人教版九年级全册物理“举一反三”变式练习——14.2热机的效率

试卷更新日期：2023-06-14 类型：同步测试

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一、燃料的热值：单位质量燃料完全燃烧放出的热量

1. 火箭发射升空时，燃料燃烧将燃料的内能转化为火箭的能；火箭的燃料使用液态氢，主要是因为。

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2. 司机在加油站给小轿车加油时闻到汽油味，这是现象，小轿车汽油机在冲程中将机械能转化为内能，随着汽车行驶，油箱中的汽油质量减小，热值。（选填“增大”、“减小”或“不变”）

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3. 2022年11月29日23时08分，“神舟十五号”载人飞船成功发射。火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为氢的大，火箭发射升空过程中，燃料的能转化为能，再转化为火箭的机械能。

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4. 2021年10月16日0时23分，搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火升空。火箭发射塔下有一个深20米的水池，可装140吨的水，利用水的大，水升温和汽化时可吸收大量的热，起到保护发射架的作用；火箭的燃料用液态氢，是因为它的大；飞船在太空中从远地点向近地点运行，飞船的动能（选填“增大”、“减小”或“不变”）。

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5. 对于 $q = \frac{Q}{m}$ 的理解，下列说法正确的是（）

A、热值与燃料完全燃烧放出的热量成正比 B、燃料燃烧不充分时，部分能量将被浪费掉，热值将减小 C、燃料燃烧时，放出的热量越多，燃料的热值越大 D、某种燃料的热值大小与是否充分燃烧无关

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6. 汽油作为汽车的常用燃料，它的热值是4.6×10⁷J/kg，下列说法正确的是（　　）

A、1kg汽油无论是否完全燃烧，都能放出4.6×10⁷J的热量 B、1kg汽油的热值与500g汽油的热值相同 C、消耗的汽油越多，发动机的效率越高 D、做好保养，可以使发动机的效率达到100%

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7. 煤气是生活中常见的燃料，它是通过的方式变成液态装瓶的；一瓶装满的煤气用去一半时，瓶内煤气的平均密度将（选填“变大”、“变小”或者“不变”）；发射航天器时会选用固态氢作为燃料，主要是因为它的较大。

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二、热机的效率：热机的效率等于吸收的热量比放出的热量

8. 小明用燃气灶烧水时，水需要吸收热量1.68×10⁵J，加热过程中完全燃烧了0.01m³天然气，已知天然气的热值为4.0×10⁷J/m³ ，则天然气完全燃烧放出的热量是J，此次燃气灶烧水的效率为%。

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9. 随着科学技术的创新，厨余垃圾也能变航空燃油，若此航空燃油的热值为4.0×10⁷Jkg，完全燃烧15g这种航空燃油可以释放J的热量，这些热量的70%被10kg的水吸收，则水升高的温度为℃。[c_水=4.2×10³J/(kg·℃)]

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10. 我国已经从餐饮废油（俗称“地沟油”）中成功提炼出供飞机使用的生物航空煤油（以下简称生物航煤），其热值与传统的航空煤油热值相当，是一种绿色环保的能源。兴趣小组想知道生物航煤热值的大小，于是完全燃烧了0.7kg的生物航煤给水加热，将40kg的水从20℃加热到70℃，该加热装置的热效率为30%。已知水的比热容是4.2×10³J/(kg·℃)。求：

(1)、此过程中水吸收的热量；

(2)、此过程中生物航煤完全燃烧放出的热量；

(3)、生物航煤的热值。

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11. 近几年厂家通过对燃气灶炉头进行改造，可以让燃气灶的热效率达到60%以上。小可为了测出家中使用天然气的热值，将装有2kg水的水壶放到天然气灶上去加热，当水从20℃加热至70℃时，天然气表的数字变化了0.02m³ ，这个过程水吸收了 J热量。若他家的天然气灶的效率约为60%，则天然气燃烧放出了 J热量，天然气的热值约为 J/m³。[水的比热容c_水＝4.2×10³J/（kg•℃）]

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12. 用煤气灶烧水时，把2kg的水从25℃加热到75℃，燃烧了0.035m³的煤气。设煤气完全燃烧，水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），煤气的热值约为4.0×10⁷J/m³ ，试求：

(1)、水吸收的热量是多少？

(2)、煤气放出的热量是多少？

(3)、煤气灶烧水时的效率是多少？

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三、有关热机的计算：一功两转四冲程

13. 热水瓶注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞会跳起来，在这一现象中瓶内气体的内能转化为软木塞的能，该能量转化过程与汽油机的冲程相同。一台四冲程柴油机的曲轴转速是3000r/min，它1秒钟对外做功次，它在吸气冲程中，吸入汽缸里的物质是。

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14. 神舟飞船穿越大气层返回地面时，与大气层摩擦，将机械能转化为，这与图（选填“甲或乙”）汽油机的冲程一致。如果该汽油机飞轮转速是2400r/min，则每分钟燃气对外做功次。

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15. 如图是汽油机工作过程中的冲程，除该冲程外，其他冲程是靠飞轮的来完成的。一单缸四冲程汽油机的飞轮转速是3600r/min，则该汽油机每秒内对外做功次。

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16. 如图所示为单缸四冲程汽油机某冲程剖面图，此冲程是冲程。若飞轮转速为3000r/min，则1s对外做功次，若消耗100g汽油，则对外放出的热量J。（q_汽油=4.6×10⁷J/kg）

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17. 冬天家人团聚时，爱吃火锅，光滑细嫩的冻豆腐（图-1）是涮火锅的必备菜品，它经冷冻再解冻以后，会出现许多小孔，小孔产生的原因是豆腐里的水（选填“先凝固后汽化”、“先汽化后凝华”或“先凝固后熔化”）而形成的。如图-2所示是一台单缸四冲程汽油机工作状态示意图，此时它处在冲程，如果此汽油机飞轮的转速为2400r/min、则每秒内对外做功次。

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四、与功率有关的效率：效率等于有用功比放出的热量

18. 如图是一种以柴油机为动力的抓斗起重机，其部分参数如下表。求：

空载质量	4.8t
最大抓举高度	6m
空载最大行驶功率	4×10⁴W
柴油机效率	40%

(1)、起重机抓起1.2t的木材静止在水平地面上时，对地面的压强是3×10⁵Pa，它与地面的接触面积是多少？（g=10N/kg）

(2)、将1.2t的木材抓举到最大高度用时15s，起重机对木材做功的功率多大？

(3)、起重机空载时以最大行驶功率行驶2h，消耗柴油多少kg？（取q_柴油=4×10⁷ J/kg）

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19. 某汽车在一段平直的高速公路上匀速行驶15km，消耗汽油2L，发动机实际输出功率为50.4kW，汽油机效率为35%。已知 ρ_汽油＝0.8×10³kg/m³；q_汽油＝4.5×10⁷J/kg，假设汽油完全燃烧。通过计算可知，下列结果正确的是（）
①消耗的汽油的质量是2kg

②消耗的汽油完全燃烧放出的热量是7.2×10⁷J

③汽车受到的阻力是1680N

④汽车行驶速度是120km/h

A、只有②和③ B、只有①和② C、只有①和④ D、只有②和④

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20. 如图所示是我国自行设计研制的大型水陆两栖飞机AG600全状态新构型灭火机，具备强大的灭火救援能力，是国家应急救援体系建设必备的重大航空装备。若该飞机以288km/h 的速度水平匀速直线航行96km，消耗航空燃油1600kg，飞机发动机的功率为 $2.4 \times 10^{7} W$ 。（航空燃油的热值为 $4 \times 10^{7} J/kg$ ）求：

(1)、飞机在水平航行过程中发动机做的功是多少？

(2)、消耗的航空燃油完全燃烧放出多少热量？

(3)、发动机的效率是多少？

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21. 节能减排，保护我们生存的环境！我州用以天然气为燃料的公交车取代以传统燃油为燃料的公交车。一总质量为18t的公交车在平直路面上匀速行驶过程中，所受的阻力为车总重的 $\frac{1}{100}$ ，轮胎与地面的总接触面积为 $1000 c m^{2}$ ，公交车在40s内行驶了400m ，发动机的热机效率为 $45 %$ 。求： $(q_{天然气} = 4.0 \times 10^{8} J / k g)$

(1)、公交车对路面的压强；

(2)、公交车牵引力做功的功率；

(3)、该过程公交车消耗天然气的质量。

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22. 氢能源具有清洁、高效、可持续以及资源丰富的特点。如图为某氢能科技有限公司的氢能源环卫车。已知c_水＝4.2×10³J/（kg•℃），q_氢＝1.4×10⁸J/kg。求：

(1)、质量为0.9kg的氢燃料完全燃烧放出的热量；

(2)、若这些热量的80%被水吸收，水温从10℃升高到90℃，水的质量为多少？

(3)、氢能源环卫车以42kW的恒定功率匀速行驶，燃烧0.9kg的氢燃料能让该车匀速行驶25min，该车发动机的热机效率为多少

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五、热值的实验探究

23. 如图所示，甲、乙、丙三个实验装置完全相同，燃料的质量均为10g。

燃料	加热前水温（℃）	燃料燃尽后水温（℃）
a	25	38
b	25	31

(1)、在“比较不同燃料的热值”的实验中，通过观察比较燃料燃烧放出热量的多少进行分析数据可知：热值较大的是。

(2)、实验中，发现食用油和水在加热相同时间，食用油的温度上升得较多，由此可以判断（填“水”或“食用油”）物质的吸热能力较强。

(3)、若比较不同燃料的热值应选择两个装置；比较不同物质的比热容应选择两个装置；（选填装置序号：甲、乙、丙）

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24. 如图所示，甲、乙、丙三图中的燃料均为10g，烧杯内的液体质量、初温均相同。

(1)、比较不同物质的比热容，应选择两图进行实验，不同物质吸热的多少是通过（选填“温度计示数”或“加热时间”）来反映的。

(2)、比较不同燃料的热值，应选择两图进行实验；当燃料完全燃烧时，通过比较（选填“温度计示数”或“加热时间”）来比较不同燃料的热值。

(3)、质量和初温均相同的A、B两种液体吸热后，它们的温度随时间变化的图像如图丁所示，由图可知，液体的比热容较大。若其中比热容较大的液体是水，则另一种液体的比热容为 J/（kg•℃）。[c_水＝4.2×10³J/（kg•℃）]

(4)、若甲装置中的燃料为酒精，烧杯内的液体为水，测出水的质量和燃料烧尽时水升高的温度，再结合燃料的质量这一数据，从而计算出燃料的热值，则该数值与实际值相比（选填“偏大”或“偏小”）。

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25. 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，烧杯内的液体质量也相同。

(1)、比较不同燃料的热值，应选择两图进行实验；比较不同物质的比热容，应选择两图进行实验；

(2)、水的比热容为 $4.2 \times 1 0^{3} J / (k g \cdot ℃)$ ，读作它的物理含义是；

(3)、酒精的热值为 $3.0 \times 1 0^{7} J / k g$ ，完全燃烧10g酒精放出的热量为J。

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26. 小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知。（注：燃料完全燃烧放热用Q_放=mq计算，某燃料的热值用q表示；其质量用m表示）。己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系。他组装了如图所示的装置进行实验，记录结果见表：
燃料
加热前的水温/^oC
燃料燃尽后水温/^oC
煤油
25
100
菜籽油
20
100

(1)、为了保证实验结论可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中除了要控制甲乙两烧杯内水的质量相等，煤油和菜籽油的相同；

(2)、实验中测的数据如表（无读数错误）：根据数据（填：能或不能）得出煤油热值与菜籽油热值的关系；

(3)、实验中不足之处可能是造成的；

(4)、小明纠正实验中不足之处后，还想利用这种实验测量出煤油的热值，除了图中装置以外，那么小明还要使用的测量仪器是。利用此实验方法计算出的热值将比真实值（填：偏大或偏小）。

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27. 小明同学学习了燃料的热值后，考虑到燃料燃烧放出的热量会被水吸收，而水的比热容已知。于是自己设计一个实验来探究煤油和菜籽油的热值的大小关系，他组装了如图所示的装置进行实验，记录结果见表：
燃料
加热前的水温/℃
燃料燃尽后的水温/℃
煤油
25
44
菜籽油
25
34

(1)、为了保证实验结论可靠，小明同学选择了两套相同装置，在实验中还应控制煤油和菜籽油的相等；

(2)、分析得出：煤油和菜籽油两种燃料中，热值较大的是；

(3)、小明同学还利用这种实验方案计算出煤油和菜籽油的热值，那么小明利用此实验方法计算出的热值将比真实值（填“偏大”或“偏小”）。

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六、综合训练

28. 国产055新型导弹驱逐舰的服役，使中国海军的装备又一次得到提升。该型号驱逐舰满载时质量为1.25×104t，在海面上以恒定功率做直线运动，其牵引力F随时间t的变化关系如图甲所示，其运动速度v随时间t的关系如图乙所示，求该驱逐舰：（ρ柴油＝0.85×103kg/m³ ， q柴油＝4.0×107J/kg，1L＝1dm³）

(1)、在34～44s内行驶的路程。

(2)、在水下5m处有一面积为200cm²的观察窗口，窗口受到水的压力大小。（ρ水＝1.0×103kg/m³）

(3)、满载时在匀速航行的过程中所受浮力的大小。

(4)、在0～34s内完全燃烧12.5L柴油的过程中发动机的效率。

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29. 有甲、乙两台汽油机，甲的效率与乙的效率之比是5：4，相同时间内甲做的有用功是乙做的有用功的2倍，则在相同的时间内，甲、乙两台汽油机消耗的汽油质量之比为

A、5：2 B、2：5 C、8：5 D、5：8

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30. 为了探究某物质在固态和液态时的吸热升温情况，小明同学用酒精灯（火焰大小保持不变）均匀加热 $0.4 k g$ 该种固体，根据实验数据绘制出的图线如图所示，经测量 $B C$ 阶段消耗热值为 $3.0 \times 1 0^{7} J / k g$ 的酒精 $10 g$ （假设酒精完全燃烧），通过查阅资料已知该物质液态时的比热容为 $3 \times 1 0^{3} J / (k g \cdot ℃)$ 。下列说法正确的是（　　）

A、该物质在 $B$ 点时的内能等于在 $A$ 点时的内能 B、该物质在 $A B$ 段共吸收了 $4.8 \times 1 0^{5} J$ 的热量 C、该物质在固态时的比热容为 $1.2 \times 1 0^{3} J / (k g \cdot ℃)$ D、在 $B C$ 阶段的加热效率为16%

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31. 如图为世界上最大的卡车别拉斯75710，其车身长20米，宽度将近10米，高度则有8米，作为一台在矿山进行工程运输的车辆，该车装配了两个高性能的柴油发动机。安装8条轮胎，车辆自身重量达到360吨，载重量达到450吨，最高速度可达60km/h，请回答下列问题，g取10N/kg。

(1)、该车辆以最高速度行驶10min的距离是多少？

(2)、车辆每条轮胎与地面的接触面积按0.3m²计算，当该车辆空载时静止在水平地面上，对地面的压强为多少？

(3)、已知其匀速行驶时所受阻力为车重的0.1倍，空载时匀速行驶2.15km，效率按25%来计算，柴油的热值为4.3×10⁷J/kg，那么此过程中消耗柴油多少kg？

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32. 万众瞩目的2022年世界杯在卡塔尔举办，由中国企业建造的卢塞尔体育场既是卡塔尔的国家名片，也是中国基建实力在海外的强大体现。如图是中国基建队的一辆质量为11t的流动式混凝土搅拌车，当装有5t的混凝土时，轮胎与地面接触的总面积为0.8m^2.车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶时，发动机的输出功率为128kW。（g取10N/kg，燃油的热值取q=4×10⁷J/kg）求：

(1)、装有5t混凝土的搅拌车静止在水平地面上，对地面的压强。

(2)、搅拌车以72km/h的速度匀速直线行驶时，受到地面的阻力（拌筒旋转功率忽略不计）。

(3)、搅拌车行驶时发动机的效率为40%，以72km/h的速度匀速行驶10km，需要消耗多少千克燃油？

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33. 如图所示，物理实践活动小组的同学用打气筒不断向自制的“水火箭”内打气，一会“水火箭”发射升空。下列说法正确的是（　　）

A、打气时，“水火箭”内气体的内能会增加 B、“水火箭”中的“水”是一种热值较大的燃料 C、“水火箭”加速起飞时将内能转化为机械能 D、整个过程中能量的总量保持不变

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34. 如图所示，甲、乙、丙、丁分别表示汽油机的四个冲程，请你按正确的顺序进行排列：；若该汽油机活塞1s内对外做功30次，则该汽油机的飞轮的转速为r/min。
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35. 2020年3月9日19时55分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射北斗系统第五十四颗导航卫星。卫星顺利进入预定轨道，后续将进行变轨、在轨测试、试验评估，适时入网提供服务。下列说法正确的是（）

A、火箭使用液氢为燃料，主要是利用了它的比热容大 B、火箭加速升空过程中，其惯性增加 C、北斗导航卫星在变轨过程中，其运动状态不变 D、火箭加速升空过程中，其动能和重力势能均增加

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36. 新型防空导弹“红旗﹣9”试射，导弹上升过程中，重力势能（选填“增大”、“减小”或“不变”），而其与空气摩擦导致内能（选填“增大”、“减小”或“不变”），此内能改变是通过的方式实现的。某台汽油机飞轮的转速为2400r/min，在1s内，汽油机完成个工作循环，对外做功次。

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37. 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)、比较不同燃料的热值，应选择两图进行实验；燃料完全燃烧放出热量的多少是通过来反映的；

(2)、比较不同物质吸热能力的特点：
①应选择两图进行实验；
②不同物质吸热的多少是通过来反映的；
③比较不同物质吸热能力关于该实验的变量控制，下列要求中不正确的是
A．采用相同的加热方法
B．烧杯中分别装入相同质量的同种液体
C．使用相同的烧杯
D．控制液体初温度相同
④如果质量和初始温度均相同的A、B两种液体，采用相同燃料供热，吸热后它们的温度随时间变化的图像如图丁所示，分析图像可知，液体的吸热能力更强，A、B两种液体的比热容之比为。

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38. 小李同学想比较甲物质与水的吸热本领，在老师指导下，用同一套实验装置分别加热200g的甲物质和水，如图甲所示。测得的数据绘制了如图乙所示的温度随时间变化图像，已知酒精的热值q_酒精=3×10⁷J/kg，加热时酒精灯平均每分钟消耗0.28g酒精，相同时间内甲吸收的热量与水吸收的热量相等，c_水=4.2×10³J/（kg•℃），则下列说法中正确的是（）

A、实验前应“自上而下”安装器材 B、甲与水的比热容之比为 $2 ： 1$ C、前10min，甲吸收的热量为2.52×10⁴J D、酒精灯的加热效率为35%

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39. 某太阳能热水器中注入50kg的水，阳光照射一段时间后，水温从10℃升高到50℃。试求

(1)、这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少？

(2)、如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8×10⁷J，则这段时间该热水器的效率是多少？

(3)、若用煤燃烧来提供2.8×10⁷J的热量，需完全燃烧多少千克煤？（煤的热值约为3.5×10⁷J/kg）

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40. 天然气热水器将40kg的水从15℃加热到65℃，此过程中天然气完全燃烧释放热量的84%被水吸收，水吸收热量J，需要消耗天然气kg，这是通过方式改变水的内能。【c_水=4.2×10³J/(kg·℃)，q_天然气=4×10⁷J/kg】

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燃料	加热前的水温/^oC	燃料燃尽后水温/^oC
煤油	25	100
菜籽油	20	100

燃料	加热前的水温/℃	燃料燃尽后的水温/℃
煤油	25	44
菜籽油	25	34