初中物理人教版（2024）九年级全册第2节 热机的效率同步练习题

这是一份初中物理人教版（2024）九年级全册第2节 热机的效率同步练习题，共12页。试卷主要包含了选择题，填空题，实验探究题，计算题，科普阅读题，综合题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题
1．在交通运输中，常用“客运效率"来反映交通工具的某项效能，“客运效率"表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积，即客运效率= 人数×路程消耗能量
一个人骑电动自行车，在1.5h内行驶了30 km.其电动自行车的铭牌如下：
一辆载有4人的普通轿车，车的油耗为10L/100km，则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比约为（ ）.(汽油的燃烧值为4.6×107J/kg，汽油的密度为0.72 ×103kg/m3，汽车发动机的效率约为30%)
A．250：1B．75：1C．8：1D．25：1
2．柴油机的效率比汽油机高，是由于（ ）
A．柴油的燃烧值比汽油的燃烧值大
B．柴油的比热比汽油的比热大
C．柴油机气缸里的燃气产生的压强比汽油机里的高
D．柴油的密度比汽油的密度大
3．最新一款无人驾驶汽车，自动驾驶时使用传感器和激光测距仪来了解周围的交通状况。该款车以72km/ℎ的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8km，消耗汽油1.6L，汽油机的效率为30%。在这段运动过程中，下列说法[ρ汽油=0.75×103kg/m3；q汽油=4.6×107J/kg]（ ）
①所消耗汽油的质量是1.2kg
②汽油完全燃烧所放出的热量是6.9×107J
③汽车发动机的功率是41400W
④汽车发动机的牵引力是575N
A．只有①②正确B．只有②③正确
C．只有①③正确D．只有①④正确
4．探究某物质熔化和沸腾的实验如图甲所示，把100g某种固体碾碎放入试管中，插入温度计，再将试管放在装有水的烧杯中加热（物质在相同时间内吸收的热量相等）。根据实验数据画出的图像如图乙所示，从开始加热到实验结束的10min内消耗4g酒精，酒精的热值3.0×107J/kg，这种物质的液态比热容c=1.5×103 J/(kg·℃)，下列选项错误的（ ）
A．该物质在第5min末的内能大于第4min末的内能
B．在AB段和BC段，该物质吸收的热量相同
C．该物质固态时的比热容为3.0×103 J/(kg·℃)
D．该装置能量的转化效率为50%
5．小明用煤气灶烧水时，进行了如下思考，正确的是（ ）
A．煤气燃烧越充分，其热值越大
B．加热过程中水的比热容变大
C．壶内水温度升高的过程中内能减少
D．加热过程中水的比热容不变，煤气的热值不变
6．某同学在研究“沙子和水谁的吸热本领大”时，选用了两只完全相同的酒精灯用完全相同的方式分别质量都是200g的沙子和水加热。他绘制出沙子与水的温度随加热时间变化的图象分别如图a、图b所示。已知酒精的热值q＝3.0×107J/kg，加热时酒精灯平均每分钟消耗2.8g酒精。已知水的比热容c水＝4.2×103J/(kg⋅°C) ，则下列说法正确的是（ ）
A．沙子的吸热能力大于水的吸热能力
B．加热2min时间内水吸收的热量Q吸水为4.2×105J
C．这2min时间内酒精灯的加热效率η为40%
D．沙子的比热容c沙约为0.91×103J/(kg⋅°C)
7．甲、乙两台汽油机，甲的功率是乙的2倍，甲的效率是30%，乙的效率是20%，那么甲、乙在相同时间内所消耗汽油质量之比为（ ）
A．3：4B．2：3C．3：2D．4：3
8．甲内燃机比乙内燃机的效率高 , 表示（ ）
A．甲的功率大
B．甲燃料的热值比乙燃料的热值大
C．工作时间相同 , 甲耗油较少
D．甲用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比较大
9．有甲、乙两台汽油机，若在同一时间内甲做的有用功是乙做的有用功的2倍，甲的效率是25％，乙的效率是20％。则在同样时间内，甲、乙两汽油机消耗汽油的质量之比为（ ）
A．2：5B．8：5C．5：8D．5：2
10．北京国际汽车展览会于4月21-25日在北京中国国际展览中心新、老展馆同时拉开大幕．某人为了测试汽车发动机的效率，开车以60km/h的平均速度行驶了120km，用去汽油25L，已知汽油的密度为0.7×103kg/m3，热值为4.6×107J/kg，发动机的功率为32kW，则该汽车发动机的效率为（ ）
A．28.6%B．36.5%C．23.6%D．38%
11．如图所示为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（ ）
A．η=E1+E2+E3+E4E×100%B．η=E1+E2+E3E×100%
C．η=E2E×100%D．η=E1E×100%
二、填空题
12．太阳是一个巨大的能源，直接利用太阳能不会污染环境．围绕地球运转的通信卫星，其两翼安装的太阳电池板，能把 能直接转化成 能，供通信卫星使用，太阳能还可以直接转化成内能，现有一太阳能热水器，在晴天，每天可将50kg水从20℃加热到50℃，若燃烧煤气来加热这些水，则至少需要消耗掉 m3的煤气．[已知完全燃烧1m3煤气可放出3.9×107J的热量，水的比热为4.2×103J/（kg•℃）]．
13．小刚同学常听大人们牢骚说天然气质量不好，他就想测一下家中使用的天然气的热值。于是，他在家里将装有5kg水的水壶放到天然气灶上去烧，用温度计测量水从20℃加热至80℃的过程中，观察到天然气表的数字变化了0.07m3。他通过上网查阅得知他家使用的天然气灶的效率约为36%，则在这个过程中水吸收的热量是 。由此小明算出天然气的热值是 。
14．某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为Scm2，一个冲程活塞在气缸中移动的距离是 Lmm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为 pPa，飞轮l min转动1800周，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），若1min 消耗汽油V L．汽油的密度ρ kg/m3 ； 汽油的热值为 qJ/kg．则一个做功冲程中燃气对活塞做的功 ；该汽油机的效率为 ．
15．有两台单缸四冲程柴油机，它们在做功冲程中每做功一次，对外输出的有用功相等。甲、乙两柴油机输出的有用功率之比为4：3，甲柴油机的效率为32%，乙柴油机的效率为36%，则甲、乙柴油机在相同的时间内飞轮的转数之比为 ，乙柴油机在某工作时间内消耗了10kg的柴油，则甲柴油机在相等的时间内消耗的柴油为 。
16．如图，一单缸四冲程汽油机甲，飞轮每分钟转2400转，汽油机的汽缸横截面积为30cm2，活塞冲程长50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为2.0×106Pa，则这种汽油机的功率为 W；且该汽油机一分钟消耗25g汽油，则这种汽油机的效率为 ；汽油机甲与汽油机乙的效率之比为5：4，汽油机甲的功率为乙的2.5倍，那么汽油机甲与乙每小时消耗的油量之比为 。(汽油的热值为4.6×107J/kg)。
17．如图是一台四冲程汽油机的剖面图，使汽车获得动力冲程的是 冲程；如果它的飞轮转速是3600r/min，则每秒钟对外做功 次；坚持走可持续化发展的道路，截止2023年我国处于使用状态的燃油车的数量突破3亿辆；每辆燃油车每年耗燃油1.8t，燃油车内燃机的效率平均值取35%；如果能把内燃机效率提高1%，则我国每年可以节约 t燃油。
18．汽油机和柴油机在工作过程中有较多不同，如汽油机在压缩冲程末会由火花塞点火，使汽油燃烧而引发做功冲程，而柴油机在压缩冲程末会从 中喷出雾状柴油，使柴油燃烧而引发做功冲程。甲、乙两柴油机在做功冲程中每做功一次，对外输出的有用功相等，输出的有用功功率之比为2∶3，甲柴油机的效率为32%，乙柴油机的效率为36%，乙柴油机在某工作的时间内消耗了10kg的柴油，则甲柴油机在相等的时间内消耗的柴油为 kg。
19．国庆假期中，小明同学登上了五岳之首泰山，泰山的海拔为1500m，他的质量为60kg，用了2.5h登上泰山顶，在这2.5h内他克服重力做功的平均功率是 W，假如小明同学克服重力做功而消耗的能量只由脂肪提供，在理论上可以消耗脂肪 kg。（每千克脂肪提供的能量是1.8×107J，可用q=1.8×107J/kg表示，g=10N/kg）
三、实验探究题
20．如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是20g，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，燃料完全燃烧放出的热量，是通过 来反映的（选填“温度计上升示数”或“加热时间”）。
（2）比较不同物质的吸热能力强弱
①应选择 两图的装置进行实验，不同物质吸热的多少是通过 来反映的（选填“温度计上升示数”或“加热时间”）。
②如图丁所示，若液体a的温度曲线和液体b的温度曲线如图所示，且液体b的比热容是4.0×103J/kg⋅°C，液体a的比热容是 J/kg⋅°C，由此可知液体 更适合做冷却剂。
21． 如图所示，甲、乙、丙三图中的装置完全相同，燃料的质量都是10g，烧杯内的液体质量和初温也相同。
（1）实验时组装如图甲、乙、丙所示的装置时，正确的安装顺序是 （选填“自上而下”或“自下而上”）；
（2）实验中，燃料完全燃烧放出的热量是通过 （选填“温度计示数”或“加热时间的长短”）来反映的。若实验要比较不同燃料的热值，应选择 两图进行实验；
（3）比较不同物质吸热升温的特点：
①应选择 两图进行实验；
②在燃烧同种燃料时还需要控制火力相同，所以该实验主要用 （选填“温度计示数”或“加热时间的长短”）来表示两种液体吸热的多少；
③如果质量和初始温度均相同的a、b两种液体，吸热后它们的温度随时间变化的图象如图2所示，由图可看出b液体的温度升高得较慢，则 （选填“a”或“b”）液体的比热容较大；
（4）某同学用图甲装置测燃料1的热值，假设燃料完全燃烧放出的热量全部供液体a吸收。假设加热前燃料1的质量为m1，加热一段时间后变为m2，烧杯中液体a的质量为m，初温为t1，末温为t2，液体a的比热容用c表示。用以上符号表示该同学测燃料1的热值的计算式：q= 。
22．近几年政府推出了“汽车下乡”、“小排气量购置税减半”、“以旧换新”等政策，极大的促进了汽车行业的发展，随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭，小明的爸爸最近也购买了一辆轿车．小明利用所学的物理知识对汽车进行了一系列探索与研究活动：
（1）小明同学阅读了汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图甲所示的图表，请根据给出的信息，计算完全燃烧0.2kg的汽油能够获得多少的能量 ？这些能量能产生多少有用功 ？（汽油的热值为4.6×107J/kg）
（2）汽车行驶时发动机燃烧m质量的汽油，产生的牵引力为F，热机的效率是η，能使汽车前进的距离s为 （用给出物理量的符号表示距离，汽油的热值在本小题中用q表示）
（3）通过测量获得轿车以不同速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车停下来的距离），数据如表所示：根据表中数据所反映的规律可知，当轿车速度为120km/h时对应的制动距离是 m．
四、计算题
23．图示是李华家新装的天然气热水器，其铭牌如表所示．国家规定能效等级为2级的热水器，其热效率不低于88%．李华想通过洗澡来估测一下这款燃气热水器的能效等级是否达标，于是他将燃气热水器的温度设定在40℃（即水从热水器流出的温度），他家所用的花洒出水量为6kg/min，洗澡用时15min，洗澡前后查看燃气表上显示的余气量分别为165.5m3和165.3m3．已知进入热水器的冷水温度为5℃[水的比热容c=4.2×103J/kg⋅℃，天然气的热值q=7.0×107J/m3]，求：
（1）消耗的天然气完全燃烧放出的热量；
（2）通过计算判定该款热水器的能效等级是否达标；
（3）该款热水器的额定产热水能力是指每分钟最多让12kg的水升高25℃。当水的初温和出水量与李华测试时相同，求从热水器中流出的水能达到的最高温度。
24．汽车已经进入了百姓家庭，汽车发动机的性能的好坏备受关注，在汽车发动机的设计中，既要考虑能量的有效利用，又要考虑发动机的冷却问题，汽油的热值q1=4.6×107J/kg，汽油的密度是0.7×103kg/m3，天然气的热值q2=7×107J/m3，求：
（1）汽车的冷却系统用水来给发动机降温，5kg的水在冷却系统温度升高了50℃，水吸收的热量？
（2）10L的汽油在汽车的发动机的气缸内燃烧了30min，这些汽油完全燃烧可以释放多少能量？如果发动机的输出功率是60kw，则该车的效率是多少？（发动机的效率精确到1%）
五、科普阅读题
25．人们发现内能可以做功，并制造了各种利用内能做功的机械一热机.
（1）如题图甲所示是四缸四冲程内燃机轿车，该车获得动力的原理如图乙所示，与其对应的冲程是 冲程，其能量转化是 能转化为 能.
（2）下列图像中，能大致反映内燃机做一次功气缸内气体的温度随时间变化的是 。
（3）某质量为 2t汽车匀速行驶时，受到的阻力为总重力的0.2倍，其发动机的能量流向如图丙所示，请根据给出的信息计算；完全燃烧 2kg 的汽油能够获得 J的能量，这些能量能让该汽车前进 m.(汽油的热值为 4.6×107/kg， g取 10N/kg)
（4）为节约能源，下列措施中能提高热机效率的是____。
A．尽量燃烧一些热值大的燃料B．尽量使燃料充分燃烧
六、综合题
26．随着人们生活水平的提高，汽车已经进入千家万户。它给我们的生活提供了便利，促进了社会的发展。请你解答：
（1）当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时发动机的效率会 （选填“升高”、“降低”成“不变”）；
（2）汽车发动机的一个工作循环包括如图1所示的四个冲程。请按一个工作循环的过程。将四个冲程图重新排序： ，图 所示的冲程是给汽车提供动力的；
（3）汽车刹车的过程中。机械能转化为 能散失到空气中；
（4）小明同学阅读了某型号汽车发动机的说明书后，将发动机的能量流向制成了如图所示的图表，请根据给出的信息计算：完全燃烧0.3kg的汽油能够获得 J的能量，这些能量产生 J的有用功；（汽油的热值为4.6×107J/kg）
（5）在（4）中汽油完全燃烧释放出的热量可以使100kg的水从30℃升高到 ℃。（c水=4.2×103J/（kg•℃）
27． 如图 所示是质量是 200g 固体的熔化实验装置和根据实验数据绘制出的曲线图，试管中的该物质在熔化过程持续 min，在第 3min 时的内能 第 6min 时的内能（填“大于”、“小于”或“等于”）；该物质如果从开始记录到刚沸腾时，完全燃烧了热值为 3.0×107J/kg 的酒精 0.005kg，该物质液态时的比热容为 1.5×103J/(kg.℃），且认为单位时间内该物质吸收热量一定，根据图像信息和相关知识，计算出此过程中热转化效率是 %；实验结束后熄灭酒精灯，烧杯中的水还要再沸腾一小会儿，原因是： 。
答案解析部分
1．【答案】D
2．【答案】C
3．【答案】C
4．【答案】D
5．【答案】D
6．【答案】D
7．【答案】D
8．【答案】D
9．【答案】B
10．【答案】A
11．【答案】C
12．【答案】太阳；电；0.16
13．【答案】1.26×106J；5×107J/m3
14．【答案】pSL×10-7J；9pSL×10−2ρVq ×100%
15．【答案】4：3；15kg
16．【答案】6000；31%；2：1
17．【答案】做功；30；1.5×107
18．【答案】喷油嘴；7.5
19．【答案】100；0.05
20．【答案】甲、乙；温度计上升示数；甲丙；加热时间；2.1×103；b
21．【答案】（1）自下而上
（2）温度计示数；甲乙
（3）甲丙；加热时间的长短；b
（4）cm(t2−t1)m1−m2
22．【答案】（1）30%；2.76×106J
（2）mqηF
（3）72
23．【答案】解：（1）由洗澡前后燃气表显示的余气量可得，消耗天然气的体积为：V=165.5m3−165.3m3=0.2m3
所以消耗的天然气完全燃烧放出的热量为：
Q放=Vq=0.2m3×7.0×107J/m3=1.4×107J
（2）由题知，洗澡时花洒出水量6kg/min，用时15min，所以洗澡用水的质量为：
m=6kg/min×15min=90kg
洗澡时进入热水器的水吸收的热量为：
Q吸=cmΔt=4.2×103J/ (kg⋅℃)×90kg×(40℃−5℃)=1.323×107J
热水器的热效率为：
η=Q吸Q放=1.323×107J1.4×107J=94.5%>88%
所以这款天然气热水器达到能效二级标准。
（3）热水器的额定产热水能力为12kg/min，即每分钟流出热水质量m额=12kg，当热水器在额定出水时，水吸收的热量为：
Q额=cm额Δt额=4.2×103J/kg⋅℃×12kg×25℃=1.26×106J
测试时，出水量为6kg/min，则每分钟流出热水质量m测=6kg，当热水器在额定出水情况下，水吸收的热量全部用来给测试时水吸收热量时，流出水温最高，由Q=cmt−t0可得测试时，水从热水器中流出的最高温度为：
t=Q额cm测+t0=1.26×106J4.2×103J/(kg⋅℃)×6kg+5℃=55℃
答：（1）消耗的天然气完全燃烧放出的热量为1.4×107J；
（2）通过计算可知该款热水器的效率为94.5%，能效等级达标；
（3）从热水器中流出的水能达到的最高温度为55℃。
24．【答案】（1）解： 水吸收的热：Q吸=c水m△t=4.2×103J/(kg⋅°C)×5kg×50°C=1.05×106J
（2）解： 10L汽油的体积：V汽油=10L=0.01m3
质量：m汽油=ρ汽油V汽油=0.7×103kg/m3×0.01m3=7kg
完全燃烧的出的热量：Q放=q汽油m汽油=4.6×107J/kg=3.22×108J
汽油燃烧的时间：t=30min=1800s
发动机做的功：W=Pt=6×104W×1800s=1.08×108J
该车的效率：η=WQ放×100%=1.08×108J3.22×108J×100%≈34%
25．【答案】（1）做功；内能；机械能
（2）D
（3）9.2×107；5750
（4）B
26．【答案】（1）降低
（2）丙、甲、丁、乙；丁
（3）内
（4）1.38×107；4.14×106
（5）62.9
27．【答案】3；小于；32；石棉网的温度高于水的沸点，水要继续吸热车型：20时(车轮直径：508 mm)
电池规格：36V12Ah(蓄电池)
整车质量：40kg
额定转速：210r/min(转/分)
外形尺寸：L1800mm×W650mm×H1100mm
充电时间：2~8h
电机：后轮驱动、直流永磁式电机
额定工作电压/电流：36V/5A
型号
JSQ25−HT1pr
气源
天然气
额定产热水能力
12kg/minΔt=25℃
能效等级
2级
净重量
38千克
外形尺寸
700×400×337mm
容积
40L以下