人教版九年級物理全一冊《14.3熱機的效率》同步練習(xí)題及答案

一、基礎(chǔ)題

1.熱機效率是指熱機用來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

效率的說法正確的是（）

A.熱機效率越高，說明熱機做的有用功越多

B.熱機效率越高，說明熱機消耗的燃料越少

C.熱機效率不可能達到100%

D.提高熱機效率的唯一方法是減少廢氣帶走的能最

2.某汽油機工作時，消耗2kg汽油完全燃燒放出的熱量為J（汽油的熱值為（4.6X107J/kg））,

若該汽油機的效率為30%,則這些熱量轉(zhuǎn)化為的有用功為J。

3.下列關(guān)于熱機效率的說法中，錯誤的是（）

A.蒸汽機的效率通常比內(nèi)燃機低

B,熱機效率越高，在做功同樣多的情況下消耗的燃料越少

C.熱機效率越高，說明熱機的性能越好

D.熱機效率越高，熱機損失的能量越多

4.某柴油機的效率為40樂表示的物理意義是,若該柴油

機完全燃燒5kg柴油，能對外做的有用功為J（柴油的熱值為（4.3X10；J/kg））。

5.下列措施中，不能提高熱機效率的是（）

A.減少熱機部件間的摩擦

B.使燃料充分燃燒

C.增加熱機的工作時間

D.盡量減少廢氣帶走的熱量

二、提升題

6.一臺汽油機的飛輪轉(zhuǎn)速為3000r/min,該汽油機每秒鐘完成____個工作循環(huán)，對外做功—

次。若該汽油機的效率為35斬消耗1kg汽油能對外做的有用功為J（汽油的熱值為4.6

X107J/kg）o

7.某汽車發(fā)動機的效率為30船行駛過程中消耗了5kg汽油，若這些汽油完全燃燒，可放出J

的熱量，轉(zhuǎn)化為的機械能為Jo若汽車以72km/h的速度勻速行駛，受到的阻力為2000N,

則這些機械能能使汽車行駛km。

8.兩臺汽油機，甲的效率為30%,乙的效率為40%,若它們做的有用功相同，則消耗的汽泊質(zhì)量之

比（m甲：m乙）為（）

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A.3:4

B.4:3

C.1:1

D.無法確定

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.以上說法都正確

三、拓展題

10.近年來，我國大力發(fā)展新能源汽車，以替代傳統(tǒng)燃油汽車。某燃油汽車的發(fā)動機效率為25%,

若行駛100km消耗汽油8kg,而一款新能源汽車行駛100km消耗的電能相當(dāng)于-4kg汽油完全燃燒

放出的熱星（汽油的熱值為4.6X107J/kg）,則新能源汽車的能量利用率至少為多少才能與燃油

汽車行駛100km做的有用功相當(dāng)？

11.我國自主研發(fā)的“華龍一號”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3Xl（fj/kg）,

核電站的發(fā)電效率為40%,則該核電站每年能對外輸送多少電能？

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)電機組的熱效率可達45%以上。若某超

臨界發(fā)電機組每年消耗標(biāo)準(zhǔn)煤8X10%（標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為3X10,J/kg）,與傳統(tǒng)發(fā)電機組（熱效

率為35%）相比，每年可節(jié)約多少噸標(biāo)準(zhǔn)煤？

四、實驗探究題

13.某實驗小組為探究影響熱機效率的因素、設(shè)計了如下實驗：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，用相同的熱機模型將水和煤油加熱產(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能,

測量并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：

燃料加熱時間/min水升高的溫度/℃煤油升高的溫度熱機對外做功/J

/℃

酒精520358400

酒精10407016800

（1）實驗中，選用相同規(guī)格的酒精燈的目的是

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（2）分析實驗數(shù)據(jù)可知，在加熱時間相同時，，煤油升高的溫度比水高，說明煤油的比熱容一

（選填“大于”“小于”或“等于"）水的比熱容。

（3）該實驗?zāi)芊裰苯拥贸觥叭剂系姆N類會影響熱機效率”的結(jié)論？為什么？

（4）若要探究燃料種類對熱機效率的影響，應(yīng)如何改進實驗方案？

14.為測量某小型汽油機的效率，實驗小組進行了如下操作：

①用天平測出汽油機油箱內(nèi)燃油的質(zhì)量Dh；

②啟動汽油機，使其以恒定功率工作段時間后關(guān)閉；

③用天平測出油箱內(nèi)剩余燃油的質(zhì)量012：

④記錄這段時間內(nèi)汽油機對外做的有用功M

⑤查閱燃油的熱值q,計算出該汽油機的效率n。

（1）該汽油機效率的表達式為n=（用已知物理展的符號表示）。

（2）實驗中，若忽略散熱損失和機械摩擦損失，汽油機的效率—（選填“會”或“不會”）達

到100%,原因是o

（3）為了提高實驗測量的準(zhǔn)詢性，應(yīng)采取哪些措施？（寫出兩條即可）

15.某同學(xué)在探究熱機效率與做功快慢的關(guān)系時，得到了如下數(shù)據(jù)：

熱機型號做功功率/WImin內(nèi)消耗燃料燃料的熱值/J/kgImin內(nèi)對外做的

的質(zhì)量/g有用功/J

A500104.6X1071.38X105

B1000184.6X10,2.592X4

（1）計算A、B兩臺熱機的效率。

（2）分析實驗數(shù)據(jù)，你認(rèn)為熱機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，說明如何在提高熱機做功快慢的同時，提高熱機效率。

參考答案

1.答案：C

解題思路：

熱機效率的定義是“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”。

分析詵項：

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A：效率高W有用功多，還與燃料放出的總能量有關(guān)（如效理30%的熱機消耗10kg燃料，可能比效

率50%消耗1kg燃料的有用功多），錯誤；

B：效率高W消耗燃料少，做功多少相同時才會消耗更少燃料，未說明做功多少，錯誤；

C：熱機工作時，廢氣帶走能量、散熱損失、機械摩擦等損耗無法避免，故效率不可能達100%,正

確；

D：提高效率的方法有減少廢氣帶走能量、減小摩擦、使燃料充分燃燒等，并非“唯一”，錯誤。

易錯點提醒:

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

因素共同影響。

2.答案:9.2X107；2.76X1T

解題思路：

第一步：計算燃料完全燃燒放出的熱量，用公式Q肝mq；

已知m=2kg,q=4.6X107J/kg,代入得Q改二2kgX4.6X10'J/kg=9.2X1O'J：

第二步：根據(jù)熱機效率n=w〃Q孫變形得

已知n=30%=。3,代入得W仃=（）.3X9.2X10>2.76X101

易錯點提醒：

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”）；

計算時易出錯?，注意科學(xué)計數(shù)法的運算規(guī)則。

3.答案：D

解題思路：

分析選項：

A：蒸汽機燃料在汽缸外燃燒,熱量損失多，效率（6%~15%）低于內(nèi)燃機（汽油機20%~40%）,正確;

B：做功相同時，效率越高，需越小，消耗燃料越少，正確；

C：熱機效率是性能核心指標(biāo)，效率越高性能越好，正確；

I）：效率越高，損失的能量占比越?。ㄈ缧?0%比30%的損失能量少10%）,錯誤。

易錯點提醒：

易誤選A,不清楚蒸汽機與內(nèi)燃機效率的差異，需牢記“內(nèi)燃機效率高于蒸汽機”的結(jié)論。

4.答案：柴油機用來做有用功的能量占燃料完全燃燒放出能量的40%：8.6X107

解題思路:

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第一空：熱機效率的物理意義是“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=5kgX4.3X10'J/kg=2.15X10）；

s7

再算W『nQtt=0.4X2.15X10J=8.6X10Jo

易錯點提醒：

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4.3X10，J/kg。

5.答案：C

解題思路：

提高熱機效率的核心是“減少能量損失”或“增加有用功占比”：

A：減少摩擦可減少機械損耗，能提高效率；

R：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：減少廢氣帶走的能量（主要損失途徑），能提高效率。

易錯點提醒：

易誤選C,認(rèn)為“工作時間長效率高”，混淆“效率”與“總功”的關(guān)系，需牢記效率是“比值”，

與工作時間無關(guān)。

6.答案：25：25；1.61X107

解題思路：

第■步：分析汽油機工作循環(huán)與飛輪轉(zhuǎn)速的關(guān)系；

四沖程汽油機：飛輪轉(zhuǎn)2圈=1個工作循環(huán):對外做功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,對外做功25次；

第二步：計算有用功，同基研題第2題，Q?=lkgX4.6X10；J/kg=4.6X107J；

W有=0.35X4.6X10>l.61X10'J。

易錯點提醒：

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（r/min轉(zhuǎn)r/s需除以60）。

7.答案：2.3X10、6.9X10,；34.5

解題思路:

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笫一步：算Q放=mq=5kgX4.6X10j/kg=2.3X1O‘J；

第二步：算機械能（即有用次）W『nQ40.3X2.3X10）=6.9X10」；

第三步：汽車勻速行駛，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）,,

易錯點提醒：

易忘記“勻速行駛時牽引力等于阻力”，導(dǎo)致無法計算路程：

單位換算易出錯（如將米換算成千米時漏除以1000）。

8.答案：B

解題思路：

已知W孕kW在乙二W“，根據(jù)n=Wf,-/Q欣和Q*mq,變形得m=W有/nq；

因燃料都是汽油q相同,故m甲：m乙=W在/n甲q：W有/n乙q=n乙/n甲；

代入n甲=30%,n乙=40樂得m甲：m乙=40030爐4/3。

易錯點提醒：

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，供熱過程減少了散熱損失，本質(zhì)是減少了能量損失，故A、B、C說法均正確。

易錯點提醒：

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：計算燃油汽車行駛100km的有用功；

燃油汽車Q故尸m?=8kgX4.6X107J/kg=3.68X108J；

WftFn,Q放.=0.25X3.68X10RJ=9.2X

第二步：計算新能源汽車的總能量（相當(dāng)于4kg汽油的熱量）：

Q電=nhq=4kgX4.6X10J/kg=l.84X10\j；

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第三步：新能源汽車的能量利用率n2川%2/Q電，因需w行2=U1=9.2X1O'J；

故112=9.2X10」/1.84X10sJX100%=50%o

易錯點提醒：

易混淆“新能源汽車消耗的電能”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屯二nuq：

計算時需注意兩次熱量的對應(yīng)關(guān)系，避免數(shù)據(jù)代入錯誤。

11.答案：1.44X10,5J

解題思路：

第一步:統(tǒng)一單位，1.2X101=1.2X10§kg；

8

第二步：計算核燃料相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒放出的熱量Qtt=mq=1.2X10kgX3X10J/kg=3.6X

1015J；

第三步:計算電能(有用功)W電=nQk0.4X3.6X10打=i44Xl()gj。

易錯點提醒：

單位換算易出錯(噸轉(zhuǎn)千克需乘以10');

科學(xué)計數(shù)法運算易出錯，注意指數(shù)相加(108X10?=1015)o

12.答案：1.14X10%

解題思路：

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

6

超臨界機組：n】=45%,mF8X10t,WTf=n.m,q；

傳統(tǒng)機組：。2=35%,設(shè)需叱，則Wfi=n2Ri2q；

第二步：因川有相同，故nI皿q=n2nhq,約去q得nh=n?ni),.n2;

67

第三步:代入數(shù)據(jù)m2=0.45X8X10t/0.3^1.0286X10t；

766

第四步：計算節(jié)約的質(zhì)量△m=nh-m1=1.0286X10t-8X10t^l.14X10to

易錯點提醒：

易忽略“有用功相同”的前提，無法建立等式；

計算時需注意分?jǐn)?shù)運算的準(zhǔn)確性，結(jié)果保留合理有效數(shù)字。

13.答案：

(1)保證相同時間內(nèi)燃料完全燃燒放出的熱量相同;

(2)小于:

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（3）不能；實驗中燃料種類相同（都是酒精），未改變“燃料種類”這一變量，無法探究其對熱

機效率的影響；

（4）選用不同種類的燃料（如酒精、煤油），保持其他條件（加熱時間、被加熱物質(zhì)的質(zhì)量、熱

機模型等）不變，重復(fù)實驗，比較熱機對外做功的多少，進而分析燃料種類對熱機效率的影響。

解題思路：

（1）控制變量法的應(yīng)用：探究某一因素的影響時.，需保證其他因素不變，相同規(guī)格酒精燈能保證

相同時間內(nèi)放熱相同；

（2）比熱容特性：質(zhì)量相同、吸熱相同（加熱時間相同）時，溫度升高越快，比熱容越小，煤油

升溫比水快，故比熱容??；

（3）變量分析：實驗中燃料種類未改變，不符合“控制變量法”的要求，無法得出對應(yīng)結(jié)論；

（4）改進思路：改變“燃料種類”這一變量，保持其他條件不變，通過比較有用功（熱機對外做

功）判斷效率變化。

易錯點提醒：

（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/（1D1-m2）qX100%；

（2）不會；燃料燃燒放出的熱量總有一部分會隨廢氣帶走、散熱損失等，無法完全轉(zhuǎn)化為有用

功；

（3）①延長汽油機工作時間，減小偶然誤差；②多次測量取平均值；③選用精度更高的天平測

量燃油質(zhì)量。

解題思路：

（1）效率表達式推導(dǎo):消耗的燃油質(zhì)量為m=m1-m2,Q枚=mq,故n=W/Q/X100%=W/（mI-mz）qX

100%；

（2）效率上限分析：熱機的能量損失（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，故效率無法達100%：

（3）提高準(zhǔn)確性的措施：從“減小誤差”角度出發(fā)，如延長時間、多次測量、提高測量工具精度

等。

易錯點提醒：

（1）易遺漏“nh-叱”，直接用n或叱表示消耗的燃油質(zhì)量，導(dǎo)致表達式錯誤；

（2）易誤答“會”，忽略廢氣