13.4热机效率和环境保护 练习 2021-2022学年沪科版物理九年级 （含答案）

第十三章 　　内能与热机
第四节　热机效率和环境保护
考点一、燃料的热值
1．木炭的热值为3.4×107 J/kg，它表示1 kg木炭(　　)
A．具有3.4×107 J的热量
B．具有3.4×107 J的内能
C．完全燃烧对外做功3.4×107 J
D．完全燃烧放出热量3.4×107 J
2．关于热值，下列说法中正确的是(　　)
A．燃料燃烧时，随着不断放热，它的热值越来越小
B．采取措施使燃料燃烧更充分，就可以提高燃料的热值
C．任何燃料实际燃烧时放出的热量都比按热值计算出来的数值小
D．煤油的热值比酒精大，就是说煤油完全燃烧放出的热量比酒精多
3．如图所示是A、B两种燃料完全燃烧释放的热量Q与其质量m的关系图像，则下列说法中正确的是(　　)
A．燃料A的热值比B的大
B．燃料质量越大时，其热值越大
C．燃料燃烧越充分，其热值越大
D．燃料热值越大，燃烧放出的热量越多
4．我国首次用固体燃料运载火箭把“文昌物联一号”卫星成功送上太空。火箭发射时要选用热值________(选填“大”或“小”)的固体燃料，燃料的质量减少时，其热值________(选填“变小”或“不变”)。
5．天然气是一种清洁能源，完全燃烧3 m3的天然气能放出__________J的热量，相当于完全燃烧______kg的焦炭放出的热量。(天然气的热值为6.7×107 J/m3，焦炭的热值为3.0×107 J/kg)
6．阿根廷科学家设计了一款“牛屁收集器”，在牛背上装有一个塑料袋，通过导管收集牛体内排出的气体。从一头成年牛平均每天排放出的气体中可提取0.21 kg甲烷。若这些甲烷完全燃烧放出的热量全部被水吸收，可使多少千克的水从20 ℃升高到70 ℃？[q甲烷＝5.6×107 J/kg，c水＝4.2×103 J/(kg·℃)]
考点二、热机的效率
7．如图所示是某内燃机能量流向图，该内燃机的热机效率是(　　)
A．25% B．35% C．40% D．75%
8．甲、乙两台热机，甲的效率比乙的低，其含义是(　　)
A．甲热机消耗的燃料多
B．甲热机比乙热机做功少
C．甲热机的功率比乙热机的小
D．做相同的有用功，甲损失的能量比乙损失的多
9．为了节约能源，需要提高热机的效率，下列措施不能提高热机效率的是(　　)
A．让燃料与空气混合充分，使燃料燃烧得比较完全
B．在设计与制造热机时要不断改进与创新，以减少能量的损失
C．尽量减少热机内部各部件间的摩擦
D．尽量增加热机的工作时间
考点三、热值和热机效率的综合计算
10．一台柴油机燃烧2.4 kg柴油时，对外做的有用功为3.8×107 J，该柴油机的效率为__________。(柴油的热值为4.3×107 J/kg，假设柴油完全燃烧，结果精确到0.1%)
11．某种国产汽车，当它在某平直公路上以20 m/s的速度匀速直线行驶时，每百公里的油耗为6 L。当汽车行驶500 s时，汽车消耗的汽油是________L。假设汽车在运动过程中受到的平均阻力是495 N，则汽油机的效率是________。(已知汽油的热值是3.3×107 J/L，假设汽油完全燃烧)
12．某物理兴趣小组的同学用煤炉给8 kg的水加热，同时他们绘制了如图所示的加热过程中水温随时间变化的图线，若在4 min内完全燃烧了1.4 kg的煤，水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃)，煤的热值约为3×107 J/kg，求：
(1)经过4 min时间加热，水所吸收的热量。
(2)煤炉烧水时的效率。
13．某辆小轿车油箱内装有32 kg汽油，司机小李驾车沿高速公路到某地旅游，路程为300 km。假设轿车匀速直线行驶，且受到的阻力为920 N。已知汽油完全燃烧产生的内能有30%转化为机械能，汽油的热值为4.6×107 J/kg。
(1)求小轿车到达目的地牵引力所做的功。
(2)通过计算说明小轿车在行驶途中是否需要加油。
能力提升
14．有两套如图所示的相同装置，分别在两个燃烧皿中放入质量相同的不同燃料，点燃后加热质量相等的同种液体，通过比较燃料________(选填“燃烧相同时间”或“全部燃烧”)后温度计示数的变化，来判断两种燃料的热值大小。燃料燃烧，__________转化为内能，选用比热容________(选填“大”或“小”)的液体可以使实验现象更明显。(实验中液体没有沸腾)

15．汽车中汽油机燃烧相同的燃料，输出的机械能越多，表明该汽油机越节能。是否节能，是衡量机器性能好坏的重要指标。关于汽油机尾气的温度跟汽油机性能之间的关系，你认为尾气温度越________(选填“高”或“低”)，性能越好；若小张驾驶一辆额定功率(正常工作时的功率)为35 kW、效率为30%的汽车在一段平直的公路上匀速直线行驶，在额定功率下行驶1 h至少需要________L汽油。(汽油的热值为3.5×107 J/L)
参考答案
1．D
2．C　
3．A
4．大　不变　
5．2.01×108　6.7
6．甲烷完全燃烧放出的热量：
Q放＝m1q甲烷＝0.21 kg×5.6×107 J/kg＝1.176×107 J；
由题知，Q吸＝Q放＝1.176×107 J，
因为Q吸＝c水m2(t－t0)，
所以m2＝＝＝56 kg。
7．B　
8.D　
9.D
10．36.8%
11．0.6　25%　
12．(1)水吸收的热量：Q吸＝cm水(t－t0)＝4.2×103 J/(kg·℃)×8 kg×(70 ℃－20 ℃)＝1.68×106 J。
(2)煤完全燃烧产生的热量：Q放＝m煤q＝1.4 kg×3×107 J/kg＝4.2×107 J，
煤炉烧水时的效率：η＝×100%＝×100%＝4%。
13．(1)匀速直线行驶时牵引力：F＝f＝920 N，
牵引力所做的功：W＝Fs＝920 N×300×103 m＝2.76×108 J。
(2)汽油燃烧需要放出的热量：
Q＝＝＝9.2×108 J，
需要完全燃烧汽油的质量：
m＝＝＝20 kg。
20 kg＜32 kg，所以在行驶途中不需要加油。
14．全部燃烧　化学能　小　
15．低　12