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9.下列选项中可能符合热机能量流向的是(
D
)答案
9. D
解析
【分析】要判断热机的能量流向是否合理，需明确两个核心要点：一是热机的能量输入应为内能（热机利用内能做功）；二是遵循能量守恒定律，输入总能量等于输出总能量，且热机工作时必然存在能量损耗（部分内能散失），因此输出的机械能一定小于输入的内能。
【解析】
对各选项逐一分析：
1. 选项A：输入1000J内能，输出总能量为600J+600J=1200J，总能量不守恒，不符合规律，错误。
2. 选项B：热机的能量输入应为内能，该选项输入的是电能，不符合热机的能量输入特点，错误。
3. 选项C：输入1000J内能，输出1000J机械能，效率达到100%，违背了热机工作时总有能量损耗的实际情况，不可能实现，错误。
4. 选项D：输入1000J内能，输出总能量为300J机械能+700J内能=1000J，符合能量守恒；输出机械能小于输入内能，符合热机能量转化的实际，正确。
【答案】9. D
【知识点】热机能量转化、能量守恒定律
【点评】本题考查热机的能量流向，需结合能量守恒定律和热机的工作特点分析，属于基础概念题，难度适中。
【难度系数】0.5
【解析】
对各选项逐一分析：
1. 选项A：输入1000J内能，输出总能量为600J+600J=1200J，总能量不守恒，不符合规律，错误。
2. 选项B：热机的能量输入应为内能，该选项输入的是电能，不符合热机的能量输入特点，错误。
3. 选项C：输入1000J内能，输出1000J机械能，效率达到100%，违背了热机工作时总有能量损耗的实际情况，不可能实现，错误。
4. 选项D：输入1000J内能，输出总能量为300J机械能+700J内能=1000J，符合能量守恒；输出机械能小于输入内能，符合热机能量转化的实际，正确。
【答案】9. D
【知识点】热机能量转化、能量守恒定律
【点评】本题考查热机的能量流向，需结合能量守恒定律和热机的工作特点分析，属于基础概念题，难度适中。
【难度系数】0.5
10.关于热机效率，下列说法正确的是
（
A.热机效率越高，热机做的有用功
越多
B.热机单位时间内耗费燃料少，效率
一定高
C.如果要提高热机效率，就要尽量减
少各种能量损失
D.通过技术改进，热机效率可达100%
（
C
）A.热机效率越高，热机做的有用功
越多
B.热机单位时间内耗费燃料少，效率
一定高
C.如果要提高热机效率，就要尽量减
少各种能量损失
D.通过技术改进，热机效率可达100%
答案
10. C
解析
【分析】首先明确热机效率的定义：热机效率是热机做的有用功与燃料完全燃烧放出的总能量的比值（公式为η=W有/Q放），它反映的是有用功占总能量的比例，而非有用功的绝对数量或燃料消耗的多少。逐一分析选项：A选项，效率高仅说明比值大，若总能量少，效率高时有用功也可能较少，故A错误；B选项，单位时间耗费燃料少仅说明总能量少，有用功未知，无法确定效率高低，故B错误；C选项，减少能量损失能提升有用功占比，从而提高热机效率，故C正确；D选项，热机工作必有能量损失，效率不可能达100%，故D错误。
【解析】热机效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，公式为η=W有/Q放。对各选项分析如下：
1. 选项A：热机效率是比值，不是有用功的绝对量。若燃料燃烧释放的总能量很少，即使效率高，有用功也可能不多，因此A错误。
2. 选项B：单位时间耗费燃料少仅意味着总能量少，但有用功的大小不确定，无法判断有用功与总能量的比值，效率不一定高，因此B错误。
3. 选项C：热机的能量损失包括废气带走的热量、机械散热损失、摩擦损耗等，减少这些能量损失，能提高有用功在总能量中的占比，从而提高热机效率，因此C正确。
4. 选项D：热机工作过程中，总会有部分能量以废气、散热、摩擦等形式损失，因此热机效率永远小于100%，不可能达到100%，因此D错误。
综上，正确答案为C。
【答案】C
【知识点】热机效率、能量利用效率
【点评】本题考查热机效率的基本概念，需准确理解效率是“比值”而非单一物理量，属于基础概念辨析题，易错点在于混淆效率与有用功、燃料消耗的关系。
【难度系数】0.8
【解析】热机效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，公式为η=W有/Q放。对各选项分析如下：
1. 选项A：热机效率是比值，不是有用功的绝对量。若燃料燃烧释放的总能量很少，即使效率高，有用功也可能不多，因此A错误。
2. 选项B：单位时间耗费燃料少仅意味着总能量少，但有用功的大小不确定，无法判断有用功与总能量的比值，效率不一定高，因此B错误。
3. 选项C：热机的能量损失包括废气带走的热量、机械散热损失、摩擦损耗等，减少这些能量损失，能提高有用功在总能量中的占比，从而提高热机效率，因此C正确。
4. 选项D：热机工作过程中，总会有部分能量以废气、散热、摩擦等形式损失，因此热机效率永远小于100%，不可能达到100%，因此D错误。
综上，正确答案为C。
【答案】C
【知识点】热机效率、能量利用效率
【点评】本题考查热机效率的基本概念，需准确理解效率是“比值”而非单一物理量，属于基础概念辨析题，易错点在于混淆效率与有用功、燃料消耗的关系。
【难度系数】0.8
11.为了提高热机效率，可采取的措施是（
A.采用热值高的燃料
B.提高热机功率
C.保证良好的润滑，减小摩擦
D.提高热机转速
C
）A.采用热值高的燃料
B.提高热机功率
C.保证良好的润滑，减小摩擦
D.提高热机转速
答案
11. C
解析
【分析】首先明确热机效率的定义：热机效率是指热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的能量之比，效率越高说明能量利用率越高。接下来逐一分析选项：A选项，燃料的热值是单位质量燃料完全燃烧放出的热量，热值高的燃料，若燃烧不充分或能量损失大，有用功占比不一定高，不能提高热机效率；B选项，功率是表示热机做功快慢的物理量，与能量利用率（效率）无关；C选项，保证良好润滑、减小摩擦，可减少因摩擦消耗的额外功，从而提高有用功在总能量中的占比，能提高热机效率；D选项，热机转速反映做功的快慢，和能量利用率无关，不能提高效率。
【解析】根据热机效率的定义，对各选项分析如下：
选项A：热值高的燃料，其完全燃烧释放的总能量多，但热机效率取决于有用功与总能量的比值，与燃料热值无直接关系，故A错误；
选项B：功率是描述热机做功快慢的物理量，与热机效率（能量利用率）是不同的物理量，二者无关联，故B错误；
选项C：良好的润滑能减小机械部件间的摩擦，减少因摩擦消耗的额外功，使有用功占燃料完全燃烧释放总能量的比例提高，从而提高热机效率，故C正确；
选项D：热机转速仅表示单位时间内做功的次数，反映做功快慢，与热机效率无关，故D错误。
【答案】C
【知识点】热机效率、提高热机效率的方法
【点评】本题考查热机效率的相关知识，需明确热机效率的本质是能量利用率，区分效率与功率、转速、燃料热值等概念的不同，属于基础概念题，难度不大。
【难度系数】0.8
【解析】根据热机效率的定义，对各选项分析如下：
选项A：热值高的燃料，其完全燃烧释放的总能量多，但热机效率取决于有用功与总能量的比值，与燃料热值无直接关系，故A错误；
选项B：功率是描述热机做功快慢的物理量，与热机效率（能量利用率）是不同的物理量，二者无关联，故B错误；
选项C：良好的润滑能减小机械部件间的摩擦，减少因摩擦消耗的额外功，使有用功占燃料完全燃烧释放总能量的比例提高，从而提高热机效率，故C正确；
选项D：热机转速仅表示单位时间内做功的次数，反映做功快慢，与热机效率无关，故D错误。
【答案】C
【知识点】热机效率、提高热机效率的方法
【点评】本题考查热机效率的相关知识，需明确热机效率的本质是能量利用率，区分效率与功率、转速、燃料热值等概念的不同，属于基础概念题，难度不大。
【难度系数】0.8
12.做相同的有用功，甲、乙两柴油机用时和它们消耗的柴油质量对比如下表所示。下列说法正确的是（
A.甲的功率较大，热机效率较低
B.甲的功率较大，热机效率较高
C.乙的功率较大，热机效率较高
D.乙的功率较大，热机效率较低
D
）A.甲的功率较大，热机效率较低
B.甲的功率较大，热机效率较高
C.乙的功率较大，热机效率较高
D.乙的功率较大，热机效率较低
答案
12. D
解析
【分析】要判断甲、乙柴油机的功率和热机效率，需明确：功率是表示做功快慢的物理量，公式为$P=\frac{W}{t}$，当有用功$W$相同时，做功时间$t$越短，功率越大；热机效率是有用功与燃料完全燃烧放出热量的比值，公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}=\frac{W_{有用}}{mq}$（$q$为柴油热值，相同），当有用功相同时，消耗柴油质量$m$越大，效率越低。结合表格数据，有用功相同，甲用时3h，乙用时2h；甲消耗柴油5kg，乙消耗6kg，据此分析即可。
【解析】1. 比较功率：已知完成的有用功$W$相同，根据功率公式$P=\frac{W}{t}$，甲的功率$P_甲=\frac{W}{3h}$，乙的功率$P_乙=\frac{W}{2h}$，因为$\frac{W}{2h}＞\frac{W}{3h}$，所以乙的功率更大。
2. 比较热机效率：热机效率$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}=\frac{W}{mq}$（柴油热值$q$相同），有用功$W$相同，甲消耗柴油质量$m_甲=5kg$，乙消耗$m_乙=6kg$，则$\eta_甲=\frac{W}{5q}$，$\eta_乙=\frac{W}{6q}$，因为$\frac{W}{6q}＜\frac{W}{5q}$，所以乙的热机效率更低。
综上，乙的功率较大，热机效率较低，对应选项D。
【答案】D
【知识点】功率、热机效率
【点评】本题考查功率和热机效率的概念辨析，关键是明确两者的物理意义，结合“有用功相同”的条件，通过公式推导比较大小，难度适中，需准确区分做功快慢和能量利用效率的不同。
【难度系数】0.6
【解析】1. 比较功率：已知完成的有用功$W$相同，根据功率公式$P=\frac{W}{t}$，甲的功率$P_甲=\frac{W}{3h}$，乙的功率$P_乙=\frac{W}{2h}$，因为$\frac{W}{2h}＞\frac{W}{3h}$，所以乙的功率更大。
2. 比较热机效率：热机效率$\eta=\frac{W_{有用}}{Q_{放}}=\frac{W}{mq}$（柴油热值$q$相同），有用功$W$相同，甲消耗柴油质量$m_甲=5kg$，乙消耗$m_乙=6kg$，则$\eta_甲=\frac{W}{5q}$，$\eta_乙=\frac{W}{6q}$，因为$\frac{W}{6q}＜\frac{W}{5q}$，所以乙的热机效率更低。
综上，乙的功率较大，热机效率较低，对应选项D。
【答案】D
【知识点】功率、热机效率
【点评】本题考查功率和热机效率的概念辨析，关键是明确两者的物理意义，结合“有用功相同”的条件，通过公式推导比较大小，难度适中，需准确区分做功快慢和能量利用效率的不同。
【难度系数】0.6
13.小明在社会实践活动中测量家中使用的天然气灶烧水的效率。于是，他在家里将2 L的水倒入烧水壶，然后放到天然气灶上加热。在用温度计测量水从20 ℃加热到80 ℃的过程中，他观察天然气表发现此次烧水用了0.035 m³天然气。他查到天然气的热值$q=4.0×10^7\ \mathrm{J/m}^3$，已知水的比热容$c_{\mathrm{水}}=4.2×10^3\ \mathrm{J}/(\mathrm{kg·℃})$。在这个过程中，求：
(1)水吸收的热量；
(2)天然气完全燃烧放出的热量；
(3)天然气灶烧水的效率。
(1)水吸收的热量；
(2)天然气完全燃烧放出的热量；
(3)天然气灶烧水的效率。
答案
13. 解:(1)倒入烧水壶中水的体积$V=2\ \mathrm{L}=0.002\ \mathrm{m}^3$，
水的质量$m_{\mathrm{水}}=\rho V=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 ×0.002\ \mathrm{m}^3=2\ \mathrm{kg}$，
水吸收的热量$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m(t-t_0)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×2\ \mathrm{kg}×(80\ ℃-20\ ℃)=5.04×10^5\ \mathrm{J}$。
(2)天然气完全燃烧放出的热量$Q_{\mathrm{放}}=Vq=0.035\ \mathrm{m}^3 ×4.0×10^7\ \mathrm{J/m}^3=1.4×10^6\ \mathrm{J}$。
(3)天然气灶烧水的效率
$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{Q_{\mathrm{放}}}×100\%=\frac{5.04×10^5\ \mathrm{J}}{1.4×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=36\%$。
水的质量$m_{\mathrm{水}}=\rho V=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 ×0.002\ \mathrm{m}^3=2\ \mathrm{kg}$，
水吸收的热量$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m(t-t_0)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×2\ \mathrm{kg}×(80\ ℃-20\ ℃)=5.04×10^5\ \mathrm{J}$。
(2)天然气完全燃烧放出的热量$Q_{\mathrm{放}}=Vq=0.035\ \mathrm{m}^3 ×4.0×10^7\ \mathrm{J/m}^3=1.4×10^6\ \mathrm{J}$。
(3)天然气灶烧水的效率
$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{Q_{\mathrm{放}}}×100\%=\frac{5.04×10^5\ \mathrm{J}}{1.4×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=36\%$。
解析
【分析】
这是一道热学综合计算题，解题思路如下：①先根据水的体积和水的密度，计算出水的质量，因为水吸收热量的公式需要用到质量；②利用水的比热容、质量和温度变化量，代入吸热公式计算水吸收的热量；③利用天然气的体积和热值，代入放热公式计算天然气完全燃烧放出的热量；④最后根据热效率的定义，用水吸收的热量与天然气完全燃烧放出热量的比值，计算出天然气灶烧水的效率。
【解析】
解：(1) 先将水的体积单位换算：$V=2\ \mathrm{L}=0.002\ \mathrm{m}^3$，
根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$，可得水的质量：
$m_{\mathrm{水}}=\rho V=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 ×0.002\ \mathrm{m}^3=2\ \mathrm{kg}$，
水吸收的热量：
$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m(t-t_0)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×2\ \mathrm{kg}×(80\ ℃-20\ ℃)=5.04×10^5\ \mathrm{J}$。
(2) 天然气完全燃烧放出的热量：
$Q_{\mathrm{放}}=Vq=0.035\ \mathrm{m}^3 ×4.0×10^7\ \mathrm{J/m}^3=1.4×10^6\ \mathrm{J}$。
(3) 天然气灶烧水的效率：
$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{Q_{\mathrm{放}}}×100\%=\frac{5.04×10^5\ \mathrm{J}}{1.4×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=36\%$。
【答案】
(1) 水吸收的热量为$5.04×10^5\ \mathrm{J}$；
(2) 天然气完全燃烧放出的热量为$1.4×10^6\ \mathrm{J}$；
(3) 天然气灶烧水的效率为$36\%$。
【知识点】
热量计算、热值应用、热效率计算
【点评】
本题考查热学基础公式的应用，涉及密度、吸热、放热、效率的计算，步骤清晰，是热学部分的典型基础题，主要考查学生对公式的掌握和单位换算能力。
【难度系数】
0.7
这是一道热学综合计算题，解题思路如下：①先根据水的体积和水的密度，计算出水的质量，因为水吸收热量的公式需要用到质量；②利用水的比热容、质量和温度变化量，代入吸热公式计算水吸收的热量；③利用天然气的体积和热值，代入放热公式计算天然气完全燃烧放出的热量；④最后根据热效率的定义，用水吸收的热量与天然气完全燃烧放出热量的比值，计算出天然气灶烧水的效率。
【解析】
解：(1) 先将水的体积单位换算：$V=2\ \mathrm{L}=0.002\ \mathrm{m}^3$，
根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$，可得水的质量：
$m_{\mathrm{水}}=\rho V=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 ×0.002\ \mathrm{m}^3=2\ \mathrm{kg}$，
水吸收的热量：
$Q_{\mathrm{吸}}=c_{\mathrm{水}}m(t-t_0)=4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×2\ \mathrm{kg}×(80\ ℃-20\ ℃)=5.04×10^5\ \mathrm{J}$。
(2) 天然气完全燃烧放出的热量：
$Q_{\mathrm{放}}=Vq=0.035\ \mathrm{m}^3 ×4.0×10^7\ \mathrm{J/m}^3=1.4×10^6\ \mathrm{J}$。
(3) 天然气灶烧水的效率：
$\eta=\frac{Q_{\mathrm{吸}}}{Q_{\mathrm{放}}}×100\%=\frac{5.04×10^5\ \mathrm{J}}{1.4×10^6\ \mathrm{J}}×100\%=36\%$。
【答案】
(1) 水吸收的热量为$5.04×10^5\ \mathrm{J}$；
(2) 天然气完全燃烧放出的热量为$1.4×10^6\ \mathrm{J}$；
(3) 天然气灶烧水的效率为$36\%$。
【知识点】
热量计算、热值应用、热效率计算
【点评】
本题考查热学基础公式的应用，涉及密度、吸热、放热、效率的计算，步骤清晰，是热学部分的典型基础题，主要考查学生对公式的掌握和单位换算能力。
【难度系数】
0.7
