第頁(yè)人教版九年級(jí)物理全一冊(cè)《14.3熱機(jī)的效率》同步練習(xí)題及答案一、基礎(chǔ)題1.熱機(jī)效率是指熱機(jī)用來(lái)做有用功的那部分能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，下列關(guān)于熱機(jī)效率的說(shuō)法正確的是（）A.熱機(jī)效率越高，說(shuō)明熱機(jī)做的有用功越多B.熱機(jī)效率越高，說(shuō)明熱機(jī)消耗的燃料越少C.熱機(jī)效率不可能達(dá)到100%D.提高熱機(jī)效率的唯一方法是減少?gòu)U氣帶走的能量2.某汽油機(jī)工作時(shí)，消耗2kg汽油完全燃燒放出的熱量為_(kāi)_____J（汽油的熱值為(4.6×107J/kg)），若該汽油機(jī)的效率為30%，則這些熱量轉(zhuǎn)化為的有用功為_(kāi)_____J。3.下列關(guān)于熱機(jī)效率的說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是（）A.蒸汽機(jī)的效率通常比內(nèi)燃機(jī)低B.熱機(jī)效率越高，在做功同樣多的情況下消耗的燃料越少C.熱機(jī)效率越高，說(shuō)明熱機(jī)的性能越好D.熱機(jī)效率越高，熱機(jī)損失的能量越多4.某柴油機(jī)的效率為40%，表示的物理意義是____________________________________，若該柴油機(jī)完全燃燒5kg柴油，能對(duì)外做的有用功為_(kāi)_____J（柴油的熱值為(4.3×107J/kg)）。5.下列措施中，不能提高熱機(jī)效率的是（）A.減少熱機(jī)部件間的摩擦B.使燃料充分燃燒C.增加熱機(jī)的工作時(shí)間D.盡量減少?gòu)U氣帶走的熱量二、提升題6.一臺(tái)汽油機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)速為3000r/min，該汽油機(jī)每秒鐘完成______個(gè)工作循環(huán)，對(duì)外做功______次。若該汽油機(jī)的效率為35%，消耗1kg汽油能對(duì)外做的有用功為_(kāi)_____J（汽油的熱值為4.6×107J/kg）。7.某汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為30%，行駛過(guò)程中消耗了5kg汽油，若這些汽油完全燃燒，可放出______J的熱量，轉(zhuǎn)化為的機(jī)械能為_(kāi)_____J。若汽車(chē)以72km/h的速度勻速行駛，受到的阻力為2000N，則這些機(jī)械能能使汽車(chē)行駛______km。8.兩臺(tái)汽油機(jī)，甲的效率為30%，乙的效率為40%，若它們做的有用功相同，則消耗的汽油質(zhì)量之比(m甲:m乙)為（）A.3:4B.4:3C.1:1D.無(wú)法確定9.某熱電站既供電又供熱，與一般火電站相比，燃料的利用率大大提高，其原因是（）A.減少了廢氣帶走的能量B.減少了散熱損失C.充分利用了廢氣的能量D.以上說(shuō)法都正確三、拓展題10.近年來(lái)，我國(guó)大力發(fā)展新能源汽車(chē)，以替代傳統(tǒng)燃油汽車(chē)。某燃油汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)效率為25%，若行駛100km消耗汽油8kg，而一款新能源汽車(chē)行駛100km消耗的電能相當(dāng)于4kg汽油完全燃燒放出的熱量（汽油的熱值為4.6×107J/kg），則新能源汽車(chē)的能量利用率至少為多少才能與燃油汽車(chē)行駛100km做的有用功相當(dāng)？11.我國(guó)自主研發(fā)的“華龍一號(hào)”核電站采用可控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)，其核反應(yīng)堆的效率較高。若核電站的核反應(yīng)堆每年消耗的核燃料相當(dāng)于燃燒1.2×105t標(biāo)準(zhǔn)煤（標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為3×107J/kg），核電站的發(fā)電效率為40%，則該核電站每年能對(duì)外輸送多少電能？12.隨著科技的發(fā)展，超臨界發(fā)電技術(shù)逐漸成熟，超臨界發(fā)電機(jī)組的熱效率可達(dá)45%以上。若某超臨界發(fā)電機(jī)組每年消耗標(biāo)準(zhǔn)煤8×106t（標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為3×107J/kg），與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組（熱效率為35%）相比，每年可節(jié)約多少?lài)崢?biāo)準(zhǔn)煤？四、實(shí)驗(yàn)探究題13.某實(shí)驗(yàn)小組為探究影響熱機(jī)效率的因素，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：選用相同規(guī)格的酒精燈作為熱源，分別給質(zhì)量相同的水和煤油加熱，用相同的熱機(jī)模型將水和煤油加熱產(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，測(cè)量并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：燃料加熱時(shí)間/min水升高的溫度/℃煤油升高的溫度/℃熱機(jī)對(duì)外做功/J酒精520358400酒精10407016800（1）實(shí)驗(yàn)中，選用相同規(guī)格的酒精燈的目的是____________________________________。（2）分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在加熱時(shí)間相同時(shí)，煤油升高的溫度比水高，說(shuō)明煤油的比熱容______（選填“大于”“小于”或“等于”）水的比熱容。（3）該實(shí)驗(yàn)?zāi)芊裰苯拥贸觥叭剂系姆N類(lèi)會(huì)影響熱機(jī)效率”的結(jié)論？為什么？（4）若要探究燃料種類(lèi)對(duì)熱機(jī)效率的影響，應(yīng)如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案？14.為測(cè)量某小型汽油機(jī)的效率，實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行了如下操作：①用天平測(cè)出汽油機(jī)油箱內(nèi)燃油的質(zhì)量m1；②啟動(dòng)汽油機(jī)，使其以恒定功率工作一段時(shí)間后關(guān)閉；③用天平測(cè)出油箱內(nèi)剩余燃油的質(zhì)量m2；④記錄這段時(shí)間內(nèi)汽油機(jī)對(duì)外做的有用功W；⑤查閱燃油的熱值q，計(jì)算出該汽油機(jī)的效率η。（1）該汽油機(jī)效率的表達(dá)式為η=__________（用已知物理量的符號(hào)表示）。（2）實(shí)驗(yàn)中，若忽略散熱損失和機(jī)械摩擦損失，汽油機(jī)的效率____（選填“會(huì)”或“不會(huì)”）達(dá)到100%，原因是________________________________。（3）為了提高實(shí)驗(yàn)測(cè)量的準(zhǔn)確性，應(yīng)采取哪些措施？（寫(xiě)出兩條即可）15.某同學(xué)在探究熱機(jī)效率與做功快慢的關(guān)系時(shí)，得到了如下數(shù)據(jù)：熱機(jī)型號(hào)做功功率/W1min內(nèi)消耗燃料的質(zhì)量/g燃料的熱值/J/kg1min內(nèi)對(duì)外做的有用功/JA500104.6×1071.38×105B1000184.6×1072.592×105（1）計(jì)算A、B兩臺(tái)熱機(jī)的效率。（2）分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，你認(rèn)為熱機(jī)的效率與做功快慢之間有什么關(guān)系？（3）結(jié)合所學(xué)知識(shí)，說(shuō)明如何在提高熱機(jī)做功快慢的同時(shí)，提高熱機(jī)效率。參考答案1.答案：C解題思路：熱機(jī)效率的定義是“有用功與燃料完全燃燒放出能量之比”，核心是“比值”而非單一的“有用功多少”或“燃料消耗多少”。分析選項(xiàng)：A：效率高≠有用功多，還與燃料放出的總能量有關(guān)（如效率30%的熱機(jī)消耗10kg燃料，可能比效率50%消耗1kg燃料的有用功多），錯(cuò)誤；B：效率高≠消耗燃料少，做功多少相同時(shí)才會(huì)消耗更少燃料，未說(shuō)明做功多少，錯(cuò)誤；C：熱機(jī)工作時(shí)，廢氣帶走能量、散熱損失、機(jī)械摩擦等損耗無(wú)法避免，故效率不可能達(dá)100%，正確；D：提高效率的方法有減少?gòu)U氣帶走能量、減小摩擦、使燃料充分燃燒等，并非“唯一”，錯(cuò)誤。易錯(cuò)點(diǎn)提醒：易誤選A或B，混淆“效率”與“有用功”“燃料消耗”的關(guān)系，需牢記效率是“比值”，受兩個(gè)因素共同影響。2.答案：9.2×107；2.76×107解題思路：第一步：計(jì)算燃料完全燃燒放出的熱量，用公式Q放=mq；已知m=2kg，q=4.6×107J/kg，代入得Q放=2kg×4.6×107J/kg=9.2×107J；第二步：根據(jù)熱機(jī)效率η=W有/Q放，變形得W有=ηQ放；已知η=30%=0.3，代入得W有=0.3×9.2×107J=2.76×107J。易錯(cuò)點(diǎn)提醒：易忽略單位換算（如熱值單位是“J/kg”，需保證質(zhì)量單位為“kg”）；計(jì)算時(shí)易出錯(cuò)，注意科學(xué)計(jì)數(shù)法的運(yùn)算規(guī)則。3.答案：D解題思路：分析選項(xiàng)：A：蒸汽機(jī)燃料在汽缸外燃燒，熱量損失多，效率（6%~15%）低于內(nèi)燃機(jī)（汽油機(jī)20%~40%），正確；B：做功相同時(shí)，效率越高，需Q放=W有/η越小，消耗燃料越少，正確；C：熱機(jī)效率是性能核心指標(biāo)，效率越高性能越好，正確；D：效率越高，損失的能量占比越小（如效率40%比30%的損失能量少10%），錯(cuò)誤。易錯(cuò)點(diǎn)提醒：易誤選A，不清楚蒸汽機(jī)與內(nèi)燃機(jī)效率的差異，需牢記“內(nèi)燃機(jī)效率高于蒸汽機(jī)”的結(jié)論。4.答案：柴油機(jī)用來(lái)做有用功的能量占燃料完全燃燒放出能量的40%；8.6×107解題思路：第一空：熱機(jī)效率的物理意義是“有用功占燃料完全燃燒放出能量的比例”，直接結(jié)合效率數(shù)值描述；第二空：同第2題，先算Q放=mq=5kg×4.3×107J/kg=2.15×108J；再算W有=ηQ放=0.4×2.15×108J=8.6×107J。易錯(cuò)點(diǎn)提醒：第一空易表述不完整，需明確“有用功”與“燃料完全燃燒放出能量”的比例關(guān)系；第二空易混淆汽油和柴油的熱值，需看清題目給出的是柴油熱值4.3×107J/kg。5.答案：C解題思路：提高熱機(jī)效率的核心是“減少能量損失”或“增加有用功占比”：A：減少摩擦可減少機(jī)械損耗，能提高效率；B：燃料充分燃燒可減少未燃燒的能量損失，能提高效率；C：增加工作時(shí)間，只是總能量消耗和總有用功增加，效率（比值）不變，不能提高；D：減少?gòu)U氣帶走的能量（主要損失途徑），能提高效率。易錯(cuò)點(diǎn)提醒：易誤選C，認(rèn)為“工作時(shí)間長(zhǎng)效率高”，混淆“效率”與“總功”的關(guān)系，需牢記效率是“比值”，與工作時(shí)間無(wú)關(guān)。6.答案：25；25；1.61×107解題思路：第一步：分析汽油機(jī)工作循環(huán)與飛輪轉(zhuǎn)速的關(guān)系；四沖程汽油機(jī)：飛輪轉(zhuǎn)2圈=1個(gè)工作循環(huán)=對(duì)外做功1次；飛輪轉(zhuǎn)速3000r/min=50r/s，每秒轉(zhuǎn)50圈，故工作循環(huán)數(shù)=50÷2=25，對(duì)外做功25次；第二步：計(jì)算有用功，同基礎(chǔ)題第2題，Q放=1kg×4.6×107J/kg=4.6×107J；W有=0.35×4.6×107J=1.61×107J。易錯(cuò)點(diǎn)提醒：易混淆“飛輪轉(zhuǎn)速”與“工作循環(huán)數(shù)”的關(guān)系，牢記“2圈1循環(huán)1做功”；轉(zhuǎn)速單位換算易出錯(cuò)（r/min轉(zhuǎn)r/s需除以60）。7.答案：2.3×108；6.9×107；34.5解題思路：第一步：算Q放=mq=5kg×4.6×107J/kg=2.3×108J；第二步：算機(jī)械能（即有用功）W有=ηQ放=0.3×2.3×108J=6.9×107J；第三步：汽車(chē)勻速行駛，牽引力F=f=2000N（二力平衡），用W=Fs變形得s=W/F；代入得s=6.9×107J/2000N=3.45×104m=34.5km（注意單位換算：1km=1000m）。易錯(cuò)點(diǎn)提醒：易忘記“勻速行駛時(shí)牽引力等于阻力”，導(dǎo)致無(wú)法計(jì)算路程；單位換算易出錯(cuò)（如將米換算成千米時(shí)漏除以1000）。8.答案：B解題思路：已知W有甲=W有乙=W有，根據(jù)η=W有/Q放和Q放=mq，變形得m=W有/ηq；因燃料都是汽油q相同，故m甲：m乙=W有/η甲q：W有/η乙q=η乙/η甲；代入η甲=30%，η乙=40%，得m甲：m乙=40%/30%=4/3。易錯(cuò)點(diǎn)提醒：易誤選A，顛倒甲乙的效率比例，需牢記“效率越高，消耗燃料越少”，質(zhì)量與效率成反比。9.答案：D解題思路：熱電站“既供電又供熱”，核心是利用了一般火電站中“廢氣帶走的大量能量”（傳統(tǒng)火電站廢氣直接排放，熱電站用廢氣供熱）；同時(shí)，供熱過(guò)程減少了散熱損失，本質(zhì)是減少了能量損失，故A、B、C說(shuō)法均正確。易錯(cuò)點(diǎn)提醒：易誤選C，忽略“減少散熱損失”也是原因之一，需全面理解熱電站提高效率的原理是“充分利用廢氣能量+減少損失”。10.答案：50%解題思路：第一步：計(jì)算燃油汽車(chē)行駛100km的有用功；燃油汽車(chē)Q放1=m1q=8kg×4.6×107J/kg=3.68×108J；W有1=η1Q放1=0.25×3.68×108J=9.2×107J；第二步：計(jì)算新能源汽車(chē)的總能量（相當(dāng)于4kg汽油的熱量）；Q電=m2q=4kg×4.6×107J/kg=1.84×108J；第三步：新能源汽車(chē)的能量利用率η2=W有2/Q電，因需W有2=W有1=9.2×107J；故η2=9.2×107J/1.84×108J×100%=50%。易錯(cuò)點(diǎn)提醒：易混淆“新能源汽車(chē)消耗的電能”與“汽油熱量”的關(guān)系，需明確題目中“電能相當(dāng)于2kg汽油完全燃燒的熱量”即Q電=m2q；計(jì)算時(shí)需注意兩次熱量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，避免數(shù)據(jù)代入錯(cuò)誤。11.答案：1.44×1015J解題思路：第一步：統(tǒng)一單位，1.2×105t=1.2×108kg；第二步：計(jì)算核燃料相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒放出的熱量Q放=mq=1.2×108kg×3×107J/kg=3.6×1015J；第三步：計(jì)算電能（有用功）W電=ηQ放=0.4×3.6×1015J=1.44×1015J。易錯(cuò)點(diǎn)提醒：?jiǎn)挝粨Q算易出錯(cuò)（噸轉(zhuǎn)千克需乘以103）；科學(xué)計(jì)數(shù)法運(yùn)算易出錯(cuò)，注意指數(shù)相加（108×107=1015）。12.答案：1.14×106t解題思路：第一步：設(shè)兩種發(fā)電機(jī)組的有用功為W有，分別表示出所需標(biāo)準(zhǔn)煤質(zhì)量；超臨界機(jī)組：η1=45%，m1=8×106t，W有=η1m1q；傳統(tǒng)機(jī)組：η2=35%，設(shè)需m2，則W有=η2m2q；第二步：因W有相同，故η1m1q=η2m2q，約去q得m2=η1m1/η2；第三步：代入數(shù)據(jù)m2=0.45×8×106t/0.3≈1.0286×107t；第四步：計(jì)算節(jié)約的質(zhì)量△m=m2-m1=1.0286×107t-8×106t≈1.14×106t。易錯(cuò)點(diǎn)提醒：易忽略“有用功相同”的前提，無(wú)法建立等式；計(jì)算時(shí)需注意分?jǐn)?shù)運(yùn)算的準(zhǔn)確性，結(jié)果保留合理有效數(shù)字。13.答案：（1）保證相同時(shí)間內(nèi)燃料完全燃燒放出的熱量相同；（2）小于；（3）不能；實(shí)驗(yàn)中燃料種類(lèi)相同（都是酒精），未改變“燃料種類(lèi)”這一變量，無(wú)法探究其對(duì)熱機(jī)效率的影響；（4）選用不同種類(lèi)的燃料（如酒精、煤油），保持其他條件（加熱時(shí)間、被加熱物質(zhì)的質(zhì)量、熱機(jī)模型等）不變，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，比較熱機(jī)對(duì)外做功的多少，進(jìn)而分析燃料種類(lèi)對(duì)熱機(jī)效率的影響。解題思路：（1）控制變量法的應(yīng)用：探究某一因素的影響時(shí)，需保證其他因素不變，相同規(guī)格酒精燈能保證相同時(shí)間內(nèi)放熱相同；（2）比熱容特性：質(zhì)量相同、吸熱相同（加熱時(shí)間相同）時(shí)，溫度升高越快，比熱容越小，煤油升溫比水快，故比熱容小；（3）變量分析：實(shí)驗(yàn)中燃料種類(lèi)未改變，不符合“控制變量法”的要求，無(wú)法得出對(duì)應(yīng)結(jié)論；（4）改進(jìn)思路：改變“燃料種類(lèi)”這一變量，保持其他條件不變，通過(guò)比較有用功（熱機(jī)對(duì)外做功）判斷效率變化。易錯(cuò)點(diǎn)提醒：（1）易表述為“保證吸熱相同”，不夠準(zhǔn)確，應(yīng)明確是“燃料放出的熱量相同”；（4）易遺漏“保持其他條件不變”，不符合控制變量法的核心要求。14.答案：（1）W/(m1-m2)q×100%；（2）不會(huì)；燃料燃燒放出的熱量總有一部分會(huì)隨廢氣帶走、散熱損失等，無(wú)法完全轉(zhuǎn)化為有用功；（3）①延長(zhǎng)汽油機(jī)工作時(shí)間，減小偶然誤差；②多次測(cè)量取平均值；③選用精度更高的天平測(cè)量燃油質(zhì)量。解題思路：（1）效率表達(dá)式推導(dǎo)：消耗的燃油質(zhì)量為m=m1-m2，Q放=mq，故η=W/Q放×100%=W/(m1-m2)q×100%；（2）效率上限分析：熱機(jī)的能量損失（廢氣、散熱、摩擦等）是不可避免的，即使忽略摩擦和散熱，廢氣帶走的能量仍存在，故效率無(wú)法達(dá)100%；（3）提高準(zhǔn)確性的措施：從“減小誤差”角度出發(fā)，如延長(zhǎng)時(shí)間、多次測(cè)量、提高