甲地出发，以25m/s的速度匀速行驶1h到达丙地，此过程中轿车牵引力的功率为20kW，消耗了0.8kg氢气。阶段二：从丙地开始，由于氢气不足，小华切换汽油为燃料，轿车仍以25m/s的速度匀速行驶，此过程中发动机的效率为30%。（1）求轿车行驶过程中受到的阻力。（2）在使用氢燃料的情况下，求轿车发动机的效率。（3）请通过计算说明小华最终能否到达乙地。8．（2021•丹东）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，燃烧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%）9．（2021•眉山）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）。10．（2021•大庆）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。11．（2021•牡丹江）一辆汽车以72km/h的速度匀速行驶10min，消耗的汽油为1.2kg。汽车匀速行驶时受到的牵引力F＝1.2×103N，汽油的热值q＝4.6×107J/kg。（1）汽车在这段时间做的功是多少？（2）这段时间内汽车的效率是多少？（百分号前保留一位小数）（3）简要分析汽车效率低的原因（写出两条即可）。12．（2021•鞍山）最近几年我国大力发展新能源汽车。一辆质量为1.68t的氢燃料新能源汽车行驶在一段斜坡路上，从坡底以18km/h的速度匀速行驶2min到达高为100m的坡顶，行驶过程中汽车的输出功率保持56kW不变。（g取10N/kg，氢的热值为1.4×108J/kg）求：（1）汽车的牵引力是多大？（2）斜坡的机械效率是多大？（3）汽车发动机的热机效率为50%，则全程共消耗多少克氢燃料？三．有关热机的计算（共4小题）13．（2021•眉山）如图所示是某单缸四冲程汽油机的 　   　冲程；若该汽油机每1秒钟对外做功25次，那么该汽油机飞轮的转速为 　   　revs/min。14．（2021•黑龙江）一台单缸四冲程汽油机飞轮的转速是2400r/min，则该汽油机每秒钟完成 　   　个冲程，对外做功 　   　次。15．（2021•遂宁）如图是新农村建设中广泛使用的一种小型农用柴油机，铭牌部分信息如下表所示，其中活塞行程是指一个冲程活塞移动的距离。该柴油机为单缸四冲程内燃机，压缩冲程中气缸内气体内能增加是通过 　   　方式实现的；正常工作1min，柴油机输出的有用功 　   　J，消耗柴油 　   　kg，做功冲程中燃气对活塞的平均压力为 　   　N。（q柴油＝4.0×107J/kg）型号HR05b活塞行程100mm转速2400r/min输出功率8kW效率40%16．（2021•牡丹江）一台汽油机飞轮的转速为3600r/min，在1s内汽油机对外做了　   　次功。如果汽油机在一段时间内消耗了0.5kg汽油，若这些汽油完全燃烧，可放出热量　   　J．汽油机用水作冷却液，是利用水的　   　大的特点。（q汽油＝4.6×107J/kg）
参考答案与试题解析一．热机（共2小题）1．【解答】解：A、以轮船为参照物，货物和轮船之间的位置没有发生变化，货物是静止的，故A错误；B、轮船受到的浮力等于轮船和货物的总重力，货物对轮船的压力等于货物的重力，这两个力大小不相等，所以不是一对平衡力，故B错误；C、柴油机的效率高，是因为柴油机在压缩冲程中，压缩的程度比较大，燃料燃烧较充分，转化成的有用功更多，而不是因为柴油的热值大，故C错误；D、柴油机工作时通过燃料的燃烧得到内能，再通过高温燃气对活塞做功，把内能转化为机械能，是利用内能做功的机器，故D正确。故选：D。2．【解答】解：以火箭为参照物，该飞船与火箭之间没有位置的变化，是静止的；火箭加速升空过程中，燃料燃烧释放的内能转化为机械能；火箭喷气式发动机靠燃烧燃料获得内能，将燃料燃烧的内能转化为火箭运动的机械能，属于热机。故答案为：静止；内；属于。二．热机的效率（共10小题）3．【解答】解：A、热机效率是指热机所做有用功与燃料完全燃烧释放的热量之比，这个比值越大，效率就越高，内燃机消耗的燃料越多，所做有用功多少未知，其效率不一定越高，故A错误；B、物体吸收热量，内能增加，温度不一定升高。如晶体熔化时，吸收热量，温度保持不变，故B错误；C、外界对物体做功，其它形式能转化为内能，物体的内能增加，故C正确；D、热传递时，热量总是自发地从高温物体转移到低温物体，故D正确。故选：CD。4．【解答】解：（1）大气压随着高度的增加而减小，所以鲲龙AG600水陆两栖飞机在高空所受的大气压强，比水面附近的大气压强小；为了执行灭火任务飞机停在水面吸水，随着吸水量增加，飞机自身总重G增加，由漂浮条件F浮＝G可知，它受到的浮力增大；（2）燃油完全燃烧获得的内能：Q＝mq＝2×103kg×4.6×107J/kg＝9.2×1010J；由v得，AG600以最大速度满载巡航1h，通过的路程：s＝vt＝460km/h×1h＝460km＝4.6×105m；推力所做的功：W有＝Fs＝5×104N×4.6×105m＝2.3×1010J；发动机的工作效率为：η100%100%＝25%。故答案为：（1）小；增大；（2）9.2×1010；25%。5．【解答】解：（1）已知汽车匀速行驶时受到的阻力为f＝1200N，由二力平衡的条件可知汽车的牵引力为：F＝f＝1200N，则牵引力做的功为：W＝Fs＝1200N×3×103m＝3.6×106J；（2）这些汽油完全燃烧放出的热量为：Q放＝qm＝4.6×107J/kg×0.3kg＝1.38×107J；（3）发动机的效率为：η26.1%。答：（1）牵引力做了3.6×106J的功；（2）这些汽油完全燃烧放出的热量为1.38×107J；（3）发动机的效率为26.1%。6．【解答】解：（1）汽油机是一种将燃料燃烧产生的高温、高压燃气的内能转化为机械能的装置；（2）已知汽车的速度v＝90km/h，行驶的时间t＝10min，由v可知汽车行驶的路程为：s＝vt＝90 km/hh＝15km；（3）1.1 kg汽油完全燃烧产生的热量为：Q放＝mq汽油＝1.1 kg×4.6×107 J/kg＝5.06×107J；（4）由图可知，转速为2000r/min时对应的汽车输出功率为P＝30kW＝3×104W，由P可得汽油机在此过程做的有用功为：W＝Pt＝3×104W×10×60s＝1.8×107J，汽油机的效率为：η100%35.6%。答：（1）机械；（2）该汽车在这段时间内行驶了15km路程；（3）1.1kg的汽油完全燃烧能产生5.06×107J热量；（4）此过程中汽油机的效率是35.6%。7．【解答】解：（1）轿车牵引力的功率为P＝20kW＝2×104W，由PFv得，轿车的牵引力：F800N，由二力平衡条件得，轿车匀速行驶过程中受到的阻力为f＝F＝800N；（2）第一阶段轿车行驶时间t＝1h＝3600s，由v得，第一阶段轿车行驶的距离为s1＝vt＝25m/s×3600s＝9×104m＝90km；第一阶段牵引力做的功为W有1＝Fs1＝800N×9×104m＝7.2×107J；氢气完全燃烧放出的热量为Q放氢＝m氢气q氢气＝0.8kg×1.5×108J/kg＝1.2×108J，使用氢燃料的情况下，轿车发动机的效率为η1100%＝60%；（3）第二阶段行驶距离为s2＝s﹣s1＝250km﹣90km＝160km＝1.6×105m；第二阶段牵引力做的功为W有2＝Fs2＝800N×1.6×105m＝1.28×108J；由η得，需要汽油完全燃烧提供的热量为Q放汽4.27×108J，由Q＝mq得，需要的汽油质量为m汽油9.49kg，已知油箱中汽油的质量为8kg，由于8kg＜9.49kg，所以轿车不能到达乙地。答：（1）轿车行驶过程中受到的阻力为800N；（2）在使用氢燃料的情况下，轿车发动机的效率为60%；（3）不能到达乙地。8．【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/hm/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PFv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η100%≈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%。9．【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th3600s＝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η100%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%。10．【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＝F2×103N；（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：η100%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%。11．【解答】解：（1）由题意可知汽车行驶的速度v＝72km/h＝72m/s＝20m/s，汽车行驶的时间t＝10min＝600s，由v得：汽车行驶的路程s＝vt＝20m/s×600s＝1.2×104m，汽车在这段时间做的功W＝Fs＝1.2×103N×1.2×104m＝1.44×107J；（2）汽油完全燃烧放出的热量Q＝mq＝1.2kg×4.6×107J/kg＝5.52×107J，所以这段时间内汽车的效率：η＝W/Q×100%100%≈26.1%；（3）汽车效率低的原因主要是汽油不能完全燃烧、气缸散失很多热量、尾气带走许多热量。答：（1）汽车在这段时间做的功是1.44×107J；       （2）这段时间内汽车的效率约是26.1%；       （3）汽车效率低的原因主要是汽油不能完全燃烧、气缸散失很多热量、尾气带走许多热量。12．【解答】解：由题意知：汽车质量m＝1.68t＝1.68×103kg，v＝18km/h＝5m/s，t＝2min＝120s，h＝100m，汽车的输出功率P＝56kW＝56000W。（1）利用公式PFv知，汽车的牵引力：F11200N；（2）斜面的机械效率：η100%100%100%＝25%；（3）由公式η100%＝50%知，Q放1.344×107J，由公式Q放＝mq知，全程共消耗氢燃料的质量：m0.096kg＝96g。答：（1）汽车的牵引力是11200N；（2）斜坡的机械效率是25%；（3）全程共消耗96克氢燃料。三．有关热机的计算（共4小题）13．【解答】解：（1）由图可知，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，所以是压缩冲程；（2）每1秒钟对外做功25次，因一个工作循环有4个冲程，飞轮转2圈，做功一次，则飞轮转速是25×2×60r/min＝3000r/min。故答案为：压缩；3000。14．【解答】解：已知飞轮转速为2400r/min＝40r/s，因为一个工作循环活塞往复2次，曲轴转动2周，做功1次，完成4个冲程，所以该汽油机1s完成20个工作循环，80个冲程，对外做功20次，活塞往复40次。故选：80；20。15．【解答】解：（1）柴油机的压缩冲程中，活塞压缩燃料混合物做功，活塞的机械能转化为气缸内气体的内能；（2）根据P知柴油机输出的有用功为：W＝Pt＝8×103W×60s＝4.8×105J；根据效率公式η得燃料完全燃烧放出的热量为：Q放1.2×106J；利用Q＝mq知消耗柴油的质量为：m0.03kg；飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮1min转动2400周，要对外做功1200次，一次做功为：W′400J做功冲程中燃气对活塞的平均压力为：F4000N。故答案为：做功；4.8×105；0.03；4000。16．【解答】解：汽油机飞轮转速是3600r/min＝60r/s，每秒钟飞轮转动60圈，完成30个工作循环，对外做功30次；0.5kg汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝0.5kg×4.6×107J/kg＝2.3×107J；因为水的比热容较大，所以常用来作为冷却液使用。故答案为：30；2.3×107；比热容。