热机热机效率测试题.docx

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热机热机效率测试题

九年热机、热机效率测试题（含答案）

满分100分时间90分钟

一、选择题（每小题2分，共28分）

1、四冲程内燃机工作时，机械能转化成内能的冲程是（ ）

A、吸气冲程B、压缩冲程C、做功冲程D、排气冲程

2、下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及到的主要能量转化情况．关于对图中①②③④的补充正确的是（）

A、①做功冲程②内能转化为机械能③压缩冲程④机械能转化为内能

B、①压缩冲程②内能转化为机械能③做功冲程④机械能转化为内能

C、①压缩冲程②机械能转化为内能③做功冲程④内能转化为机械能．

D、①做功冲程②机械能转化为内能③压缩冲程④内能转化为机械能

3、2019年春节期间热映的《流浪地球》被誉为开启了中国科幻电影元年．这部电影讲述了多年以后太阳急速衰老膨胀，无法再给地球提供能量，人类为了拯救地球而点燃木星周围的可燃气体，逃离太阳系的故事．其中“点燃木星”将地球推开相当于内燃机的（）

A、吸气冲程B、压缩冲程C、做功冲程D、排气冲程

4、小明家的汽车发动机为四缸汽油机．该发动机在工作时气缸内的燃气的平均气压为1×106Pa，汽缸的横截面积为50cm2，活塞的行程长10cm，转速3600r/min．则该发动机的功率为（　　）

A、15kWB、30kWC、60kWD、75kW

5、如图所示是四冲程汽油机的剖面图，关于其四个冲程的描述正确的是（）

A、吸气冲程中，汽油和空气的混合物进入汽缸

B、压缩冲程中，通过做功的方式使汽缸内气体的内能减小

C、做功冲程中，燃料释放的能量绝大部分转化为机械能

D、排气冲程中，废气带走了燃料释放的能量的极少部分

6、一台单缸四冲程柴油机转速为36000r/h，则柴油机1s内（）

A、完成20个冲程，做功10次B、完成20个冲程，做功5次

C、完成40个冲程，做功5次D、完成40个冲程，做功10次

7、单缸四冲程内燃机工作时，依靠飞轮的惯性来完成的冲程有（）

A、吸气、做功和排气冲程

B、吸气、压缩和做功冲程

C、压缩、做功和排气冲程

D、吸气、压缩和排气冲程

8、某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9km，用时5min45s，消耗燃油1.5kg，已知汽车的牵引力是2000N，燃油的热值为4.6×107J/kg，假设燃油完全燃烧．通过计算可知，下列结果正确的是（　　）

①汽车行驶速度是20km/h  ②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.9×107J

③汽车牵引力做功的功率是30kW  ④汽车发动机的效率是20%

A、只有①和②  B、只有②和③   C、只有①和④  D、只有②和④

9、小李家使用的燃气热水器，将30kg的水从20℃加热到45℃，消耗了0.15m3的天然气。

已知水的比热容为4.2×103J/（kg℃），天然气的热值为4×107J/m3，则下列与该过程有关的计算结果和分析正确的是（ ）

A、水吸收的热量与水的末温成正比B、水吸收的热量是3.15×105J

C、热水器的能量转化效率是52.5%D、热水器的能量转化效率与环境温度无关

10、关于热机效率和热值描述正确的是（　　）

A、燃料燃烧越充分，燃料热值越大B、使用热值大的燃料，可以提高热机效率

C、额定功率越大的机械，其发动机效率越高D、燃料燃烧越充分，热机效率越大

11、为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施中不能提高效率的是（　　）

A、尽量增加热机的工作时间      B、尽量使燃料充分燃烧

C、尽量减少废气带走的热量      D、尽量减少热机部件的摩擦

12、关于热机，下列说法中错误的是（）

A、汽油机的效率高于蒸汽机的效率

B、汽油机顶部有喷油嘴，柴油机顶部有火花塞

C、热机功率越大，它做功越快

D、热机效率越高，它将内能转化为机械能的比例越大

13、关于热机的效率，下列说法正确的是（　）

A、在做功同样多的情况下，热机的效率越高消耗的燃料越多

B、一般情况下柴油机的效率比汽油机的高

C、热机的效率越高说明做功越快

D、热机损失的能量中，废气带走的能量较少，主要是由于机械摩擦损失的

14、下列关于热值的说法正确的是 （　　）

A、燃料燃烧越充分,热值越大

B、2kg的煤完全燃烧比1kg的煤完全燃烧热值大

C、1kg煤燃烧放出3×105J的热量,则煤的热值为3×105J/kg

D、热值是燃料的一种属性,与燃料的质量无关,不同的物质热值一般不同

二、填空题（每空1分，共23分）

15、热水瓶注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞会跳起来，在这一现象中瓶内气体的______能转化为软木塞的_______能，该能量转化过程与汽油机的___冲程相同．

16、“涡轮增压”是目前在各种汽油机和柴油机中采用的一项节能、提高热机功率的技术，它是利用热机排出的废气带动涡轮旋转，先将新鲜空气压缩后再送入内燃机的进气口。

这样做的好处是______（选填“增大”或“减小”）排出废气所带走的能量，某汽油机燃料燃烧的效率为94%，废气带走的能量为38%，散热损失的能量为16%，机械损失的为14%，则该内燃机的效率为______。

17、完全燃烧0.35kg干木柴放出的热量为_______J，假设这些热量全部被水吸收，能使_______kg水的温度升高50℃．（c水=4.2×103J/（kg·℃），干木柴的热值是1.2×107J/kg）

18、如图，“长征五号B”运载火箭首次采用了我国最新研制的大推力液氧煤油发动机。

煤油的热值为4.6×107J/kg，完全燃烧2kg煤油放出的热量为　  　J．火箭升空后助推器会自动脱落。

助推器脱落后在　  　作用下落回地面。

此时火箭相对地面是　  　的。

19、中国茶文化源远流长，遵义是名茶之乡。

泡茶时茶香四溢属于　 　现象；在某次泡茶过程中，用1500W的电热水壶正常工作7min，能将1.5L水从25℃加热到95℃，则电热水壶此次加热效率为　 　。

[c水＝4.2×103J/（kg•℃），ρ水＝1.0×103kg/m3]

20、某种国产汽车，当它在某平直公路上以20m/s速度匀速行驶时，每百公里的油耗为6L．当汽车行驶500s，则汽车消耗的汽油是________L．假设汽车在运动过程中受到的平均阻力是495N．则汽油机的效率是________%（已知汽油的热值是3.3×107J/L）。

21、可燃冰是一种新能源，它是水和天然气在高压低温下形成的类似冰状结晶物质，主要成分是甲烷，我国可燃冰的开采技术处于世界领先水平，用燃气锅炉烧水时，将500kg初温20℃的水加热到100℃，共燃烧了0.1m3的可燃冰，这个过程中水吸收的热量为______J。

完全燃烧0.1m3可燃冰放出的热量为______J，燃气锅炉烧水时的效率为______。

（c水=4.2×103J/（kg·℃），可燃冰热值q=6.0×109J/m3）

22、汽车的发动机常用水作为降温的物质,这是水的　　　　较大的缘故。

汽油的热值是4.6×107J/kg,1kg汽油完全燃烧放出的热量是　　　　　J。

目前热机的效率还比较低,在热机的能量损失中,　　　　带走的能量最多,设法利用这部分能量,是提高燃料利用率的重要措施。

23、在“探究水沸腾时温度变化的特点”实验中,烧杯中加入200g的水,测得初始温度为45℃。

如图所示,用酒精灯加热一段时间后温度计的示数为　　　　℃,则水吸收的热量为　　　　J,这些热量相当于完全燃烧　 g 酒精放出的热量。

（水的比热容为c水=4.2×103J/（kg·℃）,酒精热值为q=3.0×107J/kg）

三、简答题（24题5分，25题4分，共9分）

24、小明用图中的实验装置加热水，他查出酒精热值为q，水的比热容为c水，温度计测出烧杯中水的温度t1，用电子秤测出烧杯中水的质量m及酒精灯中酒精的质量m酒精，接着用酒精加热水一定时间后，水仍未沸腾，水减少的质量忽略不计，用温度计测出此时水的温度为t2。

以上条件能否求出此装置加热水的效率η？

如果能，写出η的表达式如果条件不足，写出必须补充的物理量的测量步骤和符号，并写出η的表达式。

（η用题目己知及补充的物理量符号表示）

25、某校师生在学习了能量的转化与守恒以后，组织兴趣小组调查学校几种炉灶的能量利用效率。

他们发现学校的一个老式锅炉烧水时，经常冒出大量的黑烟，且烧水时锅炉周围的温度很高，锅炉的效率很低。

（1）请你根据调查中发现的现象分析此锅炉效率低的原因，并提出相应的改进措施。

（2）要减少烟气带走的热量，可以采用什么办法？

四、实验,探究题（每空2分，共8分）

26、为比较酒精和碎纸片这两种燃料的热值，小明采用如图所示的装置进行实验：

他将一定质量的酒精和碎纸片分别放入两个燃烧皿中，点燃它们，分别给装有质量相等的水的两个相同烧杯加热，直至酒精和碎纸片完全燃烧。

（1）小明设计了一张记录实验数据的表格，其中①②两项内容漏写了，请你帮他补充完整。

燃料

加热前水温度/℃

①______

10g酒精

②______

（2）实验后小明根据实验数据利用公式

算出了水吸收的热量，结合“10g”酒精这一数据，算出了酒精的热值，算出的酒精热值是否可靠?

_______，请说明理由______。

六、计算题（共32分）

27、若某型号单缸四冲程汽油机的活塞面积取S=3.0×10-3m2，活塞冲程长度为L=5cm，做功冲程燃气的平均压强为p=1.0×106Pa，活塞以n=2400r/min作往复运动，汽油机往复运动两次，对外做功一次。

（1）汽油机在此工作状态下的功率是多少？

（3分）

（2）如果此工作状态下每分钟消耗20g汽油，那么汽油机把内能转化为机械能的效率是多少？

（保留一位小数，q汽=4.6×107J/kg、不计摩擦）（4分）

28、如图是某中学锅炉房使用的锅炉，它每天要将水从20℃加热到100℃，西气东输实现后，可用天然气作为燃料来烧水，16m3的天然气燃烧然后释放出1.26×109J的热量用于完成上述钢炉房的任务，水在升温过程中也在不断散热，此过程中水吸收1.2×109J热量的同时也对外散失了1.92×108J热量。

问在这个煮水过程中∶（c水=4.2×103J/（kg·℃），q天然气=8.4×107J/m3）

（1）这些水要吸收多少热量用于升温？

（3分）

（2）此过程中用天然气作为燃料来烧水的能量转化效率为多少？

（4分）

29、混合动力汽车具有节能、低排放等优点，成为汽车研究与开发领域的重点，某新型混合动力汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池向车轮输送能量，当需要高速行驶或蓄电池电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，又可以给蓄电池充电，车速与所受阻力的关系如图所示，在某次测试中，蓄电池储存的电能为5.12×108J，由内燃机提供能量，汽车以50km/h的速度匀速行驶了0.5h，同时蓄电池的电能增加了10%，求：

（1）汽车牵引力做的功（2分）

（2）若所用燃料的热值为4.5×107J/kg，测试过程中消耗8kg燃料（假设燃料完全燃烧），则放出的总热量是多少？

（3分）

（3）内燃机的效率．（4分）

30、某市部分公交车用天然液化气为燃料，其主要成分就是甲烷，热值为3.6×107J/m3。

如果一辆公交车满载乘客时总质量是6t，那么10m3甲烷气体完全燃烧产生的能量可供公交车满载时以36km/h的速度匀速行驶100min。

匀速行驶中公交车受到的平均阻力为车重的0.05倍，求：

（1）这段时间内公交车牵引力做功的功率（3分）

（2）若10m3的甲烷气体完全燃烧所产生的热量被水完全吸收，可将多少千克在一标准大气压下的水从20℃加热到刚好沸腾；[c水=4.2×103J/（kg·℃）]（3分）

（3）这段时间内公交车发动机的效率是多大?

（3分）

参考答案

一、选择题

1、B2、C3、C4、C5、A6、B7、D8、D9、C10、D11、A12、B13、B14、D　

二、填空题

15、内能、机械能、做功

16、减小、30.08%   

17、4.2×106、20   

18、9.2×107、重力、运动。

19、扩散、70%。

20、0.6、25。

21、1.68×108、6.0×108、28%

22、比热容、　4.6×107　、废气

23、95　、4.2×104、　1.4

三、简答题

24、由

可知，要测加热效率需测量水吸收的热量和酒精燃烧所放出的热量，水吸收的热量根据题目测定的量可以求得，但燃烧的酒精的质量题目没有量，根据题目条件不能写出加热的效率；要测量加热效率，需要测出加热后剩余的酒精的质量，记为

。

水吸收的热量为

酒精燃料所放出的热量为

加热效率为

25、

（1）锅炉效率低的原因：

①锅炉冒出大量的黑烟，说明煤燃烧不完全；

②锅炉周围的温度很高，说明锅炉向周围散失的热量太多。

（2）改进措施：

尽量使燃料燃烧充分；利用烟气携带的热量对其他的水进行预加热，综合利用内能。

四、实验,探究题

26、加热后水温度/℃   10g碎纸片   不可靠   酒精完全燃烧放出的热量不可能全部被水吸收   

六、计算题

27、

（1）3000W；

（2）19.6%

解

（1）汽油机做功冲程，做一次功是

n=2400r/min，则1min转2400r，则1s转了40r，则1s做功次数为30次，故1s做的总功为

汽油机在此工作状态下的功率是

（2）如果此工作状态下，每分钟做的功是

工作状态下20g汽油完全燃烧释放的热量是

内能转化为机械能的效率

汽油机把内能转化为机械能的效率是19.6%。

28、

（1）1.008×109J；

（2）75%

解

（1）由题意可知，水在升温过程中也在不断散热，此过程中水吸收1.2×109J热量的同时也对外散失了1.92×108J热量，则这些水用于升温吸收的热量为

（2）16m3的天然气完全燃烧产生的热量为

在此过程中实际只有1.008×109J的热量用于完成加热水的任务，则能量转化效率为

答：

（1）这些水要吸收1.008×109J的热量用于升温；

（2）此过程中用天然气作为燃料来烧水的能量转化效率为75%。

29、

（1）1×108J

（2）3.6×108J（3）42﹪

解

（1）由图可知，汽车牵引力F=f=4000N，通过的距离为s=vt=50km/h×0.5h=25km=2．5×104m，汽车牵引力做的功W=Fs=4000N×2.5×104m=1×108J；

（2）放出的总热量是Q=qm=4.5×107J/kg×8kg=3.6×108J；

（3）蓄电池内能增加量ΔE=10%×5．12×108=0．512×108J，内燃机的效率

．

30、

（1）3×104W；

（2）857.1kg；（3）50%

解

（1）公交车满载时的重力

G总=m总g=6×103kg×10N/kg=6×104N

公交车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，公交车受到的牵引力

F=f=0.05G总=0.05×6×104N=3000N

公交车匀速行驶的速度

v=36km/h=10m/s

这段时间内公交车牵引力所做功的功率

3000N×10m/s=3×104W

（2）10m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量

Q放=Vq=10m3×3.6×107J/m3=3.6×108J

水吸收的热量

Q吸=Q放=3.6×108J

加热水的质量

≈857.1kg

（3）这段时间内公交车牵引力所做的功

W=Pt′=3×104W×100×60s=1.8×108J

这段时间内公交车发动机的效率

答：

（1）这段时间内公交车牵引力所做功的功率为3×104W；

（2）若10m3的甲烷气体完全燃烧所产生的能量被水完全吸收，能将857.1kg的水从0℃加热到刚沸腾；

（3）这段时间内公交车发动机的效率是50%。