2.2　热机效率 2025-2026学年教科版物理九年级上学期

第2章　改变世界的热机 2　热机效率 目 录 01 基础过关 02 能力进阶 03 思维拓展 1. 汽油的热值是4.6×107J/kg，某汽油机完全燃烧50g的汽油放出的热量是 　2.3×106　J。若该汽油机此时对外做的有用功是6.9×105J，则该汽油机的效率是 　30％　。 2. （教材P27材料改编）（2024·成都武侯校级段考）如图所示是某内燃机的能量流向图，由图可知输出有用功占燃料释放能量的 　40　％，当完全燃烧0.5kg汽油可输出有用功 　8.6×106　J。（q汽油＝4.3×107J/kg）。 2.3×106　 30％　 40　 8.6×106　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3. （2024·达州段考）关于热机的效率，下列说法正确的是（　A　） A. 热机消耗同种、同质量的燃料时，做的有用功越多，效率一定越高 B. 热机的功率越大，效率一定越高 C. 热机单位时间内消耗的燃料越少，热机的效率一定越高 D. 以上说法都不正确 A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4. （2024·成都武侯校级段考）甲柴油机的效率为35％，乙柴油机的效率为30％，这说明了（　D　） A. 甲柴油机比乙柴油机的功率大 B. 甲柴油机比乙柴油机做的有用功多 C. 使用甲柴油机比乙柴油机省力 D. 甲把燃料完全燃烧时释放的内能转化为机械能的百分比较大 D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5. （2024·成都武侯校级段考）热机效率是热机性能的重要指标，下列措施中，可以提高热机效率的是（　D　） A. 尽量增加热机的工作时间 B. 尽量增加废气带走的热量 C. 尽量使用热值更大的燃料 D. 尽量减少热机部件的摩擦 D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 6. （2024·成都邛崃校级期末）天然气是一种绿色环保的清洁能源，小明在家用刚安装的高效能燃气灶烧水，消耗0.03m3的天然气就使4kg的水温度升高了50℃。已知水的比热容c＝4.2×103J/（kg·℃），天然气的热值q＝3.5×107J/m3，则： （1） 完全燃烧0.03m3的天然气放出多少焦耳的热量？ 解：（1） 天然气完全燃烧时放出的热量Q放＝qV＝3.5×107J/m3×0.03m3＝1.05×106J （2） 该燃气灶烧水的效率是多少？ 解：（2） 水吸收的热量Q吸＝cmΔt＝4.2×103J/（kg·℃）×4kg×50℃＝8.4×105J；则燃气灶烧水的效率η＝×100％＝×100％＝80％ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 7. （2024·泸州段考）某型号汽车在一段平直的公路上以80km/h的速度匀速行驶了12km，消耗汽油2kg，匀速行驶时受到的阻力是3000N，已知汽油的热值q汽油＝4.5×107J/kg，则： （1） 该次行驶消耗的汽油完全燃烧放出的热量是多少？ 解：（1） 消耗的汽油完全燃烧放出的热量Q＝mq汽油＝2kg×4.5×107J/kg＝9×107J （2） 该次行驶牵引力做的功是多少？ 解：（2） 汽车匀速行驶时，汽车的牵引力与受到的阻力是一对平衡力，根据二力平衡条件可知，汽车的牵引力F＝f＝3000N，该次行驶牵引力做的功W＝Fs＝3000N×12×103m＝3.6×107J 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 （3） 该型号汽车在以此速度匀速行驶的过程中，发动机的效率是多少？ 解：（3） 该型号汽车在以此速度匀速行驶的过程中，发动机的效率η＝×100％＝×100％＝40％ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 8. （2024·成都武侯校级期中）如图所示，图甲为四冲程汽油机的一个冲程，图乙为该汽油机燃料燃烧后的能量转化比例图。下列说法正确的是（　C　） A. 该汽油机的效率为70％ B. 汽油机吸气冲程吸入汽缸的物质仅有空气 C. 图甲的冲程使汽车获得动力，将内能转化为机械能 D. 相同时间内燃烧的汽油质量越大，汽油机的效率越高 C 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 9. （2024·巴中巴州期末）甲、乙两台汽油机，甲的功率是乙的2倍，甲的效率是30％，乙的效率是20％，那么甲、乙在相同时间内所消耗汽油质量之比为（　D　） A. 3∶4 B. 2∶3 C. 3∶2 D. 4∶3 D 10. （2024·成都校级期中）一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3000r/min，该柴油机活塞1s对外做功 　25　次。若其效率为40％，消耗5kg的柴油转化成的机械能是 　8.6×107　J。（q柴油＝4.3×107J/kg） 25　 8.6×107　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 （1） 发动机的恒定功率。 解：（1） 由图甲、乙可知，当牵引力F＝1×106N时，驱逐舰的速度v＝5m/s，则发动机的恒定功率P＝＝＝Fv＝1×106N×5m/s＝5×106W 11. （新情境·科技民生）（2024·天府新区校级段考）国产055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1.25×104t，在海面上以恒定功率做直线运动，其牵引力F随时间t的变化关系如图甲所示，其运动速度v随时间t的关系如图乙所示。求该驱逐舰： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 （2） 发动机在0～34s内做的功。 解：（2） 发动机在0～34s内做的功W＝Pt＝5×106W×34s＝1.7×108J 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 （3） 在0～34s内完全燃烧10.625kg柴油的过程中发动机的效率（q柴油＝4.0×107J/kg）。 解：（3） 完全燃烧10.625kg柴油放出的热量Q放＝mq柴油＝10.625kg×4.0×107J/kg＝4.25×108J，则发动机的效率η＝×100％＝×100％＝40％ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12. （2024·成都武侯校级段考）某单缸四冲程汽油机的活塞横截面积为5× 10－3m2，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是80mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9×105Pa，曲轴转速为2400r/min，当汽油机满负荷工作时： （1） 求做功冲程中燃气对活塞的平均压力。 解：（1） 由p＝可知做功冲程中燃气对活塞的平均压力F＝pS＝9×105Pa×5×10－3m2＝4.5×103N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 （2） 求汽油机的功率。 解：（2） 一个做功冲程中燃气对活塞做的功W＝FL＝4.5×103N×8×10－2m＝360J，飞轮转速为2400r/min＝40r/s，表示每秒飞轮转动40圈，活塞往复40次，对外做功20次，所以汽油机的平均功率P＝n＝20×＝7200W 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解：（3） 一个工作循环吸入混合物的体积V＝SL＝5×10－3m2×8×10－2m＝4×10－4m3，一个工作循环吸入混合物的质量m混＝ρ混V＝1.35kg/m3×4× 10－4m3＝5.4×10－4kg，一个工作循环吸入汽油的质量m油＝m混＝×5.4×10－4kg＝3.6×10－5kg，一个工作循环，汽油完全燃烧放出的热量Q放＝qm油＝4.5×107J/kg×3.6×10－5kg＝1620J；该车发动机的效率η＝×100％＝×100％≈22.2％ （3） 若汽油机在吸气冲程中吸入的空气质量与燃油质量之比为14∶1，吸入的油气混合物的平均密度为1.35kg/m3，汽油的热值取4.5×107J/kg，则该汽油机的效率为多大？ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 $$