14.3 热机的效率 练习 2025-2026学年人教版（2024）九年级全一册物理

14.3 热机的效率 练习 一、单选题 1．科创社团的同学用实验来探究“煤油和菜籽油热值”的大小关系，装置如图所示。为保证结论的可靠性，实验中他们准备采取以下措施：①控制烧杯中的液体升高的温度相同；②控制燃料燃烧的时间相同；③两燃烧皿中应分别装入质量相同的煤油和菜籽油；④两烧杯中应分别装入质量相同的不同种液体，其中都不合理的是（　　） A．①③ B．②③④ C．①②④ D．①②③④ 2．我们经常会看到一边行驶一边向空中喷雾的汽车，人们形象地将它称为雾炮车，如图所示，喷向空中的水雾能使尘埃粒子快速沉降到地面，起到净化空气的作用。下列关于雾炮车的说法中正确的是（　　） A．该雾炮车在工作时具有的惯性保持不变 B．如果雾炮车汽油机里的单个汽缸转速，则单个汽缸每秒完成60个冲程 C．若雾炮车一直保持速度大小不变在工作，则行驶过程中车的动能不变 D．若汽油的热值为，则完全燃烧汽油放出的热量是 3．北京时间2025年2月27日15时08分，在酒泉卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭，成功将四维高景一号03、04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，此次任务是长征系列运载火箭的第561次飞行。火箭发射过程中涉及的物理知识，下列说法正确的是（　　） A．火箭发射时，将燃料燃烧释放的机械能转化为内能 B．火箭升空的过程中，外壳与空气摩擦温度升高，是通过做功的方式增大了内能 C．火箭升空时，向下喷出燃气获得向上推力的施力物体是周围的空气 D．火箭使用液态氢作为燃料，是因为液态氢比热容大 4．内燃机的发明是第二次工业革命中应用技术领域的一项重大成就。如图所示为单缸四冲程汽油机的一个冲程示意图，若该汽油机的效率为30%，飞轮每分钟转动1800圈，则下列说法正确的是（　　）(q汽油=4.6ｘ107J/kg) A．图中所示冲程是压缩冲程 B．若该汽油机完全燃烧5kg汽油，则汽油机做的有用功为2.3ｘ108J C．该汽油机在1s内做功30次 D．汽油机消耗的燃料越少，效率一定越高 5．现代社会在交通、航天、电力工业等很多方面都离不开热机。图1为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在2s内达到起飞速度；图2为四冲程汽油机的工作示意图。下列分析正确的是（　　） A．图1中两个滑轮的作用是增大牵引力 B．图1中气缸内的蒸气体积膨胀，推动活塞做功、内能减小 C．从能量转化角度看，蒸汽弹射装置工作时与图2中甲所示的原理相似 D．图2气缸中燃料燃烧越充分，燃料的热值越高，汽油机的效率越高 6．涡轴9“玉龙”是我国完全自主研发的航空涡轴发动机，其大致工作过程是：空气通过进气道进入压气机，被压缩后再进入燃烧室与燃料混合并燃烧，从而输出动力。下列关于该发动机工作过程的说法正确的是（　　） A．压气机压缩空气的过程中，空气的内能减小 B．燃料和压缩空气混合后，燃料的热值变大 C．燃烧室中燃料燃烧越充分，发动机效率越高 D．高温高压气体将机械能转化为涡轮的内能 7．如图为某汽油机工作时的能量流向图，汽油的热值q取。以下说法正确的是（　　） A．汽油未完全燃烧时的热值比完全燃烧时的小 B．完全燃烧10kg汽油可放出的热量 C．在做功冲程，该汽油机气缸中的气体内能增大 D．该汽油机工作效率可达65% 8．2023年慕尼黑车展，一半是欧洲车，一半是中国车，中国车大放异彩，下列与小汽车有关的说法错误的是（　　） A．如果四冲程内燃机的转速是1800r/min，那么它每秒做功15次，共有60个冲程 B．汽油机汽缸顶部有火花塞，柴油机汽缸顶部有喷油嘴 C．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 D．热机的效率越高，消耗的燃料越少 二、填空题 9．熨斗古代亦称“火斗”，最早出现于西汉，以青铜质地为主，在熨斗里加入温度高的 水来熨平衣物，这是通过 方式改变衣物内能的；将质量为1kg，温度为20℃水加热至100℃倒入熨斗里来熨平衣物，水需要吸收 J的热量；若上述这些热量由燃烧焦炭提供，且焦炭完全燃烧放出的热量有40%被水吸收，则需完全燃烧   kg 的焦炭. [水的比热容为4.2×103J/（kg·℃）， 焦炭热值为3×107J/kg]。 10．某路灯的灯杆顶端有太阳能电池板和风车。若太阳光辐射到该电池板的能量为，这与完全燃烧 kg焦炭放出的热量相当。（焦炭的热值为） 11．家用天然气的热值为 ，若完全燃烧0.21m³的天然气放出的热量全部被水吸收，可以使 kg的水温度从20℃升高到60℃，已知水的比热容为 。 12．重庆物产丰富，资源富饶，有着全国最大的页岩气田。若完全燃烧0.014m3的页岩气（设页岩气的热值为3.0×107J/m3），能放出 J的热量；这些热量被5kg的水全部吸收，水的温度将上升 ℃。（） 三、计算题 13．某中学为学生供应开水，用锅炉将200kg的水从25℃加热到100℃，燃烧了6kg的无烟煤。无烟煤的热值是3.4×107J/kg。求： (1)锅炉内的水吸收的热量是多少？ (2)无烟煤完全燃烧放出的热量是多少？ (3)此锅炉的效率是多少？ (4)试分析使用家用煤炉烧水的主要缺点有哪些？ 14．小林同学想购买一款户外分体式燃气炉去户外野炊，图甲是某品牌的宣传图，其中“火力3000 W”的字样是指气体燃料完全燃烧时燃气炉每秒放出 3000 J的热量。通过商家了解，在标准大气压下，用该燃气炉将1.25kg水从40℃加热到沸腾用时250s。[水的比热容为4.2×103J（kg·℃）] 烹饪项目 每次耗时/ min 次数/次 炒菜 8 3 煮汤 10 2 烧水 8 2 (1)燃气炉烧水时的效率是多少? (2)查阅说明书得知“燃气炉火力[单位：瓦（W）]与耗气量[消耗燃气质量与时间的比，单位：千克/时（kg/h）]之比为10000 W·h/ kg，则该燃气炉所使用燃料的热值是多少? (3)上表是小林在这次户外野炊时的烹饪规划，按照规划他至少应携带几个如图乙所示的新储气罐？ 四、实验题 15．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是，甲、乙烧杯内的液体质量相同。 (1)若比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验； (2)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像如图丁所示，若其中比热容较大的液体是水，则另一种液体的比热容为 。 16．课外小组的同学们想探究“影响电水壶热效率的因素”。实验桌上备有温度计、电子秤、电水壶、停表、功率计量插座（如图所示，它能直接测量电水壶的实际功率）。实验前，同学们提出猜想：电水壶的热效率可能与电水壶的保温性、功率、装水的质量、环境温度等有关。同学们按照不同猜想，分小组进行实验探究，在每次实验开始时，保证电水壶和水的初温与室温相同。下表为一小组同学用同一只电水壶进行两次实验所记录的实验数据。 0.5 1.5 17 17 100 100 1555 1555 135 350 ① ② （1） 根据实验数据分析，该电水壶的热效率η较高的应是 ；（选填“①”或“②”） （2）请根据表格中实验数据，归纳出实验结论： 。 17．小明组装了下图所示的装置探究煤油和菜籽油的热值大小。 燃料 加热前水的温度/℃ 燃料燃尽后水的温度/℃ 10g煤油 20 80 ① 20 50 (1)小明设计的实验数据表格如上表，其中①处内容漏写了，请你帮他补充完整： 。 (2)为使实验现象明显，烧杯中水的质量应适当 （选填“大”或“小”）一些。 (3)由表中记录数据可知， 的热值大。 《14.3 热机的效率 练习》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C D B A B C B D 1．C 【详解】比较不同燃料的热值，应控制被加热液体的种类、质量相同而燃料的种类不同、质量相同的不同燃料完全燃烧释放的热量被相同质量的同种液体吸收，根据，可以通过液体温度计示数变化来反映放出热量多少，从而判断两种燃料热值的大小，所以实验中不控制烧杯中的液体升高的温度，应让燃料完全燃烧，故①②④不合理，③合理。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 2．D 【详解】A．雾炮车在路面上喷洒水雾，在喷洒的过程中，质量减小，所以车的惯性变小，故A错误； B．雾炮车汽油机里的单个汽缸转速，由于单个汽缸完成4个冲程，飞轮转2圈，所以单个汽缸每秒完成120个冲程，故B错误； C．雾炮车在路面上一直保持速度大小不变喷洒水雾，在匀速水平行驶喷洒的过程中，速度不变，质量减小，所以车的动能变小，故C错误； D．完全燃烧0.3kg汽油放出的热量Q=qm=4.5×107J/kg×0.3kg=1.35×107J 故D正确。 故选D。 3．B 【详解】A．火箭发射时，燃料燃烧释放的是化学能，这些化学能转化为内能，再进一步转化为火箭的机械能，使火箭升空，而不是将机械能转化为内能，故A错误； B．火箭升空过程中，外壳与空气摩擦，克服摩擦力做功，将机械能转化为内能，使外壳温度升高，这是通过做功的方式增大内能，故B正确； C．火箭升空时向下喷出燃气，根据物体间力的作用是相互的，燃气对火箭产生向上的推力，施力物体是燃气，而不是周围的空气，故C错误； D．火箭使用液态氢作为燃料，是因为液态氢的热值大，完全燃烧相同质量的燃料，液态氢可以释放出更多的热量，从而为火箭提供更大的能量，而不是因为液态氢的比热容大，故D错误。 故选B。 4．A 【详解】A．由图可知，两气门关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，故A正确； B．汽油机做的有用功为 故B错误； C．该汽油机飞轮每分钟转动1800圈，则每秒转动30圈，该汽油机飞轮转动2圈对外做功一次，则在1s内做功15次，故C错误； D．根据可知，汽油机消耗的燃料越少，燃料完全燃烧释放的热量越少，做的有用功未知，故效率不一定越高，故D错误。 故选A。 5．B 【详解】A．图1中牵引索与蒸汽活塞连接的两个滑轮为定滑轮，定滑轮的作用是改变力的方向，而不是增大牵引力，故A错误； B．图1中气缸内蒸气体积膨胀，对外做功，将内能转化为机械能，内能减小，同时推动活塞，使舰载机获得巨大的牵引力，故B正确； C．蒸汽弹射装置工作时是内能转化为机械能，四冲程汽油机的做功冲程也是内能转化为机械能，而甲图是压缩冲程，将机械能转化为内能，所以蒸汽弹射装置工作时与图2中甲所示的原理不同，故C错误； D．燃料的热值是燃料的固有特性，与燃烧状态无关，燃料燃烧越充分，能使燃料释放的热量更多，热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比越大，汽油机的效率越高，但燃料的热值不变，故D错误。 故选B。 6．C 【详解】A．压气机压缩空气，对空气做功，空气的内能增大，故A错误； B．热值是燃料的一种特性，只决定于燃料的种类，与质量和燃烧情况等无关，因此燃料和压缩空气混合后，燃料的热值不变，故B错误； C．使燃烧室中燃料燃烧更充分，燃料放出的热量更多，发动机所做的有用功更多，有用功占燃料完全燃烧放出热量比值增大，所以可以提高发动机的效率，故C正确； D．高温高压气体推动涡轮转动，类似于做功冲程，因此是将内能转化为机械能，故D错误。 故选C。 7．B 【详解】A．燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的燃烧情况无关，故A错误； B．完全燃烧10kg汽油放出的热量，故B正确； C．四冲程汽油机在做功冲程中，高温高压气体迅速膨胀对活塞做功，气体的内能减小，故C错误； D．由图可知，输出的有用功在总能量中所占的比例100%-33%-25%-7%=35% 所以内燃机的效率为35%，故D错误。 故选B。 8．D 【详解】A．内燃机完成一个工作循环，飞轮转两转，经历四个冲程，做功一次。如果四冲程内燃机的转速是1800r/min＝1800r/60s＝30r/s 那么它每秒做功15次，共有60个冲程，故A正确，不符合题意； B．汽油机是靠汽缸顶部的火花塞来点火的，而柴油机的顶部是喷油嘴，其点火方式是压燃式，故B正确，不符合题意； C．热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，使燃料燃烧更充分，可以提高燃料的利用率，故C正确，不符合题意； D．根据热机效率的公式，在做功相同的情况下，热机的效率越高，Q值越小，消耗的燃料越少，故D错误，符合题意。 故选D。 9． 热传递 3.36×105 0.028 【详解】[1]熨斗熨平衣服是通过热传递来改变衣服内能。 [2]水的质量是1kg，水的温度从20℃升高到100℃，升高了80℃，水吸收的热量 [3]此时热效率是40%，故，焦炭的热值是3×107J/kg，则需完全燃烧焦炭的质量 10．0.9 【详解】由知： 所以若太阳光辐射到该电池板的能量为，这与完全燃烧 0.9kg 焦炭放出的热量相当。 11．50 【详解】由可得，完全燃烧0,21m³天然气释放的热量为 由可得，使水升温的质量为 12． 20 【详解】[1]完全燃烧0.014m3的页岩气放出的热量为 [2]水吸收的热量 根据公式可知，水的温度将上升 13．(1)6.3×107J (2)2.04×108J (3)30.9% (4)见详解 【解析】【小题1】水吸收的热量 Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×200kg×(100℃﹣25℃)=6.3×107J 【小题2】无烟煤完全燃烧放出的热量 Q放=qm′=3.4×107J/kg×6kg=2.04×108J 【小题3】锅炉的效率 【小题4】家用煤炉烧水的主要缺点是会产生空气污染，而且效率不高。 14．(1)42％ (2)3.6×107J/kg (3)3 【详解】（1）燃气炉烧水时的效率是 （2）该燃气炉所使用燃料的热值是 （3）由表格中数据得，小林在这次户外野炊需要的热量为 由得，需要的燃料的质量为 则按照规划他至少应携带的新储气罐个数为 15．(1)甲、乙 (2) 【详解】（1）比较不同燃料的热值，方法是使质量相同的不同燃料燃烧，给质量相同的同种液体加热，比较燃料燃烧完之后液体升高的温度，所以应选择甲、乙两图进行实验。 （2）由图像可知，相同加热条件下，A液体温度比B液体温度升高的更快，说明A液体的比热容小于B液体的比热容，所以B液体是水。从开始加热到温度升高到80℃，A所用的加热时间是B的一半，则A吸收的热量是B的一半，A、B质量相等，根据公式可知，A液体的比热容是水的一半，为 16． ② 其它因素一定时，装水的质量越大，电水壶的效率越高 【详解】（1）[1]第一次实验，水吸收的热量 第一次实验消耗的电能 第一次实验的热效率 第二次实验时水吸收的热量 第二次实验消耗的电能 第二次实验的热效率 根据实验数据分析，该电水壶的热效率较高的应是②。 （2）[2]由以上计算可知，在电水壶的保温性、功率、环境温度等因素相同的情况下，装的水质量较大时，电水壶的热效率也较高，所以可得出结论，电水壶热效率与装水的质量有关，其它因素一定时，装水的质量越大，电水壶的效率越高。 17．(1)10g菜籽油 (2)小 (3)煤油 【详解】（1）要比较煤油和菜籽油这两种燃料的热值，根据控制变量法的思想，煤油和菜籽油的质量必须相等；所以①处添加：10g菜籽油。 （2）比较煤油和菜籽油热值，通过质量相同的燃料完全烧尽后水升高的温度来比较热值大小，烧杯中水的质量应该小一些，原因是水的比热容较大，温度变化不明显。 （3）由表中记录数据可知，煤油加热的水温度计升高的温度多，由Q吸=cmΔt知，煤油中水吸收的热量多，即煤油放出的热量较多；消耗燃料的质量相同，由知，燃料煤油的热值大。 学科网（北京）股份有限公司 $$