中考物理復習專項訓練：熱機與熱機效率（原卷版）

專題03熱機與熱機效率壓軸培優(yōu)專題訓

練（原卷版）

考點1熱機

1.如圖a為航母上簡化的蒸汽彈射裝置，能帶動艦載機在兩秒鐘內(nèi)達到起飛速度，如圖b

為四沖程汽油機的工作示意圖。下列判斷不正確的是（）

圖a圖b

A.圖a中氣缸內(nèi)的蒸汽體積膨脹，從而推動活塞使艦載機獲得牽引力

B.氣缸內(nèi)的蒸汽推動活塞時，內(nèi)能減小

C.從能量轉(zhuǎn)化角度講，蒸汽彈射裝置工作時與圖A所示的原理相似

D.汽油機一個工作循環(huán)的正確順序是ABCD

2.在公路上有一輛自動擋汽車和一臺拖拉機發(fā)生故障，經(jīng)檢查都是蓄電池壞了，不能啟動,

有人建議，只要把它們推動以后就可以使發(fā)動機繼續(xù)工作。你認為把它們推動以后

（）

A.汽車和拖拉機仍能行駛

B.只有汽車可以繼續(xù)行駛，拖拉機不能行駛

C.只有拖拉機可以繼續(xù)行駛，汽車不能行駛

D.都不能行駛

3.單缸四沖程內(nèi)燃機的四個沖程的示意圖如圖所示，下列關(guān)于這種內(nèi)燃機一個工作循環(huán)的

四個沖程的順序排列正確的是

甲乙丙丁

A.丙、丁、乙、甲

B.乙、丁、甲、丙

C.乙、甲、丁、丙

D.甲、乙、丙、丁

(2)某四沖程內(nèi)燃機，飛輪轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘，活塞面積為120cm2,行程L是0.3米,

假如做功沖程中燃氣的平均壓強是5Xl()5pa,求：

①做功沖程中燃氣對活塞的平均壓力；

②一個做功沖程中燃氣對活塞做的功；

③內(nèi)燃機的功率是多少？

4.閱讀下面的短文，回答問題

渦輪增壓，是一種利用內(nèi)燃機運作產(chǎn)生的廢氣驅(qū)動空氣壓縮機的技術(shù)。渦輪增壓器利用

發(fā)動機排出廢氣的慣性來推動渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動同軸的葉輪壓送由管道送來

的空氣，使之增壓進入氣缸。

汽車發(fā)動機的工作，多是靠燃料在發(fā)動機氣缸內(nèi)燃燒做功，從而對外輸出功率。

渦輪增壓的主要原理是采用專門的壓氣機先將氣體進行壓縮，再讓氣體進入氣缸，這樣

提高了進入氣缸氣體的密度?？諝獾拿芏仍龃罂梢匀紵嗟娜剂?，相應(yīng)增加燃料量和

調(diào)整一下發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，這樣就可以增加發(fā)動機的輸出功率了。

請回答下列問題：

（1）發(fā)動機排出廢氣的慣性只跟廢氣的有關(guān)。

（2）發(fā)動機消耗內(nèi)能驅(qū)動汽車行駛的是沖程，該沖程將能轉(zhuǎn)化為能。

（3）吸入相同體積空氣時，使用泯輪增壓的汽車與普通汽車相比，牽引力可做的功

更。

（4）發(fā)動機排出的廢氣的能量_______（選填“能”或“不能”）全部轉(zhuǎn)化為葉輪的機

械能用以壓縮空氣。

■?*VI

5.在抵制日貨運動中，小將同學家響應(yīng)號召，購買了一輛國產(chǎn)轎車。汽車應(yīng)用了許多物理

知識。請你運用所學的物理知識解答下列問題：

（1）汽油機是汽車的“心臟”，汽油機的做功沖程是將能轉(zhuǎn)化為能。

（2）小轎車前方的擋風玻璃是傾斜的，目的是為了使車內(nèi)物體所成的像（選填

“實”或“虛”）位于玻璃的上方，不妨礙司機視線。

（3）汽車發(fā)動機是用水作冷卻劑的，這是利用了水的的性質(zhì)；冬天，小將的

父親開車行駛在路上，不一會兒汽車擋風玻璃的內(nèi)側(cè)出現(xiàn)了一層“白霧”，為了盡快消

除“白霧”，你認為應(yīng)該開啟空調(diào)的（填“冷”或“熱”）風。

（4）有的轎車車尾部安裝一個“氣流偏導器”，它是依據(jù)

的原理，當轎車高速行駛時，能產(chǎn)生較大的抓地力。

6.閱讀短文，回答問題：

從火車到火箭

生產(chǎn)的發(fā)展需要強大的動力。17世紀，人類發(fā)明了熱機。最早的熱機是蒸汽機。在鍋爐

里把水燒成水蒸氣，水蒸氣在氣缸里推動活塞做功。原始的蒸汽機不便于使用…

交通運輸?shù)陌l(fā)展迫切需要輕便的熱機。于是，內(nèi)燃機應(yīng)運而生。內(nèi)燃機分為汽油機、柴

油機兩大類。汽油機是1876年發(fā)明的，柴油機是1892年發(fā)明的。內(nèi)燃機行駛時不需要

攜帶很多的水和煤，不但輕便，效率也提高了…

早期的飛機是由內(nèi)燃機提供動力的。從上世紀40年代開始，飛機上越來越多的使用噴氣

發(fā)動機，它向后高速噴出氣體，從而獲得前進的動力。在功率相同時，噴氣發(fā)動機比內(nèi)

燃機更輕便…

根據(jù)材料內(nèi)容，請在答題卡上回答下列問題：

（1）在功率相同時，蒸汽機、內(nèi)燃機、噴氣發(fā)動機的自身重力依次（選填“增

大”或“減小”）。

（2）在結(jié)構(gòu)上柴油機的頂部是噴油嘴，汽油機的頂部是0

（3）汽油機工作過程中燃料的化學能先轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能再轉(zhuǎn)化為。

\考點2有關(guān)熱機的計算;

7.某單缸四沖程汽油機的氣缸活塞面積為30cm2,一個沖程活塞在氣缸中移動的距離是

50mm,滿負荷工作時做功沖程燃氣的平均壓強為9.0Xl（）5pa,飛輪Imin轉(zhuǎn)動1800周，

當汽油機滿負荷工作時（不計摩擦），下列說法中正確的是（）

A.汽油機每秒內(nèi)完成30個沖程

B.汽油機的功率為2025W

C.做功沖程中燃氣對活塞的平均壓力為2.7X107N

D.一個做功沖程中燃氣對活塞做的功為1.35X105J

8.一臺單缸四沖程汽油機，飛輪轉(zhuǎn)速為3600r/min,該柴油機1s對外做功30次。若某

車勻速行駛2h消耗的汽油為5kg,汽車發(fā)動機的輸出的功率為12kW,則汽車發(fā)動機對

外做功J,汽車發(fā)動機的效率為（q汽油=4.6Xl（）7j/kg,留一位小數(shù)）。

9.如圖1為四缸四沖程發(fā)動機工作原理：內(nèi)燃機通過連桿把四個汽缸的活塞連在一根曲軸

上，并使各汽缸的做功過程錯開，在飛輪轉(zhuǎn)動的每半周里，都有一個汽缸在做功，其他

三個汽缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作。

圖1圖2

有一臺四缸發(fā)動機，其主要技術(shù)指標如表所示。其中排量等于四個汽缸容積的總和，如

圖2汽缸工作容積指活塞從上止點到下止點所掃過的容積，又稱單缸排量，它取決于活

塞的面積和活塞上下運動的距離(既沖程長).轉(zhuǎn)速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉(zhuǎn)的周數(shù)。

(1)在每個做功沖程里，發(fā)動機做功W=Jo

(2)在做功沖程里，燃氣對活塞所做的功可表示為W=pV,式中p表示燃氣對活塞的

壓強，則p=Pa?

10.某單缸四沖程汽油機的氣缸活塞面積為5Xl(f3m2,一個沖程活塞在氣缸中移動的距

離是50mm,滿負荷工作時做功沖程燃氣的平均壓強為8X105Pa,飛輪Imin轉(zhuǎn)動1800

周，當汽油機滿負荷工作時(不計摩擦，汽油的熱值為4.6X107J/kg),求：

(1)做功沖程中燃氣對活塞的平均壓力；

(2)一個做功沖程中燃氣對活塞做的功；

(3)汽油機的功率。

(4)若Imin內(nèi)消耗汽油22.5g,該汽油機的效率。

11.隨著人民生活水平的不斷提高，汽車已經(jīng)走進我們的家庭。小林的爸爸最近也購買了

一輛轎車。下表中列出該轎車的一些性能參數(shù)。

單車質(zhì)量/kg1600發(fā)動機排量/L2.0

燃料92#汽油水箱容量/L5.0

（1）當該轎車汽油機的轉(zhuǎn)速為3600r/min時，則在1s內(nèi)汽油機對外做功的次數(shù)是次,

壓縮沖程中將能轉(zhuǎn)化為能。

（2）“轎車不但要吃油，有時也要喝水”,用水冷卻發(fā)動機是因為水的大，在

發(fā)動機開始工作后一段時間內(nèi)，水箱中水的內(nèi)能會（填“增力口”或“減少”），

這是通過方式來改變內(nèi)能的。

（3）轎車在上坡時，將擋位換成低速擋，以減小行駛的速度，這樣做的目的是

A.安全B.省油C.減小摩擦D.增大爬坡的牽引力

（4）小林通過測量獲得轎車以不同速度行駛時對應(yīng)的制動距離（即從操縱制動剎車到車

停下來的距離），數(shù)據(jù)如表所示：

速度/（km》」）406080100120

制動距離/m8185072

根據(jù)表中數(shù)據(jù)所反映的規(guī)律，當轎車速度為80km/h時對應(yīng)的制動距離是mo

（5）小林通過上網(wǎng)查到了這種轎車的輸出功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系如圖所示。小林又向爸爸詢

問了一些實測數(shù)據(jù)：轎車行駛的路況好，平均車速為lOOkm/h,發(fā)動機轉(zhuǎn)速為2000r/min,

平均油耗為9L/100km,參考圖中的數(shù)據(jù)，分析這輛汽車在這種狀態(tài)下行駛時，每小時

對外所做的有用功為J,發(fā)動機的效率約為0（已知汽油的熱值為4.6

12.圖1為四缸發(fā)動機工作原理：內(nèi)燃機通過連桿把四個汽缸的活塞連在一根曲軸上，并

使各汽缸的做功過程錯開，在飛輪轉(zhuǎn)動的每半周里，都有一個汽缸在做功，其他三個汽

缸分別在做吸氣、壓縮和排氣工作。

圖1圖2

(1)發(fā)動機在做功沖程里，高溫、高壓的燃氣推動活塞向下運動，對外做功，同時將_

能轉(zhuǎn)化為能。

(2)有一臺四缸發(fā)動機，其主要技術(shù)指標如表所示。其中排量等于四個汽缸工作容積的

總和，汽缸工作容積指活塞從上止點到下止點所掃過的容積，又稱單缸排量，它取決于

活塞的面積和活塞上下運動的距離(既沖程長).轉(zhuǎn)速表示每分鐘曲軸或飛輪所轉(zhuǎn)的周

數(shù)。

排量2.0L

輸出功率120kW

轉(zhuǎn)速6000r/min

①該發(fā)動機在1s內(nèi)做功J,單缸排量丫=L。

②在每個做功沖程里，發(fā)動機做功W=Jo

(3)在做功沖程里，燃氣對活塞所做的功可表示為W=pV,式中p表示燃氣對活塞的

壓強，貝1Jp=Pa.(1L=1O3m3)

(4)圖2為發(fā)動機在做功沖程中的示意圖。下面給出了公式W=pV的證明，請將推導

過程補充完整(要求各表達式均用S、1或p表示)：

設(shè)活塞的面積為S,沖程長為1,燃氣對活塞的壓強為P，則燃氣對活塞的壓力F

=,燃氣對活塞所做的功w=,又根據(jù)數(shù)學知識可知發(fā)動機的單缸排量V

=，故W=pV。

考點3燃料的熱值及其計算

13.關(guān)于燃燒的熱值，以下說法正確的是()

A.燃燒的熱值與燃料的種類有關(guān)系，與燃燒的質(zhì)量和燃燒狀況無關(guān)

B.燃燒1千克某種燃料放出的熱量就是這種燃料的熱值

C.燃料燃燒時，質(zhì)量越大，熱值越大

D.燃料不完全燃燒時的熱值比完全燃燒時的大

14.如表中列出幾種燃料的熱值，單位是J/kg,我國航天事業(yè)用氫氣作燃料是因為氫氣的_

大，放出2.8Xl()8j熱量需要完全燃燒kg氫氣，相當于完全燃燒kg

干木柴。

干木柴無煙煤酒精煤油氫氣

1.2X1073.4X1073.0X1074.6X1071.4X108J/m3

15.如圖所示，A、B、C三個實驗裝置完全相同，燃料的質(zhì)量都為10g,燒杯內(nèi)液體的質(zhì)

量都相同。

(1)比較不同燃料的熱值應(yīng)選擇兩個裝置，比較不同物質(zhì)的比熱容應(yīng)選擇

兩個裝置(選填裝置序號A、B、C)o

(2)在“比較不同燃料的熱值”的實驗中，通過觀察溫度計的比較燃料燃燒放出

熱量的多少。已知酒精的熱值為3.0X107J/kg,10g酒精完全燃燒放出的熱量是

Jo

(3)水的比熱容是4.2X1()3J/(kg.℃),它的含義是

16.某家庭用的燃氣熱水器，將20kg的水從10℃加熱到60℃,完全燃燒了OZlnP的煤氣。

已知水的比熱容為4.2Xl()3j/(kg?℃),煤氣的熱值為4X107j/m3.試求:

(1)煤氣完全燃燒放出的熱量是多少？

(2)水吸收的熱量是多少？該熱水器燒水的效率是多少？

(3)如果完全燃燒0.21m3天然氣放出的熱量的70%用來對小轎車做功，以1000N的動

力進行牽引，可使轎車行駛多遠？(天然氣的熱值為3.2X107J/nA)

17.2017年5月18日，中國科學家首次在南海試采可燃冰取得圓滿成功。實現(xiàn)了我國天然

氣水合物開發(fā)的歷史性突破?？扇急鍧崯o污染、儲量巨大，是一種非常理想的新型能

源?？扇急臒嶂岛艽?，是天然氣熱值的10倍以上，若按10倍計算。(c水=4.2X1()3J/

(kg-℃)；天然氣的熱值q=7Xl()7j/m3),求：

(1)體積為0.01m3的可燃冰完全燃燒放出的熱量為多少？

(2)若這些熱量的90%被質(zhì)量為100kg的水吸收，則水升高的溫度是多少？

18.某物理興趣小組的同學，用煤爐給100kg的水加熱，同時他們繪制了如圖所示的加熱

過程中水溫隨時間變化的圖線。若在6min內(nèi)完全燃燒了2kg的煤，水的比熱容為4.2X

103J/(kg?℃),煤的熱值約為3Xl()7j/kg。求：

(1)煤完全燃燒產(chǎn)生的熱量：

(2)經(jīng)過6min時間加熱，水所吸收的熱量；

(3)煤爐燒水時的熱效率。

(4)就小火爐的使用，談?wù)勀愕目捶ǎ?寫出一點即

可)。

考點4熱機的效率

19.隨著人們生活水平的日益提高，小汽車越來越多地走進了百姓人家。一輛使用汽油為

燃料的小汽車，以72km/h的速度在水平路面上勻速行駛時，發(fā)動機的實際功率為

20kW.若小汽車行駛的路程為108km,汽油的熱值q=4.6Xl()7j/kg,小汽車發(fā)動機的

效率為25%.則關(guān)于小汽車在這段路程中，下列說法不正確的是()

A.運動的時間為L5h

B.發(fā)動機所做的功為1.08Xl()5kJ

C.汽車所受的阻力為1000N

D.消耗汽油的質(zhì)量為5kg

20.小張駕駛一輛額定功率為35千瓦、效率為30%的汽車在一段平直的公路上勻速行駛，

在額定功率下行駛1小時至少需要L汽油(汽油的熱值為3.5X1()7J/L),若行駛

的速度為72km/h,則汽車受到的阻力為N

21.汽車的心臟是發(fā)動機，其重要組成部分是內(nèi)燃機，它在工作時能量轉(zhuǎn)化情況為(內(nèi)能轉(zhuǎn)

化為機械能)。我國汽車保有量在迅速增長，截至2017年，我國處于使用狀態(tài)的汽車數(shù)

量已突破3億輛。每輛汽車每年耗油1.8噸，汽車內(nèi)燃機的效率平均取值30%.如果能

7

把內(nèi)燃機效率提高6%,我國每年可以節(jié)約燃油t(煤油的熱值為4.6X10J/kg)o

22.某款國產(chǎn)插電混動汽車，汽油發(fā)動機既可向車輪提供動力，又可向蓄電池充電，同時

蓄電池又將部分能量通過驅(qū)動電機向車輪輸送。整車質(zhì)量(含駕駛員)為1.8t,搭載電

池電量為18.75kW?h,純電行駛時效率約為80%,利用汽油發(fā)動機行駛時熱機平均效率

約為30%,在平直的公路上以72km/h的速度勻速行駛，受到的阻力為總重的k=0.03倍。

汽油熱值約為q=4.5Xl()7j/kg,g=10N/kg,求此時：

（1）汽車需要的牽引力；

（2）以純電行駛時，假如電池從滿電到耗盡電量，可以行駛的最大路程；

（3）車輛行駛（2）中相同路程，如果以汽油發(fā)動機行駛時，需要燃燒的汽油質(zhì)量。

23.近年來，我國汽車工業(yè)發(fā)展迅猛，各種新型汽車不斷投放市場。如圖所示是我省自行

研制的QQ小汽車的單缸四沖程內(nèi)燃機，在Imin內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)動2600圈，做功沖程推動活

塞一次做功1500J,在這段時間內(nèi)，氣缸內(nèi)共燃燒汽油0.1kg.【汽油的熱值為4.6X

107J/kg］請你算出：

（1）消耗完汽油時，內(nèi)燃機獲得的內(nèi)能為多少？

（2）Imin內(nèi)，對活塞做功的功率是多少？

（3）已知內(nèi)燃機的效率TI=W/QX100%（式中W為燃料燃燒對活塞做功，Q為它在這

段時間內(nèi)所消耗的柴油完全燃燒所產(chǎn)生的熱量），則該內(nèi)燃機正常工作時的效率約為多

少？

24.百公里油耗指的是汽車在道路上行駛時每百公里平均燃料消耗量，是汽車耗油量的一

個衡量指標。由于多數(shù)車輛在90公里/時接近經(jīng)濟車速，因此大多對外公布的理論油耗

通常為90公里/小時的百公里勻速油耗。經(jīng)出廠測試，某品牌汽車百公里理論油耗為8L,

汽車發(fā)動機的輸出功率為23kW（已知汽油的密度為0.75X103kg/m3,熱值為4.6X

107J/kg）o試求：

（1）8L汽油完全燃燒放出的熱量；

（2）測試時間內(nèi)發(fā)動機所做的功；

（3）該品牌汽車發(fā)動機的熱機效率。

考點5能量的利用效率

25.現(xiàn)有兩個使用同一種燃料的加熱器，用它們分別對甲、乙兩種不同的物質(zhì)加熱。已知

甲物質(zhì)的比熱是乙物質(zhì)的2倍，甲物質(zhì)的質(zhì)量是乙物質(zhì)的工，當甲物質(zhì)升高的溫度是乙

3

物質(zhì)的旦時（甲、乙物質(zhì)的物態(tài)都不發(fā)生改變），加熱甲物質(zhì)所用燃料是加熱乙物質(zhì)的工,

42

則兩加熱器利用熱能的效率之比是（）

A.3：4B.1：1C.3：2D.2：1

26.太陽能是21世紀重點開發(fā)的能源之一，太陽能汽車是利用太陽能電池將接收到的太陽

能轉(zhuǎn)化為電能，再利用電動機來驅(qū)動的一種新型汽車。如圖所示是一輛太陽能實驗車，

車上太陽能電池接收太陽能的面板的有效面積為S=6m2,當太陽光照射到電池板每平

方米面積上的輻射功率為Po=lkW時，太陽能電池產(chǎn)生的電壓為U=120V,并對車上的

電動機提供I=10A的電流。則這輛汽車上的太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率

是;如果這輛汽車的電動機將電能最終轉(zhuǎn)化為機械能的效率為75%,當汽車在水

平路面上以6m/s的速度勻速行駛時，受到的阻力是No

27.電動摩托車已成為大眾化的一種交通工具，小喬對家里的電動摩托車進行了測試，他

騎車在平直的路面上由靜止開始運動，獲得如圖所示的速度v和牽引力F隨時間t變化

的關(guān)系圖像。已知勻速行駛時，電動機輸入電壓48V,輸入電流5A,由圖可知，2?7s

電動摩托車受到的摩擦力為N；電動摩托車勻速行駛時，電能轉(zhuǎn)化為機械能的效

率為%o

28.糧食儲存?zhèn)}庫常常需要利用傾斜的傳送帶將裝滿糧食的麻袋運送到高處，如圖所示。

已知某倉庫的傳送帶長度為Lo,與水平面的夾角為30°,在電動機的帶動下，傳送帶以

vo的恒定速度向斜上方運送麻袋，電動機的輸出機械功率為Po.設(shè)每條麻袋的總質(zhì)量為

mo,傳送帶的移動速度保持不變。

（1）若每次只運送一條麻袋到頂端后再運送下一條，請用以上參數(shù)推算出該傳送裝置的

效率是多大？（設(shè)將麻袋剛放在傳送帶上時麻袋就具有與傳送帶相同的速度）

（2）為了提高工作效率，傳送帶上可同時運送多條麻袋（有一定間隔的放置），若傳送

裝置本身消耗的功率為Pi,求該傳送帶每分鐘最多能將多少條麻袋運送到頂端？

29.“中國夢，科技夢”，中國民用無人機世界聞名