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

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1.两台柴油机，甲的效率是40%，乙的效率是35%，这表明（ ）
A . 甲柴油机的功率大于乙柴油机的功率
B . 甲柴油机的功大于乙柴油机做的功
C . 在相同的时间里，甲柴油机的耗油量多一些
D . 在消耗等质量的柴油时，甲做的有用功多一些
2.随着科技的发展，新能源汽车逐渐走进我们的生活，我国的新能源汽车技术处于世界领先水平。油电混合动力汽车是新能源汽车的一种，工作模式分为纯电模式和混动模式。下列说法不正确的是（ ）
A . 纯电模式行驶时，内燃机不工作，由蓄电池供电，电能属于二次能源
B . 混动模式行驶时，内燃机工作，即可以提供动力，也可以给蓄电池充电，效率可达100%
C . 新能源汽车对环境的污染比传统油车对环境的污染小
D . 无论哪种模式，提高能量利用中的转化效率是节能问题的核心
3.小天同学为了比较质量均为200g的水和煤油的吸热能力，利用如图甲所示的实验装置进行实验，实验中两个酒精灯完全一样，加热10min后每个酒精灯消耗酒精5g（q 酒精=3×10 7J/kg），水的比热容为4.2×10 3J/(kg·℃)，用测得的数据绘制了温度随时间变化图像（如图乙）；若单位时间内水和煤油吸收的热量相等，则下列说法正确的是（ ）

A . 煤油的吸热能力与其加热时间有关
B . 20min内煤油吸收的热量为2.52×103J
C . 他使用的酒精灯的加热效率为16.8%
D . 煤油的比热容为2.1×103J/(kg·℃)
4.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
5.下列有关热和能的说法中正确的是（ ）
A . 内能可以从高温物体转移到低温物体
B . 汽油机工作时压缩冲程中内能最大
C . 物体内能增大，一定从外界吸收了热量
D . 燃料的热值越大，内燃机效率越高
二、多选题
1.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%
2.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
3.一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
4.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
5.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⋅℃
6.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%
三、填空题
1.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，因此汽油机的效率比蒸汽机更 ________ （选填“高”或“低”）。
2.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）
3.新农村建设中正在大力推广使用瓶装液化气。如果每瓶装10kg液化气，液化气的热值取 4.2×107J/kg，则每瓶液化气全部完全燃烧放出的热量为 ________ J；若放出的热量有40%被水吸收，在标准大气压下可让500kg、25℃的水温度升高 ________ ℃。[ c水=4.2×103J/(kg⋅℃)]
4.一台单缸四冲程汽油机，飞轮的转速为2400r/min，该汽油机每秒钟做功 ________ 次．如图所示的汽油机正处于 ________ 冲程．
5.水壶里装有初温为25℃的水，用天然气炉具对水进行加热，水温升高到100℃时，需要吸收热量 6.3×103J ， 已知水的比热容为 4.2×103J/kg⋅°C ， 则水壶中水的质量为 ________ kg。若天然气炉具烧水的效率是30%，此过程需要燃烧天然气 ________ m3。（天然气的热值为 8.4×107J/m3）
6.一辆小汽车从小红身旁驶过后，小红闻到了汽油味，于是她结合所学知识确认这是汽油发生了扩散，该现象说明组成物质的分子在不停地做 ________ 运动；某汽油机在一次工作中消耗了 2kg汽油，对外做功为 2.3×107J ， 则汽油机的效率是 ________ （汽油热值为 4.6×107J/kg）。汽油机工作时， ________ 冲程将内能转化为机械能。
四、实验探究题
1.2023年5月30日9时31分，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空。观看了发射视频后，物理老师给同学们布置了一个实践性作业，要求各学习小组结合已经学习的力学知识，开展制作“水火箭”的项目式学习。
【项目任务】每个小组制作一个“水火箭”，并通过比赛评选出“最佳飞行”奖。
（1） 【项目导引】长征二号F遥十六运载火箭点火后向下喷出熊熊烈焰，火箭随即挟烈焰腾起。水火箭也是利用这一原理发射升空的：用打气筒不断向瓶内打气，瓶内气压增大，当气压达到一定值时，瓶塞脱落，向下喷出水，产生反推力，飞行了。运载火箭和"水火箭"飞行利用的物理学知识是 ________ 。
（2） 【方案设计】考虑到“水火箭”的动力只能由水和空气提供以及制作材料的限制等，同学们设计了如图所示的作品：在容积为2L的废弃饮料瓶中装入适量的水，用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住。物理老师对同学们的设计提出了“在饮料瓶底部位置配置上火箭顶端的导流罩，可以减小“水火箭"飞行时受到的阻力”的建议。各学习小组设计了以下形状的导流罩，其中设计合理的是 ________ 。
（3） 【项目实施】各个小组制作好了“水火箭”后开展飞行比赛，发现“水火箭”在竖直方向飞行上升的高度不容易测量。同学们讨论后认为可以通过测 量 ________ 来评选出“最佳飞行奖”。（写出一种方法即可）
（4） 【评价反思】比赛中，有的小组的“水火箭”飞行效果差。同学们发现从工程的角度看，需要考虑该装置的气密性。请你帮忙提供一个检查该装置气密性的方法 ________ 。
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.手机就是利用电磁波（微波）来进行通信的，使用手机通话时微波会对人体产生一种“加热效应”。下表是GSM型号手机的主要技术参数．则：
（1）该型号手机发射的电磁波的最长波长是多少？
（2）该型号手机最大工作时的电流是多少？在500min的通话时间内，手机的平均功率是多少？
（3）某网站上登载了一则“手机煮鸡蛋”的消息：两个实验人员将一个质量为50g、比热容为 4.2×103J/（kg⋅℃）的鸡蛋放在陶瓷杯子里，在鸡蛋的两侧对称地放置两部该型号的手机，用其中一部手机拨通另一部手机，以最大发射功率保持通话状态，在实验进行到60min时，该鸡蛋的温度升高了多少？（设两部手机放出的能量有20%被鸡蛋吸收，计算结果保留一位小数）
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.某型号专用车在车型测试中，在一段平直的公路上匀速行驶5.6km，受到的阻力是3.0×10 3N，消耗燃油1.2kg（假设燃油完全燃烧）．燃油的热值q=4×10 7J/kg，求：
（1） 专用车牵引力所做的功？
（2） 专用车的热机效率是多少？
4.为了减少环境污染，很多地区用液化气代替煤炭来烧菜、做饭。某钢瓶装有液化气10kg，已知液化气的热值为4.2×10 7J/kg，水的比热容为4.2×10 3J/(kg•℃)，则：
（1）这瓶液化气全部完全燃烧放出的热量是多少？
（2）放出的热量有40%被初温为20℃的水吸收，则水吸收多少热量？
（3）水吸收的这些热量刚好沸腾（1标准大气压下），求水的质量？
5.我国自主研制的大型水陆两栖灭火机“鲲龙”号进行低空投水表演，若航行20min，飞机消耗航空燃油900kg，发动机的平均功率为1.5×10 7W，航空燃油的热值为5×10 7J/kg。求：
（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量；
（2）发动机所做的功；
（3）发动机的效率。
六、综合题
1.某小组在跨学科实践活动中，对电热水器的类型进行了对比研究。调查发现，家庭常用电热水器分为储水式电热水器和快热式电热水器两类。如图甲是某款储水式电热水器（有一个大容积的水箱，如果水箱中被加热的水没用完，这些热水会慢慢冷却），其铭牌上的部分信息如图乙；如图丙是某款快热式电热水器（没有水箱，快速加热流水），其铭牌上的部分信息如图丁：
乙
丁
（1） 对照两种热水器的铭牌可知：快热式电热水器之所以“快”，是因为它的 ________ 明显大一些。
（2） 该小组还得出了以下结论，你认为 不合理的是__________。
A . 储水式电热水器安装在承重墙上更安全
B . 长期使用过程中，储水式电热水器对水电的浪费较大
C . 安装快热式电热水器要用更粗的电线
D . 用电高峰时段，电热水器的实际功率大于额定功率
（3） “碳达峰”“碳中和”对常用家电产品研发提出了更高要求。已知：每节约1度电相当于减少排放 1.1kg的二氧化碳。若小利家将储水式电热水器更换为快热式电热水器后，发现一个月仅此一项用电比原来节省电能 8kW⋅h ， 请计算由此相当于减排二氧化碳约 ________ kg。
（4） 若本题中这款快热式电热水器的加热效率是90％，洗澡时每秒的出水量是 50mL ， 进入热水器的水温为12℃，则出水温度可达到 ________ ℃。[ ρ水=1.0×103kg/m3 ， c水=4.2×103J/(kg·℃)]
2.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）
3.1860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）
4.2013年12月2日1时30分，搭载着“嫦娥三号”的长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心发射升空，如图为运载火箭升空的图片．
（1） 火箭从发射塔开始发射升空的过程，火箭做 运动（选填“匀速”或“变速”），此时火箭受到的是 力（选填“平衡”或“非平衡”）．
（2） 升空瞬间喷出来的高温气体，使发射塔下面的水温度升高，发生 变成水蒸气，水蒸气遇冷放热又发生 ， 形成大团的白雾．（填物态变化名称）
（3） “嫦娥三号”接近月球表面时， （选填“能”或“不能”）依靠降落伞着陆，原因是 ．
工作电压
标准配置电池的容量
最长通话时间
最大发射功率
工作频率MHz
4.0V
1000mAh
500min
2W
9×102~1.8×103
额定升数
50L
产品尺寸（a*b*c）
760×485×455mm
额定功率
2200W
能效等级
1级
额定功率
7000W
额定压力
0.6MPa
产品尺寸（a*b*c）
266×78×448mm
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