2.3热机效率 同步训练 2024-2025学年教科版物理九年级上册

热机效率 同步训练 一．选择题（共5小题） 1．下列说法正确的是（　　） A．两个相同质量的物体，温度高的吸收的热量多 B．燃料燃烧的越充分热值越大 C．燃烧相同质量的燃料，热值高的放热多 D．不同状态的物质比热容可能不同 2．关于温度、热量、内能和热值，下列说法正确的是（　　） A．物体吸收热量，内能增加，温度不一定升高 B．物体从外界吸收了热量，温度一定升高 C．不同燃料燃烧时，放出热量越多的热值越大 D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体转移 3．为减少能源消耗，保护环境，必须合理利用能源，下列方法中对提升热机效率有用的是（　　） A．让燃料放出的热量全部用来做有用功 B．用导热性更好的材料做内燃机气缸 C．增加燃料的质量 D．尽量使燃料充分燃烧 4．配备涡轮增压器的发动机工作时，能利用排出的废气带动涡轮旋转，从而压缩空气来增加进气量，使燃料燃烧更充分，实现增强动力的目的。下列说法正确的是（　　） A．燃烧越充分，燃料的热值越大 B．燃料的热值越大，燃烧放出的热量就越多 C．该发动机在做功冲程将内能转化为机械能 D．涡轮增压发动机的热机效率能达到100% 5．关于燃料的热值，下列说法正确的是（　　） A．热值在数值上等于1kg某种燃料燃烧放出的热量 B．10kg的木炭比1kg的木炭的热值大 C．热值大的燃料比热值小的燃料燃烧时放出的热量多 D．燃料燃烧时放出热量的多少与是否完全燃烧有关 二．填空题（共5小题） 6．2024年4月25日，在酒泉卫星基地发射的“神舟十八号”载人飞船升空过程中，飞船的机械能 　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）；若100g液态氢完全燃烧放出的热量有60%被水吸收，水温升高了50℃，则水的质量为 　 　kg。[q液氢＝1.4×108J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 7．为了减少对大气污染，可对秸秆进行回收加工制成秸秆煤，完全燃烧2kg秸秆煤可放出 　 　J热量；若这些热量完全被水吸收，可使 　 　kg的水由20℃升高到40℃。若秸秆煤不完全燃烧，则它的热值会 　 　（变大/变小/不变）。[q秸秆＝2.1×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 8．小明在探究冰熔化特点时，用酒精灯加热100g的冰，每2min完全燃烧的酒精质量均为0.2g，保持加热效率不变时，冰的温度随时间变化的图象如图所示。由此可知：冰全部熔化成水后4min吸收热量为 　 　J，0.2g酒精完全燃烧放出的热量为 　 　J，该实验中酒精灯的加热效率为 　 　%，BC过程中被加热物质的内能将增加 　 　J。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），q酒精＝3.0×107J/kg] 9．如图所示，每年进入腊月，人们常常在锅底架起柴火，在锅里加入花生进行翻炒，翻炒过程中飘出阵阵香气。 （1）木柴燃烧过程，木柴的热值 　 　； （2）经过翻炒，花生的温度升高，内能 　 　，主要是通过 　 　的方式改变内能的； （3）翻炒过程飘出阵阵香气，这是 　 　现象，说明分子在 　 　。 10．（1）图1是冰的熔化实验，这是通过 　 　的途径改变物体的内能。图2为冰由固态变为液态过程中温度随时间变化的图象，其中t2时刻物体的内能 　 　（选填“等于”或“不等于”）零，t2时刻物体的内能 　 　t3时刻的内能（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 （2）如图甲，试管内的水沸腾后，木塞向外弹出的过程中，试管内水蒸气的内能转化为活塞的 　 　能。管口出现白雾说明水蒸气的内能 （选填“增大”、“不变”或“减小”）。此过程中能量转化的情况与汽油机的 　 　冲程相同。 （3）图乙中是汽油机工作时的能量流向图，则其热机效率表示为η＝　 　×100%，（用流向图中的字母表示）。 三．简答题（共4小题） 11．如图所示是利用扇形统计图表示两台不同型号内燃机工作过程中各部分能量的占比情况，若内燃机燃烧相同燃料，请从图中的数据判断哪台内燃机的热机效率高？对于另一台内燃机可以采取哪些措施能提高热机效率。（至少写出两条） 12．马自达汽车终极发动机大揭秘，SKY ACTIVE﹣X发动机的热效率可达到50%，突破汽缸极限！它保留汽油机的火花塞，同时像柴油机一样快速、用力压燃燃料。如图所示，中间为正常汽油机，请看，在火花塞发出火球之后，中间的发动机汽缸内和柴油机一样，火光瞬间充满整个汽缸，从而提供更强劲的动力，也实现了快速燃烧提高了热效率。请解释其中的原因。 13．热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，从而节约能源，减少污染。如图所示是某热机工作过程的“能流图”，请根据图示信息回答以下问题。 （1）该热机能量耗散的主要渠道是什么？ （2）请结合能流图谈一谈如何有效地利用能量，减少热量的耗散。 14．热机的效率是衡量汽车发动机性能的关键指标。2022年11月20日，潍柴在潍坊发布全球首款本体热效率52.28%的商业化柴油机，远远高于目前市场现有主流产品的平均热效率46%。假如你是该项目的工程师，为再次提升产品的热效率，结合影响热机效率的因素，你可以在哪些方面改进创新？假如你研制的产品实现商业化应用，会给我们的生活带来哪些影响？（写出一条即可） 参考答案与试题解析 一．选择题（共5小题） 1．下列说法正确的是（　　） A．两个相同质量的物体，温度高的吸收的热量多 B．燃料燃烧的越充分热值越大 C．燃烧相同质量的燃料，热值高的放热多 D．不同状态的物质比热容可能不同 【分析】（1）根据Q吸＝cmΔt分析； （2）热值是燃料的一种特性，只与燃料种类有关，与是否充分燃烧无关； （3）放出热量的多少与燃料是否完全燃烧有关； （4）比热容是物质本身的一种特性，与物质的种类有关，同种物质状态改变，比热容就发生了改变。 【解答】解：A、根据Q吸＝cmΔt可知，物体吸收热量的多少，与物质的比热容、质量和温度变化有关，所以两个相同质量的物体，温度高的吸收的热量不一定多，故A错误； B、热值是燃料的一种特性，只与燃料种类有关，与是否完全燃烧无关，故B错误； C、完全燃烧相同质量的不同燃料，热值大的放热多，题中没有说明燃烧情况，故C错误； D、不同状态的物质比热容可能不同，例如水和冰，故D正确。 故选：D。 【点评】本题考查了对热值、比热容的理解，属于基础题。 2．关于温度、热量、内能和热值，下列说法正确的是（　　） A．物体吸收热量，内能增加，温度不一定升高 B．物体从外界吸收了热量，温度一定升高 C．不同燃料燃烧时，放出热量越多的热值越大 D．热量总是从内能大的物体向内能小的物体转移 【分析】（1）晶体在熔化的过程中，吸热，但温度不变； （2）热值是指1kg燃料完全燃烧放出的热量，是燃料的一种特性，和燃料的密度、是否燃烧、是否完全燃烧等无关，和燃料的种类有关； （3）热传递的条件是：有温度差；热传递的特点是：高温物体放出热量，低温物体吸收热量，热量从高温物体传给低温物体。 【解答】解：AB、物体从外界吸收了热量，温度不一定升高，如晶体的熔化过程，故A正确、B错误； C、不同燃料，在质量相同、且完全燃烧时，放出热量越多的热值越大，故C错误； D、发生热传递的条件是存在温度差，热量总是从温度高的物体传递到温度低的物体，故D错误。 故选：A。 【点评】本题考查内能、热量和温度之间的关系，以及燃料的热值理解，难度不大。 3．为减少能源消耗，保护环境，必须合理利用能源，下列方法中对提升热机效率有用的是（　　） A．让燃料放出的热量全部用来做有用功 B．用导热性更好的材料做内燃机气缸 C．增加燃料的质量 D．尽量使燃料充分燃烧 【分析】在热机中，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，叫热机的效率； 提高热机效率的方法有：使燃料尽可能充分燃烧；减少运动部件摩擦发热的损失；减少废气带走的热量。 【解答】解：A．热机工作过程中总是存在能量的损失，不可能让燃料放出的热量全部用来做有用功，故A不正确； B．气缸的导热性越好，因热传递损失的热量越多，效率越低，故B不正确； C．效率是有用功与总功的比，增加燃料的质量只能增加总功，不一定能提高效率，故C不正确； D．燃料充分燃烧可以减小因燃烧过程不充分造成的能量损失，可以提高热机的效率，故D正确。 故选：D。 【点评】本题综合考查了热机的效率，是一道生活中的物理题，有其实用价值，对公式的把握和运用是基础，只要读好题，总体来说本题难度不大。 4．配备涡轮增压器的发动机工作时，能利用排出的废气带动涡轮旋转，从而压缩空气来增加进气量，使燃料燃烧更充分，实现增强动力的目的。下列说法正确的是（　　） A．燃烧越充分，燃料的热值越大 B．燃料的热值越大，燃烧放出的热量就越多 C．该发动机在做功冲程将内能转化为机械能 D．涡轮增压发动机的热机效率能达到100% 【分析】（1）燃料的热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量和燃烧程度无关； （2）热值是燃料的一种特性，热值越大的燃料在完全燃烧相同质量的燃料时，释放出的热量越多； （3）在内燃机的四个冲程中做功冲程对外做功，将内能转化为机械能；压缩冲程压缩气体的过程中，将机械能转换为内能； （4）任何能量转化过程都伴随能量的损失，所以转化效率不可能达到100%。 【解答】解：A、燃料的热值是燃料本身具有的性质，与燃烧是否充分无关，故A错误； B、燃料燃烧后放出的热量的多少与燃料的热值、燃料的质量、燃烧情况有关，只根据热值无法判定热量的多少，故B错误； C、发动机做功冲程，燃气推动活塞做功，将内能转化为机械能，故C正确； D、任何方法都不可能使汽油机的效率达到100%，故D错误。 故选：C。 【点评】本题考查了学生对热值、热机工作过程中能量的转化和效率问题，属于基础题。 5．关于燃料的热值，下列说法正确的是（　　） A．热值在数值上等于1kg某种燃料燃烧放出的热量 B．10kg的木炭比1kg的木炭的热值大 C．热值大的燃料比热值小的燃料燃烧时放出的热量多 D．燃料燃烧时放出热量的多少与是否完全燃烧有关 【分析】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。 【解答】解：A、1kg某种燃料完全燃烧放出的能量，叫做这种燃料的热值，故A错误； B、燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，故B错误； C、燃料燃烧放出的热量与是否完全燃烧、燃料的热值和质量都有关系，因此热值大的燃料不一定放出的热量多，故C错误； D、燃料燃烧时放出热量的多少与是否完全燃烧有关，故D正确。 故选：D。 【点评】本题考查了学生对燃料热值是燃料特性的理解与掌握，是经常考的题型，充分理解“热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关”。 二．填空题（共5小题） 6．2024年4月25日，在酒泉卫星基地发射的“神舟十八号”载人飞船升空过程中，飞船的机械能 　变大　（选填“变大”、“变小”或“不变”）；若100g液态氢完全燃烧放出的热量有60%被水吸收，水温升高了50℃，则水的质量为 　40　kg。[q液氢＝1.4×108J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 【分析】（1）动能与质量与速度有关，重力势能与质量与高度的关系； （2）知道液态氢的质量和热值，利用Q放＝mq计算出100g的液态氢完全燃烧释放出的热量； 利用Q吸＝ηQ放求水吸收的热量，知道水的比热容、升高的温度，利用公式Q吸＝cmΔt计算水的质量。 【解答】解：（1）在酒泉卫星基地发射的“神舟十八号”载人飞船升空过程中，飞船的质量不变，速度变大，动能变大，高度变大，重力势能变大，机械能变大； （2）100g液态氢完全燃烧释放出的热量：Q放＝m氢q氢＝0.1kg×1.4×108J/kg＝1.4×107J； 水吸收的热量：Q吸＝ηQ放＝60%×1.4×107J＝8.4×106J， 由Q吸＝cmΔt得水的质量为：m水＝＝＝40kg。 故答案为：变大：40。 【点评】本题考查了吸热公式、热效率公式、燃料燃烧放出热量公式和机械能的综合运用，注意温度升高了和升高到的区别。 7．为了减少对大气污染，可对秸秆进行回收加工制成秸秆煤，完全燃烧2kg秸秆煤可放出 　4.2×107　J热量；若这些热量完全被水吸收，可使 　500　kg的水由20℃升高到40℃。若秸秆煤不完全燃烧，则它的热值会 　不变　（变大/变小/不变）。[q秸秆＝2.1×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 【分析】（1）知道秸秆煤的质量和秸秆煤的热值，利用公式Q放＝mq可计算秸秆煤完全燃烧放出的热量； （2）知道水的初温度和末温度、水的比热容，根据Q放＝Q吸＝cmΔt可计算出水的质量； （3）热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关。 【解答】解： 秸秆煤完全燃烧释放的热量 水吸收的热量为 由Q吸＝cmΔt可得，水的质量 若秸秆煤不完全燃烧，则它的热值会不变。 故答案为：4.2×107；500；不变。 【点评】本题考查学生对燃料完全燃烧放出热量公式和吸热公式的掌握和运用，属于基础题，难度不大。 8．小明在探究冰熔化特点时，用酒精灯加热100g的冰，每2min完全燃烧的酒精质量均为0.2g，保持加热效率不变时，冰的温度随时间变化的图象如图所示。由此可知：冰全部熔化成水后4min吸收热量为 　2100　J，0.2g酒精完全燃烧放出的热量为 　6000　J，该实验中酒精灯的加热效率为 　17.5　%，BC过程中被加热物质的内能将增加 　2100　J。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），q酒精＝3.0×107J/kg] 【分析】（1）根据热量的计算公式Q吸＝cmΔt求出吸收的热量 （2）晶体熔化过程中吸热温度不变，物质处于固液共存态； （3）利用效率的计算公式η＝×100%来解题； （4）通过图像分析BC段是固液共存状态，到C点时全部熔化完，再继续吸收热量温度才升高，BC段和CD段都是加热4min吸收的热量相同，即也是增加的内能。 【解答】解：（1）冰熔化过程中温度不变，完全熔化成水后温度才会上升，也就是图中的8min～12min，此时段，水温从0℃上升到5℃，水温升高了5℃，冰化成水后质量不变，m水＝m冰＝100g＝0.1kg； 所以4min中水吸收的热量为： Q吸＝c水m水Δt水＝4.2×103J/（kg•℃）×0.1kg×5℃＝2100J； （2）0.2g酒精完全燃烧放出的热量： Q放＝m酒精q酒精＝0.2g×3×107J/kg＝0.2×10﹣3kg×3×107J/kg＝6000J； （3）4min完全燃烧酒精放出的热量为： Q放′＝2Q放＝2×6000J＝12000J， 该实验中酒精灯的加热效率为： ； （4）加热效率不变，BC过程中加热时间为4min，所以被加热物质吸收的热量为2100J，而在热传递过程中，物体内能的增加量等于吸收的热量，故内能增加2100J。 故答案为：2100；6000；17.5%；2100。 【点评】本题考查熔化实验，和有关的热量公式的计算，关键是将课本知识内容记忆清楚，仔细分析即可。 9．如图所示，每年进入腊月，人们常常在锅底架起柴火，在锅里加入花生进行翻炒，翻炒过程中飘出阵阵香气。 （1）木柴燃烧过程，木柴的热值 　不变　； （2）经过翻炒，花生的温度升高，内能 　增加　，主要是通过 　热传递　的方式改变内能的； （3）翻炒过程飘出阵阵香气，这是 　扩散　现象，说明分子在 　无规则的热远动　。 【分析】（1）燃料的热值是燃料的一种特性，它不随燃料多少而变化； （2）经过翻炒，锅底的温度高，花生的温度低，通过热传递花生的温度上升，内能增大； （3）翻炒过程飘出阵阵香气，这是花生分子做无规则热远动，温度越高，分子热远动越剧烈的原因。 【解答】解：（1）燃料的热值是燃料的一种特性，它不随燃料多少而变化，所以木柴燃烧过程，木柴的热值不变； （2）经过翻炒，花生的温度升高内能增大，翻炒时，锅底温度高，花生温度低，主要通过热传递方式改变内能的； （3）翻炒过程飘出阵阵香气，这是花生分子做无规则热远动，温度越高，分子热远动越剧烈，这种现象是扩散现象； 故答案为：（1）不变；（2）增加；（3）扩散；无规则热运动。 【点评】本题考查了热值的含义，热传递改变内能，分子的扩散现象。 10．（1）图1是冰的熔化实验，这是通过 　热传递　的途径改变物体的内能。图2为冰由固态变为液态过程中温度随时间变化的图象，其中t2时刻物体的内能 　不等于　（选填“等于”或“不等于”）零，t2时刻物体的内能 　小于　t3时刻的内能（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 （2）如图甲，试管内的水沸腾后，木塞向外弹出的过程中，试管内水蒸气的内能转化为活塞的 　机械　能。管口出现白雾说明水蒸气的内能 （选填“增大”、“不变”或“减小”）。此过程中能量转化的情况与汽油机的 　做功　冲程相同。 （3）图乙中是汽油机工作时的能量流向图，则其热机效率表示为η＝　　×100%，（用流向图中的字母表示）。 【分析】（1）冰吸收热量，内能增加；任何物质任何温度下都具有内能；t3时刻比t2时刻冰吸收了更多的热量； （2）试管内的水沸腾后，水蒸气的内能推动木塞向往弹出，使木塞具有一定速度和高度；水蒸气对外做功，内能减小，温度降低，周围的空气中的水蒸气遇冷液化形成白雾，汽油机的做功冲程是利用内能对外做功； （3）热机效率等于燃料完全燃烧放出的能量用于做有用功的部分占全部能量的百分比； 【解答】解：（1）试管中的冰温度低，吸收热量熔化的过程，是由热传递方式改变物体内能的；物体在任何温度下都有内能，故t2时刻物体的内能不等于零；冰熔化的过程中吸收热量内能增大，故物体t2时刻内能小于t3； （2）试管内的水沸腾后，使木塞向往弹出，木塞具有了动能和重力势能，故水蒸气的内能转化为木塞的机械能；管口出现白雾是因为试管内的水蒸气对外做功，内能减小，温度降低，周围的空气中的水蒸气遇冷液化引起的，故说明水蒸气的内能减小；汽油机的做功冲程是内能转化为机械能； （3）热机效率η＝＝。 故答案为：（1）热传递；不等于；小于；（2）机械；减小；做功；（3）。 【点评】本题考查了内能及改变内能的途径，内能转化机械能，热机效率。 三．简答题（共4小题） 11．如图所示是利用扇形统计图表示两台不同型号内燃机工作过程中各部分能量的占比情况，若内燃机燃烧相同燃料，请从图中的数据判断哪台内燃机的热机效率高？对于另一台内燃机可以采取哪些措施能提高热机效率。（至少写出两条） 【分析】用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，叫做热机的效率，据此分析计算。 要提高效率，就要减少热的损失。 【解答】答：乙内燃机对外做功能量大于甲内燃机，并且尾气带走能量、散热损失能量、摩擦损失能量都比甲内燃机少，所以乙内燃机热机效率高； 要提高甲内燃机的效率就要让燃料充分燃烧，减少热量的损失，即减少机械摩擦损失、减少机械散热和废气带走热量。 【点评】本题考查了内燃机的热机效率高低的判断以及提高效率的方法，属于基础题目。 12．马自达汽车终极发动机大揭秘，SKY ACTIVE﹣X发动机的热效率可达到50%，突破汽缸极限！它保留汽油机的火花塞，同时像柴油机一样快速、用力压燃燃料。如图所示，中间为正常汽油机，请看，在火花塞发出火球之后，中间的发动机汽缸内和柴油机一样，火光瞬间充满整个汽缸，从而提供更强劲的动力，也实现了快速燃烧提高了热效率。请解释其中的原因。 【分析】柴油机在压缩冲程的过程中就使燃料到达燃点，使燃料燃烧，将化学能转化为内能，利用火花塞进行二次点燃，使燃料二次燃烧，使燃料燃烧更充分。 【解答】答：使汽油机能像柴油机一样，在压缩冲程的过程中就可以使燃料到达燃点，使燃料燃烧，将化学能转化为内能，再由内能转化为汽车的动能，利用火花塞进行二次点燃，使燃料二次燃烧，再次将燃料的化学能转化为内能，再由内能转化为汽车的动能，既实现了快速燃烧又提高了热效率。 【点评】本题考查学生对内燃机的了解以及能的转化。 13．热机的效率是热机性能的重要指标。热机的效率高，在做功同样多的情况下，就消耗更少的燃料，从而节约能源，减少污染。如图所示是某热机工作过程的“能流图”，请根据图示信息回答以下问题。 （1）该热机能量耗散的主要渠道是什么？ （2）请结合能流图谈一谈如何有效地利用能量，减少热量的耗散。 【分析】根据能流图分析回答。 【解答】答：（1）由能流图可知，克服摩擦耗能6%、机械散热耗能30%、废气带走热量36%，因此该热机能量耗散的主要渠道是废气带走热量； （2）根据能流图可知，要有效地利用能量，减少热量的耗散，应减少热机部件间的摩擦、减少机械散热，同时减少废气带走的热量。 【点评】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。 14．热机的效率是衡量汽车发动机性能的关键指标。2022年11月20日，潍柴在潍坊发布全球首款本体热效率52.28%的商业化柴油机，远远高于目前市场现有主流产品的平均热效率46%。假如你是该项目的工程师，为再次提升产品的热效率，结合影响热机效率的因素，你可以在哪些方面改进创新？假如你研制的产品实现商业化应用，会给我们的生活带来哪些影响？（写出一条即可） 【分析】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，可以从增大有用功和减小额外功等方面提高机械效率。 【解答】答：内燃机的重力、内燃机各部件之间的摩擦、废气带走的能量都会影响热机效率的大小；所以改良热机结构、减小摩擦、利用废气的热量都可以提高热机效率； 热机效率提高后，可以节省燃料、减少有害气体的排放等。 【点评】本题考查了提高热机效率的方法，属于基础题。 声明：试题解析著作权属所有，未经书面同意，不得复制发布日期：2024/11/24 22:20:45；用户：资源；邮箱：13851372384；学号：59917209 第1页（共1页） 学科网（北京）股份有限公司 $$