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第十四章 内能的利用
第2 节 热机的效率
1．我国自主生产的“吉利金刚”小轿车，发动机正常怠速为1200转/分钟，怠速指汽车不前进时发动机的转
速．则对于怠速说法正确的是
A．发动机1秒钟完成20个工作循环
B．发动机1分钟完成吸气冲程1200次
C．发动机1秒钟完成做功冲程10次
D．发动机1秒钟共完成80个冲程
【答案】C
【解析】发动机飞轮转速是1200r/min=20r/s；表示每秒飞轮转动20圈，完成10个工作循环，做功10
次，完成40个冲程，故AD错误C正确；发动机每秒完成10个工作循环，发1分钟完成600个工作循环，
即完成的吸气冲程为600次，故B错误．故选C．
2．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
【答案】B
【解析】A．热机的效率越高，做有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值越大，即在做功相同的情况下，
消耗的燃料较少，或消耗相同的燃料，做功较多，故A错误。B．一般情况下柴油机的效率比汽油机的高，
多用在重型机器上，故B正确；C．热机的效率是有用功与燃料完全燃烧放出的热量的比值，热机的效率
越高说明有用功占的比值越大，功率表示做功的快慢，功率越高说明做功越快，效率和功率是两个不同的
物理量，二者之间没有必然联系，故C错误；D．根据内燃机的能量流向，热机损失的能量中，废气带走
的能量较多，故D错误。故选B。
3．如图甲，迅速下压活塞，玻璃筒底部的棉花燃烧，图乙是热机的某一冲程，关于这两个过程，下列说
法正确的是（ ）
试卷第1页，总3页A．图乙是热机的压缩冲程
B．图甲和图乙的能量转化情况相同
C．图甲中如果没有棉花，实验结论仍然成立
D．随着技术的进步，图乙热机的效率能达到 100%
【答案】C
【解析】A．由图乙知，两气门关闭，活塞向下运动，火花塞点火，是热机的做功冲程，故A错误；B．
图甲是机械能转化为内能，图乙是内能转化为机械能，故B错误；C．图甲向下压活塞，活塞对筒内的空
气做功，空气的内能增加，温度升高，如果没有棉花，实验结论仍然成立，故C正确；D．热机在工作时，
废气会带走一部分热量，燃料不可能完全燃烧、克服部件之间的摩擦会消耗能量，所热机的效率不可能达
到100%，故D错误。故选C。
4．关于热机效率，下列说法正确的是（ ）
A．热机效率越高，热机消耗燃料越少
B．热机效率越高，热机做的有用功越大
C．热机效率越高，消耗相同的燃料，获得的有用功就越多
D．热机效率越高，获得相同的有用功，消耗燃料就越多
【答案】C
【解析】热机的效率 A．没有控制有用功相等，所以无法判断消耗的燃料多
少，故A错误；B．没有控制燃料放出的热量相等，所以效率高，但有用功不一定大，C．消耗相同的燃
料，放出的热量相同，效率越高，获得的有用功就越多，故C正确；D．效率越高，获得相同的有用功，
所需放出的热量就越小，消耗的燃料就越少，故D错误。故选C。
5．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72km/h
②消耗的燃油完全燃烧放出的热量是6.8×107J
试卷第2页，总3页③汽车发动机的效率是20%
④汽车牵引力做功的功率是30kW
A．只有①和② B．只有①和③ C．只有②和③ D．只有②和④
【答案】B
【解析】①汽车的行驶速度v= =72km/h故①正确；②消耗的燃油完全燃烧放出
的热量Q =mq=1.5kg×4.6×107J/kg=6.9×107J故②错误；③该汽车牵引力所做的功
放
W=Fs=2000N×6.9×103m=1.38×107J汽车发动机的效率η= =20%故③正确；④该汽车牵引
力所做功的功率P= =40000W=40kW故④错误。故选B。
6．阅读下列材料：①扩散现象实质是一切物质分子都在不停地作无规则运动；②内燃机压缩冲程是将内
能转化为机械能；③压缩气体使气体温度升高是通过做功改变物体内能；④热机效率是热机性能的重要指
标之一．以下答案正确的是（ ）
A．①③④正确 B．只有①③正确
C．①②正确 D．①②③④正确
【答案】A
【解析】①分子的运动眼睛无法直接观察，是通过扩散现象来反映的．扩散现象表明一切物质的分子不停
地做无规则运动，故正确；②内燃机压缩冲程是将机械能转化为内能，故错误；③压缩气体使气体温度升
高是通过做功把机械能转化成内能，改变物体内能，故正确；④热机效率是热机性能的重要指标之一，故
正确．①③④正确；
7．下列关于热机，说法正确的是（ ）
A．在设计上不断改进，以减少能量的损失，可能使热机的效率达到100%
B．使用的燃料热值越高，热机的效率越高
C．甲热机比乙热机的效率低，含义是甲热机消耗的燃料比乙多
D．热机工作过程是将燃料燃烧获得的内能转化为机械能的过程
【答案】D
【解析】A．热机在工作过程中，始终会有能量的散失，故热机的效率不可能达到100%，故A错误；B．
试卷第3页，总3页热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，与热值的大小无关，故B错误；C．
甲热机比乙热机的效率低，其含义是做相同的功，甲消耗的燃料多，故C错误；D．热机工作过程是将燃
料燃烧获得的内能转化为机械能的过程，故D正确。故选D。
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
【答案】D
【解析】①汽车行驶速度是： ，故①错误；②消耗的燃油完全燃烧放出
的热量是： ，故②正确；③匀速行驶时汽车受到的牵引力与
阻力是平衡力，所以汽车牵引力做功的功率是： ，故③错误；
④汽车发动机的做的功为： ，汽车发动机的效率是：
，故④正确．故选D．
9．如图所示，我国首架拥有完全自主知识产权的大型客机C919，应用了大量新技术：结构上使用极轻的
铝合金、钛合金及钢等材料；机舱内覆有“超细航空级玻璃棉”，能很好地保温与吸收噪音；3D打印钛
合金舱门零件：在高能激光的作用下，钛合金粉末吸收热量变成液态，再定型成为舱门零件；机上搭载的
新一代涡扇发动机的热效率和推进效率比一般客机高。关于C919客机，下列说法正确的是（ ）
试卷第4页，总3页A．使用密度小的新型材料使飞机的整体质量变小
B．“超细航空级玻璃棉”在传播过程中减弱噪声
C．3D打印舱门零件发生先液化后凝固的物态变化
D．新涡扇发动机将内能转化为机械能的效率更高
【答案】ABD
【解析】A．使用密度小的新型材料，因质量为密度与体积的乘积，故可使飞机的整体质量变小，故A正
确；B．机舱内覆有“超细航空级玻璃棉”，可以在传播过程中减弱噪声，故B正确；C．3D打印舱门零
件，钛合金粉末吸收热量熔化成液态，再凝固定型成为舱门零件，故C错误；D．新一代涡扇发动机的热
效率和推进效率比一般客机高，即新涡扇发动机将内能转化为机械能的效率更高，故D正确。故选
ABD。
10．把1kg初温为35℃的水加热到85℃，消耗了10g的煤气，（煤气的热值q =4.2×107J/kg）下列说法
煤气
正确的是（ ）
A．燃烧过程中燃料的热值始终不变
B．水吸收的热量为4.2×105J
C．加热装置的热效率为50%
D．水加热过程中比热容一直在增大
【答案】AC
【解析】A．热值是燃料本身的一种性质，它的大小始终不变，故A正确；B．水吸收的热量为
；故B错误；C．煤气完全燃烧放出
的热量 ，加热装置的热效率为
，故C正确；D．比热容是物质的一种特性，不随温度的变化而变化，
故D错误。故选AC。
11．有经验的柴油机维修师，不用任何仪器，只是靠近柴油机排气管口观察和用鼻子闻一下，并将手伸到
试卷第5页，总3页排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台柴油机的节能效果。在同样负荷的情况下，关于柴
油机的节能效果，下列判断正确的是（ ）
A．尾气的温度越高，柴油机越节能
B．尾气的温度越低，柴油机越节能
C．尾气的柴油味越浓，柴油机越节能
D．尾气的颜色越淡，柴油机越节能
【答案】BD
【解析】A B．柴油机尾气的温度越低，说明柴油机有效利用的热量越多，柴油机越节能，故A项错误，B
项正确；C．尾气的柴油味越浓，说明柴油没有充分燃烧，柴油机对能源的利用率越低，故C项错误；
D．尾气的颜色越淡，说明柴油燃烧充分，柴油机对能源的利用率越高，柴油机越节能，故D项正确。故
选BD。
12．如图所示为小艳家新买的一辆小汽车。周末，爸爸开车带着小艳出去游玩，途中， 这辆汽车在 1h
的时间内，在水平路面上匀速行驶了 72km，消耗汽油 6kg。若已知该汽车 发动机的功率（即牵引力的功
率）为 23kW，汽车（包括车上的人和物品）质量为 1.5t， 汽油的热值为 4.6×107J/kg，g=10N/kg。则关
于上述 1h 的行驶过程，下列分析正确的是（ ）
A．该汽车对路面的压力大于 1.5×104N
B．该汽车克服阻力做的功是 2.3×104J
C．该汽车的牵引力是 1.15×103N
D．该汽车发动机的效率是 30%
【答案】CD
【解析】A．汽车呈流线型，当汽车行驶时，车上方空气流速大，压强小，下方空气流速小，压强大，产
生一个向上的压强差，因此，会有一个向上的升力产生，使汽车对地面的压力小于车自身的重力，汽车的
总重G=mg=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N，所以A错误；B. 该汽车克服阻力做的功等于牵引力做的功
W=Pt=23×103W×1×3600s=8.28×107J，所以B说法错误；C. 该汽车的牵引力为F= =
试卷第6页，总3页=1.15×103N，所以C正确；D. 汽油完全燃烧放出的热量为Q=mq=6kg×4.6×107J/kg=2.76×108J，发动机的效
率是η= = =30%，所以D说法正确。故选CD。
13．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 =4.2×103J/（kg·℃），可燃冰热值q=6.0×109J/m3]
水
【答案】1.68×108 6.0×108 28%
【解析】水吸收的热量Q =c mΔt=4.2×103J/(kg·℃)×500kg×(100℃-20℃)=1.68×108J，[2]完全燃烧0.1m3可
吸 水
燃冰放出的热量Q =Vq=0.1m3×6.0×109J/m3=6.0×108J，[3]燃气锅炉烧水时的效率
放
=28%。
14．如图所示是热机的_____冲程；一台单缸四冲程汽油机的飞轮转速为1200r/min，该汽油机每秒钟完成
做功_____次。若该汽油机的效率为30%，完全燃烧10kg的汽油放出的热量可以对外做功_____J（汽油的
热值为4.6×107J/kg）。
【答案】排气 10 1.38×108
【解析】如图，进气门关闭、排气门打开，活塞上移，是排气冲程。单缸四冲程汽油机的飞轮转速是
1200r/min=20r/s，也就是1s飞轮转动20r，飞轮转动20r，燃气对外做功10次，完成10个工作循环、完成
40个冲程。汽油完全燃烧时放出的热量Q =mq=10kg×4.6×107J/kg=4.6×108J，该汽油机可以对外做功W
放 有用
=ηQ =30%×4.6×108J=1.38×108J。
放
15．若家用天然气的热值为4.2×107J/m3水的比热容为4.2×103J/（kg•℃）．
（1）完全燃烧0.04m3天然气放出的热量是多少？
（2）若某新型天然气灶烧水的效率为40%，完全燃烧0.04m3天然气可使室温下5kg的水温度升高多少？
【答案】（1）1.68×106J；（2）32℃．
【解析】（1）完全燃烧0.04m3天然气可放出的热量：Q ＝Vq＝0.04m3×4.2×107J/m3＝1.68×106J；
放
试卷第7页，总3页（2）被水吸收的热量为Q ＝Q ×40％＝1.68×106J×40%＝6.72×105J，
吸 放
因为Q ＝cmΔt，所以Δt= = ，
吸
解得：Δt＝32℃．
试卷第8页，总3页
