14.2 热机的效率考点分类同步练习 -2026-2027学年人教版物理九年级全一册

14.2 热机的效率考点分类同步练习 考点1 燃料的热值及其计算 1.一瓶酒精用去三分之一，则剩余酒精的密度、比热容和热值（　　） A．都不变 B．都变为原来的三分之二 C．密度不变，热值、比热容变为原来的三分之二 D．密度、比热容不变，热值变为原来的三分之二 2.现在有些农村地区还是使用干木柴来烧水做饭，某次烧水时完全燃烧了2.1kg干木柴，产生的热量为 　 　J；干木柴在燃烧过程中，其热值大小 　 　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。（q干木条＝1.2×107J/kg） 3.高速铁路的广泛应用，使人们的出行更加快捷。放假期间，小明与家人乘坐高铁去游玩。如图是他们乘坐的高铁列车，如表是列车的部分参数。 （1）满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压强是多少？ （2）列车在水平轨道上匀速行驶1min，通过3000m路程，所受阻力是其满载时重力的0.01倍，此过程中牵引力的功率是多少？ （3）该车运行1km耗电1.075×108J，若这些电能全部由燃烧柴油来获得，列车行驶1km需要消耗多少柴油？（q柴油＝4.3×107J/kg，g＝10N/kg） 满载时总质量 1200t 车轮与铁轨接触总面积 1m2 最高时速 360km/h 4.天龙二号遥一运载火箭在我国酒泉卫星发射中心成功首飞成功。将搭载的爱太空科学号卫星顺利送入预定轨道，发射任务获得圆满成功。对运载火箭说法正确的是（　　） A．火箭上升的过程中动能不变，重力势能增大 B．火箭选用液态氢作燃料，主要是因为液态氢具有较大的比热容 C．火箭升空时不受重力的作用 D．火箭升空是将燃料的内能转化成了机械能 5.镁粉易燃，属于危险化学品。金属镁的热值约为2.5×107J/kg，14kg的镁粉完全燃烧释放的热量全部被1000kg空气吸收，可以使空气升温 　 　℃。[空气的比热容取0.7×103J/（kg•℃）]。 6.小华利用三套完全相同的装置完成热学实验，如图1所示，液体1和2的质量相同，燃料A和B的质量也相同。 （1）丙装置在安装时的一处错误是 　 　，重新安装后，小华所测液体的初温均如图2所示，示数为 　 　℃； （2）同时点燃三套装置的燃料对液体进行加热，每隔半分钟记录液体升高的温度ΔT，直至燃料全部烧完。小华根据记录的数据绘制出对应装置升高温度与时间关系图线，如图3所示； ①通过图1中的 　两个装置可比较液体1和液体2的比热容，根据图3中所绘制的图线分析：液体 　 　的比热容大。 ②分析图线可知：燃料A和B的热值之比为 　 　（设燃料完全燃烧且放出的热量全被液体吸收）。 7.一个体重为600N的人，从大厦的1楼步行至第11楼共升高了30m，用时2min。那么： （1）他克服重力做了多少焦耳的功？ （2）他克服重力做功的功率是多大？ （3）完成以下计算可以帮助我们认识汽油的热值的大小：汽油的热值约为4.5×107J/kg。如果汽油完全燃烧获得热量的焦耳数和上述功相等，需要汽油的质量是多少？ 考点2 热机的效率 8.下列说法其中正确的是（　　） A．温度越高的物体，内能越大 B．水和酒精混合后总体积减少表明分子间有引力 C．我国“长征五号B”大型运载火箭使用氢作燃料，是因为氢的热值大 D．小明认为随着科技发展，内燃机效率可以达到100% 9.小明一家五一假期自驾游，在高速公路上匀速行驶时，小明发现路边有确认车距的标志牌，从确认标志牌0m到200m，车行驶只用了8秒钟，则车行驶的速度为 　 　m/s；小明发现前面一辆汽车排出“黑烟”，这时汽车发动机的效率 　 　。 10.一辆使用汽油为燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际输出功率为20kW。若小汽车行驶的路程为108km，已知汽油的热值q＝4.6×107J/kg。小汽车发动机的效率为25%。则下列说法正确的是（　　） A．运动的时间为1h B．发动机所做的有用功为1.08×108J C．汽车所受的阻力为2000N D．消耗汽油的质量为5kg 11.早在宋朝时期，我国就发明了如图所示的“走马灯”。点燃底部蜡烛，在热空气上升驱动扇叶转动的过程中，其能量的转化方式与四冲程汽油机的 　 　冲程相同。某单缸四冲程柴油机对外做功4.3×108J时，消耗的柴油质量为25kg，已知柴油的热值为4.3×107J/kg，则此柴油机的效率为 　 　。 12.冰雪运动越来越受到人们的喜爱，小明一家寒假期间去滑雪场游玩，看到一辆雪地摩托车，如图所示。其空车质量为100kg，静止时与雪地接触的总面积为0.2m2。试问： （1）该车装有宽大的履带，目的是为了 　 　。 （2）该车载着质量为50kg的人静止时，对水平雪地的压强为多少？（g取10N/kg） （3）该车以36km/h的速度在水平雪地上匀速直线行驶2h，行驶过程中车所受阻力大小恒为800N，共消耗燃油3.6kg。则该车的效率为多少？（燃油的热值q＝4.0×107J/kg） 考点3 有关热机的计算 13.汽油机是传统小汽车的“心脏”某四冲程单缸汽油机的曲轴在1min内转了1200转，该汽油机的汽缸横截面积为S，活塞冲程长为L，满负荷工作时做功冲程中燃气的平均压强为p。则（　　） A．做功冲程中将机械能转化为内能 B．汽油机活塞每秒做功600次 C．汽油机满负荷工作1min做功为1200pSL D．汽油机满负荷工作时做功的功率为10pSL 14.在汽油机的四个冲程中，机械能转化为内能的是 　 　冲程，如图所示，汽油机正在进行的是 　 　冲程。若该汽油机的飞轮转速为1800r/min，则它1s完成 　 　个冲程。 15.某品牌汽车以72km/h的速度匀速行驶时，仪表盘显示发动机转速是1800r/min，若做功冲程每次做功6000J，则下列有关该汽车发动机的说法错误的是（　　） A．每秒完成60个冲程 B．每秒对外做功15次 C．发动机提供的牵引力为4500N D．发动机的输出功率是80kW 16.汽车已经成为现代生活不可缺少的一部分，汽车多数采用汽油机作为发动机，如图是四冲程汽油机的工作循环示意图，汽油机一个工作循环正确的顺序是：　 　，若汽油机飞轮的转速为3600r/min，则在1s内，汽油机对外做功的次数是 　 　次。 答案解析 1.【答案】A 【分析】密度、比热容、热值是物质（燃料）的一种特性，它们的大小与物体的质量和体积均无关系。 【解答】解：将一瓶酒精，用去三分之一后，质量减少，体积减小，但物质的种类没有变化，所以密度、比热容和热值都不变。 故选：A。 2.【答案】2.52×107；不变。 【分析】已知干木材的质量和热值，根据公式Q放＝qm可求出完全燃烧干木柴放出的热量； 热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与其是否燃烧和燃烧是否充分无关。 【解答】解：完全燃烧2.1kg的干木柴所放出的热量为：Q放＝m木柴q＝2.1kg×1.2×107J/kg＝2.52×107J； 热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与其是否燃烧和燃烧是否充分无关，干木柴在燃烧过程中热值不变。 故答案为：2.52×107；不变。 3.【答案】（1）满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压强是1.2×107Pa： （2）此过程中牵引力的功率是6×106W； （3）列车行驶1km需要消耗2.5kg的柴油。 【分析】（1）满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压力和自身的重力相等，根据F＝G＝mg求出其大小，再根据p＝求出对轨道的压强； （2）求出实际运行速度，列车在水平轨道上做匀速直线运动时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，根据F＝f＝0.01G求出牵引力的大小，利用P＝＝＝Fv求出此过程中牵引力的功率； （3）根据题意可知柴油完全燃烧释放的热量，根据Q＝mq求出所需柴油的质量。 【解答】解：（1）满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压力： F＝G＝mg＝1200×103kg×10N/kg＝1.2×107N， 对轨道的压强：p＝＝＝1.2×107Pa， （2）实际运行速度：v＝＝＝50m/s， 因列车在水平轨道上做匀速直线运动时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力， 所以，列车受到的牵引力： F′＝f＝0.01G＝0.01×1.2×107N＝1.2×105N， 此过程中牵引力的功率： P＝＝＝Fv＝1.2×105N×50m/s＝6×106W： （3）列车行驶1km需要完全燃烧柴油释放的热量： Q放＝W′＝1.075×108J， 由Q放＝mq可得，所需柴油的质量： m2＝＝＝2.5kg。 答：（1）满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压强是1.2×107Pa： （2）此过程中牵引力的功率是6×106W； （3）列车行驶1km需要消耗2.5kg的柴油。 4.【答案】D 【分析】A、火箭加速升空过程中，质量不变，速度增大，动能等大；高度增加，重力势能增大； B、主要是因为液态氢具有较大的热值； C、火箭升空时受重力的作用； D、火箭升空是将燃料的内能转化成了机械能。 【解答】解：A、火箭加速升空过程中，质量不变，速度增大，动能等大；高度增加，重力势能增大，故A错误； B、火箭选用液态氢作燃料，主要是因为液态氢具有较大的热值，故B错误； C、火箭升空时受重力的作用，故C错误； D、火箭升空是将燃料的内能转化成了机械能，故D正确。 故选：D。 5.【答案】500 【分析】根据Q放＝qm得出14kg的镁粉完全燃烧释放的热量，根据Q吸＝Q放得出空气吸收的热量，由Q吸＝cmΔt得水空气升高的温度。 【解答】解： 14g的镁粉完全燃烧释放的热量Q放＝qm＝2.5×107J/kg×14kg＝3.5×108J； 空气吸收的热量Q吸＝Q放＝3.5×108J； 由Q吸＝cmΔt得， 水空气升高的温度Δt＝＝＝500℃。 故答案为：500。 6.【答案】（1）温度计的玻璃泡没有全部浸没被测液体中；24；（2）①甲、丙；甲；②3：4。 【分析】（1）温度计的玻璃泡要全部浸没被测液体中；根据分度值确定温度计的示数； （2）①比较液体1和液体2的比热容，应选用相同的加热装置加热相同时间，观察两种物质的温度变化量； 相同的加热装置，加热相同时间，温度变化量小的液体比热容大。 ②根据乙、丙可知，燃料完全燃烧后，液体2升高的温度变化量之比，根据Q吸＝cmΔt可知液体2吸收的热量之比；设燃料完全燃烧且放出的热量全被液体吸收，燃料A和B的质量也相同，根据Q放＝qm可知，燃料A和B的热值之比。 【解答】解：（1）温度计的玻璃泡要全部浸没被测液体中，丙装置在安装时的一处错误是温度计的玻璃泡没有全部浸没被测液体中；重新安装后，小华所测液体的初温均如图2所示，示数为24℃； （2）①比较液体1和液体2的比热容，应选用相同的加热装置加热相同时间，观察两种物质的温度变化量，通过图1中的甲、丙两个装置可比较液体1和液体2的比热容； 液体1和2的质量相同根据图3中所绘制的图线分析，加热相同时间，甲的温度变化量较小，液体甲的比热容大。 ②根据乙、丙可知，燃料完全燃烧后，液体2升高的温度变化量之比为：30℃：40℃＝3：4，根据Q吸＝cmΔt可知液体2吸收的热量之比为：3：4； 设燃料完全燃烧且放出的热量全被液体吸收，燃料A和B的质量也相同，根据Q放＝qm可知，燃料A和B的热值之比为：3：4。 故答案为：（1）温度计的玻璃泡没有全部浸没被测液体中；24；（2）①甲、丙；甲；②3：4。 7.【答案】（1）他克服重力做了18000J的功； （2）他克服重力做功的功率是150W； （3）需要汽油的质量是4×10﹣4kg。 【分析】（1）根据W＝Gh得出他克服重力做的功； （2）根据P＝得出他克服重力做功的功率； （3）根据Q放＝W得出汽油完全燃烧获得的热量，根据m＝得出需要燃烧汽油的质量。 【解答】解：（1）他克服重力做功：W＝Gh＝600N×30m＝18000J； （2）他克服重力做功的功率P＝＝＝150W； （3）汽油完全燃烧获得热量Q放＝W＝18000J， 需要燃烧汽油的质量：m＝＝＝4×10﹣4kg。 答：（1）他克服重力做了18000J的功； （2）他克服重力做功的功率是150W； （3）需要汽油的质量是4×10﹣4kg。 8.【答案】C 【分析】（1）内能的大小与物体的质量、温度、状态等有关； （2）分子之间存在着相互作用的引力和斥力，分子之间存在着间隙； （3）运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，与其他燃料相比完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量； （4）由于存在能量损失，任何机械的效率都小于100%。 【解答】解：A、内能的大小与物体的质量、温度、状态等有关，温度越高的物体内能不一定越大，故A错误； B、水和酒精混合后总体积减少，表明分子间有间隙，故B错误； C、运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较大的热值，完全燃烧相同质量的液态氢和其它燃料相比，液态氢可以释放出更多的热量，故C正确； D、内燃机不能排除机械间的摩擦，不能排除热量的散失，所以机械效率不会达到100%，故D错误。 故选C。 9.【答案】25；降低。 【分析】（1）从交通标志牌上可以看出通过的距离，已知通过的时间，根据公式v＝可求开车的速度； （2）热机的效率是指用来做有用功的能量占燃料完全燃料放出的总能量的百分比，据此结合现象可分析对效率的影响。 【解答】解：汽车的速度： v＝＝＝25m/s； 汽车发动机工作时将内能转化为机械能，冒“黑烟”说明燃烧不充分，说明消耗相同的燃料，做的有用功少，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的比值变小，所以效率降低。 故答案为：25；降低。 10.【答案】B 【分析】（1）已知汽车的行驶速度和行驶的距离，根据公式v＝可求运动时间； （2）已知发动机的实际功率和行驶的时间，根据公式W＝Pt可求发动机所做的有用功； （3）根据F＝计算出牵引力，然后根据二力平衡的条件汽车汽车所受的阻力； （4）根据效率η＝×100%求出汽油完全燃烧释放的热量，然后根据Q放＝qm可求汽油的质量。 【解答】解：A．根据v＝可知，汽车的运动时间为：t＝＝1.5h＝5400s，故A错误； B．发动机所做的有用功为：W有用＝Pt＝20×1000W×5400s＝1.08×108J，故B正确； C．汽车的速度v＝72km/h＝20m/s，根据公式P＝＝Fv可知，汽车的牵引力：F＝＝1000N，根据二力平衡的条件汽车汽车所受的阻力为f＝F＝1000N，故C错误； D．根据效率η＝可得汽油完全燃烧释放的热量Q放＝＝＝4.32×108J， 根据Q放＝qm可得汽油的质量m＝≈9.4kg，故D错误。 故选：B。 11.【答案】做功；40%。 【分析】点燃底部蜡烛，在热空气上升驱动扇叶转动的过程中，内能转化为机械能；四冲程汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能； 根据Q放＝m油q油得出柴油完全燃烧放出的热量，根据η＝得出该柴油机的热机效率。 【解答】解：点燃底部蜡烛，在热空气上升驱动扇叶转动的过程中，内能转化为机械能，四冲程汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能，其能量的转化方式与四冲程汽油机的做功冲程相同。 柴油完全燃烧放出的热量Q放＝m油q油＝25kg×4.3×107J/kg＝1.075×109J， 故该柴油机的热机效率η＝×100%＝×100%＝40%。 故答案为：做功；40%。 12.【答案】（1）减小压强； （2）该车载着质量为50kg的人静止时，对水平雪地的压强7500Pa； （3）该车的效率为40%。 【分析】（1）当压力一定时，受力面积越大，压强越小； （2）根据G＝mg求出车和人的总重力，车对雪地的压力等于车和人的总重力，根据p＝求出车对水平雪地的压强； （3）根据速度公式求出车行驶的路程；车匀速行驶时，车的牵引力与受到的阻力是一对平衡力，根据二力平衡条件可知车的牵引力，根据W＝Fs求出牵引力所做的功；根据Q放＝mq求出燃油完全燃烧放出的热量，根据效率公式求出该车的效率。 【解答】解：（1）该车装有宽大的履带，是在压力一定时，通过增大受力面积的方法来减小对地面的压强； （2）车和人的总重力：G总＝m总g＝（m人+m车）g＝（50kg+100kg）×10N/kg＝1500N， 车对雪地的压力：F＝G总＝1500N， 该车载着质量为50kg的人静止时，对水平雪地的压强：p＝＝＝7500Pa； （3）由v＝可知，车行驶的路程：s＝vt＝36km/h×2h＝72km＝7.2×104m， 车匀速行驶时，车的牵引力与受到的阻力是一对平衡力， 根据二力平衡条件可知，车的牵引力：F牵＝f＝800N， 牵引力所做的功：W＝F牵s＝800N×7.2×104m＝5.76×107J， 燃油完全燃烧放出的热量：Q放＝mq＝3.6kg×4.0×107J/kg＝1.44×108J， 该车的效率：η＝＝＝40%。 答：（1）减小压强； （2）该车载着质量为50kg的人静止时，对水平雪地的压强7500Pa； （3）该车的效率为40%。 13.【答案】D 【分析】（1）汽油机的压缩冲程将机械能转化为内能，做功冲程将内能转化为机械能； （2）汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2转，对外做功1次； （3）根据p＝求出燃气的平均压力，根据W＝FL求出一个工作循环所做的功，据此求出汽油机满负荷工作1min所做的功； （4）根据P＝求出汽油机满负荷工作时做功的功率。 【解答】解：A、汽油机的做功冲程将内能转化为机械能，故A错误； B、四冲程单缸汽油机的曲轴在1min内转了1200转，则曲轴每秒转了20转，由于汽油机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2转，对外做功1次，所以该汽油机活塞每秒做功10次，每分钟做功600次，故B错误； C、由p＝可知，燃气的平均压力：F＝pS， 一个工作循环所做的功：W＝FL＝pSL， 汽油机满负荷工作1min所做的功：W总＝600W＝600pFL，故C错误； D、汽油机满负荷工作时做功的功率：P＝＝＝10pSL，故D正确。 故选：D。 14.【答案】压缩；做功；60。 【分析】（1）汽油机的一个工作循环由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程组成；机械能转化为内能的是压缩冲程，内能转化为机械能的是做功冲程； （2）根据活塞和气门的情况判断出图中是哪一冲程； （3）汽油机在一个工作循环中，经历4个冲程，曲轴转2圈，飞轮转2周，做功一次，据此结合飞轮转速求该汽油机1s完成的冲程数。 【解答】解：在内燃机的工作过程中，压缩冲程是将机械能转化为内能的过程； 图中两气门都关闭、活塞向下运动，所以是做功冲程； 四冲程汽油机的飞轮转速为1800r/min，则该汽油机的飞轮每秒钟转30圈。因为一个工作循环飞轮转2圈，完成四个工作冲程，所以飞轮转30圈共完成，60个冲程。 故答案为：压缩；做功；60。 15.【答案】D 【分析】（1）汽车发动机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次； （2）知道做功冲程每次所做的功，利用P＝求出发动机的输出功率；根据P＝＝＝Fv求出发动机提供的牵引力。 【解答】解：AB、发动机转速是1800r/min＝30r/s，即发动机的飞轮每秒转30圈，由于汽车发动机一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以该汽车发动机每秒完成60个冲程，对外做功15次，故AB正确； CD、发动机的输出功率：P＝＝＝9×104W＝90kW，汽车的速度v＝72km/h＝20m/s， 由P＝＝＝Fv可知，发动机提供的牵引力：F＝＝＝4500N，故C正确、D错误。 故选：D。 16.【答案】丁、甲、丙、乙；30。 【分析】（1）四冲程汽油机一个工作循环有四个冲程，顺序依次为：吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程；根据进气门、排气门的打开和关闭情况、活塞运动的方向确定冲程，并排序； （2）汽油机的一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次。 【解答】解：（1）由图甲可知，进气门和排气门都关闭，活塞向上运动，为压缩冲程； 由图乙可知，进气门关闭，排气门打开，活塞向上运动，为排气冲程； 由图丙可知，进气门和排气门都关闭，火花塞点火，活塞向下运动，为做功冲程； 由图丁可知，进气门打开，排气门关闭，活塞向下运动，为吸气冲程； 所以汽油机一个工作循环正确的顺序是：丁、甲、丙、乙； （2）汽油机飞轮的转速为3600r/min＝60r/s，即飞轮每秒转60圈， 由于汽油机的一个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以在1s内，汽油机对外做功的次数是30次。 故答案为：丁、甲、丙、乙；30。 学科网（北京）股份有限公司 $