初中物理沪科版九年级全册第四节 热机效率和环境保护课后测评

2022年09月11日初中物理的初中物理组卷

一．选择题（共4小题）

1．甲、乙两辆汽车在平直的公路上匀速行驶，发动机的功率分别为100kW、150kW。下列说法正确的是（　　）

A．汽车甲在单位时间内做的功少 

B．汽车甲所做的功一定少 

C．汽车乙所做的功一定多 

D．汽车乙发动机的效率一定高

2．下列关于热机的说法正确的是（　　）

A．热机的效率为100% 

B．热机只有汽油机和柴油机两种 

C．好的热机工作时不排放废气 

D．热机工作时都要利用燃料的化学能

3．如图是某内燃机工作过程中的工作示意图，下列说法错误的是（　　）

A．热机的效率越高，做同样多的功消耗的燃料越少 

B．这是压缩冲程，此冲程中机械能转化为内能 

C．若该内燃机的转速为2400r/min，则该内燃机在1s内做功40次 

D．这个冲程不给外界提供动力，靠飞轮的惯性完成

4．下列说法正确的是（　　）

A．热机消耗的燃料越少其效率就越高 

B．在搓手取暖过程中内能转化为机械能 

C．内能小的物体也可以将热量传给内能大的物体 

D．夏天洒水降温是利用水的比热容较大的特性

二．填空题（共6小题）

5．飞机以200m/s的速度飞行了1800km，发动机的功率是9.2×106W，效率是30%，则飞机飞行的时间为 　   　s。发动机牵引力所做的功为 　   　J，消耗的汽油质量为 　   　kg。【汽油的热值4.6×107J/kg】

6．小李使用燃气热水器洗澡，将30kg的水从20℃加热到45℃，消耗了0.15m3的天然气。已知水的比热容4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值4×107J/m3。

（1）水吸收热量Q吸＝　   　（物理公式）＝　   　J；若天然气能完全燃烧，放出热量Q放＝　   　J，这种情况下的热效率η＝　   　。

（2）某天气温较高，只需要用40℃热水洗浴，小李忘记调节水温，他灵机一动，便通过调节混水阀将20℃的冷水和45℃的热水进行混合，试计算：热水和冷水混合时的质量比 　   　。

7．如图所示为某汽车的内燃机的能流图，根据图中的数据可知该汽油机输出的有用功的范围为 　   　%，若汽车发动机效率为30%，已知该汽车匀速行驶6.9km，消耗燃油1kg，该燃油的热值为4.6×107J/kg，则该汽车行驶过程中牵引力大小为 　   　N。

8．2020年7月23日12时41分，我国“天问一号”火星测器由长征五号遥四运载火箭搭载发射升空（如图），这是我国自主实现火星探测的第一步！长征五号火箭主要是用液态氢做燃料，是因为它的 　   　大；为防止高速运行的火箭外壳与空气摩擦而导致温度过高，在其外部涂有特殊的固体涂层，这是利用了涂层在发生物态变化时要 　   　热量。

9．如图是四冲程汽油机的某个冲程，由图可看出它正处于 　   　冲程，该冲程将 　   　转化为内能，若该汽油机飞轮的转速是3000r/min，则汽油机每秒钟对外做功 　   　次。

10．三峡水电站年发电量约为8×1010kW•h，合 　   　J（用科学计数法表示）。已知燃煤发电的效率为40%，标准煤的热值为3×107J/kg，三峡水电站运行一年大约为国家节约 　   　万吨标准煤。

三．实验探究题（共4小题）

11．如图所示，甲、乙、丙三图中装置完全相同，燃料的质量相同，烧杯内的液体质量和初温也相同。

（1）比较不同燃料的热值，应选择　   　两图进行实验；要完成本实验，燃料完全燃烧放出热量的多少是通过 　   　（选填“加热的时间”或“升高的温度”）来反映的；

（2）如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体（其中一种液体是水），采用相同的燃料和相同的加热方式供热，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图丁所示，　   　（选填“a”或“b”）是水。

12．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量相同，甲、乙、丙烧杯内的液体质量也都相同。

（1）液体a沸腾图如图丁所示，则a液体的沸点为 　   　℃，第10秒的内能 　   　（选填“大于”“等于”“小于”）第12秒的内能；

（2）若要比较不同燃料的热值，应选择 　   　两图来进行实验；

（3）在比较不同液体的吸热能力实验中，若已知液体a的吸热能力更强，则实验中a、b升高相同温度，消耗的燃料 　   　更多（选填“a”或“b”）。

13．如图所示的实验装置可以模拟大自然中“雨”的形成。

（1）用酒精灯对烧瓶加热，在烧瓶口会冒出许多“白气”，这是 　   　（选填“空气中原有”或“烧瓶中冒出”）的水蒸气发生 　   　形成的。

（2）实验中，金属盘底部会有水滴不断滴下，就类似于大自然中的“雨”，如果想让“雨”下得更大一些，则可在金属盘内加 　   　（选填“热水”或“冰块”）。

（3）若实验中燃烧了3g酒精，则酒精完全燃烧会放出 　   　J的热量（q酒精＝3.0×107J/kg）。

14．小明采用如图所示的装置进行进行探究“质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”。

（1）探究过程中，要控制两套装置中燃料的质量和水的 　   　（选填“初始温度”、“质量”）一定要相等。

（2）实验后，可以通过比较 　   　（填“加热时间”或“水升高的温度”）来比较酒精和碎纸片放出的热量多少。

（3）从表格中数据可以发现，质量相同的酒精和碎纸片都充分燃烧后，　   　放出的热量多。

（4）通过实验表明，质量相等的不同燃料，充分燃烧所放出的热量一般是 　   　（填“相同”或“不同”）的。

（5）在学习时，我们把燃料完全燃烧放出的热量与燃料的质量之比称为热值，用q表示，这里定义热值的方法，我们称之为比值法，热值是能够燃烧的物质的属性。

下列几个用比值法定义，并反映物质属性的物理量有：　   　（填写序号）。

①速度    ②功率    ③比热容     ④压强

四．计算题（共2小题）

15．绿色环保已成为人们生活中重要的理念。电动汽车是一种节能环保的交通工具，某电动汽车部分参数如下。若某次车满载时，车和人的总质量为1.8吨，四个车轮与水平地面接触面积分别为50cm2（g＝10N/kg）。求：

（1）满载时汽车对水平地面的压强；

（2）若汽车以108km/h的速度在平直高速公路匀速行驶20分钟，行驶的距离是多少；

（3）若汽车在额定功率下沿平直公路以10m/s的速度匀速行驶，发动机效率为80%，则汽车在行驶过程中受到的阻力大小。

16．某学校，需要把1000kg的水从20℃加热到80℃，[q天然气＝4×107J/m3，c水＝4.2×103J/（kg•℃）]求：

（1）这些水吸收的热量；

（2）若用天然气加热，不计热量损失，需要完全燃烧多少m3的天然气？

2022年09月11日初中物理的初中物理组卷

参考答案与试题解析

一．选择题（共4小题）

1．【解答】解：

A、功率是单位时间内做功的多少，是表示做功快慢的物理量，汽车甲功率小，在单位时间内做的功少，故A正确；

BC、甲、乙发动机的功率分别为100kW、150kW，W＝Pt，由于不知做功时间多少，无法比较功的大小，故BC错误；

D、汽车的功率大，发动机的效率不一定高，故D错误。

故选：A。

2．【解答】解：A、在使用热机过程中，废气会带走一部分热量、燃料不可能完全燃烧、不可避免的要克服机器部件摩擦做额外功，效率不可能达到100%，故A错误。

B、根据热机的概念，只要将内能转化为机械能的机械都属于热机，蒸汽机、火箭、柴油机、汽油机等都属于热机，故B错误。

C、任何热机工作时都会排放废气，故C错误。

D、热机是把内能转化为机械能的装置，所以热机工作时都要利用燃料的化学能，故D正确。

故选：D。

3．【解答】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，热机的效率越高，做同样多的功需要燃料完全燃烧产生的能量越少，消耗的燃料也越少，故A正确；

B．由图可知，两个气门都是关闭的，活塞上行，是压缩冲程，此冲程中机械能转化为内能，故B正确；

C．转速为2400r/min的四冲程内燃机，则每秒转40圈，两圈做一次功，共做20次功，故C错误；

D．依靠飞轮惯性完成的冲程有：吸气、压缩和排气三个冲程，故D正确。

故选：C。

4．【解答】解：A、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，热机消耗的燃料越少，但不确定所做有用功的多少，因此其效率不一定越高，故A错误；

B、搓手取暖过程中是将机械能转化为内能，故B错误；

C、热传递的条件是温度差，热量从高温物体传递给低温物体，因此内能小的物体也可以将热量传给内能大的物体，故C正确；

D、夏天洒水降温是利用水蒸发吸热的原理降温，故D错误。

故选：C。

二．填空题（共6小题）

5．【解答】解：（1）已知v＝200m/s，s＝1800km＝1.8×106m，那飞机飞行的时间：

t9×103s；

（2）已知P＝9.2×106W，t＝9×103s，那发动机牵引力所做的功：

W＝Pt＝9.2×106W×9×103s＝8.28×1010J；

（3）已知W有＝8.28×1010J，η＝30%，那汽油燃烧放出的热量：

Q放2.76×1011J；

消耗的汽油质量为：

m6×103kg。

故答案为：9×103；8.28×1010；6×103kg。

6．【解答】解：（1）水吸收的热量：

Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg・℃）×30kg×（45℃﹣20℃）＝3.15×106J，

天然气能完全燃烧放出的热量：

Q放＝Vq＝0.15m3×4×107J/m3＝6×106J，

热效率为：

η100%52.5%；

（2）由题意知：Q放＝Q吸

c水m热水（t热水﹣t末）＝c水m冷水（t末﹣t冷水），

，

即热水和冷水混合时的质量比为4：1。

故答案为：（1）c水mΔt；3.15×106；6×106；52.5%；（2）4：1。

7．【解答】解：（1）由图可知，输出有用功所占比例最小为：100%﹣35%﹣32%﹣9%＝24%；输出有用功所占比例最小为：100%﹣33%﹣30%﹣7%＝30%；故该汽油机输出的有用功的范围为24%～30%；

（2）燃油完全燃烧放出的热量为：Q放＝qm＝4.6×107J/kg×1kg＝4.6×107J，

由η可知汽车牵引力做的功为：W＝Q放η＝4.6×107J×30%＝1.38×107J，

由W＝Fs可知汽车的牵引力为：F2000N。

故答案为：24%～30；2000。

8．【解答】解：

（1）长征五号火箭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，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量；

（2）为保证火箭安全，箭体上涂有一层特殊固体物质，该物质在高温下先熔化、再汽化，因为熔化、汽化时要吸收大量的热，所以箭体的温度就不会太高。

故答案为：热值；吸收。

9．【解答】解：从图中可以看出，两个气门关闭，活塞上行，是压缩冲程，此冲程中，机械能转化为内能；

飞轮的转速是3000r/min＝50r/s，因为飞轮转动一圈完成两个冲程，所以1s可以完成2×50＝100个冲程，完成四个冲程，对外做功一次，所以1s可以做功25次。

故答案为：压缩；机械能；25。

10．【解答】解：（1）年发电量W年＝8×1010kW•h＝8×1010×3.6×106J＝2.88×1017J；

（2）若是燃煤火力发电，需要完全燃烧煤放出的热量：

Q放7.2×1017J，

由Q放＝m煤q得需要煤的质量：

m煤2.4×1010kg＝2400×104t＝2400万吨。

故答案为：2.88×1017；2400。

三．实验探究题（共4小题）

11．【解答】解：（1）为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小，应选择甲、乙两图进行实验；

（2）根据图丁可知，采用相同的燃料和相同的加热方式供热，则它们在相同的时间内，吸收的热量相等，a、b两种液体温度从20℃升高到80℃时，b液体需要加热的时间长，吸收的热量多，根据Q＝cmΔt可知，b的比热容大，所以可知图丁所示中b是水。

故答案为：（1）甲、乙；升高的温度；（2）b。

12．【解答】解：（1）液体a沸腾图如图丁所示，a液体的温度到达97℃后，吸收热量，温度不变，处于沸腾状态，沸点为97℃；

液体a持续吸收热量，部分液体由液态变为气态，使得液体的质量变小，温度不变，所以内能变小，故第10秒的内能大于第12秒的内能；

（2）比较不同燃料的热值，应选择不同的燃料加热相同的物质，即用甲、乙两图进行实验；

（3）若液体a的吸热能力越强，表示比热容越大，实验中a、b升高相同温度，根据Q＝cmΔt知液体a吸收的热量多，根据Q放＝mq知a消耗的燃料越多。

故答案为：（1）97；大于；（2）甲、乙；（3）a。

13．【解答】解：（1）在烧瓶口会冒出许多“白气”，这些白气是烧瓶中的高温水蒸气冒出后遇冷液化形成的；

（2）液化需要放热，为了实验效果明显，让“雨”下得更大一些，可在金属盘内加冰块，这样金属盘的温度会更低，水蒸气更易液化。

（3）酒精完全燃烧放出的热量为：Q放＝qm＝3.0×107J/kg×3×10﹣3kg＝9×104J。

故答案为：（1）烧瓶中冒出；液化；（2）冰块；（3）9×104。

14．【解答】解：

（1）由于探究过程中，燃料燃烧放出的热量与燃料的质量和种类有关，要比较酒精和碎纸片的放热多少，要控制两套装置中燃料的质量和水的质量一定要相等；

（2）实验中，用酒精和碎纸片燃烧给水加热，可通过水升高的温度来比较酒精和碎纸片放出的热量多少；

（3）由表格中数据知，酒精使水升高的温度更高，可知酒精放出的热量多；

（4）由实验可知，质量相等的不同燃料，充分燃烧所放出的热量一般是不同的；

（5）①速度②功率③密度④压强都是根据比值定义法定义的，其中比热容是物质本身的一种属性，可用来鉴别物质，故选③。

故答案为：（1）质量；（2）水升高的温度；（3）酒精；（4）不同；（5）③。

四．计算题（共2小题）

15．【解答】解：（1）该汽车满载时对水平路面的压力：

F＝G＝mg＝1.8×103kg×10N/kg＝1.8×104N，

对水平地面的压强：

p9×105Pa；

（2）由v可得，汽车行驶的路程：

s＝vt＝108m/s×20×60s＝3.6×104m；

（3）由发动机效率为80%，可得机械有用功率：P＝80%P额，

由PFv可得该过程中汽车的牵引力：

F8000N，

汽车在额定功率下沿平直公路以10m/s的速度匀速行驶，阻力与牵引力是一对平衡力，大小相等，所以f＝F＝8000N。

答：（1）满载时汽车对水平地面的压强是9×105Pa；

（2）汽车行驶的距离是3.6×104m；

（3）汽车在行驶过程中受到的阻力大小是8000N。

16．【解答】解：

（1）水吸收的热量：Q吸＝c水mΔt＝4.2×103J/（kg•℃）×1000kg×（80℃﹣20℃）＝2.52×108J；

（2）由题知，不计热量损失，天然气完全燃烧放出的热量：Q放＝Q吸＝2.52×108J，

由Q放＝Vq得加热这些水所需要天热气的体积：V6.3m3。

答：（1）这些水吸收的热量为2.52×108J；

（2）加热这些水所需要天热气的体积为6.3m3。

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