熱機(jī)的效率同步練習(xí)

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（4.6X

10J/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Jo

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

1）.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樂(lè)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J（柴油的熱值為（4.3X10；J/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樂(lè)消耗1kg汽油能對(duì)外做的有用功為J（汽油的熱值為4.6

XIOJ/kg）o

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.3:4

B.4:3

C.1:1

D.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4.6X10；!/3）,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1.2X10%標(biāo)準(zhǔn)煤（標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為3X

10?J/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8X10%（標(biāo)準(zhǔn)燥的熱值為3X10；J/kg）,與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組（熱效

率為35%）相比，每年可節(jié)約多少噸標(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)明煤油的比熱容一

（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)顯某小型汽油機(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)量四；

②啟動(dòng)汽油機(jī)，使其以恒定功率工作?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irk；

④記錄這段時(shí)間內(nèi)汽油機(jī)對(duì)外做的有用功M

⑤查閱燃油的熱值q,計(jì)算出該汽油機(jī)的效率n。

（1）該汽油機(jī)效率的表達(dá)式為n=________（用己知物理量的符號(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o

（3）為了提高實(shí)驗(yàn)測(cè)量的準(zhǔn)詢性，應(yīng)采取哪些措施？（寫(xiě)巴兩條即可）

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)做功功率八VImin內(nèi)消耗燃料燃料的熱值/J/kgImin內(nèi)對(duì)外做的

的質(zhì)量/g有用功/J

A500104.GX1071.38X105

B1000184.6X10；2.592X1小

（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。

答案解析

I.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:9.2X107；2.76X10?

解題思路：

第一步：計(jì)算燃料完全燃燒放出的熱量，用公式Qxmq；

已知m=2kg,q=4.6X107J/kg,代入得Q吁2kg義4.6X10；J/kg=9.2X1O'J；

第二步：根據(jù)熱機(jī)效率n=//Q放，變形得W『nQ放；

已知n=30%=0.3,代入得Wff=（）.3X9.2X107J=2.76X10］。

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QxWfJn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機(jī)匕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機(jī)8.6X107

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QHmq=5kgX4.3Xl（）7j/kg=2.15X10）；

再算W『nQ儂=0.4X2.15X10）=8.6X10」。

易錯(cuò)點(diǎn)提醒：

第一空易表述不完整，需明碓“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4.3X10'J/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；1.61X10,

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)二對(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；

第一步：計(jì)算有用功，問(wèn)基磯題第2題，Qja=lkgX4.6X10：J/kg=4.6X10TJ；

W*0.35X4.6X107J=l.61X10jo

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：2.3X10s；6.9X10'；34.5

解題思路：

第一步：算Q?=mq=5kgX4.6X10j/kg=2.3X108J；

第二步：算機(jī)械能（即有用功）W『nQ段=0.3X2.3X10）=6.9X10工

第三步：汽車(chē)勻速行駛，牽引力F=f=2（）00N（二力平衡），用W=Fs變形得s=W/F；

代入得s=6.9X10'J/2000N=3.45X10%=34.5km（注意單位換算：lkm=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型產(chǎn)有，根據(jù)n=Wfi/Q放和Q*mq,變形得m斗4/nq：

因燃料都是汽油q相同,故m甲；m乙TV的/n叩q；W〃n乙q一。乙/n甲;

代入Hip-30%*H乙=40*,得mII）：m乙=40%/30%二4/3。

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“既供電乂供熱”，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)Qtti=miq=8kgX4.6義10?J/kg=3.68X10sJ；

wffl=n,Q放產(chǎn)0.25X3.68X10）=9.2X101；

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=nhq=4kgX4.6X10J/kg=】.84X10）；

第三步:新能源汽車(chē)的能量利用率n2川%2/Q電，因需/2川有產(chǎn)9.2X10，J;

故n2=9.2X107J/l.84X108JX100%=50%O

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『m?q；

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：1.44X10,5J

解題思路：

第一步：統(tǒng)一單位,1.2X101=1.2義位/g；

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=11^=1.2X10%gX3X107J/kg=3.6X

1015J;

第三步：計(jì)算電能（有用功）W是nQ?=0.4X3.6X10%=].44X10%

易錯(cuò)點(diǎn)提醒：

單位換算易出錯(cuò)（噸轉(zhuǎn)千克需乘以IO?）；

科學(xué)計(jì)數(shù)法運(yùn)算易出錯(cuò),注意指數(shù)相加（108X107=10ls）o

12.答案:1.14X106t

解題思路：

第一步：設(shè)兩種發(fā)電機(jī)組的有用功為分別表示出所需標(biāo)準(zhǔn)煤質(zhì)量；

b

超臨界機(jī)組：Q1=45%,mi=8X10t,W有二n1m（q：

傳統(tǒng)機(jī)組：H2=35%,設(shè)需nh,則W行=n2m?q；

第二步：因W有相同，故nimiq=q2m2q,約去q得m2=nim】/n2;

67

第三步:代入數(shù)據(jù)m2=0.45X8X10t/0.3aL0286X10t；

第四步:計(jì)算節(jié)約的質(zhì)量△航叱-nn=1.0286X107t-8X106t^l.14X106to

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)中燃料種類相同（都是酒精），未改變“燃料種類”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?。?/p>

（3）變量分析：實(shí)驗(yàn)中燃料種類未改變，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”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/（mi-m2）qX100%；

（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)化為育用

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選用精度更高為天平

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皎=mq,n=W/Q100%=W/（mi-m2）qX

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、提高測(cè)量工具精度

等。

易錯(cuò)點(diǎn)提醒：

（1）易遺漏"nh-m2”，直接用n或叱表示消耗的燃油質(zhì)量，