人教版九年级物理全册14.2热机的效率检测试题
一、计算题
1．某单缸四冲程内燃机，飞轮转速为300
r/min，活塞面积为120 cm2，活塞行程L是0.3 m，假如做功冲程中燃气的平均压强是5×105 Pa，则这台内燃机的功率是多少瓦？
2．（2016九·信丰月考）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9.0×105Pa，飞轮lmin转动1800周，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；
（3）汽油机的功率．
3．在一次某新型号的汽车测试中，让汽车在一段平直的公路上匀速行驶4.8 km，受到的阻力是3.0×103 N，消耗汽油1.2 kg(假设汽油完全燃烧)。汽油的热值为q＝4×107 J/kg，求：
（1）在测试过程中，汽车牵引力所做的功W。
（2）该型号汽车的热机效率η。
4．某渔船长71 m，宽11 m，高5.2 m，设计最大的吃水深度为4 m，采用额定功率为680 kW的发动机进行捕捞作业。
（1）当渔船在海里达到了最大的吃水深度时，求船底离海面4 m深处受到的海水的压强为多大？(ρ海水＝1.0×103 kg/m3)
（2）渔船在岸上建造，为了便于在完工后推到海里，一小组同学讨论所用方法是：在船底适当的位置安装上钢轮，并铺设了通到海里的滑行通道。若渔船及所装物品的总重力为2.8×107 N，安装的全部钢轮与轨道的总接触面积为1.4 m2。求渔船在水平轨道上时对轨道的压强是多大？
（3）若船的柴油发动机正常工作时效率为30%，假设柴油完全燃烧，求发动机正常工作时每分钟要燃烧多少柴油？(计算结果保留1位小数，柴油的热值为4.3×107
J/kg)
5．（2017九上·安庆期末）王大刚同学和家人在郊外野餐，用木炭烧水．铁锅内装有5kg水，把水从18℃加热至98℃，已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）．如果木炭的热值为3.4×107J/kg，它燃烧放出的热有10%被水吸收．求：
（1）在这个过程中水吸收的热量；
（2）在这个过程中用掉多少木炭．
6．（2016九上·镇江月考）某学习小组同学想研究酒精灯烧水时的热效率．他们用酒精灯给100g的水加热，经过一段时间测得水温升高了60℃、消耗了4.2g酒精．已知：水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），酒精的热值为3×107J/kg．求：
（1）此过程中水吸收的热量
（2）4.2g酒精完全燃烧放出的热量。
（3）酒精灯烧水时的热效率．
7．某家庭用燃气热水器将质量为100 kg、温度为20 ℃的自来水加热到50 ℃，消耗的天然气体积为1 m3(假设天然气完全燃烧)。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值为3.2×107
J/m3。求：
（1）1
m3天然气完全燃烧放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）该热水器工作的效率。
8．太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息，求：
（1）水在10 h内吸收的热量。
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少米3的天然气(天然气的热值为8.4×107
J/m3，天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收)。
（3）该太阳能热水器的能量转化效率。
9．三峡水电站有“照亮半个中国”的美誉，它的年平均发电量约为3.06×1017 J，相当于一座年消耗5×1010 kg标准煤的火力发电站的发电量。
（1）标准煤的热值为2.9×107
J/kg，完全燃烧5×1010 kg标准煤能放出多少热量？
（2）以三峡水力发电代替同等的火力发电，每年会少排CO2气体1.2×1011 kg，这些气体的体积是多少米3(通常情况下CO2气体的密度为2 kg/m3)
（3）根据本题中的数据，计算火力发电的效率。
答案解析部分
1．【答案】解：活塞的面积S=120cm2=0.012m2，燃气的平均压强p=5×105Pa，∵p= ，∴燃气对活塞的平均压力：F=pS=5×105Pa×0.012m2=6000N，一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W=Fs=6000N×0.3m=1800J，飞轮转速为300r/min，由于曲轴每转两圈对外做功一次，所以1min转动300转，要做功150次，W总=W×150=1800J×150=2.7×105J，
P= = =4500W.
【知识点】热机的效率；压强的大小及其计算；功的计算及应用
【解析】【分析】先利用F=pS求热机工作时燃气的压力；再利用W=Fs求一个冲程做的功；曲轴每转两圈对外做功一次，所以1min转动300周，要做功150次，求出1min做的总功，再利用功率公式求内燃机的功率.
2．【答案】（1）解：∵P=9.0×105Pa，S=30cm2=30×10﹣4m2，
∴燃气对活塞的平均压力为：F=PS=9.0×105Pa×30×10﹣4m2=2700N．
答：做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2700N．
（2）解：∵S=50mm=0.05m，
∴一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W=FS=2700N×0.05m=135J．
答：一个做功冲程中燃气对活塞做的功为135J．
（3）解：飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮转动1800周，要对外做功900次，∴燃气对活塞做的总功为：W总=W×900=135J×900=121500J，而t=1min=60s，∴汽油机的功率为：P= = =2025W．
答：汽油机的功率为2025W．
【知识点】有关热机的计算
【解析】【分析】（1）知道燃气的平均压强和活塞的面积，可利用公式F=PS计算出平均压力的大小．（2）知道活塞在气缸中移动的距离，可利用公式W=FS计算出一个做功冲程燃气对活塞做的功．（3）飞轮（曲轴）每转两圈对外做功一次，计算出飞轮转动1800周对外做功的次数，已经计算出一个做功冲程燃气对活塞做的功，从而可以计算出燃气对活塞做的总功，又知道做功的时间，可利用公式 计算出汽油机的功率．
3．【答案】（1）解：因为汽车匀速行驶，在水平方向上受平衡力的作用，所以F=f=3.0×103N.
牵引力所做的功：W=Fs=3.0×103N×4.8×103m=1.44×107J，
（2）解：汽油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=1.2kg×4×107J/kg=4.8×107J；
热机效率：
【知识点】燃料的热值；功的计算及应用
【解析】【分析】（1） 汽车匀速行驶 ， F=f ，利用 W=Fs 求得 牵引力所做的功 .
（2）利用 Q放=mq 求得 汽油完全燃烧放出的热量，根据 计算汽车的热机效率.
4．【答案】（1）解：由题意可知海水深度：h=4m，p1=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×4m=4×104Pa．
（2）解：由题意可知压力为：F=G=2.8×107N，受力面积为：S=1.4m2． p2= = =2×107Pa．
（3）解：由题意可知：P=680kW=6.8×105W，t=1min=60s． W=Pt=6.8×105W×60s=4.08×107J
由η= 得Q= = =1.36×108J由q= 得m= = =3.2kg．
【知识点】燃料的热值；热机的效率；压强的大小及其计算；液体压强计算公式的应用
【解析】【分析】（1）利用p=ρgh求得 海水深度 .
（2）根据压强定义公式p=计算即可.
（3）根据W=Pt算出做功多少，再根据Q=算出柴油放出总能量，最后根据 q= 算出柴油质量.
5．【答案】（1）解：吸收的热量Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg ℃）×5kg×（98℃﹣18℃）=1.68×106J
（2）解：由η= 得：Q放= = =1.68×107J，
由Q放=mq得：
需要的木炭m= = =0.49kg
【知识点】热量的计算
【解析】【分析】（1）由热量公式Q吸=cm△t计算水吸收的热量；（2）根据Q吸=Q放，由Q放=mq得m= 计算需要的木炭．
6．【答案】（1）解：100g=0.1kg，水吸收的热量：Q吸 =cm△t=4.2×103 J/（kg ℃）×0.1kg×60℃=2.52×104 J；
答：此过程中水吸收的热量为2.52×104 J。
（2）解：酒精完全燃烧产生的热量：Q放 =mq=0.0042kg×3×107 J/kg=1.26×105 J；
答：4.2g酒精完全燃烧放出的热量为1.26×105 J。
（3）解:
答：酒精灯烧水时的热效率
【知识点】热量的计算；燃料的热值
【解析】【分析】利用吸热公式求水吸收的热量；已知酒精的质量和热值，利用Q=mq可求酒精完全燃烧产生的热量；烧水时的热效率等于水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比．
7．【答案】（1）解：天然气完全燃烧放出的热量：Q放=Vq=1m3×3.2×107J/m3=3.2×107J；
（2）解：水吸收的热量：Q吸=cm(t t0)=4.2×103J/(kg ℃)×100kg×(50℃ 20℃)=1.26×107J，
（3）解：燃气灶的效率：η= = ≈39%.
【知识点】热量的计算；燃料的热值；热机的效率
【解析】【分析】（1）利用 Q放=Vq 求得 天然气完全燃烧放出的热量 .
（2）利用 Q吸=cm(t t0) 求得 水吸收的热量 .
（3）利用 η= 求得 燃气灶的效率 .
8．【答案】（1）解：水吸收的热量(有用能量):Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg ℃)×100kg×50℃=2.1×107J，
（2）解：天然气完全燃烧需放出热量：Q放=Q吸=2.1×107J，由Q放=Vq得需要天然气的体积：
V= = =0.25m3
（3）解：10h太阳能热水器吸收的太阳能(总能量):
Q总=1.68×106J/(m2 h)×2.5m2×10h=4.2×107J，太阳能热水器的能量转化效率：
η= = =50%
【知识点】热量的计算；燃料的热值；热机的效率
【解析】【分析】（1）利用 Q吸=cm△t 求得 水吸收的热量 .
（2）结合题意，利用 Q放=Q吸 =Vq求得需要天然气的体积 .
（3）首先求得 10h太阳能热水器吸收的太阳能 ，再利用 η= 求得 太阳能热水器的能量转化效率 .
9．【答案】（1）解：Q=qm=2.9×107J/kg×5×1010kg=1.45×1018J，
（2）解：由ρ= 可得,V= = =6×1010m3
（3）解：已知E=8.5×1010kW h=8.5×1010×1000×3600J=3.06×1017J，
Q=1.45×1018J，η= = =21.1%
【知识点】燃料的热值；热机的效率；电功的计算
【解析】【分析】（1）利用 Q=qm 求得 完全燃烧5×1010 kg标准煤能放出的热量 .
（2） 由密度计算公式ρ= 可得 气体的体积 .
（3）利用 η= 求得 火力发电的效率 ，注意1 kW h=3.06×106J .
人教版九年级物理全册14.2热机的效率检测试题
一、计算题
1．某单缸四冲程内燃机，飞轮转速为300
r/min，活塞面积为120 cm2，活塞行程L是0.3 m，假如做功冲程中燃气的平均压强是5×105 Pa，则这台内燃机的功率是多少瓦？
【答案】解：活塞的面积S=120cm2=0.012m2，燃气的平均压强p=5×105Pa，∵p= ，∴燃气对活塞的平均压力：F=pS=5×105Pa×0.012m2=6000N，一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W=Fs=6000N×0.3m=1800J，飞轮转速为300r/min，由于曲轴每转两圈对外做功一次，所以1min转动300转，要做功150次，W总=W×150=1800J×150=2.7×105J，
P= = =4500W.
【知识点】热机的效率；压强的大小及其计算；功的计算及应用
【解析】【分析】先利用F=pS求热机工作时燃气的压力；再利用W=Fs求一个冲程做的功；曲轴每转两圈对外做功一次，所以1min转动300周，要做功150次，求出1min做的总功，再利用功率公式求内燃机的功率.
2．（2016九·信丰月考）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9.0×105Pa，飞轮lmin转动1800周，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；
（3）汽油机的功率．
【答案】（1）解：∵P=9.0×105Pa，S=30cm2=30×10﹣4m2，
∴燃气对活塞的平均压力为：F=PS=9.0×105Pa×30×10﹣4m2=2700N．
答：做功冲程中燃气对活塞的平均压力为2700N．
（2）解：∵S=50mm=0.05m，
∴一个做功冲程中燃气对活塞做的功：W=FS=2700N×0.05m=135J．
答：一个做功冲程中燃气对活塞做的功为135J．
（3）解：飞轮每转两圈对外做功一次，所以飞轮转动1800周，要对外做功900次，∴燃气对活塞做的总功为：W总=W×900=135J×900=121500J，而t=1min=60s，∴汽油机的功率为：P= = =2025W．
答：汽油机的功率为2025W．
【知识点】有关热机的计算
【解析】【分析】（1）知道燃气的平均压强和活塞的面积，可利用公式F=PS计算出平均压力的大小．（2）知道活塞在气缸中移动的距离，可利用公式W=FS计算出一个做功冲程燃气对活塞做的功．（3）飞轮（曲轴）每转两圈对外做功一次，计算出飞轮转动1800周对外做功的次数，已经计算出一个做功冲程燃气对活塞做的功，从而可以计算出燃气对活塞做的总功，又知道做功的时间，可利用公式 计算出汽油机的功率．
3．在一次某新型号的汽车测试中，让汽车在一段平直的公路上匀速行驶4.8 km，受到的阻力是3.0×103 N，消耗汽油1.2 kg(假设汽油完全燃烧)。汽油的热值为q＝4×107 J/kg，求：
（1）在测试过程中，汽车牵引力所做的功W。
（2）该型号汽车的热机效率η。
【答案】（1）解：因为汽车匀速行驶，在水平方向上受平衡力的作用，所以F=f=3.0×103N.
牵引力所做的功：W=Fs=3.0×103N×4.8×103m=1.44×107J，
（2）解：汽油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=1.2kg×4×107J/kg=4.8×107J；
热机效率：
【知识点】燃料的热值；功的计算及应用
【解析】【分析】（1） 汽车匀速行驶 ， F=f ，利用 W=Fs 求得 牵引力所做的功 .
（2）利用 Q放=mq 求得 汽油完全燃烧放出的热量，根据 计算汽车的热机效率.
4．某渔船长71 m，宽11 m，高5.2 m，设计最大的吃水深度为4 m，采用额定功率为680 kW的发动机进行捕捞作业。
（1）当渔船在海里达到了最大的吃水深度时，求船底离海面4 m深处受到的海水的压强为多大？(ρ海水＝1.0×103 kg/m3)
（2）渔船在岸上建造，为了便于在完工后推到海里，一小组同学讨论所用方法是：在船底适当的位置安装上钢轮，并铺设了通到海里的滑行通道。若渔船及所装物品的总重力为2.8×107 N，安装的全部钢轮与轨道的总接触面积为1.4 m2。求渔船在水平轨道上时对轨道的压强是多大？
（3）若船的柴油发动机正常工作时效率为30%，假设柴油完全燃烧，求发动机正常工作时每分钟要燃烧多少柴油？(计算结果保留1位小数，柴油的热值为4.3×107
J/kg)
【答案】（1）解：由题意可知海水深度：h=4m，p1=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×4m=4×104Pa．
（2）解：由题意可知压力为：F=G=2.8×107N，受力面积为：S=1.4m2． p2= = =2×107Pa．
（3）解：由题意可知：P=680kW=6.8×105W，t=1min=60s． W=Pt=6.8×105W×60s=4.08×107J
由η= 得Q= = =1.36×108J由q= 得m= = =3.2kg．
【知识点】燃料的热值；热机的效率；压强的大小及其计算；液体压强计算公式的应用
【解析】【分析】（1）利用p=ρgh求得 海水深度 .
（2）根据压强定义公式p=计算即可.
（3）根据W=Pt算出做功多少，再根据Q=算出柴油放出总能量，最后根据 q= 算出柴油质量.
5．（2017九上·安庆期末）王大刚同学和家人在郊外野餐，用木炭烧水．铁锅内装有5kg水，把水从18℃加热至98℃，已知水的比热容为4.2×103J/（kg ℃）．如果木炭的热值为3.4×107J/kg，它燃烧放出的热有10%被水吸收．求：
（1）在这个过程中水吸收的热量；
（2）在这个过程中用掉多少木炭．
【答案】（1）解：吸收的热量Q吸=cm（t﹣t0）=4.2×103J/（kg ℃）×5kg×（98℃﹣18℃）=1.68×106J
（2）解：由η= 得：Q放= = =1.68×107J，
由Q放=mq得：
需要的木炭m= = =0.49kg
【知识点】热量的计算
【解析】【分析】（1）由热量公式Q吸=cm△t计算水吸收的热量；（2）根据Q吸=Q放，由Q放=mq得m= 计算需要的木炭．
6．（2016九上·镇江月考）某学习小组同学想研究酒精灯烧水时的热效率．他们用酒精灯给100g的水加热，经过一段时间测得水温升高了60℃、消耗了4.2g酒精．已知：水的比热容为4.2×103J/（kg ℃），酒精的热值为3×107J/kg．求：
（1）此过程中水吸收的热量
（2）4.2g酒精完全燃烧放出的热量。
（3）酒精灯烧水时的热效率．
【答案】（1）解：100g=0.1kg，水吸收的热量：Q吸 =cm△t=4.2×103 J/（kg ℃）×0.1kg×60℃=2.52×104 J；
答：此过程中水吸收的热量为2.52×104 J。
（2）解：酒精完全燃烧产生的热量：Q放 =mq=0.0042kg×3×107 J/kg=1.26×105 J；
答：4.2g酒精完全燃烧放出的热量为1.26×105 J。
（3）解:
答：酒精灯烧水时的热效率
【知识点】热量的计算；燃料的热值
【解析】【分析】利用吸热公式求水吸收的热量；已知酒精的质量和热值，利用Q=mq可求酒精完全燃烧产生的热量；烧水时的热效率等于水吸收的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比．
7．某家庭用燃气热水器将质量为100 kg、温度为20 ℃的自来水加热到50 ℃，消耗的天然气体积为1 m3(假设天然气完全燃烧)。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，天然气的热值为3.2×107
J/m3。求：
（1）1
m3天然气完全燃烧放出的热量；
（2）水吸收的热量；
（3）该热水器工作的效率。
【答案】（1）解：天然气完全燃烧放出的热量：Q放=Vq=1m3×3.2×107J/m3=3.2×107J；
（2）解：水吸收的热量：Q吸=cm(t t0)=4.2×103J/(kg ℃)×100kg×(50℃ 20℃)=1.26×107J，
（3）解：燃气灶的效率：η= = ≈39%.
【知识点】热量的计算；燃料的热值；热机的效率
【解析】【分析】（1）利用 Q放=Vq 求得 天然气完全燃烧放出的热量 .
（2）利用 Q吸=cm(t t0) 求得 水吸收的热量 .
（3）利用 η= 求得 燃气灶的效率 .
8．太阳能热水器是直接利用太阳能给水加热的装置，下表是小明家的太阳能热水器某天在阳光照射下的相关信息，求：
（1）水在10 h内吸收的热量。
（2）如果水吸收的热量用天然气来提供，需要完全燃烧多少米3的天然气(天然气的热值为8.4×107
J/m3，天然气完全燃烧放出的热量全部被水吸收)。
（3）该太阳能热水器的能量转化效率。
【答案】（1）解：水吸收的热量(有用能量):Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg ℃)×100kg×50℃=2.1×107J，
（2）解：天然气完全燃烧需放出热量：Q放=Q吸=2.1×107J，由Q放=Vq得需要天然气的体积：
V= = =0.25m3
（3）解：10h太阳能热水器吸收的太阳能(总能量):
Q总=1.68×106J/(m2 h)×2.5m2×10h=4.2×107J，太阳能热水器的能量转化效率：
η= = =50%
【知识点】热量的计算；燃料的热值；热机的效率
【解析】【分析】（1）利用 Q吸=cm△t 求得 水吸收的热量 .
（2）结合题意，利用 Q放=Q吸 =Vq求得需要天然气的体积 .
（3）首先求得 10h太阳能热水器吸收的太阳能 ，再利用 η= 求得 太阳能热水器的能量转化效率 .
9．三峡水电站有“照亮半个中国”的美誉，它的年平均发电量约为3.06×1017 J，相当于一座年消耗5×1010 kg标准煤的火力发电站的发电量。
（1）标准煤的热值为2.9×107
J/kg，完全燃烧5×1010 kg标准煤能放出多少热量？
（2）以三峡水力发电代替同等的火力发电，每年会少排CO2气体1.2×1011 kg，这些气体的体积是多少米3(通常情况下CO2气体的密度为2 kg/m3)
（3）根据本题中的数据，计算火力发电的效率。
【答案】（1）解：Q=qm=2.9×107J/kg×5×1010kg=1.45×1018J，
（2）解：由ρ= 可得,V= = =6×1010m3
（3）解：已知E=8.5×1010kW h=8.5×1010×1000×3600J=3.06×1017J，
Q=1.45×1018J，η= = =21.1%
【知识点】燃料的热值；热机的效率；电功的计算
【解析】【分析】（1）利用 Q=qm 求得 完全燃烧5×1010 kg标准煤能放出的热量 .
（2） 由密度计算公式ρ= 可得 气体的体积 .
（3）利用 η= 求得 火力发电的效率 ，注意1 kW h=3.06×106J .
