初中物理教科版（2024）九年级上册（2024）第2章 改变世界的热机第2节 热机效率课堂检测

这是一份初中物理教科版（2024）九年级上册（2024）第2章 改变世界的热机第2节 热机效率课堂检测，共13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。
1.一台效率为40%的柴油机，当输出3.44×10 7J有用功时，消耗的柴油质量是多少？（ ）（柴油的热值是4.3×10 7J/kg）
A . 0.8kg B . 2kg C . 0.32kg D . 2.8kg
2.在2023年慕尼黑车展上，一半是欧洲车，一半是中国车，下列与小汽车有关的说法错误的是（ ）
A . 汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞
B . 使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
C . 如果四冲程内燃机的转速是600r/min，那么它每秒做功5次，共有20个冲程
D . 无论科技如何进步与发展，内燃机的效率都不可能到达100%
3.下列有关内燃机说法正确的是（ ）
A . 汽油机吸气冲程吸入的是空气
B . 柴油机压缩冲程中将内能转化为机械能
C . 内燃机工作时的热机效率总小于1
D . 热机使用时只有噪声污染
4.下列说法正确的是（ ）
A . 在四冲程内燃机内减少废气带走的大量热量可以提高热机效率
B . 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
C . 热值越大的燃料，完全燃烧时放出的热量一定越多
D . 60℃的水比30℃的水所放出的热量多但比热容相同
5.我国某研究机构于2020年发布了全球首款效率突破50%的商用柴油机，世界内燃机发展出现历史性新突破，下列关于内燃机说法正确的是（ ）
A . 内燃机的效率越低，则表示内燃机做功越慢
B . 在内燃机的能量损失中，废气带走的能量很少
C . 可通过减少各部件间的摩擦提高内燃机的效率
D . 随着技术的进步，内燃机的效率能到达100%
6.关于四冲程内燃机，下列说法正确的是（ ）
A . 四个冲程曲轴转两周，做功两次
B . 若转速为2400R/min，则一秒钟完成40个冲程
C . 进气门和排气门既不能同时关闭也不能同时打开
D . 在做功冲程中，燃料燃烧推动活塞向下运动，内能转化为机械能
7.如图为我国武装直升机武直﹣10，采用我国完全自主研发的“玉龙”涡轴航空发动机，它的大致工作过程：空气通过进气道进入压气机，燃料在燃烧室燃烧后，产生的高温高压气体推动涡轮转动，从而输出动力。下列说法正确的是（ ）
A . 武直﹣10沿竖直方向匀速上升时，它的机械能保持不变
B . 燃料和压缩空气混合后，燃料的热值增大
C . 空气进入压气机，被压气机压缩后内能增大
D . 燃烧室里的燃料燃烧更加充分时，发动机的效率不变
8.涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发的大功率航空涡轴发动机，其大致工作过程是：空气通过进气道进入压气机，被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合。燃料在燃烧室燃烧后，产生的高温高压气体推动涡轮转动，从而输出动力。下列关于该发动机工作过程中的说法正确的是（ ）
A . 压气机压缩空气，空气的内能减小
B . 燃料和压缩空气混合后，燃料的热值减小
C . 使燃烧室中燃料燃烧更充分，可以提高发动机的效率
D . 高温高压气体推动涡轮转动，类似于做功冲程，将机械能转化为内能
9.汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（ ）
A . 甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高
B . 由乙图可知该汽油机的效率是30%
C . 汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值
D . 增加废气带走的热量可以提高热机的效率
10.有关热机效率的说法正确的是（ ）
A . 使用的燃料热值越大，热机效率就越高
B . 热机的功率越大，热机效率也一定越高
C . 汽车排放的尾气温度越高，热机效率越高
D . 热机效率不会等于1或大于1
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.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
3.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%
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.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
7.一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
三、填空题
1.某汽油机的各项能量损失所占的百分率分别是：废气内能35%，散热损失30%，机械失10%，则该汽油机的热机效率是 ________ 。一般情况下柴油机的热机效率 ________ 汽油机的热机效率。（选填：“大于”“等于”或“小于”）
2.完全燃烧200g焦炭所放出的热量有35%被质量为10kg的水吸收，吸收了这些热量后，水的温度升高了 ________ ℃(水未沸腾).3.0×107J/kg,c水=4.2×103J/(kg⋅∘C)
3.长征十一号运载火箭是由中国航天科技集团公司研制的新型四级全固体运载火箭，最大推力可达1.2×10 6N，火箭需选用热值 ________ （选填“大”或“小”）的固体燃料。目前热机的效率还比较低，在热机的能量损失中， ________ 带走的能量最多，设法利用这部分能量，是提高燃料利用率的重要措施。
4.某款环保能源汽车——氢能重卡，采用氢燃料发动机获得动力。若某次运输过程中，汽车以300kW的恒定输出功率，在水平公路上匀速直线行驶了20min，汽车发动机的效率为75%。汽车牵引力做的功为 ________ J；若这次行驶过程中消耗的氢能由柴油来提供，至少需要完全燃烧柴油 ________ kg（q 柴油＝4.0×10 7J/kg）。
5.如图是某电炒锅的铭牌，根据表中的信息回答下列问题：若家庭电路中的电压只有198V，电炒锅工作1h消耗的电能是 ________ kW·h，若家庭电路中只有电炒锅工作，电炒锅产生的热量有70%被水吸收后水的温度升高了30℃，且如图中电能表的转盘正好转了300转，该电炒锅中水的质量为 ________ kg。（水的比热容 c=4.2×103J/kg⋅℃ ， 设电砂锅的电阻丝阻值不变）

6.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）
四、实验探究题
1.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 ________ %。
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.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 ________ 。
五、计算题
1.小明家用天然气做饭时，对一壶初温为20℃、质量为1.5kg的水加热，使水温度升高了80℃，消耗了天然气 0.02 m3 ， 已知水的比热容为 4.2×103 J/kg⋅℃ ， 天然气的热值为 3.6×107 J/m3 ， 求：
（1） 壶中水吸收的热量；
（2） 天然气完全燃烧放出的热量；
（3） 用天然气烧水时的效率。
2.随着汽油税费改革，汽车已经走进我们的家庭。小明的爸爸最近也购买了一辆轿车。
（1）通过查看说明书得知轿车车身质量为1725kg。当车上载有195kg的人和物品时，车轮与地面的总接触面积为4.0×10﹣2m2 ， 试求轿车对地面的压强。
（2）在设计汽车发动机时，既要考虑能量的利用效率，也是考虑发动机的冷却问题。为了防止发动机过热，汽车的冷却系统常用水的循环来降低发动机的温度。在发动机的冷却系统中共有5kg的水，在冷却过程中水温升高了50℃，所吸收的热量是多少？
（3）若轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动，运动过程中受到的阻力不变，运动的速度v与时间t的关系如图所示。则轿车运动过程中受到的阻力是多少？
（4）汽油在汽车发动机汽缸内燃烧时，如果每分钟释放1.2×107J的能量，发动机的输出功率是90kW，则此汽车发动机的效率是多少？
3.十一期间，小明爸爸利用家中汽车进行了自驾旅游，小汽车以120km/h速度行驶了2h，从油量指示表上估计出消耗汽油约16L，汽油密度为0.75×10 3kg/m 3 ， 汽油热值q=4.5×10 7J/kg。小明从物理书上了解到汽油机的效率约为30%。求：
（1）16L汽油完全燃烧放出的热量；
（2）汽车匀速行驶过程中所受的阻力。
4.一辆质量为1000kg的氢气动力试验汽车10min内在平直路面上匀速行驶了1.2×10 4m，消耗了0.15kg的氢气，此过程中汽车受到的阻力是重力的0.1倍。（氢气的热值取1.4×10 8J/kg）。则：
（1） 氢气燃烧产生的热量；
（2） 汽车的牵引力做的功；
（3） 汽车发动机的效率。
5.某中学为学生供应开水，燃烧了若干的无烟煤，用锅炉将200kg的水从25℃加热到了100℃。水的比热容是4.2×10 3J/（kg·℃），无烟煤的热值是3.4×10 7J/kg。求：
（1）水吸收的热量是多少？
（2）如此锅炉的加热效率约为30%，则需要完全燃烧多少千克的无烟煤（结果保留一位小数）？
六、综合题
1.近年来，汽车逐步走进了普通百姓的家庭．
（1）汽车内燃机一个工作循环包括四个冲程，一个汽缸正常工作四个冲程的顺序是 ________ （对图甲A，B，C，D重新排序）；
（2）一台单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为1800r/min，该汽油机每分钟做功 ________ 次，D图所示的汽油机冲程是通过 ________ 的方式改变燃气内能的．除此之外通过 ________ 也可改变物体内能；
（3）图乙所示为内燃机的能流图，内燃机的效率可表示为η= ________ ；
（4）现在很多地方正在使用乙醇汽油．乙醇汽油是一种由乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的替代能源，其中普通汽油体积占90%，乙醇（即酒精）体积占10%．使用乙醇汽油的好处是 ________ ？（写出一条即可）
2.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？
3.在一次实践活动中，小军对家中常用的电热水壶（如图）进行了探究，这种水壶使用方便，能较快将水烧开
（1）使用电热水壶，安全至关重要。小军首先认真阅读了使用说明书，并对一些重要的注意事项作出了如下分析，你认为他的分析不合理的是 ________ 。
A.电热水壶不能放在燃气灶旁，是为了防止损坏绝缘材料
B.可以让电热水壶两端的电压一直超过额定电压，这样烧水更快
C.水量不超过最大限位，可以防止水烧开后溢出
D.必须保持插头和电源线干燥，是为了防止漏电造成事故
（2）小军观察电热水壶铭牌后，开始实际操作。他测出，电热水壶正常工作烧开2L水，用时8min。若电费单价为0.5元/kW·h，则烧开这壶水所花的电费为 ________ 元。
（3）利用铭牌参数和小军测得的数据，若要测出电热水壶的加热效率，除了要知道水的密度、水的末温外，还需知道的两个物理量是 ________ 。
（4）小军继续对电热水壶的设计和使用说明进行探究，他提出了下列猜想，你认为不合理的是 ________
A.观察到加热元件安装在壶身底部而不是其他位置，可能是为了增强加热效果
B.原理图中指示灯与加热元件是并联而不是串联，可能是因为两者的额定电流相差很大
C.要求长时间使用后要清除水垢，可能是因为水垢增多，导致加热电阻变大，功宰变小
4.小明对家里的一款电热水器进行探究，其中一些参数如下表所示。
（1） 电热水器正常工作，将水加热到适当温度，导线却不怎么发热，原因可能是______；
A . 导线的绝热皮隔热
B . 电流通过导线不产生热量
C . 导线的电阻比电热丝阻值小
D . 通过导线的电流小于通过电热丝的电流
（2） 当电热器功率为2000W时，若要求将40L、初温30℃的水加热到70℃需要的时间，除了需要水的相关物理量外，还需要的物理量是该热水器的 ________ ；
（3） 如图为该电加热器的简化电路图， R1、 R2、 R3是阻值不变的电热丝，a、b、c、d为金属触点，S为旋钮开关，转动旋钮可以将相邻两个触点连通。转动旋钮使S与 ________ 两个触点接通时电热器为2000W的挡位；（选填“ ab”、“ bc”或“ cd”）
（4） 小明认真阅读了使用说明书，对其中一些重要事项作了分析，其中分析不合理的是______。
A . “不能用湿手去拔电热水器插头”，因为湿手容易引起触电事故
B . “电热水器不能与多个大功率用电器同时使用”，是为防止电路中电流过大
C . “接入电压要与本机额定电压相符合”，因为热水器只有在额定电压时才能工作
D . “使用时插头要充分插入插座”，插头外露可能会使人触电，不安全
BC-65B电炒锅
额定电压
220V
额定功率
1100W
工作频率
50Hz
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
电热水壶
额定功率：1800W
容量：2L
额定电压：220V
额定频率：50Hz
额定功率/W
1500
2000
2500
额定电压/V
220
额定频率/Hz
50
加热温度范围/℃
5~70
最大容量/L
50