【人教九上物理学霸同步作业】14章第2节 热机的效率（有答案）

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第2节　热机的效率
题组1　燃料的热值　　　　　　　
1.2020年10月12日0时57分,在我国西昌卫星发射中心,“长征三号乙”运载火箭托举“高分十三号”卫星直冲云霄,卫星随后进入预定轨道,发射任务取得圆满成功。长征系列火箭使用液态氢做燃料,主要是由于该燃料
(　　)
A.比热容大
B.热值大
C.所含热量多
D.内能大
2.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
3.下列关于热值的表述正确的是
(　　)
A.燃料燃烧不完全时热值变小
B.燃料的质量越大,热值越大
C.燃料燃烧放出的热量越多,热值越大
D.燃料的热值只与燃料的种类有关
4.一个成年人参加一次长跑,身体消耗的能量为6.6×106
J,这些能量相当于完全燃烧0.55
kg的干木柴才能得到,则干木柴的热值为　　　　　J/kg,干木柴用掉一半后,剩余干木柴的热值将　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。?
5.阿根廷科学家设计了一款“牛屁屁收集器”: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·℃)]
6.若天然气完全燃烧放出的热量有50%被水吸收,现要在标准大气压下把5
L的水从20
℃加热至沸腾。已知水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃),天然气的热值为q天然气=4×107
J/m3。求:
(1)在这个过程中水吸收的热量。
(2)需完全燃烧天然气的体积。
题组2　热机的效率　　　　　　　
7.[2020·无锡]
某辆行驶的小轿车,其正常工作时的能量转化情况如图14-2-1所示,若输入的化学能为2000
J,输出的动能为300
J。则输出的内能和声能共计　　　　J;输出的有用能量是动能,则小轿车正常工作时的效率为　　　　。?
图14-2-1
8.[2020·枣庄]
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
9.2020年九月中旬,潍柴控股集团有限公司正式发布了全球首款突破50%热效率的商业化柴油机。热机效率是衡量内燃机燃油利用效率的标准。下列关于热机效率的表述正确的是(　　)
A.热机的效率低,做功慢
B.热机的效率高,温度高
C.热机做的有用功越多效率越高
D.做相同多的功,耗油少的热机效率高
10.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,使燃料燃烧更完全
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
11.[2020·聊城]
小华家使用的是天然气热水器,他尝试估测该热水器的效率,以核对铭牌上的数值是否准确。当只有该热水器使用天然气时,把50
kg的水从20
℃加热到54
℃,天然气表的示数由1365.05
m3变为1365.17
m3,已知水的比热容c水=4.2×103
J/(kg·℃)。天然气的热值q=7.0×107
J/m3。求:
(1)水吸收的热量。
(2)消耗的天然气完全燃烧放出的热量。
(3)该热水器的效率。
12.某品牌无人驾驶汽车在一段平直公路上匀速行驶6.9
km,用时5
min
45
s,消耗燃油1.5
kg,已知汽车的牵引力是2000
N,燃油的热值为4.6×107
J/kg,假设燃油完全燃烧,求:
(1)汽车的行驶速度。
(2)消耗的燃油完全燃烧放出的热量。
(3)汽车牵引力的功率。
(4)汽车发动机的效率。
题后反思
　　在解决有关热效率的问题时,计算有效利用的热量的公式为Q吸=cm(t-t0)=cmΔt,计算燃料完全燃烧放出的热量的公式为Q放=qm或Q放=qV,将Q吸和Q放联系在一起的公式为效率公式η=。在解题时,明确以上各公式,根据题目给出的条件和要求的物理量,利用公式或其变形式进行求解。
13.如图14-2-2所示,甲、乙、丙三图中的装置完全相同。燃料的质量都是10
g,烧杯内的液体质量也相同。
图14-2-2
(1)比较不同燃料的热值,应选择　　　　两图进行实验,实验中通过观察　　　　　　　　　比较两种燃料的热值;比较不同物质的比热容,应选择　　　　两图进行实验,实验中通过比较　　　　　　　　　　来比较液体吸热的多少。?
(2)比较不同物质的比热容,选用图中适合的装置加热相同时间后,液体a升温多,由此可知:质量相同的液体a与b,升高相同的温度时,液体a吸收的热量　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)液体b吸收的热量。?
(3)若图甲烧杯中为50
mL的水,10
g酒精完全燃烧使温度计示数升高了20
℃。[水的比热容为4.2×103
J/(kg·℃)]
①水吸收的热量为　　　　　　。?
②若酒精完全燃烧放出的热量全部被水吸收,则计算出酒精的热值是　　　　　　。?
③算出的酒精的热值与标准值相比　　　　(选填“偏大”“偏小”或“一样大”)。?
典题讲评与答案详析
第2节　热机的效率
1.B　[解析]
运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料,原因是液态氢具有较高的热值,完全燃烧相同质量的液态氢时,可以释放出更多的热量。
2.D
3.D　[解析]
热值在数值上等于1
kg某种燃料完全燃烧放出的热量,热值是燃料的一种特性,它只与燃料的种类有关,与燃料的质量、燃烧程度等均无关。
4.1.2×107　
不变
[解析]
干木柴的热值:q===1.2×107
J/kg;热值是燃料本身的特性,其大小与燃料的质量无关,用掉一半后,干木柴的热值仍为1.2×107
J/kg。
5.甲烷完全燃烧放出的热量:
Q放=m甲烷q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,
根据Q吸=cm(t-t0)可知,
m水===56
kg。
6.(1)水的质量为m=ρV水=1.0×103
kg/m3×5×10-3m3=5
kg,
在标准大气压下水的沸点是100
℃,
水吸收的热量:Q吸=cm(t-t0)=4.2×103
J/(kg·℃)×5
kg×(100
℃-20
℃)=1.68×106
J。
(2)由η=可得天然气完全燃烧放出的热量:
Q放===3.36×106
J,
由Q放=Vq得需要完全燃烧天然气的体积:
V===0.084
m3。
7.1700　15%　[解析]
由图知,输入的化学能E=2000
J,输出的动能E1=300
J,输出的内能和声能:E2=E-E1=2000
J-300
J=1700
J;小轿车正常工作时的效率:η=×100%=×100%=15%。
8.B　[解析]
热机的效率越高,其做的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。一般情况下柴油机的效率比汽油机的高,柴油机多用在重型机器上,故B正确。热机的效率是热机做的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与总功的比值越大;功率表示机械做功的快慢,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。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。
9.D　[解析]
热机的效率高低取决于有用功和燃料完全燃烧放出的热量之比,做相同的功,消耗燃油少的热机效率高,D项正确;热机的效率高低与做功快慢无关,A项错误;热机的效率高,不表示做的有用功多,也不表示燃料完全燃烧放出的热量多、温度高,故B、C两项错误。
10.D
11.(1)水吸收的热量:
Q吸=c水m水Δt=4.2×103
J/(kg·℃)×50
kg×(54
℃-20
℃)=7.14×106
J。
(2)消耗的天然气:
V=1365.17
m3-1365.05
m3=0.12
m3;
天然气完全燃烧放出的热量:
Q放=qV=7.0×107
J/m3×0.12
m3=8.4×106
J。
(3)该热水器的热效率:
η=×100%=×100%=85%。
12.(1)汽车的行驶速度:
v===72
km/h。
(2)消耗的燃油完全燃烧放出的热量:
Q放=mq=1.5
kg×4.6×107
J/kg=6.9×107
J。
(3)汽车牵引力所做的功:
W=Fs=2000
N×6.9×103
m=1.38×107
J,
汽车牵引力的功率:
P===40000
W=40
kW。
(4)汽车发动机的效率:η===0.2=20%。
13.(1)甲、乙　温度计示数的变化　甲、丙　加热时间的长短
(2)小于
(3)①4.2×103
J　②4.2×105
J/kg　③偏小
[解析]
(3)①50
mL水的质量:m水=ρ水V=1.0×103
kg/m3×50×10-6m3=0.05
kg;水吸收的热量:Q吸=cm水Δt=4.2×103
J/(kg·℃)×0.05
kg×20
℃=4.2×103
J。②根据题意可知,Q吸=Q放,由Q放=qm可知,酒精的热值为q===4.2×105
J/kg。③实际上,酒精不能完全燃烧,且燃烧放出的热量不能全部被水吸收,所以算出的热值比标准值小。
燃料完全燃烧放出的热量全部被吸收时,有Q吸=Q放;燃料完全燃烧放出的热量部分被吸收时,有Q吸=ηQ放。
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精品试卷·第
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