中考物理复习专项训练：热机与热机效率（原卷版）

专题03热机与热机效率压轴培优专题训

练（原卷版）

考点1热机

1.如图a为航母上简化的蒸汽弹射装置，能带动舰载机在两秒钟内达到起飞速度，如图b

为四冲程汽油机的工作示意图。下列判断不正确的是（）

图a图b

A.图a中气缸内的蒸汽体积膨胀，从而推动活塞使舰载机获得牵引力

B.气缸内的蒸汽推动活塞时，内能减小

C.从能量转化角度讲，蒸汽弹射装置工作时与图A所示的原理相似

D.汽油机一个工作循环的正确顺序是ABCD

2.在公路上有一辆自动挡汽车和一台拖拉机发生故障，经检查都是蓄电池坏了，不能启动,

有人建议，只要把它们推动以后就可以使发动机继续工作。你认为把它们推动以后

（）

A.汽车和拖拉机仍能行驶

B.只有汽车可以继续行驶，拖拉机不能行驶

C.只有拖拉机可以继续行驶，汽车不能行驶

D.都不能行驶

3.单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图如图所示，下列关于这种内燃机一个工作循环的

四个冲程的顺序排列正确的是

甲乙丙丁

A.丙、丁、乙、甲

B.乙、丁、甲、丙

C.乙、甲、丁、丙

D.甲、乙、丙、丁

(2)某四冲程内燃机，飞轮转速为300转/分钟，活塞面积为120cm2,行程L是0.3米,

假如做功冲程中燃气的平均压强是5Xl()5pa,求：

①做功冲程中燃气对活塞的平均压力；

②一个做功冲程中燃气对活塞做的功；

③内燃机的功率是多少？

4.阅读下面的短文，回答问题

涡轮增压，是一种利用内燃机运作产生的废气驱动空气压缩机的技术。涡轮增压器利用

发动机排出废气的惯性来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮压送由管道送来

的空气，使之增压进入气缸。

汽车发动机的工作，多是靠燃料在发动机气缸内燃烧做功，从而对外输出功率。

涡轮增压的主要原理是采用专门的压气机先将气体进行压缩，再让气体进入气缸，这样

提高了进入气缸气体的密度。空气的密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和

调整一下发动机的转速，这样就可以增加发动机的输出功率了。

请回答下列问题：

（1）发动机排出废气的惯性只跟废气的有关。

（2）发动机消耗内能驱动汽车行驶的是冲程，该冲程将能转化为能。

（3）吸入相同体积空气时，使用泯轮增压的汽车与普通汽车相比，牵引力可做的功

更。

（4）发动机排出的废气的能量_______（选填“能”或“不能”）全部转化为叶轮的机

械能用以压缩空气。

■•*VI

5.在抵制日货运动中，小将同学家响应号召，购买了一辆国产轿车。汽车应用了许多物理

知识。请你运用所学的物理知识解答下列问题：

（1）汽油机是汽车的“心脏”，汽油机的做功冲程是将能转化为能。

（2）小轿车前方的挡风玻璃是倾斜的，目的是为了使车内物体所成的像（选填

“实”或“虚”）位于玻璃的上方，不妨碍司机视线。

（3）汽车发动机是用水作冷却剂的，这是利用了水的的性质；冬天，小将的

父亲开车行驶在路上，不一会儿汽车挡风玻璃的内侧出现了一层“白雾”，为了尽快消

除“白雾”，你认为应该开启空调的（填“冷”或“热”）风。

（4）有的轿车车尾部安装一个“气流偏导器”，它是依据

的原理，当轿车高速行驶时，能产生较大的抓地力。

6.阅读短文，回答问题：

从火车到火箭

生产的发展需要强大的动力。17世纪，人类发明了热机。最早的热机是蒸汽机。在锅炉

里把水烧成水蒸气，水蒸气在气缸里推动活塞做功。原始的蒸汽机不便于使用…

交通运输的发展迫切需要轻便的热机。于是，内燃机应运而生。内燃机分为汽油机、柴

油机两大类。汽油机是1876年发明的，柴油机是1892年发明的。内燃机行驶时不需要

携带很多的水和煤，不但轻便，效率也提高了…

早期的飞机是由内燃机提供动力的。从上世纪40年代开始，飞机上越来越多的使用喷气

发动机，它向后高速喷出气体，从而获得前进的动力。在功率相同时，喷气发动机比内

燃机更轻便…

根据材料内容，请在答题卡上回答下列问题：

（1）在功率相同时，蒸汽机、内燃机、喷气发动机的自身重力依次（选填“增

大”或“减小”）。

（2）在结构上柴油机的顶部是喷油嘴，汽油机的顶部是0

（3）汽油机工作过程中燃料的化学能先转化为内能，内能再转化为。

\考点2有关热机的计算;

7.某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30cm2,一个冲程活塞在气缸中移动的距离是

50mm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0Xl（）5pa,飞轮Imin转动1800周，

当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），下列说法中正确的是（）

A.汽油机每秒内完成30个冲程

B.汽油机的功率为2025W

C.做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2.7X107N

D.一个做功冲程中燃气对活塞做的功为1.35X105J

8.一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速为3600r/min,该柴油机1s对外做功30次。若某

车匀速行驶2h消耗的汽油为5kg,汽车发动机的输出的功率为12kW,则汽车发动机对

外做功J,汽车发动机的效率为（q汽油=4.6Xl（）7j/kg,留一位小数）。

9.如图1为四缸四冲程发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴

上，并使各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他

三个汽缸分别在做吸气、压缩和排气工作。

图1图2

有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示。其中排量等于四个汽缸容积的总和，如

图2汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于活

塞的面积和活塞上下运动的距离(既冲程长).转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周数。

(1)在每个做功冲程里，发动机做功W=Jo

(2)在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV,式中p表示燃气对活塞的

压强，则p=Pa»

10.某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为5Xl(f3m2,一个冲程活塞在气缸中移动的距

离是50mm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为8X105Pa,飞轮Imin转动1800

周，当汽油机满负荷工作时(不计摩擦，汽油的热值为4.6X107J/kg),求：

(1)做功冲程中燃气对活塞的平均压力；

(2)一个做功冲程中燃气对活塞做的功；

(3)汽油机的功率。

(4)若Imin内消耗汽油22.5g,该汽油机的效率。

11.随着人民生活水平的不断提高，汽车已经走进我们的家庭。小林的爸爸最近也购买了

一辆轿车。下表中列出该轿车的一些性能参数。

单车质量/kg1600发动机排量/L2.0

燃料92#汽油水箱容量/L5.0

（1）当该轿车汽油机的转速为3600r/min时，则在1s内汽油机对外做功的次数是次,

压缩冲程中将能转化为能。

（2）“轿车不但要吃油，有时也要喝水”,用水冷却发动机是因为水的大，在

发动机开始工作后一段时间内，水箱中水的内能会（填“增力口”或“减少”），

这是通过方式来改变内能的。

（3）轿车在上坡时，将挡位换成低速挡，以减小行驶的速度，这样做的目的是

A.安全B.省油C.减小摩擦D.增大爬坡的牵引力

（4）小林通过测量获得轿车以不同速度行驶时对应的制动距离（即从操纵制动刹车到车

停下来的距离），数据如表所示：

速度/（km》」）406080100120

制动距离/m8185072

根据表中数据所反映的规律，当轿车速度为80km/h时对应的制动距离是mo

（5）小林通过上网查到了这种轿车的输出功率与转速的关系如图所示。小林又向爸爸询

问了一些实测数据：轿车行驶的路况好，平均车速为lOOkm/h,发动机转速为2000r/min,

平均油耗为9L/100km,参考图中的数据，分析这辆汽车在这种状态下行驶时，每小时

对外所做的有用功为J,发动机的效率约为0（已知汽油的热值为4.6

12.图1为四缸发动机工作原理：内燃机通过连杆把四个汽缸的活塞连在一根曲轴上，并

使各汽缸的做功过程错开，在飞轮转动的每半周里，都有一个汽缸在做功，其他三个汽

缸分别在做吸气、压缩和排气工作。

图1图2

(1)发动机在做功冲程里，高温、高压的燃气推动活塞向下运动，对外做功，同时将_

能转化为能。

(2)有一台四缸发动机，其主要技术指标如表所示。其中排量等于四个汽缸工作容积的

总和，汽缸工作容积指活塞从上止点到下止点所扫过的容积，又称单缸排量，它取决于

活塞的面积和活塞上下运动的距离(既冲程长).转速表示每分钟曲轴或飞轮所转的周

数。

排量2.0L

输出功率120kW

转速6000r/min

①该发动机在1s内做功J,单缸排量丫=L。

②在每个做功冲程里，发动机做功W=Jo

(3)在做功冲程里，燃气对活塞所做的功可表示为W=pV,式中p表示燃气对活塞的

压强，贝1Jp=Pa.(1L=1O3m3)

(4)图2为发动机在做功冲程中的示意图。下面给出了公式W=pV的证明，请将推导

过程补充完整(要求各表达式均用S、1或p表示)：

设活塞的面积为S,冲程长为1,燃气对活塞的压强为P，则燃气对活塞的压力F

=,燃气对活塞所做的功w=,又根据数学知识可知发动机的单缸排量V

=，故W=pV。

考点3燃料的热值及其计算

13.关于燃烧的热值，以下说法正确的是()

A.燃烧的热值与燃料的种类有关系，与燃烧的质量和燃烧状况无关

B.燃烧1千克某种燃料放出的热量就是这种燃料的热值

C.燃料燃烧时，质量越大，热值越大

D.燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的大

14.如表中列出几种燃料的热值，单位是J/kg,我国航天事业用氢气作燃料是因为氢气的_

大，放出2.8Xl()8j热量需要完全燃烧kg氢气，相当于完全燃烧kg

干木柴。

干木柴无烟煤酒精煤油氢气

1.2X1073.4X1073.0X1074.6X1071.4X108J/m3

15.如图所示，A、B、C三个实验装置完全相同，燃料的质量都为10g,烧杯内液体的质

量都相同。

(1)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A、B、C)o

(2)在“比较不同燃料的热值”的实验中，通过观察温度计的比较燃料燃烧放出

热量的多少。已知酒精的热值为3.0X107J/kg,10g酒精完全燃烧放出的热量是

Jo

(3)水的比热容是4.2X1()3J/(kg.℃),它的含义是

16.某家庭用的燃气热水器，将20kg的水从10℃加热到60℃,完全燃烧了OZlnP的煤气。

已知水的比热容为4.2Xl()3j/(kg・℃),煤气的热值为4X107j/m3.试求:

(1)煤气完全燃烧放出的热量是多少？

(2)水吸收的热量是多少？该热水器烧水的效率是多少？

(3)如果完全燃烧0.21m3天然气放出的热量的70%用来对小轿车做功，以1000N的动

力进行牵引，可使轿车行驶多远？(天然气的热值为3.2X107J/nA)

17.2017年5月18日，中国科学家首次在南海试采可燃冰取得圆满成功。实现了我国天然

气水合物开发的历史性突破。可燃冰清洁无污染、储量巨大，是一种非常理想的新型能

源。可燃冰的热值很大，是天然气热值的10倍以上，若按10倍计算。(c水=4.2X1()3J/

(kg-℃)；天然气的热值q=7Xl()7j/m3),求：

(1)体积为0.01m3的可燃冰完全燃烧放出的热量为多少？

(2)若这些热量的90%被质量为100kg的水吸收，则水升高的温度是多少？

18.某物理兴趣小组的同学，用煤炉给100kg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2kg的煤，水的比热容为4.2X

103J/(kg・℃),煤的热值约为3Xl()7j/kg。求：

(1)煤完全燃烧产生的热量：

(2)经过6min时间加热，水所吸收的热量；

(3)煤炉烧水时的热效率。

(4)就小火炉的使用，谈谈你的看法：(写出一点即

可)。

考点4热机的效率

19.随着人们生活水平的日益提高，小汽车越来越多地走进了百姓人家。一辆使用汽油为

燃料的小汽车，以72km/h的速度在水平路面上匀速行驶时，发动机的实际功率为

20kW.若小汽车行驶的路程为108km,汽油的热值q=4.6Xl()7j/kg,小汽车发动机的

效率为25%.则关于小汽车在这段路程中，下列说法不正确的是()

A.运动的时间为L5h

B.发动机所做的功为1.08Xl()5kJ

C.汽车所受的阻力为1000N

D.消耗汽油的质量为5kg

20.小张驾驶一辆额定功率为35千瓦、效率为30%的汽车在一段平直的公路上匀速行驶，

在额定功率下行驶1小时至少需要L汽油(汽油的热值为3.5X1()7J/L),若行驶

的速度为72km/h,则汽车受到的阻力为N

21.汽车的心脏是发动机，其重要组成部分是内燃机，它在工作时能量转化情况为(内能转

化为机械能)。我国汽车保有量在迅速增长，截至2017年，我国处于使用状态的汽车数

量已突破3亿辆。每辆汽车每年耗油1.8吨，汽车内燃机的效率平均取值30%.如果能

7

把内燃机效率提高6%,我国每年可以节约燃油t(煤油的热值为4.6X10J/kg)o

22.某款国产插电混动汽车，汽油发动机既可向车轮提供动力，又可向蓄电池充电，同时

蓄电池又将部分能量通过驱动电机向车轮输送。整车质量(含驾驶员)为1.8t,搭载电

池电量为18.75kW«h,纯电行驶时效率约为80%,利用汽油发动机行驶时热机平均效率

约为30%,在平直的公路上以72km/h的速度匀速行驶，受到的阻力为总重的k=0.03倍。

汽油热值约为q=4.5Xl()7j/kg,g=10N/kg,求此时：

（1）汽车需要的牵引力；

（2）以纯电行驶时，假如电池从满电到耗尽电量，可以行驶的最大路程；

（3）车辆行驶（2）中相同路程，如果以汽油发动机行驶时，需要燃烧的汽油质量。

23.近年来，我国汽车工业发展迅猛，各种新型汽车不断投放市场。如图所示是我省自行

研制的QQ小汽车的单缸四冲程内燃机，在Imin内曲轴转动2600圈，做功冲程推动活

塞一次做功1500J,在这段时间内，气缸内共燃烧汽油0.1kg.【汽油的热值为4.6X

107J/kg］请你算出：

（1）消耗完汽油时，内燃机获得的内能为多少？

（2）Imin内，对活塞做功的功率是多少？

（3）已知内燃机的效率TI=W/QX100%（式中W为燃料燃烧对活塞做功，Q为它在这

段时间内所消耗的柴油完全燃烧所产生的热量），则该内燃机正常工作时的效率约为多

少？

24.百公里油耗指的是汽车在道路上行驶时每百公里平均燃料消耗量，是汽车耗油量的一

个衡量指标。由于多数车辆在90公里/时接近经济车速，因此大多对外公布的理论油耗

通常为90公里/小时的百公里匀速油耗。经出厂测试，某品牌汽车百公里理论油耗为8L,

汽车发动机的输出功率为23kW（已知汽油的密度为0.75X103kg/m3,热值为4.6X

107J/kg）o试求：

（1）8L汽油完全燃烧放出的热量；

（2）测试时间内发动机所做的功；

（3）该品牌汽车发动机的热机效率。

考点5能量的利用效率

25.现有两个使用同一种燃料的加热器，用它们分别对甲、乙两种不同的物质加热。已知

甲物质的比热是乙物质的2倍，甲物质的质量是乙物质的工，当甲物质升高的温度是乙

3

物质的旦时（甲、乙物质的物态都不发生改变），加热甲物质所用燃料是加热乙物质的工,

42

则两加热器利用热能的效率之比是（）

A.3：4B.1：1C.3：2D.2：1

26.太阳能是21世纪重点开发的能源之一，太阳能汽车是利用太阳能电池将接收到的太阳

能转化为电能，再利用电动机来驱动的一种新型汽车。如图所示是一辆太阳能实验车，

车上太阳能电池接收太阳能的面板的有效面积为S=6m2,当太阳光照射到电池板每平

方米面积上的辐射功率为Po=lkW时，太阳能电池产生的电压为U=120V,并对车上的

电动机提供I=10A的电流。则这辆汽车上的太阳能电池将太阳能转化为电能的效率

是;如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为75%,当汽车在水

平路面上以6m/s的速度匀速行驶时，受到的阻力是No

27.电动摩托车已成为大众化的一种交通工具，小乔对家里的电动摩托车进行了测试，他

骑车在平直的路面上由静止开始运动，获得如图所示的速度v和牵引力F随时间t变化

的关系图像。已知匀速行驶时，电动机输入电压48V,输入电流5A,由图可知，2〜7s

电动摩托车受到的摩擦力为N；电动摩托车匀速行驶时，电能转化为机械能的效

率为%o

28.粮食储存仓库常常需要利用倾斜的传送带将装满粮食的麻袋运送到高处，如图所示。

已知某仓库的传送带长度为Lo,与水平面的夹角为30°,在电动机的带动下，传送带以

vo的恒定速度向斜上方运送麻袋，电动机的输出机械功率为Po.设每条麻袋的总质量为

mo,传送带的移动速度保持不变。

（1）若每次只运送一条麻袋到顶端后再运送下一条，请用以上参数推算出该传送装置的

效率是多大？（设将麻袋刚放在传送带上时麻袋就具有与传送带相同的速度）

（2）为了提高工作效率，传送带上可同时运送多条麻袋（有一定间隔的放置），若传送

装置本身消耗的功率为Pi,求该传送带每分钟最多能将多少条麻袋运送到顶端？

29.“中国梦，科技梦”，中国民用无人机世界闻名