物理特色专题：热机效率和能量守恒定律-组卷题库站

选择题

关于热机，下列说法中正确的是（）

A、热机的效率越高，功率就越大

B、改进技术后，热机的效率可达到100%

C、热机产生的噪声会污染环境

D、使用热值高的燃料可提高热机的效率

某同学为提高热机效率提出了四种办法，其中错误的是（）

A、尽量减少各种热损失

B、尽量减少克服摩擦额外消耗的功

C、尽量减少输出功力

D、尽量使燃料充分燃烧

甲汽油机的热机效率比乙汽油机的热机效率高，这表明（）

A、甲做功比乙多

B、甲做功比乙快

C、甲消耗的汽油比乙少

D、以相同的速度行驶相同的路程，乙消耗的汽油多

某人为了测试汽车发动机的效率，开车以60km/h的平均速度行驶了120km，用去汽油25L。已知汽油的密度为0.7×10³kg/m³ ，热值为4.6×10⁷J/kg，发动机的功率为32.2kW，则该汽车发动机的效率为（　　）

A、 28.8%

B、 36.5%

C、 23.6%

D、 38%

下列说法中正确的是（　　）

A、质量是1g的燃料燃烧后放出的热量，叫做这种燃料的热值

B、做功和热传递都可以改变物体内能

C、热机做的有用功越多，热机效率就一定越高

D、燃料在燃烧时，将化学能转化为电能

随着人民生活水平的不断提高，混合动力车已进入了千家万户，混合动力汽车的发动机由一台内燃机和一台电机组成。如图所示是某混合动力汽车中内燃机的某冲程示意图。下列有关说法正确的是（　　）

A、该冲程将机械能转化为内能

B、该冲程是内燃机的做功冲程

C、给混合动力汽车蓄电池充电时机械能转化为内能

D、混合动力汽车发动机的效率能达到 $\text{[math]}$

甲、乙两种机器所做的总功之比是2：3，机械效率之比是3：1，则它们所做的有用功之比（）

A、 2：3

B、 2：1

C、 2：9

D、 9：2

小美在老师指导下进行了以下实验：甲、乙两烧杯各装100g水，用酒精灯加热甲烧杯，煤油灯加热乙烧杯，测得消耗酒精4g、煤油2.5g。她根据实验数据绘制了水温与加热时间关系的图像（如图）。若水沸腾前质量不改变，q_酒精＝3.0×10⁷J/kg，q_煤油＝4.6×10⁷J/kg，c_水＝4.2×10³J/（kg•℃），则下列说法正确的是（）

A、整个过程，甲杯中的水吸收的热量更多

B、前3分钟，乙杯中的水吸收的热量为3.36×10⁴J

C、消耗的煤油完全燃烧放出的热量为1.15×10⁸J

D、酒精灯加热的效率为28%

如图是某四冲程汽油机工作时的部分冲程示意图，下列说法正确的是（　　）

A、图示为汽油机的压缩冲程

B、若其转速为1200r/min，则1s内对外做功20次

C、图示冲程将内能转化为机械能

D、随着科技发展，热机的效率可以达到100%

如图，是某内燃机能量走向示意图，该内燃机的热机效率是（）

A、 $\text{[math]}$

B、 $\text{[math]}$

C、 $\text{[math]}$

D、 $\text{[math]}$

氢发动机是用气态氢作为燃料，代替传统以汽油、柴油为燃料的内燃机，氢气燃烧的生成物为水。如图所示，这是氢发动机汽车，它的四冲程内燃机转速为 $\text{[math]}$ 。该车在平直路面上以 $\text{[math]}$ 的速度匀速行驶，所受的阻力为 $\text{[math]}$ ，行驶 $\text{[math]}$ 消耗氢气 $\text{[math]}$ 。 $\text{[math]}$ 下列说法正确的是（）

A、氢气燃烧的生成物为水，所以氢发动机的效率可达 $\text{[math]}$

B、该汽车氢发动机 $\text{[math]}$ 对外做功 $\text{[math]}$ 次

C、该过程汽车牵引力做功的功率为 $\text{[math]}$

D、该氢发动机汽车的热机效率为 $\text{[math]}$

做同样的功，甲柴油机用3h，消耗2kg柴油；乙柴油机用2h，消耗掉3kg柴油，下列说法中正确的是（）

A、甲的功率大，效率低

B、甲的功率大，效率高

C、乙的功率大，效率低

D、乙的功率大，效率高

如图所示是某款汽车能量转化示意图，则汽车的效率是（　　）

A、 7%

B、 30%

C、 33%

D、 40%

填空题

汽油机是工农业生产中常用的热机，当汽油燃烧不充分时会冒“黑烟”，这时汽油机的效率将（选填“升高”、“不变”或“降低”）。这意味着在做功同样多的情况下，消耗的汽油质量将比正常工作时（选填“增加”、“不变”或“减少”）。

某型号汽车在车型测试中，在一段平直公路上匀速行驶了6km，消耗汽油1kg，汽油的热值为4.5×10⁷J/kg。假设燃油完全燃烧，汽油机的效率为40%。在此过程中，汽油机做的有用功是 J，汽车受到的牵引力是 N。

实验探究题

如图所示，A、B、C、D为四冲程汽油机工作过程中四个冲程的原理图，E和F是演示实验装置图。

如图所示

老师用如图一所示实验装置，加热试管使水沸腾，发现试管上方的小风车，开始不停地转动；由此引出以下问题，请利用所学的知识回答。

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0.28kg的煤，煤的热值约为3×10⁷J/kg，求：

电动自行车越来越受人们的青睐，使用前要先对车上的动力蓄电池充电；行驶时，动力蓄电池对车上的电动机供电，电动机为车提供动力.下表是某款电动自行车的一些主要技术参数：

行驶的里程短是电动车的一个缺点，爱发明的张师傅对该款电动车进行了改装，他在网上购买了小型汽油机和发电机，发明了“增程器”，即一个以微型的四冲程汽油机为动力的微型发电机.当电动车的电力不足的时候，“增程器”给动力蓄电池充电.则：

汽油机广泛应用于汽车作为动力机械，如图甲左是四冲程汽油机的吸气冲程示意图。

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：

计算题

氢燃料具有清洁、效率高等优点，被认为是理想的能源之一，目前我国部分城市已有多批氢能源公交车投放使用。已知 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 。问：

一次旅行时，司机驾驶某汽车沿一平直公路以 $\text{[math]}$ 的速度匀速行驶了 $\text{[math]}$ ，消耗汽油 $\text{[math]}$ 。已知该车匀速行驶时受到的牵引力是 $\text{[math]}$ 且保持不变，汽油的热值为 $\text{[math]}$ 。

综合题

目前市场上有一种热水器叫作“空调热水器”，又名“冷气热水器”，顾名思义，就是可

热水出可同时提供空调制冷和热水供应的热水器.其最大的好处是相比传统的电热水器和燃气热水器，这种热水器非常节能.其原理与普通的空调相似，如图所示.

下表列出的是某厂生产的家用燃气热水器的参数.表中“额定热负荷”指的是满负荷使用时，1h内燃料燃烧产生的热量.

产品名称	燃气快速热水器
产品型号	JSY5-C	JSR5-C	JST5-C
适用燃气	液化石油气	人工煤气	天然气
额定燃气压力	2800~ 3000Pa 280~ 300 mmH₂O	800~ 1000Pa 80~ 100 mmH₂O	2000~ 2500Pa 200~ 250 mmH₂O
额定热负荷	37 MJ/h
额定燃气耗量	0.368×10² m³/h	1.964×10² m³/h	1.04×10² m³/h
热效率	>80%
适用水压	0.04~1.0MPa(0.4~ 10 kgf/cm² )
温升25℃	51/min
温升40℃	31/min
温升55℃	21/min
燃气入口	G1/2"
冷水入口	G1/2"
热水入口	G1/2"
外形尺寸	406mm(高)×293mm(宽)×230mm(厚)
重量	6.2kg

宁夏的能源储备充足，煤炭、风能、太阳能等多种能源富集互补，是全国首个新能源综合示范区，新能源利用率超过95%，居西北第一，同时水和天然气价格也相对低廉。

在标准大气压下，小轩同学用天然气将2kg的水烧开，共消耗了0.05m³的天然气，已知天然气烧水时的效率为31.5%，水的比热容为4.2×10³J/（kg•℃），天然气的热值约为4×10⁷J/m³ ，求：

一小汽车，在平直的高速路上匀速行驶2.3km，用时100s，若行驶过程中发动机牵引力一直为1000N，（q_汽=4.6×10⁷J/kg）若这段过程消耗汽油0.25kg，则

小明家新买来一台天然气热水器。小明学习了热效率的知识后，尝试估测该热水器的热效率，他把“进水量”设置为40kg，“出水温度”设置为40℃后，开始加热。当水温达到40℃时，自动停止加热。已知当时自来水的温度是20℃，加热前天然气表的示数为129.96m³ ，停止加热后变为130.06m³ ，天然气的热值q_天然气＝4.2×10⁷J/m³ ，求：

2023年12月13日国产大飞机C919首访香港，展示我们国家在工业制造领域上实现新突破。飞机的发动机也是一种热机，通过燃烧航空煤油，从喷口向后高速喷出气体，从而使飞机获得向前的推力。C919沿水平方向匀速飞行了400km，在水平飞行时获得的水平推力是1.5×10⁶N，共燃烧了航空煤油2500kg。（q_油＝4×10⁷J/kg）

求：

发动机的效率是汽车经济性能的重要指标。若某品牌汽车在平直公路上以72km/h的速度匀速行驶100km，汽车克服阻力做功的功率为16kW，耗油量为6kg。（汽油的热值为q＝4.0×10⁷J/kg）求：

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