14.2 热机的效率（考点分层练）-2024-2025学年九年级物理全一册同步分层练习（湖南专用，人教版）

14.2� �热机的效率 基础训练 知识点一 比较不同燃料的热值 1．为了比较不同燃料的热值，陆久帅同学设计了如下实验方案。用天平量取相同质量的酒精和碎纸片，组装了如图所示的装置进行实验，请帮助小董完成以下环节： (1)实验中选择用水吸热升温来反映燃料燃烧放出热量的多少，装置中两烧杯中水的质量需要 （选填“相同”或“不同”）； (2)在组装实验装置时应按照 （选填“先下后上”或“先上后下”）的顺序； (3)当两种燃料均燃尽后，发现甲装置中温度计示数上升较多，可知道 的热值更大； (4)陆久帅同学测出了水的质量，结合公式计算出水在这个过程中吸收的热量，然后利用公式，计算得出酒精的热值，请分析陆久帅同学测得的酒精热值的数值 （选填“准确”或“偏小”或“偏大”）。请你说明原因： 。 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。 (1)比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过 （填“温度计升高的示数”或“加热时间”）来反映的； (2)若想利用上述装置估测燃料的热值，那么还需要补充的实验仪器是 ； (3)比较不同物质的吸热能力，应选择 两图进行实验。如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示，由图可以看出， 液体的吸热能力强。 知识点二 热值 3．将一瓶酒精用去二分之一，则剩余酒精的密度、比热容和热值（　　） A．酒精的密度、比热容和热值都不变 B．酒精的密度、比热容和热值都变为原来的三分之二 C．热值不变，密度、比热容变为原来的三分之二 D．热值变为原来的三分之二，密度、比热容不变 4．标准煤的热值为3×107J/kg。它所表示的物理意义是 。 5．新型生物质能燃气炉以热值为1.0×107J/kg的秸秆作燃料。完全燃烧8.4kg的秸秆得到热量为 J。若这些热量全部被水吸收，可使 kg的水从30℃上升到50℃。[水的比热为4.2×103J/（kg·℃）] 6．天然气在燃烧过程中进行能量的转化。若天然气的热值为4.2×107J/m3，完全燃烧0.1m3天然气放出的热量是 J。若这些热量全部被水吸收，可在一个标准大气压下将 kg的水从50℃加热到沸腾。若用掉一半天然气，其热值 。（选填“变大”或“变小”或“不变”）[水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃)]。 知识点三 热机的效率 7．为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是（  ） A．尽量增加热机的工作时间 B．尽量减少热机部件间的摩擦 C．尽量使燃料充分燃烧 D．尽量减少废气带走的热量 8．关于热机的效率，下列说法正确的是（　　） A．热机消耗的燃料越多，效率就越高 B．热机做的有用功越多，效率就一定越高 C．热机的功率越大，做功就越快，但效率却不一定高 D．改进技术，保证良好的润滑，热机效率可以达到100% 9．如图甲是汽车上的四冲程汽油机的 冲程。图乙是一辆汽车的汽油机的能量流向图，这个汽油机的效率为 ；请根据给出的信息计算；完全燃烧0.2kg的汽油能够输出 J的有用功。（汽油的热值为4.5×107J/kg） 10．十一黄金周小芳同学一家驾车沿高速公路到某地旅游，路程为460km，所用时间为10h。假设轿车是匀速直线行驶，且受到的阻力为400N，用了20kg汽油。汽油的热值为4.6×107J/kg。求： (1)汽车牵引力做功是多少？ (2)汽油机的效率是多少？ 能力提升 11．在交通运输中，常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能，“客运效率”表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积，即客运效率= ，一个人骑电动自行车，在1.5h内行驶了30 km。其电动自行车的铭牌如下： 车型：20时（车轮直径：508 mm） 电池规格：36V12Ah（蓄电池） 整车质量：40kg 额定转速：210r/min（转/分） 外形尺寸：L1800mm×W650mm×H1100mm 充电时间：2~8h 电机：后轮驱动、直流永磁式电机 额定工作电压/电流：36V/5A 一辆载有4人的普通轿车，车的油耗为10L/100km，则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比约为（　　）。（汽油的燃烧值为4.6×107J/kg，汽油的密度为0.72 ×103kg/m3，汽车发动机的效率约为30%） A．250：1 B．75：1 C．8：1 D．25：1 12．一辆汽车以恒定功率在平直公路上做直线运动，该车总重为2.4×104N，行驶中所受阻力大小为车重的0.1倍且保持不变，其v-t图象如图所示，在0-10s内通过的路程为150m，10-15s共燃烧了0.015kg的汽油，下列说法错误的是（汽油的热值q汽油=5×107J/kg）（　　） A．汽车在0-10s内的平均速度为15m/s B．汽车在10-15s内牵引力做功2.4×105J C．汽车在运动过程中牵引力先变大后不变 D．汽车在10-15s内发动机的转化效率为32% 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 14.2� �热机的效率 基础训练 知识点一 比较不同燃料的热值 1．为了比较不同燃料的热值，陆久帅同学设计了如下实验方案。用天平量取相同质量的酒精和碎纸片，组装了如图所示的装置进行实验，请帮助小董完成以下环节： (1)实验中选择用水吸热升温来反映燃料燃烧放出热量的多少，装置中两烧杯中水的质量需要 （选填“相同”或“不同”）； (2)在组装实验装置时应按照 （选填“先下后上”或“先上后下”）的顺序； (3)当两种燃料均燃尽后，发现甲装置中温度计示数上升较多，可知道 的热值更大； (4)陆久帅同学测出了水的质量，结合公式计算出水在这个过程中吸收的热量，然后利用公式，计算得出酒精的热值，请分析陆久帅同学测得的酒精热值的数值 （选填“准确”或“偏小”或“偏大”）。请你说明原因： 。 【答案】(1)相同 (2)先下后上 (3)酒精 (4) 偏小 见解析 【详解】（1）比较不同燃料燃烧时放出的热量，实验中控制酒精与碎纸片质量相等，烧杯中水的质量与初温相等。 （2）实验中为了使燃料燃烧时外焰加热，按照先下后上的顺序。 （3）当两种燃料均燃尽后，甲装置中温度计示数上升较多，说明酒精放出的热量较多，在燃料的质量相同的情况下，根据Q=mq可知，酒精的热值大。 （4）[1][2]由于给水加热时有热损失，因此根据公式计算出水吸收的热量要比燃料完全燃烧放出的热量小，利用这个热量计算出燃料的热值，要比课本中给出的燃料热值偏小。 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。 (1)比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验，燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过 （填“温度计升高的示数”或“加热时间”）来反映的； (2)若想利用上述装置估测燃料的热值，那么还需要补充的实验仪器是 ； (3)比较不同物质的吸热能力，应选择 两图进行实验。如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示，由图可以看出， 液体的吸热能力强。 【答案】(1) 甲乙/甲和乙/甲、乙 温度计升高的示数 (2)天平/托盘天平 (3) 甲丙/甲和丙/甲、丙 b 【详解】（1）[1]比较不同燃料的热值，应控制加热液体相同，改变燃料种类，由图示可知应选择甲、乙两图进行实验。 [2]燃料完全燃烧放出的热量的多少是通过温度计升高的示数来反映的。 （2）利用上述装置估测燃料的热值，要控制燃料的质量相等，故还需补充的实验仪器是天平。 （3）[1]比较不同物质吸热能力，应选择相同的燃料给不同的物质加热，故应选择甲丙。 [2]由图丁可知，升高相同的温度时，b液体所需加热时间更长，所以b液体吸收热量多，吸热本领强。 知识点二 热值 3．将一瓶酒精用去二分之一，则剩余酒精的密度、比热容和热值（　　） A．酒精的密度、比热容和热值都不变 B．酒精的密度、比热容和热值都变为原来的三分之二 C．热值不变，密度、比热容变为原来的三分之二 D．热值变为原来的三分之二，密度、比热容不变 【答案】A 【详解】密度、比热容、燃料的热值都是物质的一种特性，它们的大小与物体的质量和体积均无关系。酒精用去二分之一后，质量减少，体积减小，但物质的种类没有变化，所以密度、比热容和热值都不变。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 4．标准煤的热值为3×107J/kg。它所表示的物理意义是 。 【答案】1kg的标准煤完全燃烧时放出的热量是3×107J 【详解】根据燃料热值定义可知，标准煤的热值为3×107J/kg表示的物理意义是1kg的标准煤完全燃烧时放出的热量是3×107J。 5．新型生物质能燃气炉以热值为1.0×107J/kg的秸秆作燃料。完全燃烧8.4kg的秸秆得到热量为 J。若这些热量全部被水吸收，可使 kg的水从30℃上升到50℃。[水的比热为4.2×103J/（kg·℃）] 【答案】 8.4×107 1000 【详解】[1]秸秆的热值为1.0×107J/kg，完全燃烧8.4kg的秸秆得到热量 Q=qm=1.0×107J/㎏×8.4kg=8.4×107J [2]这些热量全部被水吸收，则水吸收热量 Q吸=Q放=8.4×107J 可以是水温上升的水的质量 6．天然气在燃烧过程中进行能量的转化。若天然气的热值为4.2×107J/m3，完全燃烧0.1m3天然气放出的热量是 J。若这些热量全部被水吸收，可在一个标准大气压下将 kg的水从50℃加热到沸腾。若用掉一半天然气，其热值 。（选填“变大”或“变小”或“不变”）[水的比热容c水=4.2×103J/(kg·℃)]。 【答案】 4.2×106J 20 不变 【详解】[1]完全燃烧0.1m3天然气放出的热量为 Q放=Vq=0.1m3×4.2×107J/m3=4.2×106J [2]由题意可知，水吸收的热量为 Q吸=Q放=4.2×106J 加热水的质量为 [3]热值是燃料的一种属性，与质量、体积、是否完全燃烧无关，所以用掉一半天然气，其热值不变。 知识点三 热机的效率 7．为节约能源，需提高热机的效率，下列措施中不能提高热机效率的是（  ） A．尽量增加热机的工作时间 B．尽量减少热机部件间的摩擦 C．尽量使燃料充分燃烧 D．尽量减少废气带走的热量 【答案】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，则使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失，提高效率；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A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【点睛】此题通过考查影响热机效率的几个因素，考查了学生对热机效率的理解。要知道要想提高热机的效率，就要减少热量的损失 8．关于热机的效率，下列说法正确的是（　　） A．热机消耗的燃料越多，效率就越高 B．热机做的有用功越多，效率就一定越高 C．热机的功率越大，做功就越快，但效率却不一定高 D．改进技术，保证良好的润滑，热机效率可以达到100% 【答案】C 【详解】A．热机消耗的燃料多，做的有用功不一定多，根据可知，效率不一定高，故A错误； B．热机做的有用功多，燃料放出热量的多少未知，根据可知，无法判断效率的高低，故B错误； C．功率是描述做功快慢的物理量，功率越大，做功就越快，功率和效率无关，所以功率高，效率却不一定高，故C正确； D．热机在工作时，废气会带走一部分热量、燃料不可能完全燃烧、克服部件之间的摩擦会消耗能量等，所以即使改进技术，保证良好的润滑，热机的效率也不可能达到100%，故D错误。 故选C。 9．如图甲是汽车上的四冲程汽油机的 冲程。图乙是一辆汽车的汽油机的能量流向图，这个汽油机的效率为 ；请根据给出的信息计算；完全燃烧0.2kg的汽油能够输出 J的有用功。（汽油的热值为4.5×107J/kg） 【答案】 压缩 30% 2.7×106 【详解】（1）如图甲，汽油机的进气阀和排气阀关闭，活塞向上压缩气体，是汽车上的四冲程汽油机的压缩冲程。 （2）图乙是一辆汽车的汽油机的能量流向图，汽油机的效率 η＝100%﹣33%﹣30%﹣7%＝30% 完全燃烧0.8kg的汽油放出的热量 Q放＝mq＝0.2kg×4.5×107J/kg＝9×106J 输出的有用功 W有＝ηQ放＝30%×9×106J＝2.7×106J 10．十一黄金周小芳同学一家驾车沿高速公路到某地旅游，路程为460km，所用时间为10h。假设轿车是匀速直线行驶，且受到的阻力为400N，用了20kg汽油。汽油的热值为4.6×107J/kg。求： (1)汽车牵引力做功是多少？ (2)汽油机的效率是多少？ 【答案】(1) (2) 【详解】（1）汽车做匀速直线运动，受力平衡，则牵引力为 则汽车牵引力做功为 （2）汽油完全燃烧放出的热量为 则汽油机的效率为 能力提升 11．在交通运输中，常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能，“客运效率”表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积，即客运效率= ，一个人骑电动自行车，在1.5h内行驶了30 km。其电动自行车的铭牌如下： 车型：20时（车轮直径：508 mm） 电池规格：36V12Ah（蓄电池） 整车质量：40kg 额定转速：210r/min（转/分） 外形尺寸：L1800mm×W650mm×H1100mm 充电时间：2~8h 电机：后轮驱动、直流永磁式电机 额定工作电压/电流：36V/5A 一辆载有4人的普通轿车，车的油耗为10L/100km，则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比约为（　　）。（汽油的燃烧值为4.6×107J/kg，汽油的密度为0.72 ×103kg/m3，汽车发动机的效率约为30%） A．250：1 B．75：1 C．8：1 D．25：1 【答案】D 【详解】①电动车行驶30千米的客运效率，已知U=36V，I=5A t=1.5h=5400s 则电动车消耗的行驶30千米消耗的能量 W1=UIt=36V×5A×5400s=9.72×105J 电动车的客运效率 ②轿车行驶100千米的客运效率，已知q=4.6×107J/Kg，ρ=0.72×103kg/m3 V=10L=1×10−2m3 轿车行驶100千米所消耗的汽油质量 m=ρV=0.72×103kg/m3×1×10−2m3=7.2kg 轿车行驶100千米所消耗能量 Q=mq=7.2kg×4.6×107J/Kg=3.312×108J 轿车的客运效率 两者的客运效率之比 故选D。 12．一辆汽车以恒定功率在平直公路上做直线运动，该车总重为2.4×104N，行驶中所受阻力大小为车重的0.1倍且保持不变，其v-t图象如图所示，在0-10s内通过的路程为150m，10-15s共燃烧了0.015kg的汽油，下列说法错误的是（汽油的热值q汽油=5×107J/kg）（　　） A．汽车在0-10s内的平均速度为15m/s B．汽车在10-15s内牵引力做功2.4×105J C．汽车在运动过程中牵引力先变大后不变 D．汽车在10-15s内发动机的转化效率为32% 【答案】C 【详解】A．由题知，在0-10s内通过的路程为150m，则在0~10s内汽车的平均速度 故A正确，不符合题意； B．行驶中所受阻力大小为 由图可知，汽车在10-15s内做匀速直线运动，牵引力等于阻力 由图可知，汽车在10-15s内行驶的路程为 汽车在10-15s内牵引力做功 故B正确，不符合题意； C．由图可知，汽车先加速行驶后匀速行驶，根据力与运动的关系可知，当牵引力大于阻力时汽车做加速运动，当牵引力等于阻力时汽车做匀速运动，所以汽车匀速行驶的牵引力小于加速时的牵引力，所以该行驶过程中，汽车牵引力有减小的过程，故C错误，符合题意； D．汽车在10-15s燃烧汽油释放的能量为 汽车在10-15s内发动机的转化效率为 故D正确，不符合题意。 故选C。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$