初中物理人教版九年级全册第2节 热机的效率课时训练

初中物理·人教版·九年级全一册——第十四章　内能的利用

第2节　热机的效率

测试时间:30分钟

一、选择题

1.2020年6月23日,我国用长征三号乙运载火箭成功发射第55颗北斗导航卫星!收官之星,组网圆梦。长征系列火箭使用液态氢作燃料,主要是由于该燃料              (　　)

A.比热容大　　　　B.热值大　　　　C.密度大　　　　D.内能大

2.下列提高热机效率的方法中,不可行的是 (　　)

A.减少各种热量损失

B.加润滑油减少机器部件间的摩擦

C.使用热值大的燃料

D.使燃料燃烧更充分些

3.如图是某内燃机工作时的能量流向图,该内燃机的效率是 (　　)

A.25%　　　　B.15%　　　　C.60%　　　　D.35%

4.若将一瓶煤油倒去一半,则留下的一半 (　　)

A.热值和比热容都不变

B.热值不变,比热容变为原来的

C.比热容不变,热值变为原来的

D.热值、比热容都变为原来的

5.关于热机的效率,下列说法正确的是 (　　)

A.一般情况下柴油机的效率比汽油机的高

B.热机的效率越高,在做功相同的情况下消耗的能量越多

C.热机的效率越高说明做功越快

D.汽油机的效率可以达到100%

6.如图是研究“比较质量相等的不同燃料燃烧时放出的热量”的实验装置,下列有关这个实验的说法,不正确的是              (　　)

A.该实验要控制水的质量相等

B.该实验要控制燃料加热时间相等

C.该实验燃料的质量要相等

D.该实验要让燃料完全燃烧

7.已知1 kg无烟煤的热值是3.4×107 J/kg,则2 kg无烟煤不完全燃烧时的热值是 (　　)

A.等于6.8×107 J/kg

B.大于3.4×107 J/kg且小于6.8×107 J/kg

C.等于3.4×107 J/kg

D.小于3.4×107 J/kg

8.双燃料汽车以天然气或汽油作为燃料,以下说法正确的是 (　　)

A.以天然气为燃料,汽车发动机的效率可以达到100%

B.汽油与天然气相比,燃烧时汽油对环境的污染较小

C.在压缩冲程中,燃料混合物的温度升高,内能增大

D.燃料的热值越大,燃烧时放出的热量越多

二、填空题

9.一台单缸四冲程汽油机,飞轮转速是1 200 r/min,该汽油机每秒内曲轴转动　　　　转,完成　　　　个冲程,做功　　　　次。 

10.2020年5月5日,长征五号B运载火箭在我国文昌航天发射场成功首飞,该火箭发动机采用了液氢做燃料,液氢的热值为1.43×108 J/kg,它表示的物理意义是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

11.0.1 kg的某种燃料完全燃烧后放出4.2×106 J的热量,则这种燃料的热值为　　　　J/kg。这些热量可使100 kg的水温度升高　　　　℃。 

12.有一辆汽车在平直公路上匀速行驶10 km,消耗燃油1 kg,已知该汽车的牵引力是1 800 N,则该汽车发动机的效率是　　　　。(燃油热值取4.0×107 J/kg) 

13.汽油的热值为4.6×107 J/kg,完全燃烧0.5 kg的汽油能放出　　　　J的热量;若这些热量的40%被水吸收可使　　　　kg的水从20 ℃升高到43 ℃。[c水=4.2×103 J/(kg·℃)] 

三、计算题

14.干木材的热值是1.2×107 J/kg,要放出3.6×107 J的热量,需要完全燃烧多少kg的干木材?

15.人体每天需要吸收一定的热量来维持正常的生命活动。在医学上常用大卡(又称千卡)作为热量的单位,1卡=4.2焦。一杯200 mL的牛奶能提供的热量约为100大卡。试求:

(1)这杯牛奶提供的热量是多少 J;

(2)这些热量相当于多少g酒精完全燃烧时放出的热量。(q酒精=3×107 J/kg)

一、选择题

1.答案　B　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,完全燃烧相同质量的氢时,可以释放出更多的热量。故选B。

2.答案　C　热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比,所以减少热量的损失可以提高热机的效率,使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件间的摩擦都可以减少热量的损失,提高效率,所以A、B、D都可行;而使用热值大的燃料,并不能提高热机的效率,所以C不可行。故选C。

3.答案　D　因为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,所以,由内燃机的能量流向图可得,内燃机的效率η=1-25%-40%=35%,故D正确,A、B、C错误。故选D。

4.答案　A　在本题中煤油被倒去了一半,减小的只是煤油的质量,物质的种类和状态都没有发生改变,所以它的比热容和热值都不发生改变。故选A。

5.答案　A　柴油机的效率一般要高于汽油机,多用在重型机器上,故A正确;热机效率越高,做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量的比值越大,即在做功相同的情况下,消耗的燃料较少,或消耗相同的燃料,做功较多,故B错误;热机效率是有用能量在燃料完全燃烧放出能量中所占比值,功率表示物体做功的快慢,两者没有必然联系,故C错误;热机在工作时,废气会带走一部分热量,燃料不可能完全燃烧,克服部件之间的摩擦会消耗能量等,所以汽油机的效率不可能达到100%,故D错误。故选A。

6.答案　B　为了比较相同质量的不同燃料燃烧时放出的热量,必须控制两种燃料的质量相等,且两种燃料要完全燃烧;实验中需要控制烧杯内的水的质量相等,通过比较升高的温度来比较两种燃料完全燃烧所放出的热量,故无需控制燃料加热的时间相等,故A、C、D是正确的,B错误。选B。

7.答案　C　热值是燃料的一种特性,燃料的热值只与燃料的种类有关,与燃料的质量无关,和燃料是否燃烧、是否完全燃烧无关,则2 kg无烟煤不完全燃烧时的热值还是3.4×107 J/kg,故A、B、D错误,C正确。选C。

8.答案　C　以天然气为燃料时,仍有热散失、仍需克服摩擦做额外功,其机械效率不能达到100%,故A错误;使用天然气作燃料是因为它对环境污染小、成本低,故B错误;在压缩冲程中,将机械能转化为内能,燃料混合物温度升高、内能增加,故C正确;由Q=mq可知,燃烧时放出的热量与燃料的热值和质量有关,故D错误。选C。

二、填空题

9.答案　20　40　10

解析　已知飞轮转速是1 200 r/min=20 r/s,根据内燃机完成1个工作循环,完成四个冲程,飞轮转2转,曲轴转2转,对外做功1次可知:每秒完成10个工作循环,完成40个冲程,对外做功10次。

10.答案　1 kg液氢完全燃烧放出的热量是1.43×108 J

解析　液氢的热值是1.43×108 J/kg,表示的物理意义是1 kg液氢完全燃烧放出的热量是1.43×108 J。

11.答案　4.2×107　10

解析　由Q=mq可得,这种燃料的热值:

q===4.2×107 J/kg。

水吸收的热量Q吸=Q放=4.2×106 J,

由Q=cmΔt可知,水升高的温度:

Δt===10 ℃。

12.答案　45%

解析　汽车牵引力所做的功:

W=Fs=1 800 N×10×103 m=1.8×107 J。

消耗的燃油完全燃烧放出的热量:

Q放=mq=1 kg×4.0×107 J/kg=4.0×107 J。

则汽车发动机的效率:

η=×100%=×100%=45%。

13.答案　2.3×107　95.2

解析　0.5 kg汽油完全燃烧所放出的热量:

Q放=m汽油q=0.5 kg×4.6×107 J/kg=2.3×107 J。

水吸收的热量:

Q吸=ηQ放=40%×2.3×107 J=0.92×107 J。

根据Q=cmΔt可知,

水的质量:

m水==≈95.2 kg。

三、计算题

14.答案　3 kg

解析　由Q=mq可得,需要干木柴的质量:

m===3 kg。

15.答案　(1)4.2×105 J　(2)14 g

解析　(1)由1卡=4.2焦可知,这杯牛奶提供的热量Q=100×1 000×4.2 J=4.2×105 J;

(2)根据Q=mq可知,酒精的质量:

m===0.014 kg=14 g。