第2节 热机的效率-【提优精练】2024-2025学年九年级全一册物理（人教版）

智学酷 提优精练 物理 九年级 全一册(BJ 第2节 热机的效率 基础培优题 抗据教材,高于教材 5.(教材P26I3改编)目前,我国汽车保有量约3 亿辆,平均每辆汽车每年消耗1!汽油,汽车内 知识点一 一燃料的热值 燃机效率平均值取30%,如果把内燃机效率 1.2022年7月24日,我国在文昌航天发射场 提高10%,全国每年可节约多少吨汽油?(汽 成功发射搭载问天实验舱的长征五号B遥三 油的热值为4.6×101/kg) 运载火箭,长征五号B遥三运载火箭用液态 氢作为燃料是利用了液氢具有 A.较小的密度 B.较大的比热容 中数数字科技 C.较高的热值 D.较低的沸点 2.(易错题)某柴油机工作一段时间后,油箱里 的柴油没有发生变化的是 (选填序 号:①质量;②密度;③比热容;④热值)。完全 燃烧10kg柴油放出的热量Q= (q-4.3×10J/kg) 知识点二-热机的效率 3.(多选)(教材P24想想议议改编)下图是某内 燃机工作时的能量流向图,关于内燃机中燃 能力提升题 综合应用,提升能力 料释放的能量都到哪里去了,下列说法中正 确的是 ) 6.(易错题)双燃料汽车以天然气或汽油作为燃 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% 燃烧产生 有用机械能 的内能 B.汽油与天然气相比,燃烧时汽油对环境的 污染较小 A.燃料释放的能量有一部分被废气带走了 C.在压缩冲程中,燃料混合物的温度升高,内 B.燃料释放的能量有一部分用来做有用功了 能增大 C.燃料释放的能量全部都转化成了机械能 D.燃料的热值越大,燃烧时放出的热量越多 D.燃料释放的能量有一部分被机械自身消 7.释放化学能的过程不断地发生 耗了 在人体内,食物也是一种“燃 4.(多选)(教材P24情境改编)为了节约能源 料”。营养成分在人体细胞里 需要提高热机的效率,下列措施能提高热机 与氧结合提供细胞组织所需的 效率的是 ( ~ 能量。人体摄入的能量(营养师常称之为热 A.在设计与制造热机时要不断改进与创新, 量)过多或过少都有损于健康。某种巧克力 以减少能量的损失 的营养成分表上标有“每100g能量 B.尽量减少热机各部件间的摩擦 2000k”,该标识的含义与以下物理量含义 类似的是 C.将燃料与空气混合充分,使燃料燃烧得比 ( ) A.热量 较完全 B.热值 C.内能 D.尽量增加热机的工作时间 D.比热容 *12袖 数数字科技 第四章 内能的利用 101 8.(跨学科实践)右图是甲、 素养创新题 挑战创新,素养发展一 甲 乙、丙三种燃料完全燃烧 11.(开放性试题)热机的效率是衡量汽车发动 时所释放的热量与其质 机性能的关键指标。2020年9月,我国某 量的关系图像。该图像 集团发布全球首款热机的效率突破50%的 说明,同种燃料的热 mkg ,不同燃料的 商业化柴油机,这一成果的意义犹如人类历 热值 史上首次百米赛跑突破10s。立志成为汽 9.(2022·南充)用某型号天然气热水器烧水, 车设计师的小明,也想设计改造发动机,使 热机的效率达到80%。考虑影响热机效率 完全燃烧热值为3.2×10{}J/m}的天然气 J。若该热水器的 0.125m,放出热量 的因素,你认为小明可以在哪些方面改进创 新?假如小明的设想实现了,会给我们的生 加热效率为84%,则能将40kg初始温度为 活带来哪些影响?(写出一条即可) 20C的水加热至 C[水的比热容为 4.2×10J/(kg·*C)]。 10.国产055新型导弹驱逐舰的 服役,使中国海军的装备又一 次得到提升。该型号驱逐舰 满载时质量为1.25×10t,在 海面上以恒定功率做直线运动时,其牵引力 F随时间/的变化关系如图甲所示,其运动 速度v随时间/的变化关系如图乙所示,求 该驱逐舰:(=0.85×10{kg/m{}q= 12.(信息类试题)某网站称新能源 车的电池组能量密度(能量与质 4.0X101/kg) 量的比值)还没有无烟煤高,更 .F/(106 N) tr(m·s-) 别提汽油了,已知某新能源车 的电池组电容量为100kW·h(1kW·h 3.6×10{),由7000多枚18650电池(如图所 示)组成,电池组总质量约90kg。已知汽油的 34445 能量密度为4.6×10{}J/kg:无烟煤的能量密度 0 3444ls 0 , 乙 约为3.4×10J/kg。 (1)在34~44s内行驶的路程。 (2)在0~34s内完全燃烧12.5L柴油的过 程中发动机的效率。 (1)将100kW·h换算约为 J,新 能源车电池组的“能量密度”是 (2)“能量密度”相当于物理量 (选 填“密度”“热量”“功率”或“热值”)。 (3)某网站的说法“新能源车的电池组能量 密度(能量与质量的比值)还没有无烟煤高; 更别提汽油了”是__ (选填“正确”或 “错误”)的。 中数数字料支 中数数学科技7,B解析：扭转瓶子时，小明苑加的外力压缩 2.②③④4.3×10 瓶内的气体，机械能转化为内能，这一过程与 解析：由于一部分柴油燃烧，使得油箱里的柴 四冲程内燃机的压缩冲程相似：当瓶盖被瓶 油质量减少：密度，比热客、热值的大小与质 内的气体冲出时，瓶内气体对瓶盖做功，内能 量无关，所以它们的大小不变。完全燃烧 转化为机械能，这一过程与四冲程内燃机的 10kg柴油放出的热量Q:=mge=10kg× 做功冲程相似 4.3×10J/kg=4.3×10J. 8.C解析：通过拉制富口处射入的光能使气室 易错提醒" 中的气态物质循环反应，从而推动活塞榆出 注意：密度、比热容、热值是物质的某种特 机械能：该过程将光能转化为机械能，使活塞 性，与物质的种类和状态有关，同种物质的 向右运动（气室内的气体对活塞做功），相当 比热容、热值一般不变。 于汽油机的做功冲程。 92排气解析：由“推动活塞再次做功”可 3.ABD解析：由题图知，燃料燃烧放出的热量 只有一部分用来做有用功，转化成了机械能， 知，单缸六冲程内燃机的一个工作循环对外 故C错误。 做功2次：为进入下一个工作循环，该内燃机 4.ABC解析：热机效率是指热机有效利用的 的第六个冲程是排气冲程. 能量与燃料完全燃烧效出的能量之比，所以 10.(1)冲出做功(2)凸透镜 减少热量的损失，使燃料充分燃烧、减少废气 解析：(1)将造量的汽油喷入简内，用软木塞 带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以 塞住简口，摇动起电机，当放电针放电时，汽 减少能量的横失，提高效率。 油燃烧，圆筒内气体的内能增加，气体对软 5.7.5×10t解析：提高内燃机效率前后，汽油 木塞做功，软木塞被高温高压的气体冲出， 机做的有用功相同：提高内燃机效率之前，每 内能转化为机城能，国此该实验可模拟四冲 年每辆汽车的汽油机微的有用功W一Q: 程汽油机工作时的微功冲程，(2)因为凸透 9m11=4.6×10J/kg×1×103kg×30%:提 镜对光有会聚作用，所以可用凸造镜会聚太 高内燃机效率之后，每年每桶汽车的汽油机 阳光点燃圆可内的火柴。 做的有用功 11,(1)不直接使用燃料（或体积小，结构简单 W=Q袋'2=gm::=4.6×10J/kg×m:× 维修成本低等) (30%+10%):联立两式解得m2=750kg。 (2)内机械C(3)气体对外做功，内能 则每辆汽车每年可节釣的汽油质量 减小，温度降低 △n=m1一m:=1000kg-750kg= 解析：(1)由题意可知，空气发动机与汽油机 250kg=0.25t. 相比的优，点：不直接使用燃料、体积小、钻构 全国每年可节约的汽油质量 简单、维修成本低等。(2)空气发动机利用 m=3×10°×0.25t=7.5×10t 压馆空气膨张推动活寒做功提供动力，将内 6.C解析：以天然气为燃料时，仍有热量的散 能转化为机械能，所以这个能量转化过程相 失，仍需克服摩擦做颜外功，其机械效率不能 当于汽油机的做功冲程。(3)空气发动机排 达到100%，A错误：使用天然气作燃料的优 出的尾气温度低于周国空气的温度，这主要 点是对环境污染较少、成本较低，B错误：由 是因为气体对外微功，内能减小，温度降低。 Q=四可知，燃料燃烧时效出的热量与燃 朴的热值和质量有关，D错误。 第2节热机的效率 易错提醒“ 1.C解析：火新采用液态氢作为燃料，是固为 注意：根据公式Q=g可知，燃料燃烧时 液态氢具有较高的热值，与其他燃料相比，完 放出的热量取决于燃料的热值？和燃料的 全燃烧相同质量的液态氢时，可以放出更多 质量m两个因素，只知其一，并不能确定放 的热量。 出热量的多少。 6 7.B解析：根据所标“每100g能量2000kJ” W=P1=5×10W×34s=1.7×10J, 可得每克巧克力提供的能量，单位是kJ/g, w_1.7X101=40%. 热量是个过程量，表示在热传递过程中传递 发动机的效单7一Q4.25×10丁 内能的多少，A错误：热值在数值上等于1kg 1山改进创新：改良发动机结构、诚小摩擦，利用 某种燃料完全燃烧时放出的热量，单位是 废气的热量等都可以提高热机效率： J/kg,B正确：内能是物体内所有分子无规则 生活影响：可以节省燃料、减少有害气体的 运动的动能和分子势能的总和，C错误：一定 排放等。 质量的某种物质，温度升高时吸收的热量与 12.(1)3.6×10°4×10°J/kg(2)热值 它的质量和升高的温度乘积之比，叫这种物 (3)正确 质的比热容，D错误。 解析：(1)因为1kW·h=3.6×10J,所以 8相同一般是不同的解析：热值是用来描述 100kW·h=3.6×10J:新能源车电池组的 单位质量的某种燃料完全燃烧时释放热量大 “能量密度”为 .6×10」=4×10°J/kg. 小的物理量，与物质的种类有关，孩图像说明， 90 kg 对于同一种燃料，燃料完金燃烧放出的热量与 (2)由题意知，电池组能量密度（能量与质量 燃料的质量的比值是不变的，即同种燃料的热 的比值)的单位为J/kg,而热值的单位也是 值相同，不同燃料的热值一般是不同的。 J/kg,所以“能量密度“相当于燃料的热值 技法点拨 (3)电池组的能量密度为4×10J/kg,比无 烟煤的热值3,4×10J/kg小，所以该网站的 在热量与其质量的关系图像中，根据热值定义 说法是正确的。 式g9可知，图像的斜率表示热值的大小 专题培优热量和热机效率问题 9.4×10°40解析：天然气完全燃烧放出的 1.(1)4.4×10°J(2)22℃ 热量Qa=qV-3.2×10J/m3×0.125m2= 解析：(1)石油完全燃烧效出的热量 4×10J。己知孩热水器的加热效率是84%， Q=nq6南=0.1kg×4.4×10J/kg=4.4X 则水吸收的热量Q=Q=84%×4X10J= 10J. 3.36×10」：设热水器加热使水的温度升高到 (2)水吸收的热量Q=42%,Qt=42%× t(即末温)，则Q=cmk(1一t。),即3.36× 4.4×10°J=1.848×10J: 10J=4.2×103J/(kg·℃)×40kg×(1- 由Qt=cm△可得 20℃)，解得1=40℃. △M= Qa 1.848×10J 10.(1)50m(2)40% cmg4.2×10J/(kg·℃)×20kg 解析：(1)由图乙可知，那逐舰在34一44s做 22℃. 匀速直线运动，递度为5m/s,驱遂舰在 2.(1)1.26×10J(2)4.2×102J/m(3)见 34~44s内行驶的路程 解析。 s=w=5m/s×(44s-34s)=50m. 解析：(1)水吸收的热量 (2)完全燃烧柴油的质量m=PV=0.85X Qa=amy=42×10J/(kg·℃)×0.5kg× 10kg/mX12.5X10-m=10.625kg (80℃-20℃)=1.26×10J. 柴油完全燃烧放出的热量Q:=m廉海q (2)消耗液化气的体积 10.625kg×4×10J/kg-4.25×10J: V-12.563m3-12.560m2=0.003m2. 由图甲，乙可知，牵引力F=1X10N时，逸 理想状况下，液化气完全燃烧放出的热量 度v=5m/s,所以发动机的恒定功率 Qm=Q=1.26×10J, P=Fv=1×10°N×5m/s=5×10W. Q 1.26×103J =4.2× 驱逐舰在0一34s内微的有用功 液化气的热值9= 0.003m 7