14.3 热机的效率 分层练习题 2026-2027学年人教版九年级物理全一册

**基本信息** 分层清晰，从基础概念到实际情境综合应用梯度合理，强化能量观念与科学推理，适配新授课知识巩固。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础题|燃料热值、热机能量转化、效率公式直接应用|以选择和简单计算为主，如热值概念辨析、效率公式直接计算，夯实物理观念| |进阶题|效率与热量吸收/放出的综合计算|结合燃气灶、热水器等生活场景，需两步公式应用，培养科学推理能力| |应用题|多步骤综合计算与实际问题分析|如公交车行驶路程、燃料方案比较，融入节能意识，体现科学态度与责任|

14.3热机的效率分层练习题 一、基础题 1. 汽油机工作时,燃料燃烧释放的能量主要经历了怎样的转化?( ) A. 机械能转化为化学能 B. 化学能转化为内能,再转化为机械能 C. 内能转化为化学能,再转化为机械能 D. 机械能转化为内能,再转化为化学能 2. 关于燃料的热值,下列说法正确的是( ) A. 热值与燃料的质量有关 B. 热值越大的燃料,完全燃烧放出的热量一定越多 C. 热值表示单位质量或单位体积燃料完全燃烧时放出热量的多少 D. 燃料燃烧越充分,热值越大 3. 小明用质量为0.80 kg的干木柴烧水。已知干木柴的热值为1.2 10⁷ J/kg,若干木柴完全燃烧,求放出的热量。 4. 某热机燃料完全燃烧放出的热量为2.0 10⁷ J,热机做的有用功为5.0 10⁶ J。求该热机的效率。 5. 汽车发动机工作时,燃料释放的能量为什么不能全部转化为汽车前进的有用机械能?请写出两种能量损失途径,并写出一种提高热机效率的措施。 二、进阶题 6. 某燃气灶消耗天然气0.050 m ,天然气完全燃烧放出的热量有40%被水吸收。求水吸收的热量。 7. 用天然气热水器把2.0 kg的水从20 加热到70 ,热水器的效率为50%。求需要消耗天然气多少立方米? 8. 一辆汽车消耗3.0 kg汽油,汽油完全燃烧放出的热量有30%转化为汽车前进的有用机械能。求汽车获得的有用机械能。 9. 甲、乙两辆汽车完成相同的运输任务,使用相同的汽油。甲车发动机效率为20%,乙车发动机效率为25%。若忽略其他差异,求甲、乙两车消耗汽油的质量之比,并判断哪辆车更节能。 三、应用题 10. 某家庭使用天然气热水器,消耗天然气0.15 m ,热水器效率为84%。若这些能量全部用于加热30 kg的水,水的初温为20 ,求水的末温。 11. 一辆柴油公交车消耗5.0 kg柴油,柴油热值为4.3 10⁷ J/kg,发动机效率为35%。若发动机输出的有用机械能全部用来克服阻力,平均阻力为3.0 10 N,求公交车大约行驶的路程。 12. 某家庭烧开一壶水需要吸收3.36 10⁶ J的热量。方案一使用木柴,木柴热值为1.2 10⁷ J/kg,燃烧利用率为25%;方案二使用天然气,天然气热值为4.0 10⁷ J/m ,燃烧利用率为50%。求两种方案分别需要多少木柴或天然气。 13. 汽车保养前,完成同样一段路程需要消耗6.0 kg汽油,发动机效率为25%;保养后,由于减少了摩擦和散热损失,只需消耗5.0 kg汽油。若汽油热值不变,求保养后发动机的效率,并说明这一变化体现的节能道理。 参考答案与解析 1. B 汽油燃烧时,燃料的化学能转化为内能;热机利用内能做功,将其中一部分内能转化为机械能。因此选B。 2. C 热值是燃料的一种特性,表示单位质量或单位体积的燃料完全燃烧时放出的热量。完全燃烧的燃料质量还会影响放热总量,所以B错误;热值与燃烧是否充分无关,所以D错误。 3. 9.6 10⁶ J 固体燃料完全燃烧放热: Q放=mq =0.80 kg 1.2 10⁷ J/kg =9.6 10⁶ J。 4. 25% 热机效率: =W有用/Q放 100% =(5.0 10⁶ J)/(2.0 10⁷ J) 100% =25%。 5. 见解析 能量损失途径示例:发动机散热;废气带走能量;机械摩擦消耗能量;燃料燃烧不充分等。提高效率的措施示例:减少机械摩擦、改进燃烧装置使燃料充分燃烧、减少散热、回收废气能量等。答案合理即可。 6. 8.0 10⁵ J 天然气完全燃烧放热: Q放=Vq =0.050 m 4.0 10⁷ J/m =2.0 10⁶ J。 水吸收的热量: Q吸= Q放 =40% 2.0 10⁶ J =8.0 10⁵ J。 7. 0.021 m 水吸收的热量: Q吸=cm t =4.2 10 J/(kg ) 2.0 kg (70 -20 ) =4.2 10⁵ J。 天然气放出的热量: Q放=Q吸/ =4.2 10⁵ J 50% =8.4 10⁵ J。 消耗天然气体积: V=Q放/q =8.4 10⁵ J (4.0 10⁷ J/m ) =2.1 10⁻ m =0.021 m 。 8. 4.14 10⁷ J 汽油完全燃烧放热: Q放=mq =3.0 kg 4.6 10⁷ J/kg =1.38 10⁸ J。 有用机械能: W有用= Q放 =30% 1.38 10⁸ J =4.14 10⁷ J。 9. m甲∶m乙=1.25∶1;乙车更节能 两车完成相同任务,获得的有用功相同。由 =W有用/(mq)可知,在燃料种类相同且有用功相同的情况下,燃料质量与效率成反比: m甲/m乙= 乙/ 甲=25%/20%=1.25。 所以m甲∶m乙=1.25∶1,乙车消耗汽油更少,更节能。 10. 60 天然气完全燃烧放热: Q放=Vq =0.15 m 4.0 10⁷ J/m =6.0 10⁶ J。 水吸收的热量: Q吸= Q放 =84% 6.0 10⁶ J =5.04 10⁶ J。 水升高的温度: t=Q吸/(cm) =5.04 10⁶ J 4.2 10 J/(kg ) 30 kg =40 。 水的末温: t末=20 +40 =60 。 11. 约25 km 柴油完全燃烧放热: Q放=mq =5.0 kg 4.3 10⁷ J/kg =2.15 10⁸ J。 发动机输出的有用功: W有用= Q放 =35% 2.15 10⁸ J =7.525 10⁷ J。 由W=Fs得: s=W/F =7.525 10⁷ J (3.0 10 N) ≈2.51 10⁴ m≈25 km。 12. 木柴方案需要1.12 kg;天然气方案需要0.168 m 方案一: 木柴需要放出的热量: Q放1=Q有用/ 1 =3.36 10⁶ J 25% =1.344 10⁷ J。 木柴质量: m=Q放1/q木 =1.344 10⁷ J (1.2 10⁷ J/kg) =1.12 kg。 方案二: 天然气需要放出的热量: Q放2=Q有用/ 2 =3.36 10⁶ J 50% =6.72 10⁶ J。 天然气体积: V=Q放2/q气 =6.72 10⁶ J (4.0 10⁷ J/m ) =0.168 m 。 因此,两种方案分别需要1.12 kg木柴和0.168 m 天然气。 13. 30% 完成同样一段路程,汽车所做的有用功相同。设汽油热值为q。 保养前的有用功: W有用=25% 6.0q=1.5q。 保养后的效率: 后=W有用/(5.0q) =1.5q/(5.0q) =30%。 保养后效率由25%提高到30%。这说明在完成相同有用功时,提高热机效率可以减少燃料消耗;减少摩擦、降低散热和使燃料充分燃烧,都有利于提高能源利用率。 第 页 学科网(北京)股份有限公司 $