13.4内燃机第四节 热机效率和环境保护-【期末复习】2023-2024九年级物理上学期期末必考真题汇编（沪科版）
一、单选题
1．（2023上·福建泉州·九年级统考期末）柴油机上装有又重又大的飞轮，其作用是（ ）
A．增加柴油机的输出功率
B．增加柴油机的稳定性
C．改变柴油机的转速
D．增加柴油机转动的惯性
2．（2023上·福建莆田·九年级统考期末）2022年10月31日，搭载“梦天”实验舱的“长征五号B遥四”运载火箭成功发射。火箭加速升空的过程中，燃料燃烧提供火箭升空所需的能量。随着燃料质量不断减小，其热值（ ）
A．变大 B．变小 C．不变 D．无法判断
3．（2022上·福建龙岩·九年级统考期末）下列关于“热机”的说法中，不正确的是（ ）
A．在四冲程内燃机中减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率
B．热机性能好坏的重要指标之一是热机效率，通过技术改进，热机效率也不能达到100%
C．火箭发动机属于热机
D．热机常用水做冷却剂，是因为水的沸点高
4．（2022上·福建泉州·九年级统考期末）2022年11月12日，我国在海南文昌航天发射场，用长征七号遥六运载火箭成功发射天舟五号货运飞船，长征七号遥六运载火箭采用液氧煤油作为燃料，原因是煤油具有较高的（ ）
A．比热容 B．热值 C．热量 D．内能
5．（2022上·福建厦门·九年级统考期末）2022年11月29日，长征二号F火箭搭载神舟十五号载人飞船，将3名航天员送进空间站，天宫空间站史无前例地迎来6名航天员同时在岗，如图，长征二号F火箭选用偏二甲肼为燃料，这是因为偏二甲肼具有较大的（ ）
A．比热容 B．热值 C．内能 D．密度
二、填空题
6．（2023上·福建泉州·九年级统考期末）电火花发生器点燃塑料盒内的酒精气体能将盒盖喷出很远，如图所示，此过程中能量转化方式与汽油机的 冲程相类似，实验时在盒内滴入2×10-4kg酒精，这些酒精完全燃烧放出的热量是 J（q酒精=3×107J/kg）
7．（2022上·福建漳州·九年级统考期末）2022年11月29日23时08分，神舟十五号载人飞船成功发射，如图所示。运载火箭用液态氢作燃料，主要原因是液态氢的 大，液态氢燃烧时将化学能转化为 。
8．（2022上·福建泉州·九年级统考期末）2022年11月29日23时08分，神舟十五号载人飞船由长征二号F火箭搭载升空，火箭采用的四氧化二氮与偏二甲肼液体燃料推进剂具有较大的 。箭船组合在升空阶段与大气层剧烈摩擦，这通过 的方式增大了其内能。
三、实验题
9．（2022上·福建莆田·九年级统考期末）如图所示，实验小组用图甲所示的装置比较水和煤油的吸热本领。
（1）加热前，在一个烧杯中倒入240mL的水。则需要在另一个相同烧杯中倒入 mL的煤油；（ρ水＝1.0×103kg/m3，ρ煤油＝0.8×103kg/m3）
（2）用两个相同规格的电加热器来加热水和煤油，通过 来间接反映煤油和水所吸收热量的多少；
（3）实验中，每隔2min记录一次温度，整个实验操作无误，由实验数据绘制出温度—时间图像，如图乙所示。若图线②反映水的温度随时间的变化规律，则图线 （填序号）可以反映煤油的温度随时间的变化规律。实验中，若增加水的质量，则水的温度随时间变化规律将与图线 （填序号）类似；
（4）由此可见，水的比热容 煤油的比热容。在加热过程中，煤油的热值 （选填“变大”“不变”或“变小”）。
10．（2022上·福建莆田·九年级校考期末）某实验小组用如图甲所示的装置比较水和煤油的吸热本领。
（1）取两个相同的试管，分别装入 相等、初温相同的水和煤油；这么做目的是为了 （便于比较/控制变量）。
（2）用两个相同规格的电加热器来加热水和煤油，每隔1min记录一次温度，整个实验操作无误。图乙中，若图线②反映水的温度随时间的变化规律，则图线 （填序号）可以反映煤油的温度随时间的变化规律。加热过程中，煤油的热值 。
（3）同时停止加热，在相同质量的水和煤油温度降低的过程中，水放出的热量与降低的温度之比 （填“大于”、“等于”或“小于”）煤油放出的热量与降低的温度之比。
四、计算题
11．（2023上·福建莆田·九年级统考期末）氢能源动力汽车具有零排放的环保优势。2022年北京冬奥会上使用的某款氢能源动力汽车总质量为1.5×103kg，在平直公路上匀速行驶了3.5km，该过程中汽车受到的阻力为总重的，发动机的热机效率为50%。求该过程氢能源动力汽车：[q氢＝1.4×108J/kg，c水＝4.2×103J/（kg·℃）]
（1）牵引力做的功；
（2）需要消耗的氢的质量；
（3）若（2）中消耗的氢完全燃烧放出的热量全部被水吸收，可以将质量为50kg初温为20℃的水升高的温度。
12．（2022上·福建泉州·九年级泉州五中校考期末）某同学估算煤气灶烧水时的效率，他在烧水壶中装入2.5kg水，烧水前的水温为20℃，将水加热至100℃，立即关闭煤气，由燃气表前后示数知烧水使用煤气的体积为0.105m3，该同学查得煤气的热值q＝4×107J/m3，水的比热容为，求：
（1）水吸收的热量；
（2）煤气完全燃烧放出的热量；
（3）煤气灶烧水效率。
13．（2022上·福建漳州·九年级统考期末）某物理兴趣小组的同学，尝试测算天然气灶的效率，用该灶给4kg的水加热6min，并绘制了水温随时间变化的图像如图。该过程消耗了0.06m3的天然气，q天然气＝3.2×107J/m3，c水＝4.2×103J/(kg ℃)。求：
（1）天然气完全燃烧放出的热量Q放；
（2）水升高的温度；
（3）水吸收的热量Q吸；
（4）天然气灶的效率η。
14．（2022上·福建龙岩·九年级统考期末）汽车给我们的生活提供了便利，某汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶5分钟消耗了汽油0.4L。（汽油热值为4.6×107J/kg，密度约为0.7×103kg/m3）
（1）请计算汽油完全燃烧放出的热量？
（2）已知车以72km/h的速度匀速行驶时，牵引力的功率为12kW，求汽车受到的阻力？
（3）汽车发动机的效率为多少？
15．（2022上·福建宁德·九年级统考期末）水壶中装有质量为5kg的水，初温为15℃。用太阳灶将水壶中的水加热到95℃。若此太阳灶烧水的效率为50%，已知c水=4.2×103 J/(kg·℃)，q天然气=3.5×107J/m3。求：
（1）水吸收的热量；
（2）烧水的过程中太阳灶接收的太阳能；
（3）太阳灶接收的太阳能相当于完全燃烧多少m3天然气释放出的热量。
16．（2022上·福建莆田·九年级统考期末）“家家捣米做汤圆，知是明朝冬至天”，冬天吃汤圆是我国江南地区的传统习俗。煮汤圆需要先将水加热，若将2kg的水加热到沸腾，水温升高了60℃。已知水的比热容为，煤的热值为3.0×107J/kg。求：
（1）水吸收的热量；
（2）采用煤炉加热，假如此煤炉加热水的效率为15%，需要完全燃烧煤的质量。
17．（2022上·福建泉州·九年级校联考期末）佳佳在某次烧水的过程中，发现家里的燃气灶将质量为5kg、温度为20℃的水加热到100℃，消耗了0.07m3的天然气，已知c水＝4.2×103J/（kg ℃），q燃气＝4.2×107J/m3。求：
（1）水吸收的热量；
（2）燃气灶的热效率。
18．（2022上·福建泉州·九年级统考期末）食物营养的热量计量单位“卡路里”定义为在1个大气压下，将1g水温度升高1℃所需要的热量。已知c水=4.2×103J/（kg·℃）。求：
（1）1卡路里相当于多少焦耳的热量；
（2）成年人每天的基础代谢热量约为1.5×105卡路里，这些热量由热值是3×107J/kg的焦炭来提供，则需要的焦炭质量。
19．（2022上·福建厦门·九年级统考期末）2022年第14届中国航展首日，我国自主研制的大型水陆两栖灭火机“鲲龙”号进行低空投水表演，如图，若航行20min，飞机消耗航空燃油900kg，发动机的平均功率为1.5×107W，航空燃油的热值为4×107J/kg。求：
（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量。
（2）发动机的效率。
20．（2022上·福建南平·九年级校考期末）合理分类和利用垃圾可以保护环境、变废为宝；在一定条件下，1t分类后的垃圾能“榨”出140kg燃料油，若燃料油的热值为3.0×107J/kg，求：（c水=4.2×103J/（kg ℃）
（1）140kg燃料油完全燃烧能释放多少热量；
（2）若这些热量完全被水吸收，可以将质量为多少的初温30℃的水加热至80℃。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【详解】柴油机工作的时候要利用飞轮的惯性完成吸气、压缩和排气三个冲程，所以柴油机上装有又重又大的飞轮，是为了增大惯性。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
2．C
【详解】热值是燃料的一种属性，只与燃料的种类有关，与燃料的质量以及燃烧程度无关，则燃料质量减小时热值不变，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
3．D
【详解】A．在四冲程内燃机中，废气带走的热量较多，减少废气带走的大量热量可以大大提高热机效率，故A正确，不符合题意；
B．热机效率是指用来做有用功的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量之比，这是热机性能好坏的重要指标之一，无论科技如何发展，热机的效率可以提高，但总存在摩擦和热量损失，要做额外功，效率一定不会达到100%，故B正确，不符合题意；
C．热机是利用内能做功的机械，火箭发动机就是利用燃料燃烧释放内能做功的机械，所以火箭发动机属于热机，故C正确，不符合题意；
D．热机常用水做冷却剂，是因为水的比热容大，在吸收相同热量后，水温度升高的较慢，不是因为水的沸点高，故D错误，符合题意。
故选D。
4．B
【详解】火箭采用液氧煤油作为燃料，主要是因为液氧煤油热值大，相同条件下，完全燃烧能放出更多的热量，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
5．B
【详解】长征二号F火箭选用偏二甲肼为燃料，是因为偏二甲肼具有较大的热值，由可知，完全燃烧相同质量的偏二甲肼时，可以放出更多的热量。
故选B。
6． 做功 6103
【详解】[1]电火花发生器点燃塑料盒内的酒精气体，酒精气体燃烧将内能转化为盒盖的机械能，汽油机做功冲程燃料猛烈燃烧，将内能转化为机械能推动活塞向下运动，所以这两个过程能量转化方式相同。
[2]酒精完全燃烧放出的热量
7． 热值 内能
【详解】[1]箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的液态氢和其它燃料相比，液态氢可以释放出更多的热量。
[2]燃料燃烧是一种化学变化，将化学能转化为内能，推动火箭做功是内能转化为机械能。
8． 热值 做功
【详解】[1]火箭采用四氧化二氮与偏二甲肼作为火箭的燃料，原因是四氧化二氮与偏二甲肼具有较大的热值，完全燃烧相同质量的四氧化二氮与偏二甲肼和其它燃料时，四氧化二氮与偏二甲肼可以释放出更多的热量。
[2]火箭与大气间剧烈摩擦，克服摩擦做功，使得火箭表面温度急剧升高，这是通过做功的方式增大了内能。
9． 300 加热时间 ① ③ 大于 不变
【详解】（1）[1]根据比较不同物质吸热能力的方法，要控制不同物质的质量相同，故水和煤油的质量相同；水的体积
V水＝240mL＝240cm3
根据密度公式得水的质量
m水＝ρ水V水＝1.0g/cm3×240cm3＝240g
煤油的质量
m油＝m水＝240g
煤油的体积
（2）[2]两个电加热器的规格相同，根据转换法，实验中通过比较加热时间来反映水和食用油吸收热量的多少。
（3）[3]图线②是水的温度随时间的变化规律图象，因水的比热容大于煤油的比热容，质量相同的水和煤油相比，吸收相同的热量，煤油升温快，故①反映煤油的温度随时间的变化规律。
[4]若增加水的质量，水升温会变慢，则水的温度随时间变化规律将与图线③类似。
（4）[5]质量相同的水和煤油相比，吸收相同的热量，水升温慢，因此水的比热容大于煤油的比热容。
[6]热值是燃料的一种属性，只与燃料的种类有关，所以加热过程中，其热值大小不变。
10． 质量 控制变量 ① 不变 大于
【详解】（1）[1][2]根据比较不同物质吸热能力的两种方法，要控制不同物质的质量相同，故实验中应取质量相等的水和食用油倒入两个相同的烧杯中；这么做的目的是控制变量。
（2）[3][4]可观察图像，在加热时间相同的情况下，①的温度变化量大，故①的吸热能力弱。又因②是水的温度随时间的变化规律图像，水的比热容又大于煤油的比热容，故①为煤油；热值是燃料的一种特性，它只与燃料的种类有关，所以加热过程中，其热值大小不变。
（3）[5]由Q＝cmΔt可知：放出的热量与降低的温度之比，所以在质量和放出热量相同的情况下，降低的温度与比热容成反比，故水放出的热量与降低的温度之比大于煤油放出的热量与降低的温度之比。
11．（1）；（2）0.06kg；（3）40℃
【详解】解：（1）汽车受到的重力为
G=mg=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N
因为匀速行驶，根据二力平衡原理，汽车受到的牵引力为
汽车行驶的距离s=3.5×103m，牵引力做的功为
（2）发动机的热机效率为50%，所以氢完全燃烧所产生的热量为
需要消耗的氢的质量为
（3）氢完全燃烧放出的热量全部被水吸收，则水吸收的热量为
Q吸=Q放=8.4×106J
水升高的温度为
答：（1）汽车受到的牵引力做的功为4.2×106J；
（2）需要消耗的氢的质量0.06kg；
（3）水升高的温度为40℃。
12．（1）8.4×105J；（2）4.2×106J；（3）20%
【详解】解：（1）水吸收的热量为
（2）煤气完全燃烧放出的热量为
（3）煤气灶烧水的效率为
答：（1）水吸收的热量为8.4×105J；
（2）煤气完全燃烧放出的热量为4.2×106J；
（3）煤气灶烧水效率为20%。
13．（1）1.92×106J；（2）60℃；（3）1.008×106J；（4）52.5%
【详解】解：（1）天然气完全燃烧产生的热量
Q放=Vq天然气=0.06m3×3.2×107J/m3=1.92×106J
（2）由图可知，6min内水的初温t0＝20℃，水的末温t＝80℃，则水升高的温度
Δt=80℃﹣20℃=60℃
（3）经过6min时间加热，水所吸收的热量
Q吸=c水mΔt=4.2×103J/(kg ℃)×4kg×60℃=1.008×106J
（4）天然气灶的热效率
答：（1）天然气完全燃烧产生的热量为1.92×106J；
（2）水升高的温度为60℃；
（3）水所吸收的热量为1.008×106J；
（3）天然气灶的热效率为52.5%。
14．（1）；（2）；（3）
【详解】解：（1）汽油的质量为
汽油完全燃烧放出的热量为
（2）汽车的速度为，由公式可知，汽车的牵引力为
由于汽车速度匀速行驶，故阻力为
（3）汽车5分钟行驶的路程为
则牵引力所做的功为
汽车发动机的效率为
答：（1）汽油完全燃烧放出的热量为；
（2）汽车受到的阻力为；
（3）发动机的效率为。
15．（1）1.68×106J；（2）3.36×106J；（3）0.096m3
【详解】解：（1）水吸收的热量为
Q吸＝c水m(t－t0)＝4.2×103J/(kg·℃)×5kg×(95℃－15℃)＝1.68×106J
（2）烧水的过程中太阳灶接收的太阳能为
（3）依题意，天然气完全燃烧放出的热量为
Q放＝E＝3.36×106J
天然气的体积为
答：（1）水吸收的热量为1.68×106J；
（2）烧水的过程中太阳灶接收的太阳能为3.36×106J；
（3）太阳灶接收的太阳能相当于完全燃烧0.096m3天然气释放出的热量。
16．（1）5.04×105J；（2）0.112kg
【详解】解：（1）根据题意可知，水吸收的热量为
（2）由可得，煤完全燃烧放出的热量为
由可得需要完全燃烧煤的质量为
答：（1）水吸收的热量为5.04×105J；
（2）需要完全燃烧煤的质量为0.112kg。
17．（1）1.68×106J；（2）57.14%
【详解】解：（1）水吸收的热量
（2）0.07m3的天然气完全燃烧放出的热量
燃气灶的热效率
答：（1）水需要吸收1.68×106J的热量；
（2）燃气灶的热效率57.14%。
18．（1）4.2 J；（2）0.021kg
【详解】解：（1）根据题意可知，1卡路里的热量为
（2）1.5×105卡路里的热量为
根据可知，这些热量需要完全燃烧焦炭的质量
答：（1）1卡路里相当于多少焦耳的热量为4.2 J；
（2）需要的焦炭质量为0.021kg。
19．（1）；（2）50%
【详解】解：（1）航空燃油完全燃烧放出的热量
Q放=m燃油q=900kg×4×107J/kg=3.6×1010J
（2）飞机发动机做的功
W=Pt=1.5×107W×20×60s=1.8×1010J
发动机的效率
答：（1）消耗的航空燃油完全燃烧放出的热量为3.6×1010J；
（2）发动机的效率为50%。
20．（1）4.2×109J；（2）20000kg
【详解】解：（1）1t分类后的垃圾能“榨”出140kg燃料油，则140kg燃料油完全燃烧放出的热量为
（2）这些热量完全被水吸收，水吸收的热量
根据
可知，水的质量为
答：（1）140kg燃料油完全燃烧能释放4.2×109J的热量；
（2）若这些热量完全被水吸收，可以将质量为20000kg的初温30℃的水加热至80℃。
答案第1页，共2页
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精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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