人教版（2024）九年级全册第2节 热机的效率精品随堂练习题

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一．基础过关（共3小题）
1．燃料的热值
（1）燃料燃烧过程：把燃料的 化学 能转化为 内 能。
（2）燃料的热值：1kg的某种燃料 完全 燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。
符号： q ；单位： J/kg 。
（3）燃料的热值是燃料的一种特性。同种燃料的热值相同。酒精的热值是3.0×107J/kg，表示的物理意义是 1kg 的酒精完全燃烧所放出的热量是 3.0×107J 。
（4）燃料燃烧放出热量计算：Q＝ qm 。变形式：m＝ ；q＝ 。
【答案】见试题解答内容
【解答】解：（1）燃料燃烧过程是：把燃料的化学能转换为内能，
（2）燃料的热值：1kg的某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。符号：q，单位：J/kg。
（3）酒精的热值是3.0×107J/kg，表示的物理意义是1kg的酒精完全燃烧所放出的热量是3.0×107J
（4）燃料燃烧放出热量计算：Q＝qm，变形式：m＝，q＝。
故答案为：（1）化学，内。（2）完全，q，J/kg． （3）1kg，3.0×107J/kg
2．热机做出的 有用 机械功的那部分能量跟燃料 完全燃烧 所放出的能量之比叫做热机的效率。通常用 η 表示。
【答案】有用；完全燃烧；η。
【解答】解：
热机的效率：热机工作时，用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫做热机的效率，通常用η表示。
故答案为：有用；完全燃烧；η。
3．由图可以看出，提高热机效率的有效途径是：
①设法 利用废气 带走的能量；
②使燃料 尽可能完全燃烧 。
③尽量 减少 各种热量损失；
④机件间保持良好的润滑，减小 摩擦 。
【答案】见试题解答内容
【解答】解：
①由图可以看出，废气带走的内能最多，所以设法废气带走的能量是提高热机效率的有效途径；
②使燃料尽可能的完全燃烧放出更多的热量来做有用功，从而提高热机效率；
③尽量减少散热带来的热量损失，从而提高热机效率；
④机件间保持良好的润滑，减少摩擦，可以提高有效利用的能量与总能量之比，从而提高热机效率。
故答案为：①利用废气；②尽可能完全燃烧；③减少；④摩擦。
二．试题（共14小题）
4．木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示1kg木炭（ ）
A．具有3.4×107J的热量
B．具有3.4×107J的内能
C．完全燃烧对外做功3.4×107J
D．完全燃烧放出热量3.4×107J
【答案】D
【解答】解：木炭的热值是3.4×107J/kg，它的物理意义是：1kg木炭完全燃烧放出的热量是3.4×107J，故ABC错误，D正确。
故选：D。
5．关于燃料的热值，下列说法中正确的是（ ）
A．燃料的热值越大，燃烧时达到的温度就越高
B．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多
C．燃料燃烧越充分，则燃料的热值就越大
D．燃料的热值与燃料的质量及燃烧情况无关
【答案】D
【解答】解：（1）燃料燃烧放出的热量与是否完全燃烧、燃料的热值和质量都有关系，因此热值大的燃料燃烧时达到的温度不一定高；放出的热量不一定多，故AB错误；
（2）燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量及燃烧情况无关，故C错误，D正确。
故选：D。
6．下列说法正确的是（ ）
A．热机消耗的燃料越多，效率就越低
B．热传递中温度总是从热的物体传给冷的物体
C．同一物体，温度降低得越多，放出热量就越多
D．人体内水的比例很高，有助于调节体温，以免温度变化太快对身体造成危害
【答案】D
【解答】解：
A、热机消耗的燃料多、燃烧放出的热量多，但用来做有用功的能量可能更多，即效率可能更高，所以据消耗燃料的多少是不能判断热机效率大小的，故A错误；
B、热传递中，热量总是从温度高的物体传递给温度低的物体，传递的不是温度，故B错误；
C、由Q＝cmΔt可知，若没有外界做功时，同一物体，温度降低得越多，放出的热量越多；同一物体，温度降低的原因可能是对外做功，所以不一定放出热量，故C错误；
D、生物体内水的比例很高，在外界环境温度升高时，生物体即使吸收较多的热量，由于水的比热容较大，体温不会升的过高；同理在外界环境温度降低时，由于水的比热容较大，即使放出较多的热量，体温也不会过低，所以生物体内的水分有助于调节生物体自身的温度，以免温度变化太快对生物体造成损害。故D正确。
故选：D。
7．如图所示是内燃机的能量流向图，则热机效率（η）等于（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】D
【解答】解：热机的效率是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×100%。
故选：D。
8．某学校物理小组设计实验，探究“酒精、煤油、汽油”的热值（如图）．甲、乙、丙装置完全相同，水的质量和初温及待测燃料的质量也相同．通过测量全部燃料充分燃烧后水的末温（均未达到沸点）t甲＜t乙＝t丙，可以粗略知道它们的热值q大小关系为（ ）
A．q甲＞q乙＞q丙B．q甲＞q乙＝q丙
C．q甲＜q乙＝q丙D．q甲＜q乙＜q丙
【答案】C
【解答】解：由题意可知，在燃烧了质量相等的酒精、煤油和汽油，加热三个烧杯中质量相等的水时，甲杯水的温度升高的较低，由Q吸＝c水mΔt可知，甲杯中水吸收的热量少，即酒精充分燃烧放出的热量少，由q＝可知，酒精的热值小；
乙和丙两杯中水升高的温度相同，且高于甲杯水升高的温度，同理可知，煤油和汽油的热值相同，且大于酒精的热值，故C正确。
故选：C。
9．小明在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时，分别用质量同为2kg的水和甲液体进行了实验，并对实验数据进行了处理，描述出温度﹣时间关系图象如图所示。由此判断甲物质10min放出的热量为（甲和水在相同的时间内放出的热量相同）（ ）
A．4.2×105JB．5.04×105J
C．2.52×105JD．条件不足，不能计算
【答案】C
【解答】解：
水20min放出的热量：
Q放水＝c水m水（t0﹣t水）＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（80℃﹣20℃）＝5.04×105J，
由题知，甲和水在相同的时间内放出的热量相同，
水在10min放出的热量Q放＝Q放水＝×5.04×105J＝2.52×105J，
即甲物质10min放出的热量。
故选：C。
10．小丽为了测试汽车发动机的效率，开车以60km/h的平均速度行驶了120km，用去汽油25L，已知汽油的密度为0.7×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg，发动机的功率为32.2kW，则该汽车发动机的效率为（ ）
A．23.6%B．28.8%C．36.5%D．38%
【答案】B
【解答】解：汽车行驶的速度v＝60km/h，
由v＝可得，汽车行驶时间：
t＝＝＝2h＝7200s，
发动机对汽车做的功：
W＝Pt＝32.2×103W×7200s＝2.3184×108J，
汽油完全燃烧放出的热量：
Q放＝mq＝ρVq＝0.7×103kg/m3×25×10﹣3 m3×4.6×107J/kg＝8.05×108J；
汽车发动机的效率：
η＝＝＝28.8%。
故选：B。
11．两台汽油机，甲做的有用功是乙的1.5倍，甲的效率是25%，乙的效率是30%，那么甲与乙消耗的汽油的质量之比是（ ）
A．9：5B．5：6C．5：9D．6：5
【答案】A
【解答】解：
甲、乙两台汽油机的效率分别是25%，30%，由热机效率公式η＝×100%可得：
Q甲＝，Q乙＝，
所以＝×＝×＝×＝9：5，
又因为Q＝mq，在q相同时，热量与质量成正比，故甲、乙两机消耗的汽油质量之比是9：5，只有A正确。
故选：A。
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②B．只有①和③C．只有②和③D．只有②和④
【答案】B
【解答】解：①汽车行驶速度：v＝＝＝20m/s＝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汽车牵引力所做的有用功：W＝Fs＝2000N×6.9×1000m＝1.38×107J，
汽车发动机的效率：η＝×100%＝×100%＝20%，故③正确；
④汽车牵引力做功的功率：P＝＝＝40000W＝40kW，故④错误；
综合以上分析可知，正确的是①③。
故选：B。
13．焚烧生活垃圾放出的热量用来发电，是综合利用垃圾的一种方法。据资料显示，目前，全国每年城市生活垃圾就达1.6×108t．若焚烧1t垃圾可放出1.5×1010J的热量，如果我国每年的城市生活垃圾全部焚烧，则放出的热量是 2.4×1018 J，它相当于 8×1010 kg煤炭完全燃烧放出的热量（煤炭的热值为3.0×107J/kg）。
【答案】见试题解答内容
【解答】解：
由题意可得，生活垃圾全部焚烧放出的热量：
Q放＝1.5×1010J/t×1.6×108t＝2.4×1018J；
根据题意可知，煤炭完全燃烧放出的热量Q放′＝Q放＝2.4×1018J，
由Q放＝mq可得需要完全燃烧煤炭的质量：
m煤＝＝＝8×1010kg。
故答案为：2.4×1018；8×1010。
14．小张驾驶一辆额定功率为35千瓦、效率为30%的汽车在一段平直的公路上匀速行驶，在额定功率下行驶1小时至少需要 12 L汽油（汽油的热值为3.5×107J/L）；若行驶的速度为72km/h，则汽车受到的阻力为 1750 N，汽油属于 不可再生 能源（选填“可再生”或“不可再生”）。
【答案】12；1750；不可再生。
【解答】解：小汽车以额定功率匀速直线行驶1h牵引力所做的功：
W＝Pt＝3.5×104W×3600s＝1.26×108J，
完全燃烧汽油放出热量Q放＝Vq，
小汽车发动机的效率η＝，
所以ηQ放＝W，
Vq＝W，
V＝＝＝12L；
（2）因为72km/h＝20m/s，
由W＝Fs得汽车发动机的牵引力：
F＝＝＝＝1750N，
因为汽车在平直公路上匀速行驶，
所以汽车受到的阻力：f＝F＝1750N；
（3）汽油属于不可再生能源，一旦消耗很难再生；
故答案为：12；1750；不可再生。
15．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，图中搅拌器未画出。燃料的质量都为10g，烧杯内的液体初温相同。
（1）在实验中，三个烧杯中a、b液体的质量 必须 （选填“必须”或“无需”）相等。
（2）若要比较不同燃料的热值大小，则应选择甲图和 乙 图进行实验；实验中，用 升高温度 （选填“加热时间”或“升高温度”）来表示液体吸收热量的多少。
（3）某同学选用甲、丙两图进行实验，所得数据如下表所示，分析表中数据，你认为a、b两种液体中，比热容较大的是 a （选填“a”或“b”）液体。
【答案】（1）必须；（2）乙；升高温度（3）a。
【解答】解：（1）因要用酒精灯的外焰加热，故在组装器材时应该先固定B的位置；在实验中，三个烧杯中a、b液体的质量必须相等；
（2）若要比较不同燃料的热值，要用不同的燃料，加热质量相同的同种液体，应选择甲、乙两图进行实验；根据转换法，实验中，用加热时间来表示两种液体吸收热量的多少；
（3）分析表中数据知，升高相同的温度，b加热时间短，故两种液体中，比热容较大的是液体a。
故答案为：（1）必须；（2）乙；升高温度（3）a。
16．质量为500g的某液体放出了3×104J的热量后，温度下降了30℃；若此液体放出的热量有60%被一质量为2kg的铁球吸收，求：
（1）某液体的比热容；
（2）铁球升高的温度（c铁＝0.45×103J/（kg•℃））
【答案】见试题解答内容
【解答】解：
（1）由Q放＝cmΔt得，该液体的比热容：
c液＝＝＝2×103J/（kg•℃）；
（2）由题意可得，铁球吸收的热量：
Q吸＝Q放×60%＝3×104J×60%＝1.8×104J，
由Q吸＝cmΔt得，铁球升高的温度：
Δt′＝＝＝20℃。
答：（1）某液体的比热容为2×103J/（kg•℃）；
（2）铁球升高的温度为20℃。
17．如图是某缸四冲程柴油机的示意图，该柴油机的转速是600r/min（每完成一个工作循环，飞轮转动2r），活塞的横截面积是120cm2，做功冲程中，燃气对活塞的平均压强是5×105Pa，活塞移动的距离是30cm。试求：
（1）做功冲程中，燃气对活塞的平均压力；
（2）做功冲程中，平均压力做功的功率；
（3）设做功冲程中汽油完全燃烧，放出的热量是6×103J，则该柴油机的效率是多少？
【答案】见试题解答内容
【解答】解：（1）由p＝可得，燃气对活塞的平均压力：
F＝pS＝5×105Pa×120×10﹣4m2＝6000N；
（2）一个做功冲程中燃气对活塞做的功：
W1＝Fs＝6000N×30×10﹣2m＝1800J，
飞轮转速：600r/min＝10r/s，
因为一个工作循环飞轮转2圈，完成4个冲程，做功一次，
所以每秒共有5个工作循环，对外做功5次；
该柴油机每秒做的功：
W＝5×1800J＝9000J，
柴油机的功率为：
P＝＝＝9000W；
（3）已知做功冲程中汽油完全燃烧，放出的热量是6×103J，
柴油机的效率：η＝×100%＝×100%＝30%。
答：（1）做功冲程中，燃气对活塞的平均压力是6000N；
（2）做功冲程中，平均压力做功的功率9000W；
（3）设做功冲程中汽油完全燃烧，放出的热量是6×103J，则该柴油机的效率是30%。
三．能力提升（共1小题）
18．汽车是我们生活中最重要的交通运输工具之一。某单缸汽油发动机气缸的活塞面积是120cm2，做功冲程中活塞移动的距离是30cm，气体的平均压强是5×105Pa，汽油的热值是4.6×107J/kg，每次做功耗油0.2g，气体一次膨胀对活塞做的功是 1800 J；若每次做功过程中汽油的90%完全燃烧，每次汽油燃烧放出的热量是 8.28×103 J；此汽油机的机械效率是 19.6% 。
【答案】1800；8.28×103；19.6%。
【解答】解：（1）气体膨胀对活塞产生的压力：
F＝pS＝5×105Pa×120×10﹣4m2＝6000N，
气体每次膨胀对活塞做功：
W＝Fs＝6000N×0.3m＝1800J；
（2）完全燃烧汽油的质量m＝0.2×10﹣3kg×90%＝0.18×10﹣3kg，
每次汽油燃烧放出的热量：
Q＝mq＝0.18×10﹣3kg×4.6×107J/kg＝8.28×103J；
汽油燃烧放出的总热量：Q′＝m′q＝0.2×10﹣3kg×4.6×107J/kg＝9.2×103J；
此汽油机的机械效率η＝≈19.6%。
故答案为：1800；8.28×103；19.6%。
温度/℃
20
30
40
50
加热时间/s
液体a
0
40
82
126
液体b
0
18
40
64