2018-2019學(xué)年中考物理 內(nèi)能及其利用模塊 熱機的效率訓(xùn)練（含解析） 滬科版.doc

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內(nèi)能及其利用模塊-熱機的效率訓(xùn)練 一、單選題 1.柴油機在同樣負荷的情況下（ ） A.尾氣的溫度越高，柴油機越節(jié)能 B.尾氣的溫度越低，柴油機越節(jié)能 C.尾氣的柴油味越濃，柴油機越節(jié)能 D.尾氣的顏色越黑，柴油機越節(jié)能 2.甲、乙兩臺柴油機，甲的效率低于乙的效率，其意義是( ) A.甲的功率大于乙的功率 B.甲消耗的燃料多于乙消耗的燃料 C.乙將燃料燃燒放出的能量變成有用功的那部分能的比例比甲大 D.工作相同時間甲消耗的燃料一定比乙少 3.四沖程熱機工作過程中，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的是（ ） A.吸氣沖程B.做功沖程C.壓縮沖程D.排氣沖程 4.某四沖程汽油機的轉(zhuǎn)速為3000r/min，則（　?。? A.該汽油機每秒鐘對外做功50次B.該汽油機每秒鐘活塞完成50個沖程 C.壓縮沖程中，內(nèi)能能轉(zhuǎn)化為機械能D.一般來說，汽油機的效率低于柴油機 5.一臺四沖程內(nèi)燃機飛輪轉(zhuǎn)速為1800r/min，它1s完成了（　?。? A.30個沖程B.60個沖程C.120個沖程D.160個沖程 6.熱機的效率較低，為了提高熱機的效率，你認為下列方法目前不可能的是（ ） A.盡量使燃料充分燃燒 B.盡量減少各種熱損失 C.盡量減少因克服摩擦力而額外消耗的能量 D.想辦法把燃料放出的熱量全部用來做有用功 7.柴油機的效率比汽油機高，這說明（ ） A.在單位時間內(nèi)柴油機消耗的燃料比汽油機少B.在單位時間內(nèi)柴油機消耗的燃料比汽油機多 C.柴油的燃燒值比汽油高D.柴油機把柴油燃燒后的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的比率比汽油機高 8.汽油機工作時的熱損失情況是：汽缸散熱損失30%，廢氣帶走35%．機械摩擦損耗10%，則完全燃燒2g汽油（熱值為4.6107J/kg）獲得的機械能是（　?。? A.2.76104JB.3.22104JC.0.92104JD.2.3104 J 9.有關(guān)熱機效率的說法正確的是（ ） A.用熱值大的燃料，就能提高熱機效率B.多燃燒一些熱值大的燃料，就能提高熱機效率 C.無論用什么方法，都不能提高熱機效率D.無論用什么方法，都不能是熱機效率等于或大于1 10.關(guān)于熱機的效率，下列說法中正確的是（ ） A.熱機做的有用功越多，效率一定越高B.熱機消耗的燃料越少，效率一定越高 C.熱機做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高D.熱機做功越快，效率一定越高 二、填空題 11.提高熱機效率的重要措施是，________；某四沖程內(nèi)燃機飛輪的轉(zhuǎn)速為3600r/min，它每秒鐘完成________個沖程對外做________次功． 12.飛機的噴氣發(fā)動機的熱機效率可高達60%，則燃料完全燃燒產(chǎn)生3 000 J的熱量，飛機可以獲得________J的機械能。 13.柴油機的飛輪轉(zhuǎn)速是3600轉(zhuǎn)/分，則每秒鐘柴油機完成________次工作循環(huán)，燃氣對活塞做功________次． 14.有一臺汽油機在一個工作循環(huán)中消耗了5g汽油（汽油的熱值為4.6107 J/kg），這些汽油完全燃燒產(chǎn)生的熱量是________J，若這臺汽油機的效率為40%，則一個循環(huán)中輸出的有用機械能為________J。 15.汽油機的效率通常只有20％～30%。造成有效能量損失的主要原因是：________。（寫出一條即可） 16.某四沖程汽油機的轉(zhuǎn)速是1500R/min，那么1min里，該汽油機的沖程數(shù)和燃氣做功次數(shù)分別是________和________ ． 三、計算題 17.一臺單缸四沖程汽油機在一個工作循環(huán)中的平均功率是9.2kW，該汽油機每分鐘需燃燒汽油50g，問該汽油機的效率是多大？（汽油的燃燒值是4.6107J/kg） 四、解答題 18.某品牌轎車的質(zhì)量為M（含駕乘人員），車的鋼質(zhì)外殼密度為ρ1、質(zhì)量為m，發(fā)動機的效率為η1 ． 若該車在平直道路上勻速行駛受到地面的摩擦力為車總重的k倍（k＜1，為常數(shù)），受到的空氣阻力為f，忽略其他摩擦阻力．經(jīng)過技術(shù)革新，廠家將車外殼換成了等體積，密度為ρ2的新材料（ρ2＜ρ1），并對車子的流線型進行了優(yōu)化，使車子收到的空氣阻力降低了2%，還將車子的發(fā)動機效率提高了η2 ． 改進后汽車以相同的速度勻速行駛，求改進后汽車的耗油量m2與改進前的耗油量m1的比．（設(shè)改進前后汽車行駛的路況、路程、駕乘人員相同．不帶單位計算） 五、綜合題 19.生活中處處都有物理。 （1）微信是時下廣為流行的一款手機軟件，微信信息是手機利用________（選填“電磁波”或“超聲波”）進行傳播的。隨著科技的發(fā)展，利用太陽能給手機充電已成為現(xiàn)實。太陽能屬于________（選填“可再生”或“不可再生”）能源。 （2）陽光透過樹葉間的縫隙，在地面上形成了許多圓形的光斑，這是光的________形成的。我們能從不同方向看到一朵花，這是由于光在花朵表面發(fā)生了________反射。透過藍色玻璃觀察紅花時，看到的花是________色的。 （3）某家庭需要將50kg、初溫為10℃的水加熱到50℃作為生活用水，他們利用煤氣灶燒水，需要燃燒0.8kg的煤氣。這些水從10℃加熱到50℃需要吸收的熱量為________J，0.8kg的煤氣完全燃燒放出的熱量為________J，煤氣灶燒水的效率為________。（c水=4.2103J/（kg℃)，q煤氣=4.2107J/kg） （4）如圖甲，松開氣球的口子，快速放氣后會感到氣球溫度變________，這是因為氣體________，導(dǎo)致內(nèi)能變化。如圖乙，松開氣球的口子，氣球向后噴出氣體的同時，氣球會沿著繩子快速向前飛去，這說明________ 。 （5）小明看到在沸騰的油鍋中取鐵球的表演后，得知鍋中的“油”是由油和醋組成的混合液體，油的沸點為287℃，醋的沸點只有60℃，當(dāng)溫度達到________ ℃時液體就沸騰了，繼續(xù)加熱，液體的溫度________（選填“會”或“不會”）升高，表演時鐵球的溫度不可能超過________℃。 20.小明用伏安法測出自制電動機線圈的電阻為1Ω． （1）小明發(fā)現(xiàn)電動始終只能在某位置晃動而不能持續(xù)轉(zhuǎn)動，請幫他分析原因． （2）修好后線圈兩端所加電壓為2V時，電流為0.8A，電動機正常工作，自制電動機的效率是多少？ （3）某次實驗時線圈與磁鐵接觸使得線圈無法轉(zhuǎn)動，此時小明發(fā)現(xiàn)線圈特別燙，試分析原因．  答案解析部分 一、單選題 1.【答案】B 【解析】【解答】柴油在柴油機的氣缸中燃燒，產(chǎn)生高溫高壓氣體，燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w的內(nèi)能，氣體的內(nèi)能又轉(zhuǎn)變?yōu)椴裼蜋C的機械能，燃燒相同的燃料，輸出的機械能越多，表明柴油機越節(jié)能，尾氣的溫度越高，內(nèi)能越大，說明排出的能量越多，利用的就少了，效率低，不節(jié)能。所以尾氣的溫度越低，柴油機越節(jié)能，B選項正確. 故答案為：B 【分析】熱機的效率：用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比，叫熱機的效率.熱機的效率是熱機性能的一個重要指標(biāo). 在熱機的各種損失中，廢氣帶走的能量最多，設(shè)法利用廢氣的能量，是提高燃料利用率的重要措施. 2.【答案】C 【解析】【解答】A. 功率是表示物體做功快慢的物理量，與熱機的效率是完全不同的概念，A不符合題意； B. 雖然甲的效率比乙低，但不清楚兩臺柴油機做功多少的情況下，無法確定誰消耗的燃料多，B不符合題意； C. 甲柴油機的效率比乙柴油機的效率低，說明乙柴油機用來做有用功的能量占總能量的百分比大，C符合題意； D. 相同時間內(nèi)消耗燃料的多少與功率有關(guān)，與效率無關(guān)，D不符合題意。 故答案為：C 【分析】熱機的效率：用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比，叫熱機的效率.熱機的效率是熱機性能的一個重要指標(biāo). 3.【答案】B 【解析】【解答】解：在做功沖程中，燃料燃燒的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，高溫高壓的燃氣推動活塞做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能； 而壓縮沖程中，消耗機械能，產(chǎn)生內(nèi)能，所以是將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程； 吸氣沖程和排氣沖程中沒有能量的轉(zhuǎn)化． 故選B． 【分析】熱機是將熱能轉(zhuǎn)化為機械能的機器，它的一個工作循環(huán)包括四個沖程：吸氣、壓縮、做功、排氣沖程，其中壓縮沖程是將機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；做功沖程是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能． 4.【答案】D 【解析】【解答】解： AB、汽油機的轉(zhuǎn)速是3000r/min=50r/s，表示每秒飛輪轉(zhuǎn)動50圈，完成100個沖程，對外做功25次，故AB錯誤； C、做功沖程中能量轉(zhuǎn)化是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，壓縮沖程中能量轉(zhuǎn)化是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故C錯誤； B、由熱機的特點可知，汽油機的效率低于柴油機的效率，故D正確． 故選D． 【分析】（1）汽油機的一個沖程包括四個工作循環(huán)，曲軸轉(zhuǎn)動兩周，對外做功一次； （2）做功沖程中能量轉(zhuǎn)化是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，壓縮沖程中能量轉(zhuǎn)化是機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能； （3）在常見的內(nèi)燃機中，由于汽油機的壓縮比小于柴油機，所以汽油機的效率低于柴油機的效率． 5.【答案】B 【解析】【解答】解：四沖程內(nèi)燃機飛輪轉(zhuǎn)速為1800r/min=30r/s，表示每秒飛輪轉(zhuǎn)動30圈，60個沖程，對外做功15次． 故選B． 【分析】內(nèi)燃機完成一個工作循環(huán)，要經(jīng)過4個沖程，燃氣對外做功1次，活塞往返2次，飛輪轉(zhuǎn)動2周，根據(jù)這個比例關(guān)系可以求出答案．　 6.【答案】D 【解析】【解答】在現(xiàn)有條件下，熱機工作過程中燃料不可能完全燃燒，機械摩擦和散熱要消耗能量、廢氣帶走較大部分能量．所以燃料燃燒釋放出的熱量不可能全部做有用功．D符合題意，ABC不合題意. 故答案為D． 【分析】熱機的效率：用來做有用功的那部分能量和燃料完全燃燒放出的能量之比，叫熱機的效率. 7.【答案】D 【解析】【解答】解：AB、單位時間內(nèi)消耗的燃料與機械做功的快慢有關(guān)，與效率無關(guān)，AB不符合題意； C、熱機的效率與熱值無關(guān)，C不符合題意； D、將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的機器，柴油機的效率比汽油機高，說明燃料燃燒后產(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)化成的機械能比例較高，D符合題意． 故答案為：D． 【分析】熱機效率是指轉(zhuǎn)化為機械能的那部分能量與燃料燃燒所釋放的總能量之比，理解概念是正確解題的關(guān)鍵. 8.【答案】D 【解析】【解答】解：（1）汽油機的效率：η=100%﹣35%﹣30%﹣10%=25%； （2）2g汽油完全燃燒產(chǎn)生的熱量：Q=mq=210﹣3kg4.6107J/kg=9.2104J； （3）根據(jù)η=可知獲得的機械能：W=ηQ=25%9.2104J=2.3105J． 故選D． 【分析】（1）燃料產(chǎn)生的總能量是100%，減去所有消耗的（廢氣帶走的能量占總能量的35%、氣缸向周圍散熱損失的能量占總能量的30%、克服機械運行的摩擦損失的能量占總能量的10%），就是做有用功的了，也就是所求的機械效率； （2）知道汽油的質(zhì)量和熱值，利用燃料完全放熱公式Q放=qm求汽油完全燃燒產(chǎn)生的熱量（總能量）； （3）知道汽油機的效率，利用效率公式求有用機械能． 　 9.【答案】D 【解析】【解答】熱機效率是有效利用的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，與燃料的熱值與質(zhì)量無關(guān)，故AB錯誤；采取減少廢氣帶走的能量等方法可以提高熱機效率，故C錯誤；由于能量損失不可避免，熱機效率永遠小于1，故D正確。 【分析】熱機效率是有效利用的能量與燃料完全燃燒放出的能量之比，任何機械的使用都存在額外損失的能量，也就是效率永遠小于1，但是可以提高機械效率。本題考查的是熱機的效率。 10.【答案】C 【解析】【解答】當(dāng)熱機做一定的有用功，消耗的燃料越少，效率一定越高；當(dāng)熱機消耗的燃料一定，做的有用功越多，效率就一定越高，A、B不符合題意； 熱機做功越快，表示熱機的功率越大，與效率無關(guān)；D不符合題意，C符合題意. 故答案為：C.【分析】熱機的效率是指用來做有用功的能量與燃料完全燃燒產(chǎn)生的能量之比；功率是表示物體做功快慢的物理量.由此分析解答. 二、填空題 11.【答案】減小廢氣帶走的能量；120；30 【解析】【解答】（1）在熱機的各種熱損失中，廢氣帶走的能量最多，設(shè)法利用廢氣帶走的能量，是提高熱機效率的重要措施．（2）已知沖程汽油機的飛輪轉(zhuǎn)速是3600r/min=60r/s，即每秒鐘轉(zhuǎn)60圈，完成 =30個工作循環(huán)，做功30次，完成304=120個沖程． 故答案為：減小廢氣帶走的能量；120；30． 【分析】（1）了解熱機的各種能量損失，知道在這些損失中，廢氣的溫度很高，帶走的能量最多．（2）在四沖程內(nèi)燃機曲軸轉(zhuǎn)2圈，完成一個工作循環(huán)，1個工作循環(huán)中包括4個沖程并對外做功1次． 12.【答案】1800 【解析】【解答】∵η=∴W有用=Q放η=3 000 J60%=1800J。 故答案為：1800。 【分析】根據(jù)η=求解。 13.【答案】30；30 【解析】【解答】解：內(nèi)燃機的一個工作循環(huán)有四個沖程，飛輪轉(zhuǎn)2圈； 四沖程柴油機飛輪的轉(zhuǎn)速為3600轉(zhuǎn)/分，則該柴油機每秒鐘轉(zhuǎn)60圈，完成30個工作循環(huán)，完成120個沖程，對外做30次功． 故答案為：30；30． 【分析】在四沖程內(nèi)燃機的一個工作循環(huán)中，完成4個沖程，并對外做功1次，曲軸和飛輪轉(zhuǎn)2圈． 14.【答案】2.3105；9.2104 【解析】【解答】已知汽油熱值q J/kg，燃燒5g汽油放出的熱量可以根據(jù)熱值計算公式得： kg J/kg ，根據(jù)熱機效率計算公式η ，η 40%得. 40% 9.2104J.故答案為：2.3105；9.2104. 【分析】利用燃料完全放熱公式Q放=qm求汽油完全燃燒產(chǎn)生的熱量（總能量）；利用效率公式求有用機械能. 15.【答案】未完全燃燒、機械克服摩擦做功損耗能量 【解析】【解答】我們把熱機所做有用功與所用燃料完全燃燒釋放的熱量之比叫做熱機的效率。汽油機的效率通常只有20％～30%。造成有效能量損失的主要原因是：燃料未完全燃燒、機械克服摩擦做功損耗能量。【分析】熱機工作時只有一部分能量轉(zhuǎn)化為機械能，還有大部分能量隨排氣沖程排放到空氣中，還要克服摩擦等消耗一部分能量. 16.【答案】3000；750 【解析】【解答】 四沖程汽油機完成1個工作循環(huán)，要經(jīng)過四個沖程，飛輪轉(zhuǎn)動2轉(zhuǎn)，對外做功1次； 單缸四沖程汽油機飛輪轉(zhuǎn)速是1500R/min，所以該汽油機在1min內(nèi)可以完成3000個沖程，可以做750次功． 故答案為：3000；750． 【分析】在四沖程內(nèi)燃機的一個工作循環(huán)中，完成4個沖程，曲軸和飛輪轉(zhuǎn)2圈，對外做功1次． 三、計算題 17.【答案】解：每分鐘汽油機做的功： W=Pt=9.2103W60s=5.52105J， 完全燃燒汽油50克汽油釋放的熱量： Q放=mq=5010﹣3kg4.6107J/kg=2.3106J， 汽油機的效率： η= 100%= 100%=24%． 答：該汽油機的效率是24%． 【解析】【分析】知道汽油機的平均功率，根據(jù)W=Pt求出1min所在的有用功，根據(jù)Q放=mq求出50g汽油完全燃燒釋放的熱量，利用η= 100%求出汽油機的效率． 四、解答題 18.【答案】解：設(shè)改進后車外殼的質(zhì)量為m′，汽車的行駛路程為S，汽油的熱值為q，根據(jù)題意得：改進前 因為勻速運動，所以F1=f1 ， f1=kMg+f， ， ， 改進后 ， ， ； 因為勻速運動， 所以F2=f2=k（M﹣m+m′）g+0.98f， 則 ， ， 故改進后與改進前的油耗量比： 【解析】【分析】根據(jù)η= = = 變形公式寫出m的表達式． 五、綜合題 19.【答案】（1）電磁波；可再生 （2）直線傳播；漫；黑 （3）8.4106；3.36107；25% （4）低；對外做功；力的作用是相互的 （5）60；不會；60 【解析】【解答】微信信息是利用手機通過一定頻率的電磁波進行傳播的；太陽能能源源不斷獲得，是可再生能源；樹葉間有空隙，形成一個個小孔，樹蔭下地面上的光斑是太陽經(jīng)小孔成的實像，是光的直線傳播形成的。我們能從不同方向看到一朵花是由于光射到樹葉表面上發(fā)生了漫反射，反射光線射向各個方向的緣故。藍色的玻璃只能透過藍光，其它色光被吸收了，透過藍色的玻璃看這朵花，呈現(xiàn)黑色；水吸收的熱量： Q吸＝cm水(t?t0)＝4.2103J/(kg?℃)50kg(50℃?10℃)＝8.4106J，0.8kg煤氣完全燃燒放出的熱量：Q放＝m煤氣q＝0.8kg4.2107J/kg＝3.36107J. 煤氣灶燒水的效率為 ＝25% 圖甲，松開氣球的口子，快速放氣后會感到氣球變涼，這是因為氣體對外界做功，本身的內(nèi)能減小，溫度降低；如圖乙,松開氣球的口子,氣球向后噴出氣體的同時,空氣給氣球一個反作用力,氣球會沿著繩子快速向前飛去,說明力的作用是相互的(或力可以改變物體的運動狀態(tài)).由于鍋中的“油”是由油和醋組成的混合液體，醋的沸點是60℃，所以鍋中的液體溫度達到60℃時液體就沸騰了；液體沸騰的特點是吸收熱量，但溫度不變，所以繼續(xù)加熱液體的溫度不會升高，表演時鐵球的溫度不可能超過60℃；只有當(dāng)醋全部汽化后，再繼續(xù)加熱，油溫度才會升高。 【分析】（1）手機、電視等都是利用電磁波來傳遞信號的；太陽能、風(fēng)能都能在短時間內(nèi)得到補充，屬于可再生能源；（2）地面上的原型光斑屬于小孔成像現(xiàn)象，是由光沿直線傳播形成的；能夠從不同方向看到同一個物體，是因為物體在物體表面發(fā)生了漫反射的緣故；不透明物體只能反射與它相同顏色的色光，吸收其他色光，當(dāng)我們看不到色光時，物體呈現(xiàn)黑色；（3）根據(jù)Q吸=cmt計算水吸收的熱量 ；根據(jù)Q放=mq計算燃料完全燃燒放出的熱量；根據(jù)計算熱利用效率；（4）氣體膨脹對外做功，內(nèi)能減小，溫度降低；力的作用是相互的，氣體向外噴出，空氣會給氣球一個向前的反作用力；（5）由于液體里面有醋，當(dāng)達到醋的沸點時，醋沸騰，吸熱溫度不再升高. 20.【答案】（1）將電動機線圈放在支架上，因為沒有換向器，不能改變線圈中的電流方向，就不能改變線圈的受力方向，所以閉合開關(guān)S后，發(fā)現(xiàn)線圈只能偏轉(zhuǎn)至水平位置、不能持續(xù)轉(zhuǎn)動；這個位置物理學(xué)中稱為平衡位置，它是線圈平面與磁感線垂直的位置 （2）因為P=UI， 所以電動機正常工作時的總功率為P=UI=2V0.8A=1.6W； 線圈消耗的功率：P圈=I2R圈=（0.8A）21Ω=0.64W， 輸出功率：P出=P總﹣P圈=1.6W﹣0.64W=0.96W， 這臺電動機的效率：η=?100%≈60%． （3）實驗時線圈與磁鐵接觸使得線圈無法轉(zhuǎn)動，此時電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能． 【解析】【分析】（1）直流電動機中的換向器可以在線圈剛轉(zhuǎn)過平衡位置時，自動改變線圈中的電流方向，改變線圈的受力方向，使線圈持續(xù)轉(zhuǎn)動下去； （2）電動機工作電壓和通過的電流，可以得到總功率；已知線圈電阻和通過的電流，根據(jù)公式P=I2R計算線圈消耗的功率，總功率減去線圈消耗的功率就是電動機的輸出功率，輸出功率與總功率的比值就是這臺電動機的效率； （3）用電器工作過程中將電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能．