中考物理常考知识点突破练习27 (热机效率)

这是一份中考物理常考知识点突破练习27 (热机效率)，共11页。试卷主要包含了 热机效率定义， 常见效率问题， 提高效率的途径， 解题关键，7×10³ W等内容，欢迎下载使用。
热机效率是热学综合应用的重要考点，常结合热量计算、燃料热值、机械功、功率等进行综合考查。本考点要求理解热机效率的概念，掌握效率计算公式η = W有 / Q放 ×100%（其中W有为有用机械功，Q放为燃料完全燃烧放出的热量），并能灵活应用于汽车发动机、火力发电、烧水加热等实际问题。同时要了解提高热机效率的主要途径。
1. 热机效率定义： 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能量之比，叫做热机的效率。
η = W有 / Q放 （通常用百分数表示）
2. 常见效率问题：
① 汽车发动机效率：η = W机械 / (mq)
② 烧水加热效率：η = Q吸 / (mq) 或 η = Q吸 / (Vq)
③ 火力发电效率：η = E电 / (mq)
3. 提高效率的途径： 使燃料充分燃烧；减少各种热量损失（如保持良好的润滑减少摩擦）；利用废气能量等。
4. 解题关键： 正确区分有用能量和总能量，明确效率公式中的对应关系，注意单位统一（特别是热值单位J/kg或J/m³，质量单位kg，体积单位m³）。
专项突破练习
一、选择题（共15题，每题2分，共30分）
1. 关于热机效率，下列说法正确的是（ ）
A. 热机做的有用功越多，效率一定越高
B. 热机消耗的燃料越少，效率一定越高
C. 热机的功率越大，效率一定越高
D. 热机效率总小于1
2. 四冲程汽油机在工作过程中，将内能转化为机械能的冲程是（ ）
A. 吸气冲程
B. 压缩冲程
C. 做功冲程
D. 排气冲程
3. 某热机的效率是40%，表示它工作时（ ）
A. 燃料完全燃烧放出的热量有40%转化为机械能
B. 用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出热量的40%
C. 做有用功的能量占燃料燃烧放出热量的40%
D. 用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出热量的60%
4. 甲、乙两台热机，甲的效率比乙高，其含义是（ ）
A. 甲热机比乙热机做的有用功多
B. 甲热机比乙热机消耗的燃料少
C. 在做相同的有用功的情况下，甲消耗的燃料少
D. 在做相同的有用功的情况下，甲损失的能量少
5. 一辆汽车的发动机，每小时消耗汽油20kg，这些汽油完全燃烧放出的热量有30%转化为机械能，则汽车发动机的功率为（q汽油=4.6×10⁷ J/kg）（ ）
A. 7.7×10³ W
B. 7.7×10⁴ W
C. 7.7×10⁵ W
D. 7.7×10⁶ W
6. 用煤气灶烧水时，把2kg、初温25℃的水加热到75℃，共燃烧了0.03m³的煤气。已知水的比热容为4.2×10³ J/(kg·℃)，煤气的热值约为4.0×10⁷ J/m³，则该煤气灶烧水的效率约为（ ）
A. 30%
B. 35%
C. 40%
D. 45%
7. 提高热机效率的有效途径是（ ）
A. 采用优质的燃料
B. 减少热机的工作时间
C. 保证良好的润滑，减小摩擦
D. 提高热机的功率
8. 下列关于热机效率的说法，正确的是（ ）
A. 热机效率越高，做有用功越多
B. 热机效率越高，功率越大
C. 热机效率越高，燃料燃烧越充分
D. 热机效率越高，燃料的热值越大
9. 如图所示是某内燃机的能量流向图，根据图中所给信息，该内燃机的效率为（ ）
（注：本题为图形题，共2个图形题中的第1个）
A. 25%
B. 30%
C. 35%
D. 40%
10. 一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3600r/min，该柴油机1s内完成多少个冲程，对外做功多少次？若该柴油机功率为10kW，则它的效率为30%，求柴油机1h消耗的柴油质量（q柴油=4.3×10⁷ J/kg）约为（ ）
A. 2.8kg
B. 3.5kg
C. 4.2kg
D. 5.6kg
11. 某家庭需要将50kg、20℃的水加热到60℃作为生活用热水，他们利用煤气灶烧水，需燃烧0.8kg煤气。已知煤气的热值q=4.2×10⁷ J/kg，水的比热容c=4.2×10³ J/(kg·℃)。下列说法正确的是（ ）
A. 水吸收的热量为8.4×10⁵ J
B. 煤气完全燃烧放出的热量为3.36×10⁷ J
C. 煤气灶烧水的效率为25%
D. 煤气灶烧水的效率为20%
12. 下列关于热机的说法中，错误的是（ ）
A. 热机都是把内能转化为机械能的机器
B. 热机通常用水来冷却，是因为水的比热容大
C. 热机的大量使用会造成环境污染
D. 热机效率可以达到100%
13. 某汽车在平直公路上匀速行驶100km，消耗汽油8kg，汽车受到的阻力为800N。已知汽油的热值为4.6×10⁷ J/kg，则此过程中汽车发动机的效率约为（ ）
A. 20%
B. 25%
C. 30%
D. 35%
14. 随着人们生活水平的提高，汽车逐渐走进千家万户。关于汽车涉及到的物理知识，下列说法正确的是（ ）
A. 汽车发动机的做功冲程将机械能转化为内能
B. 汽车用水作冷却剂，是因为水的比热容小
C. 汽车行驶过程中，发动机的效率可以达到100%
D. 汽车发动机的效率越低，表示燃料燃烧放出的能量转化为有用功的比例越小
15. 用相同的酒精灯分别对a、b两液体加热(如图甲所示),根据测得数据分别描绘出两液体的温度随时间变化的图象(如图乙所示).在相同的时间内两液体吸收的热量相等,不计液体热量散失,分别用ma、mb、ca、cb表示a、b两液体的质量和比热容,则结合图中信息作出的下列推断正确的是（ ）
A. 若ma=mb,则ca>cb
B. 若ma=mb,则cab
C. 若ca=cb,则ma>mb
D. 若ca=cb,则mab
二、填空题（每空1分，共18分）
16. 热机工作时，用来做 ______ 的那部分能量与 ______ 之比，叫做热机的效率。由于热机在工作过程中总有能量损失，所以热机的效率 ______（选填“能”或“不能”）达到100%。
17. 一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速为2400r/min，则它每秒钟完成 ______ 个冲程，对外做功 ______ 次。若该汽油机的效率为30%，消耗2kg汽油可输出的有用功为 ______ J。（q汽油=4.6×10⁷ J/kg）
18. 用煤气灶将2kg的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量是 ______ J；若煤气完全燃烧放出的热量有70%被水吸收，则需要完全燃烧 ______ kg的煤气。[c水=4.2×10³ J/(kg·℃)，q煤气=4.2×10⁷ J/kg]
19. 一辆小汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶，受到的阻力是1.2×10³ N，发动机的效率为30%，则小汽车行驶10min，消耗汽油 ______ kg。（q汽油=4.6×10⁷ J/kg，结果保留两位小数）
20. 如图是内燃机的能量流向图，根据图中给出的信息，该内燃机的效率为 ．在汽油机中，燃料在汽缸内燃烧，而且燃料与空气混合，燃烧得比较充分，因此汽油机的效率比蒸汽机更 填（“高”或“低”）．
21. 提高热机效率的主要途径有：使燃料 ______；尽量减少各种 ______；在热机的时间和能量上，设法利用 ______ 的能量等。
三、实验探究题（共12分）
22. （12分）某实验小组用如图所示的装置探究“水和煤油的吸热能力”，实验数据记录如下：
（1）实验中，用相同的酒精灯加热相同时间，目的是使水和煤油 ______。
（2）分析实验数据可知：质量相同的水和煤油，加热相同的时间，______ 升高的温度更高，这说明 ______ 的吸热能力更强。
（3）在此实验中，如果要使水和煤油升高相同的温度，就要给 ______ 加热更长的时间，此时水吸收的热量 ______（选填“大于”、“小于”或“等于”）煤油吸收的热量。
（4）若水的比热容为4.2×10³ J/(kg·℃)，根据表中数据计算，煤油的比热容为 ______ J/(kg·℃)。
（5）若实验时，酒精灯加热的效率为30%，则加热6min，酒精灯消耗酒精的质量为 ______ g。（q酒精=3.0×10⁷ J/kg，不计热量损失）
四、计算题（共20分）
23. （8分）某型号汽车在平直公路上以25m/s的速度匀速行驶，汽车匀速行驶时受到的阻力是1200N，该汽车发动机的效率为30%，汽油的热值为4.6×10⁷ J/kg。求：
（1）汽车匀速行驶10min牵引力所做的功；
（2）汽车匀速行驶10min消耗汽油的质量。（结果保留一位小数）
24. （12分）小明家新买了一个燃气热水器，他想测算该热水器的加热效率。他将热水器设置为50℃出水，热水器正常工作一次，将40kg的水从20℃加热到50℃，观察到燃气表显示使用了0.2m³的燃气。已知水的比热容为4.2×10³ J/(kg·℃)，燃气的热值为4.2×10⁷ J/m³。求：
（1）水吸收的热量；
（2）燃气完全燃烧放出的热量；
（3）该燃气热水器的加热效率；
（4）若小明家洗澡水温要求42℃，每次洗澡用水40kg，则该热水器正常工作一次消耗的燃气可提供多少次洗澡用水？（假设热水器效率不变，燃气充分燃烧）
参考答案
一、选择题
1. D 2. C 3. B 4. C 5. B 6. B 7. C 8. C 9. C 10. A
11. C 12. D 13. B 14. D 15. BD
二、填空题
16. 有用功； 燃料完全燃烧放出的热量； 不能
17. 80； 20； 2.76×10⁷
18. 6.72×10⁵； 0.0229（或0.023）
19. 0.31
20. 30%;高
21. 充分燃烧； 热量损失； 废气
三、实验探究题
22. （1）在相同时间内吸收的热量相同 （2）煤油； 水 （3）水； 大于 （4）2.1×10³ （5）0.56
四、计算题
23. 解：（1）t=10min=600s，s=vt=25m/s×600s=1.5×10⁴m
匀速行驶，牵引力F=f=1200N
W有=Fs=1200N×1.5×10⁴m=1.8×10⁷J
（2）由η=W有/Q放得 Q放=W有/η=1.8×10⁷J/30%=6×10⁷J
由Q放=mq得 m=Q放/q=6×10⁷J/(4.6×10⁷J/kg)≈1.3kg
答：牵引力做功1.8×10⁷J，消耗汽油约1.3kg。
24. 解：（1）Q吸=cmΔt=4.2×10³ J/(kg·℃)×40kg×(50℃-20℃)=5.04×10⁶J
（2）Q放=Vq=0.2m³×4.2×10⁷ J/m³=8.4×10⁶J
（3）η=Q吸/Q放=5.04×10⁶J/8.4×10⁶J=60%
（4）洗一次澡需要水吸热 Q吸'=4.2×10³×40×(42-20)=3.696×10⁶J
一次燃气释放总热量 Q放'=Q吸'/η=3.696×10⁶J/0.6=6.16×10⁶J
原来一次燃烧燃气放出8.4×10⁶J，现在一次洗澡需要6.16×10⁶J，次数n=8.4×10⁶/6.16×10⁶≈1.36次，即1次。
答：水吸收热量5.04×10⁶J，燃气放热8.4×10⁶J，效率60%，可提供1次洗澡用水。