初中物理人教版（2024）九年级全册（2024）第十四章 内能的利用第3节 热机的效率练习题

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1.热机的发明，大大推动了社会的发展。但是其产生的废气，对环境产生了极大的污染。目前，攀枝花市绝大部分公交车已经完成了热机到电机的转换，甚至公交64路使用了更为清洁的氢能源公交车（使用氢燃料电池）。减少了噪音和环境污染。下列说法正确的是（ ）
A . 热机工作时，是把电能转换为机械能
B . 氢能源公交车排放的尾气没有污染
C . 氢能源电池效率可达到100%
D . 提取氢能源不需要消耗其他形式的能量
2.一台柴油机飞轮的转速为1200转/min，则每秒做功的次数为（ ）
A . 10次 B . 20次 C . 30次 D . 40次
3.生活中热现象随处可见，下列说法中不正确的是（ ）
A . 煤的热值比干木柴的大，煤燃烧时放出的热量比干木柴燃烧时放出的热量多
B . 液体很难被压缩，说明分子间有斥力
C . 夏天在河岸边觉得沙子热得发烫而河水却不怎么热，是因为水的比热容大
D . 使用高压锅更容易把食物煮熟，是利用了液体沸点随气压增大而升高的原理
4.汽油机甲的效率比汽油机乙的效率高，这说明（ ）
A . 汽油机甲做的有用功多
B . 汽油机甲比乙用的汽油少
C . 完全燃烧等量的汽油，汽油机甲比乙转化为有用功的能量多
D . 相同的时间内，汽油机甲比乙所用的汽油少一些
5.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
6.2023年5月30日9时31分，我国在酒泉卫星发射中心，利用长征二号F火箭成功发射神舟十六号载人飞船，16时26分飞船与空间站顺利对接，标志中国空间站进入了应用和发展阶段。下列说法中正确的是（ ）
A . 火箭升空时机械能守恒
B . 空间站由于惯性绕地球运动
C . 火箭利用液态氢做燃料，是因为液态氢的密度小
D . 火箭向下喷火使其升空，是由于力的作用是相互的
7.一台四冲程内燃机飞轮转速为3600r/min，它1s完成了（ ）
A . 30个冲程，做了30次功
B . 60个冲程，做了60次功
C . 120个冲程，做了30次功
D . 60个冲程，做了15次功
8.一支蜡烛在燃烧过程中，它的（ ）
A . 质量变小，比热容不变，热值不变
B . 质量变小，比热容变小，热值不变
C . 质量不变，比热容不变，热值变小
D . 质量变小，比热容变小，热值变小
9.小马同学在比较“沙子和水的吸热本领”时，选用了两套完全相同的加热仪器给质量都是0.2kg的沙子和水加热。根据实验记录的数据，他绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图像，如图所示。已知酒精的热值 q=3.0×107J/kg ， 加热时，酒精灯平均每分钟消耗0.3g酒精。已知水的比热容 c水=4.2×103J/kg⋅℃ ， 则下列说法正确的是（ ）
A . 实验开始时，必须控制沙子和水的初温相等
B . 图中甲是水的吸热升温图像
C . 这14min内，酒精灯的加热效率为20%
D . 沙子的比热容为1.5×103J/kg⋅℃
10.一瓶酒精用去一半后，剩下的酒精（ ）
A . 热值不变，比热容减小一半
B . 热值和比热容都减小一半
C . 热值减小一半，比热容不变
D . 热值不变，比热容不变
二、多选题
1.有一辆汽车在水平路面上用0.5h匀速行驶了36km，消耗汽油3kg。若已知该汽车发动机的功率（即牵引力的功率）为23kW，汽车（包括车上的人和物品）质量为1.5t，车轮与地的接触总面积是0.5m 2 ， 汽油的热值为4.6×10 7J/kg，g＝10N/kg。下列分析正确的是（ ）
A . 该汽车对路面的压力等于1.5×104N，该汽车克服阻力做的功是2.3×104J
B . 该汽车通过这段路程的平均速度是200m/s，车对地的压强是3000Pa
C . 该汽车的牵引力是1.15×103N，汽油燃烧放出的热量是1.38×108J
D . 该汽车发动机的效率是30%
2.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
3.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%
4.小聪在老师指导下，用如图所示的同一个实验装置分别加热100g的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化图像如图，乙从20℃加热至沸腾刚好消耗了4g酒精（q 酒精=3×10 7J/kg）。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等，c 水=4.2×10 3J/（kg•℃），则下列说法中正确的是 （ ）
A . 酒精燃烧的过程是内能转化为化学能
B . c乙=2.4×103J/（kg•℃）
C . 0-8min乙吸收的热量为3.36×104J
D . 该酒精灯的加热效率为 35%
5.一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.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℃。（ 4.2×103J/kg⋅℃）。
2.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）。
3.北方家里的暖气片用水作循环物质，主要是应用了水的 ________ 的性质。煤是我国的一种重要能源，煤不完全燃烧时，煤的热值 ________ （选填“变大”“变小”或“不变”）。
4.如图所示卡式炉（燃料为丁烷）经常出现在餐桌上，主要是防止菜品变凉。某次就餐过程中将一锅2kg的水加热升温45℃，消耗丁烷20克。已知丁烷热值 q=4.5×10 7J/kg，若质量为20g的丁烷完全燃烧，则释放的热量是 ________ J，水吸收的热量是 ________ J，该卡式炉的效率为 ________ %。
5.漫步公园中闻到阵阵花香，此现象说明分子在 ________ ；一杯酒精倒掉一半，剩余部分的热值是 ________ J/kg（酒精的热值q=3.0×10 7J/kg）。
6.燃料燃烧时，将 ________ 能转化为内能。完全燃烧 1kg 某种燃料时放出的热量为1.2×10 7J，则该种燃料的热值为 ________ J/kg。
7.飞机的喷气发动机的热机效率可高达60%，则燃料完全燃烧产生3 000 J的热量，飞机可以获得 ________ J的机械能。
8.用天然气将质量为0.02kg的菜油从室温20℃加热到170℃，天然气燃烧释放出的热量有60%被菜油吸收。则菜油吸收了 ________ 热量，燃烧了 ________ 的天然气。（c 菜油=2.0×10 3J/(kg·℃)，天然气的热值为4×10 7J/m 3）。
四、实验探究题
1.在“探究不同物质吸热升温现象”的实验中，将质量和初温相同的a、b两种液体分别倒入相同容器中，用相同的热源加热，如甲、乙两图所示。每隔相同时间，测量液体的温度，并根据记录的数据画出温度随加热时间变化的图像，如图丙所示。
（1） 两种液体吸收热量的多少可通过 ________ （选填“液体升高的温度”或“加热时间”）比较；不计热量损失，加热相同时间后，液体a增加的内能 ________ 液体b增加的内能；
（2） 由a、b两种液体沸腾前的温度与加热时间的关系图像可知：若升高相同的温度（均未达到沸腾），液体 ________ 吸收的热量更多。若自制一个暖手袋，若只能从液体a或b中选一种液体装入暖手袋中作为供热物质，应选择液体 ________ ；
（3） 小明认为利用此装置还可以比较相等质量不同燃料燃烧时放出的热量关系，于是增加了装置丁，向容器内倒入的液体a与甲、乙装置中的液体质量 ________ （选填“相等”或“不相等”），燃烧相同质量的碎纸片后应与图 ________ 所示的实验相比较。
2.小聪同学暑假期间和家人一起去海边游玩，他发现在白天的时候，沙子被晒得烫脚，而海水却是凉凉的感觉，到了晚上沙子凉凉的，而海水却是温温的，他就想应该是不同的物质吸热能力可能是不相同的，于是他找来了一些实验器材，用图甲所示的装置做了如下的实验：
（1） 用两只相同的烧杯分别取初温度和 ________ （选填“体积”或“质量”）相同的水和沙子；
（2） 用两个相同的酒精灯来加热水和沙子，实验过程中我们可以通过 ________ （选填“升高的温度”或“加热时间”）来衡量水和沙子吸收热量的多少；
（3） 在第4分钟时，温度计显示沙子的温度如图乙所示，其读数为 ________ ℃；
（4） 小聪根据所测得的数据，绘制出了等质量的水和沙子在相同加热条件下温度随时间变化的图像，根据图像可知，质量相同的水和沙子吸收相同的热量， ________ 的温度升高的多，所以水和沙子相比， ________ 的吸热能力更强；
（5） 如果水的比热容是 4.2×103J/(kg⋅℃) ， 则沙子的比热容是 ________ J/(kg⋅℃)。
（6） 经思考，同学们发现利用这个实验的实验装置还可以探究燃料热值大小。如图所示，丁、戊、己三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量也相同，下列说法正确的是______（多选）；
A . 比较不同液体的比热容，可以选择丁、己两图
B . 比较不同液体的比热容，可以选择戊、己两图
C . 比较不同燃料的热值，可以选择戊、己两图
D . 比较不同燃料的热值，可以选择丁、戊两图
（7） 在第（6）小问的热值实验中，若采集到的数据如图，根据表格中记录的实验数据可知这两种燃料中热值较大的是 ________ 。（选填“燃料1”或“燃料2”）
五、计算题
1.用酒精炉给质量为10kg的水加热，当水的温度升高20℃时，消耗了150g酒精[水的比热容为 4.2×103J/kg⋅°C ， 酒精的热值为 3.0×107J/kg]。
（1） 10kg的水温升高20℃，需要吸收多少焦耳的热量？
（2） 150g酒精完全燃烧放出多少焦耳的热量？
2.最新一款无人驾驶汽车，该款车以72km/h的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8km时，消耗汽油2.5L，假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为40%，在这段运动过程中，（已知：汽油的密度为0.8×10 3kg/m 3 ， 汽油的热值为4.5×10 7J/kg）求：
（1） 该汽车发动机做的有用功是多少焦？
（2） 该汽车的受到的阻力为多少牛？
3.太阳能具有环保、可再生等优点，某品牌太阳能热水器在一天的有效照射时间内，将热水器中质量为50kg、初温为15℃的水升高到55℃．（水的比热容c 水＝4.2×10 3J/kg•℃）求：
（1） 热水器中水吸收的热量Q；
（2） 若改用焦炭来加热这些水，需要完全燃烧多少千克焦炭？（焦炭的热值q＝3×10 7J/kg，设焦炭放出的热量全部被水吸收）
六、综合题
1.1860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）
2.木柴、焦炭、木炭等都是常用的燃料，对它们取不同质量进行完全燃烧，得到了下表的数据：
（1） 从表中的数据可以得到，相同质量的不同燃料，它们完全燃烧所释放的热量是 ________ 的；对于同一种燃料，质量越大，完全燃烧所释放的热量越 ________
（2） 从表中的数据还可以看出，对于同一种燃料， ________ 和 ________ 的比值是不变的，这个不变的比值，反映了燃料本身的一种性质，物理学中把它称之为 ________ ，它是用来描述燃料完全燃烧时，释放热量能力大小的物理量．
（3） 完全燃烧0.01m 3的天然气放出的热量是 ________ J；如果这些热量完全用于加热水，可使 ________ kg的水温度升高10℃；实际加热这些水所燃烧的天然气比上述要多许多，原因是用燃气灶烧水时，除了水吸收的热量外，一部分传给了盛水的容器，另外一部分传给了 ________ （答一个即可）．[q 天然气=4.2×10 7J/m 3 ， C 水=4.2×10 3J/（kg•℃）]
（4） 在烧水过程中，人们关心的是燃烧天然气所放出的热量中有多少被水吸收，为了衡量水吸收的热量在完全燃烧天然气放出的热量中所占比例，物理中引入 ________ 来描述，我们总是希望它的值越 ________ 越好．
3.近几年政府推出了“汽车下乡”、“小排气量购置税减半”、“以旧换新”等政策，极大的促进了汽车行业的发展，随着人民生活水平的不断提高，小明的爸爸最近也购买了一辆轿车。小明利用所学的物理知识对汽车进行了一系列探索与研究活动：
（1）小明同学阅读了汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图所示的图表，请根据给出的信息，计算完全燃烧0.2kg的汽油能够获得多少的能量？这些能量能产生多少有用功，（汽油的热值为4.6×107J/kg） ________ ；
（2）汽车行驶时发动机燃烧，m质量的汽油，产生的牵引力为F，热机的效率是η，能使汽车前进的距离s为 ________ （用给出物理量的符号表示距离，汽油的热值在本小题中用q表示）；
（3）通过测量获得轿车以不同速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离），数据如表所示；根据表中数据所反映的规律可知，当轿车速度为120km/h时对应的制动距离是 ________ m。
燃料
加热前的液体温度/℃
燃料燃尽后的液体温度/℃
燃料1
20
35
燃料2
20
25
燃料的质量/g
100
200
300
400
燃料完全燃烧放出的热量
Q木柴/J
1.3×106
2.6×106
3.9×106
5.2×106
Q焦炭/J
3.0×106
6.0×106
9.0×106
12.0×106
Q木炭/J
3.4×106
6.8×106
10.2×106
13.6×106
实验次数
1
2
3
4
5
速度/(km⋅h﹣1)
40
60
80
100
120
制动距离/m
8
18
32
50