1、113.4 热机效率和环境保护同步测试一、单选题（共 10 题；共 20 分）1.某四冲程汽油机工作时转速是 2400r/min关于此热机的工作下列说法正确的是（ ）A. 压缩冲程中内能转化为机械能 B. 四个冲程中曲轴转动 2 圈，同时做功 2 次C. 此汽油机每秒对外做功 10 次 D. 此汽油机每秒对外做功 20 次2.下列关于热现象的说法正确的是（ ）A. 当汽油在发动机内燃烧不充分时会冒黑烟，这时发动机的效率升高B. 打开香水瓶闻到香味说明分子在不停地做无规则运动C. 高温的铁水具有内能，低温的冰块没有内能D. 海边昼夜温差较小是因为水的比热容小3.关于燃料的热值，以下说法中正确的是
2、（）A. 燃料的热值与燃料的种类有关系，与燃料的质量和燃烧状况无关B. 燃烧 1 千克某种燃料放出的热量叫这种燃料的热值C. 燃料燃烧时，质量越大，热值越大D. 燃料不完全燃烧时的热值比完全燃烧时的热值小4.载重大汽车使用的一般是柴油机，而小汽车使用的一般是汽油机，这是因为柴油机的效率比汽油机高，柴油机的效率高是由于（ ）A. 柴油的热值比汽油的热值大 B. 柴油的比热容比汽油的比热容大C. 柴油机气缸里的燃气产生的压强比汽油机里的高 D. 柴油的密度比汽油的密度大5.有一台单缸四冲程的柴油机，它工作时飞轮转速为 1200r/min，则它的气缸内燃气 1s 对外做功（ ）A. 20 次 B.
3、10 次 C. 600 次 D. 120 次26.一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速是 1800r/min，则该汽油机每秒种内完成的冲程数和对外做功的次数分别是（ ）A. 60 和 15 B. 30 和 30 C. 15 和15 D. 60 和 307.甲、乙两汽车，甲的汽油机效率比乙的汽油机效率高，这表明（ ）A. 甲做功比乙多 B. 以相同的牵引力行驶相同的路程，甲耗油比乙少C. 甲消耗的汽油比乙少 D. 甲做功比乙快8.关于燃料的热值，以下说法正确的是( ) A. 燃料的热值与燃料的燃烧情况有关B. 容易燃烧的燃料，热值一定大C. 煤的热值比干木柴大，燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热
4、量多D. 0.5 g 汽油和 2 kg 汽油，它们的热值是一样的9.一台四冲程汽油机飞轮的转速是 1800r/min，它在每秒内完成了（ ）A. 120 个冲程，做了 30 次功 B. 120 个冲程，做了 15 次功C. 60 个冲程，做了 30 次功 D. 60 个冲程，做了 15 次功10.2017 年 5 月 18 日，我国在南海海域“可燃冰”试采成功，“可燃冰”作为新型能源，有着巨大的开发使用潜力。完全燃烧相同质量的“可燃冰”和煤气，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，这表示“可燃冰”的（ ）A.热量很大B.内能很大C.比热容很大D.热值很大二、填空题（共 5 题；共 8
5、分）11.热机效率定义：热机转变为有用功的能量（有效利用的能量）与燃料_释放的能量的比值称为热机效率。312.如图是 A、B 两种燃料完全燃烧释放的热量 Q 与其质量 m 的关系图，从图可以推断出 A 燃料的热值_ B 燃料的热值（选填“大于”、“等于”或“小于”）13.飞机的喷气发动机的热机效率可高达 60%，则燃料完全燃烧产生 3 000 J 的热量，飞机可以获得_J 的机械能。14.汽油机是热机中的一种，如图所示是汽油机的 _冲程，此过程是将内能转化为 _能已知某型号汽油机效率是 30%，假设在汽油机内完全燃烧 2kg 汽油，所放出的这些热量通过汽油机的转化可以对外做 _J 的有用功（汽
6、油的热值为 5107J/kg）15.作为汽车发动机的汽油机，一个工作循环是由四个冲程组成的其中压缩冲程是通过_ 的方式使汽缸内的气体内能增加的小明同学阅读了某牌号汽车发动机的说明书后，将内燃机的能量流向制成如图所示的图表，根据给出的信息可知，该内燃机的效率最大为_ 三、计算题（共 1 题；共 5 分）16.把质量为 40kg 温度为 20的水加热到 100，水需要吸收多少热量？若这些热量由煤燃烧供给，炉子的效率为 20%，煤燃烧的效率为 70%则需要燃烧多少煤？c 水 =4.2103J/（kg），煤的垫值为3.0107J/kg四、解答题（共 1 题；共 5 分）17.如图所示是一辆质量为 1.
7、2t 的小汽车，以 72km/h 速度在一段平直公路匀速行驶了 1h，油耗为 6kg，它所受的阻力是车重的 0.1 倍（假设汽油完全燃烧，热值 q=4.6107J/kg）4（1）这段时间内汽车牵引力做功？（2）汽车发动机的效率是多少？五、实验探究题（共 1 题；共 5 分）18.为了比较酒精和碎纸的热值大小，小明选择了两套完全相同的实验装置如图所示，先将燃烧皿内装了质量相同的酒精和碎纸片，再分别同时给质量和初温相同的水加热，最后比较相同时间内水升高的温度为正确完成实验，请你解答下列问题：（1）实验装置的组装顺序应该是_（选填“由上到下”或“由下到上”）；此实验是通过比较_的变化，来比较燃料热值
8、的大小（2）在题干叙述的操作过程中存在的主要错误是_，按正确的操作，除了图示装置还需要的一个测量器材是_（3）即使按照正确方法进行实验后，也只能比较两种燃料热值的大小，而不能计算出准确的热值，这是因为_（只写一种原因即可）六、综合题（共 2 题；共 19 分）19.近年来，汽车逐步走进了普通百姓的家庭（1）现在汽车的发动机大多是用汽油作燃料的汽油机如图所示的汽油机正处在_ 冲程；5（2）由于过度开发和使用加剧了不可再生能源的消耗，现在很多地方正在使用乙醇汽油乙醇汽油是一种由乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的替代能源，其中普通汽油体积占 90%，乙醇（即酒精）体积占10%某型号汽车使用上述乙醇汽
9、油在水平路面上匀速行驶时，受到的牵引力为 920N，每行驶 100km 耗油10kg则 10kg 乙醇汽油完全燃烧放出的热量是多少焦？（乙醇汽油热值 q=4.6107J/kg）_ （3）该车此时的效率为多少？_ （4）请写出使用乙醇汽油的好处是什么？（写出一条即可）_ 20.某物理兴趣小组的同学，用煤炉给 10kg 的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线若在 6min 内完全燃烧了 0.2kg 的煤，水的比热容为 4.2103J/（kg），煤的热值约为 3107J/kg求：（1）煤完全燃烧产生的热量；（2）经过 6min 时间加热，水所吸收的热量；（3）煤炉烧水时的热
10、效率6答案解析部分一、单选题1.【答案】D 【解析】【解答】解：A、做功冲程中将混合气体剧烈燃烧产生的高温高压的燃气内能转化为活塞运动的机械能，故 A 错误；B、四冲程内燃机，曲轴转动两周，对外做功一次，故 B 错误；C、D、汽油机的转速为 2400R/min，说明 1s 内汽油机曲轴的转动次数等于 =40一个工作循环中，曲轴转动两周，对外做功一次，1s 内曲轴转动 40 次，对外做功 20 次，故 C 错误，D 正确故选：D【分析】（1）在压缩冲程末、做功冲程初，火花塞冒出电火花，将混合气体点燃，混合气体剧烈燃烧，产生高温高压的燃气，推动活塞向下运动，带动曲轴转动，对外做功在这个过程中，燃气
11、推动活塞做功，内能减少，温度降低，燃气的内能转化为活塞的机械能（2）四冲程汽油机的四个冲程为一个工作循环，一个工作循环中只有做功冲程对外做功，活塞往复两次，曲轴转动两周先根据汽油机的转速求出 1s 内汽油机曲轴的转动圈数，然后求出 1s 内汽油机对外做功的次数2.【答案】B 【解析】【解答】解：A、冒“黑烟”说明燃烧不充分，用来做有用功的能量占燃料完全燃烧放出的总能量的比值就小，所以效率降低，故 A 不正确；B、打开香水瓶闻到香味说明分子在不停地做无规则运动，故 B 正确；C、一切物体都有内能，故高温的铁水具有内能，低温的冰块也有内能，故 C 错误；D、海边昼夜温差较小，是因为水的比热容大，一
12、定质量的海水吸收（或放出）较多的热量而自身的温度却改变不多白天，阳光照在海面上，水的温度在升高的同时吸收大量的热，使海边附近的温度不致升得太高，晚上，气温降低，海水的温度在降低的同时放出大量的热，使海边附近的温度不致降得太低，所以海边昼夜温差较小，故 D 错误；故选 B【分析】（1）热机的效率是指用来做有用功的能量占燃料完全燃料放出的总能量的百分比，据此结合现象可分析对效率的影响（2）一切分子都是在无规则运动的；7（3）一切物体都有内能；（4）水的比热容比较大，质量相同、吸收相同的热量时，温度变化比较小3.【答案】A 【解析】点拨：燃料的热值是燃料本身的一种性质，与燃料是否燃烧和完全燃烧、燃料
13、的质量等无关，只与燃料的种类有关，故 A 正确，C、D 错误；热值的定义是 1 kg 某种燃料完全燃烧时放出的热量，故 B错误。故选 A。4.【答案】C 【解析】【解答】解：柴油机的效率比汽油机的效率高说明柴油机损耗的能量比汽油机损耗的能量少是因为柴油机在压缩冲程中，压缩的程度比汽油机大，燃烧更充分，燃气产生的压强更大，转化成的有用功更多故选 C【分析】热机的效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧产生的能量之比热机的效率高，说明燃料放出相同内能时，热机损耗的能量比较少5.【答案】B 【解析】【解答】解：柴油机的飞轮转速为 1200r/min，飞轮每秒转数：n= =20r，每两圈对外做功一
14、次，每秒做功次数：n=10 次故选 B【分析】四冲程内燃机一个工作循环包括四个冲程，飞轮转两圈，对外做功一次6.【答案】A 【解析】【解答】解：四冲程汽油机的飞轮转速为 1800r/min，则该飞轮每秒钟转 30 圈因为一个工作循环飞轮转 2 圈，完成四个工作冲程，做功 1 次，所以该汽油机每秒种内飞轮转 30 圈，共 60 个冲程，共做功 15 次，故 A 正确8故选 A【分析】（1）汽油机的一个工作循环由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程组成在一个工作循环中曲轴转 2 圈，飞轮转 2 周，做功一次（2）1800r/min 的含义：它表示热机的飞轮每分钟转 1800 圈7.【答案
15、】B 【解析】【解答】A做功的多少与功率和时间有关，与效率无关，故 A 错误；B以相同的牵引力行驶相同的路程，说明做功相同，做相同的功，效率高的耗油少，故甲耗油比乙少，说法正确；C不知道做功的多少，不能根据效率的高低比较耗油的多少，故 C 错误；D做功快慢用功率来表示，与效率无关，故 D 错误故选 B【分析】要解决此题，需要掌握汽油机效率的概念：用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比效率高说明比值大8.【答案】D 【解析】【分析】1kg 某种燃料完全燃烧放出的热量，叫做这种燃料的热值。热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料是否容易燃烧无关，A 错误；煤的热值比干木柴的大，完
16、全燃烧相同的煤和干木材时，煤放出的热量多，但不是燃烧煤放出的热量一定比燃烧干木柴放出的热量多，质量和燃烧情况没有确定B 错误；与燃料的质量、燃烧程度等均无关C 错误；燃料的热值只与燃料的种类有关，与燃料的质量无关故 D 正确。考点：燃料的热值【点评】解决本题的关键是熟知燃料的热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，与燃料的质量、燃烧程度等均无关。9.【答案】D 【解析】【解答】解：四冲程汽油机的飞轮转速为 1800r/min，则该飞轮每秒钟转 30 圈因为一个工作循环飞轮转 2 圈，完成四个工作冲程，做功 1 次，所以飞轮转 30 圈，共 60 个冲程，共做功 15 次故选：D【分析】（1
17、）汽油机的一个工作循环由吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程四个冲程组成在一9个工作循环中曲轴转 2 圈，飞轮转 2 周，做功一次（2）1800r/min 的含义：它表示热机的飞轮每分钟转 1800 圈10.【答案】D 【解析】【解答】在同等条件下，质量相同时，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，说明“可燃冰”的热值很大。故答案为：D.【分析】1kg 某种燃料完全燃烧放出的热量，叫这种燃料的热值.二、填空题11.【答案】完全燃烧【解析】【解答】热机消耗的总能量是燃料完全燃烧放出的能量，所以答案为“完全燃烧”。【分析】准确掌握热机效率的定义即可简单解题。本题考查的是热机的效率。12.
18、【答案】小于【解析】【解答】解：取相同质量 m0，由图可知，Q AQ B根据 q= 可知，q Aq B故答案为：小于【分析】单位质量的某种燃料完全燃烧放出的热量叫这种燃料的热值，在图象上取某一质量 m0，比较相应的 Q 值，从而比较这两种燃料的热值大小13.【答案】1800 10【解析】【解答】= W 有用 =Q 放 =3 000 J60%=1800J。故答案为：1800。【分析】根据 = 求解。14.【答案】做功；机械；310 7【解析】【解答】解：由图可知，进气门、排气门都关闭，活塞下移，是做功冲程；将燃气的内能转化为活塞的机械能；完全燃烧 2kg 汽油放出的热量：Q=mq=2kg5107
19、J/kg=108J；根据 = 可知，汽油机对外做的有用功为：W=Q=10 8J30%=3107J故答案为：做功；机械；310 7【分析】（1）内燃机的四个冲程有吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，只有做功冲程对外输出功，将内能转化为机械能（2）利用热量公式 Q=mq 求解放出的热量；根据 = 求出有用功15.【答案】做功；30% 【解析】【解答】解：（1）内燃机的一个工作循环有四个冲程，即吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程，在压缩冲程中，活塞由上向下压缩气缸内的空气，即对空气做功，使得空气的内能增加，温度升高，这是通过做功的方式改变了气缸内物质的内能；（2）由图可知，热机的效率最大为：
20、100%33%30%7%=30%，所以热机的效率最大为 30%故答案为：做功；30%【分析】（1）改变内能有两种方式：做功和热传递内燃机的一个工作循环有四个冲程，即吸气冲程、压缩冲程、做功冲程、排气冲程；压缩冲程即进气门和排气门都关闭，活塞由上向下运动，压缩空气做功，使气缸内气体内能增加温度升高；对于做功冲程，即气缸内的混合物被引燃，导致气缸内产生高温11高压燃气，这些燃气推动活塞做功，使活塞由上向下运动；（2）由能流图得出转化为有用功的能量占总能量的比值，得出内燃机的最大效率 三、计算题16.【答案】解：（1）水吸收的热量：Q 吸 =c 水 m 水 （t 2t 1）=4.210 3J/（kg
21、）40kg（10020）=1.34410 7J；（2）炉子的效率为 20%，煤燃烧放出的热量 Q 放 = = =6.72107J，煤燃烧的效率为 70%，煤完全燃烧放出的热量 Q 放 = =9.6107J，根据 Q=mq 可得：需要燃烧煤的质量 m 煤 = = =3.2kg答：水需要吸收的热量为 1.344107J，需要燃烧 3.2kg 的煤【解析】【解答】解：（1）水吸收的热量：Q 吸 =c 水 m 水 （t 2t 1）=4.210 3J/（kg）40kg（10020）=1.34410 7J；（2）炉子的效率为 20%，煤燃烧放出的热量 Q 放 = = =6.72107J，煤燃烧的效率为 7
22、0%，煤完全燃烧放出的热量 Q 放 = =9.6107J，根据 Q=mq 可得：需要燃烧煤的质量 m 煤 = = =3.2kg答：水需要吸收的热量为 1.344107J，需要燃烧 3.2kg 的煤【分析】（1）知道水的质量、水的比热容、水的初温和末温，利用吸热公式 Q 吸 =cmt 求水吸收的热量；（2）根据炉子的效率求出煤燃烧放出的热量，再根据煤燃烧的效率求出煤完全燃烧放出的热量，最后根据 Q=mq 求出需要燃烧的煤12四、解答题17.【答案】解：（1）m=1.2t=1.210 3kg； G=mg=1.210 3kg10N/kg=1.2104N；汽车所受阻力：f 阻 =0.1G=0.11.2
23、104N=1.2103N；因为轿车匀速行驶，所以 F=f 阻 =1.2103N；根据 v= ，汽车的路程 s=vt=72km/h1h=72km=7.2104m，牵引力的功：W=Fs=1.210 3N7.2104m=8.64107J；（2）汽油完全燃烧释放出的热量：Q=mq=6kg4.6107J/kg=2.76108J，发动机的效率 = = 100%31.3%答：（1）这段时间内汽车牵引力做功为 8.64107J；（2）汽车发动机的效率是 31.3%【解析】【分析】（1）根据轿车匀速行驶，受到的阻力为车重的 0.1 倍和二力的平衡可求得牵引力的大小；则由功的公式可求得拉力的功；已知汽车的速度，由
24、速度公式的变形公式求出汽车 1h 的路程，然后由公式 W=Fs 求出汽车牵引力做的功；（2）已知汽车每小时消耗的汽油，由 Q=mq 求出汽油燃烧释放的热量，然后由效率公式求出汽车发电机的效率五、实验探究题18.【答案】（1）自下到上；温度计示数的变化（2）比较相同时间内水升高的温度；天平（3）燃料燃烧放出的热会散失到空气中【解析】【解答】（1）酒精灯需用外焰加热，所以要放好酒精灯，再固定铁圈的高度；而温度计的玻璃泡要全部浸没到液体中，且不能碰到容器壁和容器底，所以放好烧杯后，再调节温度计的高度，因此必须按照自下而上的顺序进行；为了比较热值大小要用不同的燃料，加热同一种液体，让液体的质量相同，通
25、过温度计的示数高低得出吸热多少，进而判断热值大小；燃料完全燃烧放出的热量的多少，是通过温度计示数的变化来反映；13（2）实验应燃烧相等质量的酒精与纸，比较水升高的温度，然后比较酒精与纸的热值大小，而不是用酒精与纸对水加热，比较相同时间内水升高的温度，再比较酒精与纸的热值大小；按正确的操作，实验需要用天平测酒精、纸、水的质量 . 因此还需要的一个测量器材是天平；（3）由于燃料燃烧放出的热会散失到空气中，又或被烧杯等实验装置吸了热，使 Q 放 大于 Q 吸 ，依此计算出燃料的热值比实际要偏小些故答案为：（1）自下到上；温度计示数的变化；（2）比较相同时间内水升高的温度；天平；（3）燃料燃烧放出的热
26、会散失到空气中 .【分析】（1）为了能够确保用酒精外焰加热，应首先固定酒精灯，再固定其它仪器；燃料完全燃烧放出的热量的多少不易直接观察，要通过温度计示数的变化来反映；（2）实验中应燃烧相同质量的酒精和纸片，再比较相同时间内水升高的温度；实验中还需要有质量的仪器天平；（3）实验中存在着不能准确没出燃烧值的原因：燃料不可能完全燃烧、燃料燃烧放出的热量不可能被水完全吸收 .六、综合题19.【答案】（1）压缩（2）10kg 乙醇汽油完全燃烧放出的热量是 4.6108J；（3）该车此时的效率为 20%；（4）使用乙醇汽油的好处是：污染小【解析】【解答】解：（1）如图所示，进气门和排气门均关闭，活塞由下向
27、上运动，所以为压缩冲程；（2）10kg 乙醇汽油完全燃烧放出的热量 Q=mq=10kg4.6107J/kg=4.6108J；（3）牵引力做的功 W=Fs=920N1105m=9.2107J，该车此时的效率 = 100%= 100%=20%；（4）使用乙醇汽油的好处是：污染小故答案为：（1）压缩；（2）10kg 乙醇汽油完全燃烧放出的热量是 4.6108J；（3）该车此时的效率为 20%；（4）使用乙醇汽油的好处是：污染小【分析】（1）根据气门的开关情况和活塞的运动方向判断是哪一个冲程；（2）根据 Q=mq 求出 10kg 乙醇汽油完全燃烧放出的热量；14（3）根据 W=Fs 求出行驶 100k
28、m 牵引力做的功，根据 = 求出效率；（4）从节能环保的角度作出分析和解答 20.【答案】（1）解：煤完全燃烧产生的热量：Q 放 =mq=02kg310 7J/kg=6106J；（2）解：由图可知，经过 6min 时间加热后水温由 20达到 80，则水吸收的热量：Q 吸 =cm（t-t 0）=4210 3J/（kg）10kg（80-20）=25210 6J；（3）解：煤炉烧水时的热效率：=Q 吸 /Q 放 100%=25210 6J/（610 6J）100%=42%. 【解析】故答案为：（1）610 6J；（2）25210 6J；（3）42%.【分析】本题已知煤的质量和热值，利用公式 可以求出煤完全燃烧后的热量；由图可知，经过6min 时间水温由 达到 利用 可以计算水吸收的热量；热效率是等于水吸收的热量与煤燃烧放出的热量之比.
