专题02 热机(期中真题汇编,黑龙江专用)九年级物理上学期
2026-09-30
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内容正文:
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专题02热机
考点1认识热机
1.【答案】D
2.【答案】B
3.【答案】B
4.【答案】D
5.【答案】D
6.【答案】A
7.【答案】D
8.【答案】①乙
②80
9.【答案】①属于
②内
10.【答案】①
做功
②
不变
考点2热机的效率
1.【答案】C
2.【答案】①4.2×109
②50%
3.【答案】(1)1.05×10J
(2)2.1×10J
1/3
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(3)50%
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4.【答案】(1)3.6×10J
(2)1.15×108J
(3)40%
5.【答案】①3.36×101
②0.075
6.【答案】(1)50
(2)1.5×10J
(3)4.5×10J
(4)
900N
7.【答案】(1)6×10pa
(2)7.2×103J
(3)37.5%
8.【答案】(1)4.2kg
(2)6×10J
(3)31%
9.【答案】(1)2m/s
(2)2.4×103J/(kg℃)
(3)30%
10.【答案】(1)2.52×10J;(2)1.26×10J;(3)20%.
考点3燃料的热值
1.【答案】B
2.【答案】①质量
②b
③甲、乙
④温度计上升的示数
⑤
4.2×10
⑥偏小
⑦一样大
3.【答案】(1)8.4×10J
(2)70C
(3)2.94×10J
4.【答案】(1)①0.7
②30
(2)5.04×109J
(3)2.32×10J/kg
5.【答案】①5.04×10
②40%
6.【答案】(1)①质量
②放出的热量
(2)减小燃料的质量
(3)煤
油
(4)在实验过程中,燃料燃烧放出的热量一部分直接散失掉、一部分被烧杯吸收,同时水
也会向外散热,所以水吸收的热量小于燃料完全燃烧放出的热量,不能通过水吸收的热量得出燃料燃烧放
出的热量
2/3
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让教与学更高效
7.【答案】(1)
3.78×105J
(2)
1.2×106J
(3)
31.5%
8.【答案】(1)6.72×10J;(2)1.32×10J:(3)50.9%
》
考点4跨学科实践:制作简易热机模型
1.【答案】B
3/3
专题02 热机
4大高频考点
1. 认识热机
2. 热机的效率
3. 燃料的热值
4. 跨学科实践:制作简易热机模型
考点1 认识热机
1.(2025-2026九上·黑龙江绥化第八中学校-11月·期中)如图A是四冲程汽油机的工作示意图,如图B是我国古代曾发明一种点火器,以牛角为套筒,把艾绒黏附在木质推杆前端。取火时一只手握住套筒,另一只手向内猛推推杆,推杆前端的艾绒就会被点燃。下列说法错误的是( )
A. 做功冲程中,燃料释放的能量一部分转化为机械能
B. 汽油机和柴油机的构造类似,柴油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高
C. 图A丁冲程中存在着化学能转化为内能的过程;甲、乙、丙冲程靠飞轮惯性完成
D. 图B把推杆推入牛角套筒内时能量转化过程与热机中的图丁冲程相同
2.(2025-2026九上·黑龙江齐齐哈尔·期中)与汽油机有关的说法正确的是( )
A. 汽油燃烧越充分,它的热值就越大
B. 汽油机用水做冷却液,是因为水的比热容较大
C. 汽油机工作时将燃料燃烧的内能全部转化成机械能
D. 汽油机在压缩冲程中,汽缸内气体的温度降低,内能减少
3.(2025-2026九上·黑龙江七台河桃山·期中)关于热机,下列说法正确的是( )
A. 汽油机汽缸顶部有喷油嘴
B. 吸气冲程中,柴油机吸入汽缸内的只有空气
C. 热机的效率可以达到100%
D. 燃料燃烧是否充分,不影响热机的效率
4.(2025-2026九上·黑龙江齐齐哈尔齐齐哈尔市建华·期中)下列的交通工具不是利用热机工作的是( )
A. 中国自主生产的C919大型客机
B. 载重巨大的远洋货轮
C. 为空间站提供运输服务的运载火箭
D. 畅销全球的中国电动汽车
5.(2025-2026九上·黑龙江绥化·期中)汽车是现代生活中最常见的一种交通工具,如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是( )
A. 由乙图可知该汽油机的效率是30%
B. 甲图是做功冲程,活塞对气缸内的气体做功,气体的温度升高
C. 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
D. 甲图中该热机1s内对外做功15次,则热机飞轮转数是1800r/min
6.(2025-2026九上·黑龙江·期中)一台单缸四冲程汽油机的飞轮的转速是2400r/min,则此汽油机每秒完成的冲程个数和对外做功次数分别是( )
A. 完成80个冲程,对外做功20次
B. 完成80个冲程,对外做功40次
C. 完成40个冲程,对外做功10次
D. 完成40个冲程,对外做功40次
7.(2025-2026九上·黑龙江齐齐哈尔龙沙·期中)如图甲、乙所示,分别是某汽车单缸四冲程汽油机的某冲程及能量流向图。图丙为某摩托车转速表,该摩托车使用的是单缸四冲程汽油机,下列有关说法正确的是( )
A. 甲图是做功冲程,机械能转化为内能
B. 由乙图可知该汽油机的效率是
C. 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
D. 根据图丙中信息可计算此时发动机4秒内对外做功的次数为25次
8.(2025-2026九上·黑龙江齐齐哈尔·期中)汽油机是热机的一种,如图甲所示是一台单缸四冲程汽油机工作状态示意图,由图可以看出,此时它的能量转化情况与 (选填“乙”或“丙”)图相同,如果此汽油机1s做功20次,则汽油机1s完成 个冲程。
9.(2025-2026九上·黑龙江·期中)2025年9月3日阅兵式上,空中梯队由先进的预警指挥机、歼击机、轰炸机、运输机等组成。所有参加阅兵的飞机,其发动机均 (填“属于”或“不属于”)热机。在飞机飞行过程中,燃料燃烧时发热将化学能转化为 能。
10.(2025-2026九上·黑龙江七台河桃山·期中)汽油机将内能转化为机械能的是 冲程,某汽油机气缸内的汽油燃烧一半后,汽油的热值将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
考点2 热机的效率
1.(2025-2026九上·黑龙江绥化第八中学校-11月·期中)关于热机的效率,下列说法中正确的是( )
A. 热机做的有用功越多,效率一定越高
B. 热机消耗的燃料越少,效率一定越高
C. 热机做一定的有用功,消耗的燃料越少,效率一定越高
D. 热机做功越快,效率一定越高
2.(2025-2026九上·黑龙江绥化·期中)某型号飞机,其热机每消耗100kg燃油可让飞机获得2.1×109J的有用机械能。若燃油热值取q=4.2×107J/kg,则100kg燃油完全燃烧产生的热量为 J,该热机效率为η= 。
3.(2025-2026九上·黑龙江齐齐哈尔·期中)用燃气灶烧水,燃烧0.5kg的煤气,使50kg的水从20℃升高到70℃,已知水的比热容为,煤气的热值为。求:
(1)水吸收的热量;
(2)0.5kg煤气完全燃烧放出的热量;
(3)燃气灶烧水的效率。
4.(2025-2026九上·黑龙江绥化第八中学校-11月·期中)油电混合动力汽车是新型节能汽车。这种汽车以高速匀速行驶时,内燃机启动,此时在向车轮输送能量的同时也给动力蓄电池组充电。已知某型号混合动力汽车所用的动力蓄电池可储存的最大电能是。若测试人员驾驶该车在平直公路上以80km/h的测试车速匀速行驶0.5h,内燃机消耗燃油2.5kg,蓄电池组的电能增加了最大电能的10%;从汽车的使用说明书知道,汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示。则:
(1)该汽车测试行驶中牵引力做了多少功?
(2)该汽车测试行驶中若燃油完全燃烧可放出多少热量?
(3)该汽车内燃机的效率是多大?(燃油的热值为)
5.(2025-2026九上·黑龙江绥化第八中学校-11月·期中)在1个标准大气压下,小明用天然气灶将质量1kg的水,从20℃加热到沸腾,水吸收的热量是 J。他家天然气热水器的热效率是70%,他某次洗澡,耗水20kg,热水器进水温度是22℃,出水温度是42℃,他这次洗澡消耗天然气 m3。已知水的比热容是,天然气的热值是。
6.(2025-2026九上·黑龙江哈尔滨·期中)一辆汽车沿平直公路匀速行驶,其油箱中剩余的油量V与已行驶的路程s的对应关系如图甲所示,如图乙所示是其行驶过程中能量流向的示意图,所用燃油的热值为3×107J/L。在该车油箱中的油量从50L减少到45L的过程中,求:
(1)行驶的路程为 km;
(2)燃油完全燃烧放出的热量;
(3)发动机做的有用功;
(4)所受牵引力的大小。
7.(2025-2026九上·黑龙江·期中)房车,又称“车轮上的家”,兼具“房”与“车”两大功能(如图所示)。假期小明全家开着房车去旅游,出发前小明对房车的参数进行了调研。房车(包括乘客)总重为2.4×104N,车轮与水平地面的总接触面积为0.4m2。若该房车在某段平直高速公路上以108km/h的速度匀速直线行驶时,发动机的牵引力为5×103N,30min内消耗燃油16kg,已知燃油的密度ρ燃油=0.8×103kg/m3,燃油的热值q燃油=4.5×107J/kg。求:
(1)该房车静止时对水平地面的压强;
(2)16kg燃油完全燃烧放出的热量;
(3)30min内该房车发动机的效率。
8.(2025-2026九上·黑龙江·期中)某品牌国产汽车以的速度在平直公路上匀速行驶100km,消耗了汽油6L,汽车发动机功率为12kW,已知汽油的热值为,汽油的密度为。求该汽车匀速行驶100km过程中:
(1)消耗汽油的质量;
(2)发动机所做的功;
(3)发动机的效率(百分号前保留整数)。
9.(2025-2026九上·黑龙江齐齐哈尔龙沙·期中)如图是我国自主研制的机械狗“上班”的情景。机械狗在救援、安防、物流等方面有着重要的作用。机械狗在水平路上可以实现负重40kg,10分钟移动1.2km。机械狗的运动利用液压系统,为其提供动力的是CatC9燃油发动机。
求:
(1)机械狗负重移动的速度是多少?
(2)为使用安全,机械狗的液压系统的液压油温度不能高于80℃。4kg的液压油温度由30℃升高到80℃需要吸收的热量,则该液压油的比热容是多少?
(3)机械狗使用发动机消耗120kg的燃油能提供的有用功,该发动机的效率是多少?(燃油的热值为)
10.(2025-2026九上·黑龙江齐齐哈尔齐齐哈尔市建华·期中)某学习小组同学想研究酒精灯烧水时的热效率.他们用酒精灯给100g的水加热,经过一段时间测得水温升高了60℃、消耗了4.2g酒精.已知:水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),酒精的热值为3×107J/kg.求:
(1)此过程中水吸收的热量;
(2)4.2g酒精完全燃烧放出的热量;
(3)酒精灯烧水时的热效率.
考点3 燃料的热值
1.(2025-2026九上·黑龙江·期中)杭州亚运会首次使用废碳再生的绿色零碳甲醇作为主火炬塔燃料,实现循环内的零排放。当主火炬塔内的液态甲醇消耗一部分后,关于剩余部分的液态甲醇的说法正确的是( )
A. 比热容不变,热值变小
B. 比热容和热值都不变
C. 比热容变小,热值不变
D. 比热容和热值都变小
2.(2025-2026九上·黑龙江齐齐哈尔·期中)学习了燃料的热值以及液体的比热容后,小明同学设计了如图所示的实验,甲、乙、丙三图中装置完全相同。燃料的质量都是10g,烧杯内液体的初温都相同。当燃料燃尽时(烧杯内的液体均未沸腾),立即读取相应温度计的读数,分别为t甲、t乙、t丙,且有t甲>t乙>t丙。
(1)在实验中,三个烧杯中a、b液体的 (选填“质量”或“体积”)必须相同;a、b两种液体中,比热容较大的是 ;
(2)比较不同燃料的热值,应选择 两图进行实验,实验时要观察 (选填“温度计上升的示数”或“加热时间的长短”)来比较两种燃料的热值大小;
(3)若甲图烧杯中为50ml的水,10g酒精完全燃烧后,温度计示数升高了20oC。若酒精燃烧放出的热量全部被水吸收,则可求出酒精的热值为 J/kg,这样求出的热值比标准值 (选填“偏大”或“偏小”);
(4)有一种“涡轮增压”(T型)轿车,通过给发动机更足量的空气使汽油更充分地燃烧,比普通轿车(L型)更节能,排气更清洁。同样的汽油(如97#)加在T型轿车内比加在L型轿车内热值 (填“更大”或“一样大”或“更小”)。
3.(2025-2026九上·黑龙江牡丹江·期中)现有某型号柴油2kg,已知该型号柴油的热值,。求:
(1)这些柴油完全燃烧,可释放多少热量?
(2)若这些柴油完全燃烧释放的热量完全被水吸收,则能把400kg的水从20℃加热到多少度?
(3)某柴油机的效率是35%,则这台柴油机可输出的功是多少?
4.(2025-2026九上·黑龙江齐齐哈尔·期中)下表是某锅炉厂生产的CWNG系列三种锅炉的主要技术参数表。
型号
CWNG0.7—80/60—AⅡ
CWNG1.05—80/60—AⅡ
CWNG1.4—80/60—AⅡ
功率/MW
(_____)
1.05
1.4
容水量/t
3
3.5
4
耗煤量/()
145
217.5
290
热效率/%
75
75
75
出水温度/℃
80
80
80
回水温度℃
60
60
60
总质量/t
5
7.5
9
供暖面积/m2
6000
9000
12000
循环水量/()
( )
45
60
已知水的比热容为,假设三种锅炉的燃煤效率相同,且煤均可达到完全燃烧,请根据上表回答以下问题:
(1)根据表格中的已知数据,请在表格中的( )( )内填上合适的数据;
(2)按表格中的出水温度和回水温度,计算CWNG1.4—80/60—AⅡ型锅炉每小时释放的热量是多少 ?
(3)根据表格中已知数据计算燃煤的热值为多少 ?
5.(2025-2026九上·黑龙江哈尔滨·期中)小聪同学在家用天然气烧水,将质量为1.5kg的水在标准大气压下从20℃加热至沸腾。这个过程中水吸收的热量为 J;细心的小聪发现这段时间内家里只有烧水时使用了天然气,且天然气表示数从2025.115m3变为2025.145m3,则这段时间内烧水的热效率为 。[q天然气=4.2×107J/m3,c水=4.2×103J/(kg·℃)]
6.(2025-2026九上·黑龙江·期中)为了比较煤油和菜籽油这两种燃料的热值,小明采用如图所示的两套完全相同的实验装置进行实验。
燃料
加热前的水温/℃
燃料燃尽时的水温/℃
煤油
25
44
菜籽油
25
34
(1)实验时必须控制煤油和菜籽油的 相等。实验中还需要控制被加热的水的质量和初温相同,以便于比较两种燃料燃尽时 ;
(2)实验时可以通过观察燃料燃尽时烧杯中水的温度来比较热值,但是小明观察到烧杯中的水沸腾时燃料还没有燃尽,为了解决这个问题,他的做法是 ;
(3)问题解决后,小明记录的实验数据如表所示,分析实验数据可得出煤油和菜籽油两种燃料中,热值较大的是 ;
(4)实验后小明根据实验数据计算出了水吸收的热量,又计算出了煤油的热值,他的计算结果是不可靠的,理由是 。
7.(2025-2026九上·黑龙江七台河桃山·期中)如图是一种便携式气炉,用丁烷气体为燃料。某次烧水时,将的水从初温为加热至,消耗丁烷气体。已知水的密度为,水的比热容为,丁烷热值为。求:
(1)加热过程中水吸收的热量;
(2)丁烷气体完全燃烧放出的热量;
(3)该次加热过程中气炉的加热效率。
8.(2025-2026九上·黑龙江绥化望奎县五中·期中)用天然气灶把2kg、初温为20℃的水烧到100℃消耗了0.03m3天然气。已知水的比热容是4.2×103J/(kg•℃),天然气的热值为4.4×107J/m3。计算:
(1)水吸收的热量;
(2)天然气完全燃烧放出的热量;
(3)该气灶烧水的效率。
考点4 跨学科实践:制作简易热机模型
1.(2025-2026九上·黑龙江牡丹江·期中)如图,物理兴趣小组制作了一个简易汽轮机装置。在易拉罐中装入适量的水,用酒精灯加热,水沸腾后从管口喷出蒸汽使风车转动。简易汽轮机工作过程中( )
A. 酒精燃烧将内能转化为化学能
B. 水的内能增加的方式是热传递
C. 蒸汽被喷出后内能保持不变
D. 蒸汽的内能全部转化为风车的机械能
试卷第1页,共3页
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专题02 热机
4大高频考点
1. 认识热机
2. 热机的效率
3. 燃料的热值
4. 跨学科实践:制作简易热机模型
考点1 认识热机
1.(2025-2026九上·黑龙江绥化第八中学校-11月·期中)如图A是四冲程汽油机的工作示意图,如图B是我国古代曾发明一种点火器,以牛角为套筒,把艾绒黏附在木质推杆前端。取火时一只手握住套筒,另一只手向内猛推推杆,推杆前端的艾绒就会被点燃。下列说法错误的是( )
A. 做功冲程中,燃料释放的能量一部分转化为机械能
B. 汽油机和柴油机的构造类似,柴油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高
C. 图A丁冲程中存在着化学能转化为内能的过程;甲、乙、丙冲程靠飞轮惯性完成
D. 图B把推杆推入牛角套筒内时能量转化过程与热机中的图丁冲程相同
【答案】D
【详解】A.做功冲程中,燃料释放的能量少部分转化为机械能,大部分以尾气形式排放,故A正确,不符合题意;B.柴油机在压缩冲程中对气体的压缩程度更高,体积更小,内能更大,故B正确,不符合题意;C.图A甲中两个气门关闭,活塞向上运动,机械能转化为内能,是压缩冲程;图A乙中进气门打开,活塞向下运动,是吸气冲程;图A丙中排气门打开,活塞向上运动,是排气冲程,图A丁中两个气门关闭,活塞向下运动,是做功冲程,高温气体燃烧,先将化学能转化为内能,再将内能转化为机械能,甲、乙、丙冲程靠飞轮惯性完成,故C正确,不符合题意;D.图B把推杆推入牛角套筒内时,套筒内的温度升高,内能增大,是由机械能转化为内能,能量转化过程与热机中的压缩冲程相同,即与图甲相同,故D错误,符合题意。故选D。
2.(2025-2026九上·黑龙江齐齐哈尔·期中)与汽油机有关的说法正确的是( )
A. 汽油燃烧越充分,它的热值就越大
B. 汽油机用水做冷却液,是因为水的比热容较大
C. 汽油机工作时将燃料燃烧的内能全部转化成机械能
D. 汽油机在压缩冲程中,汽缸内气体的温度降低,内能减少
【答案】B
【详解】A.热值是物质的某种特性,与物质的种类和状态有关,与燃料的质量大小和燃烧是否充分无关,故A错误;B.水的比热容比较大,等质量的水和其他液体在升高相同温度时,水吸收的热量多,所以内燃机用水做冷却液,故B正确;C.汽油机工作时将燃料燃烧获得的部分内能转化成了机械能,而不是全部转化成了机械能,故C错误;D.压缩冲程是活塞压缩汽缸内气体对气体做功,机械能转化为内能,内能增加,温度升高,故D错误。故选B。
3.(2025-2026九上·黑龙江七台河桃山·期中)关于热机,下列说法正确的是( )
A. 汽油机汽缸顶部有喷油嘴
B. 吸气冲程中,柴油机吸入汽缸内的只有空气
C. 热机的效率可以达到100%
D. 燃料燃烧是否充分,不影响热机的效率
【答案】B
【详解】A.汽油机汽缸顶部有火花塞、柴油机汽缸顶部有喷油嘴,故A错误;B.吸气冲程中,柴油机吸入汽缸内的只有空气、汽油机吸入汽缸内的是空气和汽油的混合物,故B正确;C.热机在工作时不可避免地会产生能量的损耗与散失,所以无论如何改进技术,热机的效率不可以达到100%,故C错误;D.根据可知,燃料燃烧是否充分,影响热机的效率,故D错误。故选B。
4.(2025-2026九上·黑龙江齐齐哈尔齐齐哈尔市建华·期中)下列的交通工具不是利用热机工作的是( )
A. 中国自主生产的C919大型客机
B. 载重巨大的远洋货轮
C. 为空间站提供运输服务的运载火箭
D. 畅销全球的中国电动汽车
【答案】D
【详解】C919大型客机、远洋货轮、运载火箭工作时,都要消耗燃料,将内能转换为机械能,所以都是利用热机工作的;电动汽车工作时,消耗电能,将电能转化为机械能,不是利用热机工作的,故D符合题意,ABC不符合题意。故选D。
5.(2025-2026九上·黑龙江绥化·期中)汽车是现代生活中最常见的一种交通工具,如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是( )
A. 由乙图可知该汽油机的效率是30%
B. 甲图是做功冲程,活塞对气缸内的气体做功,气体的温度升高
C. 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
D. 甲图中该热机1s内对外做功15次,则热机飞轮转数是1800r/min
【答案】D
【详解】A.由乙图可知该汽油机的效率是,故A错误;B.根据图甲可知,两个气门关闭、活塞上行,为压缩冲程,活塞对气缸内的气体做功,机械能转化为内能,气体的温度升高,故B错误;C.汽车尾气中的“汽油味”越浓,燃料燃烧得越不充分,而热值是燃料的一种特性,与燃料燃烧充分与否无关,所以不会降低热值,故C错误;D.甲图中冲程是四冲程汽油机的一个冲程,在四冲程汽油机中,一个工作循环有四个冲程,飞轮转两圈,对外做功一次,所以当其1s内对外做功15次,则热机飞轮1s内转30r,1min转1800r,故D正确。故选 D。
6.(2025-2026九上·黑龙江·期中)一台单缸四冲程汽油机的飞轮的转速是2400r/min,则此汽油机每秒完成的冲程个数和对外做功次数分别是( )
A. 完成80个冲程,对外做功20次
B. 完成80个冲程,对外做功40次
C. 完成40个冲程,对外做功10次
D. 完成40个冲程,对外做功40次
【答案】A
【详解】四冲程内燃机一个工作循环,活塞往复两次、飞轮转两周,完成四个冲程,对外做功一次,当飞轮的转速是2400r/min,即40r/s时,每秒内完成80个冲程,对外做功20次,故A正确,BCD错误。故选A。
7.(2025-2026九上·黑龙江齐齐哈尔龙沙·期中)如图甲、乙所示,分别是某汽车单缸四冲程汽油机的某冲程及能量流向图。图丙为某摩托车转速表,该摩托车使用的是单缸四冲程汽油机,下列有关说法正确的是( )
A. 甲图是做功冲程,机械能转化为内能
B. 由乙图可知该汽油机的效率是
C. 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
D. 根据图丙中信息可计算此时发动机4秒内对外做功的次数为25次
【答案】D
【详解】A .甲图中汽油机两个气门关闭,活塞向上运动,这是汽油机的压缩冲程,故A错误;B.热机效率是有用机械能占燃料完全燃烧释放总能量的百分比。根据乙图可知该汽油机的效率为,故B错误;C.热值是燃料本身的固有特性,只和燃料的种类有关,和燃烧是否充分无关,燃烧不充分不会降低燃料的热值,故C错误;D.由丙图可知,汽油机转速为, 单缸四冲程汽油机,飞轮每转2圈对外做功1次,因此4秒内对外做功次数为,故D正确。故选D。
8.(2025-2026九上·黑龙江齐齐哈尔·期中)汽油机是热机的一种,如图甲所示是一台单缸四冲程汽油机工作状态示意图,由图可以看出,此时它的能量转化情况与 (选填“乙”或“丙”)图相同,如果此汽油机1s做功20次,则汽油机1s完成 个冲程。
【答案】① 乙 ② 80
【详解】[1]甲图中,进气门和排气门都关闭,火花塞点火,活塞向下运动,是汽油机的做功冲程,此冲程中内能转化为机械能 。乙图是水蒸气推动塞子做功,内能转化为机械能,与甲图做功冲程的能量转化相同 。丙图是压缩冲程,活塞对空气做功,机械能转化为内能,与甲图能量转化不同 , 故答案填乙 。[2]四冲程汽油机一个工作循环包括4个冲程,对外做功1次。已知汽油机1s做功20次,因为一个工作循环有4个冲程,做功1次,那么做功20次时,完成的冲程数为20×4 = 80个 ,故答案填80 。
9.(2025-2026九上·黑龙江·期中)2025年9月3日阅兵式上,空中梯队由先进的预警指挥机、歼击机、轰炸机、运输机等组成。所有参加阅兵的飞机,其发动机均 (填“属于”或“不属于”)热机。在飞机飞行过程中,燃料燃烧时发热将化学能转化为 能。
【答案】① 属于 ② 内
【详解】[1]给飞机提供动力的喷气式发动机是利用内能转化为机械能的机械,属于热机。[2]飞机发动机工作时,先燃料燃烧,化学能转化为内能,然后高温的燃气推动飞机运动,内能转化为机械能。
10.(2025-2026九上·黑龙江七台河桃山·期中)汽油机将内能转化为机械能的是 冲程,某汽油机气缸内的汽油燃烧一半后,汽油的热值将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】①
做功 ②
不变
【详解】[1]在做功冲程中,气缸内气体燃烧产生的内能推动活塞做功,是将内能转化为机械能的过程,故汽油机的做功冲程是将内能转化为机械能的。[2]热值是燃料的一种性质,热值的大小与燃料的质量无关,气缸内的汽油燃烧一半后,汽油的热值不变。
考点2 热机的效率
1.(2025-2026九上·黑龙江绥化第八中学校-11月·期中)关于热机的效率,下列说法中正确的是( )
A. 热机做的有用功越多,效率一定越高
B. 热机消耗的燃料越少,效率一定越高
C. 热机做一定的有用功,消耗的燃料越少,效率一定越高
D. 热机做功越快,效率一定越高
【答案】C
【详解】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;当热机做一定的有用功时,消耗的燃料越少,效率一定越高;当热机消耗的燃料一定,做的有用功越多,效率就一定越高;热机做功越快,表示热机的功率越大,与效率无关,故C正确,ABD错误。故选C。
2.(2025-2026九上·黑龙江绥化·期中)某型号飞机,其热机每消耗100kg燃油可让飞机获得2.1×109J的有用机械能。若燃油热值取q=4.2×107J/kg,则100kg燃油完全燃烧产生的热量为 J,该热机效率为η= 。
【答案】① ② 50%
【详解】[1]由可知,100kg燃油完全燃烧产生的热量[2]由可知,该热机的效率
3.(2025-2026九上·黑龙江齐齐哈尔·期中)用燃气灶烧水,燃烧0.5kg的煤气,使50kg的水从20℃升高到70℃,已知水的比热容为,煤气的热值为。求:
(1)水吸收的热量;
(2)0.5kg煤气完全燃烧放出的热量;
(3)燃气灶烧水的效率。
【答案】(1) (2) (3)50%
【讲解】(1) 水吸收的热量(2) 0.5kg煤气完全燃烧放出的热量(3) 燃气灶烧水的效率
4.(2025-2026九上·黑龙江绥化第八中学校-11月·期中)油电混合动力汽车是新型节能汽车。这种汽车以高速匀速行驶时,内燃机启动,此时在向车轮输送能量的同时也给动力蓄电池组充电。已知某型号混合动力汽车所用的动力蓄电池可储存的最大电能是。若测试人员驾驶该车在平直公路上以80km/h的测试车速匀速行驶0.5h,内燃机消耗燃油2.5kg,蓄电池组的电能增加了最大电能的10%;从汽车的使用说明书知道,汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示。则:
(1)该汽车测试行驶中牵引力做了多少功?
(2)该汽车测试行驶中若燃油完全燃烧可放出多少热量?
(3)该汽车内燃机的效率是多大?(燃油的热值为)
【答案】(1) (2) (3)40%
【讲解】(1) 由图像可知,汽车以80km/h做匀速直线运动时受到的阻力为900N,因为汽车匀速直线运动时,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,所以汽车受到的牵引力汽车在平直公路上以80km/h的速度匀速行驶0.5h,行驶的距离为该汽车测试行驶中牵引力做的功为
(2) 内燃机消耗燃油2.5kg,燃油放出的热量为
(3) 蓄电池增加的电能为有效利用的能量为故内燃机的效率为
5.(2025-2026九上·黑龙江绥化第八中学校-11月·期中)在1个标准大气压下,小明用天然气灶将质量1kg的水,从20℃加热到沸腾,水吸收的热量是 J。他家天然气热水器的热效率是70%,他某次洗澡,耗水20kg,热水器进水温度是22℃,出水温度是42℃,他这次洗澡消耗天然气 m3。已知水的比热容是,天然气的热值是。
【答案】① 3.36×105 ② 0.075
【详解】[1]水吸收的热量[2]洗澡时水吸收的热量由得,天然气完全燃烧放出的热量由Q放=Vq得,需要天然气的体积
6.(2025-2026九上·黑龙江哈尔滨·期中)一辆汽车沿平直公路匀速行驶,其油箱中剩余的油量V与已行驶的路程s的对应关系如图甲所示,如图乙所示是其行驶过程中能量流向的示意图,所用燃油的热值为3×107J/L。在该车油箱中的油量从50L减少到45L的过程中,求:
(1)行驶的路程为 km;
(2)燃油完全燃烧放出的热量;
(3)发动机做的有用功;
(4)所受牵引力的大小。
【答案】(1)50 (2) (3) (4)900N
【讲解】(1) 由图甲可知,汽车加满50L油可行驶500km,因此汽车每公里消耗的燃油为当油箱中的油量从50L减少到45L时,消耗的燃油体积在此过程中,汽车行驶的路程
(2) 燃油完全燃烧放出的热量为
(3) 由图乙可知,发动机的效率发动机做的有用功
(4) 汽车所受的牵引力
7.(2025-2026九上·黑龙江·期中)房车,又称“车轮上的家”,兼具“房”与“车”两大功能(如图所示)。假期小明全家开着房车去旅游,出发前小明对房车的参数进行了调研。房车(包括乘客)总重为2.4×104N,车轮与水平地面的总接触面积为0.4m2。若该房车在某段平直高速公路上以108km/h的速度匀速直线行驶时,发动机的牵引力为5×103N,30min内消耗燃油16kg,已知燃油的密度ρ燃油=0.8×103kg/m3,燃油的热值q燃油=4.5×107J/kg。求:
(1)该房车静止时对水平地面的压强;
(2)16kg燃油完全燃烧放出的热量;
(3)30min内该房车发动机的效率。
【答案】(1)6×104Pa (2)7.2×108J (3)37.5%
【讲解】(1) 房车静止时对水平地面的压力等于其总重力。房车对地面的压力F = G = 2.4×104N房车对水平地面的压强为
(2) 已知燃油的质量m =16kg,燃油的热值q = 4.5×107J/kg,燃料完全燃烧放出热量Q放= mq =16kg × 4.5×107J/kg = 7.2×108J
(3) 速度v=108km/h= 30m/s时间t =30min=30×60s=1800s房车在30min内行驶的距离为s=vt=30m/s×1800s=5.4×104m发动机的牵引力做的功(有用功)为W有用= F牵s = 5×103N × 5.4×104m = 2.7×108J燃油完全燃烧放出的总热量(总能量)为Q总 = Q放 = 7.2×108J发动机的效率为
8.(2025-2026九上·黑龙江·期中)某品牌国产汽车以的速度在平直公路上匀速行驶100km,消耗了汽油6L,汽车发动机功率为12kW,已知汽油的热值为,汽油的密度为。求该汽车匀速行驶100km过程中:
(1)消耗汽油的质量;
(2)发动机所做的功;
(3)发动机的效率(百分号前保留整数)。
【答案】(1)4.2kg (2)6×107J (3)31%
【讲解】(1) 根据可得,消耗汽油的质量为(2) 根据可得,汽车行驶100km所用时间为根据W=Pt可得,发动机所做的功为(3) 根据Q=qm可得,汽油完全燃烧所放出的热量为发动机的效率为
9.(2025-2026九上·黑龙江齐齐哈尔龙沙·期中)如图是我国自主研制的机械狗“上班”的情景。机械狗在救援、安防、物流等方面有着重要的作用。机械狗在水平路上可以实现负重40kg,10分钟移动1.2km。机械狗的运动利用液压系统,为其提供动力的是CatC9燃油发动机。
求:
(1)机械狗负重移动的速度是多少?
(2)为使用安全,机械狗的液压系统的液压油温度不能高于80℃。4kg的液压油温度由30℃升高到80℃需要吸收的热量,则该液压油的比热容是多少?
(3)机械狗使用发动机消耗120kg的燃油能提供的有用功,该发动机的效率是多少?(燃油的热值为)
【答案】(1)2m/s (2) (3)30%
【讲解】(1) 机械狗负重移动的速度为
(2) 该液压油的比热容为
(3) 燃油完全燃烧放出的总热量为该发动机的效率为
10.(2025-2026九上·黑龙江齐齐哈尔齐齐哈尔市建华·期中)某学习小组同学想研究酒精灯烧水时的热效率.他们用酒精灯给100g的水加热,经过一段时间测得水温升高了60℃、消耗了4.2g酒精.已知:水的比热容为4.2×103J/(kg•℃),酒精的热值为3×107J/kg.求:
(1)此过程中水吸收的热量;
(2)4.2g酒精完全燃烧放出的热量;
(3)酒精灯烧水时的热效率.
【答案】(1)2.52×104J;(2)1.26×105J;(3)20%.
【详解】(1)水吸收的热量为 :Q吸=cm(t-t0)=4.2×103J/(kg•℃)×0.1kg×60℃=2.52×104J;
(2)4.2g酒精完全燃烧放出的热量为:Q放=mq=4.2×10-3kg×3×107J/kg=1.26×105J;
(3)酒精灯烧水时的热效率:Q吸/Q放=20%.
考点3 燃料的热值
1.(2025-2026九上·黑龙江·期中)杭州亚运会首次使用废碳再生的绿色零碳甲醇作为主火炬塔燃料,实现循环内的零排放。当主火炬塔内的液态甲醇消耗一部分后,关于剩余部分的液态甲醇的说法正确的是( )
A. 比热容不变,热值变小
B. 比热容和热值都不变
C. 比热容变小,热值不变
D. 比热容和热值都变小
【答案】B
【详解】比热容的大小与物质的种类和状态有关,与物质的质量、温度以及吸收或放出的热量无关。因此,当主火炬塔内的液态甲醇消耗一部分后,剩余甲醇的比热容不变。热值的大小只与燃料的种类有关,与燃料的质量、是否完全燃烧等因素无关。在主火炬塔燃烧的过程中,甲醇虽然消耗,但其种类并未发生改变。因此,剩余甲醇的热值也不变,故B符合题意,ACD不符合题意。故选 B。
2.(2025-2026九上·黑龙江齐齐哈尔·期中)学习了燃料的热值以及液体的比热容后,小明同学设计了如图所示的实验,甲、乙、丙三图中装置完全相同。燃料的质量都是10g,烧杯内液体的初温都相同。当燃料燃尽时(烧杯内的液体均未沸腾),立即读取相应温度计的读数,分别为t甲、t乙、t丙,且有t甲>t乙>t丙。
(1)在实验中,三个烧杯中a、b液体的 (选填“质量”或“体积”)必须相同;a、b两种液体中,比热容较大的是 ;
(2)比较不同燃料的热值,应选择 两图进行实验,实验时要观察 (选填“温度计上升的示数”或“加热时间的长短”)来比较两种燃料的热值大小;
(3)若甲图烧杯中为50ml的水,10g酒精完全燃烧后,温度计示数升高了20oC。若酒精燃烧放出的热量全部被水吸收,则可求出酒精的热值为 J/kg,这样求出的热值比标准值 (选填“偏大”或“偏小”);
(4)有一种“涡轮增压”(T型)轿车,通过给发动机更足量的空气使汽油更充分地燃烧,比普通轿车(L型)更节能,排气更清洁。同样的汽油(如97#)加在T型轿车内比加在L型轿车内热值 (填“更大”或“一样大”或“更小”)。
【答案】① 质量 ② b ③ 甲、乙 ④ 温度计上升的示数 ⑤ 4.2×105 ⑥ 偏小 ⑦ 一样大
【详解】
(1)[1]根据控制变量法的要求,在实验中,三个烧杯中a、b液体的质量必须相同。[2]为了比较两种液体的比热容,需要燃烧相同的燃料,加热不同的液体,让液体的质量相同,通过温度计的示数高低得出吸热多少,进而判断两种比热容的大小关系,应选择甲、丙两图进行实验;甲、丙所示实验中所用燃料种类与质量相同,则燃料燃烧释放的热量相等,即Q甲=Q丙燃料燃烧释放的热量被烧杯中的液体吸收,则Qa=Qb甲、丙两实验烧杯中液体的初温相等,末温T甲>T丙,则Δt甲>Δt丙即Δta>∆tb因为Qa=Qb,m相等,∆ta>∆tb,Q=cmΔt,所以由 可知,ca<cb
(2)[3]比较不同燃料的热值,实验中应控制被加热的液体相同,燃料的质量相同,种类不同,故应选择甲、乙两图进行实验。[4]根据转换法可知,实验时要观察温度计上升的示数来比较两种燃料的热值大小。
(3)[5]50mL水的质量为m=ρ水V=1×103kg/m3×50×10﹣6m3=0.05kg水吸收的热量Q吸=cmΔt=4.2×103J/(kg•℃)×0.05kg×20℃=4.2×103J根据题意可知,Q吸=Q放,由Q放=qm可知,酒精的热值为[6]酒精完全放出的热量并没有全部被水吸收,所以算出的热值比标准值偏小。
(4)[7]热值是燃料的一种特性,和燃料是否充分燃烧无关,所以同样的汽油(如97)的热值是一样大的。
3.(2025-2026九上·黑龙江牡丹江·期中)现有某型号柴油2kg,已知该型号柴油的热值,。求:
(1)这些柴油完全燃烧,可释放多少热量?
(2)若这些柴油完全燃烧释放的热量完全被水吸收,则能把400kg的水从20℃加热到多少度?
(3)某柴油机的效率是35%,则这台柴油机可输出的功是多少?
【答案】(1) (2) (3)
【讲解】(1) 这些柴油完全燃烧,可释放的热量
(2) 若这些柴油完全燃烧释放的热量完全被水吸收,则水升高的温度能把400kg的水从20℃加热到最终的温度
(3) 由得,柴油机可输出的功是
4.(2025-2026九上·黑龙江齐齐哈尔·期中)下表是某锅炉厂生产的CWNG系列三种锅炉的主要技术参数表。
型号
CWNG0.7—80/60—AⅡ
CWNG1.05—80/60—AⅡ
CWNG1.4—80/60—AⅡ
功率/MW
(_____)
1.05
1.4
容水量/t
3
3.5
4
耗煤量/()
145
217.5
290
热效率/%
75
75
75
出水温度/℃
80
80
80
回水温度℃
60
60
60
总质量/t
5
7.5
9
供暖面积/m2
6000
9000
12000
循环水量/()
( )
45
60
已知水的比热容为,假设三种锅炉的燃煤效率相同,且煤均可达到完全燃烧,请根据上表回答以下问题:
(1)根据表格中的已知数据,请在表格中的( )( )内填上合适的数据;
(2)按表格中的出水温度和回水温度,计算CWNG1.4—80/60—AⅡ型锅炉每小时释放的热量是多少 ?
(3)根据表格中已知数据计算燃煤的热值为多少 ?
【答案】(1)① 0.7 ② 30 (2) (3)
【讲解】(1) [1]由型号“CWNG0.7—80/60—AⅡ”可知对应的功率为。[2]设煤的热值为,对于每一种锅炉,均有,即,即。由表可知,三种锅炉热效率相同,水的温度变化量相同,煤的热值相同,水的密度和比热容相同,则循环水量与耗煤量成正比,所以CWNG0.7—80/60—AⅡ型号锅炉与CWNG1.4—80/60—AⅡ型号锅炉的循环水量之比为所以CWNG0.7—80/60—AⅡ型号锅炉循环水量为
(2) CWNG1.4—80/60—AⅡ型锅炉每小时循环水的质量为则每小时水释放的热量为
(3) CWNG1.4—80/60—AⅡ型锅炉每小时消耗的煤完全燃烧放出热量为则燃煤的热值为
5.(2025-2026九上·黑龙江哈尔滨·期中)小聪同学在家用天然气烧水,将质量为1.5kg的水在标准大气压下从20℃加热至沸腾。这个过程中水吸收的热量为 J;细心的小聪发现这段时间内家里只有烧水时使用了天然气,且天然气表示数从2025.115m3变为2025.145m3,则这段时间内烧水的热效率为 。[q天然气=4.2×107J/m3,c水=4.2×103J/(kg·℃)]
【答案】① 5.04×105 ② 40%
【详解】[1]水吸收的热量[2] 天然气燃烧放出的热量烧水的热效率
6.(2025-2026九上·黑龙江·期中)为了比较煤油和菜籽油这两种燃料的热值,小明采用如图所示的两套完全相同的实验装置进行实验。
燃料
加热前的水温/℃
燃料燃尽时的水温/℃
煤油
25
44
菜籽油
25
34
(1)实验时必须控制煤油和菜籽油的 相等。实验中还需要控制被加热的水的质量和初温相同,以便于比较两种燃料燃尽时 ;
(2)实验时可以通过观察燃料燃尽时烧杯中水的温度来比较热值,但是小明观察到烧杯中的水沸腾时燃料还没有燃尽,为了解决这个问题,他的做法是 ;
(3)问题解决后,小明记录的实验数据如表所示,分析实验数据可得出煤油和菜籽油两种燃料中,热值较大的是 ;
(4)实验后小明根据实验数据计算出了水吸收的热量,又计算出了煤油的热值,他的计算结果是不可靠的,理由是 。
【答案】(1)① 质量 ② 放出的热量 (2)减小燃料的质量 (3)煤油 (4)在实验过程中,燃料燃烧放出的热量一部分直接散失掉、一部分被烧杯吸收,同时水也会向外散热,所以水吸收的热量小于燃料完全燃烧放出的热量,不能通过水吸收的热量得出燃料燃烧放出的热量
【讲解】(1) [1][2]由Q放=qm可知,燃料充分燃烧放出热量的多少与燃料的种类和燃料的质量有关,因此实验时必须控制煤油和菜籽油的质量相同;控制被加热的水的质量和初温均相同,便于通过水升高的温度来反映燃料完全燃烧放出的热量。
(2) 小明观察到烧杯中的水已经沸腾了,但燃料还没有燃尽,说明燃料燃烧释放的热量较多,为了解决这个问题,可以减小燃料的质量,或增大水的质量。
(3) 据表格中数据,相同质量的两种燃料燃烧完后,用煤油加热的水温度升高较大,说明煤油放出的热量较多,即煤油的热值较大。
(4) 在实验过程中,燃料燃烧放出的热量一部分直接散失掉、一部分被烧杯吸收,同时水也会向外散热,所以水吸收的热量小于燃料完全燃烧放出的热量,不能通过水吸收的热量得出燃料燃烧放出的热量,进而计算燃料的热值。
7.(2025-2026九上·黑龙江七台河桃山·期中)如图是一种便携式气炉,用丁烷气体为燃料。某次烧水时,将的水从初温为加热至,消耗丁烷气体。已知水的密度为,水的比热容为,丁烷热值为。求:
(1)加热过程中水吸收的热量;
(2)丁烷气体完全燃烧放出的热量;
(3)该次加热过程中气炉的加热效率。
【答案】(1)
(2)
(3)
31.5%
【讲解】(1) 水的质量为水吸收的热量为
(2) 丁烷完全燃烧放出的热量为
(3) 该次加热过程中气炉的加热效率为
8.(2025-2026九上·黑龙江绥化望奎县五中·期中)用天然气灶把2kg、初温为20℃的水烧到100℃消耗了0.03m3天然气。已知水的比热容是4.2×103J/(kg•℃),天然气的热值为4.4×107J/m3。计算:
(1)水吸收的热量;
(2)天然气完全燃烧放出的热量;
(3)该气灶烧水的效率。
【答案】(1)6.72×105J;(2)1.32×106J;(3)50.9%
【详解】解:(1)水吸收的热量:Q吸=cm(t﹣t0)=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×(100℃﹣20℃)=6.72×105J
(2)天然气完全燃烧放出的热量:Q放=Vq=0.03m3×4.4×107J/m3=1.32×106J
(3)燃气灶的效率:答:(1)水吸收的热量为6.72×105J;
(2)天然气燃烧放出的热量为1.32×106J;
(3)燃气灶烧水的效率为50.9%。
考点4 跨学科实践:制作简易热机模型
1.(2025-2026九上·黑龙江牡丹江·期中)如图,物理兴趣小组制作了一个简易汽轮机装置。在易拉罐中装入适量的水,用酒精灯加热,水沸腾后从管口喷出蒸汽使风车转动。简易汽轮机工作过程中( )
A. 酒精燃烧将内能转化为化学能
B. 水的内能增加的方式是热传递
C. 蒸汽被喷出后内能保持不变
D. 蒸汽的内能全部转化为风车的机械能
【答案】B
【详解】A.酒精燃烧的过程是将化学能转化为内能的过程,故A不符合题意;B.加热过程中,易拉罐中的水吸收热量,温度升高,是通过热传递的方式增加内能,故B符合题意;C.蒸汽喷出后,对外做功,内能转化为机械能,内能减小,故C不符合题意;D.因为热量损失,所以蒸汽的内能不会全部转化为风车的机械能,故D不符合题意。故选B。
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