人教版（2024）九年级全册（2024）第3节 热机的效率课时作业

这是一份人教版（2024）九年级全册（2024）第3节 热机的效率课时作业，共10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.为了探究某物质在固态和液态时的吸热升温情况，小明同学用酒精灯（火焰大小保持不变）均匀加热 0.4kg该种固体，根据实验数据绘制出的图线如图所示，经测量 BC阶段消耗热值为 3.0×107J/kg的酒精 10g（假设酒精完全燃烧），通过查阅资料已知该物质液态时的比热容为 3×103J/kg⋅℃。下列说法正确的是（ ）
A . 该物质在 B点时的内能等于在 A点时的内能
B . 该物质在 AB段共吸收了 4.8×105J的热量
C . 该物质在固态时的比热容为1.2×103J/kg⋅℃
D . 在 BC阶段的加热效率为16%
2.汽油机甲，飞轮每分钟转2400转，汽油机的汽缸容积为150cm 3 ， 满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为2.0×10 6Pa，且甲汽油机一分钟消耗25g汽油。汽油机甲与汽油机乙的效率比值为5∶4，汽油机甲的功率是乙的2.5倍，则汽油机甲的功率和甲、乙汽油机相同时间的油耗之比为（ ）（汽油的热值为4.8×10 7J/kg）
A . 3.6×106W；2∶1
B . 6000W；2∶1
C . 3.6×106W；1∶2
D . 6000W；1∶2
3.以下说法正确的是（ ）
A . 根据 c=QmΔt可知：物体吸热越多，它的比热容就越大
B . 根据 ρ=mV可知：物体的密度跟它的质量成正比，跟体积成反比
C . 根据 q=Qm可知：燃料的质量越大，其热值就越小
D . 根据 η=W有W总可知：有用功占总功的比例越大，机械效率就越大
4.做同样的功，甲柴油机用3h，消耗2kg柴油；乙柴油机用2h，消耗掉3kg柴油，下列说法中正确的是（ ）
A . 甲的功率大，效率低
B . 甲的功率大，效率高
C . 乙的功率大，效率低
D . 乙的功率大，效率高
5.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%
6.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，已知汽车的质量为2t，匀速行驶时所受阻力为车重的0.1倍，燃油的热值为4.6×10 7J/kg，g=10N/kg，假设燃油完全燃烧。通过计算可知，下列计算结果错误的是（ ）
①汽车行驶速度是20m/s ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J
③汽车牵引力做功的功率是30kW ④汽车发动机的效率是20%
A . ① B . ③ C . ①和④ D . ②和④
7.热机的效率较低，为了提高热机的效率，你认为下列方法目前不可能实现的是（ ）
A . 尽量减少因克服摩擦力而额外消耗的能量
B . 尽量使燃料充分燃烧
C . 想办法把燃料放出的热量全部用来做有用功
D . 尽量减少各种热损失
8.劳动课要求中学生会做一些家常菜．关于炒菜中的物理知识，下列判断正确的是（ ）
A . 铁锅炒菜是因为铁的比热容大
B . 炒菜过程中菜的内能增大
C . 锅铲用胶木柄是因为胶木导热性好
D . 天然气燃烧时将内能转化为化学能
9.我们的生产生活总离不开能量及其转化。下列说法正确的是（ ）
A . 现代生活离不开电，电力是一次能源
B . 水力、核能、地热能、生物质能都属于可再生能源
C . 燃气灶烧水，只要调大火力，燃气灶的加热效率就提高
D . 卫星从远地点向近地点运动的过程中，动能增大，势能减小
二、多选题
1.下列关于提高锅炉效率的方法，正确的是（ ）
A . 把块状燃料粉碎成粉末状
B . 用鼓风机向炉膛吹气
C . 利用热值大的燃料
D . 向锅炉加大燃料的投放量
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.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
4.一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
5.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
三、填空题
1.一台单缸四冲程内燃机正常工作时的转速为1800r/min，该内燃机每秒共经历了 ________ 个冲程．
2.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： ________
3.如图为我国南海神狐海域进行天然气水合物试采作业时，“蓝鲸一号”钻探平台。天然气水合物又称作为“可燃冰”，“可燃冰”的主要成分是甲烷，1m 3的可燃冰可转化生成164m 3的甲烷气体和0.8m 3的水，则可燃冰的热值大约为 ________ J/m 3 ， 4.2m 3甲烷完全燃烧放出的热量可以使 ________ kg、10℃的水温度升高72℃（假设甲烷完全燃烧放出的热量全部被水吸收，已知甲烷气体的热值为：3.6×10 7J/m 3）。
4.甲、乙两物体的质量之比是 3:1 ， 比热容之比 1:2 ， 它们升高温度之比 4:3 ， 则它们吸收的热量之比为 ________ 。焦炭的热值是 3×107J/kg ， 完全燃烧 1kg的焦炭放出的热量为 ________ J。
5.“地球一小时”活动由世界自然基金会于2007年发起，号召人们每年三月的最后一个周六晚上自愿关灯一小时，倡导节能减排活动，以共同应对全球气候变化．假设江油城区有8万个家庭响应号召，且每个家庭照明平均功率为60W，那么在今年3月27日晚上关灯一小时，可节约 ________ kW•h的电能，相当于 ________ kg热值为3.0×10 7J/kg的标准煤完全燃烧所放出的热量．
6.从能的转化的观点看热机是一种利用 ________ 能做功的机器．转速为3000r/min的四冲程内燃机（内燃机一个完整的工作循环，飞轮需转2圈），每分钟有 ________ 次做功冲程．
7.小强关闭家中其他用电器，只用一个电水壶烧水，使质量为1kg、初温为20℃的水被烧开（1个标准大气压下），用时5min，如图所示的电能表刚好转过300r。则水吸收的热量是 ________ J，电水壶的实际电功率为 ________ W，电水壶的效率是 ________ （保留整数）。[水的比热容为4.2 ×10 3J/（kg·℃）]
8.在实验室，揭开酒精灯盖子，酒精气味便“飘进”我们的鼻子，这是发生了 ________ 现象；相同质量的酒精和煤油完全燃烧放出的热量不同的原因是它们的 ________ 不同（选填“热值”或“比热容”）。
9.“秸秆煤”是利用秸秆生产的一种燃料，它的热值为2.2×10 7J/kg，完全燃烧10kg的秸秆煤可以放出 ________ J的热量；某同学分别将质量相等的水和另一种液体进行冷却，并画出了它们的温度随时间变化的图象，如图所示．若水和另种液体在相同时间内放出的热量相等，则另一种液体的比热容为 ________ J/（kg•℃）．[水的比热是4.2×10 3J/（kg•℃）]
四、实验探究题
1.如表列出了几种燃料的热值，单位是J/kg。
（1） 由表可知，放出相同的热量，完全燃烧干木柴与液态氢的质量比是 ________ ；
（2） 如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相等，烧杯内的液体质量和初温也相同，液体a、b的温度在实验过程中一直没有达到沸点，不计热损失。
①为了验证“燃料完全燃烧时放出的热量是否与燃料的种类有关”，应选择 ________ 两图进行实验；
②为了比较不同物质吸热升温的特点，应选择 ________ 两图进行实验。物体吸收热量多少是通过 ________ 来反映的。
2.小明同学探究了“不同物质吸热升温的现象”，同时又探究了“不同燃料燃烧的放热能力”，他设计了两组实验装置如图所示。
（1）你认为探究“不同燃料燃烧的放热能力”应选用 ________ 组器材（选填“甲”、“乙”）；在探究“不同物质吸热升温的现象”实验中，不同物质吸热的多少是通过 ________ 来反映的（选填“温度计示数”或“加热时间”）；
（2）除了图中已经呈现的器材，还需要用到其它测量工具。你认为两个实验都还要用到的其它测量工具是 ________ ；
（3）质量相等的沙子和水，在初温相同时开始加热，图丙是根据实验记录数据画出的温度随时间变化图像，由图像可知，实验过程中操作不到位的步骤是 ________ ；
（4）用燃烧皿替换两个相同的酒精灯，比较酒精和碎纸片的热值（如图乙所示）。对于此实验的器材要求，下列需要控制的是 ________ （填序号）；
A．酒精和碎纸片的质量相等 B．烧杯中水的质量相等
（5）小明设计了一张记录实验数据的表格，其中①②两项内容漏写了，请你帮他补充完整：
① ________ ；② ________ 。
五、计算题
1.传统汽车由燃油发动机驱动，发动机的平均效率只有20%~30%。某型号汽车采用四缸发动机，如图所示为发动机的4个汽缸，通过连杆把4个汽缸连在一根曲轴上，每个汽缸活塞面积均为300cm 2 ， 一个冲程活塞在汽缸中移动的距离均是50mm。各个汽缸的做功冲程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽缸分别是另外三个冲程。已知燃油的密度为（ 0.8×103kg/m3、热值为4.6×10 7J/kg）。
（1） 若做功冲程燃气对活塞的平均压强为 9.0×105Pa ， 求一个汽缸在一次做功冲程中燃气对活塞所做的功。
（2） 若汽车以恒定输出功率135kW行驶，则发动机转速为多少r/min？
（3） 假设该汽车一年消耗燃油500L，将发动机的效率从30%提高到40%，每年可以节省燃油多少千克？
2.小王学习了有关热学的知识后，知道水的比热容是4.2×103J/(kg⋅℃)
（1） 如果小王用燃气灶将质量为5kg、温度为20℃的水加热到100℃，则水需要吸收多少热量？
（2） 若小王烧水用的燃气灶使用的是热值为 4.2×107J/kg 的煤气，且燃气灶烧水时的热效率（热效率等于水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比）为 20% ，则实际消耗的煤气为多少千克？
3.可燃冰是一种新型能源，它是水和天然气在高压低温情况下形成的类冰状结晶物质，主要成分是甲烷，其开采是世界难题，据中央电视台2017年5月18日报道，中国宣布对南海可燃冰试采实现稳定产气，引发世界各国高度关注，标志着我国可燃冰开采技术已处于世界领先地位。用燃气锅炉烧水时，把质量为50kg，初温为20℃的水加热到100℃，共燃烧了1.2m 3天然气，已知天然气的热值q=4.2×10 7J/m 3 ， 可燃冰的热值为同体积天然气的160倍，求：
（1） 水吸收的热量；
（2） 燃气锅炉烧水时的效率；
（3） 若换用可燃冰，应使用多少m 3可燃冰．
4.菜油是人们烹饪时常用的材料，最适宜的烹饪温度在150℃到180℃之间。某酒店厨师在炸制酥肉时，将2 kg 的菜油从20℃加热到170℃（未沸腾），求：
（1） 菜油吸收的热量[取 c菜油=2.0×103J/(kg⋅°C) ]；
（2） 如果这些热量由天然气燃烧来提供，则需要完全燃烧多少 m3 的天然气（假设天然气完全燃烧释放的热量全部被菜油吸收，天然气的热值为 4.0×107J/m3 ）
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.中医是中国医学文化的宝贵遗产。为了更好的控制煎药时的火候，某厂家生产了如图甲的一款全自动电煎药壶，它有“加热”和“保温”两个挡位，简化电路图如图乙，其中S 2是一个温控开关，温度过高时自动断开。
（1） 如图乙当S 1和S 2闭合时，电煎药壶处于 ________ （选填“加热”或“保温”）挡。
（2） 如图丙电能表的示数为 ________ kW·h。
（3） 用该电煎药壶将1kg水从20℃加热到70℃时，水吸收的热量为 ________ J。
（4） 某次煎药时关闭家里其他用电器，测出加热1min电能表表盘转过40圈，则电煎药壶实际功率为 ________ W。
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.天然气是当今家庭中使用较普遍的一种能源，现用天然气（甲烷）来加热水，
（1） 为使2kg的水温度从20℃加热到100℃，水需吸收多少热量？
（2） 如果加热过程中，天然气放出的热量只有50%被水吸收，则需完全燃烧多少m 3的天然气？（天然气的热值为8.3×10 7J/m 3）
5.小明家里新买了一台能效等级标记为2级的燃气热水器，如图所示。根据国家的规定，能效等级为2级的热水器必须保证热效率至少达到88%。为了验证这台热水器是否满足这一标准，小明进行了一次测试：他将热水器的出水温度设定为 39℃ ， 并记录下相关数据。在测试中，热水器输出了 50kg的热水，同时消耗了 0.14m3的天然气。已知进入热水器的冷水初始温度为 19℃ ， 水的比热容为 c水=4.2×103J/kg⋅℃ ， 天然气的热值为 q天然气=3.5×107J/m3。则：
（1） 这些水在加热过程中吸收了多少热量？
（2） 0.14m3天然气完全燃烧释放出了多少热量？
（3） 请通过计算判断，这台热水器是否达到了国家规定的能效标准。
燃料种类
无烟煤
酒精
煤油
干木材
液态氢
热值
3.4×107
3.0×107
4.6×107
1.2×107
1.4×108
燃料
①
②
10g酒精
10g碎纸片
电热水壶
额定功率：1800W
容量：2L
额定电压：220V
额定频率：50Hz