初中物理人教版九年级全册第2节 热机的效率同步训练题

2021-2022学年人教版物理九年级全一册

14.2热机效率 同步练习

一、选择题（共14题）

1、 如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是（　　）

A．25%   B．35%   C．40%   D．75%

2、 下列关于热值和热机效率的描述，正确的是（　　）

A．使燃料燃烧更充分，可以增大热值

B．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率

C．燃料燃烧释放的热量越大，热值越大

D．热值和热机效率都是定值，与外界条件无关

3、 下列关于热值和热机效率的描述，正确的是(    )

A.使燃料燃烧更充分，可以增大热值

B.使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率

C.燃料燃烧释放的热量越多，热值越大

D.热值和热机效率都是定值，与外界条件无关

4、 为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施中不能提高效率的是（　　）

A．尽量增加热机的工作时间       B．尽量使燃料充分燃烧

C．尽量减少废气带走的热量       D．尽量减少热机部件的摩擦

5、 关于热机，下列说法中错误的是

A．汽油机的效率高于蒸汽机的效率

B．汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞

C．热机功率越大，它做功越快

D．热机效率越高，它将内能转化为机械能的比例越大

6、 关于热机的效率，下列说法正确的是（　　）

A. 在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多

B. 一般情况下柴油机的效率比汽油机的高

C. 热机的效率越高说明做功越快

D. 热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的

7、  关于热机的效率，下列说法正确的是（    ）

A. 一般情况下柴油机的效率比汽油机的高

B. 热机的效率越高，在做功同样多的情况下消耗的能量越多

C. 热机的效率越高说明做功越快

D. 热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的

8、 甲乙两台柴油机，甲的效率低于乙的效率，意义是（　　）

A．甲的功率大于乙的功率

B．甲消耗的燃料多于乙消耗的燃料

C．乙将燃料燃烧放出的能变成有用功的那部分能的比例比甲大

D．工作相同时间甲消耗的燃料一定比乙少

9、 双燃汽车以天然气或汽油做为燃料，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

10、 下列说法中正确的是（　　）

A．热机的功率越大，它的效率就越高

B．热机做的功越多，它的功率越大

C．功率大的热机比功率小的热机做功多

D．所有热机的效率都小于1

11、 关于热机效率和热值描述正确的是（　　）

A．燃料燃烧越充分，燃料热值越大

B．使用热值大的燃料，可以提高热机效率

C．额定功率越大的机械，其发动机效率越高

D．燃料燃烧越充分，热机效率越大

12、 关于以下实例的分析，正确的是（　　）

A. 大型飞机很多零件采用密度小的合金材料制成，是为了增加自身质量

B. 火车轨道铺在枕木上，是为了减小压强

C. 汽车轮胎上刻有凹凸不平的花纹，是为了减小摩擦

D. 汽油机工作时，输出功率越大效率越高

13、 下列有关热机效率、燃料热值、物体内能的说法中，正确的是

A．有用功占燃料完全燃烧放出热量的比例越大，热机的效率越高

B．燃料的热值越大，燃烧时放出的热量就越多

C．物体的内能越大，温度越高

D．0℃以上的物体才有内能

14、 下列关于热机应用的说法中，正确的是 （   ）

A热机改进后效率能达到100%  B热机的应用促进了人类社会的巨大进步  

C热机改良后，可以消除对环境的污染  D热机都是使用汽油作燃料，造成污染    

二、填空题（共7题）

1、 完全燃烧100 g酒精所放出的热量为　 　J，若其放出的热量有70%被水吸收，能使10 kg的水从20 ℃升高到　  　℃。

2、 用煤气灶把2 kg、初温为30 ℃的水烧到80 ℃，消耗了20 g煤气，已知水的比热容4.2×103J/(kg·℃)，煤气的热值为4.2×107J/kg，煤气灶烧水的效率为________%。

3、 菜油最适宜的烹饪温度在150℃至180℃之间。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_______J热量，燃烧了______m-3的天然气。（取c菜油 = 2.0×103J·(kg·℃）-1，天然气的热值为4×107J/m3）

4、 如图所示，小明在燃烧皿中放入10g酒精，点燃后对质量为200g的水加热，充分燃烧后，水温升高30℃，已知水的比热容为4.2×103J/(kg·℃)，此过程中水吸收的热量为    J，水的内能   （增大/减小），该实验计算得到的酒精热值明显偏小，其原因是    。

5、 如图所示是汽油机工作的　　冲程；若汽油机的能量利用率为20%，完全燃烧10g汽油可输出　　J有用能量．（汽油的热值为4.5×107J/kg）

6、 水的比热容是　　J/（kg•℃），它表示的物理意义是　　；质量为5kg的、温度为20℃的水，在升高了60℃的温度时吸收的热量是　　 J．

11．“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力．同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，这说明“可燃冰”的　　很大．若以10倍的关系粗略计算，1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量可以使　　kg的水升高40℃．（c水=4.2×103J/（kg•℃），q煤气=4.2×l07J/kg）．

7、 某种国产汽车，当它在某平直公路上以20m/s速度匀速行驶时，每百公里的油耗为6L．当汽车行驶500s，则汽车消耗的汽油是________L．假设汽车在运动过程中受到的平均阻力是495N．则汽油机的效率是________%（已知汽油的热值是3.3×107J/L）。

三、计算题（共4题）

1、 现有一壶水要烧开需要吸收1.38×108J的热量，若不计热量损失（即：Q吸＝Q放），需要完全燃烧多少克煤油？（煤油的燃烧值是4.6×107焦/千克）；若实际燃烧了5千克的煤油，则这5千克的煤油完全燃烧放岀了多少焦的热量？该煤油炉的效率是多少？

2、 某家庭用的燃气热水器，将20kg的水从10℃加热到60℃，完全燃烧了0.21m3的煤气。已知水的比热容为4.2×103J/（kg·℃），煤气的热值为4×107J/m3。试求：

（1）煤气完全燃烧放出的热量是多少？

（2）水吸收的热量是多少？

（3）该热水器烧水的效率是多少？

3、 如图是某太阳能热水器，向其中注入50kg水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到50℃．水的比热容是4.2×103J/（kg•℃）．试求：

（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少？

（2）如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×107J，则这段时间该热水器的效率是多少？

（3）若用煤燃烧来提供2.8×107J的热量，需完全燃烧多少千克煤？（煤的热值约为3.5×107J/kg）．

4、 我国首款大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600如图所示，已知飞机空载质量为41.5t ，最大巡航速度500km/h ，该飞机蓄满水后总质量53.5t。为检测飞机性能，先后进行了模拟灭火和水面滑行测试。在灭火测试中：飞机盘悬在火场上方150m处将所蓄水分次投下，每次投水200kg，历时20s到达地面。（r= 1.0´kg /m3，g =10N/ kg）

求：

（1）飞机蓄满水静止在水面上时排开水的体积。

（2）每次投下的水在下落过程中重力做功的平均功率。

（3）在某次水面滑行测试中，蓄有8.5t 水的飞机，在水平面上以10m/s 的速度沿直线匀速滑行了60s，滑行过程中所受阻力为总重的0.5倍，若发动机的效率是 75%，则此时飞机每分钟燃烧掉的燃油是多少千克（燃油的热值q = 4.6´107J / kg ）？（保留两位小数）

答案解析

一、选择题

1、 B【考点】GL：热机的效率．

【分析】燃料燃烧的内能减去机械自身消耗能量和废气带走能量的百分比，即为获得有用机械能的百分比，也就是该内燃机的热机效率．

【解答】解：因热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，

所以，由内燃机的能量流向图可得，内燃机的热机效率：

η=1﹣25%﹣40%=35%．

故选B．

2、 B【考点】燃料的热值；热机的效率．

【分析】（1）1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值．热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关；

（2）热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率，在工作过程中，损失的能量越少，热机的效率越高．

【解答】解：

A、热值是燃料的特性，与燃烧情况无关，故A错误；

B、使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，提高热机的效率，故B正确；

C、热值是燃料的特性，与放出热量的多少无关，故C错误；

D、热值取决与燃料种类，与外界条件无关；而燃料的燃烧情况、能量的损失都会影响热机效率，故D错误．

故选：B

3、 B  解析：热值是燃料的一种特性，与燃料燃烧是否充分、释放热量的多少无关，故A、C选项错误；热机效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比，在热机工作中能量的损失有：克服摩擦做功消耗一部分能量、燃料不完全燃烧损耗一部分能量、热机直接向外散热消耗一部分能量、废气带走了大部分能量，所以热机效率不是定值，使燃料燃烧充分，可以提高热机效率，故B选项正确，D选项错误。

4、 A

【详解】

热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，所以减少热量的损失可以提高热机的效率，所以B使燃料充分燃烧、C减少废气带走的热量、D减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，都可以提高效率；A增加热机的工作时间，并不能减少热量的损失，所以不能提高热机的效率。故选A。

5、 B

【解析】

【详解】

A．蒸汽机的燃料是在机器的外部燃烧，热损失多，效率低，故A正确，不符合题意；

B．汽油机顶部有火花塞，柴油机顶部有喷油嘴，故B错误，符合题意；

C．功率表示做功的快慢，热机功率越大，它做功越快，故C正确，不符合题意；

D．热机效率越高，热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比比值越大，内能转化为机械能的比例越大，故D正确，不符合题意。

6、 B

【解析】A．热机的效率越高，做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即在做功相同的情况下，消耗的燃料较少，或消耗相同的燃料，做功较多，故A错误。

B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高，多用在重型机器上，故B正确；

C．热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，热机的效率越高说明有用功占的比值越大，功率表示做功的快慢，功率越高说明做功越快，效率和功率是两个不同的物理量，二者之间没有必然联系，故C错误；

D．根据内燃机的能量流向，热机损失的能量中，废气带走的能量较多，故D错误。

故选B。

7、 A

【解析】

【详解】A．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高，多用在重型机器上，故A正确。

B．热机的效率越高，做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即在做功相同的情况下，消耗的燃料较少，或消耗相同的燃料，做功较多。故B错误。

C．热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，热机的效率越高说明有用功占的比值越大。功率表示做功的快慢，功率越高说明做功越快。效率和功率是两个不同的物理量，二者之间没有必然联系，故C错误。

D．根据内燃机的能量流向，热机损失的能量中，废气带走的能量较多，故D错误。

故答案为A。

8、 C【考点】热机的效率．

【分析】热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比．比值越大，热机的效率越高．

【解答】解：A、功率是表示物体做功快慢的物理量，与热机的效率是两个完全不同的概念，所以A错误；

B、虽然甲的效率比乙低，但不清楚两台柴油机做功多少的情况下，无法确定谁消耗的燃料多，故B错误；

C、甲柴油机的效率比乙柴油机的效率低，说明乙柴油机用来做有用功的能量占总能量的百分比大，故C正确；

D、相同时间内消耗燃料的多少与功率有关，与效率无关，故D错误．

故选C．

9、 D

10、 D【考点】热机的效率．

【分析】（1）热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比．

（2）功率是表示物体做功快慢的物理量．

（3）用来做有用功的那部分能量与气缸散热损失的能量、废气带走的能量、摩擦等机械损耗的能量之和等于燃料燃烧释放的能量，总能量保持不变．

（4）热机效率始终小于1．

【解答】解：A、功率是物体做功快慢的物理量，与热机的效率的高低无关．选项A错误；

B、热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，做的功多，热机效率不一定高．选项B错误；

C、功率是物体做功快慢的物理量，功率的大小与热机的效率的高低无关．选项C错误；

D、热机工作时总是有能量的损失，所以热机效率始终小于1，用来做有用功的那部分能量与气缸散热损失的能量、废气带走的能量、摩擦等机械损耗的能量之和等于燃料燃烧释放的能量，总能量保持不变，有用功与总能量之比是机械效率，故D正确．

故选D．

11、 D

【分析】

(1)1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值。热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关；

(2)热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比叫做热机的效率，在工作过程中，损失的能量越少，热机的效率越高。

【详解】

A．热值是燃料的特性，与燃料的燃烧情况无关，故A错误；

B．热值取决与燃料种类，与外界条件无关；而燃料的燃烧情况、能量的损失都会影响热机效率，故B错误；

C．机械的功率越大，表示机械做功越快，但有用功与总功的比例不一定高，故C错误；

D．热机里燃料燃烧越充分，可以增大有效利用的能量，能提高热机的效率，故D正确。

故选D。

12、 B

【解析】A．大型飞机很多零件采用密度小的合金材料制成，是为了减小自身质量，故A错误；

B．火车轨道铺在枕木上，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强，故B正确；

C．汽车轮胎上刻有凹凸不平的花纹，是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力，故C错误；

D．热机效率是指热机用来做有用功的能量和燃料完全燃烧放出的热量的比值，与输出功率无关，故D错误。

故选B。

13、 A

14、 B

二、填空题

1、 3×105；25

2、 40%

3、 6×103，2.5×10-4

4、 2.52×104；增大；酒精没有完全燃烧或酒精燃烧放出的热量没有完全被水吸收

5、 【考点】内燃机的四个冲程；燃料的热值．

【分析】（1）根据图中气门的开关情况和活塞的运动方向判断出是哪一个冲程；

（2）知道汽油的质量和热值，利用燃料完全放热公式Q放=qm求汽油完全燃烧产生的热量（总能量）；

知道汽油机的效率，利用效率公式求有用机械能．

【解答】解：

（1）根据图示可知，两个气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，气缸容积增大，因此是做功冲程；

（2）10g汽油完全燃烧产生的热量：Q放=qm=4.5×107J/kg×0.01kg=4.5×105J，

根据η=可知，

汽油机输出的有用机械能：W=ηQ放=20%×4.5×105J=9×104J．

故答案为：做功；9×104．

6、 【考点】热平衡方程的应用；燃料的热值．

【分析】（1）1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，叫这种燃料的热值；

（2）利用Q放=mq求出1kg煤气完全燃烧放出的热量，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的10倍，据此求水的质量．

【解答】解：（1）在同等条件下，包含质量相同，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的热值很大；

（2）1kg煤气完全燃烧放出的热量：

Q放=mq=1kg×4.2×l07J/kg=4.2×l07J，

1kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量：

Q放′=Q放×10=4.2×l07J×10=4.2×l08J；

由Q=cm△t可得，

m′===2500kg．

故答案为：热值；2500．

7、 0.6；25。

【解析】（1）由v＝得汽车行驶距离：

s＝vt＝20m/s×500s＝10000m＝10km，

因为每百公里的油耗为6L，

所以行驶10km（公里）消耗汽油：

V＝×6L＝0.6L；

（2）汽油完全燃烧放出的热量：

Q放＝Vq＝0.6L×3.3×107J/L＝1.98×107J，

因为汽车匀速行驶，

所以汽车牵引力：

F＝f＝495N，

牵引力做功：

W＝Fs＝495N×10000m＝4.95×106J，

汽油机的效率：

η＝＝×100%＝25%。

三、计算题

1、 需要完全燃烧3000克煤油；5千克的煤油完全燃烧放岀的热量为2.3×108J；该煤油炉的效率是60%．

【分析】

（1）已知热量和热值，根据Q放＝mq可求需要完全燃烧多少克煤油；

（2）已知煤油质量5kg，煤油的热值为4.6×107J/kg，根据Q放＝mq可求出5kg煤油完全燃烧放出的热量；根据η＝可求出煤油炉的效率．

【详解】

(1)由Q放＝mq可得需要完全燃烧煤油的质量：

m＝＝3kg＝3000g；

(2)5kg煤油完全燃烧放出的热量：

Q放＝m1q＝5kg×4.6×107J/kg＝2.3×108J，

该煤油炉的效率:η＝×100%＝60%.

2、

3、 【考点】太阳能热水器中的热量计算．

【分析】（1）知道水的比热容、水的质量、初温和末温，根据Q吸=cm（t﹣t0）求出水吸收的热量；

（2）知道水吸收的热量和热水器接收到太阳辐射的热量，利用效率公式η=×100%求出该热水器的效率；

（3）知道煤燃烧放出的热量和煤的热值，根据Q放=mq的变形公式m=求出需完全燃烧煤的质量．

【解答】解：（1）水吸收的热量：

Q吸=cm（t﹣t0）

=4.2×103J/（kg•℃）×50 kg×（50℃﹣10℃）

=8.4×106J．

（2）热水器的效率：

η=×100%

=×100%

=30%．

（3）由题意得，煤完全燃烧放出的热量Q放=Q=2.8×107J，

由Q=mq得，需完全燃烧煤的质量：

m===0.8kg．

答：（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是8.4×106J；

（2）这段时间该热水器的效率是30%；

（3）若用煤燃烧来提供2.8×107J的热量，需完全燃烧0.8千克煤．

【点评】本题考查了学生对吸热公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式的掌握和运用，因条件已给出，熟练运用相关公式即可正确解题，难度不大．

4、 (1)53.5m3；(2) 1.5×104W；(3)4.35kg

【解析】

(1)因为AG600蓄满水后静止在水面上，所以飞机受到的浮力

F浮=G=mg=53.5×103kg×10N/kg=5.35×105N

由F浮=ρ水gV排可得，排开水的体积

(2)每次投下的水在下落过程中重力做功

W=Gh=m水gh=200kg×10N/kg×150m=3×105J

重力做功的平均功率

P==1.5×104W

(3)飞机受到的阻力

f=0.5G=0.5mg=0.5×(8.5×103kg+41.5×103kg)×10N/kg= 2.5×105N

飞机在水面沿直线匀速滑行时，飞机所受的牵引力

F=f=2.5×105N

飞机滑行的距离

s=vt=10m/s×60s=600m

牵引力做的功

W=Fs=2.5×105N×600m=1.5×108J

燃油燃烧放出的热量

每分钟燃烧掉的燃油的质量

答：(1)飞机蓄满水静止在水面上时排开水的体积是53.5m3；

(2)每次投下的水在下落过程中重力做功的平均功率是1.5×104W；

(3)此时飞机每分钟燃烧掉的燃油是4.35kg。