2.2 热机效率- 同步练习 -2026-2027学年教科版物理九年级上学期

第二章 改变世界的热机 第二节热机效率- 教材梳理 理清要点 1.热机效率 (1)热机所做 与所用燃料完全燃烧释放的 之比叫作热机的效率。热机效率是热机性能的重要指标。 (2)燃料释放的热量只有一小部分做了有用功，其余以废气和辐射等形式排放到空气中，对大气造成了严重的 。 2.效率的计算 一般情况下(有用能量为 E有用，总能量为E总),效率为η= ×100%。 3.保护地球家园 (1)热机的使用促进了人类社会的进步，但在使用时又给生态环境造成了污染。热机的使用会给环境带来的污染有：大气污染、热污染、噪声污染、水污染等。如排放过多的二氧化碳，引起了 ，汽车内燃机的废气和冷却水带走总热量的60%左右，成为城市 的元凶之一。 (2)在用燃料获取 的过程中，可以通过技术革新来提高效率，降低燃料使用过程中带来的负面影响。 (3)低碳生活指通过减少能源消耗与 排放，形成低能量、低消耗、低开支的生活方式。 典例引导 举一反三 考点1 热机效率 【例1】如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是( ) A.25% B.35% C.40% D.75% 变式训练1“热机甲的效率比热机乙的效率高”，这句话的意思是( ) A.甲的功率比乙的功率大 B.甲在单位时间内消耗的燃料比乙的少 C.甲比乙能做更多的功 D.甲对燃料燃烧释放的热量的利用率比乙的高 考点2 效率的计算 【例2】小勇同学购买了一款户外分体式燃气炉，准备去户外野炊。用该燃气炉烧水时，把初温为20℃的1kg水加热到100℃，燃烧了0.025 m³ 天然气，则水 吸收的热量为 J。假设天然气完全燃烧，则燃气炉烧水的效率为 %。[c水=4.2× ，天然气的热值取4× m³] 变式训练2 某款国产汽车，当它在某平直公路上以20m/s的速度匀速行驶时，每百公里的油耗为6L。当汽车行驶500s，则汽车消耗的汽油是 L。假设汽车在运动过程中受到的平均阻力是 495N，则汽油机的效率是 %。(已知汽油的热值是3.3×10⁷J/L) 考点3 保护地球家园 【例3】关于热机与环境，下列说法不正确的是( ) A.汽车内燃机的废气和冷却水带走大量的热量，成为城市热岛效应的元凶之一 B.热机效率是热机性能的重要指标 C.改进热机性能，可以有效利用资源，减少排放污染 D.使用热值更高的燃料，可以有效地提高热机的效率 变式训练3 保护环境、控制大气污染，已经成为当前需要解决的重要课题。下列说法不正确的是( ) A.大气污染的主要成分是烟尘和废气 B.改进燃烧设备、加装消烟装置，可以减少烟尘的排放量，从而减轻大气污染 C.一家一户的取暖炉不应去掉，只要烟囱加高即可，以减少空气污染 D.城市普及煤气、天然气的使用，有利于环境保护 分层训练 循序渐进 A组 基础过关 热机效率 1.关于热机的效率，下列说法正确的是( ) A.在做功同样多的情况下，热机的效率越高，消耗的燃料越多 B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高 C.热机的效率越高，说明做功越快 D.热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的 2. 甲、乙两台汽油机，甲的效率比乙的高，这表示做相同的有用功( ) A.甲用的时间少 B.乙用的时间少 C.甲消耗汽油少 D.乙消耗汽油少 3.下列关于热值和热机效率的说法，正确的是( ) A.使燃料燃烧更充分，可以增大热值 B.使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 C.柴油机的热机效率通常为100% D.燃料燃烧释放的热量越大，热值越大 4. 如图是内燃机的能量流向图，根据图中给出的信息可知，该内燃机的效率为 。 效率的计算 5. 汽油机工作时的热损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦损耗10%，则完全燃烧 2g 汽油(热值为 10⁷J/ kg)获得的机械能是( ) 6.用某煤气灶将质量为5kg的水从 20℃加热到 100℃，水吸收的热量为 J。若消耗的煤气质量为0.16kg，煤气灶烧水时的效率为 。 7. 假期，小明一家出去旅游。汽车通过一条长 2400 m的隧道,消耗0.1 kg的汽油，汽车通过隧道的过程中牵引力做的有用功为 ，完全燃烧0.1kg汽油放出的热量为 J，汽车通过隧道的过程中发动机的效率为 。(汽油的热值 8.某辆行驶中的小轿车，其正常工作时的能量转化情况如图所示，若输入的化学能为2000 J,输出的动能为 300 J,则输出的内能和声能共计 J；若输出的有用能量是动能，则小轿车正常工作时的效率为 。 9.某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转3000转，则每秒对外做功 次，每次对外做功115 J，该汽油机的效率为25%，连续工作1小时需消耗汽油 kg。(q汽油= 10.一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了 108 km，所用时间为1 h，消耗汽油10 kg，汽车在行驶过程中所受阻力恒为1380 N。(汽油的热值q汽油= 4.6×10⁷J/ kg)求: (1)牵引力的功率。 (2)汽车发动机的效率。 保护地球家园 11. 下列关于热机和环境保护的说法，正确的是( ) A.排放的废气都是有害气体 B.热机的效率能达到100% C.热机使用中，尾气冒黑烟时效率最高 D.热机的大量使用会造成环境污染 12. 国家能源集团为世界大学生夏季运动会提供碳核算服务，制定减排方案。下列措施不利于实现“碳中和”的是( ) A.植树造林，绿化环境 B.大量燃烧化石燃料 C.乘坐公共交通，低碳出行 D.推进能源体系清洁低碳发展 13. 机动车尾气是机动车运行时产生的废气，其中包括一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物和固体悬浮颗粒等，是引发大气污染的元凶之一。下列关于减少机动车尾气排放及环境保护的做法，正确的是( ) A.加大燃油机动车的推广力度 B.鼓励使用热效率低的老旧汽车 C.选择步行、公共交通等绿色出行方式 D.不断改进和创新制造大功率热机 B组 能力提升 14. 某型号的汽车在车型测试中，在一段平直的公路上以 36 km/h 的速度匀速行驶了6km，消耗汽油1.5 L。已知汽油的密度为 汽油的热值为 假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为40%，通过计算可知，下列结果正确的是( ) ①消耗的汽油完全燃烧放出的热量是4.725×10⁷J;②汽车发动机做的有用功是 ③该汽车的输出功率为700 W；④该汽车以此速度行驶的过程中，受到的阻力是315 N。 A.只有①和② B.只有②和③ C.只有①和④ D.只有②和④ 15. 汽油机的效率是30%，柴油机的效率是45%，如果它们的功率相同，那么在相等的时间内完全燃烧的汽油和柴油产生的热量之比是 ( ) A.3:2 B.1:1 C.2:3 D.2:5 16. 为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”的目标，某汽车集团研发了一款新型汽车，工作时汽车尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。下列有关该汽车的说法，错误的是 ( ) A.该汽车发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护 B.尾气中“汽油味”降低，说明汽油在汽缸中燃烧更充分 C.大力改进汽油机的结构，也不能使汽油机的效率达到 100% D.汽油在汽缸内燃烧得越充分，汽油的热值越高，热机效率越高 17.国产055新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 的变化关系如图乙所示。在0~34 s内完全燃烧12.5 L柴油的过程中，发动机的效率 C组 B卷拓展(选做) 18.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，被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合，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。下列关于该发动机工作过程中的相关说法，正确的是 ( ) A.燃烧室中的燃料燃烧越充分，发动机的效率越高 B.燃料和压缩空气混合后，燃料的热值增大 C.压气机压缩空气，空气的内能减小 D.高温、高压气体推动涡轮转动时，将机械能转化为内能 19.如图是新农村建设中广泛使用的一种小型农用柴油机，铭牌上的部分信息如下表所示，其中活塞行程是指一个冲程活塞移动的距离。该柴油机为单缸四冲程内燃机，压缩冲程中汽缸内气体内能增加是通过 的方式实现的；正常工作1min，柴油机输出的有用功为 J，消耗柴油 kg，做功冲程中燃气对活塞的平均压力为 N。(q柴油=4.0×10⁷J/ kg) 型号 HR05b 活塞行程 100mm 转速 2400r/ min 输出功率 8kW 效率 40% 第二章 改变世界的热机 第二节热机效率- 教材梳理 理清要点 1.热机效率 (1)热机所做 有用功 与所用燃料完全燃烧释放的 热量 之比叫作热机的效率。热机效率是热机性能的重要指标。 (2)燃料释放的热量只有一小部分做了有用功，其余以废气和辐射等形式排放到空气中，对大气造成了严重的 污染 。 2.效率的计算 一般情况下(有用能量为 E有用，总能量为E总)，效率为 3.保护地球家园 (1)热机的使用促进了人类社会的进步，但在使用时又给生态环境造成了污染。热机的使用会给环境带来的污染有：大气污染、热污染、噪声污染、水污染等。如排放过多的二氧化碳，引起了温室效应，汽车内燃机的废气和冷却水带走总热量的60%左右，成为城市热岛效应的元凶之一。 (2)在用燃料获取 内能的过程中，可以通过技术革新来提高效率，降低燃料使用过程中带来的负面影响。 (3)低碳生活指通过减少能源消耗与 二氧化碳 排放，形成低能量、低消耗、低开支的生活方式。 典例引导 举一反三 考点1 热机效率 【例1】如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是(B) A.25% B.35% C.40% D.75% 变式训练1“热机甲的效率比热机乙的效率高”，这句话的意思是(D) A.甲的功率比乙的功率大 B.甲在单位时间内消耗的燃料比乙的少 C.甲比乙能做更多的功 D.甲对燃料燃烧释放的热量的利用率比乙的高 考点2 效率的计算 【例2】小勇同学购买了一款户外分体式燃气炉，准备去户外野炊。用该燃气炉烧水时，把初温为20℃的1 kg水加热到 100 ℃,燃烧了0.025 m³ 天然气,则水吸收的热量为3.36×10⁵ J。假设天然气完全燃烧，则燃气炉烧水的效率为 33.6 %。[c水=4.2× ，天然气的热值取4× m³] 变式训练2 某款国产汽车，当它在某平直公路上以20m/s的速度匀速行驶时，每百公里的油耗为6L。当汽车行驶500s，则汽车消耗的汽油是 0.6 L。假设汽车在运动过程中受到的平均阻力是495N，则汽油机的效率是25 %。(已知汽油的热值是3.3×10⁷J/L) 考点3 保护地球家园 【例3】关于热机与环境，下列说法不正确的是(D) A.汽车内燃机的废气和冷却水带走大量的热量，成为城市热岛效应的元凶之一 B.热机效率是热机性能的重要指标 C.改进热机性能，可以有效利用资源，减少排放污染 D.使用热值更高的燃料，可以有效地提高热机的效率 变式训练3 保护环境、控制大气污染，已经成为当前需要解决的重要课题。下列说法不正确的是(C) A.大气污染的主要成分是烟尘和废气 B.改进燃烧设备、加装消烟装置，可以减少烟尘的排放量，从而减轻大气污染 C.一家一户的取暖炉不应去掉，只要烟囱加高即可，以减少空气污染 D.城市普及煤气、天然气的使用，有利于环境保护 分层训练 循序渐进 A组基础过关 热机效率 1.关于热机的效率，下列说法正确的是(B) A.在做功同样多的情况下，热机的效率越高，消耗的燃料越多 B.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高 C.热机的效率越高，说明做功越快 D.热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的 2. 甲、乙两台汽油机，甲的效率比乙的高，这表示做相同的有用功(C) A.甲用的时间少 B.乙用的时间少 C.甲消耗汽油少 D.乙消耗汽油少 3.下列关于热值和热机效率的说法，正确的是(B) A.使燃料燃烧更充分，可以增大热值 B.使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率 C.柴油机的热机效率通常为100% D.燃料燃烧释放的热量越大，热值越大 4. 如图是内燃机的能量流向图，根据图中给出的信息可知，该内燃机的效率为30% 。 效率的计算 5. 汽油机工作时的热损失情况是：汽缸散热损失30%，废气带走35%，机械摩擦损耗10%,则完全燃烧 2g汽油(热值为4.6×10⁷J/ kg)获得的机械能是(C) 6.用某煤气灶将质量为5kg的水从 20℃加热到 100℃，水吸收的热量为 J。若消耗的煤气质量为0.16kg,煤气灶烧水时的效率为 25% 。 7. 假期，小明一家出去旅游。汽车通过一条长 2400 m 的隧道,消耗0.1 kg的汽油，汽车通过隧道的过程中牵引力做的有用功为 ，完全燃烧0.1 kg汽油放出的热量为 4.6×10⁶ J，汽车通过隧道的过程中发动机的效率为 30%。(汽油的热值 8.某辆行驶中的小轿车，其正常工作时的能量转化情况如图所示，若输入的化学能为2000 J，输出的动能为300 J，则输出的内能和声能共计 1700 J；若输出的有用能量是动能，则小轿车正常工作时的效率为 15%。 9.某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转3000转，则每秒对外做功 25 次，每次对外做功115 J，该汽油机的效率为25%，连续工作1小时需消耗汽油 0.9 kg。(q汽油=4.6×10⁷J/ kg) 10.一辆燃油汽车沿平直公路匀速行驶了108 km，所用时间为1 h，消耗汽油10 kg，汽车在行驶过程中所受阻力恒为1380 N。(汽油的热值 10⁷J/ kg)求: (1)牵引力的功率。 (2)汽车发动机的效率。 解：(1)汽车沿平直公路匀速行驶，牵引力 F=f=1380 N 牵引力做的功W= Fs=1380 N×108×10³m=1.4904×10⁸J 牵引力的功率 (2)消耗的汽油完全燃烧放出的热量 汽车发动机的效率 100%=32.4% 保护地球家园 11. 下列关于热机和环境保护的说法，正确的是(D) A.排放的废气都是有害气体 B.热机的效率能达到100% C.热机使用中，尾气冒黑烟时效率最高 D.热机的大量使用会造成环境污染 12. 国家能源集团为世界大学生夏季运动会提供碳核算服务，制定减排方案。下列措施不利于实现“碳中和”的是(B) A.植树造林，绿化环境 B.大量燃烧化石燃料 C.乘坐公共交通，低碳出行 D.推进能源体系清洁低碳发展 13. 机动车尾气是机动车运行时产生的废气，其中包括一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物和固体悬浮颗粒等，是引发大气污染的元凶之一。下列关于减少机动车尾气排放及环境保护的做法，正确的是(C) A.加大燃油机动车的推广力度 B.鼓励使用热效率低的老旧汽车 C.选择步行、公共交通等绿色出行方式 D.不断改进和创新制造大功率热机 B组能力提升 14. 某型号的汽车在车型测试中，在一段平直的公路上以 36 km/h 的速度匀速行驶了6 km，消耗汽油1.5 L。已知汽油的密度为 汽油的热值为 假设汽油完全燃烧，汽油机的效率为40%，通过计算可知，下列结果正确的是(A) ①消耗的汽油完全燃烧放出的热量是4.725×10⁷J;②汽车发动机做的有用功是1.89×10⁷J;③该汽车的输出功率为700 W；④该汽车以此速度行驶的过程中，受到的阻力是 315 N。 A.只有①和② B.只有②和③ C.只有①和④ D.只有②和④ 15. 汽油机的效率是30%，柴油机的效率是45%，如果它们的功率相同，那么在相等的时间内完全燃烧的汽油和柴油产生的热量之比是 (A) A.3:2 B.1:1 C.2:3 D.2:5 16. 为实现国家关于“碳达峰”“碳中和”的目标，某汽车集团研发了一款新型汽车，工作时汽车尾气中“汽油味”明显降低，动力更强劲。下列有关该汽车的说法，错误的是 (D) A.该汽车发动机减少了碳排放，有利于节约能源和环境保护 B.尾气中“汽油味”降低，说明汽油在汽缸中燃烧更充分 C.大力改进汽油机的结构，也不能使汽油机的效率达到 100% D.汽油在汽缸内燃烧得越充分，汽油的热值越高，热机效率越高 17 国产055新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 的变化关系如图乙所示。在0~34 s内完全燃烧12.5 L柴油的过程中，发动机的效率 C组 B卷拓展(选做) 18.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，被压气机压缩后进入燃烧室与燃料混合，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。下列关于该发动机工作过程中的相关说法，正确的是 (A) A.燃烧室中的燃料燃烧越充分，发动机的效率越高 B.燃料和压缩空气混合后，燃料的热值增大 C.压气机压缩空气，空气的内能减小 D.高温、高压气体推动涡轮转动时，将机械能转化为内能 19.如图是新农村建设中广泛使用的一种小型农用柴油机，铭牌上的部分信息如下表所示，其中活塞行程是指一个冲程活塞移动的距离。该柴油机为单缸四冲程内燃机，压缩冲程中汽缸内气体内能增加是通过做功的方式实现的；正常工作1min，柴油机输出的有用功为 4.8×10⁵ J，消耗柴油 0.03 kg，做功冲程中燃气对活塞的平均压力为 4000 N。(q柴油=4.0×10⁷J/ kg) 型号 HR05b 活塞行程 100mm 转速 2400r/ min 输出功率 8kW 效率 40% 学科网（北京）股份有限公司 $