14.2 热机的效率 ----2024-2025学年人教版物理九年级上学期

2024—2025学年九年级物理人教版14.2 热机的效率 一、单选题 1．下列说法中正确的是（　　） A．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多 B．相对于汽油机，柴油机对零件强度要求较低 C．0℃的冰块没有内能 D．加了白糖的水会变甜，说明分子在做无规则运动 2．在中国杭州举行的第19届亚运会中，首次使用废碳再生的绿色零碳甲醇作为主火炬塔燃料，实现循环内的零排放。经测量发现，完全燃烧420g甲醇所释放热量的50%被水吸收，可以使50kg的水的温度上升23℃，则此过程中（　　） A．水吸收的热量是 B．水吸收的热量是 C．甲醇的热值约为 D．甲醇的热值约为 3．如图甲所示的某品牌插秧机使用北斗导航，农民只需在作业前进行相关设定，即可实现24小时无人值守自动作业。如图乙是插秧机单缸四冲程发动机工作过程中的某个冲程。下列有关说法错误的是（　　） A．若插秧机发动机的转速是4800r/min，则该发动机每秒钟对外做功80次 B．发动机用水作冷却剂是因为水的比热容较大 C．经过精心保养的发动机的效率也无法达到100% D．图乙中发动机处于压缩冲程 4．如图所示，北京时间2023年10月5日8时24分，我国在西昌卫星发射中心使用长征二号丁运载火箭，成功将遥感三十九号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功，为新中国成立74周年献上了一份特别的生日礼物。下列关于火箭发射的说法中正确的是（　　） A．火箭发射时出现的大量“白气”是汽化现象 B．火箭点火加速升空时，将机械能转化为内能 C．火箭的燃料燃烧时，质量减小，热值不变 D．燃料充分燃烧时，火箭发动机的效率可以达到100% 5．如图所示为四冲程汽油机的某一个工作冲程。汽油的热值为4.6×107J/kg，下列说法中正确的是（　　） A．此图所示为汽油机的排气冲程 B．汽油燃烧可以放出的热量为 4.6×107J C．汽油机的效率越高，消耗的汽油就越少 D．质量2kg 的汽油完全燃烧，放出9.2×107J的热量 6．2024年1月17日22时27分，搭载天舟七号货运飞船的长征七号遥八运载火箭，在中国文昌航天发射场点火发射。于1月18日1时46分，成功对接于空间站天和核心舱后向端口。交会对接完成后，天舟七号转入组合体飞行段。下列描述正确的是（　　） A．火箭发射时下方水池出现的大量“白气”是汽化现象 B．火箭点火升空过程中是由机械能转化为内能 C．火箭采用液氢的原因是液氢的热值大 D．交会对接完成后，以空间站天和核心舱参照物，天舟七号货运飞船是运动的 7．2019年11月13日11时40分，命名为“快舟—我们的太空号”的“快舟一号”甲遥十一运载火箭，在我国酒泉卫星发射中心成功将“吉林一号”高分02A卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，任务获得圆满成功。在发射过程中水池不断喷水以达到降温的目的，这利用了水的 A．比热容大 B．热值大 C．热量多 D．内能多 8．下列关于酒精说法正确的是（ ） A．酒精燃烧，化学能转化为内能 B．酒精由固态变为液态，内能减少 C．酒精如果燃烧不充分，热值会变小 D．人在高温季节中暑时，在身上擦拭酒精降温，可以用“酒精比热容小”来解释这个做法 9．图为内燃机的能流图，以下说法正确的是（　　） A．E1表示燃料的内能 B．减少E2也无法提高内燃机的效率 C．E4大于E2与E3之和 D．E3是废气带走的能量，它是能量损失中最多的 10．如图为一台四缸发动机，其主要技术指标如右表所示．其中排量等于四个汽缸工作容积的总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活塞的面积和活塞上下运动的距离（即冲程长）．转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数．则下列计算不正确的是________； 排量 输出功率 转速 A．该发动机在 内做功 B．单缸排量为 C．在每个做功冲程里，发动机做功 D．在做功冲程里，燃气对活塞的压强为 11．下列关于内燃机的说法正确的是（　　） A．内燃机工作时，压缩冲程将内能转化为机械能 B．汽车的发动机是内燃机 C．用水循环降低内燃机温度，主要利用水蒸发吸热的特性 D．先进的制造技术能将内燃机的效率提高到100% 12．一瓶煤油倒掉一半后，发生变化的物理量是 A．内能 B．密度 C．比热容 D．热值 13．小李家使用的燃气热水器，将的水从加热到，消耗了的天然气．已知水的比热容为，天然气的热值为，则下列与该过程有关的计算结果和分析正确的是（    ） A．水吸收的热量与水升高的温度成正比 B．水吸收的热量是 C．热水器的能量转化率是52.5% D．热水器的能量转化率与环境温度无关 14．一支蜡烛在不完全燃烧过程中，如果不考虑状态变化的影响，它的（　　） A．质量变小，比热容不变，热值变小 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，比热容不变，热值不变 15．关于燃料的热值，下列说法正确的是（　　） A．容易燃烧的燃料，热值一定大 B．燃料燃烧得越充分，其热值越大 C．酒精的热值比煤的热值大，酒精燃烧释放的热量一定比煤的多 D．煤气的热值是3.9×107J/m3，表示每立方米煤气完全燃烧放出的热量是3.9×107J 二、填空题 16．“西气东输”工程已全线竣工，输送的燃料为天然气，这是利用了天然气 较大的特性，而且使用天然气时对环境污染较小． 17．菜油是人们烹饪时常用的材料，最适宜的烹饪温度在150℃到180℃之间。某酒店厨师在炸制酥肉时，将3kg的菜油从20℃加热到160℃（未沸腾），问： （1）菜油吸收的热量是多少 ；【取c菜油＝2.0×103J/（kg·℃）】 （2）若这些热量由效率为20%的火炉燃烧焦炭来提供，则需要燃烧多少千克的焦炭 ；（焦炭的热值q＝3.0×107J/kg） （3）焦炭燃烧过程中， 能转化为 能。 18．2021年10月16日，搭载神舟十三号的火箭成功发射，当火箭加速上升时，火箭燃料的 能转化为燃气的内能；当火箭在大气中快速飞行时，会与大气层发生剧烈摩擦，其温度会升高，内能会 （选填“不变”“增大”或“减小”），这是通过 （填“热传递”或“做功”）的方式改变物体的内能。 19．人类发展史也是利用燃料的历史，干木柴、煤的放热本领不同，是因为它们的 （选填“热值”“热量”或“温度”）不同，完全燃烧0.28m3的天然气可放出 J的热量（天然气热值q=3.0×107J/m3）。 三、计算题 20．某摩托车的四冲程汽油发动机效率为25%，汽缸容积为500ml，活塞面积50cm2,做功冲程时，曲轴转速2400r/min时，燃气对活塞表面的压强为106Pa，该车以此转速在平直的公路上匀速行驶前进15km，用油0.8kg,汽油热值为4.5×107J/kg．求： （1）做功冲程时，活塞受到燃气的作用力？ （2）汽油发动机的功率是多少kw？ （3）摩托车行驶时受到地面的摩擦力？ 21．小华家使用的是天然气热水器，他尝试估测该热水器的效率，以核对铭牌上的数值是否准确。当只有该热水器使用天然气时，把50kg的水从20℃加热到50℃，天然气表的示数由1365.05m变为，已水的比热容。天然气的热值，求： （1）水吸收的热量； （2）消耗的天然气完全燃烧放出的热量。 22．如图甲为雯雯家新买的电煲锅，它有加热和保温两种功能。[c米饭=4×103J/(kg•℃)]求： （1）若电煲锅内装有1kg米饭，从10℃加热到100℃，米饭吸收多少热量？ （2）若电煲锅将1kg的米饭从10℃加热到100℃，需要10min时间，请计算电煲锅的加热效率是多少？ 额定电压 220V 额定频率 50Hz 保温功率 110W 加热功率 1100W 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D C A C D C A A D D 题号 11 12 13 14 15 答案 B A A D D 1．D 【详解】A．根据Q＝mq可知，燃料燃烧放出的热量与燃料的热值、燃料的质量有关，所以燃料的热值大，其燃烧放出的热量不一定多，故A错误； B．由于柴油机对空气的压缩程度比汽油机更高，因此在做功冲程中气体的压强也大于汽油机，所以柴油机对零件强度要求较高，故B错误； C．任何物体在任何温度下都有内能，0℃的冰也具有内能，故C错误； D．加了白糖的水会变甜，是扩散现象，说明分子不停地做无规则运动，故D正确。 故选D。 2．C 【详解】根据可得，水吸收的热量为 由题意知，甲醇所释放热量的50%被水吸收，则甲醇释放的热量为 甲醇的热值为 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 3．A 【详解】A．已知该汽油机飞轮的转速是4800r/min＝80r/s，则该汽油机每秒可完成40个工作循环，即每秒对外做功40次，故A错误，符合题意； B．由于水的比热容较大，由Q吸=cmΔt可知，相同质量的水和其他物质比较，升高相同的温度，水吸收的热量较多，因此汽车发动机用水作冷却剂，故B正确，不符合题意； C．任何方法都不可能使汽油机的效率达到100%，故C正确，不符合题意； D．由图乙可知，进气门和排气门关闭，活塞向上运动，因此汽油机处于压缩冲程，故D正确，不符合题意。 故选A。 4．C 【详解】A．火箭发射时，高温的火焰向下喷射，大量的“白气”从发射台底部的大水池中涌出，这些“白气”产生的原因是：水池内的水汽化形成高温的水蒸气，水蒸气遇冷液化形成小水滴，故A错误； B．点火后燃气向后高速喷出，运载火箭腾空而起，是利用内能做功，把燃料燃烧获得的内能转化为火箭的机械能，故B错误； C．火箭的燃料燃烧时，燃料质量减小，而热值是物质的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料燃烧多少无关，因此热值不变，故C正确； D．燃气燃烧时，有热量损失，燃料的热效率不可以达到100%，故D错误。 故选C。 5．D 【详解】A．由图中可知，进气门与排气门均关闭，活塞向上运动，故是压缩冲程，故A错误； B．由Q=mq可知，汽油燃烧放出的热量与汽油的热值和热量均有关，只根据热值无法求出汽油燃烧放出的热量，故B错误； C．汽油的效率越高，说明有用功与汽油完全燃烧放出的热量的比值越大，只有在有用功相同的情况下，汽油完全燃烧放出的热量才少，此时消耗的汽油才较少，故C错误； D．由Q=mq可得，2kg的汽油完全燃烧，放出的热量为 Q=mq=2kg×4.6×107J/kg=9.2×107J 故D正确。 故选D。 6．C 【详解】A．火箭发射时下方水池出现的大量“白气”是由水蒸气液化成的小水滴，是液化现象，故A错误； B．火箭点火升空过程中火箭内燃料燃烧将化学能转化为内能，然后对外做功将内能转化为机械能，故B错误； C．液氢的热值大，等质量的液氢和其他燃料完全燃烧，液氢放出的热量多，故火箭采用液氢作为燃料，故C正确； D．以空间站天和核心舱参照物，天舟七号货运飞船相对于空间站和核心舱的位置没有变化，所以是静止的，故D错误； 故选C。 7．A 【详解】水的比热容较大，与其它物质相比，升高相同的温度，吸收的热量较多，所以在发射过程中水池不断喷水以达到降温的目的，故选A。 8．A 【详解】解： A、酒精燃烧，是酒精的化学能转化为火的内能，故A正确； B、酒精由固态变为液态的过程是熔化，在此过程中吸热内能增加，故B错误； C、热值是1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，酒精燃烧不充分时，放出的热量少，但热值不变，故C错误； D、汽化是物质由液态变为气态的过程，酒精溶液变为气态，是汽化现象，酒精汽化时吸热，使体温降低，与“酒精比热容小”无关，故D错误． 故选A． 【点评】本题考查了燃烧过程能的转化、熔化和汽化的特点、以及热值的特性，综合性较强． 9．D 【详解】A．由于燃料具有化学能，所以E1表示燃料的化学能，故A错误； B．E2表示机械损失的能量，提高热机效率的方法可以通过减少散热损失、机械损失等方法，所以减少E2可以提高内燃机的效率，故B错误； C．由于内燃机的效率小于50%，所以内燃机做有用功的能量小于内燃机损失的能量，故E4小于E2与E3之和，故C错误； D．由于内燃机最大的能量损失是废气内能，所以E3是废气带走的能量，它是能量损失中最多的，故D正确。 故选D。 10．D 【详解】A. W＝Pt＝1.2×105W×1s＝1.2×105J，故A正确；B. 单缸的排量为2.0L÷4＝0.5L，故B正确；C. 转速为6000r/min，所以每秒转100圈,四缸每转2圈对外做功4次，每转1圈做功2次，所以1秒做功200次，每次做功＝＝600J，故C正确；D. 由W＝FS＝PS面S＝PV可得： P＝＝1.2×106Pa，故D错误．故选D. 【点睛】功率为120kW，W＝Pt＝1.2×105W×1秒＝1.2×105J；四缸总量为2.0L，所以单缸的排量为＝0.5L，转速为6000r/min，所以每秒转100圈，单缸时曲轴每转2圈对外做功一次，四缸每转2圈对外做功4次，每转1圈做功2次，所以1秒做功200次，每次做功600J； 根据公式W＝FS＝PS面S＝PV（S面为活塞的横截面积，S为汽缸的长度，所以S面S即汽缸的容积），所以P＝可判断D项的正误． 11．B 【详解】A．内燃机工作时，压缩冲程中，活塞压缩气体，将机械内能转化为内能，故A错误； B．汽车的发动机是热机中应用广泛的内燃机，故B正确； C．用水循环来降低热机的温度，是因为水的比热容比较大，在质量相同、升高相同的温度时可以吸收更多的热量，降低发动机的温度，故C错误； 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，所以热机的效率不可能达到100%，故D错误。 故选B。 12．A 【详解】A．由于内能与物体的质量、温度状态等因素有关，一瓶煤油倒掉一半后，质量变小，内能变小，故A符合题意； BCD．因为密度、比热容、热值是物质的特性。将一瓶煤油倒掉一半，则留下的一半煤油的种类和状态没变，所以密度、比热容、热值都不变；故BCD不符合题意。 13．A 【详解】A．由可知，在水的质量一定时，水吸收的热量与水升高的温度成正比，故A正确； B．将的水从加热到，水吸收的热量： ， 故B错误； C．天然气完全燃烧放出热量： ， 热水器的能量转化效率： ， 故C错误； D．热水器的能量转化效率与环境温度有关，因为环境温度越低，加热的时间越长，其散失的热量越多，则热水器的能量转化效率越低，故D错误． 14．D 【详解】物体所含物质的多少叫做质量，质量的大小取决于物体本身所含物质的多少；比热容和热值是物质的一种特性，与物质的种类有关。蜡烛在燃烧的过程中，所含物质的多少变少了，所以质量变小，但是种类没有变化，所以比热容和热值不变，故D正确。 故选D。 15．D 【详解】AB．热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，热值大小与燃料是否容易燃烧、是否完全燃烧无关，故AB错误； C．酒精的热值比煤的热值大，由Q=mq知道，燃料燃烧释放热量的多少还与燃料的质量有关，所以不能比较二者释放热量的多少，故C错误； D．根据热值的定义，煤气的热值是3.9×107J/m3，表示每立方米煤气完全燃烧放出的热量为3.9×107J，故D正确。 故选D。 16．热值 【分析】根据天然气与其它燃料的热值大小分析，热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关． 【详解】天然气与其它燃料相比较，天然气的热值大，燃烧相同质量的燃料，天然气放出的热量多，所以选择使用天然气． 17． 8.4×105J 0.14 化学 内 【详解】（1）[1]菜油吸收的热量为 （2）[2]由可得出焦炭完全燃烧放出的热量为 由Q放=mq可得需要完全燃烧焦炭的质量为 （3）[3][4]根据能量的转化与守恒，焦炭燃烧时，将焦炭的化学能转化为内能。 18． 化学 增大 做功 【详解】[1]燃料燃烧的过程是通过化学反应将化学能转化为内能的过程。 [2][3]当火箭在大气层中快速飞行时，与大气层之间摩擦，克服摩擦做功，将机械能转化为内能，火箭的内能增大，温度升高，这是通过做功的方式改变物体的内能。 19． 热值 8.4×106 【详解】[1]热值是燃料的一种特性，由于干木柴、煤的热值不同，所以它们的放热本领不同。 [2]完全燃烧0.28m3的天然气放出的热量 Q放=Vq=0.28m3×3.0×107J/m3=8.4×106J 20．（1）5000N； （2）10kw； （3）600N 【详解】解：（1）做功冲程时，活塞受到燃气的作用力． （2）由题可知，一个做功冲程活塞的行程， 一个做功冲程，燃气对活塞做功W=Fs=5000N×0.1m=500J， 已知四冲程汽油机曲轴转两圈完成一个工作循环，做一次功，所以曲轴1min转动2400周，要做功1200次，所以汽油机1min所做的功， 汽油发动机的功率 （3）该车在平直公路上匀速直线运动时，受到的地面摩擦力和牵引力是一对平衡力，大小相等，此时克服摩擦力做的功为有用功， 汽油燃烧放出的热量为总功， 已知发动机效率为25%，即 解得． 答：（1）做功冲程时，活塞受到燃气的作用力为5000N．（2）汽油发动机的功率是10kw．（3）摩托车行驶时受到地面的摩擦力为600N． 21．（1）6.3×106J；（2）8.4×106J 【详解】解：（1）水吸收的热量 （2）消耗的天然气 天然气完全燃烧放出的热量 答：（1）水吸收的热量为6.3×106J； （2）消耗的天然气完全燃烧放出的热量为8.4×106J。 22．（1）3.6×105J；（2）54.5% 【详解】解：（1）米饭吸收的热量 Q吸=c米饭m(t-t0)=4×103J/(kg•℃)×1kg×(100℃-10℃)=3.6×105J （2）电煲锅加热米饭消耗的电能 W=P加热t=1100W×10×60s=6.6×105J 则电煲锅的加热效率是 答：（1）米饭吸收的热量为3.6×105J； （2）电煲锅的加热效率是54.5%。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$