第2节 热机的效率-【新课程能力培养】2024-2025学年九年级上册物理同步练习（人教版）

第十四章 内能的利用 第 2 节 热机的效率 知识清单 1.燃料的热值 （ 1 ） 燃料燃烧的能量转化 ： 化学能转化为内能 。 （ 2 ） 燃料的热值 ! # # # # # # # # " # # # # # # # # $ 2.热机的效率 （ 1 ） 燃料的能量流向图 ： 燃料的化学能 燃烧 内能 做功 机械能 （ 做功冲程的有用功 ）。 ① 燃料很难完全燃烧 ! # # # # " # # # # $ （ 2 ） 定义 ： 用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的热量之比 。 （ 3 ） 公式 ： Q 放 ! # # # # # # # # # # # # # # # " # # # # # # # # # # # # # # # $ （ 4 ） 提高燃料利用率的途径 ： ① 改善燃烧环境 ， 使燃料尽可能完全燃烧 ， 提高燃料的燃烧效率 ； ② 尽量减小各种热散失 ； ③ 充分利用废气带走的能量 ， 从而提高燃料的利用率 ； ④ 减小各部件间的摩擦以减小因克服摩擦做功而消耗的能量 。 基础巩固 达标闯关 知识点 1 燃料的热值 1. 如下表所示列出一些燃料的热值 。 概念 ： 某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比 ， 用符号 q 表示 ； 公式 ： q= Q 放 m （ 适用于固态和液态 ） q= Q 放 V （ 适用于气态 ）； 单位 ： J/kg （ 或 J/m 3 ）； 影响因素 ： 燃料的种类和状态 。 ② 汽缸 、 零件吸收一部分能量 ③ 废气带走一部分能量 ④ 克服零件间摩擦做功 电动汽车的效率 ： η= W 有 E 电 ； 油电混动汽车的效率 ： η= W 有 E 电 +Q 放 ； 炉子烧水的效率 ： η= Q 吸 Q 放 ； 电水壶烧水的效率 ： η= Q 吸 E 电 ； 太阳能烧水的效率 ： η= Q 吸 E 太 。 027 九年级 人教版上册 （ 1 ） 根据热值表可知 ， 汽油的热值是 4.6×10 7 J/kg ， 它表示的物理意义是 ； 1 kg 汽油和 2 kg 汽油的热值 （ 选填 “ 相同 ” 或 “ 不同 ”）。 （ 2 ） 运载火箭运送飞船升空的过程中 ， 从能量转化的角度来看 ， 燃料燃烧的 能 转化成燃气的 。 通常选用液态氢作为卫星运载燃料 ， 原因是液态氢的 较大 。 （ 3 ） 某同学在参加中考体育考试的过程中 ， 其身体消耗的总能量约为 5.8×10 6 J ， 这些能 量相当于完全燃烧 0.2 kg 的 释放的热量 。 2. 在标准大气压下 ， 使用煤气灶将 2 kg 的水从 20 ℃ 加热到 100 ℃ ， 水吸收的热量是 J ， 若不计热量损失 ， 此过程需要完全燃烧 kg 的煤气 。 ［ c 水 =4.2×10 3 J/ （ kg · ℃ ）， q 煤气 =4.2×10 7 J/kg ］ 3. 我国在南海开采的新型能源可燃冰 ， 在相同条件下可燃冰完全燃烧放出的热量是煤气 的数十倍 ， 这说明可燃冰的 （ ） A. 热值大 B. 温度高 C. 比热容大 D. 热量大 4. 关于燃料的热值 ， 以下说法中正确的是 （ ） A. 燃料燃烧时 ， 质量越大 ， 热值越大 B. 燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小 C. 燃烧 1 kg 某种燃料放出的热量叫做这种燃料的热值 D. 相同质量的不同燃料 ， 完全燃烧时热值大的放出的热量多 知识点 2 内能的改变 5. 提高热机效率不但能节约能源 ， 还能减小污染 。 关于提高热机的效率 ， 下列措施正确 的是 （ ） A. 尽量减少废气带走的热量 B. 尽量增加燃料的质量 C. 尽量增加热机的工作时间 D. 尽量使用功率大的热机 6. 内燃机的发明 ， 使人类的许多梦想得以实现 ， 飞机 、 潜艇 、 坦克等都是在内燃机发明之后才研制成 功的 。 如图是某内燃机的能量流向图 ， 关于内燃机 ， 下列说法正确的是 （ ） A. 该内燃机的热机效率为 30% B. 内燃机是一种环保型的机器 C. 减小机械摩擦可提高内燃机的效率 D. 内燃机的四个冲程都把内能转化为机械能 燃料 热值 燃料 热值 汽油 4.6×10 7 J/kg 烟煤 2.9×10 7 J/kg 柴油 4.3×10 7 J/kg 氢 1.4×10 8 J/kg 燃烧燃料释放的热量 （ 100% ） 废气 （ 30% ） 冷却水 （ 30% ） 摩擦与辐射 （ 5% ） 输 出 有 用 功 第 6 题图 028 第十四章 内能的利用 7. （ 多选 ） 关于热机的效率 ， 下列说法正确的是 （ ） A. 热机的效率越高说明做功越快 B. 柴油机的效率比汽油机的效率高 C. 热机的效率越高 ， 在做同样多的有用功时消耗的能量越少 D. 热机损失的能量中 ， 主要是由于克服机械间的摩擦造成的 8. 某同学家 “ 十一 ” 长假开车外出旅游 ， 在某段行程中汽车消耗了 10 kg 的汽油 。 （ q 汽油 ＝4.6×10 7 J/kg ） 求 ： （ 1 ） 这些汽油完全燃烧放出多少热量 ？ （ 2 ） 若该同学家汽车热机效率是 30 % ， 在这段行程中汽油机做了多少有用功 ？ 能力提升 综合拓展 1. 如图所示的卡式炉 （ 燃料为丁烷 ） 有时会出现在餐桌上 ， 主要是防止菜品变凉 。 某次就餐过程中将一锅 2 kg 的水加热升温 45 ℃ ， 消耗丁烷 20 g 。 已知丁烷热值 q=4.5×10 7 J/kg ， 若质量为 20 g 的丁烷完全燃烧 ， 则释放的热量是 J ， 该卡式炉的效率 为 % 。 ［ c 水 =4.2×10 3 J/ （ kg · ℃ ）］ 2. 一台柴油机中的燃料完全燃烧放出了 8×10 7 J 的热量 ， 共计损失了 4.8×10 7 J 能量 ， 下 列说法错误的是 （ ） A. 该柴油机的效率为 40 % B. 用来做有用功的能量为 3.2×10 7 J C. 通过科技进步 ， 在未来可以实现能量零损失 D. 减少机械间的摩擦可以提高热机效率 3. （ 多选 ） 甲 、 乙两汽车的输出功率分别是 8 kW 和 10 kW ， 甲 、 乙两汽车的发动机工 作效率分别是 30 % 和 26 % 。 下列有关说法正确的是 （ ） A. 相同时间内 ， 甲 、 乙两车牵引力做功之比为 4 ∶ 5 B. 相同时间内 ， 甲 、 乙两车输出的机械能之比为 5 ∶ 4 C. 乙换成热值大的燃料可提高发动机工作效率 D. 消耗相同质量的同标号汽油 ， 甲输出的机械能比乙多 4. 某同学学习了燃料的热值后 ， 很想知道家中使用的天然气的热值是多少 ， 但在教材的 燃料热值表中没有查到 。 于是 ， 他在家里进行了相关实践探究 ： 将装有 2 kg 水的水壶放到 第 1 题图 029 九年级 人教版上册 天然气灶上 ， 用温度计测量水的温度 ， 当水从 20 ℃ 加热至 80 ℃ 的过程中 ， 观察到天然气表 的数字变化了 0.035 m 3 。 他通过上网查阅得知天然气灶的效率约为 36% ， 已知水的比热容 c 水 =4.2×10 3 J/ （ kg · ℃ ）。 求 ： （ 1 ） 在这个过程中水吸收的热量是多少 ？ （ 2 ） 忽略水壶吸收的热量 ， 则可计算出天然气的热值是多少 ？ 素养探究 综合实践 1. 我国自行研制的长征系列运载火箭已将众多卫星送入太空 ， 火箭主要采用液氢作为燃 料 ， 这是因为液氢的 大 ， 燃烧时 能转化为内能 。 2. 自热火锅成为当下一种时尚快餐 ， 很受年轻人喜爱 。 它里面的发热 包在将 600 g 水从 10 ℃ 加热至沸腾 （ 标准气压下 ） 的过程中 ， 提供给水的 热量至少为 J 。 如果用酒精灯来给 600 g 水加热升高相同温度 ， 至 少需要 g 酒精 。 ［ c 水 =4.2×10 3 J/ （ kg · ℃ ）， q 酒精 =3×10 7 J/kg ］ 3. 2022 年 9 月 ， 卫星夸父一号搭载长征二号运载火箭发射升空 ， 开启对太阳的探测之 旅 。 夸父一号主要以偏二甲肼作为燃料 ， 其质量为 1500 kg 。 ［ q 偏二甲肼 =4.2×10 7 J/kg ， c 水 =4.2× 10 3 J/ （ kg · ℃ ）］ 求 ： （ 1 ） 完全燃烧 1500 kg 的偏二甲肼放出的热量为多少 ？ （ 2 ） 若这些热量的 30% 被水吸收后 ， 水温升高了 15 ℃ ， 则水的质量为多少 ？ 第 2 题图 030 参考答案 t=t 0 +Δt=30 ℃+4.6 ℃=34.6 ℃ 。 （ 3 ） 水的比热容大 ， 相同 质量的水和其他物质比较 ， 升高相同的温度时 ， 水吸收的 热量多 ， 故用水来给烧红的铁块降温 。 22. （ 1 ） B （ 2 ） ① 盐冰 减少 ② 热传递 泡沫塑 料 ③0 第十四章 内能的利用 第 1 节 热 机 【 基础巩固 达标闯关 】 1. 化学 内 热传递 做功 内 机械 2. B 3. （ 1 ） 吸气 做功 压缩 排气 甲丙乙丁 （ 2 ） 1 2 2 （ 3 ） 乙 丙 （ 4 ） 做功 飞轮惯性 （ 5 ） 做功 60 240 4. AD 【 能力提升 综合拓展 】 1. 压缩 E 2. 做功 1800 3. AC 4. BD 【 素养探究 综合实践 】 1. 热传递 压缩 2. B 3. BCD 4. C 5. ABD 第 2 节 热机的效率 【 基础巩固 达标闯关 】 1. （ 1 ） 质量为 1 kg 的汽油完全燃烧放出的热量为 4.6× 10 7 J 相同 （ 2 ） 化学 内能 热值 （ 3 ） 烟煤 2. 6.72×10 5 1.6×10 -2 3. A 4. D 5. A 6. C 7. BC 8. 解 ： （ 1 ） Q 放 =mq 汽油 =10 kg×4.6×10 7 J/kg=4.6×10 8 J 。 （ 2 ） 由 浊= W Q 放 得 ， W=浊Q 放 =30%×4.6×10 8 J=1.38×10 8 J 。 【 能力提升 综合拓展 】 1. 9×10 5 42 2. C 3. AD 4. 解 ： （ 1 ） Q 吸 =c 水 mΔt=4.2×10 3 J/ （ kg · ℃ ） ×2 kg× （ 80 ℃ -20 ℃ ） =5.04×10 5 J 。 （ 2 ） 由 浊= Q 吸 Q 放 得 ， Q 放 = Q 吸 浊 = 5.04×10 5 J 36% =1.4×10 6 J ， q= Q 放 V 气 = 1.4×10 6 J 0.035 m 3 =4×10 7 J/m 3 。 【 素养探究 综合实践 】 1. 热值 化学 2. 2.268×10 5 7.56 3. 解 ： （ 1 ） Q 放 =m 偏二甲肼 q 偏二甲肼 =1500 kg×4.2×10 7 J/kg= 6.3×10 10 J 。 （ 2 ） 由 浊= Q 吸 Q 放 得 ， Q 吸 =30%Q 放 =30%×6.3×10 10 J=1.89× 10 10 J ， 由 Q 吸 =cmΔt ， m 水 = Q 吸 cΔt = 1.89×10 10 J 4.2×10 3 J/ （ kg · ℃ ） ×15 ℃ = 3×10 5 kg 。 第 3 节 能量的转化和守恒 【 基础巩固 达标闯关 】 1. （ 1 ） 动能 （ 2 ） 光能 （ 3 ） 内能 （ 4 ） 重力势能 （ 或动能 ） 2. 化学 机械 3. C 4. 不变 方向性 5. B 6. C 【 能力提升 综合拓展 】 1. B 2. BD 【 素养探究 综合实践 】 1. 机械 电 2. A 第十四章测试题 一 、 选择题 1. C 2. A 3. D 4. B 5. B 6. C 7. ACD 8. BCD 9. ACD 二 、 填空题 10. 不变 不可能 11. 做功 比热容 12. 热值 4.2×10 8 13. 10 做功 14. 化学 减少 15. 内 不变 16. 8.6×10 7 20% 17. 1.176×10 6 0.056 三 、 实验题 18. （ 1 ） 自下而上 （ 2 ） ① 乙 、 丙 ② 相同 加热时 间的长短 ③b 质量相等的 a 、 b 两种液体 ， 加热相同时 间时 ， b 升温较少 （ 3 ） ① 甲 、 乙 ② cm （ t 2 -t 1 ） m 1 ③ 不可 靠 ， 由于燃料很难完全燃烧部分热量会散失等因素会导致 液体吸收的热量小于燃料完全燃烧放出的热量 ， 使所测热值 偏小 四 、 综合题 19. 解 ： （ 1 ） Q 放 =m 燃油 q=1200 kg×4×10 7 J/kg=4.8×10 10 J 。 （ 2 ） 由 P= W t 得 ， W=Pt=1.5×10 7 W×1600 s=2.4×10 10 J 。 （ 3 ） 浊= W Q 放 = 4.8×１0 １0 J 2.4×10 10 J =50% 。 20. 解 ： （ 1 ） Q 吸 =cmΔt=4×10 3 J/ （ kg · ℃ ） ×5 kg× （ 100 ℃ -10 ℃ ） =1.8×10 6 J 。 （ 2 ） Q 放 =qm′=1.2×10 7 J/kg×0.5 kg=6×10 6 J ， 浊= Q 吸 Q 放 = 1.8×１0 ６ J ６×１0 ６ J =30% 。 （ 3 ） Q 放 ′=Q 吸 =1.8×10 6 J V= Q 放 q = 1.8×10 6 J 4×10 7 J/m 3 =0.045 m 3 。 21. （ 1 ） 热值 减少 （ 2 ） 化学 （ 3 ） 做功 吸收 （ 4 ） ①3.08×10 12 ②1.584×10 6 第十五章 电流和电路 第 1 节 两种电荷 【 基础巩固 达标闯关 】 1. 电荷 吸引轻小物质 2. 两 负 异 3. 同种电荷相互排斥 是否带电 正 4. D 5. D 6. A 7. B 8. 变小 电荷 9. D 10. AC 【 能力提升 综合拓展 】 1. 带电 同 排斥 2. B 3. D 4. A 5. C 6. （ 1 ） 失去 （ 2 ） 排斥 （ 3 ） 负 【 素养探究 综合实践 】 1. B 2. （ 1 ） 带电 （ 2 ） 导体 （ 3 ） 重力 带电体 能吸引轻小物体 3. 如果直接用塑料容器装运汽油 ， 汽油与容器壁摩擦 ， 会使塑料容器与汽油带上异种电荷 。 塑料是绝缘体 ， 电荷 聚集在容器上 。 当电荷聚集到一定程度时 ， 塑料容器和汽 油上的异种电荷会产生放电现象 ， 形成电火花 ， 当温度达 到汽油着火点时 ， 会引起汽油燃烧 ， 甚至爆炸 。 因此 ， 严 谨直接用塑料容器装运汽油 。 第 2 节 电流和电路 【 基础巩固 达标闯关 】 1. B A A B 2. 正电荷定向移动 正极 用电器 负极 3. 发光二极管 不发光 4. D 175