第十四章 第2节 热机的效率&专题1 热量的综合计算-【勤径学升】2024-2025学年九年级物理上册同步练测（人教版）

第十四章内能的利用 第2节 热机的效率 《基础明固练 [答案7] 知思点（①燃料的热值 ⑤为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施 ①2022年11月29日23时08分，搭载神舟十五号 不能提高热机效率的是 () 载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭，在酒 A.在设计与制造热机时要不断改进与创新，以 泉卫星发射中心点火发射。此后，神舟十五号 减少能量的损失 载人飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，顺利 B.尽量减少热机内部各部件间的摩擦 将3名航天员送入太空，发射卫星火箭常使用液 C.让燃料与空气充分混合，使燃料燃烧得比较 态氢作为燃料，主要因为液态氢具有 完全 A.较低的凝固点 D.尽量增加热机的工作时间 B.较大的比热容 6[教材改编]汽车作为一种普通的交通工具已走 C.较低的沸点 进千家万户。汽车发动机一般是柴油机或汽油 D.较大的热值 能转化 1题图 机，工作时把燃料燃烧放出的 2关于燃料的热值，以下说法中正确的是( 为机械能。小明同学查阅了某型号汽车发动机 A.燃料的热值与燃料的种类有关，与燃料的质1 的资料后，将内燃机的 量和燃烧状况无关 能量流向制成了图。 发气(33%) 根据图中给出的信息 、控却水(30%) B.燃烧2kg某种燃料放出3.6×10'J的热量， 摩擦与新射(7% 则这种燃料的热值为1.8×10J/kg 可知，该内燃机的效率 C.燃料的质量越大，热值越大 为 6题图 D.燃料燃烧不完全时热值会变小 7某家庭需要将50kg,20℃的水加热到60℃作为 3(广东珠海香洲校级期中)为了减少大气污染， 生活用水，利用煤气灶烧水，需燃烧0.8kg煤 可对秸秆进行回收加工制成秸秆煤，完全燃烧 气。已知煤气的热值g=4.2×10J/kg,水的比 200g秸秆煤可放出热量是 J。若这些 热容c=4.2×103J/(kg·℃)。求： 热量只有50%被水吸收，可使质量为10kg、初 (1)50kg,20℃的水加热到60℃需吸收的热量。 温20℃的水温度升高 ℃。燃烧一半 (2)完全燃烧0.8kg煤气放出的热量。 后，秸秆煤的热值 (选填“变大”“变小” (3)煤气灶烧水的效率。 或“不变”)。[已知c*=4.2×103J/(kg·℃)， 9结杆w=2.1×10'J/人g] 细思息②热机的效率 4(合肥瑶海区期中)关于热机的效率，下列说法 正确的是 A.热机做的有用功越多，效率一定越高 B,热机消耗的燃料越少，效率一定越高 C.热机做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率 一定越高 D.热机做功越快，效率一定越高 见此图标限抖音/餐信扫码领取配套资漂稳步是升成绩 九年级物理（上册） 《能力提升练 [答案%] ①中国的货运飞船天舟一号是从海南文昌航天发 ⊙秦养拓展练 射中心，由长征七号遥二运载火箭发射升空的， ⑥为比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值，小明 火箭燃料中有液态氢，液态氢常作为燃料，是因 采用如图所示的装置进行实验：他将一定质量 为液态氢有 ( 的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中，点燃 A.较多的热量 B.较大的密度 C.较大的比热容 D.较大的热值 它们，分别给装有初温相同、质量均为200g水 2关于热机的效率和燃料的热值，下列描述正确 的两个相同烧杯加热，直至酒精和碎纸片完全 的是 燃烧。 A.燃料燃烧过程中热值会发生改变 B.减少废气带走的热量能提高热机的效率 温度川 温度 C.燃料的质量越大，其热值就越大 D.热值和热机的效率都是定值，与其他条件 碎纸片 无关 3一台柴油机中的燃料完全燃烧放出了8×10J 6题图 的热量，共计损失了4.8×10」能量，下列说法 加热前 错误的是 燃料 燃料燃尽时 水温的 水温/℃ 的水温/℃ 变化/℃ A.该柴油机的效率为40% B.用来做有用功的能量为3.2×10J 10g酒精 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 (1)小明设计了一张记录实验数据的表格，其中 ④一台柴油机完全燃烧一定质量的柴油放出的热 有一个栏目漏写了，请你在表格中横线上帮 量为1.0×10°J,其中损失的热量为6.0×10J, 他补充完整。 则柴油机获得有用的机械能为 J,柴油 (2)某次实验中，用酒精和碎纸片加热后的水温 机的效率为 (荆门)目前正在我市进行试验飞行的国产大型 变化分别是40℃和18℃，这表明了本次实 水陆两栖飞机“鲲龙”AG6O0装有4台国产WJ6 验中相同质量的酒精放出的热量 涡轮螺旋桨发动机，是国家为满足森林灭火和 (选填“大于”或“小于”)碎纸片放出的 水上救援的迫切需要，研制的大型特种用途民 热量。 用飞机。飞机在空中满载时的最大巡航速度为 (3)实验后，聪明的小明利用公式Q=cm△：算出 460km/h,发动机巡航推力为5×10N。某次试 了ā图中水吸收的热量，然后根据Q最=Q数 飞中AG600以最大速度满载巡航1h,消耗燃油 这一关系式，又算出了酒精的热值，结果他 2×10kg,燃油完全燃烧产生的内能为 发现测出的值比书上给出的酒精的热值要 J,发动机的工作效率为 (燃油的热值取4.6×10J/kg) （选填“大”或“小”)很多，这是因 为 ,你认为本实验装置 (选填 “能”或“不能”)用来准确测量酒精或碎纸 5题图 片的热值。 12 见此图标跟抖音/疑信扫码领取配套资源稳步是升成绩 第十四章内能的利用 专题1 热量的综合计算 [答案8] 贷国①热值和比热容的综合计算 3(山东随州二模)某品牌小汽车的“经济耗油量 ①小高家里原来用液化石油气烧水，每天用60℃ (90km/h)8L/100km”是指这辆汽车以90km/h 的热水100kg。她参加“探究性学习”活动后， 的速度行驶100km,消耗汽油8L,下表为此小 在老师和同学的帮助下，制造了一台简易的太 汽车的相关数据。[已知P*=1.0×103kg/m3, 阳能热水器 c本=4.2×10'J/(kg·℃)，9m=3.2×10J/L] (1)若用这台热水器将100kg的水从20℃加热 到60℃，这些水吸收的热量是多少？[水的 总质量：1500kg 经济耗油量 (90km/h)8L/100km 比热容c=4.2×10J/(kg·℃)] (2)若液化石油气燃烧放出的热量有70%被水 车轮与地面的总接触 面积：8.0×102m 水箱容量：4L 吸收，她家改用太阳能热水器后平均每天可 节约多少液化石油气？（液化石油气的热值 额定功率：90kW g=8.0×103J/kg) (1)汽车上的散热器用水作为冷却剂，当水箱装 满水，水温升高25℃时，需要吸收的热量为 多少？ (2)该汽车在经济耗油量下沿直线匀速行驶了 50km,汽车的效率为31.25%，求汽车消耗 了多少升汽油以及此时汽车的实际功率。 负四@热机效率的综合计算 2(丹东)某品牌汽车空载静止时对水平地面的压 强为3×10Pa,轮胎与地面总接触面积为 400cm2。当汽车以120km/h的速度沿直线匀 速行驶时，功率为50kW。求： (1)汽车的重力是多少？ (2)当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶 时，所受到的阻力是多少？ (3)当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶 100km时，燃烧10kg汽油，则发动机的效率 是多少？（汽油热值g=4.6×10J/kg,结果 保留到0.1%) 见此图标眼抖音/微信扫码领取配套资源稳步提升成绩参考答案及解析 程，故B符合题意：C图中进气门关闭，排气门打 (2)热机的原理是利用燃烧产生的高温燃气推动活 开，活塞上行，为排气冲程，故C不符合题意：D图 塞微功，从而把内能转化为机械能，所以是微功冲 中进气门打开，排气门关闭，活塞下行，为吸气冲 程，故C正确。 程，故D不符合题意。 (3)松开鼓起来的气球时，气球飞出去，这是因为气 2.B[解析]吸气冲程中，进气门打开，排气门关闭， 球向外喷气时，自身也获得一个反作用力，说明物 根据图中曲轴的位置可知，活塞向下运动，故A正 体间力的作用是相互的，故A错误：空气动力汽车 确；压缩冲程中，两个气门都关闭，活塞应该向上运 工作时压缩的气体对外做功，将内能转化为机械 动，根据图中曲轴的位置可知，此时活塞向下运动， 能，故B正确：以空气发动机为动力的汽车，靠汽缸 故B错误：做功冲程中，两个气门都关闭，活塞向下 内空气膨胀对外做功，而不是燃烧产生能量，故C 运动，故C正确；排气冲程中，进气门关闭，排气门 错误：空气动力汽车工作时能量会有一定的损失， 打开，活塞向上运动，故D正确。故选B。 故D错误。 3.D[解析]观察题图可知，汽油机的进气门和排气 (4)空气发动机排出的尾气温度低于周围空气的温 门都关闭，火花塞产生电火花，汽缸内汽油和空气 度，这主要是因为气体对外做功，内能诚小，温度降低 的混合物燃烧，是汽油机的做功冲程，将内能转化 第2节热机的效率 为机械能，该冲程对外微功，不需要靠飞轮的惯性 【基础巩固练】 完成，故A、B、C错误，D正确。故选D。 1.D[解析]发射卫星的火箭采用液态氢作为火箭 4.D[解析]汽油机和柴油机使用的燃料不同，汽油 的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，故D正确。 机使用汽油，柴油机使用柴油，故A正确：柴油机和 2,A[解析]热值是燃料的一种特性，不同的燃料， 汽油机做功冲程都是将内能转化为机械能，故B正 其热值一般不同，热值大小仅与燃料的种类有关， 确：汽油机汽缸顶部有个火花塞，采用点燃式点火， 而与燃林的质量、燃料的燃烧程度无关，故A正确， 柴油机汽缸顶部有个喷油嘴，采用压燃式点火，故C C、D错误；如果完全燃烧2kg某种燃料放出3.6× 正确：一般柴油机的压缩比比汽油机大得多，且汽 10J的热量，则这种燃料的热值为1.8×10J/kg, 缸内柴油燃烧要比汽油燃烧更充分，所以柴油机的 题目中没有说明燃料的燃烧情况，所以无法确定燃 效率更高一些，故D错误。 料的热值，故B错误。 5.压缩机械内60 3.4.2×1050不变 [解析]由题图知，两个气门都关闭，活塞向上运动， [解析]秸秆煤的质量m=200g=0.2kg,秸秆煤 刚此冲程为压缩冲程，将机械能转化为内能： 完全燃烧释放的热量Q数=m得样，9倍解生=0.2kg× 1800r/min=30r/s,即每秒飞轮转动30周，完成15 2.1×10J/kg=4.2×10°J:由题意可知，水吸收的 个工作循环，完成60个冲程，对外做功15次 热量Qt=50%Qs=50%×4.2×10°J=2.1×10°J, 6.降低减小效率排气 [解析]在第四冲程结束后，立刻向汽缸内喷水，水 由Q=cm4可得，水升高的温度4=O。 C长m底 在高温汽缸内迅速汽化成高温、高压水蒸气，推动 2.1×10°J 活塞再次做功，气体的内能转化为机械能，水蒸气 4.2x10/(kg·℃)x10kg50℃：热值是然料 温度降低，内能减小；这样燃烧同样多的燃料获得 的一种特性，只与燃料的种类有关，秸秆煤的质量 了更多的机械能，提高了热机的效率：一个工作循 改变，热值不变。 环最后一个冲程是排气冲程，排出汽缸内的废气。 4.C[解析]用来做有用功的那部分能量与燃料完 素养拓展练 全燃烧释放出来的能量之比，叫做热机的效率，故C 7.(1)电动机（2)C(3)B(4)气体对外做功，内 正确。 能减小，温度降低 5,D[解析]热机效率是用来做有用功的能量与燃 [解析](1)从节能和环保的角度分析，压缩空气 料完全燃烧放出的热量之比：所以减少热量的损 动力汽车最理想的加气工具应是电动机提供动力。 失、使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热 .7. 九年级物理（上册）】 机内部各部件间的摩擦等都可以减少热量的损失，|5.9.2×101°25% 提高热机效率：而增加热机的工作时间，并不能减 [解析]燃油完全燃烧获得的内能：Q=mg=2× 少热量的损失，所以不能提高热机的效率，故A、B、 103kg×4.6×10J/kg=9.2×10"J:由r=得， C不符合题意，D符合题意。故选D 6.内30% AG600以最大速度满载巡航1h,通过的路程s= [解析]内燃机工作时将内能转化成机械能：由图可 t=460km/h×1h=460km=4.6×10m,推力所做的 知，内燃机的效率为100%-33%-30%-7%=30%。 功：W衡=F=5×10N×4.6×10m=2.3×10J,发 7.解：(1)水吸收的热量：Qw=cm,△1=4.2× -×100%=2.3x100」x 10J/(kg·℃)×50kg×(60℃-20℃)=8.4× 动机的工作效率：刃=W。 9.2×100J 10J: 100%=25%。 (2)0.8kg煤气完全燃烧放出的热量：Q做=m9= 素养拓展练 0.8kg×4.2×10J/kg=3.36×10J: 6.(1)10g碎纸片(2)大于(3)小酒精完全燃 (3)煤气灶烧水的效率： 烧放出的热量不能被水完全吸收不能 7=9×10%=84×10J ΓQt 3.36×10×100%=25% [解析](1)根据控制变量法的思想，酒精和碎纸 答：(1)50kg、20℃的水加热到60℃需要吸收8.4 片的质量必须相等。 ×10」的热量：(2)完全燃烧0.8kg煤气放出的热 (2)根据公式Q=cm△！，用酒精加热的水的温度升 量为3.36×10J:(3)煤气灶烧水的效率为25%。 高得较多，所以本实验中酒精放出的热量大于碑纸 【能力提升练】 片放出的热量 1.D[解析]运载火箭采用液态氢作为燃料，是因为 (3)由于酒精完全燃烧放出的热量不能被水完全吸 液态氢不仅密度小，而且具有较大的热值，故D 收，所以测出的酒精热值要小于书上给出的酒精的 正确。 热值，因此不能用本装置来准确测量酒精和碎纸片 2.B[解析]热值是燃料的特性，只与燃料的种类有 的热值。 关，所以在燃料燃烧过程中热值不会发生改变，故 专题1热量的综合计算 A错误；减少废气带走的热量，可以增大有效利用 1.解：(1)因为e=4.2×10°J/(kg·℃)，m=100kg, 的能量，提高热机的效率，故B正确：热值是燃料的 41=t-0=60℃-20℃=40℃， 特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，故 所以水吸收的热量： C错误；热值只与燃料的种类有关，与外界条件无 Q=cm△1=4.2×10J/(kg·℃)×100kg×40℃= 关，而燃料的燃烧情况、能量的损失都会影响热机 1.68×10J: 效率，故D错误。 3.C[解析]有效利用的能量W有=8×10'J-4.8× (2)因为Q=Q:×70%, 。Q缆 10J=3.2×10J,该柴油机的效率7= 所以液化石油气燃烧放出的热量：Q:=70% Q我 100%-3.2×10」×100%=40%，故A,B正确：能 1.68×10J=2.4×10'J 70% 8×102J 量转化过程中能量损失不可避免，故C错误：减少 因为Q微=m气9，所以改用太阳能热水器后平均每 机械间的摩擦可以提高热机效率，故D正确。 天可节约液化石油气的质量：m气=2 4.4.0×10°40% [解析]柴油机获得有用的机械能W有m=1.0×10J- 2.4×10」=0.3kg0 8.0×10J/kg W 6.0×10J=4.0×10J:该柴油机的数率刀= 答：(1)这些水吸收的热量是1,68×10J:(2)她家 ×1009%=4.0×10」x100%=409%。 改用太阳能热水器后平均每天可以节约0.3kg液 1.0×10°J 化石油气。 8 参考答案及解析 2.解：(1)汽车空载静止时对水平地面的压力： 弟3节能量的转化和守恒 F=pS=3×103Pa×400×10-4m2=1.2×10N, 【基础巩囿练】 汽车的重力G=F=1.2×10°N: 1.C[解析]利用能量的过程就是能量的转化和转 120 (2)汽车的速度r=120km/h 3.6m/s, 移的过程，故A正确：陨石进入大气层成为流星，陨 石克服大气摩擦做功，机械能转化为内能，故B正 当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶时，处于平 确：水力发电是将水的机械能转化为电能，故C错 衡状态，所受阻力和牵引力大小相等，汽车所受阻力： 误；人造卫星展开太阳能电池板，把太阳能转化为 f=Fe=P-50x10W=1500N: 电能提供给卫星上的用电器，故D正确。 120 m/s 3.6 2.C[解析]①试管内的冷水放入热水中变热，属于 (3)当汽车以120km/h的速度沿直线匀速行驶 热传递，发生了内能的转移；②煤气燃烧时，将煤气 100km时，牵引力做功： 的化学能转化为内能，之后发生了内能的转移： W=F童s=1500N×100×10m=1.5×10J, ③火箭发射升空，将燃料燃烧产生的内能转化为机 10kg汽油完全燃烧放出的热量： 械能，是能量发生了转化：④一个球上升一个球下 Q=gm=4.6×10'J/kg×10kg=4.6×10J, 降，属于机械能的转移。特合题意的是①④，故 发动机的效率： 选C。 x100%=1.5x10x100%≈32.6%。 3.D[解析]火箭加速升空时，速度变大，高度变大， 4.6×10J 动能增大，重力势能增大，是内能转化为机械能，不 答：(1)汽车的重力是1.2×10N:(2)当汽车以 是动能转化为重力势能，故A错误：太阳能电池板 120km/h的速度沿直线匀速行驶时，所受到的阻力 将太阳能转化为电能，故B错误：燃料燃烧时，消耗 是1500N:(3)发动机的效率是32.6%。 化学能，得到内能，将化学能转化为内能，故C错 3.解：(1)当水箱装满水，水的体积V=4L=4× 误：返回舱进入大气层后与大气摩擦做功，将机械 103m3时， 能转化为内能，故D正确。 由p=可得，水的质量m=pV=1.0×10kg/m× 4.D[解析]能量守恒适用于所有情况，A、B错误： “摩擦生热”不是创造了热，而是通过做功将其他形 4×103m3=4kg 式的能量转化为内能，C错误。 水吸收的热量：Q最=Cm4=4.2×10J/(kg·℃)×5.B[解析]出腔的子弹射穿木板，由于摩擦生热会 4kg×25℃=4.2×10J: 使子弹的动能减小，速度减小，故A错误；不考虑空 (2)在经济耗油量下沿直线匀速行驶50km所用汽 气阻力，小球从光滑的U形棉斜面由静止滚下后， 油的体积：V%台=高×50km=4L, 由于整个过程中没有机械能的损耗，即机械能守 恒，所以小球会永不停息地在两侧来回运动，故B 4L汽油完全燃烧放出热量：Q酸='曲9%會=4L× 正确：断电后，水不再吸收热量，水的沸腾会停止， 3.2×107J/L=1.28×10J, 故C错误；这只被遗忘的机械表内发条的弹性势能 汽车发动机所做的有用功：W=7Q微=3L.25%× 几天就会消耗完毕，不会走几十年，故D错误」 1.28×10J=4×10J, 6.减少不守恒守恒 由r=氵可得，汽车行驶的时间：t=。 50 km 【能力提升练】 90 km/h 1.A[解析]穿上鞋走路时，具有机械能，鞋会发光， 号h=200 县有光能：根据题意可知，从能量转化的角度分析， 则汽车的实际功率：P=”_4×10」=2×10W。 该鞋的工作原理为机械能转化为电能，电能再转化 1=2000s 为光能：故选A。 答：(1)水温升高25℃时，需要吸收的热量为4.2× 2.B[解析]A.装置在工作的过程中，由于存在摩 10J:(2)汽车消耗了4L汽油，此时汽车的实际功 擦，克服摩擦力做功，机械能转化为内能，所以机械 率是2×10°W。 能会变小，故A错误：BC.如果没有能量补充，机械 ·9