142热机的效率-2023-2024学年九年级物理全一册学优生重难点易错题精练（人教版）

14.2热机的效率同步易错题集高频考点高频考点一、热值1、定义：某种燃料完全燃烧放出的热量与的其质量之比，叫做这种燃料的热值。用符号“q”表示。2、定义式：，燃料完全燃烧放出的热量，气体燃料燃烧常用

3、热值是燃料本身的一种特性，只与燃料的种类有关，与燃料的形态、质量、体积、是否完全燃烧等均无关。4、燃料燃烧过程：化学能转化为内能。二、热机效率1、定义：热机用来做有用功的那部分能量与燃料完全燃烧放出的能量之比。2、公式：，因为热机在工作过程中总是有能量损失，所以。3、热机的能量流图4、提高热机效率的主要途径

（1）使燃料尽可能完全燃烧，提高燃料的燃烧效率。（2）尽量减小各种热散失。（3）减小各部件间的摩擦，保持良好润滑，以减小因克服摩擦做功而消耗的能量。（4）充分利用废气带走的能量，从而提高燃料的利用率。易错题集易错题集一、选择题（共12小题）1．（2023•邵阳中考）2023年5月30日，长征二号F遥十六运载火箭搭载神舟十六号载人飞船成功发射（如图）。火箭使用一种叫做偏二甲肼的液体燃料，是因为该燃料具有较大的（）A．热值 B．比热容 C．密度 D．体积解：火箭使用一种叫做偏二甲肼的液体燃料，主要的原因是它具有较大的热值，完全燃烧相同质量的该液体燃料时，可以释放出更多的热量，故A正确，BCD错误。答案：A。2．（2022•滨州中考）关于内能和内能的利用，下列说法中正确的是（）A．5月的街头，杨花飞絮随风舞，好似雪花满天飞，说明分子在不停地做热运动 B．新能源汽车实现了“零排放”，其效率达到了100% C．我国“长征五号B”大型运载火箭使用氢作燃料，是因为氢的密度小 D．内燃机的压缩冲程，主要通过做功的方式增大汽缸内物质的内能解：A、5月的街头，杨花飞絮随风舞，好似雪花满天飞，描述的是宏观物体的机械运动，不属于分子热运动，故A错误；B、新能源汽车实现了“零排放”，但是不能排除机械间的摩擦，不能排除热量的散失，所以机械效率不会达到100%，故B错误；C、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大的热值，完全燃烧相同质量的液态氢和其它燃料相比，液态氢可以释放出更多的热量，故C错误；D、内燃机的压缩冲程，活塞压缩气缸内物质做功，机械能转化为内能，是通过做功改变物体的内能，故D正确。答案：D。3．（2023•长沙中考）砖的制作工艺流传数千年，从晒制到烧制，从青砖到红砖，小小的砖块见证了人类迈向文明的历程，下列说法正确的是（）A．晒制泥坯时，泥坯温度越高含有的热量越多 B．高温烧制时，通过热传递的方式改变砖块的内能 C．烧制红砖时，燃料燃烧越充分，其热值越大 D．在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的密度变小解：A、热量是一个过程量，只能说吸收（或者放出）了多少热量，不能说某物体含有多少热量，故A错误；B、高温烧制时，通过热传递的方法增加砖块的内能，故选项B正确；C、燃料的热值仅与燃料的种类有关，而与燃料的燃烧程度、质量都无关，故C错误；D、若在质地均匀的砖上雕刻花纹，砖的质量变小，砖的密度不会变化，故D错误。答案：B。4．（2022•宜昌中考）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，放出的热量越多解：（1）热值是燃料本身的特性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关，与燃料是否完全燃烧无关，与产生的热量无关，故AB错误、C正确；（2）由Q放＝mq可知，燃料燃烧放出的热量，与燃料的质量、热值和是否完全燃烧有关，与燃烧的温度无关，故D错误。答案：C。5．（2023•随州中考）汽车是现代生活中最常见的一种交通工具，如图甲、乙分别是某汽油机的某冲程及能量流向图。下列有关说法正确的是（）A．甲图是压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，气体的温度升高 B．由乙图可知该汽油机的效率是30% C．汽车尾气中的“汽油味”越浓燃料燃烧得越不充分，这会降低燃料的热值 D．为节能冬天汽车都会利用尾气中的余热给车内供暖，该举措大大提高了燃料的热值解：A、根据图甲可知，两个气门关闭、活塞上行，为压缩冲程，活塞对气缸内的气体做功，机械能转化为内能，气体的温度升高，故A正确；B、热机效率是指有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量的比值，由图可知，输出有用功所占比例为：100%﹣36%﹣30%﹣6%＝28%，即该汽油机的效率为28%，故B错误；CD、热值是燃料本身的一种特性，只与燃料本身决定，和燃料的质量、放出热量的多少、燃烧是否充分、温度高低无关，故CD错误。答案：A。6．（2023•株洲模拟）木炭的热值为3.4×107J/kg，它表示1kg木炭（）A．具有3.4×107J的热量 B．具有3.4×107J的内能 C．完全燃烧对外做功3.4×107J D．完全燃烧放出热量3.4×107J解：木炭的热值是3.4×107J/kg，它的物理意义是：1kg木炭完全燃烧放出的热量是3.4×107J，故ABC错误，D正确。答案：D。7．（2023•威海模拟）关于热机的效率，下列说法正确的是（）A．在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多 B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高 C．热机的效率越高说明做功越快 D．热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的解：A．热机的效率越高，做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，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A错误。B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高，多用在重型机器上，故B正确；C．热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，热机的效率越高说明有用功与总功的比值越大；功率表示做功的快慢，功率越高说明做功越快，效率和功率是两个不同的物理量，二者之间没有必然联系，故C错误；D．根据内燃机的能量流向，热机损失的能量中，废气带走的能量较多，故D错误。答案：B。8．（2022•株洲模拟）有经验的柴油机维修师，不用任何仪器，只是靠近柴油机排气管口观察和用鼻子闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台柴油机的节能效果。在同样负荷的情况下，关于柴油机的节能效果，下列判断正确的是（）A．尾气的温度越高，柴油机越节能 B．尾气的温度越低，柴油机越节能 C．尾气的柴油味越浓，柴油机越节能 D．尾气的颜色越黑，柴油机越节能解：尾气的温度高，说明散失的热量多，柴油机的效率低，反之，柴油机的效率高，即节能。尾气的柴油味浓、颜色黑都说明柴油没有充分燃烧，浪费了燃料，这样柴油机的效率会低。答案：B。9．（2022•西宁模拟）古语道：“人要实，火要虚”。此话的意思是说做人要脚踏实地，才能事业有成：可燃物要架空一些，才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是（）A．增大可燃物物的热值 B．降低可燃物的着火点 C．能使可燃物完全燃烧 D．提高了可燃物的利用率解：可燃物要架空一些，才能燃烧更旺。“火要虚”的目的是增大了可燃物与空气的接触面积，燃烧更旺，提高了可燃物的利用率，故D正确，ABC错误。答案：D。10．（2023•西安模拟）某学校每天向学生提供100kg开水，下表所列为几种常见燃料的热值。现将质量为100kg，初温为20℃的水烧开，所需燃料质量最少的是（燃料完全燃烧）（）几种常见燃料的热值/（J•kg﹣1）燃料油酒精无烟煤烟煤4.2×1073.0×107约3.4×107约2.9×107A．燃料油 B．酒精 C．无烟煤 D．烟煤解：由表中数据可知，几种燃料的热值大小关系为：q燃料油＞q无烟煤＞q酒精＞q烟煤，将质量为100kg，初温为20℃的水烧开需要吸收的热量一定，假如燃料完全燃烧释放的热量全部被水吸收，燃料油的热值最大，所需燃料的质量最少。答案：A。11．（2022•镇江中考）如图所示，用甲、乙两种燃料分别对质量和初温相同的水进行加热，两图装置均相同。燃料的质量用m表示，燃料充分燃尽时水升高的温度用Δt表示（水未沸腾）（）A．若m相同，Δt越小，燃料的热值越大 B．若Δt相同，m越大，燃料的热值越大 C．若mΔt的值越大，燃料的热值越大D．若Δtm解：燃料的热值大小不能直接测量，需要通过水吸收热量的多少来体现燃料燃烧放出热量的多少，而水吸收热量的多少跟水的质量和升高的温度有关，因此为了比较热值大小可以利用Q吸＝Q放，而Q吸＝c水m水Δt，Q放＝mq，即c水m水Δt＝mq，解得：q=cA、若m相同，Δt越小，由q=cB、若Δt相同，m越大，由q=cC、若mΔt的值越大，即Δtm的值越小，由qD、若Δtm的值越大，由q=答案：D。12．（2022•成都期末）小明利用图甲装置研究某燃料热值，他取少量燃料置于燃烧皿中，点燃后对100g的热水加热4min，然后立即将其熄灭，测得消耗燃料4.2g，并根据实验数据绘制了水温随时间变化的图像如图乙中a线所示。已知此过程中燃料均匀燃烧放热，所放出热量只有60%被水吸收。水的比热容为4.2×103J/（kg•℃），整个过程中忽略水的质量变化。下列说法中正确的是（）A．通过图像计算得知4min水吸收到的热量为2520J B．通过计算得出该燃料的热值为2×106J/kg C．这种方法计算出的热值比实际的热值偏大 D．若实验装置和热损失比例均不变，利用该燃料加热另一杯水绘出了如图乙中b线所示图像，则这杯水的质量小于上一杯水的质量解：A、加热2min，水吸收到的热量是：Q水＝m水c水Δt＝0.1kg×4.2×103J/（kg•℃）×（99℃﹣93℃）＝2520J，故A错误；（2）加热4min，水吸收到的热量是：Q吸′＝2Q吸＝5040J，根据Q吸′＝ηQ放，可得消耗燃料4.2g放出的热量：Q放=Q由Q放＝mq可得该燃料的热值：q=Q放mC、因为燃料燃烧时，有热损失，水吸收的热量小于燃料燃烧放出的热量；所以计算出的燃料的热值比实际的热值偏小，故C错误；D、由图可知，相同时间，两杯水吸收的热量相同，温度变化相同，根据Q＝cmΔt可知两杯水的质量相等，故D错误。答案：B。二、填空题（共6小题）13．（2022•无锡模拟）现探明中国南海海底有大量的可燃冰，已知可燃冰的热值比煤气的热值大得多，则完全燃烧相同质量的可燃冰和煤气，燃烧可燃冰放出的热量多，1kg的可燃冰，燃烧一半后，剩余可燃冰的热值不变。（选填“变大”、“变小”或“不变”）解：已知可燃冰的热值比煤气的热值大得多，则完全燃烧相同质量的可燃冰和煤气，燃烧可燃冰放出的热量多；因为热值是燃料的一种性质，1kg的可燃冰，燃烧一半后，剩余可燃冰的种类没变，状态没变，故其热值不变。答案：可燃冰；不变。14．（2023•陕西中考）在标准大气压下，使用煤气灶将2kg的水从20℃加热到100℃，水吸收的热量是6.72×105J，若不计热量损失，此过程需要完全燃烧0.016kg的煤气，这是通过热传递的方式增加了水的内能。未使用完的煤气的热值不变（选填“变大”“变小”或“不变”）[水的比热容c水＝4.2×103J/（kg•℃），煤气的热值q煤气＝4.2×107J/kg]解：水吸收的热量：Q吸＝cm水Δt＝4.2×103J/（kg•℃）×2kg×（100℃﹣20℃）＝6.72×105J；不计热量损失，根据Q吸＝Q放＝mq，所以需要完全燃烧煤气的质量：m=Q用煤气灶烧水的过程中，能量发生了转移，是通过热传递的方式使水的内能增加；热值是燃料的一种特性，未使用完的煤气的热值不变。答案：6.72×105；0.016；热传递；不变。15．（2023•南充中考）某单缸四冲程汽油机，飞轮每分钟转3000转，则每秒对外做功25次，每次对外做功115J，该汽油机的效率为25%，连续工作1小时需消耗汽油0.9kg（q汽油＝4.6×107J/kg）。解：四冲程汽油机的飞轮转速：3500r/min＝50r/s，即汽油机飞轮每秒转50圈，由于四冲程汽油机1个工作循环完成4个冲程，飞轮和曲轴转2圈，对外做功1次，所以该汽油机每秒对外做功25次；汽油机1小时对外所做的功：W总＝3600×25×115J＝1.035×107J，由η=W总Q放可知，汽油完全燃烧放出的热量：Q放由Q放＝mq可知，消耗汽油的质量：m=Q答案：25；0.9。16．（2022•衡水期末）在热机的各种损失中废气带走的能量最多，设法利用这些能量，是提高燃料利用率的重要措施；“涡轮增压”是目前在各种汽油机和柴油机中采用的一项节能、提高热机功率的技术。它是利用热机排出的废气带动涡轮旋转，将新鲜空气压缩后送入内燃机的进气口，这样做的好处是减小（选填“增大”或“减小”）排出废气所带走的能量，提高（选填“提高”或“降低”）内燃机的效率。解：（1）从内燃机的能流图中获知燃气内能的流向，能量损失最多的是废气内能；（2）在热机的能量损失中，废气带走了大部分的热量，所以“涡轮增压”利用热机排出的废气带动涡轮旋转，充分利用了废气带走的热量，提高了热机的效率。答案：废气；减小；提高。17．（2022•济宁中考）某柴油机工作一段时间后，油箱里的柴油没有发生变化的是②③④（选填序号：①质量；②密度；③比热容；④热值）。完全燃烧10kg柴油放出的热量Q＝4.3×108J。（q柴油＝4.3×107J/kg）解：某柴油机工作一段时间后，由于一部分柴油燃烧，使得油箱里的柴油的质量减少；密度、比热容、热值的大小与质量无关，所以密度、比热容、热值的大小不变；完全燃烧10kg柴油放出的热量Q放＝mq柴油＝10kg×4.3×107J/kg＝4.3×108J。答案：②③④；4.3×108。18．（2023•怀化模拟）某种国产汽车，当它在某平直公路上以20m/s速度匀速行驶时，每百公里的油耗为6L．当汽车行驶500s，则汽车消耗的汽油是0.6L．假设汽车在运动过程中受到的平均阻力是495N．则汽油机的效率是25%（已知汽油的热值是3.3×107J/L）。解：（1）由v=ss＝vt＝20m/s×500s＝10000m＝10km，因为每百公里的油耗为6L，所以行驶10km（公里）消耗汽油：V=10（2）汽油完全燃烧放出的热量：Q放＝Vq＝0.6L×3.3×107J/L＝1.98×107J，因为汽车匀速行驶，所以汽车牵引力：F＝f＝495N，牵引力做功：W＝Fs＝495N×10000m＝4.95×106J，汽油机的效率：η=W答案：0.6；25。三、实验探究题（共2小题）19．（2022•泰州中考）在“比较酒精和碎纸片燃烧时放出的热量”实验中。（1）由于燃料充分燃烧放出热量的多少不仅与燃料种类这一个因素有关，因此实验时必须控制酒精和碎纸片的质量相等；实验中还需控制被加热的水的质量和初温均相同，以便于通过水升高的温度来反映燃料完全燃烧放出的热量。（2）如图是小明安装好的实验装置，其中存在的错误是温度计的玻璃泡没有充分浸入到烧杯的水中。（3）小华纠正了小明的错误，又组装了一套相同的实验装置，备好秒表。在两燃烧皿中分别加入准备好的酒精和碎纸片，读出水的初温后，进行如下操作：①先点燃酒精，再点燃碎纸片。②保证酒精和碎纸片燃烧时间相同，读取温度计的示数。③待酒精和碎纸片充分燃烧结束，分别读取温度计的示数。小红认为上述操作中，操作②是错误的。小明根据正确操作获得的数据，算出了燃料的热值，发现结果小于该燃料的实际热值，原因是燃料不完全燃烧且燃料燃烧放出的热量有一部分会散失到空气中。解：（1）由Q放＝mq可知，燃料充分燃烧放出热量的多少与燃料的种类和燃料的质量有关，因此实验时必须控制酒精和碎纸片的质量相同；控制被加热的水的质量和初温均相同，便于通过水升高的温度来反映燃料完全燃烧放出的热量；（2）用温度计测量液体的温度时，应该让温度计的玻璃泡与被测液体充分接触，不能碰到容器的底部和侧壁，由图可知，温度计的玻璃泡没有充分浸入到烧杯的水中；（3）实验过程中要控制完全燃烧燃料的质量相同，燃烧时间相同并不能保证燃烧燃料的质量相同，所以保证酒精和碎纸片燃烧时间相同，读取温度计的示数的操作是错误；由于燃料不完全燃烧且燃料燃烧放出的热量有一部分会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸收的部分热量，使Q放大于Q吸，依此计算出燃料的热值比实际要偏小些。答案：（1）质量；通过水升高的温度来反映燃料完全燃烧放出的热量；（2）温度计的玻璃泡没有充分浸入到烧杯的水中；（3）②；燃料不完全燃烧且燃料燃烧放出的热量有一部分会散失到空气中。20．（2022•扬州模拟）为了比较两种燃料的热值，小明采用如图甲所示的两套完全相同的装置进行实验，烧杯内水的初温和质量相同，实验中忽略热量的损失。（1）实验前调整铁夹A的位置，其目的是使石棉网（石棉网/温度计）处于适当的高度。（2）实验中应控制燃料燃烧的质量（时间/质量）相同，根据温度计上升的示数比较燃料燃烧放出热量的多少。（3）小明选用了燃料a和燃料b进行实验。当燃料燃尽时，小明记下了各个时刻烧杯中水温，绘制了图乙的图象，则可初步判断燃料b的热值大。（4）另一组的小华也用图甲的两套完全相同的装置进行实验，比较燃料c和燃料d的热值，并重新在烧杯内加入初温和质量相同的水，在燃料烧完后也画出了水的温度随时间变化的图象如图丙所示。燃料c在6min时水就沸腾了，造成水过早沸腾的原因可能是燃料c的燃烧过程比较快。分析图象可知燃料c燃烧10min放出的热量大于（大于/等于/小于）燃料d燃烧15min放出的热量。（5）你认为根据丙图象能（能/不能）比较两种燃料热值的大小。解：（1）实验时要用火焰的外焰加热；调整铁夹A的位置，其目的是使石棉网处于适当的高度，方便用外焰加热；（2）实验中应控制燃料燃烧的质量相同，通过比较温度计上升的示数来比较燃料燃烧放出热量的多少；（3）由图乙知，当燃料燃尽时，图线b的温度变化大，说明相同质量的a、b燃料完全燃烧时b放出的热量多，则b的热值大；（4）燃料c在6min时水就沸腾了，说明水吸收的热量多，造成水过早沸腾的原因可能是燃料c的燃烧过程比较快；由图丙可知，燃料c燃烧10min放出的热量已经使水沸腾，燃料d燃烧15min放出的热量没有使水沸腾，表明c放出的热量多；（5）由图丙可知，两种燃料全部燃尽时，c燃料使水升高的温度更大，则c的热值大，故能比较热值的大小。答案：（1）石棉网；（2）质量；温度计上升的示数；（3）b；（4）燃料c的燃烧过程比较快；大于；（5）能。四、计算题（共2小题）21．（2022•锦州中考）如图所示是我国自行设计研制的AG600全状态新构型灭火飞机。若该飞机以270km/h的速度匀速直线航行20min，消耗航空燃油1.35t，飞机发动机的功率为2.25×107W。（航空燃油的热值为4×107J/kg）求：（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是多少？（2）飞机在航行过程中的阻力是多少？（3）发动机的效率是多少？解：（1）已知消耗的航空燃油的质量m＝1.35t＝1350kg，航空燃油的热值q＝4×107J/kg，则这些燃油完全燃烧放出的热量为：Q放＝qm＝4×107J/kg×1350kg＝5.4×1010J；（2）已知飞机发动机的功率P＝2.25×107W，飞机匀速航行的速度v＝270km/h＝75m/s，由P=Wt=Fst由二力平衡的条件可知飞机航行过程中的阻力为：f＝F＝3×105N；（3）由P=Wt可知飞机发动机做的功为：W＝Pt＝2.25×107W×20×60s＝2.7×10则发动机的效率为：η=WQ放答：（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量是5.4×1010J；（2）飞机在航行过程中的阻力3×105N；（3）发动机的效率是50%。22．（2023•娄底中考）如图所示是