物理特色专题：热机效率和能量守恒定律

更新时间：2024-03-08 浏览次数：31 类型：一轮复习

一、选择题

1. (2019九上·鞍山期末) 关于热机，下列说法中正确的是（）

A . 热机的效率越高，功率就越大 B . 改进技术后，热机的效率可达到100% C . 热机产生的噪声会污染环境 D . 使用热值高的燃料可提高热机的效率

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2. (2019九上·泰安月考) 某同学为提高热机效率提出了四种办法，其中错误的是（）

A . 尽量减少各种热损失 B . 尽量减少克服摩擦额外消耗的功 C . 尽量减少输出功力 D . 尽量使燃料充分燃烧

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3. 甲汽油机的热机效率比乙汽油机的热机效率高，这表明（）

A . 甲做功比乙多 B . 甲做功比乙快 C . 甲消耗的汽油比乙少 D . 以相同的速度行驶相同的路程，乙消耗的汽油多

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4. (2023九上·芦淞期末) 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32.2kW，则该汽车发动机的效率为（　　）

A . 28.8% B . 36.5% C . 23.6% D . 38%

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5. (2024九上·临澧期末) 下列说法中正确的是（　　）

A . 质量是1g的燃料燃烧后放出的热量，叫做这种燃料的热值 B . 做功和热传递都可以改变物体内能 C . 热机做的有用功越多，热机效率就一定越高 D . 燃料在燃烧时，将化学能转化为电能

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6. (2023九上·呈贡期末) 随着人民生活水平的不断提高，混合动力车已进入了千家万户，混合动力汽车的发动机由一台内燃机和一台电机组成。如图所示是某混合动力汽车中内燃机的某冲程示意图。下列有关说法正确的是（　　）

A . 该冲程将机械能转化为内能 B . 该冲程是内燃机的做功冲程 C . 给混合动力汽车蓄电池充电时机械能转化为内能 D . 混合动力汽车发动机的效率能达到 $\text{[math]}$

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7. (2023九上·万江月考) 甲、乙两种机器所做的总功之比是2：3，机械效率之比是3：1，则它们所做的有用功之比（）

A . 2：3 B . 2：1 C . 2：9 D . 9：2

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8. (2023九上·江门月考) 小美在老师指导下进行了以下实验：甲、乙两烧杯各装100g水，用酒精灯加热甲烧杯，煤油灯加热乙烧杯，测得消耗酒精4g、煤油2.5g。她根据实验数据绘制了水温与加热时间关系的图像（如图）。若水沸腾前质量不改变，q_酒精＝3.0×10⁷J/kg，q_煤油＝4.6×10⁷J/kg，c_水＝4.2×10³J/（kg•℃），则下列说法正确的是（）

A . 整个过程，甲杯中的水吸收的热量更多 B . 前3分钟，乙杯中的水吸收的热量为3.36×10⁴J C . 消耗的煤油完全燃烧放出的热量为1.15×10⁸J D . 酒精灯加热的效率为28%

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9. (2024九上·柳州期末) 如图是某四冲程汽油机工作时的部分冲程示意图，下列说法正确的是（　　）

A . 图示为汽油机的压缩冲程 B . 若其转速为1200r/min，则1s内对外做功20次 C . 图示冲程将内能转化为机械能 D . 随着科技发展，热机的效率可以达到100%

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10. (2023九上·定远月考) 如图，是某内燃机能量走向示意图，该内燃机的热机效率是（）

A . $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ D . $\text{[math]}$

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11. (2023九上·定远月考) 氢发动机是用气态氢作为燃料，代替传统以汽油、柴油为燃料的内燃机，氢气燃烧的生成物为水。如图所示，这是氢发动机汽车，它的四冲程内燃机转速为 $\text{[math]}$ 。该车在平直路面上以 $\text{[math]}$ 的速度匀速行驶，所受的阻力为 $\text{[math]}$ ，行驶 $\text{[math]}$ 消耗氢气 $\text{[math]}$ 。 $\text{[math]}$ 下列说法正确的是（）

A . 氢气燃烧的生成物为水，所以氢发动机的效率可达 $\text{[math]}$ B . 该汽车氢发动机 $\text{[math]}$ 对外做功 $\text{[math]}$ 次 C . 该过程汽车牵引力做功的功率为 $\text{[math]}$ D . 该氢发动机汽车的热机效率为 $\text{[math]}$

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12. (2021九上·蓬安期中) 做同样的功，甲柴油机用3h，消耗2kg柴油；乙柴油机用2h，消耗掉3kg柴油，下列说法中正确的是（）

A . 甲的功率大，效率低 B . 甲的功率大，效率高 C . 乙的功率大，效率低 D . 乙的功率大，效率高

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13. (2023九上·汨罗期中) 如图所示是某款汽车能量转化示意图，则汽车的效率是（　　）

A . 7% B . 30% C . 33% D . 40%

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二、填空题

14. (2023九上·长沙期末) 汽油机是工农业生产中常用的热机，当汽油燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时汽油机的效率将（选填“升高”、“不变”或“降低”）。这意味着在做功同样多的情况下，消耗的汽油质量将比正常工作时（选填“增加”、“不变”或“减少”）。

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15. (2024九上·武威期末) 某型号汽车在车型测试中，在一段平直公路上匀速行驶了6km，消耗汽油1kg，汽油的热值为4.5×10⁷J/kg。假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为40%。在此过程中，汽油机做的有用功是 J，汽车受到的牵引力是 N。

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三、实验探究题

16. (2022九上·武汉月考) 如图所示，A、B、C、D为四冲程汽油机工作过程中四个冲程的原理图，E和F是演示实验装置图。
1. （1） A图是冲程，与它原理相同的是（选填字母）图所示的演示实验；
2. （2）某单缸四冲程汽油机飞轮的转速为2400r/min，该汽油机每分钟对外做功次；
3. （3）上述汽油机在一个工作循环中消耗了20g汽油（汽油热值为4.6×10⁷J/kg），完全燃烧放出的热量是；若这台汽油机的效率为30%，则一个工作循环中输出的有用机械能为 J；
4. （4）目前武汉市汽车保有量达400万辆，每辆汽车每年平均耗汽油1.86t，若将汽车内燃机的效率由30%提高到31%，则武汉市每年可以节约汽油 t。
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17. (2023九上·中山月考) 如图所示
1. （1）图 $\text{[math]}$ 是冰的熔化实验，这是通过的途径改变物体的内能
2. （2）如图 $\text{[math]}$ 把燃料放在带活塞的厚玻璃筒里，把活塞迅速上压，此过程瓶内气体的内能 $\text{[math]}$ 选填“增大”、“减小”或“不变” $\text{[math]}$ 。
3. （3）燃料燃烧，产生高温高压的气体把活塞往下推，这样就做成了一台简易的内燃机，此过程的能量转化情况是，这个过程与图 $\text{[math]}$ 汽油机哪个冲程的能量转化情况相同？ $\text{[math]}$ 填字母 $\text{[math]}$ 。
4. （4）如图 $\text{[math]}$ 是某台汽油机的能量流向图，这台汽油机的效率多大？写出一条提高汽油机效率的措施：
5. （5）在汽油机中，燃料在汽缸内燃烧，而且燃料与空气混合充分，燃烧得比较完全，因此汽油机的效率比蒸汽机更 $\text{[math]}$ 选填“高”或“低” $\text{[math]}$
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18. (2022九上·砀山期中) 老师用如图一所示实验装置，加热试管使水沸腾，发现试管上方的小风车，开始不停地转动；由此引出以下问题，请利用所学的知识回答。
1. （1）图一实验中能量转化方式与图二中汽油机的（“甲”、“乙”、“丙”或“丁”）冲程相同；
2. （2）汽油机的点火方式为；
3. （3）图三是汽油机的能量流向图，这台汽油机的效率η＝。
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19. (2020九上·硚口月考) 某物理兴趣小组的同学，用煤炉给10kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线。若在6min内完全燃烧了0.28kg的煤，煤的热值约为3×10⁷J/kg，求：
1. （1）假如单位时间燃烧煤的质量相同，则在烧水过程中，热效率最高（选填“0~2min“、”2~4min“或“4~6min“）。
2. （2）经过6min时间加热，水所吸收的热量；
3. （3）煤炉的效率。
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20. (2019·常熟模拟) 电动自行车越来越受人们的青睐，使用前要先对车上的动力蓄电池充电；行驶时，动力蓄电池对车上的电动机供电，电动机为车提供动力.下表是某款电动自行车的一些主要技术参数：

行驶的里程短是电动车的一个缺点，爱发明的张师傅对该款电动车进行了改装，他在网上购买了小型汽油机和发电机，发明了“增程器”，即一个以微型的四冲程汽油机为动力的微型发电机.当电动车的电力不足的时候，“增程器”给动力蓄电池充电.则：
1. （1）汽油机中的汽油是(选填“可再生”或“不可再生”)能源，如图表示汽油机的冲程；
2. （2）该电动车的动力蓄电池最多可对外输出kW·h的电能，若质量是60kg的人骑电动自行车在水平路面上以18km/h的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.02倍，行驶10min，电动机对电动自行车做功J (g取10N/kg)；
3. （3）当动力蓄电池的蓄电量降低到25%及以下时，增程器立即启动并给动力蓄电池充电，同时维持电动车继续以18km/h的速度匀速行驶，这样行驶100min后蓄电池正好充满电，消耗汽油100g ( $\text{[math]}$ 4. 6×10⁷ J/kg)，则该增程器此过程中的效率是.
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21. (2017九上·广州期中) 汽油机广泛应用于汽车作为动力机械，如图甲左是四冲程汽油机的吸气冲程示意图。
1. （1）请在图甲右中画出压缩冲程时，进气门，排气门开闭情况，曲轴的位置以及箭头表示活塞的运动情况。
2. （2）四个冲程汽油机提供动力的冲程是．
3. （3）常温下 $\text{[math]}$ 号汽油的热值是 $\text{[math]}$ ，如果汽车经过长途行驶后，油箱里汽油的质量变为原来的四分之一，此时汽油的热值为．
4. （4）热机的效率是汽油机的性能的重要指标，减少各方面的能量损耗可以提高热机效率，请写出汽油机工作时的一种能量损失．
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22. (2020九上·蜀山期中)
混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点，某新型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量，当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电，车速与所受阻力的关系如图所示，在某次测试中，蓄电池储存的电能为5.12×10⁸J，由内燃机提供能量，汽车以50km/h的速度匀速行驶了0.5h，同时蓄电池的电能增加了10%，求：
1. （1）汽车牵引力做的功；
2. （2）若所用燃料的热值为4.5×10⁷J/kg，测试过程中消耗8kg燃料（假设燃料完全燃烧），则放出的总热量是多少？
3. （3）内燃机的效率．
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四、计算题

23. (2023九上·抚州期末) 氢燃料具有清洁、效率高等优点，被认为是理想的能源之一，目前我国部分城市已有多批氢能源公交车投放使用。已知 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。问：
1. （1）质量为0.6kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少？
2. （2）若这些热量全部被质量为500kg、温度为15℃的水吸收，水升高的温度是多少？
3. （3）若这些热量恰好能供某氢能源公交车以140kW的恒定功率匀速行驶5min，则该氢能源公交车的效率是多少？
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24. (2023九上·唐县期末) 一次旅行时，司机驾驶某汽车沿一平直公路以 $\text{[math]}$ 的速度匀速行驶了 $\text{[math]}$ ，消耗汽油 $\text{[math]}$ 。已知该车匀速行驶时受到的牵引力是 $\text{[math]}$ 且保持不变，汽油的热值为 $\text{[math]}$ 。
1. （1）求 $\text{[math]}$ 汽油完全燃烧放出的热量是多少？
2. （2）求汽车匀速行驶 $\text{[math]}$ 的过程中牵引力做的功是多少？
3. （3）则该汽油机的效率是多少？
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五、综合题

25. 目前市场上有一种热水器叫作“空调热水器”，又名“冷气热水器”，顾名思义，就是可
热水出可同时提供空调制冷和热水供应的热水器.其最大的好处是相比传统的电热水器和燃气热水器，这种热水器非常节能.其原理与普通的空调相似，如图所示.
1. （1）根据图简述这种热水器的工作原理.
2. （2）以下为某种品牌的三种型号“空调热水器”的测定参数(在环境温度20℃，进水温度20℃时测定)：
  型号
  A
  B
  C
  额定/最高出水温度(℃)
  55/60
  输入功率(kW)
  1.2
  1.7
  2.8
  电源
  220V/50Hz
  热水产率(L/h)( △t= 35±1℃)
  120
  170
  280
  环境温度范围(℃)
  -10~50
  请根据上表数据计算或分析：
  ①根据型号A的热水产率，计算说明为什么这种“空调热水器”比传统的电热水器更节能[水的比热容c_水=4.2×10³J/(kg·℃)]；
  ②这种热水器有一种性能参数叫作“能效比”，其定义为：当水吸收Q的热量，电流所做的功为W时，能效比η= $\text{[math]}$ 求A型热水器的能效比.
3. （3）若B型与其他两种型号的能效比相同，而出水温度只要求达到45C时，它的实际热水产率会是多少？
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26. 下表列出的是某厂生产的家用燃气热水器的参数.表中“额定热负荷”指的是满负荷使用时，1h内燃料燃烧产生的热量.

产品名称	燃气快速热水器
产品型号	JSY5-C	JSR5-C	JST5-C
适用燃气	液化石油气	人工煤气	天然气
额定燃气压力	2800~ 3000Pa 280~ 300 mmH₂O	800~ 1000Pa 80~ 100 mmH₂O	2000~ 2500Pa 200~ 250 mmH₂O
额定热负荷	37 MJ/h
额定燃气耗量	0.368×10² m³/h	1.964×10² m³/h	1.04×10² m³/h
热效率	>80%
适用水压	0.04~1.0MPa(0.4~ 10 kgf/cm² )
温升25℃	51/min
温升40℃	31/min
温升55℃	21/min
燃气入口	G1/2"
冷水入口	G1/2"
热水入口	G1/2"
外形尺寸	406mm(高)×293mm(宽)×230mm(厚)
重量	6.2kg

（1）分别计算燃烧1m³液化石油气、人工煤气和天然气所产生的热量.
（2）根据表中数值和你已有的知识，讨论“额定燃气压力”一行中，“mmH₂O"的含义.
（3）王保成同学说，“热水产率”一栏中，5、3、2后面的好像是数字“1”，但是在“/min”的前面又好像丢掉了什么.请你通过计算判断这个栏目中三个参数的正确数值和单位.
（4） “热效率”一栏给的是参考值，“热水产率”栏给的是厂家对样品的实测值.分别计算温升25℃和55℃时的热效率，并解释这两种情况下热效率不同的原因.

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27. (2023九上·曾都期末) 宁夏的能源储备充足，煤炭、风能、太阳能等多种能源富集互补，是全国首个新能源综合示范区，新能源利用率超过95%，居西北第一，同时水和天然气价格也相对低廉。
1. （1）小峰家常用天然气烧水。水烧沸腾时，壶盖不断向上跳动，此过程中能量转化与四冲程汽油机的冲程的能量转化相同。
2. （2）在标准大气压下用天然气把一壶2kg的水从25℃加热至刚沸腾时，水吸收了多少的热量？[c_水＝4.2×10³J/（kg•℃）]
3. （3）若燃烧天然气放出的热量有40%被水吸收，则烧开（2）中的那壶水至少需要燃烧多少天然气？（天然气热值为4.2×10⁷J/m³ ，设天然气完全燃烧）
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28. (2023九上·绥宁期末) 在标准大气压下，小轩同学用天然气将2kg的水烧开，共消耗了0.05m³的天然气，已知天然气烧水时的效率为31.5%，水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），天然气的热值约为4×10⁷J/m³ ，求：
1. （1）天然气完全燃烧释放出的热量。
2. （2）水的初温。
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29. (2024九上·怀化期末) 一小汽车，在平直的高速路上匀速行驶2.3km，用时100s，若行驶过程中发动机牵引力一直为1000N，（q_汽=4.6×10⁷J/kg）若这段过程消耗汽油0.25kg，则
1. （1）汽车发动机所做的功是多少？
2. （2）汽油完全燃烧放出的热量是多少？
3. （3）则发动机效率为多少？
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30. (2024九上·安化期末) 小明家新买来一台天然气热水器。小明学习了热效率的知识后，尝试估测该热水器的热效率，他把“进水量”设置为40kg，“出水温度”设置为40℃后，开始加热。当水温达到40℃时，自动停止加热。已知当时自来水的温度是20℃，加热前天然气表的示数为129.96m³ ，停止加热后变为130.06m³ ，天然气的热值q_天然气＝4.2×10⁷J/m³ ，求：
1. （1）天然气放出的热量；
2. （2）水箱中水吸收的热量；
3. （3）该热水器的热效率。
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31. (2023九上·重庆市期末) 2023年12月13日国产大飞机C919首访香港，展示我们国家在工业制造领域上实现新突破。飞机的发动机也是一种热机，通过燃烧航空煤油，从喷口向后高速喷出气体，从而使飞机获得向前的推力。C919沿水平方向匀速飞行了400km，在水平飞行时获得的水平推力是1.5×10⁶N，共燃烧了航空煤油2500kg。（q_油＝4×10⁷J/kg）
求：
1. （1）这段路程航空煤油完全燃烧所释放的热量是多少；
2. （2） C919飞机在这段路程中发动机的效率是多少。
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32. (2024九上·盘州期末) 发动机的效率是汽车经济性能的重要指标。若某品牌汽车在平直公路上以72km/h的速度匀速行驶100km，汽车克服阻力做功的功率为16kW，耗油量为6kg。（汽油的热值为q＝4.0×10⁷J/kg）求：
1. （1）这些汽油完全燃烧后释放的热量；
2. （2）汽车所受的阻力；
3. （3）该汽车发动机的效率。
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试卷信息

小学

初中

高中

物理特色专题：热机效率和能量守恒定律

副标题：

*注意事项：

物理特色专题：热机效率和能量守恒定律

物理考试

试题分析

总体分析

题量分析

难度分析

知识点分析

型号	A	B	C
额定/最高出水温度(℃)	55/60
输入功率(kW)	1.2	1.7	2.8
电源	220V/50Hz
热水产率(L/h)( △t= 35±1℃)	120	170	280
环境温度范围(℃)	-10~50