物理九年级上册（2024）第2节 热机效率课后练习题

这是一份物理九年级上册（2024）第2节 热机效率课后练习题，共12页。试卷主要包含了选择题，多选题，填空题，实验探究题，计算题，综合题等内容，欢迎下载使用。
1.我国发射“嫦娥三号”运载火箭，运载火箭采用液态氢做为火箭的燃料，原因是液态氢具有（ ）
A . 较大的比热容
B . 较低的沸点
C . 较大的热值
D . 较高的凝固点
2.某四冲程汽油机的效率是20%，如图所示为该汽油机工作的四个冲程示意图。下列说法正确的是（ ）
A . 在图甲冲程中能量的转化是内能转化为机械能
B . 该汽油机的四个冲程正确的工作顺序是甲→乙→丁→丙
C . 通过改善汽油机结构，可将其效率从20%提升到100%
D . 汽油机的一个工作循环中，活塞往复运动两次
3.下列说法正确的是（ ）
A . 热值大的燃料完全燃烧，放出的热量一定多
B . 我国东风－31AG导弹的发动机是火箭发动机
C . 汽车发动机能量损耗最大的是发动机不断地在向外散热
D . 柴油机比汽油机的工作效率高是因为柴油的热值更大
4.如图，是某内燃机能量走向示意图，该内燃机的热机效率是（ ）
A . 10% B . 25% C . 30% D . 75%
5.2023年 10月31 日，航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮搭乘神舟十六号载人飞船在东风着陆场成功着陆。下列说法正确的是（ ）
A . 火箭燃料燃烧时，是将内能转化为化学能
B . 燃料燃烧释放的热量越多，热机效率越高
C . 火箭的发射过程中，燃料若不完全燃烧，热值会减小
D . 返回舱进入大气层内与大气摩擦，机械能转化为内能
6.关于热机和热值，下列说法正确的是（ ）
A . 家用燃气灶（热机原理）使用相同质量的天然气时，效率越高，消耗的天然气总量越多
B . 柴油机的效率越高，说明它单位时间内对外做的功越多
C . 家庭供暖用的壁挂炉选择丙烷作为燃料，主要是利用了丙烷的热值大（相同质量放热更多）
D . 热机排出的废气温度较低时，说明它不会对环境造成污染
7.一台柴油机飞轮的转速为1200转/min，则每秒做功的次数为（ ）
A . 10次 B . 20次 C . 30次 D . 40次
8.小张是一个善于学习和总结的同学，在半期考试来临之际，他把所学物理的部分笔记整理如下，其中错误的是（ ）
A . 一节新干电池的电压为1.5V
B . 若通过两灯的电流相等，两灯一定是串联
C . 热机工作时，汽油机吸气冲程吸入的是空气和汽油的混合物，柴油机吸入的只有空气
D . 热机做功快，效率不一定高
9.为了解液体A的吸热能力，小悦用同一个酒精灯分别加热1kg水和1kg液体A，用测得的数据绘制了温度随时间变化的图像如图所示。该酒精灯每分钟消耗酒精的质量为1g， q酒精=3×107J/kg ， c水=4.2×103J/（kg·℃），则下列说法中正确的是（ ）
A . 应使水和液体A的初温和末温中至少一项相等
B . 0~4min，水吸收的热量大于液体A吸收的热量
C . 液体A的比热容为1.4×103J/kg·℃
D . 该酒精灯加热效率为35%
10.下列关于热值和热机效率的描述，正确的是（ ）
A . 使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
B . 使燃料燃烧更充分，可以增大热值
C . 燃料燃烧释放的热量越大，热值越大
D . 以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100%
二、多选题
1.如图1所示，小明用同一个实验装置分别加热质量均为50g的甲、乙两种液体（其中一种是水），用先后测得的数据绘制了温度随时间变化图象如图2所示，乙液体从20℃加热至沸腾刚好消耗了2g酒精（ q酒精=3×107J/kg）。若单位时间内甲、乙液体吸收的热量相等， c水=4.2×103J/kg⋅℃ ， 则下列说法中正确的是（ ）
A . 甲的吸热能力小于乙的吸热能力
B . 0~8min乙吸收的热量为1.68×104J
C . 该酒精灯的加热效率为35%
D . 乙的比热容为2.4×103J/kg⋅℃
2.小明的爸爸开车送小明去学校，到达学校时消耗汽油4kg，汽车汽油机能量流向图如图甲所示，图乙是汽车汽油机某一冲程示意图，已知汽油的热值为4×10 7J/kg，下列说法正确的是（ ）
A . 图乙所示冲程为汽车提供动力
B . 消耗的汽油完全燃烧放出的热量为1.0×109J
C . 汽油机输出的有用功为4.8×107J
D . 随着科技的发展，热机效率将不断提高，但不可能达到100%
3.总质量为1500kg的老四轮小汽车每条轮胎与地面的接触面积为0.03m 2 ， 该车以72km/h的速度由小明家沿水平直路行驶到学校用0.5h，消耗了2kg汽油，汽油的热值为q=4.5×10 7J/kg。已知汽车在行驶过程中受到的阻力是车重的0.05倍，g=10N/kg。则（ ）
A . 汽车对地面的压强为5×104Pa
B . 小明家到学校的距离36m
C . 在此过程中汽车牵引力做的功2.7×107J
D . 在此过程中汽车能量的利用率为30%
4.下列关于“热机”的说法中，不正确的是（ ）
A . 通过技术改进，热机效率可达100%
B . 做功冲程将机械能转化为内能
C . 热机常用水做冷却剂，是因为水的沸点高
D . 火箭发动机属于热机
5.下列有关热机效率、燃料热值、物体内能、物质的比热容的说法中，正确的是（ ）
A . 热机所用燃料的化学能转化成的内能越多，效率不一定越高
B . 天然气燃烧越充分，其热值越大
C . 同一物体，温度越高内能越大
D . 比热容与物体质量多少、温度变化大小、吸热或放热的多少、状态变化都无关
6.关于热值、热机和热机效率，下列说法中正确的是（ ）
A . 燃料燃烧得越充分，它的热值就越大
B . 燃料的热值大小与它质量的大小无关
C . 热机做的有用功多，热机的效率就高
D . 汽油机做功冲程将内能转化成机械能
7.提高能量的利用效率，除了不随便浪费能源外，主要还需改进应用能源的技术常采用的措施有（不止一个选项正确）（ ）
A . 让燃料充分燃烧
B . 采用保温隔热措施，减少热量的散失
C . 充分利用余热和减少有害摩擦
D . 增加能量的转化环节
8.关于内能及其利用，下列说法正确的是（ ）
A . 一切物体都具有内能
B . 足球运动越慢，它的内能越小
C . 冬天搓手取暖，是通过做功的方式改变内能
D . 热机的功率大，效率就一定高
三、填空题
1.很多城市出租车使用天然气代替柴油或汽油，某段时间一辆出租车消耗0.2m 3天然气，如果该出租车发动机的效率为20%，则得到的机械能为 ________ J（天然气的热值为7×10 7J/m 3）
2.人类的祖先钻木取火，为人类文明揭开了新的一页。钻木取火的一种方法如图所示，将削尖的木棒伸到木板的洞里，板与棒互相摩擦，机械能转化为 ________ 能，而热集中在洞内，不易散发，当达到约260℃时木棒便开始燃烧。因木头是热的不良导体，故受热厚度很薄，弓长为s=0.25m，人拉弓的力为16N，木的比热容为2.0×10 3J/（kg•℃），室温为20℃。若使木板在拉弓60次燃烧起来，则能量转化的效率是 ________ 。
3.汽油发动机工作时，汽油必须和吸进的空气成适当的比例，才能形成可以有效燃烧的混合气，这就是空燃比（可燃混合气中空气质量与燃油质量之比），某总排量为2.0L的发动机的空燃比为14：1，混合燃气的为 1.35kg/m3 ， 当发动机曲轴每分钟转速为2400转时，此时汽车输出的机械功率为 65kW。此时该发动机的效率是 ________ %（保留到小数点后一位。汽油的热值为 4.6×107J/kg）。
4.汽油机工作时 ________ 冲程将内能转化为机械能．一台汽油机标有“1800r/min”，则它一秒内完成 ________ 个冲程．请举一个将机械能转化为内能的实例： ________
5.现代家庭装修中有些浴室使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℃；如果小芳洗一次澡用热水0.05m 3 ， 水的比热容是4.2×10 3J/(kg·℃)，则：水从热水器中吸收 ________ J热量，若天然气完全燃烧释放热量的70%被水吸收，需要消耗 ________ m 3的天然气？（天然气的热值q=4×10 7J/m 3）
6.使用天然气有助于碳中和目标的实现，天然气燃烧过程中，将化学能转化为 ________ 能，用天然气灶将质量为2.2kg，初温为25℃的水加热到75℃，水吸收的热量是 ________ J；若烧水的效率为42%，此过程中完全燃烧天然气 ________ kg。[水的比热容为4.2×10 3J/（kg·℃）；天然气热值为4.4×10 7J/kg]
7.某拖拉机耕地时行驶一公里消耗柴油1kg，若此柴油机的效率为30%，则这些柴油完全燃烧输出的有用功为 ________ J；柴油机的水箱中装有100kg的水，每升高1℃，吸收的热量为 ________ J。(柴油的热值为 4.6×107J/kg,水的比热容为4.2×103J/kg⋅∘C)
四、实验探究题
1.图是浩轩和振严两位同学在探究改变内能的方法时做的两个实验：
（1） 如图甲所示，在一个配有活塞的厚玻璃筒里放一小团蘸了乙醚的棉花，把活塞迅速压下去，我们会看到棉花燃烧的现象，说明瓶内气体的温度升高，内能 ________ ；达到了棉花的燃点，这是通过 ________ （选填“做功”或“热传递”）的方式改变了物体的内能。
（2） 如图乙所示，广口玻璃瓶内有一些水，水的上方有水蒸气。用打气筒打气时，气筒壁会发热，使筒内气体内能增大，温度升高。图中气体温度升高过程中的能量转化与四冲程内燃机的 ________ 冲程的能量转化相同。
（3） 在乙图中，当打气达到一定程度时，瓶塞会跳出。这一过程相当于内燃机的 ________ 冲程，同时，观察到瓶口会出现“白雾”，“白雾”的形成是一种 ________ （填物态变化名称）现象，这种现象说明了气体膨胀对外做功，内能 ________ ，温度 ________ 。
（4） 实验完成后，两位同学在课外阅读时发现：一架飞机搭载的涡轮喷气发动机，其部分参数如表，表中热效率是指涡轮喷气发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比，而推进效率则是指涡轮喷气发动机传递给飞机的推进功（推力所做的功）与其获得的机械能之比。已知飞机所受空气阻力与运行速度平方的关系如图戊所示，当飞机以200m/s的速度水平匀速巡航 0.5h的过程中，此时需要 ________ t的航空燃油。
2.如图甲是质量100g某物质的熔化实验装置，根据实验数据绘制出的曲线图如图乙所示。
（1） 该物质是 ________ （选填“晶体”或“非晶体”），B、C两点的内能大小分别为E 1、E 2 ， 则E 1 ________ E 2。
（2） 根据图像和相关知识，该物质从第6min至第8min共吸收 ________ J的热量【物质液态时的比热容c=3×10 3J/（kg•℃）】。
（3） 如果从开始记录到刚沸腾时，完全燃烧了热值为3.0×10 7J/kg的酒精5g。根据图像信息和相关知识，此过程中的热转化效率是 ________ %。
五、计算题
1.图甲是小明家使用的电饭煲，图乙是其电路原理图，电路中电源电压为220V。 R1和 R2为阻值不变的电热丝， S1为温度自动控制开关，可实现“加热”和“保温”状态的转换。该电饭煲的最大容量是4L，额定加热功率是1000W，额定保温功率是100W。[ c水=4.2×103J/kg⋅℃]求：
（1）电热丝 R1的阻值是多少？
（2）若该电饭煲的加热效率为 67.2% ， 将2kg水从 20℃加热到 100℃时，需要多长时间？
（3）在用电高峰时，实际保温功率只有81W，则电饭煲实际电压是多少？
2.如图是新概念“蛋蛋”汽车Piv，车与人的总质量为800kg，静止在水平地面上时，每个轮子与地面的接触面积为0.25m 2 ， 最高时速可达180km/h。求：
（1） 该车静止在水平地面上时对水平地面的压强为多少？
（2） 若该车以最高时速沿平直公路进行测试，匀速前进时的阻力是人车总重的0.2倍，以最高时速在平直公路上匀速前进23km所消耗的电能与完全燃烧1kg汽油所祥放的能量相同，则该车的效率为多少？（q 汽油=4.6x10 7J/kg，g取10N/kg）
3.某型号汽车在车型测试中，在一段平直的公路上以80km/h的速度匀速行驶了6km，消耗汽油1.5L。已知汽油密度ρ 汽油=0.7×10 3kg/m 3 ， 汽油的热值q 汽油=4.5×10 7J/kg。假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为40%。则：
（1）完全燃烧1.5L汽油所放出的热量是多少？
（2）该型号汽车在以此速度行驶的过程中，受到的阻力是多大？
4.天然气已进入广大家庭，已知天然气的热值 4.2×107J/m3 ， 某家庭做饭每小时约消耗 0.5m3的天然气，则炖汤1小时消耗的天然气完全燃烧可以放出多少的热量？若这些热量的36%完全被水吸收，则可以使标准大气压下，质量为9kg的水温度上升多少℃？c汤≈c水=4.2×103J/(kg⋅℃)
六、综合题
1.阅读下面短文并回答问题
混合动力汽车
图甲是我国自主研制生产的一种环保混合动力实验汽车。该混合动力汽车启动时，内燃机不工作，车内蓄电池输出能量；当高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输出能量，同时又可以向蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机、蓄电池可以同时向车轮输出能量。为了保护蓄电池，当电池使用到剩下最大容量的20%停止供电，测试人员驾驶该车在平直公路上以 50km/h的速度匀速行驶 1h ， 观察仪表盘，发现这段时间内燃机消耗燃油 10kg ， 蓄电池储存的能量由最大值的30%增大至最大值的80%。该车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图乙所示，汽车的某些参数如下表所示。（燃油热能 q=4.0×107J/kg）
（1） 测试过程中汽车行驶时的牵引力所做的功？
（2） 请你求出该车在测试过程中的能量利用率为多少？
（3） 在汽车的测试过程中，若只用蓄电池提供动力且假设电能全部转化为机械能。该车所能达到的最大速度为多少 km/h？
2.近几年政府推出了“汽车下乡”、“小排气量购置税减半”、“以旧换新”等政策，极大的促进了汽车行业的发展，随着人民生活水平的不断提高，小明的爸爸最近也购买了一辆轿车。小明利用所学的物理知识对汽车进行了一系列探索与研究活动：
（1）小明同学阅读了汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图所示的图表，请根据给出的信息，计算完全燃烧0.2kg的汽油能够获得多少的能量？这些能量能产生多少有用功，（汽油的热值为4.6×107J/kg） ________ ；
（2）汽车行驶时发动机燃烧，m质量的汽油，产生的牵引力为F，热机的效率是η，能使汽车前进的距离s为 ________ （用给出物理量的符号表示距离，汽油的热值在本小题中用q表示）；
（3）通过测量获得轿车以不同速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离），数据如表所示；根据表中数据所反映的规律可知，当轿车速度为120km/h时对应的制动距离是 ________ m。
3.某台以汽油为燃料的汽车，发动机内有四个汽缸，其相关数据如下表所示：
（1） 汽车发动机工作时通常用水来冷却，原因是水的 ________ 较大。
（2） 汽车的排气量是指发动机汽缸的工作容积，汽车排气量越大，功率越大。空燃比指汽缸内空气和燃油的质量比。当发动机1min内完成的工作循环为2600次时，发动机达到最大功率，则根据表中数据求出汽车发动机的效率是 ________ 。（计算结果保留一位小数）
4.某飞艇如图甲所示，其气囊体积巨大，采用轻质材料制作。飞艇升空靠浮力来实现，水平飞行靠发动机提供动力。发动机输出的能量用于做推动功和辅助功：推动功指克服空气阻力推动飞艇水平飞行做的功；辅助功指发动机驱动飞艇.上发电机工作所做的功，辅助功的功率恒定。当飞艇低速（v≤12m/s）水平直线飞行时，其受到的空气阻力F 阻与速度v的关系如图乙所示。飞艇部分参数见表。忽略气囊厚度及气囊外其他部分受到的浮力。
（1） 将气囊充满氦气，此时飞艇最多可载多少位乘客升空?（平均每位乘客质量m=60kg， ρ 空气=1.2kg/m 3 ， ρ 氦气=0.2kg/m 3 ， g=10N/kg）
（2） 飞艇先后以3m/s和6m/s的速度水平匀速直线飞行相同的时间，推动功分别为W 1和W 2 ， 则W 1∶W 2是多少?
（3） 飞艇低速水平匀速直线飞行时，若消耗10kg燃油，可飞行的最大距离为多少千米?（燃油热值q 油=4.5 ×10 7J/kg）
热效率η1
40%
推进效率η2
60%
航空燃油热值q
5.0×107J/kg
电机
输出最大功率/kW
40
电池
输出电压/V
300
最大容量/J
1.0×108
整车
质量/t
1
实验次数
1
2
3
4
5
速度/(km⋅h﹣1)
40
60
80
100
120
制动距离/m
8
18
32
50
1min内完成的
工作循环
2600次
92#汽油
汽缸内汽油和空气的混合密度
1.35kg/m3
排气量
1.8L
热值
4.6×107（J/kg）
发动机最大功率
75kW
空燃比
14：1
空载质量（不含氦气）
3750kg
气囊总容积
4200m3
发动机额定输出功率
3×105W
辅助功的功率
5×104W
发动机效率
36%
最大速度
70km/h