2.2热机效率随堂同步练习 ----2025-2026学年教科版物理九年级上学期

2.2热机效率 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．如图是某汽油机的主要能量流向图，下列说法错误的是（　　） A．减少机械摩擦能提高汽油机效率 B．由图可知该汽油机的效率是72% C．冬天利用尾气中的余热给车内供暖，可大大提高燃料的利用率 D．尾气中的“汽油味”越浓，说明燃料燃烧的不充分，会减小燃料的利用率 2．涡轮喷气发动机的基本结构如图所示。工作时，空气通过进气口进入压气机被压缩，再进入燃烧室与燃料混合后燃烧，产生的高温高压燃气推动涡轮转动并从尾喷管高速喷出，从而获得动力。下列有关说法正确的是（   ） A．高温高压燃气推动涡轮转动的过程，相当于内燃机的压缩冲程 B．燃料燃烧放出的热量越多，燃料的热值就越大 C．燃料燃烧越充分，喷气发动机的效率就越高 D．燃气从尾喷管喷出获得动力的过程，其内能增大 3．关于热机效率，下列说法正确的是（　　） A．热机的效率越高，热机消耗的燃料越少 B．热机的效率越高，热机做的有用功越多，热机的功率就越高 C．热机的效率越高，消耗相同的燃料，热机做的有用功就越多 D．热机的效率越高，热机做相同的有用功，消耗燃料就越多 4．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% 5．为实现国家“碳达峰”和“碳中和”目标，某汽车集团研发了一款新型汽车。与旧款汽车相比，在相同的油耗和使用条件下，该新型汽车的发动机工作时，汽油燃烧更为充分，尾气中的“汽油味”显著减少，且动力更为强劲。如图所示为其发动机的某一冲程，下列说法正确的是（　　） A．该冲程是做功冲程 B．该发动机的效率可以达到100% C．汽油燃烧越充分，其热值就越大 D．闻到尾气中的“汽油味”是由于分子的无规则运动 6．如图为我国武装直升机武直﹣10，采用我国完全自主研发的“玉龙”涡轴航空发动机，它的大致工作过程：空气通过进气道进入压气机，燃料在燃烧室燃烧后，产生的高温高压气体推动涡轮转动，从而输出动力。下列说法正确的是（　　） A．武直﹣10沿竖直方向匀速上升时，它的机械能保持不变 B．燃料和压缩空气混合后，燃料的热值增大 C．空气进入压气机，被压气机压缩后内能增大 D．燃烧室里的燃料燃烧更加充分时，发动机的效率不变 7．2025年4月24日，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭发射升空，如图所示。下列说法正确的是（   ） A．飞船在加速上升过程中惯性增大 B．火箭使用的液态氢燃料热值较大 C．火箭加速上升过程中受到平衡力的作用 D．升空过程中，以火箭为参照物，飞船是运动的 8．关于热机效率，下列说法正确的是（　　） A．热机做的有用功越多，效率越高 B．燃料燃烧越充分，热机效率一定越高 C．减少各种热损失，可提高热机效率 D．使用热值高的燃料，热机效率一定高 9．下列关于热机效率的说法中正确的是（　　） A．热机的效率是描述热机性能的重要指标 B．通过技术的改进，热机的效率可以达到100% C．汽车排出的尾气越浓，汽油机的效率越高 D．热机是将燃料燃烧获取的化学能转化为机械能的装置 10．如图所示的是烧锅炉的工人在用煤铲向炉膛送煤时的场景，为了提高锅炉的效率，工人提出了以下方法，其中最有效的是（    ） A．把大的煤块送进炉膛，并加大送风量 B．把煤粉送进炉膛，并加大送风量 C．把大的煤块送进炉膛，并减小送风量 D．把煤粉送进炉膛，并减小送风量 二、多选题 11．（多选）为了提高热机的效率，可采取的措施是（   ） A．设法利用废气的能量 B．延长热机工作时间 C．使燃料尽可能充分燃烧 D．保证良好的润滑，减少摩擦 三、填空题 12．用煤气灶把质量为1kg、初温为20℃的水烧到70℃，消耗了10g煤气。已知水的比热容是 4.2×103J/（ kg·℃），煤气的热值为 4.2×107J/kg，则水吸收的热量为 J，煤气灶烧水的效率为 %。 13．小明在物理笔记本中记录了如下错题，请你帮助他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程。 错题记录 错题改正： 某火锅店选用了一种配备丁烷气罐的新型便携式燃气炉，如图所示，其相关参数如下表。某次在标准大气压下用该燃气炉最大火力将锅内50℃、2kg的水加热至100℃，求消耗丁烷气体的质量。[q丁烷＝5.0×107J/kg，c水＝4.2×103J/（kg•℃）] 最大火力 热效率 产品净重 产品毛重 2.5kW 60% 1.5kg 2.0kg 解：水需要吸收的热量 Q吸＝c水m水Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×100℃＝8.4×105J 由η得，丁烷燃烧放出的热量 Q放J 由Q放＝mq得，消耗丁烷的质量 m0.028kg 错误之处：　　 ； 错因分析：　　 ； 正确解答：　　 。 14．某蒸汽机工作时，若燃料完全燃烧放出的热量为，其中转化为机械能的那部分能量为，则该蒸汽机的能量转化效率为 。 15．某新型环保发电站采用秸秆作为燃料进行发电。已知完全燃烧2kg秸秆，若不考虑热损失，环保发电站将获得的能量，则秸秆的热值为 J/kg。若将燃烧秸秆的质量减半，剩余秸秆的热值 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 16．如图甲所示的某国产摩托车的发动机是一台单缸四冲程汽油机，汽油机工作时的能量流向图如图乙所示，则完全燃烧20g汽油（热值为4.6×107J/kg）获得的机械能是 J。如果发动机转速为1800r/min，则发动机每秒钟对外做 次功。 四、实验题 17．为探究不同燃料燃烧放热能力的差异，小明设计了如图甲、乙所示的两组对比实验，实验装置完全相同。烧杯内水的初温、质量也都相同，实验中忽略热量的散失，且两种燃料燃烧时均匀放热。 (1)燃料完全燃烧放出热量的多少是通过 （选填“加热的时间”或“水升高的温度”）来反映的； (2)燃烧相同质量的燃料，记录燃烧时间和对应的水温；燃烧完后，画出水的温度随时间变化的关系图像如图丙所示。由图丙可知，热值较大的燃料是燃料 （选填“1”或“2”）；假设这一过程燃料都完全燃烧，则燃料1与燃料2的热值之比为 。 五、综合题 18．据统计，每燃烧1kg燃油约排放3.3kg二氧化碳。为实现碳达峰、碳中和的目标，氢能作为一种绿色低碳的清洁能源在我国交通领域的应用场景不断扩大，使用氢燃料电池的交通工具不断丰富，其应用流程如下。 (1)下列说法正确的是 ； A．采用氢燃料是利用氢的比热容大 B．氢能源汽车工作过程，氢燃料电池将电能转化为化学能 C．氢能源汽车工作过程中，剩余氢的热值不变 D．使用热值更大的燃料，一定可以增大热机效率 (2)储氢瓶在高压下储存氢气时，瓶内气体的温度会升高，该过程中氢气的内能 （选填“增大”“减小”或“不变”）；汽车冷却系统中，水箱内的液态水通过 （填写物态变化名称）吸收热量，有效降低发动机温度； (3)以氢燃料电池卡车为例，若卡车在水平路面上匀速行驶72km用时1h，功率为172kW; ①求以当前速度卡车行驶72km消耗的能量为 J； ②与燃油卡车相比，氢燃料电池卡车行驶72km 可减排二氧化碳的质量为 。（燃油机的效率取36%，燃油的热值q取 4.3×107 J/kg） 19．跨学科实践 制作简易汽轮机模型 热机对人类文明发展起着重要的推动作用。同学们成立了制作简易汽轮机模型的项目团队，制定了“项目提出——项目分析——项目实施——展示交流”的学习流程，研究了热机原理，收集材料组装了如图所示的汽轮机模型。 实验时向易拉罐内部注入大约半罐水，将去掉笔芯和尾塞的中性笔的尾端插入易拉罐内，用胶将罐的开口处密封。将易拉罐放置在支架上，笔尖对准小风扇的扇叶。点燃易拉罐下面的酒精灯，当有蒸汽喷出时，扇叶就转动起来。 (1)汽轮机模型工作过程的能量转化情况为： → →机械能。 (2)某团队的同学们发现项目实施过程中存在一些不安全因素，请你为他们拟写一条注意事项 。（答出一条即可） (3)热机发展史也是一部热机效率提高史，在展示交流环节，对如何提高简易汽轮机效率，同学们进行了激烈讨论。请你帮助他们提出一个可行性措施： 。 20．某公司自主研发的汽油热机效率是40%，某次测试中，汽车在平直公路上以108km/h的速度匀速行驶了30min40s，已知牵引力的大小为500N，汽油的热值为。求： (1)在测试汽车过程中，牵引力做的功。 (2)目前市面上的汽油机的效率普遍为30%，则进行相同测试时，使用该公司的汽油机能节约的汽油质量。 (3)请从节能、减排等方面对燃油汽车提出技术改进建议。 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 《2.2热机效率》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B C C B D C B C A B 题号 11 答案 ACD 1．B 【详解】A．减少机械摩擦，即减少能量损失，会提高汽油机的效率，故A正确，不符合题意； B．据图可知该汽油机的效率是，故B错误，符合题意； C．冬天利用尾气中的余热给车内供暖，内能的利用率是有用的内能消耗和总功的比值，利用尾气中的余热给车内供暖，提高了有用的内能消耗，提高了内能的利用，故C正确，不符合题意； D．尾气中的“汽油味”越浓，说明燃料燃烧的不充分，损失的能量较多，输出相同有用的能量前提下，总能量较多，导致有用的能量占总能量的百分比会减少，会减小燃料的利用率，故D正确，不符合题意。 故选B。 2．C 【详解】A．高温高压燃气推动涡轮转动，将内能转化为机械能，与内燃机的做功冲程能量转化相同，故A错误； B．热值是燃料的一种特性，热值的大小只与燃料的种类有关，与放出的热量无关，燃料燃烧放出的热量越多，燃料的热值不变，故B错误； C．燃料燃烧更充分时，可以增大有效利用的能量，提高了热机的效率，故C正确； D．涡轮喷气发动机中产生的高温高压燃气推动涡轮转动并从尾喷管高速喷出，从而获得动力，将内能转化为机械能，其内能会减小，故D错误。 故选C。 3．C 【详解】A．热机效率越高，做同样多的有用功，热机消耗燃料越少，这里有用功不确定，所以热机消耗的燃料多少无法比较，故A错误； B．热机效率越高，热机的有用功与总功的比值越大，热机的效率和功率是两个不同的物理概念，两者无必然关系，故B错误； C．热机的效率是用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，效率高的热机，消耗相同的燃料，获得的有用功就越多，故C正确； D．热机效率越高，获得相同的有用功，由 ，知，消耗燃料就越少，故D错误； 故选C。 4．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。 5．D 【详解】A．由图可知，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，是压缩冲程，故A错误； B．在汽油机工作中，燃料燃烧放出的热量不可能全部用来做功，总存在热损失，所以热机发动机的效率不可能达到100%，故B错误； C．根据热值的定义可知，热值与燃料是否完全燃烧无关，故C错误； D．闻到尾气中的“汽油味”是汽油分子进入到空气中，发生扩散的结果，这是由于分子的无规则运动造成的，故D正确。 故选D。 6．C 【详解】A．武直﹣10沿竖直方向匀速上升时，质量不变，速度不变，则动能不变，高度增加，则重力势能变大，则机械能变大，故A错误； B．热值是燃料的一种特性，大小取决于燃料的种类，与其它因素无关，所以燃料和压缩空气混合后，燃料的热值不变，故B错误； C．空气进入压气机，压气机压缩空气，对空气做功，所以空气的内能增大，故C正确； D．燃烧室里的燃料燃烧更加充分时，可以输出的有用能量变多，则发动机的效率提高，故D错误。 故选C。 7．B 【详解】A．惯性是物体固有的属性，只与物体的质量有关。飞船在加速上升过程中，质量并没有改变，因此惯性不会发生改变，故A错误； B．液氢燃料具有较高的热值，相同质量的氢与其他燃料相比，完全燃烧放出的热量多，所以发射火箭使用液态氢作燃料，故B正确； C．火箭加速上升过程中，受到的推力大于重力，处于非平衡状态，因此受非平衡力的作用，故C错误； D．升空过程中，飞船搭载在火箭上，飞船与火箭是相对静止的，因此以火箭为参照物，飞船是静止的，故D错误。 故选B。 8．C 【详解】A．热机效率是有用功与燃料完全燃烧放出能量的比值，仅有用功多，若燃料完全燃烧放出的能量更多，效率不一定高，故A错误； B．燃料燃烧充分，能使燃料放出的能量更多，但热机效率还与用来做有用功的能量占比有关，所以燃料燃烧充分，热机效率不一定高，故B错误； C．减少各种热损失，能让更多的能量用来做有用功，从而提高热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出能量的比值，即提高热机效率，故C正确； D．热机效率与燃料的热值无关，热值高的燃料，若用来做有用功的能量占比小，热机效率也不高，故D错误。 故选C。 9．A 【详解】A．热机的效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比，热机的效率是热机性能的重要指标，故A正确； B．热机工作时由于要克服机械间的摩擦做额外功、同时也存在热损失，并且废气带走大部分能量，所以热机的效率很低，不能达到100%，故B不正确； C．热机工作时，燃料燃烧放出的废气会带走大部分能量，汽车排出的尾气越浓，燃料燃烧越不充分，放出的热量越少，汽油机的效率越低，故C不正确； D．热机是通过燃料的燃烧获取的内能并转化为机械能的装置，故D不正确。 故选A。 10．B 【详解】提高锅炉效率的方法是让燃料充分燃烧。把煤粉送进炉膛，能增大煤与氧气的接触面积；加大送风量，能提供充足的氧气，这样都有利于煤的充分燃烧，从而提高锅炉的效率。 A．大的煤块与氧气接触面积小，不利于充分燃烧，故A不符合题意； B．把煤粉送进炉膛，增大接触面积，加大送风量，提供充足氧气，有利于充分燃烧，故B符合题意； C．大的煤块不利于充分燃烧，减小送风量，氧气不足，也不利于充分燃烧，故C不符合题意； D．减小送风量，氧气不足，不利于充分燃烧，故D不符合题意。 故选B。 11．ACD 【详解】A．热机工作时，废气带走了大量的热量，这部分能量未被有效利用。如果能通过技术手段利用废气的能量，就可以提高燃料的总利用率，从而提高热机效率，故A符合题意； B．热机效率是指用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，它是一个比值，与工作时间的长短无关。无论工作时间多久，只要能量利用比例不变，效率就不会改变。因此，延长工作时间不能提高热机效率，故B不符合题意； C．燃料燃烧不充分时，会有部分能量以未燃烧的燃料形式损失掉，导致实际放出的能量小于燃料完全燃烧应放出的能量。让燃料充分燃烧可以使更多的能量被释放并用于做有用功，从而提高热机效率，故C符合题意； D．保证良好的润滑，减少摩擦。热机工作时，各部件之间的摩擦会消耗一部分能量，这部分能量属于额外损失。良好的润滑可以减小部件间的摩擦，减少因摩擦而损失的能量，使更多的能量用于做有用功，进而提高热机效率，故D符合题意。 故选ACD。 12． 2.1×105 50 【详解】水吸收的热量为 煤气完全燃烧放出的热量为 由此可知，煤气灶的烧水效率为 13．【答题空1】见解析 【答题空2】见解析 【答题空3】见解析 【详解】[1]错误之处：水需要吸收的热量 [2]错因分析：审题错误，错把水的末温当作水升高的温度。 [3]正确解答：水需要吸收的热量 由得丁烷完全燃烧放出的热量 由得，消耗丁烷的质量 14．25% 【解析】【小题1】由能量转化效率公式，则该蒸汽机的能量转化效率 15． 不变 【详解】[1]秸秆的热值 [2]热值是燃料的固有属性，与燃烧的质量和燃烧程度无关。将燃烧秸秆的质量减半，剩余秸秆的热值不变。 16． 15 【详解】[1]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，由图乙可知，输出有用机械能所占比例为 即该汽油机的效率为；20g汽油完全燃烧放出的热量为 汽油机获得的机械能为 [2]四冲程汽油机的飞轮转速是 即汽油机飞轮每秒转30圈，而飞轮每转动2圈，燃气对外做功1次，则发动机每秒钟对外做15次。 17．(1)水升高的温度 (2) 1 3:2 【详解】（1）燃料释放的热量越多，被加热的水吸收的热量越多，水升高的温度越高，实验中燃料完全燃烧放出热量的多少是通过水升高的温度来反映的。 （2）[1]由图丙可知，相同时间内燃料1使水升高的温度比燃料2使水升高的温度高，且燃料1燃烧完的时间更短，即相同质量的燃料1和燃料2完全燃烧时，燃料1使水升高的温度更高，所以燃料1放出的热量更多。根据热值公式，质量相同的燃料，完全燃烧放出热量越多，热值越大，所以热值较大的燃料是燃料1。 [2]实验中忽略热量的散失，且两杯水的质量、比热容均相同，则由Q=cmΔt可知，二者放出的热量之比为 燃料的质量相同，由可知，燃料1与燃料2的热值之比为 18．(1)C (2) 增大 汽化 (3) 6.192×108 132kg 【详解】（1）A．等质量的氢燃料和其他燃料，氢燃料完全燃烧放出的热量更多，所以采用氢燃料是利用氢的热值大，故A错误； B．电池为电路提供电能。氢能源汽车工作过程，氢燃料电池将化学能转化为电能，故B错误； C．热值是燃料的特性，与燃料的质量、完全燃烧放出的热量以及燃烧情况等无关，只与燃料本身有关，所以氢能源汽车工作过程中，剩余氢的热值不变，故C正确； D．热机的效率与燃料的热值无关，所以使用热值更大的燃料，不一定会增大热机效率，故D错误。 故选C。 （2）[1]内能大小与物体的质量、温度等有关。所以储氢瓶在高压下储存氢气时，瓶内气体的温度会升高，该过程中氢气的内能增大。 [2]汽车冷却系统中，水箱内的液态水通过汽化变成水蒸气，该过程吸收热量，能有效降低发动机温度。 （3）[1]以当前速度卡车行驶72km消耗的能量为W=Pt=172×103W×3600s=6.192×108J [2]燃油完全燃烧释放的热量为 燃烧燃油的质量为 可减排二氧化碳的质量为 m二氧化碳=3.3m=3.3×40kg=132kg 19．(1) 化学能 内能 (2)不要持续加热易拉罐 (3)增加易拉罐的保温性能 【详解】（1）[1][2]汽轮机模型工作过程，首先酒精灯燃烧，将酒精的化学能转化为内能，使水的温度升高，产生大量水蒸气。然后，水蒸气从笔的尖端喷出，推动扇叶转动，将水蒸气的内能转化为扇叶的机械能。 （2）由于需要将易拉罐密封，持续加热会导致罐内压力过大而发生爆炸，因此拟写注意事项为：不要持续加热易拉罐，避免罐内压力过大导致爆炸危险，加热时注意观察并保持安全距离。 （3）要提高简易汽轮机效率，可以增加易拉罐的保温性能：比如用保温杯套等材料包裹易拉罐，减少热量散失，使水能够吸收更多的热量转化为水蒸气的内能，从而提高效率。减少热量损失，能让更多的化学能最终转化为机械能。 20．(1) (2)0.5kg (3)见解析 【详解】（1）汽车匀速行驶时，牵引力。速度 时间 在测试汽车过程中，行驶距离 牵引力做功 （2）有用功 ，汽油热值 。市面上的汽油机普遍效率为 时，消耗汽油质量 公司研发的汽油机效率为 时，消耗汽油质量 节约质量 （3）节能：优化燃烧室结构，提高热机效率；减少机械摩擦（如使用低阻力轮胎）。 减排：加装催化转化器处理尾气；研发混合动力系统回收制动能量。 综合：采用轻量化材料降低整车质量，减少能耗。 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 $