14.3 热机的效率 同步练习 -2025-2026学年人教版物理九年级全一册

14.3 热机的效率 一、单选题 1．用煤炉给10kg的水加热，同时绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了2kg的煤，水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），煤的热值约为3×107J/kg。根据题意，以下判断不正确的是（    ） A．加热3min水吸热是加热6min水吸热的一半 B．水升高相同的温度，吸收的热量是相同的 C．相同的加热时间里，水升高的温度不同 D．煤炉烧水的效率为4.2% 2．下列有关热值的说法正确的是（　　） A．燃料完全燃烧可以提高燃料的热值 B．越容易燃烧的燃料其热值越大 C．热值越大的燃料完全燃烧时放出的热量越多 D．燃料的热值是燃料本身的特性，与燃料的种类有关，与其他因素无关 3．一瓶酒精做实验用去一半，剩余酒精的比热容和热值（　　） A．都变为一半 B．比热容变为原来的一半，热值不变 C．比热容不变，热值变为原来的一半 D．都不变 4．两种不同材料的燃料，甲质量2kg，乙质量1kg，两者温度都升高1℃，吸收热量如图a所示，甲乙燃料完全燃烧后放出的热量如图b所示，则（　　） A．甲的比热容大于乙的比热容 B．甲的热值大于乙的热值 C．甲、乙的温度都降低 1℃，甲、乙放出的热量一样多 D．相同质量的甲、乙燃料完全燃烧放出的热量的一样多 5．某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均气压为，飞轮转速为1800r/min，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），1min消耗汽油15mL，（，），则下列计算正确的是（　　） A．做功冲程中燃气对活塞的平均压力5400N B．汽油机的功率为4050W C．一个做功冲程中，燃气对活塞做的功135J D．汽油机的效率为36% 6．下列选项可能符合汽车等热机（效率约为30%）能量流向的是（　　） A． B． C． D． 7．为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施不能提高热机效率的是（　　） A．尽量减少热机内部各部件间的摩擦 B．尽量增加热机的工作时间 C．让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全 D．在设计与制造热机时要不断改进与创新，以减少能量的损失 8．图甲是某汽车内燃机的某冲程示意图，图乙是该汽车内燃机的能量流向图。下列有关说法正确的是（　　） A．由乙图可知该内燃机的效率是35% B．冬天外界气温低，内燃机向外散热快，该内燃机的效率会提高 C．甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高 D．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值 二、填空题 9．汽油机是工农业生产中常用的热机，某型号汽油机的结构如图，若该汽油机的效率是20%，飞轮转速是1200r/min，汽油的热值为4.6×107J/kg，则在汽油机内完全燃烧2kg汽油能放热 J，这些热通过该汽油机转化的能对外做有用功 J；该汽油机每秒钟内完成 个冲程，做功 次。为了降低汽缸体的温度，汽缸外有一个水箱，使汽缸被水包围着，用水来降低汽缸体的温度是因为水的 。 10．如图所示，为汽油机的　 　冲程，若飞轮转速是3600r/min，则该汽油机1s对外做功　 　次。完全燃烧0.5kg汽油，放出的热量是　 　J。（已知汽油的热值为4.6×107J/kg） 11．中国探索火星探测器“天问一号”的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。如图所示是火箭发射探测器时的场景，该火箭发射时带了3×104kg液态氢燃料，这些燃料完全燃烧放出的热量是　 　J，可以将　 　kg初温为20℃的水加热至沸腾。使用液态氢做燃料的好处是　 　。[q氢=1.4×108J/kg，c水=4.2×103J/(kg·℃)，当地大气压为1标准大气压，不计热量损失] 12．小明的爸爸开车送小明去学校，到达学校时消耗汽油4kg，汽车能量流程图如图所示，该汽车的效率为　 　，汽油完全燃烧放出的热量为　 　J，汽车输出的有用功为　 　J。（已知） 13．小明同学在烧杯中装入质量为200g、初温为20℃的水，然后用酒精灯给水加热一段时间后，水的温度升高到80℃，此过程中水吸收了 J的热量，若酒精灯加热效率为，则加热这些水需要燃烧 g酒精。[水的比热容为，酒精的热值为 三、实验探究题 14．如图所示，甲、乙、丙三个实验装置完全相同，燃料的质量均为10g： （1）若比较不同燃料的热值应选择　 　（选填装置序号：甲、乙、丙）两个装置； （2）在“比较不同燃料的热值”的实验中，通过观察　 　比较燃料燃烧放出热量的多少； （3）烧杯乙和烧杯丙内各装有240mL的水，则甲中的食用油的体积应该为　 　mL（）； （4）实验中，发现食用油和水在加热相同时间，食用油的温度上升得较多，由此可以判断　 　（填“水”或“食用油”）的吸热能力较强。 四、计算题 15．如图甲所示，标准大气压下，普通煤炉把壶内、的水烧开需完全燃烧一定质量的煤，此过程中，烧水效率为；为提高煤炉效率，浙江大学创意小组设计了双加热煤炉，如图乙所示，在消耗等量煤烧开壶内初温相同、等质量水的过程中，还可额外把炉壁间水从加热至已知． （1）普通煤炉完全燃烧煤所需的质量是多大？ （2）双加热煤炉的烧水效率有多大？ 16．某工厂需要将100kg、20℃的水加热到60℃作为工业用热水。已知水的比热容c=4.2×103 J/（kg·℃），汽油的热值q=4.6×107 J/kg，求： （1）水吸收的热量； （2）若这些热量由汽油完全燃烧放出的，需要多少千克的汽油；（结果保留到小数点后两位） （3）如果把这些汽油用于小轿车，小轿车发动机的效率为25%，在平直的公路上匀速行驶2km，小轿车受到的牵引力是多少？ 17．一辆使用汽油为燃料的家用小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶108km，已知汽油的热值q=4.6×107J/kg，发动机的实际功率为23kW，小汽车发动机的效率为25%，求这段过程中： （1）小汽车运动的时间； （2）发动机所做的功； （3）消耗汽油的质量。 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 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．A 【详解】A．同一煤炉在相同时间内放出的热量相同，从图中可知，加热3min时，水升高的温度为40℃左右，从3min～6min时水升高的温度为20℃左右，根据Q吸=cmΔt可知，加热3min水吸热不是加热6min水吸热的一半，故A错误，符合题意； B．根据Q吸=cmΔt可知，在水的质量相同时，水升高相同的温度，吸收的热量是相同的，故B正确，不符合题意； C．从图中可知，第2min时，水的温度为50℃，上升到70℃后温度上升的越来越慢，原因是水与环境的温度差越大热传递越快，所以水温度上升的速度越来越慢，故C正确，不符合题意； D．煤完全燃烧产生的热量 Q放=mq=2kg×3×107J/kg=6×107J 由图可知，经过6min时间加热后水温由20℃达到80℃，则水吸收的热量 Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×10kg×(80℃﹣20℃)=2.52×106J 煤炉烧水时的热效率 η=×100%=4.2% 故D正确，不符合题意。 故选A。 2．D 3．D 4．C 5．C 【详解】A．做功冲程中燃气对活塞的平均压力 故A错误； BC．一个做功冲程中，燃气对活塞做的功为 由于一个工作循环飞轮转2圈，对外做功一次，飞轮转速为1800r/min，则每分钟对外做功900次，汽油机的功率为 故B错误，C正确； D．1分钟消耗的汽油的质量为 1分钟消耗的汽油放出的热量为 汽油机的效率为 故D错误。 故选C。 6．D 7．B 8．C 9． 9.2×107 1.84×107 40 10 比热容大/比热容较大 【分析】（1）根据质量和热值计算完全燃烧燃料放出的热量；还知道汽油机的效率；可求做的有用功。 （2）汽油机完成一个工作循环，经过四个冲程，燃气对外做功一次，活塞往复两次，飞轮转动两周；完成4个冲程。 【详解】[1]汽油完全燃烧时放出的热量是 Q吸=mq=2kg×4.6×107J/kg=9.2×107J [2]该汽油机转化的能对外做有用功为 W有用=ηQ吸=20%×9.2×107J=1.84×107J [3][4]某单缸四冲程汽油机的飞轮转速是 1200r/min=20r/s 也就是1s飞轮转动20r，燃气对外做功10次，完成10个工作循环；完成40个冲程。 [5]为了降低汽缸体的温度，汽缸外有一个水箱，使汽缸被水包围着，用水来降低汽缸体的温度是因为水的比热容大，与其它质量相同的物质比较，在吸收相同的热量时，水升高的温度较少。 【点睛】解决本题的关键是熟知热量有用功的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，难点是明白内燃机一个工作循环，经历四个冲程，燃气对外做功一次，活塞往返两次，曲轴转动两周。 10．压缩；30；2.3×107 11．4.2×1012；1.25×107；氢的热值大（无污染） 12．30%；； 13． 4 【详解】[1]水吸收的热量为 [2]由可得，酒精完全燃烧放出的热量为 由可得。需要完全燃烧酒精的质量为 14．（1）乙、丙 （2）温度计示数的变化 （3）300 （4）水 15．（1）解： 标准大气压下水的沸点为，把壶内，水烧开， 水吸收的热量：； 普通煤炉的烧水效率为，由可得煤完全燃烧放出的热量：， 由可得普通煤炉完全燃烧煤的质量：； （2）解： 由题可知，双加热煤炉还可额外把炉壁间水从加热至， 则炉壁间水吸收的热量：， 而壶内水的初温、末温以及质量均不变，则壶内水吸收热量不变， 所以，双加热煤炉中水吸收的总热量：； 由题意可知，双加热煤炉与普通煤炉消耗煤的质量相等，则这些煤完全燃烧放出的热量不变， 所以，双加热煤炉的烧水效率： 16．（1）解：水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg·℃)×100kg×(60℃-20℃)=1.68×107J 答：水吸收的热量是1.68×107J； （2）解：若这些热量由汽油完全燃烧放出的，汽油完全燃烧放出的热量Q放= Q吸=1.68×107J 需要汽油的质量 答：若这些热量由汽油完全燃烧放出的，需要0.37千克的汽油； （3）解：有用功W有=ηQ放=25%×1.68×107J=4.2×106J 小轿车受到的牵引力 答：如果把这些汽油用于小轿车，小轿车发动机的效率为25%，在平直的公路上匀速行驶2km，小轿车受到的牵引力是2100N。 17．（1）解：由 得，小汽车运动的时间为 答：运动的时间为5400s； （2）解：由 得，发动机所做的功为 答：发动机所做的功为1.242×108J； （3）解：由 得，汽油完全燃烧释放的热量 由 得，消耗汽油的质量为 答：消耗汽油的质量为10.8kg。 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 学科网（北京）股份有限公司 $