初中物理教科版（2024）九年级上册（2024）第2节 热机效率随堂练习题

这是一份初中物理教科版（2024）九年级上册（2024）第2节 热机效率随堂练习题，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.双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料，以下说法正确的是（ ）
A . 以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100%
B . 汽油与天然气相比，燃烧时汽油对环境的污染较小
C . 燃料的热值越大，燃烧时放出的热量越多
D . 在压缩冲程中，燃料混合物的温度升高，内能增大
2.下列说法中正确的是（ ）
A . 热机是把机械能转化为内能的机器
B . 汽油机经过技术改进，效率可达百分之百
C . 两台热机相比，效率比较高的机器对燃料的利用率比较高
D . 用热值大的燃料，就能提高热机效率
3.2023年成都市汽车保有量突破600万辆，居全国第一，下列说法正确的是（ ）
A . 某款汽车升级了发动机技术后提高了热机效率，这意味着消耗的燃油减少了
B . 汽车上的蓄电池在为车辆用电器供电时，将电能转化为化学能
C . 某款车载充电器上有4根充电线，给4部手机同时充电时，这些手机是并联的
D . 热机虽然推动了人类文明的进步，但造成了极大污染，应禁止热机的使用
4.热机的效率是热机性能的一个重要指标，下面关于热机效率的叙述中正确的是（ ）
A . 热机的效率越高说明做功越快
B . 热机的效率越高说明所做有用功越多
C . 在四冲程内燃机中，减少废气带走的热量可以大大提高热机效率
D . 一般情况下柴油机的效率比汽油机的高，是因为柴油的热值比汽油大
5.两台汽油机，甲的功率是乙的1.5倍，甲的效率为20%，乙的效率为25%，那么甲与乙每小时消耗油量之比为（ ）
A . 6：5 B . 15：8 C . 5：6 D . 8：15
6.一辆汽车以恒定功率在平直公路上做直线运动，该车总重为 2.4×104N ， 行驶中所受阻力大小为车重的0.1倍且保持不变，其速度随时间变化的图象如图所示，在0～10s内通过的路程为150m，10～15s共燃烧了0.015kg的汽油，汽油的热值 q汽油=4.6×107J/kg。下列说法正确的是（ ）
A . 汽车在0～10s内的平均速度为20m/s
B . 汽车在10～15s内克服阻力做功2.4×105J
C . 汽车在10～15s内克服阻力做功的功率为2.4×104W
D . 汽车在10～15s内发动机的工作效率为12%
7.小李家使用的热水器，30min内均匀消耗了900g的天然气，将30kg的水从25℃加热到50℃。已知水的比热容为4.2×10 3J/（kg•℃），天然气的热值为4.2×10 7J/m 3 ， 天然气的密度为3kg/m 3 ， 则关于该过程的说法正确的是（ ）
A . 水吸收的热量是3.5×10J
B . 热水器的能量转化效率为25%
C . 天然气的化学能全部转化为水的内能
D . 如果将此热水器效率再提高5%，则加热时间将节约1.5min
8.据国防部网站消息，2024年9月25日8时44分，中国人民解放军火箭军向太平洋相关公海海域，成功发射1枚携载训练模拟弹头的洲际弹道导弹“东风-31AG”准确落入预定海域，彰显出我国军事的绝对实力，以下分析正确的是（ ）
A . “东风-31AG”发动机的燃料燃烧得越充分，热值越大
B . “东风-31AG”发动机工作过程中的热机效率不可能达到100%
C . “东风-31AG”应选用比热容大的燃料
D . 穿越大气层时，“东风-31AG”克服摩擦做功，将内能转化为机械能
9.小悦用同一酒精灯分别加热质量为0.6kg的水和质量为1.2kg的液体A，得到的实验数据作出如图所示图象。若酒精灯单位时间内消耗的酒精质量相等，且加热效率为 35% ， q酒精=3×107J/kg ， c水=4.2×103J/kg°C ， 下列说法中正确的是（ ）
A . 0~6min ， 水比液体A吸收的热量多
B . 液体A的末温比水的高，液体A的吸热能力更强
C . 液体A的比热容为1.05×103J/kg⋅°C
D . 该酒精灯每分钟消耗酒精质量为6g
10.关于热机，下列说法中正确的是（ ）
A . 四冲程内燃机的吸气、压缩、排气冲程是靠飞轮的惯性完成的
B . 四冲程汽油机在工作过程中，进气门和排气门都关闭的冲程只有做功冲程
C . 柴油机的效率比汽油机的高，这是因为柴油的热值比汽油的大
D . 随着科学技术的发展，热机的效率可达到100%
二、多选题
1.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
2.小满同学采用了如图甲所示的装置来“探究海波在不同状态下的吸热能力”，并将实验数据绘制成如图乙所示的图像。加热时，酒精灯每分钟完全燃烧0.2g酒精，已知试管内所装海波的质量是200g。固态海波的比热容为1.2×10 3J/（kg•℃），酒精的热值为3.0×10 7J/kg。下列与该过程有关的说法中正确的是（ ）
A . 第8min 时海波已处于液态
B . 固态海波的吸热能力大于液态海波的吸热能力
C . 前2min内海波吸收的热量是2.88×106J
D . 第10﹣11min内酒精灯的加热效率为24%
3.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
4.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
5.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%
6.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%
7.一辆越野车以某一速度在平直路面上匀速行驶200km，消耗柴油20L，若这些柴油完全燃烧放出的热量有30%用来驱动越野车做有用功，所用柴油的热值为 4.3×107J/kg ， 密度为 0.8×103kg/m3 ， 则以下说法正确的是（ ）
A . 越野车行驶时将机械能转化为内能
B . 这些柴油完全燃烧放出的热量为6.88×108J
C . 越野车消耗的有用热量即有用功2.29×108J
D . 这辆越野车以该速度匀速行驶时受到的阻力为1032N
8.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⋅℃
9.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.为了探究“天然气灶A”和“煤炉B”烧水热效率的高低，某实验小组开始了如下实验，首先用天然气灶A将质量为3kg、初温为20℃的水加热到100℃，灶的热效率为40%，则消耗的总能量为 ________ J；接着用煤炉B将相同质量、相同初温的水加热到100℃，发现需要完全燃烧0.1kg煤。已知 q煤=2.8×107J/kg ，
c水= 4.2×103J/(kg⋅℃) ， 则用 ________ （选填“A”或“B”）烧水更高效。
2.小华同学用煤炉给10kg的水加热，当水温从20℃上升到80℃时，完全燃烧了0.2kg的煤。在此过程中水吸收的热量为 ________ J，煤完全燃烧产生的热量为 ________ J，煤炉烧水时的加热效率为 ________ [c 水＝4.2×10 3J/（kg•℃），q 煤＝3×10 7J/kg]。
3.小明在水壶中装入质量2kg、初温20℃的水，放在燃气灶上加热，这是利用 ________ 的方式来改变水的内能。若在标准大气压下把水刚烧开共消耗了0.042m 3的天然气，该燃气灶烧水的热效率为 ________ 。水烧开后继续加热，蒸汽将壶盖顶起的过程与汽油机 ________ 冲程的能量转化情况相同。[水的比热容为4.2×10 3J/（kg•℃），天然气的热值取4.0×10 7J/m 3]
4.柴油机和汽油机在结构上有很大的不同，这意味着在吸气冲程中吸入的物质会有差别，柴油机在吸气冲程中吸入 ________ ，甲、乙两台柴油机，输出功率之比 P甲:P乙=2:1 ， 效率之比 η甲:η乙=6:5 ， 那么在相同时间消耗同一标号的燃油的质量之比 m甲:m乙 = ________ 。
5.用酒精炉把质量为4kg的水，从10℃加热到60℃，水需要吸收的热量为 ________ J；若酒精炉的热效率50%，至少需要完全燃烧酒精 ________ g。[c 水＝4.2×10 3J/（kg•℃），q 酒精＝3.0×10 7J/kg]
6.农业生产中常用的单缸四冲程内燃机，每分钟转动1500转，它每分钟做功 ________ 次，其效率为40%，当该柴油机输出8.6×10 8J的有用功时，消耗柴油的质量为 ________ kg。（柴油的热值为4.3×10 7J/kg）
7.建文明城市，垃圾分类从你我做起。在一定条件下分类后的垃圾能提炼出燃料油，可减少石油资源的开采。若燃料油的热值为3.15×10 7J/kg，完全燃烧 ________ kg燃料油可放出热量6.3×10 7J，这些热量全部被质量为300kg、温度为20℃的水吸收，可使水的温度升高 ________ ℃。（c 水＝4.2×10 3J/(kg·℃)）
8.一台“ 220V1000W”的电热水器，正常工作 10min消耗的电能是 ________ J，如果该能量的70%被水吸收，能使 ________ kg的水温度升高20℃（ c水=4.2×103J/kg⋅℃）。
9.氢气的热值为 1.4×108J/kg ， 比煤和石油要高出许多，且燃烧后的产物是水蒸气，排放到大气中不会造成污染。3kg氢气完全燃烧放出的热量是 ________ J；若这些热量的50%被水吸收，能使 ________ kg的水温度升高50℃。（ c水=4.2×103J/(kg⋅°C)）氢气使用一些后，热值 ________ （填“变”或“不变”）。
四、实验探究题
1.小明探究物质熔化和沸腾的实验如图甲所示，今把20g某种固体碾碎后放入试管中，插入温度计，再将试管放在装有水的烧杯中加热。根据实验数据画出的图象如图乙所示。根据图象回答问题：
（1）这种物质是 ________ （选填“晶体”或“非晶体”），熔化时间约 ________ min；
（2）这种物质的沸点是 ________ ℃；
（3）这种物质的液态比热容c＝3×103J/（kg•℃），从开始加热到开始沸腾吸收的热量是 ________ J。实验结束时，小明发现从开始加热到实验结束的 10min内消耗酒精约5g。请估算出这种装置能量的转化效率约为 ________ %；（酒精的热值3.0×107J/kg，估算结果保留整数）
（4）小明还发现，液体沸腾的过程中如果撤去酒精灯，试管中液体会继续沸腾片刻，其原因是 ________ 。
2.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。
3.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.生物航空煤油是以动植物油脂为原料，采用我国自主研发的加氢技术、催化剂体系和工业技术生产。通过一系列的工序可将“地沟油”转化为生物航空煤油，而1吨生物航空煤油可减少2.83吨碳排放，将真正实现变废为宝。某校科创小组在一次活动中完全燃烧0.7kg的生物航空煤油给水加热。已知该加热装置的热效率为30%，水的比热容是 4.2×103/kg·℃ ， 生物航空煤油的热值是 4×107J/kg，求此次活动中：
（1）生物航空煤油完全燃烧放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）能将多少质量的水从10℃加热到60℃。
2.新型混合动力汽车具有节能、低排放等优点。在某次测试中，汽车受到的阻力为3000N，汽车以某一速度匀速行驶了60 km，消耗汽油10kg（汽油热值为4.5×10 7J/kg）。求：
（1） 测试中消耗的汽油完全燃烧放出的热量。
（2） 测试中牵引力做的功；
（3） 该汽油机的效率
3.某款油电混合动力小汽车的相关信息如表；在某次水平道路测试中，描绘出了从启动到中速过程，速度与时间的关系图像如图所示；已知v 1＝90km/h为中速范围，t 1＝20s；该车以中速匀速行驶193km，共消耗汽油10L；中速行驶过程中，内燃机既向车轮提供能量，又向蓄电池充电，同时蓄电池又将部分能量通过电动机向车轮输送，此时，内燃机和电动机共同驱动车辆前进；若平均阻力为车重的0.1倍，则
（1）从启动到中速过程，纯电动时牵引力做功是多少？
（2）在水平道路以中速匀速行驶测试中，牵引力做的功是多少？
（3）在水平道路以中速匀速行驶测试中，若该车内燃机的效率为60%，此过程最终使蓄电池增加了多少能量？（忽略蓄电池和电动机的热损失，ρ汽油取0.7×103kg/m3 ， q汽油＝4.6×107J/kg）
六、综合题
1. 伦敦奥运会期间，一种环保混合动力汽车穿梭于各场馆之间，混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过某种方式向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，也可以同时给蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机和蓄电池还可以同时向车轮输送能量．一测试人员驾驶该车在平直公路上匀速行驶0.5h，观察仪表盘，发现这段时间内汽车内燃机消耗燃油 4.475kg，车速为50km/h，蓄电池组储存的能量由最大值的60%增加到80%，蓄电池组储存的能量的最大值为1.08×10 8J．从汽车使用技术手册中，测试人员发现该车使用的燃油的热值为4.0×10 7J/kg，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示．

（1） 混合动力车启动时，蓄电池 能转化为汽车 ________ 能．
（2） 该车在测试过程中内燃机的牵引力所做功是多少？
（3） 该车在测试过程中蓄电池组储存的能量增加了多少？
（4） 试计算该汽车内燃机的效率（不计内燃机机械传动及充电过程中的能量损失）．
2.1860年，法国人勒努瓦发明了世界上第一台内燃机，它通过煤气燃烧产生热能和动力，压缩比为1，热效率为4.5%，低于当时的蒸汽机水平。1926年瑞士人布希引入了废气涡轮增压理论、1950年直喷技术原型开始出现，但汽油机热效率进步缓慢，直到1990年，电喷系统才给汽油机热效率带来了明显改善。到了2000年，发动机精确喷油下的热效率才达到30%，后经多年发展大多汽油机的效率多在28%~33%。某款国产165型单缸四冲程汽油机，该汽油机的汽缸横截面积为 40cm2 ， 活塞冲程长60mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为 1.0×106Pa ， 飞轮的转速是2400r/min。求：
（1） 这种汽油机燃气对活塞的平均压力；
（2） 这种汽油机满负荷工作时做功的功率（不计摩擦损失）；
（3） 如果某小型汽车用4个缸的这种汽油机作为动力机（设每个缸提供的功率均相同），若该汽油机的效率为40%，当该汽车在平直公路上以36km/h的速度匀速行驶54km，需消耗汽油多少kg？（汽油的热值为 4.6×107J/kg）
3.空气炸锅（如图甲）因其烹制食物脂肪含量低，美味酥脆，无油烟味，深受广大市民青睐，其原理是利用热空气流加热食物。科技创新小组的同学将其拆解后，发现核心元件是两个发热电阻和一个风扇，由温控开关S进行自动控制，经研究后画出简化电路图如图乙。
（1）空气炸锅采用高速热风循环技术，工作时会通过电动机向内部吹风，借助循环风，达到炸锅内部迅速升温的目的，与传统烤箱相比、空气炸锅烹制食物时，所用时间更 ________ ；
（2）使用空气炸锅，安全至关重要。同学们认真研究说明书及内部结构后，作出如下分析，其中合理的是 ________ ；
A.若空气炸锅的风扇不转了，发热电阻仍然工作，可以正常使用
B.烹制食物时为了提升加热效率，可以堵住空气炸锅背部的出风口
C.空气炸锅的电源线使用三脚插头，目的是让烹制美食更快速、更高效
D.为了安全和延长使用寿命，严禁直接用冷水冲洗未冷却的空气炸锅
（3）科技小组断开家中其他用电器，只让该空气炸锅以低温挡工作2min，观察到图丙所示的家用电能表转了90圈，此时空气炸锅的实际电功率是 ________ W；
（4）若科技小组使用电功率为1500W的档位烹制薯条，已知薯条的质量为0.24kg，初始温度为20℃，通电1min达到120℃，空气炸锅的能量转化效率为80%，请利用上述数据计算出薯条的比热容 c= ________ J/kg⋅℃。
热效率η1
40%
推进效率η2
60%
航空燃油热值q
5.0×107J/kg
驱动模式
纯电动（输出15kW）
启动、低速
油电混动（输出25kW以上）
中速
纯燃油（输出50kW以上）
高速
汽车质量
1000kg