初中物理热机的效率试题

下列关于热机、热值的说法正确的是 $($　　 $)$

A．汽油机、柴油机都有火花塞和喷油嘴这两个关键部件

B．某种燃料完全燃烧放出的热量与其质量之比叫这种燃料的热值，单位是 $\mathit{kg}/J$

C．柴油机工作的效率是 $35\%$，说明它工作时柴油燃烧释放的能量 $65\%$转化为有用功

D．四冲程内燃机是由吸气、压缩、做功、排气四个冲程的不断循环来保证连续工作的

下列数据中，最接近生活实际的是 $($　　 $)$

A．一标准大气压下，冰的熔点为 ${37}^{°}\text{C}$

B．人步行的速度约为 $1.1m/s$

C．正常人 $1\mathit{min}$的脉搏数约为200次

D．小汽车内的汽油机效率可以达到 $95\%$

氢燃料是一种绿色能源，氢燃料电池工作原理如图所示。工作时，向氢电极供应氢气，同时向氧电极供应氧气，在氢电极上由于催化剂的作用氢气变为氢离子向氧电极移动，最后在氧电极上聚集，电子则留在氢电极上，如果将两电极用灯泡连接，则会在灯泡上形成　　（选填“向左”或“向右” $)$的电流。如果已知某氢燃料电池车输出功率为40千瓦，以 $80\mathit{km}/h$的速度行驶 $100\mathit{km}$，则需要消耗氢气　　 $\mathit{kg}$（已知燃料电池车能量转化效率为 $60\%$，每千克氢气能释放的能量为 $1.5\times {10}^{8}J)$，这些氢气的总能量大约相当于　　 $\mathit{kg}$汽油完全燃烧放出的热量（结果保留一位小数，已知汽油的热值为 $4.5\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$。

中国首次火星探索任务"天问一号"探测器的成功发射，是我国综合国力和创新能力提升的重要标志。如图所示是某火箭发射时的场景，目前运载火箭一般使用液态氢作为燃料、液态氧作为助燃剂。火箭燃料的发展如表1所示，表2是一些燃料的热值。

表1

	第1代	第2代	第3代	第4代
燃料	氧气和汽油混合	偏二甲肼	煤油	液态氢
氧化剂		四氧化二氮	液态氧	液态氧

表2

燃料	热值	燃料	热值
汽油	$4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$	煤油	$4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$
柴油	$4.3\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$	氢	$1.4\times {10}^{8}J/\mathit{kg}$

（1）使用氢作为燃料的主要优点是： 　　和 　　。

（2）某火箭发射时携带了 $3\times {10}^4\mathit{kg}$ 液态氢燃料，这些燃料完全燃烧最多能将多少千克初温为 ${20}^{°}\text{C}$ 的水加热至沸腾？ $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}\right)$ ，当地大气压为1标准大气压 $]$

（3）氢能源车的发动机工作时将液态氢转化为氢气在气缸中燃烧。某次测试中，一辆氢能源车以 $70\mathit{kW}$ 的功率匀速行驶 $0.5h$ ，消耗了 $2\mathit{kg}$ 燃料，求该发动机的效率。

某汽车在水平地面上以25m/s的速度匀速行驶，行驶600s汽车发动机产生的牵引力所做的功为3×10⁷J，消耗汽油1kg（假设汽油在发动机气缸内完全燃烧，汽油热值取q＝5×10⁷J/kg，g＝10N/kg）。针对这一过程，求：

（1）汽车行驶的路程；

（2）汽车受到的阻力；

（3）汽车发动机的效率。

昆明冬天的早晨，会看到嘴里呼出的“白气”，这是　　现象。“卡路里”简称“卡”，是热量的另一个单位，现在仍被广泛使用在营养计量和健身手册中。1卡是这样规定的：在一个标准大气压下，1克水温度升高 $1^{°}\text{C}$吸收的热量。那么1卡 $=$　　焦耳。一辆汽车发动机的效率是 $35\%$，那么该车完全燃烧 $1\mathit{kg}$汽油做的有用功是　　 $J$． $[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)$， $q_{\mathit{汽由}}=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}]$

一单缸四冲程汽油机，飞轮转速为 $3000r/\mathit{min}$，则 $1s$对外做功　　次，若其效率为 $30\%$，消耗 $100g$汽油，对外做功　　 $J$．若水箱中 $5\mathit{kg}$水由 ${20}^{°}\text{C}$升高到 ${100}^{°}\text{C}$，水吸收　　 $J$热量 $\left(q_{\mathit{汽油}}=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}\right)$

近年来，人们致力于研发以电池为动力的纯电动汽车，期望更加节能环保、安全而高效，并取得了长足的进步，对于某成熟品牌的电动汽车，已知其质量恒为 $m$，在水平路面上行进过程中所受阻力恒定（不计空气阻力）。

（1）该汽车匀速爬上倾角为 $30°$的斜坡时，汽车的动能　    　，重力势能　    　，机械能　    　（选填“增大”、“减小”或“不变”）；

（2）若斜坡长为 $L$，爬坡速度为 $v_1$，求汽车爬坡所用时间；

（3）如果该汽车以 $v_2$的速度在水平路面上行驶，且牵引力的功率为 $P$，行驶 $t_2$时间内，消耗的电能为 $E$，求：在这个过程中，摩擦阻力大小及汽车的效率；

（4）若汽车在相同的水平路面上以 $\frac{1}{2}{v}_2$的速度匀速行驶时间为 $t_3$，试求牵引力在 $t_3$时间内做的功。

下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．声音的传播需要介质，真空不能传声

B．有霾天气，大量极细微的尘粒悬浮在空中，说明分子在不停地运动

C．秋天的早晨花草上出现露珠，这是汽化现象

D．通过技术改进，热机效率可达 $100\%$

如图所示，在空气压缩引火仪玻璃筒的底部放一小团干燥的棉花，用力将活塞迅速下压，棉花被点燃。此过程的能量转化方式与汽油机的　　冲程相同。某效率为 $25\%$的汽油机在一次工作中消耗了 $4\mathit{kg}$汽油，该汽油机对外做的机械功为　　 $J$．（汽油热值为 $4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$

最近，一项“中国原创”重大发明成为世界关注的焦点！它被称为“空中奔跑的巴士”（又称巴铁），预计今年7月进行测试，其模型如图所示，巴铁依靠电力驱动在钢轨上行驶，相当于40辆柴油公交车的运量，若1辆柴油公交车日常行驶时发动机的平均输出功率为 $60\mathit{kW}$，发动机的效率为 $30\%$，每消耗 $1\mathit{kg}$柴油排放二氧化碳约为 $3\mathit{kg}$，柴油的热值近似取 $q=4.0\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$。

（1）若巴铁在 $100s$内沿直线行驶了 $1500m$，求这段时间内巴铁的平均速度；

（2）按柴油公交车每日行驶 $10h$计算，镇江若引进1辆巴铁取代40辆柴油公交车，则每日可减少二氧化碳排放量多少千克？

（3）巴铁车内电器每天需消耗 $60\mathit{kW}·h$的电能，若这些电能全部由车顶上的太阳能电池板来提供，已知该太阳能电池板 $1m^2$面积上接收到的太阳平均辐射功率为 $1\mathit{kW}$，光电转化效率为 $20\%$，每天日照时间按 $6h$计算，求需太阳能电池板的最小面积。

小明家有一艘玻璃钢海钓船，底部平直，其参数如表所示（柴油热值 $q=4.3\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $g=10N/\mathit{kg})$。

（1）不出海时，空船放置在水平沙滩上，船底与沙滩的接触面积为 $2m^2$，求船对沙滩的压强。

（2）小明一家人某次出海钓鱼，人员和钓鱼装备共 $300\mathit{kg}$，船匀速直线行驶 $4.3\mathit{km}$，船受到的阻力为总重力的0.5倍，发动机的实际输出功率为 $12\mathit{kW}$、消耗柴油 $1\mathit{kg}$（假设柴油完全燃烧）。求：船行驶的速度和发动机的效率。

一辆氢气动力试验汽车的质量为 $1.5\times {10}^3\mathit{kg}$， $10\mathit{min}$内汽车在平直路面上匀速行驶了 $1.2\times {10}^{4}m$，消耗了 $0.15\mathit{kg}$的氢气。此过程汽车发动机产生的牵引力为 $1.0\times {10}^{3}N$，行驶时汽车轮胎与地面接触的总面积为 $0.1m^2$（氢气的热值取 $1.4\times {10}^{8}J/\mathit{kg}$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$。求：

（1）汽车对地面的压强；

（2）牵引力做功的功率；

（3）汽车发动机的效率。

如图是某内燃机工作时的能量流向图，该内燃机的热机效率是 $($　　 $)$

A． $25\%$B． $35\%$C． $40\%$D． $75\%$

某载重汽车自重 $12t$，车轮与地面的总接触面积为 $0.5m^2$，汽车以 $72\mathit{km}/h$的速度在平直公路上匀速行驶时，柴油发动机的功率为 $210\mathit{kW}$，每行驶 $43s$消耗柴油 $700g$，柴油的热值为 $4.3\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$。下列说法中 $($　　 $)$

①完全燃烧 $700g$柴油放出的热量为 $3.01\times {10}^{9}J$

②该柴油发动机效率为 $30\%$

③汽车的牵引力为 $1.05\times {10}^{4}N$

④若公路所能承受的最大压强为 $8\times {10}^5\mathit{Pa}$，汽车最多能装载 $40t$的货物

A．只有①②正确B．只有③④正确C．只有①③正确D．只有②③正确