初中物理人教版（2024）九年级全册（2024）第3节 热机的效率测试题

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一．内燃机工作循环的计算（共7小题）
二．做功次数的计算（共5小题）
三．冲程个数的计算（共5小题）
四．固体和液体的热值计算（共7小题）
五．气体的热值计算（共7小题）
六．热机的效率公式与计算（共10小题）
一．内燃机工作循环的计算（共7小题）
1．汽油机飞轮转速是3600r/min，在1s内汽油机内能转化为机械能的次数及完成的冲程个数为（ ）
A．15次，60个B．18次，120个
C．30次，120个D．900次，30个
2．若汽油机1s内对外做功15次，则其曲轴的转速为 r/min。为了降低汽油机汽缸的温度，汽缸外有一个水箱体，使汽缸被水包围着，这是通过 的方式减少汽缸的内能。
3．小汽车已进入平常百姓家（如图），若汽车在水平路面上快速行驶，由于汽车上下表面空气流动速度不同，汽车对地面的压力和静止时相比会 （选填“变大”“变小”或“不变”）；汽车上的散热器用水作为冷却剂，是因为水的 大。若一台单缸四冲程汽油机1s内对外做功25次，则该汽油机飞轮的转速为 r/min。
4．如图所示，小明在吹气球时，被吹大了的气球没能用手握住，呼啸着飞了出去。若他及时捡拾起气球，将会感觉到它喷气的嘴部温度和原来相比 （选填“变高”、“变低”或“没有变化”），这是因为当球内气体喷出来时，发生的能量转化情况是 能转化为 能。汽油机在工作时， 冲程与这一情景过程中能量的转化是一致的。汽油机工作时对外的输出功率为25kW，飞轮转速为5000转/min，则每个工作循环汽油机对外做功 J。
5．一台单缸四冲程柴油机活塞的横截面积为500cm2，活塞的行程是150mm，做功冲程的平均压强是4×105Pa，求：
（1）一个做功冲程中气体做的功。
（2）若柴油机每分钟完成600个工作循环，则柴油机的功率多大？
6．某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞横截面积为5×10﹣3m2，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为8×105Pa，当汽油机满负荷工作时（不计摩擦），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。
7．某台单缸四冲程内燃机的活塞面积是120cm2，一个冲程是0.3m，做功冲程中燃气对活塞的平均压强是5×105Pa，曲轴的转速是300r/min．求：
（1）内燃机每分钟做的功？
（2）其功率是多少？
二．做功次数的计算（共5小题）
8．一台单缸四冲程汽油机，飞轮转速1200r/min，则它的气缸内燃气每秒钟对外做功（ ）
A．20次B．10次C．600次D．1200次
9．×小昕看到爸爸启动摩托车时，转速表如图所示，如果该车使用的是单缸四冲程汽油机，请根据图中信息计算此时发动机4秒内对外做功的次数为（ ）
A．25B．32C．50D．100
10．热机是把内能转化为机械能的装置，如图所示是汽油机的构造示意图，此时为 冲程，若此单缸汽油机工作时飞轮的转速为3600r/min，则在1s内对外做功 次。
11．某汽油机飞轮转速是1800r/min，则每分钟对外做功 次，做功冲程的下一个冲程是 ；汽缸外用水箱来降低汽缸体温度，因为水具有较大的 。
12．小明在学习笔记中记录了如下错题，请你帮助他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程。
三．冲程个数的计算（共5小题）
13．某单缸四冲程汽油机的汽缸活塞面积为30cm2，一个冲程活塞在汽缸中移动的距离是50mm，满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0×105Pa，飞轮1min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3600N D．一个做功冲程中燃气对活塞做的功为1.35×105J
14．某汽油机飞轮转速是2400r/min，则它1s内汽油机内能转化为机械能的次数及完成的冲程个数为（ ）
A．30次，60个B．20次，80个
C．30次，120个D．15次，60个
15．在沿海地区炎热晴朗天气里易形成海陆风，如图甲所示是风力发电机独特的尾翼结构，能使其旋翼自动迎风，仅在海陆风因素的影响下，夜晚风力发电机出现的情形是 图（选填“乙”或“丙”）；汽油机中，若飞轮转速是3000r/min，则汽油机1min内完成 个冲程，对外做功 次。
16．随着生活水平的提高，汽车已进入寻常百姓家庭，它给我们的生活提供了便利，促进了社会的发展。汽车应用了许多物理知识，请你解答：一台四冲程汽油机工作时曲轴转速是1200r/min，此汽油机每秒钟完成 个做功冲程。
17．若汽油机飞轮的转速是2400r/min，每秒钟完成了 个冲程，每秒钟对外做 次功，若每次做功500J，则此内燃机的功率为 W。
四．固体和液体的热值计算（共7小题）
18．如图所示，甲、乙、丙的三套装置完全相同，燃料质量、液体质量及液体初温均相同，不考虑热量损失，点燃后燃料稳定燃烧直至尽，同一套装置中液体单位时间内吸热相等，三套装置烧杯中液体升高的温度随时间变化的图像如图丁所示，下列判断正确的是（ ）
A．两种液体的比热容之比ca：cb＝1：2
B．两种燃料的热值之比q1：q2＝3：4
C．0∼t1时间段甲、乙液体吸收的热量之比Q甲：Q乙＝1：1
D．0∼t2时间段乙中液体a与0∼t1时间段丙中液体b吸收的热量之比Q乙：Q丙＝1：1
19．新型生物质能燃气炉以热值为1.0×107J/kg的秸秆作燃料。若燃料燃烧的热量全部被水吸收，完全燃烧0.84kg的秸秆可使 kg的水从30℃上升到70℃。（水的比热为4.2×103J/（kg▪℃））。
20．白洋淀是华北平原上最大的淡水湖泊，对维持生物多样性和调节气候起到了重要作用。广阔的湖水能调节周边的气温，这是由于水具有较大的 ；实践小组取5kg湖水进行加热，水温从30℃升高了20℃，水吸收的热量相当于完全燃烧 g酒精放出的热量。[c湖水=4.2×103J/(kg⋅℃)，q酒精=3.0×107J/kg]
21．如图甲所示是一艘完全依靠太阳能驱动的船，电池板接收太阳能的功率为1.6×105W。假设接收的太阳能只用来驱动船前进，在一次航行中，太阳能船受到水平方向的牵引力F随时间t的变化关系如图乙，航行速度如图丙。（海水密度约为1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：
（1）若船吃水深度为1m，则船底受到水的压强是多大？
（2）第50s至100s，牵引力在这段时间内做的功？
（3）第50s至100s，若船接收的太阳能全部改由燃烧柴油提供，则需要消耗柴油的质量是多少？（q柴油＝4.0×107J/kg）
22．新能源汽车具有节能减排、保护环境等优点。某新能源汽车厂家采用电能、氢燃料等非常规能源作为动力来源。测试员在测试一款新车时开车在一水平地面上匀速行驶了5km，消耗0.15kg的氢燃料，汽车的牵引力为1260N。（q氢=1.4×108J/kg）求：
（1）汽车发动机牵引力做的功；
（2）0.15kg的氢燃料完全燃烧放出的热量是多少？若这些热量全部用来加热水，可以将多少千克的水温度从20℃加热到70℃。
23．某小组同学在实验室中做“水的沸腾”实验，他们在烧杯中装了质量为1kg、初温为76℃的水，用酒精灯给烧杯中的水加热，并每隔2min记录一次温度计的示数，直到水沸腾一段时间后停止读数，记录的数据如表所示。[c水＝4.2×103J/（kg•℃），q酒精＝3×107J/kg]求：
（1）将这些水从76℃加热到刚好沸腾时，水吸收的热量。
（2）若酒精完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则把这些水从76℃加热到刚好沸腾时，需要完全燃烧的酒精的质量。
24．为保障今年夏粮丰收增产，我市部分县区利用植保无人机对小麦开展“一喷三防”喷洒作业。如图所示。某品牌植保无人机，加满农药和汽油后总质量为20kg，底部支架与水平地面的接触面积为50cm2。在某次喷洒作业中，该无人机以5m/s的水平速度匀速喷洒3min，消耗汽油71g。已知汽油的热值为4.6×107J/kg，g取10N/kg。求无人机：
（1）起飞前对水平地面的压强；
（2）3min内飞行的水平路程；
（3）3min内消耗的汽油完全燃烧放出的热量。
五．气体的热值计算（共7小题）
25．我国北方地区冬季用燃煤取暖所造成的大气污染，已越来越引起人们的关注。现在大多数家庭已经改用天然气取暖，以降低对大气的污染。小明家的住房面积约110m2，若将住房的门窗关闭好，用天然气燃烧取暖，并使室温升高10℃，已知天然气的热值为4.4×107J/kg。空气的密度约为1.3kg/m3，空气的比热容为1.0×103J/（kg•℃），所需的天然气约为（ ）
A．0.01kgB．0.1kgC．1kgD．10kg
26．“低碳环保”是当今世界环境主题，天然气是一种低污染燃料，在我县已普遍使用。天然气热值为4×107J/m3，若完全燃烧0.42m3的天然气所释放的热量完全被水吸收，能使 kg的水温度升高20℃。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
27．如图是杜甫绝句《迟日江山丽》中诗句“沙暖睡鸳鸯”的画面。太阳升起时，沙地比水更暖和，因为沙的比热容比水 。在1标准大气压下，质量为10kg的水温度从30℃升高40℃.吸收热量 J。如果这些热量由燃烧天然气来获得，需要完全燃烧 m3天然气（不计热量损失）。[已知水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q＝4.0×107J/m3]
28．一壶水在炉火上加热，水温升高，其内能 （选填“增大”、“不变”或“减小”）。这是通过 方式改变其内能的，在一个标准大气压下，把质量为100kg，温度为20℃的水烧开，若天然气燃烧放出的热量全部被水吸收，则需要完全燃烧 m3的天然气。【已知q天然气＝3.0×107J/m3，水的比热容为c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
29．如图所示为我国研制的四座氢燃料内燃机飞机验证机，该飞机使用氢为燃料，高压储氢罐可储氢5kg，最大起飞质量可达1.5×103kg。已知该飞机静止在水平地面上时，轮胎与地面的总接触面积为0.2m2；该飞机在空中以180km/h的速度匀速直线巡航时，前置螺旋桨为飞机提供的牵引力为2.1×103N。已知氢的热值为1.4×108J/kg。求：（g取10N/kg）
（1）发动机未工作前，飞机静止在水平地面上，达到最大起飞质量时对地面的压强为多少？
（2）高压储氢罐内5kg的氢完全燃烧放出的热量为多少？
（3）飞机以180km/h的速度匀速直线巡航0.2h，前置螺旋桨为飞机提供的牵引力做的功为多少？
30．为了减少环境污染，共建绿水青山的美好生态，我县部分农村地区已经用上了天然气烧水煮饭，设天然气热值为4.2×107J/kg。[c水＝4.2×103J/（kg•℃）]
（1）求完全燃烧0.2kg天然气放出的热量？
（2）若这些热量被50kg、30℃的水吸收，能使水的温度升高到多少？
31．李华家新装的燃气热水器铭牌上标注能效等级为2级。国家规定能效等级为2级的热水器，其热效率值不低于88%。李华想通过洗澡来估测一下这款燃气热水器的能效等级是否达标，于是他将燃气热水器的温度设定在40℃（即水从热水器流出的温度），某次洗澡用了水90kg，用了天然气0.2m3。已知进入热水器的冷水温度为5℃，求：[水的比热容c＝4.2×103J/（kg•℃），天然气的热值q＝7.0×107J/m3]
（1）0.2m3天然气完全燃烧放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）通过计算判定该款热水器能效等级是否达标。
六．热机的效率公式与计算（共10小题）
32．如图所示为某柴油水泵机组（水泵机组动力由单缸四冲程柴油机提供），正常工作1小时可以将54m3的水抽到20m高处，该水泵机组的效率为40%，下列说法正确的是（ ）（ρ水＝1.0×103kg/m3，q柴油＝4.6×107J/kg，g取10N/kg）
A．水泵机组对水做的功为1.2×107J
B．水泵机组对水做功的功率为3000W
C．水泵机组消耗柴油的质量为0.46kg
D．单缸四冲程柴油机的压缩冲程将内能转化为机械能
33．甲、乙两台汽油机使用相同的汽油，若在同一时间内，甲、乙两汽油机做的有用功之比为3：2，甲的效率是25%，乙的效率是20%，则在同样的时间内，甲、乙两汽油机消耗汽油的质量之比为（ ）
A．2：5B．5：2C．5：6D．6：5
34．如图为某汽油机工作时的能量流向图，汽油的热值q取4.5×107J/kg。以下说法正确的是（ ）
A．汽油未完全燃烧时的热值比完全燃烧时的小
B．完全燃烧10kg汽油可放出4.5×108J的热量
C．在做功冲程，该汽油机气缸中的气体内能增大
D．该汽油机工作效率可达65%
35．截止2023年，全球处于使用状态的汽车数量已突破15亿辆。设汽车的燃油为汽油，每辆汽车每年耗油约2.1t，若不计热量损失，这些燃料完全燃烧放出的热量为 J；汽车刹车时，轮胎温度急剧升高，通过 的方式改变物体的内能；设内燃机的效率平均值取30%，开车时正确使用刹车能把内燃机的效率提高1%，汽油的热值4.6×107J/kg。则每辆车每年节约燃油 kg燃油。
36．《哪吒之魔童闹海》全球热映。电影中哪吒和敖丙能够联手冲破天元鼎，用水火之力生成蒸汽冲破巨鼎的封印过程中的能量转化与汽油机中 冲程相同。某国产摩托车的发动机是一台单缸四冲程汽油机，其效率为30%，该车在某段平直公路上匀速行驶10min，燃烧汽油0.5kg，则该汽油机的功率是 W；若该汽油机飞轮转速为2400r/min，则汽油机每秒对外做功 次。（汽油的热值为4.6×107J/kg）
37．诗句“锄禾日当午，汗滴禾下土。谁知盘中餐，粒粒皆辛苦”描述了农民辛勤劳作的情景，勉励我们日常生活中要节约粮食。随着科技的发展，利用无人机技术监测农作物生长、喷洒农药，大大减轻了农民的工作负担，提高了农业生产的效率。机械迷小华对无人机进行了项目化研究。
（1）喷洒农药功能
如图所示，喷洒作业时，以无人机为参照物，田里的小麦是 （选填“运动”或“静止”）的；沿水平直线匀速喷洒农药的过程中，无人机的动能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。
（2）对地面的压强
喷洒完农药后，无人机静止在水平地面时对地面的压强为2.5×104Pa，与地面的总接触面积为80cm2，则无人机的质量是多少？（g取10N/kg）
（3）汽油机的效率
在某次喷洒农药作业时，无人机以2m/s的速度和9kW的恒定功率沿水平方向匀速直线飞行，为了覆盖一片面积为1000m2的小麦田，无人机消耗汽油0.1kg，则无人机的汽油机的效率是多少？（假设无人机的喷洒宽度为5m，q汽油＝4.5×107J/kg）
38．“六代机”，即第六代喷气式战斗机，是军事航空领域中新一代战机的概念，代表了未来空战技术和战术的发展方向。强说该飞机最大飞行距离达到8000km，该飞机的发动机0.5h内能以恒定的牵引力飞行2000km，输出功率达4×105W，消耗了40kg的航空燃油，已知燃油的热值q燃油＝4.5×107J/kg。求：
（1）40kg航空燃油完全燃烧放出的热量；
（2）飞机发动机的效率。
39．如图所示的雾炮车，既可喷洒药液消毒，也可喷洒水雾对街道进行除尘，在一次作业中，雾炮车沿水平地面10min内匀速行驶3km到达作业区域，消耗燃油0.5kg，行驶过程中受到的牵引力恒为2000N，若燃油的热值为3×107J/kg，求雾炮车在该过程中：
（1）行驶的速度；
（2）牵引力做的功；
（3）0.5kg的燃油完全燃烧放出的热量；
（4）发动机的热机效率。
40．今年春节期间沈阳遭遇暴雪，对交通造成了一定的影响。如图是一台柴油除雪车清除路面积雪时的场景。已知该除雪车的额定功率是1.2×105W，总质量是6×103kg，除雪车车轮与水平地面的总接触面积为0.3m2。（g取10N/kg，柴油的热值取4×107J/kg）求：
（1）除雪车对水平地面的压强。
（2）当除雪车以额定功率进行除雪作业时，在平直的路面以上1.5m/s的速度匀速前进了1500m，则除雪车所受阻力。
（3）若除雪车的效率为30%，上述除雪过程需要消耗柴油的质量。
41．如图所示是我国自行设计研制的AG600水陆两栖飞机，最大起飞质量为53.5t，最大航程为4500km，飞机发动机的额定功率为2.25×107W，航空燃油的热值为4×107J/kg，g取10N/kg。试问：
（1）飞机以最大起飞质量漂浮在水面上时，所受的浮力是多少？
（2）起飞之后，若该飞机在额定功率下以300km/h的速度匀速直线航行10min，则行驶的路程是多少？
（3）题（2）过程中，若飞机发动机的效率为50%，不计能量损失，则飞机消耗的航空燃油的质量为多少？
错题记录
错题改正
习题：
某单缸四冲程内燃机每秒对外做功20次，则其飞轮转速为 r/min。
解：
汽油机工作1个循环，完成4个冲程，活塞往复2次，飞轮转2圈，做2次功。汽油机1s内对外做功20次，即1s的时间内飞轮转20圈，即1min转1200圈，所以其飞轮的转速为1200r/min。
错误之处：
错因分析：

正确解答：





时间/min
0
2
4
6
8
10
12
14
温度/℃
76
80
84
88
92
96
96
96