人教版九年级全册第2节 热机的效率练习题

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1.柴油机的效率比汽油机高，这说明（ ）
A. 在单位时间内柴油机消耗的燃料比汽油机少 B. 在单位时间内柴油机消耗的燃料比汽油机多
C. 柴油的燃烧值比汽油高 D. 柴油机把柴油燃烧后的内能转化为机械能的比率比汽油机高
2.关于燃料的热值，以下说法中正确的是( )
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 B. 燃烧1kg某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值
C. 燃料燃烧时，质量越大，热值越大 D. 燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小
3.如图所示为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（ ）
A. η=×100% B. η=×100% C. η=×100% D. η=×100%
4.随着航天事业发展需要，我国正研制大功率液氢发动机．这种发动机使用液氢作燃料，主要是因为液氢具有（ ）
A. 较小的密度 B. 较大的比热容 C. 较低的沸点 D. 较高的热值
5.有关热值的说法正确的是 ( )
A. 热值大的燃料，放出的热量一定多
B. 质量大的燃料，放出的热量一定多
C. 1千克某种燃料燃烧时放出的热量，叫做这种燃料的热值
D. 燃料燃烧时放出的热量与燃料的热值、质量和燃烧是否充分有关。
6.下列提高热机的效率的方法中，不可行的是（ ）
A. 减少各种热量损失 B. 加润滑油减少机器部件间的摩擦
C. 使燃料燃烧更充分些 D. 使用热值大的燃料
7.酒精灯内的酒精用去了一半，剩下的一半（ ）
A. 比热容、热值均变为原来的一半 B. 比热容、热值均不变
C. 比热容不变，热值变为原来一半 D. 热值不变，比热容变为原来一半
木炭完全燃烧后放出的热量的80%被50kg初温为20℃的水吸收，则水可以升高到多少℃？（已知木炭的热值为3.4×107J/kg，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），结果保留整数）（ ）
A. 32℃ B. 52℃ C. 46℃ D. 50℃
9.某热机效率是40%，下列说法正确的是（ ）
A. 损失的60%的能量中，被废气带走的能量占主要部分 B. 它每做100J的有用功，消耗400J的内能
C. 它每做100J的有用功，废气带走150J的内能 D. 它每做10J的有用功，需40s的时间
10.为体现低碳经济的理念，上海世博会充分利用太阳能发电技术，其主题馆屋面太阳能板的面积达3×104m2 ， 年发电量3×106kW•h．若这些电能由火力发电站提供（煤的热值为3×107J/kg，煤完全燃烧释放的内能转化为电能的效率是30%），则仅此一项每年可节约煤炭的质量为（）
A. 2.0×104kg B. 1.2×105kg C. 3.6×105kg D. 1.2×106kg
11.如图所示，甲、乙、丙三图的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内液体的初温与质量也相同，不考虑热量损失。下列选择正确的是（ ）
A.对比甲乙两图，如果燃料2的热值较高，最终乙图液体内能较大
B.对比乙丙两图液体最终升温可以比较两种液体的比热容
C.对比乙丙两图，如果液体b最终升温较高，说明燃料1的热值较大
D.对比甲丙两图，如果液体b的比热容比液体a大，升高相同的温度，液体a需加热较长时间
二、填空题
12.无烟煤的热值为3.4×107J/kg，它表示的意义是 ________
13.内燃机一个工作循环有四个冲程，实现将内能转化为机械能的是________冲程。某品牌汽车每行驶100km耗油7kg，这些汽油完全燃烧要放出________J的热量。（汽油的热值q=4.6×107J/kg）。
14.某同学用图示装置测量酒精热值，他在烧杯中加入300g水，调好装置后，加热使水温升高50℃，水需要吸收的热量为________J ，他测得此过程中消耗了6g酒精，利用酒精燃烧放出的热量与水吸收的热量相等，算得酒精热值q=________J/kg ，他查表得到q酒精 =3.0×107J/kg ，发现两者偏差较大，你认为其中的原因可能是________（写出一条原因即可）．
15.氢气的热值为14.3×107J/kg，完全燃烧0.1kg氢气可以放出________J的热量，这些热量可以使100kg水温度从20℃升高到________℃．作为燃料，氢气燃烧后的生成物仅为水，和煤炭相比具有________的特点．[水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）]．
16.交通运输中，提供动力的机器有电动机、汽油机等．电动机的原理是________；汽油机将内能转化为________能，汽油机转速为2400r/min，则1s内做功________次．
17.汽车发动机（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________ 。
18.下表列出了几种燃料的热值，单位是J/kg
从表中可以看出酒精的热值是3.0×107J/kg，表示的物理意义是 ________．那么完全燃烧1g的酒精可放出热量 J．放出相 ________同的热量，完全燃烧干木柴与氢气的质量之比是 ________
三、综合题
19.小明家每天需要将20kg、10℃的水加热到60℃作为生活用热水，利用煤气灶烧水，需燃烧 的煤气。已知水的比热容为 ，煤气的热值为 。
（1）的煤气完全燃烧放出的热量是多少？
（2）水吸收的热量是多少？
（3）煤气灶烧水的效率是多少？
20.某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg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．若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤的热值约为3×107J/kg．求：
（1）煤完全燃烧产生的热量；
（2）经过6min时间加热，水所吸收的热量；
（3）煤炉烧水时的热效率．
21.如图是我国自行研发的一款纯电动中巴车，它的整车质量为4000kg，静止时轮胎与路面接触的总面积约0.2m2 ， 以30m/s的速度沿水平路面匀速行驶时的输出功率约90kW．求：（g取10N/kg）
（1）静止时中巴车对水平路面的压强有多大？
（2）中巴车以30m/s的速度水平匀速直线行驶时，所受阻力是多少？
（3）若中巴车改用汽油作动力，假如汽油燃烧放出的热量全部用来做功，以90kW的输出功率行驶1h，至少要燃烧多少升的汽油？（汽油的热值为3.24×107J/L）
答案解析
一、单选题
1.【答案】D
【解析】【解答】解：AB、单位时间内消耗的燃料与机械做功的快慢有关，与效率无关，AB不符合题意；
C、热机的效率与热值无关，C不符合题意；
D、将内能转化为机械能的机器，柴油机的效率比汽油机高，说明燃料燃烧后产生的内能转化成的机械能比例较高，D符合题意．
故答案为：D．
【分析】热机效率是指转化为机械能的那部分能量与燃料燃烧所释放的总能量之比，理解概念是正确解题的关键.
2.【答案】A
【解析】【解答】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，A符合题意；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，B不符合题意；燃料燃烧时，质量越大，热值越大：热值与质量无关，只与燃料种类有关，C不符合题意；燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小，燃料不完全燃烧时放出的热量不能称之为热值，D不符合题意，
故答案为：A。
【分析】热值（q ）：1千克某种燃料完全燃烧放出的热量，叫热值.单位是：焦耳/千克.与燃料的质量和燃烧状况无关，只与种类有关.
3.【答案】C
【解析】【解答】解：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=×100%=×100%．
故选C．
【分析】热机的机械效率是指有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值．
4.【答案】D
【解析】【解答】解：大功率发动机必须释放很大的能量．根据这个需要，选择液氢来做燃料，原因就是热值比较大，故D正确．
故选D．
【分析】单位质量的某种燃料完全燃烧时放出的热量叫做这种燃料的热值，燃料的热值越高，在质量相同时，完全燃烧时放出的热量越大．
5.【答案】D
【解析】【解答】根据公式Q=qm，燃料完全燃烧放出的热量除了与热值有关之外，还与燃料的质量有关，所以AB不正确；C选项中，关于热值的定义丢掉了“完全”二字，故不正确；燃料燃烧时放出的热量与燃料的热值、质量和燃烧是否充分有关，D正确。选D。
【分析】从本质上去认识热值的概念是解题的关键。本题考查的是燃料的热值。
6.【答案】D
【解析】【解答】解：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．所以减少热量的损失可以提高热机的效率．使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率．所以A、B、C都可行．
而采用使用热值大的燃料，并不能提高热机的效率．所以D不可行．
故选D．
【分析】热机的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．要提高热机的效率，在消耗相同能量的情况下，减少热量的损失，来增加有效利用的能量
7.【答案】B
【解析】解答】解：酒精的比热容、热值两个物理量，都是表示酒精的某种特性；是从不同的角度来描述酒精的特性，只与物质的种类和状态有关，与质量无关；一瓶酒精用去一半，则剩下的酒精的比热容、热值不变．
故选B．
【分析】比热容、热值是物质的某种特性，与物质的种类和状态有关，同种物质的比热容、热值一般不变．
8.【答案】C
【解析】【解答】已知：木炭质量m炭=0.2kg，木炭的热值为q=3.4×107J/kg，水的比热容为c=4.2×103J/（kg•℃），水的质量m水=50kg，水的初温t0=20℃
求：水的末温t=？
解：木炭完全燃烧放出的热量Q放=m炭q=0.2kg×3.4×107J/kg=6.8×106J，
水吸收的热量Q吸=80%Q放=80%×6.8×106J=5.44×106J，
∵Q吸=cm水（t﹣t0）
∴水的末温t=+20℃=26℃+20℃=46℃．
故选C．
【分析】根据Q放=m炭q求出木炭完全燃烧放出的热量，在根据题意求出水吸收的热量，根据Q吸=cm水（t﹣t0）求出水的末温．
9.【答案】A
【解析】【解答】A、在热机的各种热损失中，废气带走的能量最多，该选项说法正确；B、热机效率是40%，根据η= ，它每做100J的有用功，消耗内能Q放= = =250J，该选项说法不正确；C、根据B选项的计算结果，每做100J的有用功，损失的能量是Q损=250J×（1﹣40%）=150J，只有一部分才是废气带走的，还有机械摩擦损失的能量，该选项说法不正确；D、每做10J的有用功，需40s的时间，描述的是功率，与机械效率无关，该选项说法不正确．
故选A．
10.【答案】D
【解析】
【解答】由题知，利用太阳能年发电量：
W=3×106kW•h=3×106×1000W×3600s=1.08×1013J
∵mq×30%=W=1.08×1013J，
∴用火力发电需要煤炭：
m===1.2×106kg ，
即：每年可节约煤炭1.2×106kg．
故选D．
【分析】知道利用太阳能年发电量W，这些电能若由燃烧煤的火力发电站提供，根据W=mq×30%求出需要煤的质量，即每年可节约煤炭的质量．
11.【答案】A
【解析】【解答】甲乙两图液体相同，若燃料2的热值较高，则乙吸收的热量更多，内能更大，A符合题意；比较比热容的大小要控制吸收的热量相等，乙丙燃料不同，放出的热量不相等，不能比较比热容大小，B不符合题意；液体a、b吸收的热量不一定相等，故不能判断燃料1、2放出的热量，也不能判断热值大小，C不符合题意；甲丙燃料相同，放出的热量相同，液体b比热容比液体a大，那么要升高相同温度，甲图装置需要时间较短，D不符合题意，
故答案为：A。
【分析】探究不停物质的比热容时，利用相同的燃料加热相同质量的不同液体，探究不同燃料的热值时，要用不同的燃料加热相同的液体测量温度变化.
二、填空题
12.【答案】完全燃烧1kg的无烟煤可放出的热量是3.4×107J
【解析】【解答】解：无烟煤的热值是3.4×107J/Kg，是指完全燃烧1kg的无烟煤可放出的热量是3.4×107J；
故答案为：完全燃烧1kg的无烟煤可放出的热量是3.4×107J．
【分析】1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量叫做这种燃料的热值，其大小只与燃料的种类有关，而与燃料的质量无关．
13.【答案】做功；3.22×108
【解析】【解答】(1)内燃机的四个冲程中，实现将内能转化成机械能的是做功冲程； (2)7kg汽油完全燃烧要放出的热量：Q＝qm＝4.6×107J/kg×7kg＝3.22×108J.故答案为：做功；3.22×108.
【分析】内燃机压缩冲程将机械能转化为内能；利用燃料放热公式Q放=mq求解放出的热量.
14.【答案】6.3×104；1.05×107；加热过程中，存在热损失
【解析】【解答】（ 1 ）水的质量 m＝300g＝0.3kg ，水吸收的热量：Q 吸 ＝cm 水 △t＝4.2×10 3 J/ （ kg•℃ ） ×0.3kg×50℃＝6.3×10 4 J ；（ 2 ）酒精的质量 m 酒精 ＝6g＝0.006kg ，由于酒精燃烧放出的热量与水吸收的热量相等，则 Q 放 ＝Q 吸 ＝6.3×10 4 J ；酒精热值 q 酒精 ＝ 1.05×10 7 J/kg ；（ 3 ）与酒精的实际热值 q 酒精 ＝3.0×10 7 J/kg 小得多，原因是：加热过程中，存在热损失。
故答案为：6.3×104；1.05×107；加热过程中，存在热损失.【分析】根据热量公式Q 吸 ＝cm 水 △t可求出水吸收的热量；根据热平衡可知酒精完全燃烧放出的热量，再求出酒精的热值；不计热量损失，水吸收的热量和酒精燃烧放出的热量相等，实际有热量损失，它们不相等.
15.【答案】1.43×107；54；无污染
【解析】【解答】解：0.1kg的氢气完全燃烧放出的热量： Q放=mq=0.1kg×14.3×107J/kg=1.43×107J，
由题知，水吸收的热量Q吸=Q放=1.43×107J，
水升高的温度：
△t= = ≈34℃，
水的末温为：t=20℃+34℃=54℃；
由于氢气的燃烧产物是水，所以氢气的优点为无污染．
故答案为：1.43×107 ， 54，无污染．
【分析】知道氢气的热值和氢气的质量，利用燃料完全燃烧放热公式Q放=mq求氢气完全燃烧放出的热量；这些热量被水吸收，又知道水的质量、水的比热容、水的初温，利用吸热公式求水的末温；氢气燃烧后的生成物仅为水，而煤炭燃烧会产生二氧化硫和灰尘等，会污染环境．
16.【答案】通电导体在磁场中受到力的作用；机械；20
【解析】【解答】解：电动机是利用通电导体在磁场中受力运动的原理制成的； 在内燃机的做功冲程中将燃料燃烧产生的内能转化为机械能，为热机工作提供动力；
内燃机的一个工作循环有4个冲程，一台汽油机飞轮的转速为2400r/min，则该汽油机每秒钟转40圈，完成20个工作循环，汽油机完成80个冲程；对外做20次功．
故答案为：通电导体在磁场中受到力的作用；机械；20．
【分析】（1）通电导线在磁场中受力的作用，即通电能动，电动机就是利用该原理制成的；（2）内燃机是将内能转化为机械能的机器，而这个转化是在做功冲程中实现的．（3）在四冲程内燃机的一个工作循环中，有四个冲程，每完成4个冲程，并对外做功1次，曲轴和飞轮转2圈．
17.【答案】高；燃料（或汽油）燃烧充分，效率高
【解析】【解答】输出功率相同的汽车，汽油味越淡，说明燃烧的越充分，燃烧转化成的有用功越多，所以使用的燃料越小，发动机的效率越高．
【分析】考查了学生对热机效率的了解与掌握，应用于分析实际问题，有点难度．
18.【答案】1千克酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J；3×104J；35：3
【解析】【解答】解：（1）由热值的概念可知，酒精的热值是3.0×107J/kg，表示的物理意义是，1千克酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J．
（2）Q=qm=3.0×107J/kg×0.001kg=3×104J．
（3）已知 放出相同的热量 由Q=qm得，q木×m木=q氢×m氢 ，
1.2×107J/kg×m木=1.4×108J/kg×m氢 ，
m木：m氢=35：3
故答案为：1千克酒精完全燃烧放出的热量是3.0×107J，3×104J，35：3
【分析】（1）欲知酒精热值的意义，必须知道热值的概念；
（2）由Q=qm可求得；
（3）求干木柴与氢气的质量之比，用Q=qm，代入数值，可得．
三、综合题
19.【答案】（1）解：煤气完全燃烧放出的热量：Q放＝Vq＝0.21m3×4×107J/m3＝8.4×106J；
（2）解：水吸收的热量：Q吸＝cm(t−t0)＝4.2×103J/(kg⋅℃)×20kg×(60℃−10℃)＝4.2×106J，
（3）解：该热水器烧水的效率：η＝ ×100%＝ ×100%＝50%.
【解析】【分析】（1）利用Q放=Vq计算煤气完全燃烧放出的热量；
（2）利用吸热公式Q吸=c水m水（t-t0）求水吸收的热量；
（3）水吸收的热量是有用的能量，煤气完全燃烧放出的热量为总能量，利用效率公式求煤气灶烧水的效率.
20.【答案】（1）解：煤完全燃烧产生的热量
答：煤完全燃烧产生的热量为6×107J
（2）解：
答：经过6min时间加热，水所吸收的热量为2.52×106J
（3）解：煤炉烧水时的热效率
答：煤炉烧水时的热效率为4.2%
【解析】【分析】（1）利用Q=mq可求得煤完全燃烧产生的热量；
（2）由图知水升高的温度值，利用吸热公式Q吸=cm（t-t0）求水吸收的热量；
（3）烧水时的热效率（热效率等于水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比）.
21.【答案】（1）解：静止时中巴车对路面的压力： F=G=mg=4000kg×10N/kg=4×104N，
对路面的压强：
p= = =2×105Pa；
（2）解：由P= = =Fv可得，牵引力的大小： F′= = =3000N，
因中巴车匀速行驶时处于平衡状态，受到的阻力和牵引力是一对平衡力，
所以，中巴车受到的阻力：
f=F′=3000N；
（3）解：由P= 可得，汽车动力所在的功： W=Pt=90×103W×3600s=3.24×108J，
汽油燃烧放出的热量和中巴车的牵引力所做的功相等，即Q=W=3.24×108J，
由Q=Vq可得，需要汽油的体积：
V= = =10L．
【解析】【分析】（1）静止时中巴车对路面的压力等于自身的重力，根据F=G=mg求出其大小，根据p= 求出对路面的压强；（2）中巴车以30m/s匀速行驶时的功率，根据P= = =Fv求出牵引力的大小，中巴车匀速行驶时处于平衡状态，受到的阻力和牵引力是一对平衡力，二力大小相等；（3）已知输出功率是90kW，行驶时间是1h，可利用W=Pt计算出功，而汽油燃烧放出的热量和功相当，最后利用Q=mq计算出汽油的体积．干木柴
无烟煤
酒精
煤油
氢气
1.2×107
3.4×107
3.0×107
4.6×107
1.4×108