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14.2 热机的效率 习题-2022-2023学年人教版物理九年级全一册
一、单选题
1．冬天天气变冷，火锅以“麻、辣、鲜、香”且“方便、快捷”的大众化特色被消费者接受和喜爱。下列关于火锅的说法正确的是（　　）
A．火锅里的汤汁温度高时比温度低时含有的热量多
B．用气体燃料燃烧加热食物时，燃料的热值是不变的
C．用气体燃料燃烧加热食物时，燃料的内能转化为化学能
D．往火锅里加的食物温度升高是通过做功改变食物的内能
2．2022年北京冬奥会和冬残奥会即将开幕，在比赛期间所有冬奥场馆将全部使用“绿电”，（“绿电”是指在发电过程中，二氧化碳排放量为零或趋近于零，比火力发电等其他方式对环境的影响大幅度减小）。这将是奥运史上首次实现全部场馆绿色电能供应，预计消耗“绿电”约，可以节约标准煤，减排二氧化碳。若所节约的标准煤完全燃烧，则放出的热量约为（煤约为）。（　　）
A． B． C． D．
3．下列选项可能符合汽车等热机能量流向的是（　　）
A． B．
C． D．
4．甲、乙两台汽油机，P甲>P乙，η甲≤η乙，则（　　）
A．甲比乙做功快 B．甲比乙做功多
C．甲比乙消耗燃油质量多 D．甲和乙消耗燃油质量一样多
5．依据你所学的热学知识，下列说法正确的是（　　）
A．天然气燃烧越充分，其热值越大
B．发生热传递时，温度从高温物体传递给低温物体
C．汽车发动机用水做冷却物质，是因为水的比热容比较大
D．炽热的铁水具有内能，冰冷的铁块不具有内能
6．汽车的发动机大多数是内燃机，内燃机是热机的一种，下列关于热机和环境保护的说法，正确的是（　　）
A．热机排出的尾气没有内能 B．热机的效率能达到100%
C．热机的大量使用会造成环境污染 D．汽油机的做功冲程是将机械能转化成内能
7．做同样的有用功，甲、乙柴油机用时和消耗柴油对比如下，下列说法正确的是（　　）
柴油机 完成工作量 时间 消耗柴油
甲 相同 3h 5kg
乙 2h 6kg
A．甲的功率较大，热机效率较低 B．甲的功率较大，热机效率较高
C．乙的功率较大，热机效率较高 D．乙的功率较大，热机效率较低
8．小帆在老师指导下，用如图所示的同一个实验装置分别加热100g的甲、乙两种液体（其中一种是水），用测得的数据绘制了温度随时间变化图像如图，乙从20℃加热至沸腾刚好消耗了4g酒精（）。若单位时间内甲吸收的热量与乙吸收的热量相等，，则下列说法中正确的是（　　）
A．
B．乙的吸热能力大于甲的吸热能力
C．0~8min乙吸收的热量为
D．该酒精灯的加热效率为28%
9．关于热现象，下列说法正确的是（　　）
A．晶体在熔化过程中，随着持续吸收热量，温度不断升高
B．热机的效率无法达到100%
C．热传递的实质是热量从内能大的物体传递到内能小的物体
D．冬天在家洗澡时，会发现浴室内出现“白气”，这些“白气”是水蒸气
10．8月1日清晨，北京天安门广场举行庄严的升国旗仪式，关于升旗过程中的一些数据，下列说法正确的是（　　）
A．一面国旗的质量约为 B．升国旗时国旗上升的速度约为
C．带动国旗上升的电动机的效率可达到 D．旗手的正常体温约为
11．下列说法正确的是（　　）
A．以天然气为燃料，汽车发动机的效率可以达到100%
B．尽量增大热机的功率，可以提高热机的效率
C．燃料燃烧放出的热量越多，它的热值就越大
D．热值在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧后放出的热量
12．关于燃料及其热值，下列说法中正确的是（　　）
A．没有燃烧的燃料，热值等于零
B．燃料完全燃烧时，它的热值最大
C．燃料的热值与质量和燃烧状态无关
D．燃料燃烧时温度越高，放出的热量越多
13．关于内能、温度和热量，下列说法正确的是（　　）
A．物体的内能跟物体的运动速度、物体的温度和物质状态都有关系
B．不同燃料燃烧时，放出热量越多的热值越大
C．质量和初温相同的水和煤油，吸收相同热量时煤油温度升高得多
D．内能总是从热量多的物体向热量少的物体转移
14．下列关于热现象的说法中，正确的是（　　）
A．物体从外界吸收热量，其温度一定升高
B．温度高的物体内能多，温度低的物体内能少
C．水可作为汽车发动机的冷却剂，是因为水的比热容较大
D．煤的热值比干木柴的大，煤燃烧时放出的热量比干木柴燃烧时放出的热量多
15．下列关于热值和热机效率的说法，正确的是（　　）
A．柴油机的热机效率通常为100%
B．使燃料燃烧更充分，可以增大热值
C．使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率
D．燃料燃烧释放的热量越大，热值越大
16．下列关于热机效率的说法中正确的是（　　）
A．蒸汽机的效率比内燃机高
B．热机的功率越大，它的效率也一定越高
C．用来做有用功的那部分能量跟燃料燃烧放出的能量之比叫热机效率
D．用来做有用功的那部分能量跟燃料完全燃烧所放出的能量之比叫热机效率
二、填空题
17．2020年5月5日，我国“长征五号B”大型运载火箭首飞成功，火箭使用液态氢作燃料是因为液态氢的______较大；火箭向下喷射燃气获得推力加速上升，是内能转化为______能。
18．2021年4月29日，中国“天和”号空间站核心舱成功发射升空，迈出了天宫号空间站建设的第一步，运载火箭以液氢为燃料是利用液氢的_______大，燃料燃烧会释放出巨大的内能，火箭残骸返回落入地球大气层时，与空气剧烈摩擦，使箭体温度很高，直至烧毁，这是以_______的方式改变物体内能。
19．如图A所示，迅速来回拉动绳子，可以看到塞子被顶出，塞子被顶出过程的能量转化相当于B图中的_____（甲/乙/丙/丁）冲程能量转化过程。若B图中的四缸四冲程柴油机中某一缸的各参数如图C所示，1s内该缸对外做功_____次，在每个做功冲程里该单缸对外做功_____J，若该冲程消耗柴油0.0625g，理论上该冲程的热机效率为_____%。（）
20．小明使用家用天然气热水器将50L初温为10℃的自来水加热到40℃洗衣，这些水吸收热量为_______J，若观察到加热前天然气表的示数是2021.8117m3，加热后天然气表的示数如图所示，则该热水器的热效率为______%。（取q天然气＝3.5×107J/m3）
三、实验题
21．小华用相同的酒精灯分别给水和煤油加热（如图甲），以探究水和煤油的吸热能力。
（1）本实验需要用到天平这一测量工具，目的是控制水和煤油的___________相同；
（2）加热10min，水吸收的热量___________（填“大于”、“小于”或“等于”）煤油吸收的热量；
（3）根据实验数据，小华作出了水和煤油的温度随加热时间变化的图像（如图乙），由图像可知，煤油的比热容是___________J/（kg ℃）[c水=4.2×103J/（kg ℃）] ；
（4）若本实验共消耗酒精25g，则这些酒精完全燃烧放出的热量是___________J。（q酒精=3.0×107J/kg）。
四、作图题
22．请在图中坐标定性画出酒精的热值与其完全燃烧所放出的热量Q的关系图象．
( )
五、综合题
23．如图是北京冬奥会上的雪地摩托车，其质量为150kg，静止时与地面接触的总面积为500cm2，当其以最大功率72kW在水平雪地上匀速直线行驶时，最高速度可达108km/h。（汽油热值为q=4.6×107J/kg，g=10N/kg）求：
（1）雪地摩托车在匀速上坡过程中，机械能 ___________（选填“变大”“变小”或“不变”）；
（2）雪地摩托车载着质量为50kg的人静止在水平地面上时对地面的压强为多少？( )
（3）该车以最大功率在水平雪地上以最高速度匀速直线行驶时，所受阻力为多少？( )
（4）若该车发动机的汽油机效率为30%，则车以最大功率在水平雪地上用最高速度匀速行驶15min，需要消耗多少千克汽油？（结果保留一位小数）( )
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】A．热量是发生热传递时物体吸收或放出的能量，不是物体含有热量，故A错误；
B．热值是燃料的一种物理属性，与燃料的质量、燃烧程度、燃料的状态等均无关，所以热值是不变的，故B正确；
C．用气体燃料燃烧加热食物时，化学能转化为内能，故C错误；
D．往火锅里加的食物吸收热量，温度升高，是通过热传递改变食物的内能，故D错误。
故选B。
2．A
【详解】若所节约的标准煤完全燃烧，则放出的热量
故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
3．D
【详解】热机燃烧燃料放出的能量，有部分转化为提供热机动力的机械能，还有相当部分能量散失了。而汽油机的效率一般为20%~30%，则机械能约为
W机械能=ηW=30%×1000J=300J
散失的内能
W内能=W-W机械能=1000J-300J=700J
故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
4．A
【详解】A．由题意可知，甲汽油机的功率大于乙汽油机的功率，功率是表示做功快慢的物理量，故甲比乙做功快，故A正确；
B．做功的多少与功率和做功时间均有关，虽然甲的功率大于乙的功率，但不知道做功时间，故无法比较甲和乙做功的多少，故B错误；
CD．乙的效率大于等于甲的效率，在做相同的有用功的情况下，甲消耗的燃油质量大于等于乙消耗的燃油质量，故CD错误。
故选A。
5．C
【详解】A．热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度、放出热量的多少以及燃烧温度的高低等均无关，故A错误；
B．发生热传递时，是高温物体释放热量传递给低温物体，而不是温度，故B错误；
C．汽车发动机用水做冷却物质，是因为水的比热容比较大，与其他相同质量的物质相比，升高相同的温度，吸收更多的热量，故C正确；
D．任何物体都有内能，炽热的铁水具有内能，冰冷的铁块也具有内能，故D错误。
故选C。
6．C
【详解】A．一切物体在任何温度下都有内能，所以热机排放的尾气也有内能，故A错误；
B．热机在工作时不可避免地要损失一部分能量（如散热、克服机械部件间的摩擦），所以热机的效率不可能达到100%，故B错误；
C．热机在使用时会排放出一些有害的气体，会造成环境污染，故C正确；
D．汽油机的做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，故D错误。
故选C。
7．D
【详解】由可得，甲、乙两台柴油机完成工作量相同，甲所用的时间大于乙所用的时间，所以P甲＜P乙。
甲、乙两台热机消耗的总能量分别为
由于m甲＜m乙，所以W甲＜W乙；利用能量的利用效率的计算公式可知，在有用功相同的情况下，消耗的总能量越少，效率就越高，所以乙柴油机的效率低。故D正确。
故选D。
8．C
【详解】ABC．由图乙知，甲从20℃加热至沸腾用时8min，乙从20℃加热至沸腾用时10min。 升高相同温度，甲所需时间长，需要吸收的热量多，那么甲的吸热能力更强，则甲是水，甲从20℃升温至100℃，需要吸收的热量
Q吸=c水m(t-t0)=4.2×103J/(kg ℃)×0.1kg×(100℃-20℃)=3.36×104J
即酒精灯在8min内放出的热量为3.36×104J，那么乙在8min内吸收的热量为3.36×104J。乙从20℃升温至100℃，所需时间为4min，吸收的热量
那么乙的比热容
故AB错误，C正确；
D．乙从20℃加热至沸腾，所需时间为10min，吸收的热量
消耗的酒精放出的热量
Q放=m酒精q酒精=0.004g×3×107J/kg=1.2×105J
那么酒精灯的加热效率
故D错误。
故选C。
9．B
【详解】A．晶体在熔化的过程中要持续吸热，但温度保持不变，故A错误；
B．因为总存在各种形式的能量损失，所以热机的效率是无法达到100%，故B正确；
C．热传递的过程中热量是从温度高的物体传向温度低的物体，故C错误；
D．浴室中的“白气”是水蒸气液化形成的小水珠，故D错误。
故选B。
10．D
【详解】A．国旗的质量与一个苹果的质量差不多，在200g左右，故A错误；
B．天安门广场升国旗时，从第一个音符响起到最后一个音符终止，所用的时间是：2分07秒，旗杆高32.6米，由知道，升国旗时国旗上升的速度约为
故B错误；
C．由于克服摩擦及散热等，电动机的效率不可能达到，故C错误；
D．正常情况下，同一个人的体温在一日内也有变化，但一般不超过1℃，健康人的体温始终接近37℃，故D正确。
故选D。
11．D
【详解】A．以天然气为燃料，仍有热量散失，仍需克服摩擦做功，因此汽车发动机的效率始终不能达到100%，故A错误；
B．功率反映热机做功的快慢程度，而热机效率反映有用功在燃料完全燃烧放出的热量中所占的比例大小，它们是两个不同的物理量，没有直接的关系，故B错误；
C．热值是燃料的特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧情况以及放出热量的多少无关，故C错误；
D．热值是一定质量的燃料完全燃烧放出的热量与其质量的比值，在数值上等于1 kg某种燃料完全燃烧后放出的热量，故D正确。
故选D。
12．C
【详解】ABC．热值是燃料自身的一种属性，大小与燃料的质量、温度、燃烧情况无关，故AB错误，C正确；
D．根据公式Q=mq可知，燃料燃烧放出的热量多少与燃料的热值、燃料的质量有关，与燃烧时的温度无关，故D错误。
故选C。
13．C
【详解】A．物体的内能与物体的温度、质量和状态等有关系，内能是分子动能和分子势能的总和，跟物体的运动速度无关，故A错误；
B．燃料的热值是物体的特性，只与燃料的种类和状态有关，与放出热量的多少无关，故B错误；
C．质量和初温相同的水和煤油，吸收相同热量时，由于水的比热容比煤油的大，煤油温度升高得多，故C正确；
D．内能总是从温度高的物体向温度低的物体转移，故D错误。
故选C。
14．C
【详解】A．物体从外界吸收热量，其温度可能不变，如晶体熔化时，吸热但温度不变，故A错误；
B．内能与物体的温度、质量都有关系，温度高的物体内能不一定多，温度低的物体内能也不一定少，故B错误；
C．水可作为汽车发动机的冷却剂，是因为水的比热容较大，与相同质量的其它物质相比，升高相同温度时可以吸收更多的热量，故C正确；
D．煤的热值比干木柴的大，但是两种燃料的质量以及燃烧状况未知，所以无法判断哪种燃料燃烧时放出的热量多，故D错误。
故选C。
15．C
【详解】A．柴油机在工作时不可避免的要克服机械部件间的摩擦做额外功，因此机械效率不可能达到100%，故A错误；
BD．热值是燃料的一种特性，只与燃料的种类有关，与放出的热量或燃烧是否充分等因素无关，故BD错误；
C．使燃料燃烧更充分，可以增大有效利用的能量，提高燃料的利用率，因此可以提高热机的效率，故C正确。
故选C。
16．D
【详解】A．在热机中，蒸汽机的效率最低，故A错误；
B．热机做功越快，表示热机的功率越大，与效率无关，故B错误；
CD．根据热机效率的定义，热机所做有用功（有效利用的能量）与燃料完全燃烧释放的热量之比叫做热机效率，故C错误，D正确。
故选D。
17． 热值 机械能
【详解】[1]火箭使用液态氢作燃料是因为液态氢的热值较大，燃烧同样质量的液氢和其他燃料，液氢放出的热量更多。
[2] 火箭向下喷射燃气获得推力加速上升，是燃气对火箭做功，使火箭机械能增加，是内能转化为机械能能。
18． 热值 做功
【详解】[1]运载火箭为了减小自身的质量，希望能在燃料质量最小的同时获更多的能量，就需要选择热值大的燃料，液氢的热值在常见燃料中热值最大，是目前理想的选择，故选氢主要是因为其热值大。
[2]火箭残骸返回落入地球大气层时，与空气剧烈摩擦，火箭残骸把机械能转化为内能，这种方式是做功改变内能。
19． 乙 25 1000 40
【详解】[1]图A塞子被顶出的过程是内能转化为机械能的过程，其能量转化和内燃机的做功冲程相同；对比B图的四个冲程，乙冲程进排气门同时关闭，活塞向下运动，所以乙冲程是做功冲程，故塞子被顶出过程的能量转化相当于B图中的乙冲程能量转化过程。
[2]如图C，柴油机每分钟转3000转，则每秒转50转，每两转做一次功，故每秒做功25次。
[3]该单缸的功率为
每个做功冲程里该单缸对外做功为
[4]每个做功冲程消耗柴油的质量为
每个做功冲程柴油完全燃烧放出的热量是
该做功冲程的热机效率为
20． 6.3×106 90
【详解】[1]50L水的质量为
这些水吸收热量为
[2]加热后天然气表的示数如图所示为2022.0117m3，则加热消耗的天然气为
天然气完全燃烧放出的热量为
该热水器的热效率为
21． 质量 等于 2.1×103 7.5×105
【详解】（1）[1]根据比较不同物质吸热能力的方法，实验中要控制不同物质的质量相同，故本实验需要用到天平这一测量工具，目的是控制水和煤油质量相等。
（2）[2]用相同的酒精灯加热10min放出的热量相同，所以水吸收的热量等于煤油吸收的热量。
（3）[3]根据如图乙作出的水和煤油的温度随加热时间变化的图像可知，水和煤油的温度升高30℃，煤油用时10min，水用时20min，根据Q吸＝c水mΔt，在质量和升高温度相同的情况下，吸热多少与比热容成正比，故煤油的比热容
（4）[4]若本实验共消耗酒精25g，则这些酒精完全燃烧放出的热量是
Q放=mq酒精=25×10-3 kg×3.0×107J/kg=7.5×105J
22．
【分析】热值是指1kg某种燃料完全燃烧放出的热量，是燃料的一种特性，它和燃料的质量、放出热量的多少无关．
【详解】热值是燃料的一种特性，它和燃料的质量、放出热量的多少无关，所以酒精的热值与其完全燃烧所放出的热量Q的关系图象是与热量Q平行的直线，如图所示：
23． 变大 4×104Pa 2400N 4.7千克
【详解】（1）[1]雪地摩托车在匀速上坡过程中，其质量不变，速度不变，故其动能不变，同时高度增加，重力势能变大，故机械能变大。
（2）[2]雪地摩托车和人的总质量
m=m车+m人=150kg+50kg=200kg
静止时对水平地面的压力
F=G=mg=200kg×10N/kg=2000N
静止时与地面接触的总面积为
S=500cm2=0.05m2
静止时对水平地面的压强
（3）[3]该雪地车以108km/h的速度匀速行驶，则速度
v=108km/h=30m/s
根据P=Fv可得所受牵引力
因匀速直线行驶时，所受阻力等于牵引力，则
f=F牵=2400N
（4）[4]由可得该车以72kW的输出功率行驶15min所做的功
W=Pt′=72×103W×15×60s=6.48×107J
因为热机效率
则需要消耗汽油的质量
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