第5練熱機的效率一、選擇題1．（2021·湖南·長沙市長郡雙語實驗中學九年級期中）2021年10月14日18時51分，我國首顆太陽探測科學技術試驗衛星“羲和號”在太原衛星發射中心由長征二號丁運載火箭成功發射升空，標志著我國正式邁入空間探日時代。下列說法正確的是（）A．火箭使用液氫做燃料，主要是利用了液氫的密度小B．燃料燃燒充分，可以提高熱機效率C．燃料完全燃燒放出的熱量可以全部用來做功D．若空中的溫度很低，“羲和號”衛星的內能可能為零【答案】B【詳解】A．火箭使用的燃料主要是液態氫，原因是液態氫具有較高的熱值，與其它燃料相比，完全燃燒相同質量的液態氫，可以釋放出更多的熱量，故A錯誤；B．使燃料燃燒更充分，可以增大有效利用的能量，提高熱機的效率，故B正確；C．燃料完全燃燒放出的熱量，一部分要用來克服機械部件的摩擦做額外功，還要散失一大部分能量，所以不可能全部用來做功轉化為機械能，故C錯誤；D．任何物體都有內能，溫度再低，“羲和號”衛星也有內能，故D錯誤。故選B。2．（2021·湖北新洲·九年級期中）如圖所示，是內燃機能量轉化流程圖。其中①②③④分別對應的是（）A．燃料的內能散熱和損失的機械能廢氣帶走的能量有用的機械能B．燃料的化學能散熱和損失的機械能有用的機械能廢氣帶走的能量C．燃料的化學能散熱和損失的機械能廢氣帶走的能量有用的機械能D．燃料的內能散熱和損失的機械能有用的機械能廢氣帶走的能量【答案】C【詳解】內燃機是通過燃料燃燒獲取內能，并把內能轉化為機械能的裝置。內燃機工作時，高溫廢氣帶走的能量相當多。故①是燃料的化學能，②是散熱和損失的機械能，③是廢氣帶走的能量，④是有用的機械能。故選C。3．（2021·山東蘭山·二模）如圖所示，挖掘機是建筑常用機械。關于挖掘機涉及到的物理知識，分析有誤的是（）A．挖掘鏟前端有尖齒，是為了增大對物體的壓強B．履帶上有凸棱，是為了減小與地面之間的摩擦C．靠液壓桿的伸縮驅動機械臂，是帕斯卡定律的應用D．燃料在氣缸內燃燒的越充分，發動機的效率就越高【答案】B【詳解】A．挖掘鏟的前端做成齒狀，是在壓力一定時，減小了挖掘鏟與地面的受力面積，從而增大了壓強，故A正確；B．履帶上有凸棱，是在壓力一定時，通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦，故B錯誤；C．挖掘機液壓桿的工作原理是帕斯卡定律，即加在密閉液體上的壓強，能夠大小不變地由液體向各個方向傳遞，故C正確；D．使燃料燃燒越充分，可以增大有效利用的能量，提高熱機的效率，故D正確。故選B。4．（2021·廣東實驗中學九年級階段練習）如圖所示為甲、乙、丙三部汽油機燃料完全燃燒釋放的內能和汽油機輸出機械能的二維柱狀圖。根據圖中的信息，下列選項正確的是（）A．丙輸出的機械能比甲少，所以丙的效率比甲低 B．在消耗燃料質量相同時，乙輸出機械能比甲少C．在輸出的機械能相同時，乙比丙消耗更多燃料 D．三部汽油機中，乙的效率最高【答案】D【詳解】如圖所示，假設縱坐標軸的單位長度為1。AD．由公式可得，甲的效率為乙的效率為丙的效率為可見，三部汽油機中，乙的效率最高，甲、丙的效率相同，故A錯誤，D正確；B．由圖可知，在消耗燃料質量相同時，乙輸出的機械能最多，故B錯誤；C．由圖可知，在輸出的機械能相同時，乙消耗的燃料最少，故C錯誤。故選。5．（2021·北京師大附中九年級階段練習）火箭噴氣發動機自帶液態氫燃料和氧化劑，它工作時不需要空氣，由燃料燃燒產生的強大動力助推火箭升空。使用液態氫作燃料是利用氫的（）A．含有的熱量多 B．熱值大 C．比熱容大 D．密度大【答案】C【詳解】利用液態氫作燃料是利用氫的熱值大，完全燃燒相同質量的燃料時，氫放出的熱量更多，故C符合題意。故選C。6．（2021·山西·太原師范學院附屬中學九年級階段練習）某科技小組將普通煤爐（如圖甲所示）設計成了雙加熱煤爐（如圖乙所示），在給壺內水加熱的同時，還可將爐壁間的水加熱。雙加熱煤爐相對于普通煤爐有利于（）A．提高煤的熱值 B．煤的充分燃燒C．提高爐子的效率 D．水壺內水吸收熱量【答案】C【詳解】A．煤的熱值是由煤本身的性質決定的，不會發生變化，故A不符合題意；B．因為爐內的燃燒環境，空間大小等都沒有發生變化，因此不會影響煤的燃燒程度，故B不符合題意；C．甲圖中燃燒放出的熱量只用來加熱壺內的水，而乙圖在給壺內水加熱的同時，還可將爐壁間的水加熱，即在Q放不變的情況下，Q吸變大，因此效率變大，故C符合題意；D．水壺內的水沒有發生任何變化，吸收熱量相同，故D不符合題意。故選C。7．（2021·黑龍江大慶·中考真題）關于熱現象，下列說法中正確的是（）A．熱傳遞的實質是能量從內能大的物體向內能小的物體轉移的過程B．以目前的科技水平，熱機的效率無法達到100%C．初冬季節，在家里洗澡時發現房間里充滿“白氣”，這些“白氣”是水蒸氣D．晶體和非晶體在熔化過程中隨著持續吸收熱量，溫度會不斷升高【答案】B【詳解】A．熱傳遞的實質是能量從高溫物體傳向低溫物體，或從一個物體的高溫部分傳向低溫部分的過程，故A錯誤；B．熱機把內能轉化為機械能時，能量的耗散是不可以避免的，所以熱機的效率不可以達到100%，故B正確；C．這些“白氣”是水蒸氣液化成的小水滴，故C錯誤；D．晶體熔化持續吸熱，溫度不變，故D錯誤。故選B。8．（2021·全國·九年級課時練習）2021年5月29日20時55分，貨運飛船“天舟二號”在海南文昌發射場成功發射，并在8小時后與“天和核心艙”成功實現自主交會對接。則下列說法中錯誤的是（）A．用氫作燃料，是因為氫的熱值大B．“天舟二號”打開太陽能帆板后可將太陽能轉化為電能C．火箭向下噴燃氣才能上升，是因為力的作用是相互的D．“天舟二號”和“天和核心艙”對接時，兩者的動能均為0【答案】D【詳解】A．氫相比其它常規燃料，熱值更大，較適合做飛船的燃料，故A正確，A不符合題意；B．太陽能板是一種將太陽能轉化為電能的裝置，故B正確，B不符合題意；C．火箭向下噴氣，根據力的作用是相互的可知，氣會對火箭一個向上的力，故C正確，C不符合題意；D．“天舟二號”和“天和核心艙”對接時，它們都一直在運動，所以兩者都存在動能，故D錯誤，D符合題意。故選D。二、非選擇題9．（2021·廣東·高州市第一中學附屬實驗中學九年級階段練習）2021年5月10日，中國一汽紅旗首款自主研發的氫能發動機（圖甲）在中國自主品牌博出覽會亮相。它的工作原理與汽油機原理相同，但熱效率可達42%，并可實現“零碳排放、零污染排放”的“雙零排放”。圖乙是氫能發動機的______沖程，發生的能量轉化是______（選填“機械能轉化為內能”或“內能轉化為機械能”）；完全燃燒10m3氫氣可以輸出______J的功（氫氣的熱值為1.26×107J/m3）。【答案】做功內能轉化為機械能5.292×107【詳解】[1][2]圖中，兩個氣閥關閉，火花塞噴出電火花，活塞向下運動，是做功沖程，在這一過程中，高溫高壓的氣體推動活塞做功，將內能轉化為機械能。[3]完全燃燒10m3氫氣放出的熱量為熱效率為42%，則輸出的功為三、實驗題10．（2021·云南·云大附中九年級期中）完全相同的三個裝置中，裝有相同質量的液體和燃料，如圖所示。

（1）要比較不同物質吸熱升溫的特點：①應選擇______兩個裝置進行實驗；②實驗中通過______（選填“溫度計升高的示數”或“加熱時間”）來反映液體吸收熱量的多少；（2）小羅同學要“探究不同燃料燃燒時的放熱能力”，她應選擇______兩圖進行實驗，該實驗中燃料燃燒時放出熱量的多少是通過比較______（選填“溫度計升高的示數”或“加熱時間”）來判斷的；（3）在圖甲中，小瑾同學用天平測出燃料1和液體a的質量分別為m1和m2，查詢數據知道液體a的比熱容為ca，當燃料1完全燃燒結束時測得液體a升高的溫度為t，由此可以計算出燃料1的熱值為______（用題中所給的物理量符號表示），發現結果與實際相比______（選填“偏大”、“偏小”或“相等“），原因是______。【答案】甲、乙加熱時間甲、丙溫度計升高的示數偏小存在熱損失，且燃料可能沒有完全燃燒【詳解】（1）比較不同物質吸熱升溫的特點：[1]①需要燃燒相同的燃料（確保相同時間放出的熱量相同），加熱相同的時間，比較質量和初溫相同的不同液體升高的溫度，故選擇甲、乙兩圖進行實驗。[2]②根據轉換法，不同物質吸熱的多少是通過加熱時間來反映的。（2）[3]比較不同燃料的熱值，即要用不同的燃料，加熱質量相同的同種液體，應選擇甲丙兩圖進行實驗。[4]燃料完全燃燒放出的熱量，給液體加熱，液體吸熱表現為溫度升高，液體溫度升高越多，說明液體吸收到的熱量越多，燃料放出的熱量越多，因此燃料完全燃燒放出的熱量，是通過溫度計示數的變化來反映的。（3）[5]液體a吸收的熱量若燃料完全燃燒放出的熱量被液體全部吸收，由可得酒精的熱值[6][7]測量值比與實際相比是偏小，是因為燃料無法完全燃燒以及沒有考慮在加熱過程中熱量的散失。四、綜合題11．（2021·廣東·江門市第二中學九年級階段練習）閱讀短文，回答問題：2021年6月17日9時22分，中國在酒泉衛星發射中心用“長征二號”F遙十二火箭將“神舟十二號”載人飛船成功發射升空（如圖甲）。“長征二號”F遙十二火箭通過燃燒固態氫燃料，噴出高壓燃氣從而使火箭獲得推力。“神舟十二號”載人飛船在火箭的頂部，火箭由于高速行駛與大氣發生劇烈的摩擦而產生高溫，所以“神舟十二號”外部用整流罩包住，以防因溫度過高而損壞，當離開大氣，整流罩與“神舟十二號”分離（如圖乙），最后整流罩墜落在陜西省境內。（1）火箭利用固態氫作為燃料，主要是利用了它的_______大（選填“比熱容”“密度”或“熱值”）的特性；（2）火箭升空獲得的機械能來自燃料燃燒所產生的_______能；（3）整流罩與“神舟十二號”分離至墜落地面的過程中，它的機械能_______（選填“增大”“減小”或“不變”）；（4）高壓燃氣把火箭推向太空的過程中，其內能會_______（選填“增大”“減小”或“不變”），其原理與熱機的_______沖程相同。【答案】熱值內減小減小做功【詳解】（1）[1]固態氫的熱值大，完全燃燒相同質量的固態氫和其他物質，固態氫放出的熱量多，故火箭利用固態氫作為燃料，主要是利用了它的熱值大的特性。（2）[2]火箭升空獲得的機械能來自燃料燃燒所產生的內能。（3）[3]整流罩與“神舟十二號”分離至墜落地面的過程中，會與空氣摩擦，將部分機械能轉化為內能，故機械能減小。

（4）[4][5]高壓燃氣把火箭推向太空的過程中，內能轉化為機械能，因此內能會減小，其原理與熱機的做功沖程相同。五、計算題12．（2021·遼寧鐵東·九年級期中）小明家買了新車，廠家提供的部分參數如下表。周末爸爸帶著全家開車到海邊游玩，車上的速度表如圖所示，在高速公路上儀表盤顯示百公里平均油耗12.5L。品牌：一汽——紅旗整車型號：FA6500發動機輸出功率：kW乘坐人數：5人推薦使用燃油92#油整車質量（kg）：1875水箱容積（L）：10制造年月：2021年10月[水的比熱容為4.2×103J/(kg?℃)，水的密度為1.0×103kg/m3，92#汽油熱值為4.5×107J/kg、密度為0.8×103kg/m